TWI737424B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，適於進行屏下指紋辨識。顯示裝置包括畫素電路陣列、光感測電路陣列及阻抗匹配電路。畫素電路陣列在顯示區域進行顯示。光感測電路陣列於顯示區域中感測光線，並將感測結果分別提供至多個光感測訊號線上。阻抗匹配電路分別耦接光感測訊號線，用以調整且匹配光感測訊號線上的電壓準位。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

現有的顯示裝置在進行屏下式指紋辨識時，其所輸出的感測訊號往往會受到輸出訊號線上電壓準位的改變而產生誤差，進而降低指紋辨識的精準度。

本發明提供一種顯示裝置，其可有效地匹配光感測訊號線上的電壓準位，以提升指紋辨識的精準度。

本發明的顯示裝置適於進行屏下指紋辨識。顯示裝置包括畫素電路陣列、光感測電路陣列及阻抗匹配電路。畫素電路陣列在顯示區域進行顯示。光感測電路陣列於顯示區域中感測光線，並將感測結果分別提供至多個光感測訊號線上。阻抗匹配電路分別耦接光感測訊號線，用以調整且匹配光感測訊號線上的電壓準位。

基於上述，顯示裝置可藉由阻抗匹配電路接收第一控制訊號及第二控制訊號，據此調整並匹配光感測訊號線上的電壓準位，以降低感測訊號的誤差，進而提升顯示裝置再進行指紋辨識的精準度。

1a、1b、2、3:顯示裝置

10:畫素電路

11:光感測電路

12、22、32:阻抗匹配陣列

120、121、220、221、222、223、322:阻抗匹配電路

AA:顯示區域

DD1~DDm:顯示驅動線

P1、P2:電力軌線

R1~Rn、G1~Gn、B1~Bn:訊號線

SW1~SWm:寫入感測訊號線

SR1~SRm:重置感測訊號線

SO1~SOn:光感測訊號線

VC1、VC2、VC3、VC4:控制訊號

VL:負載控制訊號

Vref1、Vref2、Vref3、Vref4:參考電壓

LM1、LM2:電晶體

LD:光感測元件

圖1A為本發明實施例一顯示裝置的示意圖。

圖1B為本發明實施例一顯示裝置的示意圖。

圖2為本發明實施例一顯示裝置的示意圖。

圖3為本發明實施例一顯示裝置的示意圖。

圖1A為本發明實施例一顯示裝置1a的示意圖。顯示裝置1a適於進行屏下指紋辨識。顯示裝置1a包括畫素電路10、光感測電路11及阻抗匹配陣列12。畫素電路10可形成畫素電路陣列，畫素電路陣列可在顯示裝置1a的顯示區域AA中接收顯示驅動線DD1~DDm的控制，來顯示訊號線R1~Rn、G1~Gn、B1~Bn所提供的資料。另外，顯示裝置1a亦設置有光感測電路11，光感測電路11可形成光感測電路陣列。光感測電路陣列並可依據感寫入感測訊號線SW1~SWm及重置感測訊號線SR1~SRm的控制，在顯示區域AA中感測光線以進行光感測操作，並將光感測 操作的感測結果提供至光感測訊號線SO1~SOn上，因此，顯示裝置1a可進行屏下指紋辨識，也就是顯示裝置1a可在顯示區域AA中進行顯示操作以及光感測操作。

大致而言，顯示裝置1a中的光感測電路11在列方向上為鏡像設置，如此一來，在顯示裝置1a中的列方向上，任兩相鄰的光感測電路11可共用電力軌線P1或P2，如此一來，可有效減少顯示裝置1a中的訊號線數量，並提升畫素電路10的開口率。

但，當光感測電路11在提供光感測訊號至光感測訊號線SO1~SOn時，光感測訊號線上SO1~SOn所接收的光感測訊號往往會由於電路結構的不對稱或是製程變異等非理想因素，光感測訊號線SO1~SOn所接收的光感測訊號線不匹配，導致屏下指紋辨識產生誤差。

顯示裝置1a的阻抗匹配陣列12耦接於光感測訊號線SO1~SOn，阻抗匹配陣列12可接收控制訊號VC1、VC2以調整光感測訊號線SO1~Son的電壓準位，如此一來，光感測電路11在提供光感測訊號至光感測訊號線SO1~SOn上時，可在匹配的電壓準位上操作，使光感測訊號線SO1~SOn上的電壓準位可一致，光感測訊號可操作在適當的偏壓點以具有足夠的擺幅空間(Voltage Headroom)，故光感測電路11產生的光感測訊號可具有較小的誤差。

圖1B為本發明實施例一顯示裝置1b的示意圖。顯示裝置1b包括畫素電路10、光感測電路11及阻抗匹配陣列12。在本 實施例中，光感測電路11包括電晶體LM1、LM2及光感測元件LD。

接著以顯示裝置1b中設置在第一行第一列的光感測電路11為例來說明光感測電路11中各元件的耦接關係。光感測元件LD的第一端(例如為陽極)耦接寫入感測訊號線SW1。電晶體LM1的第一端(例如為汲極)耦接電力軌線P2、電晶體LM1的第二端(例如為源極)耦接光感測訊號線SO1、電晶體LM1的控制端(例如為閘極)耦接光感測元件LD的第二端(例如為陰極)。電晶體LM2的第一端(例如為汲極)耦接電力軌線P1、電晶體LM2的第二端(例如為源極)耦接光感測元件LD的第二端(例如為陰極)、電晶體LM2的控制端(例如為閘極)耦接重置感測訊號線SR1。因此，光感測電路11可依據寫入感測訊號線SW1及重置感測訊號線SR1的控制進行光感測操作，以將感測結果的光感測訊號提供至光感測訊號線SO1上。

另一方面，顯示裝置1b中設置在第一行第一列的光感測電路11與設置在第二行第一列的光感測電路11，兩者內部電路的耦接關係可呈現鏡像對稱。由於光感測電路11在平行列方向的兩端分別耦接於電力軌線P1、P2，如此一來，設置在第一行第一列及第二行第一列的兩個光感測電路11可共用電力軌線P2。依此類推，顯示裝置1中設置在相同列上的兩相鄰光感測電路11可共用電力軌線P1或P2。

接著，顯示裝置11可透過阻抗匹配陣列12來調整光感 測訊號線SO1~SOn上的電壓準位。阻抗匹配陣列12包括阻抗匹配電路120、121。大致而言，阻抗匹配電路120耦接光感測訊號線SO1~SOn中的第一部份，阻抗匹配電路121耦接光感測訊號線中的第二部份。在此實施例中，光感測訊號線SO1~SOn中第一部份為光感測訊號線SO1~SOn的奇數行，光感測訊號線SO1~SOn中第二部份為光感測訊號線SO1~SOn的偶數行。阻抗匹配電路120可接收控制訊號VC1的控制來調整光感測訊號線SO1~SOn中第一部份的電壓準位，阻抗匹配電路121可接收控制訊號VC2的控制來調整光感測訊號線SO1~SOn中第二部份的電壓準位。簡言之，阻抗匹配陣列12可接收控制訊號VC1、VC2的控制，以分別調整光感測訊號線SO1~SOn中第一部分及第二部分分別的電壓準位，使光感測訊號線SO1~SOn的電壓準位互相匹配，以排除顯示裝置1b中光感測操作的誤差。

在本實施例中，阻抗匹配電路120可為N型金氧半場效電晶體(N type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET)。阻抗匹配電路120的第一端(例如為汲極)可分別耦接光感測訊號線SO1~SOn中的第一部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的奇數行)，阻抗匹配電路120的第二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref1，阻抗匹配電路120的控制端(例如為閘極)可接收控制訊號VC1。阻抗匹配電路121的第一端(例如為汲極)可分別耦接光感測訊號線SO1~SOn中的第二部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的偶數行)，阻抗匹配電路121的第 二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref2，阻抗匹配電路121的控制端(例如為閘極)可接收控制訊號VC2。參考電壓Vref1、Vref2可例如為相同或不同的接地電壓。在另一實施例中，阻抗匹配電路120、121亦可為P型金氧半電晶體。參考電壓Vref1、Vref2可例如為相同或不同的操作電壓。電晶體LM1的第一端(例如為汲極)可透過電力軌線P2接收例如為操作電壓的參考電壓，電晶體LM2的第一端(例如為汲極)可透過電力軌線P1接收例如為接地電壓的參考電壓。

另外，控制訊號VC1、VC2的電壓範圍可依據不同的系統需求而進行調整。舉例而言，控制訊號VC1、VC2的電壓範圍可依據操作電壓及接地電壓的範圍而對應地進行調整。或者，控制訊號VC1、VC2的電壓範圍可依據光感測電路11及/或阻抗匹配電路120、121的實施方式而進行對應地調整，以較佳地適應不同電路結構對電壓準位的需求。

在一實施例中，控制訊號VC1、VC2的電壓範圍可為2伏~3.5伏，且控制訊號VC1、VC2的調整可為單邊的。舉例而言，控制訊號VC1的電壓值可為固定，且控制訊號VC2的電壓值可由2伏逐漸調增或由3.5伏逐漸調降來匹配光感測訊號線SO1~SOn的電壓準位。透過固定光感測訊號線SO1~SOn中第一部分的電壓準位，並單邊地調整光感測訊號SO1~SOn中第二部分的電壓準位來逼近，藉此以匹配光感測訊號線SO1~SOn的電壓準位。

在一實施例中，控制訊號VC1、VC2的電壓範圍可為2 伏~3.5伏，且控制訊號VC1、VC2的調整可為雙邊的。舉例而言，控制訊號VC1、VC2的電壓值可同時被調整來匹配。控制訊號VC1可由電壓範圍的一側(例如為2伏)逐漸調增，控制訊號VC2可由電壓範圍的另一側(例如為3.5伏)逐漸調降，透過雙邊地調整光感測訊號SO1~SOn中第一部分及第二部分的電壓準位來逼近，藉此以匹配光感測訊號線SO1~SOn的電壓準位。

如此一來，阻抗匹配電路120可依據控制訊號VC1調整光感測訊號線SO1~SOn中第一部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的奇數行)與參考電壓Vref1的阻抗值，進而調整光感測訊號線SO1~SOn中第一部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的奇數行)的電壓準位。阻抗匹配電路121可依據控制訊號VC2調整光感測訊號線SO1~SOn中第二部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的偶數行)與參考電壓Vref2的阻抗值，進而調整光感測訊號線SO1~SOn中第二部分(例如為光感測訊號線SO1~SOn的偶數行)的電壓準位。

圖2為本發明實施例一顯示裝置2的示意圖。圖2所繪示的顯示裝置2包括相似於圖1B所繪示的顯示裝置1b，故相同元件沿用相同符號進行標示。顯示裝置1b與顯示裝置2兩者的差別在於，顯示裝置1b中的阻抗匹配陣列12在顯示裝置2中被阻抗匹配陣列22所取代。關於畫素電路10及光感測電路11的操作請參考關於圖1A、1B的相對應段落，於此不再贅述。

阻抗匹配陣列22中包括阻抗匹配電路220、221、222、 223。各個阻抗匹配電路220、221、222、223依序且重複排列。因此，光感測訊號線SO1~SOn中，第一行、第五行、第九行…第n-3行的光感測訊號線SO1、SO5、SO9~SOn-3被區分為光感測訊號線SO1~SOn的第一部分，且光感測訊號線SO1~SOn的第一部分耦接阻抗匹配電路220；第二行、第六行、第十行…第n-2行的光感測訊號線SO2、SO6、SO10~SOn-2被區分為光感測訊號線SO1~SOn的第二部分，且光感測訊號線SO1~SOn的第二部分耦接阻抗匹配電路221；第三行、第七行、第十一行…第n-1行的光感測訊號線SO3、SO7、SO11~SOn-1被區分為光感測訊號線SO1~SOn的第三部分，且光感測訊號線SO1~SOn的第三部分耦接阻抗匹配電路222；第四行、第八行、第十二行…第n行的光感測訊號線SO4、SO8、SO12~SOn被區分為光感測訊號線SO1~SOn的第四部分，且光感測訊號線SO1~SOn的第四部分耦接阻抗匹配電路223。也就是說，光感測訊號線SO1~SOn會以四條為一組重複排列，每四條中的第一條耦接阻抗匹配電路220，每四條中的第二條耦接阻抗匹配電路221，每四條中的第三條耦接阻抗匹配電路222，每四條中的第四條耦接阻抗匹配電路223。

在本實施例中，阻抗匹配電路220、221、222、223可例如為N型金氧半電晶體。阻抗匹配電路220的第一端(例如為汲極)可耦接於對應的光感測訊號線，阻抗匹配電路220的第二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref1，阻抗匹配電路220的控制 端(例如為閘極)可接收控制訊號VC1。依此類推，阻抗匹配電路221可耦接於對應的光感測訊號線及參考電壓Vref2之間，並接收控制訊號VC2的控制。阻抗匹配電路222可耦接於對應的光感測訊號線及參考電壓Vref3之間，並接收控制訊號VC3的控制。阻抗匹配電路223可耦接於對應的光感測訊號線及參考電壓Vref4之間，並接收控制訊號VC4的控制。參考電壓Vref1、Vref2、Vref3、Vref4可為相同或不同的接地電壓。在另一實施例中，阻抗匹配電路220、221、222、223亦可為P型金氧半電晶體。參考電壓Vref1、Vref2、Vref3、Vref4可為相同或不同的操作電壓。

因此，阻抗匹配陣列22可依據控制訊號VC1、VC2、VC3、VC4的控制分別調整光感測訊號線SO1~SOn的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分的電壓準位，使光感測訊號線SO1~SOn上的電壓準位可一致，且光感測訊號可具有相同的擺幅空間，故光感測電路11產生的光感測訊號不會產生誤差。

圖3為本發明實施例一顯示裝置3的示意圖。圖3所繪示的顯示裝置3相似於圖1b所繪示的顯示裝置1b，故相同元件沿用相同符號表示。顯示裝置1b與顯示裝置3兩者的差異在於，顯示裝置1b的阻抗匹配陣列12在顯示裝置3中被阻抗匹配陣列32所取代。阻抗匹配陣列32中包括阻抗匹配電路120、121及負載電路322。關於畫素電路10、光感測電路11、阻抗匹配電路120、121的操作請參考關於圖1A、1B中的相對應段落，於此不再贅述。

負載電路322分別耦接於光感測訊號線SO1~SOn，負載 電路322可接收負載控制訊號VL以調整光感測訊號線SO1~SOn上的電壓準位。也就是說，阻抗匹配電路120、121及負載電路322可共同調整光感測訊號線SO1~SOn上的電壓準位。

在本實施例中，阻抗匹配電路120、121可例如為P型金氧半電晶體。阻抗匹配電路120的第一端(例如為汲極)可分別耦接奇數行的光感測訊號線，阻抗匹配電路120的第二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref1，阻抗匹配電路120的控制端(例如為閘極)可接收控制訊號VC1。阻抗匹配電路121的第一端(例如為汲極)可分別耦接偶數行的光感測訊號線，阻抗匹配電路121的第二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref2，阻抗匹配電路121的控制端(例如為閘極)可接收控制訊號VC2。負載電路322可例如為N型金氧半電晶體。負載電路322的第一端(例如為汲極)可耦接對應的光感測訊號線，負載電路322的第二端(例如為源極)可接收參考電壓Vref3，負載電路322的控制端(例如為閘極)可接收負載控制訊號VL。參考電壓Vref1、Vref2可為相同或獨立的操作電壓，參考電壓Vref3可為接地電壓。

如此一來，阻抗匹配電路120與負載電路322依據控制訊號VC1及負載控制訊號VL的控制，可共同調整光感測訊號線SO1~SOn中奇數行的電壓準位，而阻抗匹配電路121與負載電路322依據控制訊號VC1及負載控制訊號VL的控制可共同調整光感測訊號線SO1~SOn中偶數行的電壓準位。

當然，光感測電路陣列中的光感測電路並不僅限於鏡像 設置的結構。依據不同的設計需求，本領域具通常知識者亦可調整光感測電路陣列中的光感測電路為非鏡像設置或其他適合的結構。

綜上所述，本發明的顯示裝置可藉由阻抗匹配電路調整光感測訊號線上的電壓準位為互相匹配，使光感測電路所產生的感測訊號可具有足夠的擺幅空間，進而降低光感測訊號的誤差，有效提升顯示裝置的光感測操作精準度。

1a:顯示裝置

10:畫素電路

11:光感測電路

12:阻抗匹配陣列

AA:顯示區域

DD1~DDm:顯示驅動線

P1、P2:電力軌線

R1~Rn、G1~Gn、B1~Bn:訊號線

SW1~SWm:寫入感測訊號線

SR1~SRm:重置感測訊號線

SO1~SOn:光感測訊號線

VC1、VC2:控制訊號

Claims (11)

1. 一種顯示裝置，適於進行屏下指紋辨識，該顯示裝置包括： 一畫素電路陣列，具有一顯示區域； 一光感測電路陣列，於該顯示區域中感測光線，並依據多個寫入感測訊號及多個重置感測訊號將感測光線所產生的多個光感測訊號分別提供至多個感測訊號線上，該光感測電路陣列包括： 多個光感測電路，該些光感測電路被群組為多個光感測列電路，各該光感測列電路接收相對應的各該寫入感測訊號及各該重置感測訊號，並將該些光感測訊號分別提供至該些感測訊號線上，其中該些光感測列電路中相鄰的兩光感測電路共用一電力軌線；以及 多個阻抗匹配電路，分別耦接該些光感測訊號線，用以分別調整且匹配該些光感測訊號線上的多個電壓準位。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該些阻抗匹配電路包括： 多個第一阻抗匹配電路及多個第二阻抗匹配電路，其中該些第一阻抗匹配電路分別耦接該光感測訊號線的多個第一光感測訊號線，該些第二阻抗匹配電路分別耦接該光感測訊號線的多個第二光感測訊號線，該些第一阻抗匹配電路接收一第一控制訊號以調整該些第一光感測訊號線的一第一電壓準位，該些第二阻抗匹配電路接收一第二控制訊號以調整該些第二光感測訊號線的一第二電壓準位。
3. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該第一控制訊號調整該些第一阻抗匹配電路的多個電阻值以調整該些第一光感測訊號線的該第一電壓準位，該第二控制訊號調整該些第二阻抗匹配電路的多個電阻值以調整該些第二光感測訊號線的該第二電壓準位，以將該第一電壓準位匹配於該第二電壓準位。
4. 如請求項3所述的顯示裝置，其中該些第一光感測訊號線為該些光感測訊號線中的奇數行，該些第二光感測訊號線為該些光感測訊號線中的偶數行。
5. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該些第一阻抗匹配電路包括多個第一電晶體，該些第一電晶體的第一端分別耦接該些第一光感測訊號線，該些第一電晶體的第二端接收一第一參考電壓，該些第一電晶體的控制端接收該第一控制訊號， 其中該些第二阻抗匹配電路包括多個第二電晶體，該些第二電晶體的第一端分別耦接該些第二光感測訊號線，該些第二電晶體的第二端接收一第二參考電壓，該些第二電晶體的控制端接收該第二控制訊號。
6. 如請求項5所述的顯示裝置，其中該些阻抗匹配電路為N型金氧半場效電晶體或P型金氧半場效電晶體。
7. 如請求項2所述的顯示裝置，其中該些阻抗匹配電路還包括： 多個第三阻抗匹配電路及多個第四阻抗匹配電路，其中該些第三阻抗匹配電路分別耦接該光感測訊號線的多個第三光感測訊號線，該些第四阻抗匹配電路分別耦接該光感測訊號線的多個第四光感測訊號線，該些第三阻抗匹配電路接收一第三控制訊號以調整該些第三光感測訊號線的一第三電壓準位，該些第四阻抗匹配電路接收一第四控制訊號以調整該些第四光感測訊號線的一第四電壓準位。
8. 如請求項7所述的顯示裝置，其中該些第一光感測訊號線、該些第二光感測訊號線、該些第三光感測訊號線、該些第四光感測訊號線依序排列設置。
9. 如請求項2所述的顯示裝置，其中還包括多個負載電路，分別耦接該些光感測訊號線，該些負載電路及該些光感測電路共同調整該些光感測訊號線的該第一電壓準位及該第二電壓準位。
10. 如請求項9所述的顯示裝置，其中該些第一阻抗匹配電路包括多個第一電晶體，該些第一電晶體的第一端分別耦接該些第一光感測訊號線，該些第一電晶體的第二端接收一第一操作電壓，該些第一電晶體的控制端接收該第一控制訊號， 其中該些第二阻抗匹配電路包括多個第二電晶體，該些第二電晶體的第一端分別耦接該些第二光感測訊號線，該些第二電晶體的第二端接收一第二操作電壓，該些第二電晶體的控制端接收該第二控制訊號， 其中該些附載電路包括多個負載電晶體，該些負載電晶體的第一端分別耦接該些光感測訊號線，該些負載電晶體的第二端分別接收一接地電壓，該些負載電晶體的控制端接收一負載控制訊號。
11. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該些阻抗匹配電路為P型金氧半場效電晶體，該些負載電路為N型金氧半場效電晶體。

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