一种指纹识别显示装置、其制作方法及驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别显示装置、其制作方法及驱动方法。

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装置、其制作方法及驱动方法，用以基于光敏效应在显示面板内部实现高效触控功能。

因此，本发明实施例提供了一种指纹识别显示装置，包括：设置在显示装置内部的呈阵列排布的多个光敏感应单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，

每个光敏感应单元包括：用于感测指纹按压时带来光强变化的光敏二极管，以及用于控制所述光敏二极管将光强变化转换为不同电位输出的控制开关晶体管；

各所述识别扫描线与各行所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各列所述光敏感应单元一一对应；或，各所述识别扫描线与各列所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各行所述光敏感应单元一一对应；

所述显示装置具有发出所述光敏二极管可感应光线的部件。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，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，源极与所述光敏二极管的一端相连，漏极与对应的所述识别输出线相连；

各所述光敏二极管的另一端与所述显示装置中的公共电极相连。

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

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述光敏二极管为PIN型光敏二极管；其中，所述P型端和所述N型端沿着平行于所述显示装置显示面的水平方向排列，或沿着垂直于所述显示装置显示面的竖直方向排列。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述PIN型光敏二极管中与所述控制开关晶体管的源极相连的一端为P型端，与所述显示装置中的公共电极相连的一端为N型端；或，

所述PIN型光敏二极管中与所述控制开关晶体管的源极相连的一端为N型端，与所述显示装置中的公共电极相连的另一端为P型端。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，各所述光敏二极管为红外光敏二极管；所述显示装置的部件发出红外光；或，

各所述光敏二极管为可见光敏二极管；所述显示装置的部件发出经过调制的可见光。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，各所述光敏二极管设置于子像素之间的间隙处；

在各所述光敏二极管为可见光光敏二极管时，在各所述光敏二极管上方的黑矩阵具有露出所述光敏二极管的开口区域，且在所述光敏二极管下方设置有遮挡部。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述显示装置为液晶显示装置，所述部件为背光模组。

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装置的制作方法，包括：

在衬底基板上依次形成分别属于P型薄膜晶体管、N型薄膜晶体管和PIN型光敏二极管的有源层，P型栅极，与所述P型栅极互不重叠的N型栅极，第一绝缘层，分别属于P型薄膜晶体管和N型薄膜晶体管的源漏极的图形；其中，

在形成所述P型栅极之后且形成所述N型栅极之前，进行B离子掺杂工艺，在所述属于P型薄膜晶体管的有源层中形成与所述属于P型薄膜晶体管的源漏极接触的区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成P型端；

在形成所述N型栅极之后且形成所述第一绝缘层之前，进行P离子掺杂工艺，在属于N型薄膜晶体管的有源层中形成与所述属于N型薄膜晶体管的源漏极接触的区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成N型端以形成水平方向排列的PIN型光敏二极管；或，在形成所述N型栅极之后且形成所述源漏极之前在所述P型端之上形成覆盖所述P型端的I型和N型端的图形以形成竖直方向排列的PIN型光敏二极管。

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装置的驱动方法，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固定电位的复位信号；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光敏二极管连接的控制开关晶体管读取所述光敏二极管的输出电流信号。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述驱动方法中，在所述光敏二极管的P型端与所述控制开关晶体管相连且N型端与公共电极相连时，所述复位信号的固定电位为低于公共电极的电位；

在所述光敏二极管的N型端与所述控制开关晶体管相连且P型端与公共电极相连时，所述复位信号的固定电位为高于公共电极的电位。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述驱动方法中，在所述指纹识别时间段之前，还包括：

各所述识别扫描线同时加载扫描信号，且各所述信号输出线通过与各所述光敏二极管连接的各控制开关晶体管读取各所述光敏二极管的输出电流信号；

在确定各所述输出电流信号中存在周期性浮动信号时，确定存在手指按压后执行指纹识别时间段的驱动。

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装置、其制作方法及驱动方法，在显示装置内部设置多个光敏感应单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，每个光敏感应单元包括：用于感测指纹按压时带来光强变化的光敏二极管，以及用于控制光敏二极管将光强变化转换为不同电位输出的控制开关晶体管；显示装置还具有发出光敏二极管可感应光线的部件。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，显示装置发出的光敏二极管可感应光线照射到手指的脊和谷位置反射到光敏感应单元的光敏二极管的光强不同，光强差异转换为电流信号差异从而实现指纹的检测，光敏感应单元基于光敏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阵列基板的结构示意图；

图3a和图3b分别为本发明实施例提供的水平放置的PIN型光敏二极管的制作工艺示意图；

图4为本发明实施例提供的竖直放置的PIN型光敏二极管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的指纹识别显示装置的时序图。

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装置、其制作方法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光敏感应单元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，

每个光敏感应单元100包括：用于感测指纹按压时带来光强变化的光敏二极管101，以及用于控制光敏二极管101将光强变化转换为不同电位输出的控制开关晶体管102；

各识别扫描线Finger 1至n与各行光敏感应单元100一一对应，各识别输出线Read 1和2与各列光敏感应单元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与各列光敏感应单元100一一对应，各识别输出线Read 1和2与各行光敏感应单元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；

该显示装置具有发出光敏二极管101可感应光线的部件。

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和谷，显示装置发出的光敏二极管101可感应光线照射到手指的脊和谷位置反射到光敏感应单元100的光敏二极管101的光强不同，光强差异转换为电流信号差异从而实现指纹的检测，光敏感应单元100基于光敏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，以便通过控制开关晶体管102控制光敏二极管101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，源极与光敏二极管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，在识别扫描线加载扫描信号时，控制开关晶体管处于导通状态，识别输出线与光敏二极管Finger 1至n一端连接，通过识别输出线Read 1和2可以对光敏二极管101一端加载复位信号或者读取光敏二极管101一端输出的信号；并且，为了保证各光敏二极管101可以进行光电转换效应，各光敏二极管101的另一端可以与显示装置中的公共电极相连，以保证光敏二极管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，本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，光敏二极管101具体可以采用PIN型光敏二极管。并且，在现有的显示装置的制作工艺不增加的基础上，如图1所示，可以采用水平放置的PIN型光敏二极管，即P型端和N型端沿着平行于显示装置显示面的水平方向排列，或者，也可以采用竖直放置的PIN型光敏二极管，即P型端和N型沿着垂直于显示装置显示面的竖直方向排列。

具体地，在现有的显示装置的阵列基板中会设置由P型TFT和N型TFT组成的CMOS，CMOS主要存在于GOA部分，而在显示区域一般采用N型TFT作为开关晶体管，如图2所示。其具体制作工艺包括以下步骤：

1、在衬底基板001上形成遮挡层002的图形；

2、形成缓冲层003，在缓冲层003上形成分别属于P型薄膜晶体管B和N型薄膜晶体管A有源层004P和004N的图形；

3、形成栅绝缘层005，在栅绝缘层005上形成P型栅极006的图形，之后利用P型栅极006的遮挡对属于P型薄膜晶体管的有源层004P进行B离子掺杂工艺，以便在属于P型薄膜晶体管B的有源层004P中形成与属于P型薄膜晶体管B的源漏极009P接触的区域；

4、形成与P型栅极006互不重叠的N型栅极007的图形，之后利用N型栅极007的遮挡对属于N型薄膜晶体管A的有源层004N进行P离子掺杂工艺，以便在属于N型薄膜晶体管A的有源层004N中形成与属于N型薄膜晶体管A的源漏极009N接触的区域；

5、形成第一绝缘层008，并形成第一绝缘层008和栅绝缘层005的图形；

6、形成分别属于P型薄膜晶体管B和N型薄膜晶体管A的源漏极009P和009N的图形；

7、形成第二绝缘层010的图形；

8、形成第一透明电极011的图形；

9、形成第三绝缘层012的图形；

10、形成第二透明电极013的图形。

具体地，在采用水平放置的PIN型光敏二极管时，可以在现有的阵列基板的制作工艺中可以不增加新的工艺来实现同时制作出PIN型光敏二极管。在上述步骤2中同时形成属于PIN型光敏二极管的有源层；如图3a所示，之后，在上述步骤3中进行B离子掺杂工艺时，利用光刻胶的遮挡保护I型和N型区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成P型端；最后，如图3b所示，在上述步骤4中进行P离子掺杂工艺时，利用光刻胶的遮挡保护P型和I型区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成N型端，以形成水平方向排列的PIN型光敏二极管。

具体地，在采用竖直放置的PIN型光敏二极管时，如图4所示，在上述步骤2中同时形成属于PIN型光敏二极管的有源层；之后，在上述步骤3中进行B离子掺杂工艺时，同时在属于PIN型光敏二极管101的有源层中形成P型端；最后，在上述步骤4形成N型栅极007之后，且步骤6形成源漏极009N之前，在P型端之上形成覆盖P型端的I型和N型端的图形以形成竖直方向排列的PIN型光敏二极管101。并且，为了使P型端与对应的公共电极连接可以利用遮挡层，即在遮挡层中制作与公共电极连接的公共电极线002a，将P型端与公共电极线002a连接，此时，需要在步骤2中增加对于缓冲层构图的工艺。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，PIN型光敏二极管101两个极性端的连接关系可以互换，即如图1所示，PIN型光敏二极管101中与控制开关晶体管102的源极相连的一端可以为P型端，对应地，与显示装置中的公共电极相连的一端为N型端，此时为了保证PIN结的反向偏置，需要通过控制开关晶体管的源极对P型端加载低于公共电极电位的信号；或者，如图4所示，PIN型光敏二极管101中与控制开关晶体管102的源极相连的一端为N型端，对应地，与所述显示装置中的公共电极相连的另一端为P型端，此时为了保证PIN结的反向偏置，需要通过控制开关晶体管102的源极对N型端加载高于公共电极电位的信号。

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，可以根据具体配置的光敏二极管101的类型设置对应的发出光敏二极管101可感应光线的部件。例如：当各光敏二极管101采用红外光敏二极管101时，对应地，显示装置的部件需发出红外光，具体可以在具有主动发光功能的显示装置中单独设置发出红外光的子像素，或者利用被动发光的诸如液晶显示装置的背光模组，设置能够发出红外光的部分。当各光敏二极管101为可见光敏二极管101，为了避免显示时使用的可见光对指纹识别时光敏二极管感应的可见光造成干扰，可以使显示装置的部件发出经过调制的可见光，例如调制成方波的可见光；此时，具体可以在具有主动发光功能的显示装置中单独设置发出经过调制光线的子像素，或者利用被动发光的诸如液晶显示装置的背光模组，设置能够发出经过调制后的可见光的部分。

并且，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，为了不影响显示装置正常显示的像素开口率，一般地，各光敏二极管101会设置于子像素之间的间隙处，即黑矩阵所覆盖的区域。在各光敏二极管101采用可见光光敏二极管时，为了使可见光光敏二极管能够接收到反射的可见光，在各光敏二极管101上方的黑矩阵应具有露出光敏二极管101的开口区域，且在光敏二极管101下方设置有遮挡部。在各光敏二极管101采用红外光敏二极管时，由于红外光具有穿透性，因此，可以不必在黑矩阵图案中设置开口区域。

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装置的制作方法，包括以下步骤：

在衬底基板上依次形成分别属于P型薄膜晶体管、N型薄膜晶体管和PIN型光敏二极管的有源层，P型栅极，与P型栅极互不重叠的N型栅极，第一绝缘层，分别属于P型薄膜晶体管和N型薄膜晶体管的源漏极的图形；其中，

在形成P型栅极之后且形成N型栅极之前，进行B离子掺杂工艺，在属于P型薄膜晶体管的有源层中形成与属于P型薄膜晶体管的源漏极接触的区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成P型端；

在形成N型栅极之后且形成第一绝缘层之前，进行P离子掺杂工艺，在属于N型薄膜晶体管的有源层中形成与属于N型薄膜晶体管的源漏极接触的区域，同时在属于PIN型光敏二极管的有源层中形成N型端以形成水平方向排列的PIN型光敏二极管；或，在形成N型栅极之后且形成源漏极之前在P型端之上形成覆盖P型端的I型和N型端的图形以形成竖直方向排列的PIN型光敏二极管。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述指纹识别显示装置的驱动方法，包括以下步骤：

如图5所示，在指纹识别时间段，分为两个时间段：

第一时间段为复位时间段：各识别扫描线Finger 1至n逐个加载扫描信号，且各信号输出线Read 1至n同时加载一固定电位的复位信号。

在具体实施时，为了确保在复位时间段各光敏二极管处于反偏状态，需要保证光敏二极管的P型端的电位低于N型端的电位，则在光敏二极管的P型端与控制开关晶体管相连且N型端与公共电极相连时，该复位信号的固定电位为低于公共电极的电位；在光敏二极管的N型端与控制开关晶体管相连且P型端与公共电极相连时，该复位信号的固定电位为高于公共电极的电位。

在各识别扫描线Finger 1至n加载扫描信号时，各信号输出线Read 1至n加载的复位信号接入至各光敏二极管，使其处于固定电压差；当各识别扫描线Finger 1至n关闭即未加载扫描信号后，各光敏二极管保持固定电压差不变。此时显示装置发出的可被光敏二极管感应的光线照射到手指时，手指指纹中谷和脊会反射回不同强度的光线，反射至光敏二极管的不同光强会引起光敏二极管的电位差变化，反射至光敏二极管的光强越强，即照射到光敏二极管的光强越强，光敏二极管的电位差下降越多。

第二时间段为读取时间段：各识别扫描线Finger 1至n再次逐个加载扫描信号，且各信号输出线Read 1至n通过与光敏二极管连接的控制开关晶体管读取光敏二极管的输出电流信号。

这样，光敏二极管在经过连接的识别扫描线Finger 1至n在从复位时间段至读取时间段两次加载扫描信号之间的间隔时间段a后，从信号输出线Read 1至n流出的输出电流信号会不同，根据该输出电流信号的变化，可以识别指纹。

较佳地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置的驱动方法中，如图5所示，还可以在指纹识别时间段之前增加一个真手指判断时间段，在该时间段可以判断是否真实存在手指按压，对于指纹检测的安全性有所提升，具体地，在该时间段执行如下操作：

各识别扫描线Finger 1至n同时加载扫描信号，且各信号输出线Read 1至n通过与各光敏二极管连接的各控制开关晶体管读取各光敏二极管的输出电流信号，即各信号输出线Read 1至n同时读取输出电流信号，并对读取的输出电流信号进行判断；

在确定各输出电流信号中存在周期性浮动信号时，确定存在手指按压后执行指纹识别时间段的驱动；否则认定不存在手指按压，则不进行指纹识别时间段的操作。

这里的周期性浮动信号是指信号在一定区间进行有规律的上下浮动。这是由于手指血液里面存在血红蛋白，当手指按压后，由于人体受到心脏血量输出与输入有规律变化，这样手指部的血红蛋白量也会有规律变大以及变小，血红蛋白会较强烈的吸收红外光或者反射可见光，这样反射回去的红外光或可见光的总量也会有规律变化，从而可以被光敏二极管检测到，实现判断是否存在真实手指按压的功能。

进一步地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置的驱动方法中，如图5所示，除了包含指纹识别时间段和真手指判断时间段的驱动之外，根据需要，一般还会包括显示时间段，栅线Gate 1至n依次加载栅极扫描信号，数据线加载灰阶信号，由于显示时间段的驱动和现有的显示装置的驱动相类似，在此不再赘述。并且，当识别输出线单独设置，即不与数据线复用时，还可以不会指纹识别时间段和显示时间段分时驱动，即可以同时实现指纹识别和显示的功能，在此不做详述。

进一步地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置的驱动方法中，除了包含上述显示时间段、指纹识别时间段和真手指判断时间段的驱动之外，还可以根据指纹识别显示装置中设置部件的需要，增加触控时间段等的驱动，在此不做赘述。

本发明实施例提供的上述指纹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指纹识别显示装置、其制作方法及驱动方法，在显示装置内部设置多个光敏感应单元，多条识别扫描线，以及多条识别输出线；其中，每个光敏感应单元包括：用于感测指纹按压时带来光强变化的光敏二极管，以及用于控制光敏二极管将光强变化转换为不同电位输出的控制开关晶体管；显示装置还具有发出光敏二极管可感应光线的部件。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，显示装置发出的光敏二极管可感应光线照射到手指的脊和谷位置反射到光敏感应单元的光敏二极管的光强不同，光强差异转换为电流信号差异从而实现指纹的检测，光敏感应单元基于光敏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。