CN106156753B - 指纹识别的阵列基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹识别的阵列基板及其制作方法、显示装置，包括集成在OLED背板上的光学感应驱动单元，所述光学感应驱动单元用于接收OLED发光单元发射的穿过背板经由手指谷脊反射的光线，根据所述光线的光强确定手指的纹路信息。通过在OLED背板上集成光学感应驱动单元，光学感应驱动单元接收OLED发光单元发射的经由手指谷脊反射的光线，根据光线的光强确定手指的纹路信息，因此本发明实施例提供的技术方案，实现了将指纹识别技术应用到有机发光显示器领域，由于OLED的光学特性好，光强度大，且光路较LCD更为简单，所以实现指纹触控的效果更具备优势。进一步的，实现了在OLED显示器件中新增指纹识别功能，提高了OLED显示器件的产品附加值。

Description

指纹识别的阵列基板及其制作方法、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的阵列基板及其制作方法、显示装置。

背景技术

目前，基于半导体电容效应的指纹识别技术已经成熟，人们可通过使用硅传感器来识别指纹信息。具体地，该硅感应器包括一探测电极，当手指置于探测电极上方时，探测电极与手指表面形成感应电容，即探测电极作为感应电容的一个极板，手指作为感应电容另一极板。由于指纹纹路的凹部与探测电极之间形成的感应电容的电容值较小，而凹部与探测电极之间形成的感应电容的电容值较小，因此通过判断感应电容的电容值的大小即可判断出对应的指纹纹路为凹部或凸部。相较于其他的指纹识别技术，基于半导体电容效应的指纹识别技术所对应的识别装置尺寸小、安全性高、获取的指纹信息准确。因此，基于半导体电容效应的指纹识别技术非常适合在安全防范和高档消费类电子产品中使用。

同时，有机发光显示器(Organic Light Emitting Diode,OLED)作为一种高档消费类产品，是当今平板显示器研究领域的热点之一，与液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)相比，OLED具有低能耗、生产成本低、白发光、宽视角及响应速度快等优点，目前，在手机、PDA、数码相机等显示领域。OLED已经开始取代传统的液晶显示屏。倘若能成功将基于半导体电容效应的指纹识别技术成功应用到OLED技术中，则势必会进一步的提升OLED产品的使用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何将指纹识别技术运用到OLED显示器件中。

为此目的，本发明提出了一种指纹识别的阵列基板，包括集成在OLED背板上的光学感应驱动单元，所述光学感应驱动单元用于接收OLED发光单元发射的穿过背板经由手指谷脊反射的光线，根据所述光线的光强确定手指的纹路信息。

优选的，所述光学感应驱动单元包括光敏器件和与所述光敏器件连接的感测电路；

所述光敏器件用于接收所述OLED发光单元穿过背板经由手指谷脊反射的光线，并将光信号转变为电信号；

所述感测电路用于读取所述电信号，并控制所述读取的电信号的输出。

优选的，所述感测电路包括：

分别连接复位端、公共电压输入端和第一节点的复位模块；所述复位模块用于在所述复位端输出低电平时向所述第一节点充电；

分别连接所述第一节点和公共电压输入端的存储模块；所述存储模块用于在所述复位模块停止向所述第一节点充电时，使所述第一节点维持高电位；

分别连接所述第一节点和第一工作电压端的放大模块；所述放大模块用于在所述第一节点为低点位时，将所述电信号进行放大；其中，所述第一节点连接光敏器件，所述光敏器件接收到手指谷脊反射的光线时，将光信号转换为电信号，所述第一节点由所述高电位变为低电位；

分别连接所述放大模块、信号输出控制端和信号输出端的读取模块；所述读取模块用于在所述信号输出控制端输出低点位时，控制放大后电信号的输出。

优选的，所述复位模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极连接所述复位端，源极与漏极中的一个连接所述公共电压输入端，另一个连接所述第一节点。

优选的，所述存储模块包括第一电容，所述第一电容的两端分别连接所述第一节点和所述公共电压输入端。

优选的，所述放大模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极连接所述第一节点，源极与漏极中的一个连接所述第一工作电压端，另一个连接所述读取模块。

优选的，所述读取模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的栅极连接所述信号输出控制端，源极与漏极中的一个连接所述放大模块，另一个连接所述信号输出端。

优选的，所述信号输出端连接放大电路，所述放大电路用于将所述信号输出端输出的电信号进行放大。

优选的，所述光敏器件包括：依次形成的N型掺杂半导体层、非晶硅层、P型掺杂半导体层；所述P型掺杂半导体层通过第一导电层连接所述第一节点；所述N型掺杂半导体通过第二导电层连接公共电压输入端。

优选的，所述光敏器件包括：依次形成的P型掺杂半导体层、非晶硅层、N型掺杂半导体层；所述N型掺杂半导体通过第一导电层连接公共电压输入端；所述P型掺杂半导体层通过第二导电层连接所述第一节点。

优选的，所述第一导电层与所述OLED发光单元的阳极同层。

优选的，所述第二导电层与所述复位模块的第一晶体管的源漏金属层同层。

优选的，所述公共电压输入端与所述复位模块的第一晶体管的栅极同层。

优选的，所述OLED发光单元为底发光结构。

另一方面，本发明还提供了上述任意一种指纹识别的阵列基板的制作方法，该方法包括：

在衬底上同时形成OLED器件和光学感应驱动单元。

优选的，形成OLED器件的步骤包括：

在衬底上形成第四晶体管；

在所述第四晶体管上形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上形成第一过孔；

在所述第一绝缘层依次形成第三导电层、发光层和第四导电层；所述第三导电层通过所述第一过孔连接所述第四晶体管的源极或漏极。

优选的，形成光学感应驱动单元包括：

在衬底上形成光敏器件和感测电路；

其中，所述感测电路的第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，与所述OLED器件的第四晶体管在相同的工艺中同步形成。

另一方面，本发明还提供了一种显示装置，包括上述任意一种指纹识别的阵列基板。

本发明实施例提供的指纹识别的阵列基板及其制作方法、显示装置，通过在OLED背板上集成光学感应驱动单元，光学感应驱动单元接收OLED发光单元发射的经由手指谷脊反射的光线，根据光线的光强确定手指的纹路信息，因此本发明实施例提供的技术方案，实现了将指纹识别技术应用到有机发光显示器领域，由于OLED的光学特性好，光强度大，且光路较LCD更为简单，所以实现指纹触控的效果更具备优势。进一步的，实现了在OLED显示器件中新增指纹识别功能，提高了OLED显示器件的产品附加值。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的指纹识别的阵列基板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的OLED背板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的手指脊反射光线路径的示意图；

图4为本发明实施例提供的手指谷反射光线路径的示意图；

图5为本发明实施例提供的光学感应驱动单元的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的光学感应驱动单元的原理示意图；

图7为本发明又一实施例提供的光学感应驱动单元的原理示意图；

图8为本发明实施例提供的光学感应驱动单元的工作时序图；

图9为本发明实施例提供的在OLED背板上集成光学感应驱动单元的结构示意图；

图10为本发明另一实施例提供的在OLED背板上集成光学感应驱动单元的结构示意图；

图11为本发明又一实施例提供的指纹识别的阵列基板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种指纹识别的阵列基板，该基板包括集成在OLED背板1上的光学感应驱动单元2，光学感应驱动单元2用于接收OLED发光单元发射的穿过背板经由手指3谷脊反射的光线，根据光线的光强确定手指3的纹路信息。

需要说明的是，如图2所示，该OLED背板1可以采用底发光OLED模组，该OLED模组是由TFT背板11和OLED发光单元12两部分组成，OLED发光单元12实现发光功能，OLED发光单元12包括阴极121、EL(电致发光)材料122、阳极123。阴极121为反光材料铝或银，阳极13为ITO(氧化铟锡)。其中，可以通过工艺兼容的方式在该OLED背板1的显示区域，周期性植入光学感应驱动单元2，并与OLED发光单元12的信号整合。具体的，如图3、4所示，光线由EL发光经过背板，用户在背板侧手指3接触屏幕，光线会因为手指3谷脊差异形成不同的反射路径，经过手指3谷脊反射的光线射向光学感应驱动单元2，之后光学感应驱动单元2根据手指3谷脊反射的光线的差异来确定手指3的纹路信息。从图3和图4中也可以看出，由于手指3谷、脊存在差异，光线经过手指3谷、脊反射后形成不同的方式路径，因此光学感应驱动单元2接收到的经过手指3谷脊反射的光强存在差异，根据光强的差异就可以形成手指3的纹路信息。

本发明实施例提供的指纹识别的阵列基板，通过在OLED背板上集成光学感应驱动单元，光学感应驱动单元接收OLED发光单元发射的经由手指谷脊反射的光线，根据光线的光强确定手指的纹路信息。因此，本发明实施例提供的技术方案，实现了将指纹识别技术应用到有机发光显示器领域。由于OLED的光学特性好，光强度大，且光路较LCD更为简单，所以实现指纹触控的效果更具备优势。进一步的，实现了在OLED显示器件中新增指纹识别功能，提高了OLED显示器件的产品附加值。

在上述实施例的基础上，为了接收经由手指3谷脊反射的光线，并根据接收的光线形成手指3纹路信息，如图5所示，该光学感应驱动单元2包括光敏器件21和与所述光敏器件连接的感测电路22；

光敏器件21用于接收所述OLED发光单元12穿过背板经由手指3谷脊反射的光线，并将光信号转变为电信号；

感测电路22用于读取所述电信号，并控制所述读取的电信号的输出。

具体的，可以在原有的OLED背板1工艺的基础上，通过工艺兼容的方式制作光敏器件21，该光敏器件21包括反接PN结(PIN)进行光电特性转换，PIN组成为P+Doping(高掺杂P型导电层)212→a+SiDoping(非晶硅层)213→N+Doping(高掺杂N型导电层)214。第一层有ITO作为P+的接触层(211)，负责接收光线，最上层可以为Gate2层，作为N+接触层(215)，再由SD Layer(源漏层)216作为信号线引出。信号线连接感测电路22，由感测电路22读取电信号，并控制电信号的输出。

如图6所示，为了实现感测电路22读取电信号，并控制电信号的输出，该感测电路22包括：分别连接复位端Reset、公共电压输入端Vcom和第一节点N1的复位模块221；复位模块221用于在复位端Reset输出低电平时向第一节点N1充电；

分别连接第一节点N1和公共电压输入端Vcom的存储模块222；存储模块222用于在复位模块221停止向第一节点N1充电时，使第一节点N1维持高电位；

分别连接第一节点N1和第一工作电压端Vdd的放大模块223；放大模块223用于在第一节点N1为低点位时，将电信号进行放大；其中，第一节电N1连接光敏器件21，光敏器件21接收到手指3谷脊反射的光线时，将光信号转换为电信号，第一节点N1由高电位变为低电位；

分别连接放大模块223、信号输出控制端EM1和信号输出端的读取模块224；读取模块224用于在信号输出控制端EM1输出低点位时，控制放大后电信号的输出。

优选的，如图7所示，在上述实施例的基础上，复位模块221包括第一晶体管T1，第一晶体管T1的栅极连接复位端Reset，源极与漏极中的一个连接公共电压输入端Vcom，另一个连接第一节点N1。

其中，存储模块222可以包括第一电容C1，第一电容C1的两端分别连接第一节点N1和公共电压输入端Vcom。

放大模块223可以包括第二晶体管T2，第二晶体管T2的栅极连接第一节点N1，源极与漏极中的一个连接第一工作电压端Vdd，另一个连接读取模块224。

读取模块224包括第三晶体管T3，第三晶体管T3的栅极连接信号输出控制端EM1，源极与漏极中的一个连接放大模块223，另一个连接信号输出端。

可见，该感测电路22可以包括3个TFT(薄膜晶体管)，T2属于放大TFT(工作在线性区)。下面对感测电路22的工作时序做说明。

图8为光学感应驱动单元2的工作时序图。如图8所示，第一阶段，为重置阶段，此时，复位端Reset信号输出低电平，信号输出控制端EM1输出高电平，T1导通，T2、T3断开，Vcom电压对N1节点充电，使N节点稳定为一个初始状态。在第二阶段，光存储阶段，复位端Reset信号输出高电平，信号输出控制端EM1输出高电平，T1、T2、T3均断开，第一电容C1使N1节点维持高电位。此时光敏器件21如果接收到光线，会使得N1节点的电势降低，如果N1节点电势降低至满足T2导通条件，则T2导通并输出进行一次放大电信号。第三阶段，光信号读取阶段，复位端Reset信号输出高电平，信号输出控制端EM1输出低电平，此时，T1断开，T3导通，如果光敏器件21接收到光线，N1节点电势降低至满足T2导通条件，T2导通，此时T3输出经过T2放大后的电压信号，因此，通过控制EM1信号为低电平，可以控制放大后电压信号的输出。

如图6、7所示，为了将放大后的电信号进行二次放大，信号输出端连接放大电路225，放大电路225用于将信号输出端输出的电信号进行放大。

其中，如图7所示，该放大电路225可以包括运算放大器、连接在运算放大器的反向输入端和输出端之间的第二电容C2、并联在第二电容C2两端的开关K1。运算放大器的正向输入端连接参考电压输入端Vref。

优选的，如图9所示，在上述实施例的基础上，该光敏器件21包括：依次形成的N型掺杂半导体层214、非晶硅层213、P型掺杂半导体层212；P型掺杂半导体层212通过第一导电层211连接第一节点；N型掺杂半导体214通过第二导电层215连接公共电压输入端201。

其中，第一导电层211可以为ITO(铟锡氧化物半导体透明导电膜)，第一导电层211可以与OLED发光单元的阳极123同层形成。第二导电层215可以与感测电路22的TFT的源漏金属层同层形成。公共电压输入端201与所述复位模块221的第一晶体管T1的栅极202同层。进一步的，OLED背板1中的TFT可以与感测电路22中的TFT同时形成。感测电路22中的3个TFT可以同时形成。

如图10所示，在其他实施方式中，该光敏器件21可以包括：依次形成的P型掺杂半导体层212、非晶硅层213、N型掺杂半导体层214；所述N型掺杂半导体214通过第一导电层211连接公共电压输入端201；所述P型掺杂半导体层212通过第二导电层215连接所述第一节点。同样的，所述第一导电层211与所述OLED发光单元的阳极123同层。所述第二导电层215与所述复位模块221的第一晶体管T1的源漏金属层同层。公共电压输入端201与所述复位模块221的第一晶体管T1的栅极202同层。

进一步的，为了保证光强损失度小，强度大，OLED发光单元优选为底发光结构。如下表1所示，给出了OLED背板1设计参数。底发光的结构只需使AND(阳极)为ITO。

表1 OLED背板设计参数表

其中，如图11所示，在OLED背板1上集成了光学感应驱动单元2，OLED背板1除了包括第四晶体管T4和OLED发光单元12外，还包括在衬底101上依次形成的Buffer(缓冲层)102、GI(栅极绝缘层)103、ILD(绝缘间隔层)104、PVX1(钝化层)105、PLN(平坦化层)106、PDL(像素定义层)107。

另一方面，本发明还提供了一种上述实施例提供的指纹识别的阵列基板的制作方法，该方法包括：

在衬底101上同时形成OLED器件和光学感应驱动单元2。

本发明实施例提供的指纹识别的阵列基板的制作方法，通过在衬底上同时形成OLED器件和光学感应驱动单元，光学感应驱动单元接收OLED发光单元发射的经由手指谷脊反射的光线，根据光线的光强确定手指的纹路信息。因此，本发明实施例提供的技术方案，实现了将指纹识别技术应用到有机发光显示器领域，由于OLED的光学特性好，光强度大，且光路较LCD更为简单，所以实现指纹触控的效果更具备优势。进一步的，在OLED显示器件中新增指纹识别功能，提高了OLED显示器件的产品附加值。

在上述实施例的基础上，优选的，形成OLED器件的步骤包括：

在衬底101上形成第四晶体管T4；

在所述第四晶体管T4上形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上形成第一过孔110；

在所述第一绝缘层依次形成第三导电层、发光层和第四导电层；所述第三导电层通过所述第一过孔110连接所述第四晶体管T4的源极或漏极。

需要说明的是，该第四晶体管T4是指控制OLED发光单元发光的TFT。该第三导电层为OLED发光单元的阳极123，发光层为EL材料122，第四导电层为OLED发光单元的阴极121。第一绝缘层可以包括钝化层105和平坦化层106。

优选的，形成光学感应驱动单元2包括：

在衬底101上形成光敏器件21和感测电路22；

其中，所述感测电路22的第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3，与所述OLED器件的第四晶体管T4在相同的工艺中同步形成。

再一方面，本发明实施例还提供了一种包括上述任意一个实施例提供的指纹识别的阵列基板。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (16)

1.一种指纹识别的阵列基板，其特征在于，包括集成在OLED背板上的光学感应驱动单元，所述光学感应驱动单元用于接收OLED发光单元发射的穿过背板经由手指谷脊反射的光线，根据所述光线的光强确定手指的纹路信息；

所述光学感应驱动单元包括光敏器件和与所述光敏器件连接的感测电路；

所述光敏器件用于接收所述OLED发光单元穿过背板经由手指谷脊反射的光线，并将光信号转变为电信号；

所述感测电路用于读取所述电信号，并控制所述读取的电信号的输出；

所述感测电路包括：

分别连接复位端、公共电压输入端和第一节点的复位模块；所述复位模块用于在所述复位端输出低电平时向所述第一节点充电；

分别连接所述第一节点和公共电压输入端的存储模块；所述存储模块用于在所述复位模块停止向所述第一节点充电时，使所述第一节点维持高电位；

分别连接所述第一节点和第一工作电压端的放大模块；所述放大模块用于在所述第一节点为低电位时，将所述电信号进行放大；其中，所述第一节点连接光敏器件，所述光敏器件接收到手指谷脊反射的光线时，将光信号转换为电信号，所述第一节点由所述高电位变为低电位；

分别连接所述放大模块、信号输出控制端和信号输出端的读取模块；所述读取模块用于在所述信号输出控制端输出低电位时，控制放大后电信号的输出。

2.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述复位模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极连接所述复位端，源极与漏极中的一个连接所述公共电压输入端，另一个连接所述第一节点。

3.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述存储模块包括第一电容，所述第一电容的两端分别连接所述第一节点和所述公共电压输入端。

4.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述放大模块包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极连接所述第一节点，源极与漏极中的一个连接所述第一工作电压端，另一个连接所述读取模块。

5.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述读取模块包括第三晶体管，所述第三晶体管的栅极连接所述信号输出控制端，源极与漏极中的一个连接所述放大模块，另一个连接所述信号输出端。

6.根据权利要求1或5所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述信号输出端连接放大电路，所述放大电路用于将所述信号输出端输出的电信号进行放大。

7.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述光敏器件包括：依次形成的N型掺杂半导体层、非晶硅层、P型掺杂半导体层；所述P型掺杂半导体层通过第一导电层连接所述第一节点；所述N型掺杂半导体通过第二导电层连接公共电压输入端。

8.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述光敏器件包括：依次形成的P型掺杂半导体层、非晶硅层、N型掺杂半导体层；所述N型掺杂半导体通过第一导电层连接公共电压输入端；所述P型掺杂半导体层通过第二导电层连接所述第一节点。

9.根据权利要求7或8所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述第一导电层与所述OLED发光单元的阳极同层。

10.根据权利要求7或8所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述第二导电层与所述复位模块的第一晶体管的源漏金属层同层。

11.根据权利要求7或8所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述公共电压输入端与所述复位模块的第一晶体管的栅极同层。

12.根据权利要求1所述的指纹识别的阵列基板，其特征在于，所述OLED发光单元为底发光结构。

13.根据权利要求1-12任意一项所述的指纹识别的阵列基板的制作方法，其特征在于，包括：

在衬底上同时形成OLED器件和光学感应驱动单元。

14.根据权利要求13所述的指纹识别的阵列基板的制作方法，其特征在于，形成OLED器件的步骤包括：

在衬底上形成第四晶体管；

在所述第四晶体管上形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上形成第一过孔；

在所述第一绝缘层依次形成第三导电层、发光层和第四导电层；所述第三导电层通过所述第一过孔连接所述第四晶体管的源极或漏极。

15.根据权利要求14所述的指纹识别的阵列基板的制作方法，其特征在于，形成光学感应驱动单元包括：

在衬底上形成光敏器件和感测电路；

其中，所述感测电路的第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，与所述OLED器件的第四晶体管在相同的工艺中同步形成。

16.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-12任意一项所述的指纹识别的阵列基板。