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CN106815573B - 显示屏及电子装置 - Google Patents

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CN106815573B
CN106815573B CN201710010614.1A CN201710010614A CN106815573B CN 106815573 B CN106815573 B CN 106815573B CN 201710010614 A CN201710010614 A CN 201710010614A CN 106815573 B CN106815573 B CN 106815573B
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张红森
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Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种显示屏及电子装置。该显示屏在有效显示区(AA)内设置一个或多个指纹识别区块(5)，在所述指纹识别区块(5)内：每一子像素单元(SP)对应的像素电极层(11)包括子像素电极(111)、及与所述子像素电极(111)分隔的指纹识别电极(112)；每一子像素单元(SP)对应的黑色矩阵层(21)包括遮盖所述子像素电极(111)四周边缘的黑色边框(211)、及完全遮盖指纹识别电极(112)的黑色实块(212)；并设置指纹识别信号线(13)接触指纹识别电极(112)，将指纹识别电极(112)电性连接至显示和指纹识别集成芯片(9)，能够将指纹识别功能集成于其解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别。

Description

显示屏及电子装置
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种显示屏及电子装置。
背景技术
指纹识别技术作为生物识别技术中的一种，具有普遍性、唯一性、安全性、可采集性、可接受性等特点。指纹识别是根据不同指纹具有不同纹理的特性，将不同指纹图像之间的多个全局特征和局部细节特征进行对比，从而确定身份的一种认证技术。大部分指纹识别并不直接存储指纹图像，而是利用数字化的指纹识别算法找到比对指纹的特征。按照指纹的采集方式不同，指纹识别主要分为光学式、电容式和超声波式三类。作为目前生物识别技术中最成熟且价格便宜的一种识别技术，指纹识别不仅在门禁、考勤系统中应用广泛，随着技术的发展，智能手机、平板电脑等消费类电子产品也具备了纹识别功能。
传统的光学指纹识别技术是手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射到电荷藕合器件(Charge Coupled Device，CCD)上，进而形成黑白相间的脊、谷线，即可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像，但是由于光程的要求、设备尺寸较大，不适合广泛应用到人们的日常生活中。随着智能手机、智能穿戴手表等消费品的普及，电容式指纹识别技术因其体积较小而得到了广泛的应用，电容式指纹识别技术的原理是将人的手指作为电容器的一个电极，指纹传感器(Sensor)为另一个电极，利用手指指纹的脊和谷相对于平滑指纹传感器之间形成的电容差，形成灰度图像，然后通过指纹算法匹配指纹的全局及局部细节信息来实现指纹识别功能。
随着智能手机等电子消费品的普及，指纹识别逐渐由设计在显示屏外部发展至设计到显示屏内部，即由一般设计在手机的下方、侧边、背面发展为集成在手机的显示区域内。对于高解析度的中小尺寸产品(如智能手机、平板电脑等)，一般采用平面转换(In-Plane Switching，IPS)技术，可将指纹识别功能添加到内嵌式触控显示屏(In-cell TouchPanel)内，利用触控传感器(Touch Sensor)通过指纹识别与显示分时扫描的方式，便可实现将指纹识别集成到可视区(即触控、显示、指纹识别功能三合一)。但是对于解析度低且不带内嵌式触控功能的显示产品，例如小尺寸可视式指纹识别仪、具有指纹识别功能的家庭TV、车载显示屏等，无法使用同样的方法将指纹识别集成到可视区内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示屏，能够将指纹识别功能集成于其解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别，提高指纹识别精度，增加指纹识别应用的多样性，提高传统显示产品的性价比，提升用户的体验效果。
本发明的另一目的在于提供一种电子装置，其显示屏能够将指纹识别功能集成于解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别，提高指纹识别精度，增加指纹识别应用的多样性，提高传统显示产品的性价比，提升用户的体验效果。
为实现上述目的，本发明首先提供一种显示屏，包括TFT阵列基板、与TFT阵列基板相对设置的CF基板、以及夹设在TFT阵列基板与CF基板之间的液晶层；所述TFT阵列基板包括像素电极层、及多条指纹识别信号线，所述像素电极层与多条指纹识别信号线之间夹设一层间绝缘层；所述CF基板包括黑色矩阵层；
所述显示屏具有有效显示区，所述有效显示区包括多个像素单元，每一像素单元包括数个子像素单元；所述有效显示区内设置有一个或多个指纹识别区块；
在所述指纹识别区块内：每一子像素单元对应的像素电极层包括子像素电极、及与所述子像素电极分隔的指纹识别电极；每一子像素单元对应的黑色矩阵层包括遮盖所述子像素电极四周边缘的黑色边框、及完全遮盖指纹识别电极的黑色实块；所述指纹识别信号线接触指纹识别电极，将指纹识别电极电性连接至显示和指纹识别集成芯片。
所述指纹识别信号线经由贯穿所述层间绝缘层的过孔接触指纹识别电极，将指纹识别电极电性连接至显示和指纹识别集成芯片。
所述指纹识别信号线的材质为金属。
所述像素电极层的材料为氧化铟锡。
所述指纹识别区块的形状为矩形，边长为4mm～5.5mm。
在所述指纹识别区块外：每一子像素单元对应的像素电极层仅包括子像素电极；每一子像素单元对应的黑色矩阵层仅包括遮盖所述子像素电极四周边缘的黑色边框。
所述子像素单元为红色子像素单元、绿色子像素单元、或蓝色子像素单元。
本发明还提供一种电子装置，包括上述的显示屏。
本发明的有益效果：本发明提供的一种显示屏及电子装置，在有效显示区内设置一个或多个指纹识别区块，在所述指纹识别区块内：每一子像素单元对应的像素电极层包括子像素电极、及与所述子像素电极分隔的指纹识别电极；每一子像素单元对应的黑色矩阵层包括遮盖所述子像素电极四周边缘的黑色边框、及完全遮盖指纹识别电极的黑色实块；并设置指纹识别信号线接触指纹识别电极，将指纹识别电极电性连接至显示和指纹识别集成芯片，能够将指纹识别功能集成于其解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别，提高指纹识别精度，增加指纹识别应用的多样性，提高传统显示产品的性价比，提升用户的体验效果。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的显示屏中指纹识别区块的分布示意图；
图2为本发明的显示屏的一个指纹识别区块内的像素电极层与黑色矩阵层的立体示意图；
图3为本发明的显示屏中一个指纹识别区块内的像素电极层与指纹识别信号线的平面示意图；
图4为本发明的显示屏的指纹识别区块内一个子像素单元对应的像素电极层与黑色矩阵层的平面示意图；
图5为本发明的显示屏在图3所示B-B处的剖面示意图；
图6为本发明的显示屏在指纹识别区块外一个子像素单元对应的像素电极层与黑色矩阵层的平面示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请同时参阅图1至图6，本发明提供一种显示屏。
如图5所示，该显示屏包括TFT阵列基板1、与TFT阵列基板1相对设置的CF基板2、以及夹设在TFT阵列基板1与CF基板2之间的液晶层3，进一步还可包括设在TFT阵列基板1下侧的背光模组6、及设于CF基板2上侧的封装盖板8。
结合图1至图4，所述显示屏具有有效显示区AA，所述有效显示区AA包括多个像素单元P，每一像素单元P包括数个子像素单元SP；所述有效显示区AA内设置有一个或多个指纹识别区块5。
所述TFT阵列基板1包括像素电极层11、及多条指纹识别信号线13，所述像素电极层11与多条指纹识别信号线13之间夹设一层间绝缘层12。在所述像素电极层11以下为常规的衬底层、栅极层、有源层、源/漏极层、及数层绝缘层等，这与现有技术无异，此处予以省略。
所述CF基板2包括黑色矩阵层21，还包括常规的衬底层、彩膜层等，彩膜层又包括红、绿、蓝各色色阻，同样与现有技术无异，此处予以省略。
传统无指纹识别设计的显示屏中，每一子像素单元对应的像素电极层为一整块的子像素电极，黑色矩阵为仅遮挡子像素电极四周边缘的黑色边框。而在本发明的显示屏中，在所述指纹识别区块5内：每一子像素单元SP对应的像素电极层11包括子像素电极111、及与所述子像素电极111分隔的指纹识别电极112；每一子像素单元SP对应的黑色矩阵层21包括遮盖所述子像素电极111四周边缘的黑色边框211、及完全遮盖指纹识别电极112的黑色实块212；所述指纹识别信号线13接触指纹识别电极112，将指纹识别电极112电性连接至显示和指纹识别集成芯片9。而在所述指纹识别区块5外：每一子像素单元SP对应的像素电极层11仅包括子像素电极111；每一子像素单元SP对应的黑色矩阵层21仅包括遮盖所述子像素电极111四周边缘的黑色边框211。
所述指纹识别区块5内的所述子像素电极111用于显示，指纹识别电极112用于指纹识别，指纹识别信号线13连接指纹识别电极112、与显示和指纹识别集成芯片9，实现将指纹识别功能集成到显示屏的有效显示区AA内。这种将子像素电极111与指纹识别电极112分开设计的方式，使得显示信号和指纹识别信号之间互不干扰，无需采用分时扫描，不会相互挤占扫描的时间资源，而是采用指纹识别和显示分别独自进行扫描，可以提高指纹识别的扫描频率及效率，且允许显示屏不具备高解析度及触控功能。
具体地：
所述像素电极层11的材料优选氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。在指纹识别区块5内，子像素电极111与指纹识别电极112两者分隔的比例需要在满足指纹识别检测需求的基础上尽量使子像素电极111的面积大一些，以减小像素开口率的损失。
所述指纹识别信号线13的材质优选金属，制作该指纹识别信号线13便需要增加沉积并图案化金属层的制程，并在层间绝缘层12上对应指纹识别电极112形成过孔122，所述指纹识别信号线13经由贯穿所述层间绝缘层12的过孔122接触指纹识别电极112，将指纹识别电极112电性连接至显示和指纹识别集成芯片9。
所述指纹识别区块5的具体数量以满足用户的体验度为准，例如，若设计五个指纹识别区块或十个指纹识别区块时，便可实现单手五指或者双手十指的指纹识别，而且同时检测的手指个数越多，指纹识别的准确度也越高，保护隐私的安全性也越高。每一指纹识别区块5的大小一般设计为与人手指触摸到显示屏上的面积差不多，形状为矩形，边长约为4mm～5.5mm。
每一指纹识别区块5可以对应若干个像素单元P，所述像素单元P可以但不限于包括红色、绿色、与蓝色的三个子像素单元，即所述子像素单元SP可以为红色子像素单元、绿色子像素单元、或蓝色子像素单元。指纹识别区块5内需要连接指纹识别信号线13的指纹识别电极112的数量可以根据单个子像素单元SP的大小以及拉线的难易度来决定。
所述显示和指纹识别集成芯片9兼具显示与指纹识别驱动功能，能够节约显示屏内的拉线空间，降低设计复杂度。
本发明的显示屏进行指纹识别的工作原理是：TFT阵列基板1内的多个指纹识别电极112与手指指纹的脊、谷之间分别形成电容，利用相邻电容的差值形成能被指纹算法识别的多灰阶指纹图像，进而检测出手指指纹的局部特征点，最终实现指纹识别功能。
基于同一发明构思，本发明还提供一种电子装置，该电子装置包括上述显示屏，能够将指纹识别功能集成于其解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别，提高指纹识别精度，增加指纹识别应用的多样性，提高传统显示产品的性价比，提升用户的体验效果。
综上所述，本发明的显示屏及电子装置，在有效显示区内设置一个或多个指纹识别区块，在所述指纹识别区块内：每一子像素单元对应的像素电极层包括子像素电极、及与所述子像素电极分隔的指纹识别电极；每一子像素单元对应的黑色矩阵层包括遮盖所述子像素电极四周边缘的黑色边框、及完全遮盖指纹识别电极的黑色实块；并设置指纹识别信号线接触指纹识别电极，将指纹识别电极电性连接至显示和指纹识别集成芯片，能够将指纹识别功能集成于其解析度低且不含触控功能的显示区内，无需分时扫描即可实现整屏多区块指纹识别，提高指纹识别精度，增加指纹识别应用的多样性，提高传统显示产品的性价比，提升用户的体验效果。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种显示屏，其特征在于，包括TFT阵列基板(1)、与TFT阵列基板(1)相对设置的CF基板(2)、以及夹设在TFT阵列基板(1)与CF基板(2)之间的液晶层(3)；所述TFT阵列基板(1)包括像素电极层(11)、及多条指纹识别信号线(13)，所述像素电极层(11)与多条指纹识别信号线(13)之间夹设一层间绝缘层(12)；所述CF基板(2)包括黑色矩阵层(21)；
所述显示屏具有有效显示区(AA)，所述有效显示区(AA)包括多个像素单元(P)，每一像素单元(P)包括数个子像素单元(SP)；所述有效显示区(AA)内设置有一个或多个指纹识别区块(5)；
在所述指纹识别区块(5)内：每一子像素单元(SP)对应的像素电极层(11)包括子像素电极(111)、及与所述子像素电极(111)分隔的指纹识别电极(112)；每一子像素单元(SP)对应的黑色矩阵层(21)包括遮盖所述子像素电极(111)四周边缘的黑色边框(211)、及完全遮盖指纹识别电极(112)的黑色实块(212)；所述指纹识别信号线(13)接触指纹识别电极(112)，将指纹识别电极(112)电性连接至显示和指纹识别集成芯片(9)；
所述TFT阵列基板(1)内的多个指纹识别电极(112)与手指指纹的脊、谷之间分别形成电容，相邻电容的差值形成能被指纹算法识别的多灰阶指纹图像。
2.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述指纹识别信号线(13)经由贯穿所述层间绝缘层(12)的过孔(122)接触指纹识别电极(112)，将指纹识别电极(112)电性连接至显示和指纹识别集成芯片(9)。
3.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述指纹识别信号线(13)的材质为金属。
4.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述像素电极层(11)的材料为氧化铟锡。
5.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述指纹识别区块(5)的形状为矩形，边长为4mm～5.5mm。
6.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，在所述指纹识别区块(5)外：每一子像素单元(SP)对应的像素电极层(11)仅包括子像素电极(111)；每一子像素单元(SP)对应的黑色矩阵层(21)仅包括遮盖所述子像素电极(111)四周边缘的黑色边框(211)。
7.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述子像素单元(SP)为红色子像素单元、绿色子像素单元、或蓝色子像素单元。
8.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的显示屏。
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