CN108766330A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种显示装置。所述显示装置包括：显示面板，包括含有指纹感测区域和设置在指纹感测区域中的多个像素的显示区域；传感器层，与指纹感测区域叠置地设置在显示面板的一个表面上，所述传感器层包括多个光传感器；面板驱动电路，构造为对应于第一模式将与图像数据对应的数据信号输出到显示面板，并且对应于第二模式将驱动信号输出到显示面板以允许像素以与预定的光图案对应的形式发射光；指纹检测电路，构造为对应于第二模式从光传感器接收感测信号，指纹检测电路基于接收到的感测信号中的与光图案对应的感测信号来检测用户的指纹。

Description

显示装置
本申请要求于2017年3月31日提交的第10-2017-0041675号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请出于所有目的通过引用包含于此，如同在这里充分阐述一样。
技术领域
本发明的示例性实施例涉及显示装置和驱动该显示装置的方法，更具体地，涉及包括指纹传感器的显示装置和驱动该显示装置的方法。
背景技术
最近，对提供包括指纹识别的各种功能的显示装置的需求正在增加。为了提供能够执行指纹识别的显示装置，例如可以将具有单独光源的指纹传感器附着到显示面板的特定区域。
在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对发明构思的背景的理解。因此，它可以包含不形成对于本领域的普通技术人员而言已知的或在这里公开的主题的有效提交日之前公开可用的现有技术的信息。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种能够利用显示面板内部产生的光来识别指纹的显示装置和一种驱动该显示装置的方法。
本发明的附加特征将在下面的描述中进行阐述，并且部分地将从描述中是明显的，或者可以通过本发明的实践而了解。
本发明的示例性实施例公开了一种显示装置，所述显示装置包括：显示面板，包括显示区域，显示区域包括指纹感测区域和设置在指纹感测区域中的多个像素；传感器层，与指纹感测区域叠置地设置在显示面板的一个表面上，传感器层包括多个光传感器；面板驱动电路，构造为对应于第一模式将与图像数据对应的数据信号输出到显示面板，并对应于第二模式将驱动信号输出到显示面板以允许像素以与预定的光图案对应的形式发射光；以及指纹检测电路，构造为对应于第二模式从光传感器接收感测信号，指纹检测电路基于接收到的感测信号中的与光图案对应的感测信号来检测用户的指纹。
本发明的附加特征将在下面的描述中进行阐述，并且部分地将从描述中是明显的，或者可以通过本发明的实践而了解。
感测信号可以包括具有与光图案对应的波形但具有不同大小和不同相位的第一感测信号和第二感测信号。指纹检测电路可以基于第一感测信号和第二感测信号来检测指纹的形状。
面板驱动电路可以产生驱动信号，使得在显示装置以第二模式驱动的时间段内从像素发射的光的振幅、脉冲宽度、相位和频率中的至少一个被改变。
驱动信号可以是具有电压电平的感测数据电压，所述电压电平在显示装置以第二模式驱动的时间段内根据特定时间段而改变，感测数据电压被供应到与像素结合的数据线。
所述特定时间段可以被设定为一个帧。
面板驱动电路可以在显示装置以第二模式驱动的时间段中的每个帧周期内，在按顺序扫描设置在指纹感测区域中的像素的同时，将驱动信号供应到像素。
设置在指纹感测区域中的像素可以在每个帧周期内根据像素的扫描顺序而按顺序发射光，或者在所述帧周期中的预定发射时间段内同时地发射光。
每个像素可以包括发光器件和位于驱动电流流经发光器件所沿的电流路径上的晶体管，所述晶体管对应于驱动信号而被导通。
在显示装置以第二模式驱动的时间段内，晶体管可以被反复地导通和截止。
驱动信号可以在显示装置以第二模式驱动的时间段内具有每隔特定时间而改变的电压电平。
驱动信号可以在显示装置以第二模式驱动的时间段中的第一时间段内具有允许晶体管导通的栅极导通电压，并可以在第一时间段之后的第二时间段内具有允许晶体管截止的栅极截止电压。
栅极导通电压可以包括允许晶体管导通至不同程度的多个电压电平。
驱动信号的电压电平可以在显示装置以第二模式驱动的时间段中的每个帧周期内改变多次。
每个像素可以包括：发光器件，结合在第一电源和第二电源之间；第一晶体管，结合在第一电源和发光器件之间，第一晶体管具有结合到第一节点的栅电极；第二晶体管，结合在第一节点和数据线之间，第二晶体管具有结合到扫描线的栅电极；第三晶体管和第四晶体管，串联结合在第一电源和第一晶体管之间，第三晶体管和第四晶体管具有分别结合到第一控制线和第二控制线的栅电极；以及电容器，结合在第一节点和第一电源之间。
面板驱动电路可以在显示装置以第二模式驱动的时间段中的每个帧周期内，在分别将具有栅极导通电压的扫描信号和具有栅极截止电压的第一控制信号按顺序供应到位于设置在指纹感测区域中的每条水平线上的扫描线和第一控制线的同时，将相同的感测数据电压供应到像素。
面板驱动电路可以在显示装置以第二模式驱动的时间段中的每个帧周期内，将相同的第二控制信号同时供应到像素的第二控制线。第二控制信号的电压电平可以在每个帧周期内被反复地改变为栅极导通电压或栅极截止电压。
显示面板还可以包括设置在除了指纹感测区域之外的剩余显示区域中的多个像素，所述多个像素中的每个具有与设置在指纹感测区域中的每个像素的结构相同的结构。面板驱动电路可以将具有栅极导通电压的第二控制信号连续供应到与剩余显示区域的所述多个像素结合的第二控制线。
在显示装置以第二模式驱动的时间段内，驱动信号的电压电平可以对应于光图案而反复地改变，并且像素的亮度可以对应于驱动信号的电压电平而改变。
本发明的示例性实施例也公开了一种驱动显示装置的方法，所述显示装置包括显示面板和多个光传感器，显示面板包括其中设置有多个像素的指纹感测区域，所述多个光传感器与指纹感测区域叠置地设置在显示面板的一个表面上，所述方法包括：对应于第一模式将与图像数据对应的数据信号输出到显示面板；对应于第二模式在将与预定光图案对应的驱动信号供应到显示面板的同时接收来自光传感器的感测信号，并基于与接收的感测信号中的与光图案对应的感测信号来检测用户的指纹。
感测信号可以包括具有与光图案对应的波形但具有不同的大小和不同的相位的第一感测信号和第二感测信号。可以在显示装置以第二模式驱动的时间段内基于第一感测信号和第二感测信号来检测指纹的形状。
驱动信号可以被产生为使得在显示装置以第二模式驱动的时间段内从像素发射的光的振幅、脉冲宽度、相位和频率中的至少一个被改变。
可以在显示装置以第二模式驱动的时间段内对应于光图案而反复地改变像素的瞬间亮度和发射状态中的至少一个。
将理解的是，前面的总体描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，并且意图提供对所要求保护的发明的进一步解释。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中，为了图示的清楚，可夸大尺寸。将理解，当元件被称为“在”两个元件“之间”时，该元件可以是所述两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或更多个中间元件。同样的附图标记始终指示同样的元件。
图1是根据本公开的实施例的显示装置的示意性平面图和框图的组合。
图2是根据本公开的实施例的显示装置的示意性平面图和框图的组合。
图3是根据本公开的实施例的像素的示意图。
图4是根据本公开的实施例的显示装置的指纹感测区域的局部剖面侧视图。
图5A是根据本公开的实施例的子像素的示意性电气图。
图5B是根据本公开的另一实施例的子像素的示意性电气图。
图6是根据本公开的实施例的显示装置的指纹感测区域的剖面侧视图。
图7是根据本公开的实施例的子像素的示意性电气图。
图8示出了图7中所示的子像素的驱动方法的实施例的波形。
图9是根据本公开的另一实施例的子像素的示意性电气图。
图10示出了当根据本公开的实施例的显示装置以第二模式被驱动时的驱动方法的实施例的波形。
图11A是当根据对比示例的显示装置以第二模式被驱动时的面板亮度的曲线图。
图11B是当根据本公开的实施例的显示装置以第二模式被驱动时的面板亮度以及对应于该面板亮度从显示面板输出的光信号的波形的曲线图。
图12A和图12B是当根据本公开的实施例的显示装置以第二模式被驱动时入射到指纹中的光信号和从指纹反射的反射信号的曲线图。
图13A是根据本公开的实施例的指纹感测方法的示意图。
图13B和图13C是根据本公开的实施例的指纹感测方法中的依赖于时间的面板亮度的曲线图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对各个示例性实施例的彻底的理解。然而，明显的是，可以在没有这些具体细节或者在有一个或更多个等同布置的情况下实施各个示例性实施例。在其它情况下，为了避免不必要地模糊各个示例性实施例，以框图的形式示出了公知的结构和装置。
除非另有说明，否则示出的示例性实施例将被理解为提供各个示例性实施例的不同细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离公开的示例性实施例的情况下，各个图示的特征、组件、模块、层、膜、面板、区域和/或方面可以另外组合、分离、互换和/或重新布置。此外，在附图中，为了清楚和描述的目的，可夸大层、膜、面板、区域等的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以与所描述的顺序不同地执行特定的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的元件。
当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到或直接结合到所述另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。然而，当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。此外，X轴、Y轴和Z轴不限于直角坐标系的三个轴，并且可以以更广泛的意义来解释。例如，X轴、Y轴和Z轴可以彼此垂直，或者可以表示不彼此垂直的不同方向。为了本公开的目的，“X、Y和Z中的至少一个(种/者)”和“从由X、Y和Z组成的组中选择的至少一个(种/者)”可以解释为仅X、仅Y、仅Z或者X、Y和Z中的两个或更多个的任何组合，诸如以XYZ、XYY、YZ和ZZ为例。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意组合和全部组合。
尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个元件、组件、区域、层和/或部分区分开。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层和/或第一部分可被命名为第二元件、第二组件、第二区域、第二层和/或第二部分。
为了描述的目的，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语可以在这里使用，由此描述如附图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包括设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包括上方和下方两种方位。此外，设备可以被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是为了描述特定实施例的目的，而不意图进行限制。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一个(种/者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
这里参照作为理想化示例性实施例和/或中间结构的示意图的剖视图来描述各个示例性实施例。如此，将预期出现例如由制造技术和/或公差导致的图示的形状的变化。因此，这里公开的示例性实施例不应该被解释为局限于具体示出的区域的形状，而是包括例如由制造导致的形状的偏差。例如，示出为矩形的注入区域将通常在其边缘处具有圆形的或弯曲的特征和/或注入浓度梯度，而非从注入区域到非注入区域的二元变化。同样的，由注入形成的埋区域可以导致在埋区域和发生注入的表面之间的区域中的一些注入。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，它们的形状不意图示出装置的区域的实际形状，并且不意图进行限制。
除非另有定义，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开作为其一部分的领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。除非这里明确地如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域的背景下的意思一致的意思，并且将不以理想化或过于形式化的含义来解释它们。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。然而，本公开不限于所述实施例，而是可以实施为不同的形式。提供这些实施例仅是为了说明的目的，并且为了本领域技术人员对本公开的范围的充分理解。
同时，为了便于理解，在下面的实施例和附图中，省略了与本公开不直接相关的元件的描述，并仅示出了附图中的各个元件之间的尺寸关系，而不限制实际的尺寸。应该注意，在对每幅附图的元件赋予附图标记时，尽管在不同的附图中示出了同样的元件，但同样的附图标记表示同样的元件。
图1和图2各自示意性地示出了根据本公开的实施例的显示装置。具体地，图1和图2各自示意性地示出了设置在根据本公开的实施例的显示装置中的显示面板和用于驱动显示面板的驱动电路。为方便起见，图1和图2中示出显示面板和驱动电路彼此分开的情况，但本公开不限于此。例如，可以在显示面板上实现驱动电路的至少一部分。
参照图1和图2，根据本公开的实施例的每个显示装置10包括显示面板110和用于驱动显示面板110的驱动电路200。
显示面板110包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA是设置多个像素PXL的区域，并且也被称为有效区域。在一些实施例中，每个像素PXL可以包括至少一个发光器件。显示装置10通过驱动像素PXL而与输入到像素PXL的图像数据对应地在显示区域AA中显示图像。
在一些实施例中，显示区域AA可以包括指纹感测区域SA。即，显示区域AA的至少一部分可以设定为指纹感测区域SA。在实施例中，如图1中所示，仅显示区域AA中的预定的部分区域可以设定为指纹感测区域SA。在另一实施例中，如图2中所示，整个显示区域AA可以被设定为指纹感测区域SA。即，指纹感测区域SA可以是设置在显示区域AA中的至少一些像素PXL所位于的区域，多个像素PXL也可以设置在指纹感测区域SA中。
非显示区域NA是位于显示区域AA的外围处的区域，并且也称为无效区域。在实施例中，非显示区域NA可以综合地表示除了显示区域AA之外的剩余面板区域。在一些实施例中，非显示区域NA可以包括布线区域、垫区域和/或各种虚设区域。
在本公开的实施例中，显示装置10还包括设置在指纹感测区域SA中的多个光传感器PHS。在一些实施例中，光传感器PHS可以与设置在指纹感测区域SA中的至少一些像素PXL叠置，或者设置在像素PXL的外围处。在实施例中，至少一些光传感器PHS可以设置在像素PXL之间。
在一些实施例中，显示装置10可以在预定使用条件下以第一模式或第二模式驱动。在一些实施例中，第一模式可以是显示与图像数据对应的图像的正常显示模式，第二模式可以是感测用户的指纹的指纹感测模式。
在实施例中，显示装置10可以在各种条件(包括：特定的使用环境、内容、应用程序和/或用户的选择)下以第一模式或第二模式被驱动。例如，当执行需要用户验证的特定应用程序时，显示装置10的模式可以从第一模式改变为第二模式。
在一些实施例中，驱动电路200以与相应的模式对应的不同方式来驱动显示面板110。在实施例中，驱动电路200可以对应于第一模式而将与图像数据对应的数据信号输出到显示面板110，并且对应于第二模式而在将与预定的光图案对应的驱动信号输出到显示面板110的同时，从光传感器PHS接收感测信号。接收感测信号的驱动电路200可以利用感测信号来检测用户的指纹形状(或指纹图案)。相应地，显示装置10可以提供指纹识别功能。
为此，驱动电路200可包括面板驱动电路210和指纹检测电路220。图1和图2中示出面板驱动电路210和指纹检测电路220彼此分开的情况，但本公开不限于此。在实施例中，指纹检测电路220的至少一部分可以与面板驱动电路210成为一体，或者与面板驱动电路210互锁地操作。
即，驱动电路200可以综合地包括面板驱动电路210和指纹检测电路220，其中，面板驱动电路210分别对应于第一模式和第二模式以不同的方式驱动显示面板110，指纹检测电路220对应于第二模式基于在显示面板110以预定形式发光时从光传感器PHS接收的感测信号来检测指纹。在一些实施例中，面板驱动电路210和指纹检测电路220可以被构造为彼此分开的单独的组件，或者面板驱动电路210的至少一部分和指纹检测电路220的至少一部分可以被整体地实现。在一些实施例中，面板驱动电路210可以通过利用同一电路(例如，扫描驱动器和/或数据驱动器)以分别对应于第一模式和第二模式的不同方式来驱动显示面板110，或者各自设置有用于分别与第一模式和第二模式对应地驱动显示面板110的电路。
在一些实施例中，对应于第一模式，面板驱动电路210可以在按顺序扫描像素PXL的同时将与图像数据对应的数据信号供应到显示区域AA中的像素PXL。然后，显示面板110在执行第一模式的时间段内显示与图像数据对应的图像。
在一些实施例中，对应于第二模式，面板驱动电路210可以将预定的驱动信号供应到至少指纹感测区域SA的像素PXL。在一些实施例中，驱动信号可以是在执行第二模式的时间段内供应到指纹感测区域SA的像素PXL的感测数据电压，或者是用于控制像素PXL的发射状态或发射时序(例如，发射时间点和/或持续时间)的预定的控制信号。在实施例中，在执行第二模式的时间段内，面板驱动电路210可以控制显示面板110，使得在至少指纹感测区域SA中显示特定图案的图像。
具体地，在本公开的实施例中，在执行第二模式的时间段内，面板驱动电路210将与预定光图案对应的驱动信号输出到显示面板110以使设置在至少指纹感测区域SA中的像素PXL以与预定光图案对应的形式发光。即，在显示装置以第二模式驱动的时间段内，指纹感测区域SA的像素PXL以与光图案对应的形式发射光。
在一些实施例中，对应于第二模式，指纹检测电路220从光传感器PHS接收感测信号，并基于接收的感测信号中的与光图案对应的感测信号(有效感测信号)来检测用户的手指(例如，指纹形状)。
在本公开的实施例中，面板驱动电路210可以在执行第二模式的时间段内将驱动信号供应到指纹感测区域SA的像素PXL，以发射具有特定波形的光信号，指纹检测电路220可以将从光传感器PHS输入的感测信号中的与该波形对应的感测信号定义为有效感测信号，并基于有效感测信号来检测用户的指纹。例如，指纹检测电路220可以将从光传感器PHS输入的感测信号的至少一个特性(例如，波形的振幅、脉冲宽度、相位差、拐点和/或形状(例如，轮廓))与用于产生驱动信号的预定的光图案相比较，从而检测与该光图案对应的有效感测信号。指纹检测电路220基于检测到的有效感测信号来产生用户的指纹信息，使得能够提高信噪比(SNR)并且能够改善指纹识别的可靠性。
根据本公开的上述实施例，利用从像素PXL发射的光来检测用户的指纹即可以在没有任何单独的外部光源的情况下实现指纹传感器。例如，在本公开的实施例中，可以利用设置在指纹感测区域SA中的像素PXL和设置在与至少指纹感测区域SA叠置的区域中的光传感器PHS来构造指纹传感器。因此，可以减小显示装置10的厚度，并可以减少显示装置10的制造成本。
具体地，根据本公开的实施例，在显示装置10以第二模式驱动的时间段内对应于预定的光图案来控制像素PXL的发射，并且从自光传感器PHS接收的感测信号检测与该光图案对应的有效感测信号。因此，可以减少由光噪声引起的故障，并且可以改善指纹识别的可靠性。稍后将详细描述根据本公开的实施例的指纹传感器的示例性结构、指纹感测原理和驱动方法。
图3示意性地示出了根据本公开的实施例的像素。为了方便起见，在图3中示出了设置在条型显示装置中并构造有三个子像素的像素的示例，但是本公开不限于此。即，可以对像素的形状、像素的布置结构和/或子像素的数量进行各种修改。
参照图3，根据本公开的实施例的像素PXL包括多个子像素SPX1、SPX2和SPX3。在实施例中，像素PXL可以包括发射不同颜色的光的第一子像素SPX1至第三子像素SPX3。
在某些实施例中，子像素SPX1、SPX2和SPX3中的每个可以包括至少一个发光器件。在实施例中，第一子像素SPX1可以包括发射第一颜色(例如，红色)的光的发光器件，第二子像素SPX2可以包括发射第二颜色(例如，绿色)的光的发光器件，第三子像素SPX3可以包括发射第三颜色(例如，蓝色)的光的发光器件。然而，本公开不限于此。例如，在另一个实施例中，第一子像素SPX1至第三子像素SPX3各自可以包括发射白光的发光器件，可以由滤色器等来控制从子像素SPX1、SPX2和SPX3中的每个子像素发射的光的颜色。如上所述，像素PXL可以利用发射不同颜色的光的多个子像素SPX1、SPX2和SPX3来发射各种颜色的光。
图4示意性地示出根据本公开的实施例的显示装置的指纹感测区域。在图4中，由同样的附图标记表示与图1至图3的组件相似或相同的组件，并将省略它们的详细描述。
参照图4，根据本公开的实施例的显示装置10可以包括包含多个像素PXL的显示面板110、设置在显示面板110的一个表面上的传感器层120以及设置在显示面板110的另一表面上的窗口130。
在一些实施例中，显示面板110可以包括设置在至少指纹感测区域SA中的多个像素PXL以及设置在像素PXL的外围处的透光部分LP。
在一些实施例中，透光部分LP可以存在于间隙中，在该间隙中，没有设置诸如构成每个像素PXL(或每个子像素SPX1、SPX2或SPX3)的电路器件(例如，晶体管的电极、电容器和/或发光器件)和/或结合到电路器件的线(例如，扫描线、数据线、控制线和/或电源线)的阻挡光的元件。即，可透射光的透光区域可以分布在显示区域AA中。透光区域可以构成显示面板110的透光部分LP。
在一些实施例中，透光部分LP不仅可以包括显示面板110的区域中的仅设置了透明组件(例如，绝缘层等)的区域，而且可以包括设置有不透明或半透明组件的区域中的，从显示面板110产生的光的一部分因为显示面板110的透光率大于0％而能够被透射，或者入射到显示面板110中的光能够被透射的所有区域。在实施例中，透光部分LP也可以位于在像素PXL的发射部分之间的区域中的至少一个区域(即，作为其中设置有各像素PXL的发射层的区域的，使光发射到显示面板110的外部的区域)和/或在像素PXL之间设置有像素限定层的区域中。
即，透光部分LP可以存在于位于每个像素PXL(或子像素SPX1、SPX2和SPX3)的内部和外围处的区域和相邻像素PXL之间的区域中的至少一个区域中，以分布在显示区域AA中。
在根据本公开的实施例的显示装置10中，当显示装置10以第二模式驱动时，指纹感测区域SA的像素PXL可以以与预定的光图案对应的形式发射光，并且从像素PXL发射的光中的由用户的手指(或指纹)反射的反射光中的至少一些可以通过透光部分LP再次入射到显示面板110中。此外，再次入射到显示面板110中的反射光中的至少一些可以通过透光部分LP入射到光传感器PHS中。
在一些实施例中，传感器层120可以包括设置在显示面板110的一个表面上的多个光传感器PHS。具体地，光传感器PHS可以设置在至少指纹感测区域SA中。
在一些实施例中，传感器层120可以设置在显示面板110的后表面(例如，与显示图像的表面背对的表面)上。例如，可以将传感器层120实现为附着到显示面板110的后表面的传感器IC。如上所述，在传感器层120设置在显示面板110的后表面上的实施例中，能够防止显示面板110的图像质量由于传感器层120而劣化。
在一些实施例中，光传感器PHS中的至少一些可以与透光部分LP的至少一部分叠置，并接收通过穿过透光部分LP而入射的光。在实施例中，光传感器PHS中的至少一些可以接收从设置在其外围处的至少一个像素PXL发射并从用户的手指反射的反射光L2，并且输出与该反射光L2对应的感测信号。感测信号可以输入到上述的驱动电路200以用于指纹检测。即，在根据本公开的实施例的显示装置10中，通过设置在指纹感测区域SA中的至少一些像素PXL和光传感器PHS，可以在没有任何单独的外部光源的情况下构造指纹传感器。
在一些实施例中，光传感器PHS的尺寸、数量、布置形式和/或密度(例如，分辨率)不受具体限制。在实施例中，光传感器PHS可以设置在至少指纹感测区域SA中以与像素PXL或者与子像素SPX1、SPX2和SPX3一一对应。可选地，在另一实施例中，光传感器PHS可以设置为数量比像素PXL或子像素SPX1、SPX2和SPX3的数量小，以根据预定的距离或分布而分布在指纹感测区域SA中。可选地，在又一实施例中，光传感器PHS可以设置为数量比像素PXL或子像素SPX1、SPX2和SPX3的数量大，以密集地分布在指纹感测区域SA中。在一些实施例中，光传感器PHS可以以足够检测指纹的形状的密度分布在传感器层120中，从而构成传感器阵列。
在一些实施例中，窗口130可以设置为背对传感器层120，显示面板110置于传感器层120与窗口130之间。在实施例中，窗口130可以设置在显示装置10的前表面(图像显示表面)处。同时，在一些实施例中，可以省略窗口130。
将描述根据上述实施例的指纹感测方法。如图1和图2中所述，当显示装置10以第二模式被驱动时，面板驱动电路210将预定的驱动信号供应到显示面板110。在一些实施例中，产生驱动信号使得设置在指纹感测区域SA中的至少一些像素PXL以与预定的光图案对应的形式发光。在实施例中，驱动信号被供应到设置在指纹感测区域SA中的至少一些像素PXL，使得像素PXL发射具有特定波形的光L1。在一些实施例中，可以基于预定的光特性(诸如光的强度或振幅、脉冲宽度、相位和频率)来设定预定的光图案和/或具体的波长。
在一些实施例中，为了调制从像素PXL发射的光L1的振幅，可以在执行第二模式的时间段内反复改变输入到指纹感测区域SA的像素PXL的驱动信号的电压电平。在实施例中，在执行第二模式的时间段内，可以反复改变输入到与指纹感测区域SA的像素PXL结合的数据线的感测数据电压，或者可以反复改变用于对设置在指纹感测区域SA的像素PXL中的开关元件(例如，预定的晶体管)的导通/截止进行控制的预定的控制信号的电压。因此，像素PXL发射具有对应于驱动信号的电压电平而改变的亮度的光。
即，根据本公开的实施例，可以在执行第二模式的时间段内利用预定的驱动信号来控制设置在指纹感测区域SA中的像素PXL的发射，使得像素PXL的亮度被反复改变几次。在这种情况下，可以根据在预定的时间点处从像素PXL发射的光的瞬间亮度和/或像素PXL的发射状态(例如，发射时间点和/或发射持续时间)来改变像素PXL的亮度。因此，可以将驱动信号设定为能够控制像素PXL的发射的多个信号中的至少一个。
此时，如果假设将用户的手指放置在指纹感测区域SA上以执行指纹识别，则从指纹感测区域SA的像素PXL发射的光L1中的从用户的手指(特别是指纹部分)反射的反射光L2中的至少一些穿过透光部分LP。穿过透光部分LP的反射光L2入射到与透光部分LP对应的光传感器PHS中。
然后，光传感器PHS输出与入射的反射光L2对应的感测信号。同时，多个光传感器PHS以可辨别指纹的密度分布和设置在指纹感测区域SA中。因此，驱动电路200可以通过对从光传感器PHS输入的感测信号进行合成来检测用户的指纹。例如，指纹检测电路220可以利用从光传感器PHS输入的感测信号来检测每个光传感器PHS的接收光的量(在执行第二模式的时间段内入射到每个光传感器PHS的光的量)和/或反射光L2的形式，并利用接收的光的量和/或反射光L2的形式来产生用户的指纹信息。具体地，分别从指纹的脊和谷反射的反射光L2具有彼此不同的变形形式。因此，指纹检测电路220检测在每个位置处入射到光传感器PHS中的反射光L2的量和/或反射光L2的波形，并且基于反射光L2的量和/或反射光L2的波形来将指纹的脊和谷彼此区分开。
然而，除了从指纹反射的反射光L2之外，从像素PXL发射的光L1中的一些由于显示面板110中产生的散射而会入射到至少一个光传感器PHS中，和/或从外部入射的光L3会入射到至少一个光传感器PHS中。在这种情况下，从光传感器PHS输出的感测信号中包括了噪声分量。指纹检测的可靠性会由于噪声分量而劣化。
因此，在本公开的实施例中，对在执行第二模式的时间段内从指纹感测区域SA发射的光L1进行调制并以特定的形式(或波形)输出。此外，将从传感器层120接收的感测信号与发射的光L1的形式进行比较，并基于与发射的光L1的形状对应的有效感测信号来产生用户的指纹信息。在实施例中，根据本公开的实施例的显示装置10可以检测在执行第二模式的时间段内从传感器层120输入的感测信号中的与以特定形式调制的发射的光L1的形式对应的有效感测信号，以使其与噪声分量(光学噪声)区分开，并利用检测到的有效感测信号来产生用户的指纹信息。因此，可以改善指纹检测的可靠性。
在一些实施例中，可以利用各种光调制方法来以特定形式调制在执行第二模式的时间段内从指纹感测区域SA发射的光L1。在实施例中，可以利用脉冲幅度调制(PAM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲相位调制(PPM)和脉冲频率调制(PFM)中的至少一种来对从指纹感测区域SA发射的光L1进行调制。即，在执行第二模式的时间段内，面板驱动电路210可以产生驱动信号，使得从指纹感测区域SA的像素PXL发射的光L1的振幅(或强度)、脉冲宽度、相位和频率中的至少一个改变，并且将产生的驱动信号供应到显示面板110。稍后将对与此有关的具体实施例进行详细描述。
图5A和图5B均示出根据本公开的实施例的子像素。为了方便起见，在图5A和图5B中，示出了与第i(i为自然数)条水平线(水平像素列)和第j(j为自然数)条垂直线(垂直像素列)结合的任意子像素。在一些实施例中，图5A和图5B的子像素可以为上述的第一子像素至第三子像素中的任何一个，但不限于特定的子像素。同时，子像素为像素的一种或者为像素的一部分，下面描述的子像素的结构和驱动方法可以被认为是像素的结构和驱动方法。
参照图5A和图5B，在一些实施例中，每个子像素SPX包括结合在扫描线Si和数据线Dj之间的发光器件EL。在一些实施例中，发光器件EL可以是有机发光二极管(OLED)，但本公开不限于此。
在一些实施例中，如图5A所示，发光器件EL的第一电极(例如，阳极电极)可结合到扫描线Si，发光器件EL的第二电极(例如，阴极电极)可结合到数据线Dj。
在一些实施例中，发光器件EL的结合方向可以改变。例如，如图5B中所示，发光器件EL的阳极电极可以结合到数据线Dj，发光器件EL的阴极电极可以结合到扫描线Si。
上述子像素SPX接收分别从扫描线Si和数据线Dj供应的扫描信号和数据信号，并发射与扫描信号和数据信号对应的光。例如，当在第一电极和第二电极之间施加等于或大于阈值电压的正向电压时，发光器件EL可以发射具有与所施加的电压的大小对应的亮度的光。即，可以通过对施加到扫描线Si的扫描信号和/或施加到数据线Dj的数据信号的电压进行调整来控制每个子像素SPX的发射。
图6示出了根据本公开的实施例的显示装置的指纹感测区域。为了方便起见，在图6中示意性地示出了包括图5A或图5B的子像素的显示装置的指纹感测区域。在图6中，与图1至图5B的组件相似或相同的组件由同样的附图标记表示，并且将省略它们的详细描述。
参照图6，显示面板110可以包括第一基底111、第二基底112以及设置在第一基底111和第二基底112之间的多个发光器件EL。在一些实施例中，发光器件EL可以分别设置在单位像素区域PA(例如，像素区域或子像素区域)中。
在一些实施例中，第一基底111和第二基底112中的每个可以为透光基底。在实施例中，第一基底111和第二基底112中的每个可以是由透明材料或半透明材料制成的基底。在一些实施例中，第一基底111和第二基底112中的每个可以是刚性基底或柔性基底，并且它的材料不受特定限制。在一些实施例中，第一基底111和第二基底112中的至少一个可以被构造有至少一个绝缘层。在实施例中，第二基底112可以被构造为包括一个或更多个有机层和一个或更多个无机层的薄膜封装层。
在一些实施例中，每个发光器件EL可以包括第一电极E1和第二电极E2以及设置在第一电极E1和第二电极E2之间的发射层EML。在一些实施例中，第一电极E1和第二电极E2可以分别结合到扫描线Si和数据线Dj。
当根据上述实施例的显示装置10以第二模式被驱动时，如果与预定的光图案对应的驱动信号被供应到显示面板110，则设置在指纹感测区域SA中的至少一些发光器件EL以与驱动信号对应的形式发光。此时，从发光器件EL发射的光L1中的从用户的指纹的脊和谷反射的反射光L2被调制成不同的大小(或振幅)和/或不同的相位，因此，可以检测用户的指纹。
在实施例中，可以在执行第二模式的时间段内将与预定的光图案对应的感测数据电压供应到至少指纹感测区域SA的子像素SPX(或像素PXL)的数据线Dj。例如，面板驱动电路210可以在执行第二模式的时间段内针对每个帧周期按顺序对指纹感测区域SA的子像素SPX进行扫描的同时，将具有与光图案对应的电压电平的感测数据电压供应到子像素SPX。应注意的是，在本文的别处为了简洁起见，将术语“帧周期”简化为“帧”。
在一些实施例中，感测数据电压可以在执行第二模式的时间段内反复地改变多次。在实施例中，在显示装置10以第二模式驱动的时间段内，可以以特定的时间段(例如，一个帧周期)来改变感测数据电压的电压电平。
因此，指纹感测区域SA可以针对每个帧周期发射具有与感测数据电压的电压电平对应的瞬间亮度的光。因此，在执行第二模式的时间段内，随着感测数据电压被改变，可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的振幅。此时，沿着与扫描方向相同的方向以水平线为单位从光传感器PHS接收感测信号，并且将已调制的光L1的图案与接收到的感测信号进行比较，使得可以更容易地检测有效感测信号。
图7示出了根据本公开的实施例的子像素。图8示出了图7中所示的子像素的驱动方法的实施例。图7的子像素可以为上述的第一子像素至第三子像素中的任何一个，但不限于特定的子像素。
参照图7，在一些实施例中，每个子像素SPX(或像素PXL)包括发光器件EL、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和电容器C。在一些实施例中，发光器件EL、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和电容器C可以设置在图6中所示的位于第一基底111与第二基底112之间的每个单位像素区域PA中。
在一些实施例中，发光器件EL结合在第一电源ELVDD和第二电源ELVSS之间，以发射与通过第一晶体管M1供应的驱动电流对应的光。第一电源ELVDD和第二电源ELVSS具有彼此不同的电压电平。在实施例中，第二电源ELVSS可以具有比第一电源ELVDD的电压电平低了发光器件EL的阈值电压那么多的电压电平。
第一晶体管(驱动晶体管)M1结合在第一电源ELVDD和发光器件EL之间。此外，第一晶体管M1的栅电极结合到第一节点N1。第一晶体管M1对应于第一节点N1的电压而控制流经发光器件EL的驱动电流。在实施例中，第一晶体管M1可以对应于第一节点N1的电压而控制驱动电流的供应和/或大小。
第二晶体管(开关晶体管)M2结合在数据线Dj和第一节点N1之间。此外，第二晶体管M2的栅电极结合到扫描线Si。当扫描信号被供应到扫描线Si时，第二晶体管M2被导通以允许数据线Dj和第一节点N1彼此电结合。因此，如果第二晶体管M2被导通，则供应到数据线Dj的数据信号被传输到第一节点N1。
第三晶体管(发射控制晶体管)M3位于流经发光器件EL的驱动电流的电流路径上。在实施例中，第三晶体管M3可以结合在第一电源ELVDD和第一晶体管M1之间。可选地，在另一实施例中，第三晶体管M3可以结合在第一晶体管M1和发光器件EL之间。此外，第三晶体管M3的栅电极结合到第一控制线Ei(例如，发射控制线)。
在一些实施例中，可以将用于与第一模式和/或第二模式对应地控制每个子像素SPX的发射状态或发射时序(例如，发射时间点和/或发射持续时间)的第一控制信号(例如，发射控制信号)供应到第一控制线Ei。具体地，当将具有栅极截止电压的第一控制信号供应到第一控制线Ei时，第三晶体管M3被截止以阻挡驱动电流的电流路径形成在子像素SPX中。另外，当将具有栅极导通电压的第一控制信号供应到第一控制线Ei时，第三晶体管M3被导通以允许形成电流路径。
电容器C结合在第一电源ELVDD和第一节点N1之间。电容器C存储与供应到第一节点N1的数据信号对应的电压，并保持所存储的电压直到供应下一帧的数据信号为止。
参照图8，在每个帧周期内将扫描信号供应到扫描线Si。在实施例中，可以在一个帧周期1F内将具有栅极导通电压(例如，低电压)的扫描信号按顺序供应到每条水平线(水平像素行)的扫描线Si。即，在一些实施例中，可以在一个帧周期1F内的与相应子像素对应的水平时间段中供应扫描信号。
如果将扫描信号供应到扫描线Si，则第二晶体管M2被导通。因此，当数据线Dj和第一节点N1彼此电结合时，来自数据线Dj的数据信号DS供应到第一节点N1。此时，电容器C存储与数据信号DS对应的电压，例如，与第一电源ELVDD的电压和数据信号DS之间的差对应的电压。
在一些实施例中，可以在供应至少扫描信号的时间段内将具有栅极截止电压(例如，“高”电压状态)的第一控制信号供应到第一控制线Ei。如果将具有栅极截止电压的第一控制信号供应到第一控制线Ei，则第三晶体管M3可以维持在截止状态。因此，数据信号DS的电压被稳定地存储在电容器C中，并且能够在存储数据信号DS的时间段内防止子像素SPX发射具有不想要的亮度的光。
在把与数据信号DS对应的电压存储在电容器C中之后，停止扫描信号的供应。因此，第二晶体管M2被截止。
之后，如果将具有栅极导通电压(例如，低电压)的第一控制信号供应到第一控制线Ei，则因第三晶体管M3导通而形成驱动电流的电流路径。此时，第一晶体管M1与第一节点N1的电压对应地控制从第一电源ELVDD经由发光器件EL流到第二电源ELVSS的电流的量。然后，发光器件EL产生具有与驱动电流对应的亮度的光。同时，如果与黑色灰度级对应的数据信号DS被供应到第一节点N1，则第一晶体管M1不向发光器件EL供应驱动电流。在这种情况下，发光器件EL不发光以显示黑色灰度级。
同时，在本公开的实施例中，子像素SPX(或像素PXL)的电路结构不受图7中所示的实施例的限制。在实施例中，子像素SPX可以包括目前在本领域已知的各种类型的像素电路。
当根据上述实施例的包括子像素SPX(或像素PXL)的显示装置10以第二模式被驱动时，面板驱动电路210可以将与预定的光图案对应的驱动信号供应到显示面板110。因此，设置在指纹感测区域SA中的至少一些发光器件EL以与驱动信号对应的形式发射光。
在实施例中，面板驱动电路210可以在执行第二模式的时间段内按顺序对子像素SPX进行扫描的同时，将与预定的光图案对应的感测数据电压供应到指纹感测区域SA的子像素SPX(或像素PXL)的数据线Dj。在这种情况下，由于感测数据电压在执行第二模式的时间段内被反复地改变多次，所以可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的振幅。
在一些实施例中，可以在沿着与扫描方向相同的方向以水平线为单位开启子像素SPX的同时，从与指纹感测区域SA的子像素SPX对应的光传感器PHS按顺序接收感测信号。可选地，由于利用第一控制信号来控制第三晶体管M3的导通和截止，所以在从至少指纹感测区域SA的子像素SPX同时发射光之后，可以在同一时刻感测整个指纹感测区域SA。例如，可以在一个帧周期1F中的预定扫描时间段内，向指纹感测区域SA的子像素SPX同时供应具有栅极截止电压的第一控制信号，同时按顺序扫描子像素SPX。此外，在扫描时间段之后的预定发射时间段内，将具有栅极导通电压的第一控制信号同时供应到子像素SPX，使得可以从至少指纹感测区域SA的子像素SPX同时发射光。
同时，由于除了控制感测数据电压之外还控制第一控制信号，因此可以控制从指纹感测区域SA发射的光L1的图案。在实施例中，可以控制第一控制信号的电压电平和/或供应时序，使得从指纹感测区域SA发射与预定光图案对应的光L1。在一些实施例中，可针对每特定时间(例如，针对每帧)改变第一控制信号的电压电平。当如上所述控制第一控制信号时，可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的脉冲宽度、相位和/或频率。
即，根据本公开的实施例，当控制感测数据电压和第一控制信号中的至少一个时，可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的脉冲宽度、相位和/或频率。因此，可以从接收自光传感器PHS的感测信号中容易地检测到有效感测信号。
图9示出了根据本公开的实施例的子像素。在图9中，与图7的组件相似或相同的组件由同样的附图标记来表示，并将省略它们的详细描述。
参照图9，在一些实施例中，子像素SPX’还可以包括第四晶体管(用于指纹感测的发射控制晶体管)M4，第四晶体管M4设置在驱动电流流经发光器件EL所沿的电流路径上。在一些实施例中，第四晶体管M4可以串联地结合到位于第一电源ELVDD和第一晶体管M1之间的第三晶体管M3。在实施例中，第四晶体管M4可以结合在第一晶体管M1和第三晶体管M3之间。此外，第四晶体管M4的栅电极可以结合到第二控制线CSi。
在一些实施例中，可以将用于与第一模式和/或第二模式对应地控制每一个子像素SPX’的发射状态或者发射时序(例如，发射时间点和/或发射持续时间)的第二控制信号(例如，用于指纹感测的发射控制信号)供应到第二控制线CSi。具体地，当将具有栅极截止电压的第二控制信号供应到第二控制线CSi时，第四晶体管M4被截止以阻挡驱动电流的电流路径形成在子像素SPX’中。另外，当将具有栅极导通电压的第二控制信号供应到第二控制线CSi时，第四晶体管M4被导通以允许形成驱动电流的电流路径。
在一些实施例中，可以把相同的第二控制信号同时供应给设置在指纹感测区域SA中的子像素SPX’(或者由子像素SPX’构造的像素PXL)。在实施例中，与指纹感测区域SA的子像素SPX’结合的第二控制线CSi可以彼此电结合，在显示装置10以第一模式和第二模式驱动的时间段内可以将第二控制信号同时供应到指纹感测区域SA的子像素SPX’。因此，利用一个第二控制信号可以容易地控制指纹感测区域SA的亮度。
在一些实施例中，可以在显示装置10以第一模式驱动的时间段内把具有栅极导通电压的第二控制信号连续地供应到第二控制线CSi。然后，在执行第一模式的时间段内，指纹感测区域SA的子像素SPX’可以与剩余区域的子像素(例如，具有图7中所示的结构的子像素SPX)一起被驱动。
同时，可以在显示装置10以第二模式驱动的时间段内反复地改变供应到第二控制线CSi的第二控制信号的电压电平。在实施例中，可以在显示装置10以第二模式驱动的时间段内将具有栅极导通电压的第二控制信号和具有栅极截止电压的第二控制信号交替地供应到第二控制线CSi。例如，第二控制信号可以在执行第二模式的时间段中的第一时间段内具有允许第四晶体管M4导通的栅极导通电压，并可以在第一时间段之后的第二时间段内具有允许第四晶体管M4截止的栅极截止电压。在一些实施例中，第一时间段和第二时间段可以具有相同的持续时间，但本公开不限于此。例如，第一时间段和第二时间段的持续时间(或连续时间)可以被设定为彼此不同。在一些实施例中，第二控制信号的电压电平可以在执行第二模式的时间段内的预定时间段中改变，但本公开不限于此。在实施例中，第二控制信号的电压电平可以在执行第二模式的时间段内针对每个帧周期而改变。
在一些实施例中，允许第四晶体管M4导通的栅极导通电压可以包括允许第四晶体管M4导通至不同程度的多个电压电平。在实施例中，栅极导通电压可以包括允许第四晶体管M4彻底(或充分)导通的第一栅极导通电压以及允许第四晶体管M4弱导通的一个或更多个第二栅极导通电压。在这种情况下，在执行第二模式的时间段内，第二控制信号的电压电平可以从包括第一栅极导通电压、第二栅极导通电压和栅极截止电压的至少三个电压电平中的任何一个反复地多次改变为所述至少三个电压电平中的另一个。在一些实施例中，如果将具有第二栅极导通电压的第二控制信号供应到第二控制线CSi，则供应有第二控制信号的子像素SPX’可以以黑色灰度级和白色灰度级之间的中间灰度级发光。如果如上所述施加中间灰度级，则可以以不同的形式改变从指纹感测区域SA发射的光L1的图案。
在上述实施例中，设置在指纹感测区域SA中的子像素SPX’(或由子像素SPX’构造的像素PXL)可以发射具有对应于第二控制信号的电压电平而改变的亮度的光。即，在一些实施例中，指纹感测区域SA在执行第二模式的时间段内发射具有与第二控制信号的电压电平对应的亮度的光，并且可以发射具有随着第二控制信号的电压电平的反复改变而改变的亮度的光。在实施例中，当显示装置10以第二模式驱动时，指纹感测区域SA的亮度可以对应于预定的光图案而改变。
在一些实施例中，显示装置10可以包括位于至少指纹感测区域SA中的每个子像素SPX’中的第四晶体管M4。在实施例中，显示装置10可以包括仅位于指纹感测区域SA的每个子像素SPX’中的第四晶体管M4。然而，本公开不限于此。例如，在另一实施例中，显示装置10可以包括位于除指纹感测区域SA之外的剩余显示区域AA的每个子像素SPX中的第四晶体管M4，使得显示区域AA的所有子像素SPX和SPX’(或像素PXL)可以具有基本相同的结构。因此，可以使显示装置10的图像质量均等。
当第四晶体管M4设置在除了指纹感测区域SA之外的剩余显示区域AA的每个子像素SPX中时，可以将具有栅极导通电压的第二控制信号连续地供应到剩余显示区域AA的第四晶体管M4。为此，用于将第二控制信号供应到指纹感测区域SA的每个子像素SPX’的第二控制线CSi和用于将第二控制信号供应到剩余显示区域AA的每个子像素SPX的第二控制线CSi可以彼此分开。此外，面板驱动电路210可以将具有栅极导通电压的第二控制信号连续供应到与剩余显示区域AA的每个子像素SPX结合的第二控制线CSi。
在一些实施例中，在执行第二模式的时间段内，可以供应第一控制信号以允许设置在指纹感测区域SA中的子像素SPX’的第三晶体管M3被最大地导通，并且可以供应第二控制信号以允许子像素SPX’的第四晶体管M4被反复地截止。在实施例中，可以设定第一控制信号的电压电平，使得仅在执行第二模式的时间段中向子像素SPX’供应扫描信号的时间段内，对应的子像素SPX’的第三晶体管M3被截止，而在其它时间段中，子像素SPX’的第三晶体管M3保持导通状态。此外，可以设定第二控制信号的电压电平，使得在执行第二模式的时间段内，可以在指纹感测区域SA中发射与预定的光图案对应的光。
即，可以在执行第二模式的时间段内利用第二控制信号来控制从指纹感测区域SA发射的光L1的图案(波形等)和/或亮度。因此，由于第二控制信号的供应时序和电压电平被控制，所以可以以预定的图案来调制从指纹感测区域SA发射的光L1。在实施例中，可以利用第二控制信号来调制从指纹感测区域SA发射的光L1的脉冲宽度、相位和/或频率。
在上述实施例中，由于向设置在指纹感测区域SA中的子像素SPX’供应的感测数据电压的电压电平在执行第二模式的时间段内反复改变，所以可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的振幅。
即，根据上述实施例，由于对感测数据电压和第二控制信号中的至少一个进行控制，所以可以调制从指纹感测区域SA发射的光L1的振幅、脉冲宽度、相位和/或频率。
图10示出当以第二模式驱动根据本公开的实施例的显示装置时的驱动方法的实施例。在实施例中，图10示出当在至少指纹感测区域中以第二模式驱动包括如图9中所示构造的像素的显示装置时的驱动方法的实施例。
参照图10，在一些实施例中，在第二模式时间段Pse以及设置在第二模式时间段Pse之前和之后的模式转换时间段Pt1和Pt2内，面板驱动电路210可以在按顺序对设置在至少指纹感测区域SA中的扫描线S1至Sn进行扫描的同时，向每条数据线Dj供应预定灰度级的感测数据电压。在实施例中，面板驱动电路210可以在至少第二模式时间段Pse内按顺序向扫描线S1至Sn供应具有栅极导通电压的扫描信号的同时，向每条数据线Dj供应与白色灰度级对应的电压(V255)。另外，面板驱动电路210可以在向每条扫描线Si供应扫描信号的时间点处，向每条第一控制线Ei供应具有栅极截止电压的第一控制信号以使其与扫描信号同步，否则向每条第一控制线Ei供应具有栅极导通电压的第一控制信号。同时，在一些实施例中，面板驱动电路210仅在第二模式时间段Pse结束之后将与黑色灰度级对应的电压(V0)供应到每条数据线Dj，从而能够防止指纹感测区域SA发射具有不想要的亮度的光。
在一些实施例中，面板驱动电路210可以在第二模式时间段Pse内向设置在指纹感测区域SA中的子像素SPX的第二控制线CSi同时供应相同的第二控制信号。在这种情况下，面板驱动电路210可以在每个帧周期内反复地改变供应到指纹感测区域SA的第二控制信号的电压电平。在实施例中，如图10中所示，第二控制信号的电压电平可以在一个帧周期1F内以三个阶段在栅极截止电压与栅极导通电压之间改变几次。在这种情况下，从指纹感测区域SA发射的光L1的振幅也可以改变。
在一些实施例中，第二控制信号的电压电平可以每隔一定时间而改变。因此，指纹感测区域SA可以发射具有与第二控制信号的电压电平对应地改变的亮度的光。在实施例中，第二控制信号的电压电平即使在一个帧周期1F内也可以反复改变。在这种情况下，指纹感测区域SA可以发射具有与第二控制信号的电压电平对应的瞬间亮度的光。
根据以上描述的实施例，由于控制供应到第二控制线CSi的第二控制信号，所以可以在显示装置10以第二模式驱动的时间段内反复改变指纹感测区域SA的子像素SPX的瞬间亮度、发射状态和/或发射时序。因此，可以对从指纹感测区域SA发射的光L1的图案进行各种调制。
图11A示出了当以第二模式驱动根据对比示例的显示装置时的面板亮度。图11B示出了当以第二模式驱动根据本公开的实施例的显示装置时的面板亮度以及对应于该面板亮度的从显示面板输出的光信号的波形。为了方便起见，图11A和图11B示出了指纹感测区域的面板亮度。
参照图11A，根据对比示例的显示装置在第二模式时间段Pse内通过显示面板发射具有恒定亮度的光。另一方面，参照图11B，根据本公开的实施例的显示装置10在第二模式时间段Pse内通过显示面板110发射具有每隔预定时间段改变的亮度PL的光。例如，根据本公开的实施例的显示装置10可伴随在第二模式时间段Pse中的一个时间段内亮度PL改变多次而发射光，并发射具有在所述一个时间段以相同的图案反复改变的亮度PL的光。
因此，显示面板110可以输出具有特定波形的光信号LS，所述特定波形具有与亮度PL的改变相对应的预定周期(period)。在实施例中，显示面板110可以输出其信号电平与指纹感测区域SA的亮度PL的改变对应地改变的光信号LS。即，在根据本公开的实施例的显示装置10中，从指纹感测区域SA发射的光信号LS可以被调制为具有预定的图案，可以根据预定的周期重复所述光图案。
在一些实施例中，为了调制从指纹感测区域SA发射的光信号LS，面板驱动电路210可以与预定的光图案对应地控制供应到显示面板110的驱动信号。在实施例中，在第二模式时间段Pse内，面板驱动电路210可以产生被供应到指纹感测区域SA的子像素SPX和SPX’(或像素PXL)的感测数据电压、第一控制信号和第二控制信号中的至少一个以对应于预定的光图案，并且将感测数据电压、第一控制信号和第二控制信号中的所述至少一个供应到显示面板110。
在第二模式时间段Pse内从显示面板110发射的光信号LS的一部分可从用户的手指(例如，指纹)反射，反射光可入射到光传感器PHS中。即，在第二模式时间段Pse内从显示面板110发射的光信号LS可以用作用于指纹检测的输入信号。
图12A和图12B示出了当根据本公开的实施例的显示装置以第二模式驱动时入射到指纹中的光信号和从指纹反射的反射信号的实施例。为了方便起见，图12A和图12B示出了从指纹感测区域发射的光信号和与该光信号对应的反射信号。
参照图12A，如果从指纹感测区域SA发射具有预定的光图案的光信号LS以使其从指纹反射，则在指纹的脊和谷处表现出不同的反射形式。在实施例中，分别从指纹的脊和谷反射的第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2具有与光信号LS对应的波形，并且可以具有不同的大小(或电平)和/或不同的相位。例如，从指纹的脊反射的第一反射信号Sr1的大小可以比从指纹的谷反射的第二反射信号Sr2的大小大。即，在第二模式时间段Pse内从光传感器PHS输入到指纹检测电路220的感测信号可以包括与第一反射信号Sr1对应的第一感测信号和与第二反射信号Sr2对应的第二感测信号。此外，第一感测信号和第二感测信号均具有与光信号LS的光图案对应的波形，该波形可以具有不同的大小和相位。因此，基于第一感测信号和第二感测信号来检测第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2之间的大小差等，从而可以检测指纹的形状。因此，可以产生用户的指纹信息。
参照图12B，由于显示面板110中的光散射或外部光的引入会产生光噪声。因此，在光信号LS、第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2中的至少一者中会包括光噪声(噪声分量)。在实施例中，光信号LS、第一反射信号Sr1和/或第二反射信号Sr2的信号电平会对应于光噪声而改变。可选地，从指纹反射的光没有入射到其中的至少一些光传感器PHS会接收光噪声，并且输出与光噪声对应的感测信号。与光噪声对应的感测信号可以具有与设置在指纹感测区域SA中的像素PXL的发射形式无关的波形。
然而，如上所述，根据本公开的实施例的显示装置10在第二模式时间段Pse内与预定的光图案对应地控制指纹感测区域SA的亮度。因此，指纹检测电路220可以在从光传感器PHS接收的感测信号中，将包括第一感测信号和第二感测信号的有效分量(有效感测信号)与除了有效分量之外的噪声分量区分开，并且基于第一感测信号和第二感测信号来检测指纹的形状。
图13A至图13C示出了根据本公开的实施例的指纹感测方法。在图13A至图13C中，将省略与上述实施例的部分相似或相同的部分的详细描述。
参照图13A至图13C，可以利用具有预定周期的光信号LS来检测用户的指纹。具体地，当利用设置在指纹感测区域SA中的像素PXL来发射具有预定周期的光信号LS时，如果光信号LS的至少一部分从指纹反射，则在指纹的脊和谷处表现出不同的反射形式。例如，分别从指纹的脊和谷反射的第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2在它们的大小(信号电平)和相位上有所不同。因此，可以通过检测第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2之间的大小差和/或第一反射信号Sr1和第二反射信号Sr2之间的相位差来检测指纹的形状，可以与指纹的形状对应地产生用户的指纹信息。
同时，除了上述方法之外，可以利用PFM等来检测指纹的形状。在实施例中，可以通过向指纹发射其频率连续改变的光信号LS并检测从光传感器PHS输出的感测信号之间的频率差来将指纹的脊和谷彼此区分开。
根据本公开，利用从像素发射的光来检测用户的指纹，使得可以在没有任何单独的外部光源的情况下实现指纹传感器。
此外，根据本公开，在指纹感测时间段内，对应于预定的光图案来控制像素的发射，并且基于从光传感器接收的感测信号中的与光图案对应的感测信号(有效感测信号)来检测用户的指纹。因此，可以减少由光噪声引起的故障，并且可以改善指纹识别的可靠性。
这里已经公开了示例实施例，尽管采用了特定术语，但仅以普遍性和描述性的含义而非出于限制的目的来使用和解释它们。在一些情况下，如本领域普通技术人员将清楚的，自提交本申请之时起，除非另外明确地指出，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离如权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以进行形式上和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种显示装置，所述显示装置包括：
显示面板，包括显示区域，所述显示区域包括指纹感测区域和设置在所述指纹感测区域中的多个像素；
传感器层，与所述指纹感测区域叠置地设置在所述显示面板的一个表面上，所述传感器层包括多个光传感器；
面板驱动电路，构造为对应于第一模式将与图像数据对应的数据信号输出到所述显示面板，并且对应于第二模式将驱动信号输出到所述显示面板以允许所述像素以与预定的光图案对应的形式发射光；以及
指纹检测电路，构造为对应于所述第二模式从所述光传感器接收感测信号，所述指纹检测电路基于接收到的感测信号中的与所述光图案对应的感测信号来检测用户的指纹。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述感测信号包括具有与所述光图案对应的波形但具有不同大小和不同相位的第一感测信号和第二感测信号，
其中，所述指纹检测电路被构造为基于所述第一感测信号和所述第二感测信号来检测所述指纹的形状。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述面板驱动电路被构造为产生所述驱动信号，使得在所述显示装置以所述第二模式驱动的时间段内从所述像素发射的光的振幅、脉冲宽度、相位和频率中的至少一个被改变。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述驱动信号是感测数据电压，所述感测数据电压具有根据所述显示装置以所述第二模式驱动的特定时间段而改变的电压电平，所述感测数据电压被供应到与所述像素结合的数据线。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述面板驱动电路被构造为在所述显示装置以所述第二模式驱动的所述特定时间段中的每个帧内，在按顺序扫描设置在所述指纹感测区域中的所述像素的同时，将所述驱动信号供应到所述像素。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，设置在所述指纹感测区域中的所述像素被构造为在每个帧内根据所述像素的扫描顺序依次发射光，或者在所述帧中的预定发射时间段内同时发射光。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素中的每个包括发光器件和位于驱动电流流经所述发光器件所沿的电流路径上的晶体管，所述晶体管对应于所述驱动信号而被导通。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述晶体管在所述显示装置以所述第二模式驱动的特定时间段内被反复地导通和截止。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述驱动信号具有栅极导通电压和栅极截止电压，所述栅极导通电压在所述显示装置以所述第二模式驱动的特定时间段中的第一时间段内允许所述晶体管导通，所述栅极截止电压在所述第一时间段之后的第二时间段内允许所述晶体管截止。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述栅极导通电压包括允许所述晶体管导通至不同程度的多个电压电平。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述像素中的每个包括：
发光器件，结合在第一电源和第二电源之间；
第一晶体管，结合在所述第一电源和所述发光器件之间，所述第一晶体管包括结合到第一节点的第一栅电极；
第二晶体管，结合在所述第一节点和数据线之间，所述第二晶体管包括结合到扫描线的第二栅电极；
第三晶体管和第四晶体管，串联结合在所述第一电源和所述第一晶体管之间，所述第三晶体管和所述第四晶体管包括分别结合到第一控制线和第二控制线的第三栅电极和第四栅电极；以及
电容器，结合在所述第一节点和所述第一电源之间。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述面板驱动电路被构造为在所述显示装置以所述第二模式驱动的特定时间段中的每个帧内，在分别将具有栅极导通电压的扫描信号和具有栅极截止电压的第一控制信号按顺序供应到位于设置在所述指纹感测区域中的每条水平线上的所述扫描线和所述第一控制线的同时，将相同的感测数据电压供应到所述像素。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述面板驱动电路被构造为在所述显示装置以所述第二模式驱动的所述特定时间段中的每个帧内，将相同的第二控制信号同时供应到所述像素的所述第二控制线，并且
其中，所述第二控制信号的电压电平在每个帧内被反复地改变为所述栅极导通电压或所述栅极截止电压。
14.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述显示面板还包括设置在除了所述指纹感测区域之外的剩余显示区域中的多个像素，所述多个像素中的每个具有与设置在所述指纹感测区域中的所述像素中的每个的结构相同的结构，
其中，所述面板驱动电路被构造为将具有栅极导通电压的第二控制信号连续供应到与所述剩余显示区域的所述多个像素结合的所述第二控制线。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其中，在所述显示装置以所述第二模式驱动的特定时间段内，所述驱动信号的电压电平对应于所述光图案而反复地改变，并且所述像素的亮度对应于所述驱动信号的所述电压电平而改变。
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