CN215642735U - 指纹感测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种指纹感测装置。指纹感测装置包括触控显示面板、指纹感测器、驱动整合芯片，以及指纹感测芯片。指纹感测芯片耦接指纹感测器，并经由通用型输入输出接口耦接驱动整合芯片。指纹感测芯片经由通用型输入输出接口提供控制讯号给驱动整合芯片，以依据控制讯号控制驱动整合芯片于指纹感测时期禁能触控感测。指纹感测芯片于指纹感测时期驱动指纹感测器取得指纹图像。指纹感测芯片与触控整合芯片于不同时段分别驱动指纹感测器进行指纹感测与触控显示面板进行触控感测。

Description

指纹感测装置
技术领域
本实用新型涉及一种感测装置，且特别是有关于一种指纹感测装置。
背景技术
随着触控技术和显示技术的发展，触控显示设备已广泛应用于各类型的电子产品上，例如智能手机、平板计算机或手提式笔记本电脑等等。另一方面，指纹辨识技术也逐渐被广泛地应用于各式电子产品之中，至少包括有电容式、光学式、超音波式等等各种指纹辨识技术正在陆续地被持续研发与改进中。
为了给用户带来更便捷的使用体验，屏下指纹辨识方案日渐受到重视。若电子产品具备屏下指纹辨识功能，用户就能够同时在触控显示区域进行触控操作和指纹验证操作。伴随着指纹感测器会与触控显示设备整合，如何实现更佳的触控效能与指纹感测效能为本领域技术人员所关心的议题。
实用新型内容
有鉴于此，本揭露提供一种指纹感测装置及其操作方法，其可加速指纹感测芯片与驱动整合芯片之间的通讯速度，以实现快速的指纹感测功能。
本实用新型实施例提出一种指纹感测装置，其包括触控显示面板、指纹感测器、驱动整合芯片，以及指纹感测芯片。指纹感测芯片耦接指纹感测器，并经由通用型输入输出接口(General Purpose Input/Output，GPIO)耦接驱动整合芯片。指纹感测芯片经由通用型输入输出接口提供控制讯号给驱动整合芯片，以依据控制讯号控制驱动整合芯片于指纹感测时期禁能触控感测。指纹感测芯片于指纹感测时期驱动指纹感测器取得指纹图像。指纹感测芯片与触控整合芯片于不同时段分别驱动指纹感测器进行指纹感测与触控显示面板进行触控感测。
基于上述，于本实用新型的实施例中，指纹感测芯片是通过GPIO接口与驱动整合芯片进行通讯。指纹感测芯片可经由GPIO接口的GPIO接脚输出控制讯号给驱动整合芯片，使驱动整合芯片可依据控制讯号的讯号准位禁能触控显示面板进行触控感测，以避免触控感测对于指纹感测造成不良干扰，因而可提高指纹感测的质量。此外，通过指纹感测芯片通过GPIO接口控制驱动整合芯片，本实用新型实施例因此具备快速完成指纹感测操作的功效。
为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的方块图；
图2是依照本实用新型的一实施例指纹感测装置的示意图；
图3是依照本实用新型的实施例的一种指纹感测装置的操作方法的流程图；
图4是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的操作方法的流程图；
图5是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的操作方法的流程图；
图6是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的运作时序图。
附图标记说明
100:指纹感测装置；
110:指纹感测器；
120:驱动整合芯片；
130:指纹感测芯片；
140:系统处理器；
150:触控显示面板；
131:GPIO接口；
211,212:SPI总线；
Sc:控制讯号；
131_1:GPIO接脚；
131_2:GPIO接口电路；
121:讯号接收接脚；
Vsync:触控显示同步讯号；
DF1,DF2:显示帧期间；
D1,D2:显示驱动时期；
F1:指纹感测时期；
T1:触控感测时期；
S310～S330,S401～S407,S501～S507:步骤。
具体实施方式
现将详细地参考本揭露的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的方块图。请参照图1，指纹感测装置100包括指纹感测器110、驱动整合芯片120、指纹感测芯片130、系统处理器140，以及触控显示面板150。指纹感测装置100可为一种终端装置，例如具有指纹感测功能的电子产品，像是手机、笔记本电脑、游戏机、平板计算机或手持式智能装置等，但本实用新型并不限于此。
于一实施例中，触控显示面板150的显示区域为可触控区域。用户可通过手指或其他触控对象触碰指纹感测装置100上的显示区域来进行触控操作。此外，用户也可通过手指触碰指纹感测装置100上的显示区域来进行指纹验证操作。触控显示面板150为一种整合触碰面板的显示面板，可同时提供显示功能及触控输入功能。显示面板用以根据影像数据显示画面。所述显示面板可实施为包括机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示面板、主动矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light EmittingDiodes，AMOLED)显示面板、液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)显示面板或其他种类的显示面板，本实用新型对此不限制。
另一方面，于一实施例中，触控显示面板150中的触控面板可以是一种电容式触控面板，触控面板上设置有数组排列的多个触控感测电极(未绘示)。所述触控面板可以设置在显示面板的一侧，或者，所述触控面板的触控感测电极可与显示面板的画素电极设置于同一基板上，本实用新型对此不限制。
驱动整合芯片120耦接至触控显示面板150，用以控制触控显示面板150的操作。驱动整合芯片120可以是触控显示驱动整合(Touch with Display Driver integration，TDDI)芯片。于一实施例中，驱动整合芯片120可提供触控驱动讯号至触控显示面板150，以驱动各个触控感测电极来进行触控感测。基此，可通过侦测触控感测电极上的电容变化来判断用户手指的触碰位置。此外，驱动整合芯片120可提供显示驱动讯号至触控显示面板150。触控显示面板150用以根据显示驱动讯号，在每一帧周期内更新显示画面。
指纹感测器110包括数组排列的多个指纹感测画素，用以感测用户的指纹/掌纹信息。于一实施例中，指纹感测装置100可使用光学式指纹辨识技术，但本实用新型并不限制于此。对应的，各个指纹感测画素可包括用以进行光电转换的感光二极管(photodiode)，以依据手指反射的指纹光线来进行指纹感测。换言之，通过自发光显示面板或其他照明组件来照明手指，指纹感测器110可感测由手指反射且具有指纹信息的反射光以产生指纹图像。需说明的是，于一实施例中，指纹感测器110的指纹感测画素可嵌入至触控显示面板150之内。像是，这些指纹感测画素可与触控显示面板150的触控感测电极配置于同一基板上，然不以此为限制。
指纹感测芯片130耦接指纹感测器110，用于驱动指纹感测器110。也就是说，指纹感测芯片130可提供指纹感测驱动讯号至指纹感测器110，以驱动指纹感测器110内的指纹感测画素进行指纹感测。并且，指纹感测芯片130可获取指纹感测器110内的指纹感测画素所回报的感测讯号而获取指纹图像。
系统处理器140耦接触控整合芯片120与指纹感测芯片130，其可执行指纹感测装置100的操作系统和应用软件，例如是中央处理器、应用处理器或其他具备运算能力的处理器电路。于一实施例中，系统处理器140可从指纹感测芯片130获取指纹图像，并根据指纹图像进行指纹验证程序。于一实施例中，系统处理器140可提供影像数据给触控整合芯片120，让触控整合芯片120依据影像数据控制触控显示面板150显示对应画面。
需特别说明的是，于本实用新型实施例中，为了避免触控感测的相关讯号(例如触控驱动讯号)与指纹感测的相关讯号(例如指纹感测驱动讯号)之间的讯号干扰现象，指纹感测装置100会切换地操作于指纹感测时期或触控感测时期。当指纹感测装置100操作于指纹感测时期时，指纹感测器110的指纹感测画素被驱动来进行指纹感测并将指纹感测结果输出至指纹感测芯片130。当指纹感测装置100操作于触控感测时期时，触控显示面板150被驱动来进行触控感测并将触控感测结果输出至触控整合芯片120。可想而知，指纹感测芯片130与触控整合芯片120将于不同时段分别驱动指纹感测器110进行指纹感测与触控显示面板150进行触控感测。
也就是说，驱动整合芯片120将于指纹感测时期禁能触控感测，并且指纹感测芯片130于指纹感测时期驱动指纹感测器110取得指纹图像。于本实用新型实施例中，当指纹感测芯片130要驱动指纹感测器110来进行指纹感测时，指纹感测芯片130可通知驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。
图2是依照本实用新型的一实施例指纹感测装置的示意图。请参照图2，于本实用新型实施例中，指纹感测芯片130经由GPIO接口131耦接驱动整合芯片120。此外，于图2的范例中，系统处理器140可依据串行外围接口(Serial Peripheral Interface，SPI)标准与触控整合芯片120以及指纹感测芯片130进行沟通，但本实用新型不限制于此。于其他实施例中，系统处理器140可依据其他接口通讯标准与触控整合芯片120以及指纹感测芯片130进行沟通。于图2的范例中，系统处理器140可经由SPI总线211连接至驱动整合芯片120，并经由经由SPI总线212连接至指纹感测芯片130。
需注意的是，于本实用新型实施例中，指纹感测芯片130经由GPIO接口131提供控制讯号Sc给驱动整合芯片120，以依据控制讯号Sc控制驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。GPIO接口131可包括GPIO接脚131_1与GPIO接口电路131_2。当指纹感测芯片130要驱动指纹感测器110来进行指纹感测时，指纹感测芯片130可经由GPIO接口131的GPIO接脚131_1提供控制讯号Sc来通知驱动整合芯片120，使驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。
更详细而言，指纹感测芯片130可通过控制GPIO接脚131_1所输出的控制讯号Sc的讯号准位来控制驱动整合芯片120禁能或致能触控感测。对应的，驱动整合芯片120包括讯号接收接脚121，讯号接收接脚121可接收控制讯号Sc，并依据控制讯号Sc的讯号准位禁能或致能触控显示面板150进行触控感测。于一些实施例中，讯号接收接脚121可以是符合GPIO标准的GPIO接脚。驱动整合芯片120的讯号接收接脚121可经由电路基板上的导体线路连接至指纹感测芯片130的GPIO接脚131_1。因此，当指纹感测芯片130要进行指纹感测时，指纹感测芯片130可经由GPIO接口131快速地控制驱动整合芯片120禁能触控感测，以避免触控感测与指纹感测之间的讯号干扰，从而提升指纹感测质量。
图3是依照本实用新型的实施例的一种指纹感测装置的操作方法的流程图。请参照图1至图3，于步骤S310，使指纹感测芯片130经由GPIO接口131耦接驱动整合芯片120。于步骤S320，通过指纹感测芯片130经由GPIO接口131提供控制讯号Sc给驱动整合芯片120，以依据控制讯号Sc控制驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。
于一实施例中，反应于控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位，驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测而停止提供触控驱动讯号给触控显示面板150。反应于控制讯号Sc自第二讯号准位切换为第一讯号准位，驱动整合芯片120于触控感测时期致能触控感测而提供触控驱动讯号给触控显示面板150。第一讯号准位与第二讯号准位可分别为低准位与高准位。于一实施例中，若第一讯号准位为低准位，则第二讯号准位为高准位。于另一实施例中，若第一讯号准位为高准位，则第二讯号准位为低准位。
举例而言，当指纹感测芯片130经由GPIO接脚131_1输出高准位的控制讯号Sc时，驱动整合芯片120反应于接收到高准位的控制讯号Sc而于指纹感测时期停止提供触控驱动讯号给触控显示面板150的触控感测电极。反之，当指纹感测芯片130经由GPIO接脚131_1输出低准位的控制讯号Sc时，驱动整合芯片120反应于接收到低准位的控制讯号Sc而于触控感测时期提供触控驱动讯号给触控显示面板150的触控感测电极。
于步骤S330，通过指纹感测芯片130于指纹感测时期驱动指纹感测器110取得指纹图像。具体而言，在指纹感测芯片130经由GPIO接口131控制驱动整合芯片120禁能触控感测之后，指纹感测芯片130于指纹感测时期驱动指纹感测器110中的部份或全部指纹感测画素以取得指纹图像。于一实施例中，在指纹感测芯片130取得指纹图像之后，指纹感测芯片130可控制GPIO接口131所输出的控制讯号Sc的讯号准位，以使驱动整合芯片120恢复驱动触控显示面板150进行触控感测。
需说明的是，相较于本实用新型实施例由指纹感测芯片130直接通过GPIO接口131通知驱动整合芯片120禁能触控感测，若由系统处理器140经由SPI总线211通知驱动整合芯片120禁能触控感测，驱动整合芯片120后续必然需要花费更多额外时间与系统处理器140或指纹感测芯片130执行其他通讯操作，以确保指纹感测芯片130是在禁能触控感测的条件下进行指纹感测。此外，相较于需要交握(handshake)程序的传输接口标准(例如SPI接口标准)，GPIO接口可提供更有效率且噪声干扰低的通讯方式。因此，本实用新型实施例可让用户体验到更快速的指纹感测功能。
需说明的是，指纹感测芯片130可能于不同的操作情境中需要驱动指纹感测器110进行指纹感测，以下列举实施例以说明之。
图4是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的操作方法的流程图。请参照图2与图4，于步骤S401，系统处理器140执行一应用程序而要求用户进行指纹验证操作。上述应用程序例如是股票交易应用程序或在线银行应用程序等等。于步骤S402，系统处理器140经由SPI总线212传送指纹图像获取指令给指纹感测芯片130。于步骤S403，反应于自系统处理器140接收指纹图像获取指令，指纹感测芯片130控制控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位。
于步骤S404，反应于控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位，驱动整合芯片120禁能触控感测。换言之，反应于自系统处理器140接收指纹图像获取指令，指纹感测芯片130依据控制讯号Sc控制驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。于步骤S405，指纹感测芯片130驱动指纹感测器110进行指纹感测而获取指纹图像。于步骤S406，指纹感测芯片130控制控制讯号Sc自第二讯号准位切换为第一讯号准位。于步骤S407，反应于控制讯号Sc自第二讯号准位切换为第一讯号准位，驱动整合芯片120致能触控感测。
图5是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的操作方法的流程图。请参照图2与图5，于步骤S501，当指纹感测装置100为待机状态时，系统处理器140操作于休眠模式。于步骤S502，指纹感测芯片130发出唤醒讯号给系统处理器140，以唤醒处于休眠模式的系统处理器140。于一实施例中，当指纹感测器110感测到用户手指接近、接触或按压触控显示面板150时，指纹感测芯片130可经由SPI总线212发出唤醒讯号给系统处理器140，以唤醒系统处理器140。
于步骤S503，反应于唤醒处于休眠模式的系统处理器140，指纹感测芯片130控制控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位。于步骤S504，反应于控制控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位，驱动整合芯片120禁能触控感测并致能触控显示面板150显示一特定画面。换言之，反应于处于休眠模式的系统处理器140被唤醒，指纹感测芯片130依据控制讯号Sc控制驱动整合芯片120于指纹感测时期禁能触控感测。
值得一提的是，反应于指纹感测芯片130唤醒处于休眠模式的系统处理器140，指纹感测芯片130控制控制讯号Sc自第一讯号准位切换为第二讯号准位，而驱动整合芯片120可依据控制讯号Sc致能触控显示面板150显示一特定画面。详细而言，在系统处理器140处于休眠模式的期间中，驱动整合芯片110可控制触控显示面板150显示黑屏画面。反应于指纹感测芯片130唤醒处于休眠模式的系统处理器140，而驱动整合芯片120可依据控制讯号Sc的讯号准位控制触控显示面板150自显示黑屏画面切换为显示一特定画面。此特定画面例如是提示用户进行指纹验证操作的锁定画面，但本实用新型不限制于此。
接着，于步骤S505，指纹感测芯片130驱动指纹感测器110进行指纹感测而获取指纹图像。于步骤S506，指纹感测芯片130控制控制讯号Sc自第二讯号准位切换为第一讯号准位。于步骤S507，反应于控制控制讯号Sc自第二讯号准位切换为第一讯号准位，驱动整合芯片120致能触控感测。
图6是依照本实用新型一实施例的指纹感测装置的运作时序图。请参照图6，于一实施例中，驱动整合芯片120可提供触控显示同步讯号Vsync(或称为帧同步讯号)给指纹感测芯片130。当控制讯号Sc为低准位，具有第一同步频率的触控显示同步讯号Vsync可以定义一个显示帧期间DF1。驱动整合芯片120可以在一个显示帧期间DF1完成一个显示帧的显示驱动操作。一个显示帧期间DF1可包括一或多个显示驱动时期以及一或多个触控感测时期(于此以一个显示驱动时期D1与一个触控感测时期T1为范例说明，但本实用新型不以此为限)，驱动整合芯片120可在触控感测时期T1时驱动触控显示面板150执行触控感测。
反应于GPIO接口131所输出的控制讯号Sc的讯号准位变化，触控显示同步讯号Vsync自具有第一同步频率切换为具有第二同步频率。具有第二同步频率的触控显示同步讯号Vsync可以定义一个显示帧期间DF2。驱动整合芯片120可以在一个显示帧期间DF2完成一个显示帧的显示驱动操作。于一实施例中，第二同步频率低于第一同步频率。举例而言，第一同步频率可为60Hz而第二同步频率可为30Hz。
于图6的范例中，反应于GPIO接口131所输出的控制讯号Sc从低准位切换为高准位，触控显示同步讯号Vsync的讯号频率从第一同步频率降低为第二同步频率，驱动整合芯片120会禁能触控感测，且指纹感测芯片130依据具有第二同步频率的触控显示同步讯号Vsync驱动指纹感测器110。一个显示帧期间DF2可包括一或多个显示驱动时期以及一或多个指纹感测时期(于此以一个显示驱动时期D2与一个触控感测时期F1为范例说明，但本实用新型不以此为限)，指纹感测芯片130可在指纹感测时期F1时驱动指纹感测器110执行指纹感测。
然而，图6的范例仅为示范性说明，并非用以限定本实用新型。显示驱动时期、触控感测时期，以及指纹感测时期的时间长度可视实际应用而设计，本实用新型对此不限制。
此外，需说明的是，在指纹感测芯片130进行指纹感测取得指纹图像之后，系统处理器140还需要依据指纹图像进行指纹验证程序，因此触控显示面板150的显示画面一般会反应于完成指纹验证程序才会更新显示内容。因此，当指纹感测芯片130进行指纹感测时，可通过将降低触控显示同步讯号Vsync的讯号频率来降低画面更新速度，从而达到降低功耗的功效。
综上所述，于本实用新型的实施例中，指纹感测芯片是通过GPIO接口与驱动整合芯片进行通讯。指纹感测芯片可经由GPIO接口的GPIO接脚输出控制讯号给驱动整合芯片，使驱动整合芯片可依据控制讯号的讯号准位禁能触控显示面板进行触控感测，以避免触控感测对于指纹感测造成不良干扰，因而可提高指纹感测的质量。此外，通过指纹感测芯片通过GPIO接口直接控制驱动整合芯片禁能或致能触控感测，本实用新型实施例因此具备快速完成指纹感测操作的功效，并进而提升用户体验。除此之外，反应于GPIO接口所输出的控制讯号的讯号准位变化，用以决定显示帧期间长度的触控显示同步讯号的讯号频率可以降低，从而达到节省功耗的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本揭露的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本揭露进行了详细的说明，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揭露各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种指纹感测装置，其特征在于，包括：
触控显示面板；
指纹感测器；
驱动整合芯片；以及
指纹感测芯片，耦接所述指纹感测器，并经由通用型输入输出接口耦接所述驱动整合芯片，
其中，所述指纹感测芯片经由所述通用型输入输出接口提供控制讯号给所述驱动整合芯片，以依据所述控制讯号控制所述驱动整合芯片于指纹感测时期禁能触控感测，并于所述指纹感测时期驱动所述指纹感测器取得指纹图像，
所述指纹感测芯片与所述触控整合芯片于不同时段分别驱动所述指纹感测器进行指纹感测与所述触控显示面板进行触控感测。
2.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其特征在于，反应于所述控制讯号自第一讯号准位切换为第二讯号准位，所述驱动整合芯片于所述指纹感测时期禁能触控感测而停止提供触控驱动讯号给所述触控显示面板。
3.根据权利要求2所述的指纹感测装置，其特征在于，反应于所述控制讯号自所述第二讯号准位切换为所述第一讯号准位，所述驱动整合芯片于触控感测时期致能触控感测而提供所述触控驱动讯号给所述触控显示面板。
4.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其特征在于，更包括系统处理器，耦接所述指纹感测芯片，
其中反应于自所述系统处理器接收指纹图像获取指令，所述指纹感测芯片依据所述控制讯号控制所述驱动整合芯片于所述指纹感测时期禁能触控感测。
5.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其特征在于，更包括系统处理器，耦接所述指纹感测芯片，
其中反应于唤醒处于休眠模式的所述系统处理器，所述指纹感测芯片依据所述控制讯号控制所述驱动整合芯片于所述指纹感测时期禁能触控感测。
6.根据权利要求5所述的指纹感测装置，其特征在于，反应于唤醒处于所述休眠模式的所述系统处理器，所述驱动整合芯片依据所述控制讯号致能所述触控显示面板显示画面。
7.根据权利要求1所述的指纹感测装置，其特征在于，所述驱动整合芯片提供触控显示同步讯号给所述指纹感测芯片，反应于所述控制讯号的讯号准位变化，所述触控显示同步讯号自具有第一同步频率切换为具有第二同步频率，所述指纹感测芯片依据具有所述第二同步频率的所述触控显示同步讯号驱动所述指纹感测器。
8.根据权利要求7所述的指纹感测装置，其特征在于，所述第二同步频率低于所述第一同步频率。
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