TW202141251A - 具有指紋感測功能的電子裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種電子裝置。電子裝置包括觸控顯示面板以及集成晶片。觸控顯示面板包括像素陣列。集成晶片電性連接至觸像素陣列。集成晶片包括指紋感測電路以及顯示驅動電路。指紋感測電路以及顯示驅動電路經由同一個接腳電性連接至多個顯示資料線以及感測資料線。所述多個顯示資料線分別電性連接至像素陣列的多個顏色子像素。感測資料線電性連接至像素陣列的多個指紋感測像素。所述多個顏色子像素為多個液晶顯示像素。

Description

具有指紋感測功能的電子裝置
本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種具有指紋感測功能的電子裝置。
近年來，指紋辨識技術被廣泛地應用在各式電子裝置上，以提供各種身分登錄或身分驗證功能。目前現有的指紋辨識的技術原理包括光學式、電容式、熱敏式和超聲波式等。對此，由於上述幾種方式的指紋感測器設置於電子裝置，指紋感測器通常需要佔有電子裝置的一部分裝置體積，其中一般的指紋感測器可例如設置或外掛在電子裝置的螢幕下方、Home鍵或機身背部等。換言之，一般的指紋感測器會造成電子裝置的整體裝置體積或厚度增加，且進而導致電子裝置的製造成本的增加。有鑑於此，以下將提出幾個實施例的解決方案。
本發明提供一種電子裝置可提供大面積的指紋感測功能。
本發明的電子裝置包括觸控顯示面板以及集成晶片。觸控顯示面板包括像素陣列。集成晶片電性連接至觸控顯示面板。集成晶片包括指紋感測電路以及顯示驅動電路。指紋感測電路以及顯示驅動電路經由同一個接腳電性連接至多個顯示資料線以及感測資料線。所述多個顯示資料線分別電性連接至像素陣列的多個顏色子像素。感測資料線電性連接至像素陣列的多個指紋感測像素。所述多個顏色子像素為多個液晶顯示像素。
基於上述，本發明的電子裝置可通過在觸控顯示面板的像素陣列中形成多個指紋感測像素的方式來實現全屏指紋感測功能，並且由於指紋感測像素內嵌於觸控顯示面板當中，因此本發明的電子裝置可有效降低指紋感測所需的功能模組空間，進而可降低電子裝置的整體裝置體積或厚度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式做詳細說明如下。
為了使本發明之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例作為本發明確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的原件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。參考圖1，電子裝置100包括觸控顯示面板110、像素陣列120以及集成晶片(Integrated chip，IC)130。像素陣列120電性連接至集成晶片130。在本實施例中，觸控顯示面板110可例如包括玻璃基板以及觸控面板，其中像素陣列120形成於觸控顯示面板110的主動區(Active area，AA)的所述玻璃基板上。集成晶片130形成於觸控顯示面板110的周邊區(Peripheral area，PA)。在本實施例中，集成晶片130包括指紋感測電路131以及顯示驅動電路132。值得注意的是，本實施例的觸控顯示面板110可為採用一種內嵌式(In-Cell)的指紋、觸控及顯示面板架構。集成晶片130可為一種指紋、觸控及顯示驅動集成(Fingerprint, Touch, Display Driver Integrated, FTDDI)晶片。
在本實施例中，集成晶片130可通過同一個接腳(Pin)電性連接至像素陣列120中的多個顯示像素以及多個指紋感測像素，並且集成晶片130以分時方式驅動觸控顯示面板110的顯示模組以及觸控顯示面板110。換言之，本實施例的集成晶片130可通過較少的接腳驅動觸控顯示面板110中的顯示模組以及指紋感測模組，進而有效降低接腳及線路在電子裝置100當中所占的空間。
在本實施例中，電子裝置100例如是智慧型手機(smart phone)、平板電腦、遊戲機或其他具有指紋辨識功能的電子產品。觸控顯示面板110可例如液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)面板，因此像素陣列120的多個像素單元的多個顏色子像素可為多個液晶顯示像素。詳細而言，在本實施例中，像素陣列120的多個像素單元的可由多個第一顏色子像素、多個第二顏色子像素、多個第三顏色子像素以及多個指紋感測像素所組成。所述第一至第三顏色子像素可例如是紅色顏色子像素、綠色顏色子像素以及藍色顏色子像素，但本發明並不限於此。值得注意的是，在本實施例中，所述多個顏色子像素可形成於觸控顯示面板110的第一半導體層，並且所述多個指紋感測像素可形成於觸控顯示面板110的第二半導體層。
圖2是本發明一實施例的部分像素陣列的電路示意圖。參考圖1以及圖2，圖2的像素單元120P為像素陣列120中的一個像素的配置結果。在本實施例中，像素單元120P包括一個第一顏色子像素121、一個第二顏色子像素122、一個第三顏色子像素123以及一個指紋感測像素124。第一顏色子像素121、第二顏色子像素122、第三顏色子像素123以及指紋感測像素124電性連接至閘極線G1。閘極線G2用於電性連接至下一列的像素單元，依此類推。第一顏色子像素121至第三顏色子像素123分別電性連接至顯示資料線D1~D3。指紋感測像素124電性連接至感測資料線D4。顯示資料線D5用於電性連接至下一行的子像素，依此類推。
在本實施例中，閘極線G1可用於接收掃描信號而開啟第一顏色子像素121、第二顏色子像素122、第三顏色子像素123以及指紋感測像素124。在本實施例中，顯示資料線D1~D3用於傳輸由集成晶片130提供的多個顯示驅動信號(顯示資料)至第一顏色子像素121、第二顏色子像素122以及第三顏色子像素123，以使第一顏色子像素121、第二顏色子像素122以及第三顏色子像素123分別依據相應的顯示驅動信號(顯示資料)提供顯示功能。在本實施例中，感測資料線D4用於傳輸指紋感測像素124的感測信號至集成晶片130，以使集成晶片130可依據感測信號生成對應的指紋感測影像。本發明的顏色子像素的排列順序並不限於上述。並且，指紋感測像素124的擺放位置亦可設置在任兩個顏色子像素之間。
圖3是本發明一實施例的集成晶片與切換電路的電路示意圖。參考圖1至圖3，集成晶片130包括指紋感測電路131以及顯示驅動電路132。在本實施例中，指紋感測電路131以及顯示驅動電路132經由同一個接腳N1(即形成共接腳)電性連接至開關電晶體T1~T4的一端，並且開關電晶體T1~T4的另一端電性連接至顯示資料線D1~D3以及感測資料線D4。開關電晶體T1~T4的控制端分別電性連接至解多工器(Demultiplexer，DMUX)141~144。在本實施例中，解多工器141~144以不同時序的切換信號至開關電晶體T1~T4，以在不同期間接收來自顏色子像素121~123或指紋感測像素124的信號。解多工器141~144可分別是由一個或多個電晶體或開關電路所組成，並且解多工器141~144可形成一個解多工器電路。
在本實施例中，顯示資料線D1~D3以及感測資料線D4電性連接至像素陣列120的一個行像素組，其中行像素組可包括多個如上述圖2實施例的像素單元120P依序沿著顯示資料線排列。換言之，集成晶片130的指紋感測電路131以及顯示驅動電路132經由同一個接腳N1來提供多個資料信號至電性連接至顯示資料線D1~D3的所述一個行像素組中的多個顏色子像素，並且透過感測資料線D4接收行像素組中的多個指紋感測像素的感測結果。然而，在一實施例中，接腳N1還可電性連接至像素陣列120中的其他的多個行像素組，或者集成晶片130可經由類似於接腳N1的另外的多個接腳來電性連接至像素陣列120中的其他的多個行像素組。另外，關於本實施例的多個切換信號、多個顯示驅動信號以及感測信號的時序將由以下圖5實施例來詳細說明之。
圖4是本發明一實施例的集成晶片的內部功能電路示意圖。參考圖4，集成晶片130包括指紋感測電路131、顯示驅動電路132以及控制電路133。在本實施例中，控制電路133經由第一切換電路電性連接在接腳N1以及指紋感測電路131之間，並且經由第二切換電路電性連接在接腳N1以及顯示驅動電路132之間。控制電路用於交替地開啟第一切換電路以及第二切換電路。在本實施例中，第一切換電路可為開關電晶體T5，並且第二切換電路可為開關電晶體T6，但本發明並不限於此。開關電晶體T5的一端電性連接至接腳N1，並且開關電晶體T6的一端電性連接至接腳N1以及開關電晶體T5的一端。開關電晶體T5以及開關電晶體T6的控制端電性連接至控制電路133。控制電路133可輸出兩個切換信號S1、S2至開關電晶體T5以及開關電晶體T6，以控制開關電晶體T5以及開關電晶體T6。
在本實施例中，指紋感測電路131包括放大器131_1、類比至數位轉換器131_2以及數位處理器131_3。放大器131_1的輸入端電性連接至開關電晶體T5的另一端。類比至數位轉換器131_2的輸入端電性連接至放大器131_1的輸出端。數位處理器131_3電性連接至類比至數位轉換器131_2的輸出端。在本實施例中，顯示驅動電路132包括源極放大器132_1以及時序控制電路132_2。源極放大器132_1的輸入端電性連接至時序控制電路132_2，並且源極放大器132_1的輸出端電性連接至開關電晶體T6的另一端。在本實施例中，接腳N1在相對於接腳N1的一側電性連接至開關電晶體T1~T4。開關電晶體T1~T4電性連接至顯示資料線D1~D3以及感測資料線D4。
在本實施例中，放大器131_1可接收感測信號，並將信號放大後的感測信號FS提供至類比至數位轉換器131_2。類比至數位轉換器131_2可將指紋感測結果的數位信號提供至數位處理器131_3，以使數位處理器131_3可依據類比至數位轉換器131_2提供的數位信號來產生指紋感測資訊，例如生成指紋感測影像。在本實施例中，顯示驅動電路132的時序控制電路132_2可提供時序控制信號至源極放大器132_1，以使源極放大器132_1依據設計的顯示時序來輸出顯示驅動信號DS。
圖5是本發明一實施例的用於操作集成晶片的多個信號的信號時序圖。參考圖2至圖5，時間t0至時間t5為像素單元120P的驅動期間(或稱一個行像素組的驅動期間)，其中此驅動期間包括顯示驅動期間以及指紋感測期間，且顯示驅動期間與指紋感測期間未重疊。例如，顯示驅動期間為時間t0至時間t4。指紋感測期間為時間t4至時間t5。在一實施例中，像素單元120P的顏色子像素121~123以及指紋感測像素124經由閘極線G1接收掃描信號GS1而在時間t0至時間t5被開啟。在本實施例中，開關電晶體T6接收切換信號S1，並且開關電晶體T5接收切換信號S2。開關電晶體T1~T4分別接收由解多工器141~144分別提供的切換信號M_1~M_4。
在本實施例中，開關電晶體T5在顯示驅動期間(時間t0至時間t4)為關閉，並且開關電晶體T6在顯示驅動期間(時間t0至時間t4)為開啟。在顯示驅動期間中，顯示驅動期間包括三個子顯示驅動期間，其中三個子顯示驅動期間分別為時間t1至時間t2、時間t2至時間t3以及時間t3至時間t4。開關電晶體T1~T3分別在三個子顯示驅動期間接收切換信號M_1~M_3而在不同期間開啟，並且開關電晶體T4為關閉。切換信號M_1~M_3的信號波形在時間上彼此未重疊。因此，在三個子顯示驅動期間中，顯示驅動電路132經由接腳N1在不同期間分別輸出第一至第三顯示驅動信號(如圖5所示的顯示驅動信號DS在三個子顯示驅動期間的方波波形)至顯示資料線D1~D3。
對此，在顯示驅動期間中，顯示驅動電路132可經由顯示資料線D1~D3輸出顯示驅動信號DS至顏色子像素121~123，而使像素單元120P進行顯示功能。然而，須注意的是，圖5的顯示驅動信號DS僅表示信號波形的時序關係，而非真實信號波形。對此，顯示驅動信號DS的顯示資料的電壓高低或電位高低可由不同顯示效果或個別的子像素類型來決定，而本發明並不加以限制。
在本實施例中，開關電晶體T5在指紋感測期間(時間t4至時間t5)為開啟，並且開關電晶體T6在指紋感測期間(時間t4至時間t5)為關閉。在指紋感測期間中，開關電晶體T1~T3為關閉，並且開關電晶體T4為開啟。切換信號M_4的信號波形未與切換信號M_1~M_3的信號波形重疊。因此，指紋感測電路131可經由感測資料線D4從指紋感測像素124接收感測信號FS，而使像素單元120P進行指紋感測功能。然而，須注意的是，圖5的感測信號FS僅表示信號波形的時序關係，而非真實信號波形。對此，感測信號FS的感測資料的電壓高低或電位高低可由不同感測結果來決定。
綜上所述，本發明的電子裝置為實施一種內嵌式(In-Cell)的指紋、觸控及顯示面板架構，並且使用指紋、觸控及顯示驅動集成晶片來驅動內嵌有多個指紋感測像素的觸控顯示面板。因此，本發明的電子裝置可在面板的周邊區節省驅動電路在面板的周邊區中所佔的空間。或者，本發明的集成晶片可經由同一個接腳來傳輸顯示驅動信號以及感測信號，而可有效節省接腳及線路在面板的周邊區中所占的空間。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:電子裝置 110:觸控顯示面板 120:像素陣列 130:集成晶片 131:指紋感測電路 131_1:放大器 131_2:類比至數位轉換器 131_3:數位處理器 132:顯示驅動電路 132_1:源極放大器 132_2:時序控制電路 133:控制電路 141、142、143、144:解多工器 D1~D3、D5:顯示資料線 D4:感測資料線 DS:顯示驅動信號 G1、G2:閘極線 GS1:掃描信號 FS:感測信號 M_1~M_4、S1、S2:切換信號 N1:接腳 T1~T6:電晶體 t0~t5:時間
圖1是本發明一實施例的電子裝置的示意圖。 圖2是本發明一實施例的部分像素陣列的電路示意圖。 圖3是本發明一實施例的集成晶片與切換電路的電路示意圖。 圖4是本發明一實施例的集成晶片的內部功能電路示意圖。 圖5是本發明一實施例的用於操作集成晶片的多個信號的信號時序圖。
100:電子裝置
110:觸控顯示面板
120:像素陣列
130:集成晶片

Claims (11)

  1. 一種電子裝置，包括： 一觸控顯示面板，包括一像素陣列；以及 一集成晶片，電性連接至該像素陣列，並且包括一指紋感測電路以及一顯示驅動電路， 其中該指紋感測電路以及該顯示驅動電路經由同一個接腳電性連接至多個顯示資料線以及一感測資料線， 其中該些顯示資料線分別電性連接至該像素陣列的多個顏色子像素，並且該感測資料線電性連接至該像素陣列的多個指紋感測像素，其中該些顏色子像素為多個液晶顯示像素。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中該接腳經由多個電晶體電性連接至該些顯示資料線，該接腳經由另一電晶體電性連接至該感測資料線。
  3. 如請求項2所述的電子裝置，其中該些電晶體的控制端分別接收多個切換信號，並且該些切換信號的信號波形在時間上未重疊。
  4. 如請求項1所述的電子裝置，其中該顯示驅動電路在一顯示驅動期間中經由該接腳輸出多個顯示驅動信號，以驅動該些顏色子像素，並且該指紋感測電路在一指紋感測期間中經由該接腳接收該些指紋感測像素的一感測信號，其中該顯示驅動期間與該指紋感測期間未重疊。
  5. 如請求項4所述的電子裝置，其中該顯示驅動期間包括多個子顯示驅動期間，並且在該些子顯示驅動期間中，該顯示驅動電路經由該接腳在不同期間分別輸出該些顯示驅動信號至該些顯示資料線。
  6. 如請求項1所述的電子裝置，其中該集成晶片還包括： 一第一切換電路，具有一端電性連接至該接腳，並且具有另一端電性連接至該指紋感測電路； 一第二切換電路，具有一端電性連接至該接腳，並且具有另一端電性連接至該顯示驅動電路；以及 一控制電路，電性連接至該第一切換電路以及第二切換電路，其中該控制電路交替地開啟該第一切換電路以及該第二切換電路。
  7. 如請求項6所述的電子裝置，其中該指紋感測電路包括： 一放大器，具有一輸入端電性連接至該第一切換電路的該另一端； 一類比至數位轉換器，具有一輸入端電性連接至該放大器的一輸出端；以及 一數位處理器，電性連接至該類比至數位轉換器的一輸出端。
  8. 如請求項6所述的電子裝置，其中該顯示驅動電路包括： 一時序控制電路；以及 一源極放大器，具有一輸入端電性連接至該時序控制電路，並且具有一輸出端電性連接至該第二切換電路的該另一端。
  9. 如請求項1所述的電子裝置，其中該些顏色子像素形成於該觸控顯示面板的一第一半導體層，並且該些指紋感測像素形成於該觸控顯示面板的一第二半導體層。
  10. 如請求項1所述的電子裝置，其中該些顏色子像素包括至少一紅色子像素、至少一綠色子像素以及至少一藍色子像素。
  11. 如請求項1所述的電子裝置，其中該集成晶片還包括一觸控驅動電路。
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