CN110441946B - 一种显示面板及其驱动方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示面板及其驱动方法和显示装置。该显示面板包括背光模组、显示屏和触摸物识别元件，显示屏设置在背光模组的出光侧，触摸物识别元件设置在背光模组背离显示屏的一侧，背光模组能为显示屏提供显示光线，触摸物识别元件用于识别对显示屏进行触摸的触摸物，以解锁显示屏，在背光模组中设置有辅助成像结构，辅助成像结构设置于触摸物识别元件在背光模组上的正投影区域内，用于接收触摸物反射的光线和背光光线，并使二者的干涉光线入射至触摸物识别元件。该显示面板中的触摸物识别元件在实现屏下指纹识别时，即使显示屏厚度较大，也不会影响触摸物识别元件接收到的探测光线的强度，从而能使触摸物识别元件对触摸物进行清晰识别。

Description

一种显示面板及其驱动方法和显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板及其驱动方法和显示装置。
背景技术
目前OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电激光显示或有机发光半导体)手机上使用光学式屏下指纹解锁功能日益普遍，但OLED屏由于产能和良率的原因无法大规模普及应用。 LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏由于存在液晶厚度过大，使得光学式屏下指纹识别的探测光线强度较弱，无法对指纹进行清晰的成像。
目前由于市场上主流的手机还是以LCD为主，所以如何使光学式屏下指纹识别技术更好地应用于LCD屏成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的问题，提供一种显示面板及其驱动方法和显示装置。该显示面板中的触摸物识别元件在实现屏下指纹识别时，即使显示屏厚度较大，也不会影响触摸物识别元件接收到的探测光线的强度，从而能使触摸物识别元件对触摸物进行清晰识别。
本发明提供一种显示面板，包括背光模组、显示屏和触摸物识别元件，所述显示屏设置在所述背光模组的出光侧，所述触摸物识别元件设置在所述背光模组背离所述显示屏的一侧，所述背光模组能为所述显示屏提供显示光线，所述触摸物识别元件用于识别对所述显示屏进行触摸的触摸物，以解锁所述显示屏，在所述背光模组中设置有辅助成像结构，所述辅助成像结构设置于所述触摸物识别元件在所述背光模组上的正投影区域内，用于接收所述触摸物反射的光线和背光光线，并使二者的干涉光线入射至所述触摸物识别元件。
优选地，所述背光模组包括反射片、导光板和光源，所述导光板和所述反射片相互叠置且依次远离所述显示屏分布，所述光源设置于所述导光板的边缘外侧；
所述反射片上开设有镂空区域，所述辅助成像结构设置于所述镂空区域内。
优选地，还包括压力感测元件，所述压力感测元件设置于所述显示屏中，且位于所述辅助成像结构在所述显示屏上的正投影区域内，用于感测所述触摸物对所述显示屏的触摸压力。
优选地，还包括控制模块，所述控制模块与所述压力感测元件、所述光源的驱动电路和所述显示屏的驱动电路分别电连接，用于在所述压力感测元件感测到所述触摸物对所述显示屏的触摸压力时，控制所述光源照射至所述辅助成像结构上的光线亮度最高，并控制所述显示屏上所述辅助成像结构的正投影区域显示最高灰阶。
优选地，所述导光板的靠近所述反射片的一侧面上形成有网点结构，所述网点结构用于使所述导光板出光侧射出的光线亮度均匀；
所述网点结构在所述辅助成像结构正投影区域的分布密度大于其在所述导光板其他区域的分布密度。
优选地，所述辅助成像结构包括偏光片。
优选地，所述显示屏包括液晶盒、上偏光片和下偏光片，所述上偏光片设置在所述液晶盒的出光侧，所述下偏光片设置在所述液晶盒的入光侧；
所述偏光片与所述下偏光片的偏振方向相同。
本发明还提供一种上述显示面板的驱动方法，包括：当触摸物对显示屏进行触摸解锁时，辅助成像结构接收所述触摸物反射的光线和照射到其上的背光光线，使二者相互干涉产生干涉光线，所述干涉光线能入射至触摸物识别元件，所述触摸物识别元件根据所述干涉光线对所述触摸物进行识别。
优选地，所述显示面板为权利要求4所述的显示面板，所述驱动方法包括：
当压力感测元件感测到所述触摸物对所述显示屏的触摸压力时，控制模块控制光源照射至所述辅助成像结构上的光线亮度最高，并控制所述显示屏上所述辅助成像结构的正投影区域显示最高灰阶。
本发明还提供一种显示装置，包括上述显示面板。
本发明的有益效果：本发明所提供的显示面板，通过在背光模组中设置辅助成像结构，能使触摸物反射到其上的光线和照射到其上的背光光线发生干涉，产生干涉图像，此干涉图像为清晰记录了手指指纹信息的全息图，由于干涉图像记录的是光线的相位信息，受光线的强度的影响很小，所以该显示面板中的触摸物识别元件在实现屏下指纹识别时，即使显示屏厚度较大，也不会影响触摸物识别元件接收到的探测光线的强度，从而能使触摸物识别元件对触摸物进行清晰识别。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述显示面板，使该显示装置在显示屏厚度较大的情况下，也能实现屏下光学指纹识别，且屏下指纹识别时不会受到探测光线强度的影响，提升了显示装置屏下指纹触摸解锁的清晰度和灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例1中显示面板的结构剖视示意图；
图2为图1中反射片及设置在其中的辅助成像结构的结构俯视图。
其中附图标记为：
1、背光模组；11、反射片；12、导光板；120、网点结构； 13、光源；2、显示屏；21、液晶盒；22、上偏光片；23、下偏光片；3、触摸物识别元件；4、辅助成像结构；5、触摸物。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明一种显示面板及其驱动方法和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种显示面板，如图1所示，包括背光模组1、显示屏2和触摸物识别元件3，显示屏2设置在背光模组1的出光侧，触摸物识别元件3设置在背光模组1背离显示屏2的一侧，背光模组1能为显示屏2提供显示光线，触摸物识别元件3用于识别对显示屏2进行触摸的触摸物5，以解锁显示屏2，在背光模组1中设置有辅助成像结构4，辅助成像结构4设置于触摸物识别元件3在背光模组1上的正投影区域内，用于接收触摸物5反射的光线和背光光线，并使二者的干涉光线入射至触摸物识别元件 3。
其中，触摸物5为手指指纹。显示屏2为液晶显示屏。触摸物识别元件3能够使该显示面板实现屏下指纹识别。该显示面板通过在背光模组1中设置辅助成像结构4，能使触摸物5反射到其上的光线和照射到其上的背光光线发生干涉，产生干涉图像，此干涉图像为清晰记录了手指指纹信息的全息图，指纹不同，干涉图像不同，由于干涉图像记录的是光线的相位信息，受光线的强度的影响很小，所以该显示面板中的触摸物识别元件3在实现屏下指纹识别时，即使显示屏2厚度较大，也不会影响触摸物识别元件3接收到的探测光线的强度，从而能使触摸物识别元件3对触摸物5进行清晰识别。
本实施例中，背光模组1包括反射片11、导光板12和光源 13，导光板12和反射片11相互叠置且依次远离显示屏2分布，光源13设置于导光板12的边缘外侧；反射片11上开设有镂空区域，辅助成像结构4设置于镂空区域内(如图2所示)。光源13 发出的光线能从导光板12的边缘端面入射至导光板12中，导光板12能将光源13发出的光线均匀化，以使背光均匀。反射片11 能将从导光板12中射出的光线反射回导光板12中，以使绝大部分光线都能从导光板12的面向显示屏2的出光面射出，提高背光光线的利用率。由于触摸物识别元件3设置在背光模组1的背离显示屏2的一侧，所以将辅助成像结构4设置在反射片11中，一方面能够更好地接收触摸物5反射的光线和光源13发出的光线，另一方面，能使射入其中的触摸物5反射的光线和光源13发出的光线发生干涉，并使干涉光线射入触摸物识别元件3，从而使触摸物识别元件3能够通过接收的干涉光线更好地对触摸物5进行识别。
优选的，本实施例中，显示面板还包括压力感测元件(图中未示出)，压力感测元件设置于显示屏2中，且位于辅助成像结构4在显示屏2上的正投影区域内，用于感测触摸物5对显示屏2 的触摸压力。该压力感测元件可以采用压力传感器。
显示面板还包括控制模块(图中未示出)，控制模块与压力感测元件、光源13的驱动电路和显示屏2的驱动电路分别电连接，用于在压力感测元件感测到触摸物5对显示屏2的触摸压力时，控制光源13照射至辅助成像结构4上的光线亮度最高，并控制显示屏2上辅助成像结构4的正投影区域显示最高灰阶(如L255，灰阶为255)，即显示屏2显示时的光线透过率最高。如此设置，能使辅助成像结构4接收到的光线亮度最高，从而使触摸物识别元件3接收到的干涉光线的亮度最高，进而提高了触摸物5识别的清晰度和灵敏度。
本实施例中，通过设置压力感测元件和控制模块，能够在触摸物5触摸解锁显示屏2时，即时将显示屏2对应辅助成像结构4 的区域调整为最高灰阶显示，并将光线对应照射到辅助成像结构4 区域的光源13调整至最高亮度，从而提高触摸物5识别的清晰度和灵敏度。
本实施例中，导光板12的靠近反射片11的一侧面上形成有网点结构120，网点结构120用于使导光板12出光侧射出的光线亮度均匀；网点结构120在辅助成像结构4正投影区域的分布密度大于其在导光板12其他区域的分布密度。其中，由于辅助成像结构4对光线的反射能力小于反射片11对光线的反射能力，另外在指纹识别解锁时，辅助成像结构4对应区域的背光亮度大于其他区域的背光亮度，所以如此设置，一方面能够对辅助成像结构4 对光线的反射和反射片11对光线的反射差异进行补偿，另一方面还能对指纹识别时辅助成像结构4对应区域和导光板12其他区域的背光光线亮度差异进行补偿，从而使整个显示面板的背光亮度趋于均匀，进而在确保正常显示的同时，还能对显示屏2进行灵敏触摸解锁。
优选的，本实施例中，辅助成像结构4包括偏光片。另外，显示屏2包括液晶盒21、上偏光片22和下偏光片23，上偏光片 22设置在液晶盒21的出光侧，下偏光片23设置在液晶盒21的入光侧；偏光片与下偏光片23的偏振方向相同。如此，触摸物5上反射回的光线经过下偏光片23才能入射至偏光片，且才能与通过偏光片的偏振方向相同的背光光线产生干涉。
另外，本实施例中，触摸物识别元件3可以采用半导体成像器件，如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS 传感器)。根据全息原理，通过显示面板内置全息还原算法，可对半导体成像器件上接收图像的干涉成分进行全息还原(如傅里叶变换方法)，半导体成像器件上其他的图像成分无法被还原，这样就得到了触摸物5的立体全息图像。全息图像较普通的平面图像精度更高，并且由于干涉图片记录的是光线的相位信息，受光线的强度大小的影响较小。
本实施例中，显示面板的触摸物解锁显示屏的具体过程为：
(1)利用显示面板背光作为触摸物(如指纹)解锁的光源。利用背光光源的分区控制，当进行指纹解锁功能时(可利用显示面板内置的压力传感器或屏内集成的压力传感器感知手指压力)，指纹解锁区域对应的高亮度背光打开，并且指纹解锁区域对应的显示屏区域显示L255灰阶，此时显示屏的光线透过率最高。
(2)由于此时指纹解锁区域对应的显示屏光线透过率最高，并且背光已打开，故背光源发出的光经过下偏光片、液晶盒和上偏光片后以线偏振光的形式出射。
(3)此时手指在显示屏上方，故手指会反射出射的线偏振光，并依次通过上偏光片、液晶盒和下偏光片向背光的方向以线偏振光的形式射出，入射进背光膜组，此光线记为L1。
(4)背光模组的反射片在指纹解锁区域对应的部分做镂空处理，并且在镂空的部分放置与L1偏振方向相同的偏光片。为了保持反射片镂空处理后的背光均一性，在对应的导光板区域对网点结构的分布密度进行区别设计，并且可以调整不同背光光源的亮度来保持背光的均一性。
(5)同时，背光光源发出的光从导光板内传输，会有一部分光从导光板下方逸出，照射到反射片镂空处的偏光片上，并且会沿着相应的偏振方向出射，此光线记为L2。
(6)同时，L1光线会经过背光模组各膜层和偏光片，并沿着相应的偏振方向出射。L1光线和L2光线的偏振方向是相同的。
(7)由于L1和L2两束光的偏振方向相同，故会产生干涉效应。设置在偏光片下方的触摸物识别元件(相当于图像接收器件)如CCD或CMOS等，L1和L2产生的干涉图像会在图像接收器件上成像。
(8)不同指纹下L1和L2产生的干涉图像是不同的，故可以通过检测干涉图像的不同来对指纹进行识别，并且根据全息原理，通过显示面板内置全息还原算法，可对图像接收器件上接收图像的干涉成分进行全息还原(如傅里叶变换方法)，图像接收器件上其他的图像成分无法被还原，这样就得到了指纹的立体全息图像。全息图像较普通的平面图像精度更高，并且由于干涉图片记录的是光线的相位信息，受光线的强度大小的影响较小。
基于显示面板的上述结构，本实施例还提供一种该显示面板的驱动方法，包括：当触摸物对显示屏进行触摸解锁时，辅助成像结构接收触摸物反射的光线和照射到其上的背光光线，使二者相互干涉产生干涉光线，干涉光线能入射至触摸物识别元件，触摸物识别元件根据干涉光线对触摸物进行识别。
本实施例中，驱动方法还包括当压力感测元件感测到触摸物对显示屏的触摸压力时，控制模块控制光源照射至辅助成像结构上的光线亮度最高，并控制显示屏上辅助成像结构的正投影区域显示最高灰阶。
实施例1的有益效果：实施例1中所提供的显示面板，通过在背光模组中设置辅助成像结构，能使触摸物反射到其上的光线和照射到其上的背光光线发生干涉，产生干涉图像，此干涉图像为清晰记录了手指指纹信息的全息图，由于干涉图像记录的是光线的相位信息，受光线的强度的影响很小，所以该显示面板中的触摸物识别元件在实现屏下指纹识别时，即使显示屏厚度较大，也不会影响触摸物识别元件接收到的探测光线的强度，从而能使触摸物识别元件对触摸物进行清晰识别。
实施例2：
本实施例提供一种显示装置，包括实施例1中的显示面板。
通过采用实施例1中所提供的显示面板，使该显示装置在显示屏厚度较大的情况下，也能实现屏下光学指纹识别，且屏下指纹识别时不会受到探测光线强度的影响，提升了显示装置屏下指纹触摸解锁的清晰度和灵敏度。
本发明所提供的显示装置可以为LCD面板、LCD电视、显示器、手机、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明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发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种显示面板，包括背光模组、显示屏和触摸物识别元件，所述显示屏设置在所述背光模组的出光侧，所述触摸物识别元件设置在所述背光模组背离所述显示屏的一侧，所述背光模组能为所述显示屏提供显示光线，所述触摸物识别元件用于识别对所述显示屏进行触摸的触摸物，以解锁所述显示屏，其特征在于，在所述背光模组中设置有辅助成像结构，所述辅助成像结构设置于所述触摸物识别元件在所述背光模组上的正投影区域内，用于接收所述触摸物反射的光线和背光光线，并使二者的干涉光线入射至所述触摸物识别元件；
所述背光模组包括反射片、导光板和光源，所述导光板和所述反射片相互叠置且依次远离所述显示屏分布，所述光源设置于所述导光板的边缘外侧；
所述反射片上开设有镂空区域，所述辅助成像结构设置于所述镂空区域内。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括压力感测元件，所述压力感测元件设置于所述显示屏中，且位于所述辅助成像结构在所述显示屏上的正投影区域内，用于感测所述触摸物对所述显示屏的触摸压力。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块与所述压力感测元件、所述光源的驱动电路和所述显示屏的驱动电路分别电连接，用于在所述压力感测元件感测到所述触摸物对所述显示屏的触摸压力时，控制所述光源照射至所述辅助成像结构上的光线亮度最高，并控制所述显示屏上所述辅助成像结构的正投影区域显示最高灰阶。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述导光板的靠近所述反射片的一侧面上形成有网点结构，所述网点结构用于使所述导光板出光侧射出的光线亮度均匀；
所述网点结构在所述辅助成像结构正投影区域的分布密度大于其在所述导光板其他区域的分布密度。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述辅助成像结构包括偏光片。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述显示屏包括液晶盒、上偏光片和下偏光片，所述上偏光片设置在所述液晶盒的出光侧，所述下偏光片设置在所述液晶盒的入光侧；
所述偏光片与所述下偏光片的偏振方向相同。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，包括：当触摸物对显示屏进行触摸解锁时，辅助成像结构接收所述触摸物反射的光线和照射到其上的背光光线，使二者相互干涉产生干涉光线，所述干涉光线能入射至触摸物识别元件，所述触摸物识别元件根据所述干涉光线对所述触摸物进行识别。
8.根据权利要求7所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，所述显示面板为权利要求4所述的显示面板，所述驱动方法包括：
当压力感测元件感测到所述触摸物对所述显示屏的触摸压力时，控制模块控制光源照射至所述辅助成像结构上的光线亮度最高，并控制所述显示屏上所述辅助成像结构的正投影区域显示最高灰阶。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的显示面板。
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