CN106228144A - 一种指纹识别显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指纹识别显示装置，在显示面板的出光面之上设置导光板，可发出在导光板至显示装置的显示面之间采用全反射方式传输的调制光的发光部件，以及设置在导光板下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元。在用户手指接触显示装置的显示面时，由于指纹的脊位置处接触显示面时会破坏调制光在此处的全反射传输，将调制光反射至下方的光敏感应单元，而指纹的谷位置处不与显示面接触不会影响调制光的全反射传输，其下方的光敏感应单元不会接收到调制光，因此，通过光敏感应单元基于光敏效应可以实现对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，且不易受到光敏感应单元与显示装置的显示面之间距离远近的影响，容易实现高质量的指纹检测。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别显示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，具有指纹识别功能的显示面板已经逐渐遍及人们的生活中。目前，指纹识别显示面板一般是采用电容式结构实现识别指纹的功能，例如内嵌式指纹识别显示面板是将电容式指纹识别部件设置在显示面板内部，其有利于显示面板轻薄化，但电容式指纹识别部件容易与显示面板内部的部件产生寄生电容，使指纹识别检测信号和显示信号之间相互干扰，从而影响指纹识别的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种指纹识别显示装置，用以基于光敏效应以及光线在介质中全反射条件实现高效侦测指纹功能。
因此，本发明实施例提供了一种指纹识别显示装置，包括：显示面板，设置于所述显示面板的出光面之上的导光板，用于使发出的调制光在所述导光板至所述显示装置的显示面之间采用全反射方式传输的发光部件，以及设置于所述导光板下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述光敏感应单元具体包括：用于感测指纹中脊处反射的调制光的光敏二极管，以及用于控制所述光敏二极管将调制光转换为电位输出的控制开关晶体管；
所述指纹识别显示装置，还包括：用于向对应的所述控制开关晶体管加载识别扫描信号的识别扫描线，以及用于通过对应的所述控制开关晶体管向所述光敏二极管加载负向偏压或读取所述光敏二极管的输出电信号的识别输出线；其中，
各所述识别扫描线与各行所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各列所述光敏感应单元一一对应；或，各所述识别扫描线与各列所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各行所述光敏感应单元一一对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，各所述光敏感应单元、各所述识别扫描线和各所述识别扫描线设置于所述显示面板中的黑矩阵所覆盖区域内。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，各所述光敏感应单元、各所述识别扫描线和各所述识别扫描线设置于所述导光板的靠近所述显示面板的表面上；或设置于所述显示面板内部。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，还包括：设置于所述导光板的靠近所述显示面板的表面且位于所述导光板与各所述光敏感应单元之间的透明反射膜层；所述透明反射膜层的折射率小于所述导光板的折射率。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述透明反射膜层的材料为无机材料。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述导光板为设置于所述显示面板之上的保护盖板；所述保护盖板在面向所述显示面板一侧的边框处具有凹槽结构，所述发光部件放置于所述凹槽结构内。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述导光板设置于所述显示面板与位于所述显示面板之上的保护盖板之间；所述发光部件放置于所述导光板的至少两个相对的侧边。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，所述发光部件为发出调制红外光或调制可见光的OLED或LED光源。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，还包括：设置于所述发光部件之上的遮光部件，所述遮光部件在所述显示面板上的正投影至少覆盖所述发光部件的正投影。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种指纹识别显示装置，在显示面板的出光面之上设置导光板，可发出在导光板至显示装置的显示面之间采用全反射方式传输的调制光的发光部件，以及设置在导光板下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元。在用户手指接触显示装置的显示面时，在手指皮肤表面具有的凹凸不平的脊和谷位置处对于调制光的全反射传输的影响不同，由于指纹的脊位置处接触显示面时会破坏调制光在此处的全反射传输，将调制光反射至下方的光敏感应单元，而指纹的谷位置处不与显示面接触不会影响调制光的全反射传输，其下方的光敏感应单元不会接收到调制光，因此，通过光敏感应单元基于光敏效应可以实现对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，且光敏感应单元对于调制光的接收不易受到光敏感应单元与显示装置的显示面之间距离远近的影响，容易实现高质量的指纹检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的指纹识别显示装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的指纹识别显示装置的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的指纹识别显示装置的结构示意图之三；
图4为本发明实施例提供的指纹识别显示装置中光敏感应单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的指纹识别显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映指纹识别显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种指纹识别显示装置，如图1所示，包括：显示面板100，设置于显示面板100的出光面之上的导光板200，用于使发出的调制光在导光板200至显示装置的显示面A之间采用全反射方式传输的发光部件300，以及设置于导光板200下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元400。
值得注意的是，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中的显示面A指的是显示装置中面向用户的最外层表面，也可以理解为可被用户手指触碰的表面。并且，在本发明实施例中并不限定显示面板100的类型，可以是液晶显示面板，也可以是电致发光显示面板等平板显示面板。
在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，由于在显示装置的显示面A与外部环境的界面存在折射率差异，一般外界环境的折射率为1左右，显示装置的显示面A一般为折射率大于1.5的玻璃介质，因此，调制光在显示装置的显示面A满足全反射角度时会发生全反射在导光板200内传输。当用户手指接触显示装置的显示面A时，由于指纹的脊B位置处接触显示面A时会减小显示面A在此处的折射率差异，一般手指可以认为等同于折射率为1.5左右的橡胶材质，破坏了调制光在此处的全反射传输，使调制光反射至下方的光敏感应单元400；而指纹的谷C位置处不与显示面A接触，不会导致显示面A在此处的折射率差异变化，从而不会影响调制光的全反射传输，其下方的光敏感应单元400也就不会接收到调制光。因此，通过光敏感应单元400基于光敏效应可以实现对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，且光敏感应单元400对于调制光的接收不易受到光敏感应单元400与显示装置的显示面A之间距离远近的影响，即可以设置更远的手指与光敏感应单元400之间的距离，容易实现高质量的指纹检测。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，具体可以通过加载固定频率信号的方式实现发光部件300发出以该固定频率亮暗交替的调制光，该调制光可区别于环境光和显示面板100发出的显示用光，以避免环境光、显示用光、温度以及寄生电容等因素对于光敏感应单元400感应用于检测指纹的光线的干扰。
并且，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，发光部件300具体可采用发出调制红外光或调制可见光的OLED或LED光源，当然，也可以采用激光光源。一般地，发光部件300会设置在导光板200的边缘位置处，以保证尽量减少对于正常显示区域的影响。并且，为了使在导光板200内部传输的调制光尽量覆盖导光板200的整个表面，可以在导光板200相对的两个侧边处均设置发光部件300，也可以在四个侧边处均设置发光部件300，在此不做限定。
具体地，在采用OLED或LED光源作为发光部件300时，OLED或LED光源会向各个方向发光，其中，不满足全反射条件的光线不会对侦测指纹产生影响，例如向上或向下发出的光线以及平行射于导光板200的光线会射出导光板200，向上倾斜发射而没有达到全反射条件的光线，会一部分出射一部分反射，经过数次反射后也会被消耗或者出射；只有大于全反射角度的光即满足全反射条件的光能够在导光板200内全反射传输。
在具体实施时，在导光板200靠近发光部件300的区域由于存在出射光且光强不均匀，因此不能用来侦测指纹。基于此，为了避免导光板中靠近发光部件300的不能用于侦测指纹部分会对指纹检测产生影响，同时，为了避免发光部件300发出的光线对显示装置的显示用光产生干扰，影响显示画面质量，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，如图1所示，还可以包括：设置于发光部件300之上的遮光部件500，即遮光部件500设置在发光部件300靠近显示装置的显示面A一侧，且该遮光部件500在显示面板100上的正投影至少覆盖发光部件300的正投影，如图2和图3所示，一般遮光部件500所占面积会大于发光部件300所占面积，以便对于发光部件300发出的非全反射传输的光线进行遮挡。具体地，遮光部件500可以采用黑矩阵材料(BM)实现其功能。
在具体实施时，本发明实施例提供上述指纹识别显示装置中，如图1所示，导光板200可以具体为设置于显示面板100之上的保护盖板，即导光板200面背离显示面板100的表面即为显示装置的显示面A。此时，由于保护盖板具有保护显示面板100的出光面的作用，因此，需要保护盖板覆盖整个显示面板100，为了使发光部件300发出的调制光可在导光板200即保护盖板中以全反射方式传输，需要在保护盖板在面向显示面板100一侧的边框处设置凹槽结构，以便将发光部件300放置于凹槽结构内。此种结构设计由于需要对保护盖板进行挖槽处理，并需要在凹槽内制作遮光部件500，会增加制作工艺的复杂程度。
或者，在具体实施时，在本发明实施例提供上述指纹识别显示装置中，如图2和图3所示，导光板200可以单独设置于显示面板100与位于显示面板100之上的保护盖板600之间。此时，发光部件300可以放置于导光板200的至少两个相对的侧边，并且，在保护盖板600与发光部件300对应的位置制作遮光部件500即可，其制作工艺相对简单。但是，此种结构设计中，由于在导光板200之上的保护盖板600背离导光板200的表面为显示装置的显示面A，调制光至少需要在导光板200和保护盖板600两个膜层中以全反射方式传输，会增加手指到光敏感应单元400之间的距离，不利于确保侦测指纹的精准度。
在具体实施时，在本发明实施例提供上述指纹识别显示装置中，如图4所示，光敏感应单元400具体可以包括：用于感测指纹中脊B处反射的调制光的光敏二极管401，以及用于控制光敏二极管401将调制光转换为电位输出的控制开关晶体管402。指纹识别显示装置，还可以包括：用于向对应的控制开关晶体管402加载识别扫描信号的识别扫描线403，以及用于通过对应的控制开关晶体管402向光敏二极管401加载负向偏压或读取光敏二极管401的输出电信号的识别输出线404；其中，各识别扫描线403与各行光敏感应单元400一一对应，各识别输出线404与各列光敏感应单元400一一对应；或，各识别扫描线403与各列光敏感应单元400一一对应，各识别输出线403与各行光敏感应单元400一一对应。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，为了便于通过识别扫描线403对控制开关晶体管402的导通状态进行控制，以便通过控制开关晶体管402控制光敏二极管401输出电信号，如图4所示，各控制开关晶体管402的栅极一般需要与对应的识别扫描线403相连，源极与光敏二极管401的一端相连，漏极与对应的识别输出线404相连；并且，为了保证各光敏二极管401可以进行光电转换效应，各光敏二极管401的另一端一般与固定电位相连。这样，在识别扫描线403加载扫描信号时，控制开关晶体管402处于导通状态，识别输出线404与光敏二极管401一端连接，通过识别输出线404可以对光敏二极管401一端加载负向偏压或者读取光敏二极管401一端输出的电信号。
进一步地，为了使指纹识别不影响正常的显示，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，各光敏感应单元400、各识别扫描线和各识别扫描线一般会设置于显示面板100中的黑矩阵所覆盖区域内，即对应各像素之间的间隙位置处设置各光敏感应单元400、各识别扫描线和各识别扫描线。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，并不限定光敏感应单元400在导光板200下方的具体设置位置，例如如图1和图2所示，各光敏感应单元400、各识别扫描线和各识别扫描线可以设置于导光板200的靠近显示面板100的表面上，即在导光板200的下表面制作光敏感应单元400；或者，如图3所示，各光敏感应单元400、各识别扫描线和各识别扫描线可以设置于显示面板100内部，例如设置在对向基板的内侧表面。值得注意的是，光敏感应单元400距离显示装置的显示面A越远，光敏感应单元400与手指的距离也就越远，这不利于保证侦测指纹的准确性。而将光敏感应单元400设置在不直接与导光板200接触的表面，可以避免在光敏感应单元400与导光板200接触界面的折射率差异小于非接触界面的折射率差异，而带来的可能在接触界面处破坏全反射传输，导致侦测指纹的误判。
基于此，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，如图1至图3所示，还可以包括：设置于导光板200的靠近显示面板100的表面且位于导光板200与各光敏感应单元400之间的透明反射膜层700；该透明反射膜层700的折射率小于导光板200的折射率，一般折射率小于1.5。这样，可以保证调制光在导光板200面向光敏感应单元400一侧的界面处进行全反射传输。
优选地，在本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置中，透明反射膜层700的材料为无机材料，这样可以保证在透明反射膜层700可以承受其上制作光敏感应单元400过程中的高温工艺。
本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置可以为：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。
本发明实施例提供的上述指纹识别显示装置，在显示面板的出光面之上设置导光板，可发出在导光板至显示装置的显示面之间采用全反射方式传输的调制光的发光部件，以及设置在导光板下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元。在用户手指接触显示装置的显示面时，在手指皮肤表面具有的凹凸不平的脊和谷位置处对于调制光的全反射传输的影响不同，由于指纹的脊位置处接触显示面时会破坏调制光在此处的全反射传输，将调制光反射至下方的光敏感应单元，而指纹的谷位置处不与显示面接触不会影响调制光的全反射传输，其下方的光敏感应单元不会接收到调制光，因此，通过光敏感应单元基于光敏效应可以实现对指纹进行检测，与显示装置内部部件不易产生干扰，且光敏感应单元对于调制光的接收不易受到光敏感应单元与显示装置的显示面之间距离远近的影响，容易实现高质量的指纹检测。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种指纹识别显示装置，其特征在于，包括：显示面板，设置于所述显示面板的出光面之上的导光板，用于使发出的调制光在所述导光板至所述显示装置的显示面之间采用全反射方式传输的发光部件，以及设置于所述导光板下方的呈阵列排布的多个光敏感应单元。
2.如权利要求1所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述光敏感应单元具体包括：用于感测指纹中脊处反射的调制光的光敏二极管，以及用于控制所述光敏二极管将调制光转换为电位输出的控制开关晶体管；
所述指纹识别显示装置，还包括：用于向对应的所述控制开关晶体管加载识别扫描信号的识别扫描线，以及用于通过对应的所述控制开关晶体管向所述光敏二极管加载负向偏压或读取所述光敏二极管的输出电信号的识别输出线；其中，
各所述识别扫描线与各行所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各列所述光敏感应单元一一对应；或，各所述识别扫描线与各列所述光敏感应单元一一对应，各所述识别输出线与各行所述光敏感应单元一一对应。
3.如权利要求2所述的指纹识别显示装置，其特征在于，各所述光敏感应单元、各所述识别扫描线和各所述识别扫描线设置于所述显示面板中的黑矩阵所覆盖区域内。
4.如权利要求2所述的指纹识别显示装置，其特征在于，各所述光敏感应单元、各所述识别扫描线和各所述识别扫描线设置于所述导光板的靠近所述显示面板的表面上；或设置于所述显示面板内部。
5.如权利要求4所述的指纹识别显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述导光板的靠近所述显示面板的表面且位于所述导光板与各所述光敏感应单元之间的透明反射膜层；所述透明反射膜层的折射率小于所述导光板的折射率。
6.如权利要求5所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述透明反射膜层的材料为无机材料。
7.如权利要求1-6任一项所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述导光板为设置于所述显示面板之上的保护盖板；所述保护盖板在面向所述显示面板一侧的边框处具有凹槽结构，所述发光部件放置于所述凹槽结构内。
8.如权利要求1-6任一项所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述导光板设置于所述显示面板与位于所述显示面板之上的保护盖板之间；所述发光部件放置于所述导光板的至少两个相对的侧边。
9.如权利要求1-6任一项所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述发光部件为发出调制红外光或调制可见光的OLED或LED光源。
10.如权利要求9所述的指纹识别显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述发光部件之上的遮光部件，所述遮光部件在所述显示面板上的正投影至少覆盖所述发光部件的正投影。
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