CN109656048A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液晶显示装置，包括依次叠设的背光模组、液晶显示面板和指纹识别层，液晶显示面板设于背光模组和指纹识别层之间，指纹识别层包括多个间隔设置的指纹识别模组和基板，指纹识别模组包括感应层、源极和漏极，源极与漏极间隔设置，基板覆盖于源极和漏极上，其中，感应层由非晶硅材料制成，用于感应光强并产生漏电流。本液晶显示装置中，指纹识别层可设置于液晶显示装置的任意区域，从而在液晶显示装置的所有区域均是实现指纹识别，且不会影响正常显示，也不需设置单独的识别区域，适于全面屏的指纹识别，从而也有效地提高了液晶显示装置的前面面板的屏占比；感应层对光强感应灵敏度高，不但指纹识别速度快，指纹识别精度也较高。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置具有画质好、体积小、重量轻、低驱动电压、低功耗、无辐射和制造成本相对较低的优点，在平板显示领域占主导地位。
为了实现人机交互的更大便利性，通常采用指纹识别方式来对电子设备进行解锁等操作。目前，通常需要设置单独的指纹识别区域来进行指纹识别，然而，随着全面屏的普及，单独的指纹识别区域成为了影响屏占比的重要因素。为此，目前大多数的指纹识别只能移到电子设备的侧面或背面，给用户使用带来了极大的不便。
随着科技的进步，由于OLED显示屏的厚度较薄，近年来逐步出现了可适用于OLED显示屏的屏下指纹识别技术来实现全面屏的指纹识别，但由于LCD显示屏时通过背光模组被动发光，因此该技术难以应用于LCD显示屏。
发明内容
本发明的目的是提供一种适于全面屏的液晶显示装置及其驱动方法。
本发明实施例提供一种液晶显示装置，包括依次叠设的背光模组、液晶显示面板和指纹识别层，该液晶显示面板设于该背光模组和该指纹识别层之间，该指纹识别层包括多个间隔设置的指纹识别模组和基板，该指纹识别模组包括感应层、源极和漏极，该源极与该漏极间隔设置，该基板覆盖于该源极和该漏极上，其中，该感应层由非晶硅材料制成，用于感应光强并产生漏电流；该感应层设于该液晶显示面板远离该背光模组的一侧，该源极和该漏极设于该感应层远离该液晶显示面板的一侧，或者，该源极和该漏极设于该液晶显示面板远离该背光模组的一侧，该感应层设于该源极和该漏极远离该液晶显示面板的一侧。
其中一实施例中，该指纹识别模组还包括扩散区，两个该扩散区间隔设置，该扩散区位于该感应层与该源极和漏极之间。
其中一实施例中，该指纹识别模组还包括栅极，该栅极设于该感应层和该液晶显示面板之间；该指纹识别模组还包括电性连接于该栅极的栅极线，以对该栅极输入电信号。
其中一实施例中，该指纹识别模组还包括输入走线和输出走线，该输入走线和该输出走线分别与该感应层电性连接，通过该输入走线向该感应层输入电信号，通过该输出走线将该感应层的漏电输出成输出电信号。
其中一实施例中，该指纹识别层还包括电路板和控制装置，该电路板电性连接于该输入走线和该输出走线，该控制装置电性连接于该电路板，该控制装置通过该电路板将输入信号传输至该输入走线，输出信号从该输出走线通过该电路板输出至该控制装置，该控制装置根据输出信号获得指纹图案。
其中一实施例中，该液晶显示装置还包括触摸感应元件，用于检测该基板是否被触摸，该触摸感应元件电性连接于该控制装置，该背光模组包括多个背光源，多个该背光源分别对应该液晶显示装置的多个不同区域，在该液晶显示装置处于暗屏状态下，当感应到该液晶显示装置的某个区域的该基板被触摸时，
该区域对应的背光源被点亮，且该区域对应的液晶显示面板透光，而其余区域对应的背光源不被点亮，和/或其余区域对应的液晶显示面板不透光；或者，
该背光模组的所有背光源被点亮，被触摸区域的液晶显示面板透光，而未被触摸区域的液晶显示面板不透光。
其中一实施例中，该液晶显示装置还包括光传感器，用于检测环境光强，该光传感器电性连接于该控制装置。
其中一实施例中，当该光传感器检测出环境光小于预设值时，在指纹识别之前，所有区域漏电流识别值均位于-X％～X％，所有区域均识别为0，在指纹识别时，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值为X％～100％或-100％到-X％，识别为1，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值位于-X％～X％，识别为0，由此得到指纹图案；
当该光传感器检测出环境光大于或等于预设值时，在指纹识别之前，所有区域漏电流识别值均为-100％或100％，所有区域均识别为1，在指纹识别时，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值为X％～100％或-100％到-X％，识别为0，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值位于-X％～X％，识别为1，由此得到指纹图案。
其中一实施例中，该液晶显示面板包括第一基板、与该第一基板相对设置的第二基板以及位于该第一基板和该第二基板之间的液晶层，该第一基板为彩色滤光片基板，该第二基板为薄膜晶体管阵列基板，该第一基板包括遮光层，该指纹识别模组对应该遮光层的位置而设。
其中一实施例中，该第二基板上由扫描线和数据线限定形成多个像素单元，每个像素单元内设有一个开关元件，该指纹识别模组的位置与该开关元件的位置对应。
本液晶显示装置中，指纹识别层可设置于液晶显示装置的任意区域，从而在液晶显示装置的所有区域均是实现指纹识别，且不会影响正常显示，也不需设置单独的识别区域，适于全面屏的指纹识别，从而也有效地提高了液晶显示装置的前面面板的屏占比；感应层对光强感应灵敏度高，不但指纹识别速度快，指纹识别精度也较高。
附图说明
图1为本发明第一实施例的液晶显示装置的剖面结构示意图；
图2为图1所示液晶显示装置的指纹识别模组的平面结构示意图；
图3为图1所示液晶显示装置的指纹识别原理图；
图4为图1所示液晶显示装置的电路原理示意图；
图5为图1所示液晶显示装置在环境光强较弱时输出电信号示意图；
图6a和图6b为图1所示液晶显示装置在环境光强较弱时的无手指按压时和有手指按压时的指纹识别图案示意图；
图7为图1所示液晶显示装置在环境光强较强时输出电信号示意图；
图8a和图8b为图1所示液晶显示装置在环境光强较弱时的无手指按压时和有手指按压时的指纹识别图案示意图；
图9为图1所示液晶显示装置的液晶显示面板结构示意图；
图10为本发明第二实施例的液晶显示装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
第一实施例
图1为本发明第一实施例的液晶显示装置的剖面结构示意图，图2为图1所示液晶显示装置的指纹识别模组的平面结构示意图，图3为图1所示液晶显示装置的指纹识别原理图，图4为图1所示液晶显示装置的电路原理示意图，图5为图1所示液晶显示装置在环境光强较弱时输出电信号示意图，图6a和图6b为图1所示液晶显示装置在环境光强较弱时的无手指按压时和有手指按压时的指纹识别图案示意图，图7为图1所示液晶显示装置在环境光强较强时输出电信号示意图，如图1和图2所示，本发明第一实施例的液晶显示装置包括依次叠设的背光模组10、液晶显示面板30和指纹识别层50，液晶显示面板30设于背光模组10和指纹识别层50之间。指纹识别层50包括多个间隔设置的指纹识别模组502和基板504，指纹识别模组502包括感应层506、扩散区507、源极508和漏极509，感应层506设于液晶显示面板30远离背光模组10的一侧，两个扩散区507间隔设于感应层506上，源极508和漏极509分别设于两个扩散区507上，且源极508与漏极509间隔设置，基板504覆盖于源极508和漏极509上。其中，感应层506由非晶硅(a-Si)材料制成。具体地，基板504可为玻璃基板。扩散区507由N+材料制成。可以理解，扩散区507也可省略。
本液晶显示装置中，如图3所示，背光模组10发出的光线向上射出，当有手指按压在基板504上时，背光模组10射出的光线在照射到手指指纹表面后，因为指纹的嵴与基板504间无间隙，并且按压到基板504表面后指纹的嵴基本变扁平，光发生全反射；光照射到指纹的峪之后因为存在间隙、加上峪里面不是平面，光会不断折射发生衰减，导致与嵴处反射的光存在显著地亮度差异，因此光线在照射到指纹的嵴和峪时对感应层506刺激导致的漏电流不同，故而可以根据漏电流的大小识别手指指纹。当感应层506产生漏电流时，会使源极508与漏极509电性导通，由此可测量感应层506产生的漏电流。
本实施例中，指纹识别模组502还包括栅极512，栅极512设于感应层506和液晶显示面板30之间。
本实施例中，指纹识别模组502还包括电性连接于栅极512的栅极线513，以对栅极512输入电信号，这样，可提高感应层506漏电的阈值电压，使之更容易漏电后被导通。当然，栅极线513也可省略，可通过扩大感应层506面积的方式，以增大光照面积、提高漏电流、提高精确度。
本实施例中，液晶显示面板30和基板504之间填充有包覆指纹识别模组502的保护层514。可以理解，保护层514也可省略。
本实施例中，指纹识别模组502还包括输入走线523和输出走线524，输入走线523和输出走线524分别与感应层506电性连接，通过输入走线523向感应层506输入电信号，通过输出走线524将感应层506的漏电输出成输出电信号。
本实施例中，如图4所示，指纹识别层50还包括电路板516和控制装置517，电路板516电性连接于输入走线523和输出走线524，控制装置517电性连接于电路板，控制装置517通过电路板516将输入信号传输至输入走线523，输出信号从输出走线524通过电路板516输出至控制装置，控制装置517根据输出信号获得指纹图案，控制装置517还将获得的指纹图案与预存的指纹图案比较，判断是否一致，当获得的指纹图案与预存的指纹图案一致时，解锁液晶显示装置，否则不解锁。具体地，电路板516可为柔性电路板。更具体地，基板504上设有连接电路，各指纹识别模组502通过基板504上的连接电路与电路板516电性连接。同时，栅极线513也可电性连接于电路板516。
本实施例中，液晶显示装置还包括光传感器519，用于检测环境光强，光传感器519电性连接于控制装置517。通过光传感器519检测环境光强，可避免因外部光强导致的误操作。
无手指按压时，通过输入走线523输入电信号，由于无手指按压，因此该电信号通过输出走线524输出为左侧的电流信号；有手指按压时，通过输入走线523输入电信号，感应层506产生了漏电流，这样通过输出走线524输出的就是右侧的电流信号了。具体地，设定指纹的嵴反射的光导致的漏电量为A，指纹的峪反射的光导致的漏电量为B，则识别值即为B/A，设定识别阈值为-X％和X％，并设置最大漏电量相对于当前环境光的漏电量为±100％。收集输出走线524输出的电信号确定识别值，根据识别值的大小识别为0或1，这样即可获得指纹的图案，其中，识别值＝输出走线524输出的电流/输入走线523输入的电流。当环境光较弱时(例如小于一预设值)，如图5所示，在无手指按压时，为指纹识别之前，所有区域漏电流均较小，识别值位于-X％～X％，如图5左侧所示，则所有区域均识别为0，如图6a所示；当手指按压时，如图5右侧所示，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值为X％～100％或-100％到-X％，识别为1，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值位于-X％～X％，识别为0，由此得到指纹图案，如图6b所示。当环境光较强时(例如大于预设值)，如图7所示，在无手指按压时，为指纹识别之前，环境光强使得所有区域漏电流均较大，识别值均达到100％或-100％，即全部为X％～100％或-100％到-X％，如图7左侧所示，则所有区域均识别为1，如图8a所示；当手指按压时，如图7右侧所示，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值大于识别阈值为X％～100％或-100％到-X％，识别为0，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值为-X％～X％，识别为1，由此得到指纹图案，如图8b所示指纹根据输出信号获得的图案。由此可见，由于预先根据光传感器519识别外界环境光强，可避免在指纹识别时将外围环境光照射区域误认为指纹的嵴，提高了识别的准确性。
本实施例中，液晶显示装置还包括触摸感应元件521，用于检测基板504是否被触摸，触摸感应元件521电性连接于控制装置517，背光模组10包括多个背光源，多个背光源分别对应液晶显示装置的多个不同区域，在液晶显示装置处于暗屏状态下，当感应到液晶显示装置的某个区域的基板504被触摸时，该区域对应的背光源被点亮，且该区域对应的液晶显示面板30透光，而其余区域对应的背光源不被点亮，和/或其余区域对应的液晶显示面板30不透光。这样，感应层506即可感应对应背光源发出的光线以识别指纹图案，并且，被点亮区域可稍大于被触摸区域。可以理解，这里的触摸感应元件521可以是实现触控显示装置的触控感应模组，具体结构在此不再赘述，当然，触摸感应元件521也可以是压力传感器，或者感应电容等。更具体地，当感应到液晶显示装置的某个区域的基板504被触摸时，该区域对应的背光源亮度提高，以增强感应层506的漏电流。可以理解，背光模组10的所有背光源也可一直被点亮，通过控制被触摸区域的液晶显示面板30透光，而未被触摸区域的液晶显示面板30不透光。
本实施例中，如图9所示，液晶显示面板30包括第一基板302、与该第一基板302相对设置的第二基板304以及位于该第一基板302和该第二基板304之间的液晶层306。第一基板302为彩色滤光片基板(CF基板)，第二基板304为薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)，第一基板302包括第一衬底307、遮光层308和滤光片309，遮光层308和滤光片309设于第一衬底307的下方。第二基板304包括第二衬底311、公共电极312、绝缘层314和像素电极316，公共电极312、绝缘层314和像素电极316依次设于第二衬底311上。该第二基板304上由扫描线和数据线限定形成多个像素单元，每个像素单元内设有一个开关元件，开关元件可设于第二衬底311上，遮光层308对应与各像素单元相接处而设，以防止混色。具体地，开关元件可为薄膜晶体管(TFT)，遮光层308可为黑矩阵(BM)。其中，指纹识别模组502对应遮光层308的位置而设，这样，指纹识别模组502不会影响液晶显示装置的正常显示；指纹识别模组502的位置与开关元件的位置对应，这样可保证指纹识别的精度，一般来说，每一条指纹会对应到至少3个指纹识别模组502，且液晶显示面板30的分辨率越高对应指纹识别的精度也越高。
本液晶显示装置中，指纹识别层50可设置于液晶显示装置的任意区域，从而在液晶显示装置的所有区域均是实现指纹识别，且不会影响正常显示，也不需设置单独的识别区域，适于全面屏的指纹识别，从而也有效地提高了液晶显示装置的前面面板的屏占比；感应层506对光强感应灵敏度高，不但指纹识别速度快，指纹识别精度也较高。
第二实施例
图10为本发明第二实施例的液晶显示装置的剖面结构示意图，如图10所示，本发明第二实施例的液晶显示装置与第一实施例的液晶显示装置的基本相似，区别在于，第二实施例的液晶显示装置中，指纹识别模组502包括感应层506、扩散区507、源极508和漏极509，源极508和漏极509设于液晶显示面板30远离背光模组10的一侧，两个扩散区507分别设于源极508和漏极509上，感应层506同时设于两个扩散区507上。其中，感应层506由非晶硅(a-Si)材料制成。第二实施例的液晶显示装置其他结构与第一实施例的液晶显示装置相似，在此不再赘述。
相比第一实施例，第二实施例的液晶显示装置中，由于感应层506设于远离基板504的一侧，一方面由于离液晶显示面板30的遮光层308更近，避免从背光模组10向上射出的光线被感应层506感应到而使感应层506的漏电流大小造成影响，使识别结果更准确，并且感应层506离外界距离更远，减小了环境光对感应层506的漏电流大小的影响；另一方面，感应层506与手指相距较远，光程较大，避免了手指指纹的峪处折射光线被感应层506感应到，因而指纹识别更准确。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括依次叠设的背光模组(10)、液晶显示面板(30)和指纹识别层(50)，该液晶显示面板(30)设于该背光模组(10)和该指纹识别层(50)之间，该指纹识别层(50)包括多个间隔设置的指纹识别模组(502)和基板(504)，该指纹识别模组(502)包括感应层(506)、源极(508)和漏极(509)，该源极(508)与该漏极(509)间隔设置，该基板(504)覆盖于该源极(508)和该漏极(509)上，其中，该感应层(506)由非晶硅材料制成，用于感应光强并产生漏电流；该感应层(506)设于该液晶显示面板(30)远离该背光模组(10)的一侧，该源极(508)和该漏极(509)设于该感应层(506)远离该液晶显示面板(30)的一侧，或者，该源极(508)和该漏极(509)设于该液晶显示面板(30)远离该背光模组(10)的一侧，该感应层(506)设于该源极(508)和该漏极(509)远离该液晶显示面板(30)的一侧。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该指纹识别模组(502)还包括扩散区(507)，两个该扩散区(507)间隔设置，该扩散区(507)位于该感应层(506)与该源极(508)和漏极(509)之间。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该指纹识别模组(502)还包括栅极(512)，该栅极(512)设于该感应层(506)和该液晶显示面板(30)之间；该指纹识别模组(502)还包括电性连接于该栅极(512)的栅极线，以对该栅极(512)输入电信号。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该指纹识别模组(502)还包括输入走线(523)和输出走线(524)，该输入走线(523)和该输出走线(524)分别与该感应层(506)电性连接，通过该输入走线(523)向该感应层(506)输入电信号，通过该输出走线(524)将该感应层(506)的漏电输出成输出电信号。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，该指纹识别层(50)还包括电路板(516)和控制装置(517)，该电路板(516)电性连接于该输入走线(523)和该输出走线(524)，该控制装置(517)电性连接于该电路板，该控制装置(517)通过该电路板(516)将输入信号传输至该输入走线(523)，输出信号从该输出走线(524)通过该电路板(516)输出至该控制装置(517)，该控制装置(517)根据输出信号获得指纹图案。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，该液晶显示装置还包括触摸感应元件(521)，用于检测该基板(504)是否被触摸，该触摸感应元件(521)电性连接于该控制装置(517)，该背光模组(10)包括多个背光源，多个该背光源分别对应该液晶显示装置的多个不同区域，在该液晶显示装置处于暗屏状态下，当感应到该液晶显示装置的某个区域的该基板(504)被触摸时，
该区域对应的背光源被点亮，且该区域对应的液晶显示面板(30)透光，而其余区域对应的背光源不被点亮，和/或其余区域对应的液晶显示面板(30)不透光；或者，
该背光模组(10)的所有背光源被点亮，被触摸区域的液晶显示面板(30)透光，而未被触摸区域的液晶显示面板(30)不透光。
7.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该液晶显示装置还包括光传感器(519)，用于检测环境光强，该光传感器(519)电性连接于该控制装置(517)。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，当该光传感器(519)检测出环境光小于预设值时，在指纹识别之前，所有区域漏电流识别值均位于-X％～X％，所有区域均识别为0，在指纹识别时，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值为X％～100％或-100％到-X％，识别为1，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值位于-X％～X％，识别为0，由此得到指纹图案；
当该光传感器(519)检测出环境光大于或等于预设值时，在指纹识别之前，所有区域漏电流识别值均为-100％或100％，所有区域均识别为1，在指纹识别时，指纹的嵴对应区域漏电流较大，识别值为X％～100％或-100％到-X％，识别为0，指纹的峪对应区域漏电流较小，识别值位于-X％～X％，识别为1，由此得到指纹图案。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该液晶显示面板(30)包括第一基板(302)、与该第一基板(302)相对设置的第二基板(304)以及位于该第一基板(302)和该第二基板(304)之间的液晶层(306)，该第一基板(302)为彩色滤光片基板，该第二基板(304)为薄膜晶体管阵列基板，该第一基板(302)包括遮光层(308)，该指纹识别模组(502)对应该遮光层(308)的位置而设。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，该第二基板(304)上由扫描线和数据线限定形成多个像素单元，每个像素单元内设有一个开关元件，该指纹识别模组(502)的位置与该开关元件的位置对应。
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