CN110109308B - 一种显示面板、其驱动方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示面板、其驱动方法及显示装置，通过设置阵列排布的多个阻变结构，并且阻变结构可以包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间且分别与第一电极和第二电极电连接的半导体阻变材料层。由于人的手指的谷和脊存在深度差异，因此谷和脊反射出的光的光强不一致。并且，在阻变结构呈现低阻态时，由于半导体阻变材料在接收光时可以产生电流，这样使得接收谷反射的光的阻变结构产生的电流与接收脊反射的光的阻变结构产生的电流存在差异。这样将会导致其电流信号强度不一致，从而通过检测线传输到驱动芯片，通过驱动芯片处理得到对应的指纹图案，以实现指纹检测功能。

Description

一种显示面板、其驱动方法及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示面板、其驱动方法及显示装置。
背景技术
随着技术的高速发展，具有生物识别功能的移动产品逐渐进入人们的生活中。由于指纹是人体与生俱来且独一无二并可与他人相区别的特征，它由指端皮肤表面上的一系列谷和脊组成，这些谷和脊的组成细节通常包括脊的分叉、脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等细节，决定了指纹的唯一特性，因此受到了广泛的关注。因此，如何使显示面板实现指纹识别功能是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种显示面板、其驱动方法及显示装置，用于使显示面板实现指纹识别功能。
本发明实施例提供了一种显示面板，包括：阵列排布的多个阻变结构；
所述阻变结构包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和第二电极之间且分别与所述第一电极和所述第二电极电连接的半导体阻变材料层。
可选地，在本发明实施例中，所述第一电极在所述显示面板的正投影与所述第二电极在所述显示面板的正投影相对设置于所述半导体阻变材料层在所述显示面板的正投影的两侧。
可选地，在本发明实施例中，所述第一电极在所述显示面板的正投影与所述第二电极在所述显示面板的正投影分别与所述半导体阻变材料层在所述显示面板的正投影毗邻设置。
可选地，在本发明实施例中，所述半导体阻变材料层的材料包括：TiO2、NiO、Al2O3、Nb2O5、SrTiO3、Pr0.7Ca0.3MnO3、Cu2S、ZnCdS、Ag2S以及AgGeSe中的一种。
可选地，在本发明实施例中，所述显示面板包括：相对设置的阵列基板与对向基板；
所述阻变结构位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧。
可选地，在本发明实施例中，所述显示面板包括多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素；各所述子像素包括：像素电极；
各所述阻变结构在所述阵列基板的正投影与所述像素电极在所述阵列基板的正投影不交叠。
可选地，在本发明实施例中，所述阻变结构在所述阵列基板的正投影位于至少一个所述子像素在所述阵列基板的正投影内。
可选地，在本发明实施例中，一个所述阻变结构在所述阵列基板的正投影位于一个所述子像素在所述阵列基板的正投影内。
可选地，在本发明实施例中，所述显示面板还包括多条扫描线和多条检测线；一行子像素对应一条扫描线，一列子像素对应一条检测线；
一行子像素对应的阻变结构的第一电极均与所述行对应的扫描线电连接，一列子像素对应的阻变结构的第二电极均与所述列对应的检测线电连接。
可选地，在本发明实施例中，所述扫描线复用为所述子像素电连接的栅线。
可选地，在本发明实施例中，所述第一电极与所述扫描线同层同材质；所述第二电极为惰性电极。
可选地，在本发明实施例中，所述显示面板还包括：位于所述阵列基板与所述阻变结构之间的遮光层；
所述遮光层在所述阵列基板的正投影与所述阻变结构在所述阵列基板的正投影重叠。
可选地，在本发明实施例中，所述显示面板还包括：位于所述对向基板面向所述阵列基板一侧的黑矩阵层；
所述黑矩阵层在所述阵列基板的正投影覆盖所述阻变结构在所述阵列基板的正投影。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述显示面板。
相应地，本发明实施例还提供了一种上述显示面板的指纹检测方法，包括：
对所述阻变结构的第一电极和第二电极之间加载正向电场使所述阻变结构呈现低阻态，并通过检测各所述阻变结构的电流值以判断所述指纹的谷和脊的信息。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的显示面板、其驱动方法及显示装置，通过设置阵列排布的多个阻变结构，并且阻变结构可以包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间且分别与第一电极和第二电极电连接的半导体阻变材料层。由于人的手指的谷和脊存在深度差异，因此谷和脊反射出的光的光强不一致。并且，在阻变结构呈现低阻态时，由于半导体阻变材料在接收光时可以产生电流，这样使得接收谷反射的光的阻变结构产生的电流与接收脊反射的光的阻变结构产生的电流存在差异。这样将会导致其电流信号强度不一致，从而通过检测线传输到驱动芯片，通过驱动芯片处理得到对应的指纹图案，以实现指纹检测功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阻变结构的结构示意图；
图2为阻变结构形成导电细丝的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的显示面板的俯视结构示意图；
图4为图3所示的显示面板沿AA’方向的剖视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的显示面板进行指纹检测的剖视结构示意图；
图6为本发明实施例提供的信号时序图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的显示面板、其驱动方法及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
如图1所示，阻变结构可以包括：相对设置的第一电极310和第二电极320，以及位于第一电极310和第二电极320之间且分别与第一电极310和第二电极320电连接的半导体阻变材料层330。该阻变结构具有阻变现象。阻变现象可通过电流或电压脉冲施加到电极上实现，电阻状态在没有被刷新情况下保持稳定。在脉冲作用下，阻变结构可以利用两个电极之间半导体阻变材料层330中的缺陷效应来实现在高阻态(HRS)和低阻态(LRS)之间的转变。
例如，结合图1与图2所示，对第一电极310加载第一电压，对第二电极320加载第二电压，且第一电压大于第二电压，以产生由第一电极310指向第二电极320的电场。这样使得第一电极310上的金属原子开始被氧化成为离子。这些离子在第一电极310指向第二电极320的电场作用下迁移，并通过半导体阻变材料层330到达第二电极320后被还原结晶，直到一条金属导电细丝最终形成。这样通过导电细丝连通了第一电极310和第二电极320，阻变结构从高阻态转换到低阻态，以使电流通过。对第一电极310加载第三电压，对第二电极320加载第四电压，且第三电压小于第四电压，以产生由第二电极320指向第一电极310的电场。这样使得金属导电细丝得到氧化并开始溶解，氧化后的导电细丝上的金属离子会向第一电极310迁移并沉淀在第一电极310上。这样使第一电极310和第二电极320不再通过导电细丝连通，阻变结构从低阻态转换到高阻态，电流则会急速下降。
有鉴于此，本发明实施例提供一种显示面板，结合图3与图4所示，可以包括：阵列排布的多个阻变结构300。其中，阻变结构300可以包括相对设置的第一电极310和第二电极320，以及位于第一电极310和第二电极320之间且分别与第一电极310和第二电极320电连接的半导体阻变材料层330。
本发明实施例提供的显示面板，通过设置阵列排布的多个阻变结构，并且阻变结构可以包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间且分别与第一电极和第二电极电连接的半导体阻变材料层。由于人的手指的谷和脊存在深度差异，因此谷和脊反射出的光的光强不一致。并且，在阻变结构呈现低阻态时，由于半导体阻变材料在接收光时可以产生电流，这样使得接收谷反射的光的阻变结构产生的电流与接收脊反射的光的阻变结构产生的电流存在差异。这样将会导致其电流信号强度不一致，从而通过检测线传输到驱动芯片，通过驱动芯片处理得到对应的指纹图案，以实现指纹检测功能。
在具体实施时，在本发明实施例中，半导体阻变材料层的材料可以包括：TiO2、NiO、Al2O3、Nb2O5、SrTiO3、Pr0.7Ca0.3MnO3、Cu2S、ZnCdS、Ag2S以及AgGeSe中的一种。当然，在实际应用中，半导体阻变材料层的材料还可以包括其他可以实现本发明中功能的材料，在此不作限定。
一般，显示面板可以包括：相对设置的阵列基板100与对向基板200，在具体实施时，在本发明实施例中，如图3与图4所示，同一阻变结构300中，第一电极310在显示面板中的阵列基板100的正投影与第二电极320在显示面板中的阵列基板100的正投影相对设置于半导体阻变材料层330在显示面板中的阵列基板100的正投影的两侧。即同一阻变结构300中，第一电极310在阵列基板100的正投影、第二电极320在阵列基板100的正投影以及半导体阻变材料层330在阵列基板100的正投影不交叠。这样可以避免第一电极310和/或第二电极320遮挡手指反射的光，提高检测精度。并且，这样还可以使半导体阻变材料层330的面积增大，以提高光强的影响，进一步提高检测精度。
在具体实施时，在本发明实施例中，如图3与图4所示，同一阻变结构300中，第一电极310在显示面板中的阵列基板100的正投影与第二电极320在显示面板中的阵列基板100的正投影分别与半导体阻变材料层330在显示面板中的阵列基板100的正投影毗邻设置。
在具体实施时，在本发明实施例中，显示面板还可以包括位于阵列基板上的多个像素单元，多条栅线以及多条数据线。每个像素单元可以包括多个子像素，一行子像素对应电连接一条栅线，一列子像素对应电连接一条数据线。当然，还可以使一行子像素对应电连接两条或其他数量的栅线，一列子像素对应电连接两条或其他数量的数据线，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例中，显示面板可以为液晶显示面板(LiquidCrystal Display，LCD)，这样使得阵列基板100与对向基板200之间还封装有液晶层。并且，每个子像素可以包括：薄膜晶体管和像素电极。其中，薄膜晶体管在电连接的栅线上传输的信号的控制下导通，以将数据线上传输的信号传输给像素电极。
在具体实施时，在本发明实施例中，显示面板也可以为电致发光显示面板。并且，每个子像素可以包括：电致发光二极管和像素电路。以通过栅线上传输的信号和数据线上传输的信号，使像素电路驱动电致发光二极管发光。电致发光二极管可以包括层叠设置的像素电极、电致发光层以及阴极。具体地，电致发光二极管可以为有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)，这样可以实现OLED显示面板。或者，电致发光二极管也可以为量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)，这样可以实现QLED显示面板。
在具体实施时，在本发明实施例中，如图4所示，可以使阻变结构300位于阵列基板100面向对向基板200一侧，即阻变结构300设置于阵列基板100上。
为了避免显示对阻变结构的影响，在具体实施时，在本发明实施例中，各阻变结构在阵列基板的正投影与像素电极在阵列基板的正投影不交叠。
在具体实施时，在本发明实施例中，阻变结构在阵列基板的正投影位于至少一个子像素在阵列基板的正投影内。例如，可以使阻变结构在阵列基板的正投影位于两个子像素在阵列基板的正投影内。或者，也可以使阻变结构在阵列基板的正投影位于三个子像素在阵列基板的正投影内。或者，如图3所示，一个阻变结构300在阵列基板100的正投影位于一个子像素sup在阵列基板100的正投影内。由于工艺条件限制，PIN型光电二极管的尺寸一般在毫米级，而阻变结构300的尺寸可以做到纳米级，这样使得一个子像素中可以设置一个阻变结构300，以在阵列基板中设置多个阻变结构300，可以提高指纹检测的精度。当然，在实际应用中，不同应用环境对显示面板的指纹检测精度要求不同，因此显示面板中阻变结构的数量可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例中，如图3所示，显示面板还包括多条扫描线110和多条检测线120；一行子像素sup对应一条扫描线110，一列子像素sup对应一条检测线120。其中，一行子像素对应的阻变结构300的第一电极310均与行对应的扫描线110电连接，一列子像素对应的阻变结构300的第二电极320均与列对应的检测线120电连接。
在具体实施时，在本发明实施例中，可以使第一电极与扫描线同层同材质。这样仅需要通过一次构图工艺即可形成各第一电极与各扫描线，从而能够简化制备工艺，节省生产成本，提高生产效率。
在具体实施时，在本发明实施例中，可以使扫描线110复用为子像素sub电连接的栅线。这样可以减少信号线的设置，降低布线难度，以及降低信号线的占用空间，提高像素开口率。
考虑不同行信号的干扰，在具体实施时，在本发明实施例中，可以将第二电极设置为惰性电极。这样可以仅在第一电极的电压大于第二电压的电压时，形成金属导电细丝。在第二电极的电压大于第一电极的电压时，金属导电系数细丝断开，从而不会形成反向导电细丝以影响其他行。
在具体实施时，惰性电极的材料可以包括：Pt，Au等化学性质不活泼的金属。在实际应用中，惰性电极的材料可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
在具体实施时，第一电极的材料可以包括：Cu、Al以及Ti中的至少一种。在实际应用中，第一电极的材料可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
在显示面板为电致发光显示面板时，外界光可能通过阵列基板入射。在显示面板为LCD时，阵列基板背离对向基板一侧还会设置背光模组，背光模组的光也会入射到阵列基板。为了避免外界光或背光模组出射的光对阻变结构的干扰，在具体实施时，在本发明实施例中，如图4所示，显示面板还可以包括：位于阵列基板100与阻变结构300之间的遮光层130。其中，遮光层130在阵列基板100的正投影覆盖阻变结构300在阵列基板100的正投影。进一步地，遮光层130在阵列基板100的正投影的面积可以大于阻变结构300在阵列基板100的正投影的面积，或者，如图4所示，可以使遮光层130在阵列基板100的正投影与阻变结构300在阵列基板100的正投影重叠。这样可以避免从阵列基板外侧入射的光对阻变结构300造成影响，并且也可以降低遮光层130对显示造成的不利影响。
在具体实施时，在本发明实施例中，如图4所示，显示面板还可以包括：位于对向基板200面向阵列基板100一侧的黑矩阵层210。其中，黑矩阵层210在阵列基板100的正投影覆盖阻变结构300在阵列基板100的正投影。这样可以避免外界光通过对向基板垂直入射到阻变结构300上。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述显示面板的指纹检测方法，可以包括：对阻变结构的第一电极和第二电极之间加载正向电场使阻变结构呈现低阻态，并通过检测各阻变结构的电流值以判断指纹的谷和脊的信息。
在实际应用中，可以使指纹检测和显示分时驱动。或者也可以使指纹检测和显示同时驱动，这可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
下面以同时驱动且显示面板为LCD为例，结合图3至图5所示的显示面板与图6所示的信号时序图，对本发明实施例提供的上述指纹检测方法进行说明。图6中，G1～G4分别为第一行至第四行子像素对应的扫描线110加载的信号。
背光源产生的光通过阵列基板100和对向基板200出射。在手指触摸对向基板200时，手指上的指纹Z的谷和脊可以将光进行反射，谷和脊反射后的光穿过黑矩阵层入射到阻变结构300中的半导体阻变材料层330中，以使半导体阻变材料层330产生载流子。在T1阶段内，第一行子像素对应的扫描线110加载的信号G1为高电平信号时，第一行的阻变结构300的第一电极310和第二电极320之间产生正向电场，使第一行的各阻变结构300呈现低阻态。由于半导体阻变材料层330受光可以产生载流子，从而使检测线120上产生电流，通过驱动芯片采集这些电流。并且，第二行至第四行子像素对应的扫描线110加载的信号G2～G4为低电平信号，且检测线120上具有电流产生的电压，从而使得第二行至第四行的各阻变结构300呈现高阻态，以避免第二行至第四行的各阻变结构300对第一行的各阻变结构300产生的电流的影响。
在T2阶段内，第二行子像素对应的扫描线110加载的信号G2为高电平信号时，第二行的阻变结构300的第一电极310和第二电极320之间产生正向电场，使第二行的各阻变结构300呈现低阻态。由于半导体阻变材料层330受光可以产生载流子，从而使检测线120上产生电流，通过驱动芯片采集这些电流。并且，第一行、第三行以及第四行子像素对应的扫描线110加载的信号G1、G3以及G4为低电平信号，且检测线120上具有电流产生的电压，从而使得第一行、第三行以及第四行的各阻变结构300呈现高阻态，以避免第一行、第三行以及第四行的各阻变结构300对第二行的各阻变结构300产生的电流的影响。
在T3阶段内，第三行子像素对应的扫描线110加载的信号G3为高电平信号时，第三行的阻变结构300的第一电极310和第二电极320之间产生正向电场，使第三行的各阻变结构300呈现低阻态。由于半导体阻变材料层330受光可以产生载流子，从而使检测线120上产生电流，通过驱动芯片采集这些电流。并且，第一行、第二行以及第四行子像素对应的扫描线110加载的信号G1、G2以及G4为低电平信号，且检测线120上具有电流产生的电压，从而使得第一行、第二行以及第四行的各阻变结构300呈现高阻态，以避免第一行、第二行以及第四行的各阻变结构300对第三行的各阻变结构300产生的电流的影响。
在T4阶段内，第四行子像素对应的扫描线110加载的信号G4为高电平信号时，第四行的阻变结构300的第一电极310和第二电极320之间产生正向电场，使第四行的各阻变结构300呈现低阻态。由于半导体阻变材料层330受光可以产生载流子，从而使检测线120上产生电流，通过驱动芯片采集这些电流。并且，第一行、第二行以及第三行子像素对应的扫描线110加载的信号G1、G2以及G3为低电平信号，且检测线120上具有电流产生的电压，从而使得第一行、第二行以及第三行的各阻变结构300呈现高阻态，以避免第一行、第二行以及第三行的各阻变结构300对第四行的各阻变结构300产生的电流的影响。其余行的工作过程以此类推，在此不作赘述。
之后，通过驱动芯片根据检测到的各阻变结构的电流值以判断指纹的谷和脊的信息，从而实现指纹检测功能。
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显示面板。该显示装置解决问题的原理与前述显示面板相似，因此该显示装置的实施可以参见前述显示面板的实施，重复之处在此不再赘述。
在具体实施时，在本发明实施例中，显示装置可以包括驱动芯片，该驱动芯片可以用于对阻变结构的第一电极和第二电极之间加载正向电场使阻变结构呈现低阻态，并通过检测各阻变结构的电流值以判断指纹的谷和脊的信息。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例中，该驱动芯片还可以用于驱动显示面板进行画面显示。
在具体实施时，在本发明实施例中，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。
本发明实施例提供的显示面板、其驱动方法及显示装置，通过设置阵列排布的多个阻变结构，并且阻变结构可以包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间且分别与第一电极和第二电极电连接的半导体阻变材料层。由于人的手指的谷和脊存在深度差异，因此谷和脊反射出的光的光强不一致。并且，在阻变结构呈现低阻态时，由于半导体阻变材料在接收光时可以产生电流，这样使得接收谷反射的光的阻变结构产生的电流与接收脊反射的光的阻变结构产生的电流存在差异。这样将会导致其电流信号强度不一致，从而通过检测线传输到驱动芯片，通过驱动芯片处理得到对应的指纹图案，以实现指纹检测功能。
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 (14)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：阵列排布的多个阻变结构；
所述阻变结构包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和第二电极之间且分别与所述第一电极和所述第二电极电连接的半导体阻变材料层；
所述显示面板还包括多条扫描线和多条检测线；一行子像素对应一条扫描线，一列子像素对应一条检测线；
一行子像素对应的阻变结构的第一电极均与所述行对应的扫描线电连接，一列子像素对应的阻变结构的第二电极均与所述列对应的检测线电连接。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极在所述显示面板的正投影与所述第二电极在所述显示面板的正投影相对设置于所述半导体阻变材料层在所述显示面板的正投影的两侧。
3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极在所述显示面板的正投影与所述第二电极在所述显示面板的正投影分别与所述半导体阻变材料层在所述显示面板的正投影毗邻设置。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述半导体阻变材料层的材料包括：TiO2、NiO、Al2O3、Nb2O5、SrTiO3、Pr0.7Ca0.3MnO3、Cu2S、ZnCdS、Ag2S以及AgGeSe中的一种。
5.如权利要求1-4任一项所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括：相对设置的阵列基板与对向基板；
所述阻变结构位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧。
6.如权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素；各所述子像素包括：像素电极；
各所述阻变结构在所述阵列基板的正投影与所述像素电极在所述阵列基板的正投影不交叠。
7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述阻变结构在所述阵列基板的正投影位于至少一个所述子像素在所述阵列基板的正投影内。
8.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，一个所述阻变结构在所述阵列基板的正投影位于一个所述子像素在所述阵列基板的正投影内。
9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述扫描线复用为所述子像素电连接的栅线。
10.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极与所述扫描线同层同材质；所述第二电极为惰性电极。
11.如权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括：位于所述阵列基板与所述阻变结构之间的遮光层；
所述遮光层在所述阵列基板的正投影与所述阻变结构在所述阵列基板的正投影重叠。
12.如权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括：位于所述对向基板面向所述阵列基板一侧的黑矩阵层；
所述黑矩阵层在所述阵列基板的正投影覆盖所述阻变结构在所述阵列基板的正投影。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的显示面板。
14.一种如权利要求1-12任一项所述的显示面板的指纹检测方法，其特征在于，包括：
对所述阻变结构的第一电极和第二电极之间加载正向电场使所述阻变结构呈现低阻态，并通过检测各所述阻变结构的电流值以判断所述指纹的谷和脊的信息。
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