驱动感测结构及双向有机发光显示设备的制作方法

1.本发明涉及一种驱动感测结构，特别涉及一种应用于指纹影像辨识的驱动感测结构及双向有机发光显示设备。


背景技术：

2.随着手机技术的推陈出新及手机用户需求的不断提高，为了达到更佳的用户体验，智能型手机的显示屏幕已朝向全屏设计发展。其中，为了提供解锁辨识，屏下光学式指纹辨识是目前市面上常见的使用方案。不仅在智能型手机的应用领域，包括大楼指纹识别系统、企业出勤指纹识别系统等，都可以采用光学式指纹辨识作为应用。
3.目前市面上的屏下指纹辨识有三种利用有机发光二极管(organic light-emitting diode,简称oled)屏幕的开发方向：(1)直接在屏幕下方平贴布置至少一片薄型的互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,简称cmos)传感器，利用oled的子像素的间缝隙让光线穿通过去，进而识别指纹，上述的技术特征模拟于电容式触控面板的单片式玻璃触控面板(one glass solution,简称ogs)或者单片式电容触控面板(touch on lens,简称tol)，也可做成微缩感测芯片并搭配成像镜组，以制作镜头式感测模块装设于显示屏幕下方；(2)以薄膜晶体管制程，利用非晶硅(a-si：h)及多晶硅(poly-si)对可见光的敏感性，制作出光敏感组件，并安装于玻璃基板上或软性基板上(例如：聚酰亚胺薄膜)，且贴装于oled屏幕下方，也可以当作封合玻璃与oled面板封合，用以感测指纹信息，上述的技术特征模拟于电容式触控面板，本领域技术人员也可称其为on-cell；(3)将影像传感器插入oled的像素点之间，在薄膜晶体管(thin-film transistor,简称tft)基板上的每一组像素(r/g/b)之外再设置一颗有机光传感器(organic photodiode,简称opd)作为感测组件，上述的技术特征模拟于电容式触控面板，本领域技术人员也可称其为in-cell。
4.然而，使用上述的方案(1)的问题在于，随着用户对于显示设备画质的追求，以及oled显示设备设计和制程技术的成熟，oled面板上所具有的单位像素日益增加，使得oled的子像素的间的缝隙日益减小，屏下指纹辨识技术逐渐难以借由oled的子像素的间缝隙让光线穿通过去，使得上述方案(1)实施的困难度增加。使用上述的方案(2)的问题同上述方案(1)所面临的问题及风险，使得上述的方案(2)实施的困难度也相应增加。使用上述的方案(3)的问题在于，缩小影像传感器并插入oled的像素点的间的技术方案，造成oled面板上所具有的单位像素减少，从而降低了oled面板的分辨率。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种驱动感测结构，其具有一驱动电路以及一感测电路，上述两者耦接至一有机二极管的一阳极(anode)，所述驱动电路用于接收一控制信号并产生相对应的一电压信号，以驱动所述有机二极管稳定放光，所述感测电路将所述有机二极管接收入射光后产生的一感测电压转换为一影像电信号。借此，使得所述有机二极管可以同
时作为显示器以及影像传感器，达成降低成本及广泛适用性的目的。
6.本发明的另一目的是提供一种双向有机发光显示设备，其具有多个单位像素，所述多个单位像素交替发光，当所述多个单位像素的一部分发光时处于一发光状态，所述多个单位像素的另一部分不发光时处于一感测状态。如此一来，将所述多个单位像素中处于发光状态的单位像素作为屏下指纹辨识的发射器，将所述多个单位像素中处于感测状态的单位像素作为屏下指纹辨识的传感器，在不影响面板像素的前提下，提供一种高效能的影像辨识。
7.为达上述目的，本发明提供一种驱动感测结构，应用于有机发光显示设备，所述驱动感测结构包含：一有机二极管；一驱动电路，耦接于所述有机二极管的一阳极(anode)，所述驱动电路用于接收一控制信号并产生相对应的一电压信号，以驱动所述有机二极管稳定放光；一感测电路，耦接于所述有机二极管的所述阳极，所述感测电路将所述有机二极管接收入射光后产生的一感测电压转换为一影像电信号；以及一电压维持电路，耦接于所述驱动电路，所述电压维持电路用于调节所述驱动电路的所述电压信号，以防止所述驱动电路的所述电压信号产生飘移；其中，所述驱动感测结构具有一发光状态以及一感测状态，当所述驱动感测结构处于所述发光状态时，所述驱动电路驱动所述有机二极管稳定放光，当所述驱动感测结构处于所述感测状态时，所述感测电路控制所述有机二极管将接收到的入射光转换为所述影像电信号。
8.优选地，如上所述的驱动感测结构，其中，所述驱动电路包括一第一薄膜晶体管以及一第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管与所述有机二极管为串联结构，且所述第一薄膜晶体管用于将所述电压信号转换为电流以驱动所述有机二极管，所述第二薄膜晶体管耦接于所述第一薄膜晶体管的闸极，且所述第二薄膜晶体管用于控制所述控制信号输入所述第一薄膜晶体管的闸极，然而本发明不限于此。
9.具体地，如上所述的驱动感测结构，其中，所述电压维持电路包含一电容器，所述电容器耦接于所述第一薄膜晶体管的闸极，所述电容器内部储存有一数据信号，当所述控制信号结束后所述电容器仍能保持驱动所述第一薄膜晶体管的闸极，以防止所述驱动电路的所述电压信号产生飘移，然而本发明不限于此。
10.具体地，如上所述的驱动感测结构，其中，所述驱动电路包括多个薄膜晶体管，然而本发明不限于此。
11.优选地，如上所述的驱动感测结构，其中，当所述驱动感测结构处于所述感测状态时，所述有机二极管处于顺向偏压。
12.具体地，如上所述的驱动感测结构，其中，所述感测电路为源极跟随器(source follower)。
13.进一步的，如上所述的驱动感测结构，其中，所述驱动感测结构进一步包含一重置电路，耦接于所述驱动电路以及所述有机二极管的所述阳极，所述重置电路用于重置所述有机二极管的所述阳极的电压值，然而本发明不限于此。
14.又，为达上述目的，本发明以上述驱动感测结构为基础，进一步提供了一种双向有机发光显示设备，包含有：一基板；多个单位像素，设置于所述基板上，所述多个单位像素具有上述的驱动感测结构，使得所述多个单位像素交替发光，所述多个单位像素的一部分发光时处于所述发光状态，并且所述多个单位像素的另一部分不发光时处于所述感测状态；
以及一读出电路，耦接于所述多个单位像素的每一个，所述读出电路接收所述影像电信号，且对所述影像电信号进行处理以产生对应的一影像信息；其中，将所述多个单位像素中处于所述发光状态者作为一发光区域，将所述多个单位像素中处于所述感测状态者作为一感测区域，所述发光区域中的一部分所述多个单位像素发射一入射光至一待测物，所述入射光发射至所述待测物后产生一反射光，并且所述感测区域中的一部分所述多个单位像素接收所述反射光产生所述影像电信号。
15.优选地，如上所述的双向有机发光显示设备，其中，所述读出电路为采用相关双重取样(correlated double sampling circuit,简称cds)电路或数字双重取样(digital double sampling,简称dds)电路，然而本发明不限于此。
16.优选地，如上所述的双向有机发光显示设备，其中，所述双向有机发光显示设备为有机发光二极管显示设备或微发光二极管显示设备，然而本发明不限于此。
17.与现有技术相比，本发明实施例提供的驱动感测结构及双向有机发光显示设备，至少具有以下有益效果：
18.本发明所提供的驱动感测结构及双向有机发光显示设备，主要借由驱动电路驱动有机二极管稳定放光，并搭配感测电路，将所述有机二极管接收入射光后产生的感测电压转换为影像电信号，使得所述多个单位像素交替发光时，其中，所述多个单位像素的一部分发光时处于发光状态，所述多个单位像素的另一部分不发光时处于感测状态。借此，将所述多个单位像素中处于发光状态的单位像素作为屏下指纹辨识的发射器，将所述多个单位像素中处于感测状态的单位像素作为屏下指纹辨识的传感器，在不影响面板像素的前提下，提供一种高效能的影像辨识。
附图说明
19.图1为本发明的驱动感测结构的示意图；
20.图2为本发明的有机二极管例示性的主体材料的吸收光谱以及放光光谱；
21.图3为本发明第一实施例的驱动感测结构的示意图；
22.图4为本发明第二实施例的驱动感测结构的示意图；
23.图5为本发明的双向有机发光显示设备的示意图；
24.图6为执行本发明的显示设备的时序图；
25.图7为本发明的发光区域照射到待测物后反射至感测区域的示意图。
26.【附图标记说明】
27.100：驱动感测结构
28.11：有机二极管
29.12：驱动电路
30.121：第一薄膜晶体管
31.122：第二薄膜晶体管
32.13：感测电路
33.14：电压维持电路
34.15：重置电路
35.200：双向有机发光显示设备
36.21：基板
37.22：单位像素
38.221：红光单位像素
39.222：绿光单位像素
40.223：蓝光单位像素
41.23：读出电路
42.300：待测物
43.31：发光区域
44.32：感测区域
45.data：控制信号
46.fd：浮动节点
47.vs：感测电压
48.vo：影像电信号
49.vdata：数据信号
50.r1：入射光
51.r2：反射光
52.r：红光入射光
53.g：绿光入射光
54.b：蓝光入射光
具体实施方式
55.现在将参照其中示出本发明概念的示例性实施例的附图在下文中更充分地阐述本发明概念。以下借由参照附图更详细地阐述的示例性实施例，本发明概念的优点及特征以及其达成方法将显而易见。然而，应注意，本发明概念并非仅限于以下示例性实施例，而是可实施为各种形式。因此，提供示例性实施例仅是为了揭露本发明概念并使本领域技术人员了解本发明概念的类别。在图式中，本发明概念的示例性实施例并非仅限于本文所提供的特定实例。
56.本文所用术语仅用于阐述特定实施例，而并非旨在限制本发明。除非上下文中清楚地另外指明，否则本文所用的单数形式的用语(一)及(所述)旨在也包括多个形式。本文所用的用语(和/或)包括相关所列项其中一或多者的任意及所有组合。应理解，当称组件(连接)或(耦合)至另一组件时，所述组件可直接连接或耦合至所述另一组件或可存在中间组件。
57.相似地，应理解，当称一个组件(例如层、区或基板)位于另一组件(上)时，所述组件可直接位于所述另一组件上，或可存在中间组件。相比的下，用语(直接)意指不存在中间组件。更应理解，当在本文中使用用语(包括)、(包含)时，是表明所陈述的特征、整数、步骤、操作、组件、和/或组件的存在，但不排除一或多个其他特征、整数、步骤、操作、组件、组件、和/或其群组的存在或添加。
58.此外，将借由作为本发明概念的理想化示例性图的剖视图来阐述详细说明本发明中的示例性实施例。相应地，可根据制造技术和/或可容许的误差来修改示例性图的形状。
因此，本发明概念的示例性实施例并非仅限于示例性图中所示出的特定形状，而是可包括可根据制造制程而产生的其他形状。图式中所例示的区域具有一般特性，且用于说明组件的特定形状。因此，此不应被视为仅限于本发明概念的范围。
59.也应理解，尽管本文中可能使用用语(第一)、(第二)、(第三)等来阐述各种组件，然而这些组件不应受限于这些用语。这些用语仅用于区分各个组件。因此，某些实施例中的第一组件可在其他实施例中被称为第二组件，而此并不背离本发明的教示内容。本文中所阐释及说明的本发明概念的状态的示例性实施例包括其互补对应物。本说明书通篇中，相同的参考编号或相同的指示物表示相同的组件。
60.此外，本文中参照剖视图和/或平面图来阐述示例性实施例，其中所述剖视图和/或平面图是理想化示例性说明图。因此，预期存在由例如制造技术和/或容差所造成的相对于图示形状的偏离。因此，示例性实施例不应被视作仅限于本文中所示区的形状，而是包括由例如制造所导致的形状偏差。因此，图中所示的区为示意性的，且其形状并非旨在说明装置的区的实际形状、也并非旨在限制示例性实施例的范围。
61.图1为本发明的驱动感测结构的示意图。如图1所示，根据本发明的驱动感测结构100包括：有机二极管11、驱动电路12、感测电路13以及电压维持电路14。
62.具体地，所述驱动感测结构100，应用于有机发光显示设备，举例而言，有机发光显示设备可以是但不限于有机发光二极管显示设备或微发光二极管显示设备。
63.请同时配合参照图2，图2为本发明的有机二极管例示性的主体材料的吸收光谱以及放光光谱。在一些实施例中，如图2所示，根据本发明的有机发光二极管11，使用荧光材料或磷光材料作为发光层的主体材料，有机材料的特性为材料内部的分子吸收比自身能量还要高的辐射能时，电子从基态(ground state)被激发至能量较高的激发态(excited state)，然后电子再由激发态衰退(decay)至基态产生放光，可以理解的是，根据本发明的有机发光二极管11也可以借由吸收比自身能量还要高的辐射能从而产生相对应的影像电信号。
64.具体地，如图1所示，本发明的驱动电路12，耦接于有机二极管11的阳极anode，所述驱动电路用于接收控制信号data并产生相对应的电压信号，以驱动有机二极管11稳定放光。需要进一步说明的是，在一些实施例中，驱动电路12可以具有两个薄膜晶体管，所述驱动电路12包括第一薄膜晶体管以及第二薄膜晶体管，其中，第一薄膜晶体管与所述有机二极管11为串联结构，第二薄膜晶体管耦接于第一薄膜晶体管的闸极，且第二薄膜晶体管用于控制所述控制信号data输入第一薄膜晶体管的闸极，使得第一薄膜晶体管将与控制信号data相对应的电压信号转换为电流以驱动有机二极管11。
65.具体地，如图1所示，本发明的感测电路13，耦接于有机二极管11的阳极anode，感测电路13将所述有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs转换为影像电信号vo。需要进一步说明的是，在一些实施例中，所述感测电路13可以仅具有一个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的闸极电压由感测电压vs所决定，所述薄膜晶体管用于将感测电压vs转换为影像电信号vo，然而本发明并不限于此。
66.需要进一步说明的是，在一些实施例中，根据本发明的驱动感测结构100具有发光状态以及感测状态，当驱动感测结构100处于发光状态时，驱动电路12驱动有机二极管11稳定放光，当驱动感测结构100处于感测状态时，感测电路13控制有机二极管11将接收入射光
转换为所述影像电信号。值得一提的是，在一些实施例中，当驱动感测结构100处于感测状态时，有机二极管11处于顺向偏压，此时有机二极管11的阳极anode处的电压大于有机二极管11阴极处的电压，然而本发明不限于此。
67.值得再提的是，在一些实施例中，感测电路13可以为源极跟随器(source follower)，即将感测电路13的薄膜晶体管的闸极作为信号输入端，并且将膜晶体管的源极作为信号输出端，如此一来，可以在不放大信号的情况下将有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs，传输至感测电路13以转换为影像电信号vo，然而本发明不限于此。
68.具体地，如图1所示，本发明的电压维持电路14，耦接于驱动电路12，电压维持电路14用于调节驱动电路12的电压信号，以防止驱动电路12的电压信号产生飘移。需要进一步说明的是，在一些实施例中，电压维持电路14仅包含一个电容器，所述电容器耦接于上述的第一薄膜晶体管的闸极，电容器内部储存有一数据信号vdata，当控制信号data结束后电容器仍能保持驱动第一薄膜晶体管的闸极，以防止所述驱动电路12的电压信号产生飘移。
69.值得一提是，根据本发明的驱动感测结构100可以进一步包含重置电路，重置电路耦接于驱动电路以及有机二极管11的阳极anode，所述重置电路用于重置有机二极管11的阳极anode的电压值。借此，通过重置有机二极管11的阳极anode的电压值，以防止影像电信号vo进行模拟及数字转换时无法取得正确的数字像素值，进一步提升根据本发明的驱动感测结构100的稳定性及准确性。
70.借此，以本发明的驱动感测结构100为基础，借由驱动电路12接收控制信号data并产生相对应的电压信号，以驱动所述有机二极管11稳定放光，搭配感测电路13将所述有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs转换为影像电信号vo。借此，使得所述有机二极管11可以同时作为显示器以及影像传感器，达成降低成本及广泛适用性的目的。
71.(第1实施例)
72.以下，参照图式，说明本发明的驱动感测结构100的第一实施的实施形态。
73.请参阅图3，图3为本发明第一实施例的显示设备的示意图。如图3所示，根据本发明第一实施例的驱动感测结构100，应用于有机发光显示设备，所述驱动感测结构100包括：有机二极管11、驱动电路12、感测电路13以及电压维持电路14。
74.具体地，请参阅图3，本发明第一实施例的驱动电路12，耦接于有机二极管11的阳极anode，所述驱动电路12用于接收控制信号data并产生相对应的电压信号，以驱动有机二极管11稳定放光。如图3所示，根据本发明第一实施例的驱动电路12可以具有两个薄膜晶体管，驱动电路12包括第一薄膜晶体管121以及第二薄膜晶体管122，其中，第一薄膜晶体管121与所述有机二极管11为串联结构，第二薄膜晶体管122耦接于第一薄膜晶体管121的闸极，且第二薄膜晶体管122用于控制所述控制信号data输入第一薄膜晶体管121的闸极，使得第一薄膜晶体管将与控制信号data相对应的电压信号转换为电流以驱动有机二极管11。
75.具体地，如图3所示，本发明第一实施例的感测电路13，耦接于有机二极管11的阳极anode，感测电路13将所述有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs转换为影像电信号vo。如图3所示，本发明第一实施例的感测电路13可以仅具有一个薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的闸极耦接于重置有机二极管11的阳极anode，所述薄膜晶体管的闸极电压由影像电信号vo所决定，所述薄膜晶体管将与影像电信号vo相对应的电压信号转换为影像电信号vo，然而本发明不限于此。
76.具体地，如图3所示，本发明第一实施例的电压维持电路14，耦接于驱动电路12，电压维持电路14用于调节驱动电路12的电压信号，以防止驱动电路12的电压信号产生飘移。如图3所示，根据本发明第一实施例的电压维持电路14仅包含一个电容器，所述电容器耦接于第一薄膜晶体管121的闸极，电容器内部储存有一数据信号vdata，当控制信号data结束后电容器仍能保持驱动第一薄膜晶体管121的闸极，以防止所述驱动电路12的电压信号产生飘移，然而本发明不限于此。
77.以下提供驱动感测结构100的其他示例，以使本领域的技术人员更清楚的理解可能的变化。以与上述实施例相同的组件符号指示的组件实质上等同于上述参照图1及图3所述的组件。与驱动感测结构100相同的组件、特征、和优点将不再赘述。
78.请参照图4，本发明第二实施例的驱动感测结构100。第二实施例相较于第一实施例，第二实施例的主要结构差异在于，所述第二实施例的驱动感测结构100，其中，所述驱动电路12包括多个薄膜晶体管，举例而言，驱动电路12可以包含有2个薄膜晶体管、3个薄膜晶体管、4个薄膜晶体管、5个薄膜晶体管、6个薄膜晶体管以及7个薄膜晶体管等。如图4所示，借由设置两个薄膜晶体管，以进一步提升根据本发明的驱动感测结构100的稳定性及准确性，但本发明不限于此。
79.如图4所示，本发明第二实施例的驱动感测结构100可以进一步包含重置电路15，重置电路15耦接于驱动电路以及有机二极管11的阳极anode，所述重置电路15用于重置有机二极管11的阳极anode的电压值。借此，通过重置有机二极管11的阳极anode的电压值，以防止影像电信号vo进行模拟及数字转换时无法取得正确的重置像素值，进一步提升根据本发明的驱动感测结构100的稳定性及准确性。又，根据本发明第二实施例的驱动感测结构100所使用的材料和其他特性类似于根据本发明第一实施例的驱动感测结构100，在此不再赘述。
80.可以理解的是，本本领域技的技术人员能够基于上述示例再作出各种变化和调整，在此不再一一列举。
81.请参照图5和图6，图5为说本发明的双向有机发光显示设备的示意图；图6为执行本发明的显示设备的时序图。根据本发明的双向有机发光显示设备200包括：基板21、单位像素22以及读出电路23。其中，单位像素22皆具有上述的驱动感测结构100，使得所述多个单位像素交替发光，如图6所示，所述多个单位像素的一部分发光时处于发光状态s1，并且所述多个单位像素的另一部分不发光时处于感测状态s2。
82.具体地，所述多个单位像素22，设置于基板21上，所述多个单位像素22包含有红光单位像素221、绿光单位像素222以及蓝光单位像素223，其中，红光单位像素221发射红光入射光r，绿光单位像素222发射绿光入射光g，蓝光单位像素223发射蓝光入射光b。
83.请参阅图5至7，图7为本发明的发光区域照射到待测物后反射至感测区域的示意图。在一些实施例中，将处于发光状态s1的蓝光单位像素223作为发光区域31，并且将处于感测状态s2的红光单位像素121作为感测区域32。首先，双向有机发光显示设备200上的单位像素22交替发光，其中，当所述多个单位像素22的一部分发光时处于发光状态s1，并且所述多个单位像素22的另一部分不发光时处于感测状态s2；接着，将处于发光状态s1的蓝光单位像素223作为发光区域31；之后，将处于感测状态s2的红光单位像素221作为感测区域32；随后，驱动发光区域31中的一部分蓝光单位像素223发射入射光r1至待测物300，入射光
r1发射至待测物300后产生反射光r2；之后，驱动感测区域32中的一部分红光单位像素221感测反射光r2，并且感测区域32产生相对应的影像电信号vo；最后，借由所述读出电路23接收影像电信号vo产生对应的影像信息。
84.需要进一步说明的是，在本发明的一实施例中，读出电路23可采用现有的读出电路架构来实现。举例来说，读出电路23可采用具有相关双重取样电路或数字双重取样电路的读出电路来实现，但本发明不限于此，本发明并不对读出电路23的电路架构加以限制。由于读出电路的实施方式及运作为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。
85.值得一提的是，本发明的双向有机发光显示设备200，可以是有机发光二极管显示设备或微发光二极管显示设备，然而本发明不限于此。
86.借此，借由本发明的驱动感测结构100为基础，借由驱动电路12接收控制信号data并产生相对应的电压信号，以驱动所述有机二极管稳定放光，搭配感测电路13将所述有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs转换为影像电信号vo，使的本发明所提供的双向有机发光显示设备200不仅作为发光组件，也可以作为指纹影像辨识、掌纹辨识及触控功能的感测组件。在本发明中，用词(触控功能)是相关领域的惯用术语，即可达成指针移动与按钮按压等功能。
87.最后，再将本发明的技术特征及其可达成的技术效果汇整如下：
88.其一，借由本发明的驱动感测结构100为基础，借由驱动电路12接收控制信号data并产生相对应的电压信号，以驱动所述有机二极管11稳定放光，搭配感测电路13将所述有机二极管11接收入射光后产生的感测电压vs转换为影像电信号vo。借此，使得所述有机二极管11可以同时作为显示器以及影像传感器，达成降低成本及广泛适用性的目的。
89.其二，借由本发明的重置电路15耦接于驱动电路12以及有机二极管11的阳极anode，所述重置电路用于重置有机二极管11的阳极anode的电压值。借此，通过重置有机二极管11的阳极anode的电压值，以防止影像电信号vo进行模拟及数字转换时无法取得正确的重置像素值，进一步提升根据本发明的驱动感测结构100的稳定性及准确性。
90.其三，借由本发明的驱动感测结构100为基础，使用本发明所提供的双向有机发光显示设备200，成功在不影响面板像素的前提下，提供一种高效能的影像辨识，可同时作为指纹影像辨识、掌纹辨识及触控功能的感测组件。
91.其四，借由本发明的驱动感测结构100为基础，使用本发明所提供的双向有机发光显示设备200，成功解决oled的子像素的间的缝隙日益减小，屏下指纹辨识技术逐渐难以借由oled的子像素的间缝隙让光线穿通过去的问题，在高像素的oled面板上，仍然可以执行屏下指纹辨识技术。
92.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。