WO2018049909A1 - 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，该指纹识别器件包括：谐振腔室（31）；与谐振腔室（31）相对设置的超声波发生检测器（21）；其中，超声波发生检测器（21）被配置为产生初始超声波信号；初始超声波信号的频率和谐振腔室（31）未经手指触摸时的初始固有频率相同；超声波发生检测器（21）还被配置为将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据电信号确定手指的纹路信息。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月18日递交中国专利局的、申请号为201610830380.0的中国专利申请的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。
本公开实施例涉及触摸技术领域，具体涉及一种指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法。
指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点。
指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，以及即便同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。
指纹图像的获取技术主要有以下几种类型：光学扫描设备、温差感应式指纹传感器、半导体指纹传感器等。
光学扫描设备识别技术是将手指放在光学镜片上，手指在光学扫描设备的内置光源照射下，用棱镜将来自内置光源的光投射在电荷耦合器件(CCD)上，进而形成具备呈黑色的脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)和呈白色的谷线(纹线之间的凹陷部分)，数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。.温差感应式识别技术又称滑动式指纹识别，可在0.1s内获取指纹图像，而且传感器体积和面积最小。缺点是：受制于温度局限，时间一长，由于达成热平衡，则手指和芯片就处于相同的温度了。半导体硅感技术是根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。其工作过程是通过对每个像素点上的电
容感应颗粒预先充电到某一参考电压。当手指接触到半导体电容指纹表现上时，因为嵴是凸起、峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会在半导体指纹传感器上的半导体电容感应颗粒的表面上分别与嵴和峪对应的位置形成不同的电容值。然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪分别对应的位置处对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同。嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同，可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。
发明内容
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种指纹识别器件，包括：
谐振腔室；和
与所述谐振腔室相对设置的所述超声波发生检测器；
所述超声波发生检测器被配置为产生初始超声波信号，所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；
所述超声波发生检测器还被配置为将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据所述电信号确定手指的纹路信息。
根据本公开的一个实施例，所述超声波发生检测器包括依次设置的第一电极层、压电材料层和第二电极层。
根据本公开的一个实施例，所述指纹识别器件包括多个超声波发生检测器和多个谐振腔室；
所述超声波发生检测器与所述谐振腔一一对应。
根据本公开的一个实施例，所述多个超声波发生检测器的第一电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测器的第二电极层相互独立；
根据本公开的一个实施例，所述多个超声波发生检测器的第二电极层整面设置；
所述多个超声波发生检测器的第一电极层相互独立。
根据本公开实施例的另一方面，又提供一种触摸显示面板，包括上述的指纹识别器件。
根据本公开的一个实施例，所述触摸显示面板为OLED面板或LCD面板。
根据本公开实施例的再一方面，还提供一种触摸显示面板的制作方法，包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测器和谐振腔室。
根据本公开的一个实施例，所述显示面板是OLED显示面板，所述方法包括：
在基板上形成超声波发生检测器；
在所述超声波发生检测器上形成绝缘层，在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测器重叠对齐设置的谐振腔室。
根据本公开的一个实施例，所述在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测器重叠对齐设置的谐振腔室包括：
在所述绝缘层上形成所述OLED发光单元的阳极层；
采用曝光显影的方法在所述阳极层上形成挡墙结构；
采用高精度金属掩模工艺在所述挡墙结构外侧蒸镀形成所述OLED发光单元的发光层结构；
采用整面蒸镀的方式在所述OLED发光单元的发光层结构上和所述挡墙结构内侧形成阴极层；
所述挡墙结构的高度大于等于所述OLED发光单元的高度。
根据本公开实施例的还一方面，本公开还提供一种指纹识别器件驱动方法，用于驱动上述的指纹识别器件，所述方法包括：
超声波发生检测器接入高频驱动信号，以产生初始超声波信号；
所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；
所述超声波发生检测器将所述手指的脊反射后的超声波和所述经手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号，并且所述超声波发生检测器根据所述电信号确定手指的纹路信息确定手指的谷和脊对应的位置，其中电信号较强的位置为谷，电信号较弱的位置为脊。
通过下文中参照附图对本发明所作的详细描述，本发明的上述和其它特征和优点将显而易见，并可帮助获得对本发明有全面的理解。在附图中：
图1为本公开实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图2为本公开实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图3为图2所示的指纹识别器件指纹识别原理示意图；
图4为本公开实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图5为本公开实施例中一种指纹识别器件结构示意图；
图6为本公开实施例中一种OLED超声波指纹识别基板结构示意图。
下面通过实施例，并结合附图，对本发明实施例的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
附图中各部件尺寸和形状不反映本公开实施例的指纹识别器件、触摸显示面板的部件的真实比例，目的只是示意说明本公开内容
根据本公开的实施例的一种总体上的发明构思，如图1、图2所示，本公开提供一种指纹识别器件，包括：超声波发生检测器21和谐振腔室31；超声波发生检测器21和谐振腔室31相对设置；超声波发生检测器21被配置为产生初始超声波信号；初始超声波信号的频率和谐振腔室31的未经手指触摸时的初始固有频率相同；超声波发生检测器21还被配置为将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据电信号确定手指的纹路信息。下面对本公开提供的指纹识别器件展开详细的说明。
在本公开的实施例中，如图2、图3所示，谐振腔室31的体积结构由设计决定，在设计完成后，其谐振频率就已经固定，当超声波发生检测器21产生的超声波频率与谐振腔室31的频率相同时，谐振腔室31内产生谐振，超声波经过谐振腔室31后振幅被增大使振幅最大化。超声波发生检测器21产生超声波，并向谐振腔室31传播，由于超声波的频率和谐振腔室31的固有频率相同，使得经过谐振腔的超声波发生谐振作用，超声波振幅增大后向外出射；手指的脊由于相对于手指的谷凸出而与谐振腔室31接触从而改变谐振腔室31的固有频率，谐振腔室31不会增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的脊反射后超声波后在谐振腔室31内不发生共振，也不会改变超声波振幅；手指的谷由于相对于手指的脊凹入而与谐振腔室31不接触从而未改变谐振腔室31的固有频率，在谐振腔室31内发生共振，谐振腔室31增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的谷反射后产生振幅差异的超声波后，在谐振腔室31内再次发生共振，进一步增大共振后的超声波振幅。
在本公开的一个实施例中，如图2、图3所示，超声波发生检测器21包括依次设置的第一电极层211、压电材料层210和第二电极层212，例如从下至上依次重叠设置。超声波发生检测器21的第一电极层211和第二电极层212的驱动线和检测线共用。具体地，在产生超声波阶段，驱动线向超声波发生检测器21的第一电极层211和第二电极层212中的至少一个持续施加高频驱动，使得压电材料层210产生超声波。在接收超声波阶段，由驱动线切换为检测线，由于与超声波发生检测器21接触的手指具备谷和脊而引起的共振腔内超声波振幅差异，第二电极层212回馈来的共振后的超声波振幅作用在压电材料层210上产生的正压电效应也不同，由此第一电极层211上采集到的电压信号就会不同，以此来检测并区分手指的谷脊差异。
在本公开的一个实施例中，如图4所示，指纹识别器件包括多个超声波发生检测器21和多个谐振腔室；多个超声波发生检测器21与多个谐振腔室31一一对应，例如一一重叠对齐。如图3所示，每个超声波发生检测器21对齐手指的谷和脊的位置。多个超声波发生检测器21与多个谐振腔室31一一对应设置，对每一指纹位置进行识别，有效地提高指纹识别的准确度。
在本公开的示例性实施例中，例如，为了进一步降低加工难度，多个超声波发生检测器的第一电极层211或第二电极层212一体地形成单个完整面而设置。如图5所示，例如，多个超声波发生检测器21的第二电极层212成为整体一层，第一电极层211根据每个超声波发生检测器21分割成若干小区域相互独立，并由各自下方金属走线20分别连接至控制电路中IC处。替代地，例如，多个超声波发生检测器21的第一电极层211成为整体一层，第二电极层212根据每个超声波发生检测器21分割成若干小区域相互独立，并由各自对应的金属走线分别连接至控制电路中IC处。
为进一步体现本公开提供的指纹识别器件的优越性，本公开还提供一种触摸显示面板，该触摸显示面板包括上述的指纹识别器件。该基板可以是OLED面板、LCD面板中的任意一种。通过在基板上集成指纹识别器件，该指纹识别器件产生超声波并向基板外传播，并感测由与该指纹识别器件接触的手指上所具备的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该触摸显示面板，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。
为进一步体现本公开提供的指纹识别器件的优越性，本公开还提供一种触摸显示面板的制作方法，用于制造上述阵列基板，方法包括：包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测器21和谐振腔室31。下面对本公开提供的超声波指纹识别基板的制
作方法展开详细的说明。
如图6所示，触摸显示面板是OLED显示面板，方法包括：在基板上形成超声波发生检测器21；在超声波发生检测器21上形成绝缘层7，在绝缘层7上形成与超声波发生检测器21相对应的谐振腔室31，例如超声波发生检测器21和谐振腔室31在竖直方向上重叠对齐布置。
如图6所示，在绝缘层上形成与超声波发生检测器相对应的谐振腔31室包括：在绝缘层7上形成OLED发光单元的阳极层81；采用曝光显影的方法在阳极层81上形成挡墙结构310；采用高精度金属掩模工艺在挡墙结构310外侧蒸镀形成OLED发光单元的发光层结构80；继而采用整面蒸镀的方式在OLED发光单元的发光层结构80上和挡墙结构310内侧形成发光单元的阴极层82；挡墙结构310的高度大于等于整个OLED发光单元的高度。
在本公开的示例性实施例中，例如，绝缘层7、发光层结构80等采用高精度金属掩模工艺(FMM Mask)蒸镀形成。发光单元的第二电极层82采用普通开放式掩膜工艺形成。在本公开中，挡墙结构310(PS)的高度被设置为足够高，所以当封装工序结束后，封装玻璃6就可以和下基板形成谐振腔室31。
为了进一步体现本公开提供的指纹识别器件的优越性，本公开还提供一种指纹识别器件驱动方法包括：超声波发生检测器21接入高频驱动信号，以使产生初始超声波信号，初始超声波信号的频率和谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；超声波发生检测器21将手指的脊反射后的超声波和经手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号，根据电信号确定手指的纹路信息，电信号较强的位置为谷，电信号较弱的位置为脊。下面对本公开提供的指纹识别方法展开详细的说明。
如图2、图3所示，第一步，向超声波发生检测器21的第一电极层211和第二电极层212持续施加高频驱动，使得第一电极层211和第二电极层212压电材料之间的压电材料层210产生初始超声波，该初始超声波的频率与谐振腔室31的谐振频率相同。
如图2、图3所示，第二步，当手指按压到屏幕时，脊位置与器件相接触，改变了接触位置的谐振腔室31的固有频率，谐振腔室31不会增大超声波振幅；同时反射至谐振腔室31内谐振的超声波在谐振腔室31内不发生共振，也不会改变超声波振幅；与之对照的是，谷位置由于不会与器件接触，则谷正对位置的谐振腔室31的谐振频率不会改变，超声波在谐振腔室31内发生共振，谐振腔室31增大向基板外传播的超声波振幅；谐振腔室31接收经过手指的谷反射后的超声波后，则该超声波进一步与谐振
腔室发生共振，超声波振幅增加。由于谷脊对谐振腔室31的固有频率改变的不同，会使得谷位置再次反射至谐振腔内的超声波在谐振腔的作用下振幅增大，脊位置振幅不变。
如图2、图3所示，第三步，超声波发生检测器21的第一电极层211和第二电极层212的作用发生变化，由驱动线切换为检测线，且第二电极层212为一整面，输入固定电位。由于谷脊引起的共振腔内超声波振幅不同。所以反馈回来的超声波作用在第一电极层211和第二电极层212压电材料之间的压电材料层210上产生的正压电效应也不同，第一电极层211上采集到的电压信号就会不同。脊的位置反馈的超声波信对压电材料层210的正压电效应低，谷的位置反馈的超声波信对压电材料层210的正压电效应高，以此来检测并区分手指的谷脊差异。
综上所述，本公开提供的指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法，通过在基板上集成指纹识别器件，该指纹识别器件产生超声波并向基板外传播，并感测手指的谷脊反射的超声波，根据手指的谷脊反射的超声波确定手指的纹路信息，该指纹识别器件，结构简单，且有效地提高指纹识别的准确度。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改动和变型，这些改动和变型都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以所附权利要求和它们的等同物限定的保护范围为准。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (15)
- 一种指纹识别器件，包括：谐振腔室；和与所述谐振腔室相对设置的超声波发生检测器，其中，所述超声波发生检测器被配置为产生初始超声波信号，所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；并且所述超声波发生检测器还被配置为将经过手指的脊和谷反射后的超声波信号转换为电信号，根据所述电信号确定手指的纹路信息。
- 根据权利要求1所述的指纹识别器件，其中，所述超声波发生检测器包括依次设置的第一电极层、压电材料层和第二电极层。
- 根据权利要求2所述的指纹识别器件，包括多个超声波发生检测器和多个谐振腔室；其中，所述超声波发生检测器与所述谐振腔一一对应。
- 根据权利要求3所述的指纹识别器件，其中，所述多个超声波发生检测器的第一电极层整面设置；和所述多个超声波发生检测器的第二电极层相互独立设置；
- 根据权利要求3所述的指纹识别器件，其中，所述多个超声波发生检测器的第二电极层整面设置；和所述多个超声波发生检测器的第一电极层相互独立设置。
- 一种触摸显示面板，包括权利要求1所述的指纹识别器件。
- 一种触摸显示面板，包括权利要求2所述的指纹识别器件。
- 一种触摸显示面板，包括权利要求3所述的指纹识别器件。
- 一种触摸显示面板，包括权利要求4所述的指纹识别器件。
- 一种触摸显示面板，包括权利要求5所述的指纹识别器件。
- 根据权利要求6-10任一所述的触摸显示面板，其中，所述触摸显示面板为OLED面板或LCD面板。
- 一种触摸显示面板的制作方法，包括在基板上形成相对设置的超声波发生检测器和谐振腔室。
- 根据权利要求12所述的触摸显示面板的制作方法，其中，所述触摸显示面板是OLED显示面板，所述方法包括：在基板上形成超声波发生检测器；在所述超声波发生检测器上形成绝缘层，在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测器相对应的谐振腔室。
- 根据权利要求13所述的触摸显示面板的制作方法，其中，所述在所述绝缘层上形成与所述超声波发生检测器相对应的谐振腔室包括：在所述绝缘层上形成所述OLED发光单元的阳极层；采用曝光显影的方法在所述阳极层上形成挡墙结构；采用高精度金属掩模工艺在所述挡墙结构外侧蒸镀形成所述OLED发光单元的发光层结构；采用整面蒸镀的方式在所述OLED发光单元的发光层结构上和所述挡墙结构内侧形成阴极层；其中，所述挡墙结构的高度大于等于所述OLED发光单元的高度。
- 一种指纹识别器件驱动方法，其中，所述方法用于驱动根据权利要求1所述的指纹识别器件，所述方法包括：超声波发生检测器接入高频驱动信号，以产生初始超声波信号，所述初始超声波信号的频率和所述谐振腔室未经手指触摸时的初始固有频率相同；所述超声波发生检测器将所述手指的脊反射后的超声波和所述经手指的谷反射后增大振幅的超声波转换为电信号；和所述超声波发生检测器根据所述电信号确定手指的纹路信息确定手指的谷和脊对应的位置，其中，确定电信号较强的位置为谷，电信号较弱的位置为脊。
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