CN105184247A - 一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置，该指纹识别元件包括呈矩阵排列的多个指纹识别单元、与各行指纹识别单元一一对应的指纹识别扫描线和与各列指纹识别单元一一对应的指纹识别读出线；每个指纹识别单元包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；通过对各指纹识别扫描线加载扫描信号控制对应的指纹识别单元中的第二薄膜晶体管开启，该指纹识别扫描线对应的各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管产生的光电流通过该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管传输到指纹识别读出线上，通过检测各指纹识别读出线上的光电流即可识别指纹，无需设置与各第一薄膜晶体管一一对应的信号线，可以减少指纹识别元件的布线，简化指纹识别元件的结构。

Description

一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置

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元件、其识别方法、显示器件及显示装置。

背景技术

指纹是人体与生俱来独一无二并可与他人相区别的不变特征。它由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成。这些脊和谷的组成细节通常包括脊的分叉、脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等细节，决定了指纹图案的唯一性。由之发展起来的指纹识别元件较早地被用于个人身份验证，目前广泛应用并被熟知的有：感光式指纹识别元件和电容式指纹识别元件。

在现有的感光式指纹识别元件中，一般设置有多个感光薄膜晶体管以及与各感光薄膜晶体管一一对应且电性连接的多条信号线，各感光薄膜晶体管通过对应的信号线与指纹识别芯片电性连接。当手指置于指纹识别元件的上方时，由手指的谷反射到感光薄膜晶体管上的光强和由手指的脊反射到感光薄膜晶体管上的光强不同，使得各感光薄膜晶体管产生的光电流的大小不同，指纹识别芯片通过检测各感光薄膜晶体管对应的信号线上的光电流即可获得手指的指纹纹路。

在上述指纹识别元件中，由于需要区分手指的谷与脊，因此，需要设置的感光薄膜晶体管以及与之连接的信号线的数量会很多，上述指纹识别元件的结构较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置，用以简化指纹识别元件的结构。

因此，本发明实施例提供了一种指纹识别元件，包括：呈矩阵排列的多个指纹识别单元，与各行所述指纹识别单元一一对应且电性连接的多条指纹识别扫描线，以及与各列所述指纹识别单元一一对应且电性连接、与所述指纹识别扫描线相互绝缘的多条指纹识别读出线；其中，

每个所述指纹识别单元包括：第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管为感光薄膜晶体管；所述第二薄膜晶体管为开关薄膜晶体管；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极和源极接入预设电压，各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的漏极与该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的漏极电性连接；各行所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的栅极与该行指纹识别单元对应的指纹识别扫描线电性连接，各列所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的源极与该列指纹识别单元对应的指纹识别读出线电性连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管层叠设置；

所述指纹识别元件，还包括：位于各所述第一薄膜晶体管所在膜层与各所述第二薄膜晶体管所在膜层之间的第一绝缘层；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极位于该第一薄膜晶体管的有源层与第一绝缘层之间。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，各所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的有源层位于该第二薄膜晶体管的栅极与所述第一绝缘层之间。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，各所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的栅极位于该第二薄膜晶体管的有源层与所述第一绝缘层之间。

本发明实施例还提供了一种指纹识别元件的识别方法，包括：

对各指纹识别扫描线依次加载扫描信号，在对每条指纹识别扫描线加载扫描信号的过程中，对该指纹识别扫描线对应的指纹识别单元中的各第一薄膜晶体管的栅极和源极输入预设电压，检测各指纹识别读出线上传输的各第一薄膜晶体管产生的光电流；

根据检测出的光电流确定指纹纹路；

将确定出的指纹纹路与预存的指纹信息进行比较，确定所述指纹纹路与所述预存的指纹信息是否相同；在确定所述指纹纹路与所述预存的指纹信息相同时，确定发生触摸。

本发明实施例还提供了一种显示器件，包括：本发明实施例提供的上述指纹识别元件。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，还包括：呈矩阵排列的多个像素单元；每个所述像素单元包括色阻颜色不同的多个亚像素单元；

在每列所述像素单元中的一列亚像素单元中，每个所述亚像素单元所在区域内对应设置有一个指纹识别单元。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，各列所述指纹识别单元之间间隔的亚像素单元的列数相等。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，每个所述指纹识别单元对应的亚像素单元的色阻颜色为蓝色。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，每个所述亚像素单元包括像素电极和第三薄膜晶体管；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管层叠设置，且与该指纹识别单元对应的亚像素单元中的第三薄膜晶体管层叠设置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，所述第三薄膜晶体管位于所述第二薄膜晶体管背离所述第一绝缘层的一侧；或者，所述第三薄膜晶体管位于所述第二薄膜晶体管所在膜层与所述第一绝缘层之间；

所述显示器件，还包括：位于所述第三薄膜晶体管所在膜层与所述第二薄膜晶体管所在膜层之间的第二绝缘层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示器件中，相邻的多个指纹识别单元复用为一个触控单元。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：本发明实施例提供的上述显示器件。

本发明公开了一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置，该指纹识别元件包括呈矩阵排列的多个指纹识别单元、与各行指纹识别单元一一对应且电性连接的指纹识别扫描线和与各列指纹识别单元一一对应且电性连接的指纹识别读出线；每个指纹识别单元包括具有感光作用的第一薄膜晶体管和具有开关作用的第二薄膜晶体管；通过对各指纹识别扫描线加载扫描信号控制对应的指纹识别单元中的第二薄膜晶体管开启，该指纹识别扫描线对应的各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管产生的光电流通过该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管传输到指纹识别读出线上，通过检测各指纹识别读出线上的光电流即可识别指纹，无需设置与各第一薄膜晶体管一一对应的信号线，可以减少指纹识别元件的布线，简化指纹识别元件的结构。

附图说明

图1为本发明实施例提供的指纹识别元件的结构示意图；

图2a和图2b分别为本发明实施例提供的指纹识别元件中第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的指纹识别元件的识别方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的显示器件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的显示器件中第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各膜层的形状和厚度不反映其真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种指纹识别元件，如图1所示，包括：呈矩阵排列的多个指纹识别单元1(图1示出4行×4列的指纹识别单元)，与各行指纹识别单元1一一对应且电性连接的多条指纹识别扫描线2，以及与各列指纹识别单元1一一对应且电性连接、与指纹识别扫描线2相互绝缘的多条指纹识别读出线3；其中，

每个指纹识别单元1包括：第一薄膜晶体管11和第二薄膜晶体管12；第一薄膜晶体管11为感光薄膜晶体管；第二薄膜晶体管12为开关薄膜晶体管；

各指纹识别单元1中的第一薄膜晶体管11的栅极11a和源极11b接入预设电压V₀，各指纹识别单元1中的第一薄膜晶体管11的漏极11c与该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管12的漏极12c电性连接；各行指纹识别单元1中的第二薄膜晶体管12的栅极12a与该行指纹识别单元对应的指纹识别扫描线2电性连接，各列指纹识别单元1中的第二薄膜晶体管12的源极12b与该列指纹识别单元对应的指纹识别读出线3电性连接。

本发明实施例提供的上述指纹识别元件，针对每个第一薄膜晶体管(感光薄膜晶体管)增加设置一个第二薄膜晶体管(开关薄膜晶体管)，通过对各指纹识别扫描线依次加载扫描信号以控制该指纹识别扫描线对应的各指纹识别单元中的第二薄膜晶体管开启，该指纹识别扫描线对应的各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管产生的光电流通过该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管传输到对应的指纹识别读出线上，通过检测各指纹识别读出线上的光电流即可识别指纹纹路，与现有的指纹识别元件需要设置与各感光薄膜晶体管一一对应的信号线的结构相比，可以明显减少指纹识别元件的布线，简化指纹识别元件的结构。例如，在本发明实施例提供的如图1所示的指纹识别元件中，4行×4列的指纹识别单元仅需要设置8条信号线(包括4条指纹识别扫描线和4条指纹识别读出线)；而在现有的指纹识别元件中，4行×4列的感光薄膜晶体管共16个感光薄膜晶体管，每个感光薄膜晶体管需要一条信号线，因此，总共需要设置16条信号线。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极和源极接入预设电压，该预设电压可以为直流电压，例如，可以为公共电压；或者，该预设电压也可以为与扫描信号频率一致的脉冲电压，在此不做限定。具体地，在各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极和源极接入预设电压时，第一薄膜晶体管在光照条件下产生预设光电流，当手指置于指纹识别元件的上方时，由手指的谷与脊反射到第一薄膜晶体管上的光强发生变化，使得第一薄膜晶体管产生的光电流发生变化，由于由手指的谷反射到第一薄膜晶体管上的光强的变化量与由手指的脊反射到第一薄膜晶体管上的光强的变化量不同，因此，通过检测各指纹识别读出线上传输的光电流即可识别指纹纹路。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，针对每个第一薄膜晶体管增加设置一个第二薄膜晶体管，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件应用于显示器件中时，指纹识别元件中增加设置的第二薄膜晶体管会影响显示器件的开口率。

基于此，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，如图2a和2b所示，可以将各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管11与第二薄膜晶体管12层叠设置，这样，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件应用于显示器件中时，可以减小指纹识别元件对显示器件的开口率的影响；具体地，为了避免第一薄膜晶体管11与第二薄膜晶体管12电性连接而造成短路的问题，如图2a和2b所示，指纹识别元件还可以包括：位于各第一薄膜晶体管11所在膜层与各第二薄膜晶体管12所在膜层之间的第一绝缘层13；并且，为了便于第一薄膜晶体管11中的沟道区域(即有源层11d中位于源极11b与漏极11c之间的区域)接收手指的谷和脊反射的光线而产生光电流，需要将第一薄膜晶体管11的有源层11d设置于靠近指纹识别元件被手指触摸的一侧，即各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管11的栅极11a位于该第一薄膜晶体管的有源层11d与第一绝缘层13之间，这样，可以避免第一薄膜晶体管11的栅极11a遮挡沟道区域而影响第一薄膜晶体管11的感光性能。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别元件中，由于第二薄膜晶体管为开关晶体管，第二薄膜晶体管中的沟道区域不需要接收手指的谷与脊反射的光线，因此，如图2a所示，可以将各指纹识别单元中的第二薄膜晶体管12的有源层12d设置于该第二薄膜晶体管的栅极12a与第一绝缘层13之间；或者，如图2b所示，也可以将各指纹识别单元中的第二薄膜晶体管12的栅极12a设置于该第二薄膜晶体管的有源层12d与第一绝缘层13之间，在此不做限定。

针对本发明实施例提供的上述指纹识别元件，本发明实施例还提供了一种指纹识别元件的识别方法，如图3所示，包括如下步骤：

S301、对各指纹识别扫描线依次加载扫描信号，在对每条指纹识别扫描线加载扫描信号的过程中，对该指纹识别扫描线对应的指纹识别单元中的各第一薄膜晶体管的栅极和源极输入预设电压，检测各指纹识别读出线上传输的各第一薄膜晶体管产生的光电流；

S302、根据检测出的光电流确定指纹纹路；

S303、将确定出的指纹纹路与预存的指纹信息进行比较，确定指纹纹路与预存的指纹信息是否相同；若是，则执行步骤S304；若否，则执行步骤S305；

S304、确定发生触摸；

S305、结束任务。

本发明实施例提供的上述识别方法的具体实施可以参见上述指纹识别元件的实施例，重复之处不再赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示器件，包括：本发明实施例提供的上述指纹识别元件。该显示器件的实施可以参见上述指纹识别元件的实施例，重复之处不再赘述。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示器件中，如图4所示，还可以包括：呈矩阵排列的多个像素单元4；每个像素单元4可以包括色阻颜色不同的多个亚像素单元40，例如，如图4所示，每个像素单元4包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个亚像素单元40；较佳地，可以在每列像素单元4中的一列亚像素单元40中，每个亚像素单元40所在区域内对应设置有一个指纹识别单元1，这样，可以保证每个像素单元4中对应设置一个指纹识别单元1，从而可以提高显示器件的指纹识别的灵敏度。在具体实施时，可以根据指纹识别的精度，设置指纹识别单元的密度，例如，也可以在每个亚像素单元中对应设置一个指纹识别单元，或者，还可以在多个像素单元中对应设置一个指纹识别单元，在此不做限定。

进一步地，在本发明实施例提供的上述显示器件中，各列指纹识别单元之间间隔的亚像素单元的列数可以相等，例如，如图4所示，在各列像素单元4中的第三列亚像素单元40中，每个亚像素单元40所在区域内对应设置有一个指纹识别单元1，即各列指纹识别单元1之间间隔两列亚像素单元40，这样，可以统一显示器件的指纹识别的精度；或者，各列指纹识别单元之间间隔的亚像素单元的列数也可以不相等，在此不做限定。在此不做限定。

最佳地，在本发明实施例提供的上述显示器件中，如图4所示，每个指纹识别单元1对应的亚像素单元40的色阻颜色可以为蓝色(B)，这是由于相对于红色(R)和绿色(G)，人眼对蓝色(B)较为不敏感，将指纹识别单元设置于色阻颜色为蓝色的亚像素单元中，可以改善显示器件显示画面的视觉效果。

较佳地，在本发明实施例提供的上述显示器件中，如图4所示，每个亚像素单元40可以包括像素电极401和第三薄膜晶体管402；如图5所示，可以将各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管11与第二薄膜晶体管12层叠设置，且与该指纹识别单元对应的亚像素单元中的第三薄膜晶体管402层叠设置，这样，可以进一步地减小指纹识别元件对显示器件的开口率的影响，相应地，可以提高显示器件的开口率。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述显示器件中，如图5所示，第三薄膜晶体管402中的栅极402a位于有源层402d的上方，即第三薄膜晶体管402为顶栅型结构，第三薄膜晶体管402的源极402b和漏极402c位于有源层402d的下方；或者，第三薄膜晶体管中的有源层也可以位于栅极的上方，即第三薄膜晶体管为底栅型结构，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示器件中，如图5所示，第三薄膜晶体管402可以位于第二薄膜晶体管12背离第一绝缘层13的一侧；或者，第三薄膜晶体管也可以位于第二薄膜晶体管所在膜层与第一绝缘层之间，在此不做限定；具体地，为了避免第三薄膜晶体管与第二薄膜晶体管电性连接而造成短路的问题，如图5所示，显示器件，还可以包括：位于第三薄膜晶体管402所在膜层与第二薄膜晶体管12所在膜层之间的第二绝缘层14。

一般地，由于触控的精度在5mm左右，指纹识别的精度在50μm左右，因此，在本发明实施例提供的上述显示器件中，可以将相邻的多个指纹识别单元复用为一个触控单元，这样，具有指纹识别元件的显示器件还可以实现触控的功能。具体地，在触控时间段，以一个触控单元对应的多条指纹识别扫描线为单位加载扫描信号，对该触控单元中的各第一薄膜晶体管的栅极和源极输入预设电压，检测各指纹识别读出线上传输的该触控单元中的各第一薄膜晶体管产生的光电流。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：本发明实施例提供的上述显示器件，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述显示器件的实施例，重复之处不再赘述。

本发明公开了一种指纹识别元件、其识别方法、显示器件及显示装置，该指纹识别元件包括呈矩阵排列的多个指纹识别单元、与各行指纹识别单元一一对应且电性连接的指纹识别扫描线和与各列指纹识别单元一一对应且电性连接的指纹识别读出线；每个指纹识别单元包括具有感光作用的第一薄膜晶体管和具有开关作用的第二薄膜晶体管；通过对各指纹识别扫描线加载扫描信号控制对应的指纹识别单元中的第二薄膜晶体管开启，该指纹识别扫描线对应的各指纹识别单元中的第一薄膜晶体管产生的光电流通过该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管传输到指纹识别读出线上，通过检测各指纹识别读出线上的光电流即可识别指纹，无需设置与各第一薄膜晶体管一一对应的信号线，可以减少指纹识别元件的布线，简化指纹识别元件的结构。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种指纹识别元件，其特征在于，包括：呈矩阵排列的多个指纹识别单元，与各行所述指纹识别单元一一对应且电性连接的多条指纹识别扫描线，以及与各列所述指纹识别单元一一对应且电性连接、与所述指纹识别扫描线相互绝缘的多条指纹识别读出线；其中，

每个所述指纹识别单元包括：第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管为感光薄膜晶体管；所述第二薄膜晶体管为开关薄膜晶体管；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极和源极接入预设电压，各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的漏极与该指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的漏极电性连接；各行所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的栅极与该行指纹识别单元对应的指纹识别扫描线电性连接，各列所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的源极与该列指纹识别单元对应的指纹识别读出线电性连接。

2.如权利要求1所述的指纹识别元件，其特征在于，各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管层叠设置；

所述指纹识别元件，还包括：位于各所述第一薄膜晶体管所在膜层与各所述第二薄膜晶体管所在膜层之间的第一绝缘层；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管的栅极位于该第一薄膜晶体管的有源层与第一绝缘层之间。

3.如权利要求2所述的指纹识别元件，其特征在于，各所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的有源层位于该第二薄膜晶体管的栅极与所述第一绝缘层之间。

4.如权利要求2所述的指纹识别元件，其特征在于，各所述指纹识别单元中的第二薄膜晶体管的栅极位于该第二薄膜晶体管的有源层与所述第一绝缘层之间。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的指纹识别元件的识别方法，其特征在于，包括：

对各指纹识别扫描线依次加载扫描信号，在对每条指纹识别扫描线加载扫描信号的过程中，对该指纹识别扫描线对应的指纹识别单元中的各第一薄膜晶体管的栅极和源极输入预设电压，检测各指纹识别读出线上传输的各第一薄膜晶体管产生的光电流；

根据检测出的光电流确定指纹纹路；

将确定出的指纹纹路与预存的指纹信息进行比较，确定所述指纹纹路与所述预存的指纹信息是否相同；在确定所述指纹纹路与所述预存的指纹信息相同时，确定发生触摸。

6.一种显示器件，其特征在于，包括：如权利要求1-4任一项所述的指纹识别元件。

7.如权利要求6所述的显示器件，其特征在于，还包括：呈矩阵排列的多个像素单元；每个所述像素单元包括色阻颜色不同的多个亚像素单元；

在每列所述像素单元中的一列亚像素单元中，每个所述亚像素单元所在区域内对应设置有一个指纹识别单元。

8.如权利要求7所述的显示器件，其特征在于，各列所述指纹识别单元之间间隔的亚像素单元的列数相等。

9.如权利要求8所述的显示器件，其特征在于，每个所述指纹识别单元对应的亚像素单元的色阻颜色为蓝色。

10.如权利要求7-9任一项所述的显示器件，其特征在于，每个所述亚像素单元包括像素电极和第三薄膜晶体管；

各所述指纹识别单元中的第一薄膜晶体管与第二薄膜晶体管层叠设置，且与该指纹识别单元对应的亚像素单元中的第三薄膜晶体管层叠设置。

11.如权利要求10所述的显示器件，其特征在于，所述第三薄膜晶体管位于所述第二薄膜晶体管背离所述第一绝缘层的一侧；或者，所述第三薄膜晶体管位于所述第二薄膜晶体管所在膜层与所述第一绝缘层之间；

所述显示器件，还包括：位于所述第三薄膜晶体管所在膜层与所述第二薄膜晶体管所在膜层之间的第二绝缘层。

12.如权利要求6所述的显示器件，其特征在于，相邻的多个指纹识别单元复用为一个触控单元。

13.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求6-12任一项所述的显示器件。