CN112530998B - 一种显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种显示面板及显示装置。显示面板包括衬底基板；位于衬底基板一侧的阵列层；位于阵列层背离衬底基板一侧的显示层，显示层包括多个发光元件；位于显示层出光侧的保护层；第一遮光层，第一遮光层包括多个第一成像小孔；第二遮光层，第二遮光层包括多个与第一成像小孔对应的第二成像小孔；光感传感器层，位于显示层背离保护层一侧，用于检测第一成像小孔形成的图像；其中，第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过保护层的触摸表面发生全反射的光线。本发明实施例的技术方案，可以提升基于小孔成像原理的指纹识别精度。

Description

一种显示面板及显示装置
技术领域
本发明实施例涉及显示技术，尤其涉及一种显示面板及显示装置。
背景技术
指纹对于每一个人而言是与生俱来的，随着科技的发展，市场上出现了多种带有指纹识别功能的显示装置，如手机、平板电脑以及智能可穿戴设备等，用户可以通过指纹识别实现显示装置的解锁、支付等功能，简化权限验证过程，提升用户体验。
当前，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示装置的指纹识别的传感器通常设置于背离OLED显示装置显示面的一侧。OLED显示装置指纹识别的基本原理为：外挂式的指纹识别光源或者复用OLED显示装置的有机发光元件产生光线到达手指与OLED显示装置的接触面，以使光线进手指的指纹脊和谷后发生反射；反射回的光线由指纹识别元件接收，该指纹识别元件根据相应的成像原理进行成像，实现指纹识别。现有技术中，为提高指纹的成像和探测精度，在OLED显示装置中设置遮光层，并在该遮光层上设置成像小孔，以使手指与OLED显示装置的接触面反射回的光线能够透过遮光层的成像小孔，由指纹识别元件接收，该指纹识别元件利用小孔成像的原理进行成像实现指纹识别功能。
在某些OLED显示装置中，指纹识别元件采用光学胶全贴合于显示装置背侧，在指纹识别时，由于指纹谷和显示装置的接触面之间存在空气间隙，入射到显示装置的接触面且角度大于全反射临界角的光线会直接反射而不携带指纹信息，这部分光线入射到指纹识别元件时会引起强烈的干扰，影响指纹识别精度。
发明内容
本发明实施例提供一种显示面板及显示装置，以提升基于小孔成像原理的指纹识别精度。
第一方面，本发明实施例提供一种显示面板，包括：
衬底基板；
位于所述衬底基板一侧的阵列层；
位于所述阵列层背离所述衬底基板一侧的显示层，所述显示层包括多个发光元件；
位于所述显示层出光侧的保护层；
第一遮光层，所述第一遮光层包括多个第一成像小孔；
第二遮光层，所述第二遮光层包括多个与所述第一成像小孔对应的第二成像小孔；
光感传感器层，位于所述显示层背离所述保护层一侧，用于检测所述第一成像小孔形成的图像；
其中，所述第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过所述保护层的触摸表面发生全反射的光线。
第二方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的显示面板。
本发明实施例提供的显示面板，包括衬底基板；位于衬底基板一侧的阵列层；位于阵列层背离衬底基板一侧的显示层，显示层包括多个发光元件；位于显示层出光侧的保护层；第一遮光层，第一遮光层包括多个第一成像小孔；第二遮光层，第二遮光层包括多个与第一成像小孔对应的第二成像小孔；光感传感器层，位于显示层背离保护层一侧，用于检测第一成像小孔形成的图像；其中，第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过保护层的触摸表面发生全反射的光线。通过设置第一遮光层，第一遮光层上设置多个第一成像小孔，第一成像小孔透射指纹识别光线，实现基于小孔成像原理的指纹识别；通过设置第二遮光层，第二遮光层上设置多个与第一成像小孔对应的第二成像小孔，第二成像小孔用于透射指纹识别光线，第二遮光层用于遮挡保护层的触摸表面直接全反射而不携带指纹信息的光线，避免这部分光线被光感传感器层接收，从而提升基于小孔成像原理的指纹识别精度。
附图说明
图1为现有技术中一种显示面板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种显示面板沿垂直于衬底基板方向的局部剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种彩色滤光层的俯视结构示意图；
图6为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种显示面板沿垂直于衬底基板方向的局部剖面结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种显示面板的局部俯视结构示意图；
图9为图8中剖线AA′的一种剖面结构示意图；
图10为沿图8中剖线AA′的另一种剖面结构示意图；
图11为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图；
图12为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图；
图13为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图；
图14和图15分别为本发明实施例提供的又一种显示面板沿垂直于衬底基板方向的局部剖面结构示意图；
图16为本发明实施例提供的一种触控层的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的一种第二遮光层的结构示意图；
图18和图19分别为本发明实施例提供的另一种第二遮光层的结构示意图；
图20为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图21为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图22为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图23为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图24为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图25为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图；
图26为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图；
图27和图28分别为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图；
图29为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
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。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1所示为现有技术中一种显示面板的结构示意图，参考图1，该显示面板包括衬底基板01、位于衬底基板01一侧的阵列层02、显示层03以及保护层04；显示层03包括多个发光元件031，阵列层02可以包括多个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)以及由薄膜晶体管构成的像素电路(图1中未示出)，用于驱动显示层03中的发光元件031。显示面板还包括光感传感器层05和遮光层06，遮光层06设置有多个成像小孔061，发光层03中的发光元件031复用为指纹识别光源，发光元件031产生的光线到达指纹F与保护层04的接触面后，由于指纹谷和指纹脊对光线的反射程度不同，反射回的光线经过成像小孔061入射至光感传感器层05，当成像小孔061的孔径足够小时，能够通过小孔成像的原理，将指纹图像成像至光感传感器层05，实现指纹识别。
继续参考图1，由于指纹存在指纹谷和指纹脊，当手指与保护层04的操作面接触时，指纹谷和保护层04之间会形成空气间隙，其中大于或等于全反射临界角的光线a直接在保护层04的上表面发生全反射而未入射到手指，这部分光线没有携带指纹信息，经过成像小孔061入射至光感传感器层05时，会对指纹识别信号造成干扰，影响指纹成像精度。
有鉴于此，本发明实施例提供一种显示面板，包括衬底基板；位于衬底基板一侧的阵列层；位于阵列层背离衬底基板一侧的显示层，显示层包括多个发光元件；位于显示层出光侧的保护层；第一遮光层，第一遮光层包括多个第一成像小孔；第二遮光层，第二遮光层包括多个与第一成像小孔对应的第二成像小孔；光感传感器层，位于显示层背离保护层一侧，用于检测第一成像小孔形成的图像；其中，第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过保护层的触摸表面发生全反射的光线。
示例性的，图2所示为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图，参考图2，该显示面板包括衬底基板10；其中，衬底基板10可以是柔性的，因而可伸展、可折叠、可弯曲或可卷曲，使得显示面板可以是可伸展的、可折叠的、可弯曲的或可卷曲的。衬底基板10可以由具有柔性的任意合适的绝缘材料形成。衬底基板10用于阻挡氧和湿气，防止湿气或杂质通过衬底基板10扩散，并且在衬底基板10的上表面形成平坦的表面。例如，可以由聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、多芳基化合物(PAR)或玻璃纤维增强塑料(FRP)等聚合物材料形成，衬底基板10可以是透明的、半透明的或不透明的。可选的，显示面板还可以包括位于衬底基板10上的缓冲层(图2中未示出)，缓冲层可以覆盖衬底基板10的整个上表面。衬底基板10也可以为刚性的，例如可以是玻璃基板，从而形成刚性显示面板。
位于衬底基板10一侧的阵列层20；具体的阵列层20位于衬底基板10朝向显示面板显示面或触摸表面的一侧。阵列层20可以包括多个薄膜晶体管21(Thin Film Transistor，TFT)以及由薄膜晶体管构成的像素电路，用于驱动显示层中的发光元件。示例性的，本实施例以顶栅型的薄膜晶体管为例进行的结构说明。薄膜晶体管层21包括：位于衬底基板10上的有源层211；有源层211可以是非晶硅材料、多晶硅材料或金属氧化物材料等。其中有源层211采用多晶硅材料时可以采用低温非晶硅技术形成，即将非晶硅材料通过激光熔融形成多晶硅材料。此外，还可以利用诸如快速热退火(RTA)法、固相结晶(SPC)法、准分子激光退火(ELA)法、金属诱导结晶(MIC)法、金属诱导横向结晶(MILC)法或连续横向固化(SLS)法等各种方法。有源层211还包括通过掺杂N型杂质离子或P型杂质离子而形成的源极区域和漏极区域，在源极区域和漏极区域之间形成沟道区域。阵列层20还包括位于有源层211上的栅极绝缘层212；栅极绝缘层212包括诸如氧化硅、氮化硅的无机层，并且可以包括单层或多个层。薄膜晶体管层21还包括位于栅极绝缘层212上的栅极213；栅极213可以包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、铝(Al)、钼(MO)或铬(Cr)的单层或多层，或者诸如铝(Al)：钕(Nd)合金或钼(MO)：钨(W)合金，具体实施时可以根据实际情况选择。阵列层20还包括位于栅极213上的层间绝缘层214；层间绝缘层214可以由氧化硅或氮化硅等的无机层绝缘形成。当然，在本发明其他可选实施例中，层间绝缘层可以由有机绝缘材料形成。薄膜晶体管层21还包括位于层间绝缘层214上的源电极2151和漏电极2152。源电极2151和漏电极2152分别通过接触孔电连接(或结合)到源极区域和漏极区域，接触孔是通过选择性地去除栅极绝缘层212和层间绝缘层214而形成的。
阵列层20还可以包括钝化层22。可选的，钝化层22位于薄膜晶体管21的源电极2151和漏电极2152上。钝化层22可以由氧化硅或氮化硅等的无机材料形成，也可以由有机材料形成。显示面板还可以包括平坦化层23。可选的，平坦化层23位于钝化层22上。平坦化层23包括亚克力、聚酰亚胺(PI)或苯并环丁烯(BCB)等的有机材料，平坦化层23具有平坦化作用。
位于阵列层20背离衬底基板10一侧的显示层30，显示层30包括多个发光元件31。可选的，显示层30位于平坦化层23上。显示层30包括沿远离衬底基板10的方向依次设置的阳极层311、有机发光材料312以及阴极层313。显示层30还包括位于阳极层311远离阵列层20一侧的像素定义层32。像素定义层32可以由诸如聚酰亚胺(PI)、聚酰胺、苯并环丁烯(BCB)、压克力树脂或酚醛树脂等的有机材料形成，或由诸如SiNx的无机材料形成。
可选的，阳极层311包括多个与像素一一对应的阳极图案，阳极层311中的阳极图案通过平坦化层23上的过孔与薄膜晶体管21的源电极2151或漏电极2152连接。像素定义层32包括多个暴露阳极层311的开口，并且像素定义层32覆盖阳极层311图案的边缘。有机发光材料312至少部分填充在像素定义层32的开口内，并与阳极层311接触。
可选的，每个像素定义层32的开口所限定的阳极层311、有机发光材料312以及阴极层313组成发光元件31(即图2中虚线框内所示)，每个发光元件31根据不同的有机发光材料312能够发出不同颜色的光线，每个发光元件31构成一个子像素，多个子像素共同进行画面的显示。
可选的，显示面板还包括位于显示层30上的封装层40并完全覆盖显示层30，以密封显示层30。可选的，封装层40可以为薄膜封装层，位于阴极层313上，包括沿远离衬底基板10的方向依次设置的无机封装层、有机封装层以及无机封装层，用于避免水氧腐蚀发光元件31。当然，在本发明其他可选实施例中，封装层40根据需要可以包括任意数量层叠的有机材料和无机材料，但至少包括一层有机材料和至少一层无机材料交替沉积，且最下层与最上层为无机材料构成。
显示面板还包括位于显示层30上的保护层50。可选的，保护层50为显示面板最外侧的一层膜层，可以为保护盖板或coverfilm。保护层50可以通过光学透明胶OCA(Optically Clear Adhesive)与相邻的显示面板内部的膜层粘合，保护层60的表面为显示面板触控或指纹识别的操作面。
第一遮光层60，第一遮光层60包括第一成像小孔61；第二遮光层70，第二遮光层70包括与第一成像小孔61对应的第二成像小孔71；可以理解的是，此处的对应指的是两个部件在垂直于衬底基板的方向上至少部分交叠。光感传感器层80，位于显示层30背离保护层50一侧，用于检测第一成像小孔61形成的图像。图2中还示出了入射至保护层50的触摸表面且入射角大于或等于临界交的光线b，光线b在保护层50的触摸表面全反射后，由于设置有第二遮光层70，光线b以及入射角更大的光线全反射后均被第二遮光层70遮挡，从而避免干扰光线通过第一成像小孔61传输到光感传感器层80，提高指纹识别精度。需要说明的是，图2中示出的第一遮光层60位于第二遮光层70下方仅是示意性的，并不是对本发明实施例的限定。
可选的，第一成像小孔61的孔径在5微米至20微米之间，一方面，第一成像小孔61的孔径小于20微米，保证透光小孔足够小，能够实现小孔成像，另一方面，第一成像小孔61大于5微米，达到制作成像小孔的工艺精度要求，降低工艺难度。
本发明实施例的技术方案，通过设置第一遮光层，第一遮光层上设置多个第一成像小孔，第一成像小孔透射指纹识别光线，实现基于小孔成像原理的指纹识别；通过设置第二遮光层，第二遮光层上设置多个与第一成像小孔对应的第二成像小孔，第二成像小孔用于透射指纹识别光线，第二遮光层用于遮挡保护层的触摸表面直接全反射而不携带指纹信息的光线，避免这部分光线被光感传感器层接收，从而提升基于小孔成像原理的指纹识别精度。
在上述实施例的基础上，可选的，第一遮光层60位于第二遮光层70和光感传感器层80之间，第二成像小孔71大于第一成像小孔61；第一成像小孔61的边缘在第二成像小孔71所在平面的投影与第二成像小孔71的边缘的距离x1满足：
x1≤h·tanθ-D (1)；
其中，h表示第一遮光层60和第二遮光层70在垂直于衬底基板方向上的距离，θ表示光线在保护层的触摸表面全反射的临界角，D表示第一成像小孔61的宽度。
示例性的，图3所示为本发明实施例提供的一种显示面板沿垂直于衬底基板方向的局部剖面结构示意图，图3中仅示出了第一遮光层60和第二遮光层70的结构，光线c入射到物面(保护层的触摸表面)的入射角为
Figure BDA0002808439850000101
n1表示保护层的折射率，空气的折射率为1，图3中示出了临界情况，即光线c经过物面全反射后，恰好经过第二成像小孔71右边缘和第一成像小孔61的左边缘，此时x0＝h·tanθ-D，h表示第一遮光层60和第二遮光层70在垂直于衬底基板方向上的距离，D表示第一成像小孔61的宽度。对于入射角大于θ的光线，例如图3中的光线d，经过物面全反射后被第二遮光层70遮挡，通过设置第一成像小孔的边缘在第二成像小孔所在平面的投影与第二成像小孔的边缘的距离小于或等于x0，从而使第二遮光层70遮挡保护层直接全反射而没有携带指纹信息的光线，降低干扰光线的强度，提高指纹识别精度。
可选的，显示面板还包括位于显示层30背离阵列层20一侧的彩色滤光层90，彩色滤光层90包括黑矩阵层91和色阻92，色阻91与发光元件31对应设置，黑矩阵层91复用为第二遮光层70。
图4所示为本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图，参考图4，显示面板还包括位于显示层30背离阵列层20一侧的彩色滤光层90，彩色滤光层90包括黑矩阵层91和色阻92，色阻92与发光元件31对应设置，黑矩阵层91复用为第二遮光层70。示例性的，图5所示为本发明实施例提供的一种彩色滤光层的俯视结构示意图，其中点图案填充区域为黑矩阵层91覆盖区域，圆角矩形所圈区域为色阻92覆盖区域，直角矩形表示发光元件对应区域。黑矩阵层91可以为网状结构，网格的开口与发光元件对应设置，一个开口限定一个色阻92，其中圆角矩形和直角矩形之间的区域为色阻52和第一遮光层51的交叠区域。不同颜色的色阻92通过黑矩阵层91间隔。色阻92与发光元件一一对应设置。色阻92包括不同颜色的色阻材料，与发光元件的颜色相同。需要说明的是，这里所说的两个部件对应可以理解为两个部件在衬底上的正投影至少部分交叠。通过设置色阻92，可以替代在显示层30上设置圆偏光片。
在显示面板的应用中，触控功能也是必不可少的功能，而且随着显示面板集成化、轻薄化的发展，将触控结构集成于显示面板内部有利于提高集成度。图6所示为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图，参考图6，可选的，显示面板还包括位于彩色滤光层90和显示层30之间的触控层93，沿垂直于衬底基板10所在平面的方向，第二遮光层70遮挡触控层93；触控层93包括触控图案，用于实现显示面板的触控功能，具体实施时可以采用自电容方式或者互电容方式，触控层93上方覆盖第二遮光层70(即黑矩阵层91)，以避免在非显示状态下触控图案可见。作为小孔成像光源的发光元件出射的部分光线，经过与第二成像小孔相邻的触控层反射后，入射至第一遮光层的第一成像小孔之外的区域。图6示出的为显示面板的剖视图，触控层93包括触控电极，具体的，触控电极的结构可以为金属网，触控电极包括多条沿着第一方向和第二方向延伸的金属线，不同方向延伸的金属线交叉形成网，金属线位于第一遮光层91的遮挡范围内，或者说一根金属线对于一个第一遮光层91形成网状结构的网格线。
可以理解的是，由于触控结构中一般包括金属层或者金属氧化物层，可能会将部分成像光线直接反射到光感传感器，这部分光线不含指纹信息，影响成像效果以及指纹识别精度，因此通过设置发光元件、第一成像小孔的位置关系可以使部分未出射至触摸表面而直接在触控层反射的光线被第一遮光层遮挡，从而进一步提升基于小孔成像原理的指纹识别精度。
示例性的，图7所示为本发明实施例提供的另一种显示面板沿垂直于衬底基板方向的局部剖面结构示意图，图7中示出了作为小孔成像光源的发光元件31入射到触控层93的光路示意图，发光元件31左端出射的光线f和右端出射的光线g经过触控层93反射后均被第一遮光层60遮挡，不能经过第一成像小孔61透射，从而避免光感传感器(图7中未示出)接收，提高指纹识别精度。
可选的，显示层包括至少三种出光颜色的发光元件，其中一种颜色的发光元件作为小孔成像光源，第二成像小孔和第一成像小孔位于与作为小孔成像光源的发光元件颜色不同的发光元件之间。可选的，发光元件包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件，绿色发光元件作为小孔成像光源。
示例性的，图8所示为本发明实施例提供的一种显示面板的局部俯视结构示意图，图9所示为沿图8中剖线AA′的一种剖面结构示意图，其中，为了简化，图9中简化了显示面板的部分结构，以下实施例与此相同。参考图8和图9，显示层包括三种出光颜色的发光元件，分别为红色发光元件31R、绿色发光元件31G和蓝色发光元件31B，三种发光元件呈“品”字形排列，其中绿色发光元件31G作为小孔成像光源，第一成像小孔61和第二成像小孔71位于红色发光元件31R和蓝色发光元件31B之间，这样设置有利于增大小孔成像光源入射到与第二成像小孔71相邻的触控图案931的入射角，以避免反射光线入射到第一成像小孔61内。
在其他实施例中，为了减少触控层的反射，可以在触控层下方形成色阻。可选的，至少一种色阻延伸至触控层和显示层之间；至少部分触控层和显示层之间的色阻材料的颜色与作为小孔成像光源的发光元件的出光颜色不同。
示例性的，图10所示为沿图8中剖线AA′的另一种剖面结构示意图，参考图10，蓝色色阻92B延伸至触控图案931的下方，这样可以吸收作为小孔成像光源的发光元件31G的部分光线，从而进一步降低触控图案931将光线反射到第一成像小孔61的概率，提升指纹识别效果。
在其他实施例中，也可以将红色色阻92R延伸至触控图案931的下方，还可以将蓝色色阻92B和红色色阻92R均延伸至触控图案931的下方，可选的，与同一第一成像小孔相邻的触控层和显示层之间沿垂直于衬底基板所在平面的方向层叠两种色阻，且两种色阻的颜色均与作为小孔成像光源的发光元件的出光颜色不同。
示例性的，图11所示为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图，参考图11，红色色阻92R和蓝色色阻92B均延伸至触控图案931的下方，且层叠于触控图案931下方，这样可以吸收作为小孔成像光源的发光元件31G的部分光线，从而进一步降低触控层将光线反射到第一成像小孔61的概率，提升指纹识别效果。
另外，当触控图案531下方层叠两种颜色的色阻时，触控层下方的色阻可以吸收两种颜色的光线，例如，可以在部分触控图案531下方设置蓝色色阻52B和红色色阻52R，用绿色发光元件31G作为小孔成像光源，另一部分触控图案531下方设置红色色阻52R和绿色色阻52G，用蓝色发光元件31B作为小孔成像光源，从而利用双色光源分时做指纹识别光源进行两次指纹识别，提高指纹识别精度。
可选的，至少部分触控层被色阻包覆，且色阻覆盖至少部分第二成像小孔71的侧壁。
示例性的，图12所示为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图，参考图12，部分蓝色色阻92B延伸至触控图案931的下方，且覆盖第二成像小孔71的侧壁，从而避免触控图案931的侧壁或第二成像小孔71的侧壁反射光线。
可选的，沿衬底基板指向显示层的方向，色阻至少部分覆盖触控层。
可以理解的是，图10中示出的蓝色色阻92B完全遮挡住于第二成像小孔71相邻的触控图案931仅是示意性的，在具体实施时，可能由于工艺原因，色阻的宽度会小于触控图案的宽度，可选的，与第二成像小孔71相邻的触控图案931宽度小于触控图案931和显示层之间色阻的宽度。示例性的，图13所示为沿图8中剖线AA′的又一种剖面结构示意图，参考图13，部分蓝色色阻92B延伸至触控图案931的下方，且第二成像小孔71左侧触控图案931的宽度大于下方蓝色色阻92B的宽度。
在上面的实施例中，第二遮光层位于第一遮光层上方，在其他实施例中，也可以设置第二遮光层位于第一遮光层下方，可选的，第二遮光层位于第一遮光层和光感传感器层之间；第一成像小孔的边缘在第二成像小孔所在平面的投影与第二成像小孔的边缘的距离x2满足：
Figure BDA0002808439850000151
其中，h表示第一遮光层和第二遮光层在垂直于衬底基板方向上的距离，θ表示光线在保护层的触摸表面全反射的临界角，D表示第一成像小孔的宽度。
示例性的，图14和图15所示分别为本发明实施例提供的又一种显示面板的局部剖面结构示意图，其中图14示出了第一遮光层60和第二遮光层70距离较近(h·tanθ<D)的情况，这种情况下，第二成像小孔71的宽度小于第一成像小孔61的宽度，光线i1入射到物面(保护层的触摸表面)的入射角为
Figure BDA0002808439850000152
n1表示保护层的折射率，空气的折射率为1，图14中示出了临界情况，即光线i1经过物面全反射后，恰好经过第一成像小孔61右边缘和第二成像小孔71的左边缘，此时x'0＝D-h·tanθ，h表示第一遮光层60和第二遮光层70在垂直于衬底基板方向上的距离，D表示第一成像小孔61的宽度。对于入射角大于θ的光线，例如图14中的光线j1，经过物面全反射后被第二遮光层70遮挡，通过设置第一成像小孔的边缘在第二成像小孔所在平面的投影与第二成像小孔的边缘的距离大于或等于x′0，从而使第二遮光层70遮挡保护层直接全反射而没有携带指纹信息的光线，降低干扰光线的强度，提高指纹识别精度。在具体实施时，第一遮光层60采用整面遮光，第一遮光层60的位置满足成像所需物距和像距条件，第一成像小孔61宽度满足小孔成像条件，设置第二遮光层70仅是为了遮挡物面全反射光线，其可以不是整面遮光，具体实施时在不遮挡第一成像小孔61视野的情况下设计第二遮光层70的形状。
类似的，图15示出了第一遮光层60和第二遮光层70距离较远(h·tanθ>D)的情况，这种情况下，第二成像小孔71的宽度大于第一成像小孔61的宽度，光线i2入射到物面(保护层的触摸表面)的入射角为
Figure BDA0002808439850000161
n1表示保护层的折射率，空气的折射率为1，图15中示出了临界情况，即光线h经过物面全反射后，恰好经过第一成像小孔61右边缘和第二成像小孔71的左边缘，此时x”0＝h·tanθ-D，h表示第一遮光层60和第二遮光层70在垂直于衬底基板方向上的距离，D表示第一成像小孔61的宽度。对于入射角大于θ的光线，例如图15中的光线j2，经过物面全反射后被第二遮光层70遮挡，通过设置第一成像小孔的边缘在第二成像小孔所在平面的投影与第二成像小孔的边缘的距离小于或等于x″0，从而使第二遮光层70遮挡经过保护层直接全反射而没有携带指纹信息的光线，降低干扰光线的强度，提高指纹识别精度。
在某些实施例中，第二遮光层可以为黑矩阵，在另一些实施例中，第二遮光层也可以为显示面板中的金属层，可选的，显示面板包括多个金属层，至少部分金属层包括多条金属走线，金属层复用为第二遮光层。以下为金属层复用为第二遮光层的几种实施例，可以理解的是，以下实施例仅是示意性的，并不是对本发明实施例的限定。
可选的，至少一层金属层形成触控层，触控层包括多个网格状触控电极，网格状触控电极包括多条交叉设置的金属线，金属线围成第二遮光层的第二成像小孔。
其中，在某些实施例中，可以利用金属银或金属铜制成金属丝线，形成金属网格Metal Mesh结构的触控电极，具有低电阻、高透过率、高稳定性、具有弯折性的优点。触控层可以集成于显示面板内部，例如将触控层设置于OLED的薄膜封装层上，形成TP on TFE结构，示例性的，图16所示为本发明实施例提供的一种触控层的结构示意图，其中图中的方形开口对应子像素，圆形开口作为第二成像小孔。
由于阵列层中设置有驱动发光元件发光的驱动电路，驱动电路中的金属走线可以遮光，因此在某些实施例中，第二遮光层可以不是整面遮光，仅需在第二成像小孔周围形成遮光，因此可以复用阵列层中的金属走线作为第二遮光层。可选的，第二遮光层位于阵列层之内，至少部分金属层位于阵列层，至少一条位于阵列层的金属走线形成第二成像小孔的至少部分边缘。
例如在某些实施例中，可以利用阵列层中宽度较宽的单条金属走线作为第二遮光层，可选的，位于阵列层的第一金属走线包括镂空结构，镂空结构形成第二成像小孔。
示例性的，图17所示为本发明实施例提供的一种第二遮光层的结构示意图，图17中示意性示出三条第一金属走线201，第一金属走线上设置镂空结构2011，镂空结构2011形成第二成像小孔71。具体的，利用单条金属走线做第二遮光层时，应该选择宽度比较宽的金属走线，避免形成镂空结构时走线变形或断线，可选的，第一金属走线201可以包括数据信号线和/或电源电压信号线，具体实施时可以根据实际需求选择。
可选的，至少部分第一金属走线201的部分区域在衬底基板的投影包括8字形或环形。
其中，8字形或环形的边缘形成第二成像小孔边缘的遮光部，8字形的至少一个孔或环形的孔形成第二成像小孔，示例性的，图18和图19所示分别为本发明实施例提供的另一种第二遮光层的结构示意图，其中图18中第一金属走线201的部分区域形成8字形，图19中第一金属走线201的部分区域形成环形，这样设计可以避免第一金属走线201发生断线，在其他实施例中，也可以形成“B”或“D”的形状，具体实施时可以根据实际走线情况设计。
在另一些实施例中，还可以利用位于不同层的金属走线分别形成第二成像小孔71的一部分边缘，从而形成第二成像小孔71。可选的，位于阵列层的第二金属走线202和第三金属走线203共同形成第二成像小孔71；其中，第二金属走线202和第三金属走线203位于不同金属层。
示例性的，图20所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，参考图20，可选的，第二金属走线202的至少部分区域在衬底基板的投影为第一弧形2021，第一弧形2021的第一端和第一弧形2021的第二端分别与第三金属走线203交叠以围成第二成像小孔71。
在某些实施例中，单条金属走线的宽度可能不足以形成镂空部分形成第二成像小孔71，因此采用两条金属走线各形成第二成像小孔71的部分边缘，其中第二金属走线202和第三金属走线203位于不同的金属层，沿垂直于衬底基板的方向，两个金属层存在部分交叠，从而形成第二成像小孔71。具体实施时，可以选择膜层和走线之间距离都比较近的第二金属走线202和第三金属走线203，可选的，第二金属走线202和第三金属走线203可以位于阵列层中相邻的两个金属层，这样可以避免由于两个金属层距离较远而导致遮光效果有差异。由于一般设置像素电路时扫描信号线和参考电压信号线的距离比较近，可选的，第二金属走线202包括扫描信号线，第三金属走线203包括参考电压信号线；或者，第二金属走线202包括参考电压信号线，第三金属走线203包括扫描信号线，这样可以避免对现有像素电路的走线布局有较大的改动。
图21所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，参考图21，可选的，第二金属走线202的至少部分区域在衬底基板的投影为第一弧形2021，第三金属走线203的至少部分区域在衬底基板的投影为第二弧形2031，在垂直于衬底基板的方向上，第一弧形2021的第一端和第二弧形2031的第一端部分交叠，第一弧形2021的第二端和第二弧形2031的第二端部分交叠，以围成第二成像小孔71。
可以理解的是，图21示出的为第二遮光层的俯视图，垂直于衬底基板的方向即为垂直于纸面的方向，通过两条金属走线也可以围成第二成像小孔71，实现基于小孔成像原理的指纹识别。
图21的实施例中，第二金属走线202和第三金属走线203的延伸方向交叉(这里指走线整体延伸方向)，在另一实施例中，可选的，第二金属走线202和第三金属走线203沿相同方向延伸；第二金属走线202的至少部分区域包括波浪线形状，波浪线形状的第二金属走线202包括多个第一弧形部分，多个第一弧形部分分别形成不同的第二成像小孔71的部分边缘。
示例性的，图22所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，参考图22，第二金属走线202的至少部分区域包括波浪线形状，波浪线形状的第二金属走线202包括多个第一弧形部分2021′，多个第一弧形部分2021′分别形成不同的第二成像小孔71的部分边缘。在其他实施例中，还可以设置第二金属走线202和第三金属走线203的部分区域均包括波浪线形状，示例性的，图23所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，参考图23，第二金属走线202的至少部分区域包括波浪线形状，波浪线形状的第二金属走线202包括多个第一弧形部分2021′，多个第一弧形部分2021′分别形成不同的第二成像小孔71的部分边缘，第三金属走线203的至少部分区域包括波浪线形状，波浪线形状的第三金属走线203包括多个第二弧形部分2031′，多个第二弧形部分2031′分别形成不同的第二成像小孔的部分边缘。
可以理解的是，由于第二金属走线202和第三金属走线203位于不同的金属层，距离显示面板触摸表面较近的金属走线的一侧的光亮度可能会与另一金属走线一侧亮度有差异，因此如果第二成像小孔一侧边缘均为距离显示面板触摸表面较近的金属走线形成，可能会导致光感传感器接收的光线亮暗不均，图24所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，与图23不同的是，第二金属走线202和第三金属走线203分别交替形成第二成像小孔71同一侧的边缘，以均衡光感传感器在各个方向上的光线捕捉量。
可选的，波浪线形状的第二金属走线202至少包括凸出方向不同的第一子弧线和第二子弧线，第一子弧线和第二子弧线分别形成不同的第二成像小孔71的部分边缘。
示例性的，图25所示为本发明实施例提供的又一种第二遮光层的结构示意图，第二金属走线202的第一子弧线2022和第二子弧线2023分别位于第三金属走线203的两侧，以均衡光感传感器在各个方向上的光线捕捉量。
图26所示为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图，参考图26，可选的，阵列层20包括半导体层24和位于半导体层24靠近衬底基板10一侧的第一金属层25，沿衬底基板10指向显示层30的方向，第一金属层25覆盖半导体层24；第一金属层25设置有多个第二成像小孔。
可以理解的是，半导体层24即为薄膜晶体管的有源层，第一金属层25有两个功能，一是遮挡半导体层24，避免衬底基板一侧可能由于透光对半导体层24的影响，二是复用为第二遮光层，形成用于成像的第二成像小孔。
可选的，光感传感器层通过光学胶全贴合于衬底基板背离阵列层的一侧；第二遮光层位于衬底基板和阵列层之间，或者第二遮光层位于衬底基板和光感传感器层之间。
示例性的，图27和图28所示分别为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图，参考图27和图28，光感传感器层80通过光学胶100全贴合于衬底基板10背离阵列层20的一侧，其中，图27中第二遮光层70位于衬底基板10和阵列层20之间，图28中第二遮光层70位于衬底基板10和光感传感器层80之间。在其他实施例中，例如衬底基板包括多层结构，第二遮光层也可以设置于衬底基板内，本发明实施例对此不作限定。
需要说明的是，以上几个实施例中，显示面板包括彩色滤光层的结构仅是示意性的，在其他实施例中，还可以在发光层背离衬底基板一侧设置偏振片而不设置彩色滤光层，具体实施时可以根据实际情况选择。
图29所示为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。参考图29，该显示装置1包括本发明实施例提供的任意一种显示面板2。该显示装置1具体可以为手机、电脑以及智能可穿戴设备等。
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、相互结合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 (23)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：
衬底基板；
位于所述衬底基板一侧的阵列层；
位于所述阵列层背离所述衬底基板一侧的显示层，所述显示层包括多个发光元件；
位于所述显示层出光侧的保护层；
第一遮光层，所述第一遮光层包括多个第一成像小孔；
第二遮光层，所述第二遮光层包括多个与所述第一成像小孔对应的第二成像小孔；
光感传感器层，位于所述显示层背离所述保护层一侧，用于检测所述第一成像小孔形成的图像；
其中，所述第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过所述保护层的触摸表面发生全反射的光线；
所述第一遮光层位于所述第二遮光层和所述光感传感器层之间，所述第二成像小孔大于所述第一成像小孔；
所述第一成像小孔的边缘在所述第二成像小孔所在平面的投影与所述第二成像小孔的边缘的距离x1满足：
x1≤h·tanθ-D；
其中，h表示所述第一遮光层和所述第二遮光层在垂直于所述衬底基板方向上的距离，θ表示光线在所述保护层的触摸表面全反射的临界角，D表示所述第一成像小孔的宽度。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括位于所述显示层背离所述阵列层一侧的彩色滤光层，所述彩色滤光层包括黑矩阵层和色阻，所述色阻与所述发光元件对应设置，所述黑矩阵层复用为所述第二遮光层。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，还包括位于所述彩色滤光层和所述显示层之间的触控层，沿垂直于所述衬底基板所在平面的方向，所述第二遮光层遮挡所述触控层；
作为小孔成像光源的所述发光元件出射的部分光线，经过与所述第二成像小孔相邻的触控层反射后，入射至所述第一遮光层的所述第一成像小孔之外的区域。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述显示层包括至少三种出光颜色的发光元件，其中一种颜色的所述发光元件作为小孔成像光源，所述第二成像小孔和所述第一成像小孔位于与作为小孔成像光源的所述发光元件颜色不同的发光元件之间。
5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述发光元件包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件，所述绿色发光元件作为小孔成像光源。
6.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，至少一种所述色阻延伸至所述触控层和所述显示层之间；
至少部分所述触控层和所述显示层之间的色阻材料的颜色与作为小孔成像光源的所述发光元件的出光颜色不同。
7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多个金属层，至少部分所述金属层包括多条金属走线，所述金属层复用为所述第二遮光层。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，至少一层所述金属层形成触控层，所述触控层包括多个网格状触控电极，所述网格状触控电极包括多条交叉设置的金属线，所述金属线围成所述第二遮光层的第二成像小孔。
9.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述第二遮光层位于所述阵列层之内，至少部分所述金属层位于所述阵列层，至少一条位于所述阵列层的所述金属走线形成所述第二成像小孔的至少部分边缘。
10.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，位于所述阵列层的第一金属走线包括镂空结构，所述镂空结构形成所述第二成像小孔。
11.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，至少部分所述第一金属走线的部分区域在所述衬底基板的投影包括8字形或环形。
12.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述第一金属走线包括数据信号线和/或电源电压信号线。
13.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，位于所述阵列层的第二金属走线和第三金属走线共同形成所述第二成像小孔；
其中，所述第二金属走线和所述第三金属走线位于不同金属层。
14.根据权利要求13所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属走线的至少部分区域在所述衬底基板的投影为第一弧形，所述第一弧形的第一端和所述第一弧形的第二端分别与所述第三金属走线交叠以围成所述第二成像小孔。
15.根据权利要求13所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属走线的至少部分区域在所述衬底基板的投影为第一弧形，所述第三金属走线的至少部分区域在所述衬底基板的投影为第二弧形，在垂直于所述衬底基板的方向上，所述第一弧形的第一端和所述第二弧形的第一端部分交叠，所述第一弧形的第二端和所述第二弧形的第二端部分交叠，以围成所述第二成像小孔。
16.根据权利要求14或15所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属走线和所述第三金属走线沿相同方向延伸；所述第二金属走线的至少部分区域包括波浪线形状，波浪线形状的所述第二金属走线包括多个所述第一弧形部分，多个所述第一弧形部分分别形成不同的所述第二成像小孔的部分边缘。
17.根据权利要求16所述的显示面板，其特征在于，波浪线形状的所述第二金属走线至少包括凸出方向不同的第一子弧线和第二子弧线，所述第一子弧线和所述第二子弧线分别形成不同的所述第二成像小孔的部分边缘。
18.根据权利要求13所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属走线和所述第三金属走线位于所述阵列层中相邻的两个金属层。
19.根据权利要求18所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属走线包括扫描信号线，所述第三金属走线包括参考电压信号线；或者，
所述第二金属走线包括参考电压信号线，所述第三金属走线包括扫描信号线。
20.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述阵列层包括半导体层和位于所述半导体层靠近所述衬底基板一侧的第一金属层，沿所述衬底基板指向所述显示层的方向，所述第一金属层覆盖所述半导体层；
所述第一金属层设置有多个所述第二成像小孔。
21.一种显示面板，其特征在于，包括：
衬底基板；
位于所述衬底基板一侧的阵列层；
位于所述阵列层背离所述衬底基板一侧的显示层，所述显示层包括多个发光元件；
位于所述显示层出光侧的保护层；
第一遮光层，所述第一遮光层包括多个第一成像小孔；
第二遮光层，所述第二遮光层包括多个与所述第一成像小孔对应的第二成像小孔；
光感传感器层，位于所述显示层背离所述保护层一侧，用于检测所述第一成像小孔形成的图像；
其中，所述第二遮光层用于遮挡由小孔成像光源出射，并经过所述保护层的触摸表面发生全反射的光线；
所述第二遮光层位于所述第一遮光层和所述光感传感器层之间；
所述第一成像小孔的边缘在所述第二成像小孔所在平面的投影与所述第二成像小孔的边缘的距离x2满足：
Figure FDA0003858822390000051
其中，h表示所述第一遮光层和所述第二遮光层在垂直于所述衬底基板方向上的距离，θ表示光线在所述保护层的触摸表面全反射的临界角，D表示所述第一成像小孔的宽度。
22.根据权利要求1或21所述的显示面板，其特征在于，所述光感传感器层通过光学胶全贴合于所述衬底基板背离所述阵列层的一侧；
所述第二遮光层位于所述衬底基板和所述阵列层之间，或者所述第二遮光层位于所述衬底基板和所述光感传感器层之间。
23.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～22任一所述的显示面板。
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