指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置与流程

本发明涉及液晶模组领域，尤其涉及一种指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置。

背景技术：

随着显示技术的飞速发展，具有指纹识别功能的显示面板已经逐渐遍及人们的生活中。目前，指纹识别显示面板一般是采用电容式结构实现识别指纹的功能，例如内嵌式指纹识别显示面板是将电容式指纹识别部件设置在显示面板内部，其有利于显示面板轻薄化，但电容式指纹识别部件容易与显示面板内部的部件产生寄生电容，使指纹识别检测信号和显示信号之间相互干扰，从而影响指纹识别的质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置，用以基于压电效应在显示面板内部实现高效指纹检测功能。

因此，本发明实施例提供了一种指纹识别显示面板，包括：设置在显示面板内部的呈阵列排布的多个超声波检测单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，

每个超声波检测单元包括：用于产生超声波并感测指纹按压时带来的超声波变化的压感单元，以及用于控制所述压感单元将超声波变化转换为不同信号输出的控制开关晶体管；

各所述识别扫描线与各行所述超声波检测单元一一对应，各所述识别输出线与各列所述超声波检测单元一一对应；或，各所述识别扫描线与各列所述超声波检测单元一一对应，各所述识别输出线与各行所述超声波检测单元一一对应；

所述识别扫描线用于向对应的所述控制开关晶体管加载识别扫描信号；所述识别输出线用于通过对应的所述控制开关晶体管向所述压感单元加载高频信号或读取所述压感单元的输出电流信号。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，各所述控制开关晶体管的栅极与对应的所述识别扫描线相连，源极与所述压感单元的一端相连，漏极与对应的所述识别输出线相连；

各所述压感单元的另一端与所述显示面板中的公共电极相连。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，所述识别扫描线与所述显示面板中的栅线延伸方向一致；所述识别输出线复用所述显示面板中的数据线。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，所述压感单元包括层叠设置的下电极、压电层和上电极；

所述上电极与所述控制开关晶体管的源极连接，所述下电极与所述公共电极连接；或，所述下电极与所述控制开关晶体管的源极连接，所述上电极与所述公共电极连接。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，在所述压感单元背离所述显示面板显示面的一侧设置有超声波反射部，所述超声波反射部的折射率小于所述超声波反射部面向所述压感单元一侧的邻接膜层的折射率。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，所述邻接膜层的折射率与所述超声波反射部的折射率之比大于1且小于2。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，所述超声波反射部为空气腔。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板中，所述空气腔设置于所述显示面板的栅线所在膜层。

另一方面，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板的制作方法，包括：

在衬底基板上形成至少覆盖空气腔所在区域的浮空电极和栅极的图形；

在所述浮空电极和栅极的图形上形成栅绝缘层；

对所述栅绝缘层进行干刻工艺，在所述栅绝缘层中形成至少两个过孔；所述过孔分别位于所述空气腔上方的两个边缘位置处；

通过所述栅绝缘层中形成的所述过孔对所述浮空电极进行湿刻工艺，去除所述空气腔所在区域的所述浮空电极的图形；

在所述空气腔上方的所述栅绝缘层上形成压感单元。

另一方面，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板的驱动方法，包括：

在指纹识别时间段，各所述识别扫描线逐个加载扫描信号，且各所述信号输出线同时加载一可使压感单元出射超声波的高频信号；之后，各所述识别扫描线再次逐个加载扫描信号，且各所述信号输出线通过与所述压感单元连接的控制开关晶体管读取所述压感单元的输出电流信号。

另一方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置，在显示装置内部设置多个超声波检测单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，每个超声波检测单元包括：用于产生超声波并感测指纹按压时带来的超声波变化的压感单元，以及用于控制压感单元将超声波变化转换为不同信号输出的控制开关晶体管。在用户手指靠近显示装置的表面时，由于手指皮肤表面具有凹凸不平的脊和谷，压感单元发出的超声波被手指的脊和谷位置反射回压感单元的强度不同，造成压感单元转换的电流信号差异从而实现指纹的检测，压感单元基于压电效应对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，容易实现高质量的指纹检测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的指纹识别显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的压感单元的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的压感单元的结构示意图；

图4a至图4d分别为本发明实施例提供的指纹识别显示装置中各步骤制作完成后的俯视结构示意图；

图5a至图5d分别为本发明实施例提供的指纹识别显示装置中各步骤制作完成后对应图4a至图4d中aa处的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置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指纹识别显示装置，如图1所示，包括：设置在显示装置内部的呈阵列排布的多个超声波检测单元100，多条识别扫描线Finger 1至n，以及多条识别输出线Read 1和2；其中，

每个超声波检测单元100包括：用于产生超声波并感测指纹按压时带来的超声波变化的压感单元101，以及用于控制压感单元101将超声波变化转换为不同信号输出的控制开关晶体管102；

各识别扫描线Finger 1至n与各行超声波检测单元100一一对应，各识别输出线Read 1和2与各列超声波检测单元100一一对应，即各识别扫描线Finger 1至n沿着水平方向延伸，各识别输出线Read 1和2沿着竖直方向延伸；或，各识别扫描线Finger 1至n与各列超声波检测单元100一一对应，各识别输出线Read 1和2与各行超声波检测单元100一一对应，即各识别扫描线Finger 1至n沿着竖直方向延伸，各识别输出线Read 1和2沿着水平方向延伸；

识别扫描线Finger 1至n用于向对应的控制开关晶体管102加载识别扫描信号；识别输出线Read 1和2用于通过对应的控制开关晶体管102向压感单元101加载高频信号或读取压感单元101的输出电流信号。

本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置，在用户手指靠近显示装置的表面时，由于手指皮肤表面具有凹凸不平的脊B和谷A，如图2所示，从压感单元101发射相同能量的超声波到达显示面板的显示面后，经过手指的脊B或谷A位置反射回压感单元101的波强可以参照声阻抗关系：声压反射率R＝反射波声压/入射波声压；具体地，手指谷A位置处的声压反射率R谷＝(Z1-Z2)/(Z1+Z2)＝1-2/(1+Z1/Z2)＝0.9975；手指脊B位置处的声压反射率R脊＝(Z3-Z2)/(Z3+Z2)＝1-2/(1+Z3/Z2)＝0.5238；其中，Z1为空气的声阻抗值，一般为0.00004；Z2为显示面板的声阻抗值，一般为0.32；Z3为人体的声阻抗值，一般为0.1。可以看出，压感单元101发出的超声波被手指的脊B和谷A位置反射回压感单元101的强度不同，造成压感单元101根据正压电效应转换的电流信号差异从而实现指纹的检测，压感单元101基于压电效应对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，容易实现高质量的指纹检测。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了便于通过识别扫描线Finger 1至n对控制开关晶体管102的导通状态进行控制，以便通过导通状态的开关晶体管102将识别输出线Read 1和2与压感单元101电连接，便于识别输出线Read 1和2向压感单元101加载高频信号，以使压感单元101产生超声波，或便于识别输出线Read 1和2读取压感单元101的输出电流信号。各控制开关晶体管102的栅极一般需要与对应的识别扫描线Finger 1至n相连，源极与压感单元101的一端相连，漏极与对应的识别输出线Read 1和2相连，这样，在识别扫描线Finger 1至n加载识别扫描信号时，控制开关晶体管102处于导通状态，识别输出线Read 1和2与压感单元101的一端连接，通过识别输出线Read 1和2可以对压感单元101一端加载高频信号或者读取压感单元101一端输出的电流信号；并且，为了保证各压感单元101可以进行压电转换效应，各压感单元101的另一端可以与显示装置中的公共电极相连，以保证压感单元101的另一端处于固定电位。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，如图1所示，识别扫描线Finger 1至n可以与显示装置中的栅线Gate 1至n延伸方向一致，此时，识别输出线Read 1和2可以复用显示装置中的数据线SD，这样可以相对减少在显示装置中的布线数量和复杂度。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了保证压感单元101产生的超声波主要垂直于显示装置的显示面发射，如图3所示，压感单元101一般包括层叠设置的下电极111、压电层112和上电极113；其中，上电极111可以与控制开关晶体管102的源极连接，以便从上电极111给入压电层112高频信号，对应地下电极113与公共电极连接，以便从下电极113给入压电层112固定电位，使得压电层112在两端电压震荡下根据逆压电效应产生超声波；或者反之，下电极113可以与控制开关晶体管102的源极连接，以便从下电极113给入压电层112高频信号，对应地上电极111与公共电极连接，以便从上电极111给入压电层112固定电位，使得压电层112在两端电压震荡下产生超声波。

一般地，压电层112的材料可以选用AlN，ZnO，ZnS等压电材料。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，由于压感单元101产生的超声波主要垂直于显示装置的显示面发射，且在指向上电极111和下电极112的两个方向均会发射超声波，这样朝向下电极112的超声波不会被利用到检测指纹中，造成浪费。为了尽量减少超声波在未照射到指纹前的损失，保证压感单元101产生的超声波尽量朝向上电极111即显示面发射，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，较佳地，如图3所示，可以在压感单元101背离显示面板显示面的一侧(即下电极113一侧)设置超声波反射部114，该超声波反射部114的折射率n1小于超声波反射部114面向压感单元101一侧的邻接膜层115的折射率n2。这样，当超声波传播到超声波反射部114和邻接膜层115界面时，会大部分被反射回邻接膜层115，朝向显示面板显示面发射，从而可以减少超声波的损失。

较佳地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了保证超声波的大部分被反射回邻接膜层115，一般需要邻接膜层115的折射率n2与超声波反射部114的折射率n1之比大于1且小于2。

进一步地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了便于实施，如图3所示，可以采用空气腔作为超声波反射部114，空气腔的折射率n2较小一般在1.5左右，有利于实现超声波的反射。

进一步地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了便于实施，如图3所示，可以将空气腔设置于显示面板的栅线所在膜层，此时，邻接膜层115为制作在栅线所在膜层之上的栅绝缘层，其折射率大约在1.7左右。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了上述指纹识别显示面板的制作方法，其中制作作为超声波反射部114的空气腔和压感单元101的步骤如下骤：

1、在衬底基板上形成至少覆盖作为超声波反射部114的空气腔所在区域的浮空电极116和栅极的图形，在浮空电极116和栅极的图形上形成作为邻接膜层115的栅绝缘层，如图4a和图5a所示；

2、对栅绝缘层进行干刻工艺，在栅绝缘层中形成至少两个过孔；该过孔分别位于空气腔上方的两个边缘位置处，如图4b和图5b所示；

3、通过栅绝缘层中形成的过孔对浮空电极116进行湿刻工艺，去除空气腔所在区域的浮空电极116的图形，以形成作为超声波反射部114的空气腔，如图4c和图5c所示；

4、在空气腔上方的栅绝缘层上形成压感单元101，如图4d和图5d所示。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了上述指纹识别显示面板的驱动方法，

在指纹识别时间段，各识别扫描线逐个加载扫描信号，且各信号输出线同时加载一可使压感单元出射超声波的高频信号；之后，各识别扫描线再次逐个加载扫描信号，且各信号输出线通过与压感单元连接的控制开关晶体管读取压感单元的输出电流信号。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板，该显示装置可以为：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。该显示装置的实施可以参见上述指纹识别显示面板的实施例，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的上述指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置，在显示装置内部设置多个超声波检测单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，每个超声波检测单元包括：用于产生超声波并感测指纹按压时带来的超声波变化的压感单元，以及用于控制压感单元将超声波变化转换为不同信号输出的控制开关晶体管。在用户手指靠近显示装置的表面时，由于手指皮肤表面具有凹凸不平的脊和谷，压感单元发出的超声波被手指的脊和谷位置反射回压感单元的强度不同，造成压感单元转换的电流信号差异从而实现指纹的检测，压感单元基于压电效应对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，容易实现高质量的指纹检测。

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。