TWI773434B

TWI773434B - 指紋顯示裝置及驅動其之整合積體電路

Info

Publication number: TWI773434B
Application number: TW110125653A
Authority: TW
Inventors: 施博盛
Original assignee: 敦泰電子股份有限公司
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2022-08-01
Also published as: CN114005373B; CN114005373A; TW202205140A

Abstract

一種指紋顯示裝置具有複數畫素列，複數畫素列中的n個畫素列中的每一畫素列具有複數個顯示畫素單元與複數個指紋畫素單元，n為大於1的整數，每一顯示畫素單元包含一第一顏色次畫素及一第二顏色次畫素、或包含一第二顏色次畫素及一第三顏色次畫素，該n個畫素列中的第i畫素列的複數個顯示畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，i為介於1至n的任意整數，該n個畫素列中的第i+1畫素列的複數個顯示畫素單元是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，每至多四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元。

Description

指紋顯示裝置及驅動其之整合積體電路

本發明係關於一種指紋顯示裝置，尤指一種整合指紋辨識感測器與RGBG顯示面板的指紋顯示裝置及驅動其之整合積體電路。

指紋辨識感測器為目前應用最廣泛的生物辨識技術，已經大量應用於手機以作為個人身分識別。現行指紋辨識感測器與顯示裝置在結構上是獨立分開的。常見的指紋辨識感測器為配置於手機側邊、背面、顯示螢幕下面(under display)或顯示螢幕下邊。如圖1A所示，將指紋辨識感測器13配置於顯示螢幕11下面會造成厚度增加；如圖1B所示，將指紋辨識感測器13配置於顯示螢幕11下邊會降低手機的屏占比，影響產品外觀。

此外，考慮到成本，獨立的指紋辨識感測器所能偵測的面積小，因此同時只能偵測一個指紋，且必須限定偵測指紋的位置。

因此，在習知指紋顯示裝置的設計上，實仍存在有諸多缺失而有予以改善之必要。

本發明之目的主要係在提供一種指紋顯示裝置及驅動其之積體電路，藉由在RGBG顯示面板內建光學感測器，以光學感測器作為指紋辨識感測器，達成不會增加產品厚度、不會降低屏占比、可同時偵測多指指紋與不限定偵測位置等優點。

依據本發明之一特色，係提出一種指紋顯示裝置，具有複數畫素列，該複數畫素列中的n個畫素列中的每一畫素列具有複數個顯示畫素單元與複數個指紋畫素單元，n為大於1的整數，每一顯示畫素單元包含一第一顏色次畫素及一第二顏色次畫素、或包含一第二顏色次畫素及一第三顏色次畫素，該n個畫素列中的第i畫素列的複數個顯示畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，i為介於1至n的任意整數，該n個畫素列中的第i+1畫素列的複數個顯示畫素單元是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，每至多四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元。

依據本發明之另一特色，係提出一種整合積體電路，用以控制前述之指紋顯示裝置，以進行顯示及指紋感測。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍，而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖式加以闡述。

11:顯示螢幕

13:指紋辨識感測器

21,FP:指紋畫素單元

T1:重置電晶體

T2:驅動電晶體

T3:選擇電晶體

T4:負載電晶體

PS:光學感測器

C:電容

31:面板

33:顯示驅動的GOA電路

39:整合積體電路

35:指紋感測驅動的GOA電路

37,37’,37”,37-1,37-2,37-3,37-4:畫素列

41:顯示畫素單元

G-disp,GL:顯示掃描線

S-disp,DL:顯示資料線

RST:重置線

SEL:選擇線

RO:讀出線

G:控制端

D,S:連接端

VDD,VB,VSS,Vbias:電壓

R,G,B:次畫素

S:訊號線

MUX:多工器

61:選取線組

圖1A顯示將指紋辨識感測器配置於顯示螢幕下面的示意圖。

圖1B顯示將指紋辨識感測器配置於顯示螢幕下邊的示意圖。

圖2A顯示本發明的指紋顯示裝置的系統架構圖。

圖2B顯示依據本發明的指紋畫素單元的一範例的電路圖。

圖2C顯示依據本發明的RGBG顯示面板上的顯示畫素單元的配置圖。

圖3顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板上的顯示畫素單元與指紋畫素單元的第一配置圖。

圖4顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板上的顯示畫素單元與指紋畫素單元的第二配置圖。

圖5顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板上的顯示畫素單元與指紋畫素單元的第三配置圖。

圖6顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板上的顯示畫素單元與指紋畫素單元的第四配置圖。

圖7顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板上的顯示畫素單元與指紋畫素單元的第五配置圖。

圖8顯示本發明的指紋顯示裝置的一時序控制圖。

圖9顯示本發明的指紋顯示裝置的另一時序控制圖。

圖10顯示本發明的指紋顯示裝置的又一時序控制圖。

圖11顯示本發明的指紋顯示裝置的面板與整合積體電路之間的一配置圖。

圖12顯示本發明的指紋顯示裝置的面板與整合積體電路之間的另一配置圖。

圖13顯示本發明的指紋顯示裝置的面板與整合積體電路之間的又一配置圖。

圖14顯示本發明的指紋顯示裝置的面板與整合積體電路之間的再一配置圖。

圖15顯示本發明的指紋顯示裝置的面板的顯示驅動順序。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明的實施方式，並不用於限定本發明。

圖2A顯示本發明的指紋顯示裝置的系統架構圖，其中，在一面板31的左右側設有顯示驅動的GOA(gate on array)電路33，面板31具有複數畫數列(row)37，同一畫素列37的顯示畫素單元41接到同一顯示掃描線G-disp，用來根據一整合積體電路39的控制信號來驅動複數條顯示掃描線G-disp，以依複數條顯示資料線S-disp輸出的資料來進行顯示。此外，為了實現指紋偵測功能，在面板31的左右側設有指紋感測驅動的GOA電路35，同一畫素列37上的指紋畫素單元21的選擇端接到同一選擇線SEL，同一畫素列37上的指紋畫素單元21的重置端接到同一重置線RST，用來根據該整合積體電路39的控制信號來驅動指紋畫素單元21的重置線RST及選擇線SEL以進行指紋感測，且感測的指紋資料是由讀出線RO讀取至該整合積體電路39以進行指紋辨識。於本發明中，面板31可為任何類型之平面顯示面板，例如LCD面板或OLED面板等。雖於本實施例顯示出顯示驅動的GOA電路33及指紋感測驅動的GOA電路35皆是設置於面板31的左右兩側，但本發明不以此為限，於其他實施例中，顯示驅動的GOA電路33及指紋感測驅動的GOA電路35亦可皆設置於面板31的相同的一側，或是顯示驅動的GOA電路33設置於面板31的一側，而指紋感測驅動的GOA電路35設置於面板31的相對另一側，也就是說，顯示驅動的GOA電路33和指紋感測驅動的GOA電路35可依設計者需求變化設置位置。此外，本發明的指紋顯示裝置的面板31亦可提供觸控感應功能，例如藉由切割面板31的公共電極來作為觸控感應器(圖未示)，觸控感應器感應使用者手指之觸摸而將觸控訊號傳送至整合積體電路39以進行觸摸偵測而實現觸控感應功能，其中，切割公共電極作為觸控感應器為本領域技術人士所知，故在此不再贅述。

圖2B顯示前述指紋畫素單元21的一範例的電路圖，此指紋畫素單元21是由一重置電晶體T1、一驅動電晶體T2、一選擇電晶體T3、一光學感測器(photo sensor)PS、與一電容C所實現。其中，重置電晶體T1的控制端G連接重置線RST，其兩連接端D,S分別連接至第一電壓VDD及光學感測器PS。驅動電晶體T2的控制端G連接至重置電晶體T1的連接端S及光學感測器PS，其兩連接端D,S分別連接至第一電壓VDD及選擇電晶體T3的連接端D。選擇電晶體T3的控制端G連接選擇線SEL，其兩連接端D,S分別連接至驅動電晶體T2的連接端S及讀出線RO。電容C的兩端分別連接至驅動電晶體T2的控制端G及偏壓電壓Vbias。光學感測器PS的兩端分別連接至重置電晶體T1的連接端S及偏壓電壓Vbias。負載電晶體T4的控制端G連接至第二電壓VB，其兩連接端D,S分別連接至讀出線RO及第三電壓VSS。

以前述圖2B的光學指紋畫素單元21進行指紋感測的運作如下：首先驅動重置線RST以開啟重置電晶體T1，將電容C的端點電壓重置到預設值，亦即，第一電壓VDD；接著，關閉重置電晶體T1，使光學感測器PS持續曝光一段時間，而隨著照光強度與曝光時間的不同，電容C的放電量不同，因此電容C的端點電壓也不同；當達到預設的曝光時間，驅動選擇線SEL以開啟選擇電晶體T3，使得驅動電晶體T2輸出電流到讀出線RO，其中，輸出電流的大小與電容C連接到驅動電晶體T2的控制端G的端點的電壓有關，亦即與照光強度及曝光時間有關，而連接讀出線RO的負載電晶體T4是相當於一主動負載(active load)，因此，讀出線RO的讀出端的電壓與重置電晶體T1及主動負載的阻值有關，藉由積體電路讀取讀出端的電壓，可判斷照光強度。

再者，本發明的指紋顯示裝置的面板31為一RGBG顯示面板，圖2C顯示此RGBG顯示面板上的顯示畫素單元41的配置圖，如圖2C所示，面板31的複數畫素列37的每一畫素列37具有複數個沿列方向排列的顯示畫素單元41，每一顯示畫素單元41包含一第一顏色次畫素R及一第二顏色次畫素G、或包含一第二顏色次畫素G及一第三顏色次畫素B，於本實施例，第一顏色次畫素R為紅色(Red)次畫素，第二顏色次畫素G為綠色(Green)次畫素，第三顏色次畫素B為藍色(Blue)次畫素，但本發明不以此為限，可想而知地，第一、第二及第三顏色次畫素可分別為紅色、藍色及綠色次畫素，或是分別為綠色、藍色及紅色次畫素，或是分別為綠色、紅色及藍色次畫素，或是分別為藍色、紅色及綠色次畫素，或是分別為藍色、綠色及紅色次畫素等。再者，於RGBG顯示面板的顯示畫素單元41的配置中，複數畫素列37的其中一畫素列37’(第i畫素列)的複數個顯示畫素單元41是以第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G的規律重複排列(亦即，排列為RGBG,RGBG,RGBG...)，而下一畫素列37”(第i+1畫素列)的複數個顯示畫素單元41是以第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G的規律重複排列(亦即，排列為BGRG,BGRG,BGRG...)。而再下一畫素列37(第i+2畫素列)的顯示畫素單元41的排列則相同於第i畫素列的顯示畫素單元41的排列，依此類推。

再請一併參照圖2A及圖2C，於圖2A顯示本發明的指紋顯示裝置的複數畫素列37中，有n個畫素列37可提供顯示及指紋辨識功能，n為大於1之整數，亦即，該n個畫素列37的每一畫素列37具有複數個顯示畫素單元41與複數個指紋畫素單元21，該n個畫素列37被n條顯示掃描線G-disp、及n條重置線RST和n條選擇線SEL所驅動來進行顯示及指紋感測，需注意的是，圖2A中所標示的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列僅是示意性質，實際顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列將於以下之說明詳細陳述。此外，於面板31的整個顯示區域的畫素列37可以都具有顯示畫素單元41與指紋畫素單元21、或是僅一部份的顯示區域，例如是三分之一的顯示區域的畫素列37具有顯示畫素單元41與指紋畫素單元21，而其餘顯示區域的畫素列37只具有顯示畫素單元41。

圖3至圖7顯示於本發明的指紋顯示裝置的面板31上的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的配置圖。如圖3至圖7所示，於前述提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37中，每至多四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21，特定地，於圖3至圖5及圖7的實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21，而於圖6的實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21。

請參照圖3所示，於此實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每二個次畫素(RG或BG)設置一個對應的指紋畫素單元FP，以使畫素列37的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP、第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP、第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP的規律重複排列。進一步，當兩連續的畫素列37的其中一畫素列37是依據R、G、FP、B、G、FP的規律重複排列，另一畫素列37則是依據B、G、FP、R、G、FP的規律重複排列。於圖3的實施例中，顯示畫素單元41的次畫素與指紋畫素單元21皆採用直條狀畫素排列之結構，可使得製程較簡單，並可達到較高良率。

請參照圖4所示，於此實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21，以使畫素列37的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、指紋畫素單元FP、第二顏色次畫素G、第三顏色次畫素B、指紋畫素單元FP、第二顏色次畫素G的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素B、指紋畫素單元FP、第二顏色次畫素G、第一顏色次畫素R、指紋畫素單元FP、第二顏色次畫素G的規律重複排列。進一步，當兩連續的畫素列37的其中一畫素列37是依據R、FP、G、B、FP、G的規律重複排列，另一畫素列37則是依據B、FP、G、R、FP、G的規律重複排列。於圖4的實施例中，顯示畫素單元41的次畫素與指紋畫素單元21皆採用直條狀畫素排列之結構，可使得製程較簡單，並可達到較高良率。

請參照圖5所示，於此實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21，以使畫素列37的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、設置於前述第一及第二顏色次畫素(R、G)下方的指紋畫素單元FP、第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、設置於前述第三及第二顏色次畫素(B、G)下方的指紋畫素單元FP的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、設置於前述第三及第二顏色次畫素(B、G)下方的指紋畫素單元FP、第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、設置於前述第一及第二顏色次畫素(R、G)下方的指紋畫素單元FP的規律重複排列。進一步，當兩連續的畫素列37的其中一畫素列37是依據R、G、(位於前述R、G下方的)FP、B、G、(位於前述B、G下方的)FP的規律重複排列，另一畫素列37則是依據B、G、(位於前述B、G下方的)FP、R、G、(位於前述R、G下方的)FP的規律重複排列。於圖5的實施例中，由於指紋畫素單元21配置在上下兩個顯示畫素單元41的中間，因此指紋畫素單元21是直接沿列方向延伸排列，故指紋畫素單元21的重置線RST與選擇線SEL較容易設計。此外，圖5的實施例亦可變形為使畫素列37的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、設置於前述第一及第二顏色次畫素(R、G)上方的指紋畫素單元FP、第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、設置於前述第三及第二顏色次畫素(B、G)上方的指紋畫素單元FP的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、設置於前述第三及第二顏色次畫素(B、G)上方的指紋畫素單元FP、第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、設置於前述第一及第二顏色次畫素(R、G)上方的指紋畫素單元FP的規律重複排列，而可達成相同之效果。

請參照圖6所示，於此實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元21，以使畫素列37的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素B、第二顏色次畫素G、第一顏色次畫素R、第二顏色次畫素G、指紋畫素單元FP的規律重複排列。進一步，當兩連續的畫素列37的其中一畫素列37是依據R、G、B、G、FP的規律重複排列，另一畫素列37則是依據B、G、R、G、FP的規律重複排列。於圖6的實施例中，顯示畫素單元41的次畫素與指紋畫素單元21皆採用直條狀畫素排列之結構，可使得製程較簡單，並可達到較高良率。

請參照圖7所示，於此實施例中，提供顯示及指紋辨識功能的畫素列37的顯示畫素單元41與指紋畫素單元21的排列是每二個次畫素設置一個等效的指紋畫素單元21，以使畫素列37-2的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第一顏色次畫素R、設置於與前一畫素列37-1共用的一個指紋畫素單元FP及與下一畫素列37-3共用的一個指紋畫素單元FP中間的第二顏色次畫素G、第三顏色次畫素B、設置於與前一畫素列37-1共用的一個指紋畫素單元FP及與下一畫素列37-3共用的一個指紋畫素單元FP中間的第二顏色次畫素G的規律重複排列，或是使畫素列37-3的顯示畫素單元41及指紋畫素單元21是以第三顏色次畫素B、設置於與前一畫素列37-2共用的一個指紋畫素單元FP及與下一畫素列37-4共用的一個指紋畫素單元FP中間的第二顏色次畫素G、第一顏色次畫素R、設置於與前一畫素列37-2共用的一個指紋畫素單元FP及與下一畫素列37-4共用的一個指紋畫素單元FP中間的第二顏色次畫素G的規律重複排列。進一步，當兩連續的畫素列37的其中一畫素列37是依據R、(位於與前一畫素列共用的FP及與下一畫素列共用的FP中間的)G、B、(位於與前一畫素列共用的FP及與下一畫素列共用的FP中間的)G的規律重複排列，另一畫素列37則是依據B、(位於與前一畫素列共用的FP及與下一畫素列共用的FP中間的)G、R、(位於與前一畫素列共用的FP及與下一畫素列共用的FP中間的)G的規律重複排列。於圖7的實施例中，由於指紋畫素單元21是配置在兩個綠色次畫素G中間，因此綠色次畫素G與紅色、藍色次畫素(R、B)的位置上下錯開，綠色次畫素G呈類似鑽石(diamond)形狀排列，因此垂直方向、水平方向及四十五度角方向的畫素密度較接近，可達到較佳的顯示效果。

於圖3至圖5及圖7之實施例中，由於是在每個RG或BG顯示畫素單元41配置一個指紋畫素單元21，因此以增強全高解析度(FHD+解析度)且尺寸在5”~7”左右的螢幕為例，其指紋畫素單元21的密度可在300ppi(pixels per inch)以上，而可達到一般指紋辨識感測所要求的空間密度。而在圖6之實施例中，由於是在每個RGBG或BGRG顯示畫素單元41配置一個指紋畫素單元21，其藉由降低指紋畫素單元21的密度，可以提高顯示螢幕的開口率(aperture ratio)，而適用於對指紋畫素單元21的空間密度要求不高的應用。

圖8至圖10顯示本發明的指紋顯示裝置的時序控制圖，因為指紋顯示裝置的面板31為一RGBG顯示面板，其顯示次畫素為RGBG/BGRG，故在一畫素列37中，綠色次畫素G的數目為紅色次畫素R或藍色次畫素B的兩倍，因此在一個顯示畫面(display frame)中，綠色次畫素G的資料量約為紅色次畫素或藍色次畫素的1.9~2.1倍。於圖8所示之實施例中，指紋顯示裝置的面板31包含了顯示、觸控與指紋的功能，其中，DISP代表顯示，TP代表觸控，FP代表指紋感測，Vb代表垂直消隱(Vertical blanking)，如圖8所示，為了避免顯示、指紋與觸控之間的訊號互相干擾，顯示驅動、指紋偵測與觸控驅動與偵測分時進行，未啟動指紋期間(FP off)與啟動指紋期間(FP on)的顯示更新頻率可以不同，在指紋啟動期間(FP on)，顯示更新頻率可隨指紋畫素單元21曝光時間而調整，於本實施例中，在指紋啟動期間(FP on)不進行觸控感應(TP off)。

於圖9之實施例中，指紋顯示裝置的面板31亦包含了顯示、觸控與指紋的功能，其與圖8不同之處在於指紋啟動期間(FP on)也進行觸控驅動與偵測(TP on)。於圖10之實施例中，指紋顯示裝置的面板31只包含顯示與指紋的功能，而觸控功能可分開額外提供(如OLED顯示螢幕的觸控感測器與顯示螢幕是分開的)，因此顯示與觸控不一定同步，但顯示驅動與指紋偵測則保持分時進行。

圖11至圖13顯示本發明的指紋顯示裝置的面板31與整合積體電路39之間的配置圖，其中，指紋畫素單元21的讀出線RO與面板31的顯示資料線S-disp在延伸至面板31邊緣，是經由多工器 MUX進入整合積體電路39，以節省整合積體電路39的接腳數目，且多工器MUX的選取線組61是由整合積體電路39所控制，以達到同步的目的。

於圖11之實施例中，是同時將指紋畫素單元21的兩條指紋讀出線RO與面板31的四條顯示資料線S-disp接到同一多工器MUX的一連接側，再由該多工器MUX的另一連接側的兩條訊號線S接到整合積體電路39。特定地，於本實施例中，次畫素及指紋畫素單元R、G、FP、B、G、FP或B、G、FP、R、G、FP接到同一多工器MUX，訊號線S(S0,S1,…Sn,Sn+1)連接到整合積體電路39的連接墊(pad)。據此，在顯示階段，訊號線S輸出顯示資料，經過多工器MUX後，再由顯示資料線S-disp將顯示資料寫入RGBG/BGRG次畫素；在指紋偵測階段，指紋畫素單元FP的資料由指紋讀出線RO讀出，經過多工器MUX與訊號線S送到整合積體電路39。多工器MUX的選取線組61包含數條選取線，以在顯示階段用來控制訊號線S與顯示資料線S-disp的對應關係，及在指紋偵測階段用來控制訊號線S與指紋讀出線RO的對應關係，其中，於此實施例中，顯示資料線S-disp的數目約為指紋讀出線RO的兩倍。

於圖12之實施例中，是同時將指紋畫素單元21的四條指紋讀出線RO與面板31的八條顯示資料線S-disp接到同一多工器MUX的一連接側，再由該多工器MUX的另一連接側的兩條訊號線S接到整合積體電路39。特定地，於本實施例中，次畫素及指紋畫素單元R、G、FP、B、G、FP、R、G、FP、B、G、FP或B、G、FP、R、G、FP、B、G、FP、R、G、FP接到同一多工器MUX，訊號線S(S0,S1,…Sn,Sn+1)連接到整合積體電路39的連接墊(pad)。據此，在顯示階段，訊號線S輸出顯示資料，經過多工器MUX後，再由顯示資料線S-disp將顯示資料寫入RGBG/BGRG次畫素；在指紋偵測階段，指紋畫素單元FP的資料由指紋讀出線RO讀出，經過多工器MUX與訊號線S送到整合積體電路39。多工器MUX的選取線組61包含數條選取線61，以在顯示階段用來控制訊號線S與顯示資料線S-disp的對應關係，及在指紋偵測階段用來控制訊號線S與指紋讀出線RO的對應關係，其中，於此實施例中，顯示資料線S-disp的數目約為指紋讀出線RO的兩倍。

於圖13之實施例中，是同時將指紋畫素單元21的一條指紋讀出線RO與面板31的兩條顯示資料線S-disp接到同一多工器MUX的一連接側，再由該多工器MUX的另一連接側的一條訊號線S接到整合積體電路39。特定地，於本實施例中，R、G、FP或B、G、FP接到同一多工器MUX，訊號線S(S0,S1,…Sn,Sn+1)連接到整合積體電路39的連接墊(pad)。據此，在顯示階段，訊號線S輸出顯示資料，經過多工器MUX後，再由顯示資料線S-disp將顯示資料寫入RGBG/BGRG次畫素；在指紋偵測階段，指紋畫素單元FP的資料由指紋讀出線RO經過多工器MUX與訊號線S送到整合積體電路39。多工器MUX的選取線組61包含數條選取線，以在顯示階段用來控制訊號線S與顯示資料線S-disp的對應關係，及在指紋偵測階段用來控制訊號線S與指紋讀出線RO的對應關係，其中，於此實施例中，顯示資料線S-disp的數目約為指紋讀出線RO的兩倍。

圖14顯示本發明之指紋顯示裝置的面板31與整合積體電路39之間的配置圖，其中，面板31的顯示資料線S-disp在延伸至面板31邊緣，是經由多工器MUX進入整合積體電路39，以節省整合積體電路39的接腳數目，且多工器MUX的選取線組61是由整合積體電路39所控制，以達到同步的目的。於圖14之實施例中，是將面板31的顯示資料線S-disp接到多工器MUX的一連接側，再由該多工器MUX的另一連接側的訊號線S接到整合積體電路39，但指紋畫素單元FP的讀出線RO則不經多工器MUX而直接接到整合積體電路39。特定地，於本實施例中，R、G、B、G或B、G、R、G接到同一多工器MUX，指紋畫素單元FP由指紋讀出線RO直接接到整合積體電路39，訊號線S(S0,…Sn)與指紋讀出線RO(RO₀,RO₁,…RO_n,RO_n+1)連接到整合積體電路39的連接墊(pad)。據此，在顯示階段，訊號線S輸出顯示資料，經過多工器MUX後，再由顯示資料線S-disp將資料寫入RGBG/BGRG次畫素；在指紋偵測階段，指紋畫素單元FP的資料由指紋讀出線RO送到整合積體電路39。多工器MUX的選取線組61包含的數條選取線，以在顯示階段用來控制訊號線61與顯示資料線S-disp的對應關係，其中，於此實施例中，顯示資料線S-disp的數目約為指紋讀出線RO的兩倍。

圖15顯示本發明的指紋顯示裝置的面板31的顯示驅動順序，圖中以畫素列37依據R、FP、G、B、FP、G或B、FP、G、R、FP、G的規律重複排列為例說明。若依據習知的顯示掃描線(圖中標示為GL)為依序開啟(亦即，顯示掃描線開啟順序為GL1→GL2→GL3→GL4→GL5→GL6…)，則在顯示純紅(R)或純藍(B)畫面時，會因為顯示資料線(圖中標示為DL)需要頻繁的在高低準位切換而造成大功耗，也會增加顯示驅動訊號對指紋偵測訊號的干擾。以顯示純紅(R)畫面時的顯示資料線DL1的準位為例說明，當顯示掃描線GL1開啟時，顯示資料線DL1為高準位；顯示掃描線GL2開啟時，顯示資料線DL1切到低準位；顯示掃描線GL3開啟時，顯示資料線DL1又切回高準位。為了避免在顯示純色畫面時，因顯示資料線頻繁切換造成的功耗較大，故本發明之指紋顯示裝置的面板31的顯示驅動是採用跳顯示掃描線的順序來驅動，亦即，顯示掃描線開啟的順序為先輪流開啟複數條奇數顯示掃描線後，再輪流開啟複數條偶數顯示掃描線，例如為GL1→GL3→GL5→GL7→GL2→GL4→GL6→GL8→GL9…、或為GL1→GL5→GL3→GL7→GL2→GL6→GL4→GL8→GL9…、或為GL1→GL3→GL5→GL7→GL9→GL11→GL2→GL4→GL6→GL8→GL10→GL12…等。如此可大幅降低顯示資料線的準位切換，達到降低功耗與減少顯示驅動訊號對指紋偵測訊號的干擾。上述跳顯示掃描線的驅動方式，也可以是稱為間隔顯示掃描線依序的驅動，例如間隔1、2…條顯示掃描線依序進行驅動。

由以上之說明可知，本發明藉由在RGBG顯示面板內建光學感測器(photo sensor)，以光學感測器作為指紋辨識的感測器而整合顯示螢幕與指紋辨識，可達成不會增加產品厚度、不會降低屏占比、可同時偵測多指指紋與不限定偵測位置等優點，且以跳顯示掃描線的順序來驅動面板31，可大幅降低資料線的準位切換，達到降低功耗與減少顯示驅動訊號對指紋偵測訊號的干擾。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

31:面板

37:畫素列

R,G,B:次畫素

FP:指紋畫素單元

Claims

一種指紋顯示裝置，具有複數畫素列，該複數畫素列中的n個畫素列中的每一畫素列具有複數個顯示畫素單元與複數個指紋畫素單元，n為大於1的整數，每一顯示畫素單元包含一第一顏色次畫素及一第二顏色次畫素、或包含一第二顏色次畫素及一第三顏色次畫素，該n個畫素列中的第i畫素列的複數個顯示畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，i為介於1至n的任意整數，該n個畫素列中的第i+1畫素列的複數個顯示畫素單元是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素的規律重複排列，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，每至多四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，其中，該複數畫素列設置於一面板，且以一顯示驅動的GOA電路來驅動該面板的複數條顯示掃描線，以依複數條顯示資料線輸出的資料來進行顯示，及以一指紋感測驅動的GOA電路來驅動該指紋畫素單元的重置線及選擇線來進行指紋感測，當中，感測的指紋資料是由該指紋畫素單元的讀出線讀出以進行指紋辨識。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每四個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、指紋畫素單元的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、指紋畫素單元、第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、指紋畫素單元、第二顏色次畫素的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、指紋畫素單元、第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、指紋畫素單元、第二顏色次畫素的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第一及第二顏色次畫素下方的指紋畫素單元、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第三及第二顏色次畫素下方的指紋畫素單元的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第三及第二顏色次畫素下方的指紋畫素單元、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第一及第二顏色次畫素下方的指紋畫素單元的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第一及第二顏色次畫素上方的指紋畫素單元、第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第三及第二顏色次畫素上方的指紋畫素單元的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第三及第二顏色次畫素上方的指紋畫素單元、第一顏色次畫素、第二顏色次畫素、設置於前述第一及第二顏色次畫素上方的指紋畫素單元的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，於該n個畫素列中的每一畫素列中，是每二個次畫素設置一個對應的指紋畫素單元，以使該n個畫素列中的每一畫素列的複數個顯示畫素單元及指紋畫素單元是以第一顏色次畫素、設置於與前一畫素列共用的一個指紋畫素單元及與下一畫素列共用的一個指紋畫素單元中間的第二顏色次畫素、第三顏色次畫素、設置於與前一畫素列共用的一個指紋畫素單元及與下一畫素列共用的一個指紋畫素單元中間的第二顏色次畫素的規律重複排列，或是以第三顏色次畫素、設置於與前一畫素列共用的一個指紋畫素單元及與下一畫素列共用的一個指紋畫素單元中間的第二顏色次畫素、第一顏色次畫素、設置於與前一畫素列共用的一個指紋畫素單元及與下一畫素列共用的一個指紋畫素單元中間的第二顏色次畫素的規律重複排列。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，該第一顏色次畫素為紅色次畫素，該第二顏色次畫素為綠色次畫素，該第三顏色次畫素為藍色次畫素。
如請求項8所述之指紋顯示裝置，其中，在一畫素列中，綠色次畫素的數目為紅色次畫素或藍色次畫素的兩倍。
如請求項1所述之指紋顯示裝置，其中，由一整合積體電路控制該顯示驅動的GOA電路及控制該指紋感測驅動的GOA電路，當中，以讀出該指紋資料至該整合積體電路。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該顯示掃描線是以跳顯示掃描線的順序來驅動。
如請求項11所述之指紋顯示裝置，其中，該顯示掃描線開啟的順序為先輪流開啟複數條奇數顯示掃描線後，再輪流開啟複數條偶數顯示掃描線。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該面板的顯示資料線在延伸至面板邊緣，是經由多工器進入該整合積體電路，且該多工器的選取線組是由該整合積體電路所控制，該指紋畫素單元由該指紋讀出線直接接到該整合積體電路。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該指紋畫素單元的讀出線與該面板的顯示資料線在延伸至面板邊緣，是經由多工器進入該整合積體電路，且該多工器的選取線組是由該整合積體電路所控制。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該面板感應使用者手指之觸摸而將觸控訊號傳送至該整合積體電路以提供觸控感應功能，該整合積體電路分時進行顯示驅動、指紋偵測與觸控驅動，且在一指紋啟動期間不進行觸控感應，當中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該面板感應使用者手指之觸摸而將觸控訊號傳送至該整合積體電路以提供觸控感應功能，該整合積體電路分時進行顯示驅動、指紋偵測與觸控驅動，且在一指紋啟動期間亦進行觸控感應，當中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。
如請求項10所述之指紋顯示裝置，其中，該面板是以一額外提供的觸控感測器來提供觸控感應功能，該整合積體電路分時進行顯示驅動與指紋偵測，且顯示驅動與觸控感應為同步或不同步，當中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。
一種整合積體電路，用以控制如請求項1至9之任一項所述之指紋顯示裝置，以進行顯示及指紋感測。
如請求項18所述之整合積體電路，用以分時進行顯示驅動、指紋偵測與觸控驅動，且在一指紋啟動期間不進行觸控感應，其中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。
如請求項18所述之整合積體電路，用以分時進行顯示驅動、指紋偵測與觸控驅動，且在一指紋啟動期間亦進行觸控感應，其中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。
如請求項18所述之整合積體電路，用以分時進行顯示驅動與指紋偵測，且顯示驅動與觸控感應為同步或不同步，其中，於該整合積體電路進行顯示驅動的一個顯示畫面中，第二顏色次畫素的資料量約為第一顏色次畫素或第三顏色次畫素的1.9~2.1倍。