CN112560630A - 一种显示基板、其驱动方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种显示基板、其驱动方法及显示装置，包括：衬底基板，衬底基板包括：中间区，以及围绕中间区的周边区；多个光敏器件，位于衬底基板之上；第一电极层，位于多个光敏器件所在层背离衬底基板的一侧；第一电极层包括：位于中间区的至少一个第一子电极，以及位于周边区的多个第二子电极；多个晶体管，位于多个光敏器件所在层与衬底基板之间；多个晶体管包括：与各第一子电极一一对应电连接的第一晶体管，以及与各第二子电极一一对应电连接的第二晶体管；第二电极层，位于第一电极层背离衬底基板的一侧；第二电极层包括整面设置的第二电极，第二电极与第一子电极构成第一互容触控结构，第二电极与第二子电极构成第二互容触控结构。

Description

一种显示基板、其驱动方法及显示装置

技术领域

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示基板、其驱动方法及显示装置。

背景技术

目前光学指纹成像发展的核心方向之一就是全屏指纹识别，光学指纹成像是基于光敏器件(Photo Sensor)，将手指反射的光子转换成电子，收集指纹谷脊信号量，此技术能识别手指更多的交互信息，通过拓展到全屏可有效增加交互维度，提升交互体验，具有高市场应用价值。但全屏光学指纹成像有其自身的问题，主要表现在积分时间长，在10μs以上，为达到较好交互体验，实现120Hz刷新率要求，实现实时全屏扫描，对硬件与芯片有很高的设计要求，会大幅增加成本。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种显示基板、其驱动方法及显示装置，用以提供一种低功耗、低成本、高效率的全屏指纹识别方案。

因此，本公开实施例提供的一种显示基板，包括：

衬底基板，所述衬底基板包括：中间区，以及围绕所述中间区的周边区；

多个光敏器件，位于所述衬底基板之上；

第一电极层，位于所述多个光敏器件所在层背离所述衬底基板的一侧；所述第一电极层包括：位于所述中间区的至少一个第一子电极，以及位于所述周边区的多个第二子电极；

多个晶体管，位于所述多个光敏器件所在层与所述衬底基板之间；所述多个晶体管包括：与各所述第一子电极一一对应电连接的第一晶体管，以及与各所述第二子电极一一对应电连接的第二晶体管；

第二电极层，位于所述第一电极层背离所述衬底基板的一侧；所述第二电极层包括整面设置的第二电极，所述第二电极与所述第一子电极构成第一互容触控结构，所述第二电极与所述第二子电极构成第二互容触控结构。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，所述至少一个第一子电极中的一个位于所述中间区的中心位置，其余所述第一子电极关于所述中间区的中心位置对称排布，所述多个第二子电极关于所述中间区的中心位置呈对称排布。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，所述第一电极层还包括多个阳极；

所述至少一个第一子电极、所述多个第二子电极一一对应设置在各所述阳极的间隙处。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，还包括：阴极层，所述阴极层复用为所述第二电极层。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，还包括：位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的阴极层；

所述阴极层包括：多个镂空结构，各所述镂空结构分别对应覆盖各所述第一子电极、以及各所述第二子电极。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，所述第二电极层为镁银叠层或氧化铟锡层。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种上述显示基板的驱动方法，包括：

通过各第一晶体管为各第一子电极加载驱动信号，并通过各第二晶体管至少采集一次各第二子电极上的感应信号；

根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置；

通过所述手指的触控位置对应的光敏器件采集指纹。

可选地，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置，具体包括：

计算当前采集的每两个所述第二子电极上感应信号的相位差，并查询记录每两个所述第二子电极上感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

可选地，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置，具体包括：

计算采集的每个所述第二子电极的当前感应信号与上一次感应信号的相位差，并查询记录各所述第二子电极上两次感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种显示装置，包括上述显示基板。

本公开有益效果如下：

本公开实施例提供的显示基板、驱动方法及显示装置，包括：衬底基板，衬底基板包括：中间区，以及围绕中间区的周边区；多个光敏器件，位于衬底基板之上；第一电极层，位于多个光敏器件所在层背离衬底基板的一侧；第一电极层包括：位于中间区的至少一个第一子电极，以及位于周边区的多个第二子电极；多个晶体管，位于多个光敏器件所在层与衬底基板之间；多个晶体管包括：与各第一子电极一一对应电连接的第一晶体管，以及与各第二子电极一一对应电连接的第二晶体管；第二电极层，位于第一电极层背离衬底基板的一侧；第二电极层包括整面设置的第二电极，第二电极与第一子电极构成第一互容触控结构，第二电极与第二子电极构成第二互容触控结构。通过第一晶体管、第二晶体管、第一互容触控结构与第二互容触控结构可实现手指在全屏上的主动定位；再通过局部扫描使得触控位置的光敏器件开启，即可实现指纹识别。相较于现有技术中，全屏扫描实现对手指的定位及指纹识别的技术方案，显著降低了功耗和成本，增加了指纹采样效率，提高了产品竞争力。

附图说明

图1为本公开实施例提供的显示基板的一种结构示意图；

图2为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的一种排布示意图；

图3为图2中第一子电极、第二子电极和第二电极构成的第一互容触控结构、第二互容触控结构的一种等效结构示意图；

图4为图2中第一子电极、第二子电极和第二电极构成的第一互容触控结构、第二互容触控结构的又一种等效结构示意图；

图5为图4的简化结构示意图；

图6为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的又一种排布示意图；

图7为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的又一种排布示意图；

图8为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的又一种排布示意图；

图9为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的又一种排布示意图；

图10为本公开实施例提供的第一子电极、第二子电极和第二电极的又一种排布示意图；

图11为本公开实施例提供的显示基板的又一种结构示意图；

图12为本公开实施例提供的显示基板的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。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公开内容。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。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开实施例提供了一种显示基板，如图1和图2所示，包括：

衬底基板101，该衬底基板101包括：中间区A，以及围绕中间区A的周边区B；

多个光敏器件(图中未示出)，位于衬底基板101之上；

第一电极层102，位于多个光敏器件(图中未示出)所在层背离衬底基板101的一侧；第一电极层102包括：位于中间区A的至少一个第一子电极1021，以及位于周边区B的多个第二子电极1022；

多个晶体管103，位于多个光敏器件(图中未示出)所在层与衬底基板101之间；多个晶体管103包括：与各第一子电极1021一一对应电连接的第一晶体管1031，以及与各第二子电极1022一一对应电连接的第二晶体管1032；

第二电极层，位于第一电极层102背离衬底基板101的一侧；第二电极层包括整面设置的第二电极104，第二电极104与第一子电极1021构成第一互容触控结构，第二电极104与第二子电极1022构成第二互容触控结构。

图2中具体示出了C表示第二电极104与第一子电极1021构成的第一互容触控结构，C1、C2、C3和C4表示第二电极104与四个第二子电极1022分别构成的第二互容触控结构。

在本公开实施例提供的上述显示基板中，通过第一晶体管1031、第二晶体管1032、第一互容触控结构C与第二互容触控结构C1-C4可实现手指在全屏上的主动定位；再通过局部扫描使得触控位置的光敏器件(图中未示出)开启，即可实现指纹识别。相较于现有技术中，全屏扫描实现对手指的定位及指纹识别的技术方案，显著降低了成本，增加了指纹采样效率，降低了光学指纹成像系统的功耗和老化速度，提高了产品竞争力。

下面以第一子电极1021、第二子电极1022和第二电极104采用图2中的设计方案为例，对本公开的指纹识别过程进行详细说明。

如图3所示，在无手指触控的情况下，通过第一晶体管1031向第一互容触控结构C中的第一子电极1021加载30KHz-250KHz的驱动信号，该驱动信号经第一互容触控结构C、以及第二互容触控结构C1-C4共用的第二电极104，到达第二互容触控结构C1-C4中的第二子电极1022，通过第二晶体管1032读取第二子电极1022上的电信号，后续可利用数模转换器ADC对该电信号进行处理获得指纹图像。在一些实施例中，第一子电极1021与各第二子电极1022之间区域所对应第二电极104的电阻可以均为R，在此基础上，无手指触控的情况下各第二晶体管1032所读取的第二子电极1022上的电信号相同。

在有手指触控的情况下，如图4所示，手指F与显示屏表面形成一个耦合电容Cf，手指F的触控位置与第一子电极1021之间区域所对应第二电极104的电阻为Rf，手指F的触控位置与各第二子电极1022之间区域所对应第二电极104也分别有一个相应的电阻。由于手指F的触控位置与各第二子电极1022之间的距离不同，致使手指F的触控位置与各第二子电极1022之间区域所对应第二电极104的电阻不同，由此使得各第二子电极1022所对应第二电极104的电阻由无手指F触控情况下的R，变为了图5中的R1、R2、R3和R4。因此，在有手指F触控的情况下，各第二子电极1022上的电信号则会因手指F的存在发生了不同变化，通过各第二子电极1022的电信号变化则可反推出手指F的触控位置。

在判断出手指F的触控位置后，则仅需通过局部扫描来打开触控位置处的光敏器件即可快速实现指纹识别。

在一些实施例中，光敏器件可以包括：两个电极、以及在两个电极之间层叠设置的P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层。晶体管103可以包括栅极、有源层、源极和漏极，具体可以为非晶硅(a-Si)晶体管、氧化物(Oxide)晶体管或低温多晶硅(LTPS)晶体管，在此不做限定。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，为了快速定位手指F的触控位置，如图2、图6至图10所示，至少一个第一子电极1021中的一个位于中间区A的中心位置，其余第一子电极1021关于中间区A的中心位置对称排布，多个第二子电极1022关于中间区A的中心位置呈对称排布。另外，上述排布方式的结构较简单，方便集成，且不影响显示。

在一些实施例中，如图2和图6所示，第一电极层102可以包括：一个第一子电极1021和四个第二子电极1022，其中第一子电极1021位于中间区A的中心位置，四个第二子电极1022分别设置在周边区B所含四条边的中心位置。在一些实施例中，如图7和图8所示，第一电极层102可以包括：一个第一子电极1021和二十二个第二子电极1022，其中第一子电极1021位于中间区A的中心位置，二十二个第二子电极1022分别设置沿周边区B所含四条边均匀设置。在一些实施例中，如图9和图10所示，第一电极层102可以包括：三个第一子电极1021和二十二个第二子电极1022，其中一个第一子电极1021位于中间区A的中心位置，另外两个第一子电极1021对称设置在中间区A的中心位置的上下两侧，二十二个第二子电极1022分别设置沿周边区B所含四条边均匀设置。相较于图2和图6的排布方式，图7至图10的排布方式含有更多矩阵排布的第二子电极1022，由此可增加定位精度。

需要说明的是，在本公开中可以如图2、图7和图9所示，第一子电极1021为驱动电极Cd，第二子电极1022为接收电极Cc，从而可自中间区A的中心位置进行辐射，在周边区B进行采样，实现快速主动定位；也可以如图6、图8和图10所示，第一子电极1021为接收电极Cc，第二子电极1022为驱动电极Cd，从而可自周边区B进行辐射，并在中间区A的中心位置进行采样，实现快速主动定位。

在一些实施例中，如图1所示，在第一晶体管1031、第二晶体管1032所在层与第一子电极1021、第二子电极1022所在层之间还设置有平坦层105，以保证膜层的平坦性，利于后续制作第一子电极1021、第二子电极1022。此时，第一子电极1021、第二子电极1022可以通过贯穿平坦层105的过孔分别与第一晶体管1031、第二晶体管1032电连接。此外，在具体实施时，为增大粘附力，还可以在第一晶体管1031、第二晶体管1032所在层与平坦层105之间设置无机绝缘层，在此情况下，第一子电极1021、第二子电极1022可以通过贯穿平坦层105和无机绝缘层的过孔分别与第一晶体管1031、第二晶体管1032电连接。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，如图1所示，第一电极层102还可以包括多个阳极1023；至少一个第一子电极1021、多个第二子电极1022一一对应设置在各阳极1023的间隙处。

在一些实施例中，如图1所示，相邻三个阳极1023可以分别为红色发光器件R、绿色发光器件G和蓝色发光器件B的阳极，第一子电极1021、各第二子电极1022一一对应设置每相邻三个阳极1023的间隙处。可选地，第一电极层102可以具有氧化铟锡层/铝金属层/氧化铟锡层(ITO/Al/ITO)的叠层结构，由于ITO/Al/ITO的叠层结构不透光，因此为了使得第一电极层102下方的光敏器件可以接收被手指F反射回的光线，需要设置光敏器件与第一子电极1021、各第二子电极1022、各阳极1023互不交叠，具体可以在各阳极1023之间未设置第一子电极1022、第二子电极1022的间隙下方设置光敏器件，换言之，具体可以在相邻三个阳极1023所含间隙下方设置光敏器件。

在一些实施例中，如图1所示，晶体管103还可以包括与各阳极1023一一对应电连接的驱动晶体管1033，以通过驱动晶体管1033为对应电连接的阳极1023提供工作电流。此外晶体管103还可以包括与光敏器件一一对应电连接的第三晶体管(图中未示出)。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，如图1所示，还可以包括：阴极层106，该阴极层106可以复用为第二电极层，从而简化了制作工艺，利于实现轻薄化设计。

在一些实施例中，阴极层106可以为阻值变化较均匀的镁银叠层，这样结合镁银阴极的电阻特性，通过给第一子电极1021增加震荡源，将手指F的电容特性变成系统的常态过程进行采样保留，在屏幕周边通过第二子电极1022进行采集信号，即可得到手指的具体位置信息。

需要说明的是，在实现画面显示功能时，阴极层106上一般加载低电平(VSS)信号；而在阴极层106复用为第二电极104时，阴极层106会感应第一子电极1021上加载的30KHz-250KHz的驱动信号，可能会使得阴极层106上的VSS信号发生较大变化而影响显示功能。因此，优选在一帧时间内分别设置显示时间段和指纹识别时间段。当然，也可以在一帧时间内同步进行显示和指纹识别，在此不做具体限定。

在一些实施例中，如图1所示，还可以包括位于阳极1023与阴极层106之间的发光功能层107，可选地，发光功能层107包括层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层；其中不同阳极1023所在区域的发光层可以是断开设置的，以使得实现不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)的发光；当然不同阳极1023所在区域的发光层也可以是一体化设置的，以使得单色(例如白色)发光。另外，空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层中的每一层断开与否，需要根据不同颜色的发光器件所需的发光效率等因素进行设计，在此不做具体限定。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，如图11所示，阴极层106还可以设置在第一电极层02与第二电极层(即第二电极104)之间，并且阴极层106可以包括：多个镂空结构，各镂空结构分别对应覆盖各第一子电极1021、以及各第二子电极1022。应当理解的是，为了避免阴极层106与第二电极104相互电连接，需要在二者之间设置电介质层108。该电介质层108可以更高效地传递电信号，实现高采样率。在一些实施例中，电介质层108可以复用为封装层(TFE)，具体可包括层叠设置的第一无机层、有机层和第二无机层。

需要说明的是，在阴极层106与第二电极104分别单独设置时，由于阴极层106上是稳定的低电平(VSS)信号，并不会对第二电极104上的电位造成干扰。第二电极104耦合第一子电极1021上加载的30KHz-250KHz的驱动信号生成交流信号，该交流信号通过第二电极104与阴极层106的耦合，传递至阴极层106；由于第二电极104与阴极层106的耦合电容较小，因此不会对第二电极104上的VSS信号造成较大影响。因此，既可在一帧时间内分别设置显示时间段和指纹识别时间段，使得显示功能与指纹识别功能分时进行；也可以在一帧时间内同步进行显示和指纹识别，在此不做具体限定。当然，在具体实施时，为了更好地避免第二电极104对阴极层106上信号的干扰，也可在第二电极104与阴极层106之间设置屏蔽层。

可选地，在本公开实施例提供的上述显示基板中，在第二电极104不与阴极层106复用的情况下，第二电极104可以采用镁银叠层，也可以采用方阻更高的氧化铟锡层，以实现更高的触控分辨率。

在一些实施例中，如图1和图11所示，还可以包括：偏光片109和保护盖板110。对于显示基板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，也不应作为对本公开的限制。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种上述显示基板的驱动方法由于该驱动方法解决问题的原理与上述显示基板解决问题的原理相似，因此，该驱动方法的实施可以参见上述显示基板的实施例，重复之处不再赘述。

具体地，本公开实施例提供的一种上述显示基板的驱动方法，如图12所示，包括：

S1201、通过各第一晶体管为各第一子电极加载驱动信号，并通过各第二晶体管至少采集一次各第二子电极上的感应信号；

S1202、根据各第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置；

S1203、通过手指的触控位置对应的光敏器件采集指纹。

可选地，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，上述步骤S1202、根据各第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置，具体可以通过以下两种可能的方式进行实现：

其中一种实现方式为：计算当前采集的每两个第二子电极上感应信号的相位差，并查询记录每两个第二子电极上感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

另一种实现方式为：计算采集的每个第二子电极的当前感应信号与上一次感应信号的相位差，并查询记录各第二子电极上两次感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种显示装置，包括本公开实施例提供的上述显示基板。对于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，也不应作为对本公开的限制。

该显示装置可用于全屏显示，具体可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、智能手表、健身腕带、个人数字助理等任何具有显示功能的产品或部件。

另外，由于该显示装置解决问题的原理与上述显示基板解决问题的原理相似，因此，该显示装置的实施可以参见上述显示基板的实施例，重复之处不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示基板，其特征在于，包括：

衬底基板，所述衬底基板包括：中间区，以及围绕所述中间区的周边区；

多个光敏器件，位于所述衬底基板之上；

第一电极层，位于所述多个光敏器件所在层背离所述衬底基板的一侧；所述第一电极层包括：位于所述中间区的至少一个第一子电极，以及位于所述周边区的多个第二子电极；

多个晶体管，位于所述多个光敏器件所在层与所述衬底基板之间；所述多个晶体管包括：与各所述第一子电极一一对应电连接的第一晶体管，以及与各所述第二子电极一一对应电连接的第二晶体管；

第二电极层，位于所述第一电极层背离所述衬底基板的一侧；所述第二电极层包括整面设置的第二电极，所述第二电极与所述第一子电极构成第一互容触控结构，所述第二电极与所述第二子电极构成第二互容触控结构。

2.如权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述至少一个第一子电极中的一个位于所述中间区的中心位置，其余所述第一子电极关于所述中间区的中心位置对称排布，所述多个第二子电极关于所述中间区的中心位置呈对称排布。

3.如权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极层还包括多个阳极；

所述至少一个第一子电极、所述多个第二子电极一一对应设置在各所述阳极的间隙处。

4.如权利要求1所述的显示基板，其特征在于，还包括：阴极层，所述阴极层复用为所述第二电极层。

5.如权利要求1所述的显示基板，其特征在于，还包括：位于所述第一电极层与所述第二电极层之间的阴极层；

所述阴极层包括：多个镂空结构，各所述镂空结构分别对应覆盖各所述第一子电极、以及各所述第二子电极。

6.如权利要求5所述的显示基板，其特征在于，所述第二电极层为镁银叠层或氧化铟锡层。

7.一种如权利要求1-6任一项所述显示基板的驱动方法，其特征在于，包括：

通过各第一晶体管为各第一子电极加载驱动信号，并通过各第二晶体管至少采集一次各第二子电极上的感应信号；

根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置；

通过所述手指的触控位置对应的光敏器件采集指纹。

8.如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置，具体包括：

计算当前采集的每两个所述第二子电极上感应信号的相位差，并查询记录每两个所述第二子电极上感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

9.如权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，根据各所述第二子电极上的感应信号来确定手指的触控位置，具体包括：

计算采集的每个所述第二子电极的当前感应信号与上一次感应信号的相位差，并查询记录各所述第二子电极上两次感应信号的相位差与触控位置对应关系的记录表，来确定手指的触控位置。

10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的显示基板。

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