CN110110691B - 指纹识别驱动电路、装置、触摸屏和驱动方法 - Google Patents

指纹识别驱动电路、装置、触摸屏和驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种指纹识别驱动电路、模块、触摸屏和驱动方法，属于触控技术领域。该电路包括：驱动晶体管；第一电荷存储子电路；第二电荷存储子电路；复位子电路，被配置为将第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及将第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位；数据采集子电路，被配置为将超声波传感器的输出电压写入第一电荷存储子电路的第一端；电路补偿子电路，被配置为通过第一电荷存储子电路和驱动晶体管对第二电荷存储子电路进行充电，直至第二电荷存储子电路的第一端的电位为超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压之和；输出控制子电路，被配置为将驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。

Description

指纹识别驱动电路、装置、触摸屏和驱动方法
技术领域
本发明涉及触控技术领域，特别涉及一种指纹识别驱动电路、装置、触摸屏和驱动方法。
背景技术
近年来，生物识别逐渐成为移动终端的标准配置，而指纹识别技术又以其突出的便利性和安全性成为目前应用最广的生物识别技术。指纹识别技术包括电容式指纹识别技术、光学指纹识别技术以及超声波指纹识别技术。其中，电容式指纹识别技术、光学指纹识别技术多应用于移动终端的显示屏的非显示区域，而超声波指纹识别技术是一种能够应用在显示屏的显示区域的指纹识别技术。
超声波指纹识别技术在实现时，通常采用超声波传感器和驱动电路配合实现。其中，超声波传感器将第一电信号转换为超声波进行发送，并将接收的反射超声波转换为第二电信号。驱动电路对第二电信号进行采集和输出。驱动电路包括二极管和驱动晶体管，二极管的作用是对超声波传感器输出的第二电信号进行整流和积分，然后输出给驱动晶体管的控制极，进而使得驱动晶体管可以随着二极管输出的直流电压的不同输出不同的电流信号。
由于制作工艺原因，驱动晶体管的阈值电压存在不均一的问题，且随着时间的变化，驱动晶体管的阈值电压还会发生漂移，进而造成在相同的直流电压下，驱动晶体管输出的电流不一致，影响指纹识别的效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种指纹识别驱动电路、装置、触摸屏和驱动方法，能够提高指纹识别的效果。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种指纹识别驱动电路，所述指纹识别驱动电路包括：
驱动子电路，包括驱动晶体管；
第一电荷存储子电路；
第二电荷存储子电路，具有与所述驱动晶体管的控制极连接的第一端；
复位子电路，被配置为在复位信号的控制下，将所述第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将所述第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位；
数据采集子电路，被配置为在第二扫描信号的控制下，将超声波传感器的输出电压写入所述第一电荷存储子电路的第一端；
电路补偿子电路，被配置在第三扫描信号的控制下，通过所述第一电荷存储子电路和所述驱动晶体管对所述第二电荷存储子电路进行充电，直至所述第二电荷存储子电路的第一端的电位为所述超声波传感器的输出电压和所述驱动晶体管的阈值电压之和；
输出控制子电路，被配置为控制信号的控制下，将所述驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述复位子电路，包括：
第一晶体管，所述第一晶体管的控制极与复位信号端电连接，所述第一晶体管的控制极用于接收所述复位信号端提供的复位信号，所述第一晶体管的第一电极与电源电压信号端电连接，所述第一晶体管的第一电极用于接收所述电源电压信号端提供的电源电压信号，所述第一晶体管的第二电极与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接；所述第一晶体管，被配置为在所述复位信号的控制下导通，并在导通时，将所述电源电压信号传输给所述第一电荷存储子电路的第一端；
第二晶体管，所述第二晶体管的控制极与第一扫描信号端电连接，所述第二晶体管的控制极用于接收第一扫描信号，所述第二晶体管的第一电极与初始电压信号端电连接，所述第二晶体管的第一电极用于接收所述初始电压信号端提供的初始电压信号，所述第二晶体管的第二电极与所述第二电荷存储子电路的第一端电连接；所述第二晶体管，被配置为在所述第一扫描信号的控制下导通，并在导通时，将所述初始电压信号传输给所述第二电荷存储子电路的第一端。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据采集子电路，包括：
第三晶体管，所述第三晶体管的控制极与第二扫描信号端电连接，所述第三晶体管的控制极用于接收所述第二扫描信号端提供的第二扫描信号，所述第三晶体管的第一电极与所述超声波传感器电连接，所述第三晶体管的第二电极与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接；所述第三晶体管，被配置为在所述第二扫描信号的控制下导通，并在导通时，将所述超声波传感器的输出电压传输给所述第一电荷存储子电路的第一端。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一扫描信号端和所述第二扫描信号端为同一信号端。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述电路补偿子电路，包括：
第四晶体管，所述第四晶体管的控制极与第三扫描信号端电连接，所述第四晶体管的控制极用于接收所述第三扫描信号端提供的第三扫描信号，所述第四晶体管的第一电极与所述驱动晶体管的第二电极电连接，所述第四晶体管的第二电极与所述驱动晶体管的控制极电连接；所述第四晶体管，被配置为在所述第三扫描信号的控制下导通，并在导通时，通过所述第一电荷存储子电路和所述驱动晶体管向所述驱动晶体管的控制极输出电信号。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述输出控制子电路，包括：
第五晶体管，所述第五晶体管的控制极与控制信号端电连接，所述第五晶体管的控制极用于接收所述控制信号端提供的控制信号，所述第五晶体管的第一电极与所述驱动晶体管的第二电极电连接，所述第五晶体管的第二电极与所述信号读取电路电连接；所述第五晶体管，被配置为在所述控制信号的控制下导通，并在导通时，将所述驱动晶体管输出的信号传输到所述信号读取电路。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一电荷存储子电路包括第一电容，所述第一电容的一端与所述数据采集子电路的输出端电连接，所述第一电容的另一端接地。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第二电荷存储子电路包括第二电容，所述第二电容的一端与所述驱动晶体管的控制极电连接，所述第二电容的另一端与第一电压信号端电连接，用于接收第一电压信号。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述指纹识别驱动电路还包括整流积分电路，所述整流积分电路的一端与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接，所述整流积分电路的另一端与所述数据采集子电路的输出端电连接，或者，所述整流积分电路的另一端与第二电压信号端连接，用于接收第二电压信号。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第二电压信号为电源电压信号。
另一方面，本发明实施例还提供了一种指纹识别装置，所述指纹识别装置包括超声波传感器以及与所述超声波传感器电连接的指纹识别驱动电路，所述指纹识别驱动电路为如前任一项所述指纹识别驱动电路。
另一方面，本发明实施例还提供了一种触摸屏，所述触摸屏包括如前所述的指纹识别装置。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括如前所述的触摸屏。
另一方面，本发明实施例还提供了一种指纹识别驱动方法，应用于如前任一项所述的指纹识别驱动电路，所述方法包括：
在复位信号的控制下，将所述第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将所述第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位；
在第二扫描信号的控制下，将所述超声波传感器的输出电压写入所述第一电荷存储子电路的第一端；
在第三扫描信号的控制下，通过所述第一电荷存储子电路和所述驱动晶体管对所述第二电荷存储子电路进行充电，直至所述第二电荷存储子电路的第一端的电位为所述超声波传感器的输出电压和所述驱动晶体管的阈值电压之和；
在控制信号的控制下，将所述驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在该驱动电路中，通过复位子电路对第一电荷存储子电路和第二电荷存储子电路的第一端的电位进行复位；通过数据采集子电路向第一电荷存储子电路的第一端写入超声波传感器的输出电压；通过电路补偿子电路向第二电荷存储子电路的第一端写入超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压；通过输出控制子电路控制驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。由于在电路补偿时，驱动晶体管的控制极电位为超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压之和，而根据驱动晶体管的电流公式I＝K(VGS–Vth)2可知，驱动晶体管的阈值电压被驱动晶体管的控制极的电位抵消，驱动晶体管产生的电流不受阈值电压影响，避免了驱动晶体管阈值电压不一致导致的驱动晶体管输出的电流不一致的问题，提高了指纹识别的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的结构框图；
图2是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的电路图；
图3是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的电路图；
图4是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的控制信号的时序图；
图5是复位阶段t1的指纹识别驱动电路的工作示意图；
图6是数据采集阶段t2的指纹识别驱动电路的工作示意图；
图7是电压补偿阶段t3的指纹识别驱动电路的工作示意图；
图8是输出控制阶段t4的指纹识别驱动电路的工作示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的控制信号的时序图；
图10是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的电路图；
图11是本发明实施例提供的一种指纹识别装置的结构示意图；
图12是图11中的指纹识别装置的层级结构示意图；
图13是本发明实施例提供的TFT基板的示意图；
图14是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的结构框图。参见图1，该指纹识别驱动电路包括：驱动子电路000、第一电荷存储子电路100、第二电荷存储子电路200、复位子电路300、数据采集子电路400、电路补偿子电路500和输出控制子电路600。
其中，驱动子电路000包括驱动晶体管。第二电荷存储子电路200具有与驱动晶体管的控制极连接的第一端。也即是，驱动子电路000与第二电荷存储子电路200电连接。
复位子电路300分别与第一电荷存储子电路100和第二电荷存储子电路200电连接。复位子电路300被配置为在复位信号的控制下，将第一电荷存储子电路100的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将第二电荷存储子电路200的第一端的电位复位至第二电位。
数据采集子电路400与第一电荷存储子电路100电连接。数据采集子电路400被配置为在第二扫描信号的控制下，将超声波传感器10的输出电压写入第一电荷存储子电路100的第一端。
电路补偿子电路500分别与驱动子电路000和第二电荷存储子电路200电连接，驱动子电路000与第一电荷存储子电路100电连接。电路补偿子电路500被配置为在第三扫描信号的控制下，通过第一电荷存储子电路100和驱动晶体管对第二电荷存储子电路200进行充电，直至第二电荷存储子电路200的第一端的电位为超声波传感器10的输出电压和驱动晶体管的阈值电压之和。
输出控制子电路600与驱动子电路000电连接。输出控制子电路600被配置为控制信号的控制下，将驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
在该驱动电路中，通过复位子电路对第一电荷存储子电路和第二电荷存储子电路的第一端的电位进行复位；通过数据采集子电路向第一电荷存储子电路的第一端写入超声波传感器的输出电压；通过电路补偿子电路向第二电荷存储子电路的第一端写入超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压；通过输出控制子电路控制驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。由于在电路补偿时，驱动晶体管的控制极电位为超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压之和，而根据驱动晶体管的电流公式I＝K(VGS–Vth)2可知，驱动晶体管的阈值电压被驱动晶体管的控制极的电位抵消，驱动晶体管产生的电流不受阈值电压影响，避免了驱动晶体管阈值电压不一致导致的驱动晶体管输出的电流不一致的问题，提高了指纹识别的效果。
在本发明实施例中，复位信号、第一扫描信号、第二扫描信号、第三扫描信号以及控制信号均为高低电平周期性变化的电信号，不同类型的信号的高电平对应的电压值可以相同也可以不同，同样的，不同类型的信号的低电平对应的电压值可以相同也可以不同，电压值可以根据实际需要设置。
图2是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的电路图。参见图2，复位子电路300可以包括第一晶体管M1和第二晶体管M2。
其中，第一晶体管M1的控制极与复位信号端电连接，用于接收复位信号端提供的复位信号RS(ReSet)；第一晶体管M1的第一电极与电源电压信号端电连接，用于接收电源电压信号端提供的电源电压信号Vdd；第一晶体管M1的第二电极与第一电荷存储子电路100的第一端电连接。
第一晶体管M1在复位信号的控制下，控制第一电极和第二电极之间的通断，当第一电极和第二电极之间导通时，电源电压信号Vdd由第一电极传输到第二电极，进而写入第一电荷存储子电路100的第一端，从而实现对第一电荷存储子电路100的复位。
第二晶体管M2的控制极与第一扫描信号端电连接，用于接收第一扫描信号端提供的第一扫描信号S1(Scan1)；第二晶体管M2的第一电极与初始电压信号端电连接，用于接收初始电压信号端提供的初始电压信号Vint；第二晶体管M2的第二电极与第二电荷存储子电路200的第一端电电连接。
第二晶体管M2在第一扫描信号的控制下，控制第一电极和第二电极之间的通断，当第一电极和第二电极之间导通时，初始电压信号Vint由第一电极传输到第二电极，进而写入第二电荷存储子电路200的第一端，从而实现对第二电荷存储子电路200的复位。
在上述电路中，第一电荷存储子电路100和第二电荷存储子电路200均还包括一第二端，第一电荷存储子电路100的第二端接地，第二电荷存储子电路200的第二端与第一电压信号端电连接，用于接收第一电压信号端提供的第一电压信号。示例性地，该第一电压信号可以为栅极高电平信号Vgh。
该指纹识别驱动电路由于接入了电源电压信号Vdd，因此是一种有源指纹识别驱动电路。
再次参见图2，数据采集子电路400可以包括第三晶体管M3。
第三晶体管M3的控制极与第二扫描信号端电连接，用于接收第二扫描信号端提供的第二扫描信号S2；第三晶体管M3的第一电极与超声波传感器10电连接；第三晶体管M3的第二电极与第一电荷存储子电路100的第一端电连接。第三晶体管M3在第二扫描信号的控制下，控制第一电极和第二电极之间的通断，当第一电极和第二电极之间导通时，超声波传感器10的输出电压由第一电极传输到第二电极，进而写入第一电荷存储子电路100的第一端。
再次参见图2，电路补偿子电路500可以包括第四晶体管M4。
第四晶体管M4的控制极与第三扫描信号端电连接，用于接收第三扫描信号S3，第四晶体管M4的第一电极与驱动晶体管M0的第二电极电连接，第四晶体管M4的第二电极与驱动晶体管M0的控制极电连接。第四晶体管M4在第三扫描信号的控制下，控制第一电极和第二电极之间的通断，当第一电极和第二电极之间导通时，第一电荷存储子电路100存储的电信号通过驱动晶体管M0和第四晶体管M4传输到驱动晶体管M0的控制极，进而实现对第二电荷存储子电路200的充电。
再次参见图2，输出控制子电路600可以包括第五晶体管M5。
第五晶体管M5的控制极与控制信号端电连接，用于接收控制信号EM，第五晶体管M5的第一电极与驱动晶体管M0的第二电极电连接，第五晶体管M5的第二电极与信号读取电路电连接。第五晶体管M5在控制信号的控制下，控制第一电极和第二电极之间的通断，当第一电极和第二电极之间导通时，控制驱动晶体管M0输出的信号通过第五晶体管M5传输到信号读取电路，实现指纹识别信号的输出。
其中，信号读取电路可以为指纹识别信号读取线RL(ReadLine)，该指纹识别信号读取线将读取到的指纹识别信号传输给集成电路，由集成电路实现指纹识别。
再次参见图2，第一电荷存储子电路100可以包括第一电容C1，第一电容C1的一端与数据采集子电路400的输出端电连接，第一电容C1的另一端接地。
图3是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的电路图。参见图3，该指纹识别驱动电路还包括整流积分电路700。整流积分电路700的一端与第一电荷存储子电路100的第一端电连接，整流积分电路700的另一端与数据采集子电路400的输出端电连接。整流积分电路700接收数据采集子电路400输出的电压信号，对该电压信号进行整流和积分，然后输出给第一电容C1进行存储。
如图3所示，该整流积分电路700包括二极管T，二极管T的负极与第一电容C1的第一端电连接，二极管T的正极与数据采集子电路400的输出端电连接。二极管T对数据采集子电路400输出的电压信号进行整流，然后积累到第一电容C1上实现积分，使第一电容C1充电。
再次参见图3，第二电荷存储子电路200可以包括第二电容C2。
第二电容C2的一端与驱动晶体管M0的控制极电连接，第二电容C2与驱动晶体管M0的控制极连接的一端为第二电荷存储子电路200的第一端，第二电容C2的另一端与第一电压信号端电连接，用于接收第一电压信号。
在本发明实施例中，驱动晶体管M0、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可以均为薄膜晶体管，体积小、功耗低、控制方便准确。
可选地，驱动晶体管M0可以为P沟道增强型金属氧化物半导体场效应晶体(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET)，可以为P型双极结型晶体(Bipolar Junction Transistor，简称BJT)，可以为N沟道增强型MOSFET，也可以为N型BJT。当驱动晶体管M0为P沟道增强型MOSFET或P型BJT时，控制极为栅极，第一电极为源极，第二电极为漏极，此时驱动晶体管M0采用低电平导通；当驱动晶体管M0为N沟道增强型MOSFET或N型BJT时，控制极为栅极，第一电极为漏极，第二电极为源极，此时驱动晶体管M0采用高电平导通。
可选地，第一至第五晶体管M1-M5可以分别为结型场效应晶体(Junction FieldEffect Transistor，简称JFET)管、增强型MOSFET管、耗尽型MOSFET管和BJT管中的一种。第一至第五晶体管M1-M5的类型可以相同也可以不同。
可选地，第一至第五晶体管M1-M5均可以为P型晶体管，也可以为N型晶体管。当第一至第五晶体管M1-M5为P型晶体管时，控制极为栅极，第一电极为源极，第二电极为漏极，此时第一至第五晶体管M1-M5采用低电平导通；当第一至第五晶体管M1-M5为N型晶体管时，控制极为栅极，第一电极为漏极，第二电极为源极，此时第一至第五晶体管M1-M5采用高电平导通。
图4是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动电路的控制信号的时序图。需要说明的是，图4所示的时序图是当指纹识别驱动电路的各晶体管均为P型晶体管时对应的控制信号时序。当指纹识别驱动电路的各晶体管均为N型晶体管时，采用图4相反的时序控制即可，相反的时序是指时序中高低电平相反。
如图4所示，该指纹识别驱动电路的控制信号的时序包括复位阶段t1、数据采集阶段t2、电压补偿阶段t3和输出控制阶段t4四个阶段。
在复位阶段t1，复位信号RS、第一扫描信号S1、第二扫描信号S2为低电平，第三扫描信号S3、控制信号EM为高电平，初始电压信号Vint的电位为0。图5是复位阶段t1的指纹识别驱动电路的工作示意图。参见图5，此时M0、M1、M2和M3导通，M4和M5截止，图5及后续附图中被阴影覆盖的晶体管表示截止，其余晶体管表示导通，虚线箭头表示电信号流动方向。其中，第一晶体管M1在复位信号RS控制下导通，第一储存子电路100的第一端N1的电位被电源电压信号Vdd重置为Vdd，也即被重置为前述第一电位，需要说明的是，虽然在该阶段中，第三晶体管M3在第二扫描信号S2的控制下导通，但是由于电源电压信号Vdd的电压高于超声波传感器10的输出电压，二极管T反向截止，且该电源电压信号Vdd为一持续的高电平信号(在各个阶段电压不变)，所以第一储存子电路100的第一端N1的电位最终会被重置为Vdd。第二晶体管M2在第一扫描信号S1的控制下导通，第二储存子电路200的第一端N2的电位被初始电压信号Vint重置为0，也即被重置为前述第二电位。在第一储存子电路100的第一端的电位变为Vdd后，由于M0栅源电位差|VGS|大于Vth，此时M0导通。
在数据采集阶段t2，第二扫描信号S2为低电平，复位信号RS、第一扫描信号S1、第三扫描信号S3、控制信号EM为高电平，初始电压信号Vint为负电平。图6是数据采集阶段t2的指纹识别驱动电路的工作示意图。参见图6，M0、M3导通，M1、M2、M4和M5截止。第三晶体管M3在第二扫描信号S2控制下导通，超声波传感器10输出的电压信号写入第一储存子电路100的第一端N1，使得第一储存子电路100的第一端N1的电位变为Vdata。而由于第二晶体管M2和第四晶体管M4截止，因而第二存储电路100的第一端N2的电位不变。
在电压补偿阶段t3，第二扫描信号S2、第三扫描信号S3为低电平，复位信号RS、第一扫描信号S1、控制信号EM为高电平，初始电压信号Vint为负电平。图7是电压补偿阶段t3的指纹识别驱动电路的工作示意图。参见图7，此时M0、M3和M4导通，M1、M2和M5截止。在第一储存子电路100的第一端的电位变为Vdata后，由于M0栅源电位差|VGS|大于Vth，此时M0导通，由于M4在第三扫描信号S3的作用下导通，M5截止，此时第一储存子电路100存储的电荷经过M0和M4向第二储存子电路200充电，且在该充电过程中，超声波传感器10会不断向第一储存子电路100补充电荷。第二储存子电路200的第一端N2的电位持续增大，当第二储存子电路200的第一端N2的电位达到Vdata时，未达到M0的截止条件，M0仍然处于导通状态，直到第二储存子电路200的第一端N2的电位达到Vdata+Vth，此时M0栅源电位差|VGS|＝Vth，达到截止条件，M0截止。需要说明的是，第二储存子电路200的第二端接一路第一电压信号，该第一电压信号为一路持续的高电平信号，用于避免第二储存子电路200的电容两端电压过大发生电容击穿现象。
在输出控制阶段t4，复位信号RS、控制信号EM为低电平，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2和第三扫描信号S3为高电平，初始电压信号Vint为负电平。图8是输出控制阶段t4的指纹识别驱动电路的工作示意图。参见图8，M0、M1和M5导通，M2、M3和M4截止。M1在复位信号RS控制下导通，当M1导通时，M0的源极电位变为Vdd，此时M0栅源电位差|VGS|大于Vth，M0导通；同时，M5在控制信号EM控制下导通。由于M1、M0和M5同时导通，在电源电压信号Vdd作用下，产生经过M1、M0和M5的电流信号，该电流信号也即指纹识别信号，该指纹识别信号通过M5最终输出给指纹识别信号读取线RL。在此过程中，驱动晶体管M0处于饱和状态，电流公式为：I＝K(VGS–Vth)2。其中，VGS＝Vdata+Vth-Vdd，则I＝K(Vdata-Vdd)2，可见M0输出的电流I与阈值电压Vth无关，消除了阈值电压对整个指纹识别驱动电路输出电流的影响。
图9是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的控制信号的时序图。图9所示的控制信号的时序与图4所示的控制信号的时序相比，仅第一扫描信号S1不同。参见图9，第一扫描信号S1和第二扫描信号S2可以为同一路信号，也即第一扫描信号端和第二扫描信号端为同一信号端。
第一扫描信号和第二扫描信号采用同一路信号驱动，能够节省了一路驱动信号，简化了电路设计。
这里需要说明的是，在数据采集阶段t2和补偿阶段t3，虽然M2和M3的控制极输入的是相同的控制信号，但是M2的第一电极输入的初始电压信号Vint为负电位，所以M2的|VGS|小于M2的阈值电压，M2不足以导通。而M3的第一电极用于接收超声波传感器的输出，M3的第一电极为高电位，M3的|VGS|大于M3的阈值电压，M3导通。
应理解的是，图3所示出的电路结构和上述工作过程仅是一种示例，具体应用场景中可以根据应用需求调整本公开实施例的实现方式。
图10是本发明实施例提供的另一种指纹识别驱动电路的电路图。图10所示的指纹识别驱动电路与图3所示的指纹识别驱动电路相比，区别在于二极管T的位置不同，参见图10，在这种情况下，整流积分电路700的另一端与第二电压信号端连接，用于接收第二电压信号端提供的第二电压信号。具体地，二极管T的负极与第一电容C1的一端电连接，二极管T的正极用于接收第二电压信号。
在按照图10所示的方式接二极管T时，在复位阶段t1，由于电源电压信号Vdd的电压高于超声波传感器10的输出电压，所以第三晶体管M3的输出电压不会影响重置效果；在数据采集阶段t2，当二极管的负极(也即N1)电位升高较多时，二极管T反向击穿，二极管T由负极向正极产生漏电流，漏电流使二极管T正极电位升高；当二极管T正极电位升高较多时，二极管T正向导通，电流回流到N1。而由于从超声波传感器输出的信号是交流信号，也即该信号是正负变换的，所以上述二极管第二电压信号T的工作过程应该也是周期进行的，进而形成周期性的振荡，最终实现信号的整流积分。
如图3所示，二极管T的正极接收的第二电压信号可以为电源电压信号Vdd。第二电压信号采用电源电压信号实现，能够节省一路电平信号，简化了电路设计。
图11是本发明实施例提供的一种指纹识别装置的结构示意图。参见图11，指纹识别装置包括超声波传感器10以及与超声波传感器10电连接的指纹识别驱动电路20。其中，指纹识别驱动电路20为如图1、图2、图3或图10任一所示的指纹识别驱动电路。
图12是图11中的指纹识别装置的层级结构示意图。参见图12，该超声波传感器10包括接收电极(Rx)层11、压电材料层12和发射电极(Tx)层13。其中，接收电极层11位于驱动电路层20A上，该驱动电路层20A包括前述指纹识别驱动电路20，压电材料层12位于接收电极层11上，发射电极层13位于压电材料层12上。
其中，接收电极层11可以包括矩阵排列的多个接收电极，接收电极的密度根据指纹识别精度确定。发射电极层13可以为面电极，也可以包括若干个发射电极，面电极或者每个发射电极对应多个接收电极。
相应地，指纹识别装置中每个接收电极都有一个对应的指纹识别驱动电路20。因此，指纹识别驱动电路20可以采用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)基板的形式制成。图13是本发明实施例提供的TFT基板的示意图，参见图13，该TFT基板包括触摸区域31和包围该触摸区域31的***区域32，超声波传感器10可以仅布置在TFT基板的触摸区域31，而TFT基板的***区域32可以用于布置前述指纹识别信号读取线RL和焊盘，该焊盘与指纹识别信号读取线RL电连接，同时该焊盘还用于与柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)连接，以通过FPC将指纹识别信号输出给外部的集成电路进行处理。
图12所示的指纹识别装置的层级结构示意图仅为一种示例，指纹识别装置的层级结构还可以有其他实现方式，例如，按照发射电极层、指纹识别驱动电路、接收电极层和压电材料层的顺序依次层叠指纹识别装置的各层。
在本发明实施例中，压电材料层12可以为聚偏氟乙烯(PVDF)压电材料层。
在工作时，超声波传感器10的发射电极和接收电极上输入交流电压，压电材料层12在交流电作用下产生超声波，超声波通过手指和超声波传感器10之间的空腔加强，然后传送出去；在超声波发射完成后，给发射电极加一固定电压(例如低电平信号)，控制发射电极停止工作。
发射出的超声波接触到用户手指时，产生反射超声波，反射超声波到达压电材料层12后，又会转化为交流电压，然后通过接收电极输出给驱动电路。由于，用户手指存在谷和脊，因此反射回的超声波到达压电材料层12的能量不同，进而使得转化得到的电能大小不同，也即不同位置的压电材料层12得到的电能大小不同。因此，通过不同位置的驱动电路20输出的电流大小的不同，即可确定对应的位置是手指的谷还是脊，进而生成指纹图像。
本发明实施例还提供了一种触摸屏，该触摸屏包括上述指纹识别装置。
由于本发明实施例提供的触摸屏与上述任一种指纹识别驱动电路具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述触摸屏。该显示装置可以为：电子纸、OLED面板、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。
由于本发明实施例提供的显示装置与上述任一种指纹识别驱动电路具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。
图14是本发明实施例提供的一种指纹识别驱动方法的流程图。该方法应用于图1、图2、图3或图10任一所示的指纹识别驱动电路，参见图14，该方法包括：
步骤301：在复位信号的控制下，将第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位。
其中，第一电位为高电平Vdd，第二电位为0。
在本发明实施例中，步骤301可以包括：控制第一晶体管M1导通，使得电源电压信号Vdd通过第一晶体管M1写入第一电荷存储子电路的第一端；控制第二晶体管M2导通，使得初始电压信号Vint通过第二晶体管M2写入第二电荷存储子电路的第一端。其中，第一晶体管M1由复位信号RS控制，第二晶体管M2由第一扫描信号S1控制。
该步骤可以参考图4和图5及其相关说明。
步骤302：在第二扫描信号的控制下，将超声波传感器的输出电压写入第一电荷存储子电路的第一端。
在本发明实施例中，步骤302可以包括：控制第三晶体管M3导通，使得超声波传感器输出的信号通过第三晶体管M3写入第一电荷存储子电路的第一端。其中，第三晶体管M3由第二扫描信号S2控制。
该步骤可以参考图4和图6及其相关说明。
除了上述实现方式外，在其他实现方式中，第一扫描信号S1和第二扫描信号S2可以为同一路信号。也即在数据采集阶段t2，第一扫描信号S1和第二扫描信号S2均为低电平，第一扫描信号和第二扫描信号采用同一路信号驱动，能够节省了一路驱动信号，简化了电路设计。
步骤303：在第三扫描信号的控制下，通过第一电荷存储子电路和驱动晶体管对第二电荷存储子电路进行充电，直至第二电荷存储子电路的第一端的电位为超声波传感器的输出电压和驱动晶体管的阈值电压之和。
在本发明实施例中，步骤303可以包括：控制第三晶体管M3和第四晶体管M4导通，使得第一电荷存储子电路对第二电荷存储子电路进行充电。其中，第三晶体管M3由，第二扫描信号S2控制，第四晶体管M4由第三扫描信号S3控制。
该步骤可以参考图4和图7及其相关说明。
步骤304：在控制信号的控制下，将驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
在本发明实施例中，步骤304可以包括：控制第一晶体管T1和第五晶体管M5导通，使得驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。其中，第一晶体管T1由复位信号RS控制，第五晶体管M5由控制信号EM控制。
该步骤可以参考图4和图8及其相关说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种指纹识别驱动电路，其特征在于，所述指纹识别驱动电路包括：
驱动子电路，包括驱动晶体管；
第一电荷存储子电路；
第二电荷存储子电路，具有与所述驱动晶体管的控制极连接的第一端；
复位子电路，被配置为在复位信号的控制下，将所述第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将所述第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位；
数据采集子电路，被配置为在第二扫描信号的控制下，将超声波传感器的输出电压写入所述第一电荷存储子电路的第一端；
电路补偿子电路，被配置为在第三扫描信号的控制下，通过所述第一电荷存储子电路和所述驱动晶体管对所述第二电荷存储子电路进行充电，直至所述第二电荷存储子电路的第一端的电位为所述超声波传感器的输出电压和所述驱动晶体管的阈值电压之和；
输出控制子电路，被配置为在控制信号的控制下，将所述驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
2.根据权利要求1所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述复位子电路，包括：
第一晶体管，所述第一晶体管的控制极与复位信号端电连接，所述第一晶体管的第一电极与电源电压信号端电连接，所述第一晶体管的第二电极与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接；
第二晶体管，所述第二晶体管的控制极与第一扫描信号端电连接，所述第二晶体管的第一电极与初始电压信号端电连接，所述第二晶体管的第二电极与所述第二电荷存储子电路的第一端电连接。
3.根据权利要求2所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述数据采集子电路，包括：
第三晶体管，所述第三晶体管的控制极与第二扫描信号端电连接，所述第三晶体管的第一电极与所述超声波传感器电连接，所述第三晶体管的第二电极与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述电路补偿子电路，包括：
第四晶体管，所述第四晶体管的控制极与第三扫描信号端电连接，所述第四晶体管的第一电极与所述驱动晶体管的第二电极电连接，所述第四晶体管的第二电极与所述驱动晶体管的控制极电连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述输出控制子电路，包括：
第五晶体管，所述第五晶体管的控制极与控制信号端电连接，所述第五晶体管的第一电极与所述驱动晶体管的第二电极电连接，所述第五晶体管的第二电极与所述信号读取电路电连接。
6.根据权利要求1至3任一项所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述第一电荷存储子电路包括：
第一电容，所述第一电容的一端与所述数据采集子电路的输出端电连接，所述第一电容的另一端接地。
7.根据权利要求1至3任一项所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述第二电荷存储子电路包括：
第二电容，所述第二电容的一端与所述驱动晶体管的控制极电连接，所述第二电容的另一端与第一电压信号端电连接。
8.根据权利要求1至3任一项所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述指纹识别驱动电路还包括：
整流积分电路，所述整流积分电路的一端与所述第一电荷存储子电路的第一端电连接，所述整流积分电路的另一端与所述数据采集子电路的输出端电连接，或者，所述整流积分电路的另一端与第二电压信号端连接。
9.根据权利要求3所述的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述第一扫描信号端和所述第二扫描信号端为同一信号端。
10.一种指纹识别装置，所述指纹识别装置包括超声波传感器以及与所述超声波传感器电连接的指纹识别驱动电路，其特征在于，所述指纹识别驱动电路为如权利要求1至9任一项所述指纹识别驱动电路。
11.一种触摸屏，其特征在于，所述触摸屏包括如权利要求10所述的指纹识别装置。
12.一种指纹识别驱动方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的指纹识别驱动电路，所述方法包括：
在复位信号的控制下，将所述第一电荷存储子电路的第一端的电位复位至第一电位；以及在第一扫描信号的控制下，将所述第二电荷存储子电路的第一端的电位复位至第二电位；
在第二扫描信号的控制下，将所述超声波传感器的输出电压写入所述第一电荷存储子电路的第一端；
在第三扫描信号的控制下，通过所述第一电荷存储子电路和所述驱动晶体管对所述第二电荷存储子电路进行充电，直至所述第二电荷存储子电路的第一端的电位为所述超声波传感器的输出电压和所述驱动晶体管的阈值电压之和；
在控制信号的控制下，将所述驱动晶体管输出的电流信号传输到信号读取电路。
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