CN111652169A - 指纹驱动电路及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种指纹驱动电路及显示面板。所述电路包括：一第一级放大单元，用于接收指纹电压，进行电压放大处理后输出；一第二级放大单元，与所述第一级放大单元电性连接，用于接收电压放大后的指纹电压，进行电流和功率放大处理后输出。本申请指纹驱动电路放大了指纹谷和指纹脊的电压压差，使得信号更容易正确读取，并提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC，提高了读取的精度。

Description

指纹驱动电路及显示面板
技术领域
本申请涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹驱动电路及显示面板。
背景技术
指纹是人体与生俱来独一无二并可与他人相区别的不变特征。指纹图案具有唯一性，它由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成，由之发展起来的指纹识别技术是较早被用作为个人身份验证的技术。
当今社会科技迅猛发展，手机、电脑和电视等电子产品广泛应用于生活中的各个方面。相应的，液晶显示面板和有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示面板等显示屏被广泛采用，而指纹识别作为一个常见应用也被广泛采用。随着全面屏的发展，要求指纹识别模块集成到面板内，即，面板显示区(AA)除了显示所需的驱动薄膜晶体管(TFT)外，还需要增加指纹传感器以及指纹驱动电路。
请参阅图1，现有指纹驱动电路的电路图。现有指纹驱动电路包括第一薄膜晶体管NT11和第二薄膜晶体管NT12。所述第一薄膜晶体管NT11的栅极用于接收指纹电压V1，其第一端接入一个稳定的电源VDD，其第二端接入一数据读取线RD(Readout)。所述第二薄膜晶体管NT12的栅极用于接收高电平电压VGH，其第一端接入所述数据读取线RD，其第二端接入一公共电压VSS，所述第二薄膜晶体管NT12作为电流源。所述电路可以放大电流和功率，主要用于提升驱动指纹信号的驱动能力，使得与指纹电压对应的电信号可以正确的通过所述数据读取线RD传输到IC端；但所述电路的电压的压差信号会有一些降低，理论最高电压的放大系数小于1，因此没有电压增益。
然而，由于指纹谷和指纹脊对应的电信号压差很小，很难以识别出它们之间的差异这，对于IC读取是一个很大的挑战。如光学指纹识别模组，当光照射到指纹谷和指纹脊之后反射回到光敏二极管产生不同的电信号，但是由于光敏二极管对于光强响应较弱，它们的电压信号差别较小，再经过较大的RC负载(loading)之后，信号有一些损耗；同时，由于噪声的干扰，使得正确读取指纹谷和指纹脊的电信号非常困难。
发明内容
本申请实施例提供一种指纹驱动电路及显示面板，实现放大指纹谷和指纹脊信号的电压压差、并提高驱动能力，提高读取的精度。
本申请实施例提供了一种指纹驱动电路，所述电路包括：一第一级放大单元，用于接收指纹电压，进行电压放大处理后输出；一第二级放大单元，与所述第一级放大单元电性连接，用于接收电压放大后的指纹电压，进行电流和功率放大处理后输出。
本申请实施例还提供了一种显示面板，包括阵列基板；所述阵列基板包括至少一本申请所述的指纹驱动电路。
本申请的优点在于：本申请指纹驱动电路放大了指纹谷和指纹脊的电压压差，使得信号更容易正确读取，并提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC，提高了读取的精度，且电路结构简单，所需TFT以及信号线较少，利于面内集成以及面内开口率的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。
图1为现有指纹驱动电路的电路图；
图2为本申请指纹驱动电路的架构示意图；
图3为本申请指纹驱动电路第一实施例的电路图；
图4为本申请指纹驱动电路第二实施例的电路图；
图5为本申请显示面板架构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。本申请的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本申请所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、内、外、侧面等，仅是参考附图的方向。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是电连接或相互通讯，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或两个元件的相互作用关系。应当理解，当称元件“耦接到”另一元件时，存在中间元件。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申请中的具体含义。
研究发现，指纹传感器产生的电信号非常微弱，并且指纹的谷和脊的压差很小，故指纹驱动电路存在两个需要解决的问题：1)保证足够的驱动能力，使得指纹传感器产生的信号可以传输到IC，被正确读取；2)尽量放大指纹谷和指纹脊的压差，使得它们的差异可以被识别。
由此，本申请提出一种指纹驱动电路，通过采取两级放大电路，第一级放大电路采用共漏极结构，具有较强的电压放大能力，用于对指纹电压进行电压放大处理后输出；第二级放大电路采用共源极结构，具有较强的电流和功率放大能力，用于对电压放大后的指纹电压进行电流和功率放大处理后输出。本申请放大了指纹谷和指纹脊的电压压差，使得信号更容易正确读取，并提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC，提高了读取的精度。
请参阅图2，本申请指纹驱动电路的架构示意图。所述指纹驱动电路包括一第一级放大单元21和一第二级放大单元22。
所述第一级放大单元21用于接收一指纹电压V1，进行电压放大处理后，输出电压放大后的所述指纹电压V1(记为指纹电压V2)。所述第二级放大单元22与所述第一级放大单元21电性连接，用于接收所述指纹电压V2，进行电流和功率放大处理后，输出电流和功率放大后的指纹电压(记为指纹电压V3)至一数据读取线RD(Readout)，从而相应的IC可以通过所述数据读取线RD进行读取操作。
进一步的实施例中，所述指纹驱动电路进一步包括：一控制单元23(虚框示意其为可选组件)。所述控制单元23，用于响应一指纹电压读取信号，控制所述第二级放大单元22的输出。具体的，当需要读取电压信号时，所述控制单元23控制所述第二级放大单元22的输出通道开启；而当电压信号读取结束，则控制所述第二级放大单元22的输出通道断开，结束这个指纹驱动电路读取，不干扰其他指纹驱动电路的工作，提升了读取信号的可靠性。
本申请通过电压放大，放大了指纹谷和指纹脊的电压压差，使得信号更容易正确读取，改善了信号差异小的问题；通过电流和功率放大，提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC，提高了读取的精度，改善了指纹传感器产生的信号较小，导致的驱动能力不足。
请参阅图3，本申请指纹驱动电路第一实施例的电路图。所述指纹驱动电路中，所述第一级放大单元21包括：一第一晶体管NT31以及一第二晶体管NT32；所述第二级放大单元22包括：一第三晶体管NT33以及一第四晶体管NT34。
所述第一晶体管NT31的控制端用于接收一指纹电压V1，其第一端用于接收一第一电压VSS1，其第二端接入所述第一级放大单元21的输出端。所述第二晶体管NT32的控制端用于接收一第二电压Gn，其第一端接入所述第一级放大单元21的输出端，其第二端用于接收一第三电压VDD1。所述第一级放大单元21的输出端输出电压放大后的所述指纹电压V1(记为指纹电压V2)。其中，所述第三电压VDD1大于所述第一电压VSS1，这样的电压设置可以用于放大电压压差，从而实现电压放大功能。
进一步的实施例中，所述第一晶体管NT31与所述第二晶体管NT32均采用薄膜晶体管，例如，可以为基于低温多晶硅工艺制备的低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS_TFT)。薄膜晶体管的栅极作为相应晶体管的控制端。
进一步的实施例中，所述第一晶体管NT31与所述第二晶体管NT32均采用NMOS管，构成共漏极结构组成放大电路，具有较强的电压放大能力。
进一步的实施例中，通过调整采用薄膜晶体管的所述第一晶体管NT31的宽长比(W/L)和/或所述第二晶体管NT32的宽长比(W/L)，可以调节所述第一级放大单元21的电压放大系数。当所述第一晶体管NT31的W/L越大，放大系数也就越大；而当所述第二晶体管NT32的W/L越小，放大系数越大。也即，通过调节晶体管的尺寸(size)来控制电流和等效电阻，从而实现不同的分压比，以及调整输出的电压。
进一步的实施例中，为了使得所述第一晶体管NT31的放大效果好，可以使所述第一晶体管NT31工作在亚阈区，这样其栅极(图示Q点)的电压变化会产生更明显的电流变化。也就是亚阈区Vgs变化导致Id变化更加明显，相应的，第三晶体管NT33的栅极电压压差也更大，使得最终读取的电压压差也就更大。
进一步的实施例中，所述第二电压Gn与所述第三电压VDD1相同。即所述第二晶体管NT32的控制端和第二端短接在一起，所述第二晶体管NT32的控制端和第二端都接收所述第三电压VDD1，这样只需要采用一条电压信号线，可以节省一条信号线，节省了面板中电路排布(layout)空间，从而提升面内的开口率。
所述第三晶体管NT33的控制端用于接收所述指纹电压V2，其第一端用于接收一第四电压VDD2，其第二端接入所述第二级放大单元22的输出端。所述第四晶体管NT34的控制端用于接收一第五电压VGH，其第一端接入所述第二级放大单元22的输出端，其第二端用于接收一第六电压VSS2。所述第二级放大单元22的输出端接入数据读取线RD，用于输出电流和功率放大后的指纹电压(记为指纹电压V3)。其中，所述第四电压VDD2大于所述第六电压VSS2，这样的电压设置可以用于放大电流和功率，从而实现电流和功率放大功能。所述第五电压VGH为高电平电压，大于采用电源电压的所述第四电压VDD2。所述第四晶体管NT34可以为所述第二级放大单元22提供较为恒定的电源，并对所述第三晶体管NT33进行分压。
进一步的实施例中，所述第四电压VDD2与所述第三电压VDD1相同。即所述第三晶体管NT33的第一端，和所述第二晶体管NT32的第二端(以及控制端)接入同一条电压信号线，可以节省一条信号线，节省了面板中电路排布(layout)空间，从而提升面内的开口率。
进一步的实施例中，所述第六电压VSS2与所述第一电压VSS1相同。即所述第四晶体管NT34的第二端，和所述第一晶体管NT31的第一端接入同一条电压信号线，可以节省一条信号线，节省了面板中电路排布(layout)空间，从而提升面内的开口率。
进一步的实施例中，所述第三晶体管NT33以及所述第四晶体管NT34均采用薄膜晶体管，薄膜晶体管的栅极作为相应晶体管的控制端。
进一步的实施例中，所述第三晶体管NT33以及所述第四晶体管NT34均采用NMOS管，构成共源极结构组成放大电路，具有较强的电流和功率放大能力，提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC。
请参阅图4，本申请指纹驱动电路第二实施例的电路图。与图3所示实施例的不同之处在于，在本实施例中，所述指纹驱动电路进一步包括：一第五晶体管NT35。所述第五晶体管NT35的控制端用于接收一指纹电压读取信号(本实施例为第五电压VGH)，其第一端与所述第三晶体管NT33的第二端电性连接，其第二端接入所述第二级放大单元22的输出端(即与所述第四晶体管NT34的第一端电性连接)。当需要读取电压信号时，所述第五晶体管NT35一直开启；而当电压信号读取结束，则所述第五晶体管NT35关闭，结束这个指纹驱动电路读取，不干扰其他指纹驱动电路的工作，提升了读取信号的可靠性。即，所述第五晶体管NT35构成前述的控制单元23，用于响应指纹电压读取信号，控制所述第二级放大单元22的输出。
进一步的实施例中，所述第二晶体管NT32的控制端和第二端短接在一起，所述第二晶体管NT32的控制端和第二端都接收一电源电压VDD，这样只需要采用一条电压信号线，可以节省一条信号线，节省了面板中电路排布(layout)空间，从而提升面内的开口率。
进一步的实施例中，所述第三晶体管NT33的第一端也接收所述电源电压VDD，进一步节省信号线，提升面内的开口率。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种显示面板。
请参阅图5，本申请显示面板架构示意图。所述显示面板50包括阵列基板51，所述阵列基板51包括至少一指纹驱动电路511。所述指纹驱动电路511采用本申请图2-4任一所述的指纹驱动电路。所述指纹驱动电路511的电路组件连接方式及工作原理已详述于前，此处不再赘述。
采用本申请指纹驱动电路的显示面板，放大了指纹谷和指纹脊的电压压差，使得信号更容易正确读取，并提升了信号的输出能力，确保指纹电压信号可以输出到IC，提高了读取的精度，且电路结构简单，所需TFT以及信号线较少，利于面内集成以及面内开口率的提升。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种指纹驱动电路，其特征在于，所述电路包括：
一第一级放大单元，用于接收一指纹电压，进行电压放大处理后输出；
一第二级放大单元，与所述第一级放大单元电性连接，用于接收电压放大后的所述指纹电压，进行电流和功率放大处理后输出。
2.如权利要求1所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第一级放大单元包括：
一第一晶体管，其控制端用于接收所述指纹电压，其第一端用于接收一第一电压，其第二端接入所述第一级放大单元的输出端；
一第二晶体管，其控制端用于接收一第二电压，其第一端接入所述第一级放大单元的输出端，其第二端用于接收一第三电压，其中，所述第三电压大于所述第一电压。
3.如权利要求2所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第二电压与所述第三电压相同。
4.如权利要求2所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管与所述第二晶体管均采用薄膜晶体管，通过调整所述第一晶体管的宽长比和/或调整所述第二晶体管的宽长比，调节所述第一级放大单元的电压放大系数。
5.如权利要求2所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管与所述第二晶体管均采用薄膜晶体管，其中，所述第一晶体管工作在亚阈区。
6.如权利要求1所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第二级放大单元包括：
一第三晶体管，其控制端用于接收电压放大后的所述指纹电压，其第一端用于接收一第四电压，其第二端接入所述第二级放大单元的输出端；
一第四晶体管，其控制端用于接收一第五电压，其第一端接入所述第二级放大单元的输出端，其第二端用于接收一第六电压，其中，所述第四电压大于所述第六电压。
7.如权利要求6所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述第三晶体管与所述第四晶体管均采用薄膜晶体管。
8.如权利要求1所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述电路进一步包括：
一控制单元，用于响应一指纹电压读取信号，控制所述第二级放大单元的输出。
9.如权利要求6所述的指纹驱动电路，其特征在于，所述电路进一步包括：
一第五晶体管，其控制端用于接收一指纹电压读取信号，其第一端与所述第三晶体管的第二端电性连接，其第二端接入所述第二级放大单元的输出端。
10.一种显示面板，包括阵列基板；其特征在于，所述阵列基板包括至少一如权利要求1-9任一项所述的指纹驱动电路。
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