专利名称:显示装置的制作方法
技术领域:
本发明关于一种包含次像素(sub pixel)或像素的显示装置。
背景技术:
近年来,随着因特网迅速成长,各种数据已易于例如使用移动电话和个人计算机的显示装置来传送和接收。在许多情况中,欲传送和接收的数据含有个人信息。因此,若第三者看到储存在移动电话或个人计算机中的个人信息,则该个人信息可能被滥用。为防止此滥用,例如会使用一种其中除非输入有效密码否则将无法使用该显示装置的方法。然而,若密码被第三者看见,则个人信息也可能被滥用。因此,指纹感应器装置和具有指纹感应器的显示装置开始变得普遍。
发明内容
技术问题然而,具有指纹感应器的传统显示装置的问题在于设置指纹感应器阻碍了显示装置尺寸的缩小。
此外,因为指纹感应器装置用作显示装置的外围设备,所以指纹感应器装置的问题是不仅须制备显示装置而且须制备指纹感应器装置。
本发明的一个目的是提供可执行指纹验证而不使用指纹感应器装置的显示装置,且其可达到防止或减少其尺寸扩大。
技术解决方法本发明是一种设置有像素或次像素的显示装置,所述像素或次像素包含光检测构件,用于检测来自一对象的光;保持构件,其用于保持第一数据,所述第一数据对应于由所述光检测构件检测到的所述光的强度;和刷新构件,其用于根据由所述保持构件保持的所述第一数据,将第二数据写入所述保持构件中。
根据本发明,对应于由所述光检测构件检测到的所述光的强度的所述第一数据保持在所述保持构件中,且所述刷新构件根据所述第一数据将所述第二数据有意地写入所述保持构件中。因此,可防止保持在所述保持构件中的所述第一数据改变成不想要的数据,所以可获得与该对象有关的正确数据。来自该对象的光是例如从该对象发射的光、由该对象反射的光等等。该光检测构件、保持构件和刷新构件设置在所述像素或次像素中,因此防止显示装置的尺寸扩大和复杂性。该第一数据可与该第二数据相同,或可与该第二数据不同。该第一数据和第二数据可以电压、电流、或电荷量的形式表示。
图1是根据本发明的一范例的显示装置1的断面图的范例;图2是显示图1所示显示装置1的像素的概要图的范例,所述像素配置成矩阵图案;图3是一像素的电路图的范例,其中详细显示图2所示的指纹数据捕捉部分20;图4显示当显示装置1捕捉到指纹101的数据且将已捕捉到的指纹101的数据传送到处理电路时的时序图(a)至(f)的范例;图5是显示第二具体实施例的显示装置1的像素的示意图的范例,所述像素配置成矩阵图案;图6是一像素的电路图的范例,其中详细显示图5所示的指纹数据捕捉部分80;图7是一显示在显示屏幕55上的指纹101的图案的范例;图8显示用于解释主操作OPmain的时序图(a)至(i)的范例;图9显示用于解释在下述情况中的主操作OPmain的时序图(a)至(i)的范例在采样时间段(sample)期间所采样的电压Vlow比临限电压Vth小;图10显示在下述情况中的时序图(a)至(i)的范例在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom供应至共同电极Ecom;图11显示在下述情况中的时序图(a)至(i)的范例在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom供应至共同电极Ecom;图12显示应用显示装置1到移动电话200的范例;和图13显示应用显示装置1到个人计算机300的范例。
具体实施例方式
图1是根据本发明的一范例的显示装置1的断面图的范例。
显示装置1包括彼此面对的第一基板51和第二基板53,且其间夹置液晶层52。在第二基板53背后设有背光54。有权使用显示装置1的用户的指纹数据已预先储存在显示装置1中。显示装置1具有指纹验证功能,其判断用户的指纹是否与预先储存在显示装置1中的指纹匹配,以便不具有权利使用的用户不能自由地使用显示装置1。若指纹彼此不匹配,则显示装置1停止操作,使得无权使用的用户不能自由地使用显示装置1。
显示装置1包含指纹验证起动钮(未显示),用于启动指纹验证操作。当压下指纹验证起动钮时,显示装置1开始指纹验证操作。另一方面,用户在显示装置1的指纹验证操作期间如图1所示,将其手指100压向显示装置1的显示屏幕55,以便显示装置1可捕捉用户指纹101的数据。以下描述显示装置1如何捕捉用户指纹101的数据。
当压下上述指纹验证起动钮(未显示)时,背光54会发射光。在图1中,将五道光Lb1、Lb2、Lb3、Lb4、和Lb5代表性地图解为从背光54发射的光。五道光Lb1至Lb5中的四道光Lb1至Lb4从手指101反射。光Lb5穿过显示屏幕55的区域55a,其未被手指100覆盖,而后发射至外部。自手指100反射的四道光Lb1至Lb4进入液晶层52且朝基板行进成为反射光Lr或Lg。反射光Lr是自手指100的凸起部位(凸部)101a反射的光,而反射光Lg是从手指100的凹下部位(凹部)101b反射的光。显示装置1通过使用反射光Lr和Lg的强度,比对手指100的指纹101的数据是否与预先储存在显示装置1中的指纹数据匹配。若二指纹的数据彼此匹配,则用户可使用显示装置1,但若否,则显示装置1停止操作,使得用户不能使用显示装置1。显示装置1在各像素中皆包含指纹数据捕捉部分,以通过使用反射光Lr和Lg的强度捕捉指纹101的数据。以下描述具有指纹数据捕捉部分的像素的结构。
图2是显示图1所示显示装置1的像素的示意图的范例,所述像素配置成矩阵图案。
显示装置1包含配置成m行和n列的像素,且图2代表性地显示在第k列上的像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)和在第k+1列上的像素P(1,k+1)、P(2,k+1)、...、P(m,k+1)。各像素皆具有由像素电极Ep和共同电极Ecom形成的液晶电容Clc,且在源极线与像素电极Ep间具有像素开关10。像素开关10通过栅极线来驱动。此外,各像素皆具有指纹数据捕捉部分20,用于捕捉与指纹101相关的数据(参见图1)。图2所示组件的共同电极Ecom设置在第一基板51上,但图2所示组件的其它组件(例如指纹数据捕捉部分20、像素开关10和像素电极Ep)设置在第二基板53上。
图3是一像素的电路图的范例,其中详尽说明图2所示的指纹数据捕捉部分20。
指纹数据捕捉部分20包含光二极管11。二极管11在其阴极处连接至电源Vdd,且在其阳极处连接至采样开关12。指纹数据捕捉部分20具有保持电容器13,用于累积对应于由二极管11接收的光强度的电荷量。保持电容器13一端连接至采样开关12且另一端连接至电源Vss。电源Vdd和Vss分别供应5V和0V,但可根据显示装置1的应用目的等等供应与5V和0V不同的电压。
此外,指纹数据捕捉部分20包含刷新构件18,用于将电压重写到采样开关12和保持电容器13间的节点N1。刷新构件18包括第一刷新开关14、刷新缓冲器15、以及第二刷新开关16和第三刷新开关17,其连接成回路状。刷新构件18详述于后。显示装置1的所有像素包括由图3的电路图所示的指纹数据捕捉部分20。显示装置1通过指纹数据捕捉部分20捕捉指纹101的数据,且通过源极线将已捕捉的指纹101的数据传送至处理电路(未显示),以判断指纹101是否与预先储存在显示装置1中的指纹匹配。其次,将详细说明显示装置1如何捕捉指纹101的数据以及将捕捉到的指纹101的数据传送到处理电路。
图4显示当显示装置1捕捉指纹101的数据且将捕捉到的指纹101的数据传送至处理电路的时序图(a)至(f)的范例。在时序图的解说中,代表性地采取且解释与源极线Sk联结的像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的操作,但与其它源极线联结的像素与联结源极线Sk的像素平行操作,且操作类似于联结源极线Sk的像素。
捕捉指纹101的数据且将捕捉到的指纹101的数据传送至处理电路在时间段(period)A中执行。时间段A具有一重设时间段(reset)、一空白时间段(bk1)、一采样时间段(sample)、一空白时间段(bk2)、和一刷新时间段(refresh)。当用户压下指纹验证起动钮时,重设时间段(reset)首先开始。
设置重设时间段(reset)以将各像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的节点N1上的电压Vn1(参见图3)设定成Vss(=0V)。由于此目的,在重设时间段(reset)的开始瞬时t1处,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的读出开关19和第三刷新开关17同时从关断(off)状态改变到接通(on)状态(参见图4的(d)和(e))。此电连接节点N1与源极线Sk。源极线Sk被从处理电路(未显示)供应电压Vss(=0V),同时开关19和17处于接通状态(参见图4的(f))。因此,源极线Sk上的电压Vss(=0V)通过开关19和17供应至节点N1,使得节点N1上的电压Vn1在重设时间段(reset)(图4的(b))期间重设成0V。
由于像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的采样开关12在重设时间段(reset)期间处于关断状态(参考图4的(a)),故保持电容器13与电源Vdd断开。因此,在重设时间段(reset)中节点N1上的电压Vn1确定成为0V。
在各像素的第三刷新开关17和读出开关19于瞬时t1处改变成接通状态后,第三刷新开关17在瞬时t2处从接通状态改变成关断状态,且读出开关19在瞬时t3处从接通状态改变成关断状态(参见图4的(d)和(e)),且重设时间段(reset)在瞬时t3处完成。在重设时间段(reset)完成后,经由空白时间段(bk1)转变到采样时间段(sample)。
在采样时间段(sample)期间,会执行使像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的二极管11从手指100接收反射光Lr或Lg,且根据反射光强度将所接收的反射光Lr或Lg转换成电压。为使二极管11可从手指100接收反射光Lg或Lr,液晶层52至少在采样时间段(sample)期间调整至其中层52可透光的状态(下文中称为「透光状态」)。在液晶层52处于透光状态的情况下,若手指100如图1所示压向显示屏幕55时,则来自手指100的反射光Lr和Lg穿过液晶层52,使得二极管11可接收到反射光Lr或Lg。应注意到,参见图1,显示屏幕55具有一未被手指100覆盖的区域55a。因此,不仅反射光Lr和Lg且外部光Lout皆经由显示屏幕55的区域55a穿过液晶层52,使得位置靠近区域55a的二极管11更有效地接收到外部光Lout而非反射光Lr或Lg。如上述,取决于手指100压向显示屏幕55哪一部分,二极管11可更有效地接收反射光Lr或Lg,或更有效地接收外部光Lout。应注意到像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的采样开关12在采样时间段(sample)(从瞬时t4到瞬时t5)期间处于接通状态(参见图4的(a))。因此,若二极管11接收光,则对应于由二极管11接收的光强度的光电流I会在电源Vdd和Vss间流动。由于二极管11根据手指100压向显示屏幕55哪一部分,而可更有效地接收反射光Lr或Lg,或可能更有效地接收外部光Lout,因此光电流I对应于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的强度。
若二极管11直接从背光54接收光Lb1、Lb2、...,则光电流I将不会实质上受反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的影响,而将受到来自背光54的光Lb1、Lb2、...的强烈影响。来自背光54的光Lb1、Lb2、...实质上具有均匀强度。因此,若所有像素的二极管11直接从背光54接收光Lb1、Lb2、...,则所有像素的光电流I将会实质上相同,使得对应于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的光电流I无法产生。为防止此问题发生,在二极管11下设置一用于防止二极管11直接接收来自背光54的光的光遮蔽构件(未显示)。各二极管11由于光遮蔽构件而实质上不受来自背光54的光Lb1、Lb2、...影响,使得对应于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout强度的光电流I得以产生。
若光电流I流动,则节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)期间从Vss(=0V)改变至一取决于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout强度的电压。图4(b)显示二种情况,其一种情况是节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)期间自Vss(=0V)改变至一小于临限电压Vth的电压Vlow,且另一种情况是节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)期间从Vss(=0V)改变至一大于临限电压Vth的电压Vhigh。应注意的是,临限电压Vth用作指示反射光Lr和Lg中哪一个是各像素的二极管11最有效接收的标准。在此具体实施例中,临限电压Vth以如下方式定义若二极管11最有效地接收反射光Lr,则电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5变得大于或等于临限电压Vth,而若二极管11最有效地接收反射光Lg,则电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5变得小于临限电压Vth。临限电压Vth可例如为2.5V。再次注意到,可能有二极管11最有效地接收外部光Lout而非更有效地接收反射光Lr或Lg的情况。若最有效地接收外部光Lout,则可根据外部光Lout的强度考虑二种情况其一种情况是电压Vn1变得大于或等于临限电压Vth,且另一种情况是电压Vn1变得小于临限电压Vth。以下描述继续假定指纹验证操作是在外部光Lout强度比反射光Lr和Lg强度弱的环境中执行。因此,若二极管11最有效地接收到外部光Lout,则电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5处变得小于临限电压Vth。从以上描述,(1)若节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5是Vhigh,和(2)若节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5是Vlow,我们可考虑如下。
(1)在节点N1上的电压Vn1是Vhigh的情况。
因为电压Vhigh大于临限电压Vth,所以这意味着二极管11最有效地接收反射光Lr。由于反射光Lr是来自指纹101凸部101a的反射光,所以其中二极管11最有效地接收反射光Lr的情况意味着像素已执行在指纹101凸部101a上采样数据。
(2)在节点N1上的电压Vn1是Vlow的情况因为电压Vlow小于临限电压Vth,所以这意味着二极管11最有效地接收反射光Lg或外部光Lout。其中二极管11已最有效地接收反射光Lg的情况意味着该像素已执行在指纹101凹部101b采样数据,且其中二极管11已最有效地接收外部光Lout的情况意味着该像素已执行采样与指纹101不相关的数据(在下文中,此数据称为「背景数据」)。
依此方法,在采样时间段(sample)期间,反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout根据所述光的强度而转换成电压,且该电压暂时写入节点N1中。
在完成采样时间段(sample)后,通过空白时间段(bk2)而转变到刷新时间段(refresh)。
在刷新时间段(refresh)期间,各像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的刷新构件18根据采样时间段(sample)的结束瞬时t5的电压Vn1,重写电压Vdd(=5V)或Vss(=0V)到节点N1中。具体而言,若节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5大于或等于临限电压Vth,则刷新构件18持续重写电压Vdd(=5V)到节点N1内。另一方面,若节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t5小于临限电压Vth,则刷新构件18持续重写电压Vss(=0V)到节点N1中。以下,以此顺序详述二个操作(1)和(2)(1)若在采样时间段(sample)的结束瞬时t5处的电压Vn1是Vhigh时,在刷新时间段(refresh)中执行的操作(以下,此操作称为「第一刷新操作OPhigh」),且(2)若在采样时间段(sample)的结束瞬时t5处的电压Vn1是Vlow时,在刷新时间段(refresh)中执行的操作(以下,此操作称为「第二刷新操作OPlow」)。
(1)关于第一刷新操作OPhigh在此情况下,刷新构件18操作以持续重写电压Vdd(=5V)到节点N1内。为了执行此重写操作,各像素的第一和第二刷新开关14和16在瞬时t6处从关断状态改变到接通状态(参见图4的(c)),且各像素的第三刷新开关17在瞬时t7处自关断状态改变成接通状态(参见图4的(d))。将第一刷新开关14接通,节点N1连接至刷新缓冲器15,因此刷新缓冲器15接收在节点N1上的电压Vn1。
刷新缓冲器15包含彼此串联连接的第一反相器151和第二反相器152。第一反相器151包含彼此串联连接的晶体管15a和15b,而第二反相器152包含彼此串联连接的晶体管15c和15d。若第一反相器151从节点N1接收的电压大于或等于临限电压Vth,则晶体管15a成为关断状态,但晶体管15b成为接通状态,因此第一反相器151连接电源Vss(=0V)至第二反相器152。在此情况下,第二反相器152的晶体管15d成为关断状态,但晶体管15c成为接通状态,使得第二反相器152连接电源Vdd(=5V)至第二刷新开关16。
另一方面,若第一反相器151从节点N1接收的电压比临限电压Vth小,晶体管15b成为关断状态,但晶体管15a成为接通状态,因此第一反相器151连接电源Vdd(=5V)至第二反相器152。在此情况下,第二反相器152的晶体管15c成为关断状态,但晶体管15d成为接通状态,因此第二反相器152连接电源Vss(=0V)至第二刷新开关16。
因为现考虑节点N1上的电压Vn1大于或等于临限电压Vth的电压Vhigh的情况,所以第一反相器151连接电源Vss(=0V)至第二反相器152,使得第二反相器152连接电源Vdd(=5V)至第二刷新开关16。因为第三刷新开关17在瞬时t7后处于接通状态中(参见图4的(d)),所以第二反相器152通过晶体管15c、第二刷新开关16和第三刷新开关17连接电源Vdd(=5V)到节点N1。由于此,节点N1上的电压Vn1从Vhigh改变到Vdd,使得电压Vdd而非电压Vhigh被写到节点N1中。图4显示其中节点N1上的电压Vn1在瞬时t8处从Vhigh达到Vdd的情况(参见图4的(b))。因为在电压Vn1达到Vdd后第一刷新开关14保持ON(参见图4的(c)),节点N1的电压Vn1(=Vdd)通过第一刷新开关14供应至刷新缓冲器15。由于刷新缓冲器15接收到的电压Vdd大于临限电压Vth,所以节点N1通过第二反相器152的晶体管15c、第二刷新开关16和第三刷新开关17连接至电源Vdd(=5V),因此节点N1上的电压Vn1保持Vdd。因为节点N1上的电压Vn1保持电压Vdd,所以只要第一到第三刷新开关14、16和17处于接通状态,刷新构件18就持续将电压Vdd写入节点N1中。因此,即使节点N1上的电压Vn1由于(例如)泄漏电流而从Vdd改变至一不同值,节点N1上的电压Vn1立即回到Vdd。依此方法,刷新构件18在刷新时间段(refresh)期间持续将Vdd写入节点N1内。
(2)关于第二刷新操作OPlow在此情况下,刷新构件18操作以持续将电压Vss(=0V)写入节点N1内。为执行此重写操作,第一刷新开关14和第二刷新开关16在瞬时t6处从关断状态改变到接通状态,且第三刷新开关17在瞬时t7处从关断状态改变至接通状态,正如同上述第一刷新操作Ophigh的情况。将第一刷新开关14接通,节点N1连接至刷新缓冲器15,因此刷新缓冲器15接收在节点N1上的电压Vn1。由于电压Vn1小于临限电压Vth的电压Vlow,所以第一反相器151连接电源Vdd(=5V)至第二反相器152,因此第二反相器152连接电源Vss(=0V)至第二刷新开关16。由于第三刷新开关17在瞬时t7后处于接通状态(参见图4的(d)),所以第二反相器152通过晶体管15d、第二刷新开关16和第三刷新开关17连接电源Vss(=0V)到节点N1。由于此,节点N1上的电压Vn1从Vlow改变到Vss,因此将电压Vss而非电压Vlow写入节点N1。图4显示其中节点N1上的电压Vn1从Vlow达到Vss的情况(参见图4的(b))。因为在电压Vn1达到Vss后第一刷新开关14保持ON(参见图4的(c)),所以节点N1上的电压Vn1(=Vss)通过第一刷新开关14供应至刷新缓冲器15。由于刷新缓冲器15接收到的电压Vss小于临限电压Vth,所以节点N1通过第二反相器152的晶体管15d、第二刷新开关16和第三刷新开关17连接至电源Vss(=0V),因此节点N1上的电压Vn1保持Vss。由于节点N1上的电压Vn1保持电压Vss,所以只要第一到第三刷新开关14、16和17处于接通状态中,刷新构件18就持续将电压Vss写入节点N1。因此,即使节点N1上的电压Vn1由于(例如)泄漏电流而从Vss改变至一不同值,节点N1上的电压Vn1也立即回到Vss。以这种方式,刷新构件18在刷新时间段(refresh)期间持续将Vss写至节点N1中。
由于刷新构件18通过执行第一刷新操作OPhigh或第二刷新操作OPlow持续将电压Vdd或Vss写入节点N1内,所以即使泄漏电流出现,节点N1也确定地保持电压Vdd或Vss。因此,电压Vdd或Vss可正确地储存在节点N1中。显示装置1操作以通过源极线将节点N1上的写入的电压Vdd或Vss供应至处理电路(未显示),同时刷新构件18持续将电压Vdd或Vss写入节点N1内。此操作系执行如下。
由于当刷新构件18将电压Vdd或Vss写入节点N1时,第一到第三刷新开关14、16和17处于接通状态,所以可通过接通读出开关19来将节点N1连接至处理电路。然而,若像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)同时接通读出开关19,则像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的节点N1上的电压会在源极线Sk上彼此冲突,使得无法将正确电压值供应至处理电路。为克服此问题,在第一具体实施例中,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的读出开关19依序设定到接通状态。具体而言,在读出时间段(ro1)(瞬时t9至t10)期间,仅接通像素P(1,k)的读出开关19,且其它像素P(2,k)、...、P(m,k)的读出开关19如图4的(e)显示关断。因此,源极线Sk仅被提供像素P(1,k)的节点N1上的电压Vdd或Vss,因此在像素P(1,k)的节点N1上的电压Vdd或Vss正确地供应至处理电路。
在完成读出时间段(ro1)以后,经由空白时间段(bk3)转变到读出时间段(ro2)。在读出时间段(ro2)期间(瞬时t11至t12),仅有像素P(2,k)的读出开关19被接通,且其它像素P(1,k)、P(3,k)、...、P(m,k)的读出开关19关断(参见图4的(e))。因此,仅像素P(2,k)的节点N1上的电压Vdd或Vss通过源极线Sk供应至处理电路。同样地,在P(3,k)、...、P(m,k)的节点N1上的电压依序通过源极线Sk供应至处理电路。在上述描述中,电压Vdd或Vss依像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的次序从节点N1读出,但此读出次序可为任何次序。
依此方法,处理电路从各像素接收电压Vdd或Vss。若处理电路从某像素接收电压Vdd,此意味着该某像素已在采样时间段(sample)期间执行对电压Vhigh的采样,即该某像素已执行对代表指纹101凸部101a的数据的采样。另一方面,若处理电路从某像素接收电压Vss,此意味着该某像素已在采样时间段(sample)期间执行对电压Vlow的采样,即该某像素已执行对代表指纹101凹部101b的数据的采样,或对与指纹101无关的背景数据的采样。因此,电压Vss不总是表示指纹101凹部101b的数据。若处理电路已接收到电压Vss,则根据接收到的数据Vss是自哪一像素输出,处理电路识别接收到的电压Vss是表示指纹101的凹部101b的数据还是表示背景数据。更具体而言,若接收到的数据Vss从存在于与凸部101a对应的像素间的一像素输出(即,在输出电压Vdd的像素间),则电压Vss被辨识为指纹101的凹部101b的数据,否则电压Vss被辨识为背景数据。
处理电路将接收到的指纹101的数据与预先储存的指纹原始数据比较。若这些指纹数据彼此匹配,则指纹验证操作完成,因此显示装置1转移到正常操作。若显示装置1转移到正常操作,则用户可通过压下设置于显示装置1本身的控制键或通过用例如遥控器远程地控制显示装置1来运作显示装置1。另一方面,若这些指纹数据彼此不匹配,则即使用户压下显示装置1的控制键或用户以遥控器远程地控制显示装置1,用户也将无法运作显示装置1,使得可避免个人信息被第三者知悉。
第一具体实施例的显示装置1包含刷新构件18,以持续将电压Vdd或Vss写入节点N1内。然而,以下将描述显示装置1不包括刷新构件18的情况,以解释包含刷新构件18的显示装置1的优点。
若显示装置1不包含刷新构件18,则显示装置1无法在刷新时间段(refresh)期间持续将电压Vdd或Vss写入节点N1内。因此,由于泄漏电流等等,在瞬时t5处暂时写入节点N1中的电压Vhigh或Vlow,将可能随着时间消逝变成一不可预期的电压(在图4的(b)中,电压Vhigh和Vlow改变的情况分别由虚线C1和C2概要地显示)。在电压如此变化的情况下,大多数不期望的情况如下虽然例如电压Vhigh在瞬时t5处写入节点N1中,但是节点N1上的电压随着时间消逝而从电压Vhigh改变到电压Vlow。若电压中的此变化发生,则此将意味着原始代表指纹101凸部101a的电压Vhigh会改变成代表指纹101凹部101b的数据的电压Vlow,使得指纹101的正确数据无法传送至处理电路。
然而,第一具体实施例包含刷新构件18,使得代表指纹101凸部101a的电压Vhigh被持续写入节点N1中作为电压Vdd,且代表指纹101凹部101b的数据的电压Vlow持续被写入节点N1中作为电压Vss。因此,防止节点N1上的电压被改变成不希望的电压,使得指纹101的正确数据可被传送至处理电路。
显示装置1中,在采样时间段(sample)期间,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)同时执行将电压Vhigh或Vlow暂时写入节点N1中的操作。因此,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)无须依序执行将电压Vhigh或Vlow暂时写入节点N1的操作,使得指纹验证操作可在更短时间内执行。
第一具体实施例的显示装置1可通过将手指100压向显示屏幕55,无须使手指100在显示屏幕55上滑动而捕捉整个指纹101的数据。因此,可简化用户必须进行以使显示装置1捕捉指纹101的数据的动作,因此建构具用户友好性的显示装置1。
因为第一具体实施例的显示装置1在各像素中包含指纹数据捕捉部分20,所以指纹验证可在无须将指纹装置连接至显示装置1以作为显示装置1的外围装置的情况下执行。此外,因为第一具体实施例的显示装置1在各像素中包含指纹数据捕捉部分20,所以与在显示屏幕外包含指纹感应器的传统显示装置相比,可防止或减少显示装置的尺寸扩大。例如,若显示装置1是半穿透型或随处可见半穿透型,则此指纹数据捕捉部分20可形成在各像素的像素电极下,如此指纹数据捕捉部分20可设置在各像素中,而不会扩大各像素的面积。因此,可防止或减少显示装置的尺寸扩大。
在第一具体实施例的显示装置1中,指纹101数据的捕捉和将其传送至处理电路的操作仅执行一次。然而,可执行此操作二次以上,以获得二个以上的指纹数据,且接着可将由平均此二个以上的指纹数据获得的指纹数据与指纹的原始数据比较。
在第一具体实施例的显示装置情况下,所有像素皆包括指纹数据捕捉部分20。然而,不一定所有像素皆需要具有指纹数据捕捉部分20,只要其能正确地辨识由处理电路接收到的指纹数据是否与该指纹的原始数据相同即可。然而,希望可能被手指101覆盖的像素尽可能地包含指纹数据捕捉部分20,因为当具有指纹数据捕捉部分20的像素数增加时,指纹数据的准确度愈高。
第一具体实施例的显示装置1依序在刷新时间段(refresh)期间,从m个像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的每个像素的节点N1读出电压Vdd或Vss。因此,即使电压Vdd或Vss已从节点N1读出后,除了像素P(m,k)外的m-1个像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m-1,k)的刷新构件18,会持续将电压Vdd或Vss写入节点N1内(参见图4)。然而,在已从节点N1读出电压Vdd或Vss后,电压Vdd或Vss就不必写入节点N1中。
第一具体实施例的显示装置1在时间段A内具有空白时间段(bk1、bk2、bk3、...),但可省略空白时间段,只要能将指纹101的正确数据输出至处理电路即可。
在第一具体实施例中,指纹数据捕捉部分20捕捉指纹数据而未使用像素开关10和液晶电容Clc,但根据本发明,指纹数据可使用像素开关10和液晶电容Clc来捕捉。以下将描述通过使用像素开关10和液晶电容Clc捕捉指纹数据的范例。
图5到11是使用像素开关10和液晶电容Clc捕捉指纹数据的第二具体实施例的显示装置1的说明。
图5是显示第二具体实施例的显示装置1的像素的示意图的范例,所述像素配置成矩阵图案。
各像素具有像素开关10、液晶电容Clc和指纹数据捕捉部分80。在第二具体实施例中,指纹数据捕捉部分80连接至像素开关10和液晶电容Clc而非源极线,其方式与第一具体实施例不同。
图6是一其中详尽说明图5所示指纹数据捕捉部分80的像素的电路图的范例。
指纹数据捕捉部分80包含光二极管61。二极管61在其阴极处连接电源Vdd,且在其阳极处连接采样开关62。指纹数据捕捉部分80具有保持电容器63,其用于累积对应于由二极管61接收到的光强度的电荷量。保持电容器63一端连接至采样开关62,且另一端连接至电源Vss。电源Vdd和Vss分别供应5V和0 ,但可根据显示装置1的应用目的等等供应与5V和0V不同的电压。
此外,指纹数据捕捉部分80包含彼此串联连接的晶体管64a和64b的刷新反相器64。刷新反相器64在反相器64的输入部分连接至节点N1,且在反相器64的输出部分连接第一刷新开关65。第一刷新开关65连接至第二刷新开关66,且第二刷新开关66连接至节点N1。第一刷新开关65和第二刷新开关66连接至液晶电容Clc。在第二具体实施例中,所有像素的每一个都包括图6的电路图所示的指纹数据捕捉部分80。在第二具体实施例中,此指纹数据捕捉部分80用于以与第一具体实施例不同的方式,捕捉指纹101的数据且传送已捕捉到的指纹101数据至处理电路。以下将详述此方法。
此外,在第二具体实施例中,为在视觉上通知用户显示装置1是否已捕捉到指纹101的数据,会额外地提供一功能,其当显示装置1已捕捉到指纹101的数据时在显示屏幕55上显示指纹101的图案(参见图7)。
图7是在显示屏幕55上显示的指纹101图案的范例。
显示屏幕55在背景57中显示指纹101的图案FP。指纹101的图案FP由凸部101a的图案FPr和凹部101b的图案FPg组成。凸部101a的图案FPr以黑色显示,且背景57和凹部101b的图案FPg以白色显示。若显示装置55显示如图7所示的指纹101的图案FP,则用户150可通过显示屏幕55目视地了解显示装置1已捕捉到指纹101的数据,因此配置具用户友好性的指纹验证系统。
如上所述,第二具体实施例的显示装置1不仅执行捕捉指纹101的数据并将指纹101的已捕捉数据传送至处理电路的操作(以下称为「主操作OPmain」),而且执行在显示屏幕上55显示指纹101的图案FP的操作(以下称为「显示操作OPdisplay」)。为便于解释,首先将仅解释主操作OPmain,而后将解释主操作OPmain和显示操作OPdisplay二者。
图8显示用于解释主操作OPmain的时序图(a)至(i)的范例。在时序图的解释中,采取且解释联结源极线Sk的像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的操作,但可类似地解释联结其它源极线的像素。
此主操作OPmain在图8显示的时间段A期间执行。时间段A正如第一具体实施例的情况(参见图4)包含一重设时间段(reset)、一空白时间段(bk1)、一采样时间段(sample)、一空白时间段(bk2)和一刷新时间段(refresh)。当用户已压下显示装置1的指纹验证起动钮时,首先开始重设时间段(reset)。
提供重设时间段(reset)用以将各像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的节点N1上的电压Vn1设定成Vss(=0V)(参见图6),正如同第一具体实施例的情况。由于此目的,在重设时间段(reset)的开始瞬时t1处,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的像素开关10和第二刷新开关66同时从关断状态改变到接通状态(参见图8的(e)和(h))。此电连接节点N1与源极线Sk。源极线Sk从处理电路(未显示)获得供应电压Vss(=0V),同时开关10和66处于接通状态(参见图8的(i))。因此,源极线Sk上的电压Vss(=0V)通过开关10和66供应至节点N1,使得节点N1上的电压Vn1在重设时间段(reset)期间重设成0V(图8的(b))。
由于像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的采样开关62在重设时间段(reset)期间处于关断状态(参考图8的(a)),所以保持电容器63与电源Vdd断开。因此,在重设时间段(reset)中,节点N1的电压Vn1确定地成为0V。
在各像素的像素开关10和第二刷新开关66在瞬时t1处改变成接通状态后,像素开关10和第二刷新开关66在瞬时t2处从接通状态改变成关断状态(参见图8的(e)和(h)),使得重设时间段(reset)完成。在重设时间段(reset)完成后,经由空白时间段(bk1)而转变到采样时间段(sample)。
在采样时间段(sample)期间,会执行使像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的二极管61从手指100接收到反射光Lr或Lg,且根据反射光的强度将接收到的反射光Lr或Lg转换成电压。为使二极管61可从手指100接收到反射光Lg或Lr,液晶层52至少在采样时间段(sample)期间需要调整至成透光状态,正如第一具体实施例的情况。液晶层52是否成为透光状态取决于在像素电极Ep上的电压和在共同电极Ecom上的电压。图8的(f)显示在像素电极Ep(节点N2)上的电压Vn2(实线)和在共同电极Ecom(链线)上的电压Vcom。在采样时间段(sample)期间像素电极Ep上的电压Vn2是Vss(=0V)。因此,若液晶层52是常白型(NW),则可通过至少在采样时间段(sample)期间将在共同电极Ecom上的电压Vcom设定成例如Vss(=0V),而至少在采样时间段(sample)期间调整液晶层52成透光状态。另一方面,若液晶层52是常黑型(NB),则可通过将在共同电极Ecom上的电压Vcom设定成例如Vdd(=5V),而至少在采样时间段(sample)期间调整液晶层52成透光状态。以下描述继续假定液晶层52是常白。因此,为了在至少采样时间段(sample)期间将液晶层52设定成透光状态,在共同电极Ecom上的电压Vcom(以下将电压Vcom称作「共同电极电压Vcom」)可在至少采样时间段(sample)中设定成例如Vss。为了在至少采样时间段(sample)中调整液晶层52成透光状态,将先讨论其中共同电极电压Vcom在整个时间段A中为固定电压Vss的情况(图8的(f)中所示链线)。在图8的(f)中,为了使电压Vn2和Vcom的波形可见,电压Vcom的波形从电压Vss(=0V)的线稍微地移开。
在采样时间段(sample)期间,液晶层52处于透光状态,因此像素色彩是白色(参见图8的(g))。
在采样时间段(sample)(瞬时t3至瞬时t4)期间,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的采样开关62处于接通状态(参见图8的(a))。因此,若二极管61接收光,则对应于由二极管61接收的光强度的光电流I会在电源Vdd和Vss间流动。在第二具体实施例中,应注意到二极管61可最有效地接收到反射光Lr或Lg,或可最有效地接收外部光Lout,其根据手指100压向显示屏幕55的哪一部分而定,正如第一具体实施例的情况。因此,光电流I对应于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的强度。为产生对应于反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的强度的光电流I,在二极管61下设置用于防止二极管61直接接收到来自背光54的光的光遮蔽构件(未显示)。在光电流I流动时,节点N1上的电压Vn1从Vss(=0V)改变至根据反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的强度的电压。依此方式,反射光Lg、反射光Lr或外部光Lout的强度转换成电压,且此电压暂时写入节点N1(图8的(b))。图8显示其中节点N1上的电压Vn1在采样时间段(sample)的结束瞬时t4处是大于临限电压Vth的电压Vhigh的情况。如图4中所示的临限电压Vth,图8中所示的临限电压Vth用作指示反射光Lr、反射光Lg或外部光Lout中哪一种光是各像素的二极管61最有效地接收的标准。在第二具体实施例中,若电压Vn1小于临限电压Vth,则此意味着最有效地接收反射光Lg或外部光Lout;且若电压Vn1大于或等于临限电压Vth,则此意味着最有效地接收反射光Lr,正如同在第一具体实施例中的情况。在图8,由于节点N1上的电压Vn1到达大于临限电压Vth的电压Vhigh,所以二极管61最有效地接收反射光Lr。
在完成采样时间段(sample)后,通过空白时间段(bk2)而转变到刷新时间段(refresh)。
第二具体实施例中,在刷新时间段(refresh)期间,电压写入各像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的节点N1中,且各像素供应电压至处理电路,正如同第一具体实施例的情况。然而,应注意的是在第二具体实施例中,以与第一具体实施例不同的方式将电压写入节点N1。在第一具体实施例中,电压Vdd或Vss在刷新时间段(refresh)期间持续写入节点N1内,但在第二具体实施例中,电压Vdd和Vss交替地写入节点N1内。更具体而言,电压Vdd和Vss如下交替地写到节点N1内。
在采样时间段(sample)的结束瞬时t4处,暂时储存到节点N1内的电压Vhigh供应至刷新反相器64。刷新反相器64包含彼此串联连接的晶体管64a和64b。若供应至刷新反相器64的电压大于或等于临限电压Vth,则晶体管64a成为关断状态,但晶体管64b成为接通状态,因此刷新反相器64连接电源Vss(=0V)至第一刷新开关65。另一方面,若供应至刷新反相器64的电压小于临限电压Vth(=2.5V),则晶体管64b成为关断状态,但晶体管64a成为接通状态,因此刷新反相器64连接电源Vdd(=5V)至第一刷新开关65。在图8的(c)中,当刷新反相器64连接电源Vss至第一刷新开关65时描述为一符号「Vss」,且当刷新反相器64连接电源Vdd至第一刷新开关65时描述为一符号「Vdd」。在图8中,刷新反相器64接收到电压Vhigh,因此反相器64连接电源Vss(=0V)至第一刷新开关65。
各像素的第一刷新开关65从瞬时t5到瞬时t6的时间段期间处于接通状态(参见图8的(d))。因此,在瞬时t5到瞬时t6的时间段期间,电源Vss(=0V)通过第一刷新开关65而连接至液晶电容Clc(节点N2),因此电压Vss写入节点N2内(参见图8的(f))。此由图8中的箭头U1显示。
其次,在节点N2上的写入电压Vss写到节点N1内。为实现此操作,第二刷新开关66在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间成为接通状态(参见图8的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则节点N2上的写入电压Vss通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图8中的箭头W1显示。由于此,节点N1上的电压Vn1在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间自Vhigh改变到Vss(参见图8的(b))。依此方法,电压Vss被写入节点N1内。
此外,为了防止节点N1上的写入电压Vss由于泄漏电流等的发生被改变到一不希望的电压,指纹数据捕捉部分80在瞬时t8以后定期地将电压写入节点N1内。然而,在第二具体实施例中,不持续将电压Vss写入节点N1内,而交替地将电压Vdd和Vss写入节点N1内,其与第一具体实施例的方式不同。为了交替地写入电压Vdd和Vss,指纹数据捕捉部分80操作如下。
由于电压Vss(=0V)在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间被写入节点N1内,所以刷新反相器64接收到电压Vss。结果,刷新反相器64连接电源Vdd(=5V)而非电源Vss(=0V)至第一刷新开关65(参见图8的(c))。的后,第一刷新开关65从瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图8的(d))。因此,刷新反相器64通过第一刷新开关65连接电源Vdd至液晶电容Clc(节点N2),因此供应电压Vdd至节点N2。此由图8的箭头U2显示。由于此,节点N2上的电压Vn2在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间自电压Vss改变到Vdd(参见图8的(f))。依此方法,电压Vdd(=5V)写入节点N2内。而后,为使节点N2上的写入电压Vdd写到节点N1中,第二刷新开关66在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间成为接通状态(参见图8的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则节点N2上的写入电压Vdd通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图8的箭头W2显示。由于此,节点N1上的电压Vn1在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间自Vss改变到Vdd(参见图8的(b))。依此方法,电压Vdd被写入节点N1内。
由于电压Vdd(=5V)在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间写到节点N1内,所以刷新反相器64接收到电压Vdd。由于此,刷新反相器64连接电源Vss(=0V)而非电源Vdd(=5V)至第一刷新开关65(参见图8的(c))。之后,第一刷新开关65在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间成为接通状态(参见图8的(d))。因此,刷新反相器64通过第一刷新开关65连接电源Vss至液晶电容Clc(节点N2),因此供应电压Vss给节点N2。此由图8的箭头U3显示。由于此,节点N2上的电压Vn2在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间自电压Vdd改变到Vss(参见图8的(f))。依此方法,电压Vss(=0V)被写入节点N2内。之后,为使节点N2上的写入电压Vss写入节点N1,第二刷新开关66在瞬时t15到瞬时t16的时间段期间成为接通状态(参见图8的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则节点N2上的写入电压Vss通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图8的箭头W3显示。由于此,节点N1上的电压Vn1在瞬时t15到瞬时t16的时间段期间从Vdd改变到Vss(参见图8的(b))。依此方法,电压Vss被写入节点N1。
其后,以类似方法,第一刷新开关65和第二刷新开关66交替地变成接通状态,因此电压Vss(=0V)和Vdd(=5V)在刷新时间段(refresh)期间交替地写入节点N1内。
此外,在第二具体实施例中,当电压Vss(=0V)和Vdd(=5V)交替地写入节点N1内时,电压Vss或Vdd供应至处理电路。供应电压Vss或Vdd至处理电路有二种方法。一种方法是使像素开关10和第二刷新开关66处于接通状态,且另一种方法是使像素开关10和第一刷新开关65处于接通状态。前一方法输出节点N1本身的写入电压至处理电路,但后一方法通过刷新反相器64使节点N1的写入电压反转且输出已反转的电压至处理电路。任一方法均可将电压Vss或Vdd输出至处理电路。前一方法必须在电容器63的充电能力协助下输出电压Vss或Vdd至处理电路,而后一方法在电源Vss或电源Vdd的充电能力协助下输出电压Vss或Vdd至处理电路,因此后者具有较高充电能力。因为此原因,在第二具体实施例中,电压Vss或Vdd通过后一方法输出至处理电路。再参考图8,第一刷新开关65在例如从瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图8的(d))。因此,通过使像素开关10在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图8的(h)),节点N1上的电压Vss通过源极线Sk作为反转电压Vdd供应至处理电路。此由图8的箭头U2和箭头R1显示。若处理电路从像素接收到电压Vdd,则处理电路可辨识像素已在采样时间段(sample)期间执行对电压Vhigh的采样,即,像素已执行对与手指100凸部101a对应的数据的采样。应注意到由于第一刷新开关65在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间处于接通状态(参见图8的(d)),所以可使像素开关10在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间而非从瞬时t9到瞬时t10的时间段中成为接通状态(参见图8的(h))。然而,由于节点N1上的电压在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间是Vdd(参见图8的(b)),反转电压(Vss)通过源极线Sk供应至处理电路。此由图8中的箭头U3和箭头R2显示。因此,取决于像素开关10何时变成接通状态,电压Vdd和/或电压Vss可供应至处理电路。
然而,若像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的时间段在第一刷新开关65和像素开关10二者的每一个都处于接通状态期间中彼此重叠,则从像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)输出的电压将在源极线Sk上彼此冲突,使得正确电压值无法供应至处理电路。因此,需要像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的时间段在第一刷新开关65和像素开关10二者的每一个都处于接通状态期间中彼此不重叠。例如,若像素P(1,k)在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间保持第一刷新开关65和其像素开关10处于接通状态,则像素P(2,k)例如在瞬时ta到瞬时tb的时间段期间保持其第一刷新开关65和像素开关10的每一个都处于接通状态。若设定像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(m,k)的时间段使得在第一刷新开关65和像素开关10二者处于接通状态期间中彼此不重叠,则可供应正确电压值至处理电路。
图8显示在采样时间段(sample)期间采样的电压大于临限电压Vth的情况的时序图。其次,将参考图9解释其中在采样时间段(sample)期间采样的电压小于临限电压Vth的情况。
图9显示用于解释在下述情况中的主操作OPmain的时序图(a)至(i)的范例于采样时间段(sample)期间所采样的电压是小于临限电压Vth的较小电压Vlow。在图9,采样开关62、第一刷新开关65和第二刷新开关66以及像素开关10在与图8相同的瞬时接通和关断。
由于在采样时间段(sample)期间所采样的电压是Vlow(参见图9的(b)),电压Vlow供应至刷新反相器64,使得刷新反相器64连接电源Vdd至第一刷新开关65(参看图9的(c))。
由于第一刷新开关65在自瞬时t5至瞬时t6的时间段期间处于接通状态(参看图9的(d)),所以刷新反相器64通过第一刷新开关65连接电源Vdd(=5V)至液晶电容Clc(节点N2),使得电压Vdd供应至节点N2。此由图9中的箭头U1显示。由于此,节点N2上的电压Vn2从Vss(=0V)改变成Vdd,因此电压Vdd写入节点N2内(参看图9的(f))。
其次,为了将在节点N2上的写入电压Vss写入节点N1内,第二刷新开关66在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间成为接通状态(参见图9的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则在节点N2上的写入电压Vss通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图9中的箭头W1显示。由于此,节点N1上的电压Vn1在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间自Vlow改变到Vdd(参见图9的(b))。依此方法,电压Vdd被写入节点N1内。比较图8和9可理解,在图8中,在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间是电压Vss(=0V)被写入节点N1内,但在图9,在瞬时t7到瞬时t8时间段期间是电压Vdd(=5V)被写入节点N1内。
在图9情况下,由于电压Vdd(=5V)在瞬时t7到瞬时t8的时间段期间被写入节点N1内,所以刷新反相器64接收到电压Vdd。结果,刷新反相器64连接电源Vss(=0V)而非电源Vdd(=5V)至第一刷新开关65(参见图9的(c))。之后,第一刷新开关65在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图9的(d))。因此,刷新反相器64通过第一刷新开关65连接电源Vss至液晶电容Clc(节点N2),因此供应电压Vss至节点N2。此由图9的箭头U2显示。由于此,节点N2上的电压Vn2在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间自电压Vdd改变到Vss(参见图9的(f))。依此方法,电压Vss(=0V)写入节点N2内。而后,为使节点N2上的写入电压Vss写到节点N1中,第二刷新开关66在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间成为接通状态(参见图9的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则节点N2上的写入电压Vss通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图9的箭头W2显示。由于此,节点N1上的电压Vn1在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间自Vdd改变到Vss(参见图9的(b))。依此方法,电压Vss被写入节点N1内。比较图8和9,可理解在图8中,在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间是电压Vdd(=5V)被写入节点N1内,但在图9,在瞬时t11到瞬时t12的时间段期间是电压Vss(=0V)被写入节点N1内。
由于电压Vss(=0V)被写到节点N1内,所以刷新反相器64接收到电压Vss。由于此,刷新反相器64连接电源Vdd(=5V)而非电源Vss(=0V)至第一刷新开关65(参见图9的(c))。的后,第一刷新开关65在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间成为接通状态(参见图9的(d))。因此,刷新反相器64通过第一刷新开关65连接电源Vdd至液晶电容Clc(节点N2),因此供应电压Vdd给节点N2。此由图9的箭头U3显示。由于此,节点N2上的电压Vn2在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间自电压Vss改变到Vdd(参见图9的(f))。依此方法,电压Vdd(=5V)被写入节点N2内。而后,为将节点N2上的写入电压Vdd写入节点N1,第二刷新开关66在瞬时t15到瞬时t16的时间段期间成为接通状态(参见图9的(e))。若第二刷新开关66成为接通状态,则节点N2上的写入电压Vdd通过第二刷新开关66供应至节点N1。此由图9的箭头W3显示。由于此,节点N1上的电压在瞬时t15到瞬时t16的时间段期间从Vss改变到Vdd(参见图9的(b))。依此方法,电压Vdd被写入节点N1内。比较图8和图9,可理解在图8中,在瞬时t15到瞬时t16的时间段期间的电压Vss(=0V)被写入节点N1内,但在图9,在瞬时t15到瞬时t16时间段期间的电压Vdd(=5V)被写入节点N1内。
其后,第一刷新开关65和第二刷新开关66依类似方法交替地变成接通状态,因此电压Vss(=0V)和Vdd(=5V)在刷新时间段(refresh)期间交替地写入节点N1内。
通过如图8的类似方法使像素开关10处于接通状态,节点N1上的写入电压Vss(=0V)和/或Vdd(=5V)作为反转电压(Vdd和/或Vss)而供应至处理电路。在图9,第一刷新开关65在例如从瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图9的(d)),正如图8的情况。因此,通过使像素开关10在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间处于接通状态(参见图9的(h)),节点N1上的电压Vdd通过源极线Sk作为反转电压Vss供应至处理电路。此由图9的箭头U2和箭头R1显示。若处理电路从像素接收到电压Vss,则处理电路可辨识像素已在采样时间段(sample)期间执行对电压Vlow的采样,即,像素已执行对与手指100凹部101b对应的数据或与指纹无关的背景数据的采样。依据如第一具体实施例的类似方法,基于接收到的数据Vss已从哪一像素输出,处理电路在指纹101的凹部101b数据和背景数据间作区分。
由于第一刷新开关65在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间处于接通状态(参见图9的(d)),可使像素开关10在瞬时t13到瞬时t14的时间段而非在瞬时t9至瞬时t10的时间段期间成为接通状态(参见图9的(h))。在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间,节点N1上的电压是Vss(参见图9的(b)),因此反转电压Vdd通过源极线Sk供应至处理电路。此由图9中的箭头U3和箭头R2显示。因此,取决于何时使像素开关10处于接通状态,电压Vdd和/或电压Vss可供应至处理电路。
现比较图8和9。若使像素开关10在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间成为接通状态,则在图8的情况下电压Vdd通过源极线Sk供应至处理电路,但在图9的情况下,电压Vss通过源极线Sk供应至处理电路(参见图8和9的箭头U2和R1)。因此,取决于由处理电路接收到的电压是Vdd还是Vss,处理电路可辨识在采样时间段(sample)期间所采样的电压大于(含)临限电压Vth或不大于(含)临限电压Vth。
另一方面,若使像素开关10在瞬时t13到瞬时t14的时间段而非在瞬时t9至瞬时t10的时间段期间成为接通状态,则在图8的情况下电压Vss供应至处理电路,但在图9的情况下,电压Vdd供应至处理电路(参见图8和9的箭头U3和R2)。因此,取决于由处理电路接收到的电压是Vdd还是Vss,处理电路可辨识在采样时间段(sample)期间所采样的电压大于(含)临限电压Vth或不大于(含)临限电压Vth。
若使像素开关10在瞬时t9至瞬时t10的时间段中且在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间处于接通状态,则处理电路从相同像素接收到电压Vss和Vdd二者,而不管在采样时间段(sample)期间采样的电压是Vhigh还是Vlow。然而,若在采样时间段(sample)期间采样的电压是Vhigh,则各像素依此次序输出Vdd和Vss(参见图8),而若在采样时间段(sample)期间采样的电压是Vlow,则各像素依此次序输出Vss和Vdd(参见图9)。也就是说,取决于在采样时间段(sample)期间采样的电压是Vhigh还是Vlow,其中各像素输出电压Vdd和Vss的次序会改变。因此,若构造处理电路以抓取此次序差,可使像素开关在瞬时t9到瞬时t10的时间段和在瞬时t13到瞬时t14的期间时间段成为接通状态。
图8和9说明使像素开关10在瞬时t9到瞬时t10的时间段期间和/或在瞬时t13到瞬时t14的时间段期间成为接通状态,以供应处理电路电压。然而,可使像素开关10在另一时间段期间成为接通状态。例如,通过在瞬时t16后第一刷新开关65的接通状态期间,使像素开关10处于接通状态,可将电压Vdd或Vss供应至处理电路。若即使在瞬时t16后亦使像素开关10成为接通状态,则可增加来自相同像素的电压供应至处理电路的次数,使得处理电路可从相同像素接收到更多电压值。在此情况下,例如若处理电路平均自相同像素接收到的多个电压值,则可获得具有更高准确度的指纹数据。
依此方法,指纹101的数据通过指纹数据捕捉部分80捕捉,所捕捉到指纹101的数据可输出至处理电路。
其次,图8和9中讨论指纹101的图案如何显示在显示屏幕55上。
图8和9显示共同电极电压Vcom是固定电压Vss(=0V)(参见图8和9的(f))。现将电压Vcom(=0V)与节点N2上的电压Vn2进行比较(即在像素电极Ep上的电压)(参见图8和9的(f)),应注意到电压Vcom是固定电压Vss(=0V),而节点N2上的电压Vn2在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替。因此,固定电压未横跨液晶层52施加,但电压0V和5V横跨液晶层52交替地施加。由于液晶层52是常白型,所以当0 V的电压横跨液晶层52施加时,像素色彩是白色,且当电压5V横跨液晶层52施加时,像素色彩是黑色(参见图8和9的(g))。由于其中白色的像素色彩持续出现的时间段,和其中黑色的像素色彩持续出现的时间段非常短,所以观看屏幕55的用户150(参见图7)无法目视地辨识到黑和白像素色彩间的差别,因此其辨识出像素色彩是灰色。此对图8和9来说是相同的。因此,用户150辨识到像素色彩是灰色,不论在采样时间段(sample)期间所采样的电压是Vhigh还是Vlow。在此情况下,用户150辨识出整个屏幕55的色彩是灰色,因此其无法辨识出指纹的图案。在第二具体实施例中,为使该用户150可辨识出指纹的图案,在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom在显示操作OPdisplay中供应至共同电极Ecom。此范例参考图10和11说明。
图10和11显示用于其中在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom被供应至共同电极Ecom的情况中的时序图(a)至(i)。
图10显示通过使用(图8的时序图中)在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom而非固定电压Vss的共同电极电压Vcom获得的时序图(a)至(i)。图11显示通过使用(图9的时序图中)在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的共同电极电压Vcom而非固定电压Vss的共同电极电压Vcom获得的时序图(a)至(i)。
首先,参考图10。图10的(f)显示共同电极电压Vcom(链线),和在节点N2上通过供应此共同电极电压Vcom至共同电极Ecom所获得的电压Vn2(实线)。在图10的(f)中,为了使电压Vn2和Vcom的波形可见,电压Vcom波形的一部分从电压Vn2的波形稍微地位移。
与图8不同的是,图10显示共同电极电压Vcom不是固定电压,而是在Vss(=0V)和Vdd(=5V)间交替的电压。若Vss(=0V)和Vdd(=5V)的电压交替供应至共同电极Ecom,则节点N2上的电压Vn2不会改变成图8的(f)中的实线,而是改变成图10的(f)中的实线。在下文,讨论图10的(f)中所示的节点N2上的电压Vn2。
在自瞬时tv至瞬时tw的时间段期间且在从瞬时tx至瞬时ty的时间段期间,5V电压供应至共同电极Ecom,而在其他时间段期间,将0V电压供应至共同电极Ecom。
在瞬时tv处,第一刷新开关65处于关断状态(参见图10的(d)),使得节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tv处从Vss(=0V)改变成Vdd(=5V),在节点N2上的电压据以从Vss(=0V)改变至Vdd(=5V)。由于第一刷新开关65在瞬时tv(即,在瞬时t5)后立即自关断状态改变成接通状态(参见图10的(d)),所以节点N2被连接至电源Vss,因此节点N2上的电压从Vdd(=5V)改变到Vss(=0V)(参见箭头U1)。之后,节点N2上的电压保持在Vss(=0V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tw处从Vdd(=5V)改变到Vss(=0V)。在瞬时tw处,第一刷新开关65处于关断状态(参见图10的(d)),使得节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,若供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tw处从Vdd(=5V)改变到Vss(=0V),则节点N2上的电压据以从Vss(=0V)改变成-Vdd(=-5V)。由于第一刷新开关65在瞬时tw(即在瞬时t9)后立即从关断状态改变到接通状态(参见图10的(d)),所以节点N2连接至电源Vdd,因此节点N2上的电压系从-Vdd(=-5V)改变到Vdd(=5V)(参见箭头U2)。之后,节点N2上的电压Vn2保持Vdd(=5V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tx从Vss(=0V)改变到Vdd(=5V)。由于第一刷新开关65在瞬时tx处于关断状态(参见图10的(d)),所以节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,若供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tx处从Vss(=0V)改变成Vdd(=5V),则节点N2上的电压据以从Vdd(=5V)改变至2Vdd(=10V)。由于第一刷新开关65在瞬时tx(即,在瞬时t13)后立即从关断状态改变成接通状态(参见图10的(d)),所以节点N2连接至电源Vss,因此节点N2上的电压Vn2从2Vdd(=10V)改变成Vss(=0V)(参见箭头U3)。节点N2上的电压保持Vss(=0V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时ty从Vdd(=5V)改变成Vss(=0V)。之后,重复上述电压中的变化。依此方法,执行显示操作OPdisplay。
如图10显示,在瞬时t5后,除了在节点N2上电压Vn2的转变时间段P1、P2、P3、...外,共同电极Ecom和节点N2间的电位差是Vdd-Vss(即5V)。因此,像素色彩在时间段P1、P2、P3、...期间未界定,但若共同电极Ecom和节点N2间的电位差是5V,则像素色彩是黑色。由于时间段P1、P2、P3、...是足够短的时间段,所以当用户150观看显示屏幕55时,用户150(参见图7)在时间段P1、P2、P3、...期间无法辨识出像素色彩,使得其在瞬时t5后辨识像素色彩为黑色。因此,若像素已执行对电压Vhigh的采样(即,对指纹101凸部101a数据的采样),则用户可辨识出此像素的像素色彩是黑色。此与图7中显示在屏幕55上的凸部图案FPr是黑色的情况符合。
其次,将讨论图11。
图11的(f)显示共同电极电压Vcom(链线),和在节点N2上通过供应此共同电极电压Vcom至共同电极Ecom所获得的电压Vn2(实线)。图11的(f)中显示的电压Vcom与图10的(f)所示的电压Vcom相同。在图11的(f)中,为了使电压Vn2和Vcom的波形可见,电压Vcom的波形从电压Vn2的波形稍微地位移。
在瞬时tv处,第一刷新开关65处于关断状态(参见图11的(d)),使得节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,若供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tv处从Vss(=0V)改变成Vdd(=5V),则在节点N2上的电压据以从Vss(=0V)改变至Vdd(=5V)。之后,节点N2上的电压保持在Vdd(=5V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tw处从Vdd(=5V)改变到Vss(=0V)。在瞬时tw处,第一刷新开关65处于关断状态(参见图11的(d)),使得节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,若供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tw从Vdd(=5V)改变到Vss(=0V),则节点N2上的电压据以从Vdd(=5V)改变成Vss(=0V)。之后,节点N2上的电压Vn2保持在Vss(=0V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tx处从Vss(=0V)改变到Vdd(=5V)。在瞬时tx处,第一刷新开关65处于关断状态,节点N2未连接至电源Vdd和Vss二者。因此,若供应至共同电极Ecom的电压在瞬时tx处从Vss(=0V)改变成Vdd(=5V),则节点N2上的电压据以从Vss(=0V)改变至Vdd(=5V)。节点N2上的电压保持Vdd(=5V),直到供应至共同电极Ecom的电压在瞬时ty处从Vdd(=5V)改变成Vss(=0V)。之后,重复上述电压中的变化。依此方法,执行显示操作OPdisplay。
如图11显示,在时间段A中,共同电极Ecom和节点N2间的电位差是0V,使得像素色彩如图11的(g)显示为白色。因此,若像素己执行对电压Vlow的采样(即,对指纹101凹部101b的数据或与指纹101无关的数据的采样),用户可辨识到此像素的像素色彩是白色。此符合显示在图7所示屏幕55上的凹部图案FPs和背景57是白色的情况。
通过以图10和11的(f)所示的电压Vcom供应至共同电极Ecom,指纹101的图案可显示在如图7所示的显示屏幕55上。
在上述解释中,根据假定指纹验证操作在外部光Lout的强度比反射光Lr和Lg的强度弱的环境中执行,因此背景57以与凹部101b相同的色彩显示(即,白色)。反之,假设外部光Lout的强度比反射光Lr和Lg的强度强,背景57将以与凸部101a相同而非凹部101b相同的色彩显示(即,黑色)。用户可目视辨识指纹101的图案,而不管背景57是白色还是黑色。
第二具体实施例中,在采样时间段(sample)期间执行对电压Vhigh或Vlow的采样以后,当电压0V和5V交替地写入节点N1时,电压Vss和/或Vdd适时的输出至处理电路。因此,指纹101的正确数据被传给处理电路。
在第二具体实施例中,像素P(1,k)、P(2,k)、...、P(M,k)同时执行将电压Vhigh或Vlow暂时写入节点N1内的操作,正如第一具体实施例的情况。因此,可在更短时间内执行指纹验证操作。
第二具体实施例的显示装置1连接刷新反相器64至液晶电容Clc,以将电压Vdd或Vss暂时储存在节点N2中,而后连接节点N2至节点N1以交替地将电压Vdd和Vss写入节点N1内。由于此配置,在指纹数据捕捉部分80中所需反相器的数目仅为一个,因此可使指纹数据捕捉部分80比需要两个反相器的第一具体实施例显示装置1更为精简。
此外,从相同像素供应电压至处理电路的操作可执行二次或以上,以自相同像素获得二个或以上的指纹数据,而后通过平均此二个或以上指纹数据获得的指纹数据,可与指纹的原始数据比较。
此外,时间段A具有空白时间段(bk1和bk2)。然而,可省略空白时间段,只要指纹101的正确数据可输出至处理电路。
在第一和第二具体实施例的显示装置1中,第二基板53设有源极线与栅极线二者,但本发明可应用于(例如)其中一基板设有行电极线且另一基板设有列电极线的显示装置。此外,第一和第二具体实施例的显示装置1是液晶显示器,其中液晶材料夹置在第一基板51和第二基板53之间,但本发明可应用于其中发光材料夹置在基板间的显示装置(例如有机EL显示装置)。
第一和第二具体实施例的显示装置1可为移动电话或个人计算机。在下文中,将描述应用显示装置1到移动电话和个人计算机的范例。
图12显示应用显示装置1到移动电话200的范例。
在图12中,包含两屏幕201和202的可折叠移动电话200以折叠形式显示。两屏幕201和202中的屏幕201设置在内表面,且另一屏幕202设置在外表面。设置在屏幕201中的像素不包含在第一和第二具体实施例中所述的指纹数据捕捉部分20和80,但设置在屏幕202中的像素包括在第一或第二具体实施例中所述的指纹数据捕捉部分20或80。移动电话200所有者的指纹数据储存在移动电话200中。该所有者可自由地将指纹验证功能设定成启用或停用。在此具体实施例中,移动电话200的指纹验证功能设定成启用。移动电话200包含指纹验证起动钮203,用于启动指纹验证时间段。若已压下指纹验证钮203,则移动电话200会开始参考第一和第二具体实施例描述的指纹验证操作。另一方面,用户将其手指100压向屏幕202,以在显示装置1中捕捉指纹101的数据。移动电话200确定指纹101是否与已登录的指纹匹配。若指纹101与已登录的指纹匹配,则指纹验证操作结束且将移动电话200解锁,使得用户可展开已折叠的移动电话200,但若指纹101与已登录的指纹不匹配,则用户无法打开移动电话200,使得第三者无法在没有所有者允许下使用移动电话200。
通过使屏幕202的像素设有参考第一或第二具体实施例解释的指纹数据捕捉部分20或80,可在短时间中执行指纹验证。此外,因为移动电话200可仅通过将手指100压向屏幕202而捕捉整个指纹100的数据,所以与先前技术中具有必须使手指滑过其的指纹感应器的移动电话相比,移动电话200得以实现具用户友好性的指纹验证操作。此外,由于不一定需要在屏幕202外设置指纹感应器,所以可防止或免除移动电话200尺寸扩大之虞。
图13显示应用显示装置1至个人计算机300的范例。
图13显示一包含主单元301和显示器303的个人计算机300。主单元301和显示器303经由一允许数据双向传送的电缆306彼此连接。显示器303的屏幕305包含指纹捕捉区域305a和非指纹捕捉区域305b,指纹捕捉区域305a设有参考第一或第二具体实施例解释的指纹数据捕捉部分20或80,且非指纹捕捉区域305b不设有参考第一或第二具体实施例解释的指纹数据捕捉部分20或80。个人计算机300的所有者的指纹数据储存在个人计算机300中。该所有者可自由地将指纹验证功能设定成启用或停用。在此具体实施例中,个人计算机300的指纹验证功能设定成启用。若用户已压下主单元301的主电源开关钮302和显示器303的电源开关钮304,个人计算机300在显示器303的屏幕305左下方区域处显示一虚线,用于区分指纹捕捉区域305a与非指纹捕捉区域305b,且在非指纹捕捉区域305b中显示一箭头Y和一句子「请在此按压您的指纹」,且个人计算机300开始参考第一和第二具体实施例的指纹验证操作。另一方面,用户依据显示在显示器303的屏幕305上的「请按压您的指纹」的引导,将其手指100压向屏幕305的指纹捕捉区域305a。个人计算机300确定指纹101是否与已登录的指纹匹配。若指纹101与已登录的指纹匹配,则指纹验证操作结束且个人计算机300转移到正常操作。若个人计算机300转移到正常操作,则指纹捕捉区域305a和非指纹捕捉区域305b用作显示图像的显示屏幕305。另一方面,若指纹101与已登录的指纹不匹配,则个人计算机300将关机。
若屏幕305的区域明显大于如个人计算机300中所示的指纹101的区域,则参考第一或第二具体实施例解释的指纹数据捕捉部分20或80,可设置在仅存于似乎足以捕捉指纹101数据的区域305a的像素中,而非屏幕305的所有像素中。通过设置此指纹数据捕捉部分20或80,可在短时间中执行指纹验证。此外,因为个人计算机300可仅通过将手指100压向显示器303的屏幕305而捕捉指纹101的数据,所以其无须制备指纹感应器作为个人计算机300的外围设备,因此可防止或免除包括个人计算机300的整体系统的复杂性。
主要组件符号说明1 显示装置10像素开关11、61光二极管12、62采样开关
13、63 保持电容器14、16、17、65、66 刷新开关15 刷新缓冲器15a、15b、15c、15d、64a、64b 晶体管18 刷新构件19 读出开关20、80 指纹数据捕捉部分51、53 基板52 液晶层54 背光55 显示屏幕55a区域57 背景64 刷新反相器100手指101指纹101a 凸部101b 凹部150用户151、152 反相器200移动电话201、202 屏幕203指纹ID起动钮300个人计算机301个人计算机主体302主电源开关钮303显示器304电源开关钮305屏幕305a 指纹捕捉区域305b 非指纹捕捉区域306电缆
权利要求
1.一种设有像素或次像素的显示装置,其中所述像素或次像素包含光检测构件,其用于检测来自一对象的光;保持构件,其用于保持对应于由所述光检测构件检测到的所述光的强度的第一数据;和刷新构件,其用于根据由所述保持构件保持的所述第一数据将第二数据写入所述保持构件。
2.如权利要求1的显示装置,其中所述保持构件保持作为一物理量的所述第一数据。
3.如权利要求2的显示装置,其中所述物理量是电压。
4.如权利要求3的显示装置,其中所述像素的区域或所述次像素的区域进一步设有转换构件,其用于将由所述光检测构件检测到的光转换成为电压。
5.如权利要求4的显示装置,其中当所述转换构件将由所述光检测构件检测到的光转换成小于预定电压的电压时,所述刷新构件将小于所述预定电压的第一电压写入所述保持构件中,且其中当所述转换构件将由所述光检测构件检测到的光转换成大于所述预定电压的电压时,所述刷新构件将大于所述预定电压的第二电压写入所述保持构件中。
6.如权利要求5的显示装置,其中当所述转换构件将由所述光检测构件检测到的光转换成小于所述预定电压的电压时,所述刷新构件持续将所述第一电压写入所述保持构件中,且其中当所述转换构件将由所述光检测构件检测到的光转换成大于所述预定电压的电压时,所述刷新构件持续将所述第二电压写入所述保持构件中。
7.如权利要求5的显示装置,其中所述刷新构件将所述第一电压和第二电压交替地写入所述保持构件中。
8.如权利要求1至7中任一项的显示装置,其中所述第二数据与所述第一数据相同,或与所述第一数据不同。
9.如权利要求1至8中任一项的显示装置,其中所述显示装置包含一与所述第二数据比较的参考数据,且其中所述显示装置确定所述第二数据是否等于所述参考数据。
全文摘要
一种可确认指纹而无须指纹感应器装置且可避免大尺寸或可减少尺寸的显示装置。显示装置(1)设有像素或次像素,所述像素或次像素包含用于检测来自一对象的光的光二极管(11);用于保持一电压(Vn1)的保持电容器(13),该电压对应由该光二极管(11)检测到的光强度;和刷新构件(18),其用于根据保持在该保持电容器(13)中的该电压Vn1,将一电压(Vdd或Vss)写入该保持电容器(13)(节点N1)中。
文档编号G09G3/36GK101095150SQ200580036233
公开日2007年12月26日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月22日
发明者山下佳大朗 申请人:统宝香港控股有限公司