CN206133607U - 指纹识别面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种指纹识别面板，包括多个第一电极行、多个第二电极列、扫描模块、感应信号提供模块和识别模块，第一电极行与第二电极列互相绝缘；扫描模块用于依次向多个第一电极行提供驱动信号；感应信号提供模块用于向各个第二电极列提供感应信号，以使得第一电极行接收到驱动信号时能够与相邻的第二电极列之间形成电容；多个第二电极列均与识别模块相连，识别模块用于根据各个第二电极列向识别模块发出的信号确定指纹形貌。本实用新型还提供一种显示装置。在指纹识别面板中，同一个第一电极行共用一个引出线，同一个第二电极列共用一个引出线，从而可以扩大布置第一电极行和第二电极列的空间，缩小走线所需要的空间。

Description

指纹识别面板和显示装置

技术领域

本实用新型涉及指纹识别设备领域，具体地，涉及一种指纹识别面板、一种包括该指纹识别面板的显示装置。

背景技术

目前，很多电子设备中都添加了指纹识别模块，以提高电子设备的安全性。常见的指纹识别模块都是自容式的指纹识别模块。具体地，所述指纹识别模块包括多个指纹识别电极，每个指纹识别电极对应一个与该指纹识别电极相连的信号引出线。当指纹覆盖所述指纹识别电极时，与指纹识别电极之间形成电容，并且会向信号引出线输出信号。通过信号引出线输出的信号来判断指纹形貌。

由于每个指纹识别电极都对应一个信号引出线，因此，当所述指纹识别模块包括大量指纹识别电极时，则会导致所述指纹识别模块尺寸较大，占用较大空间。因此，只能将指纹识别模块集成在较小的电路上，识别指纹时必须对准该指纹识别模块，容易造成识别的不准确。

因此，如何在多设置指纹识别电极的同时不增加指纹识别模块的尺寸成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种指纹识别面板和一种显示装置。所述指纹识别面板中，用于识别指纹的电极数量较多，且走线所占尺寸较少。

为了实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种指纹识别面板，其中，所述指纹识别面板包括多个第一电极行、多个第二电极列、扫描模块、感应信号提供模块和识别模块；

所述第一电极行与所述第二电极列互相绝缘，且多个所述第一电极行和多个所述第二电极列相交错；

所述扫描模块用于依次向多个所述第一电极行提供驱动信号；

所述感应信号提供模块用于向各个所述第二电极列提供感应信号，以使得所述第一电极行接收到驱动信号时能够与相邻的第二电极列之间形成电容；

多个所述第二电极列均与所述识别模块相连，所述识别模块用于根据各个所述第二电极列向所述识别模块发出的信号确定指纹形貌。

优选地，每个所述第一电极行包括串联的多个第一电极，每个所述第二电极列包括串联的多个第二电极，所述指纹识别面板还包括衬底基板，所述第一电极和所述第二电极设置在所述衬底基板上。

优选地，所述第一电极和所述第二电极的最大尺寸均不超过50μm。

优选地，所述第一电极和所述第二电极均由透明电极材料制成。

优选地，所述扫描模块包括级联的多个移位寄存单元，每个移位寄存单元对应一个所述第一电极行，且所述移位寄存单元能够向该移位寄存单元对应的第一电极行提供驱动信号。

优选地，所述扫描模块包括时钟信号线、触发信号输入端和复位信号输入端，所述移位寄存单元包括时钟信号端、信号输入端、低电平信号端、存储电容、多个晶体管、复位端和信号输出端，多个所述晶体管包括上拉晶体管、输入晶体管和下拉晶体管、下拉控制晶体管；

所述输入晶体管的第一极与所述信号输入端相连，所述输入晶体管的栅极与所述输入晶体管的第一极相连；

所述上拉晶体管的栅极与所述输入晶体管的第二极相连，所述上拉晶体管的第一极与所述时钟信号端相连，所述上拉晶体管的第二极与所述信号输出端相连；

所述存储电容的第一端与所述上拉晶体管的栅极相连，所述存储电容的第二端与所述上拉晶体管的第二极相连；

所述下拉晶体管的栅极与所述下拉控制晶体管的栅极相连，且均与所述移位寄存单元的复位端相连，所述下拉晶体管的第一极与所述信号输出端相连，所述下拉晶体管的第二极与所述低电平信号端相连；

所述下拉控制晶体管的第一极与所述输入晶体管的第二极相连，所述下拉控制晶体管的第二极与所述低电平信号端相连；

第一级移位寄存单元的信号输入端与所述触发信号输入端相连，其余级移位寄存单元的信号输入端与上一级移位寄存单元的信号输出端相连；

最后一级移位寄存单元的复位端与所述复位信号输入端相连，其余级的移位寄存单元的复位端与该移位寄存单元的下一级移位寄存单元的信号输出端相连。

优选地，多个所述晶体管均为N型晶体管。

优选地，所述识别模块还能够根据所述第二电极列发出的信号确定触摸所述指纹识别面板的手指的位置。

作为本实用新型的另一个方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括指纹识别面板和显示面板，其中，所述指纹识别面板为本实用新型所提供的上述指纹识别面板。

优选地，所述显示装置包括对比模块，所述对比模块中预先存储有标准指纹，所述对比模块能够判断所述指纹识别面板识别的指纹与所述标准指纹是否匹配。

优选地，所述指纹识别面板能够对指纹进行实时识别，且所述指纹识别面板能够确认触控点的位置，所述对比模块能够在所述识别面板识别的指纹与所述标准指纹不匹配时，生成控制所述显示装置停止执行触控操作的指令。

优选地，当所述第一电极和所述第二电极均由透明电极材料制成时，所述指纹识别面板设置在所述显示面板的出光侧。

在所述指纹识别面板中，同一个第一电极行共用一个引出线，同一个第二电极列共用一个引出线，从而可以扩大布置第一电极行和第二电极列的空间，缩小走线所需要的空间。与现有技术中的自容式 指纹识别装置相比，在同样的空间内，本实用新型所提供的指纹识别面板中可以布置更多的第一电极和第二电极，从而可以提高指纹识别的精度。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型所提供的指纹识别面板的一种实施方式的电路结构示意图；

图2是本实用新型所提供的指纹识别面板识别指纹的原理示意图；

图3是本实用新型所提供的指纹识别面板的另一种实施方式的电路结构示意图；

图4是确定触控点坐标的示意图；

图5是生成指纹形貌的示意图；

图6是本实用新型所提供的指纹识别面板工作时的信号时序图；

图7是本实用新型所提供的指纹识别面板的电路图。

附图标记说明

110：第一电极 120：第二电极

200：扫描模块 210：移位寄存单元

300：识别模块

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1和图3中所示，作为本实用新型一种指纹识别面板，其中，所述指纹识别面板包括多个第一电极行、多个第二电极列、扫描 模块200、感应信号提供模块(未示出)和识别模块300(参见图3)。

所述第一电极行与所述第二电极列互相绝缘，且多个所述第一电极行和多个所述第二电极列相交错。

扫描模块200用于依次向多个所述第一电极行提供驱动信号，所述感应信号提供模块用于向各个所述第二电极列提供感应信号。

当所述第一电极行接收到所述驱动信号时，该第一电极行能够与相邻的第二电极列之间形成电容，如图2所示。

如图3所示，多个第二电极列均与识别模块300相连，该识别模块300用于根据各个所述第二电极列向识别模块300发出的信号确定指纹形貌。

如图2中所示，当第一电极行以及相邻的第二电极列同时通电时，第一电极行与相邻的第二电极列之间将形成电容。指纹覆盖在通电的第一电极行和第二电极列上方时，手指会引走一部分电流，导致第一电极行和第二电极列之间的电量发生变化。

指纹包括脊和谷，脊和谷与指纹识别面板的表面之间的距离不同，因此引起的电量变化也不同，根据该电量变化可以确定第一电极和第二电极上方的是指纹的脊还是指纹的谷。

如图4中所示，多个第一电极行和多个第二电极列互相交错，可以将指纹识别面板划分为多个单元格(每个单元格形成为一个节点)，当手指触摸指纹识别面板面板的表面时，多个单元格均被覆盖，从而会导致该多个单元格对应的第一电极行和第二电极列形成的电容的电量改变。从而可以改变第二电极列发送至识别模块300的信号。当手指触摸指纹识别面板的表面时，会引起多个单元格对应的电容的电量发生改变，将改变超过预设阈值的点作为有效点上报至识别模块300，识别模块300将位于所有有效点的中心位置的点的坐标(包括X轴坐标和Y轴坐标)作为触摸点的坐标。

在确定触摸点坐标的同时，识别模块300可以根据电量改变超过预设阈值的各个点的具体电量变化来确定指纹形貌。具体地，指纹的谷对应的点发生的电量变化大于指纹的脊对应的点发生的变化。识别模块300据此可以确定指纹形貌，如图5所示。

同一个第一电极行共用一个引出线，同一个第二电极列共用一个引出线，从而可以扩大布置第一电极行和第二电极列的空间，缩小走线所需要的空间。与现有技术中的自容式指纹识别装置相比，在同样的空间内，本实用新型所提供的指纹识别面板中可以布置更多的第一电极和第二电极，从而可以提高指纹识别的精度。

在图1和图3所示的实施方式中，所述指纹识别面板包括n个第一电极行，第一行第一电极行通过引出线Tx1与扫描模块200相连，第二行第一电极行通过引出线Tx2与扫描模块200相连，依次类推，第n行第一电极行通过引出线Txn与扫描模块200相连。所述指纹识别面板包括n列第二电极列，第一列第二电极列通过引出线Rx1与识别模块300相连，依次类推，第n列第二电极通过引出线Rxn与识别模块300相连。

在本实用新型中，对第一电极行和第二电极列的具体结构并没有特殊的限制。

在图1中所示的实施方式中，每个所述第一电极行包括串联的多个第一电极110，每个所述第二电极列包括串联的多个第二电极120，所述指纹识别面板还包括衬底基板，所述第一电极和所述第二电极设置在所述衬底基板上。这种实施方式可以减小指纹识别面板的总体厚度。

在图3中所示的实施方式中，第一电极行与第二电极列分别设置在两个不同的衬底基板上，然后两个衬底基板对合，从而使得第一电极行与第二电极列相交错。

图1中所示的是第一电极110和第二电极120的一种实施方式，在这种实施方式中，第一电极110和第二电极120均为菱形块。同一列的第二电极120直接相连，同一行的第一电极110通过金属架桥相连。在这种实施方式中，第一电极110和第二电极120布满整个识别区域，从而可以更精确地识别指纹的形貌。

在本实用新型中，对第一电极110和第二电极120的具体材料并没有特殊的限制。

作为一种优选实施方式，可以利用透明电极材料(例如，ITO) 制成第一电极110和第二电极120。在这种实施方式中，可以将指纹识别面板设置在显示面板的显示区域，与显示面板层叠设置。由于第一电极110和第二电极120均由透明电极材料制成，因此，所述指纹识别面板设置在所述显示面板的出光侧时，不会影响显示面板的正常显示。由于指纹识别面板上布满了第一电极110和第二电极120，因此，无论手指触摸在指纹识别面板的任何位置，均能够识别出指纹形貌，扩大了指纹识别面板的工作区域。

为了提高指纹检测的精度，优选地，第一电极110和第二电极120的最大尺寸均不超过50μm。

为了提供驱动信号，如图1所示，优选地，扫描模块200包括级联的多个移位寄存单元210，每个移位寄存单元210对应一个第一电极行，且移位寄存单元210能够向该移位寄存单元210对应的第一电极行提供驱动信号。

如图1所示，所述扫描模块包括时钟信号线、触发信号输入端CP和复位信号输入端。图7中示出了一种结构简单的移位寄存单元，如图所示，所述移位寄存单元包括时钟信号端CLK、信号输入端Output[n-1]、低电平信号端Vss、存储电容C1、多个晶体管复位端和信号输出端Output[n]，多个晶体管包括上拉晶体管T3、输入晶体管T1和下拉晶体管T4、下拉控制晶体管T2。此处n为移位寄存单元的级数，是自然数。

输入晶体管T1的第一极与信号输入端Output[n-1]相连，输入晶体管T1的栅极与该输入晶体管T1的第一极相连。

上拉晶体管T3的栅极与输入晶体管T1的第二极相连，上拉晶体管T1的第一极与时钟信号端CLK相连，上拉晶体管T3的第二极与信号输出端Output[n]相连。

存储电容C1的第一端与上拉晶体管T4的栅极相连，存储电容C1的第二端与上拉晶体管T3的第二极相连。

下拉晶体管T4的栅极与下拉控制晶体管T2的栅极相连，且均与复位端相连，下拉晶体管T4的第一极与信号输出端Output[n]相连，下拉晶体管T4的第二极与所述低电平信号端Vss相连。

下拉控制晶体管T2的第一极与输入晶体管T1的第二极相连，下拉控制晶体管T2的第二极与低电平信号端Vss相连。

第一级移位寄存单元的信号输入端Output[0]与触发信号输入端CP相连，其余级移位寄存单元的信号输入端与上一级移位寄存单元的信号输出端相连。

最后一级移位寄存单元的复位端与所述复位信号输入端相连，其余级的移位寄存单元的复位端与该移位寄存单元的下一级移位寄存单元的信号输出端Output[n+1]相连。

所述移位寄存单元的工作阶段包括充电阶段、输出阶段和下拉阶段。图6中示出了各个阶段的信号时序图。

在充电阶段，输入信号为高电平，使输入晶体管T1导通，从而向第一电容C1充电，再此阶段，上拉晶体管T3导通，通过时钟信号端CLK输入的信号为低电平信号，因此，上拉晶体管T3向信号输出端输出低电平信号。

在上拉阶段，输入信号为低电平信号，输入晶体管T1截止，第一电容C1的自举作用使得上拉晶体管T3导通。此时时钟信号端CLK的输入信号为高电平，因此，上拉晶体管向信号输出端输出高电平信号。

在下拉阶段，下拉控制晶体管T2和下拉晶体管T4导通，可以将移位寄存单元的输出端拉低。

由此可知，第一电极行中接收到的信号实际为时钟信号线所提供的时钟信号。触发信号输入端CP输入的触发信号为所述第一电极行的场同步信号，初始为高电平。当时钟信号的上升沿到来时，向第一个第一电极行充电，同时，触发信号变为低电平。然后第二个时钟信号的上升沿到来，为第二个第一电极行充电，依次类推。时钟信号的每次上升沿值为其中一个第一电极行充电，手指与指纹识别面板接触时，引起此处的电容变化，第二电极列侦测信号的变化传递给识别模块。待所有的节点的信号处理完毕后，可以得到指纹形貌。

优选地，所述识别模块还能够根据所述第二电极列发出的信号确定触摸所述指纹识别面板的手指的位置。在这种实施方式中，所述 指纹识别面板集成了指纹识别和触控两种功能。

触摸点的坐标由接收驱动信号的第一电极行的行号(即，图4中的Y轴坐标)以及信号发生改变的第二电极列的列号(即，图4中的X坐标)组成。

为了判断正在接收驱动信号的第一电极行的行号，优选地，可以在所述指纹识别面板中设置计数器。计数器获得的计数值为时钟信号的编号加1。初始时钟信号的编号为0，计数值为1，表明第一个第一电极行正在接收扫描信号，依次类推。根据接收扫描信号的第一电极行的行号以及发生信号改变的第二电极列的列号，可以确定触摸点的坐标。

当计数器获得的计数值为n时，下一次计数开始时，将时钟编号清零。

作为本实用新型的另一个方面，提供一种显示装置，所述显示装置包括显示面板和指纹识别面板，其中，所述指纹识别面板为本实用新型所提供的上述指纹识别面板。

容易理解的是，所述指纹识别面板应当不影响显示装置的正常显示。

优选地，所述显示装置包括对比模块，所述对比模块中预先存储有标准指纹，所述对比模块能够判断所述指纹识别面板识别的指纹与所述标准指纹是否匹配。

在本实用新型中，所述指纹识别模块可以用于识别采集到的指纹是否是预先存储的指纹，从而可以提高对显示装置操作的安全性。

优选地，所述指纹识别面板可以实时对指纹进行识别，当所述指纹识别面板识别到的指纹与显示装置中预先存储的指纹不匹配时，所述对比模块能够生成控制停止执行触控操作的指令。

当指纹识别面板中的第一电极和第二电极均由透明电极材料制成时，可以将指纹识别面板设置在显示面板的显示区域的出光表面上，也就是说，指纹识别面板为外挂式(on-cell)。在这种实施方式中，可以独立地驱动显示面板和指纹识别面板，从而可以简化各个驱动电路的结构。

下面介绍实用新型所提供的上述指纹识别面板的驱动方法，其中，所述驱动方法包括：

利用所述扫描模块依次向多行所述第一电极提供驱动信号；

利用所述识别模块根据各列所述第二电极向所述识别模块发出的信号确定指纹形貌。

如上文中所述，所述指纹识别面板还具有确定触摸点坐标的功能，因此，所述驱动方法还包括：

利用所述识别模块根据各列所述第二电极向所述识别模块发出的信号确定触摸点的位置坐标。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板包括多个第一电极行、多个第二电极列、扫描模块、感应信号提供模块和识别模块，

所述第一电极行与所述第二电极列互相绝缘，且多个所述第一电极行和多个所述第二电极列相交错；

所述扫描模块用于依次向多个所述第一电极行提供驱动信号；

所述感应信号提供模块用于向各个所述第二电极列提供感应信号，以使得所述第一电极行接收到驱动信号时能够与相邻的第二电极列之间形成电容；

多个所述第二电极列均与所述识别模块相连，所述识别模块用于根据各个所述第二电极列向所述识别模块发出的信号确定指纹形貌。

2.根据权利要求1所述的指纹识别面板，其特征在于，每个所述第一电极行包括串联的多个第一电极，每个所述第二电极列包括串联的多个第二电极，所述指纹识别面板还包括衬底基板，所述第一电极和所述第二电极设置在所述衬底基板上。

3.根据权利要求2所述的指纹识别面板，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的最大尺寸均不超过50μm。

4.根据权利要求1所述的指纹识别面板，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均由透明电极材料制成。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹识别面板，其特征在于，所述扫描模块包括级联的多个移位寄存单元，每个移位寄存单元对应一个所述第一电极行，且所述移位寄存单元能够向该移位寄存单元对应的第一电极行提供驱动信号。

6.根据权利要求5所述的指纹识别面板，其特征在于，所述扫描模块包括时钟信号线、触发信号输入端和复位信号输入端，所述移位寄存单元包括时钟信号端、信号输入端、低电平信号端、存储电容、多个晶体管、复位端和信号输出端，多个所述晶体管包括上拉晶体管、输入晶体管和下拉晶体管、下拉控制晶体管，

所述输入晶体管的第一极与所述信号输入端相连，所述输入晶体管的栅极与所述输入晶体管的第一极相连；

所述上拉晶体管的栅极与所述输入晶体管的第二极相连，所述上拉晶体管的第一极与所述时钟信号端相连，所述上拉晶体管的第二极与所述信号输出端相连；

所述存储电容的第一端与所述上拉晶体管的栅极相连，所述存储电容的第二端与所述上拉晶体管的第二极相连；

所述下拉晶体管的栅极与所述下拉控制晶体管的栅极相连，且均与所述移位寄存单元的复位端相连，所述下拉晶体管的第一极与所述信号输出端相连，所述下拉晶体管的第二极与所述低电平信号端相连；

所述下拉控制晶体管的第一极与所述输入晶体管的第二极相连，所述下拉控制晶体管的第二极与所述低电平信号端相连；

第一级移位寄存单元的信号输入端与所述触发信号输入端相连，其余级移位寄存单元的信号输入端与上一级移位寄存单元的信号输出端相连；

最后一级移位寄存单元的复位端与所述复位信号输入端相连，其余级的移位寄存单元的复位端与该移位寄存单元的下一级移位寄存单元的信号输出端相连。

7.根据权利要求6所述的指纹识别面板，其特征在于，多个所述晶体管均为N型晶体管。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹识别面板，其特征在于，所述识别模块还能够根据所述第二电极列发出的信号确定触 摸所述指纹识别面板的手指的位置。

9.一种显示装置，所述显示装置包括指纹识别面板和显示面板，其特征在于，所述指纹识别面板为权利要求1至8中任意一项所述的指纹识别面板。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括对比模块，所述对比模块中预先存储有标准指纹，所述对比模块能够判断所述指纹识别面板识别的指纹与所述标准指纹是否匹配。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述指纹识别面板能够对指纹进行实时识别，且所述指纹识别面板能够确认触控点的位置，所述对比模块能够在所述识别面板识别的指纹与所述标准指纹不匹配时，生成控制所述显示装置停止执行触控操作的指令。

12.根据权利要求9至11中任意一项所述的显示装置，其特征在于，当所述第一电极和所述第二电极均由透明电极材料制成时，所述指纹识别面板设置在所述显示面板的显示区域。