一种纹路识别显示装置及驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种纹路识别显示装置及驱动方法。

背景技术：

随着显示技术的飞速发展，具有纹路识别功能的显示面板已经逐渐遍及人们的生活中。目前，在纹路识别显示装置中可以利用诸如PIN结的光敏特性实现光学纹路识别的功能，并且为了不影响像素1的正常显示效果，即不影响像素1的开口率，如图1所示，一般将光敏感应单元2设置于与像素1之间间隙处对应的位置，即光敏感应单元2设置于非显示区域对应的位置。光敏感应单元2会接收手指包含纹路的结构反射回来的光线而产生光电流，以手指为例，由于指纹谷和脊反射的光线强度不同，产生的光电流也会不同，从而实现识别包含纹路的结构的谷和脊的功能。

具体的，光敏感应单元2包括：用于感测包含纹路的结构按压时带来光强变化的光敏二极管21，以及用于控制光敏二极管21将光强变化转换为不同电信号输出的控制晶体管22。其中，控制晶体管22的漏极会与光敏二极管21的一电极端相连，源极与识别输出线3相连，栅极与扫描信号线4相连；由于包含纹路的结构谷脊间的差异，光源照射到手指上的会产生不同的反射，从而使光敏二极管21接收到的光强不一样，产生不同的光电流差异，通过扫描信号线4开启控制晶体管22，识别输出线3依次读取出各个光敏二极管21的电流差异并导出至检测电路5，即可实现对包含纹路的结构谷脊的检测。由于光敏二极管21需要工作在反偏状态，光敏二极管21的另一电极端一般与固定电位Vd连接。

由于在光敏二极管21接收手指包含纹路的结构反射回来的光线产生光电流的同时，纹路识别显示装置中的显示用光也会经过不同的路径照射到光敏二极管21上形成噪声，最终导致纹路识别信号难以辨识。基于此，目前在显示装置的纹路识别时间段可以利用调幅技术，使纹路识别显示装置发出调制光照射到包含纹路的结构后反射至光敏二极管21，如图2所示，在纹路识别时间段，调制器产生一个固定频率的方波信号，该方波信号分成两路，一路用于驱动像素发光产生调制的光信号，另一路则用于纹路识别信号的解调。当手指按到纹路识别显示装置时，调制的光信号会照射到手指上发生反射，反射后的调制光照射到光敏二极管21上产生光电流，该光电流首先进入电压转换电路将光电流信号转换为光电压信号，然后经过第一滤波放大电路后进入到解调电路进行解调。在对纹路识别信号进行解调时，需要使用到调制器输出的另一路信号，经过解调电路的解调后，最后再通过具有低通滤波器的第二滤波电路进行低通滤波，就得到了提取的包含纹路的结构信号，在进入模数转换电路后将模拟信号转换成数字信号，最终输出到CPU进行后续处理得到包含纹路的结构图像。利用调制光可以抵抗外界光、环境噪声、电噪声的干扰，提高信噪比。

但是，在使用调制光时，在对纹路识别信号进行解调时无法去除同频率同相位的噪声，因此，如何有效去除识别输出线的噪声干扰，提高得到的纹路识别信号的信噪比，从而保证纹路识别的检测精度，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种纹路识别显示装置及驱动方法，用以解决现有的纹路识别显示装置中纹路识别输出信号的噪声干扰问题。

因此，本发明实施例提供了一种纹路识别显示装置，包括：设置在衬底基板上的呈阵列排布的多个像素电路，与各行所述像素电路对应连接的多条第一控制信号线，与各所述第一控制信号线成对设置的多条第二控制信号线，呈阵列排布的多个光敏感应单元，与各列所述光敏感应单元对应连接的多条识别输出线，以及分别与各所述第一控制信号线和各所述第二控制信号线连接的集成驱动电路；其中，

成对设置的所述第一控制信号线和所述第二控制信号线的延伸方向相同；

各所述第二控制信号线仅与所述集成驱动电路相连；

所述集成驱动电路，用于在纹路识别时间段，通过各所述第一控制信号线向连接的所述像素电路提供第一控制信号，同时向各所述第二控制信号线提供第二控制信号；所述第二控制信号与所述第一控制信号具有相同的信号频率，且相位相差180度。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，成对设置的所述第一控制信号线和所述第二控制信号线位于同一所述像素电路间隙处。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，成对设置的所述第一控制信号线和所述第二控制信号线相互平行设置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，所述第一控制信号线与所述第二控制信号线同层且平行设置，且所述第一控制信号线与所述第二控制信号线具有相同的线宽。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，所述第二控制信号线的一端与所述集成驱动电路相连，另一端悬空设置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，所述集成驱动电路包括：与各所述第一控制信号线一一对应连接的第一子驱动电路；与各所述第二控制信号线一一对应连接的第二子驱动电路。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，各所述第一子驱动电路和各所述第二子驱动电路，具体包括：用于控制第一节点电位的前端电路，用于在所述第一节点电位的控制下驱动信号输出端输出电位的后端电路；其中，在显示时间段，所述第一节点电位为高电平时，所述信号输出端输出信号为低电平；所述第一节点电位为低电平时，所述信号输出端输出信号为高电平。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，各所述第一子驱动电路和各所述第二子驱动电路的电路结构相同；在纹路识别时间段，各所述第一子驱动电路中控制输出端输出所述第一控制信号的第一参考信号输入端，与各所述第二子驱动电路中控制输出端输出所述第二控制信号的第一参考信号输入端，分别输入具有相同的信号频率、相同的幅值且相位相差180度的方波信号。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，分别与成对设置的所述第一控制信号线和所述第二控制信号线对应连接的所述第一子驱动电路和所述第二子驱动电路公用一个所述前端电路。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，所述集成驱动电路包括：与各所述第一控制信号线一一对应连接的子驱动电路；与各所述第二控制信号线一一对应连接的反相器，所述反相器的输入端与所述子驱动电路的输出端相连。

另一方面，本发明实施例还提供了一种上述纹路识别显示装置的驱动方法，包括：

在纹路识别时间段，控制各第一控制信号线向连接的像素电路提供第一控制信号，同时控制各所述第二控制信号线提供第二控制信号；所述第二控制信号与所述第一控制信号具有相同的信号频率，且相位相差180度。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种纹路识别显示装置及驱动方法，在纹路识别显示装置中增加了与各第一控制信号线成对设置的多条第二控制信号线，与光敏感应单元连接的识别输出线在衬底基板上的正投影会分别与成对设置的第一控制信号线和第二控制信号线的正投影具有交叠区域，在交叠区域不可避免的会产生寄生电容。在纹路识别时间段，利用第二控制信号线加载与第一控制信号线的第一控制信号的信号频率相同且相位相差180度的第二控制信号，可以抵消第一控制信号线的第一控制信号对于识别输出线的噪声干扰，提高得到的纹路识别信号的信噪比，从而保证纹路识别信号的高精度提取和检测精度。

附图说明

图1为现有技术中纹路识别显示装置的结构示意图；

图2为现有技术中纹路识别显示装置的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的纹路识别显示装置的结构示意图；

图4为一种OLED像素电路的结构示意图；

图5为纹路识别显示装置中识别输出线的等效电路模型图；

图6为纹路识别显示装置中识别输出线输出信号的电压与时间对应关系的仿真结果图；

图7为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中识别输出线的等效电路模型图；

图8为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中识别输出线输出信号的电压与时间对应关系的仿真结果图；

图9为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中一个像素电路的截面示意图；

图10为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中与图4对应的信号时序图；

图11为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中实施例一的电路结构示意图；

图12为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中实施例一的信号时序意图；

图13为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中实施例二的电路结构示意图；

图14为本发明实施例提供的纹路识别显示装置中实施例二的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的纹路识别显示装置及驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供了一种纹路识别显示装置，如图3所示，包括：设置在衬底基板上的呈阵列排布的多个像素电路100，与各行像素电路100对应连接的多条第一控制信号线200，与各第一控制信号线200成对设置的多条第二控制信号线300，呈阵列排布的多个光敏感应单元400，与各列光敏感应单元400对应连接的多条识别输出线500，以及分别与各第一控制信号线200和各第二控制信号线300连接的集成驱动电路600；其中，

成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300的延伸方向相同；

各第二控制信号线300仅与集成驱动电路600相连，即不与纹路识别显示装置中的其他部件具有连接关系；

集成驱动电路600，用于在纹路识别时间段，通过各第一控制信号线200向连接的像素电路100提供第一控制信号，同时向各第二控制信号线300提供第二控制信号；该第二控制信号与第一控制信号具有相同的信号频率，且相位相差180度。

本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，增加了与各第一控制信号线200成对设置的多条第二控制信号线300，与光敏感应单元400连接的识别输出线500在衬底基板上的正投影会分别与成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300的正投影具有交叠区域，在交叠区域不可避免的会产生寄生电容。在纹路识别时间段，利用第二控制信号线300加载与第一控制信号线200的第一控制信号的信号频率相同且相位相差180度的第二控制信号，可以抵消第一控制信号线200的第一控制信号对于识别输出线500的噪声干扰，提高得到的纹路识别信号的信噪比，从而保证纹路识别信号的高精度提取和检测精度。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，为了不影响像素电路100的正常显示效果，即不影响像素电路100的开口率，如图3所示，一般将光敏感应单元400设置于与像素电路100之间间隙处对应的位置，即光敏感应单元400设置于非显示区域对应的位置。并且，图3中仅是举例性示意出了在各像素电路100的间隙处均设置光敏感应单元400的情况，在具体实施时并不限定光敏感应单元400的分布密度和像素电路100的分布密度的关系。

具体地，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，如图3所示，光敏感应单元400一般包括：用于感测指纹或掌纹按压时带来光强变化的光敏二极管401，以及用于控制光敏二极管401将光强变化转换为不同电信号输出的控制晶体管402。其中，控制晶体管402的漏极会与光敏二极管401的一电极端相连，源极与识别输出线500相连，栅极与扫描信号线700相连；在扫描信号线700加载扫描驱动信号时，控制晶体管402处于导通状态，识别输出线500与光敏二极管401电连接，由于指纹或掌纹谷脊间的差异，以指纹为例，光源照射到手指上的会产生不同的反射，从而使光敏二极管401接收到的光强不一样，产生不同的光电流差异，通过扫描信号线700开启控制晶体管402，识别输出线500依次读取出各个光敏二极管401的电流差异并导出至检测电路600，即可实现对指纹谷脊的检测。由于光敏二极管401需要工作在反偏状态，光敏二极管401的另一电极端一般与固定电位Vd连接。

在具体实施时，为了使第二控制信号线300加载的第二控制信号尽可能的抵消成对设置的第一控制信号线200的第一控制信号对于识别信号线500的噪声干扰，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，应尽量使成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300尽量靠近，此时，如图3所示，可以将成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300设置于同一像素电路100间隙处。当然，将成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300设置于同一像素电路100间隙处为本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置的优选方式，在具体实施时，并不仅限于上述方式，例如：当光敏感应单元400的分布密度小于像素电路100的分布密度时，即在间隔的像素电路100间隙处设置光敏感应单元400时，可以在相邻的两行像素电路100间隙处设置成对的第一控制信号线200和第二控制信号线300。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供上述纹路识别显示装置中，还可以将位于同一像素电路间隙处的成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300相互平行设置。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，并不限定像素电路100的类型，具体可以采用OLED像素电路实现发光，具体地可以采用例如图4所示的像素电路，也可以采用液晶显示电路实现发光。这里所指的液晶显示电路包括开关晶体管和像素电极，以及与像素电极对应的液晶分子和公共电极，此时第一控制信号线具体为与开关晶体管的栅极相连的栅极信号线。

通过如图5所示的现有纹路识别显示装置中的识别输出线的等效电路模型可知，第一控制信号线作为等效方波信号源V1，通过在第一控制信号线与识别输出线的交叠处的等效寄生电容C1耦合到识别输出线上，对光敏二极管21作为等效信号源V0向识别输出线输出的纹路识别信号产生干扰，其中，R0为与识别输出线连接的光敏二极管21的等效电阻，R1为识别输出线的等效电阻，C0为识别输出线的等效对地电容，最右侧的与运算放大器U连接的电容和电阻为跨阻放大所需的电容和电阻；对该模型进行信号仿真后得到如图6所示的识别输出线输出信号的电压与时间对应关系的仿真结果，识别输出线输出信号经过运算放大器U的跨阻放大后，会造成将近8V的尖峰干扰，这对信号的后期放大处理非常不利。

对比如图7所示的本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中的识别输出线的等效电路模型，其中，第一控制信号线作为等效方波信号源V1，通过在第一控制信号线与识别输出线的交叠处的等效寄生电容C1耦合到识别输出线上，对光敏二极管401作为等效信号源V0向识别输出线输出的纹路识别信号产生干扰；而浮空制信号线作为等效方波信号源V2，通过在第二控制信号线与识别输出线的交叠处的等效寄生电容C2耦合到识别输出线上，对光敏二极管401作为等效信号源V0向识别输出线输出的纹路识别信号产生干扰；由于第一控制信号和第二控制信号具有相同的信号频率且相位相差180度，因此，等效寄生电容C1和等效寄生电容C2对于识别输出线产生的干扰可以相互抵消。其中，R0为与识别输出线连接的光敏二极管401的等效电阻，R1为识别输出线的等效电阻，R2为等效寄生电容C1和等效寄生电容C2之间的线电阻，由于第一控制信号线和第二控制信号线距离很近，所以R2电阻很小可以忽略，C0为识别输出线的等效对地电容，最右侧的与运算放大器U连接的电容和电阻为跨阻放大所需的电容和电阻；对该模型进行信号仿真后得到如图8所示的识别输出线输出信号的电压与时间对应关系的仿真结果，可以看出噪声已经降低至0.5mV以下，干扰信号较小，不会对检测电路的后续处理造成较大影响。

在具体实施时，为了使第二控制信号线300加载的第二控制信号尽可能的抵消成对设置的第一控制信号线200的第一控制信号对于识别信号线500的噪声干扰，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，如图9所示，第一控制信号线200与第二控制信号线300优选同层且平行设置，且第一控制信号线200与第二控制信号线300具有相同的线宽。

在具体实施时，为了便于对第二控制信号线300加载第二控制信号，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，如图3所示，第二控制信号线300的一端可以与集成驱动电路600相连，另一端悬空设置。并且，在双边驱动的纹路识别显示装置中，也可以将第二控制信号线300的另一端与对端的集成驱动电路相连，在此不做限定。

下面均是以像素电路100具体采用例如图4所示的OLED像素电路为例说明集成驱动电路的具体结构。与图3所示的OLED像素电路对应的各端口的信号时序图如图10所示，其中复位信号端Reset、扫描信号端Gate和发光控制端EM加载的信号是通过集成驱动电路输出的时序信号，参考信号端Vint的参考电位，高电平信号端ELVDD和低电平信号端ELVSS的电位需要外接FPC提供，数据信号端Vdata的数据信号是由源极IC芯片提供。

从图10所示的信号时序图可以看出，纹路识别显示装置的时序可以分为两个阶段，显示时间段和纹路识别时间段。在显示时间段，OLED像素电路正常发光进行显示；在进入纹路识别时间段后，发光控制端EM输入作为第一控制信号的方波信号，该方波信号即可使OLED像素电路发出调制光。第二控制信号线Floating EM加载的第二控制信号对于OLED像素电路并无作用，只是在纹路识别阶段时，可以消除第一控制信号对光敏感应单元连接的识别输出线500的噪声干扰。

图10所示的信号时序图是以显示时间段和纹路识别时间段分时驱动为例进行说明，在实际操作时，不限于分时驱动的方式，例如可以不分时驱动，或者在显示时间段和纹路识别时间段发光控制端EM均采用方波信号，或者只在开启纹路识别功能时，将发光控制端EM改成方波信号，其他情况下均正常发光显示等。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，由于分别与各第一控制信号线200和各第二控制信号线300连接的集成驱动电路600，需要在纹路识别时间段向各第一控制信号线200提供第一控制信号，同时向各第二控制信号线300提供第二控制信号，因此，集成驱动电路600可以具体包括：与各第一控制信号线200一一对应连接的第一子驱动电路，以及与各第二控制信号线300一一对应连接的第二子驱动电路。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置中，由于第一子驱动电路和第二子驱动电路的功能类似，因此，第一子驱动电路和第二子驱动电路可以采用相同或相近的电路结构。

实施例一：

第一子驱动电路和第二子驱动电路的电路结构相同，各第一子驱动电路和各第二子驱动电路，如图11所示，具体包括：用于控制第一节点GO电位的前端电路601，用于在第一节点电位602的控制下驱动信号输出端EM Output输出电位的后端电路602；其中，在显示时间段，第一节点GO电位为高电平时，信号输出端EM Output输出信号为低电平；第一节点GO电位为低电平时，信号输出端EM Output输出信号为高电平。

具体地，各第一子驱动电路和各第二子驱动电路中的后端电路602的具体电路结构可以如图11所示，也可以采用其他电路结构，在此不做限定。

以第一子驱动电路为例，介绍图11所示的电路工作原理，图12示出可图11对应的信号时序图。

阶段1：第一节点GO为高电平，开关晶体管T8和T10处于断开状态，由于第二时钟信号端CK2为低电平，开关晶体管T9和T11处于导通状态，参考信号端VGL-1的低电平信号从第一子驱动电路的信号输出端EM Output输出。

阶段2：第一节点GO为低电平，开关晶体管T8和T10处于导通状态，由于第二时钟信号端CK2为高电平，开关晶体管T9和T11处于断开状态，参考信号端VGH的高电平信号从第一子驱动电路的信号输出端EM Output输出。

阶段3：第一节点GO为高电平，开关晶体管T8和T10处于断开状态，由于第二时钟信号端CK2为低电平，开关晶体管T9和T11处于导通状态，参考信号端VGL-1的低电平信号从第一子驱动电路的信号输出端EM Output输出。

阶段4：第一节点GO为高电平，开关晶体管T8和T10处于断开状态，由于第二时钟信号端CK2为高电平，开关晶体管T9处于断开状态，且由于第一时钟信号端CB2为低电平，开关晶体管T11保持导通状态，参考信号端VGL-1的低电平信号从第一子驱动电路的信号输出端EM Output输出。

阶段5：第一节点GO为高电平，开关晶体管T8和T10处于断开状态，由于第二时钟信号端CK2为低电平，开关晶体管T9和T11处于导通状态，参考信号端VGL-1的方波信号从第一子驱动电路的信号输出端EM Output输出。

上述工作原理的阶段1-4对应显示时间段，阶段5对应纹路识别时间段。

在实施例一中，各第一子驱动电路和各第二子驱动电路的电路结构相同；区别在于：在纹路识别时间段，各第一子驱动电路中控制输出端输出第一控制信号的第一参考信号输入端VGL-1，与各第二子驱动电路中控制输出端输出所述第二控制信号的第一参考信号输入端VGL-1，分别输入具有相同的信号频率、相同的幅值且相位相差180度的方波信号。即第二子驱动电路和第一子驱动电路的工作原理相同，区别为在阶段5参考信号端VGL-1输入的方波信号为相位相差180端的方波信号。

实施例二：

第一子驱动电路和第二子驱动电路可以共用一部分电路结构，如图13所示，分别与成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300对应连接的第一子驱动电路和第二子驱动电路可以公用一个前端电路601，即第一子驱动电路和第二子驱动电路由一个前端电路601和两个后端电路602a和602b组成，其工作原理与实施例一的电路工作原理类似，在此不作赘述重复部分，不同之处在于在阶段5中后端电路602a的参考信号端VGL-1的方波信号和后端电路602b的参考信号端VGL-2的方波信号的相位相差180度。

实施例三：

集成驱动电路包括：与各第一控制信号线一一对应连接的子驱动电路；与各第二控制信号线一一对应连接的反相器R，反相器的输入端与子驱动电路的输出端相连。即分别与第一控制信号线和浮空控制线连接的第一子驱动电路和第二子驱动电路可以为一个子驱动电路电路结构，如图14所示，分别与成对设置的第一控制信号线200和第二控制信号线300对应连接的一个子驱动电路，该子驱动电路的后端电路602的信号输出端EM Output 1直接与第一控制信号线相连，且接入反相器R的输入端后，从反相器R的输出端与第二控制信号线相连。子驱动电路的工作原理与实施例一的电路工作原理类似，在此不作赘述重复部分。

实施例二和实施例三的电路结构相对于实施例一的电路结构更为简单，可以简化集成驱动电路的复杂度，有利于窄边框设计。

本发明实施例还提供的上述纹路识别显示装置可以为：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，在此不做限定。本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置不仅可以用于指纹识别检测，还可以用于其他具有纹路特征的结构识别。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述纹路识别显示装置的驱动方法，包括：

在纹路识别时间段，控制各第一控制信号线向连接的像素电路提供第一控制信号，同时控制各第二控制信号线提供第二控制信号；该第二控制信号与该第一控制信号具有相同的信号频率，且相位相差180度。

由于利用第二控制信号线加载与第一控制信号线的第一控制信号的信号频率相同且相位相差180度的第二控制信号，可以抵消第一控制信号线的第一控制信号对于识别输出线的噪声干扰，提高得到的纹路识别信号的信噪比，从而保证纹路识别信号的高精度提取和检测精度。

本发明实施例提供的上述纹路识别显示装置及驱动方法，在纹路识别显示装置中增加了与各第一控制信号线成对设置的多条第二控制信号线，与光敏感应单元连接的识别输出线在衬底基板上的正投影会分别与成对设置的第一控制信号线和第二控制信号线的正投影具有交叠区域，在交叠区域不可避免的会产生寄生电容。在纹路识别时间段，利用第二控制信号线加载与第一控制信号线的第一控制信号的信号频率相同且相位相差180度的第二控制信号，可以抵消第一控制信号线的第一控制信号对于识别输出线的噪声干扰，提高得到的纹路识别信号的信噪比，从而保证纹路识别信号的高精度提取和检测精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。