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TWI665651B - 電子設備、顯示系統及其集成控制裝置、安全驗證方法 - Google Patents

電子設備、顯示系統及其集成控制裝置、安全驗證方法 Download PDF

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TWI665651B
TWI665651B TW107103528A TW107103528A TWI665651B TW I665651 B TWI665651 B TW I665651B TW 107103528 A TW107103528 A TW 107103528A TW 107103528 A TW107103528 A TW 107103528A TW I665651 B TWI665651 B TW I665651B
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TW107103528A
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徐東
樊磊
侯立杰
李坤
秦振山
張晉芳
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大陸商北京集創北方科技股份有限公司
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Abstract

本發明公開了一種電子設備、顯示系統及其集成控制裝置、安全驗證方法，該集成控制裝置包括：顯示單元，用於向顯示幕提供顯示驅動信號；感測器單元，用於向至少一個感測器提供驅動信號和接收感應信號，以及將所述感應信號轉換成感應資料；處理器，用於控制顯示單元和感測器單元，其中，所述處理器對至少一部分感應資料進行本地安全驗證，並且輸出驗證結果。該集成控制裝置兼有顯示驅動、觸控驅動和安全驗證的功能，從而提高安全性且節省系統資源。

Description

電子設備、顯示系統及其集成控制裝置、安全驗證方法
本發明涉及顯示技術領域，更具體地，涉及電子設備、顯示系統及其集成控制裝置、安全驗證方法。
隨著大資料時代的到來，海量資料的安全成為“人機交互”中必須有效解決的關鍵問題。在電子設備上配置的顯示幕不僅用於顯示圖像和文本，而且進一步發展成人機交互的重要途徑。在顯示幕上可以集成觸控感測器、指紋感測器、聲學感測器、光學感測器等，從而形成顯示系統。使用者可以直接在顯示幕上輸入文字、選擇圖示、手勢控制、聲音、人臉識別等操作。
顯示系統作為資訊採集的入口和顯示內容的出口，對資料交互的安全承擔著不可替代的重要角色。在顯示幕上採集的交互資料不僅包括例如鍵盤輸入之類的文本資訊，而且可能包括諸如指紋、臉部特徵等隱私資訊。這些敏感性資料將從顯示幕的驅動晶片傳送至主機板上的處理器，由作業系統進行處理以實現安全驗證等功能。
上述顯示系統直接向作業系統提供敏感性資料的現有技術存在著洩露用戶的敏感性資料的潛在風險。在系統級別進行安全驗證是大多數移動終端的作業系統的功能，例如，安卓系統提供了指紋識別框架。應用程式APP從作業系統獲得調用身份驗證的許可權，才能完成支付等功能性需求。在接收到應用程式APP的請求之後，作業系統採集指紋，以及將採集的指紋與存儲的指紋特徵資料相對照，從而判斷用戶身份。應用程式APP從作業系統獲得身份驗證的結果。然而，使用者 對應用程式APP的目的是實現驗證功能，而非有意將自己的敏感性資料提供給應用程式APP。如果應用程式APP設法獲取到敏感性資料，那麼對於用戶隱私的保護是極其不利的。某些惡意的應用程式APP甚至可以利用敏感性資料冒充用戶身份，從而產生極大的安全隱患。
在進一步改進的系統中，可以採用硬體級別的安全驗證。例如，電子設備可以包括附加的安全晶片，從而由安全晶片單獨存儲和驗證敏感性資料。然而，安全晶片不僅增加了系統成本，而且安全晶片與作業系統之間的通信還會導致系統效率降低。
因此，期待進一步改進顯示系統的安全性以及提高作業系統進行安全驗證的效率。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供顯示系統及其集成控制裝置和安全驗證方法，其中，在顯示幕的集成控制裝置中進行安全驗證，以提高安全性且節省系統資源。
根據本發明的第一方面，提供一種集成控制裝置，包括：顯示單元，用於向顯示幕提供顯示驅動信號；感測器單元，用於向至少一個感測器提供驅動信號和接收感應信號，以及將所述感應信號轉換成感應資料；處理器，用於控制顯示單元和感測器單元，其中，所述處理器對至少一部分感應資料進行本地安全驗證，並且集成控制裝置輸出驗證結果。
優選地，還包括：非易失性記憶體，用於存儲特徵資料，其中，所述處理器將所述感應資料與所述特徵資料進行比較，從而進行安全驗證。
優選地，所述顯示單元用於驅動液晶屏，包括：顯示和圖形介面，用於接收顯示資料；顯示控制器，用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料；圖形引擎，用於針對所述至少一個感測器提供優化圖形；閘極驅動模組，用於產生閘極電壓，以選通多行的薄膜電晶體；源極驅動模組，用於根據圖形資料產生灰階電壓，以及經由選通的薄膜電 晶體施加灰階電壓；以及時序控制器，用於於控制所述閘極電極和所述灰階電壓的輸出時刻，從而在連續的圖像幀週期中，以掃描的方式選通多行的薄膜電晶體。
優選地，所述顯示單元還包括：公共電壓驅動模組，用於產生公共電壓；以及伽馬基準模組，用於存儲伽馬校正曲線，以及向所述源極驅動模組提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
優選地，所述顯示單元用於驅動AMOLED顯示幕，包括：顯示和圖形介面，用於接收顯示資料；顯示控制器，用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料；圖形引擎，用於針對所述至少一個感測器提供優化圖形；行驅動模組，用於產生閘極電壓，以選通多行的薄膜電晶體；列驅動模組，用於根據圖形資料產生灰階電壓，以及經由選通的薄膜電晶體施加與所述灰階電壓相對應的驅動電流；以及時序控制器，用於於控制所述閘極電極和所述灰階電壓的輸出時刻，從而在連續的圖像幀週期中，以掃描的方式選通多行的薄膜電晶體。
優選地，所述顯示單元還包括：伽馬基準模組，用於存儲伽馬校正曲線，以及向所述列驅動模組提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
優選地，所述至少一個感測器包括選自觸控感測器、指紋感測器、掌紋感測器、聲學感測器、光學感測器中的至少一種，所述感應資料用於表示二維碼、觸摸位置、指紋、掌紋、聲紋、虹膜中的至少一種。
優選地，所述至少一個感測器為觸控感測器，所述感測器單元包括：觸控邏輯模組，用於提供觸控驅動信號和接收觸控感應信號，以及對接收到的觸控感應信號進行放大和數模轉換，以產生感應資料；以及觸控介面，用於將感應資料以及根據感應資料產生的加密資料和驗證結果之一傳送至所述集成控制裝置的外部。
優選地，所述集成控制裝置為單個晶片。
根據本發明的第二方面，提供一種顯示系統，包括：顯示幕，用於根據顯示資料顯示圖像；至少一個感測器，用於獲取使用者交互的感應信號；上述的集成控制裝置。
優選地，所述顯示幕為選自液晶顯示幕、LED顯示幕、有源矩陣有機發光二極體(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)顯示幕、量子點顯示幕、電子紙、MicroLED顯示幕中的任一種。
優選地，所述至少一個感測器位於所述顯示幕的內部或外部。
根據本發明的協力廠商面，提供一種電子設備，包括：至少一個感測器，用於獲取使用者交互的感應信號；上述的集成控制裝置。
優選地，所述電子設備為選自手機、平板電腦、筆記型電腦、VR設備、AR設備、手錶、汽車、自行車中的任一種。
根據本發明的第四方面，提供一種安全驗證方法，包括：從至少一個感測器獲得感應信號；從所述感應信號中獲得感應資料；以及選擇所述感應資料中的至少一部分感應資料進行加密以獲得加密資料，或者進行本地安全驗證以獲得驗證結果。
優選地，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：從所述至少一個感測器獲得標識；以及根據標識判斷所述感應資料是否為敏感性資料，其中，所述至少一部分感應資料為敏感性資料。
優選地，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：將顯示幕設置為預定的工作狀態；獲得所述顯示幕的工作狀態；以及根據工作狀態，將所述感應資料區分為敏感性資料和非敏感性資料。
優選地，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：根據敏感等級，將所述感應資料區分為第一級敏感性資料和第二級敏感性資料，其中，所述至少一部分感應資料為第二級敏感性資料，所述第二級敏感性資料的敏感等級高於所述第一級敏感性資料。
優選地，還包括：將所述感應資料、所述加密資料和所述驗證結果之一打包成資料包，以及發送所述資料包。
優選地，所述打包在資料內容之前附加開始位元和類型標識，在資料內容之後附加結束位元和校驗位。
優選地，所述安全驗證包括將所述感應資料與特徵資料進行比較，以獲得比較結果。
優選地，還包括：從所述集成控制裝置外部預先獲得所述特徵資料。
優選地，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：採用所述至少一個感測器，本地採集和生成所述特徵資料。
根據該實施例的顯示系統中，集成控制裝置中的處理器兼有顯示驅動、觸控驅動和安全驗證的功能。處理器從觸控邏輯模組獲得感應資料之後，根據感應資料的類型執行不同的資料處理。因而，在觸控介面提供的傳送資料並非單一類型的感應資料，而是可以為感應資料、加密資料和驗證結果之一。
該集成控制裝置的處理器在本地對敏感性資料進行安全驗證，從而無需將敏感性資料傳送至顯示系統的外部，因而提高了安全性。該集成控制裝置無需設置單獨的安全晶片，在未增加硬體成本的情形下，仍然可以進行硬體級別的安全驗證。
採用集成控制裝置可以降低現有顯示模組的結構尺寸，減少電子元器件數量，降低設計複雜度，提高成品率。
在優選的實施例中，集成控制裝置的各個模組集成於單個晶片中。進一步地，將快閃記憶體也集成于集成控制裝置的晶片中。由於特徵資料本機存放區於晶片內部，因此，可以進一步提高安全性。
110‧‧‧液晶顯示裝置
172‧‧‧玻璃蓋板
111、216‧‧‧閘極驅動模組
131‧‧‧背光照明單元
112、217‧‧‧源極驅動模組
141‧‧‧第一玻璃基板
T‧‧‧薄膜電晶體
151‧‧‧第二玻璃基板
CLC‧‧‧圖元電容
161‧‧‧液晶層
G1、Gm‧‧‧閘極電壓
143‧‧‧TFT陣列
142‧‧‧第一偏光片
152‧‧‧第二偏光片
S1、Sn‧‧‧灰階電壓
153‧‧‧濾色片
Cs‧‧‧電容
210、220‧‧‧集成控制晶片
120‧‧‧觸控裝置
310‧‧‧連接元件
121‧‧‧觸控驅動模組
410‧‧‧主機板
122‧‧‧觸控感應模組
211‧‧‧處理器
CT‧‧‧感應電容
231‧‧‧使用者介面
Tx1、Txm‧‧‧激勵信號
244‧‧‧快閃記憶體
Rx1、Rxn‧‧‧接收信號
212‧‧‧顯示控制器
100、110‧‧‧觸控顯示幕
213‧‧‧圖形引擎
171
214‧‧‧時序控制器
215‧‧‧顯示和圖形介面
218‧‧‧公共電壓驅動模組
219‧‧‧背光控制模組
251‧‧‧伽馬基準模組
221‧‧‧觸控邏輯模組
222‧‧‧觸控介面
TX‧‧‧觸控驅動信號
RX‧‧‧接收觸控感應信號
226‧‧‧行驅動模組
227‧‧‧列驅動模組
241‧‧‧資料RAM
242‧‧‧程式RAM
243‧‧‧引導ROM
TP‧‧‧時間段
S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109、S110‧‧‧步驟
通過以下參照附圖對本發明實施例的描述，本發明的上述以及其他目的、特徵和優點將更為清楚。
第1圖示出根據本發明實施例的顯示系統中液晶顯示裝置的等效電 路圖。
第2圖示出根據本發明實施例的顯示系統中觸控裝置的等效電路圖。
第3圖示出根據本發明實施例的顯示系統的內部結構示意圖。
第4圖示出根據本發明實施例的顯示系統的電路連接示意圖。
第5圖示出根據本發明實施例的顯示系統中一種集成控制裝置的示意性框圖。
第6圖示出根據本發明實施例的顯示系統中另一種集成控制裝置的示意性框圖。
第7圖示出根據本發明實施例的顯示系統中採用分時複用方式進行顯示和觸控的時序圖。
第8圖示出根據本發明實施例的顯示系統中執行的安全驗證方法的流程圖。
以下將參照附圖更詳細地描述本發明。在各個附圖中，相同的元件採用類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪製。此外，可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本發明的許多特定的細節，例如器件的結構、材料、尺寸、處理工藝和技術，以便更清楚地理解本發明。但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節來實現本發明。
在本申請中，術語“本地”表示設置在顯示幕端的集成控制裝置的晶片內部，或者與集成控制裝置位於同一塊印刷電路板上。例如，“本地驗證”表示在集成控制裝置的晶片內部由處理器執行驗證程式，“本機存放區”表示用於存儲特徵資料、加密程式和驗證程式的非易失性記憶體位於集成控制裝置的晶片內部，或者與集成控制裝置位於同一塊印刷電路板上。
本發明可以各種形式呈現，以下將描述其中一些示 例。
根據本發明實施例的顯示系統包括顯示裝置和用於獲取使用者資訊的至少一個感測器。該顯示裝置例如是選自液晶顯示幕、LED顯示幕、AMOLED顯示幕、量子點顯示幕、電子紙、MicroLED顯示幕中的任一種。該感測器例如是選自觸控裝置、指紋感測器、光學感測器、聲學感測器中的任一種。在下文的實施例中，以觸控液晶顯示幕為例進行說明，其中，顯示裝置為液晶顯示裝置，感測器為觸控裝置。
第1圖示出根據本發明實施例的顯示系統中液晶顯示裝置的等效電路圖。
液晶顯示裝置110包括閘極驅動模組111、源極驅動模組112、多個薄膜電晶體T、以及在圖元電極和公共電極之間形成的多個圖元電容CLC。所述多個薄膜電晶體T組成陣列。閘極驅動模組111經由多條閘極掃描線分別連接至相應行的薄膜電晶體T的閘極，用於以掃描的方式提供閘極電壓G1至Gm，從而在一個圖像幀週期中，選通不同行的薄膜電晶體。源極驅動模組112經由多條源極資料線分別連接至相應列的薄膜電晶體T的源極，用於在各行的多個薄膜電晶體T選通時，分別向各列的多個薄膜電晶體T提供與灰階相對應的灰階電壓S1至Sn。其中，m和n是自然數。所述多個薄膜電晶體T的汲極分別連接至相應的一個圖元電容CLC。
在選通狀態下，源極驅動模組112經由源極資料線和薄膜電晶體T，將灰階電壓施加在圖元電容CLC上。圖元電容CLC上的電壓作用在液晶分子上，從而改變液晶分子的取向，以實現與灰階相對應的透光率。為了在圖元的更新週期之間保持電壓，圖元電容CLC可以並聯存儲電容Cs以獲得更長的保持時間。
第2圖示出根據本發明實施例的顯示系統中觸控裝置的等效電路圖。
觸控裝置120包括觸控驅動模組121、觸控感應模組122、以及在激勵電極和感應電極之間形成的多個感應電容CT。所述多 個感應電容CT組成陣列。觸控驅動模組121連接至所有行的激勵電極，用於以掃描的方式提供激勵信號Tx1至Txm，從而在一個觸控幀週期中，依次向不同行的激勵電極提供激勵信號。觸控感應模組122連接至所有列的感應電極，從而接收相應列的接收信號Rx1至Rxn。其中，m和n是自然數。
觸控驅動模組121例如產生交流電信號作為激勵信號，觸控感應模組122例如接收交流電信號，根據接收信號感測出電流值，進一步根據電流值的大小獲得驅動電極和感應電極交叉點的電容值，從而判斷是否在該點產生觸摸動作。
第3圖示出根據本發明實施例的顯示系統的內部結構示意圖。在該實施例中，顯示系統為觸控顯示幕100。
如圖所示，觸控顯示幕100包括液晶屏、以及依次堆疊於其上的觸控感測器171和玻璃蓋板172。液晶屏包括提供背光的背光照明單元131和根據灰階信號改變透光率的液晶面板。觸控感測器171例如以塑膠片作為基板。
液晶面板進一步包括依次彼此相對的第一玻璃基板141、第二玻璃基板-151、夾在二者之間的液晶層161，在第一玻璃基板141上形成第一偏光片142和TFT陣列143，在第二玻璃基板-152上形成第二偏光片152和濾色片153。
第一玻璃基板141還形成多條閘極掃描線和多條源極資料線和多個圖元電極，TFT陣列143包括多個薄膜電晶體T，所述薄膜電晶體T的閘極連接至相應的一條閘極掃描線，源極連接至相應的一條源極資料線，汲極連接至相應的一個圖元電極CLC。在圖元電極和公共電極之間形成圖元電容CLC。如下文所述，液晶面板還包括驅動晶片，該驅動晶片中的閘極驅動模組和源極驅動模組分別提供閘極電壓和灰階電壓。
在薄膜電晶體T的選通狀態下，源極驅動模組112經由源極資料線和薄膜電晶體T，將灰階電壓施加在圖元電容CLC上。圖 元電容CLC上的電壓作用在液晶分子上，從而改變液晶分子的取向，以實現與灰階相對應的透光率，從而實現相應的灰階顯示。
在該實施例中示出了“蓋板外嵌式感測器”的觸控顯示幕100，以說明本發明的基本原理。然而，本發明可以應用於各種結構的觸控顯示幕，而不限於感測器的類型及其在顯示幕中的集成方式。
採用這種設計方法，觸控感測器171或者添加到玻璃蓋板(Cover Glass，CG)上，或者放在一個專用的感測器層中。將觸控感測器171整合在玻璃蓋板上的方法有時稱為“蓋板外嵌式感測器(Sensor-on-Lens，SoL)”或“蓋板集成式解決方案(One Glass Solution，OGS)，因為這種方法無需增加一個單獨的感測器層，僅利用玻璃蓋板即可。採用單獨觸控感測器171的設計方法稱為玻璃-薄膜(Glass-Film，GF)或玻璃-薄膜-薄膜(Glass-Film-Film，GFF)，前者採用單層電極，後者採用兩層電極。這些設計方法都稱為“分離式”的，即觸控感測器171作為獨立的結構堆疊在液晶屏的表面上。分離式觸控感測器覆蓋層的優勢是，技術成熟、風險低、產品上市快。在採用最新顯示和觸控技術時，也會採用分離式設計，在這種情況下，常常在後續設計環節將分離式設計集成進去。
在進一步改進的結構中，將觸控感測器171的電極陣列直接集成到液晶屏的一層或多層上。這種集成可以在顯示幕中的基本單元之上或基本單元之內實現，即外嵌式(On-Cell)集成或內嵌式(In-Cell)集成。
將觸控電極陣列設置到第二玻璃基板151之上的方法稱為外嵌式集成，因為感測器位於顯示幕基本單元之上。感測器的驅動電極和接收電極可以與跨接線電氣隔離，也可以採用特殊佈局，以使這些網格無需架橋就能實現。後種設計稱為單層多點外嵌式(Single-Layer-On-Cell，SLOC)，這種設計很常見的，因為成本較低、良率較高。
採用外嵌式技術給顯示幕增加觸控功能簡單、可靠， 而且這種方法對於有源矩陣有機發光二極體(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)顯示幕而言，常常是最佳選擇。對於較大型顯示幕以及曲面或柔性顯示幕而言，以外嵌方式集成無跨接線的金屬網狀感測器也是很好的選擇。
另一種內嵌式集成屬於混合式設計，其中觸控感測器171的驅動電極內嵌在第一玻璃基板141上，而接收電極則外嵌到第二玻璃基板151上。這種方式稱為混合多點內嵌式(Hybrid In-Cell)設計。為了避免混淆，術語“全面多點內嵌式(Full In-Cell)”指的是，驅動電極和接收電極均位於基本單元之內。
在該實施例中，在顯示系統中集成了觸控感測器。在替代的實施例中，除觸控感測器之外，還可以集成各種生物光學感測器，例如指紋感測器、聲學感測器、光學感測器等，用於採集指紋、聲紋、虹膜等生物特徵資訊。
第圖示出根據本發明實施例的顯示系統的電路連接示意圖。在該實施例中，顯示系統為觸控顯示幕100。觸控顯示幕100進一步包括集成控制晶片210，用於為液晶屏中的薄膜電晶體T提供顯示驅動信號，包括柵極電壓和灰階電壓，以及為觸控感測器中的驅動電極控制觸控驅動信號，並且從觸控感測器中的接收電極獲得接收信號，以判斷觸摸位置。該集成控制晶片210經由連接元件310連接至主機板410。連接元件310例如為柔性電路板。主機板410包括主處理器，用於實現作業系統的功能。
在現有技術的顯示系統中，採集的敏感性資料從觸控顯示幕幕100傳送至主機板410的主處理器。作業系統在接收到應用程式APP的請求之後，作業系統將敏感性資料與存儲的特徵資料相對照，從而判斷用戶身份，實現安全驗證的功能。應用程式APP從作業系統獲得身份驗證的結果。
根據該實施例的顯示系統中，採用集成控制晶片210存儲特徵資料以及進行安全驗證，從而無需將敏感性資料傳送至觸控顯 示幕100的外部，從而提高了安全性。該顯示系統無需設置單獨的安全晶片，在未增加硬體成本的情形下，仍然可以進行硬體級別的安全驗證。即使應用程式APP設法進入到作業系統內部，也仍然不能基於作業系統從集成控制晶片210獲得敏感性資料。
第5圖示出根據本發明實施例的顯示系統中一種集成控制裝置的示意性框圖。該顯示系統例如採用液晶顯示幕。
如圖所示，集成控制晶片210包括處理器211、使用者介面231、存儲單元、顯示單元和觸控單元。
處理器211為馮諾伊曼或哈佛架構的RISC CPU，包括但不限於ARM，MIPS，OPEN RISC等，優選為ARM；也可以是DSP等。該處理器211針對觸控感測或針對其餘類型的感測器進行優化。可以在本地處理觸控輸入，以便判斷是否需要喚醒作業系統處理使用者請求。
使用者介面231可以支援多種通信協定和數位I/O，例如I2C協定和SPI協定，並且提供多個數位I/O管腳。該使用者介面231可以與主機板上的主處理器彼此通信。
存儲單元進一步包括資料RAM 241、程式RAM 242、引導ROM 243和快閃記憶體244。在快閃記憶體244中存儲特徵資料、加密程式和驗證程式。在集成控制晶片210的上電期間，引導ROM243中的引導程式檢測到快閃記憶體244，並且從快閃記憶體244中載入加密程式和驗證程式，並且進行解密及將資料存儲在程式RAM242中。處理器211在工作期間產生的資料則可以存儲在資料RAM 241中。在該實施例中，快閃記憶體244中的特徵資料可以來自主機板上的主處理器，也可以是在處理器211的控制下本地採集和資料處理獲得的特徵資料。在後者的情形下，不僅使用者的敏感性資料而且特徵資料均在本地生成。作業系統僅僅從集成控制晶片210獲得驗證結果，而無法獲取到敏感性資料和特徵資料二者，從而有利於進一步提高安全性。
顯示單元包括顯示控制器212、圖形引擎213、時序控 制器214、顯示和圖形介面215、閘極驅動模組216、源極驅動模組217、公共電壓驅動模組218、背光控制模組219和伽馬基準模組251。顯示控制器212用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料。圖形引擎213用於控制記憶體視窗、游標、指標和精靈圖形，從而針對觸控提供高性能的優化圖形。顯示和圖形介面215提供多種工業標準的顯示介面，用於接收顯示資料，例如DSI TCVR、DBI I/F、DPI I/F。背光控制模組219用於控制液晶屏的背光，實現低功耗管理，從而可以與現有的背光節能技術相結合。閘極驅動模組216、源極驅動模組217、公共電壓驅動模組218分別用於產生閘極電壓、灰階電壓和公共電壓。時序控制器214用於控制閘極電極和灰階電壓的輸出時刻，從而在一個圖像幀週期中，以掃描的方式提供閘極電壓G1至Gm，在相應行的薄膜電晶體T選通時，向各列的多個薄膜電晶體T提供與灰階相對應的灰階電壓S1至Sn，從而在圖元電容CLC上施加電壓而改變液晶分子的取向，以實現與灰階相對應的透光率。伽馬基準模組251用於存儲伽馬校正曲線，以及向源極驅動模組217提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
觸控單元包括觸控邏輯模組221和觸控介面222。觸控邏輯模組221兼有觸控驅動模組和觸控感應模組的功能，從而可以提供觸控驅動信號TX和接收觸控感應信號RX。觸控邏輯模組221對接收到的觸控感應信號進行放大和數模轉換，以產生感應資料。觸控介面222將感應資料提供至主機板的主處理器，由作業系統進一步處理。
根據現有技術的集成控制裝置用於實現顯示驅動和觸控驅動功能的至少之一。該集成控制裝置中的CPU可以兼有顯示驅動和觸控驅動功能。在集成控制裝置中，CPU從觸控邏輯模組獲得感應資料，然後將感應資料直接提供至觸控介面，從而將單一類型的感應資料傳送至顯示幕外部。主機板上的處理器獲得該感應資料，進一步喚醒作業系統，對感應資料進行驗證。該現在技術的集成控制裝置對感應資料的敏感程式不進行區分，作業系統直接獲得敏感性資料。
與現有技術的集成控制裝置不同，在該實施例中，集成控制晶片210中的處理器211兼有顯示驅動、觸控驅動和安全驗證的功能。在優選的實施例中，集成控制晶片210的模組集成於單個晶片中，從而提高安全性。然而，本發明不限於些。集成控制晶片210可以形成多個晶片，並且共同安裝在顯示幕端的電路板上。處理器211從觸控邏輯模組221獲得感應資料之後，根據感應資料的類型執行不同的資料處理。因而，在觸控介面222提供的傳送資料並非單一類型的感應資料，而是可以為感應資料、加密資料和驗證結果之一。
在該實施例中，集成控制晶片210的快閃記憶體244用於存儲特徵資料、加密程式和驗證程式。然而，本發明不限於此。在替代的實施例中，集成控制晶片210可以採用任何類型的非易失性記憶體，例如選自快閃記憶體、SRAM、DRAM、EEPROM、EPROM中的任一種。
該集成控制晶片210的快閃記憶體244用於在本機存放區特徵資料，處理器211用於在本地進行安全驗證，從而無需將敏感性資料傳送至觸控顯示幕100的外部，因而提高了安全性。該集成控制晶片210無需設置單獨的安全晶片，在未增加硬體成本的情形下，仍然可以進行硬體級別的安全驗證。
在該實施例中，快閃記憶體244集成于集成控制晶片210中，以提高安全性。在替代的實施例中，快閃記憶體244可以位於集成控制晶片210的外部並且經由匯流排與集成控制晶片210相連接，以降低系統成本。
第6圖示出根據本發明實施例的顯示系統中另一種集成控制裝置的示意性框圖。該顯示系統例如採用AMOLED顯示幕。
如圖所示，集成控制晶片220包括處理器211、使用者介面231、存儲單元、顯示單元和觸控單元。
處理器211為馮諾伊曼或哈佛架構的RISC CPU，包括但不限於ARM，MIPS，OPEN RISC等，優選為ARM；也可以是DSP 等。該處理器211針對觸控檢測或針對其餘類型的感測器進行優化。可以在本地處理觸控輸入，以便判斷是否需要喚醒作業系統處理使用者請求。
使用者介面231可以支援多種通信協定和數位I/O，例如I2C協定和SPI協定，並且提供多個數位I/O管腳。該使用者介面231可以與主機板上的主處理器彼此通信。
存儲單元進一步包括資料RAM 241、程式RAM 242、引導ROM 243和快閃記憶體244。在快閃記憶體244中存儲特徵資料和加密程式和驗證程式。在集成控制晶片220的上電期間，引導ROM243中的引導程式檢測到快閃記憶體244，並且從快閃記憶體244中載入加密程式和驗證程式，並且進行解密及將資料存儲在程式RAM中。處理器211在工作期間產生的資料則可以存儲在資料RAM 241中。在該實施例中，快閃記憶體244中的特徵資料可以來自主機板上的主處理器，也可以是在處理器211的控制下本地採集和資料處理獲得的特徵資料。在後者的情形下，不僅使用者的敏感性資料而且特徵資料均在本地生成。作業系統僅僅從集成控制晶片220獲得驗證結果，而無法獲取到敏感性資料和特徵資料二者，從而有利於進一步提高安全性。
顯示單元包括顯示控制器212、圖形引擎213、時序控制器214、顯示和圖形介面215、行驅動模組226、列驅動模組227和伽馬基準模組251。顯示控制器212用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料。圖形引擎213用於控制記憶體視窗、游標、指標和精靈圖形，從而針對觸控提供高性能的優化圖形。顯示和圖形介面215提供多種工業標準的顯示介面，用於接收顯示資料，例如DSI TCVR、DBI I/F、DPI I/F。行驅動模組226和列驅動模組227分別用於產生柵極電壓和灰階電壓。時序控制器214用於控制閘極電極和灰階電壓的輸出時刻，從而在一個圖像幀週期中，以掃描的方式提供閘極電壓G1至Gm，在相應行的薄膜電晶體T選通時，向各列的多個薄膜電晶體T提供與灰階相對應的灰階電壓S1至Sn，從而在發光二極體上施加與灰階電壓相對應數值的電流 而發光，以實現與灰階相對應的發光亮度。伽馬基準模組251用於存儲伽馬校正曲線，以及向列驅動模組227提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
觸控單元包括觸控邏輯模組221和觸控介面222。觸控邏輯模組221兼有觸控驅動模組和觸控感應模組的功能，從而可以提供觸控驅動信號TX和接收觸控感應信號RX。觸控邏輯模組221對接收到的觸控感應信號進行放大和數模轉換，以產生感應資料。觸控介面222將感應資料提供至主機板的主處理器，由作業系統進一步處理。
在該實施例中，集成控制晶片220中的處理器211兼有顯示驅動、觸控驅動和安全驗證的功能。處理器211從觸控邏輯模組221獲得感應資料之後，根據感應資料的類型執行不同的資料處理。因而，在觸控介面222提供的傳送資料並非單一類型的感應資料，而是可以為感應資料、加密資料和驗證結果之一。
該集成控制晶片220的快閃記憶體244用於在本機存放區特徵資料，處理器211用於在本地進行安全驗證，從而無需將敏感性資料傳送至觸控顯示幕100的外部，因而提高了安全性。該集成控制晶片220無需設置單獨的安全晶片，在未增加硬體成本的情形下，仍然可以進行硬體級別的安全驗證。
在該實施例中，快閃記憶體244集成于集成控制晶片220中，以提高安全性。在替代的實施例中，快閃記憶體244可以位於集成控制晶片220的外部並且經由匯流排與集成控制晶片220相連接，以降低系統成本。
第7圖示出根據本發明實施例的顯示系統中採用分時複用方式進行顯示和觸控的時序圖。
在實際應用中，顯示系統可以集成多種類型的感測器。集成控制晶片210中的處理器兼有顯示驅動、感測器驅動和安全驗證三種功能，從而提供了硬體級的安全驗證機制。各種傳感單元以較低的工作頻率處於週期性輪詢狀態。
對於觸控檢測，當傳感單元感測到有物體觸摸時，轉換為工作狀態，採集觸摸資料，此時顯示資料與觸摸資料採用分時複用的方式。
對於接觸式生物特徵識別，例如指紋識別，接觸式生物特徵識別需要觸摸，因此，這種方式採集的生物特徵資料與觸摸資料類似，與顯示資料採用分時複用的方式。
對於非接觸式生物特徵識別，可進行預設。對於需要人工監察的採集，可以採用串列資料幀，切換顯示資料為當前採集資料，待當前所顯示的採集資料終止後，再切換為原來待顯示畫面。而若該非接觸式生物特徵識別採集過程不需要人工監察(無監督)，則可以與顯示資料採用分時複用的方式在幕後處理。如採用圖像感測器採集圖像時，需要人工校對即時採集圖像是否滿足要求，則可以顯示當前正在捕捉物件，此時顯示資料為圖像感測器當前採集資料。
以觸控與顯示需同步進行的情形為例進行說明。
在圖像幀切換過程中的消隱期，顯示單元對於觸控單元的雜訊影響較小。因而在器件實際工作時，顯示和觸控採用分時複用原理，顯示資料處理可以與觸控資料處理在時間上分開，以減少相互干擾。在圖像幀掃描之中，劃分出一些時隙，作為觸控幀。
如第7圖所示，在一個圖像幀期間，分別包括多個顯示時間段DP和多個觸控時間段TP。在不同的時間段中，交替進行顯示資料與觸控資料的處理。即顯示與觸控分時複用。因人眼對畫面變換具有一定識別時間視窗，因而幀率與兩種時間段的時間占比會有一定要求。採用這種驅動方式，可以有效降低液晶顯示陣列的雜訊電信號對觸摸工作層的影響，還節省了遮罩疊層，減小了觸控顯示幕的厚度。
以上分時複用功能，可以由軟體程式進行操作，也可以結合MUX多工複用選擇單元進行切換。
第8圖示出根據本發明實施例的顯示系統中執行的安全驗證方法的流程圖。在該方法描述了集成控制裝置與至少一種感測器 相連接以獲得感應資料，以及根據感應資料敏感等級進行不同的資料。該感測器例如是觸控感測器、指紋感測器、聲學感測器、光學感測器中的至少一種，該感應資料例如是二維碼、觸摸位置、指紋、聲紋、虹膜中的至少一種。
該安全驗證方法例如用於第5圖所示的集成控制晶片210中。以下的實施例仍然以觸控感測器示例說明各個步驟。
在步驟S101中，集成控制晶片210從感測器獲得標識和感應信號。感測器的標識用於識別感測器類型。
在該實施例中，通過集成控制晶片210的不同管腳連接不同類型的感測器，以及基於管腳獲得感測器的標識。在替代的實施例中，感測器將標識和感應信號一起傳送至集成控制晶片210。
然後，在集成控制晶片210內部繼續執行隨後的步驟S102至S110。
在步驟S102中，將感應信號處理成感應資料。例如，觸控邏輯模組-221用於對接收觸控感應信號RX進行放大和模數轉換，以產生所述感應資料。
在步驟S103中，作為優選的步驟，獲得觸控顯示幕110的工作狀態。
在觸控顯示幕110上可以進行各種操作。即使是用戶的相同動作，也可能分別為敏感性資料或非敏感性資料。例如，在螢幕解鎖或者應用程式APP請求時，作業系統在觸控顯示幕110上產生密碼輸入介面，隨後使用者的觸控動作產生輸入密碼。該輸入密碼即為隱私內容，可視為敏感性資料。相反，在應用程式APP上進行圖形縮放操作時，使用者的觸控動作則產生縮放指令，該縮放指令即為公開內容，可視為非敏感性資料。
在該步驟中，顯示幕已經設置預定的工作狀態，例如敏感狀態和敏感狀態之一。集成控制晶片210在前面的步驟已經啟動感測器以獲得感應資料。進一步地，集成控制晶片210可以從作業系統獲 知觸控顯示幕110的工作狀態，以便隨後判斷感應資料是否為敏感性資料。
在步驟S104中，根據觸控顯示幕110的工作狀態，判斷是否處於敏感狀態。如果觸控顯示幕110的工作狀態為敏感狀態，則執行步驟S110，將感應資料打包後傳送至顯示幕外部。如果觸控顯示幕110的工作狀態為敏感狀態，則執行步驟S105。
在步驟S105中，根據標識判斷感應資料是否為敏感性資料。如果觸控顯示幕110獲得的感應資料為非敏感性資料，則執行步驟S110，將感應資料打包後傳送至顯示幕外部。如果觸控顯示幕110獲得的感應資料為敏感性資料，則則執行步驟S106。
例如，如上所述，觸控感測器產生的感應資料與工作狀態相關聯，既可能是非敏感性資料也可能是敏感性資料。指紋感測器產生的感應資料則始終為敏感性資料。
在步驟S106中，獲得感應資料的敏感等級。例如，觸控感測器產生的感應資料例如用於輸入用戶名和身份證資訊，將由作業系統對感應資料進一步處理，該感應資料的敏感等級可視為第一級敏感性資料。指紋感測器產生的感應資料包含個人識別密碼或生物特徵資訊，該感應資料的敏感等級可視為第二級敏感性資料。第二級敏感性資料的敏感等級高於第一級敏感性資料。在該實施例中，例如根據感應資料的內容是否包括生物特徵資訊來區分敏感等級。
在步驟S107中，根據敏感等級判斷是否進行本地安全驗證。如果感應資料為第一級敏感性資料，則執行步驟S108，將感應資料進行加密，然後執行步驟S110，將加密資料打包傳送至顯示幕外部。如果感應資料為第二級敏感性資料，則執行步驟S109，對感應資料進行本地驗證，然後執行步驟S110，將對感應資料進行本地驗證。
在步驟S109中，對感應資料進行本地安全驗證。在該步驟之前，可以預先請求作業系統提供特徵資料且存儲在快閃記憶體244中。在優選的實施例中，集成控制晶片210可以本地採集和生成特 徵資料且存儲在快閃記憶體244中。該特徵資料包括PIN碼、指紋範本、虹膜特徵等。
在步驟S110中，將不同類型的資料打包傳送至顯示幕外部。該步驟進行打包的資料包括上述的感應資料、加密資料和驗證結果中的任一種。該資料打包例如包括在資料內容之前附加開始位元和類型標識，在資料內容之後附加結束位元和校驗位。
在上述的方法中，針對感應資料的類型進行不同的處理。針對非敏感性資料，集成控制晶片210直接將感應資料傳送至顯示幕外部，針對第一級敏感性資料，集成控制晶片210將感應資料加密後傳送至顯示幕外部，針對第二級敏感性資料，集成控制晶片210在本地進行安全驗證，將感應資料和特徵資料進行比較以獲得驗證結果，並且將驗證結果傳送至顯示幕外部。
這些資料將從顯示幕的驅動晶片傳送至主機板上的處理器，由作業系統進行處理以實現獲得資料內容。作業系統根據類型標識可以誤別資料內容為感應資料、加密資料和驗證結果之一。
參見第4圖，在該方法應用于電子設備時，主機板410上的處理器和集成控制晶片210中的處理器分別用於作業系統和安全驗證。作業系統僅僅從集成控制晶片210獲得驗證結果，而無法獲取到敏感性資料，從而有利於提高安全性。
應當說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個......”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
依照本發明的實施例如上文所述，這些實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化，包括但不限於對電路的局部構造的變更、對元器件的類型或型號的替換。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明以及在本發明基礎上的修改使用。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。

Claims (21)

  1. 一種集成控制裝置，包括：顯示單元，用於向顯示幕提供顯示驅動信號；感測器單元，用於向至少一個感測器提供驅動信號和接收感應信號和標識，以及將所述感應信號轉換成感應資料；處理器，與所述顯示單元和所述感測器單元相連接，用於控制顯示單元和感測器單元，其中，所述處理器根據所述標識判斷所述感應資料是否為敏感性資料，對所述敏感性資料進行本地安全驗證，並且集成控制裝置輸出驗證結果。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置，還包括：非易失性記憶體，用於存儲特徵資料，其中，所述處理器將所述感應資料與所述特徵資料進行比較，從而進行安全驗證。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置，其中，所述顯示單元用於驅動液晶屏，包括：顯示和圖形介面，用於接收顯示資料；顯示控制器，用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料；圖形引擎，用於針對所述至少一個感測器提供優化圖形；閘極驅動模組，用於產生閘極電壓，以選通多行的薄膜電晶體；源極驅動模組，用於根據圖形資料產生灰階電壓，以及經由選通的薄膜電晶體施加灰階電壓；以及時序控制器，用於於控制所述閘極電極和所述灰階電壓的輸出時刻，從而在連續的圖像幀週期中，以掃描的方式選通多行的薄膜電晶體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的集成控制裝置，其中，所述顯示單元還包括：公共電壓驅動模組，用於產生公共電壓；以及伽馬基準模組，用於存儲伽馬校正曲線，以及向所述源極驅動模組提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置，其中，所述顯示單元用於驅動AMOLED顯示幕，包括：顯示和圖形介面，用於接收顯示資料；顯示控制器，用於根據輸入的顯示資料產生圖形資料；圖形引擎，用於針對所述至少一個感測器提供優化圖形；行驅動模組，用於產生-閘極電壓，以選通多行的薄膜電晶體；列驅動模組，用於根據圖形資料產生灰階電壓，以及經由選通的薄膜電晶體施加與所述灰階電壓相對應的驅動電流；以及時序控制器，用於於控制所述閘極電極和所述灰階電壓的輸出時刻，從而在連續的圖像幀週期中，以掃描的方式選通多行的薄膜電晶體。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的集成控制裝置，其中，所述顯示單元還包括：伽馬基準模組，用於存儲伽馬校正曲線，以及向所述列驅動模組提供校正信號用於校正所述灰階電壓，以符合人眼對亮度變化的非線性要求。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置，其中，所述至少一個感測器包括選自觸控感測器、指紋感測器、掌紋感測器、聲學感測器、光學感測器中的至少一種，所述感應資料用於表示二維碼、觸摸位置、指紋、掌紋、聲紋、虹膜中的至少一種。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的集成控制裝置，其中，所述至少一個感測器為觸控感測器，所述感測器單元包括：觸控邏輯模組，用於提供觸控驅動信號和接收觸控感應信號，以及對接收到的觸控感應信號進行放大和數模轉換，以產生感應資料；以及觸控介面，用於將感應資料以及根據感應資料產生的加密資料和驗證結果之一傳送至所述集成控制裝置的外部。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的集成控制裝置，其中，所述集成控制裝置為單個晶片。
  10. 一種顯示系統，包括：顯示幕，用於根據顯示資料顯示圖像；至少一個感測器，用於獲取使用者交互的感應信號；如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示系統，其中，所述顯示幕為選自液晶顯示幕、LED顯示幕、AMOLED顯示幕、量子點顯示幕、電子紙、MicroLED顯示幕中的任一種。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的顯示系統，其中，所述至少一個感測器位於所述顯示幕的內部或外部。
  13. 一種電子設備，包括：至少一個感測器，用於獲取使用者交互的感應信號；如申請專利範圍第1項所述的集成控制裝置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電子設備，其中，所述電子設備為選自手機、平板電腦、筆記型電腦、VR設備、AR設備、手錶、汽車、自行車中的任一種。
  15. 一種安全驗證方法，包括：從至少一個感測器獲得感應信號；從所述至少一個感測器獲得標識；從所述感應信號中獲得感應資料；根據標識判斷所述感應資料是否為敏感性資料；以及選擇所述感應資料中的敏感性資料進行加密以獲得加密資料，或者進行本地安全驗證以獲得驗證結果。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：將顯示幕設置為預定的工作狀態；獲得所述顯示幕的工作狀態；以及根據工作狀態，將所述感應資料區分為敏感性資料和非敏感性資料。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：根據敏感等級，將所述感應資料區分為第一級敏感性資料和第二級敏感性資料，所述第二級敏感性資料的敏感等級高於所述第一級敏感性資料，其中，所述敏感性資料為第二級敏感性資料。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的方法，還包括：將所述感應資料、所述加密資料和所述驗證結果打包成資料包，以及發送所述資料包。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，其中，所述打包在資料內容之前附加開始位元和類型標識，在資料內容之後附加結束位元和校驗位。
  20. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中，所述安全驗證包括將所述感應資料與特徵資料進行比較，以獲得比較結果。
  21. 如申請專利範圍第15項所述的方法，在進行本地安全驗證的步驟之前，還包括：採用所述至少一個感測器，本地採集和生成所述特徵資料。
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