阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置。

背景技术：

目前用户对移动终端设备的要求越来越高，更轻更薄更亮更节能依然成为大部分用户的要求，然而有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)凭借着其自主发光的特点，无需背光源即可实现显示功能，成为更轻，更薄的首选显示器。同时，目前市场上对显示器的要求不再仅仅是平面的需求，异性，曲面，透明显示等等，都更让oled成为未来应用最广泛的显示技术。

随着用户对终端设备的要求越来越高，集成各种各样的功能也是显示器终端的必然需求，其中近几年比较受到追捧的是指纹识别功能，目前指纹识别由于其复杂性，大多采用外挂的形式，但是为了显示终端的轻薄的需求，指纹识别的集成也是被产品开发团队研究的对象。但是目前对于电容式指纹识别集成到显示器当中存在较大难点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置，用以提供一种简单的将电容式指纹识别集成到显示器内。

因此，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上呈阵列分布的多个像素电路以及与所述像素电路电连接的第一电源线，位于所述像素电路和所述第一电源线上方的像素界定层，所述像素界定层被配置为界定出多个开口区域，以及覆盖所述像素界定层和所述开口区域的阴极层；至少部分所述像素界定层对应的所述阴极层具有暴露出所述第一电源线的开孔，所述第一电源线中被所述开孔暴露出的部分作为感应电极；

与所述感应电极电连接的所述像素电路包括驱动晶体管和第一开关晶体管；所述第一开关晶体管被配置为在感应阶段，在第一控制信号端信号的控制下，将所述感应电极的信号传输至所述驱动晶体管，驱动所述驱动晶体管输出电流至电流检测端。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述像素界定层与所有所述像素电路相邻的区域均具有所述开孔，所有所述像素电路均包括所述第一开关晶体管。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，还包括多条电流检测线，位于同一列的所述电流检测端与同一条所述电流检测线电连接。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，还包括多条控制信号线，位于同一行的所述第一控制信号端与同一条所述控制信号线电连接。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述开口在所述衬底基板的正投影完全覆盖所述第一电源线的宽度在所述衬底基板的正投影。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述像素电路还包括：第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管、第五开关晶体管、第六开关晶体管、第七开关晶体管、电容和发光二极管；

所述第二开关晶体管的栅极和所述第三开关晶体管的栅极均与复位信号端电连接，所述第二开关晶体管的第一极与所述第三开关晶体管的第一极均与初始化信号端电连接，所述第二开关晶体管的第二极与所述驱动晶体管的栅极电连接，所述第三开关晶体管的第二极与所述发光二极管的阳极电连接；

所述第四开关晶体管的栅极与第二控制信号端电连接，第一极与数据信号端电连接，第二极与所述驱动晶体管的第一极电连接；

所述第五开关晶体管的栅极与所述第二控制信号端电连接，第一极与所述驱动晶体管的栅极电连接，第二极与所述驱动晶体管的第二极电连接；

所述电容的第一端与所述第一电源线电连接，第二端与所述驱动晶体管的栅极电连接；

所述第六开关晶体管的栅极和所述第七开关晶体管的栅极均与发光控制信号端电连接，所述第六开关晶体管的第一极与所述第一电源线电连接，所述第六开关晶体管的第二极与所述驱动晶体管的第一极电连接，所述第七开关晶体管的第一极与所述驱动晶体管的第二极电连接，所述第七开关晶体管的第二极与所述发光二极管的阳极电连接。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述第一开关晶体管的宽长比与所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第四开关晶体管、所述第五开关晶体管、所述第六开关晶体管和所述第七开关晶体管任意其中之一的宽长比之间的比值至少大于2。

相应地，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述任一种阵列基板。

相应地，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显示面板。

相应地，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的阵列基板中像素电路的电流检测方法，包括：

在感应阶段，所述第一开关晶体管在第一控制信号端信号的控制下，将所述感应电极的信号传输至所述驱动晶体管，驱动所述驱动晶体管输出电流至电流检测端。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电流检测方法中，还包括：发光阶段，所述第一开关晶体管在所述第一控制信号端信号的控制下，将所述第一电源线的信号通过所述驱动晶体管传输至所述发光二极管，驱动所述发光二极管发光；其中，

所述感应阶段在所述发光阶段之后执行。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例提供的一种阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置，本发明通过将该阵列基板中至少部分像素界定层对应的阴极层设置具有暴露出第一电源线的开孔，第一电源线中被开孔暴露出的部分作为感应电极，在进行触控或指纹识别时，手指和感应电极之间形成耦合电容，耦合电容的大小随着手指与感应电极的距离变化，通过将与感应电极电连接的像素电路设置包括第一开关晶体管，第一开关晶体管被配置为在感应阶段，在第一控制信号端信号的控制下，将感应电极的信号传输至驱动晶体管，驱动晶体管输出电流至电流检测端，该电流与耦合电容的大小有关，因此可以通过检测电流检测端的电流的变化来实现触控和指纹识别的功能。另外，本发明实施例提供的可以实现触控或指纹识别的方案，只需要在像素界定层中与阴极对应的区域设置开孔暴露出第一电源线，以及在像素电路中增加一个第一开关晶体管，就可以实现触控或指纹识别的功能，因此该方案较简单，不需要增加复杂的mask工艺、成本较低，且可以准确的测量触控或指纹识别时的电流。

附图说明

图1为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的像素电路的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的像素电路的结构示意图之二；

图4为本发明实施例提供的像素电路的结构示意图之三；

图5为图2所示的像素电路的电路时序示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

下面结合具体实施例，对本发明进行详细说明。需要说明的是，本实施例中是为了更好的解释本发明，但不限制本发明。

本发明实施例提供的一种阵列基板，如图1和图2所示，图1为该阵列基板中部分膜层的剖面结构示意图，图2为该阵列基板中像素电路的结构示意图，该阵列基板包括：衬底基板10，位于衬底基板10上呈阵列分布的多个像素电路以及与像素电路电连接的第一电源线vdd，位于像素电路和第一电源线vdd上方的像素界定层20，像素界定层20被配置为界定出多个开口区域30，以及覆盖像素界定层20和开口区域30的阴极层40；至少部分像素界定层20对应的阴极层40具有暴露出第一电源线的开孔01，第一电源线vdd中被开孔01暴露出的部分作为感应电极50；

与感应电极50电连接的像素电路包括驱动晶体管t和第一开关晶体管60，图1中仅示意出第一开关晶体管60，第一开关晶体管60被配置为在感应阶段，在第一控制信号端scan信号的控制下，将感应电极50的信号传输至驱动晶体管t，驱动驱动晶体管t输出电流至电流检测端test。

本发明实施例提供的阵列基板，通过将该阵列基板中至少部分像素界定层对应的阴极层设置具有暴露出第一电源线的开孔，第一电源线中被开孔暴露出的部分作为感应电极，在进行触控或指纹识别时，手指和感应电极之间形成耦合电容，耦合电容的大小随着手指与感应电极的距离变化，通过将与感应电极电连接的像素电路设置包括第一开关晶体管，第一开关晶体管被配置为在感应阶段，在第一控制信号端信号的控制下，将感应电极的信号传输至驱动晶体管，驱动晶体管输出电流至电流检测端，该电流与耦合电容的大小有关，因此可以通过检测电流检测端的电流的变化来实现触控和指纹识别的功能。另外，本发明实施例提供的可以实现触控或指纹识别的方案，只需要在像素界定层中与阴极对应的区域设置开孔暴露出第一电源线，以及在像素电路中增加一个第一开关晶体管，就可以实现触控或指纹识别的功能，因此该方案较简单，不需要增加复杂的mask工艺、成本较低，且可以准确的测量触控或指纹识别时的电流。

具体地，如图1所示，第一开关晶体管包括位于衬底基板10上依次层叠设置的有源层1、栅极2和源极3、漏极4，阵列基板还包括位于开口区域30与漏极4电连接的阳极层70、位于阳极层70和阴极层40之间的有机发光层80。

进一步地，在具体实施时，由于指纹识别对像素分辨率的要求高于触控对像素分辨率的要求，因此在本发明实施例提供的上述阵列基板中，像素界定层与所有像素电路相邻的区域均具有开孔，所有像素电路均包括第一开关晶体管。这样通过在每一像素电路里均设置第一开关晶体管，可以提高指纹识别的精度。

进一步地，在具体实施时，为了增大手指与感应电极之间的耦合电容，以提高指纹识别时电流检测的精度，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图1所示，开口01在衬底基板10的正投影完全覆盖第一电源线vdd的宽度(垂直于纸面方向)在衬底基板10的正投影。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2所示，像素电路还包括：第二开关晶体管t2、第三开关晶体管t3、第四开关晶体管t4、第五开关晶体管t5、第六开关晶体管t6、第七开关晶体管t7、电容c和发光二极管l；

第二开关晶体管t2的栅极和第三开关晶体管t3的栅极均与复位信号端reset电连接，第二开关晶体管t2的第一极与第三开关晶体管t3的第一极均与初始化信号端vinit电连接，第二开关晶体管t2的第二极与驱动晶体管t0的栅极电连接，第三开关晶体管t3的第二极与发光二极管l的阳极电连接；

第四开关晶体管t4的栅极与第二控制信号端gate电连接，第一极与数据信号端data电连接，第二极与驱动晶体管t0的第一极电连接；

第五开关晶体管t5的栅极与第二控制信号端gate电连接，第一极与驱动晶体管t0的栅极电连接，第二极与驱动晶体管t0的第二极电连接；

电容c的第一端与第一电源线vdd电连接，第二端与驱动晶体管t0的栅极电连接；

第六开关晶体管t6的栅极和第七开关晶体管t7的栅极均与发光控制信号端em电连接，第六开关晶体管t6的第一极与第一电源线vdd电连接，第六开关晶体管t6的第二极与驱动晶体管t0的第一极电连接，第七开关晶体管t7的第一极与驱动晶体管t0的第二极电连接，第七开关晶体管t7的第二极与发光二极管l的阳极电连接，发光二极管l的阴极与第二电源线vss电连接。

进一步地，在具体实施时，在进行触控或指纹识别时，为了使驱动晶体管输出的电流能够全部通过第一开关晶体管流至电流检测线，以提高触控或指纹识别的检测精度，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2所示，第一开关晶体管t1的宽长比与第二开关晶体管t2、第三开关晶体管t3、第四开关晶体管t4、第五开关晶体管t5、第六开关晶体管t6和第七开关晶体管t7任意其中之一的宽长比之间的比值至少大于2。由于宽长比越大，电阻就越小，而发光二极管l的电阻较大，因此在触控或指纹识别阶段，驱动晶体管t0输出的电流会选择流入电阻小的第一开关晶体管，因此在触控或指纹识别阶段，发光二极管l不发光，可以提高触控或指纹识别的检测精度。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2所示，还包括多条电流检测线，由于是逐行扫描各行像素，因此位于同一列的电流检测端test与同一条电流检测线电连接，这样可以减少电流检测线布线的复杂度，并且降低制作工艺。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2所示，还包括多条控制信号线，由于是逐行扫描各行像素，因此位于同一行的第一控制信号端scan与同一条控制信号线电连接，这样可以减少控制信号线布线的复杂度，并且降低制作工艺。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板的像素电路中，第一电源线vdd上的电压一般为高电平电压，第二电源线vss上的电压一般接地或为低电平电压。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板的像素电路中，如图2所示，驱动晶体管t0为p型晶体管。对于驱动晶体管t0为n型晶体的原理与驱动晶体t0管为p型晶体管的原理相似，也属于本发明保护的范围。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板的像素电路中，所有开关晶体管均为p型晶体管或均为n型晶体管，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板的像素电路中，如图2所示，驱动晶体管t0和所有开关晶体管m1-m7均为p型晶体管；如图3所示，驱动晶体管t0和所有开关晶体管m1-m7均为n型晶体管。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板的像素电路中，p型开关晶体管在低电位作用下导通，在高电位作用下截止；n型开关晶体管在高电位作用下导通，在低电位作用下截止。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述像素电路中，驱动晶体管和开关晶体管可以是薄膜晶体管(tft，thinfilmtransistor)，也可以是金属氧化物半导体场效应管(mos，metaloxidescmiconductor)，在此不作限定。

在具体实施时，这些开关晶体管的第一极和第二极根据开关晶体管类型以及信号端的信号的不同，其功能可以互换，其中第一极可以为源极，第二极为漏极，或者第一极可以为漏极，第二极为源极，在此不作具体区分。

下面以图2所示的像素电路为例，结合电路时序图对本发明实施例提供的上述像素电路的工作过程作以描述。该工作过程包括发光和指纹识别，指纹识别在发光之后执行。下述描述中以1表示高电位，0表示低电位。需要说明的是，1和0是逻辑电位，其仅是为了更好的解释本发明实施例的具体工作过程，而不是在具体实施时施加在各开关晶体管的栅极上的电位。

如图2所示，驱动晶体管t0为p型晶体管，所有开关晶体管均为p型晶体管；对应的输入时序图如图5所示。具体地，选取如图5所示的输入时序图中的t1、t2、t3以及t4四个阶段。

在t1阶段(复位阶段)，reset＝0，gate＝1，em＝1，scan＝1。

由于gate＝1，g2＝1，em＝1，scan＝1，第一开关晶体管m1、第四开关晶体管t4、第五开关晶体管t5、第六开关晶体管t6、第七开关晶体管t7和驱动晶体管t0均处于截止状态；由于reset＝0，第二开关晶体管m2和第三开关晶体管m3均导通，初始化信号端vinit的初始化信号传输至驱动晶体管t0的栅极和发光二极管l的阳极，初始化信号对驱动晶体管t0的栅极和发光二极管l的阳极进行复位。

在t2阶段(数据写入阶段)，reset＝1，gate＝0，em＝1，scan＝1。

由于gate＝0，第四开关晶体管t4和第五开关晶体管t5均导通，其余晶体管开关晶体管均截止；此阶段时数据信号端data的电压为参考电压vdata，从而导通的第五开关晶体管t5将数据信号端data的参考电压vdata提供给驱动晶体管t0的第二极，因此驱动晶体管t0的第二极的电压vs＝vdata。导通的第四开关晶体管t4可以导通驱动晶体管t0的栅极和第二极，使驱动晶体管t0处于二极管连接状态，驱动晶体管t0的栅极电压vg为驱动晶体管t0的第二极的电压加上驱动晶体管t0的阈值电压vth，即vg＝vdata+vth，电容c存储驱动晶体管t0的栅极电压。

在t3阶段(发光阶段)，reset＝1，gate＝1，em＝0，scan＝1。em＝0，第六开关晶体管m6和第七开关晶体管m7均处于导通状态，由于电容c的作用，此阶段驱动晶体管t0的栅极电压vg＝vdata+vth，仍处于导通状态，其余开关晶体管均截止。此阶段驱动晶体管t0的第二极的电压vs为第一电源线vdd上的电压vdd，驱动晶体管t0工作处于饱和状态，根据饱和状态电流特性可知，流过驱动晶体管t0且用于驱动发光二极管l发光的工作电流il满足公式：

il＝k(vgs–vth)²＝k(vdata+vth-vdd-vth)²＝k(vdata-vdd)²；

其中k为结构参数，相同结构中此数值相对稳定，可以算作常量。从而可以看出发光二极管l的工作电流il已经不受驱动晶体管t0的阈值电压vth的影响，仅与数据信号端data的数据电压vdata和第一电源线vdd上的电压vdd有关，彻底解决了由于工艺制程以及长时间的操作造成的驱动晶体管m0的阈值电压vth漂移对发光二极管l的工作电流il造成的影响，从而改善了面板显示的不均匀性。

在t4阶段(感应阶段)，reset＝1，gate＝1，em＝0，scan＝0。em＝0，第六开关晶体管m6和第七开关晶体管m7均处于导通状态；scan＝0，第一开关晶体管m1处于导通状态；此阶段为指纹识别阶段，在手指触碰之前，电容c两端的电压差v＝vn1-vn2，电容c的电荷量q＝c*(vn1-vn2)；当手指触碰时，手指与暴露出的感应电极50之间形成耦合电容c’，如图4所示，耦合电容c’的第一端与第一电源线vdd电连接，第二端与手指电连接，即第二端的电压为0，因此耦合电容c’两端的电压差vc’＝vdd，耦合电容c’的电荷量q’＝c’*vdd；图4中n1和n2表示电容c两端的电压，手指触碰后电容c两端的电压差v’＝vn1’-vn2＝vn1’-vdd，根据电荷守恒原理，手指触碰前后电容的电荷量不变，因此c*(vn1-vn2)＝c*(vn1’-vdd)+c’*vdd，可以得出，vn1’＝vn1-(-c’*vdd/c)，可以看出，手指触碰后的驱动晶体管t0的栅极电压vn1’是与耦合电容c’有关，vn1与vdata有关，驱动晶体管t0的栅源电压vgs＝vn1’-vdd，因此在进行指纹识别时，驱动晶体管t0输出的电流i＝k(vgs–vth)²＝k(vn1’-vdd-vth)²，由于第一开关晶体管t1的宽长比较大，其电阻较小，而发光二极管l的电阻较大，因此此阶段驱动晶体管t0输出的电流i选择电阻小的第一开关晶体管t1流入至电流检测端test，图4中虚线箭头指向为电流i的流向，从而通过电流检测线检测出电流i的值，此阶段发光二极管l不发光，因此根据手指触碰形成的耦合电容c’可以确定指纹识别的电流i，并根据相应的算法即可得到指纹的相关信息，进行指纹识别。

综上，本发明中为解决了指纹识别与oled显示器集成困难的问题，通过用简便的方法即可准确的做到指纹识别的集成。并且将电容信号转变为检测电流信号，可以更高效、更准确、更精密的检测到手指的沟壑，而不需要增加额外的mask工艺，仅需要有相应的ic处理器连接电流检测线即可。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述任一种阵列基板中像素电路的电流检测方法，包括：

在感应阶段，第一开关晶体管在第一控制信号端信号的控制下，将所述感应电极的信号传输至所述驱动晶体管，驱动所述驱动晶体管输出电流至电流检测端。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述电流检测方法中，还包括：发光阶段，第一开关晶体管在第一控制信号端信号的控制下，将第一电源线的信号通过驱动晶体管传输至发光二极管，驱动发光二极管发光；其中，

感应阶段在发光阶段之后执行。

本发明实施例提供的上述电流检测方法，在感应阶段，在第一控制信号端信号的控制下，将感应电极的信号传输至驱动晶体管，驱动晶体管输出电流至电流检测端，该电流与耦合电容的大小有关，因此可以通过检测电流检测端的电流的变化来实现触控和指纹识别的功能。

在具体实施时，感应阶段不仅可以在发光阶段之后执行，还可以在一帧时间内的任何时间段执行，只需控制第一开关晶体管导通即可。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述电流检测方法的原理参加上述阵列基板中指纹识别的原理，在此不做赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述任一种阵列基板。该显示面板解决问题的原理与前述的阵列基板相似，因此该显示面板的实施可以参见上述阵列基板的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示面板中，显示面板为有机电致发光显示面板。

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。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述阵列基板的实施例，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种阵列基板、相关电流检测方法、显示面板及显示装置，本发明通过将该阵列基板中至少部分像素界定层对应的阴极层设置具有暴露出第一电源线的开孔，第一电源线中被开孔暴露出的部分作为感应电极，在进行触控或指纹识别时，手指和感应电极之间形成耦合电容，耦合电容的大小随着手指与感应电极的距离变化，通过将与感应电极电连接的像素电路设置包括第一开关晶体管，第一开关晶体管被配置为在感应阶段，在第一控制信号端信号的控制下，将感应电极的信号传输至驱动晶体管，驱动晶体管输出电流至电流检测端，该电流与耦合电容的大小有关，因此可以通过检测电流检测端的电流的变化来实现触控和指纹识别的功能。另外，本发明实施例提供的可以实现触控或指纹识别的方案，只需要在像素界定层中与阴极对应的区域设置开孔暴露出第一电源线，以及在像素电路中增加一个第一开关晶体管，就可以实现触控或指纹识别的功能，因此该方案较简单，不需要增加复杂的mask工艺、成本较低，且可以准确的测量触控或指纹识别时的电流。

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。