CN111079667A - 显示面板、显示设备、指纹解锁方法及触控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板、显示设备、指纹解锁方法及触控方法，所述显示面板包括衬底、驱动电路及位于所述衬底上方的多个指纹识别单元，所述指纹识别单元包括触发模块及感光模块，所述驱动电路与所述触发模块及感光模块分别电性连接；所述触发模块在受到触发后产生第一电信号并传送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一电信号控制所述感光模块进行指纹扫描，获取指纹信息。通过触发模块感知用户解锁时的触发行为，产生电信号，驱动电路收到电信号后控制感光模块进行指纹扫描，从而获取用户的指纹信息，以实现全屏指纹识别。

Description

显示面板、显示设备、指纹解锁方法及触控方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种显示面板、显示设备、指纹解锁方法及触控方法。

背景技术

指纹是手指表皮层上由呈线状排列的凸起与凹陷形成的纹路。由于指纹具有终身不变性、唯一性等特点，指纹识别技术在手机、平板电脑和笔记本电脑等诸多显示设备中得到了广泛应用。

现有的指纹识别技术分为电容式指纹识别、超声波指纹识别、光学指纹识别等识别技术，全面屏又要求取消指纹识别模块等实体按键，以提高屏占比。因而将指纹识别集成在显示面板中实现指纹识别，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种具有指纹识别功能的显示面板、显示设备、指纹识别方法及触控方法。

本发明提供一种显示面板，所述显示面板包括衬底、驱动电路及位于所述衬底上方的多个指纹识别单元，所述指纹识别单元包括触发模块及感光模块，所述驱动电路与所述触发模块及感光模块分别电性连接；所述触发模块在受到触发后产生第一电信号并传送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一电信号控制所述感光模块进行指纹扫描，获取指纹信息。

进一步的，当所述触发模块受到触发后，所述驱动电路根据所述第一电信号确定受压区域，并控制所述感光模块对所述受压区域进行指纹扫描，获取指纹信息。

进一步的，所述感光模块配置为根据环境光的变化产生第二电信号并传送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第二电信号确定触控位置。

进一步的，所述触发模块包括压电结构层，所述压电结构层受压后产生电信号。

进一步的，所述显示面板包括形成于所述压电结构层上的支撑柱及形成于所述支撑柱上的基板，所述支撑柱与所述压电结构层在所述衬底上的正投影至少部分重合，所述支撑柱用于将基板的受力传递至所述压电结构层。

进一步的，所述显示面板包括形成于所述衬底上的多个薄膜晶体管，所述触发模块及所述感光模块形成于所述薄膜晶体管上。

进一步的，所述显示面板包括沿纵向延伸的多个第一数据线，所述第一数据线电性连接所述触发模块与所述驱动电路，且所述第一数据线电性连接所述感光模块与所述驱动电路。

进一步的，所述感光模块包括PIN硅光电二极管，所述PIN硅光电二极管包括向上依次设置的N型层、I型层及P型层，所述I型层的厚度大于所述N型层的厚度及所述P型层的厚度。

进一步的，所述显示面板包括沿横向延伸的多个第一栅线，所述第一栅线与所述P型层电性连接，所述第一数据线电性连接所述驱动电路与所述N型层。

进一步的，所述显示面板具有多个像素，所述第一数据线在所述衬底上的投影位于横向上两个相邻的像素在所述衬底上的投影之间。

进一步的，所述显示面板具有多个像素区，每个像素区包括多个像素，每个所述感光模块对应于一个所述像素区。

本发明还提供一种显示设备，所述显示设备包括如前所述的显示面板。

本发明还提供一种指纹解锁方法，用于所述显示面板或所述显示设备，所述指纹解锁方法包括：将用户的按压操作转化为第一电信号；根据所述第一电信号确定受压区域；采集受压区域的指纹信息；判断采集的指纹信息与预设指纹信息是否匹配；若采集的指纹信息与预设指纹信息匹配，解锁所述显示屏。

本发明还提供一种触控方法，用于所述显示设备，所述触控方法包括：将触控操作引起的环境光变化转化为第二电信号；根据所述第二电信号确定触控位置；基于所述触控位置响应触控操作。

本发明中，通过触发模块感知用户解锁时的触发行为，产生电信号，驱动电路收到电信号后控制感光模块进行指纹扫描，从而获取用户的指纹信息，以实现全屏指纹识别，相比于仅在固定位置才能进行指纹解锁，大大提高了指纹解锁的效率。

附图说明

图1是本发明显示面板的一种实施方式的局部的结构示意图。

图2是图1所示的显示面板局部的俯视示意图。

图3是图1的显示面板实现指纹识别和触控的等效电路示意图。

图4是本发明像素区的分割示意图。

图5是本发明指纹解锁方法的一种实施方式的流程示意图。

图6是本发明触控方法的一种实施方式的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

请结合图1，本实施方式中，显示面板包括衬底1、设置于衬底1上方的驱动电路4和指纹识别单元，所述指纹识别单元包括触发模块3及感光模块5，所述驱动电路4分别与触发模块3及感光模块5电性连接，所述触发模块3在受到用户的触控操作触发后，产生第一电信号并传送至驱动电路4，所述驱动电路4根据所述第一电信号控制所述感光模块5进行指纹扫描，获取用户的指纹信息。可选的，当手指置于感光模块5的上方(亦即显示面板)时，部分环境光入射至手指的谷和脊处，并经手指反射后反射光入射至感光模块5，由于手指的谷和脊反射至感光模块5的反射光的光强不同，使得感光模块5产生的光电流不同，进而获取用户的指纹信息。本发明通过触发模块感知用户解锁时的触发行为，产生电信号，驱动电路收到电信号后控制感光模块进行指纹扫描，从而获取用户的指纹信息，以实现全屏指纹识别，相比于仅在固定位置才能进行指纹解锁，大大提高了指纹解锁的效率，同时有利于提高具有该显示面板的显示设备的屏占比。

需要注意的是，本发明中衬底1指向所述感光模块5的方向为向上方向。若显示面板的摆置方向发生改变，向上方向也随之改变。

所述触发模块3包括压电结构层，所述压电结构层在受压后产生电信号并传送至所述驱动电路4。压电结构层的材质例如为氮化铝(AlN)、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、钽酸锂等，本实施方式中选择氮化铝。在其他实施方式中，所述触发模块3还可以是温度传感器，当用户按压于显示面板时，显示面板的表面的温度通常会升高，因此可通过温度传感器产生电信号。但需要注意的是，此实施方式中，需排除环境温度的干扰，即在环境温度较高时，不宜用此方式进行指纹识别。

可选的，当所述触发模块3受到触发后，所述驱动电路4根据所述第一电信号确定受压区域，并控制位于所述受压区域的感光模块5对受压区域进行指纹扫描，获取用户的指纹信息。如此，无需进行全屏扫描(即不需要启动所有的感光模块5)，从而降低显示面板的功耗。

所述驱动电路4可以与用于驱动像素显示的电路共用或者集成，以利于降低成本。

所述感光模块5包括PIN硅光电二极管，所述PIN硅光电二极管包括向上依次设置的N型层51、I型层52及P型层53，所述I型层52的厚度大于所述N型层的厚度及所述P型层的厚度。PIN硅光电二极管的光学灵敏度较好，响应速度很快，有利于提高响应速度和灵敏度。在像素面积允许的情况下，PIN硅光电二极管的面积越大，感知外界光线的变化灵敏度越高。在其他实施方式中，感光模块5也可以是其他光电转换元件。

所述感光模块5还配置为根据环境光的变化产生第二电信号，并传送至所述驱动电路4，所述驱动电路4根据所述第二电信号确定触控位置，并由包括该显示面板的显示屏或显示设备的处理器执行触控指令。具体的，用户的触控操作导致入射至感光模块5的环境光减少，引起漏电流变化，驱动电路4根据漏电流计算出触摸点的位置，最终实现内嵌式触控(In-Cell Touch)，亦即使显示面板(或者说包括该显示面板的显示屏)具有指纹识别、触控及显示功能，由于省去了触控面板并使指纹识别单元内置，有利于实现集成化、轻薄化、低成本。

具体的，当入射光能量E＝hv超过硅材料禁带宽度，就在耗尽区(I型层)中或离耗尽区边沿的长度内产生电子-空穴对，这种电子-空穴对被外加电场拉开，电子向N型层51漂移，空穴向P型层53漂移，当载流子的移动通过耗尽区时，在外电路形成光电流。PIN硅光电二极管能够选择耗尽区层即I型层52的厚度，以进一步提高灵敏度和响应速度，同时I型层52较厚可以更好吸收光辐射产生光电流。当进行触控操作时，由于手指触摸导致环境光变化，光生载流子浓度减小或增大导致漏电流变化，依据漏电流变化判断触摸位置，实现内嵌式触控的功能。

本实施方式中，驱动电路4包括薄膜晶体管2，所述触发模块3及所述感光模块5形成于所述薄膜晶体管2上。在其他实施方式中，所述触发模块3及所述感光模块5还可以形成于其他膜层上，对应的，需要做一些过孔设计，以实现触发模块3及所述感光模块5与薄膜晶体管2的电性连接。当然，所述显示面板还包括液晶层，图中未显示。在其它实施方式中，显示面板也可以是不包括液晶层的OLED显示面板。

请结合图2及图3，所述显示面板包括沿横向X延伸的多个第一栅线21、多个第二栅线22(双栅结构，Dual gate)及沿纵向Y延伸的多个第一数据线23及多个第二数据线24。所述第一栅线21与所述P型层53电性连接，所述第一数据线23电性连接所述驱动电路4与所述N型层51，且所述第一数据线23电性连接所述驱动电路4与所述触发模块3，即第一数据线23既作为第一电信号的读取线，又作为第二电信号的读取线。所述显示面板还包括形成于所述P型层53上的电极层6，所述P型层53通过电极层6及过孔(未图示)与所述第一栅线21电性连接。由于大部分时间栅极均处于关闭状态，因而PIN硅光电二极管大部分时间处于反压状态，此时漏电流对光照更敏感，电流变化较明显，有利于提高指纹扫描的精度。所述第二栅线22及第二数据线24作为传统显示面板的栅线及数据线，本实施方式中不再细述。

请继续结合图2，所述显示面板具有多个像素A11，所述第一数据线23在所述衬底1上的投影位于横向上两个相邻的像素A11在所述衬底1上的投影之间，换言之，第一数据线23不会占用像素空间，因而不会对开口率造成影响，也就不会影响显示屏或显示设备的显示效果。实际上，第二数据线24在衬底1上的投影位于第一数据线23在衬底1的投影内。

请结合图2及图4，所述显示面板具有多个像素区A1，每个像素区A1作为一个触控块且包括多个像素A11，每个所述感光模块5对应于一个像素区A1。也就是说，多个像素A11可以共用一个感光模块5实现触控，而无需每个像素都设计感光模块，从而降低成本。但需要保证漏电流能够达到触控感知的范围，在相应的像素区内设计足够的像素并将对应的第一信号线23连在一起即可。

请结合图1，所述显示面板还包括形成于所述压电结构层上的支撑柱7及设置于支撑柱7上的基板9，所述支撑柱7与所述压电结构层在所述衬底1上的正投影至少部分重合，所述支撑柱7用于将基板9的受力传递至所述压电结构层。可选的，所述基板例如CF(彩色滤光片)基板。所述支撑柱7在支撑基板9的同时，还用于向压电结构层传递受力。

下面来介绍所述显示面板的制作工艺，所述显示面板的制作方法包括：

步骤S11：利用光掩膜工艺，在衬底上形成薄膜晶体管；

步骤S12：利用光掩膜工艺，在薄膜晶体管上形成触发模块3，例如压电结构层，压电结构层位于薄膜晶体管的源极的上方。

步骤S13：利用光掩膜工艺，在薄膜晶体管上形成感光模块5，例如为PIN硅光电二极管，PIN硅光电二极管位于薄膜晶体管的漏极的上方。

步骤S14：利用光掩膜工艺，在触发模块3及感光模块5上形成钝化层(未图示)。

步骤S15：利用光掩膜工艺，形成电极层6，电极层6与感光模块5的P型层53电性连接且通过过孔与第一栅线21电性连接，从而实现感光模块5的P型层53与第一栅线21的电性连接。

进一步的，步骤S13包括：

步骤S131：形成连接N型层的金属电极，连接PIN光电二极管的N型层51。

步骤S132：通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)沉积a-Si，N型层51气体源掺杂PH3气体，掺杂P，实现N型层；P型层53气体源掺杂B2H6气体，掺杂B，实现P型层；I型层(本征半导体，耗尽层)不进行任何掺杂，I型层厚度可调，一般厚度越厚，对漏电流感应越灵敏。

步骤S133：利用PIN Mask，将其他区域的P型层、I型层、N型层刻蚀掉，只保留有用的PIN部分，形成PIN硅光电二极管。

另一方面，本发明还提供一种显示屏。本实施方式中，所述显示屏包括背光模组及前述任一实施方式所述的显示面板，所述背光模组用于为显示面板提供背光，从而实现显示屏的显示功能。由于显示屏包括前述显示面板，因而能够实现指纹识别、触控及显示功能。当所述显示屏为OLED显示屏时，则不包括背光模组。

又一方面，本发明还提供一种显示设备，所述显示设备包括所述显示屏。显示设备例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、电视、监视器等具有显示屏的电子设备。由于显示设备包括前述显示面板，因而能够实现指纹识别、触控及显示功能。

另外，本发明还提供一种指纹解锁方法，用于所述显示设备。请结合图5，所述指纹解锁方法包括：

步骤S21：通过压电结构层将用户的按压操作转化为电信号。

步骤S22：根据电信号确定受压区域；

步骤S23：采集受压区域的指纹信息；

步骤S24：判断采集的指纹信息与预设指纹信息是否匹配；

步骤S25：若采集的指纹信息与预设指纹信息匹配，解锁所述显示屏；若采集的指纹信息与预设指纹信息不匹配，则不执行解锁操作。若采集的指纹信息与预设指纹信息多次不匹配，可锁定屏幕，在一定时间内禁止使用指纹识别功能。

步骤S21由压电结构层执行，步骤S22由驱动电路4执行，步骤S23由感光模块5执行，步骤S24及步骤S25由显示屏、显示设备内置的指纹芯片或处理器执行。

本发明还提供一种触控方法，用于所述显示设备。请结合图6，所述触控方法包括：

步骤S31：将触控操作引起的环境光变化转化为电信号。

步骤S32：根据所述电信号确定触控位置。

步骤S33：基于所述触控位置响应触控操作。

步骤S31由感光模块5执行，步骤S32由驱动电路4执行，步骤S33由显示屏、显示设备内置的处理器执行。

本发明中，通过触发模块感知用户解锁时的触发行为，产生电信号，驱动电路收到电信号后控制感光模块进行指纹扫描，从而获取用户的指纹信息，以实现全屏指纹识别。同时感光模块还可以用于触控，从而使显示面板能够实现指纹识别、触控及显示功能。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括衬底以及位于所述衬底上方的驱动电路和多个指纹识别单元，所述指纹识别单元包括触发模块及感光模块，所述驱动电路与所述触发模块及感光模块分别电性连接；

所述触发模块在受到触发后产生第一电信号并传送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一电信号控制所述感光模块进行指纹扫描，获取指纹信息。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，当所述触发模块受到触发后，所述驱动电路根据所述第一电信号确定受压区域，并控制对应于所述受压区域的感光模块对所述受压区域进行指纹扫描，获取指纹信息。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述感光模块配置为根据环境光的变化产生第二电信号并传送至所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第二电信号确定触控位置。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述触发模块包括压电结构层，所述压电结构层受压后产生电信号。

5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括形成于所述压电结构层上的支撑柱及形成于所述支撑柱上的基板，所述支撑柱与所述压电结构层在所述衬底上的正投影至少部分重合，所述支撑柱用于将基板的受力传递至所述压电结构层。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示面板，其特征在于，所述驱动电路包括形成于所述衬底上的多个薄膜晶体管，所述触发模块和所述感光模块形成于所述薄膜晶体管上。

7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括沿纵向延伸的多个第一数据线，所述第一数据线电性连接所述触发模块与所述驱动电路，且所述第一数据线电性连接所述感光模块与所述驱动电路。

8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述感光模块包括PIN硅光电二极管，所述PIN硅光电二极管包括层叠设置的N型层、I型层和P型层，所述I型层的厚度大于所述N型层的厚度及所述P型层的厚度。

9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括沿横向延伸的多个第一栅线，所述第一栅线与所述P型层电性连接，所述第一数据线电性连接所述驱动电路与所述N型层。

10.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板具有多个像素，所述第一数据线在所述衬底上的投影位于横向上两个相邻的像素在所述衬底上的投影之间。

11.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板具有多个像素区，每个像素区包括多个像素，每个所述感光模块对应于一个所述像素区。

12.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括如权利要求1至11中任一项所述的显示面板。

13.一种指纹解锁方法，用于如权利要求12所述的显示设备，其特征在于，所述指纹解锁方法包括：

将用户的按压操作转化为第一电信号；

根据所述第一电信号确定受压区域；

采集受压区域的指纹信息；

判断采集的指纹信息与预设指纹信息是否匹配；

若采集的指纹信息与预设指纹信息匹配，解锁所述显示面板。

14.一种触控方法，用于如权利要求12所述的显示设备，其特征在于，所述触控方法包括：

将触控操作引起的环境光变化转化为第二电信号；

根据所述第二电信号确定触控位置；

基于所述触控位置响应触控操作。

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