CN111653599B - 指纹识别显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指纹识别显示面板，包括：衬底基板；多个感光元件，位于所述衬底基板的一侧，靠近所述衬底基板的一侧为入光侧；多个发光元件，位于所述感光元件远离所述衬底基板的一侧；遮光结构，位于所述发光元件靠近所述衬底基板的一侧，其上形成有多个成像孔；反射层，位于感光元件和所述遮光结构靠近所述衬底基板的一侧，其朝向所述感光元件的一侧为反射面，配置为将经过纹路反射且从所述成像孔透过的光进行反射，并输出至所述感光元件。本公开实施例还提供了一种显示装置。

Description

指纹识别显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，特别涉及一种指纹识别显示面板和显示装置。

背景技术

为减小产品厚度，部分厂商提出了将光学指纹识别传感器(感光元件，例如PIN光电二极管)以内嵌(In-Cell)方式集成于显示面板内部的技术方案；具体地，在显示面板内分别制备用于画面显示的显示元件(例如，有机发光二极管)和用于进行指纹识别的感光元件，感光元件接收指纹谷部位置或脊部位置反射出的光线，并生成相应的电信号；由于谷部位置和脊部位置的反射有差异，因此生成的电信号也有差异，从而能够实现谷、脊的识别。

在现有的In-Cell指纹识别显示面板中，感光元件的入光面都是朝向指纹纹路，在进行指纹检测时，不仅经过纹路所反射的光会射向感光元件的入光面，外界强环境光也容易照射到感光元件的入光面，对应谷部位置的感光元件和对应脊部位置的感光元件所接收到的光亮差异较少，从而导致识别难度增大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种指纹识别显示面板和显示装置。

第一方面，本公开实施例提供了一种指纹识别显示面板，包括：

衬底基板；

多个感光元件，位于所述衬底基板的一侧，靠近所述衬底基板的一侧为入光侧；

多个发光元件，位于所述感光元件远离所述衬底基板的一侧；

遮光结构，位于所述发光元件靠近所述衬底基板的一侧，其上形成有多个成像孔；

反射层，位于感光元件和所述遮光结构靠近所述衬底基板的一侧，其朝向所述感光元件的一侧为反射面，配置为将经过纹路反射且从所述成像孔透过的光进行反射，并输出至所述感光元件。

在一些实施例中，还包括：位于所述感光元件靠近所述衬底基板一侧的多条栅线和多条数据线；

所述遮光结构与所述栅线或所述数据线同层设置。

在一些实施例中，所述反射层位于所述衬底基板远离所述感光元件的一侧。

在一些实施例中，所述反射层和所述衬底基板之间设置有透明介质层。

在一些实施例中，还包括：位于所述发光元件远离所述衬底基板一侧的盖板；

在垂直于所述显示面板的方向上，所述盖板远离所述衬底基板的一侧表面到所述成像孔的中间位置具有第一距离L1，所述成像孔的中间位置到所述反射层的反射面具有第二距离L2，所述反射层的反射面到所述发光元件的感光层具有第三距离L3，L1、L2和L3满足：2/5≤L1/(L2+L3)≤2/3。

在一些实施例中，每个感光元件对应一个成像孔，所述感光元件仅接收从对应的成像孔处透过的光。

在一些实施例中，所述感光光元件包括：沿远离所述衬底基板的方向依次层叠设置的第一电极、感光层和第二电极；

所述第一电极为透明电极，所述第二电极为遮光电极。

在一些实施例中，还包括：

多个薄膜晶体管，位于所述感光元件和所述衬底基板之间，每个所述薄膜晶体管对应一个所述感光元件或一个所述发光元件，所述薄膜晶体管与对应的所述感光元件或所述发光元件电连接

在一些实施例中，所述成像孔的平行于所述衬底基板所处平面的截面形状为圆形，且直径范围包括：400um～600um。

第二方面，本公开实施例还提供了一种显示装置，包括：如第一方面中提供的所述指纹识别显示面板。

附图说明

图1a为本公开实施例提供的一种指纹识别显示面板的截面示意图；

图1b为本公开实施例进行指纹识别时的一种光路示意图；

图2为本公开实施例中发光元件、成像孔、感光元件的一种分布示意图；

图3为本公开实施例中感光元件的一种截面示意图；

图4为本公开实施例中一个发光元件发出光时的示意图；

图5为本公开实施例中一个发光元件在所发出的光线照射到指纹纹路上时无效光照区和有效光照区的分布示意图；

图6为图5中无效光照区和有效光照区的俯视示意图；

图7为本公开实施例中一个成像孔所对应的有效成像区、无效成像区、有效入射区和无效入射区的示意图；

图8为图7中有效入射区和无效入射区的俯视图；

图9为本公开实施例中相邻两个成像孔所对应的无效入射区和有效入射区的分布示意图；

图10为本公开实施例中两个成像孔所对应的有效成像区处反射出的光入射到同一发光元件时的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种指纹识别显示面板和显示装置进行详细描述。

图1a为本公开实施例提供的一种指纹识别显示面板的截面示意图，图1b为本公开实施例进行指纹识别时的一种光路示意图，图2为本公开实施例中发光元件、成像孔、感光元件的分布示意图，如图1a～图2所示，该指纹识别显示面板包括：衬底基板1、多个感光元件2、多个发光元件3、遮光结构4和反射层6。

其中，感光元件2位于衬底基板1的一侧，感光元件2靠近衬底基板1的一侧为入光侧；发光元件3位于感光元件2远离衬底基板1的一侧，其背向衬底基板1的一侧为出光侧；遮光结构4位于发光元件3靠近衬底基板1的一侧，其上形成有多个成像孔401；反射层6位于感光元件2和遮光结构4靠近衬底基板1的一侧，其朝向感光元件2的一侧为反射面，配置为将经过纹路反射且从成像孔401透过的光进行反射，并输出至感光元件2。

需要说明的是，图1中仅示例性画出了1个发光元件3、1个感光元件2和1个成像孔401，其仅起到示意性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。

参见图2所示，在一些实施例中，多个发光元件3呈均匀分布，多个成像孔401呈均匀分布。需要说明的是，在本公开的技术方案中发光元件3与成像孔401分布于不同平面上，对于发光元件3和成像孔401的具体分布情况不作限定。

在一些实施例中，成像孔401的平行于衬底基板1所处平面的截面形状为圆形，且直径范围包括：400um～600um。

另外，多个也呈均匀分布，所处平面与所处平面、成像孔401所处平面均不同，对于的具体分布情况不作限定。

需要说明的是，图2所示分布情况仅起到示意性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制，在实际应用中可根据实际需要来对发光元件3、感光元件2、成像孔401的分布情况进行调整，以使得全部感光元件2通过反射层6、成像孔401能够采集到指纹纹路的像即可。

本公开实施例提供的指纹识别显示面板的指纹识别原理如下：发光元件3发出的光经过指纹纹路反射后射向遮光结构4，其中部分光线透过成像孔401并在反射层6的反射面上发生反射，反射光被感光元件2所接收，从而得到指纹纹路的图像。

在本公开实施例中，由于感光元件2的入光侧是背向指纹纹路，因此外光强环境无法直接照射至感光元件2内的感光层202，所以可有效屏蔽强环境光对指纹检测的干扰。需要说明的是，在实际应用中，虽然极少部分的环境光可能会穿过成像孔401并最终达到感光元件2，但是由于透过成像孔401的环境光数量较少，因此该部分环境光不会指纹检测产生明显干扰。

本公开实施例提供的指纹识别显示面板，基于小孔成像原理和反射层6反射，可使得感光元件2的入光侧背向指纹纹路时也能清楚的采集到指纹纹路的图形，具有较强的抗环境影响的特性。

在一些实施例中，感光元件2和发光元件3之间设置有覆盖层9、平坦化层10和像素界定层11，覆盖层9上设置有信号传输走线12，用于将感光元件2产生的电信号导出，像素界定层11上形成有像素容纳孔，发光元件3位于像素容纳孔内。

图3为本公开实施例中感光元件的一种截面示意图，如图3所示，感光元件2包括：沿远离衬底基板1的方向依次层叠设置的第一电极201、感光层202和第二电极203；其中，第一电极201为透明电极，第二电极203为遮光电极。可选地，第一电极201的材料采用透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟镓锌(IGZO)等。第二电极203的材料可以为金属材料，例如银(Ag)、钼(Mo)、钛(Ti)、铝(Al)等。感光元件2具体可以为PIN光敏器件、PN光敏器件或肖特基型光敏器件。

本公开实施例中的发光元件3包括：沿远离衬底基板1的方向依次层叠设置的第三电极301、发光层302和第四电极303。在一些实施例中，发光元件3为顶发射型发光元件3，第三电极301的材料采用金属材料，例如银、钼、钛、铝等，第四电极303的材料采用透明导电材料，例如氧化铟锡、氧化铟镓锌等。发光元件3具体可以为为有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称OLED)。在一些实施例中，信号传输走线12与第三电极301同层设置。

在一些实施例中，指纹识别显示面板还包括：位于感光元件2靠近衬底基板1一侧的多条栅线(未示出)、多条数据线(未示出)和多个薄膜晶体管5，每个薄膜晶体管5对应一个感光元件2或一个发光元件3，薄膜晶体管5与对应的感光元件2(第一电极201)或发光元件3(第三电极301)电连接。附图中，发光元件3的第三极通过搭接电极15与对应的薄膜晶体管5电连接。搭接电极15与感光元件2的第一电极201同层设置。

在一些实施例中，遮光结构4与栅线(栅线与薄膜晶体管的栅极8同层设置)或数据线同层设置。即，遮光结构4可以是对用于制备栅线的材料薄膜进行构图工艺而制得，也可以是对用于制备数据线的材料薄膜构图工艺而制得。由于遮光结构4是基于用于制备栅线或数据线的材料薄膜所制得，所以无需为遮光结构4的制备额外配置材料薄膜，可有效降低生产成本；另外，遮光结构4可以与栅线或数据线通过同一构图工艺得以同时制备，从而能缩短生产周期。需要说明的是，附图1中仅示例性画出了遮光结构4与栅线同层设置的情况。

当遮光结构4与栅线或数据线同层设置时，遮光结构4与各条栅线或数据线之间存在一定间隙，以保证遮光结构4与同层设置的栅线或数据线之间绝缘。

此外，当遮光结构4与栅线或数据线同层设置时，由于遮光结构4位于感光元件2的入关侧，为保证经由反射层6反射的光能够到达感光元件2而不会被遮光结构4所吸收，则需使得遮光结构4与感光元件2正对的部分为镂空结构402。

需要说明的是，本公开实施例中遮光结构4与栅线或数据线同层设置的情况，仅为本公开实施例中的一种优选实施方案，其可以有效降低生产升本以及缩短生产周期。

在本公开实施例中，也可以在显示面板中新增一层材料薄膜用以制备遮光结构4，例如在感光元件2所处平面与衬底基板1所处平面之间新增一层遮光材料薄膜，在该遮光材料薄膜上开设成像孔401以及将遮光材料薄膜与感光元件2正对的部分形成镂空结构，以得到遮光结构4的图形；或者，在发光元件3所处平面与感光元件2所处平面之间新增一层遮光材料薄膜，在遮光材料薄膜上开设成像孔401以得到遮光结构4(由于遮光材料薄膜位于感光元件2与入光侧相对的一侧，因此遮光材料薄膜与感光元件2正对的部分无需设为镂空结构)。上述两种情况未给出相应附图。

在一些实施例中，反射层6位于衬底基板1远离感光元件2的一侧。其中，反射层6具体可为贴服于衬底基板1远离感光元件2的一侧的反光膜，或者是通过沉积技术沉积于衬底基板1远离感光元件2的一侧反光材料。

在一些实施例中，在反射层6和衬底基板1之间设置有透明介质层7。在本公开实施例中，在反射层6和衬底基板1之间设置有透明介质层7，通过对透明介质层7厚度的调整，可实现对反射层6与遮光结构4、感光结构之间的距离进行调整，以满足成像需求，具体内容将在后面进行详细描述。

在一些实施例中，指纹识别显示面板还包括：位于发光元件3远离衬底基板1一侧的盖板13。在一些实施例中，发光元件3和盖板13之间形成有封装层14，用于对发光元件3进行封装。

图4为本公开实施例中一个发光元件发出光时的示意图，图5为本公开实施例中一个发光元件在所发出的光线照射到指纹纹路上时无效光照区和有效光照区的分布示意图，图6为图5中无效光照区和有效光照区的俯视示意图，如图4至图6所示，按照光线与盖板13上表面所形成的入射角大小，发光元件3发出的光线可以分为3个部分：

部分A：入射角大于或等于盖板13的上表面的全反射临界角θ的光(图5中位于光线L1'左侧，以及位于光线L1右侧的光线)。

部分B：入射角小于全反射临界角θ但大于光聚集临界角α的光(位于光线L1'～光线L2'之间的光线，以及位于光线L1～光线L2之间的光线)，α小于θ。

部分C：入射角小于或等于光聚集临界角α的光(位于光线L2’～光线L2之间的光线)。

其中，部分A中光线会在盖板13上表面发生全反射，无法照射到指纹纹路，即形成全反射区；部分B中光线中的部分会从盖板13上表面透射过，照射至指纹纹路上，并能够在指纹纹路表面发生反射，后续可用于进行指纹识别，即形成有效光照区；部分C光线的亮度较大(参见图1中所示)，其照射指纹纹路上后发生反射，因反射光的亮度较大，使得感光元件2饱和(由于亮度较大，感光元件2所输出的电信号较大，无法进行谷脊识别)，因而无法用于进行指纹识别，即形成无效光照区。

在一些实施例中，光聚集临界角α一般在10°～20°，全反射临界角θ一般大于60°。

参见图6所示，无效光照区为一个圆形，有效光照区为环绕无效光照区的一个环形。即，最终能够到达感光元件2用于形成指纹纹路图像的光线其与盖板13上表面所形成的入射角在α～θ。

图7为本公开实施例中一个成像孔所对应的有效成像区、无效成像区、有效入射区和无效入射区的示意图，图8为图7中有效入射区和无效入射区的俯视图，如图7和图8所示，基于前面对图4～图6的描述可见，能够穿过成像孔401的光线来自部分B(入射角适中)和部分C(入射角较小)，其中由于部分C中光线的光亮度较大，无法用于进行谷脊识别。对应在图7中，到达反射层6的光线可分为2个部分：

部分D：与反射层6所形成入射角小于或等于β(β的大小与α、位于盖板13和反射层6之间的膜材的折射率等因素相关)的光线(位于光线L3'～光线L3'之间的光线)。

部分E：与反射层6所形成入射角大于β但小于γ(γ的大小与θ、位于盖板13和反射层6之间的膜材的折射率、成像孔401的直径、成像孔401的深度等因素相关)的光线(位于光线L3'左侧的光线，以及位于光线L3右侧的光线)。

其中，部分D中的绝大部分光线来自于部分C，由于部分D中光线的光亮度较大，无法用于进行谷脊识别，即形成无效成像区；部分E中的绝大部分光线来自于部分B，可被感光元件2吸收后进行股脊识别，即形成有效成像区。其中，无效成像区为一个圆形，有效成像区为环绕无效成像区的一个环形。

指纹纹路上射出且能够通过图7中成像孔401的部分，也可划分为两个区：

无效入射区：射出的光线入射到成像孔401后形成部分D。

有效入射区：射出的光线入射到成像孔401后形成部分E。

参见图8所示，无效入射区为一个圆形，有效入射区为环绕无效入射区的一个环形。

图9为本公开实施例中相邻两个成像孔所对应的无效入射区和有效入射区的分布示意图，如图9所示，为采集到指纹纹路的完整图像，可使得任一成像孔401所对应的无效入射区被其他至少一个成像孔401(一般为相邻的成像孔401)所对应的有效入射区完全覆盖。

图10为本公开实施例中两个成像孔所对应的有效成像区处反射出的光入射到同一发光元件时的示意图，如图10所示，当两个成像孔401所对应的有效成像区处反射出的光入射到同一发光元件3时，该发光元件3处所出现混光(指纹纹路中两个位置处反射出的光叠加)，从而导致成像模糊的问题。

为避免上述问题，在本公开实施例中，应使得每个感光元件2对应一个成像孔401，感光元件2仅接收从对应的成像孔401处透过的光。需要说明的是，一个成像孔401可同时对应多个感光元件2。

在实际应用中，可通过调节小孔成像过程中的物距和相距，以使得任一成像孔401所对应的无效入射区被其他至少一个成像孔401所对应的有效入射区完全覆盖，且每个感光元件2对应一个成像孔401。

在一些实施例中，指纹识别显示面板还包括：位于发光元件3远离衬底基板1一侧的盖板13；在垂直于显示面板的方向上，盖板13远离衬底基板1的一侧表面到成像孔401的中间位置具有第一距离L1，成像孔401的中间位置到反射层6的反射面具有第二距离L2，反射层6的反射面到发光元件3的感光层202具有第三距离L3。其中，L1表示小孔成像过程中的物距，L2+L3表示小孔成像过程中的像距。

在一些实施例中，L1、L2和L3满足：2/5≤L1/(L2+L3)≤2/3，此时可实现指纹识别面板中的任一成像孔401所对应的无效入射区被其他至少一个成像孔401所对应的有效入射区完全覆盖(能够采集到指纹纹路的完整图像)，且每个感光元件2对应一个成像孔401(避免出现混光)。

在实际应用中，可通过调整遮光结构4位置、反射层6的位置、衬底基板1的厚度、介质层7的厚度、盖板13的厚度中的至少一者，从而实现对物距和/或像距进行调整。

本公开实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括：指纹识别显示面板，该指纹识别显示面板采用上述实施例提供的指纹识别显示面板。

在一些实施例中，在指纹识别显示面板进行画面显示时，每个发光元件作为独立像素进行发光；在指纹识别显示面板进行指纹识别时，每个发光元件作为点光源为指纹识别提供光线。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种指纹识别显示面板，其特征在于，包括：

衬底基板；

多个感光元件，位于所述衬底基板的一侧，靠近所述衬底基板的一侧为入光侧；

多个发光元件，位于所述感光元件远离所述衬底基板的一侧；

遮光结构，位于所述发光元件靠近所述衬底基板的一侧，其上形成有多个成像孔；

反射层，位于感光元件和所述遮光结构靠近所述衬底基板的一侧，其朝向所述感光元件的一侧为反射面，配置为将经过纹路反射且从所述成像孔透过的光进行反射，并输出至所述感光元件；

还包括：位于所述发光元件远离所述衬底基板一侧的盖板；

在垂直于所述显示面板的方向上，所述盖板远离所述衬底基板的一侧表面到所述成像孔的中间位置具有第一距离L1，所述成像孔的中间位置到所述反射层的反射面具有第二距离L2，所述反射层的反射面到所述感光元件的感光层具有第三距离L3，L1、L2和L3满足：2/5≤L1/(L2+L3)≤2/3。

2.根据权利要求1所述的指纹识别显示面板，其特征在于，还包括：位于所述感光元件靠近所述衬底基板一侧的多条栅线和多条数据线；

所述遮光结构与所述栅线或所述数据线同层设置。

3.根据权利要求1所述的指纹识别显示面板，其特征在于，所述反射层位于所述衬底基板远离所述感光元件的一侧。

4.根据权利要求3所述的指纹识别显示面板，其特征在于，所述反射层和所述衬底基板之间设置有透明介质层。

5.根据权利要求1所述的指纹识别显示面板，其特征在于，每个感光元件对应一个成像孔，所述感光元件仅接收从对应的成像孔处透过的光。

6.根据权利要求1所述的指纹识别显示面板，其特征在于，所述感光元件包括：沿远离所述衬底基板的方向依次层叠设置的第一电极、感光层和第二电极；

所述第一电极为透明电极，所述第二电极为遮光电极。

7.根据权利要求1所述的指纹识别显示面板，其特征在于，还包括：

多个薄膜晶体管，位于所述感光元件和所述衬底基板之间，每个所述薄膜晶体管对应一个所述感光元件或一个所述发光元件，所述薄膜晶体管与对应的所述感光元件或所述发光元件电连接。

8.根据权利要求1-7中任一所述的指纹识别显示面板，其特征在于，所述成像孔的平行于所述衬底基板所处平面的截面形状为圆形，且直径范围包括：400um～600um。

9.一种显示装置，其特征在于，包括：如上述权利要求1-8中任一所述的指纹识别显示面板。

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