TW202207080A - 內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法與電路以及使用其之行動裝置。此內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法適用於一具有光學讀取陣列的內嵌式指紋顯示面板，此內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法包括下列步驟：在一圖框時間內，進行一指紋辨識前，向一顯示驅動電路要求該內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態；進行指紋影像擷取；以及根據內嵌式指紋顯示面板的驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像。

Description

內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置

本發明係關於一種指紋辨識的技術，更進一步來說，本發明係關於一種內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置。

指紋辨識技術是一種生物辨識技術，指紋辨識系統是一套包括指紋影像取得、處理、特徵提取和比對等模組的圖型識別系統。常用於需要人員身分確認的場所，如門禁系統、考勤系統、筆記型電腦、行動裝置、銀行內部處理、銀行支付等。目前應用於行動裝置使用的光學式指紋辨識有分為按鈕式以及屏下式。按鈕式指紋辨識裝置一般配置於行動裝置的開機按鈕或HOME按鈕，屏下式指紋辨識裝置一般 是配置在有機發光二極體面板下方的特定位置。

而液晶顯示面板在行動裝置上，仍然屬於主流使用的顯示裝置，但是，液晶顯示面板的結構問題，導致光學式指紋辨識難以配置在液晶顯示面板。

本發明的一目的在於提供一種內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置，用以在手指放在內嵌式指紋顯示面板上，可以正確的辨識出指紋。

有鑒於此，本發明提供一種內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，適用於一內嵌式指紋顯示面板，其中，該內嵌式指紋顯示面板包括一光學讀取陣列，該內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法包括：在一圖框時間內，提供該內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給一指紋讀取電路；進行指紋影像擷取；以及根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。

本發明另外提供一種整合型顯示驅動指紋辨識電路，適用於一內嵌式指紋顯示面板，其中，內嵌式指紋顯示面板包括一光學讀取陣列，整合型顯示驅動指紋辨識電路包括一顯示驅動電路以及一指紋讀取電路。顯示驅動電路耦接內嵌式指紋顯示面板，根據一顯示資料，對內嵌式指紋顯 示面板進行驅動。指紋讀取電路耦接內嵌式指紋顯示面板之光學讀取陣列以及顯示驅動電路。在一圖框時間內，顯示驅動電路提供內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給指紋讀取電路。其中，指紋讀取電路透過光學讀取陣列，進行指紋影像擷取，之後，指紋讀取電路根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。

本發明另外提供一種行動裝置，此行動裝置包括一內嵌式指紋顯示面板以及一整合型顯示驅動指紋辨識電路。內嵌式指紋顯示面板包括一光學讀取陣列。整合型顯示驅動指紋辨識電路包括一顯示驅動電路以及一指紋讀取電路。顯示驅動電路耦接內嵌式指紋顯示面板，根據一顯示資料，對內嵌式指紋顯示面板進行驅動。指紋讀取電路耦接內嵌式指紋顯示面板之光學讀取陣列以及顯示驅動電路。在一圖框時間內，顯示驅動電路提供內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給指紋讀取電路。其中，指紋讀取電路透過光學讀取陣列，進行指紋影像擷取，之後，指紋讀取電路根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。

依照本發明較佳實施例所述之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置，上述內嵌式指紋顯示面板之畫素之驅動方式包括正極性驅動以及負極性驅動，藉以避免或消除面板的影像殘留(image sticking)。

依照本發明較佳實施例所述之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法暨整合電路以及使用其之行動裝置，上述整合型顯示驅動指紋辨識電路更包括一觸控感測電路，用以檢測觸控位置，其中，當進行指紋辨識時，檢測手指放置位置，以驅動該光學讀取陣列讀取該位置之手指指紋。在一較佳實施例中，在進行指紋辨識前，內嵌式指紋顯示驅動電路降低內嵌式指紋顯示面板的畫面更新率。在一較佳實施例中，根據多次的指紋擷取以及其對應的驅動極性狀態，調整指紋的影像數據資料。

由於內嵌式指紋顯示面板進行正負極性驅動時，透光量造成差異，導致指紋影像雜訊，本發明的精神在於藉由擷取指紋影像前，指紋讀取電路先獲得目前各像素被驅動的極性狀態，藉此，當指紋擷取後，可以針對極性造成的干擾，進行後端影像處理，使指紋辨識率大幅度提升。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

CF:彩色濾光片(color filter)基板

TFT:薄膜電晶體陣列(TFT array)

300:液晶顯示面板

301:整合型顯示驅動指紋辨識電路

401:液晶顯示驅動電路

402:指紋讀取電路

403:觸控感測電路

S501~S506:本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之各步驟

FP:指紋辨識期間

TP:觸控感測期間

第1圖繪示為本發明一較佳實施例的光學指紋與液晶顯示面板整合的模組之示意圖。

第2圖繪示為液晶驅動方式之示意圖。

第3圖繪示為本發明一較佳實施例的行動裝置的示意圖。

第4A圖繪示為本發明一較佳實施例的整合型顯示驅動指紋辨識電路301的電路方塊圖。

第4B圖繪示為本發明一較佳實施例的整合型顯示驅動指紋辨識電路301的電路方塊圖。

第4C圖繪示為本發明一較佳實施例的整合型顯示驅動指紋辨識電路301的電路方塊圖。

第5圖繪示為本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之流程圖。

第6圖繪示為本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之操作時序圖。

第1圖繪示為本發明一較佳實施例的光學指紋與液晶顯示面板整合的模組之示意圖。本實施中，光學指紋與液晶顯示面板整合的面板也可為內嵌式指紋顯示面板。請參考第1圖，液晶顯示面板由上下兩塊透明基板(玻璃基板)構成。上基板為彩色濾光片(color filter)基板CF，包含了紅、綠、藍(RGB)色阻與黑色矩陣(black matrix)等。下 基板主要是薄膜電晶體陣列(TFT array)，其包含了金屬層、氧化銦錫透明電極(ITO)、半導體層(silicon)與絕緣層(SiOx,OC...)等。在第1圖的實施例中，上基版標示為CF，下基版標示TFT，上下基版中間例如為液晶層LC。在此實施例中，指紋的影像感測器FP sensor可以是例如採用薄膜電晶體的材料與製程，來製作光學感應元件(例如p-i-n diode、p-n diode、TFT、MIM..)，因此擷取指紋的影像感測器FP sensor與液晶層LC可以同時被製作於薄膜電晶體陣列基板上。且，若是TFT的光學感應元件，可與畫素開關TFT一同製作。在另一較佳實施例中，指紋的影像感測器FP sensor也可製作在彩色濾光片基板，但須要增加的製程步驟較多，然本發明並未限制影像感測器FP sensor的位置。在此實施例中，手指碰觸到面板表面要進行指紋辨識時，例如利用背光模組的光線反射照射手指以擷取手指指紋反射的光線。

第2圖繪示為液晶驅動方式之示意圖。請參考第2圖，圖示中"+"符號代表像素電極(pixel electrode)的電壓比公共電極(Vcom electrode)的電壓高，"-"符號則代表像素電極的電壓比公共電極的電壓低。在第2圖中，共有四種反轉方式，分別是圖框反轉(Frame inversion)方式、線反轉(Line inversion)方式、欄反轉(Column inversion)方式以及點反轉(Pixel inversion)方式。這樣的驅動方式主要是因為液晶顯示面板在長時間工作後，會因為電荷的累積而有產生所謂 的殘影(image sticking)的狀況。不管哪一種反轉(inversion)方式，每個像素的像素電極在相鄰圖框，相對於公共電極的極性都會進行切換。但是，像素電極的正/負極性切換，除了改變液晶的排列之外，同時，對於指紋辨識來說，也直接改變了透光量的多寡，進一步造成指紋的影像感測器讀出的訊號不穩定，影響到指紋判別。

為了解決上述問題，以下本發明的實施例中，提出一種具有面板上指紋辨識功能的行動裝置，第3圖繪示為本發明一較佳實施例的行動裝置的示意圖。請參考第3圖，此行動裝置包括一液晶顯示面板300以及一整合型顯示驅動指紋辨識電路301。液晶顯示面板300包括一光學讀取陣列，如上述實施例所述，可用以讀取指紋。

第4A圖繪示為本發明一較佳實施例的整合型顯示驅動指紋辨識電路301的電路方塊圖。請參考第4A圖，此整合型顯示驅動指紋辨識電路301包括一液晶顯示驅動電路401、一指紋讀取電路402以及一觸控感測電路403。液晶顯示驅動電路401耦接指紋讀取電路402以及液晶顯示面板300，根據一顯示資料，對該液晶顯示面板進行驅動。指紋讀取電路402耦接液晶顯示面板300之光學讀取陣列以及液晶顯示驅動電路401。觸控感測電路403耦接液晶顯示驅動電路401以及液晶顯示面板300之觸控電極，用以檢測手指或觸控筆等可感測物件的觸控位置。在一實施例中，整合型顯示驅 動指紋辨識電路301也可以是包含液晶顯示驅動電路401以及指紋讀取電路402。

在另一實施例中，指紋讀取電路402也可以是耦接觸控感測電路403，如第4B圖所示，使得觸控感測電路403和指紋讀取電路402可直接進行溝通。例如，當觸控感測電路403偵測到手指觸摸位置後，可通知指紋讀取電路402進行指紋辨識。

再者，在另一實施例中，顯示驅動電路401可以將驅動方式先給予觸控感測電路403，觸控感測電路403再通知指紋讀取電路402顯示狀態。如第4C圖所示。當要進行指紋辨識時，顯示驅動電路401將驅動極性狀態通知觸控感測電路403，觸控感測電路403則將驅動極性狀態以及手指位置等資訊一併交給指紋讀取電路402，指紋讀取電路402便可以直接進行指紋辨識並且修正指紋讀取結果。

第5圖繪示為本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之流程圖。請參考第4圖以及第5圖，此液晶顯示面板之指紋感測方法包括下列步驟：

步驟S501：開始。

步驟S502：判斷是否進行指紋資料讀取。以行動裝置，例如手機來說，一般開機時需要進行指紋解鎖，手機中的主機端(Host)會通知整合型顯示驅動指紋辨識電路301要進行指紋資料讀取。

步驟S503：整合型顯示驅動指紋辨識電路301的觸控感測電路403偵測手指觸摸的位置，並依此定義或決定出指紋辨識的影像擷取範圍。在此實施例中，假設液晶顯示面板300所包括的光學讀取陣列是分佈在整個面板，也就是說，全螢幕上的任何位置皆可進行指紋辨識。然而，在本發明的另一實施例中，若液晶顯示面板300僅有一部分具有光學讀取陣列，此步驟S503則為非必要，可以由設計者選擇是否要省略此步驟。

步驟S504：整合型顯示驅動指紋辨識電路301降低顯示資料更新頻率。請參考第6圖，第6圖繪示為本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之操作時序圖。如第6圖所示，其中，FP為指紋辨識、TP為觸控感測。在此實施例中，在進入指紋辨識時，將原本60Hz畫面更新率修改為30Hz畫面更新率，並且關閉觸控感測，避免訊號干擾。然而，在本發明的另一實施例中，觸控感測並不一定需要關閉，故關閉觸控感測為非必要的動作，本發明不以此為限。

步驟S505：進行多次指紋影像擷取，並依照驅動的極性做修正。如第6圖所示，整合型顯示驅動指紋辨識電路301例如使用分時的方式，進行顯示資料更新與指紋掃描。在指紋辨識FP的期間內，液晶顯示驅動電路401將圖框的驅動極性狀態通知指紋讀取電路402。指紋讀取電路402 根據驅動極性狀態調整並修正指紋影像的數據資料。在實際的應用上，由於像素驅動電壓的極性不同時，透光率也不同，造成指紋辨識的雜訊有所改變。若以上述第2圖的欄反轉方式(Column inversion)為例，在擷取的指紋影像上，會有類似直線亮暗不均勻，導致直線雜訊的情況，或者指紋未觸碰的背景值不同的情況。而在本發明實施例中，由於液晶顯示驅動電路401在指紋擷取與辨識時，提供了指紋讀取電路402此時的驅動極性方式，故指紋讀取電路402讀取完指紋影像後，便可以依照驅動極性不同而修正。

上述液晶顯示驅動電路401所提供的驅動極性狀態例如為第2圖所標示的的正負極性，也就是說，告知每個像素的正負極性。在本發明另一較佳實施例中，液晶顯示驅動電路401所提供的驅動極性狀態也可以僅是告知目前液晶驅動的圖框反轉方式，或是直接提供每個像素的電壓資料，又或者是提供圖框為奇數圖框或偶數圖框等。故，本發明並未限定驅動極性狀態的資料內容，只要是能夠讓指紋讀取電路402得知目前液晶驅動的極性資料，就屬於本發明的範疇。

另外，在步驟S505中，例如是進行多次指紋影像擷取，例如是比對多次擷取的指紋辨識資料後，選出一個進行指紋影像的補償與修正。或者是，將多次擷取的指紋辨識資料全部或部分進行影像處理，並利用驅動極性狀態，進 行指紋影像的補償與修正。故，本發明並未限定指紋影像的擷取次數與影像處理的方式，只要是透過驅動極性狀態的資料進行影像資料的調整，就應該屬於本發明的範疇。

步驟S506：回報調整後的指紋影像資料給主機端。當指紋影像修正完成後，整合型顯示驅動指紋辨識電路301將調整後的指紋影像資料回傳給主機端，完成指紋感測。主機端藉由此調整後的指紋影像資料，決定是否解鎖行動裝置。

在上述步驟S503中，本實施例例如是依據感測出的觸控位置，決定出指紋辨識的影像擷取範圍。在本發明另一較佳實施例中，指紋辨識的影像擷取範圍也可以是例如由作業系統預設或是程式預設等等其他的方式來決定，因此，本領域具有通常知識者可以推知，整合型顯示驅動指紋辨識電路301也可以是依據指紋辨識的應用時機決定指紋影像擷取範圍。

在上述實施例中，液晶顯示驅動電路401例如是在指紋辨識FP的期間內，將圖框的驅動極性狀態通知指紋讀取電路402。然而，在本發明另一較佳實施例中，指紋讀取電路402可以預先提出一個要求給液晶顯示驅動電路401，以告知液晶顯示驅動電路401目前需要驅動極性狀態的資料。之後，給指紋讀取電路402再將圖框的驅動極性狀態的資料提供給指紋讀取電路402。故本發明並未限定提供驅動極性狀態 的時間。另外，在本發明實施例中的顯示元件，雖然是以液晶顯示面板作為說明，可以理解的是，本發明之內嵌式指紋顯示面板中的顯示元件，並不以液晶顯示面板架構為限，也可以是其它的顯示元件，例如有機發光二極體(OLED)等。

綜上所述，本發明的精神在於藉由擷取指紋影像前，指紋讀取電路先獲得目前各像素被驅動的極性狀態，藉此，當指紋擷取後，可以針對極性造成的干擾，進行後端影像處理，使指紋辨識率大幅度提升。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此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。

S501~S506:本發明一較佳實施例的液晶顯示面板之指紋感測方法之各步驟

Claims (18)

1. 一種內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，適用於一內嵌式指紋顯示面板，其中，該內嵌式指紋顯示面板包括一光學讀取陣列，該內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法包括：

   在一圖框時間內，提供該內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給一指紋讀取電路；

   進行指紋影像擷取；以及

   根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。
2. 如請求項第1項所記載之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，其中，該內嵌式指紋顯示面板之畫素之驅動方式包括正極性驅動以及負極性驅動，藉以消除面板的影像殘留。
3. 如請求項第1項所記載之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，在進行指紋影像擷取之前，更包括：

   依照一觸控位置，決定進行指紋影像擷取的位置。
4. 如請求項第1項所記載之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方 法，更包括：

   在進行指紋辨識前，降低內嵌式指紋顯示面板的畫面更新率。
5. 如請求項第1項所記載之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，更包括：

   在進行指紋辨識前，要求一顯示驅動電路提供該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態。
6. 如請求項第1項所記載之內嵌式指紋顯示面板之指紋感測方法，更包括：

   根據多次的指紋擷取以及其對應的驅動極性狀態，調整指紋的影像數據資料。
7. 一種整合型顯示驅動指紋辨識電路，適用於一內嵌式指紋顯示面板，其中，該內嵌式指紋顯示面板包括一光學讀取陣列，該整合型顯示驅動指紋辨識電路包括：

   一顯示驅動電路，耦接該內嵌式指紋顯示面板，根據一顯示資料，對該內嵌式指紋顯示面板進行驅動；

   一指紋讀取電路，耦接該內嵌式指紋顯示面板之光學讀取陣列以及該顯示驅動電路，其中，

   在一圖框時間內，該顯示驅動電路提供該內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給該指紋讀取電路；

   其中，該指紋讀取電路透過該光學讀取陣列，進行指紋影像擷取，之後，該指紋讀取電路根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。
8. 如請求項第7項所記載之整合型顯示驅動指紋辨識電路，其中，該內嵌式指紋顯示面板之畫素之驅動方式包括正極性驅動以及負極性驅動，藉由交替的正極性驅動以及負極性驅動，以消除面板的影像殘留。
9. 如請求項第7項所記載之整合型顯示驅動指紋辨識電路，更包括：

   一觸控感測電路，用以檢測一觸控位置，

   其中，當進行指紋辨識時，依照該觸控位置，該指紋讀取電路決定指紋影像擷取的位置。
10. 如請求項第7項所記載之整合型顯示驅動指紋辨識電路，其中，在進行指紋辨識前，該內嵌式指紋顯示驅動電路降低該內嵌式指紋顯示面板的畫面更新率。
11. 如請求項第7項所記載之整合型顯示驅動指紋辨識電路，其中，在進行指紋辨識前，要求該顯示驅動電路提供該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態。
12. 如請求項第7項所記載之整合型顯示驅動指紋辨識電路，其中，根據多次的指紋擷取以及其對應的驅動極性狀態，調整指紋的影像數據資料。
13. 一種行動裝置，包括：

    一內嵌式指紋顯示面板，包括一光學讀取陣列；以及

    一整合型顯示驅動指紋辨識電路，包括：

    一顯示驅動電路，耦接該內嵌式指紋顯示面板，根據一顯示資料，對該內嵌式指紋顯示面板進行驅動；

    一指紋讀取電路，耦接該內嵌式指紋顯示面板之光學讀取陣列以及該顯示驅動電路，其中，

    在一圖框時間內，提供該內嵌式指紋顯示面板的一驅動極性狀態給該指紋讀取電路；

    其中，該指紋讀取電路透過該光學讀取陣列，進行指紋影像擷取，之後，該指紋讀取電路根據該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態，修正所擷取的指紋影像資料。
14. 如請求項第13項所記載之行動裝置，其中，該內嵌式指紋顯示面板之畫素之驅動方式包括正極性驅動以及負極性驅動，藉由交替的正極性驅動以及負極性驅動，以消除面板的影像殘留。
15. 如請求項第13項所記載之行動裝置，更包括：

    一觸控感測電路，用以檢測一觸控位置，

    其中，當進行指紋辨識時，依照該觸控位置，該指紋讀取電路決定指紋影像擷取的位置。
16. 如請求項第13項所記載之行動裝置，其中，在進行指紋辨識前，該顯示驅動電路降低該內嵌式指紋顯示面板的畫面更新率。
17. 如請求項第13項所記載之行動裝置，其中，在進行指紋辨識前，要求該顯示驅動電路提供該內嵌式指紋顯示面板的該驅動極性狀態。
18. 如請求項第13項所記載之行動裝置，其中，根據多次的指紋擷取以及其對應的驅動極性狀態，調整指紋的影像數據資料。

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