CN213092334U - 具有指纹感测功能的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种具有指纹感测功能的电子装置。电子装置包括触控显示面板以及集成芯片。触控显示面板包括像素阵列。集成芯片电性连接至触像素阵列。集成芯片包括指纹感测电路以及显示驱动电路。指纹感测电路以及显示驱动电路经由同一个接脚电性连接至多个显示数据线以及感测数据线。所述多个显示数据线分别电性连接至像素阵列的多个颜色子像素。感测数据线电性连接至像素阵列的多个指纹感测像素。所述多个颜色子像素为多个液晶显示像素。因此，本实用新型的具有指纹感测功能的电子装置可有效降低指纹感测所需的功能模块空间，进而可降低电子装置的整体装置体积或厚度。

Description

具有指纹感测功能的电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种装置，尤其涉及一种具有指纹感测功能的电子装置。
背景技术
近年来，指纹识别技术被广泛地应用在各式电子装置上，以提供各种身分登录或身分验证功能。目前现有的指纹识别的技术原理包括光学式、电容式、热敏式和超声波式等。对此，由于上述几种方式的指纹传感器设置于电子装置，指纹传感器通常需要占有电子装置的一部分装置体积，其中一般的指纹传感器可例如设置或外挂在电子装置的屏幕下方、Home键或机身背部等。换言之，一般的指纹传感器会造成电子装置的整体装置体积或厚度增加，且进而导致电子装置的制造成本的增加。有鉴于此，以下将提出几个实施例的解决方案。
实用新型内容
本实用新型是针对一种电子装置可提供大面积的指纹感测功能。
根据本实用新型的实施例，本实用新型的电子装置包括触控显示面板以及集成芯片。触控显示面板包括像素阵列。集成芯片电性连接至触控显示面板。集成芯片包括指纹感测电路以及显示驱动电路。指纹感测电路以及显示驱动电路经由同一个接脚电性连接至多个显示数据线以及感测数据线。所述多个显示数据线分别电性连接至像素阵列的多个颜色子像素。感测数据线电性连接至像素阵列的多个指纹感测像素。所述多个颜色子像素为多个液晶显示像素。
在本实用新型的实施例中，所述接脚经由多个晶体管电性连接至所述多个显示数据线，所述接脚经由另一晶体管电性连接至所述感测数据线。
在本实用新型的实施例中，所述多个晶体管的控制端分别接收多个切换信号，并且所述多个切换信号的信号波形在时间上未重叠。
在本实用新型的实施例中，所述显示驱动电路在显示驱动期间中经由所述接脚输出多个显示驱动信号，以驱动所述多个颜色子像素，并且所述指纹感测电路在指纹感测期间中经由所述接脚接收所述多个指纹感测像素的感测信号，其中所述显示驱动期间与所述指纹感测期间未重叠。
在本实用新型的实施例中，所述显示驱动期间包括多个子显示驱动期间，并且在所述多个子显示驱动期间中，所述显示驱动电路经由所述接脚在不同期间分别输出所述多个显示驱动信号至所述多个显示数据线。
在本实用新型的实施例中，所述集成芯片还包括：第一切换电路，具有一端电性连接至所述接脚，并且具有另一端电性连接至所述指纹感测电路；第二切换电路，具有一端电性连接至所述接脚，并且具有另一端电性连接至所述显示驱动电路；以及控制电路，电性连接至所述第一切换电路以及第二切换电路，其中所述控制电路交替地开启所述第一切换电路以及所述第二切换电路。
在本实用新型的实施例中，所述指纹感测电路包括：放大器，具有输入端电性连接至所述第一切换电路的所述另一端；模拟至数字转换器，具有输入端电性连接至所述放大器的输出端；以及数字处理器，电性连接至所述模拟至数字转换器的输出端。
在本实用新型的实施例中，所述显示驱动电路包括：时序控制电路；以及源极放大器，具有输入端电性连接至所述时序控制电路，并且具有输出端电性连接至所述第二切换电路的所述另一端。
在本实用新型的实施例中，所述多个颜色子像素形成于所述触控显示面板的第一半导体层，并且所述多个指纹感测像素形成于所述触控显示面板的第二半导体层。
在本实用新型的实施例中，所述多个颜色子像素包括至少一红色子像素、至少一绿色子像素以及至少一蓝色子像素。
在本实用新型的实施例中，所述集成芯片还包括触控驱动电路。
基于上述，本实用新型的电子装置可通过在触控显示面板的像素阵列中形成多个指纹感测像素的方式来实现全屏指纹感测功能，并且由于指纹感测像素内嵌于触控显示面板当中，因此本实用新型的电子装置可有效降低指纹感测所需的功能模块空间，进而可降低电子装置的整体装置体积或厚度。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图做详细说明如下。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的电子装置的示意图；
图2是本实用新型一实施例的部分像素阵列的电路示意图；
图3是本实用新型一实施例的集成芯片与切换电路的电路示意图；
图4是本实用新型一实施例的集成芯片的内部功能电路示意图；
图5是本实用新型一实施例的用于操作集成芯片的多个信号的信号时序图。
附图标记说明
100:电子装置；
110:触控显示面板；
120:像素阵列；
130:集成芯片；
131:指纹感测电路；
131_1:放大器；
131_2:模拟至数字转换器；
131_3:数字处理器；
132:显示驱动电路；
132_1:源极放大器；
132_2:时序控制电路；
133:控制电路；
141、142、143、144:解多路复用器；
D1～D3、D5:显示数据线；
D4:感测数据线；
DS:显示驱动信号；
G1、G2:栅极线；
GS1:扫描信号；
FS:感测信号；
M_1～M_4、S1、S2:切换信号；
N1:接脚；
T1～T6:晶体管；
t0～t5:时间。
具体实施方式
现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是本实用新型一实施例的电子装置的示意图。参考图1，电子装置100包括触控显示面板110、像素阵列120以及集成芯片(Integrated chip，IC)130。像素阵列120电性连接至集成芯片130。在本实施例中，触控显示面板110可例如包括玻璃基板以及触控面板，其中像素阵列120形成于触控显示面板110的主动区(Active area，AA)的所述玻璃基板上。集成芯片130形成于触控显示面板110的周边区(Peripheral area，PA)。在本实施例中，集成芯片130包括指纹感测电路131以及显示驱动电路132。值得注意的是，本实施例的触控显示面板110可为采用一种内嵌式(In-Cell)的指纹、触控及显示面板架构。集成芯片130可为一种指纹、触控及显示驱动集成(Fingerprint,Touch,Display Driver Integrated,FTDDI)芯片。
在本实施例中，集成芯片130可通过同一个接脚(Pin)电性连接至像素阵列120中的多个显示像素以及多个指纹感测像素，并且集成芯片130以分时方式驱动触控显示面板110的显示模块以及触控显示面板110。换言之，本实施例的集成芯片130可通过较少的接脚驱动触控显示面板110中的显示模块以及指纹感测模块，进而有效降低接脚及线路在电子装置100当中所占的空间。
在本实施例中，电子装置100例如是智能手机(smart phone)、平板计算机、游戏机或其他具有指纹识别功能的电子产品。触控显示面板110可例如液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)面板，因此像素阵列120的多个像素单元的多个颜色子像素可为多个液晶显示像素。详细而言，在本实施例中，像素阵列120的多个像素单元的可由多个第一颜色子像素、多个第二颜色子像素、多个第三颜色子像素以及多个指纹感测像素所组成。所述第一至第三颜色子像素可例如是红色颜色子像素、绿色颜色子像素以及蓝色颜色子像素，但本实用新型并不限于此。值得注意的是，在本实施例中，所述多个颜色子像素可形成于触控显示面板110的第一半导体层，并且所述多个指纹感测像素可形成于触控显示面板110的第二半导体层。
图2是本实用新型一实施例的部分像素阵列的电路示意图。参考图1以及图2，图2的像素单元120P为像素阵列120中的一个像素的配置结果。在本实施例中，像素单元120P包括一个第一颜色子像素121、一个第二颜色子像素122、一个第三颜色子像素123以及一个指纹感测像素124。第一颜色子像素121、第二颜色子像素122、第三颜色子像素123以及指纹感测像素124电性连接至栅极线G1。栅极线G2用于电性连接至下一列的像素单元，依此类推。第一颜色子像素121至第三颜色子像素123分别电性连接至显示数据线D1～D3。指纹感测像素124电性连接至感测数据线D4。显示数据线D5用于电性连接至下一行的子像素，依此类推。
在本实施例中，栅极线G1可用于接收扫描信号而开启第一颜色子像素121、第二颜色子像素122、第三颜色子像素123以及指纹感测像素124。在本实施例中，显示数据线D1～D3用于传输由集成芯片130提供的多个显示驱动信号(显示数据)至第一颜色子像素121、第二颜色子像素122以及第三颜色子像素123，以使第一颜色子像素121、第二颜色子像素122以及第三颜色子像素123分别依据相应的显示驱动信号(显示数据)提供显示功能。在本实施例中，感测数据线D4用于传输指纹感测像素124的感测信号至集成芯片130，以使集成芯片130可依据感测信号生成对应的指纹感测图像。本实用新型的颜色子像素的排列顺序并不限于上述。并且，指纹感测像素124的摆放位置亦可设置在任两个颜色子像素之间。
图3是本实用新型一实施例的集成芯片与切换电路的电路示意图。参考图1至图3，集成芯片130包括指纹感测电路131以及显示驱动电路132。在本实施例中，指纹感测电路131以及显示驱动电路132经由同一个接脚N1(即形成共接脚)电性连接至开关晶体管T1～T4的一端，并且开关晶体管T1～T4的另一端电性连接至显示数据线D1～D3以及感测数据线D4。开关晶体管T1～T4的控制端分别电性连接至解多路复用器(Demultiplexer，DMUX)141～144。在本实施例中，解多路复用器141～144以不同时序的切换信号至开关晶体管T1～T4，以在不同期间接收来自颜色子像素121～123或指纹感测像素124的信号。解多路复用器141～144可分别是由一个或多个晶体管或开关电路所组成，并且解多路复用器141～144可形成一个解多路复用器电路。
在本实施例中，显示数据线D1～D3以及感测数据线D4电性连接至像素阵列120的一个行像素组，其中行像素组可包括多个如上述图2实施例的像素单元120P依序沿着显示数据线排列。换言之，集成芯片130的指纹感测电路131以及显示驱动电路132经由同一个接脚N1来提供多个数据信号至电性连接至显示数据线D1～D3的所述一个行像素组中的多个颜色子像素，并且通过感测数据线D4接收行像素组中的多个指纹感测像素的感测结果。然而，在一实施例中，接脚N1还可电性连接至像素阵列120中的其他的多个行像素组，或者集成芯片130可经由类似于接脚N1的另外的多个接脚来电性连接至像素阵列120中的其他的多个行像素组。另外，关于本实施例的多个切换信号、多个显示驱动信号以及感测信号的时序将由以下图5实施例来详细说明。
图4是本实用新型一实施例的集成芯片的内部功能电路示意图。参考图4，集成芯片130包括指纹感测电路131、显示驱动电路132以及控制电路133。在本实施例中，控制电路133经由第一切换电路电性连接在接脚N1以及指纹感测电路131之间，并且经由第二切换电路电性连接在接脚N1以及显示驱动电路132之间。控制电路用于交替地开启第一切换电路以及第二切换电路。在本实施例中，第一切换电路可为开关晶体管T5，并且第二切换电路可为开关晶体管T6，但本实用新型并不限于此。开关晶体管T5的一端电性连接至接脚N1，并且开关晶体管T6的一端电性连接至接脚N1以及开关晶体管T5的一端。开关晶体管T5以及开关晶体管T6的控制端电性连接至控制电路133。控制电路133可输出两个切换信号S1、S2至开关晶体管T5以及开关晶体管T6，以控制开关晶体管T5以及开关晶体管T6。
在本实施例中，指纹感测电路131包括放大器131_1、模拟至数字转换器131_2以及数字处理器131_3。放大器131_1的输入端电性连接至开关晶体管T5的另一端。模拟至数字转换器131_2的输入端电性连接至放大器131_1的输出端。数字处理器131_3电性连接至模拟至数字转换器131_2的输出端。在本实施例中，显示驱动电路132包括源极放大器132_1以及时序控制电路132_2。源极放大器132_1的输入端电性连接至时序控制电路132_2，并且源极放大器132_1的输出端电性连接至开关晶体管T6的另一端。在本实施例中，接脚N1在相对于接脚N1的一侧电性连接至开关晶体管T1～T4。开关晶体管T1～T4电性连接至显示数据线D1～D3以及感测数据线D4。
在本实施例中，放大器131_1可接收感测信号，并将信号放大后的感测信号FS提供至模拟至数字转换器131_2。模拟至数字转换器131_2可将指纹感测结果的数字信号提供至数字处理器131_3，以使数字处理器131_3可依据模拟至数字转换器131_2提供的数字信号来产生指纹感测信息，例如生成指纹感测图像。在本实施例中，显示驱动电路132的时序控制电路132_2可提供时序控制信号至源极放大器132_1，以使源极放大器132_1依据设计的显示时序来输出显示驱动信号DS。
图5是本实用新型一实施例的用于操作集成芯片的多个信号的信号时序图。参考图2至图5，时间t0至时间t5为像素单元120P的驱动期间(或称一个行像素组的驱动期间)，其中此驱动期间包括显示驱动期间以及指纹感测期间，且显示驱动期间与指纹感测期间未重叠。例如，显示驱动期间为时间t0至时间t4。指纹感测期间为时间t4至时间t5。在一实施例中，像素单元120P的颜色子像素121～123以及指纹感测像素124经由栅极线G1接收扫描信号GS1而在时间t0至时间t5被开启。在本实施例中，开关晶体管T6接收切换信号S1，并且开关晶体管T5接收切换信号S2。开关晶体管T1～T4分别接收由解多路复用器141～144分别提供的切换信号M_1～M_4。
在本实施例中，开关晶体管T5在显示驱动期间(时间t0至时间t4)为关闭，并且开关晶体管T6在显示驱动期间(时间t0至时间t4)为开启。在显示驱动期间中，显示驱动期间包括三个子显示驱动期间，其中三个子显示驱动期间分别为时间t1至时间t2、时间t2至时间t3以及时间t3至时间t4。开关晶体管T1～T3分别在三个子显示驱动期间接收切换信号M_1～M_3而在不同期间开启，并且开关晶体管T4为关闭。切换信号M_1～M_3的信号波形在时间上彼此未重叠。因此，在三个子显示驱动期间中，显示驱动电路132经由接脚N1在不同期间分别输出第一至第三显示驱动信号(如图5所示的显示驱动信号DS在三个子显示驱动期间的方波波形)至显示数据线D1～D3。
对此，在显示驱动期间中，显示驱动电路132可经由显示数据线D1～D3输出显示驱动信号DS至颜色子像素121～123，而使像素单元120P进行显示功能。然而，须注意的是，图5的显示驱动信号DS仅表示信号波形的时序关系，而非真实信号波形。对此，显示驱动信号DS的显示数据的电压高低或电位高低可由不同显示效果或个别的子像素类型来决定，而本实用新型并不加以限制。
在本实施例中，开关晶体管T5在指纹感测期间(时间t4至时间t5)为开启，并且开关晶体管T6在指纹感测期间(时间t4至时间t5)为关闭。在指纹感测期间中，开关晶体管T1～T3为关闭，并且开关晶体管T4为开启。切换信号M_4的信号波形未与切换信号M_1～M_3的信号波形重叠。因此，指纹感测电路131可经由感测数据线D4从指纹感测像素124接收感测信号FS，而使像素单元120P进行指纹感测功能。然而，须注意的是，图5的感测信号FS仅表示信号波形的时序关系，而非真实信号波形。对此，感测信号FS的感测数据的电压高低或电位高低可由不同感测结果来决定。
综上所述，本实用新型的电子装置为实施一种内嵌式(In-Cell)的指纹、触控及显示面板架构，并且使用指纹、触控及显示驱动集成芯片来驱动内嵌有多个指纹感测像素的触控显示面板。因此，本实用新型的电子装置可在面板的周边区节省驱动电路在面板的周边区中所占的空间。或者，本实用新型的集成芯片可经由同一个接脚来传输显示驱动信号以及感测信号，而可有效节省接脚及线路在面板的周边区中所占的空间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
触控显示面板，包括像素阵列；以及
集成芯片，电性连接至所述像素阵列，并且包括指纹感测电路以及显示驱动电路，
其中所述指纹感测电路以及所述显示驱动电路经由同一个接脚电性连接至多个显示数据线以及感测数据线，
其中所述多个显示数据线分别电性连接至所述像素阵列的多个颜色子像素，并且所述感测数据线电性连接至所述像素阵列的多个指纹感测像素，其中所述多个颜色子像素为多个液晶显示像素。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述接脚经由多个晶体管电性连接至所述多个显示数据线，所述接脚经由另一晶体管电性连接至所述感测数据线。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述多个晶体管的控制端分别接收多个切换信号，并且所述多个切换信号的信号波形在时间上未重叠。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述显示驱动电路在显示驱动期间中经由所述接脚输出多个显示驱动信号，以驱动所述多个颜色子像素，并且所述指纹感测电路在指纹感测期间中经由所述接脚接收所述多个指纹感测像素的感测信号，其中所述显示驱动期间与所述指纹感测期间未重叠。
5.根据权利要求4所述的电子装置，其特征在于，所述显示驱动期间包括多个子显示驱动期间，并且在所述多个子显示驱动期间中，所述显示驱动电路经由所述接脚在不同期间分别输出所述多个显示驱动信号至所述多个显示数据线。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述集成芯片还包括：
第一切换电路，具有一端电性连接至所述接脚，并且具有另一端电性连接至所述指纹感测电路；
第二切换电路，具有一端电性连接至所述接脚，并且具有另一端电性连接至所述显示驱动电路；以及
控制电路，电性连接至所述第一切换电路以及第二切换电路，其中所述控制电路交替地开启所述第一切换电路以及所述第二切换电路。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述指纹感测电路包括：
放大器，具有输入端电性连接至所述第一切换电路的所述另一端；
模拟至数字转换器，具有输入端电性连接至所述放大器的输出端；以及
数字处理器，电性连接至所述模拟至数字转换器的输出端。
8.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，所述显示驱动电路包括：
时序控制电路；以及
源极放大器，具有输入端电性连接至所述时序控制电路，并且具有输出端电性连接至所述第二切换电路的所述另一端。
9.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述多个颜色子像素形成于所述触控显示面板的第一半导体层，并且所述多个指纹感测像素形成于所述触控显示面板的第二半导体层。
10.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述多个颜色子像素包括至少一红色子像素、至少一绿色子像素以及至少一蓝色子像素。
11.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述集成芯片还包括触控驱动电路。
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