CN108280432B - 指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置，属于显示技术领域。本发明的指纹识别检测电路，包括：复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元；其中，重置电压供给单元用于在复位阶段为复位单元提供第一重置电压，在积分阶段为复位单元提供第二重置电压，以使复位单元产生稳定的漏电流；复位单元用于在复位信号的控制下，通过第一重置电压对G节点的电位进行重置；感光单元用于将其所感应的光信号，生成相应电信号；电流生成单元用于根据所接收到的电信号生成相应的漏电流；开关单元用于在扫描信号的控制下，将电流生成单元输出的漏电流输出，以供指纹信息的识别。

Description

指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置。

背景技术

目前的指纹识别器件有电容式、超声波式、光学式，各有优缺点，但有个共同的缺陷是指纹识别器件感应距离短，该缺陷严重限制了指纹识别器件的结构和性能，影响了其在移动终端产品中的广泛应用。

光学式指纹识别由于使用光学方式，天然具有长距离可感应的优势，但由于光学式的指纹识别器件由于高分辨率的要求，只能做的很小，又因为信号量通常与指纹识别器件的面积成正比，那么其信号量也会变得相当微弱；所以在进行指纹信号检测时，通常使用主动式检测电路来提高信噪比。

在使用主动式像素电路检测地光强的指纹光信号时，由于光学式指纹识别器件，例如PIN在弱光强下，产生的光电流非常微弱，若重置晶体管的关态漏电流较大(通常指大于光电流的情况下)，则会造成指纹信号信噪比的下降，甚至直接造成无法检测出指纹。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种提高指纹检测精准度的指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种指纹识别检测电路，包括：复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元；其中，

所述重置电压供给单元，用于在复位阶段为所述复位单元提供第一重置电压，在积分阶段为所述复位单元提供第二重置电压，以使所述复位单元产生稳定的漏电流；

所述复位单元，用于在复位信号的控制下，通过所述第一重置电压对G节点的电位进行重置；所述G节点为所述复位单元、所述感光单元、所述电流生成单元之间的连接节点；

所述感光单元，用于将其所感应的光信号，生成相应电信号；

所述电流生成单元，用于根据所接收到的所述电信号生成相应的漏电流；

所述开关单元，用于在扫描信号的控制下，将所述电流生成单元输出的漏电流输出，以供指纹信息的识别。

优选的是，所述指纹识别检测电路，还包括：电压调整单元，用于在积分阶段，通过非工作电平的控制将所述复位单元产生的漏电流引出。

进一步优选的是，所述电压调整单元包括电压调整晶体管；其中，

所述电压调整晶体管的第一极连接G节点，第二极连接低电源电压端，控制极连接非工作电平端。

优选的是，所述复位单元包括：复位晶体管；其中，

所述复位晶体管的第一极连接重置电压供给单元，第二极连接G节点，控制极连接复位信号线。

优选的是，所述电流生成单元包括：跟随晶体管；其中，

所述跟随晶体管的第一极连接电源端电压端，第二极连接开关单元，控制极连接G节点。

优选的是，所述感光单元包括：光电二极管；其中，

所述光电二极管的第一极连接G节点，第二极连接偏置电压端。

优选的是，所述开关单元包括：开关晶体管；其中，

所述开关晶体管的第一极连接所述电流生成单元，第二极连接信号输出端，控制极连接扫描线。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种上述指纹识别检测电路的驱动方法，包括：

复位阶段：复位信号为工作电平信号，复位单元打开，重置电压生成单元输出第一重置电压给所述复位单元，以使复位单元通过第一重置电压对G节点的电位进行复位；

积分阶段：重置电压供给单元输出第二重置电压给所述复位单元，以使复位单元产生稳定的漏电流，与此同时感光单元将其所感应的光信号转换为电信号；

数据读取阶段：给扫描线输入工作电平信号，开关单元打开，电流生成单元根据其接收到的所述感光单元生成的电信号，生成相应的电流信号，并经由开关单元输出，以供控制单元对指纹信息的识别。

优选的是，所述复位阶段还包括：

给扫描线输入工作电平信号，开关单元打开，以对复位单元所输出的电流信号进行检测，以供控制单元对复位单元在第一重置电压的驱动下所产生的噪声进行检测。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括上述指纹识别检测电路。

本发明具有如下有益效果：

由于在本发明的指纹识别检测电路，重置电压供给模块在积分阶段为复位单元提供第二重置电压，以使复位单元产生稳定的漏电流，也就是说，虽然在积分阶段，指纹信息中的谷和脊所反射的光照射至感光单元后，G节点的电位开始下降，但是通过选择合适的第二重置电压，总会使得加载在复位单元两端的电压，能够让复位单元所产生的漏电流噪声在该阶段是稳定的，这样以来，虽然会存在复位单元的漏电流噪声的干扰，但是该噪声是稳定的，此时很容易得到该漏电流噪声，从而使得在后续的数据读取阶段，所获取的指纹信息更加精准。

附图说明

图1为本发明的实施例1的指纹识别检测电路的结构示意图；

图2为本发明的实施例1的指纹识别检测电路的示意图；

图3为晶体管的源漏电极压差与晶体管所产生的漏电流的关系图；

图4为本发明的实施例1、2的指纹识别检测电路的工作时序图；

图5为本发明的实施例1的指纹识别检测电路的复位阶段的电路图；

图6为本发明的实施例1的指纹识别检测电路的积分阶段的电路图；

图7为本发明的实施例1的指纹识别检测电路的数据读取阶段的电路图；

图8为本发明的实施例2的指纹识别检测电路的结构示意图；

图9为本发明的实施例2的指纹识别检测电路的示意图；

图10为本发明的实施例2的指纹识别检测电路的复位阶段的电路图；

图11为本发明的实施例2的指纹识别检测电路的积分阶段的电路图；

图12为本发明的实施例2的指纹识别检测电路的数据读取阶段的电路图。

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。

本发明实施例中的所采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性的相同器件，由于采用的晶体管的源极和漏极在一定条件下是可以互换的，所以其源极、漏极从连接关系的描述上是没有区别的。在本发明实施例中，为区分晶体管的源极和漏极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极，栅极称为控制极。此外按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为N型和P型，以下实施例中是以晶体管为N型晶体管进行说明的。当采用N型晶体管时，第一极为N型晶体管的源极，第二极为N型晶体管的漏极，栅极输入高电平时，源漏极导通，P型相反。可以想到的是采用晶体管为P型晶体管实现是本领域技术人员可以在没有付出创造性劳动前提下轻易想到的，因此也是在本发明实施例的保护范围内的。

其中，在本实施例中的非工作电平端则是指低电平端，工作电平则是指高电平，非工作电平则是指低电平。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种指纹识别检测电路，包括：复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元；其中，重置电压供给单元用于在复位阶段为复位单元提供第一重置电压Vrst1，在积分阶段为复位单元提供第二重置电压Vrst2，以使复位单元产生稳定的漏电流；复位单元用于在复位信号的控制下，通过第一重置电压Vrst1对G节点的电位进行重置；G节点为复位单元、感光单元、电流生成单元之间的连接节点；感光单元用于将其所感应的光信号，生成相应电信号；电流生成单元用于根据所接收到的电信号生成相应的漏电流；开关单元用于在扫描信号的控制下，将电流生成单元输出的漏电流输出，以供指纹信息的识别。

由于在本发明的指纹识别检测电路，重置电压供给模块在积分阶段为复位单元提供第二重置电压Vrst2，以使复位单元产生稳定的漏电流，也就是说，虽然在积分阶段，指纹信息中的谷和脊所反射的光照射至感光单元后，G节点的电位开始下降，但是通过选择合适的第二重置电压Vrst2，总会使得加载在复位单元两端的电压，能够让复位单元所产生的漏电流噪声在该阶段是稳定的，这样以来，虽然会存在复位单元的漏电流噪声的干扰，但是该噪声是稳定的，此时很容易得到该漏电流噪声，从而使得在后续的数据读取阶段，所获取的指纹信息更加精准。在此需要说明的是，由于谷和脊所反射的光量是不同的，因此，感光单元所生成的电信号也就不同，从而使得电流生成单元生成的电流信号也不同，这样来就可以根据开关单元输出的信号的大小来判断谷和脊的信号，从而实现指纹的识别。

其中，如图2所示，复位单元包括：复位晶体管Mrst；该复位晶体管Mrst的第一极连接重置电压供给单元，第二极连接G节点，控制极连接复位信号线Reset。

具体的，在复位阶段，给复位信号线Reset输入高电平信号时，复位晶体管Mrst打开，重置电压供给单元输入第一重置电压Vrst1，此时则可以实现对G节点的复位，也即对感光单元进行了复位。

在积分阶段，给复位信号线Reset输入低电平信号时，复位晶体管Mrst关断，重置电压供给单元输入第二重置电压Vrst2，此时，虽然在该阶段感光单元开始积分，G节点的电位逐渐下降，根据晶体管源漏极电压差与该晶体管的产生的漏电流的关系，具体的，如图3所示，在源极和漏极的压差大约小于200mv时，Id呈现剧烈变化，并且不能以简单线性拟合。而假如设置晶体管的源极和漏极电压为远大于200mv的合适位置，则可以在较宽的范围内，使得漏电流Id基本保持不变。从图中的坐标点(1.9964,1.344)，(2.9937,1.3462)可以看出，在当Vd变化1V时，电流仅仅变化了0.0022pA。若在低光强下，光电流为0.2pA，则Id可以近似为一个恒定电流源。而恒定电流在固定时间的积分后，会产生固定的电位变化，形成一个base值，该base值可以通过许多方法轻松去除。根据上述原理则可以通过设置第二重置电压Vrst2的大小，以使加载在复位晶体管Mrst的源漏极电压(也即第一极和第二极的电压)能够使得复位晶体管Mrst所产生的漏电流恒定。这样以来，可以使得后续控制单元获取复位晶体管Mrst在积分阶段所产生的噪声，保证了指纹识别信息精准性。

其中，感光单元包括：光电二极管PIN1；该光电二极管PIN1的第一极连接G节点，第二极连接偏置电压端VB。

具体的，光电二极管PIN1可以根据接收到的光量生成不同的电信号。

其中，电流生成单元包括：跟随晶体管Msf；该跟随晶体管Msf的第一极连接电源电压端VDD，第二极连接开关单元，控制极连接G节点。

具体的，在数据读取阶段，感光单元所生成的电信号被加载至跟随晶体管Msf的控制极，此时跟随晶体管Msf根据所加载的电信号的大小输出不同的电流信号，以供指纹信息的识别。

其中，开关单元包括开关晶体管Mg；该开关晶体管Mg的第一极连接所述电流生成单元，第二极连接信号输出端，控制极连接扫描线Gate。

具体的，将本实施例中的指纹识别检测电路应用至显示面板时，显示面板中可以设置多个指纹识别检测电路，特别是可以与像素单元一一对应设置，以实现全屏的指纹识别。此时，可以将位于同一列的指纹识别检测电路的信号输出端连接同一条读取线，位于同一行的指纹识别检测电路的开关晶体管Mg的控制极连接同一条扫描线Gate，这样以来，方便显示面板的布线。

至此完成本实施例中的指纹识别检测电路每一部分的介绍。以下提供一种上述指纹识别检测电路的驱动方法。该方法具体包括以下步骤：

复位阶段：复位信号为工作电平信号，复位单元打开，重置电压生成单元输出第一重置电压Vrst1给所述复位单元，以使复位单元通过第一重置电压Vrst1对G节点的电位进行复位。

优选的，在对G节点的电位重置完成之后，给扫描线Gate输入工作电平信号，开关单元打开，以对复位单元所输出的电流信号进行检测，以供控制单元对复位单元在第一重置电压Vrst1的驱动下所产生的噪声进行检测。

积分阶段：重置电压供给单元输出第二重置电压Vrst2给所述复位单元，以使复位单元产生稳定的漏电流，与此同时感光单元将其所感应的光信号转换为电信号。

数据读取阶段：给扫描线Gate输入工作电平信号，开关单元打开，电流生成单元根据其接收到的所述感光单元生成的电信号，生成相应的电流信号，并经由开关单元输出，以供控制单元对指纹信息的识别。

为了更清楚本实施例中上述指纹识别检测电路的工作过程，结合图4和图5-7进行具体说明。

如图2所示，提供了一种优选的指纹识别检测电路，其包括：复位单元、电流生成单元、开关单元、感光单元、重置电压供给单元；其中，复位单元包括：复位晶体管Mrst；电流生成单元包括：跟随晶体管Msf；感光单元包括：光电二极管PIN1；开关单元包括：开关晶体管Mg；其中，复位晶体管Mrst的第一极连接重置电压供给单元，第二极连接G节点，控制极连接复位信号线Reset；跟随晶体管Msf的第一极连接电源电压端VDD，第二极连接开关晶体管Mg的第一极，控制极连接G节点；光电二极管PIN1的第一极连接G节点，第二极连接偏置电压端VB；开关晶体管Mg的第一极连接所述电流生成单元，第二极连接信号输出端，控制极连接扫描线Gate。

结合图4所示的时序图，对上述指纹识别检测电路的驱动方法进行具体说明。该方法具体包括：

复位阶段(T1)：如图5所示，给复位信号线Reset输入高电平信号，复位晶体管Mrst打开，重置电压供给单元提供第一重置电压Vrst1，此时，则可以实现对G节点的复位，也即对感光单元进行了复位。

优选的，在该阶段在对G节点的电位通过第一重置电压Vrst1复位完成之后，给扫描线Gate输入高电平信号，开关晶体管Mg打开，以对复位晶体管Mrst所输出的电流信号进行检测，以供控制单元对复位晶体管Mrst在第一重置电压Vrst1的驱动下所产生的噪声进行检测。

积分阶段(T2)：如图6所示，复位信号线Reset输入低电平信号，给重置电压供给单元输入第二重置电压Vrst2，该第二重置电压Vrst2可以使得在该阶段G节点的电位由于光电二极管PIN1积分点位下降时，保证复位晶体管Mrst输出漏电流噪声稳定；与此同时光电二极管PIN1将其所感应的光信号转换为电信号。

数据读取阶段(T3)：如图7所示，扫描线Gate输入高电平信号，开关晶体管Mg打开，跟随晶体管Msf根据光电二极管PIN1所输出的电信号生成相应的电流，并经由开关晶体管Mg输出，以供指纹信息的识别。

实施例2：

如图8所示，本实施例提供一种指纹识别检测电路，该指纹识别检测电路不仅包括实施例1中的复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元；特别的是，还包括电压调整单元，该调整单元用于在积分阶段，通过非工作电平的控制将所述复位单元产生的漏电流引出。而对于复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元在本实施例中不再详细描述，与实施例1中功能完全一致。

本实施例指纹识别检测电路，可以通过重置电压供给模块在积分阶段为复位单元提供第二重置电压Vrst2，以使复位单元产生稳定的漏电流，也就是说，虽然在积分阶段，指纹信息中的谷和脊所反射的光照射至感光单元后，G节点的电位开始下降，但是通过选择合适的第二重置电压Vrst2，总会使得加载在复位单元两端的电压，能够让复位单元所产生的漏电流噪声在该阶段是稳定，同时由于增加了电压调整单元，可以在积分阶段，通过非工作电平的控制将所述复位单元产生的漏电流引出，这样以来，可以消除漏电流噪声在低亮度时，对指纹信息检测的准确性的影响。

其中，如图9所示，电压调整单元包括电压调整晶体管Mt；该电压调整晶体管Mt的第一极连接G节点，第二极连接低电源电压端VSS，控制极连接非工作电平端。

具体的，在积分阶段，给复位信号线Reset输入低电平信号时，复位晶体管Mrst关断，重置电压供给单元输入第二重置电压Vrst2，此时，虽然在该阶段感光单元开始积分，G节点的电位逐渐下降，根据晶体管源漏极电压差与该晶体管的产生的漏电流的关系，通过设置第二重置电压Vrst2的大小，以使加载在复位晶体管Mrst的源漏极电压(也即第一极和第二极的电压)能够使得复位晶体管Mrst所产生的漏电流恒定，并通过低电平端输入的低电平信号控制电压调整晶体管Mt，以使复位晶体管Mrst产生的漏电流经过电压调整晶体管Mt引入低电平电压端，可以消除漏电流噪声在低亮度时，对指纹信息检测的准确性的影响。

具体的，将本实施例中的指纹识别检测电路应用至显示面板时，显示面板中可以设置多个指纹识别检测电路，特别是可以与像素单元一一对应设置，以实现全屏的指纹识别。此时，可以将位于同一列的指纹识别检测电路的信号输出端连接同一条读取线，位于同一行的指纹识别检测电路的开关晶体管Mg的控制极连接同一条扫描线Gate，这样以来，方便显示面板的布线。

为了更清楚本实施例中上述指纹识别检测电路的工作过程，结合图2和图10-12进行具体说明。

如图9所示，提供了一种优选的指纹识别检测电路，其包括：复位单元、电流生成单元、开关单元、感光单元、重置电压供给单元、电压调整单元；其中，复位单元包括：复位晶体管Mrst；电流生成单元包括：跟随晶体管Msf；感光单元包括：光电二极管PIN1；开关单元包括：开关晶体管Mg电压调正单元包括：电压调整晶体管Mt；其中，复位晶体管Mrst的第一极连接重置电压供给单元，第二极连接G节点，控制极连接复位信号线Reset；跟随晶体管Msf的第一极连接电源电压端VDD，第二极连接开关晶体管Mg的第一极，控制极连接G节点；光电二极管PIN1的第一极连接G节点，第二极连接偏置电压端VB；开关晶体管Mg的第一极连接所述电流生成单元，第二极连接信号输出端，控制极连接扫描线Gate。

结合图2所示的时序图，对上述指纹识别检测电路的驱动方法进行具体说明。该方法具体包括：

复位阶段(T1)：如图10所示，给复位信号线Reset输入高电平信号，复位晶体管Mrst打开，重置电压供给单元输入第一重置电压Vrst1，此时，则可以实现对G节点的复位，也即对感光单元进行了复位。

优选的，在该阶段在对G节点的电位通过第一重置电压Vrst1复位完成之后，给扫描线Gate输入高电平信号，开关晶体管Mg打开，以对复位晶体管Mrst所输出的电流信号进行检测，以供控制单元对复位晶体管Mrst在第一重置电压Vrst1的驱动下所产生的噪声进行检测。

积分阶段(T2)：如图11所示，复位信号线Reset输入低电平信号，给重置电压供给单元输入第二重置电压Vrst2，该第二重置电压Vrst2可以使得在该阶段G节点的电位由于光电二极管PIN1积分点位下降时，保证复位晶体管Mrst输出漏电流噪声稳定；并通过低电平端输入的低电平信号控制电压调整晶体管Mt，以使复位晶体管Mrst产生的漏电流经过电压调整晶体管Mt引入低电平电压端，可以消除漏电流噪声在低亮度时，对指纹信息检测的准确性的影响。与此同时光电二极管PIN1将其所感应的光信号转换为电信号。

数据读取阶段(T3)：如图12所示，扫描线Gate输入高电平信号，开关晶体管Mg打开，跟随晶体管Msf根据光电二极管PIN1所输出的电信号生成相应的电流，并经由开关晶体管Mg输出，以供指纹信息的识别。

实施例3：

本实施例提供一种显示装置，其包括实施例1或2中的指纹识别检测电路，因此，该显示装置可以实现全屏的精准的指纹识别。

当然本实施例中该显示装置可以包括：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。

Claims (10)

1.一种指纹识别检测电路，其特征在于，包括：复位单元、感光单元、电流生成单元、开关单元、重置电压供给单元；其中，

所述重置电压供给单元，用于在复位阶段为所述复位单元提供第一重置电压，在积分阶段为所述复位单元提供第二重置电压，以使所述复位单元产生稳定的漏电流；

所述复位单元，用于在复位信号的控制下，通过所述第一重置电压对G节点的电位进行重置；所述G节点为所述复位单元、所述感光单元、所述电流生成单元之间的连接节点；

所述感光单元，用于将其所感应的光信号，生成相应电信号；

所述电流生成单元，用于根据所接收到的所述电信号生成相应的漏电流；

所述开关单元，用于在扫描信号的控制下，将所述电流生成单元输出的漏电流输出，以供指纹信息的识别。

2.根据权利要求1所述的指纹识别检测电路，其特征在于，还包括：电压调整单元，用于在积分阶段，通过非工作电平的控制将所述复位单元产生的漏电流引出。

3.根据权利要求2所述的指纹识别检测电路，其特征在于，所述电压调整单元包括电压调整晶体管；其中，

所述电压调整晶体管的第一极连接G节点，第二极连接低电源电压端，控制极连接非工作电平端。

4.根据权利要求1所述的指纹识别检测电路，其特征在于，所述复位单元包括：复位晶体管；其中，

所述复位晶体管的第一极连接重置电压供给单元，第二极连接G节点，控制极连接复位信号线。

5.根据权利要求1所述的指纹识别检测电路，其特征在于，所述电流生成单元包括：跟随晶体管；其中，

所述跟随晶体管的第一极连接电源端电压端，第二极连接开关单元，控制极连接G节点。

6.根据权利要求1所述的指纹识别检测电路，其特征在于，所述感光单元包括：光电二极管；其中，

所述光电二极管的第一极连接G节点，第二极连接偏置电压端。

7.根据权利要求1所述的指纹识别检测电路，其特征在于，所述开关单元包括：开关晶体管；其中，

所述开关晶体管的第一极连接所述电流生成单元，第二极连接信号输出端，控制极连接扫描线。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的指纹识别检测电路的驱动方法，其特征在于，包括：

复位阶段：复位信号为工作电平信号，复位单元打开，重置电压生成单元输出第一重置电压给所述复位单元，以使复位单元通过第一重置电压对G节点的电位进行复位；

积分阶段：重置电压供给单元输出第二重置电压给所述复位单元，以使复位单元产生稳定的漏电流，与此同时感光单元将其所感应的光信号转换为电信号；

数据读取阶段：给扫描线输入工作电平信号，开关单元打开，电流生成单元根据其接收到的所述感光单元生成的电信号，生成相应的电流信号，并经由开关单元输出，以供控制单元对指纹信息的识别。

9.根据权利要求8所述的指纹识别检测电路的驱动方法，其特征在于，所述复位阶段还包括：

给扫描线输入工作电平信号，开关单元打开，以对复位单元所输出的电流信号进行检测，以供控制单元对复位单元在第一重置电压的驱动下所产生的噪声进行检测。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的指纹识别检测电路。

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