CN111752402A - 一种电子装置 - Google Patents

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杨蕙菁
张道生
李淂裕
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Abstract

本发明公开一种电子装置，包括触摸传感器，用以当触摸区块被触摸时，输出触摸信号；生物识别传感器，包括M×N个传感区块，用以根据所述触摸信号获取生物识别数据；及驱动器，耦接于所述触摸传感器以及所述生物识别传感器，用以根据所述触摸信号驱动多个传感区块读取所述生物识别数据。

Description

一种电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子装置，特别是具有可分区读取生物识别数据功能的电子装置。
背景技术
近年来，包含生物识别传感器的触摸屏幕，已经被大量应用在电视屏幕、手机等电子设备上。电子装置开始搭配生物识别传感器而具有身分辨识等功能。
然而，目前在做生物识别时需做全板扫描才能读取指纹等数据，耗费不少电源以及时间。因此，目前仍在努力改善上述问题。
发明内容
本发明提供一种电子装置，包括触摸层、触摸传感器，用以当触摸区块被触摸时，分辨其触摸位置并输出触摸信号；生物识别传感器，包括多个传感区块；及驱动器，耦接于所述触摸传感器以及所述生物识别传感器，用以根据所述触摸信号驱动所述生物识别传感器的多个传感区块的一部分。
本发明还提供一种由触摸显示面板读取生物识别数据的方法，所述触摸显示面板包括触摸传感器，生物识别传感器及驱动器，所述生物识别传感器包括M×N个传感区块，所述方法包括当触摸区块被触摸时，所述触摸传感器分辨其触摸位置并输出触摸信号；及所述驱动器根据所述触摸信号驱动所述生物识别传感器上的多个传感区块读取生物识别数据；其中M>0，N>0，且M及N是整数。
附图说明
图1是本发明实施方式的电子装置的示意图。
图2是图1的电子装置的第一实施例的示意图。
图3是图2的电子装置中的驱动器的示意图。
图4是图1电子装置的第二实施例的示意图。
图5是图4电子装置中的驱动器的示意图。
图6是图1电子装置的第三实施例的示意图。
图7是图6生物识别传感器中一像素的示意图。
图8至图9是图2的电子装置中的驱动器的部分电路的示意图。
图10是图8至图9驱动器的部分电路的真值表。
附图标记说明：100-电子装置；102-触摸传感器；106-驱动器；108-触摸位置；110-触摸层；112-显示层；114-生物识别传感器；200、400、600-电子装置；204、604-生物识别传感器；206、406、606-驱动器；2081-208M-驱动区块；E、E1-EM-1-第一开关；S、S1-SM-第二开关；T、T1-TN-第三开关；2101-210M-传感区块；61011-610NM-子传感区块；212、2121-212M*I-驱动单元；214、414、614-控制器；N、N1-NM-1-节点；STV-启动信号源；VL-截止电压源；6081-608N-读取区块；612-输出端；700-像素；702-晶体管；704-光电二极管；708-列线；SEL(k-1)、SEL(k)-驱动单元的第二端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。下文各附图可能为简化的示意图，且其中的元件可能并非按比例绘制。并且，附图中的各元件的数量与尺寸仅为示意，并非用于限制本发明的范围。
本发明通篇说明书与所附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件，且本文并未意图区分那些功能相同但名称不同的元件。当在本说明书中使用术语"包括"、"包括"和/或"具有"时，其指定了所述特征、区域、步骤、操作和/或元件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、区域、步骤、操作、元件和/或其组合的存在或增加。当诸如层或区域的元件被称为在另一元件(或其变型)"上"或延伸到另一元件"上"时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者两者之间还可以存在***的元件。另一方面，当称一元件"直接在"另一元件(或其变型)上或者"直接"延伸到另一元件"上"时，两者间不存在***元件。并且，当一元件被称作"耦接"到另一元件(或其变型)时，它可以直接连接到另一元件或通过一或多个元件间接地连接(例如电连接)到另一元件。
须说明的是，下文中不同实施例所提供的技术方案可相互替换、组合或混合使用，以在未违反本发明精神的情况下构成另一实施例。
图1是本发明实施方式的电子装置100的示意图。电子装置100可包括触摸传感器(Touch sensor)102、驱动器106、触摸层(Touch sensing layer)110、显示层112及生物识别传感器(Biometric sensor)114。触摸传感器102用以当触摸层110被触摸时，分辨触摸位置108并输出触摸信号。
显示层112用以显示影像信息，驱动器106耦接于触摸传感器102以及生物识别传感器114，用以根据触摸信号驱动多个传感区块。
如图1所示的实施例中，触摸层110位于显示层112的上方，而生物识别传感器114位于显示层112的下方，然而本发明并不限于此。在本发明的一些实施例中，触摸层110可包含一基板与至少一触控电极。触摸层110基板的材料可使用硬度较高的材料，例如陶瓷、玻璃、蓝宝石基板等，或是可挠性材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、其他塑料、聚合物材料或上述材料的组合，但本发明并不限于此。在一些实施例中，触摸层110、显示层112及生物识别传感器114亦可进行任意结合成为一层或二层结构，例如将触控电极制作于显示层112上表面的on-cell touch panel结构，或是将触控电极制作于显示层内部的in-cell touch panel结构。
在本发明中的一些实施例中，显示层112可包含液晶(Liquid crystal，LCD)、发光二极管(light-emitting diode,LED)、有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)、量子点(Quantum dot)、量子点发光二极管(QLED或QDLED)、微型发光二极管(microlight-emitting diode或mini light-emitting diode)，但本发明并不限于此。类似地，显示层112基板的材料可使用硬度较高的材料，例如陶瓷、玻璃、蓝宝石基板等，或是可挠性材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、其他塑料、聚合物材料或上述材料的组合，但本发明并不限于此。
在本发明中，生物识别传感器114可利用一传感方式获取指纹等数据，其传感方式可包含可为电容式、光学式、超音波、热感应等方式，但本发明并不限于此。类似地，生物识别传感器114可包含一基板，基板的材料可使用硬度较高的材料，例如陶瓷、玻璃、蓝宝石基板等，或是可挠性材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、其他塑料、聚合物材料或上述材料的组合，但本发明并不限于此。当用户触摸到电子装置100时，触摸层110可以输出信号至触摸传感器102，触摸传感器102辨识用户的触摸位置108，并且依据所述触摸位置108输出触摸信号至驱动器106，驱动器106驱动生物识别传感器114内对应触摸位置108的传感区块116。
图2是本发明的一实施例的示意图。为了便于说明，图2使用的编号异于图1使用的编号。图2显示的电子装置200包括生物识别传感器204及驱动器206，生物识别传感器204包括M个沿着列(column)方向排列的传感区块2101至210M，驱动器206包括M个驱动区块2081至208M，每个驱动区块2081至208M耦接于一个传感区块2101至210M，用以驱动传感区块2101至210M。在本发明中，平行于数据线(如图7中的数据线708)的延伸方向的称为列方向，而平行于扫描线(如图7中的扫描线706)的延伸方向的称为行(row)方向。电子装置200另外包含一启动信号源STV，驱动器206与启动信号源STV之间通过至少一第二开关(未绘出)电性连接。
图3是图2驱动器206的示意图。图3的每个驱动区块2081至208M包括i个驱动单元2121-212i、…、212(M-1)*i+1-212M*i，因此驱动器206包括M*i个驱动单元2121至212M*i。驱动器206还包括M-1个第一开关E1至EM-1、M个第二开关S1至SM及控制器214耦接于M-1个第一开关E1至EM-1及M个第二开关S1至SM，用以控制M-1个第一开关E1至EM-1及M个第二开关S1至SM的切换。
在驱动区块2081内，驱动单元2121的第二端耦接于传感区块2101上的第一行像素及驱动单元2122的第一端(位于驱动单元2122左侧)，驱动单元2122的第二端(位于驱动单元2122右侧)耦接于传感区块2101上的第二行像素及驱动单元2123的第一端，以此类推。第m个第一开关Em的第一端耦接于第m*i+1个驱动单元212m*i+1的第一端，第二端选择性地耦接于第m*i个驱动单元212m*i的第二端或第m个节点Nm。第二开关S1耦接于驱动单元2121的第一端及启动信号源STV，第m+1个第二开关Sm+1耦接于第m个节点Nm及启动信号源STV。0<m<M，且m及i是正整数。
在图1中，当触摸层110被触摸时，触摸传感器102分辨触摸位置108并输出触摸信号至驱动器106使驱动器106驱动对应触摸位置108的传感区块。请参考图2与图3，当触摸位置108仅对应到第一个传感区块，也就是传感区块2101时，触摸信号驱动传感区块2101，此时，控制器214会导通传感区块2101所对应的第二开关S1而不会导通其他第二开关S2至SM，使启动信号源STV控制驱动单元2121控制传感区块2101上的第一行(row)像素形成生物识别数据的对应电信号。在驱动单元2121完成控制传感区块2101上的第一行像素形成生物识别数据的对应电信号后，驱动单元2121会控制驱动单元2122开始控制传感区块2101上的第二行像素形成生物识别数据的对应电信号。如此逐行进行，直到驱动单元212i控制传感区块2101上的第i行像素形成生物识别数据的对应电信号为止。在本实施例中，形成的生物识别数据的对应电信号会由数据读取线路(如图7中的数据线708)传送至数据读取端(未绘出)以获取如指纹等生物识别数据。
当触摸位置108对应到多个传感区块，例如传感区块2101与2102时，触摸信号驱动传感区块2101形成生物识别数据的对应电信号，也要驱动传感区块2102形成生物识别数据的对应电信号。当驱动单元212i控制传感区块2101上的第i行像素形成生物识别数据的对应电信号时，另一方面控制器214也会控制第一开关E1去导通驱动单元212i的第二端与驱动单元212i+1的第一端，使驱动单元212i完成控制传感区块2101上最后一行像素形成生物识别数据的对应电信号后，即控制驱动单元212i+1开始控制传感区块2102上的第一行像素形成生物识别数据的对应电信号。当驱动单元212i+1完成控制传感区块2102上的第一行像素形成生物识别数据的对应电信号后，驱动单元212i+1会控制驱动单元212i+2开始控制传感区块2102上的第二行像素形成生物识别数据的对应电信号。如此逐行进行，直到驱动单元2122i控制传感区块2102上的第i行像素形成生物识别数据的对应电信号为止。类似地，形成的生物识别数据的对应电信号会由另外的数据读取线路传送至数据读取端以获取如指纹等生物识别数据。
当触摸位置108所对应的是第一个传感区块2101之外的其他传感区块，例如传感区块2102时，触摸信号只要驱动传感区块2102读取生物识别数据，则控制器214会导通与传感区块2102对应的第二开关S2而不会导通其他第二开关S1、S3至SM，且会将第一开关E1的第二端耦接节点N1，使启动信号源STV控制驱动单元212i+1开始控制传感区块2102上的第一行像素形成生物识别数据的对应电信号。在驱动单元212i+1完成控制传感区块2102上的第一行像素形成生物识别数据的对应电信号后，驱动单元212i+1会控制驱动单元212i+2开始控制传感区块2102上的第二行像素形成生物识别数据的对应电信号。如此逐行进行，直到驱动单元2122i控制传感区块2102上的第i行像素形成生物识别数据的对应电信号为止。类似地，形成的生物识别数据的对应电信号会由数据读取线路传送至数据读取端以获取如指纹等生物识别数据。
图4是本发明另一实施例的示意图。为了便于说明，图4使用的编号异于图1使用的编号。与图2类似，图4显示的电子装置400包括生物识别传感器204及驱动器406，生物识别传感器204包括M个传感区块2101至210M，驱动器406包括M个驱动区块2081至208M，每个驱动区块2081至208M耦接于一个传感区块2101至210M，用以驱动传感区块2101至210M。而与图2不同的地方，在于图4中的电子装置400包含了一截止电压源VL。在本发明中，截止电压源VL可以降低漏电流的产生。
图5是图4驱动器406的示意图。在图4与图5所示的实施例中，驱动区块2081到208M中的驱动单元2121到212M*i之间的连接方式都与图2所示的实施例相似，在此不再赘述。而与图2的实施例不同的地方，在于驱动器406的第一个第二开关S1的第一端耦接于第一个驱动单元2121的第一端，第二端则选择性地耦接于启动信号源STV或截止电压源VL。类似地，第m+1个第二开关Sm+1的第一端耦接于第m个节点Nm，第二端选择性地耦接于启动信号源STV或截止电压源VL。在本实施例中，0<m<M，且m及i是正整数。需注意的是，在一些实施例中，截止电压源VL可具有低电压，在一些实施例中，截止电压源VL的电压为一定值，但本发明并不限于此。
当触摸层110被触摸时，触摸传感器102分辨触摸位置108并输出触摸信号以驱动对应于触摸位置108的传感区块。在本实施例中，触摸信号驱动传感区块、形成和读取生物辨识数据的对应电信号的方式与图2所示的实施例相似，在此不再赘述。而与图2所示的实施例不同的是，当触摸信号仅驱动部分传感区块时，控制器214会将被驱动的传感区块所对应的第二开关S的第二端耦接到启动信号源STV，将其余未被驱动的传感区块所对应的第二开关S的第二端耦接到截止电压源VL。
图6是本发明另一实施例的示意图。为了便于说明，图6使用的编号异于图1使用的编号。图6显示的电子装置600包括生物识别传感器604及驱动器606，生物识别传感器604的传感区块2101到210M又可以各自画分成N个子传感区块，所以整个生物识别传感器604共包括M×N个子传感区块61011至610NM。如图6所示，这些子传感区块以数组方式排列。在本实施例中，驱动器606除了包括M个驱动区块2081至208M、M-1个第一开关E1至EM-1及M个第二开关S1至SM，驱动器606还包括N个读取区块6081至608N、N个第三开关T1至TN及控制器614。其中控制器614耦接于M-1个第一开关E1至EM-1、M个第二开关S1至SM及N个第三开关T1至TN，用以控制M-1个第一开关E1至EM-1、M个第二开关S1至SM及N个第三开关T1至TN的切换。
在本实施例中，电子装置600还包括了启动信号源STV1及STV2、截止电压源VL1及VL2。第一开关E1至EM-1及第二开关S1至SM，与启动信号源STV1及截止电压源VL1的耦接方式可参照图5中的耦接方式，在此不再赘述。另外，第三开关T1至TN与启动信号源STV2及截止电压源VL2的耦接方式则与第二开关S1至SM类似，在此不再赘述。
在图6所示的实施例中，驱动区块2081到208M内的驱动单元2121到212M*i之间的连接方式都与图4所示的实施例相似，在此不再赘述。类似地，在读取区块6081至608N内各自包含了多个读取单元，各读取单元之间的连接关系也都与驱动区块2081到208M内的驱动单元2121到212M*i之间的连接方式相似，在此不再赘述。同时，与驱动区块2081到208M的驱动方式相似，通过控制第三开关T1至TN，可以选择性的驱动某些读取区块，以读取某些子传感区块的生物辨识数据。以下将进一步说明将本实施例的操作方式。
当触摸层110被触摸时，触摸传感器102可以更精确的分辨触摸位置108，以确定触摸位置108所对应的子传感区块(例如子传感区域610mn，此时0<m≤M且0<n≤N)，并输出触摸信号以驱动在传感区块2101到210M中对应于子传感区块610mn的传感区块(例如传感区域210m)。当传感区块210m被对应时，控制器614会将与传感区块210m对应的第二开关Sm的第二端耦接到启动信号源STV1，而其他第二开关S1至Sm-1、Sm+1至SM的第二端则耦接到截止电压源VL1。启动信号源STV1驱动传感区块210m所对应的驱动区块208m，使驱动区块208m内的各驱动单元212(m-1)*i+1到212m*i依序控制传感区块210m上的每一行像素形成生物识别数据的对应电信号。
另一方面，触摸传感器102也输出触摸信号以驱动对应于子传感区块610mn的读取区块608n，当一读取区块608n被对应时，控制器614会将与读取区块608n对应的第三开关Tn耦接到启动信号源STV2，而其他第三开关T1至Tn-1、Tn+1至TN的则耦接到截止电压源VL2。此时启动信号源STV2驱动读取区块608n，使读取区块608n内的各读取单元依序读取子传感区块610mn内各像素的生物识别数据的对应电信号。也就是说，在本实施例中，在传感区块210m内的各子传感区块610m1到子传感区块610mN中，只有子传感区块610mn的生物识别数据的对应电信号被读取。
需注意的是，尽管上述文字仅说明了当触摸位置108仅对应到一个子传感区块610mn时的状况，但本实施例并不限于此。在一些实施例中，触摸位置108可能同时对应多个子传感区块，此时控制器614可以选择性的将对应此些子传感区块的第二开关S耦接到启动信号源STV1，以及对应此些子传感区块的第三开关T耦接到启动信号源STV2，以读取这些子传感区块的生物识别数据的对应电信号。
图7是生物识别传感器604内的一像素700实施例的示意图。像素700中的元件包括晶体管702及光电二极管704，当驱动单元通过扫描线706开启晶体管702时，光电二极管704受到电压差后，依据生物特征(例如指纹)的明暗产生电信号(生物辨识数据的对应电信号)，并且通过晶体管702传至数据线708。在图2与图4所示的实施例中，光电二极管704所产生的电信号将会通过数据线708传送至数据读取端，而在图6所示的实施例中，通过控制器614，可以选择性的控制读取区块6081至608N以获取生物识别数据。需注意的是，像素700内的各元件种类、数量与耦接关系并不限于图7所示的方式，可以视需要增加像素内的元件种类与数量，或是改变各元件之间的耦接关系。
图8至图9是控制器214的部分电路的示意图，图10是图8至图9控制器214的部分电路的真值表。请参考图8与图10，当第一开关E的第二端耦接于前一驱动单元的第二端SEL(k-1)，其真值为1，当第一开关E的第二端耦接于节点N时，其真值为0。类似地，当第二开关S的第二端耦接于截止电压源VL，其真值为0。截止电压源当第二开关S的第二端耦接于启动信号源STV，其真值为1。
根据真值表，当第一开关E的真值为0且第二开关S的真值也为0时，第一开关E的第一端将会与截止电压源VL耦接，此时驱动区块内与第一开关E对应的驱动单元将会停止。当第一开关E的真值为0且第二开关S的真值为1时，第一开关E的第一端将会与启动信号源STV耦接，此时驱动区块内与第一开关E对应的驱动单元将会被启动。当第一开关E的真值为1时，由于第一开关E的第一端将会与前一驱动单元的第二端SEL(k-1)耦接，所以不论第二开关的真值是0或1，驱动区块内与第一开关E对应的驱动单元都会延续前一驱动单元所执行的动作。
根据本发明，可以让触摸显示面板读取指纹时，依据用户的触摸位置，驱动对应的子传感区块以读取指纹等数据。因此，生物识别传感器在读取指纹数据时不需要做全板扫描，进而可以达到快速读取以及低功耗的优点。此外，根据本发明，可以增大用以感测生物特征数据的区域面积，进而达到全屏幕都可以进行指纹辨识的效果，提高电子装置的使用价值。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于，包含:
一触摸层；
一触摸传感器，用以当所述触摸层被触摸时，分辨一触摸位置并输出一触摸信号；
一生物识别传感器，包括多个传感区块，用以形成一生物识别数据的对应电信号；及
一驱动器，耦接于所述触摸传感器以及所述生物识别传感器；
其中，所述驱动器依据所述触摸信号驱动所述多个传感区块的一部分。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中所述多个传感区块沿着列方向排列，且所述多个传感区块分别包含至少一行像素。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中所述多个传感区块分别包含多个子传感区块，且所述多个子传感区块分别包含多个像素。
4.如权利要求3所述的电子装置，其中所述驱动器包含多个读取区块以读取所述多个子传感区块的所述生物识别数据的对应电信号。
5.如权利要求4所述的电子装置，其中所述驱动器包含多个第三开关，其中所述多个第三开关与所述多个读取区块耦接。
6.如权利要求5所述的电子装置，更包含一启动信号源与一截止电压源，其中所述读取区块通过所述第三开关选择性地耦接所述启动信号源与所述截止电压源。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中所述驱动器包含多个驱动区块以驱动所述多个传感区块的一部分形成所述生物识别数据的对应电信号。
8.如权利要求7的电子装置，其中所述驱动器包含多个第一开关，且所述多个驱动区块的其中两个相邻驱动区块通过所述多个第一开关的其中一个电性连接。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中所述驱动器包括多个第二开关，其中所述多个第二开关与所述多个驱动区块耦接。
10.如权利要求9所述的电子装置，更包含一启动信号源与一截止电压源，其中所述个驱动区块通过所述第一开关与第二开关选择性地耦接所述启动信号源与所述截止电压源。
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