CN110945523B - 指纹检测阵列基板、指纹检测装置及指纹检测装置的操作方法 - Google Patents

指纹检测阵列基板、指纹检测装置及指纹检测装置的操作方法 Download PDF

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Abstract

提供一种指纹检测阵列基板。所述指纹检测阵列基板包括：多个触摸电极块，其位于被配置为检测触摸位置的多个触摸检测区域中，其中，多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，并且所述触摸电极单元与多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离；多条触控信号线，被配置为分别向多个触摸检测区域传输触摸信号，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区中的触摸电极单元；以及指纹传感器，被配置为执行被限制在指纹扫描区域中的指纹感测。

Description

指纹检测阵列基板、指纹检测装置及指纹检测装置的操作 方法
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地，涉及一种指纹检测阵列基板、指纹检测装置以及操作指纹检测装置的方法。
背景技术
近年来，在指纹和掌纹识别方面已经提出了各种方法。用于识别指纹和掌纹的光学方法的示例包括全反射法、光路分离法和扫描法。在全反射法中，来自光源(例如环境光)的光进入像素，并在封装基板的表面上全反射。当手指或手掌触摸显示面板时，表面的全反射条件在触摸时局部地改变，导致全反射的局部中断。全反射的中断导致反射的减少。基于该原理，手指的脊线可以与谷线区分开。可替换地，当手指或手掌接触显示面板时，可以通过检测电容的变化来识别指纹和掌纹。
发明内容
一方面，本发明提供一种指纹检测阵列基板，其包括：多个触摸电极块，其位于被配置为检测触摸位置的多个触摸检测区域中，其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且基本上在所述相应子像素的子像素间区域的外部，所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，并且所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离；多条触控信号线，其配置为分别向所述多个触摸检测区域传输触摸信号，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的所述相应触摸检测区域中的所述触摸电极单元；处理器，其配置为确定指纹扫描区域，所述指纹扫描区域包括检测到触摸位置的一个或多个触摸检测区域；以及指纹传感器，其配置为执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是所述多个触摸检测区域的总面积的一小部分。
可选地，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块电连接到所述指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括：基本透明的导电电极，其位于所述多个光传感器中的相应光传感器的远离基底基板的一侧；以及绝缘层，其位于所述基本透明的导电电极的远离所述多个光传感器中的所述相应光传感器的一侧；其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块延伸穿过所述绝缘层以与所述基本透明的导电电极连接。
可选地，所述多个触摸电极块和所述基本透明的导电电极由相同的材料制成。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括：多个薄膜晶体管，其分别电连接到所述多个光传感器；以及屏蔽层，其包括多个遮光块，所述多个遮光块被配置为至少部分地遮挡照射在所述多个薄膜晶体管的有源层上的光；其中，所述多个遮光块中的相应遮光块电连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块；并且多个遮光块中的相应遮光块在基底基板上的正投影与所述多个薄膜晶体管中的相应薄膜晶体管的有源层在所述基底基板上的正投影至少部分地重叠。
可选地，所述多个遮光块与所述多条触控信号线位于同一层并且包含相同的导电材料。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括：钝化层，其位于所述多个遮光块中的相应遮光块和所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块之间；其中，所述多个遮光块中的相应遮光块延伸穿过所述钝化层，以连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块；并且所述多条触控信号线中的相应触控信号线延伸穿过所述钝化层，以连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括具有多个公共电极块的公共电极层，其中，所述多个公共电极块中的相应公共电极基本上延伸遍及所述相应子像素的所述子像素区域，并且基本上位于所述相应子像素的所述子像素间区域的外部；其中所述多个公共电极块中的相应公共电极块电连接到所述指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器，并且被配置为向所述多个光传感器中的所述相应光传感器提供公共电压。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括:基本透明的导电电极，其位于所述多个光传感器中的相应光传感器的远离基底基板的一侧；以及绝缘层，其位于所述基本透明的导电电极的远离所述多个光传感器中的相应光传感器的一侧；其中，所述多个公共电极块中的相应公共电极块延伸穿过所述绝缘层以与所述基本透明的导电电极连接。
可选地，所述多个公共电极块和所述基本透明的导电电极由相同的材料制成。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括：多个薄膜晶体管，其分别电连接到所述多个光传感器；以及屏蔽层，其包括多个遮光块，所述多个遮光块被配置为至少部分地遮挡照射在所述多个薄膜晶体管的有源层上的光；其中，所述多个遮光块中的相应遮光块电连接至所述多个公共电极块中的相应公共电极块；并且所述多个遮光块中的相应遮光块在基底基板上的正投影与所述多个薄膜晶体管中的相应薄膜晶体管的有源层在所述基底基板上的正投影至少部分地重叠。
可选地，所述多个遮光块与所述多条触控信号线位于同一层并且包含相同的导电材料。
可选地，所述多个遮光块中的相应遮光块与所述多个公共电极块中的相应公共电极块直接接触而没有任何中间层。
可选地，所述多条触控信号线沿第一方向布置，所述多条触控信号线中的相应触控信号线沿第二方向延伸，所述第二方向不同于所述第一方向；并且沿第二方向的多个公共电极块中的一行公共电极块通过公共电极桥互连，并且电连接到所述指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。
可选地，所述指纹检测阵列基板还包括：位于所述多条触控信号线和所述公共电极层之间的第二绝缘层；其中，所述多个公共电极块全部经由公共电极桥互连，且电连接至所述指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。
一方面，提供一种指纹检测装置，包括本文描述的或通过本文描述的方法制造的指纹检测阵列基板，以及面对所述指纹检测阵列基板的对置基板；其中，所述指纹传感器包括：多个光源，其配置成朝向所述对置基板发射光，所述光的至少一部分被所述对置基板的远离所述指纹检测阵列基板的表面全反射；多个光传感器，其位于所述指纹检测阵列基板中，并且被配置为检测由所述对置基板的远离所述指纹检测阵列基板的所述表面全反射的所述光的一部分；以及指纹检测驱动电路，其电连接至所述多个光传感器，并且被配置为分别独立地控制多个指纹扫描区域中的指纹检测。
一方面，提供一种操作指纹检测装置的方法，包括：使用多个触摸检测区域中的多个触摸电极块检测触摸位置，其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且基本上位于所述相应子像素的子像素间区域的外部，所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离；分别通过多条触控信号线，将触摸信号传输到所述多个触摸检测区域，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极单元；确定包括检测到的触摸位置的指纹扫描区域；以及执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是所述多个触摸检测区域的总面积的一小部分。
可选地，所述方法还包括：以时分驱动模式操作所述指纹检测装置，所述时分驱动模式包括触摸检测模式和指纹检测模式，其中所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块电连接到指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器；在所述指纹检测模式中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线将公共电压通过所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块传输到所述多个光传感器中的相应光传感器；以及在所述触摸检测模式中，多条触控信号线中的相应触控信号线将触摸信号传输到所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域。
可选地，所述方法还包括：将公共电压通过多个公共电极块中的相应公共电极块而提供至指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器，其中所述多个公共电极块中的相应公共电极块基本上延伸遍及所述相应子像素的子像素区域，并且基本上在所述相应子像素的子像素间区域的外部，所述多个公共电极块中的相应公共电极块电连接到所述多个光传感器中的相应光传感器。
附图说明
以下附图仅仅是根据各种公开的实施例的用于说明目的示例，并且不旨在限制本发明的范围。
图1是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的结构的示意图。
图2示出了根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的指纹扫描区域的确定。
图3是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。
图4是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。
图5A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。
图5B是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。
图5C是在根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。
图6是沿图5A中的A-A'线的截面图。
图7是沿图5A中的B-B'线的截面图。
图8是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个公共电极块的结构的示意图。
图9是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。
图10A是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。
图10B是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。
图11A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。
图11B是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。
图11C是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个公共电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线远离多个公共电极块的一侧上的钝化层的平面图。
图11D是在根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。
图12是沿图10A中的C-C'线的截面图。
图13是沿图10A中的D-D'线的截面图。
图14是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个公共电极块的结构的示意图。
图15是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。
图16A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。
图16B是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。
图16C是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元相对应的区域中的多个公共电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线远离多个公共电极块的一侧上的钝化层的平面图。
图16D是在根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。
图17是沿图16A中的E-E'线的截面图。
图18是沿图16A中的F-F'线的截面图。
图19是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测装置的结构的示意图。
具体实施方式
现在将参考以下实施例更具体地描述本公开。应当注意，在此提供的一些实施例的以下描述仅用于说明和描述的目的。其不是穷举的或限于所公开的精确形式。
本公开特别提供了一种指纹检测阵列基板、指纹检测装置以及操作指纹检测装置的方法，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。在一个方面，本公开提供了一种指纹检测阵列基板。在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括：多个触摸电极块，其位于被配置为检测触摸位置的多个触摸检测区域中，其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且基本上在所述相应子像素的子像素间区域的外部，所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，并且所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离；多条触控信号线，其配置为分别向所述多个触摸检测区域传输触摸信号，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的所述相应触摸检测区域中的所述触摸电极单元；处理器，其配置为确定指纹扫描区域，所述指纹扫描区域包括检测到触摸位置的一个或多个触摸检测区域；以及指纹传感器，其配置为执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是所述多个触摸检测区域的总面积的一小部分。
如本文所使用的，子像素区域是指子像素的发光区域，例如与液晶显示器中的像素电极相对应的区域、与有机发光二极管显示面板中的发光层相对应的区域、或与本公开中的光透射层相对应的区域。可选地，像素可以包括与像素中的多个子像素对应的多个分离的发光区域。可选地，子像素区域是红色子像素的发光区域。可选地，子像素区域是绿色子像素的发光区域。可选地，子像素区域是蓝色子像素的发光区域。可选地，子像素区域是白色子像素的发光区域。
如本文所使用的，子像素间区域指的是相邻子像素区域之间的区域，例如与液晶显示器中的黑矩阵相对应的区域、与有机发光二极管显示面板中的像素限定层相对应的区域、或者与本显示面板中的黑矩阵相对应的区域。可选地，子像素间区域是同一像素中的相邻子像素区域之间的区域。可选地，子像素间区域是来自两个相邻像素的两个相邻子像素区域之间的区域。可选地，子像素间区域是红色子像素的子像素区域和相邻的绿色子像素的子像素区域之间的区域。可选地，子像素间区域是红色子像素的子像素区域和相邻的蓝色子像素的子像素区域之间的区域。可选地，子像素间区域是绿色子像素的子像素区域和相邻的蓝色子像素的子像素区域之间的区域。
图1是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的结构的示意图。参照图1，在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括：多个触摸检测区域TDR，被配置为检测触摸位置；多条触控信号线TSL，被配置为分别向多个触摸检测区域TDR传输触摸信号；指纹传感器，包括被配置为检测指纹信息的多个光传感器PS；多个薄膜晶体管TFT，分别连接到多个光传感器PS；多条栅线GL，分别连接至多行薄膜晶体管；以及多条读取线RL，分别连接至多列薄膜晶体管。多个触摸检测区域TDR是可独立寻址的。多条触控信号线TSL中的相应一条电连接到被限制在多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域中的一个或多个触摸电极，而不连接到其他触摸检测区域中的触摸电极。多条触控信号线TSL连接到触摸驱动电路TDC。指纹检测阵列基板还包括处理器P，其被配置为确定包括多个触摸检测区域TDR中的检测到触摸位置的一个或多个触摸检测区域的指纹扫描区。在一个示例中，处理器P连接到多条栅线GL。指纹传感器被配置成执行被限制在指纹扫描区域中的指纹感测，其中指纹扫描区域的面积是多个触摸检测区域TDR的总面积的一小部分(fraction)。
图2示出了根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的指纹扫描区域的确定。参照图2，在一个示例中，在多个触摸检测区域TDR的两个触摸检测区域(TDR2和TDR3)中检测到触摸位置。处理器被配置为确定包括两个触摸检测区域TDR2和TDR3的指纹扫描区域FSR。指纹传感器被配置成执行被限制在指纹扫描区域FSR中的指纹感测。
图3是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。参照图3，在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括在多个触摸检测区域TDR中的多个触摸电极块TEB。多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域包括多个触摸电极块TEB的若干触摸电极块。多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域中的各触摸电极块通过桥Br互连，从而形成触摸电极单元。该触摸电极单元与多个触摸检测区域TDR的相邻触摸检测区域中的各触摸电极块分离。
图4是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。参照图4，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素Sp的子像素区域SR，并且基本上在相应子像素Sp的子像素间区域ISR的外部。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板以包括触摸检测模式和指纹检测模式的时分驱动模式来操作。多个触摸电极块中的相应触摸电极块电连接到指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器。可选地，在指纹检测模式中，多条触控信号线中的相应的一条触控信号线被配置为通过多个触摸电极块中的相应的一个触摸电极块将公共电压传输到多个光传感器中的相应的一个光传感器。可选地，在触摸检测模式中，多条触控信号线中的相应一条被配置为向多个触摸检测区域中的相应的一个触摸检测区域传输触摸信号。
图5A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。图5B是根据本公开的一些实施例中的在与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。图5C是在根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。参照图5A至图5C，在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括彼此交叉的多条栅线GL和多条读取线RL，从而限定多个子像素Sp。可选地，指纹检测阵列基板还包括基本上平行于多条栅线GL的多条触控信号线TSL。多个触摸电极块TEB通过桥Br互连，多个触摸电极块TEB和桥Br形成触摸电极单元TEU。如图5A、图5C和图3所示，多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域中的多个触摸电极块TEB通过桥Br互连，从而形成触摸电极单元TEU，并且触摸电极单元TEU与多个触摸检测区域TDR的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离。
图6是沿图5A中的A-A'线的截面图。参照图5A至图5C以及图6，在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括：基本透明的导电电极CE，其位于多个光传感器PS中的相应光传感器远离基底基板BS的一侧；以及绝缘层IN，其位于所述基本透明的导电电极CE的远离所述多个光传感器PS中的相应光传感器的一侧上。可选地，基本透明的导电电极CE是被配置成向多个光传感器PS中的相应光传感器提供偏置电压的偏置电极。多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块TEB延伸穿过绝缘层IN以与基本透明的导电电极CE连接。可选地，多个触摸电极块TEB和基本透明的导电电极CE由相同的材料(例如，氧化铟锡)制成。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括多个薄膜晶体管TFT。多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管包括有源层ACT、栅极G、源极S和漏极D。多个光传感器PS中的相应光传感器电连接到源极S。在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括屏蔽层，该屏蔽层包括多个遮光块SB，所述多个遮光块SB被配置为至少部分地遮挡光照射在多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管的有源层ACT上。参照图6，多个遮光块SB中的一个分别与多个触摸电极块TEB中的一个电连接。参照图5A至图5C以及图6，所述多个遮光块SB中的相应遮光块在基底基板BS上的正投影与所述多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管TFT的有源层ACT在基底基板BS上的正投影至少部分地重叠。可选地，多个遮光块SB中的相应遮光块在基底基板BS上的正投影覆盖多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管的有源层ACT在基底基板BS上的正投影。可选地，多个遮光块SB与多条触控信号线TSL位于同一层，且包括相同的导电材料，例如相同的金属材料。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括钝化层PVX，其位于多个遮光块SB中的相应遮光块与多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块之间。可选地，多个遮光块SB中的相应遮光块延伸穿过钝化层PVX以连接到多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块。指纹检测阵列基板包括延伸穿过钝化层PVX的第一通孔V1，并且多个遮光块SB中的相应遮光块延伸穿过第一通孔V1以连接到多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块。
图7是沿图5A中的B-B'线的截面图。参照图7，在一些实施例中，多条触控信号线TSL中的相应的一条触控信号线TSL延伸穿过钝化层PVX以连接到多个触摸电极块TEB中的相应的一个触摸电极块。指纹检测阵列基板包括延伸穿过钝化层PVX的第二通孔V2，并且多条触控信号线TSL中的相应的一条触控信号线延伸穿过第二通孔V2以连接到多个触摸电极块TEB中的相应的一个触摸电极块。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括多个触摸电极块和具有多个公共电极块的公共电极层。多个公共电极块中的相应公共电极块电连接到指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器，并且被配置为向多个光传感器中的相应光传感器提供公共电压。图8是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个公共电极块的结构的示意图。图9为根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。参照图8与图9，在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括多个触摸检测区域TDR中的多个触摸电极块TEB与多个公共电极块CEB。参照图9，多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域包括多个触摸电极块TEB的若干触摸电极块。多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域中的各触摸电极块通过桥Br互连，从而形成触摸电极单元。所述触摸电极单元与多个触摸检测区域TDR的相邻触摸检测区域中的各触摸电极块分离。参照图8，多个公共电极块CEB形成多行公共电极块。可选地，同一行中的公共电极块通过公共电极桥CBr互连。可选地，多行公共电极块中的相应行中的各公共电极块与多行公共电极块中的相邻行中的各公共电极块分离。可选地，同一行中的公共电极块通过公共电极桥CBr互连，并电连接到指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压信号线Vcom。
图10A是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。图10B是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的子像素的结构的示意图。参照图10A，多个公共电极块CEB中的相应公共电极块基本上延伸遍及相应子像素Sp的子像素区域SR，并且基本上在相应子像素Sp的子像素间区域ISR的外部。参照图10B，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素Sp的子像素区域SR，并且基本上在相应子像素Sp的子像素间区域ISR的外部。当指纹检测阵列基板包括多个公共电极块时，不需要以时分驱动模式来操作指纹检测阵列基板。
图11A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。图11B是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元相对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。图11C是根据本公开的一些实施例的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元相对应的区域中的多个公共电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线远离多个公共电极块的一侧上的钝化层的平面图。图11D是在根据本公开的一些实施例的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。参照图11A至图11D，在一些实施例中，指纹检测阵列基板包括彼此交叉的多条栅线GL和多条读取线RL，从而限定多个子像素Sp。可选地，指纹检测阵列基板还包括基本上平行于多条栅线GL的多条触控信号线TSL。
在一些实施例中，多个触摸电极块TEB通过桥Br互连，多个触摸电极块TEB和桥Br形成触摸电极单元TEU。如图11A、图11D和图9所示，多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域中的多个触摸电极块TEB通过桥Br互连，从而形成触摸电极单元TEU，并且所述触摸电极单元TEU与多个触摸检测区域TDR的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离。
在一些实施例中，同一行中的公共电极块通过公共电极桥CBr互连。如图11A、图11C和图8所示，多条触控信号线TSL沿第一方向FD布置，多条触控信号线TSL中的相应一条沿第二方向SD延伸，第二方向SD不同于第一方向FD。多个公共电极块CEB中沿着第二方向SD的一行公共电极块通过公共电极桥CBr互连，并且(例如，通过如图8所示的公共电极信号线Vcom)电连接到指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。
图12是沿图10A中的C-C'线的截面图。参照图11A至图11D以及图12，在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括基本透明的导电电极CE，其位于多个光传感器PS中的相应光传感器远离基底基板BS的一侧；以及绝缘层IN，其位于所述基本透明的导电电极CE的远离所述多个光传感器PS中的相应光传感器的一侧上。可选地，基本透明的导电电极CE是被配置成向多个光传感器PS中的相应光传感器提供偏置电压的偏置电极。多个公共电极块CEB中的相应公共电极块延伸通过绝缘层IN以与基本透明的导电电极CE连接。可选地，多个公共电极块CEB和基本透明的导电电极CE由相同的材料(例如，氧化铟锡)制成。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括多个薄膜晶体管TFT。多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管包括有源层ACT、栅极G、源极S和漏极D。多个光传感器PS中的相应光传感器电连接到源极S。在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括具有多个遮光块SB的屏蔽层，所述多个遮光块SB被配置为至少部分地遮挡光照射在多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管的有源层ACT上。参照图12，多个遮光块SB中的相应遮光块与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块电连接。参照图11A至图11D以及图12，多个遮光块SB中的相应遮光块在基底基板BS上的正投影与多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管的有源层ACT在基底基板BS上的正投影至少部分地重叠。可选地，多个遮光块SB中的相应遮光块在基底基板BS上的正投影覆盖多个薄膜晶体管TFT中的相应薄膜晶体管的有源层ACT在基底基板BS上的正投影。可选地，多个遮光块SB与多条触控信号线TSL位于同一层，且包括相同的导电材料，例如相同的金属材料。
在一些实施例中，多个遮光块SB中的相应遮光块与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块直接接触而没有任何中间层，例如，指纹检测阵列基板不存在任何这样的中间层：该中间层将多个遮光块SB中的相应遮光块与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块间隔开。
在一些实施例中，多个遮光块SB和多个触摸电极块TEB的位于同一子像素中的相应遮光块与相应触摸电极块分离。在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括钝化层PVX，其位于多个公共电极块CEB和多个触摸电极块TEB中位于同一子像素中的相应公共电极块和相应触摸电极块之间。多个遮光块SB中的所述相应遮光块与多个公共电极块CEB中的所述相应公共电极块直接接触，并且通过钝化层PVX与多个触摸电极块TEB中的所述相应触摸电极块分离。
图13是沿图10A中的D-D'线的截面图。参照图13，在一些实施例中，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块延伸通过钝化层PVX以连接到多个触控信号线TSL中的相应触控信号线。指纹检测阵列基板包括延伸穿过钝化层PVX的第三通孔V3，并且多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块延伸穿过第三通孔V3以连接到多个触控信号线TSL中的相应触控信号线。
在一些实施例中，多个公共电极块的各公共电极块通过公共电极桥互连，并且电连接到指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。可选地，所有的多个公共电极块通过公共电极桥互连在一起。图14是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板中的多个触摸检测区域中的多个公共电极块的结构的示意图。除了所有的多个公共电极块CEB通过公共电极桥CBr互连在一起之外，图14中的多个公共电极块CEB的结构与图8中所示的多个公共电极块CEB的结构类似。所有的多个公共电极块CEB通过指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压信号线Vcom电连接到公共电压源。图15为示出根据本公开的一些实施例的指纹检测阵列基板的多个触摸检测区域中的多个触摸电极块的结构的示意图。图15中的多个触摸电极块TEB的结构与图9中所示的多个触摸电极块TEB的结构非常相似。
图16A是根据本公开的一些实施例中的指纹检测阵列基板的平面图。图16B是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元相对应的区域中的多个光传感器、多个薄膜晶体管、多条栅线和多条读取线的平面图。图16C是根据本公开的一些实施例的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元相对应的区域中的多个公共电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线远离多个公共电极块的一侧上的钝化层的平面图。图16D是根据本公开的一些实施例中的与指纹检测阵列基板的触摸电极单元对应的区域中的多个触摸电极块、多条触控信号线、以及在多条触控信号线与多个触摸电极块之间的钝化层的平面图。如图16C所示，多个公共电极块CEB全部通过公共电极桥CBr而互连在一起。
图17是沿图16A中的E-E'线的截面图。参照图16A至图16D以及图17，多个公共电极块CEB中的相应公共电极块延伸通过绝缘层IN以与基本透明的导电电极CE连接。在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括第二绝缘层IN2，其位于多个公共电极块CEB中的相应公共电极块的远离基底基板BS的一侧上。多个遮光块SB中的相应遮光块延伸穿过第二绝缘层IN2以与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块连接。指纹检测阵列基板包括延伸穿过第二绝缘层IN2的第四通孔V4，并且多个遮光块SB中的相应遮光块延伸穿过第四通孔V4以与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块连接。
在一些实施例中，指纹检测阵列基板还包括钝化层PVX，其位于多个公共电极块CEB和多个触摸电极块TEB中位于同一子像素中的相应公共电极块和相应触摸电极块之间。多个遮光块SB中的相应遮光块与多个公共电极块CEB中的相应公共电极块直接接触，且通过钝化层PVX与多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块分离。
图18是沿图16A中的F-F'线的截面图。参照图16A至16D和图18，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块延伸穿过钝化层PVX以连接到多个触控信号线TSL中的相应触控信号线。指纹检测阵列基板包括延伸穿过钝化层PVX的第五通孔V5，并且多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块延伸穿过第五通孔V5以连接到多个触控信号线TSL中的相应触控信号线。
在另一方面，本公开提供了一种指纹检测装置。在一些实施例中，指纹检测装置包括本文所述的指纹检测阵列基板；以及对置基板，其面对指纹检测阵列基板。图19是示出根据本公开的一些实施例中的指纹检测装置的结构的示意图。参考图19，在一些实施例中，指纹传感器包括：多个光源LS，其被配置成朝向对置基板CS发射光，所述光的至少一部分被对置基板CS的远离所述指纹检测阵列基板AS的表面TS全反射；多个光传感器PS，其位于指纹检测阵列基板AS中，并且被配置为检测由对置基板CS的远离指纹检测阵列基板AS的表面TS全反射的一部分光；以及指纹检测驱动电路FDC，其电连接到多个光传感器PS，并且被配置为分别在多个指纹扫描区域中独立地控制指纹检测。
在一些实施例中，多个光源是多个发光二极管，例如有机发光二极管或微发光二极管。在一些实施例中，指纹检测装置是被配置为显示图像的指纹检测显示装置。可选地，指纹检测装置的多个子像素Sp与用于显示图像的多个子像素相同。可选地，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块是多个发光二极管中的相应发光二极管中的阴极。可选地，在显示模式中，将公共电压传输到多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块。
在另一方面，本公开提供了一种操作指纹检测装置的方法。在一些实施例中，该方法包括：使用多个触摸检测区域中的多个触摸电极块检测触摸位置，其中所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且基本上在相应子像素的子像素间区域之外，多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的各触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的各触摸电极块分离；分别通过多条触控信号线将触摸信号传输到多个触摸检测区域，其中所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域的相应触摸检测区域中的触摸电极单元；确定检测到触摸位置的指纹扫描区域；以及执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是多个触摸检测区域的总面积的一小部分。
在一些实施例中，该方法还包括：以包括触摸检测模式和指纹检测模式的时分驱动模式来操作指纹检测装置。参照图3、图4、图5A至图5C、图6及图7，在一些实施例中，多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块电连接至指纹传感器的多个光传感器PS中的相应光传感器。可选地，在指纹检测模式中，该方法包括：多个触控信号线TSL中的相应触控信号线将公共电压通过多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块传输到多个光传感器PS中的相应光传感器。可选地，在触摸检测模式中，该方法包括：多条触控信号线TSL中的相应触控信号线将触摸信号传输到多个触摸检测区域TDR中的相应触摸检测区域。
在一些实施例中，时分驱动模式还包括在如图19所示的指纹检测显示设备中显示图像的显示模式。可选地，在显示模式中，该方法还包括：将公共电压传输到多个触摸电极块TEB中的相应触摸电极块。
在一些实施例中，参照图8、图9、图10A至图10B、图11A至图11D、图12至图15、图16A至图16D、图17及图18，该方法还包括：通过多个公共电极块CEB中的相应公共电极块，提供公共电压至指纹传感器的多个光传感器PS中的相应光传感器，其中，所述多个公共电极块CEB中的相应公共电极块基本上延伸遍及相应子像素Sp的子像素区域SR，且基本上在相应子像素Sp的子像素间区域ISR的外部，多个公共电极块CEB中的相应公共电极块电连接至多个光传感器PS中的相应光传感器。
在另一方面，本公开提供了一种制造指纹检测阵列基板的方法。在一些实施例中，该方法包括：在被配置为检测触摸位置的多个触摸检测区域中形成多个触摸电极块，其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块基本上延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且基本上在相应子像素的子像素间区域之外，所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的各触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，并且所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的各触摸电极块分离；形成多条触控信号线，所述多条触控信号线被配置为分别向多个触摸检测区域传输触摸信号，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极单元；形成处理器，该处理器被配置成确定指纹扫描区域，所述指纹扫描区域包括其中检测到触摸位置的一个或多个触摸检测区域；以及形成指纹传感器，所述指纹传感器被配置为执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是所述多个触摸检测区域的总面积的一小部分。
为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的实施例的上述描述。其不是穷举的，也不是要将本发明限制为精确的形式或所公开的示例性实施例。因此，前面的描述应当被认为是说明性的而不是限制性的。显然，许多修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。选择和描述实施例是为了解释本发明的原理及其最佳模式的实际应用，从而使本领域技术人员能够理解本发明的各种实施例和各种修改，以适于特定的使用或预期的实现。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，其中所有术语的含义都是其最宽的合理含义，除非另有说明。因此，术语“发明”、“本发明”等不一定将权利要求的范围限制为特定实施例，并且对本发明的示例性实施例的引用不意味着对本发明的限制，并且不应推断出这样的限制。本发明仅由所附权利要求的精神和范围来限定。此外，这些权利要求可以指使用名词或元素之后的“第一”、“第二”等。这些术语应当被理解为术语，并且不应当被解释为对由这些术语所修改的元件的数量给出限制，除非已经给出了特定的数量。所描述的任何优点和益处可能不适用于本发明的所有实施例。应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述实施例进行改变。此外，本公开中元件和部件不旨在贡献于公众，无论元件或部件是否在以下权利要求中明确陈述。

Claims (17)

1.一种指纹检测阵列基板，其中，包括：
多个触摸电极块，其位于被配置为检测触摸位置的多个触摸检测区域中，其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块延伸遍及相应子像素的子像素区域，并且在所述相应子像素的子像素间区域的外部，所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域中的触摸电极块通过桥互连，从而形成触摸电极单元，并且所述触摸电极单元与所述多个触摸检测区域中的相邻触摸检测区域中的触摸电极块分离；所述子像素区域为子像素的发光区域，所述子像素间区域为相邻子像素区域之间的区域；
多条触控信号线，其配置为分别向所述多个触摸检测区域传输触摸信号，其中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线电连接到被限制在所述多个触摸检测区域中的所述相应触摸检测区域中的所述触摸电极单元；
处理器，其配置为确定指纹扫描区域，所述指纹扫描区域包括检测到触摸位置的一个或多个触摸检测区域；以及
指纹传感器，其配置为执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测，其中所述指纹扫描区域的面积是所述多个触摸检测区域的总面积的一小部分；
所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块电连接到所述指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器；
所述指纹检测阵列基板还包括：
多个薄膜晶体管，其分别电连接到所述多个光传感器；以及
屏蔽层，其包括多个遮光块，所述多个遮光块被配置为至少部分地遮挡照射在所述多个薄膜晶体管的有源层上的光；
其中，所述多个遮光块中的相应遮光块电连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块；并且
所述多个遮光块中的相应遮光块在基底基板上的正投影与所述多个薄膜晶体管中的相应薄膜晶体管的有源层在所述基底基板上的正投影至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的指纹检测阵列基板，其中，还包括：
透明的导电电极，其位于所述多个光传感器中的相应光传感器的远离基底基板的一侧；以及
绝缘层，其位于所述透明的导电电极的远离所述多个光传感器中的所述相应光传感器的一侧；
其中，所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块延伸穿过所述绝缘层以与所述透明的导电电极连接。
3.根据权利要求2所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个触摸电极块和所述透明的导电电极由相同的材料制成。
4.根据权利要求1所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个遮光块与所述多条触控信号线位于同一层并且包含相同的导电材料。
5.根据权利要求1所述的指纹检测阵列基板，其中，还包括：钝化层，其位于所述多个遮光块中的相应遮光块和所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块之间；
其中，所述多个遮光块中的相应遮光块延伸穿过所述钝化层，以连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块；并且
所述多条触控信号线中的相应触控信号线延伸穿过所述钝化层，以连接到所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块。
6.根据权利要求1所述的指纹检测阵列基板，其中，还包括具有多个公共电极块的公共电极层，其中，所述多个公共电极块中的相应公共电极延伸遍及所述相应子像素的所述子像素区域，并且位于所述相应子像素的所述子像素间区域的外部；
其中所述多个公共电极块中的相应公共电极块电连接到所述指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器，并且被配置为向所述多个光传感器中的所述相应光传感器提供公共电压。
7.根据权利要求6所述的指纹检测阵列基板，其中，还包括：
透明的导电电极，其位于所述多个光传感器中的相应光传感器的远离基底基板的一侧；以及
绝缘层，其位于所述透明的导电电极的远离所述多个光传感器中的相应光传感器的一侧；
其中，所述多个公共电极块中的相应公共电极块延伸穿过所述绝缘层以与所述透明的导电电极连接。
8.根据权利要求7所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个公共电极块和所述透明的导电电极由相同的材料制成。
9.根据权利要求6所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个遮光块中的相应遮光块电连接至所述多个公共电极块中的相应公共电极块。
10.根据权利要求9所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个遮光块与所述多条触控信号线位于同一层并且包含相同的导电材料。
11.根据权利要求10所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多个遮光块中的相应遮光块与所述多个公共电极块中的相应公共电极块直接接触而没有任何中间层。
12.根据权利要求6至10中任一项所述的指纹检测阵列基板，其中，所述多条触控信号线沿第一方向布置，所述多条触控信号线中的相应触控信号线沿第二方向延伸，所述第二方向不同于所述第一方向；并且
沿所述第二方向的多个公共电极块中的一行公共电极块通过公共电极桥互连，并且电连接到所述指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。
13.根据权利要求6至10中任一项所述的指纹检测阵列基板，其中，还包括位于所述多条触控信号线和所述公共电极层之间的第二绝缘层；
其中，所述多个公共电极块全部经由公共电极桥互连，且电连接至所述指纹检测阵列基板的外围区域中的公共电压源。
14.一种指纹检测装置，其中，包括权利要求1至13中任一项所述的指纹检测阵列基板，以及面对所述指纹检测阵列基板的对置基板；
其中，所述指纹传感器包括：
多个光源，其配置成朝向所述对置基板发射光，所述光的至少一部分被所述对置基板的远离所述指纹检测阵列基板的表面全反射；
多个光传感器，其位于所述指纹检测阵列基板中，并且被配置为检测由所述对置基板的远离所述指纹检测阵列基板的所述表面全反射的所述光的一部分；以及
指纹检测驱动电路，其电连接至所述多个光传感器，并且被配置为分别独立地控制多个指纹扫描区域中的指纹检测。
15.一种操作指纹检测装置的方法，其中，所述指纹检测装置为权利要求14所述指纹检测装置，所述方法包括：
使用多个触摸检测区域中的多个触摸电极块检测触摸位置；
分别通过多条触控信号线，将触摸信号传输到所述多个触摸检测区域；
确定包括检测到的触摸位置的指纹扫描区域；以及
使用指纹传感器执行被限制在所述指纹扫描区域中的指纹感测。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，还包括：以时分驱动模式操作所述指纹检测装置，所述时分驱动模式包括触摸检测模式和指纹检测模式；
在所述指纹检测模式中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线将公共电压通过所述多个触摸电极块中的相应触摸电极块传输到所述多个光传感器中的相应光传感器；以及
在所述触摸检测模式中，所述多条触控信号线中的相应触控信号线将触摸信号传输到所述多个触摸检测区域中的相应触摸检测区域。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述指纹检测装置所包括的指纹检测阵列基板为权利要求6中所述指纹检测阵列基板；
所述方法还包括：通过多个公共电极块中的相应公共电极块，将公共电压提供至指纹传感器的多个光传感器中的相应光传感器。
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