CN104932743A - 一种指纹识别器件及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别器件及其驱动方法和显示装置，涉及显示技术领域，用于简化显示装置的制作过程，降低显示装置的成本。该指纹识别器件包括玻璃基板和位于所述玻璃基板上的驱动电极和多个感测电极，所述驱动电极用于向手指上加载指纹识别信号，所述感测电极用于接收来自手指反射的指纹识别信号，所述驱动电极和所述多个感测电极均与所述阵列基板包括的功能层的材料相同。该指纹识别器件用于提高显示装置的安全性。

Description

一种指纹识别器件及其驱动方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别器件及其驱动方法、显示装置。

背景技术

近年来，显示装置在个人生活中所起的作用越来越重要，用户经常将许多重要个人信息和办公资料存储在显示装置中，因此，显示装置的安全性变得尤为重要。目前，常见的提高显示装置的安全性的方式为：为显示装置设置密码，密码可以为口令和/或图形等形式。然而，上述方式在实际应用过程中存在一些问题，例如，若密码较简单，则存在容易泄露或者被破解的问题，若密码较复杂，则存在用户的记忆难度较大的问题。

为了解决上述问题，现有技术中还提供了一种采用指纹来对显示装置进行保护的方式。在该方式中，用户将手指靠近指纹识别器件，以使得指纹识别器件获取指纹的图案，并将获取的指纹的图案与事先存入的图案进行比对，若二者吻合，则可以对显示装置进行操作，若二者不吻合，则无法对显示装置进行操作。由于指纹是人体独一无二的特征，因此，上述方式具有很好的安全性。

但本申请的发明人发现，在上述指纹识别器件的制作过程中，需要在硅片上形成指纹识别器件中的各个元件，然后将指纹识别器件绑定在显示装置上，从而使得显示装置的制作过程复杂，且显示装置的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指纹识别器件及其驱动方法和显示装置，用于简化显示装置的制作过程，降低显示装置的成本。

为达到上述目的，本发明提供了一种指纹识别器件，采用如下技术方案：

一种指纹识别器件，所述指纹识别器件设于显示装置中，所述显示装置包括阵列基板，所述指纹识别器件包括玻璃基板和位于所述玻璃基板上的驱动电极和多个感测电极，所述驱动电极用于向手指上加载指纹识别信号，所述感测电极用于接收来自手指反射的指纹识别信号，相邻的两个所述感测电极之间的间距小于等于指纹中相邻的脊与谷之间的间距，所述驱动电极和所述多个感测电极均与所述阵列基板包括的功能层的材料相同。

本发明提供了一种如上所述的指纹识别器件，由于该指纹识别器件包括玻璃基板和位于玻璃基板上的驱动电极和多个感测电极，且驱动电极和多个感测电极均与阵列基板包括的功能层的材料相同，从而使得在指纹识别器件的制作过程中，使用制作阵列基板上的功能层时的材料即可，无需更换新的材料，且使用价格较低的玻璃基板替代价格较高的硅片，进而使得显示装置的制作过程简单，且显示装置的成本较低。

进一步地，本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括相互对盒的阵列基板、彩膜基板以及以上任一项所述的指纹识别器件。

由于该显示装置包括以上所述的指纹识别器件，因此，该显示装置具有和上述指纹识别器件相同的有益效果，此处不再进行赘述。

此外，本发明还提供了一种指纹识别器件的驱动方法，采用如下技术方案：

该指纹识别器件的驱动方法包括：

对任意相邻的两个所述感测电极上接收的来自手指的所述反射信号进行对比，以判断相邻两个所述感测电极接收的反射信号为来自指纹的脊或者谷的反射信号，以确定指纹的图案。

本发明提供了一种如上所述的指纹识别器件的驱动方法，从而使得指纹识 别器件能够准确确定指纹的图案，有利于提高显示装置的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的指纹识别器件的平面示意图；

图2为本发明实施例中的图1沿A-A’方向的截面示意图；

图3为本发明实施例中的显示装置的示意图。

附图标记说明：

1—玻璃基板；              2—驱动电极；              3—感测电极；

31—第一感测电极；         32—第二感测电极；         4—指纹识别信号；

5—手指；                  6—反射的指纹识别信号；    7—屏蔽电极；

8—走线；                  81—开关控制线；           82—信号输出线；

821—第一信号输出线；      822—第二信号输出线；      83—参考电压输入线；

9—开关晶体管；            10—放大晶体管；           101—第一放大晶体管；

102—第二放大晶体管；      11—指纹识别模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种指纹识别器件，指纹识别器件设于显示装置中， 显示装置包括阵列基板，如图1和图2所示(图2中未示出开关控制线81)，指纹识别器件包括玻璃基板1和位于玻璃基板1上的驱动电极2和多个感测电极3，驱动电极2用于向手指上加载指纹识别信号4，感测电极3用于接收来自手指5反射的指纹识别信号6，相邻的两个感测电极3之间的间距小于等于指纹中相邻的脊与谷之间的间距，驱动电极2和多个感测电极3均与阵列基板包括的功能层的材料相同。由于驱动电极和多个感测电极均与阵列基板包括的功能层的材料相同，从而使得在指纹识别器件的制作过程中，使用制作阵列基板上的功能层时的材料即可，无需更换新的材料，且使用价格较低的玻璃基板替代价格较高的硅片，进而使得显示装置的制作过程简单，且显示装置的成本较低。在指纹识别器件的制作过程中，可以首先在一块大的玻璃基板上同时形成多个指纹识别器件，然后对该玻璃基板进行切割，以形成一个个独立的指纹识别器件，以进一步简化显示装置的制作过程，降低显示装置的成本。

该指纹识别器件识别指纹的图案的原理为：当用户手指靠近指纹识别器件时，由于指纹具有凹凸不平的脊和谷，因此，指纹中的脊和谷距离感测电极3的远近不同，从而影响手指5对指纹识别信号4反射后的反射的指纹识别信号6的大小，造成与脊和谷分别对应的感测电极3接收的反射的指纹识别信号6不同，从而通过比较所有相邻的感测电极3接收的反射的指纹识别信号6的大小即能够获取指纹的图案。

其中，指纹识别器件识别指纹的图案的过程中可以采用自电容模式或者射频模式。其中，当采用自电容模式时，驱动电极2上施加的指纹识别信号4为交流信号；当采用自射频模式时，驱动电极2上施加的指纹识别信号4为射频信号，示例性地，射频信号可以为射频发射器发射的射频高频信号(如射频频率为1MHz以上的射频信号)。

此外，需要说明的是，上述指纹识别器件可以包括多个驱动电极2，多个驱动电极2上同时向手指上加载相同的指纹识别信号4；指纹识别器件也可以包括一个驱动电极2，该驱动电极2将所有感测电极3围绕在中间，该驱动电极2从多个方向向手指上加载指纹识别信号4。本发明实施例中优选指纹识别器件包括一个驱动电极2，从而使得指纹识别器件的制作过程简单，且能够保加载在手指5上的指纹识别信号4的强度较大。示例性地，该驱动电极2可以为环形，以适应用户手指的形状。此外，本发明实施例中选择感测电极3沿各方向的长度均在几十微米数量级，以使得相邻的两个感测电极3之间的间距小于等于指纹中相邻的脊与谷之间的间距。

示例性地，阵列基板包括栅极金属层、源漏极金属层和透明导电层，其中，栅极金属层可以包括栅线和栅极，源漏极金属层可以包括数据线、源极和漏极，透明导电层可以包括像素电极或者公共电极，且透明导电层可以为一层或者两层。因此，本发明实施例中的驱动电极2可以与栅极金属层、源漏极金属层或透明导电层的材料相同；感测电极3可以与栅极金属层、源漏极金属层或透明导电层的材料相同。

进一步地，本发明实施例中优选指纹识别器件还包括位于相邻两个感测电极3之间的屏蔽电极7，所有屏蔽电极7上的电位相同，以减小相邻两个感测电极3之间的串扰，保证指纹识别器件的准确性。示例性地，所有屏蔽电极7可以均接地，以使得所有屏蔽电极7上的电位相同。

为了使得屏蔽电极7的设置不会增加指纹识别器件的制作过程的复杂程度和成本，本发明实施例中优选屏蔽电极7与阵列基板包括的功能层的材料相同。示例性地，当阵列基板包括栅极金属层、源漏极金属层和透明导电层时，屏蔽电极7与栅极金属层、源漏极金属层或透明导电层的材料相同。

此外，如图1所示，本发明实施例中的指纹识别器件还包括走线8、开关晶体管9和放大晶体管10，其中，走线8包括开关控制线81、信号输出线82和参考电压输入线83。如图1所示，感测电极3、开关晶体管9、放大晶体管10、开关控制线81、信号输出线82和参考电压输入线83之间的具体连接关系如下：

每个开关晶体管9的栅极与一条开关控制线81连接，源极与一条参考电压输入线83连接，漏极与一个放大晶体管10的源极连接；每个放大晶体管10的栅极与一个感测电极3连接，源极与一个开关晶体管9的漏极连接，漏极与一条信号输出线82连接；连接相邻两个感测电极3的两条信号输出线82分别连接比较器的两个输入端。

由于感测电极3、开关晶体管9、放大晶体管10、开关控制线81、信号输出线82和参考电压输入线83具有如上连接关系，从而使得在指纹识别器件识别指纹的图案的过程中，开关控制线81输入控制信号，使得开关晶体管9开启，从而使得参考电压输入线83向开关晶体管9的源极输入的参考电压信号V0能够传输至开关晶体管9的漏极，进而传输至放大晶体管10的源极，同时由于，放大晶体管10的栅极连接感测电极3，进而感测电极3接收到的来自手指5的反射信号6的大小能够控制放大晶体管10的沟道的开通能力，使得放大晶体管10的电阻发生变化，从而控制放大晶体管10的漏极电流，进而控制信号输出线82上的信号，因此，可以通过比较器的输出结果判断所有任意相邻的两个感测电极3接收的反射信号6的大小，进而能够获取所有任意相邻的两个感测电极3分别与指纹中的脊或谷对应，进而能够获取指纹的图案。

为了使得走线8、开关晶体管9和放大晶体管10的设置不会增加指纹识别器件的制作过程的复杂程度和成本，本发明实施例中优选走线8、开关晶体管9和放大晶体管10与阵列基板包括的功能层的材料相同。示例性地，当阵列基板 包括栅极金属层、源漏极金属层和半导体层时，走线8可以与栅极金属层，或者，源漏极金属层的材料相同；开关晶体管9的栅极可以与栅极金属层，或者，源漏极金属层的材料相同；开关晶体管9的源极和漏极可以与源漏极金属层，或者，栅极金属层的材料相同；开关晶体管9的有源层可以与半导体层的材料相同；放大晶体管10的栅极可以与栅极金属层，或者，源漏极金属层的材料相同；；放大晶体管10的源极和漏极可以与源漏极金属层，或者，栅极金属层的材料相同；放大晶体管10的有源层可以与半导体层的材料相同。

本发明提供了一种如上所述的指纹识别器件，由于该指纹识别器件包括玻璃基板和位于玻璃基板上的驱动电极和多个感测电极，且驱动电极和多个感测电极均与阵列基板包括的功能层的材料相同，从而使得在指纹识别器件的制作过程中，使用制作阵列基板上的功能层时的材料即可，无需更换新的材料，且使用价格较低的玻璃基板替代价格较高的硅片，进而使得显示装置的制作过程简单，且显示装置的成本较低。

实施例二

本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括相互对盒的阵列基板、彩膜基板以及实施例一中所述的任一种指纹识别器件。

指纹识别器件在显示装置中的设置方式可以有多种，示例性地，指纹识别器件可以直接形成于阵列基板的非显示区域上，彩膜基板上与指纹识别器件相对应的位置处具有开口，以方便手指5靠近指纹识别器件，此时，指纹识别器件上的驱动电极2和感测电极3可以与阵列基板上的功能层同时形成，从而能够简化显示装置的制作过程，降低显示装置的成本，但手指与指纹识别器件之间的距离较远，指纹识别的准确性较低；指纹识别器件也可以绑定在彩膜基板的非显示区域上，此时，手指与指纹识别器件之间的距离较近，指纹识别的准 确性较高，但显示装置的制作过程较复杂，显示装置的成本较高。本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的设置方式，本发明实施例对此不进行限定。

进一步地，为了更好的实现指纹识别功能，如图3所示，本发明实施例中的显示装置还包括指纹识别模块11，指纹识别模块11包括参考电压输入端V0input、测试电压输入端V1input、两个下拉电阻R和比较器C。

其中，参考电压输入端V0input连接参考电压输入线83，测试电压输入端V1input连接一个下拉电阻R的第一端和另一个下拉电阻R的第一端，一个下拉电阻R的第二端连接一条信号输出线，另一个下拉电阻R的第二端连接另一条信号输出线，一条信号输出线和另一条信号输出线分别连接两个相邻的感测电极3，比较器C的一个输入端连接在一个下拉电阻R的第二端和一条信号输出线之间的第一节点P处，比较器C的另一个输入端连接在另一个下拉电阻R的第二端和另一条信号输出线之间的第二节点Q处。

上述一个下拉电阻R用于调节在第一节点P处的电压，另一个下拉电阻R分别用于调节在第二节点Q处的电压。 

需要说明的是，由于指纹识别器件包括多个感测电极3，使得走线较多，本发明实施例中选择将上述指纹识别模块11集成在芯片上，该指纹识别模块11通过柔性电路板实现与以上各走线的连接，以降低在指纹识别器件的玻璃基板上布线的难度。示例性地，可以将指纹识别模块11集成在用以驱动显示装置显示的集成电路中。

为了便于本领域技术人员理解，下面结合上述显示装置的具体结构，对指纹识别器件识别指纹的图案的过程进行描述：

示例性地，如图3所示，两个相邻的感测电极3为第一感测电极31和第二感测电极32，第一感测电极31控制的第一放大晶体管101的漏极连接第一信号 输出线821，第一信号输出线821连接第一节点P，以连接比较器C的一个输入端，第二感测电极32控制的第二放大晶体管102的漏极连接第二信号输出线822，第二信号输出线822连接第二节点Q，以连接比较器C的另一个输入端。

当手指未靠近指纹识别器件时，第一放大晶体管101和第二放大晶体管102的电阻均为R1，则第一信号输出线821和第二信号输出线822上输出的电位均为：V₁＝V₂＝(V1-V0)*R1/(R1+R)。

在手指靠近指纹识别器件时，示例性地，此时，第一放大晶体管101的电阻为R2，第二放大晶体管102的电阻,为R3，则第一信号输出线821上输出的电位V₁‘＝(V1-V0)*R2/(R2+R)；第二信号输出线822上输出的电位V₂‘＝(V1-V0)*R3/(R3+R)。通过比较器的输出信号即可判断第一感测电极31靠近指纹的谷还是脊，以及第而感测电极32靠近指纹的谷还是脊，进而能够识别指纹的图案。

此外，本发明实施例中的显示装置还包括多个开关S，其中，第一节点P和一条信号输出线之间连接有开关S，和/或，第二节点Q和另一条信号输出线之间连接有开关S，和/或，参考电压输入端V0input和参考电压输入线82之间连接有开关S，以便于对指纹感测器件进行控制，以使其适应在指纹识别过程中的不同需求。

由于该显示装置包括实施例一种任一项所述的指纹识别器件，因此，该显示装置具有和上述指纹识别器件相同的有益效果，此处不再进行赘述。

实施例三

本发明实施例提供了一种指纹识别器件的驱动方法，该指纹识别器件的驱动方法包括：

对任意相邻的两个感测电极上接收的来自手指的反射信号进行对比，以判断相邻两个感测电极接收的反射信号为来自指纹的脊或者谷的反射信号，以确 定指纹的图案。其中，使用上述驱动方法驱动指纹识别器件识别指纹的图案的原理，在实施例一中已经进行详细说明，在此不再进行赘述。

为了便于本领域技术人员理解，下面本发明实施例以任意相邻的两个感测电极为一个感测电极和另一个感测电极为例，对任意相邻的两个感测电极上接收的来自手指的反射信号进行对比的步骤进行说明，此时，对任意相邻的两个感测电极上接收的来自手指的反射信号进行对比的步骤具体包括：

通过一个感测电极控制一条信号输出线上的信号，一条信号输出线连接比较器的一个输入端；

通过另一个感测电极控制另一条信号输出线上的信号，另一条信号输出线连接比较器的另一个输入端；

通过比较器的输出信号判断一个感测电极和另一个感测电极上接收的来自手指的反射信号的大小。

上述各个步骤的具体实现方式，在实施例一中已经结合指纹感测器件的结构进行了详细描述，在此不再进行赘述。

本发明提供了一种如上所述的指纹识别器件的驱动方法，从而使得指纹识别器件能够准确确定指纹的图案，有利于提高显示装置的安全性。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种指纹识别器件，所述指纹识别器件设于显示装置中，所述显示装置包括阵列基板，其特征在于，所述指纹识别器件包括玻璃基板和位于所述玻璃基板上的驱动电极和多个感测电极，所述驱动电极用于向手指上加载指纹识别信号，所述感测电极用于接收来自手指反射的指纹识别信号，相邻的两个所述感测电极之间的间距小于等于指纹中相邻的脊与谷之间的间距，所述驱动电极和所述多个感测电极均与所述阵列基板包括的功能层的材料相同。

2.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述阵列基板包括栅极金属层、源漏极金属层和透明导电层；其中，

所述驱动电极与所述栅极金属层、所述源漏极金属层或所述透明导电层的材料相同；所述感测电极与所述栅极金属层、所述源漏极金属层或所述透明导电层的材料相同。

3.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述指纹识别器件还包括位于相邻两个所述感测电极之间的屏蔽电极，所有所述屏蔽电极上的电位相同。

4.根据权利要求3所述的指纹识别器件，其特征在于，所述阵列基板包括栅极金属层、源漏极金属层和透明导电层；

所述屏蔽电极与所述栅极金属层、所述源漏极金属层或所述透明导电层的材料相同。

5.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，还包括走线、开关晶体管和放大晶体管，所述走线包括开关控制线、信号输出线和参考电压输入线；

每个所述开关晶体管的栅极与一条开关控制线连接，源极与一条参考电压输入线连接，漏极与一个所述放大晶体管的源极连接；

每个所述放大晶体管的栅极与一个所述感测电极连接，源极与一个所述开关晶体管的漏极连接，漏极与一条所述信号输出线连接；

连接相邻两个所述感测电极的两条所述信号输出线分别连接比较器的两个输入端。

6.根据权利要求5所述的指纹识别器件，其特征在于，

所述阵列基板包括栅极金属层、源漏极金属层和半导体层；

所述走线与所述栅极金属层，或者，所述源漏极金属层的材料相同；

所述开关晶体管的栅极与所述栅极金属层，或者，所述源漏极金属层的材料相同；所述开关晶体管的源极和漏极与所述源漏极金属层，或者，所述栅极金属层的材料相同；所述开关晶体管的有源层与所述半导体层的材料相同；

所述放大晶体管的栅极与所述栅极金属层，或者，所述源漏极金属层的材料相同；所述放大晶体管的源极和漏极与所述源漏极金属层，或者，所述栅极金属层的材料相同；所述放大晶体管的有源层与所述半导体层的材料相同。

7.一种显示装置，包括相互对盒的阵列基板和彩膜基板，其特征在于，还包括权利要求1-6任一项所述的指纹识别器件。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述指纹识别器件直接形成于所述阵列基板的非显示区域上，所述彩膜基板上与所述指纹识别器件相对应的位置处具有开口；或者，所述指纹识别器件绑定在所述彩膜基板的非显示区域上。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括指纹识别模块，所述指纹识别模块包括参考电压输入端、测试电压输入端、两个下拉电阻和比较器；

其中，所述参考电压输入端连接参考电压输入线，所述测试电压输入端连接一个下拉电阻的第一端和另一个下拉电阻的第一端，所述一个下拉电阻的第二端连接一条信号输出线，所述另一个下拉电阻的第二端连接另一条信号输出线，所述一条信号输出线和所述另一条信号输出线分别连接两个相邻的感测电极，所述比较器的一个输入端连接在所述一个下拉电阻的第二端和所述一条信号输出线之间的第一节点处，所述比较器的另一个输入端连接在所述另一个下拉电阻的第二端和所述另一条信号输出线之间的第二节点处。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，还包括多个开关，其中，所述第一节点和所述一条信号输出线之间连接有所述开关，和/或，所述第二节点和所述另一条信号输出线之间连接有所述开关，和/或，所述参考电压输入端和所述参考电压输入线之间连接有所述开关。

11.一种如权利要求1所述的指纹识别器件的驱动方法，其特征在于，包括：

对任意相邻的两个所述感测电极上接收的来自手指的所述反射信号进行对比，以判断相邻两个所述感测电极接收的反射信号为来自指纹的脊或者谷的反射信号，以确定指纹的图案。

12.根据权利要求11所述的指纹识别器件的驱动方法，其特征在于，

任意相邻的两个所述感测电极为一个感测电极和另一个感测电极；

所述对任意相邻的两个所述感测电极上接收的来自手指的所述反射信号进行对比的步骤具体包括：

通过所述一个感测电极控制一条信号输出线上的信号，所述一条信号输出线连接比较器的一个输入端；

通过所述另一个感测电极控制另一条信号输出线上的信号，所述另一条信号输出线连接所述比较器的另一个输入端；

通过所述比较器的输出信号判断所述一个感测电极和所述另一个感测电极上接收的来自手指的所述反射信号的大小。