CN110061040A - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种显示装置，该显示装置包括：基板；设置于所述基板上的发光元件阵列；光转换层，所述光转换层设置于所述发光元件阵列远离所述基板的一侧，所述光转换层能够将所述发光元件发出的部分光转换为近红外光；光学指纹传感层，设置于所述基板远离所述发光元件的一侧。本发明实施例提供的技术方案，改善了显示装置的指纹识别性能，提高了光学指纹识别的准确度和灵敏度。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。

背景技术

近年来，显示装置在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，其功能和类型也日趋多元化，例如，显示装置多设置为集显示、触控、压感触控和指纹识别等功能于一身，又如，显示装置的显示功能可以分为液晶显示(LCD)、有机电致发光显示(OLED)、电泳显示和量子点发光显示等。

然而，现有具有指纹识别功能的显示装置，指纹识别的准确度和灵敏性较差。

发明内容

本发明提供一种显示装置，以在显示装置窄边框化的基础上，提升光学指纹识别的准确度和灵敏度。

本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括：

基板；

设置于所述基板上的发光元件阵列；

光转换层，所述光转换层设置于所述发光元件阵列远离所述基板的一侧，所述光转换层能够将所述发光元件发出的部分光转换为近红外光；

光学指纹传感层，设置于所述基板远离所述发光元件的一侧光转换层。

可选地，所述光转换层包括至少一个量子点单元，所述量子点单元的材料包括量子点材料，每个所述量子点单元对应一发光元件，所述量子点单元的面积小于其对应的所述发光元件的面积。

可选地，所述量子点单元的面积小于等于其对应的所述发光元件的面积的三分之一，在不影响正常发光的前提下能够更加灵敏的进行指纹识别。

可选地，所述量子点单元在所述基板上的垂直投影位于其对应的所述发光元件在所述基板上的垂直投影内的边缘区域，这种设置不会对发光元件发出的光线有较大的影响。

可选地，所述量子点单元的材料包括PbS量子点和、Ag₂S量子点、CdTe量子点、CdTeSe/ZnS量子点、CdSeTeS量子点、碳量子点中的至少一种。

可选地，所述光转换层材料的半峰宽小于等于40nm，与指纹传感器的要求相符合。

可选地，该显示装置还包括盖板，所述盖板封装所述发光元件阵列，所述光转换层位于所述发光元件阵列与所述盖板之间，并位于所述盖板上；

该显示装置还包括保护层，所述保护层设置于所述光转换层远离所述盖板的一侧，并与所述光转换层接触，用以保护光转换层，提高显示装置的性能。

可选地，该显示装置还包括微孔透光结构，所述微孔透光结构位于所述光学指纹传感层靠近发光元件的一侧，包括多个分隔块以及位于相邻分隔块之间的微孔，所述分隔块包括长方体、锥体、梯台中至少一种。

可选地，该显示装置还包括封装所述发光元件阵列的薄膜封装层；

所述光转换层位于所述薄膜封装层上远离所述发光元件的一侧或者位于所述薄膜封装层内的膜层之间。

可选地，所述显示装置还包括滤光层，所述滤光层允许特定波段红外光线通过，所述滤光层设置于所述基板与所述光学指纹传感层之间，滤光层的存在进一步提高指纹识别功能的准确性。

本发明通过在显示装置中设置光转换层，将发光元件发出的部分可见光转化为近红外光，光转换层发出的红外光线经手指反射后，光学指纹传感层的指纹传感器收集并形成指纹图像，实现指纹识别，即光转换层发出的红外光线作为近红外光源，不仅可以将指纹识别的近红外光源与包括发光元件的显示像素集成在一起，在不使用独立的近红外LED光源情况下，即可实现了OLED屏体内集成近红外光源的功能，边框较窄，同时也改善了显示装置的指纹识别性能，提高了指纹识别的准确性和灵敏度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种显示装置的具体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的量子点单元和发光元件的一种投影示意图；

图8是本发明实施例提供的量子点单元和发光元件的另一种投影示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在显示装置中集成光学指纹识别的方案一般分为两种。一种是采用外挂光源的方案，外挂光源多采用近红外LED，该外挂光源和光学指纹传感器结合以实现指纹识别，该方案的指纹识别准确度和灵敏度较高，然而，外挂光源难以实现与显示屏体的集成，且外挂光源多集成在显示装置的显示区域的侧方或者下方，影响了显示装置的窄边框化设计。另一种是使用显示单元发出的可见光作为指纹识别的光源，该方案实现了光源与显示屏体的集成，有利于显示装置的窄边框化设计，然而，在指纹识别过程中显示单元发出的光线容易受环境光的影响，导致了光学指纹识别的准确度和灵敏度较差。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括：

基板；

设置于基板上的发光元件阵列；

光转换层，光转换层设置于发光元件阵列远离基板的一侧，光转换层能够将发光元件发出的部分光转换为近红外光；

光学指纹传感层，设置于所述基板远离所述发光元件的一侧光转换层。

光学指纹传感层包括光学传感器，光学传感器在发光元件上的正投影位于发光元件之间的非发光区域内，发光元件发射的光通过光转换层之后到达待识别体，使得待识别体，例如手指指纹反射的光信号能够经过通过非发光区域到达光学指纹传感层，再由与光学指纹传感层中的光学传感器连接的处理组件进行指纹配对分析等后续处理，实现指纹识别。

光转换层能够将发光元件发出的部分光线转换为近红外光，光转换层转换的近红外光经显示装置显示侧的待识别体反射的光射向光学指纹传感层，实现对指纹的识别。本发明使用光转换层将发光元件发出的部分光线转换为近红外光，将这些近红外光作为光源，改善了显示装置的指纹识别性能，提高了光学指纹识别的准确度和灵敏度。

示例性地，图1是本发明一实施例提供的一种显示装置的结构示意图。请参考图1，该显示装置包括：基板11，设置于基板11上的发光元件121阵列；光转换层13，光转换层13设置于发光元件121阵列远离基板11的一侧，光学指纹传感层14，设置于基板11远离发光元件121的一侧，具体设置于基板11远离发光元件阵列12的一侧。实际使用如图1所示的显示装置时，光转换层13能够将发光元件121发出的部分光线转换为近红外光，光转换层12转换的近红外光传输至显示装置显示侧手指21的表面，手指21的指纹反射的光线射向光学指纹传感层14，实现对指纹的识别。相对于现有技术中使用发光元件发出的可见光作为光源，在指纹识别过程中光源光线容易受环境光影响，本发明使用光转换层将发光元件发出的部分光线转换为近红外光，将近红外光作为光源，近红外光几乎不受环境光影响，改善了显示装置的指纹识别性能，提高了光学指纹识别的准确度和灵敏度。而且无需设置单独的近红外光源，例如无需设置单独的近红外LED，即可使显示装置具备近红外光源的功能，结构简单，解决了近红外LED与显示装置集成困难的问题。

图2是本发明一实施例提供的显示装置的具体结构示意图，请参考图1和图2。基板11包括透明材料，为透明基板。此外，基板11可以包括刚性或柔性材料，也即基板11可以是刚性基板或者柔性基板。图1和图2所示的显示装置采用薄膜封装技术，即发光元件121采用薄膜封装层15进行封装，薄膜封装层15有效阻隔氧和湿气进入发光元件121。其中，基板11、发光元件121阵列、光转换层13和薄膜封装层15构成有机发光显示器(Organic LightEmitting Display，OLED)屏体。光转换层13设置在薄膜封装层15上，薄膜封装层15包括堆叠的无机层和有机层，例如薄膜封装层15包括第一无机层151、有机层152和第二无机层153。发光元件121由阳极1211、阴极1213和设置在二者之间的一个或多个有机层构成。更具体地说，在阴极1213和阳极1211之间设置至少一个发光层1212。发光层1212可以包括一种或多种发光有机化合物。例如，将发光层配置为发射单一颜色的可见光，例如蓝色、绿色或者红色。在图2所示的显示装置中，阳极1211和阴极1213之间形成有发光层1212，在本发明实施例的其他实施方式中，阳极1211和阴极1213之间还可以包括空穴传输层、空穴注入层、电子传输层、电子注入层等其他功能层。

在本发明一实施例中，还包括驱动发光元件121发光的像素电路，像素电路可以包括多个薄膜晶体管阵列和存储电容，薄膜晶体管阵列可位于缓冲层101上，缓冲层101位于基板11上，缓冲层101覆盖基板11的整个上表面。缓冲层101包括无机层或有机层。缓冲层101阻挡氧和湿气，防止湿气或杂质通过基板11扩散，并且在基板11的上表面上提供平坦的表面。以顶栅型的薄膜晶体管为例，薄膜晶体管包括位于缓冲层101上的半导体有源层17，半导体有源层17包括第一半导体区171和第二半导体区172，第一半导体区171被设置在半导体有源层17的中心部，掺杂了杂质的多晶硅的第二半导体区172被设置在第一半导体区171的两侧。第一半导体区171用作薄膜晶体管的沟道，第二半导体区172用作薄膜晶体管的源区和漏区。诸如二氧化硅和硅的氮化物的无机绝缘材料的栅极绝缘层102形成在半导体层17上，扫描线(未示出)和栅极175形成在栅极绝缘层102上，栅极175连接到扫描线。诸如二氧化硅和硅的氮化物的无机绝缘材料的中间绝缘层103形成在栅极175和扫描线上，中间绝缘层103和栅极绝缘层102具有漏出半导体有源层17的第二半导体区172的半导体接触孔。源极173、漏极174和数据线形成在中间绝缘层103上。源极173和漏极174彼此分开，与数据线处于相同的层上，像素电极(发光元件的阳极1211)连接至漏极174。源极173和漏极174通过半导体接触孔连接到第二半导体区172，半导体有源层17、栅极绝缘层102、栅极175、中间绝缘层103、源极173和漏极174构成薄膜晶体管。

在本发明实施例的其他实施方式中，光转换层可位于薄膜封装层内的膜层之间。例如，参考图3，图3是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图，薄膜封装层15包括第一无机层151、有机层152和第二无机层153；光转换层13设置于有机层152和第二无机层153之间。光转换层13也可以设置于第一无机层151和有机层152之间。需要说明的是，图1和图3中是以薄膜封装层15包括两层无机层(第一无机层151和第二无机层153)和一层有机层152为示例，在本发明实施例的其他实施方式中，薄膜封装层15可包括其他形式的无机层和有机层堆叠方式，例如薄膜封装层15包括依次设置的第一无机层、第一有机层、第二无机层、第二有机层和第三无机层。

图4是本发明一实施提供的另一种显示装置的结构示意图。该显示装置包括：基板11，设置于基板11上的发光元件阵列12；光转换层13，光转换层设置于发光元件阵列12远离基板的一侧，并设置于盖板16上；光学指纹传感层14设置于光转换层13靠近发光元件阵列12的一侧，具体设置于基板11远离发光元件阵列12的一侧。基板11为发光元件阵列12提供结构支撑，基板11和盖板16之间采用密封件22密封，密封件22可由玻璃料(frit)材料，基板11和盖板16的形成材料包括诸如塑料、玻璃和/或金属箔等材料，能够阻挡氧气和水分通过，由此避免发光元件阵列12暴露于这些物质中。其中，基板11、发光元件阵列12、光转换层13、密封件22和盖板16构成OLED屏体。光学指纹传感层14设置在OLED屏体远离发光面的一侧。不使用独立的近红外光源即可将指纹识别近红外光源集成与OLED屏体集成在一起，边框较窄，同时也改善了显示装置的指纹识别性能，提高了指纹识别的准确性和灵敏度。

可选地，本发明一实施例提供的显示装置还包括保护层，例如参考图5，图5是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，还包括保护层18，保护层18设置于光转换层13远离盖板16的一侧，并与光转换层13接触。保护层18用于保护光转换层13上的量子点单元，并防止量子点脱落，提高显示装置的性能。

图6是本发明实施例提供的又一种显示装置的结构示意图，请参考图6，在上述实施例的基础上，光学指纹传感层14设置于基板远离发光元件阵列12的一侧；显示装置还包括滤光层19，滤光层19允许特定波段红外光线通过，滤光层19设置于基板11与光学指纹传感层14之间。滤光层19的材料为滤光材料，滤光层19可以滤除手指指纹纹路反射的发光元件发出的光，只允许特定波段的红外光线通过，进一步提高指纹识别的准确性。进一步地，显示装置还包括设置于基板11远离发光元件阵列12一侧的微孔透光结构层20，该微孔透光结构层20具体设置在光学指纹传感层14上靠近发光元件阵列12一侧，该微孔透光结构层20的材料为不透明材料，微孔透光结构层20包括多个分隔块202以及位于相邻分隔块202之间的微孔201，分隔块202的形状包括长方体、锥体、梯台中至少一种，可根据实际情况进行调整，在此不做具体的限定。可知的，微孔201的具体尺寸为5um-60um，优选地，微孔201尺寸为10um-20um，在这个范围下更有利于光线传播，也可根据实际应用对微孔尺寸进行调整，在此不做具体的限定。手指指纹反射的光线一般只能透过微孔201射到光学指纹传感层14，只有大致垂直于基板方向的光被微孔透光结构层20中微孔201所接收，并从微孔201的通道发射出，照射在光学指纹传感层14上。从而限制光学指纹传感器光线接收的范围，这样目标手指指纹相邻的脊线或谷线反射的光线一般只被同一颗光学指纹传感层上的感光像素接收，减少不同方向的光线对指纹图像的干扰以增强获得的指纹图像的清晰度。经光学指纹传感层14成像，因此使得待识别体纹路成像更清晰，提高了显示装置识别纹路的准确性。

在本发明一实施例中，光转换层13可包括近红外量子点，近红外量子点的发射波长可在几百纳米至上千纳米之间，能够将发光元件121发出的可见光转换为近红外光。

在本发明一实施例中，光转换层13包括至少一个量子点单元，量子点单元的材料包括量子点材料，量子点单元的材料包括PbS量子点和、Ag₂S量子点、CdTe量子点、CdTeSe/ZnS量子点、CdSeTeS量子点、碳量子点等近红外量子点中的至少一种。每个量子点单元对应一发光元件，量子点单元的面积小于其对应的发光元件的面积。请参考图7，图7是本发明实施例提供的一种量子点单元和发光元件的投影示意图，量子点单元131与发光元件121对应，量子点单元131的面积小于其对应的发光元件121的面积，由于量子点单元131会将发光元件121发出的可见光转换为近红外光，可能会影响显示装置的显示效果，因此量子点单元131的面积小于其对应的发光元件121的面积，可以降低对显示的影响。可选地，量子点单元131的面积小于等于其对应的发光元件121的面积的三分之一。例如量子点单元131的面积为其对应的发光元件121的面积的五分之一至三分之一之间，既能在确保指纹识别功能准确、快捷的基础上同时保证不会对显示装置的显示效果造成影响。

需要说明的是，不同的发光元件121所对应的量子点单元131的面积可以相同也可也不同。例如在显示装置中，发光元件可包括红色发光元件(发射红光)、绿色发光元件(发射绿光)和蓝色发光元件(发射蓝光)。蓝色发光元件的面积一般大于红色发光元件的面积或者蓝色发光元件的面积，可以设计对应蓝色发光元件的量子点单元的面积大于对应红色发光元件的量子点单元的面积，和/或设计对应蓝色发光元件的量子点单元的面积大于对应绿色发光元件的量子点单元的面积。对应红色发光元件的量子点单元和对应绿色发光元件的面积可以相同也可以不同。发光元件可包括红色发光元件、绿色发光元件(和蓝色发光元件的发光波长不一样，对应的量子点单元使用的近红外量子点材料设置不同。也可以选择在部分发光元件上设置量子点单元。

图8是本发明实施例提供的另一种量子点单元和发光元件的投影示意图，参考图8，量子点单元131在基板11上的垂直投影位于其对应的发光元件121在基板上的垂直投影内的边缘区域。量子点单元呈回字形，对应发光元件121的边缘区域。在实现显示装置指纹识别的基础上，对发光元件121发出的光线影响较小。

可选地，光转换层13材料的半峰宽小于等于40nm。当光转换层13的半峰宽小于等于40nm时，指纹识别率较高。

本发明实施例提供的显示装置可以是显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置。例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP4视频播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、导航仪、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)等。

本发明实施例提供的显示装置包括OLED屏体、微孔透光结构及光学指纹传感层。OLED(发光元件)发射的部分光线经红外量子点光转换层后转换为近红外光，该近红外光经过指纹反射后，通过微孔透光结构层，最后被光学传感器收集并形成指纹图像，实现指纹识别。

本发明实施提供的显示装置可以通过以下步骤制作，参考图6，步骤1：可在在透明基板11上光依次制作TFT阵列、阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极，形成发光元件阵列12，发光元件121的发光层包括红光、绿光、蓝光或白光发光层。

步骤2：在透明盖板11上沉积光转换层13的材料，例如涂布量子点材料，量子点材料包括但不限于PbS量子点和、Ag₂S量子点、CdTe量子点、CdTeSe/ZnS量子点、CdSeTeS量子点、碳量子点等近红外量子点等；通过图案化后形成光转换层13，形成的光转换层13包括至少一个近红外量子点单元，并在光转换层13上形成保护膜；其中，图案化方案可以有多种：例如a.在红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件中某一类发光元件上做对应色转换层(即只针对一类发光元件做量子点单元)，仅需要做一次涂布，并图案化；b.在红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件中的任意两类发光元件上做对应色转换层，需要做两次涂布，涂布不同的量子点，并分别图案化；c.在红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件上都做对应的色转换层，需要三次涂布和图案化形成光转换层。

步骤3：利用精密贴合技术将透明盖板16与上述制备有发光元件的透明基板11贴合在一起，其中含有光转换层13的一侧靠近发光元件；使用密封件22将透明基板11、透明盖板16进行封装，即形成包含能够将可见光转换为近红外光的光转换层的OLED屏体。

步骤4：在OLED屏体远离发光面一侧形成滤光层19和微孔透光结构层20，该微孔透光结构层20由带有微孔201的这种结构的不透明材料层形成，允许特定波段红外光线通过。

其中步骤2和3可以替换为以下步骤，可参考图1，在透明基板11上形成有机发光元件阵列之后，在有机发光元件阵列上形成薄膜封装层15。例如通过沉积第一无机层151、在第一无机层上151通过喷墨打印形成有机层152，在有机层152上沉积形成第二无机层153，在第二无机层153上涂布量子点材料，通过刻蚀形成与发光元件121对应的量子点单元图案。或者通过喷墨打印形成与发光元件121对应的量子点单元图案，即形成了光转换层13。

本发明实施例提供的技术方案，通过在显示装置中设置光转换层，例如设置近红外量子点光转换层将发光元件发出的部分可见光转化为近红外光，量子点光转换层发出的红外光线经手指反射后，光学指纹传感层的指纹传感器收集并形成指纹图像，实现指纹识别，即利用量子点发出的红外光线作为近红外光源，不仅可以将指纹识别的近红外光源与包括发光元件的显示像素集成在一起，即不使用独立的近红外LED光源，即可实现了OLED屏体内集成近红外光源的功能，边框较窄，同时也改善了显示装置的指纹识别性能，提高了指纹识别的准确性和灵敏度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

基板；

设置于所述基板上的发光元件阵列；

光转换层，所述光转换层设置于所述发光元件阵列远离所述基板的一侧，所述光转换层能够将所述发光元件发出的部分光转换为近红外光；

光学指纹传感层，设置于光转换层所述基板远离所述发光元件的一侧。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光转换层包括至少一个量子点单元，所述量子点单元的材料包括量子点材料，每个所述量子点单元对应一发光元件，所述量子点单元的面积小于其对应的所述发光元件的面积。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述量子点单元的面积小于等于其对应的所述发光元件的面积的三分之一。

4.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述量子点单元在所述基板上的垂直投影位于其对应的所述发光元件在所述基板上的垂直投影内的边缘区域。

5.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述量子点单元的材料包括PbS量子点、Ag₂S量子点、CdTe量子点、CdTeSe/ZnS量子点、CdSeTeS量子点、碳量子点中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光转换层材料的半峰宽小于等于40nm。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括盖板和保护层，所述盖板封装所述发光元件阵列，所述光转换层位于所述发光元件阵列与所述盖板之间，并位于所述盖板上；

所述保护层设置于所述光转换层远离所述盖板的一侧，并与所述光转换层接触。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括微孔透光结构，所述微孔透光结构位于所述光学指纹传感层靠近发光元件的一侧，包括多个分隔块以及位于相邻分隔块之间的微孔，所述分隔块包括长方体、锥体、梯台中至少一种。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括封装所述发光元件阵列的薄膜封装层；

所述光转换层位于所述薄膜封装层上远离所述发光元件的一侧或者位于所述薄膜封装层内的膜层之间。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括滤光层，所述滤光层允许特定波段红外光线通过，所述滤光层设置于所述基板与所述光学指纹传感层之间。