CN109325461A - 显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了显示面板和显示装置，该显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板；发光结构，设置在第一基板和第二基板之间；多个线光源，设置在第一基板靠近第二基板的一侧，且平行排列；多个光敏单元，设置在多个线光源远离第一基板的一侧，且呈阵列排布。本发明所提出的显示面板，其内部的多个线光源可通过分时控制逐条地发出光线，光线经过发光结构在手指与第一基板的指纹界面发生反射，再被光敏单元接收并转换为电信号，然后进行图像拼接，从而获得指纹图像进而实现指纹识别的功能。

Description

显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体的，本发明涉及显示面板和显示装置。

背景技术

现阶段，在光学指纹识别过程中，当手指与传感器的距离较大时，由于经过手指反射后的光线的散射，会造成获取的图像模糊的问题，进而导致根据传感器接收到的光线识别出的指纹信息不准确。一般，会通过设计准直器来调制光线达到区分指纹信息，但是，准直器的屏下(Under Display)方案会造成结构增厚，进而使得指纹识别模组整体变厚，不利于满足电子设备的轻薄化设计趋势。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，可通过分时控制各个线光源逐条发出光线，每条光线经过发光结构在手指与第一基板的指纹界面发生反射，再被光敏单元接收并转换为电信号，然后进行图像拼接，从而获得指纹图像进而实现指纹识别的功能。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种光源能量更多、灵敏度更高的可识别指纹的显示面板结构。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种显示面板。

根据本发明的实施例，所述显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板；发光结构，所述发光结构设置在所述第一基板和所述第二基板之间；多个线光源，所述多个线光源设置在所述第一基板靠近所述第二基板的一侧，且平行排列；多个光敏单元，所述多个光敏单元设置在所述多个线光源远离所述第一基板的一侧，且呈阵列排布。

发明人经过研究发现，本发明实施例的显示面板，其内部的多个线光源可通过分时控制逐条地发出光线，光线经过发光结构在手指与第一基板的指纹界面发生反射，再被光敏单元接收并转换为电信号，然后进行图像拼接，从而获得指纹图像进而实现指纹识别的功能。

另外，根据本发明上述实施例的显示面板，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述线光源的宽度为0.1～0.3毫米。

根据本发明的实施例，所述发光结构为OLED发光元件。

根据本发明的实施例，所述发光结构的厚度为0.5～1.5毫米。

根据本发明的实施例，所述线光源由所述OLED发光元件的发光层组成，且所述线光源设置在所述第一基板和所述第二基板之间，并且，所述发光层到所述第一基板的表面的距离为0.8～0.9毫米。

根据本发明的实施例，所述线光源为microLED，且所述线光源设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧，并且，所述线光源的厚度为0.1～0.15毫米。

根据本发明的实施例，所述显示面板进一步包括：低折射率膜，所述低折射率膜设置在所述多个光敏单元靠近所述第二基板的表面，且形成所述低折射率膜的材料的折射率小于形成所述第二基板的材料的折射率。

根据本发明的实施例，形成所述低折射率膜的材料包括氟化镁。

根据本发明的实施例，所述低折射率膜的厚度为5～20微米。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种显示装置。

根据本发明的实施例，所述显示装置包括上述的显示面板。

发明人经过研究发现，本发明实施例的显示装置，其显示面板的指纹识别功能更灵敏、准确性更高，从而使该显示设备更智能化、人性化，进而提高该显示装置的市场竞争力。本领域技术人员能够理解的是，前面针对显示面板所描述的特征和优点，仍适用于该显示装置，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：

图1是本发明两个实施例的显示面板的截面结构示意图；

图2是本发明的线光源的光辐射俯视示意图(a)和线光源的识别范围侧面示意图(b)；

图3是本发明的分时扫描方式的原理示意图；

图4是本发明另一个实施例的显示面板的截面结构示意图；

图5是本发明另一个实施例的发光单元组成线光源的示意图；

图6是本发明一个实施例的显示面板的指纹识别原理示意图；

图7是本发明另一个实施例的显示面板的指纹识别原理示意示意图；

图8是本发明一个实施例的线光源与指纹纹路平行时的仿真结果；

图9是本发明一个实施例的线光源与指纹纹路垂直时的仿真结果；

图10是本发明一个实施例的线光源与指纹纹路平行(a)和垂直(b)的成像原理分析图；

图11是本发明另一个实施例的显示面板的截面结构示意图；

图12是本发明的另一个实施例的利用线光源进行指纹识别的仿真模拟图。

附件

100 第一基板

200 第二基板

300 发光结构

301 阳极

302 发光层

3021 发光单元

303 阴极

304 封装层

305 偏光片

400 线光源

500 光敏单元

A 手指按压区

P 手指

P1 脊

P2 谷

600 低折射率膜

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种显示面板。

根据本发明的实施例，参考图1，显示面板包括：第一基板100、第二基板200、发光结构300、多个线光源400和多个光敏单元500；其中，第一基板100和第二基板200相对设置，发光结构300设置在第一基板100和第二基板200之间，多个线光源400设置在第一基板100靠近第二基板200的一侧，且多个线光源400呈平行排列，而多个光敏单元500设置在多个线光源400远离第一基板100的一侧，且多个光敏单元500呈阵列排布。

本发明的发明人经过研究发现，参考图2的(a)，从俯视的角度观察，线光源可分解成一列点光源，每个点光源发出的光线在指纹界面的投影都是一个圆形，不过，线光源的主要辐射方向是向垂直线光源的方向。所以，再从侧面沿着线光源的方向观察，参考图2的(b)，线光源的宽度为s，线光源到指纹界面的距离为h；由于光强度会随着发散角增大而显著下降，因此，可识别指纹信息的有效区域的光线发散角为α；由于线光源实际上并不是理想的狭缝(s＝0)，因此，在发散角为β的中心区域内线光源的光路与周围区域不同而会产生无法采集到有效的指纹光信号的区域。综上，一个线光源在指纹界面的有效辐射范围的光线发散角范围为α到β，则可识别区域大小d为d＝2h{tan(α/2)-tan(β/2)}-s，其中，线光源的宽度s可被忽略不计。

发明人经过长期的研究还发现，参考图3，多个线光源400可以分时扫描，例如图3所示的从上往下逐条扫描等，如此，可以分区扫描出指纹子图像，然后将这些指纹子图像再拼接出指纹图像，这样采用线光源获得的指纹图像会比点光源的更清晰、更快捷且更全面。

根据本发明的实施例，在实际显示面板的设计中，线光源400的具体宽度s不受特别的限制，本领域技术人员可根据光敏单元500的具体宽度和实际设置间距进行相应地设计。在本发明的一些实施例中，可以为0.1～0.3毫米，如此，采用和显示面板中像素单元宽度近似的光源宽度，可获得适合多个阵列排布的光敏单元500获得最佳的指纹子图像。

根据本发明的实施例，发光结构300的具体结构，本领域技术人员可根据该显示面板的具体类型进行相应地设计。在本发明的一些实施例中，发光结构300可以为OLED发光元件，具体的可参考图4，该OLED发光元件300可包括依次层叠设置的阳极301、发光层302、阴极303、封装层304和偏光片305等。如此，采用上述结构的OLED发光元件，参考图6，可直接采用其发光层302作为线光源400使用，或者参考图7，在OLED发光元件远离第二基板200的一侧单独制作线光源400，从而都能使线光源400发出的光线穿过OLED发光元件后在指纹界面反射后被光敏单元500接收到。

在本发明的一些实施例中，线光源400可由OLED发光元件的发光层302组成，且线光源400设置在第一基板和第二基板之间，并且，发光层到第一基板的表面的距离为0.8～0.9毫米。具体的，可参考图5，发光层302(图中未标出)由多个阵列分布的发光单元3021组成，如此，线光源400由一行或一列的发光单元3021组成。根据本发明的实施例，参考图6，发光结构300的厚度L可以为0.5～1.5毫米，而发光层302的厚度d可以为0.1～0.15毫米，如此，上述厚度的发光层302发出的线光源，穿过上述厚度的发光结构300，在手指P与第一基板100的指纹界面处发生反射，然后再穿过发光结构300、第二基板200，被光敏单元500接收从而形成电信号。

在本发明的另一些实施例中，参考图7，线光源400可设置在第二基板200远离第一基板100的一侧，如此，单独在第二基板200的另一侧制作出线光源400，其分时控制功能与发光结构300的显示功能相互独立而不会互相影响，从而可使该显示面板的显示功能和指纹识别功能都更完善。根据本发明的实施例，线光源400可以采用微缩化发光二极管(microLED)，且线光源400的厚度d为0.1～0.15毫米，如此，采用microLED的线光源400的亮度更高、发光效率更好且功耗更低，且不会显著增加显示面板的厚度。

发明人还发现，当指纹纹路(指纹的脊的走向)与线光源400平行时产生的指纹图像更清晰，可参考图8的仿真结果；当指纹纹路与线光源400垂直时无指纹图像，可参考图9的仿真结果。这是由于线光源的主要辐射方向是向垂直线光源的方向，所以，当线光源400与指纹纹路平行时，参考图10的(a)，线光源400发出的光线在脊P1与谷P2的折射光线存在光程差，下方的不同的光敏单元500能结构到脊与谷的不同信号；但是，当线光源400与指纹纹路垂直时，参考图10的(b)，下方的多个光敏单元500都接收到相同的脊或谷的信号。综上，分时扫描过程中线光源400的方向尽量要与指纹纹路平行或小角度交叉，才能拼接出更清晰的指纹图像。

根据本发明的实施例，参考图11，显示面板可进一步包括低折射率膜600，该低折射率膜600设置在多个光敏单元500靠近第二基板200的表面，需要说明的是，形成低折射率膜600的材料的折射率(n1)要小于形成第二基板200的材料的折射率(n2)。具体的，低折射率膜600可以设置在第二基板200与多个光敏单元500之间，如此，折射光线到达低折射率膜600时，大角度的光线可被全反射，从而保留剩下的小角度光线而缩小指纹成像区域，进而可以提高最终的指纹图像的准确度。具体可参考图12的仿真结果，由于线光源的光强是呈高斯分布的，导致指纹成像范围比较大，且从线光源指纹谷脊信号强度向外越来越低，使得光敏单元500几乎识别不到大角度的指纹光线，所以，在增加低折射率膜600后，大角度光线会在低折射率膜600与多个光敏单元500的界面处发生全反射，从而可使成像范围缩小至图12所示的范围，进而提高图像拼接的准确率。

根据本发明的实施例，形成低折射率膜600的材料可包括氟化镁(CaF₂)，如此，采用上述的折射率小于玻璃且大于空气的低折射材料，可有效地使指纹子图像的成像区域更小、拼接准确率更高。根据本发明的实施例，参考图11，低折射率膜600的厚度d’可以为5～20微米，如此，可充分缩小指纹子图像区域的同时还可保留指纹的谷与脊信息，并且，还不会过多地增加显示面板的厚度，符合现阶段电子设备轻薄化的设计理念。

根据本发明的实施例，光敏单元500的具体组成不受特别的限制，具体例如包括PIN感光区、电路、封装层或基底等等，本领域技术人员可根据实际的指纹信号的强弱进行相应地设计和调整，在此不再赘述。根据本发明的实施例，光敏单元500具体的个数和间距排布都不受特别的限制，本领域技术人员可根据使用者的手指的谷与脊的间距在300～500微米的实际数据进行相应地设计，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种显示面板，其内部的多个线光源可通过分时控制逐条地发出光线，光线经过发光结构在手指与第一基板的指纹界面发生反射，再被光敏单元接收并转换为电信号，然后进行图像拼接，从而获得指纹图像进而实现指纹识别的功能。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种显示装置。根据本发明的实施例，显示装置包括上述的显示面板。

根据本发明的实施例，该显示装置的具体类型不受特别的限制，具体例如OLED显示装置等，本领域技术人员可根据发光元件的具体类型进行相应地选择，在此不再赘述。需要说明的是，该显示装置中除了显示器件以外，还包括其他必要的组成和结构，以OLED显示装置为例，具体例如显示盖板、外壳、控制电路板或电源线，等等，本领域加热源可根据该显示装置的使用要求进行相应地设计和补充，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种显示装置，其显示面板的指纹识别功能更灵敏、准确性更高，从而使该显示设备更智能化、人性化，进而提高该显示装置的市场竞争力。本领域技术人员能够理解的是，前面针对显示面板所描述的特征和优点，仍适用于该显示装置，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

发光结构，所述发光结构设置在所述第一基板和所述第二基板之间；

多个线光源，所述多个线光源设置在所述第一基板靠近所述第二基板的一侧，且平行排列；

多个光敏单元，所述多个光敏单元设置在所述多个线光源远离所述第一基板的一侧，且呈阵列排布。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述线光源的宽度为0.1～0.3毫米。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述发光结构为OLED发光元件。

4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述发光结构的厚度为0.5～1.5毫米。

5.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述线光源由所述OLED发光元件的发光层组成，且所述线光源设置在所述第一基板和所述第二基板之间，并且，所述发光层到所述第一基板的表面的距离为0.8～0.9毫米。

6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述线光源为microLED，且所述线光源设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧，并且，所述线光源的厚度为0.1～0.15毫米。

7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，进一步包括：

低折射率膜，所述低折射率膜设置在所述多个光敏单元靠近所述第二基板的表面，且形成所述低折射率膜的材料的折射率小于形成所述第二基板的材料的折射率。

8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，形成所述低折射率膜的材料包括氟化镁。

9.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述低折射率膜的厚度为5～20微米。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的显示面板。