阵列基板及其驱动方法、显示装置制造方法

阵列基板及其驱动方法、显示装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开一种阵列基板及其驱动方法、显示装置，涉及显示领域，可将指纹识别模块内置于显示区域，达到简化操作以及制造流程的目的。本发明提供一种阵列基板，所述阵列基板包括基底，所述基底上形成有栅线和数据线，以及由栅线和数据线限定的像素单元，所述基底上还形成有：多个用于进行指纹识别的指纹识别电路，所述指纹识别电路内置于所述像素单元中。
【专利说明】阵列基板及其驱动方法、显示装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示领域，尤其涉及一种阵列基板及其驱动方法、显示装置。

【背景技术】
[0002] 近来，随着手机、平板等移动媒体的兴起，消费者对个人数据的安全性要求日益提 升，同时操作的便捷性、应用的多样性也是设计者需要考虑的重点之一。
[0003] 而基于安全性的个人验证系统中，使用指纹识别装置进行指纹识别的方法得到了 广泛使用，因指纹识别的方法能够以很低的成本实现并具有高可用性和高精确度的特征。 目前，指纹识别装置主要基于半导体硅电容效应（使用硅传感器来识别指纹信息），即硅感 应器的探测电极成为电容的一个极板，手指作为电容的另一极板，手指纹线的凹凸纹理与 相对平滑的探测电极间形成的耦合电容存在差别，由终端采集该耦合电容的差别信息，从 而确定手指的凹凸信息，得到手指的指纹数据。相比较其他的指纹识别技术，基于半导体硅 电容效应的指纹传感器具有图像质量较好、一般无畸变、尺寸较小的优点，从而大大提高了 系统的安全性。
[0004] 目前，通常在移动媒体显示区域以外的空余位置设置指纹识别模块，进而实现指 纹识别功能，用户使用时一般需要先进行指纹识别才能进行操作，不够便捷，并且制造时需 要将显示器件与指纹识别器件进行功能组合，比较繁琐。


【发明内容】

[0005] 本发明提供一种阵列基板及其驱动方法、显示装置，可以将指纹识别模块内置于 显示区域，达到简化操作以及制造流程的目的。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0007] -方面，本发明实施例提供一种阵列基板，所述阵列基板包括基底，所述基底上形 成有栅线和数据线，以及由栅线和数据线限定的像素单元，所述基底上还形成有：多个用于 进行指纹识别的指纹识别电路，所述指纹识别电路内置于所述像素单元中。
[0008] 具体地，所述基底上还形成有：信号读取线、初始化信号线、公共电压输入端、输出 控制信号线；所述指纹识别电路包括初始化单元、指纹识别单元和第一输出控制单元，其 中，所述初始化单元，与所述指纹识别单元相连，并连接所述公共电压输入端，用于在所述 初始化信号线的控制下对所述指纹识别单元进行初始化；所述指纹识别单元，与所述公共 电压输入端、所述初始化信号线相连，用于对相应区域内的指纹进行识别并产生识别信号； 所述第一输出控制单元，与所述指纹识别单元相连，并连接所述输出控制信号线和所述信 号读取线，用于在所述输出控制信号线的控制下将所述指纹识别单元产生的识别信号输出 到所述信号读取线。
[0009] 优选地，所述初始化单元具体包括第一晶体管，所述第一晶体管的第一端连接所 述公共电压输入端，第二端连接所述指纹识别单元的电压输入端，控制端连接所述初始化 信号线。
[0010] 优选地，所述指纹识别单元包括基准电容、感应电极和第二晶体管；其中，所述基 准电容的第一端与所述感应电极相连，并作为所述指纹识别单元的电压输入端与所述第一 晶体管的第二端相连，所述基准电容的第二端连接所述初始化信号线；所述第二晶体管的 控制端与所述基准电容的第一端相连，所述第二晶体管的第一端连接所述公共电压输入 端，第二端作为所述指纹识别单元的输出端连接所述第一输出控制单元。
[0011] 优选地，所述第一输出控制单元包括第三晶体管，所述第三晶体管的第一端连接 所述指纹识别单元的输出端，第二端连接所述信号读取线，控制端连接所述输出控制信号 线。
[0012] 进一步地，所述基底上还形成有：多个用于实现光感触控功能的光感触控电路，所 述光感触控电路也内置于所述像素单元中。
[0013] 具体地，所述光感触控电路包括：感光单元，与所述公共电压输入端相连，用于采 集相应区域内的光信号并将其转变为光电流信号；第二输出控制单元，与所述感光单元的 输出端相连，并连接所述初始化信号线和所述信号读取线，用于在所述初始化信号线的控 制下将所述感光单元产生的光电流信号输出到所述信号读取线。
[0014] 优选地，所述感光单元包括感光管和用于存储所述感光管产生的光电流的存储电 容，其中，所述感光管的第一端与所述感光管的控制端、所述存储电容的第一端相连接，并 连接所述公共电压输入端，所述感光管的第二端与所述存储电容的第二端相连，并作为所 述感光单元的输出端与所述第二输出控制单元相连。
[0015] 优选地，所述第二输出控制单元包括第四薄膜晶体管，所述第四晶体管的第一端 连接所述感光单元的输出端，第二端连接所述信号读取线，控制端连接所述初始化信号线。
[0016] 可选地，所述初始化信号线平行于栅线设置，所述信号读取线平行于数据线设置。
[0017] 优选地，所述初始化信号线由栅线充当，所述输出控制信号线由所述初始化信号 线的下一行栅线充当。
[0018] 本发明实施例还提供一种显示装置，包括任一项所述的阵列基板。
[0019] 具体地，所述指纹识别电路还连接有一放大器；所述放大器的第一输入端连接至 所述指纹识别电路中信号读取线的末端，所述放大器的第二输入端输入基准电压，所述放 大器的第一输入端和输出端之间并联有电容和开关。
[0020] 另一方面，本发明实施例提供一种阵列基板的驱动方法，包括：
[0021] 初始化阶段：在初始化信号线的控制下，指纹识别电路中的初始化单元对指纹识 别单元进行初始化，同时在输出控制信号线的控制下第一输出控制单元关闭输出通路；
[0022] 采集阶段：在所述初始化信号线的控制下，所述初始化单元关闭，同时在所述输出 控制信号线的控制下，指纹识别单元产生的识别信号输出到信号读取线。
[0023] 本发明实施例还提供另一种阵列基板的驱动方法，包括：
[0024] 第一阶段：对于指纹识别电路，在初始化信号线的控制下，初始化单元对指纹识别 单元进行初始化，同时在输出控制信号线的控制下第一输出控制单元关闭输出通路；对于 光感触控电路，在初始化信号线的控制下，第二输出控制单元开启感光单元到信号读取线 的输出通路，感光单元因光照产生的光电流信号通过信号读取线输出，将输出的所述光电 流信号的强度变化差值与无触控阈值进行比较，根据比较结果判断该第一阶段是否发生光 触控动作以及发生光触控动作的位置；
[0025] 第二阶段：对于所述指纹识别电路，所述初始化单元关闭，同时在所述输出控制信 号线的控制下，指纹识别单元产生的识别信号输出到信号读取线；对于所述光感触控电路， 所述第二输出控制单元关闭感光单元到信号读取线的输出通路。
[0026] 本发明实施例提供一种阵列基板及其驱动方法、显示装置，将指纹识别电路内置 于显示区域的像素中，用户使用时可以同步进行指纹识别与操作，并且，显示器件与指纹识 别器件可以同步制造完成，不需要进行功能组合，能够达到简化操作以及制造流程的目的。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附 图。
[0028] 图1为本发明实施例一提供的阵列基板的结构示意图一；
[0029] 图2为本发明实施例一中指纹识别电路的工作原理示意图；
[0030] 图3为本发明实施例一中探测电极上方为指纹的凹部时指纹识别电路的工作原 理示意图；
[0031] 图4为本发明实施例一中探测电极上方为指纹的凸部时指纹识别电路的工作原 理示意图；
[0032] 图5为本发明实施例一提供的阵列基板的驱动方法流程图；
[0033] 图6为本发明实施例一提供的阵列基板的结构示意图二；
[0034] 图7为本发明实施例二提供的阵列基板的结构示意图一；
[0035] 图8为图7所示阵列基板的工作时序图；
[0036] 图9为本发明实施例二提供的阵列基板的结构示意图二；
[0037] 图10为图9所示阵列基板的工作时序图。
[0038] 附图标记
[0039] 11-数据线，12-栅线，13-输出控制信号线，14-信号读取线，15-像素单元，
[0040] 16-指纹识别电路，161-初始化单元，162-指纹识别单元，
[0041] 163-第一输出控制单元，17-光感触控电路，171-感光单元，
[0042] 172-第二输出控制单元，18-手指，19-像素显示电路，20-放大器，
[0043] d-探测电极，Cs-基准电容，Ml-第一晶体管，M3-第三晶体管，
[0044] M2-第二晶体管，T1-感光管，T2-第四晶体管，Cp-存储电容，TFT-开关管，
[0045] Cst_液晶偏转电容，Q。-显示存储电容，C-电容，K-开关。

【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0047] 本发明实施例提供一种阵列基板，所述阵列基板包括基底，所述基底上形成有栅 线和数据线，以及由栅线和数据线限定的像素单元，所述基底上还形成有：多个用于进行指 纹识别的指纹识别电路，所述指纹识别电路内置于所述像素单元中。
[0048] 本发明实施例提供的阵列基板，将指纹识别电路内置于显示区域的像素中，用户 使用时可以同步进行指纹识别与操作，并且，显示器件与指纹识别器件可以同步制成，不需 要进行功能组合，能够达到简化操作以及制造流程的目的。采用该种阵列基板的显示面板， 可以同时实现显示、指纹识别的功能。
[0049] 进一步地，本发明实施例提供的阵列基板，所述基底上还形成有：多个用于实现光 感触控功能的光感触控电路，所述光感触控电路也内置于像素单元中。
[0050] 本发明实施例提供的阵列基板，还可将指纹识别电路和光感触控电路都内置于显 示区域的像素中，采用该种阵列基板的显示面板，可以同时实现显示、指纹识别和光触控 (光遥感）的三种功能。下面通过具体的实施例进行详细叙述
[0051] 实施例一
[0052] 本发明实施例提供一种阵列基板，参照图1所示，所述阵列基板包括基底，基底上 形成有数据线11和栅线12,以及由数据线11和栅线12限定的像素单元15,基底上还形成 有：多个用于进行指纹识别的指纹识别电路16,指纹识别电路16内置于像素单元15中。
[0053] 本实施例提供一种阵列基板的设计方案，将指纹识别电路16内置于显示区域的 像素单元15中，即像素单元15中除设置有像素显示电路19外，还设置有指纹识别电路16， 用户使用时可以同步进行指纹识别与操作，并且，显示器件与指纹识别器件可以同步制成， 不需要进行功能组合，能够达到简化操作以及制造流程的目的。采用该种阵列基板的显示 面板，可以同时实现显示、指纹识别的功能。对于液晶显示器，上述像素显示电路19包括控 制显示信号加载的开关管TFT、液晶偏转电容C st和显示存储电容Clc;。
[0054] 优选地，上述内置的指纹识别电路16与像素显示电路19通过信号复用方式相结 合，从而实现显示功能与指纹识别功能的结合。
[0055] 本发明实施例对指纹识别电路16的实现方式不做限定，可以是本领域技术人员 所熟知的任意实现方式，下面仅举出一种可选的指纹识别电路16的实现方式作为参考。
[0056] 如图1所示，基底上还形成有：信号读取线14(即图中的Y-Read Line)、初始化 信号线（栅线Gate η充当）、公共电压输入端Vcom、输出控制信号线13(即图中的X-Read Line);指纹识别电路16包括初始化单元161、指纹识别单元162和第一输出控制单元163。 其中，初始化单元161，与指纹识别单元162相连，并连接公共电压输入端Vcom，用于在初始 化信号线（栅线Gate η)的控制下对指纹识别单元162进行初始化；指纹识别单元162,与 公共电压输入端Vcom、初始化信号线（栅线Gate η)相连，用于对相应区域内的指纹进行识 别并产生识别信号；第一输出控制单元163,与指纹识别单元162相连，并连接输出控制信 号线13和信号读取线14,用于在输出控制信号线13的控制下将指纹识别单元162产生的 识别信号输出到信号读取线14。
[0057] 需要注意的是，本实施例对上述指纹识别电路16中的初始化单元161、指纹识别 单元162和第一输出控制单元163的具体实现方式不做限定，只需具有相应的功能即可，本 领域技术人员可以灵活选择相应的电学器件来实现，并且可以根据电学器件的不同对电路 连接做出相应的设计，下面仅举出一种可选的具体实现方式作为参考。
[0058] 具体而言，其中初始化单元161具体包括第一晶体管Ml，第一晶体管Ml的第一端 连接公共电压输入端Vcom，第二端连接指纹识别单元162的电压输入端，控制端连接初始 化信号线（栅线Gate η)。
[0059] 其中，指纹识别单元162具体包括基准电容Cs、感应电极d和第二晶体管M2 ;基准 电容Cs的第一端与感应电极d相连，并作为指纹识别单兀162的电压输入端与第一晶体管 Ml的第二端相连，基准电容Cs的第二端连接初始化信号线（栅线Gate η);第二晶体管M2 的控制端与基准电容Cs的第一端相连，第二晶体管M2的第一端连接公共电压输入端Vcom， 第二端作为指纹识别单元162的输出端连接第一输出控制单元163。
[0060] 其中，第一输出控制单元163具体包括第三晶体管M3,第三晶体管M3的第一端连 接所述指纹识别单元162的输出端，第二端连接信号读取线14,控制端连接输出控制信号 线13。
[0061] 图1中仅详细示出阵列基板上一个像素单元的结构。实际上每一个内置有指纹识 别电路16的像素单元15即为一个指纹采集点，可用来采集某一点对应的（手指）凹凸信 息，多个这样的像素单元15采集到的信息进行组合汇总，即得到指纹信息。因此，并不需要 在每一个像素单元15中都设置指纹识别电路16, 一般采用周期性植入方式，将指纹识别电 路16引入显示区域。具体实施时，指纹识别电路16的周期性分布方式、分布密度或者间距 可以根据实际情况进行设计，本实施例对此不作限定。
[0062] 上述第一晶体管Ml、第二晶体管M2、第三晶体管M3的具体选型可以不做限定，只 需具有相应的功能即可，并且本领域技术人员可以根据选型的不同对电路连接做出相应的 改变。但优选地，为了不因指纹识别电路16而额外增加工序，第一晶体管Ml、第二晶体管 M2、第三晶体管M3均采用与控制像素显示信号加载的开关管TFT相同的管子，这样制备时 可同步形成。例如，若图1示出的阵列基板适用于液晶显示器，指纹识别电路16中的第一 晶体管Ml、第三晶体管M3、第二晶体管M2以及像素显示电路19中的开关管TFT全部采用 N型薄膜晶体管，在制备阵列基板的时同步在像素单元15中形成指纹识别电路16。
[0063] 下面针对图1示出的阵列基板，对指纹识别电路16的工作过程进行原理性说明。 如图2所示，发生触控时，实际上是探测电极d作为电容的一极板，手指作为电容的另一极 板，探测电极d与手指产生耦合电容Cf (该耦合电容Cf即携带手指某一点的凹凸信息）。 另外，指纹识别电路16还包含基准电容Cs，同时第_晶体管M2本身也有寄生电容Ct，当手 指触控到屏幕时，当前像素的探测电极d与当前像素上方的手指凹凸部位形成耦合电容C f， 通过Cf大小的不同，从而改变第二晶体管M2的控制端电势（即栅极电势，栅极电势的大小 是由Cf与Cs和Ct的占有比所决定的，C f越大则栅极电势越小，反之亦然），从而使得第二 晶体管M2的漏极电流发生变化，以此来确定凹凸信息。
[0064] 指纹识别单元162产生的识别信号在第三晶体管M3开启时，流经第三晶体管M3， 经过信号读取线14(Y_Read Line)传输到终端信号接收部件（位于阵列基板之外），如图3 中的虚线箭头所示。具体而言，如果该像素中探测电极d上方的手指为凹部，凹部与探测电 极d形成的耦合电容为C1 (该电容较小），若C1相对基准电容Cs和寄生电容Ct而言足够 小，则此时第二晶体管M2的栅极电势会增加，结果使得第二晶体管M2处于放大开启状态， 信号读取线14采集的是经过放大的电流信号，由终端计算得出的结果就是，此像素区域对 应的是手指的凹部，见图3所示。
[0065] 同理，如图4所示，如果该像素中探测电极d上方的手指为凸部，凸部与探测电极d 形成的耦合电容为C2 (该电容较大），若C2相对基准电容Cs和寄生电容Ct足够大，则此时 第二晶体管M2的栅极电势会降低，从而使第二晶体管M2处于截止状态，信号读取线14采 集的是初始电流信号，由终端计算得出的结果就是，此像素区域对应为手指的凸部。因此， 第二晶体管M2的选型应满足，探测电极d对应手指指纹的凹部时，第二晶体管M2处于放大 开启状态；对应探测电极d对应手指指纹的凸部时，第二晶体管M2处于截止状态，具体实施 时可以根据经验进行设置，并通过实验进行验证。
[0066] 本实施例提供的阵列基板适用于液晶显示器，可使像素单元除显示功能外还具备 指纹采集功能。采用了本实施例阵列基板的显示器，用户使用时可以同步进行指纹识别与 操作，并且，显示器件与指纹识别器件可以同步制成，不需要进行功能组合，能够达到简化 操作以及制造流程的目的。
[0067] 本实施例还提供一种驱动方法，适用于图1所示的阵列基板，该方法如图5所示， 具体包括：
[0068] 101、初始化阶段：在初始化信号线（图中的栅线Gate η)的控制下，指纹识别电路 16中的初始化单元161对指纹识别单元162进行初始化，同时在输出控制信号线13 (图中 的X-Read Line)的控制下第一输出控制单元163关闭输出通路；
[0069] 本步骤中利用栅极脉冲信号和公共电压信号实现指纹识别电路16的初始信号重 置。初始化信号线（即栅线Gate η)输出高电平开启指纹识别电路16中的第一晶体管M1， 公共电压信号输入探测电极d，其结果是探测电极d的电势重置为公共电压；同时，输出控 制信号线13 (X-Read Line)输出低电平关闭指纹识别电路16中的第三晶体管M3,指纹识别 单元162到信号读取线14的输出通路不导通。本步骤的主要目的是将指纹识别电路16的 初始信号进行重置。
[0070] 102、采集阶段：在初始化信号线（即图中的栅线Gate η)的控制下，初始化单元 161关闭，同时在输出控制信号线13的控制下，指纹识别单元162产生的识别信号输出到信 号读取线14。
[0071] 本步骤为指纹识别电路16的指纹信号采集阶段，栅线Gate η输出低电平关闭 第一晶体管Μ1，掐断公共电压信号输入端Vcom与探测电极d的连接，输出控制信号线 13(X-Read Line)输出高电平开启第三晶体管M3,指纹识别单元162产生的识别信号流经 第三晶体管M3,经过信号读取线14传输到终端信号接收部件。
[0072] 上述的初始化信号线和输出控制信号线14可以单独设置，也可以与栅线复用。采 用单独设置方式时，初始化信号线可平行于栅线设置，信号读取线可平行于数据线设置。采 用与栅线复用时，可以如图6所示，如果第η条栅线（Gate η)充当本实施例中的初始化信 号线，那么本实施例输出控制信号线13 (X-Read Line)优先选择第η+1条栅线（Gate η+1) 充当，即由第η条栅线为本实施例中的初始化信号线，第η+1条栅线（Gate η+1)为本实施 例中的输出控制信号线13。实际上，输出控制信号线13还可以选择第η条栅线（Gate η) 以下的任一条栅线来充当，即要求输出控制信号线13上的栅极脉冲信号落后于初始化信 号线上的栅极脉冲信号。
[0073] 图1所示像素除指纹识别电路16外，还设置有像素显示电路19,具体包括控制显 示信号加载的开关管TFT、液晶偏转电容C st和显示存储电容(^。，栅线12如第η条栅线（Gate η)输出高电平时，开关管TFT打开，该内置有指纹识别电路16的像素加载显示信号，同时此 阶段也对应下一行像素单元15中指纹识别电路16的初始化阶段；当第η条栅线的下一行 栅线（即第η+1条栅线，Gate η+1)输出高电平时，第η行像素对应的开关管TFT打开，该 行像素加载显示信号，此阶段也对应指纹识别电路16的采集阶段。其中，像素显示电路19 的工作过程与现有技术相同，本实施例在此不再详述。
[0074] 本发明实施例提供一种阵列基板及其驱动方法，将指纹识别电路内置于显示区域 的像素中，并通过信号线共用的方式进行驱动，其中，手指的指纹是由若干像素点的探测电 极d反馈的信号确定，而每一像素点的位置信息是由输出控制信号线13 (X-Read Line,用 于确定沿栅线方向的X坐标）和信号读取线14 (Y读取线，用于确定沿数据线方向的Y坐 标）共同确定的。可以理解的是，如果我们只对输出控制信号线13和信号读取线14确定 的位置信息进行提取，无须改变阵列基板及后端硬件，即可同步实现触控功能；当然，也可 以设置转换按钮（可以是虚拟的按钮），在指纹识别、触控、以及指纹识别并触控三种或其 中任意两种工作模式之间进行切换。
[0075] 采用本实施例阵列基板及其驱动方法的显示器件，用户使用时可以同步进行指纹 识别与操作，并且，显示器件与指纹识别器件可以同步制造完成，不需要进行功能组合，能 够达到简化操作以及制造流程的目的。
[0076] 需要注意的是，本发明实施例提供的阵列基板，虽然图1中以液晶显示器为例进 行说明，但实际上本领域技术人员均可以理解，本方明的应用并不限于此，本方明技术方案 还适用于其它类型的显示器如有机发光显示（OLED，Organic Light Emitting Diode)等。
[0077] 实施例二
[0078] 本发明实施例还提供另一种阵列基板，与实施例一所述阵列基板的不同之处在 于，如图7所示，该阵列基板的基底上还形成有：多个用于实现光感触控功能的光感触控电 路17,光感触控电路17也内置于像素单元15中。
[0079] 本实施例提供的阵列基板，除每一像素中均有的像素显示电路19外，还包括内置 于像素单元15中指纹识别电路16和光感触控电路17,指纹识别电路16和光感触控电路 17均采用周期性植入方式引入像素单元15中，指纹识别电路16和光感触控电路17可以位 于同一像素单元15中，也可以分别位于不同像素单元15中，例如可以如图7中所示，指纹 识别电路16和光感触控电路17分别位于邻近的两个像素中。其中，对于液晶显示器，上述 像素显示电路19具体包括：控制显示信号加载的开关管TFT，以及液晶偏转电容Cst和显 示存储电容C ie。
[0080] 本实施例提供的阵列基板，将指纹识别、光感触控及显示功能整合，通过栅极扫描 线复用方式，完成各自单元实现的功能。需要注意的是，本发明实施例对指纹识别电路16、 光感触控电路17的具体实现方式不做限定，可以是本领域技术人员所熟知的任意实现方 式，下面举出一种可选的实现方式作为参考。
[0081] 如图7所示，阵列基板的基底上还形成有：交叉设置的数据线11和栅线12,以及 与栅线12平行设置的输出控制信号线13 (X-Read Line)，与数据线11平行设置的信号读取 线14 (Y-Read Line)，数据线11和栅线12限定出的像素单元15,像素单元15中内置有指 纹识别电路16,与该像素单元15邻近的像素单元15中内置有光感触控电路17,各像素单 元15中还设置有像素显示电路19,该像素显示电路19具体包括：控制显示信号加载的开 关管TFT，以及液晶偏转电容Cst和显示存储电容C ie。
[0082] 指纹识别电路16的具体结构及连接方式已在实施例1中做过详细叙述，下面只对 光感触控电路17的结构及连接方式进行介绍。光感触控电路17具体包括：感光单元171， 与公共电压输入端Vcom相连，用于采集相应区域内的光信号并将其转变为光电流信号；第 二输出控制单元172,与感光单元171的输出端相连，并连接初始化信号线（图中的栅线 Gate η)和信号读取线14,用于在初始化信号线的控制下将感光单元171产生的光电流信 号输出到信号读取线14。
[0083] 具体而言，感光单元包括感光管Τ1和用于存储所述感光管产生的光电流的存储 电容Cp，其中，感光管Τ1的第一端与感光管Τ1的控制端、存储电容Cp的第一端相连接，并 连接公共电压输入端Vcom，感光管T1的第二端与存储电容Cp的第二端相连，并作为感光单 元171的输出端与第二输出控制单元172相连。第二输出控制单元172包括第四薄膜晶体 管T2,第四晶体管T2的第一端连接感光单元171的输出端，第二端连接信号读取线14,控 制端连接初始化信号线（栅线Gate η)。
[0084] 本实施例在显示区域引入光感触控电路17,每一个光感触控电路17内设计一感 光管Τ1 (如光感TFT)来采集外界光信号，根据感光管Τ1受到的光照强度的变化，将触控前 后光电信号强度变化差值与没有发生光触控时的初始值进行比较，依此判断是否有光触控 动作（即光照射强度变化），最终由终端采集信号确定触摸位置的坐标。具体实施时，可对 光电信号强度的初始值进行考察，确定一个无触控阈值，将触控前后光电信号强度变化差 值与无触控阈值进行比较，若小于该无触控阈值即认为没有发生光触控，若大于该无触控 阈值即认为发生了光触控。
[0085] 上述在显示区域引入光感触控电路17, 一般采用在像素中周期性植入光感触控电 路17的方式。具体实施时，每一个内置有光感触控电路17即为一个光感触控点，光感触控 电路17的周期性分布方式、分布密度或者间距可以根据实际情况（如光感触控点的设计要 求）进行设计，本实施例对此不作限定。本实施例提供的光感触控结构，不受显示器尺寸的 限制，因此尤其适合大尺寸的显示装置。
[0086] 同样需要注意的是，本实施例中的指纹识别电路16中的第一晶体管Ml、第三晶体 管M3、第二晶体管M2,光感触控电路17中的感光管T1、第四晶体管T2,其具体选型不做限 定，只需具有相应的功能即可，并且本领域技术人员可以根据选型的不同对电路连接做出 相应的改变。但优选地，为了不额外增加工序，指纹识别电路16中的第一晶体管Ml、第三晶 体管M3、第二晶体管M2,光感触控电路17中的感光管T1、第四晶体管T2均采用与控制像素 显示信号加载的开关管相同的管子，这样制备时可同步形成。
[0087] 图7示出的阵列基板适用于液晶显示器，指纹识别电路16中的第一晶体管Ml、 第三晶体管M3、第二晶体管M2,光感触控电路17中的感光管T1、第四晶体管T2以及像素 显示电路19中的开关管全部采用N型薄膜晶体管，这样在制备阵列基板的同时，同步在像 素单元中形成指纹识别电路16和光感触控电路17。具体制造时，可采用低温多晶硅（Low Temperature Poly-silicon, LTPS)技术形成上述中的N型薄膜晶体管。
[0088] 采用本实施例提供的阵列基板，液晶显示器生产时并不需要增加额外工艺制程， 即可将指纹识别功能、光感触控功能引入显示器屏幕内部，大大缩减了生产成本，同时使液 晶显示器具备显示、指纹识别、光感触控功能，操作便捷高效。另外，本实施例采用栅线和信 号读取线复用方式实现了指纹识别、光感触控和显示功能的叠加，颠覆了之前独立功能的 器件与显示器件之间功能累加的组合方式，提高了产品的附加值。
[0089] 本实施例还提供一种阵列基板的驱动方法，下面对照图7所示结构以及图8所示 的驱动信号，对该方法进行详细叙述，该方法具体包括：
[0090] 第一阶段（1th Stage):对于指纹识别电路16,在初始化信号线（图中的栅线Gate η)的控制下，初始化单元161对指纹识别单元162进行初始化，同时在输出控制信号线 13 (图中的X-Read Line)的控制下第一输出控制单元163关闭输出通路；对于光感触控电 路17,在初始化信号线的控制下，第二输出控制单元172开启感光单元171到信号读取线 14的输出通路，感光单元171因光照产生的光电流信号通过信号读取线14输出，将输出的 所述光电流信号的强度变化差值与无触控阈值进行比较，根据比较结果判断该第一阶段是 否发生光触控动作以及发生光触控动作的位置；
[0091] 第二阶段：对于指纹识别电路16,初始化单元161关闭，同时在输出控制信号线13 的控制下，指纹识别单元162产生的识别信号输出到信号读取线14;对于光感触控电路17， 第二输出控制单元172关闭感光单元171到信号读取线14的输出通路。
[0092] 从图8中可以看到，第一阶段第η条栅线上的信号为高电平，将此行栅线控制的所 有TFT打开，同时也打开此位置指纹识别电路16内的第一晶体管Ml，公共电压信号Vcom提 供初始重置信号，输入探测电极d，探测电极d的电势变为公共电压，此过程最主要的目的 是将指纹识别电路16初始信号重置。
[0093] 对于光感触控电路17,第一阶段第η条栅线（Gate η)上的高电平也将光感触控 电路17中的第四晶体管Τ2开启，此时存储电容Cp储存的电位差为定值的情况下，当有光 照射至此处的光感触控电路17时，感光管（photo Sensor) T1接受到的光照强度增加，光电 电流增加；此时因第四晶体管T2-直开启，因此此信号（感光管T1此时的光电流）经过信 号读取线14(Y-Read Line)传送到末端放大器20,经放大器20放大后的信号再传给处理 器（图中未示出）进行数据计算分析；如此如果第二阶段发生触控动作，只要将触控前后光 电信号强度变化差值与无触控阈值进行比较，即可依此判断是否有光触控发生以及光触控 发生的位置。其中光触控发生的位置，其X方向（平行于栅线）坐标是由此时第η条栅线 (Gate η)输出点确定，其Υ方向（平行于数据线）坐标由信号读取线14(Y_Read Line)确 定。
[0094] 图8中可以看到，第二阶段第n+1栅线（Gate n+1)与控制信号线13(X_Read Line) 都为高电平，打开η+l行的显示TFT ;另外控制信号线13还用来充当指纹识别电路16X方 向（平行于栅线的方向）的读取线路，用来开启第三晶体管M3,此时信号读取线14(Y Read Line)则会第二次收集信息，此时收集的信息对应为指纹数据，经过终端的运算放大器进行 识别转换，最终得到我们想要的指纹信息。此时由于第η栅线（Gate η)已经为低电平，所 以第四晶体管Τ2所在的光感触控电路17的输出通路则处于关闭状态。
[0095] 综上所述，信号读取线14在第一、第二阶段先后两次经过信号读取线14进行信 号识别，分别收集光感触控信号及指纹信号，可以大大缩减了信号线数量，同时有效利用了 栅线12和信号读取线14,使用信号复用方式实现了显示、指纹识别及光触控三重功能的整 合。
[0096] 上述的初始化信号线和输出控制信号线14同样可以单独设置，也可以与栅线复 用。但优选地如图9所示，如果第η条栅线（Gate η)充当本实施例中的初始化信号线，那 么本实施例输出控制信号线13(Χ读取线）选择由第n+1条栅线（Gate n+1)充当，即由第 η条栅线为本实施例中的初始化信号线，第n+1条栅线（Gate n+1)为本实施例中的输出控 制信号线13,具体工作原理与上述实施例相同。图10为图9所示阵列基板的工作时序图。 [0097] 本实施例提供的阵列基板及其驱动方法，可以在满足正常显示的前提下，将像素 显示电路、指纹识别和光感触控的信号等兼容到一起，实现了三重功能的高效整合。采用本 实施例阵列基板及其驱动方法的显示器件，用户使用时可以同步进行指纹识别与操作，同 时还可实现光感触控功能；并且，显示器件与指纹识别器件、光感触控器件可以同步制造完 成，不需要进行功能组合，能够达到简化操作以及制造流程的目的。
[0098] 实施例三
[0099] 本发明实施例还提供一种显示装置，包括有实施例一或实施例二中所描述的阵列 基板。
[0100] 实施例一或实施例二中的阵列基板，将指纹识别功能（或者指纹识别功能和光感 触控功能一起）引入显示区域，采用该种阵列基板的显示面板，可以同时实现显示、指纹识 别功能（或者指纹识别及光感触控功能）。采用上述阵列基板的显示装置，用户使用时可以 同步进行指纹识别与操作，并且，显示器件与指纹识别器件可以同步制造完成，不需要进行 功能组合，能够达到简化操作以及制造流程的目的。
[0101] 所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、0LED面板、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。
[0102] 进一步地，如图1所示，所述阵列基板上的指纹识别电路16还连接有一放大器20 ; 放大器20的第一输入端连接至指纹识别电路16中信号读取线14的末端，放大器20的第 二输入端输入基准电压Vref，放大器20的第一输入端和输出端之间并联有电容C和开关 K〇
[0103] 如果同一信号读取线14同时连接有指纹识别电路16和光感触控电路17,在第一 阶段信号读取线14采集光触控信息，放大器20的基准电压Vref为没有发生光感触控对应 的无触控阈值；在第二阶段信号读取线14采集的是指纹信息，放大器20的基准电压Vref 为没有发生触摸动作的阈值。
[0104] 本实施例提出一种兼容指纹识别、光感触控的阵列基板，在形成具有显示功能的 像素矩阵的同时，还在像素单元内周期性植入指纹识别电路以及光感触控电路，以实现显 示与指纹识别及in cell光感触控三重功能的整合。
[0105] 为了便于清楚说明，在本发明中采用了第一、第二等字样对相似项进行类别区分， 该第一、第二字样并不在数量上对本发明进行限制，只是对一种优选的方式的举例说明，本 领域技术人员根据本发明公开的内容，想到的显而易见的相似变形或相关扩展均属于本发 明的保护范围内。
[0106] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实 施例而言，描述得比较简单，相关之处参见设备实施例的部分说明即可。
[0107] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM)等。
[0108] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1. 一种阵列基板，所述阵列基板包括基底，所述基底上形成有栅线和数据线，以及由栅 线和数据线限定的像素单元，其特征在于，所述基底上还形成有：多个用于进行指纹识别的 指纹识别电路，所述指纹识别电路内置于所述像素单元中。
2. 根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述基底上还形成有：信号读取线、 初始化信号线、公共电压输入端、输出控制信号线；所述指纹识别电路包括初始化单元、指 纹识别单元和第一输出控制单元，其中， 所述初始化单元，与所述指纹识别单元相连，并连接所述公共电压输入端，用于在所述 初始化信号线的控制下对所述指纹识别单元进行初始化； 所述指纹识别单元，与所述公共电压输入端、所述初始化信号线相连，用于对相应区域 内的指纹进行识别并产生识别信号； 所述第一输出控制单元，与所述指纹识别单元相连，并连接所述输出控制信号线和所 述信号读取线，用于在所述输出控制信号线的控制下将所述指纹识别单元产生的识别信号 输出到所述信号读取线。
3. 根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述初始化单元具体包括第一晶体 管，所述第一晶体管的第一端连接所述公共电压输入端，第二端连接所述指纹识别单元的 电压输入端，控制端连接所述初始化信号线。
4. 根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述指纹识别单元包括基准电容、感 应电极和第二晶体管； 其中，所述基准电容的第一端与所述感应电极相连，并作为所述指纹识别单元的电压 输入端与所述第一晶体管的第二端相连，所述基准电容的第二端连接所述初始化信号线； 所述第二晶体管的控制端与所述基准电容的第一端相连，所述第二晶体管的第一端连接所 述公共电压输入端，第二端作为所述指纹识别单元的输出端连接所述第一输出控制单元。
5. 根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述第一输出控制单元包括第三晶 体管，所述第三晶体管的第一端连接所述指纹识别单元的输出端，第二端连接所述信号读 取线，控制端连接所述输出控制信号线。
6. 根据权利要求2-5任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述基底上还形成有：多个 用于实现光感触控功能的光感触控电路，所述光感触控电路也内置于所述像素单元中。
7. 根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述光感触控电路包括： 感光单元，与所述公共电压输入端相连，用于采集相应区域内的光信号并将其转变为 光电流信号； 第二输出控制单元，与所述感光单元的输出端相连，并连接所述初始化信号线和所述 信号读取线，用于在所述初始化信号线的控制下将所述感光单元产生的光电流信号输出到 所述信号读取线。
8. 根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述感光单元包括感光管和用于存 储所述感光管产生的光电流的存储电容，其中， 所述感光管的第一端与所述感光管的控制端、所述存储电容的第一端相连接，并连接 所述公共电压输入端，所述感光管的第二端与所述存储电容的第二端相连，并作为所述感 光单元的输出端与所述第二输出控制单元相连。
9. 根据权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述第二输出控制单元包括第四薄 膜晶体管，所述第四晶体管的第一端连接所述感光单元的输出端，第二端连接所述信号读 取线，控制端连接所述初始化信号线。
10. 根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述初始化信号线平行于栅线设 置，所述信号读取线平行于数据线设置。
11. 根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述初始化信号线由栅线充当，所 述输出控制信号线由所述初始化信号线的下一行栅线充当。
12. -种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的阵列基板。
13. 根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述指纹识别电路还连接有一放 大器； 所述放大器的第一输入端连接至所述指纹识别电路中信号读取线的末端，所述放大器 的第二输入端输入基准电压，所述放大器的第一输入端和输出端之间并联有电容和开关。
14. 一种阵列基板的驱动方法，其特征在于，包括： 初始化阶段：在初始化信号线的控制下，指纹识别电路中的初始化单元对指纹识别单 元进行初始化，同时在输出控制信号线的控制下第一输出控制单元关闭输出通路； 采集阶段：在所述初始化信号线的控制下，所述初始化单元关闭，同时在所述输出控制 信号线的控制下，指纹识别单元产生的识别信号输出到信号读取线。
15. -种阵列基板的驱动方法，其特征在于，包括： 第一阶段：对于指纹识别电路，在初始化信号线的控制下，初始化单元对指纹识别单元 进行初始化，同时在输出控制信号线的控制下第一输出控制单元关闭输出通路；对于光感 触控电路，在初始化信号线的控制下，第二输出控制单元开启感光单元到信号读取线的输 出通路，感光单元因光照产生的光电流信号通过信号读取线输出，将输出的所述光电流信 号的强度变化差值与无触控阈值进行比较，根据比较结果判断该第一阶段是否发生光触控 动作以及发生光触控动作的位置； 第二阶段：对于所述指纹识别电路，所述初始化单元关闭，同时在所述输出控制信号线 的控制下，指纹识别单元产生的识别信号输出到信号读取线；对于所述光感触控电路，所述 第二输出控制单元关闭感光单元到信号读取线的输出通路。
【文档编号】G02F1/133GK104155785SQ201410386744
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】杨盛际, 董学, 王海生, 刘英明, 刘红娟 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司