CN106446817B - 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法 - Google Patents

指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，其中该指纹识别器件，包括：超声波发生检测单元和谐振腔室；所述超声波发生检测单元和所述谐振腔室相对设置；所述超声波发生检测单元用于产生初始超声波信号；所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；所述超声波发生检测单元还用于将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据所述电信号确定手指的纹路信息。本发明通过在基板上集成指纹识别器件，该指纹识别器件产生超声波并向基板外传播，并感测手指的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该显示面板，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。

Description

指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法
技术领域
本发明涉及触摸技术领域，具体涉及一种指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法。
背景技术
指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点。
指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。
指纹图像的获取技术主要有以下几种类型：光学扫描设备、温差感应式指纹传感器、半导体指纹传感器等。
光学识别技术是将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD)上，进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。.温差感应式识别技术又称滑动式指纹识别，可在0.1s内获取指纹图像，而且传感器体积和面积最小。缺点是：受制于温度局限，时间一长，手指和芯片就处于相同的温度了。半导体硅感技术是根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。其工作过程是通过对每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压。当手指接触到半导体电容指纹表现上时，因为嵴是凸起、峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会在嵴和峪的地方形成不同的电容值。然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同。嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同，可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。
发明内容
要解决的技术问题如何提供一种更精确的指纹识别技术方案。
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，可以通过超声波准确有效识别指纹。
第一方面，本发明实施例提供了一种指纹识别器件，包括：
超声波发生检测单元和谐振腔室；
所述超声波发生检测单元和所述谐振腔室相对设置；
所述超声波发生检测单元用于产生初始超声波信号；
所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；
所述超声波发生检测单元还用于将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据所述电信号确定手指的纹路信息。
可选地，所述超声波发生检测单元包括依次设置的第一电极层、压电材料层和第二电极层。
可选地，所述指纹识别器件包括多个超声波发生检测单元和多个谐振腔室；
所述超声波发生检测单元与所述谐振腔一一对应。
可选地，所述多个超声波发生检测单元的第一电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测单元的第二电极层相互独立；或，
所述多个超声波发生检测单元的第二电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测单元的第一电极层相互独立。
第二方面，本发明实施例还提供一种触摸显示面板，包括上述的指纹识别器件。
可选地，所述触摸显示面板为OLED面板或LCD面板。
第三方面本发明实施例还提供一种触摸显示面板的制作方法，包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测单元和谐振腔室。
可选地，所述显示面板是OLED显示面板，所述方法包括：
在基板上形成超声波发生检测单元；
在所述超声波发生检测单元上形成绝缘层，在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测单元相对应的谐振腔室。
可选地，所述在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测单元相对应的谐振腔室包括：
在所述绝缘层上形成所述OLED发光单元的阳极层；
采用曝光显影的方法在所述阳极层上形成挡墙结构；
采用高精度金属掩模工艺在所述挡墙结构外侧蒸镀形成所述OLED发光单元的发光层结构；
采用整面蒸镀的方式在所述OLED发光单元的发光层结构上和所述挡墙结构内侧形成阴极层；
所述挡墙结构的高度大于等于所述OLED发光单元的高度。
第四方面，本发明还提供一种指纹识别器件驱动方法，用于上述的指纹识别器件，所述方法包括：
超声波发生检测单元接入高频驱动信号，以产生初始超声波信号；
所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；
所述超声波发生检测单元将所述手指的脊反射后的超声波和所述经手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号，根据所述电信号确定手指的纹路信息，电信号较强的位置为谷，电信号较弱的位置为脊。
由上述技术方案可知，本发明提供的指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，通过在基板上集成指纹识别器件，该指纹识别器件产生超声波并向基板外传播，并感测手指的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该触摸显示面板，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明一个实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图2为本发明一个实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图3为图2所示的指纹识别器件指纹识别原理示意图；
图4为本发明一个实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图5为本发明一个实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图6为本发明一个实施例中一种OLED超声波指纹识别基板结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
如图1、图2所示，本发明提供一种指纹识别器件，超声波发生检测单元21和谐振腔室31；超声波发生检测单元21和谐振腔室31相对设置；超声波发生检测单元21用于产生初始超声波信号；初始超声波信号的频率和谐振腔室31未经手指触摸时的初始固有频率相同；超声波发生检测单元21还用于将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据电信号确定手指的纹路信息。下面对本发明提供的指纹识别器件展开详细的说明。
在本发明中，如图2、图3所示，谐振腔室31的体积结构由设计决定，在设计完成后，其谐振频率就已经固定，当超声波发生检测单元21产生的超声波频率与谐振腔室31的频率相同时，谐振腔室31内产生谐振，超声波经过谐振腔室31后增大超声波的振幅使振幅最大化。超声波发生检测单元21产生超声波，并向谐振腔室31传播，由于超声波的频率和谐振腔室31的固有频率相同，使得经过谐振腔的超声波发生谐振作用，超声波振幅增大后向外出射；手指的脊与谐振腔室31接触改变谐振腔室31的固有频率，谐振腔室31不会增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的脊反射后超声波后在谐振腔室31内不发生共振，也不会改变超声波振幅；手指的谷与谐振腔室31不接触未改变谐振腔室31的固有频率，在谐振腔室31内发生共振，谐振腔室31增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的谷反射后产生振幅差异的超声波后，在谐振腔室31内再次发生共振，进一步增大共振后的超声波振幅。
在本发明中，如图2、图3所示，超声波发生检测单元21包括依次的第一电极层211、压电材料层210和第二电极层212。超声波发生检测单元21的第一电极层211和第二电极层212的驱动线和检测线共用。具体地，在产生超声波阶段，驱动线向超声波发生检测单元21的第一电极层211和第二电极层212中的至少一个持续施加高频驱动，使得压电材料层210产生超声波。在接收超声波阶段，由驱动线切换为检测线，由于手指的谷脊引起的共振腔内超声波振幅差异，第二电极层212回馈来的共振后的超声波振幅作用在压电材料层210上产生的正压电效应也不同，第一电极层211上采集到的电压信号就会不同，以此来检测并区分手指的谷脊差异。
如图4所示，指纹识别器件包括多个超声波发生检测单元21和多个谐振腔室；多个超声波发生检测单元21与谐振腔室31一一对应。如图3所示，每个超声波发生检测单元21对应手指的谷和脊的位置。多个超声波发生检测单元21与多个谐振腔室31一一对应设置，对每一指纹位置进行识别，有效地提高指纹识别的准确度。
优选地，为了进一步降低加工难度，多个超声波发生检测单元的第一电极层211或第二电极层212整面设置。如图5所示，例如，多个超声波发生检测单元21的第二电极层212成为整体一层，第一电极层211根据每个超声波发生检测单元21分割成若干小区域相互独立，并由下方金属走线20连接至控制电路中IC处。多个超声波发生检测单元21的第一电极层211成为整体一层，第二电极层212根据每个超声波发生检测单元21分割成若干小区域相互独立，并由金属走线连接至控制电路中IC处。
为进一步体现本发明提供的指纹识别器件的优越性本发明还提供一种触摸显示面板，该触摸显示面板包括上述的指纹识别器件。该基板可以是OLED面板、LCD面板中的任意一种。通过在基板上集成指纹识别单元，该指纹识别单元产生超声波并向基板外传播，并感测手指的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该触摸显示面板，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。
为进一步体现本发明提供的指纹识别器件的优越性本发明还提供一种触摸显示面板的制作方法，用于制造上述阵列基板，方法包括：包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测单元21和谐振腔室31。下面对本发明和提供的超声波指纹识别基板的制作方法展开详细的说明。
如图6所示，触摸显示面板是OLED显示面板，方法包括：在基板上形成超声波发生检测单元21；在超声波发生检测单元21上形成绝缘层7，在绝缘层7上形成与超声波发生检测单元21相对应的谐振腔室31。
如图6所示，在绝缘层上形成与超声波发生检测单元相对应的谐振腔31室包括：在绝缘层7上形成OLED发光单元的阳极层81；采用曝光显影的方法在阳极层81上形成挡墙结构310；采用高精度金属掩模工艺在挡墙结构310外侧蒸镀形成OLED发光单元的发光层结构80；采用整面蒸镀的方式在OLED发光单元的发光层结构80上和挡墙结构310内侧形成发光单元的阴极层82；挡墙结构310的高度大于等于OLED发光单元的高度。
在本发明中，优选地，绝缘层7、发光层结构80等采用高精度金属掩模工艺(FMMMask)蒸镀形成。发光单元的第二电极层82采用普通开放式掩膜工艺形成。在本发明中挡墙结构310(PS)的高度足够高，所以当封装工序结束后，封装玻璃6就可以和下基板形成谐振腔室31。
为了进一步体现本发明提供的指纹识别器件的优越性，本发明还提供一种指纹识别器件驱动方法包括：超声波发生检测单元21接入高频驱动信号，以使产生初始超声波信号，初始超声波信号的频率和谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；超声波发生检测单元21将手指的脊反射后的超声波和经手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号，根据电信号确定手指的纹路信息，电信号较强的位置为谷，电信号较弱的位置为脊。下面对本发明提供的指纹识别方法展开详细的说明。
如图2、图3所示，第一步，向超声波发生检测单元21的第一电极层211和第二电极层212持续施加高频驱动，使得第一电极层211和第二电极层212压电材料之间的压电材料层210产生初始超声波，该初始超声波的频率与谐振腔室31的谐振频率相同。
如图2、图3所示，第二步，当手指按压到屏幕时，脊位置与器件相接触，改变了接触位置的谐振腔室31的固有频率，谐振腔室31不会增大超声波振幅；同时反射至谐振腔室31内谐振的超声波在谐振腔室31内不发生共振，也不会改变超声波振幅；谷位置由于不会与器件接触，则谷正对位置的谐振腔室31的谐振频率不会改变，超声波在谐振腔室31内发生共振，谐振腔室31增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的谷反射后的超声波后，则该超声波进一步与谐振腔室发生共振，超声波振幅增加。由于谷脊对谐振腔室31的固有频率改变的不同，会使得谷位置再次反射至谐振腔内的超声波在谐振腔的作用下振幅增大，脊位置振幅不变。
如图2、图3所示，第三步，超声波发生检测单元21的第一电极层211和第二电极层212的作用发生变化，由驱动线切换为检测线，且第二电极层212为一整面，输入固定电位。由于谷脊引起的共振腔内超声波振幅不同。所以反馈回来的超声波作用在第一电极层211和第二电极层212压电材料之间的压电材料层210上产生的正压电效应也不同，第一电极层211上采集到的电压信号就会不同。脊的位置反馈的超声波信对压电材料层210的正压电效应低，谷的位置反馈的超声波信对压电材料层210的正压电效应高，以此来检测并区分手指的谷脊差异。
综上所述，本发明提供的指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，通过在基板上集成指纹识别器件，该指纹识别器件产生超声波并向基板外传播，并感测手指的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该指纹识别器件，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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呈反映如下意图：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。
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 (10)

1.一种指纹识别器件，其特征在于，包括：
超声波发生检测单元和谐振腔室；
所述超声波发生检测单元和所述谐振腔室相对设置；
所述超声波发生检测单元用于产生初始超声波信号；
所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的固有频率相同；
所述超声波发生检测单元还用于将经过所述手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据所述电信号确定所述手指的纹路信息，
其中，所述谐振腔室被配置为在所述手指触摸时，可在所述手指的脊处改变所述固有频率，在所述手指的谷处不改变所述固有频率。
2.根据权利要求1所述的指纹识别器件，其特征在于，所述超声波发生检测单元包括依次设置的第一电极层、压电材料层和第二电极层。
3.根据权利要求2所述的指纹识别器件，其特征在于，所述指纹识别器件包括多个所述超声波发生检测单元和多个所述谐振腔室；
所述超声波发生检测单元与所述谐振腔室一一对应。
4.根据权利要求3所述的指纹识别器件，其特征在于，所述多个超声波发生检测单元的所述第一电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测单元的所述第二电极层相互独立；或，
所述多个超声波发生检测单元的所述第二电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测单元的所述第一电极层相互独立。
5.一种触摸显示面板，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的指纹识别器件。
6.根据权利要求5所述的触摸显示面板，其特征在于，所述触摸显示面板为OLED面板或LCD面板。
7.一种触摸显示面板的制作方法，其特征在于，包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测单元和谐振腔室，
所述超声波发生检测单元被配置为可产生初始超声波信号，所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的固有频率相同，
其中，所述谐振腔室被配置为在所述手指触摸时，可在所述手指的脊处改变所述固有频率，在所述手指的谷处不改变所述固有频率。
8.根据权利要求7所述的触摸显示面板的制作方法，其特征在于，所述触摸显示面板是OLED显示面板，所述方法包括：
在所述基板上形成所述超声波发生检测单元；
在所述超声波发生检测单元上形成绝缘层，在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测单元相对应的所述谐振腔室。
9.根据权利要求8所述的触摸显示面板的制作方法，其特征在于，所述在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测单元相对应的所述谐振腔室包括：
在所述绝缘层上形成OLED发光单元的阳极层；
采用曝光显影的方法在所述阳极层上形成挡墙结构；
采用高精度金属掩模工艺在所述挡墙结构外侧蒸镀形成所述OLED发光单元的发光层结构；
采用整面蒸镀的方式在所述OLED发光单元的所述发光层结构上和所述挡墙结构内侧形成阴极层；
所述挡墙结构的高度大于等于所述OLED发光单元的高度。
10.一种指纹识别器件驱动方法，其特征在于，用于权利要求1-4任意一项所述的指纹识别器件，所述方法包括：
超声波发生检测单元接入高频驱动信号，以产生初始超声波信号；
所述初始超声波信号的频率和谐振腔室未经手指触摸时的固有频率相同；
所述超声波发生检测单元将所述手指的脊反射后的超声波和经所述手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号，根据所述电信号确定所述手指的纹路信息，所述电信号较强的位置为所述手指的谷，所述电信号较弱的位置为所述手指的脊。
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