显示基板及其驱动方法、显示装置与流程

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其驱动方法、显示装置。

背景技术：

指纹是人体与生俱来、独一无二且可与他人相区别的特征。它是由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成的，这些脊和谷的组成细节通常包括脊的分叉、脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等，决定了每个指纹团的唯一性。由之发展起来的指纹识别技术是较早被作为个人身份验证的技术，根据指纹采集、输入的方式不同，目前广泛应用并被熟知的有：光学成像、热敏传感器、人体红外传感器等。

在本发明中提供一种新型的具有指纹识别功能的显示装置。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种具有指纹识别功能的显示基板及其驱动方法、显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板，划分为像素区和位于两相邻所述像素区之间的遮光区；所述显示基板包括多个超声波指纹传感器；每个所述超声波指纹传感器均包括分设于两相邻的所述遮光区中的驱动结构和接收结构；其中，

所述驱动结构，用于产生超声波信号；

所述接收结构，用于接收手指所反射的超声波信号，并将该超声波信号转化成电信号，以确定指纹信息。

优选的是，所述驱动结构包括：沿背离基底侧依次设置的第一电极、第一压电材料层、第二电极；

所述接收结构包括：沿背离基底侧依次设置的第三电极、第二压电材料层、第四电极。

进一步优选的是，所述第一压电材料层和所述第二压电材料层为同层设置、材料相同。

进一步优选的是，所述第一电极和所述第三电极同层设置且材料相同；和/或，

所述第二电极和所述第四电极同层设置且材料相同。

优选的是，所述显示基板为彩膜基板；在所述遮光区中设置黑矩阵，在所述黑矩阵中设置有通孔，每个所述指纹识别传感器中的所述驱动结构和所述接收结构，分设于两相邻的所述黑矩阵的通孔中。

优选的是，所述显示基板为阵列基板；在所述遮光区中设置有像素驱动电路；每个所述指纹识别传感器中的所述驱动结构和所述接收结构，分设于两相邻的所述像素驱动电路上方。

优选的是，所述显示基板还包括：所述指纹检测模块，用于根据所述接收结构所输出的电信号，确定指纹信息。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种上述显示基板的驱动方法，包括：

指纹识别阶段：给所述驱动结构施加驱动电压，所述驱动结构产生超声波信号；通过所述接收结构，接收手指所反射的超声波信号，并将该超声波信号转化成电信号，以确定指纹信息。

优选的是，所述通过所述接收结构，接收手指所反射的超声波信号，并将该超声波信号转化成电信号，以确定指纹信息时，不给所述驱动结构施加驱动电压。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括上述的显示基板。

本发明具有如下有益效果：

由于，本发明中的超声波指纹传感器的驱动结构和接收结构均设置在遮光区，因此不会影响显示基板的开口率；同时，每个超声波指纹传感器中的驱动结构和接收结构分设于两相邻遮光区中，也即每个超声波指纹传感器中的驱动结构和接收结构之间间隔一个像素区，因此尽可能避免驱动结构所发射的信号和接收结构所接收的信号之间产生干扰，从而可以使得指纹识别的谷和脊更加清晰。

附图说明

图1为本发明的实施例1的显示基板的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的显示基板的驱动结构的示意图；

图3为本发明的实施例1的显示基板的接收结构的示意图；

图4为本发明的实施例1的显示基板为彩膜基板的示意图；

图5为本发明的实施例1的显示基板为阵列基板的示意图。

其中附图标记为：10、基底；20、像素驱动电路；11、第一电极；12、第二电极；13、第一压电材料层；21、第三电极；22、第四电极；23、第二压电材料层；tx、驱动结构；rx、接收结构；r、红色滤光片；g、绿色滤光片；b、蓝色滤光片；bm、黑矩阵；q1、像素区；q2、遮光区。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种显示基板，其划分为像素区q1和位于两相邻像素区q1之间的遮光区q2，该显示基板包括多个超声波指纹传感器；每个超声波指纹传感器包括分设于两相邻的遮光区q2中的驱动结构tx和接收结构rx；其中，驱动结构tx用于产生超声波信号；接收结构rx用于手指反射的超声波信号，并将该超声波信号转化成电信号，以确定指纹信息。

由于，本实施例中的超声波指纹传感器的驱动结构tx和接收结构rx均设置在遮光区q2，因此不会影响显示基板的开口率；同时，每个超声波指纹传感器中的驱动结构tx和接收结构rx分设于两相邻遮光区q2中，也即每个超声波指纹传感器中的驱动结构tx和接收结构rx之间间隔一个像素区q1，因此尽可能避免驱动结构tx所发射的信号和接收结构rx所接收的信号之间产生干扰，从而可以使得指纹识别的谷和脊更加清晰。

优选的，如图2和3所示，驱动结构tx包括：沿背离所述基底10侧依次设置的第一电极11、第一压电材料层13、第二电极12；接收结构rx包括：沿背离基底10侧依次设置的第三电极21、第二压电材料层23、第四电极22。

具体的，超声波的驱动结构tx和接收结构rx都是“三明治结构”，上下电极夹着一层压电材料。驱动结构tx中的第一电极11和第二电极12上的电压发生改变，导致中间的第一压电材料随着电压发生形变而产生超声波；接收结构rx的第四电极22接收手指反射回来的超声波的能量导致第二压电材料发生形变，从而导致第三电极21电压上发生改变。其中，当指纹按压在显示屏的时候，会在显示屏在产生谷和脊的区别。由于谷中有空气，空气声阻抗大于固体声阻抗。当驱动结构tx产生的超声波到达谷(空气)和脊(固体)的时候，谷部分对于超声波的能量吸收较小，脊部分对超声波的能量吸收较大。在手指反射回来的超声波的被接收结构rx接收，并且谷和脊发射回来的能量大小不同，由此可以确定指纹上的谷和脊的识别。

其中，驱动结构tx中的第一压电材料层13和接收结构rx中的第二压电材料层23为同层设置、材料相同。也就是说，驱动电极第一压电材料层13和接收结构rx中的第二压电材料层23可以在一次构图工艺中制备。进一步的，驱动结构tx的第一电极11层和接收结构rx的第三电极21层同层设置且材料相同；驱动电极第二电极12层和接收结构rx的第四电极22层同层设置且材料相同。也就是说，驱动结构tx和接收结构rx完全处于同一层，较现有结构而言，驱动结构tx可以更靠近触控体(例如手指)，有利于将驱动结构tx所产生的超声波到达手指，以提高触控精度。

当然，也可以仅将驱动结构tx的第一电极11和接收结构rx的第三电极21同层设置且采用材料相同；或者将驱动电极第二电极12和接收结构rx的第四电极22同层设置且采用材料相同，同样可以达到降低成本，提高产能的效果。

在此需要说明的是，驱动结构tx的第二电极12和接收结构rx的第四电极22在工作时均接固定电位，而这二者所接的固定电位的大小可以相同，也可以不同。

当然，在实施例中的显示基板还可以包括指纹检测模块，其用于根据接收结构rx的第三电极21所输出的电信号，确定指纹信息。

如图4所示，作为本实施例的第一种具体实现方式，本实施例中的显示基板为彩膜基板。彩膜基板包括位于像素区q1中的彩色滤光片(例如红色滤光片r、绿色滤光片g、蓝色滤光片b)，位于遮光区q2中的黑矩阵bm。其中，在在所述黑矩阵bm中设置有通孔，每个所述指纹识别传感器中的所述驱动结构tx和所述接收结构rx，分设于两相邻的所述黑矩阵bm的通孔中。

在上述实现方式中，在每个黑矩阵bm中间留出一部分区域(通孔)作为超声波指纹传感器的放置区域，分别将驱动结构tx和接收结构rx放置在不同的位置，但是仍然是位于同一平面的。在此实现方式中，不需要增加额外的子像素，这样更加节省了显示区域空间。驱动结构tx和接收结构rx的材料是不透明的，能够完成遮光的作用，防止外界的光对阵列基板中的薄膜晶体管造成漏电流。

如图5所示，作为本实施例中第二种具体实现方式，本实施例中的显示基板为阵列基板；在所述遮光区q2中设置有像素驱动电路20；每个指纹识别传感器中的驱动结构tx和接收结构rx，分设于两相邻的像素驱动电路20上方。由于驱动结构tx和接收结构rx的材料是不透明的，能够完成遮光的作用，防止外界的光对像素驱动电路20中的薄膜晶体管造成漏电流。而且还可以省略与阵列基板相对设置的彩膜基板上的黑矩阵bm的设置。

实施例2：

本实施例提供一种显示基板的驱动方法，该显示基板为实施例1中的任意一种显示基板。该驱动方法包括：指纹识别的过程和显示的过程。

其中，指纹识别阶段：给驱动结构tx施加驱动电压，所述驱动结构tx产生超声波信号，通过接收结构rx，接收手指所反射的超声波信号，并将该超声波信号转化成电信号，以确定指纹信息。

当然，应当理解的是，该显示基板的驱动方法，还包括显示阶段，逐行扫描显示基板上的各行像素单元，以使各个像素单元显示相应的灰阶。

其中，由于在超声波传感器的驱动结构tx和接收结构rx在同一层，并且距离比较近，可能会造成超声波传感器的发射信号和接收信号之间的干扰而导致指纹识别的谷和脊不够清晰，所以在驱动结构tx的信号进行了时序，使得在超声波接收结构rx收信号的时候，驱动结构tx并不发射信号，从而避免了两者信号之间的干扰。例如驱动结构tx的第一压电材料到指纹的距离为0.5mm，在玻璃中传播速度假设5000m/s，用时序1ghz，则足够驱动结构tx发射100个信号而使得接收结构rx不受驱动结构tx的影响。以上的频率只是举例，在实际情况中的驱动结构tx到手指的距离，时序频率等要具体设定。

实施例3：

本实施例提供了一种显示装置，其包括实施例1中的显示基板。因此，本实施例的显示装置具有指纹识别功能。

其中，显示装置可以为液晶显示装置或者电致发光显示装置，例如液晶面板、电子纸、oled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。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。