CN109685047A - 指纹输入装置和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种指纹输入装置和显示装置。该指纹输入装置包括发光层、控制背板以及光传感器阵列，其中，控制背板包括透光区域和非透光区域，透光区域设置有通孔阵列层。发光层出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过控制背板上的通孔阵列层聚集入射至光传感器阵列上，提高光照的指向性，避免存在串扰而干扰信号，从而光传感器阵列能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。

Description

指纹输入装置和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种指纹输入装置和显示装置。
背景技术
生物识别指纹技术在高度安全的网络社会中不断发展。由于成熟的技术，指纹识别已广泛用于安全，移民甚至金融认证应用。指纹传感方法的主流是电容型和光学型。电容式传感技术使用电容差来辨别指纹的脊和谷，然而由于传感原理，串扰严重干扰信号并导致图像质量差。光学类型传感技术通常提供更好的图像质量，然而，由于棱镜和光学元件等庞大的体积却限制了它们的某些应用。
因此，示例性的指纹输入装置存在串扰严重干扰信号并导致图像质量差的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够改善图像质量的指纹输入装置和显示装置。
为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种指纹输入装置，包括：
发光层；
控制背板，设置在所述发光层的非发光侧上；
光传感器阵列，设置在所述控制背板上背离所述发光层的一侧上，所述光传感器阵列设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息；
其中，所述控制背板包括透光区域和非透光区域，所述透光区域设置有通孔阵列层，所述通孔阵列层将指纹发射的光聚集到所述光传感器阵列。
在其中一个实施例中，所述通孔阵列层的厚度为100nm-3000nm。
在其中一个实施例中，所述通孔阵列层的通孔孔径为3um-300um。
在其中一个实施例中，所述通孔阵列层为具有通孔的黑色不透光材料层。
在其中一个实施例中，所述通孔阵列层为具有通孔的黑矩阵层。
在其中一个实施例中，所述控制背板还包括设置在非透光区域的像素阵列，所述像素阵列上贴附有彩色滤光片。
在其中一个实施例中，所述光传感器阵列包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列。
在其中一个实施例中，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。
在其中一个实施例中，所述指纹输入装置还包括设置在所述发光层上的保护层。
一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的指纹输入装置。
上述指纹输入装置，包括发光层、控制背板以及光传感器阵列，其中，控制背板包括透光区域和非透光区域，透光区域设置有通孔阵列层。发光层出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过控制背板上的通孔阵列层聚集入射至光传感器阵列上，提高光照的指向性，避免存在串扰而干扰信号，从而光传感器阵列能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。
上述显示装置，能够显示与指纹相对应的高质量的图像信息。
附图说明
图1为一实施方式的指纹输入装置的结构示意图；
图2为对应图1指纹输入装置的发光层的结构示意图；
图3为对应图2发光层的一种发光单元的结构示意图；
图4为对应图2发光层的另一种发光单元的结构示意图；
图5为对应图1指纹输入装置的一种控制背板的结构示意图；
图6为对应图1指纹输入装置的另一种控制背板的结构示意图；
图7为对应图1指纹输入装置的另一种控制背板的结构示意图；
图8为对应图1指纹输入装置的光传感器阵列的结构示意图；
图9为另一实施方式的指纹输入装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可选的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参见图1，图1为本实施例中的指纹输入装置的结构示意图。
在本实施例中，指纹输入装置10包括发光层110、设置在发光层110非发光侧上的控制背板120以及设置在控制背板120背离发光层110一侧上的光传感器阵列130。其中，控制背板120包括透光区域和非透光区域，透光区域设置有通孔阵列层，通孔阵列层将指纹发射的光聚集到光传感器阵列130。
在本发明实施例中，发光层110设置为在发光侧发射具有一种或多种颜色的光。具体地，发光层110出射的光在指纹接触区域的传感表面入射，入射光被指纹反射回，被反射回的光通过控制背板120上的通孔阵列层聚集入射至光传感器阵列130上。其中，该光源包括但不限于近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光中的一种或多种，根据发光层110的实际设置的不同，出光的颜色也可能不同。发光层110可以是单层的层结构，也可以是多层结构的组合。发光层110上具有透光区域，指纹发射的光可以通过透光区域入射至控制背板120上。
在一个实施例中，参见图2，发光层110包括一个或多个发光单元210，相邻发光单元210之间具有透光区域220。发光单元210可以是OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)器件、QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes，量子点发光二极管)器件或者TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display，薄膜晶体管液晶显示器)液晶显示器件中的一种，具体地，发光单元210还可以是AMOLED(Active-matrixorganic light emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)器件。
以OLED器件进行举例说明。参见图3，发光单元210包括相对设置的第一电极210a和第二电极210b，以及设置在第一电极210a和第二电极210b之间的一个或多个有机发光层210c(图3以一个有机发光层为例)。其中，第一电极210a为阳极，第二电极210b为阴极，该发光单元为顶发射器件。有机发光层210c可以包括红光绿光发光层、蓝光发光层中的一种或者两种。需要说明的是，为了增强发光单元210的发光效率，发光单元210还可以增加相应的功能层，例如，参见图4，发光单元210可以包括依次设置的阳极2101、空穴注入层2102、第一空穴传输层2103、蓝光发光层2104、第一电子传输层2105、第一电子注入层2106、中间连接器2107、第二空穴传输层2108、红光绿光发光层2109、第二电子传输层2110、第二电子注入层2111以及阴极2112。
在本发明实施例中，控制背板120设置为通过像素阵列控制发光层110的发光状态，同时还通过设置通孔阵列层控制指纹发射的光的聚集状态。
具体地，参见图5，控制背板120包括透光区域120a和非透光区域120b，且透光区域120a和非透光区域120b交替出现。透光区域120a与发光层110的透光区域的相对应设置，且透光区域120a的面积可以大于发光层110的透光区域。每个透光区域120a的宽度可以相等，也可以不相等；每个非透光区域120b的宽度也可以相等，也可以不相等。指纹反射的光可以通过透光区域120a入射至光传感器阵列130。
具体地，参见图6，透光区域120a上设置有通孔阵列层310，通孔阵列层310将指纹发射的光聚集到光传感器阵列130上，避免存在串扰而干扰信号，从而提高图像质量。其中，通孔阵列层310可以是设置在控制背板120的透明基板上，也可以通过其他辅助层设置在控制背板120靠近发光层110一侧的侧面上(图6以此为例)。
其中，通孔的形状包括但不限于圆柱形或者圆锥形，通孔内可以为空气、真空或者透光介质，只需要保证指纹反射的光聚集到光传感器阵列130上即可。通孔数量以实际需求进行设定，在满足每个光传感器至少对应一个通孔的条件下，相邻通孔之间的距离越大，通孔的个数就越少，光的利用率就越低，因此，在一定情况下，可以尽量减小通孔之间的距离。
在一实施例中，通孔阵列层310的厚度为100nm-3000nm，使得控制背板120足够轻薄。在一实施例中，通孔阵列层310的通孔孔径为3um-300um，使得指纹反射的光的聚集性更强，可以聚焦在光传感器阵列130上，提高光传感器阵列130对发射光感测的灵敏度，提高图像质量。在一实施例中，通孔阵列层310可以由针孔阵列组成。
在一实施例中，通孔阵列层310可以是具有前述实施例通孔的黑色不透光材料层，黑色不透光材料包括但不限于黑色树脂组合物。黑色不透光材料层可以通过在基板上沉积黑色树脂组合物并设置针孔阵列制备获取。在另一实施例中，通孔阵列层310可以是具有前述实施例通孔的黑矩阵层，通过采用BOA(BM On Array，黑色矩阵贴附于阵列基板)工艺在阵列基板透光区域上设置多个黑色矩阵，相邻黑色矩阵间设置有通孔，或者相邻黑色矩阵间通过填充透光材料形成通孔。
具体地，参见图7，非透光区域120b上设置有像素阵列330，通过像素阵列330控制发光层110的发光状态。其中，像素阵列330设置在透明基板320上，像素阵列330上贴附有彩色滤光片340，彩色滤光片340包括分别对应红(R)、绿(G)、蓝(B)以及白(W)的色阻，通过像素阵列330和彩色滤光片340驱动发光层110的全彩化。其中，像素阵列330为TFT(Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)像素阵列。
在本发明实施例中，光传感器阵列130设置在控制背板110上背离发光层120的一侧上，设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与指纹相对应的图像信息。具体地，利用发光层120发射的光作为光源，当光源碰到指纹波峰的地方，会形成较强的反射光；若是碰到指纹波谷的地方，则形成较弱的反射光。光传感器阵列130利用所读到的信号强弱，可以重建指纹的形状。
在一个实施例中，光传感器阵列130包括光电晶体管传感器阵列131和传感器像素阵列132，传感器像素阵列132感测被指纹反射的光，光电晶体管传感器阵列131根据反射的光产生与指纹相对应的图像信息。
其中，传感器像素阵列132中的各像素的大小可以根据实际产品的需求进行选择设定。多个传感器像素可以呈行列矩阵排布。传感器像素阵列132可以设置在光电晶体管传感器阵列131上(图8以此例)，光电晶体管传感器阵列131设置在基板133上，且各像素的设置具体对应在控制背板120的透光区域的投影位置处，从而能够通过通孔阵列层接收到反射回的光。传感器像素阵列132也可以与光电晶体管传感器阵列131并行设置在基板133上。在一实施例中，光电晶体管传感器阵列131包括a-Si TFT光电晶体管传感器，传感器像素阵列132包括a-Si TFT像素，图像传感器130具有高的光学利用率，从而提高光信息传递的质量。在另一个实施例中，光电晶体管传感器阵列131包括a-Si:H TFT光电晶体管传感器，传感器像素阵列132包括a-Si:H TFT像素，光传感器阵列130具有更高的光学利用率，从而提高光信息传递的质量。
本实施例提供的指纹输入装置，包括发光层110、控制背板120以及光传感器阵列130，其中，控制背板120包括透光区域和非透光区域，透光区域设置有通孔阵列层。发光层110出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过控制背板120上的通孔阵列层聚集入射至光传感器阵列130上，提高光照的指向性，避免存在串扰而干扰信号，从而光传感器阵列130能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。
本实施例还提供了另一种指纹输入装置20，参见图9，包括发光层210、设置在发光层210非发光侧上的控制背板220、设置在控制背板220背离发光层210一侧上的光传感器阵列230以及设置在发光层210上的保护层240。其中，保护层240用于保护指纹输入装置20或发光层210免受外界环境的影响，例如可以防止外界水气等的进入；发光层210、控制背板220以及光传感器阵列230参见上一实施例发光层110、控制背板120以及光传感器阵列130的相关描述，在此不再赘述。
在一个实施例中，保护层240可以包括设置在发光层210上的封装层以及设置在封装层上的透明盖板。
封装层可以防止发光层210受环境影响，隔绝氧气和湿气，从而提高发光层210发光的稳定性以及指纹输入装置的使用寿命。封装层为透光层，可以是单层结构，也可以是多层的叠合；可以是基板，也可以是薄膜。封装层的材料不受限定，例如可以是无机材料层，包括但不限于硅氧化物、硅氮化物等，可以作为水/氧的有效阻挡层；也可以是有机材料层，包括但不限于高分子聚合物、树脂等材料，可以作为柔性封装层。
透明盖板可以保护发光层210、控制背板220以及光传感器阵列230，以提高指纹输入装置的使用寿命。透明盖板具有指纹接触面，可以直接与手指接触。
本实施提供的指纹输入装置，包括发光层210、控制背板220、光传感器阵列230以及保护层240，发光层210出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过控制背板220上的通孔阵列层聚集入射至光传感器阵列230上，提高光照的指向性，避免存在串扰而干扰信号，从而光传感器阵列230能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息；同时，通过保护层240可以进一步隔离环境对指纹输入装置20的影响，提高指纹输入装置20的稳定性和安全性，提高使用寿命。
本实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括如上实施例所述的指纹输入装置。本实施例提供的显示装置，能够显示与指纹相对应的高质量的图像信息。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种指纹输入装置，其特征在于，包括：
发光层；
控制背板，设置在所述发光层的非发光侧上；
光传感器阵列，设置在所述控制背板上背离所述发光层的一侧上，所述光传感器阵列设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息；
其中，所述控制背板包括透光区域和非透光区域，所述透光区域设置有通孔阵列层，所述通孔阵列层将指纹发射的光聚集到所述光传感器阵列。
2.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述通孔阵列层的厚度为100nm-3000nm。
3.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述通孔阵列层的通孔孔径为3um-300um。
4.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述通孔阵列层为具有通孔的黑色不透光材料层。
5.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述通孔阵列层为具有通孔的黑矩阵层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述控制背板还包括设置在非透光区域的像素阵列，所述像素阵列上贴附有彩色滤光片。
7.根据权利要求1-5任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述光传感器阵列包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列。
8.根据权利要求7所述的指纹输入装置，其特征在于，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。
9.根据权利要求1-5任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述指纹输入装置还包括设置在所述发光层上的保护层。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1-9任一项所述的指纹输入装置。
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