CN109583437A - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种显示装置，涉及显示技术领域，可以使超声波仅沿显示面板的厚度方向传播，从而提高指纹识别精确度。一种显示装置，包括显示面板、以及沿所述显示面板的厚度方向与所述显示面板层叠设置的指纹识别结构和声子晶体层；所述声子晶体层设置于所述指纹识别结构的上方；所述指纹识别结构包括多个超声波指纹识别单元；所述声子晶体层具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构；所述X方向和所述Y方向所处的平面与所述显示面板的厚度方向垂直。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。

背景技术

随着技术的发展，很多显示装置开始具备指纹识别功能。

相较于现有的电容式指纹识别器件，超声波指纹识别器件具有感受面积大、识别速度快、功耗低、防水防汗性能好等优势，从而成为研发热点。

然而，对于现有的超声波指纹识别器件中的多个超声波指纹识别本单元，很难确定每个超声波指纹识别单元接收到的超声波，是由手指中与该超声波指纹识别单元在显示装置的显示面上的正投影重叠的部位反射的，还可能是手指中与该部位相邻的部位反射的，从而导致噪声超声波影响指纹识别的精确度。

发明内容

本发明的实施例提供一种显示装置，可以使超声波仅沿显示面板的厚度方向传播，从而提高指纹识别精确度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

提供一种显示装置，包括显示面板、以及沿所述显示面板的厚度方向与所述显示面板层叠设置的指纹识别结构和声子晶体层；所述声子晶体层设置于所述指纹识别结构的上方；所述指纹识别结构包括多个超声波指纹识别单元；所述声子晶体层具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构；所述X方向和所述Y方向所处的平面与所述显示面板的厚度方向垂直。

可选的，所述声子晶体层为二维声子晶体层。

可选的，所述超声波指纹识别单元包括沿所述显示面板的厚度方向层叠设置的第一电极、压电材料层、第二电极；所述显示装置还包括数据线和栅线；所述指纹识别结构还包括多个第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的漏极与所述第一电极电连接，所述第一薄膜晶体管的栅极与所述栅线电连接，所述第一薄膜晶体管的源极与所述数据线电连接。

进一步可选的，所述显示面板包括衬底和第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管均设置于所述衬底上。

可选的，所述显示面板为OLED显示面板，所述OLED显示面板包括OLED器件。

进一步可选的，所述显示面板包括多个子像素；所述指纹识别结构设置于所述OLED器件的显示侧；所述超声波指纹识别单元与所述子像素对应，每个所述超声波指纹识别单元的面积，与一个所述子像素所在区域的面积比大于或等于1:4、且小于或等于1:1。

可选的，所述指纹识别结构设置于所述OLED器件的背光侧；所述背光侧与所述显示侧相对。

进一步可选的，所述声子晶体层设置于所述OLED器件与所述指纹识别结构之间。

可选的，所述二维声子晶体层的材料包括硅基。

本发明实施例提供一种显示装置，通过在指纹识别结构上方设置声子晶体层，且声子晶体层具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构，以使得超声波仅能沿显示面板的厚度方向传播，从而使每个超声波指纹识别单元接收到的超声波，均由手指中与该超声波指纹识别单元对应的部分反射，可提高指纹识别的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种纹路识别结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种超声波的传播路径图；

图4为本发明实施例提供的一种二维声子晶体层的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种指纹识别结构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种超声波指纹识别单元与子像素所在区域的关系图；

图7为本发明实施例提供的一种显示装置的俯视示意图；

图8为本发明实施例提供的一种显示装置的俯视示意图。

附图标记：

10-显示面板；11-第二薄膜晶体管；111-栅极；112-栅绝缘层；113-有源层；114-源极；115-漏极；131-阳极；132-发光功能层；133-阴极；20-指纹识别结构；201-超声波指纹识别单元；30-声子晶体层；31-二维声子晶体层；21-第一电极；22-压电材料层；23-第二电极；24-第一薄膜晶体管；241-栅极；242-栅绝缘层；243-有源层；244-源极；245-漏极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种显示装置，如图1-3所示，包括显示面板10、以及沿显示面板10的厚度方向与显示面板10层叠设置的指纹识别结构20和声子晶体层30；声子晶体层30设置于指纹识别结构20的上方；指纹识别结构20包括多个超声波指纹识别单元201；声子晶体层30具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构；X方向和Y方向所处的平面与显示面板10的厚度方向垂直。

此处，超声波指纹识别的原理为：在手指接触所述显示装置的指纹识别区域时，由指纹识别结构20发出的超声波经手指反射，由于手指的谷与脊反射回的超声波的强度不同，纹路识别结构20接收到的能量也不相同，从而根据纹路识别结构20接收到的能量来进行纹路检测。

此外，X方向和Y方向相互垂直。

声子晶体是一种人工晶体，将不同弹性常数的介质材料复合构成周期性结构，弹性波经周期性介质散射后，一定频率的弹性波会因为破坏性干涉而无法传播，从而在频谱上形成禁带。其中，声子禁带的频率范围可根据相应的周期结构的参数进行设置。

本发明实施例中的声子晶体层30利用声子晶体的特性，在X方向和Y方向产生超声波声子禁带。

需要说明的是，第一，所述显示装置不但可以用于指纹识别，还可以对其他具有纹路的待检测物进行纹路识别，例如，其他待检测物可以是手掌，以利用所述显示装置对掌纹进行纹路识别。为了方便说明，下文均以待检测物为手指以及指纹识别进行描述。

第二，显示面板10具有显示面，显示面板10的厚度方向，即，与显示面板10的显示面垂直的方向。

第三，不对指纹识别结构20的具体结构进行限定，只要指纹识别结构20可以在一定条件下发出超声波，并且，可以利用指纹识别结构20接收到的超声波的强度的不同，来进行指纹识别即可。

第四，声子晶体层30可以是二维声子晶体结构，也可以是三维声子晶体结构，只要声子晶体层30具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构，以使得超声波仅可以沿显示面板10的厚度方向传播即可。

第五，显示面板10可以是液晶显示面板，也可以是有机电致发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称OLED)显示面板。

第六，OLED显示面板包括OLED器件，OLED器件包括沿显示面板10的厚度方向依次层叠设置的阳极131、发光功能层132、阴极133。

其中，OLED器件可以是顶发光结构；OLED器件也可以是底发光结构；或者，OLED器件也可以是阳极131、阴极133都可透光的双面发光结构。

第七，沿显示面板10的厚度方向，指纹识别结构20可以设置于显示面板10的出光侧，也可以设置于与显示面板10的出光侧相对的背光侧。

其中，当指纹识别结构20设置于显示面板10的出光侧时，若超声波指纹识别单元201不透光，则应合理设置超声波指纹识别单元201的尺寸，避免指纹识别结构20影响显示面板10的开口率。

当然，超声波指纹识别单元201也可以透光。

第八，声子晶体层30设置于指纹识别结构20的上方，是指：声子晶体层30设置于指纹识别结构20靠近待检测物一侧。

其中，在进行指纹识别时，待检测物与所述显示装置接触；在未进行指纹识别时，待检测物可以与所述显示装置接触，也可以不与所述显示装置接触，但声子晶体层30相对于指纹识别结构20的位置始终一定。

第九，本领域的技术人员应该知道，超声波为频率大于2000Hz的声波，而人眼看到的显示面板10显示的画面为可见光，因此声子晶体层30对显示面板10的显示无影响。

第十，当在X方向和Y方向产生超声波声子禁带时，Z方向的超声波可通过，Z方向与X、Y方向所处的平面垂直，即，Z方向为显示面板10的厚度方向。其中，声子晶体层30在Z方向上应不具有超声波声子禁带，或即使具有声子禁带，该声子禁带也不在上述超声波范围内。

第十一，超声波晶体层30可以是平铺于所述显示装置中的一整层结构，也可以包括多个块状结构，只要超声波晶体层30在显示面板10上的正投影可以完全覆盖指纹识别结构20在显示面板10上的正投影即可。

本发明实施例提供一种显示装置，通过在指纹识别结构20上方设置声子晶体层30，且声子晶体层30具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构，以使得超声波仅能沿显示面板10的厚度方向传播，从而使每个超声波指纹识别单元201接收到的超声波，均由手指中与该超声波指纹识别单元201对应的部分反射，可提高指纹识别的精确度。

考虑到二维光子晶体容易制备，制作成本低，因此，如图4所示，声子晶体层30为二维声子晶体层31。即，在Z方向上应不具有声子禁带，仅在X方向和Y方向产生超声波声子禁带。

需要说明的是，不对二维声子晶体层31的结构进行限定。

示例的，如图4所示，二维声子晶体层31具体为空气孔型二维声子晶体层。其中，空气孔沿Z方向延伸，空气孔是一种介质，形成空气孔的基材是另一种介质。

具体的，考虑到硅基透光性好，易制备，可以先沉积硅基薄膜，之后，再在硅基薄膜上曝光、刻蚀形成周期性的空气孔。

通过设计空气孔的孔径a、周期b，可获得所需的超声波声子禁带。

可选的，如图5所示，超声波指纹识别单元201包括沿显示面板10的厚度方向层叠设置的第一电极21、压电材料层22、第二电极23；所述显示装置还包括栅线和数据线；指纹识别结构20还包括多个第一薄膜晶体管24，第一薄膜晶体管24的漏极245与第一电极21电连接，第一薄膜晶体管24的栅极241与栅线电连接，第一薄膜晶体管24的源极244与数据线电连接。

分别向第一电极21输入第一电压、向第二电极23输入第二电压，根据逆压电效应，位于第一电极21与第二电极23之间的压电材料层22发生形变，同时产生超声波，超声波中沿显示面板10的厚度方向传播的部分、或沿显示面板10的厚度方向的分量传播到手指上，经手指反射，由于手指的谷与脊反射回的超声波的强度不同，压电材料层22接收到的能量也不相同，进而压电材料层22因接收到的超声波的强度的不同，其形变量也不同，根据压电效应，不同超声波指纹识别单元201的压电材料层22根据形变量的不同，产生不同大小的电压，并由第一薄膜晶体管24的源极244经过数据线输出给指纹识别电路，指纹识别电路根据不同大小的电压确定指纹图像。

其中，可以由第一薄膜晶体管24向第一电极21输入第一电压，第二电极23上的电压为公共电压。

需要说明的是，图5仅示出了第一电极21设置在第二电极23下方的情况，此外，第一电极21也可以设置在第二电极23的上方。

在第一电极21设置在第二电极23的上方的情况下，第一薄膜晶体管24可以设置于第二电极23背离第一电极21一侧，也可以设置于第一单机21背离第二电极23一侧。

本发明实施例中，通过利用第一电极21、压电材料层22、第二电极23、第一薄膜晶体管24，来实现超声波指纹识别。

进一步可选的，显示面板10包括衬底和第二薄膜晶体管11；第一薄膜晶体管24和第二薄膜晶体管11均设置于衬底上。

此处，优选第二薄膜晶体管11的栅极111与第一薄膜晶体管24的栅极241通过同一次构图同一制备得到，第二薄膜晶体管11的栅绝缘层112即为第一薄膜晶体管24的栅绝缘层242，第二薄膜晶体管11的有源层113与第一薄膜晶体管24的有源层243通过同一次构图同一制备得到，第二薄膜晶体管11的源极114与第一薄膜晶体管24的源极244通过同一次构图同一制备得到，第二薄膜晶体管11的漏极115与第一薄膜晶体管24的漏极245通过同一次构图同一制备得到。

这样一来，可简化所述显示装置的制备工艺，节省制备成本。

可选的，如图6所示，显示面板10包括多个子像素；显示面板10为OLED显示面板，指纹识别结构20设置于所述OLED器件的显示侧；超声波指纹识别单元201与子像素对应，每个超声波指纹识别单元201的面积，与一个子像素所在区域的面积比大于或等于1:4、且小于或等于1:1。

需要说明的是，第一，显示面板10的显示区均为指纹识别区域，可用于超声波指纹识别；或者，显示面板10的部分区域为指纹识别区域。

进一步的，在显示面板10的部分区域为指纹识别区域的情况下，如图7所示，待检测物完全包含于指纹识别区域、且面积小于指纹识别区域的面积；或者，如图8所示，待检测物完全包含于指纹识别区域、且面积等于指纹识别区域的面积。

第二，超声波指纹识别单元201在显示面板10上的正投影可以与和其对应的子像素的任意区域重叠。

本发明实施例中，在指纹识别结构20设置于所述OLED器件的显示侧的情况下，通过使每个超声波指纹识别单元201的面积，与一个子像素所在区域的面积比大于或等于1:4、且小于或等于1:1，在超声波指纹识别单元201不透光的情况下，可保证指纹识别结构20不影响显示面板10的开口率；在超声波指纹识别单元201透光的情况下，可保证指纹识别结构20不影响显示面板10的光透过率。

当然，在超声波指纹识别单元201透光的情况下，每个超声波指纹识别单元201的面积也可以小于等于一个子像素所在区域的面积。

可选的，如图1所示，显示面板10为OLED显示面板，指纹识别结构20设置于OLED器件的背光侧；背光侧与显示侧相对。

需要说明的是，声子晶体层30设置于OLED器件与指纹识别结构20之间；或者，声子晶体层30设置于OLED器件的出光侧。

此处，优选声子晶体层30设置于OLED器件与指纹识别结构20之间，这样一来，可避免声子晶体层30影响显示面板10的光透过率，从而提高显示面板10的亮度。

本发明实施例中，通过将指纹识别结构20设置于OLED器件的背光侧，可完全避免指纹识别结构20影响显示面板10的开口率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板、以及沿所述显示面板的厚度方向与所述显示面板层叠设置的指纹识别结构和声子晶体层；所述声子晶体层设置于所述指纹识别结构的上方；

所述指纹识别结构包括多个超声波指纹识别单元；

所述声子晶体层具有在X方向和Y方向产生超声波声子禁带的周期结构；所述X方向和所述Y方向所处的平面与所述显示面板的厚度方向垂直。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述声子晶体层为二维声子晶体层。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述超声波指纹识别单元包括沿所述显示面板的厚度方向层叠设置的第一电极、压电材料层、第二电极；所述显示装置还包括数据线和栅线；

所述指纹识别结构还包括多个第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的漏极与所述第一电极电连接，所述第一薄膜晶体管的栅极与所述栅线电连接，所述第一薄膜晶体管的源极与所述数据线电连接。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括衬底和第二薄膜晶体管；

所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管均设置于所述衬底上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为OLED显示面板，所述OLED显示面板包括OLED器件。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括多个子像素；所述指纹识别结构设置于所述OLED器件的显示侧；

所述超声波指纹识别单元与所述子像素对应，每个所述超声波指纹识别单元的面积，与一个所述子像素所在区域的面积比大于或等于1:4、且小于或等于1:1。

7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述指纹识别结构设置于所述OLED器件的背光侧；

所述背光侧与所述显示侧相对。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述声子晶体层设置于所述OLED器件与所述指纹识别结构之间。

9.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述二维声子晶体层的材料包括硅基。