CN112883828B - 一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法，超声指纹识别器的第一端与超声信号输入端电连接，第二端与采集单元的第一端电连接；采样信号单元的控制端与采样控制端电连接，第一端与第一采样信号端电连接，第二端与第二采样信号端，第三端与采集单元的控制端电连接；采集单元的第二端与偏置电压端电连接；存储单元的第一端与超声指纹识别器的第二端电连接，第二端与电源信号端电连接；读取单元的第一控制端与超声指纹识别器的第二端电连接，第二控制端与扫描信号输入端电连接，第一端与电源信号端电连接，第二端与数据信号端电连接。本发明提供一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法，提高了指纹识别精度。

Description

一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法。

背景技术

指纹识别技术能够通过指纹对用户进行鉴权，从而可以提高显示装置的安全性。第一代指纹识别技术用光学识别，光线不能穿透皮肤表层，不能深入到真皮层，它只能扫描到手指皮肤表面，或死性皮肤层。这种情况下，手指如果比较脏，识别效果就会大打折扣。第二代指纹识别用的是电容传感器技术，是用硅晶元与皮下电解液形成电场，指纹有指纹脊和指纹谷，会导致硅晶元与皮下电解液之间的压差产生变化，即可由此测定指纹。但是，用硅材料制成的传感器非常容易磨损，而且手指比较脏、湿，或脱皮时，识别率也会降低。

超声指纹识别技术作为一种新兴的指纹识别技术，逐渐被人们所关注。超声波指纹识别属于第三代指纹识别技术，由于超声波穿透性强，因此在手指表面存在水渍、污渍的情况下，也能够对指纹进行识别，因而超声指纹识别技术的应用越来越广泛。

发明内容

本发明提供一种超声指纹识别电路、显示面板、显示设备及驱动方法，提高了指纹识别精度。

第一方面，本发明实施例提供一种超声指纹识别电路，包括：超声指纹识别器、采样信号单元、采集单元、存储单元以及读取单元；

所述超声指纹识别器的第一端与所述超声指纹识别电路的超声信号输入端电连接，第二端与所述采集单元的第一端电连接；

所述采样信号单元的控制端与所述超声指纹识别电路的采样控制端电连接，第一端与所述超声指纹识别电路的第一采样信号端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的第二采样信号端，第三端与所述采集单元的控制端电连接；

所述采集单元的第二端与所述超声指纹识别电路的偏置电压端电连接；

所述存储单元的第一端与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的电源信号端电连接；

所述读取单元的第一控制端与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二控制端与所述超声指纹识别电路的扫描信号输入端电连接，第一端与所述电源信号端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的数据信号端电连接。

第二方面，本发明实施例提供一种显示面板，包括第一方面所述的超声指纹识别电路。

第三方面，本发明实施例提供一种显示设备，包括第二方面所述的显示面板。

第四方面，本发明实施例提供一种用于驱动如第一方面所述超声指纹识别电路的驱动方法，包括：

在激励阶段，向采样控制端施加第一采样控制电压，向第一采样信号端施加第一采样电压，向偏置电压端施加第一偏置电压，向超声指纹识别器的第一端施加震荡电压；采集单元响应于所述第一采样电压，将所述第一偏置电压传输至所述超声指纹识别器的第二端，所述超声指纹识别器根据其第一端以及第二端的电压发射超声波；

在采样阶段，向所述采样控制端施加第二采样控制电压，向第二采样信号端施加第二采样电压，向所述偏置电压端施加第二偏置电压，所述采集单元响应于所述第二采样电压，将所述第二偏置电压传输至所述超声指纹识别器的第二端，所述超声指纹识别器接收被触摸主体反射的超声波回波，产生感应电压，将感应电压存储至存储单元；

在读取阶段，向扫描信号输入端施加第一扫描电压，读取单元响应于所述第一扫描电压，将所述超声指纹识别器的第二端的电压信息读取至数据信号端；

其中，所述第二采样电压小于所述第一采样电压。

本发明实施例中，超声指纹识别器的第二端以及采集单元的第一端均与节点电连接，采样信号单元的第一端与第一采样信号端电连接，采样信号单元的第二端与第二采样信号端电连接，采集单元的第二端与超声指纹识别电路的偏置电压端电连接。在激励阶段，第一采样信号端的第一采样电压被传输至采样信号单元的输出端，并被施加到采集单元的控制端，偏置电压端的第一偏置电压被施加到节点。在采样阶段，第二采样信号端的第二采样电压被传输至采样信号单元的输出端，并被施加到采集单元的控制端，偏置电压端的第二偏置电压被施加到节点。在激励阶段以及采样阶段，均通过同一采集单元向节点施加偏置电压。在激励阶段，第一采样信号端的第一采样电压被施加到采集单元的控制端；在采样阶段，第二采样信号端的第二采样电压被施加到采集单元的控制端。故而，第一采样信号端和第二采样信号端可以在激励阶段和采样阶段向采集单元的控制端施加不同的采样电压信号(例如第二采样电压小于第一采样电压)，相对于在激励阶段和采样阶段向采集单元的控制端施加相同的采样电压信号而言，提高了采样阶段的采集精度，提高了指纹识别精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的电路图；

图2为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图3为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图4为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图5为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图6为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图7为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图；

图8为本发明实施例提供的一种显示面板的电路图；

图9为本发明实施例提供的另一种显示面板的电路图；

图10为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的驱动方法的流程图；

图12为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的驱动时序图；

图13为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图；

图14为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图；

图15为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的电路图，参考图1，超声指纹识别电路包括：超声指纹识别器10、采样信号单元20、采集单元30、存储单元40以及读取单元50。超声指纹识别器10的第一端与超声指纹识别电路的超声信号输入端Ts电连接，超声指纹识别器10的第二端与采集单元30的第一端电连接。超声指纹识别器10的第二端与采集单元30的第一端电连接形成节点Xn。采样信号单元20的控制端与超声指纹识别电路的采样控制端X1电连接，采样信号单元20的第一端与超声指纹识别电路的第一采样信号端X2电连接，采样信号单元20的第二端与超声指纹识别电路的第二采样信号端Vs，采样信号单元20的第三端(即采样信号单元20的输出端Sa)与采集单元30的控制端电连接。采集单元30的第二端与超声指纹识别电路的偏置电压端Db电连接。存储单元40的第一端与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，存储单元40的第一端与节点Xn电连接，存储单元40的第二端与超声指纹识别电路的电源信号端Vcc电连接。读取单元50的第一控制端与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，读取单元50的第一控制端与节点Xn电连接，读取单元50的第二控制端与超声指纹识别电路的扫描信号输入端Scan电连接，读取单元50的第一端与电源信号端Vcc电连接，读取单元50的第二端与超声指纹识别电路的数据信号端Data电连接。

本发明实施例中，超声指纹识别器10的第二端以及采集单元30的第一端均与节点Xn电连接，采样信号单元20的第一端与第一采样信号端X2电连接，采样信号单元20的第二端与第二采样信号端Vs电连接，采集单元30的第二端与超声指纹识别电路的偏置电压端Db电连接。在激励阶段，第一采样信号端X2的第一采样电压被传输至采样信号单元20的输出端Sa，并被施加到采集单元30的控制端，偏置电压端Db的第一偏置电压被施加到节点Xn。在采样阶段，第二采样信号端Vs的第二采样电压被传输至采样信号单元20的输出端Sa，并被施加到采集单元30的控制端，偏置电压端Db的第二偏置电压被施加到节点Xn。在激励阶段以及采样阶段，均通过同一采集单元30向节点Xn施加偏置电压。在激励阶段，第一采样信号端X2的第一采样电压被施加到采集单元30的控制端；在采样阶段，第二采样信号端Vs的第二采样电压被施加到采集单元30的控制端。故而，第一采样信号端X2和第二采样信号端Vs可以在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加不同的采样电压信号(例如第二采样电压小于第一采样电压)，相对于在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加相同的采样电压信号而言，提高了采样阶段的采集精度，提高了指纹识别精度。

图2为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图2，采集单元30包括第一晶体管M1，第一晶体管M1的栅极与采样信号单元20的第三端电连接，即，第一晶体管M1的栅极与采样信号单元20的输出端Sa电连接。第一晶体管M1的第一极与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，第一晶体管M1的第一极与节点Xn电连接。第一晶体管M1的第二极与偏置电压端Db电连接。其中，第一晶体管M1的第一极可以为源极，第一晶体管M1的第二极可以为漏极，或者，第一晶体管M1的第一极可以为漏极，第一晶体管M1的第二极可以为源极。本发明实施例中，采集单元30包括第一晶体管M1，在激励阶段，第一采样信号端X2的第一采样电压被施加到第一晶体管M1的栅极，控制第一晶体管M1导通，偏置电压端Db的第一偏置电压被施加到节点Xn。在采样阶段，第二采样信号端Vs的第二采样电压被施加到采集单元30的控制端，偏置电压端Db的第二偏置电压被施加到节点Xn。第一采样信号端X2和第二采样信号端Vs可以在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加不同的采样电压信号(例如第二采样电压小于第一采样电压)，相对于在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加相同的采样电压信号而言，提高了采样阶段的采集精度，提高了指纹识别精度。

示例性地，第二采样电压与第二偏置电压之间的差值小于第一晶体管M1的阈值电压，第一晶体管M1的栅极、漏极的电压差和漏极电流呈现出非线性关系，其效果类似于二极管，实现对超声指纹识别器10因接收超声波回波产生的感应电压的采样。优点在于，相对于二极管而言，多个第一晶体管M1之间因工艺波动性造成的电性差异更小，减小了多个超声指纹识别电路的采样能力差异，提高了不同超声指纹识别电路的信号均匀性。

图3为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图3，存储单元40包括电容C，电容C的第一极与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，电容C的第一极与节点Xn电连接。电容C的第二极与超声指纹识别电路的电源信号端Vcc电连接。读取单元50包括第二晶体管M2和第三晶体管M3。第二晶体管M2的栅极与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，第二晶体管M2的栅极与节点Xn电连接。第二晶体管M2的第一极与电源信号端Vcc电连接，第二晶体管M2的第二极与第三晶体管M3的第一极电连接，第三晶体管M3的栅极与扫描信号输入端Scan电连接，第三晶体管M3的第二极与数据信号端Data电连接。其中，第二晶体管M2的第一极可以为源极，第二晶体管M2的第二极可以为漏极，或者，第二晶体管M2的第一极可以为漏极，第二晶体管M2的第二极可以为源极。第三晶体管M3的第一极可以为源极，第三晶体管M3的第二极可以为漏极，或者，第三晶体管M3的第一极可以为漏极，第三晶体管M3的第二极可以为源极。本发明实施例中，存储单元40包括电容C，超声指纹识别器10接收被触摸主体反射的超声波回波，产生感应电压，将感应电压存储至电容C。读取单元50包括第二晶体管M2和第三晶体管M3。由于节点Xn的电压被电容C保持，在读取阶段，第二晶体管M2的栅极在节点Xn的电压控制下导通，向扫描信号输入端Scan施加第一扫描电压，第二晶体管M2的栅极在第一扫描电压控制下导通，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。

图4为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图4，采样信号单元20包括第四晶体管M4、第五晶体管M5和第一反相器Inv1。第四晶体管M4的栅极与采样控制端X1电连接，第四晶体管M4的第一极与超声指纹识别电路的第一采样信号端X2电连接，第四晶体管M4的第二极与采集单元30的控制端电连接。第一反相器Inv1的输入端与采样控制端X1电连接，第一反相器Inv1的输出端与第五晶体管M5的栅极电连接。第五晶体管M5的第一极与第二采样信号端Vs电连接，第五晶体管M5的第二极与采集单元30的控制端电连接。第四晶体管M4的第二极与第五晶体管M5的第二极电连接后作为采样信号单元20的输出端Sa，采样信号单元20的输出端Sa与采集单元30的控制端电连接。其中，第四晶体管M4的第一极可以为源极，第四晶体管M4的第二极可以为漏极，或者，第四晶体管M4的第一极可以为漏极，第四晶体管M4的第二极可以为源极。第五晶体管M5的第一极可以为源极，第五晶体管M5的第二极可以为漏极，或者，第五晶体管M5的第一极可以为漏极，第五晶体管M5的第二极可以为源极。本发明实施例中，采样信号单元20包括第四晶体管M4、第五晶体管M5和第一反相器Inv1，第四晶体管M4的栅极与第五晶体管M5的栅极之间串接第一反相器Inv1，从而第四晶体管M4导通时，第五晶体管M5截止，将超声指纹识别电路的第一采样信号端X2输出的第一采样信号传输至采样信号单元20的输出端Sa。第五晶体管M5导通时，第四晶体管M4截止，将超声指纹识别电路的第二采样信号端Vs输出的第二采样信号传输至采样信号单元20的输出端Sa。

图5为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图5，采集单元30的第二端与读取单元50的第二端电连接。本发明实施例中，采集单元30的第二端与读取单元50的第二端电连接，从而将连接采集单元30的第二端的导线与连接读取单元50的第二端的导线复用，减少了导线的数量。

示例性地，参考图5，第一晶体管M1的第二极与第三晶体管M3的第二极电连接。

图6为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图6，超声指纹识别电路还包括第六晶体管M6、第七晶体管M7和第二反相器Inv2。第六晶体管M6的栅极与超声指纹识别电路的复用控制端Vct电连接，第六晶体管M6的第一极与偏置电压端Db电连接，第六晶体管M6的第二极与读取单元50的第二端电连接，第六晶体管M6的第二极还与采集单元30的第二端电连接。第二反相器Inv2的输入端与复用控制端Vct电连接，第二反相器Inv2的输出端与第七晶体管M7的栅极电连接。第七晶体管M7的第一极与数据信号端Data电连接，第七晶体管M7的第二极与读取单元50的第二端电连接，第七晶体管M7的第二极还与采集单元30的第二端电连接。其中，第六晶体管M6的第一极可以为源极，第六晶体管M6的第二极可以为漏极，或者，第六晶体管M6的第一极可以为漏极，第六晶体管M6的第二极可以为源极。第七晶体管M7的第一极可以为源极，第七晶体管M7的第二极可以为漏极，或者，第七晶体管M7的第一极可以为漏极，第七晶体管M7的第二极可以为源极。本发明实施例中，超声指纹识别电路还包括第六晶体管M6、第七晶体管M7和第二反相器Inv2，第六晶体管M6的栅极与第七晶体管M7的栅极之间串接第二反相器Inv2，从而第六晶体管M6导通时，第七晶体管M7截止，偏置电压端Db的第一偏置电压或者第二偏置电压被施加到节点Xn。第七晶体管M7导通时，第六晶体管M6截止，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。

图7为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的电路图，参考图7，超声指纹识别电路还包括二极管Dio，二极管Dio的阳极与超声指纹识别器10的第二端电连接，即，二极管Dio的阳极与节点Xn电连接。二极管Dio的阴极与电源信号端Vcc电连接。本发明实施例中，通过在节点Xn和电源信号端Vcc之间设置二极管Dio，从而在对超声指纹识别器10进行高压极化的过程中，可以将电源信号端Vcc接地，将压极化过程中产生的大电流通过二极管Dio导出接地，避免高压极化过程中，超声指纹识别电路中产生的大电流，对晶体管(包括第一晶体管M1、第二晶体管M2和第三晶体管M3等)造成损伤。在制作形成超声指纹识别电路之后，由于二极管Dio的阴极与电源信号端Vcc电连接，二极管Dio反向偏置，处于不导通状态，不影响超声指纹识别电路的指纹识别功能。

本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述任一实施例中的超声指纹识别电路。显示面板可以包括多个显示像素等本领域公知结构，在此不再赘述。本发明实施例中的显示面板包括上述实施例中的超声指纹识别电路，具有上述超声指纹识别电路的有益效果，即，提高了指纹识别精度。

图8为本发明实施例提供的一种显示面板的电路图，结合参考图1-图8，显示面板还包括多条扫描线Scanl以及多条数据读出线Datal，多条扫描线Scanl沿第二方向延伸并沿第一方向排列，多条数据读出线Datal沿第一方向延伸并沿第二方向排列，第一方向与第二方向交叉。在一实施方式中，第一方向与第二方向可以垂直。在另一实施方式中，第一方向可以与第二方向不垂直，并呈大于0°且小于90°的某一夹角。超声指纹识别器10可以位于多条扫描线Scanl与多条数据读出线Datal交叉限定的区域内。沿第一方向，多个超声指纹识别电路中读取单元50的第二端通过同一条数据读出线Datal与数据信号端Data电连接。沿第二方向，多个超声指纹识别电路中读取单元50的第二控制端通过同一条扫描线Scanl与扫描信号输入端Scan电连接。

示例性地，参考图8，沿第一方向，多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的第二极与同一条数据读出线Datal电连接。沿第二方向，多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的栅极与同一条扫描线Scanl电连接。

示例性地，如图8所示，第n条数据读出线Datal记作D_n，第n+1条数据读出线Datal记作D_n+1，第n条扫描线Scanl记作R_n，第n+1条扫描线Scanl记作R_n+1。其中，n为大于或者等于1的正整数。沿第一方向，一行的多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的第二极通过数据读出线D_n与一个数据信号端Data电连接，另一行的多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的第二极通过数据读出线D_n+1与另一个数据信号端Data电连接。类似的，沿第二方向，一列的多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的栅极通过扫描线R_n与一个扫描信号输入端Scan电连接，另一列的多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3的栅极通过数据读出线R_n+1与另一个扫描信号输入端Scan电连接。

图9为本发明实施例提供的另一种显示面板的电路图，参考图1-图9，显示面板还包括多条电源连接线Vccl、多条偏压连接线Dbl和多条采样连接线Sal。沿第一方向，多个超声指纹识别电路中读取单元50的第一端通过同一条电源连接线Vccl与电源信号端Vcc电连接。沿第一方向，多个超声指纹识别电路中采集单元30的第二端通过同一条偏压连接线Dbl与偏置电压端Db电连接。沿第二方向，多个超声指纹识别电路中采集单元30的控制端通过同一条采样连接线Sal与采样信号单元20的第三端电连接。

示例性地，参考图9，多条电源连接线Vccl沿第一方向延伸并沿第二方向排列，多条电源连接线Vccl共同电连接至同一电源信号端Vcc。多条偏压连接线Dbl沿第一方向延伸并沿第二方向排列，多条偏压连接线Dbl共同电连接至同一偏置电压端Db。多条采样连接线Sal沿第二方向延伸并沿第一方向排列，多条采样连接线Sal共同电连接至同一采样信号单元20的第三端(即采样信号单元20的输出端Sa)。

本发明实施例还提供了一种显示装置。图10为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，参见图10，显示装置包括本发明实施例提供的任意一种显示面板。显示装置具体可以为手机、平板电脑以及智能可穿戴设备等。

图11为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的驱动方法的流程图，图12为本发明实施例提供的一种超声指纹识别电路的驱动时序图，结合参考图1-图12，超声指纹识别电路的驱动方法包括：

S110、在激励阶段，向采样控制端X1施加第一采样控制电压，向第一采样信号端X2施加第一采样电压，向偏置电压端Db施加第一偏置电压，向超声指纹识别器10的第一端施加震荡电压。采集单元30响应于第一采样电压，将第一偏置电压传输至超声指纹识别器10的第二端，超声指纹识别器10根据其第一端以及第二端的电压发射超声波。

本步骤中，在激励阶段，向超声指纹识别器10的第一端施加震荡电压，即，向超声信号输入端Ts施加震荡电压，从而通过超声信号输入端Ts向超声指纹识别器10的第一端施加震荡电压。采集单元30响应于第一采样电压，将第一偏置电压传输至节点Xn。

S120、在采样阶段，向采样控制端X1施加第二采样控制电压，向第二采样信号端Vs施加第二采样电压，向偏置电压端Db施加第二偏置电压，采集单元30响应于第二采样电压，将第二偏置电压传输至超声指纹识别器10的第二端，超声指纹识别器10接收被触摸主体反射的超声波回波，产生感应电压，将感应电压存储至存储单元40。

本步骤中，在采样阶段，采集单元30响应于第二采样电压，将第二偏置电压传输至节点Xn。其中，第二采样电压小于第一采样电压，故而，采集单元30工作在与激励阶段不同的状态，提高了采样阶段的采集精度。在采样阶段，超声指纹识别器10接收超声波回波并产生感应电压，感应电压叠加到节点Xn的第二偏置电压之上，并被存储至存储单元40。

S130、在读取阶段，向扫描信号输入端Scan施加第一扫描电压，读取单元50响应于第一扫描电压，将超声指纹识别器10的第二端的电压信息读取至数据信号端Data。

本步骤中，由于节点Xn的电压被存储单元40保持，在读取阶段，读取单元50的第一控制端响应于节点Xn的电压，读取单元50的第二控制端响应于第一扫描电压，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。

本发明实施例提供一种用于驱动上述超声指纹识别电路的驱动方法，在激励阶段，第一采样信号端X2的第一采样电压被传输至采样信号单元20的输出端Sa，并被施加到采集单元30的控制端，偏置电压端Db的第一偏置电压被施加到节点Xn。在采样阶段，第二采样信号端Vs的第二采样电压被传输至采样信号单元20的输出端Sa，并被施加到采集单元30的控制端，偏置电压端Db的第二偏置电压被施加到节点Xn。在激励阶段以及采样阶段，均通过同一采集单元30向节点Xn施加偏置电压。在激励阶段，第一采样信号端X2的第一采样电压被施加到采集单元30的控制端；在采样阶段，第二采样信号端Vs的第二采样电压被施加到采集单元30的控制端。故而，第一采样信号端X2和第二采样信号端Vs可以在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加不同的采样电压信号(第二采样电压小于第一采样电压)，相对于在激励阶段和采样阶段向采集单元30的控制端施加相同的采样电压信号而言，提高了采样阶段的采集精度，提高了指纹识别精度。

可选地，参考图12，超声指纹识别电路的驱动方法中，驱动时序还包括第一间隔阶段，第一间隔阶段位于激励阶段与采样阶段之间。本发明实施例中，在激励阶段与采样阶段之间还存在第一间隔阶段，有利于超声指纹识别电路避开激励阶段结束时的不稳定状态，提高超声指纹识别电路的工作稳定性。

图13为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图，参考图13，在第一间隔阶段，向采样控制端X1施加第一采样控制电压，向第一采样信号端X2施加第三采样电压，第三采样电压小于第一采样电压，第三采样电压小于第二采样电压。本发明实施例中，在激励阶段，向采样控制端X1施加第一采样控制电压，向第一采样信号端X2施加的第一采样电压被施加到采集单元30的控制端；在第一间隔阶段，向采样控制端X1施加第一采样控制电压，向第一采样信号端X2施加的第三采样电压被施加到采集单元30的控制端；在采样阶段，向采样控制端X1施加第二采样控制电压，向第二采样信号端Vs施加的第二采样电压被施加到采集单元30的控制端。由于第三采样电压小于第一采样电压以及第二采样电压，因此，本发明实施中，不仅在激励阶段与采样阶段施加不同的电压信号至采集单元30的控制端，而且还在激励阶段与采样阶段之间的第一间隔阶段设置电压更低的第三采样电压，即，在激励阶段与采样阶段之间的第一间隔阶段使采集单元30的控制端被施加的电压存在拉低动作，以提高指纹识别精度。

可选地，参考图13，第一采样电压的下降沿产生于第一间隔阶段中。即，向第一采样信号端X2施加的第一采样电压，在第一间隔阶段由高电平变为低电平。

在另一实施方式中，如图12所示，第一采样电压的下降沿还可以产生于采样阶段中。

在另一实施方式中，第一采样电压的下降沿还可以产生于激励阶段中，且第一采样电压的下降沿位于向超声信号输入端Ts施加的震荡电压之后，从而保证在向超声信号输入端Ts施加的震荡电压的过程中，第一采样电压被施加到采集单元30的控制端，采集单元30将第一偏置电压传输至节点Xn，超声指纹识别器10可以发射超声波。

可选地，参考图12和图13，超声指纹识别电路的驱动方法中，驱动时序还包括第二间隔阶段和第三间隔阶段，第二间隔阶段位于采样阶段与读取阶段之间，第三间隔阶段位于当前帧的读取阶段与下一帧的激励阶段之间。本发明实施例中，在采样阶段与读取阶段之间还存在第二间隔阶段，有利于超声指纹识别电路避开采样阶段结束时的不稳定状态，以及，在读取阶段之前，将采样阶段打开的采集单元30关闭，防止采集单元30的漏电对读取阶段造成不良的影响。在读取阶段之后还包括第三间隔阶段，有利于超声指纹识别电路避开读取阶段结束时的不稳定状态，从而提高超声指纹识别电路的工作稳定性。

图14为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图，参考图14，下一帧的第一采样电压的上升沿产生于当前帧的第三间隔阶段中。即，在下一帧中，向第一采样信号端X2施加的第一采样电压，在当前帧的第三间隔阶段由低电平变为高电平。从而，在下一帧，在向超声信号输入端Ts施加的震荡电压之前，第一采样电压被施加到采集单元30的控制端，采集单元30将第一偏置电压传输至节点Xn，只要向超声信号输入端Ts施加的震荡电压，超声指纹识别器10便可以发射超声波。需要说明的是，向超声信号输入端Ts施加的震荡电压功耗比较大，因此设置下一帧的第一采样电压的上升沿产生于当前帧的第三间隔阶段中，可以为施加震荡电压提前做准备，防止震荡电压出现在第一采样电压的上升沿之前。

可选地，参考图12-图14，第一偏置电压小于第二偏置电压。本发明实施例中，在激励阶段，向偏置电压端Db施加并传输至节点Xn第一偏置电压，在采样阶段，向偏置电压端Db施加并传输至节点Xn第二偏置电压。第一偏置电压小于第二偏置电压，从而在激励阶段，向节点Xn施加低电平的电压，减小节点Xn的直流分量，减小节点Xn的电荷积累，从而有利于超声指纹识别器10发射超声波。

可选地，参考图12-图14，第一偏置电压的电压为0。即，在激励阶段，向偏置电压端Db施加并传输至节点Xn的电位为零电位，节点Xn无直流分量，节点Xn无电荷积累，从而更利于超声指纹识别器10发射超声波。

可选地，参考图1-图14，采集单元30包括第一晶体管M1，第一晶体管M1的栅极与采样信号单元20的第三端电连接，第一晶体管M1的第一极与超声指纹识别器10的第二端电连接，第一晶体管M1的第二极与偏置电压端Db电连接。第二采样电压与第二偏置电压之间的差值小于第一晶体管M1的阈值电压。本发明实施例中，第二采样电压与第二偏置电压之间的差值小于第一晶体管M1的阈值电压，第一晶体管M1的栅极、漏极的电压差和漏极电流呈现出非线性关系，其效果类似于二极管，实现对超声指纹识别器10因接收超声波回波产生的感应电压的采样。优点在于，相对于二极管而言，多个第一晶体管M1之间因工艺波动性造成的电性差异更小，减小了多个超声指纹识别电路的采样能力差异，提高了不同超声指纹识别电路的信号均匀性。

示例性地，参考图4和图14，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6和第七晶体管M7均为N型晶体管，N型晶体管的栅极在高电平下将其导通并在低电平下将其截止。在其他实施方式中，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6和第七晶体管M7中的至少一个还可以为P型晶体管，P型晶体管的栅极在高电平下将其截止并在低电平下将其导通。

示例性地，参考图4、图9和图14，以第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6和第七晶体管M7均为N型晶体管为例，超声指纹识别电路的驱动方法包括：

在激励阶段，向采样控制端X1施加第一采样控制电压(高电平)，第四晶体管M4导通，第五晶体管M5截止，向第一采样信号端X2施加第一采样电压，第一采样电压将第一晶体管M1导通。向偏置电压端Db施加第一偏置电压(低电平)，第一偏置电压被施加至超声指纹识别器10的第二端(即节点Xn)。超声信号输入端Ts向超声指纹识别器10的第一端施加震荡电压。超声指纹识别器10根据其第一端以及第二端的电压发射超声波。由于节点Xn的第一偏置电压为低电平，第二晶体管M2截止。扫描线R_n上被施加低电平，第三晶体管M3截止。

在采样阶段，向采样控制端X1施加第二采样控制电压(低电平)，第四晶体管M4截止，第五晶体管M5导通，向第二采样信号端Vs施加第二采样电压，第二采样电压降第一晶体管M1导通。其中，第二采样电压小于第一采样电压，第一晶体管M1工作在非线性区，以提高采样精度。向偏置电压端Db施加第二偏置电压(高电平)，第二偏置电压被施加至超声指纹识别器10的第二端(即节点Xn)。超声指纹识别器10接收超声波回波并产生感应电压，感应电压叠加到节点Xn的第二偏置电压之上，并被存储至存储单元40。扫描线R_n上被施加低电平，第三晶体管M3截止。

在读取阶段，由于节点Xn的电压被电容C保持在高电平，在读取阶段，第二晶体管M2导通。向扫描信号输入端Scan施加第一扫描电压(高电平)，与扫描信号输入端Scan电连接的扫描线R_n上被施加第一扫描电压，第三晶体管M3导通，第三晶体管M3处于饱和态，第二晶体管M2的栅极的电压与第二晶体管M2的第二极的电压之间的差值保持固定，因此可以将第二晶体管M2的栅极的电压(即节点Xn的电压)读取至第二晶体管M2的第二极，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。需要进一步说明的是，在读取阶段，可以依次为多条扫描线Scanl(例如扫描线R_n和扫描线R_n+1)施加第一扫描电压，从而逐列导通多个超声指纹识别电路中第三晶体管M3。

图15为本发明实施例提供的另一种超声指纹识别电路的驱动时序图，参考图15，参考图6、图9和图15，采集单元30的第二端与读取单元50的第二端电连接。超声指纹识别电路还包括第六晶体管M6、第七晶体管M7和第二反相器Inv2。第六晶体管M6的栅极与超声指纹识别电路的复用控制端Vct电连接，第六晶体管M6的第一极与偏置电压端Db电连接，第六晶体管M6的第二极与读取单元50的第二端电连接。第二反相器Inv2的输入端与复用控制端Vct电连接，第二反相器Inv2的输出端与第七晶体管M7的栅极电连接。第七晶体管M7的第一极与数据信号端Data电连接，第七晶体管M7的第二极与读取单元50的第二端电连接。在激励阶段以及采样阶段，向复用控制端Vct施加第一复用电压，控制第六晶体管M6导通以及控制第七晶体管M7截止，偏置电压端Db的第一偏置电压或者第二偏置电压被施加到节点Xn。在读取阶段，向复用控制端Vct施加第二复用电压，控制第六晶体管M6截止以及控制第七晶体管M7导通，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。

示例性地，参考图6、图9和图15，在激励阶段，向复用控制端Vct施加第一复用电压(高电平)，第六晶体管M6导通，第七晶体管M7截止，偏置电压端Db的第一偏置电压被施加到节点Xn。在采样阶段，向复用控制端Vct施加第一复用电压(高电平)，第六晶体管M6导通，第七晶体管M7截止，偏置电压端Db的第二偏置电压被施加到节点Xn。在读取阶段，向复用控制端Vct施加第二复用电压(低电平)，第六晶体管M6截止，第七晶体管M7导通，将节点Xn的电压信息读取至数据信号端Data。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (21)

1.一种超声指纹识别电路，其特征在于，包括：超声指纹识别器、采样信号单元、采集单元、存储单元以及读取单元；

所述超声指纹识别器的第一端与所述超声指纹识别电路的超声信号输入端电连接，第二端与所述采集单元的第一端电连接；

所述采样信号单元的控制端与所述超声指纹识别电路的采样控制端电连接，第一端与所述超声指纹识别电路的第一采样信号端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的第二采样信号端，第三端与所述采集单元的控制端电连接；

所述采集单元的第二端与所述超声指纹识别电路的偏置电压端电连接；

所述存储单元的第一端与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的电源信号端电连接；

所述读取单元的第一控制端与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二控制端与所述超声指纹识别电路的扫描信号输入端电连接，第一端与所述电源信号端电连接，第二端与所述超声指纹识别电路的数据信号端电连接。

2.根据权利要求1所述的超声指纹识别电路，其特征在于，所述采集单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述采样信号单元的第三端电连接，第一极与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二极与所述偏置电压端电连接。

3.根据权利要求1所述的超声指纹识别电路，其特征在于，所述存储单元包括电容，所述电容的第一极与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二极与所述超声指纹识别电路的电源信号端电连接；

所述读取单元包括第二晶体管和第三晶体管；所述第二晶体管的栅极与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第一极与所述电源信号端电连接，第二极与所述第三晶体管的第一极电连接；

所述第三晶体管的栅极与所述扫描信号输入端电连接，第二极与所述数据信号端电连接。

4.根据权利要求1所述的超声指纹识别电路，其特征在于，所述采样信号单元包括第四晶体管、第五晶体管和第一反相器；

所述第四晶体管的栅极与所述采样控制端电连接，第一极与所述超声指纹识别电路的第一采样信号端电连接，第二极与所述采集单元的控制端电连接；

所述第一反相器的输入端与所述采样控制端电连接，输出端与所述第五晶体管的栅极电连接；

所述第五晶体管的第一极与所述第二采样信号端电连接，第二极与所述采集单元的控制端电连接。

5.根据权利要求1所述的超声指纹识别电路，其特征在于，所述采集单元的第二端与所述读取单元的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的超声指纹识别电路，其特征在于，还包括第六晶体管、第七晶体管和第二反相器；

所述第六晶体管的栅极与所述超声指纹识别电路的复用控制端电连接，第一极与所述偏置电压端电连接，第二极与所述读取单元的第二端电连接；

所述第二反相器的输入端与所述复用控制端电连接，输出端与所述第七晶体管的栅极电连接；

所述第七晶体管的第一极与所述数据信号端电连接，第二极与所述读取单元的第二端电连接。

7.根据权利要求1所述的超声指纹识别电路，其特征在于，还包括二极管，所述二极管的阳极与所述超声指纹识别器的第二端电连接，所述二极管的阴极与所述电源信号端电连接。

8.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的超声指纹识别电路。

9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，还包括多条扫描线以及多条数据读出线，多条扫描线沿第二方向延伸并沿第一方向排列，多条数据读出线沿所述第一方向延伸并沿所述第二方向排列，所述第一方向与所述第二方向交叉；

沿所述第一方向，多个所述超声指纹识别电路中读取单元的第二端通过同一条所述数据读出线与所述数据信号端电连接；沿所述第二方向，多个所述超声指纹识别电路中读取单元的第二控制端通过同一条所述扫描线与所述扫描信号输入端电连接。

10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，还包括多条电源连接线、多条偏压连接线和多条采样连接线；

沿所述第一方向，多个所述超声指纹识别电路中读取单元的第一端通过同一条所述电源连接线与所述电源信号端电连接；

沿所述第一方向，多个所述超声指纹识别电路中采集单元的第二端通过同一条所述偏压连接线与所述偏置电压端电连接；

沿所述第二方向，多个所述超声指纹识别电路中所述采集单元的控制端通过同一条所述采样连接线与所述采样信号单元的第三端电连接。

11.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求8-10任一项所述的显示面板。

12.一种用于驱动如权利要求1所述超声指纹识别电路的驱动方法，其特征在于，包括：

在激励阶段，向采样控制端施加第一采样控制电压，向第一采样信号端施加第一采样电压，向偏置电压端施加第一偏置电压，向超声指纹识别器的第一端施加震荡电压；采集单元响应于所述第一采样电压，将所述第一偏置电压传输至所述超声指纹识别器的第二端，所述超声指纹识别器根据其第一端以及第二端的电压发射超声波；

在采样阶段，向所述采样控制端施加第二采样控制电压，向第二采样信号端施加第二采样电压，向所述偏置电压端施加第二偏置电压，所述采集单元响应于所述第二采样电压，将所述第二偏置电压传输至所述超声指纹识别器的第二端，所述超声指纹识别器接收被触摸主体反射的超声波回波，产生感应电压，将感应电压存储至存储单元；

在读取阶段，向扫描信号输入端施加第一扫描电压，读取单元响应于所述第一扫描电压，将所述超声指纹识别器的第二端的电压信息读取至数据信号端；

其中，所述第二采样电压小于所述第一采样电压。

13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，还包括第一间隔阶段，所述第一间隔阶段位于所述激励阶段与所述采样阶段之间。

14.根据权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，在所述第一间隔阶段，向采样控制端施加第一采样控制电压，向第一采样信号端施加第三采样电压，所述第三采样电压小于所述第一采样电压，所述第三采样电压小于所述第二采样电压。

15.根据权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，所述第一采样电压的下降沿产生于所述第一间隔阶段中。

16.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，还包括第二间隔阶段和第三间隔阶段，所述第二间隔阶段位于所述采样阶段与所述读取阶段之间，所述第三间隔阶段位于当前帧的读取阶段与下一帧的激励阶段之间。

17.根据权利要求16所述的驱动方法，其特征在于，下一帧的第一采样电压的上升沿产生于当前帧的所述第三间隔阶段中。

18.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述第一偏置电压小于所述第二偏置电压。

19.根据权利要求18所述的驱动方法，其特征在于，所述第一偏置电压的电压为0。

20.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述采集单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述采样信号单元的第三端电连接，第一极与所述超声指纹识别器的第二端电连接，第二极与所述偏置电压端电连接；

所述第二采样电压与所述第二偏置电压之间的差值小于所述第一晶体管的阈值电压。

21.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述采集单元的第二端与所述读取单元的第二端电连接；所述超声指纹识别电路还包括第六晶体管、第七晶体管和第二反相器；所述第六晶体管的栅极与所述超声指纹识别电路的复用控制端电连接，第一极与所述偏置电压端电连接，第二极与所述读取单元的第二端电连接；所述第二反相器的输入端与所述复用控制端电连接，输出端与所述第七晶体管的栅极电连接；所述第七晶体管的第一极与所述数据信号端电连接，第二极与所述读取单元的第二端电连接；

在所述激励阶段以及所述采样阶段，向所述复用控制端施加第一复用电压，控制所述第六晶体管导通以及控制所述第七晶体管截止；在所述读取阶段，向所述复用控制端施加第二复用电压，控制所述第六晶体管截止以及控制所述第七晶体管导通。

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