CN109685003A - Oled显示面板及屏下光学指纹识别方法 - Google Patents

Oled显示面板及屏下光学指纹识别方法 Download PDF

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Abstract

一种OLED显示面板及屏下光学指纹识别方法被提供。所述OLED显示面板中，用于光学指纹识别的感光单元集成于OLED模组功能层中，分布于与有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于阳极的间隙之间。这样的结构减少了光线传播的路径，增加感光单元接收光学的强度，提高指纹识别的准确率和效率。

Description

OLED显示面板及屏下光学指纹识别方法
技术领域
本申请涉及一种显示技术，特别涉及一种具有光学指纹识别功能的OLED显示面板及屏下光学指纹识别方法。
背景技术
手机用指纹识别技术主要分为电容式、光学式、超声波等。电容式通常利用手机Home键或机身背部的电容传感器来采集用户指纹信息，此方式很难在屏幕下放置电容式指纹识别传感器来识别用户指纹，通常只能应用在非全面屏幕，屏占比可能因此降低。超声波指纹识别方案将超声波传感器设置在屏幕下方完成指纹识别，但是存在识别率和识别速度较低的问题。屏下光学指纹识别方案在屏幕下方设置光学传感器，大幅度提高屏占比、且无需直接接触指纹模块、识别稳定。
现有技术中屏下光学指纹识别技术通常将光学指纹识别模块置于整个OLED发光面板的基板背侧，利用基板上层OLED发光的光线经过指纹反射后再透射经过整个OLED面厚度到达指纹识别模块，此种方式光线传输路径较长，由于光线损耗大，到达指纹识别模块的光线强度较弱，影响指纹识别的效率和准确率。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有光学指纹识别功能的OLED显示面板及屏下光学指纹识别方法，以解决现有屏下光学指纹识别技术中，指纹识别的效率和准确率不佳的问题。
为实现上述目的，本申请一方面提供一种OLED显示面板，包括：
OLED模组功能层，包括多个膜层；
多个有机电致发光器件，分布于所述OLED模组功能层中，每个有机电致发光器件包括阳极、阴极及设置在所述阳极和所述阴极之间的有机发光层；
多个半导体器件，每个半导体器件对应一个有机电致发光器件而设，用以驱动所述有机电致发光器件，使所述有机发光层进行发光；以及
多个感光单元，分布于所述OLED模组功能层中，与所述有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于所述阳极的间隙之间，用以接收所述有机发光层发出之光线被指纹反射后的反射光，利用光线经过所述指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。
本申请实施例中，所述OLED显示面板还包括：
基板；
半导体层，设置于所述基板上方；
第一绝缘层，设置于所述半导体层上及所述基板上方；
栅极层，设置于所述第一绝缘层上，所述栅极层形成所述半导体器件的栅极；
第二绝缘层，设置于所述栅极层及所述第一绝缘层上；
源极漏极金属层，设置于所述第二绝缘层上，并填入所述第一绝缘层及所述第二绝缘层中形成的源极过孔和漏极过孔，通过所述源极过孔及所述漏极过孔与所述半导体层电连接，所述源极漏极金属层形成所述半导体器件的源极和漏极；以及
第三绝缘层，设置于所述源极漏极金属层及所述第二绝缘层上。
本申请实施例中，所述OLED显示面板还包括：
阳极层，设置于所述第三绝缘层上，并填入所述第三绝缘层中形成的阳极过孔，通过所述阳极过孔与所述半导体器件的漏极电连接，所述阳极层形成所述有机电致发光器件的所述阳极；以及
第四绝缘层，设置于所述阳极层及所述第三绝缘层上，所述第四绝缘层开设有器件过孔，所述有机电致发光器件的所述有机发光层和所述阴极依序通过所述器件过孔设置在所述阳极层上。
本申请实施例中，所述感光单元设置于所述第三绝缘层上，被所述第四绝缘层覆盖。
本申请实施例中，所述第三绝缘层为平坦层，所述第四绝缘层为像素定义层。
本申请实施例中，所述OLED显示面板还包括：
薄膜封装层，设置于所述第四绝缘层上方，所述薄膜封装层包括无机层和有机层，用以阻隔水氧；以及
触控电极层，设置于所述薄膜封装层上方，用以感测触摸操作。
本申请实施例中，所述OLED显示面板还包括：
光线阻隔层，设置于所述有机电致发光器件及所述感光单元上方，所述光线阻隔层具有多个第一区域及一第二区域，所述第一区域具有第一透光率，所述第二区域具有第二透光率，所述第二透光率低于所述第一透光率，所述光线阻隔层的所述第一区域对应所述有机电致发光器件的发光区域和所述感光单元而设。
本申请另一方面提供一种屏下光学指纹识别方法，包括：
利用触控组件确定OLED显示面板上的触摸事件的触摸位置，所述触摸事件由手指操作所定义；
通过调节驱动电流，改变所述OLED显示面板在对应所述触摸位置处的发光特性；以及
利用设置于所述OLED显示面板中的感光单元阵列，接收所述触摸位置处被指纹反射后的反射光，利用光线经过所述指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。
本申请实施例中，所述改变发光特性的步骤包括：
改变所述OLED显示面板中对应所述触摸位置处的有机发光材料的发光亮度或对应所述触摸位置处的任两种发光材料的发光亮度的比例。
本申请实施例中，所述OLED显示面板包括多个有机电致发光器件，每个有机电致发光器件包括阳极、阴极及设置在所述阳极和所述阴极之间的有机发光层，所述感光单元阵列设置于与所述有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于所述阳极的间隙之间。
本申请的OLED显示面板中，用于光学指纹识别的感光单元集成于OLED模组功能层中，分布于与有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于阳极的间隙之间。与现有技术中将光学指纹识别模块单独置于OLED模组基板背面的技术相较，本申请充分利用了膜层空间，减少了光线传播的路径，可以增加感光单元接收光学的强度，提高指纹识别的准确率和效率，减少整个指纹识别模块占据的厚度。在某些实施例中，本申请的OLED显示面板中设置了光线阻隔层，能够增加指纹识别接收光信噪比，提高指纹识别灵敏度和效率。本申请的屏下光学指纹识别方法充分利用了OLED发光像素自身的发光，无须增加额外光源，利用触控组件确定指纹所处位置，让对应触摸区域的OLED发光像素发光，实现指纹识别。
附图说明
图1显示根据本申请第一实施例的OLED显示面板的示意图。
图2显示根据本申请的感光单元与发光像素的位置关系图。
图3显示根据本申请第二实施例的OLED显示面板的示意图。
图4显示根据本申请的光线阻隔层之开孔的示意图。
图5显示根据本申请的屏下光学指纹识别方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，本申请说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本申请。
本申请提供一种OLED显示面板，其具备屏下光学指纹识别功能。所述OLED显示面板中，用于光学指纹识别的感光单元集成于OLED模组功能层中，减少了指纹识别时光线传播的路径，增加指纹识别的准确率和效率。
图1显示根据本申请第一实施例的OLED显示面板100的示意图。OLED显示面板100可为一种触控显示面板，具有感测触摸位置的功能。OLED显示面板100包括多个半导体器件150、以及分布于OLED模组功能层中的多个有机电致发光器件250及多个感光单元202。半导体器件150用以驱动有机电致发光器件250发光，感光单元202用以接收有机电致发光器件250发出之光线的反射光。
OLED显示面板100可概分为用以形成半导体器件150的基板101、半导体层102、第一绝缘层103、栅极层104、第二绝缘层105、源极漏极金属层106及第三绝缘层107，以及用以形成有机电致发光器件250及构成OLED模组功能层的阳极层201、第四绝缘层203、有机发光层205及阴极层206。机电致发光器件250分布于OLED模组功能层中，感光单元202也分布于OLED模组功能层中，具体位于与阳极层201同一个膜层的位置上。OLED显示面板100还可包括用以阻挡水氧的薄膜封装(Thin Film Encapsulation,TFE)层301和用以感测触摸位置的触控电极层303。
半导体器件150可为薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,TFT)，每个半导体器件或薄膜晶体管150包括包括栅极、源极和漏极。机电致发光器件250包括阳极、阴极及设置在阳极和阴极之间的有机发光层，有机发光层在阳极和阴极之间的电场驱动下，通过载流子(即电子和空穴)注入和复合而导致发光。每个半导体器件150对应一个有机电致发光器件250而设，用以驱动有机电致发光器件250，使其有机发光层进行发光。
半导体层102设置于基板101上方，基板101可为玻璃基板或柔性基板。柔性基板可为聚醯亚胺(Polyimide,PI)基板。半导体层102和基板101之间也可设置缓冲层(未图示)或其他增加柔性之膜层(未图示)。半导体层102的材料可为低温多晶硅(Poly-Si)。半导体层102具有位于中部的未掺杂区域以及位于未掺杂区域区域两侧的掺杂区域。半导体层102可采用曝光显影蚀刻工艺形成。第一绝缘层103为栅极绝缘层，设置于半导体层102上及基板101上方。第一绝缘层103可以为氮化硅层或者二氧化硅层，采用化学气相工艺沉积于半导体层102以及基板101上。栅极层104形成半导体器件或薄膜晶体管150的栅极，栅极层104设置于第一绝缘层上，，栅极层104的材料可为钼(Mo)，采用曝光显影蚀刻工艺图案化形成。第二绝缘层105可为层间介质层，设置于栅极层104及第一绝缘层103上。第二绝缘层105可以为氮化硅层或者二氧化硅层，采用化学气相工艺沉积于栅极层104及第一绝缘层103上。源极漏极金属层106形成半导体器件或薄膜晶体管150的源极和漏极。源极漏极金属层106设置于第二绝缘层105上，并填入第一绝缘层103及第二绝缘层105中形成的源极过孔和漏极过孔，通过源极过孔及漏极过孔与半导体层102电连接。源极漏极金属层106的材质可为钛铝钛(Ti/Al/Ti)，采用曝光显影蚀刻工艺进行图案化得出源极和漏极的图案。第三绝缘层107为平坦层，设置于源极漏极金属层106及第二绝缘层104上。第三绝缘层107可为氮化硅层或者二氧化硅层，采用化学气相工艺沉积形成。
OLED显示面板100还可包括另一栅极层104a另一第二绝缘层105a，另一栅极层104设置于第二绝缘层105上，另一第二绝缘层105a设置于另一栅极层104及第二绝缘层105上，源极漏极金属层106通过第一绝缘层103、第二绝缘层105及另一第二绝缘层105a中形成的源极过孔和漏极过孔与半导体层102电连接，如图1所示。在此例子中，第一绝缘层103和第二绝缘层105作为栅极绝缘层，另一第二绝缘层105a作为层间介质层。另一栅极层104a可用于强化半导体层102中通道的特性。
于OLED模组功能层中，阳极层201形成有机电致发光器件250的阳极，阳极层201设置于第三绝缘层107上，并填入第三绝缘层107中形成的阳极过孔，通过阳极过孔与半导体器件或薄膜晶体管150的漏极电连接。感光单元202分布于与有机电致发光器件250的阳极同一个膜层的位置上，位于阳极的间隙之间。第四绝缘层203为像素定义层，设置于阳极层201及第三绝缘层107上，间隔柱204设置于第四绝缘层203上，第四绝缘层203及间隔柱204可采用半色调制程以一次曝光同时形成。第四绝缘层203开设有器件过孔，间隔柱204设置在器件过孔两侧。有机电致发光器件250的有机发光层205和阴极依序通过器件过孔设置在阳极层201上，所述阴极从器件过孔延伸形成覆盖第四绝缘层203和间隔柱204的阴极层206。阴极层206采用透明导电金属制成，例如ITO。
OLED显示面板100还包括薄膜封装层301、介电层302和触控电极层303。薄膜封装层301设置于第四绝缘层203上方，具体设置于阴极层206上，薄膜封装层301包括一或多个无机层(未图示)和一或多个有机层(未图示)，用以阻隔水氧，无机层和有机层可交叠形成。介电层302设置在薄膜封装层301和触控电极层303之间。触控电极层303设置于薄膜封装层303上方，具体设置于介电层302上，用以感测触摸操作。触控电极层303，为触摸感测装置的一部分，具有扫描电极和侦测电极。
具体来说，感光单元202集成于OLED模组功能层中，分布于与有机电致发光器件250的阳极同一个膜层的位置上。如图1所示，感光单元202设置于第三绝缘层107和第四绝缘层203之间，亦即平坦层和像素定义层之间。类似地，阳极层201也是设置在平坦层和像素定义层之间。具体地，感光单元202设置于第三绝缘层107上，被第四绝缘层203覆盖，亦即设置于平坦层上被像素定义层覆盖。类似地，阳极层201也是设置于平坦层上被像素定义层覆盖。感光单元202间的电路走线(未图示)可以分布在感光单元202和阳极层201所在膜层。
图2显示根据本申请的感光单元与发光像素的位置关系图。图2示出了感光单元202与OLED发光像素之间的一种平面相对位置排布关系。感光单元202构成一感光单元阵列，感光单元202位于OLED发光像素之间的间隙。例如，OLED显示面板100包括红色发光像素R、绿色发光像素G和蓝色发光像素B，感光单元202可均匀散布在这些发光像素R、G和B的间隙之间。感光单元202的排布密度、具体位置、大小可以根据需要而变化。
于一实施例中，感光单元202在OLED显示面板100全部面积中均匀分布。于另一实施例中，感光单元202在OLED显示面板100的某一或某些局部区域均匀分布。
图1中红色虚线示意出光线传播路径。如图1所示，有机电致发光器件250的有机发光层205发出之光线被指纹反射，感光单元202接收被指纹反射后的反射光，利用光线经过所述指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。由于光线被指纹反射后，仅经过很少的膜层即被感光单元202接收，相较于将感光单元202设置于基板101下方，本申请有效缩短了光线传播路径。
本申请的OLED显示面板100中，用于光学指纹识别的感光单元202集成于OLED模组功能层中，分布于与有机电致发光器件250的阳极同一个膜层的位置上，位于阳极的间隙之间。与现有技术中将光学指纹识别模块单独置于OLED模组基板背面的技术相较，本申请充分利用了膜层空间，减少了光线传播的路径，可以增加感光单元202接收光学的强度，提高指纹识别的准确率和效率，减少整个指纹识别模块占据的厚度。
图3显示根据本申请第二实施例的OLED显示面板400的示意图。图4显示根据本申请的光线阻隔层401之开孔的示意图。请一并参阅图3及图4，本申请第二实施例与第一实施例的差异在于，本申请第二实施例的OLED显示面板400还包括一光线阻隔层401，为不透光或者透光率较低的无机或有机材料,其设置于有机电致发光器件250及感光单元202上方，例如设置在薄膜封装层301和介电层302之间但不限于此。光线阻隔层401可由图案化薄膜封装层301并填充阻光材料而形成。光线阻隔层401具有多个第一区域及一第二区域，第一区域具有第一透光率，第二区域具有第二透光率，第二透光率低于第一透光率。光线阻隔层401的第一区域对应有机电致发光器件250的发光区域和感光单元202而设。第一区域例如为开孔，如图4所示，第一区域可分别为红色发光像素开孔R_hole、绿色发光像素开孔G_hole、蓝色发光像素开孔B_hole及感光单元开孔Sensing_hole。优选的，光线阻隔层401开孔位置和大小可以与OLED发光像素和大小一致。当然，也可以根据需要改变开孔位置和大小。
因为OLED发光像素朝四面八方发射光线，为了使感光单元202接收的指纹反射光线主要来自于临近的OLED发光像素，减小其它发射光的影响，增加指纹识别接收光信噪比，提高指纹识别灵敏度和效率，因此设置了光线阻隔层401。
图5显示根据本申请的屏下光学指纹识别方法的流程图。本申请的屏下光学指纹识别方法包括以下步骤：
S10：利用触控组件确定OLED显示面板上的触摸事件的触摸位置，触摸事件由手指操作所定义。例如，手指触摸屏幕时，OLED显示面板上生成触摸事件，触控组件感测触摸事件，而生成手指触摸位置的信号。
S20：通过调节驱动电流，改变OLED显示面板在对应触摸位置处的发光特性。在此步骤中，显示驱动使对应触摸位置的位于局部区域的OLED发光像素发光。也就是，位于局部区域内的OLED发光像素可从不发光变为发光，应用于装置待机而显示屏幕暗屏的情况下(可通过指纹识别进行解锁)，或从某种发光状态变为另一种发光状态，应用于显示屏幕为亮屏的情况下。显示驱动可通过调节驱动电流而改变OLED发光像素的发光特性。OLED发光区域面积可以大于或者等于指纹接触屏幕的面积，发光面积可以根据需要在一定范围进行调节。
步骤S20可包括：改变OLED显示面板中对应触摸位置处的有机发光材料的发光亮度或对应触摸位置处的任两种发光材料的发光亮度的比例。驱动OLED发光像素的发光可以根据需要，通过调节驱动电流以改变OLED三种颜色发光材料的亮度，或者任两种发光材料的发光亮度的比例，使感光灵敏度更高。
S30：利用设置于OLED显示面板中的感光单元阵列，接收触摸位置处被指纹反射后的反射光，利用光线经过指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。在此步骤中，OLED显示面板发出的光线经指纹反射后到达感光单元阵列，感光单元阵列产生电信号，经指纹识别IC处理形成指纹图像。
于本申请实施例中，OLED显示面板包括多个有机电致发光器件，每个有机电致发光器件包括阳极、阴极及设置在阳极和阴极之间的有机发光层，感光单元阵列设置于与有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于阳极的间隙之间。
本申请的屏下光学指纹识别方法的其他技术细节可参阅上文对OLED显示面板的说明，在此不再赘述。
本申请的屏下光学指纹识别方法充分利用了OLED发光像素自身的发光，无须增加额外光源，利用触控组件确定指纹所处位置，让对应触摸区域的OLED发光像素发光，实现指纹识别。
综上所述，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种OLED显示面板，其特征在于，包括：
OLED模组功能层，包括多个膜层；
多个有机电致发光器件，分布于所述OLED模组功能层中，每个有机电致发光器件包括阳极、阴极及设置在所述阳极和所述阴极之间的有机发光层；
多个半导体器件，每个半导体器件对应一个有机电致发光器件而设，用以驱动所述有机电致发光器件，使所述有机发光层进行发光；以及
多个感光单元，分布于所述OLED模组功能层中，与所述有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于所述阳极的间隙之间，用以接收所述有机发光层发出之光线被指纹反射后的反射光，利用光线经过所述指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。
2.根据权利要求1所述的OLED显示面板，其特征在于，还包括：
基板；
半导体层，设置于所述基板上方；
第一绝缘层，设置于所述半导体层上及所述基板上方；
栅极层，设置于所述第一绝缘层上，所述栅极层形成所述半导体器件的栅极；
第二绝缘层，设置于所述栅极层及所述第一绝缘层上；
源极漏极金属层，设置于所述第二绝缘层上，并填入所述第一绝缘层及所述第二绝缘层中形成的源极过孔和漏极过孔，通过所述源极过孔及所述漏极过孔与所述半导体层电连接，所述源极漏极金属层形成所述半导体器件的源极和漏极；以及
第三绝缘层，设置于所述源极漏极金属层及所述第二绝缘层上。
3.根据权利要求2所述的OLED显示面板，其特征在于，还包括：
阳极层，设置于所述第三绝缘层上，并填入所述第三绝缘层中形成的阳极过孔，通过所述阳极过孔与所述半导体器件的漏极电连接，所述阳极层形成所述有机电致发光器件的所述阳极；以及
第四绝缘层，设置于所述阳极层及所述第三绝缘层上，所述第四绝缘层开设有器件过孔，所述有机电致发光器件的所述有机发光层和所述阴极依序通过所述器件过孔设置在所述阳极层上。
4.根据权利要求3所述的OLED显示面板，其特征在于：所述感光单元设置于所述第三绝缘层上，被所述第四绝缘层覆盖。
5.根据权利要求4所述的OLED显示面板，其特征在于：所述第三绝缘层为平坦层，所述第四绝缘层为像素定义层。
6.根据权利要求3所述的OLED显示面板，其特征在于，还包括：
薄膜封装层，设置于所述第四绝缘层上方，所述薄膜封装层包括无机层和有机层，用以阻隔水氧；以及
触控电极层，设置于所述薄膜封装层上方，用以感测触摸操作。
7.根据权利要求1所述的OLED显示面板，其特征在于，还包括：
光线阻隔层，设置于所述有机电致发光器件及所述感光单元上方，所述光线阻隔层具有多个第一区域及一第二区域，所述第一区域具有第一透光率，所述第二区域具有第二透光率，所述第二透光率低于所述第一透光率，所述光线阻隔层的所述第一区域对应所述有机电致发光器件的发光区域和所述感光单元而设。
8.一种屏下光学指纹识别方法，其特征在于，包括：
利用触控组件确定OLED显示面板上的触摸事件的触摸位置，所述触摸事件由手指操作所定义；
通过调节驱动电流，改变所述OLED显示面板在对应所述触摸位置处的发光特性；以及
利用设置于所述OLED显示面板中的感光单元阵列，接收所述触摸位置处被指纹反射后的反射光，利用光线经过所述指纹之谷脊反射后光线的差异性，将光信号转换为差异性电信号，形成指纹图像。
9.根据权利要求8所述的屏下光学指纹识别方法，其特征在于，所述改变发光特性的步骤包括：
改变所述OLED显示面板中对应所述触摸位置处的有机发光材料的发光亮度或对应所述触摸位置处的任两种发光材料的发光亮度的比例。
10.根据权利要求8所述的屏下光学指纹识别方法，其特征在于：所述OLED显示面板包括多个有机电致发光器件，每个有机电致发光器件包括阳极、阴极及设置在所述阳极和所述阴极之间的有机发光层，所述感光单元阵列设置于与所述有机电致发光器件的阳极同一个膜层的位置上，位于所述阳极的间隙之间。
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