CN105678258B - 一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置，包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元；分别与每列指纹识别单元一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线和用于读取识别信号的信号读取走线；各指纹识别单元包括指纹识别电极，分别与指纹识别电极连接的第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元用于控制指纹识别电极与信号输入走线之间的导通状态；第二开关单元用于控制指纹识别电极与信号读取走线之间的导通状态。这样，可以利用第一开关单元和第二开关单元的作用，在控制各行的指纹识别单元依次逐行加载检测信号的时候，同时控制各行指纹识别单元依次逐行读取识别信号，进而可以减少扫描时间，提高扫描效率，增加识别准确度。

Description

一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置。
背景技术
目前，人的指纹纹理分为峰和谷两个形貌，人与人的指纹是互不相同的，通过验证一个人的指纹即可验证这个人的身份。为了提高显示装置的操作安全性，可以在显示装置上设置指纹识别器件，在操作安装在显示装置上的某些需要保密的程序时，需要验证操作者的指纹，如果操作者的指纹不能通过验证，则表明操作者无权运行上述程序。
目前，如图1所示，指纹识别器件通常由行列交叉的指纹识别电极01、行驱动走线02、信号走线03和薄膜晶体管04(Thin-film Transistor，简称TFT)组成，其中，行驱动走线02由G1、G2……Gn组成，信号走线03由X1、X2……Xn组成，指纹识别电极01具有自电容的功能，当人的指纹触摸指纹识别电极时，会引起指纹识别电极的自电容发生改变，输出信号发生改变，通过信号改变量就可以确定指纹的形貌。该指纹识别器件的具体工作流程如下所示：(a)检测信号写入阶段：如图2a所示，在行驱动走线G1上施加扫描信号，使第1行TFT打开，同时，通过信号走线03写入检测信号D1、D2……Dn，由于电容耦合作用，指纹识别电极01所在区域形成对应的电容；在外界无变化时，上述电容不会发生变化，但当人手指接触指纹识别器件时，由于指纹纹理分为峰、谷两个形貌，峰、谷对应于指纹识别电极的距离是不同的，从而会对峰、谷位置对应的指纹识别电极产生的电容造成不同的影响，产生不同的电容变化；(b)识别信号读取阶段：如图2b所示，读取经由指纹纹理感应变化后的识别信号D1’、D2’……Dn’，并通过信号走线03将识别信号发送到处理芯片；(c)对比处理：处理芯片将检测信号与识别信号进行对比，根据检测信号与识别信号之间的变化量确定每个单元对应的峰/谷；(d)最后，依次在行驱动走线G2、G3.......Gn上施加扫描信号，重复(a)～(c)步骤，直至扫描完毕。从上述过程可以看出，信号走线03复用了两种功能，一个是在写入阶段进行检测信号的写入，另一个是在读取阶段进行识别信号的读取，并且，需要在每一行都进行写入和读取之后，才能执行下一行的行驱动走线上施加扫描信号的步骤，由此可见，扫描时间较长，扫描频率难以得到提高，识别准确度降低。
因此，如何降低扫描时间，提高扫描频率，增加识别准确度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置，可以降低扫描时间，提高扫描频率，增加识别准确度。
因此，本发明实施例提供了一种指纹识别器件，包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元；还包括：
分别与每列所述指纹识别单元一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线和用于读取识别信号的信号读取走线；
各所述指纹识别单元包括指纹识别电极、第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元分别与所述指纹识别电极和所述信号输入走线连接；所述第二开关单元分别与所述指纹识别电极和所述信号读取走线连接；所述第一开关单元，用于控制所述指纹识别电极与所述信号输入走线之间的导通状态；所述第二开关单元，用于控制所述指纹识别电极与所述信号读取走线之间的导通状态。
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器件中，还包括：
分别与每行所述指纹识别单元中的第一开关单元连接的第一行驱动走线；
分别与每行所述指纹识别单元中的第二开关单元连接的第二行驱动走线。
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器件中，在相邻两行所述指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元连接的所述第二行驱动走线和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元连接的所述第一行驱动走线位于所述相邻两行的指纹识别单元之间。
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器件中，在相邻两行所述指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元连接的所述第二行驱动走线和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元连接的所述第一行驱动走线为同一条行驱动走线。
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器件中，所述第一开关单元为第一薄膜晶体管；所述第二开关单元为第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的第一极与所述信号输入走线连接，第二极与所述指纹识别电极连接，栅极与所述第一行驱动走线连接；
所述第二薄膜晶体管的第一极与所述指纹识别电极连接，第二极与所述识别信号读取线连接，栅极与所述第二行驱动走线连接。
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器件中，所述信号输入走线和信号读取走线分别位于每列所述指纹识别单元的两侧。
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器件中，所述指纹识别器件还包括：作为衬底基板的硅晶片。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括衬底基板，以及位于所述衬底基板上的本发明实施例提供的上述指纹识别器件。
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指纹识别器件或本发明实施例提供的上述显示面板。
本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法，包括：
控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第一开关单元依次逐行开启，以控制各行所述指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号输入走线之间导通，将所述信号输入走线传输的检测信号加载到所述指纹识别电极；
同时，控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第二开关单元依次逐行开启，以控制各行所述指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号读取走线之间导通，将所述指纹识别电极产生的识别信号通过所述信号读取走线读取并输出。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法中，还包括：
控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法中，所述控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启，具体包括：
通过相邻两行指纹识别单元之间的同一条行驱动走线控制每行指纹识别单元中的第二开关单元依次开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置，该指纹识别器件包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元；还包括：分别与每列指纹识别单元一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线和用于读取识别信号的信号读取走线；各指纹识别单元包括指纹识别电极、第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元分别与指纹识别电极和信号输入走线连接；第二开关单元分别与指纹识别电极和信号读取走线连接；第一开关单元用于控制指纹识别电极与信号输入走线之间的导通状态；第二开关单元用于控制指纹识别电极与信号读取走线之间的导通状态。由于本发明提供的指纹识别器件中设置了信号输入走线，信号读取走线，以及在各指纹识别单元中的两个独立的开关单元，这样可以利用第一开关单元和第二开关单元的作用，在控制各行的指纹识别单元依次逐行加载检测信号的时候，同时控制各行指纹识别单元依次逐行读取识别信号，进而可以减少扫描时间，提高扫描效率，增加识别准确度。
附图说明
图1为现有技术中指纹识别器件的结构示意图；
图2a和图2b分别为现有技术中指纹识别器件在不同工作阶段的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的指纹识别器件的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的指纹识别器件的结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的指纹识别器件的驱动方法流程图；
图6a和图6b分别为图4中的指纹识别器件在不同工作阶段的结构示意图；
图7为图4中的指纹识别器件的工作时序图。
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器件、其驱动方法、显示面板及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
其中，本发明所有实施例中采用的薄膜晶体管的第一极、第二极是对称的，所以其第一极、第二极是可以互换的。在本发明实施例中，为区分薄膜晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极。
要理解到，当元件A与元件B“连接”时，它可能表示A直接连接B，或介于A和B之间的元件可能也存在(即表示A和B间接连接，例如A通过元件C连接B)。相比之下，当元件A称为“直接”连接B时，则表示没有介于A和B其间的元件存在。
本发明实施例提供了一种指纹识别器件，如图3和图4所示，包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元1；还包括：
分别与每列指纹识别单元1一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线2和用于读取识别信号的信号读取走线3；
各指纹识别单元1包括指纹识别电极10、第一开关单元11和第二开关单元12；第一开关单元11分别与指纹识别电极10和信号输入走线2连接；第二开关单元12分别与指纹识别电极10和信号读取走线3连接；第一开关单元11，用于控制指纹识别电极10与信号输入走线2之间的导通状态；第二开关单元12，用于控制指纹识别电极10与信号读取走线3之间的导通状态。
需要说明的是，当指纹识别电极10与信号输入走线2之间导通时，信号输入走线2可以将检测信号加载到指纹识别电极10中，当指纹识别电极10与信号读取走线3之间导通时，信号读取走线3可以读取指纹识别电极10中产生的识别信号，并将读取的识别信号发送到指纹识别器件的处理芯片进行处理。
在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，由于本发明提供的指纹识别器件中设置了信号输入走线，信号读取走线，以及在各指纹识别单元中的两个独立的开关单元，这样可以利用第一开关单元和第二开关单元的作用，在控制各行的指纹识别单元依次逐行加载检测信号的时候，同时控制各行指纹识别单元依次逐行读取识别信号，进而可以减少扫描时间，提高扫描效率，增加识别准确度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，如图3和图4所示，该指纹识别器件还可以包括：分别与每行指纹识别单元1中的第一开关单元11连接的第一行驱动走线4；分别与每行指纹识别单元中的第二开关单元连接的第二行驱动走线5，这样，利用不同的行驱动走线分别控制第一开关单元和第二开关单元开启，进而可以在控制各行的指纹识别单元依次逐行加载检测信号的时候，同时有效控制各行指纹识别单元依次逐行读取识别信号，进一步减少扫描时间，增加识别准确度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，为了保证开口率，如图3和图4所示，在相邻两行指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元12连接的第二行驱动走线5和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元11连接的第一行驱动走线4可以位于相邻两行的指纹识别单元之间，这样，位于相邻两行的指纹识别单元之间的间隙处的第一行驱动走线和第二行驱动走线，可以同时控制上一行的指纹识别单元中的第二开关单元和下一行的指纹识别单元中的第一开关单元的开启状态，这样来降低扫描时间，提高扫描频率，进而提高识别准确度。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，如图4所示，为了减少布线工艺，在相邻两行指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元连接的第二行驱动走线和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元连接的第一行驱动走线可以设置为同一条行驱动走线。此时，具体地，指纹识别器件包括N+1条行驱动走线，第1条行驱动走线连接第1行指纹识别单元中的第一开关单元，第N+1条行驱动走线连接第N行指纹识别单元中的第二开关单元，第n条行驱动走线连接第n-1行指纹识别单元中的第二开关单元和第n行指纹识别单元中的第一开关单元，其中n、N为正整数，且1<n<N。这样，利用位于相邻两行的指纹识别单元之间的间隙处的一条驱动走线就可以同时控制上一行的指纹识别单元中的第二开关单元和下一行的指纹识别单元中的第一开关单元的开启状态，这样既可以节省空间，简化工艺，又可以实现扫描频率的提高。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，如图3和图4所示，第一开关单元11可以选择用第一薄膜晶体管；第二开关单元12可以选择用第二薄膜晶体管；具体地，第一薄膜晶体管的第一极与信号输入走线2连接，第二极与指纹识别电极10连接，栅极与第一行驱动走线4连接；第二薄膜晶体管的第一极与指纹识别电极10连接，第二极与识别信号读取线3连接，栅极与第二行驱动走线5连接。需要说明的是，对于第一开关单元和第二开关单元的种类可以根据实际情况进行选择，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，为了保证开口率，简化工艺，如图3和图4所示，信号输入走线2和信号读取走线3可以分别位于每列指纹识别单元1的两侧，即相邻两列指纹识别单元之间具有一条信号输入走线和一条信号读取走线，信号输入走线与信号读取走线可以同层设置。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述指纹识别器件，此时显示面板的衬底基板，如玻璃基板、树脂基板等，可以作为上述指纹识别器件的衬底基板。
另外，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件中，当指纹识别器件未集成在显示面板内部，而是作为一个单独的指纹识别器件时，硅晶片可以作为指纹识别器件的衬底基板。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种指纹识别器件相似，因此该方法的实施可以参见指纹识别器件的实施，重复之处不再赘述。
在具体实施时，本发明实施例提供的指纹识别器件的驱动方法，如图5所示，具体包括以下步骤：
S501、控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第一开关单元依次逐行开启，以控制各行指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号输入走线之间导通，将信号输入走线传输的检测信号加载到指纹识别电极；
S502、同时，控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第二开关单元依次逐行开启，以控制各行指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号读取走线之间导通，将指纹识别电极产生的识别信号通过信号读取走线读取并输出。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法中，还可以包括：控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别器件的驱动方法中，上述步骤控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启，具体可以采用如下方式：
通过相邻两行指纹识别单元之间的同一条行驱动走线控制每行指纹识别单元中的第二开关单元依次开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
下面以一个具体的实例详细的说明本发明实施例提供的指纹识别器件的工作流程，具体地，以图4中的指纹识别器件的结构为例，其中行驱动走线由G1、G2……Gn+1组成，信号输入走线由X1Write、X2Write、……XnWrite组成，信号读取走线由X1Read、X2Read、……Xn Read组成。该指纹识别器件的工作流程的具体步骤如下：
步骤一、第一阶段：如图6a所示，在行驱动走线G1上施加扫描信号，打开第1行指纹识别单元中的第一开关单元，同时，通过信号输入走线X1Write、X2Write、……XnWrite向第1行指纹识别单元中的指纹识别电极写入检测信号，由于电容耦合作用，指纹识别电极形成对应的电容。如图7所示的时序图，该检测信号写入阶段的时间为t1。在外界无变化时，上述电容不会发生变化，但当人手指接触指纹识别器件时，由于指纹纹理分为峰、谷两个形貌，峰、谷对应于指纹识别电极的距离是不同的，从而会对峰、谷位置对应的指纹识别电极产生的电容造成不同的影响，产生不同的电容变化，此电容变化量一一对应于二维点阵的具体坐标位置。
步骤二、第二阶段：如图6b所示，在行驱动走线G1上施加反向电压，关闭第1行指纹识别单元中的第一开关单元，同时在行驱动走线G2上施加扫描信号，打开第1行指纹识别单元中的第二开关单元和第2行指纹识别单元中的第一开关单元。当第1行指纹识别单元中的第二开关单元打开时，将上述指纹识别电极上产生的识别信号,通过读取信号线X1Read、X2Read、……Xn Read读出，并将读取的识别信号发送到指纹识别器件的处理芯片进行处理。如图7所示的时序图，该识别信号读取阶段的时间为t2。同时当第2行指纹识别单元中的第一开关单元打开时，通过信号线X1Write、X2Write、……XnWrite向第2行指纹识别单元中的指纹识别电极写入检测信号。如图7所示的时序图，该检测信号写入阶段的时间为t2。从图7的时序图可以清楚地看出该指纹识别器件的行驱动走线G1和行驱动走线G2之间的扫描时间相较于现有技术减少了t2，说明了本发明实施例提供的指纹识别器件可以减少扫描时间，提高扫描效率，增加识别准确度。
步骤三、将检测信号与识别信号进行对比，根据检测信号与识别信号之间的变化量确定每个单元对应的峰/谷。
步骤四、依次在行驱动走线G3，G4，…….Gn+1上施加扫描信号，重复步骤一至步骤三，直至扫描完毕。
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指纹识别器件或显示面板，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。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述指纹识别器件的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种指纹识别器件、其驱动方法、显示面板及显示装置，该指纹识别器件包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元；分别与每列指纹识别单元一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线和用于读取识别信号的信号读取走线；各指纹识别单元包括指纹识别电极、第一开关单元和第二开关单元；第一开关单元分别与指纹识别电极和信号输入走线连接；第二开关单元分别与指纹识别电极和信号读取走线连接；第一开关单元用于控制指纹识别电极与信号输入走线之间的导通状态；第二开关单元用于控制指纹识别电极与信号读取走线之间的导通状态。由于本发明提供的指纹识别器件中设置了信号输入走线，信号读取走线，以及在各指纹识别单元中的两个独立的开关单元，这样可以利用第一开关单元和第二开关单元的作用，在控制各行的指纹识别单元依次逐行加载检测信号的时候，同时控制各行指纹识别单元依次逐行读取识别信号，进而可以减少扫描时间，提高扫描效率，增加识别准确度。
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 (9)

1.一种指纹识别器件，包括：呈矩阵分布的多个指纹识别单元；其特征在于，还包括：
分别与每列所述指纹识别单元一一对应的用于加载检测信号的信号输入走线和用于读取识别信号的信号读取走线；
各所述指纹识别单元包括指纹识别电极、第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元分别与所述指纹识别电极和所述信号输入走线连接；所述第二开关单元分别与所述指纹识别电极和所述信号读取走线连接；所述第一开关单元，用于控制所述指纹识别电极与所述信号输入走线之间的导通状态；所述第二开关单元，用于控制所述指纹识别电极与所述信号读取走线之间的导通状态；
分别与每行所述指纹识别单元中的第一开关单元连接的第一行驱动走线；分别与每行所述指纹识别单元中的第二开关单元连接的第二行驱动走线；在相邻两行所述指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元连接的所述第二行驱动走线和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元连接的所述第一行驱动走线为同一条行驱动走线。
2.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，在相邻两行所述指纹识别单元中，与上一行指纹识别单元中的第二开关单元连接的所述第二行驱动走线和与下一行指纹识别单元中的第一开关单元连接的所述第一行驱动走线位于所述相邻两行的指纹识别单元之间。
3.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述第一开关单元为第一薄膜晶体管；所述第二开关单元为第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的第一极与所述信号输入走线连接，第二极与所述指纹识别电极连接，栅极与所述第一行驱动走线连接；
所述第二薄膜晶体管的第一极与所述指纹识别电极连接，第二极与所述识别信号读取线连接，栅极与所述第二行驱动走线连接。
4.如权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述信号输入走线和信号读取走线分别位于每列所述指纹识别单元的两侧。
5.如权利要求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：作为衬底基板的硅晶片。
6.一种显示面板，其特征在于，包括衬底基板，以及位于所述衬底基板上的如权利要求1-4任一项所述的指纹识别器件。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的指纹识别器件或如权利要求6所述的显示面板。
8.一种指纹识别器件的驱动方法，其特征在于，包括：
控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第一开关单元依次逐行开启，以控制各行所述指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号输入走线之间导通，将所述信号输入走线传输的检测信号加载到所述指纹识别电极；
同时，控制指纹识别器件中的各行指纹识别电极单元中的第二开关单元依次逐行开启，以控制各行所述指纹识别电极单元中的指纹识别电极与信号读取走线之间导通，将所述指纹识别电极产生的识别信号通过所述信号读取走线读取并输出；
控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述控制每行指纹识别单元中的第二开关单元开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启，具体包括：
通过相邻两行指纹识别单元之间的同一条行驱动走线控制每行指纹识别单元中的第二开关单元依次开启的同时，控制与其相邻的下一行的指纹识别单元中的第一开关单元开启。
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