CN106055162A - 显示组件和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示组件和显示装置。该显示组件包括具有多个像素结构的显示面板，所述显示面板的上方设置有封装薄膜，所述封装薄膜在对应着每一所述像素结构的上方均设置有控制元件和与所述控制元件连接的感光元件，所述感光元件根据接收到的由所述显示面板发出的光的反射光进行指纹识别。该显示组件基于显示面板实现光学式指纹识别，通过在封装薄膜上方设置感光元件和相应的控制元件，增大指纹的谷和指纹的脊的准直性和光能量差异，具有较准确的指纹识别效果以及触控功能。

Description

显示组件和显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示组件和显示装置。
背景技术
20世纪90年代后期，香港理工大学与清华大学率先开创了指纹识别技术研究领域，指纹识别具有精度高，速度快，价格低，用户接受度高等优点，因此该领域开创以来，就得到了学术界的充分重视，国内外很多的高校和科研机构纷纷加入到该研究领域中，并取得了一系列的成果。
随着指纹识别技术的发展，使其在诸多领域得到广泛应用，如电子设备终端中的手机、平板电脑和电视等；安全防护系统中的门禁和保险柜等。虽然指纹识别有较广的用途，但是目前精细指纹识别的技术尚不成熟，尤其是兼具指纹识别和触控功能的器件结构冗余复杂。
目前的指纹识别通常为光学漫反射方式，在指纹识别过程中，光源照到手指后，光束由手指发生漫反射，手指指纹的波谷(以下称为谷)和波峰(以下称为脊)漫反射光能会有所差异，谷的光能相对于脊的光能低，由此差异来进行指纹识别。然而，手指指纹的谷和脊所漫反射的发散光的准直性差且光能量差异极小，同时在手指指纹的谷和脊之间还存在环境光的干扰，因此很难对指纹进行准确的识别。
可见，设计一种能对指纹进行准确的识别的装置成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种显示组件和显示装置，至少部分解决指纹识别技术中指纹的谷和指纹的脊的准直性和光能量差异的问题，具有较准确的指纹识别效果以及触控功能。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该显示组件，包括具有多个像素结构的显示面板，所述显示面板的上方设置有封装薄膜，所述封装薄膜在对应着每一所述像素结构的上方均设置有控制元件和与所述控制元件连接的感光元件，所述感光元件根据接收到的由所述显示面板发出的光的反射光进行指纹识别。
优选的是，所述显示组件还包括公共电极，所述控制元件包括输出电极，所述感光元件包括感光层以及为所述感光层提供偏置电压的第一极和第二极，所述控制元件的输出电极为所述感光元件的第一极，所述公共电极为所述感光元件的第二极。
优选的是，所述感光元件的所述感光层的上方还设置有触控电极，所述触控电极分别与所述感光层和所述公共电极连接，所述触控电极至少覆盖一个所述感光层对应的区域。
优选的是，所述控制元件为薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括层叠设置的栅极、栅绝缘层、有源层以及同层设置的源极和漏极；所述感光元件中所述感光层的一侧与所述薄膜晶体管的漏极连接，所述感光层的另一侧与所述公共电极连接。
优选的是，所述显示组件还包括扫描驱动器和信号接收器，所述扫描驱动器连接有多条扫描线，同行的所述薄膜晶体管的栅极与同一所述扫描线相连，用于为所述感光元件提供钳位电压；所述信号接收器连接有多条所述数据线，同列的所述薄膜晶体管的源极与同一所述数据线相连，用于接收指纹感测信号。
优选的是，对应着所述源极、所述漏极以及所述源极、所述漏极之间的所述有源层的上方还设置有保护层，所述保护层采用不透明金属材料形成。
优选的是，所述感光元件的上方与所述触控电极的下方还对应设置有保护电极，所述保护电极的图形至少覆盖所述感光层的图形。
优选的是，所述触控电极和所述保护电极均采用透明导电材料形成。
可选的是，所述栅极与所述公共电极绝缘且同层设置；
所述栅绝缘层在对应着所述公共电极的区域开设有第一过孔，在所述第一过孔内与所述源极和所述漏极同层形成连接电极，所述连接电极与所述公共电极连接但与所述源极和所述漏极分别绝缘；
所述源极和所述漏极与所述连接电极上方设置有钝化层和树脂层，所述钝化层和所述树脂层在对应着所述连接电极的区域开设有第二过孔，所述钝化层在对应着所述感光层的上方开设有第三过孔，在所述钝化层上方以及所述第二过孔内和所述第三过孔内同层形成触控电极，所述触控电极通过所述连接电极与所述公共电极连接。
可选的是，所述栅极与所述公共电极采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成；
所述源极、所述漏极和所述连接电极采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成。
可选的是，所述封装薄膜采用打印方式形成于所述显示面板的显示侧。
优选的是，所述显示面板划分为多个像素区，每一所述像素结构对应设置于一所述像素区，所述控制元件和所述感光元件设置于相邻所述像素区之间的间隙区域。
可选的是，所述显示面板为液晶显示面板，每一所述像素结构均包括相对设置的彩膜基板、阵列基板以及设置于所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶，还包括为所述液晶提供驱动电压的驱动薄膜晶体管；
或者，所述显示面板为OLED显示面板，每一所述像素结构均包括OLED器件以及为所述OLED器件提供驱动电流的驱动薄膜晶体管。
可选的是，所述感光元件中的所述感光层包括依次设置的P型硅层、本征层和N型硅层。
可选的是，所述P型硅层、所述本征层和所述N型硅层分别采用打印方式形成。
一种显示装置，包括上述的显示组件。
本发明的有益效果是：该显示组件基于显示面板实现光学式指纹识别，通过在封装薄膜上方设置感光元件和相应的控制元件，增大指纹的谷和指纹的脊的准直性和光能量差异，具有较准确的指纹识别效果以及触控功能。
附图说明
图1为本发明实施例1中显示组件的结构示意图；
图2为图1中封装薄膜上方的控制元件和感光元件的显示组件的结构示意图；
图3为图2中控制元件和感光元件的结构示意图；
图4为包括图2的控制元件、感光元件和触控电极的显示组件的结构示意图；
图5为本发明实施例1中显示组件的工作原理图；
附图标记中：
1－显示面板；1a－像素显示结构；1b－像素控制层；
2－封装薄膜；
3－控制元件；31－栅极；32－栅绝缘层；33－有源层；34－源极；35－漏极；36－第一钝化层；37－保护层；38－树脂层；39－第二钝化层；
4－感光元件；41－感光层；
5－公共电极；6－连接电极；7－触控电极；8－保护电极；
91－衬底；92－玻璃盖板；10－胶封框；
11－扫描驱动器；111－扫描线；12－信号接收器；121－数据线；13－触控线。
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显示组件和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种显示组件，该显示组件基于显示面板实现光学式指纹识别，通过设置感光元件和相应的控制元件，能准确识别指纹的谷和指纹的脊的准直性和光能量差异，具有较准确的指纹识别效果；通过在感光元件和相应的控制元件上形成触控电极图形，还能够实现触控功能。
如图1所示，该显示组件包括具有多个像素结构的显示面板1，显示面板1的上方设置有封装薄膜2，封装薄膜2在对应着每一像素结构的上方均设置有控制元件3和与控制元件3连接的感光元件4，控制元件3为感光元件4提供钳位电压，感光元件4根据接收到的由显示面板1发出的光的反射光的情况进行指纹(当然也包括掌纹)识别；另外，进一步通过设置触控电极图形，还能获取触控点的位置信息。利用上述显示组件，兼具指纹识别和触控功能，即在指纹识别的基础上还能实现触控功能，或者说在触控的基础上还能实现指纹识别功能。
这里应该理解的是，图1中对于封装薄膜2下方的显示器件部分只简略分为像素控制层1b(例如驱动薄膜晶体管)和像素显示结构1a(例如有机电致发光器件)进行了示意，在图2中详细画出了控制元件3和感光元件4的叠层结构。
如图2示出了控制元件3与感光元件4的具体结构，在图2中，显示组件还包括公共电极5，控制元件3包括输出电极，感光元件4包括感光层41以及为感光层41提供偏置电压的第一极和第二极，控制元件3的输出电极为感光元件4的第一极，公共电极5为感光元件4的第二极。也即，控制元件3的输出电极同时共用为感光元件4的电极，简化结构；同时在控制元件3的钳位电压以及公共电极5的参考电压的作用下，通过电压大小检测实现指纹识别。
其中，这里的控制元件3为薄膜晶体管，薄膜晶体管包括层叠设置的栅极31、栅绝缘层32、有源层33以及同层设置的源极34和漏极35；感光元件4中感光层41的一侧与薄膜晶体管的漏极连接，感光层41的另一侧与公共电极5连接。优选的是，感光元件4为光敏二极管，薄膜晶体管的漏极35作为光敏二极管的阳极，公共电极5作为光敏二极管的阴极。利用控制元件3和感光元件4，在控制元件3的钳位电压以及公共电极5的参考电压的作用下，实现光敏二极管的偏置电压的供给。
参考图3的平面图所示，本实施例的显示组件中，控制元件3通过扫描驱动器11进行驱动，并通过信号接收器12接收指纹感测信号。其中，扫描驱动器11连接有多条扫描线111，同行的薄膜晶体管的栅极与同一扫描线111相连；信号接收器12连接有多条数据线121，同列的薄膜晶体管的源极与同一数据线121相连。这里，通过扫描线111控制相应行的薄膜晶体管开关，为感光元件4提供钳位电压，相应的数据线121接收指纹感测信号，利用谷和脊电流差异性进行指纹识别。这种通过光学方式收集指纹信号的方式，当手指按压玻璃盖板92时，像素区发出的光线照射到手指，由手指漫反射的光束绝大部分经过玻璃盖板92反射至感光元件4上方，由感光元件4接收并转换成电信号，谷和脊反射光强不一致，造成感光元件4的电阻不同，相同的Vd电压下进而引起数据线121电流不一致，从而识别谷和脊的相应位置。
进一步的，感光元件4的感光层41的上方还设置有触控电极7，触控电极7分别与感光层41和公共电极5连接，触控电极7至少覆盖感光层41对应的区域。如图4所示，触控电极7可设置为板状，同时覆盖多个像素结构对应的控制元件3和感光元件4，形成自容触控检测。
优选的是，感光层41的上方与触控电极7的下方还对应设置有保护电极8，保护电极8的图形至少覆盖感光层41的图形。触控电极7和保护电极8采用透明导电材料形成。保护电极8采用透明导电材料形成，不会对显示造成影响，不仅可以在形成触控电极的构图工艺中对光敏二极管进行保护(例如防止刻蚀步骤中刻蚀液对感光层41的影响)，而且可作为公共电极5与感光层41之间的接触电极，保证二者的电性连接效果。
其中，栅极31与公共电极5绝缘且同层设置；栅绝缘层32在对应着公共电极5的区域开设有第一过孔，在第一过孔内与源极34和漏极35同层形成连接电极6，连接电极6与公共电极5连接但与源极34和漏极35分别绝缘；源极34和漏极35与连接电极6上方设置有第一钝化层36和树脂层38，第一钝化层36和树脂层38在对应着连接电极6的区域开设有第二过孔(为同时贯通第一钝化层36和树脂层38的通孔)，第一钝化层36在对应着感光层41的上方开设有第三过孔，在第一钝化层36上方以及第二过孔内和第三过孔内同层形成触控电极7，连接电极6使得触控电极7与公共电极5连接。
在制备工艺中，连接电极6和触控电极7在不同的构图工艺中形成，连接电极6主要用于连接感光元件4的其中一个电极和触控电极7，可采用透明导电材料或不透明导电材料形成；而触控电极7通常采用透明导电材料形成。
这里，在感光元件4的感光层41与阴极之间的导电部分形成触控电极7，即在为感光层41引入公共电极5的参考电压时，在保护电极8和连接电极6之间巧妙的形成触控电极7的图形，既实现了指纹识别，又可以实现触控功能。参考图4，同列的触控电极7与一根触控线13(图4中以虚线示出)连接，实现激励信号发射和触控信号接收，其实现自容触控的原理与现有的自容触控原理相同，这里不再详述。
另外，源极34、漏极35以及源极34、漏极35之间的有源层36的上方还设置有保护层37，保护层37采用不透明金属材料形成(例如钼Mo、铝Al等)，保护层37能对薄膜晶体管导通过程中源极34、漏极35之间的沟道进行良好的保护，防止控制元件3的性能不被光干扰，保证感光元件4的正常工作；触控电极7的上方还设置有第二钝化层39，第二钝化层39能对触控电极7及其以下的层结构起到良好的保护作用。在采用上述工艺，可以形成完整的控制元件3与感光元件4的结构，在指纹识别的基础上，还能实现触控。
优选的是，栅极31与公共电极5采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成；源极34、漏极35和连接电极6采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成。这里，采用同一构图工艺实现多个功能部件的图形，简化工艺。
本实施例的显示组件，其中的感光元件4可以为PIN光敏二极管。优选的是，感光层41包括依次设置的P型硅层、本征层和N型硅层。其中，P型硅层采用SiH4、B2H6混合形成，本征层采用SiH4形成或采用SiH4、H2混合形成，N型硅层采用SiH4、PH3、H2混合形成。在制备过程中，其中的P型硅层、本征层和N型硅层分别采用打印方式形成，采用打印方式成图更精确且准确。PIN光敏二极管作为一个光敏元件，当其受到光照时，电阻会减小，电流会增大，并且光照强度越强，电阻就越小，以此原理进行指纹的谷和脊光照强度的判别，光照强度大的是指纹的脊，光照强度小的是指纹的谷。
指纹识别技术大多应用于显示面板产品中，为用户提供更佳的操控体验。通常情况下，显示面板1划分为多个像素区，每一像素结构对应设置于一像素区，控制元件3和感光元件4设置于相邻像素区之间的间隙区域。这里的间隙区域即一个像素区与其相邻的其他像素区之间的具有一定宽度的分割界线，使得任一像素区内形成一个独立的像素结构，完成一个单色(如红绿蓝三基色或者红绿蓝白或者红绿蓝紫青黄等中的任一个颜色)显示，在显示部分中对应着分割界线的区域通常为非透光区，常用于设置数据线、扫描线等不透明布线；甚至，为了获得较好的遮光效果，还会进一步设置黑矩阵。通过将控制元件3和感光元件4的设置在非透光区，保证不影响显示效果。
例如，一种优选的方案是：显示面板1为液晶显示面板，每一像素结构的像素显示结构1a均包括相对设置的彩膜基板、阵列基板以及设置于彩膜基板和阵列基板之间的液晶，像素控制层1b包括为液晶提供驱动电压的驱动薄膜晶体管；另一种优选的方案是：显示面板1为OLED显示面板，每一像素结构的像素显示结构1a均包括OLED器件，像素控制层1b包括为OLED器件提供驱动电流的驱动薄膜晶体管。
可选的是，封装薄膜2采用打印方式形成于显示面板1的显示侧。即通过薄膜封装技术(Thin Film Encapsulation，简称TFE)封装显示面板的显示部分，然后再在其上对应着非透光区域通过打印或者其他制作工艺形成控制元件和指纹识别与触控器件，既能对显示面板起到更好的保护作用，工艺实现比较容易，而且产品性能稳定，又可以实现显示区域指纹识别和触控定位。
假设，将控制元件3和感光元件4制作在玻璃盖板92的相对于衬底91的一侧上，而保持显示部分制作在衬底91相对于玻璃盖板92的一侧上，因需考虑玻璃盖板92上的控制元件3和感光元件4与衬底91上显示部分像素结构的对位偏差问题，考虑产品良率，需要将感光元件4的面积做的比完全对位准确时理论上的面积小，才不会在对位有偏差的情况下影响显示，而这必将导致PIN光敏二极管面积缩小，影响光敏特性，进而影响指纹识别性能。本实施例的显示组件中，由于将控制元件3和感光元件4与显示部分制作为一体，且均形成在玻璃盖板92的同一侧，因此无需考虑控制元件3和感光元件4与显示部分像素结构的对位，因此可以实现PIN光敏二极管面积最大化，保证良好的光敏特性和指纹识别的准确度。
同时，本实施例的显示组件中，由于在显示器件的封装薄膜2上方非显示区域制作感光元件4，显示面板的像素区域为凹处，这样像素区发出的光线更不容易照射到感光元件4的侧面，从而获得相对准直的光取向，优化了基准值(base)，能对指纹进行准确的识别。
容易理解的是，该显示组件在整体结构中，同样不可避免地需要胶封框10等部件，并如图1所示设置于衬底91与玻璃盖板92之内，其功能与现有显示面板中对应组件的功能相同，因此这里不再详述。
如图5所示，本实施例的显示组件中指纹识别的具体工作原理如下：
1)重置：栅极打开，先给光敏二极管P端充入一个电位V1，然后关闭栅极，漏极电位锁住为V1(公共电极位参考地或提供低电压V0)，此刻光敏二极管处于反偏状态；
2)指纹信息积累：当手指按压显示组件表面，手指谷(或脊)反射光线至光敏二极管处，光子会引起反偏光敏二极管的高电位处电位降低，由于谷脊光强不同，则电位降低不同；
3)指纹读取：当栅极再次开启，由于不同漏极电位下，光敏二极管会输出不同电流值，进而用于判断谷脊位置，实现指纹识别。
该显示组件基于显示面板实现光学式指纹识别，通过在封装薄膜上方设置感光元件和相应的控制元件，由于谷与脊界面接触不一样，造成反射光强不一致，进而引起相应的感光元件产生电流不同，增大指纹的谷和指纹的脊的准直性和光能量差异，从而判断谷和脊的位置，实现指纹识别，具有较准确的指纹识别效果以及触控功能。
实施例2：
本实施例提供一种显示装置，该显示装置包括实施例1的显示组件。
该显示装置可以为：电子纸、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。该显示装置通过更佳的指纹识别效果，能为人们提供更好的解锁体验。
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 (16)

1.一种显示组件，包括具有多个像素结构的显示面板，其特征在于，所述显示面板的上方设置有封装薄膜，所述封装薄膜在对应着每一所述像素结构的上方均设置有控制元件和与所述控制元件连接的感光元件，所述感光元件根据接收到的由所述显示面板发出的光的反射光进行指纹识别。
2.根据权利要求1所述的显示组件，其特征在于，所述显示组件还包括公共电极，所述控制元件包括输出电极，所述感光元件包括感光层以及为所述感光层提供偏置电压的第一极和第二极，所述控制元件的输出电极为所述感光元件的第一极，所述公共电极为所述感光元件的第二极。
3.根据权利要求2所述的显示组件，其特征在于，所述感光元件的所述感光层的上方还设置有触控电极，所述触控电极分别与所述感光层和所述公共电极连接，所述触控电极至少覆盖一个所述感光层对应的区域。
4.根据权利要求2所述的显示组件，其特征在于，所述控制元件为薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括层叠设置的栅极、栅绝缘层、有源层以及同层设置的源极和漏极；所述感光元件中所述感光层的一侧与所述薄膜晶体管的漏极连接，所述感光层的另一侧与所述公共电极连接。
5.根据权利要求4所述的显示组件，其特征在于，所述显示组件还包括扫描驱动器和信号接收器，所述扫描驱动器连接有多条扫描线，同行的所述薄膜晶体管的栅极与同一所述扫描线相连，用于为所述感光元件提供钳位电压；所述信号接收器连接有多条所述数据线，同列的所述薄膜晶体管的源极与同一所述数据线相连，用于接收指纹感测信号。
6.根据权利要求4所述的显示组件，其特征在于，对应着所述源极、所述漏极以及所述源极、所述漏极之间的所述有源层的上方还设置有保护层，所述保护层采用不透明金属材料形成。
7.根据权利要求3所述的显示组件，其特征在于，所述感光元件的上方与所述触控电极的下方还对应设置有保护电极，所述保护电极的图形至少覆盖所述感光层的图形。
8.根据权利要求7所述的显示组件，其特征在于，所述触控电极和所述保护电极均采用透明导电材料形成。
9.根据权利要求6所述的显示组件，其特征在于，所述栅极与所述公共电极绝缘且同层设置；
所述栅绝缘层在对应着所述公共电极的区域开设有第一过孔，在所述第一过孔内与所述源极和所述漏极同层形成连接电极，所述连接电极与所述公共电极连接但与所述源极和所述漏极分别绝缘；
所述源极和所述漏极与所述连接电极上方设置有钝化层和树脂层，所述钝化层和所述树脂层在对应着所述连接电极的区域开设有第二过孔，所述钝化层在对应着所述感光层的上方开设有第三过孔，在所述钝化层上方以及所述第二过孔内和所述第三过孔内同层形成触控电极，所述触控电极通过所述连接电极与所述公共电极连接。
10.根据权利要求9所述的显示组件，其特征在于，所述栅极与所述公共电极采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成；
所述源极、所述漏极和所述连接电极采用相同的材料、且在同一构图工艺中形成。
11.根据权利要求1所述的显示组件，其特征在于，所述封装薄膜采用打印方式形成于所述显示面板的显示侧。
12.根据权利要求1-11任一项所述的显示组件，其特征在于，所述显示面板划分为多个像素区，每一所述像素结构对应设置于一所述像素区，所述控制元件和所述感光元件设置于相邻所述像素区之间的间隙区域。
13.根据权利要求1-11任一项所述的显示组件，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，每一所述像素结构均包括相对设置的彩膜基板、阵列基板以及设置于所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶，所述阵列基板中包括为所述液晶提供驱动电压的驱动薄膜晶体管；
或者，所述显示面板为OLED显示面板，每一所述像素结构均包括OLED器件以及为所述OLED器件提供驱动电流的驱动薄膜晶体管。
14.根据权利要求2-10任一项所述的显示组件，其特征在于，所述感光元件中的所述感光层包括依次设置的P型硅层、本征层和N型硅层。
15.根据权利要求14所述的显示组件，其特征在于，所述P型硅层、所述本征层和所述N型硅层分别采用打印方式形成。
16.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-15任一项所述的显示组件。
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