CN112379542A - 显示基板以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种显示基板以及显示装置，显示基板包括基底以及设置在所述基底上的指纹识别单元，所述指纹识别单元包括激励电路以及读取电路，所述读取电路被配置为与待识别指纹形成第一电容以及读取所述第一电容的电荷量信号，所述激励电路包括第一薄膜晶体管以及与所述第一薄膜晶体管连接的第一电极板，所述第一薄膜晶体管被配置为向所述第一电极板施加驱动电压，所述第一电极板被配置为通过所述驱动电压提升所述待识别指纹的电压；以提高指纹识别效果。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种显示基板以及显示装置。
背景技术
液晶显示装置是目前大规模使用的显示装置，其具有色域高、轻薄化、响应时间快等优点，在理论研究和实际工艺方面都有着成熟的技术。
指纹识别技术是把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹进行比较，以验证他的真实身份。每个人(包括指纹在内)皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的，依靠这种唯一性和稳定性，实现了指纹识别技术。指纹识别技术主要应用在手机和个人电脑等消费电子，智能家居中的智能门锁，银行卡中指纹卡等领域。
随着指纹识别技术的不断发展，屏下指纹识别越来越受到市场欢迎，目前已经可以实现将指纹识别传感器内嵌至液晶显示产品的显示面板内(Incell)，从而实现屏下指纹识别。
目前指纹识别单元主要分为三类，电容指纹识别单元、光学指纹识别单元以及超声指纹识别单元。其中，电容指纹识别单元通过其内的读取电路读取电容的电荷量信号以识别指纹。然而，由于电容指纹识别单元中电容的电荷量较小，导致电容形成的电荷量信号弱，影响指纹识别效果。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是，提供一种显示基板以及显示装置，以提高指纹识别效果。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种显示基板，包括基底以及设置在所述基底上的指纹识别单元，所述指纹识别单元包括激励电路以及读取电路，所述读取电路被配置为与待识别指纹形成第一电容以及读取所述第一电容的电荷量信号，所述激励电路包括第一薄膜晶体管以及与所述第一薄膜晶体管连接的第一电极板，所述第一薄膜晶体管被配置为向所述第一电极板施加驱动电压，所述第一电极板被配置为通过所述驱动电压提升所述待识别指纹的电压。
在示例性实施方式中，所述第一电极板远离所述基底一侧设置有第一绝缘层，所述第一电极板通过所述第一绝缘层与所述待识别指纹形成第二电容，所述第二电容被配置为通过所述驱动电压以提升所述待识别指纹的电压。
在示例性实施方式中，所述第一电极板与所述待识别指纹电接触。
在示例性实施方式中，所述读取电路包括第二薄膜晶体管以及与所述第二薄膜晶体管连接的第二电极板，所述第二电极板被配置为与所述待识别指纹形成所述第一电容，所述第二薄膜晶体管被配置为读取所述第一电容的电荷量信号。
在示例性实施方式中，所述第二电极板至少覆盖所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管，所述第二电极板被配置为所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的遮光层。
在示例性实施方式中，所述第一电极板设置于所述第二电极板之上；或者，所述第一电极板与所述第二电极板形成于同一膜层中；或者，所述第二电极板与所述第二薄膜晶体管形成于同一膜层中。
在示例性实施方式中，所述第二薄膜晶体管包括设置在所述基底上的第二栅极、设置在所述第二栅极上的第二有源层、设置在所述第二有源层上的第二漏极和第二源极，所述第二源极与所述第二电极板连接。
在示例性实施方式中，所述第一薄膜晶体管包括设置在所述基底上的第一栅极、设置在所述第一栅极上的第一有源层、设置在所述第一有源层上的第一漏极和第一源极，所述第一源极与所述第一电极板连接。
在示例性实施方式中，所述指纹识别单元还包括第一扫描线、第一数据线、第二扫描线和第二数据线，所述第一扫描线和所述第一数据线分别与所述第一薄膜晶体管连接，所述第二扫描线和所述第二数据线分别与所述第二薄膜晶体管连接。
在示例性实施方式中，所述基底上设置有多个呈阵列排布的所述指纹识别单元以及多个呈行排列的第一扫描线和第二扫描线，所述多个指纹识别单元形成多个指纹识别单元行，所述第一扫描线分别与所述指纹识别单元行中第一行的每个指纹识别单元中的激励电路以及与所述指纹识别单元行中最后一行的每个指纹识别单元中的读取电路连接；所述第二扫描线分别与相邻两个所述指纹识别单元行中其中之一行的每个指纹识别单元中的读取电路以及与相邻两个所述指纹识别单元行中另一行的每个指纹识别单元中的激励电路连接。
在示例性实施方式中，所述基底采用液晶显示玻璃基板。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括前面任一所述的显示基板。
本发明提供了一种显示基板以及显示装置，通过激励电路中的第一薄膜晶体管向第一电极板施加驱动电压，以使第一电极板通过驱动电压提升待识别指纹的电压，从而增加了待识别指纹与读取电路之间的电场强度，进而增加了待识别指纹与读取电路之间的电压差，放大了待识别指纹与读取电路之间形成的第一电容的电荷量信号，提高了指纹识别效果。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
图1为本发明实施例显示基板的电路示意图一；
图2为本发明实施例显示基板的结构示意图一；
图3为图2中A-A方向的剖视图；
图4为本发明实施例显示基板中第一扫描线和第二扫描线的时序示意图；
图5为本发明实施例显示基板的电路示意图二；
图6为本发明实施例显示基板的剖视图；
图7为本发明实施例显示基板的结构示意图二；
图8为图7中B-B方向的剖视图；
图9为本发明实施例显示基板的电路示意图三。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供了一种显示基板，包括基底以及设置在所述基底上的指纹识别单元，所述指纹识别单元包括激励电路以及读取电路，所述读取电路被配置为与待识别指纹形成第一电容以及读取所述第一电容的电荷量信号，所述激励电路包括第一薄膜晶体管以及与所述第一薄膜晶体管连接的第一电极板，所述第一薄膜晶体管被配置为向所述第一电极板施加驱动电压，所述第一电极板被配置为通过所述驱动电压提升所述待识别指纹的电压。
图1为本发明实施例显示基板的电路示意图一。如图1所示，本发明实施例显示基板包括基底以及设置在基底上呈阵列排布的多个指纹识别单元2，每个指纹识别单元2包括激励电路3以及读取电路4，读取电路4被配置为与待识别指纹5形成第一电容6，以及读取第一电容6的电荷量信号，从而识别指纹。激励电路3包括第一薄膜晶体管301以及与第一薄膜晶体管301连接的第一电极板302，第一薄膜晶体管301被配置为向第一电极板302施加驱动电压，第一电极板302被配置为通过驱动电压提升待识别指纹5的电压，从而增加了待识别指纹5与读取电路4之间的电场强度，进而增加了待识别指纹5与读取电路4之间的电压差，放大了待识别指纹5与读取电路4之间形成的第一电容6的电荷量信号，提高了指纹识别效果。
图2为本发明实施例显示基板的结构示意图一；图3为图2中A-A方向的剖视图。如图2和图3所示，读取电路4包括第二薄膜晶体管以及与第二薄膜晶体管连接的第二电极板402。第二电极板402被配置为与待识别指纹形成第一电容，第二薄膜晶体管被配置为读取第一电容的电荷量信号。第二薄膜晶体管包括设置在基底1上的第二栅极10、设置在第二栅极10上的第二绝缘层20、设置在第二绝缘层20上的第二有源层30、设置在第二有源层30上的第二漏极40和第二源极50。第二漏极40和第二源极50上设置有覆盖基底1的第三绝缘层60，第三绝缘层60上设置有第二电极板402，第三绝缘层60上开设有与第二源极50连通的第二开孔，第二电极板402通过第二开孔与第二源极50连接。
如图3所示，第一薄膜晶体管包括设置在基底1上的第一栅极、设置在第一栅极上的第二绝缘层20、设置在第二绝缘层20上的第一有源层、设置在第一有源层上的第一漏极和第一源极。第一漏极和第一源极上设置有第三绝缘层60，第三绝缘层60上设置有第二电极板402，第二电极板402上设置有第四绝缘层70，第四绝缘层70上设置有第一电极板302，第一电极板302远离基底1的一侧设置有第一绝缘层80，第三绝缘层60和第四绝缘层70上开设有与第一薄膜晶体管中的第一源极连通的第一开孔，第一电极板302通过第一开孔与第一源极连接。本发明实施例中第一电极板302通过第一绝缘层80与待识别指纹形成第二电容，第二电容被配置为通过第一薄膜晶体管施加的驱动电压提升待识别指纹的电压。
本发明实施例显示基板采用液晶显示薄膜晶体管制造工艺，替代硅基晶圆CMOS制造工艺，工艺成熟简单，工艺难度下降，制造良率提高，制造成本降低。
在示例性实施方式中，第一栅极、第一源极、第一漏极、第二栅极、第二源极、第二漏极、第一电极板层、第二电极板层均可以为金属材料，例如Mo、Al、Ni、Ti、Cu、ITO等，第一有源层和第二有源层可以为半导体材料，例如非晶硅、多晶硅、铟镓锌氧化物、有机半导体等。第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第四绝缘层可以为SiO、SiNx、Al2O3、树脂等。
在示例性实施方式中，本发明实施例显示基板指纹识别的过程为：当手指按压在指纹识别单元2表面时，指纹识别单元2中第一电极板302与手指中的待识别指纹5之间形成第二电容，指纹识别单元2中第二电极板402与手指中的待识别指纹5之间形成第一电容6。第二电容被配置为通过第一薄膜晶体管施加的驱动电压提升待识别指纹的电压。由于待识别指纹5表面凸凹不平，待识别指纹5的嵴峪位置与第二电极板402距离不同，导致待识别指纹5的嵴峪位置与第二电极板402形成的第一电容6的电荷量信号不同，第二薄膜晶体管401读取该电荷量信号，以识别指纹信息。
其中，本发明实施例显示基板指纹识别的计算公式如下：
电荷公式：Q＝CV；
待识别指纹嵴峪位置电荷量信号差公式：ΔQ＝ΔCV；
电压公式：V＝Ed。
其中，C为第一电容的电容；Q为第一电容的电荷量；V为第一电容的电压；ΔQ为第一电容中待识别指纹嵴峪位置的电荷量差；ΔC为第一电容中待识别指纹嵴峪位置的电容差；E为第一电容的电场强度；d为第一电容中待识别指纹与第二电极板之间的距离。
本发明实施例显示基板通过第一薄膜晶体管向第一电极板施加驱动电压，第二电容通过驱动电压提升待识别指纹的电压，使待识别指纹被激励，增加了待识别指纹与第二电极板之间的电场强度，从而增加了待识别指纹与第二电极板之间的电压差，放大了第一电容中的电荷量信号，提高了指纹识别效果。
本发明实施例显示基板中第二电极板402不与第二薄膜晶体管401中的第二漏极40和第二源极50形成于同一层膜层中，第二电极板402设置在第二漏极40和第二源极50之上，从而能够增大第二电极板402的面积，以增加形成第一电容的面积。
在示例性实施方式中，本发明实施例显示基板中第二电极板可以与第二薄膜晶体管中的第二漏极和第二源极形成于同一层膜层中，可以减少显示基板的膜层，从而降低制造工艺难度和成本。
在示例性实施方式中，本发明实施例显示基板中第二电极板至少覆盖第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，使第二电极板被配置为第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的遮光层，防止外界自然光照射到第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管中的有源层，影响第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的特性。
如图2所示，第一薄膜晶体管301和第二薄膜晶体管401分别位于基底10相对的角部，即第一薄膜晶体管301位于基底10的右上方角部，第二薄膜晶体管401位于基底10左下方角部。第一电极板302覆盖部分基底10，第二电极板402覆盖大部分基底10，从而增大第一电容6的面积。
如图1所示，指纹识别单元2还包括第一扫描线100、第一数据线200、第二扫描线300和第二数据线400，第一扫描线100和第二扫描线300平行横向排列，第一数据线200和第二数据线400平行竖向排列。第一扫描线100与第一薄膜晶体管301中的第一栅极连接，第一数据线200与第一薄膜晶体管301中的第一漏极连接。第二扫描线300与第二薄膜晶体管401中的第二栅极连接，第二数据线400与第二薄膜晶体管401中的第二漏极连接。第一扫描线100通过第一栅极控制第一薄膜晶体管301的导通或关断，第一数据线200通过第一漏极将驱动信号施加到第一极板302上。第二扫描线300通过第二栅极控制第二薄膜晶体管401的导通或关断，第二数据线400通过第二漏极将第一电容的电荷量信号读出。
图4为本发明实施例显示基板中第一扫描线和第二扫描线的时序示意图。如图4所示，本发明实施例中每个指纹识别单元中第一扫描线100和第二扫描线300可以分时控制第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管开启。
在示例性实施方式中，基底采用液晶显示玻璃基板。液晶显示玻璃基板尺寸可以为G2.5(370mmx470mm)至G10.5(2940mmx3370mm)，液晶显示玻璃基板尺寸比晶圆尺寸大，适合制作大面积指纹传感器，可应用在手机屏下指纹识别，实现半屏/全屏多指识别功能，提高指纹识别安全性。
图5为本发明实施例显示基板的电路示意图二；图6为本发明实施例显示基板的剖视图。如图5和图6所示，本发明实施例显示基板中第一电极板302被配置为与待识别指纹5电接触，使第一电极板302通过驱动电压提升待识别指纹5的电压。具体地，第一电极板302直接暴露在显示基板外侧，第一电极板302上不设置有绝缘层。第一电极板302可以直接与手指中的待识别指纹5电接触。当手指按压指纹识别单元2时，待识别指纹5直接与第一电极板302电接触，第一电极板302上的驱动电压直接加载到待识别指纹5上，从而增强待识别指纹5表面电荷，增强待识别指纹5与第二电极板402之间的电场强度，从而增加了待识别指纹5与第二电极402之间的电压差，放大了第一电容6的电荷量信号。
图7为本发明实施例显示基板的结构示意图二；图8为图7中B-B方向的剖视图。如图7和图8所示，本发明实施例显示基板中第一电极板302与第二电极板402形成于同一膜层中。即第一电极板302和第二电极板402采用同一层金属层，第一薄膜晶体管301和第二薄膜晶体管分别与第一电极板302和第二电极板相连。其中，第一电极板302占用面积较小，第二电极板402占用面积较大。
本发明实施例显示基板中第一电极板302和第二电极板402同层设计，可以减少一层金属层和一层绝缘层，从而降低制造工艺难度和成本。
图9为本发明实施例显示基板的电路示意图三。如图9所示，基底上设置有多个呈阵列排布的指纹识别单元2以及多个呈行排列的第一扫描线100和第二扫描线300，多个指纹识别单元2形成多个指纹识别单元行，第一扫描线100分别与指纹识别单元行中第一行的每个指纹识别单元2中的激励电路3以及与指纹识别单元行中最后一行的每个指纹识别单元2中的读取电路4连接；第二扫描线300分别与相邻两个指纹识别单元行其中一行的每个指纹识别单元2中的读取电路4以及与相邻两个指纹识别单元行中另一行的每个指纹识别单元2中的激励电路3连接。
本发明实施例可以减少扫描线数量，从而降低扫描芯片成本，另外，指纹识别单元2减少一条扫描线，可以增大第二电极板面积，增加待识别指纹与第二电极板之间的第一电容，从而增强电荷量信号。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括前述实施例的显示基板。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。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种显示基板，其特征在于，包括基底以及设置在所述基底上的指纹识别单元，所述指纹识别单元包括激励电路以及读取电路，所述读取电路被配置为与待识别指纹形成第一电容以及读取所述第一电容的电荷量信号，所述激励电路包括第一薄膜晶体管以及与所述第一薄膜晶体管连接的第一电极板，所述第一薄膜晶体管被配置为向所述第一电极板施加驱动电压，所述第一电极板被配置为通过所述驱动电压提升所述待识别指纹的电压。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极板远离所述基底一侧设置有第一绝缘层，所述第一电极板通过所述第一绝缘层与所述待识别指纹形成第二电容，所述第二电容被配置为通过所述驱动电压以提升所述待识别指纹的电压。
3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极板与所述待识别指纹电接触。
4.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述读取电路包括第二薄膜晶体管以及与所述第二薄膜晶体管连接的第二电极板，所述第二电极板被配置为与所述待识别指纹形成所述第一电容，所述第二薄膜晶体管被配置为读取所述第一电容的电荷量信号。
5.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述第二电极板至少覆盖所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管，所述第二电极板被配置为所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的遮光层。
6.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极板设置于所述第二电极板之上；或者，所述第一电极板与所述第二电极板形成于同一膜层中；或者，所述第二电极板与所述第二薄膜晶体管形成于同一膜层中。
7.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述第二薄膜晶体管包括设置在所述基底上的第二栅极、设置在所述第二栅极上的第二有源层、设置在所述第二有源层上的第二漏极和第二源极，所述第二源极与所述第二电极板连接。
8.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述第一薄膜晶体管包括设置在所述基底上的第一栅极、设置在所述第一栅极上的第一有源层、设置在所述第一有源层上的第一漏极和第一源极，所述第一源极与所述第一电极板连接。
9.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述指纹识别单元还包括第一扫描线、第一数据线、第二扫描线和第二数据线，所述第一扫描线和所述第一数据线分别与所述第一薄膜晶体管连接，所述第二扫描线和所述第二数据线分别与所述第二薄膜晶体管连接。
10.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述基底上设置有多个呈阵列排布的所述指纹识别单元以及多个呈行排列的第一扫描线和第二扫描线，所述多个指纹识别单元形成多个指纹识别单元行，所述第一扫描线分别与所述指纹识别单元行中第一行的每个指纹识别单元中的激励电路以及与所述指纹识别单元行中最后一行的每个指纹识别单元中的读取电路连接；所述第二扫描线分别与相邻两个所述指纹识别单元行中其中之一行的每个指纹识别单元中的读取电路以及与相邻两个所述指纹识别单元行中另一行的每个指纹识别单元中的激励电路连接。
11.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述基底采用液晶显示玻璃基板。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一所述的显示基板。
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