CN114264323A - 光学传感器及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光学传感器及显示面板，该显示面板包括光学传感器，光学传感器包括基板、感光器件和滤光层，通过将滤光层设置成透镜状，以将光线汇聚至光学传感器，不仅可以实现对于单波段光线的吸收，还可以提高光学传感器的进光量，同时还可以省去传统制备微透镜膜层和滤光层的流程，从而简化光学传感器以及显示面板的工艺流程并降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学传感器及显示面板。
背景技术
近年来，由于有机材料的光电可调特性，单波段和全波段的有机光电二极管已经实现。相对于无机光电二极管，有机光电二极管(organic photodiode,OPD)具有高柔性，大面积，种类较多等特点，因此也得到了快速发展。目前，有机光电二极管已在X-ray、生物检测、屏下、图像传感等领域有所应用。
想要实现有机光电二极管对于单波段光线的吸收，一是通过调整活性层材料，但是材料的开发成本较高；二是通过选择性透光彩色滤光片，传统的彩色滤光片制作大多采用光刻法，也存在制作成本高且工序相对复杂的问题。
综上所述，现有光学传感器存在实现对于单波段光线吸收的成本较高且工序较为复杂问题。故，有必要提供一种光学传感器及显示面板来改善这一缺陷。
发明内容
本申请实施例提供一种光学传感器及显示面板，用于解决现有光学传感器存在的实现对于单波段光线吸收的成本较高且工序较为复杂问题。
本申请实施例提供一种光学传感器，包括：
基板；
感光器件，设置于所述基板上；以及
滤光层，设置于所述感光器件的入光侧；
其中，所述滤光层呈透镜状。
根据本申请一实施例，所述光学传感器具有多个间隔设置的容纳腔；
其中，所述滤光层至少部分设置于所述容纳腔内。
根据本申请一实施例，所述滤光层具有底面和顶面，所述底面平铺设置于所述容纳腔的底部，所述顶面为朝向背离所述底面一侧凸出的曲面。
根据本申请一实施例，所述底面直接连接于所述顶面。
根据本申请一实施例，所述滤光层还包括侧面，所述侧面沿所述容纳腔的侧壁延伸，并分别连接于所述顶面和所述底面。
根据本申请一实施例，所述滤光层在所述基板上的正投影覆盖所述容纳腔在所述基板上的正投影；
所述滤光层在所述基板上的正投影与任意相邻所述滤光层在所述基板上的正投影相互间隔设置。
根据本申请一实施例，所述光学传感器包括界定层，所述界定层具有感光开口，所述感光开口在所述界定层的厚度方向上贯穿所述界定层；
所述感光器件具有感光层，所述感光层设置于所述感光开口内。
根据本申请一实施例，所述光学传感器还包括阴极层和封装层，所述阴极层和所述封装层依次层叠设置于所述界定层背离所述基板的一侧并覆盖所述感光层；
其中，所述封装层对应所述感光开口的部分朝向所述感光开口凹陷并形成所述容纳腔。
根据本申请一实施例，所述感光层的材料包括小分子有机材料、聚合物材料以及量子点材料中的至少一种。
根据本申请一实施例，所述滤光层包括红色滤光层、绿色滤光层、蓝色滤光层以及近红外滤光层中的至少一种或多种的组合。
本申请实施例还提供一种显示面板，包括如上述的光学传感器；
其中，所述显示面板还包括发光器件，所述发光器件设置于所述基板上并与所述感光器件相互间隔设置。
根据本申请一实施例，所述发光器件与所述感光器件设置于同一层。
本申请实施例的有益效果：本申请实施例提供一种光学传感器及显示面板，所述显示面板包括所述光学传感器，所述光学传感器包括基板、感光器件和滤光层，所述感光器件设置于所述基板上，所述滤光层设置于所述感光器件的入光侧，通过将所述滤光层设置成透镜状，以将光线汇聚至光学传感器，不仅可以实现对于单波段光线的吸收，还可以提高光学传感器的进光量，同时还可以省去传统制备微透镜膜层和滤光层的流程，从而简化光学传感器以及显示面板的工艺流程并降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种光学传感器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的第二种光学传感器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的第三种光学传感器的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的可穿戴设备的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的显示面板的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步的说明。
本申请实施例提供一种光学传感器及电子装置，所述电子装置包括所述光学传感器，所述电子装置可以是移动终端，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，电子装置也可以是可穿戴式终端，例如智能手表、智能手环、智能眼镜、增强现实设备等，电子装置还可以是固定终端，例如台式电脑、电视等。
如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种光学传感器的结构示意图，所述光学传感器100包括基板10、驱动电路层20、感光器件30以及滤光层40，所述驱动电路层感光器件30设置于所述基板10上，所述感光器件设置于所述驱动电路层上，并电性连接于所述驱动电路层中的驱动电路，所述滤光层40设置于所述感光器件30的入光侧，可以对照射至所述滤光层40的光线进行过滤，以使在设定波长范围的光线可以穿过所述滤光层40并照射至所述感光器件30，感光器件30可以吸收该特定波长的光线，以将该特定波长的光信号转换为对应的电信号。
在本申请实施例中，所述滤光层40呈透镜状，通过将所述滤光层40置成透镜状，使得滤光层40在实现滤光作用的同时，还可以使滤光层40将接收到的光线的路径调整并汇聚至感光器件30，以此增加感光器件30的进光量，从而可以提高感光器件30的精确度。
进一步的，所述滤光层40包括红色滤光层、绿色滤光层、蓝色滤光层以及近红外滤光层中的至少一种。
所述光学传感器可以包括多个感光器件30，多个感光器件30在所述基板10的一侧呈阵列分布，所述光学传感器还可以包括多个滤光层40，每个所述感光器件30具有一个对应的滤光层40，以使与所述滤光层40对应的感光器件30可以接收到预设的单波段的光线。
在其中一个实施例中，如图1所示，所述滤光层40包括红色滤光层41、绿色滤光层42以及蓝色滤光层43，红色滤光层41与绿色滤光层42以及蓝色滤光层43相互间隔设置，并且分别对应于不同的感光器件30。红色滤光层41与绿色滤光层42以及蓝色滤光层43分别可以对红、绿、蓝进行分色，在滤光层40中采用红色滤光层41、绿色滤光层42以及蓝色滤光层43的组合方式可以应用于图像传感。
在其中一个实施例中，如图2所述，图2为本申请实施例提供的第二种光学传感器的结构示意图，所述滤光层40包括两种不同颜色的滤光层，分别为红色滤光层41和绿色滤光层42，红色滤光层41与绿色滤光层42相互间隔设置，并且分别对应于不同的感光器件30，采用红色滤光层41和绿色滤光层42的组合可以应用于血氧检测。
由于血液中含有的氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)存在一定的比例，也就是所谓的含氧量。氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)在绿光处的吸收率几乎一样，还原血红蛋白(Hb)对波长600nm至800的红色光线吸收率更高。在本申请实施例中，通过在滤光层40中设置红色滤光层41和绿色滤光层42的组合方式，以此通过红色滤光层41过滤其他波长的光线，并使特定波长的红光能够被对应的感光器件30接收，绿色滤光层42可以过滤其他波长的光线，并使特定波长的绿光可以被对应的感光器件30接收。具体的，可以利用波长为660nm的红色光线以及波长为535nm的绿色光线分别检测氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)的光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography,PPG)信号，根据氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)的光谱响应的差异，可以计算出还原血红蛋白(Hb)与氧合血红蛋白(HbO2)的数量关系，从而可以得到血氧值。
在其中一个实施例中，所述滤光层40包括两种不同颜色的滤光层，分别为红色滤光层41和近红外滤光层，红色滤光层41和近红外滤光层相互间隔设置，并且分别对应于不同的感光器件30。采用红色滤光层41和近红外滤光层的组合同样也可以应用于血氧检测。
氧合血红蛋白(HbO2)对波长800nm至1000nm的近红外光吸收率更高，还原血红蛋白(Hb)对波长600nm至800的红色光线吸收率更高。在本申请实施例中，通过在滤光层40中设置红色滤光层41和近红外滤光层的组合方式，以此通过红色滤光层41过滤其他波长的光线，并使特定波长的红光可以被对应的感光器件30接收，近红外滤光层可以过滤其他波长的光线，并使特定波长的近红外光可以被对应的感光器件30接收。具体的，可以利用波长为940nm的近红外光线和波长为660nm的红色光线分别检测氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)的PPG信号，根据氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)的光谱响应的差异，可以计算出还原血红蛋白(Hb)与氧合血红蛋白(HbO2)的数量关系，从而可以得到血氧值。
在其中一个实施例中，如图3所示，图3为本申请实施例提供的第三种光学传感器的结构示意图，图3所示的第三种光学传感器的结构与图1所示的第一种光学传感器的结构大致相同，区别在于，图3所示的第三种所述光学传感器，各个所述滤光层40的颜色相同。
例如，所述滤光层40可以为绿色滤光层42，绿色滤光层可以过滤其他颜色的光线以使绿色光线穿过，并被感光器件30接收。绿色光线可以用于心率监测，光学传感器发出的光线有一部分会被血管中的血液吸收，血液容量越大，光线吸收就越多，反射回去的光线就越少，随着心脏搏动的节奏，血管中血液容量呈周期性的变化，光学传感器检测到的反射光强度也随之变化，根据检测到的光强信号变化间隔，可以计算出心率。
需要说明的是，本申请实施例提供的光学传感器的作用不仅限于上述实施例中的心率监测以及血氧检测，还可以通过搭配不同类型的滤光层40，过滤不同波长的光线(波长介于200至1200nm)，实现例如人体血氧、心率、血压等生物信息的监测或指纹、虹膜、距离、温度等的识别的功能滤光层40。此外，光学传感器还可以通过滤光层实现色分离的功能，此处不做赘述。
进一步的，所述光学传感器具有多个间隔设置的容纳腔，所述感光器件包括感光层，所述感光层设置于所述容纳腔内，所述滤光层至少部分设置于所述容纳腔内。
如图1所示，在本申请实施例中，所述感光器件30为光电二极管，所述感光器件30包括依次层叠设置的第一阳极层31、感光层32以及阴极层33。
所述驱动电路层20包括感光器件30第一驱动电路21，所述第一驱动电路21由多个薄膜晶体管组成，所述感光器件30与所述第一驱动电路21电性连接，以在所述第一驱动电路21的驱动控制下实现光电转换的功能。
具体的，所述第一驱动电路21包括依次层叠设置于所述基板10上的第一有源层211、栅极绝缘层212、第一栅极213、层间介质层214、第一源极215、第一漏极216、平坦层217。
所述感光器件30包括第一阳极层31、感光层32以及阴极层33。所述光学传感器还包括界定层11，所述界定层11设置于所述平坦层217背离所述基板10的一侧上。
所述界定层11具有多个间隔设置的感光开口110，所述感光开口110在所述界定层11的厚度方向上贯穿所述界定层11，并且暴露出位于所述界定层11底部的第一阳极层31，所述第一阳极层31通过贯穿所述平坦层217的过孔与所述第一源极215和所述漏极216中的一个电性连接。
所述感光层32设置于所述感光开口110内，并且位于所述第一阳极层31背离所述基板10的一侧，所述阴极层33为整面平铺设置于所述界定层11背离所述基板10一侧的透明电极，所述阴极层33还覆盖所述感光层32。
所述阴极层33由透明导电的金属氧化物制备形成。具体的，所述金属氧化物可以为氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)或氧化铟锌(indium zinc oxide,IZO)等透明导电的金属氧化物材料。
所述光学传感器还包括封装层12，所述封装层12覆盖于所述阴极层33背离所述基板10的一侧，所述封装层12可以采用氮化硅和氧化硅等无机材料中的任意一种或多种制备形成。
由于所述感光开口110在所述界定层11的厚度方向上的深度较大，且所述阴极层33以及封装层12的厚度较薄，阴极层33和封装层12不能将感光开口110完全填充，导致封装层12对应所述感光开口110的部分朝向所述感光开口110凹陷并形成所述容纳腔50。
在其中一个实施例中，如图2所示，所述滤光层40具有底面401和顶面402，所述底面401平铺设置于所述容纳腔50的底部，所述顶面402为朝向背离所述底面401一侧凸出的曲面，所述滤光层40的底面401与顶面402连接，滤光层40的底面401以及顶面402均不与位于所述容纳腔50侧壁的封装层12接触。
在图2所示的实施例中，所述滤光层40仅设置于所述容纳腔50内，所述滤光层40在所述基板10上的正投影可以与所述容纳腔50的底部在所述基板10上的正投影完全重叠，或者被所述容纳腔50的底部在所述基板10上的正投影的底部所覆盖。
在实际制备过程中，可以采用喷墨打印的方式，在容纳腔50内直接打印出呈透镜状的滤光层40，如此可以省去传统微透镜膜层的制备流程，同时也无需通过光刻法形成彩色滤光层，从而可以减少生产工序并降低生产成本。
在其中一个实施例中，如图1所示，所述滤光层40包括底面401、顶面402以及侧面403，所述底面401平铺设置于所述容纳腔50的底部，所述侧面403沿所述容纳腔50的侧壁延伸，所述顶面402为朝向背离所述底面401一侧凸出的曲面，所述侧面403分别连接于所述底面401和所述顶面402，即所述滤光层40的底面401与位于所述容纳腔50底部的封装层12接触，所述滤光层40的侧面与位于所述容纳腔50侧壁的封装层12接触。
相较于图2所示的第二种光学传感器，在容纳腔50的尺寸相同的情况下，图1所示的第一种光学传感器中的滤光层40同样仅设置于容纳腔50内，并没有延伸到所述容纳腔50外周缘的封装层12上，所述滤光层40在所述基板10上的正投影可以覆盖所述容纳腔50的底部在所述基板10上的正投影，并且可以与所述容纳腔50的顶部在所述基板10上的正投影完全重叠，或者被所述容纳腔50的顶部在所述基板10上的正投影所覆盖。由此可知，图1所示的第一种光学传感器中的滤光层40的透光面积更大，使得滤光层40可以将更多的光线汇聚至对应的感光器件30，以此增加感光器件30的进光量，从而进一步提升光学传感器的精确度和灵敏度。
在其中一个实施例中，如图3所示，所述滤光层40包括底面401、顶面402以及侧面403，所述底面401平铺设置于所述容纳腔50的底部，所述侧面403沿所述容纳腔50的侧壁延伸至所述容纳腔50外周缘的封装层12上，所述侧面403分别连接于所述底面401和所述顶面402，所述顶面402为朝向背离所述底面401一侧凸出的曲面。
在图3所示的实施例中，所述滤光层40不仅填充所述容纳腔50，同时还延伸至所述容纳腔50外周缘的封装层12上，所述滤光层40在所述基板10上的正投影可以覆盖所述容纳腔50在所述基板上的正投影，即所述滤光层40的尺寸大于所述容纳腔50的开口尺寸。同时，所述滤光层40在所述基板10上的正投影与任意相邻所述滤光层40在所述基板10上的正投影相互间隔设置，以此避免相邻滤光层40发生交叠并导致混色的情况发生。
相较于图1所示的第一种光学传感器，在容纳腔50的尺寸相同的情况下，图3所示的第三种光学传感器的透光面积进一步增大，使得感光器件30的进光量得以进一步增加，从而在图1所示的第一种光学传感器的基础上，进一步提升了光学传感器的精确度和灵敏度。
进一步的，所述感光层32的材料包括小分子有机材料、聚合物材料以及量子点材料中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述感光器件30为有机光电二极管(organic photodiode,OPD)，所述感光器件30中的感光层32可以由小分子有机材料、聚合物材料以及量子点材料中的一种或者多种材料制备形成。在实际应用中，所述感光器件30的类型不仅限于上述实施例中的有机光电二极管，也可以为无机光电二极管。
如图4所示，图4为本申请实施例提供的可穿戴设备的结构示意图，所述可穿戴设备包括上述实施例提供的所述光学传感器100以及光源60，所述光源60与所述光学传感器100对立设置，光源60与所述光学传感器100之间具有一定的容置空间，该容置空间可以用于放置识别物。
具体的，所述光源60的类型包括发光二极管(lightemittingdiode,LED)、有机发光二极管(organiclightemittingdiode,OLED)以及垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)中的任意一种。
在其中一个实施例中，如图5所示，图5为本申请实施例提供的显面板的结构示意图，所述显示面板可以包括上述实施例提供的光学传感器。
在图5所示的显示面板中，所述显示面板还包括发光器件70，所述发光器件70设置于所述基板10上，并与所述感光器件30相互间隔设置。在本申请实施例中，所述基板10可以为现有有机发光二极管显示面板中惯用的衬底基板，所述基板10的材料可以是聚酰亚胺等透光材料。
所述发光器件70可以为有机发光二极管，所述发光器件70可以包括依次层叠设置的第二阳极层71、发光层72以及阴极层33。所述界定层11可以为现有有机发光二极管显示面板中惯用的像素定义层，所述界定层11上还包括多个间隔设置的像素开口111，所述像素开口111在所述界定层11的厚度方向上贯穿所述界定层11，并暴露出位于界定层11底部的第二阳极层71，所述发光层72可以设置于所述像素开口111内。
所述发光器件70可以与所述感光器件30共用所述阴极层33，所述阴极层33覆盖所述发光层72。所述发光器件70中的第二阳极层71与感光器件30的第一阳极层31均设置于平坦层217上，并且可以与第一阳极层31采用同一金属成膜工艺制备形成。
在实际应用中，所述发光器件70的种类不仅限于有机发光二极管，还包括但不限于微型发光二极管(Micro LED)或者迷你发光二极管(Mini LED)。
所述驱动电路层20中还可以包括第二驱动电路22，所述第二驱动电路22由多个薄膜晶体管组成，所述发光器件70的第二阳极层71与所述第二驱动电路22电性连接，以在所述第二驱动电路22的驱动控制下发光。
具体的，所述第二驱动电路22包括第二有源层221、第二栅极222、第二源极223以及第二漏极224，所述第二有源层221与所述第一有源层211设置于同一层，所述第二有源层221可以与第一有源层211通过同一成膜工艺制备形成。所述第二栅极222与所述第一栅极213设置于同一层，所述第二栅极222可以与所述第一栅极213通过同一成膜工艺制备形成。所述第二源极223以及第二漏极224与所述第一源极215和第一漏极216设置于同一层，所述第二源极223以及第二漏极224可以与所述第一源极215和第一漏极216通过同一成膜工艺制备形成。
在本申请实施例中，所述发光器件70的颜色包括但不限于红色、绿色以及蓝色。当所述感光器件30不进行工作时，发光器件70可以在第二驱动电路22的驱动控制下进行发光，以此使得显示面板实现图像显示的功能。当感光器件30进行工作时，发光器件70可以作为光源，以此提供所述感光器件30用于进行光学传感的光线。因此，无需在显示面板中额外设置光源，也无需在显示面板上进行开孔，便可以利用感光器件30以及发光器件70实现诸如屏下指纹识别、面部识别等功能，从而可以提高显示面板的屏占比，实现全面屏显示的效果。
本申请实施例提供一种光学传感器及显示面板，所述显示面板包括所述光学传感器，所述光学传感器包括基板、感光器件和滤光层，所述感光器件设置于所述基板上，所述滤光层设置于所述感光器件的入光侧，通过将所述滤光层设置成透镜状，以将光线汇聚至光学传感器，不仅可以实现对于单波段光线的吸收，还可以提高光学传感器的进光量，同时还可以省去传统制备微透镜膜层和滤光层的流程，从而简化光学传感器以及显示面板的工艺流程并降低生产成本。
综上所述，虽然本申请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，在不脱离本申请的精神和范围内，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基准。
Claims (12)
1.一种光学传感器，其特征在于，包括：
基板；
感光器件，设置于所述基板上；以及
滤光层，设置于所述感光器件的入光侧；
其中，所述滤光层呈透镜状。
2.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述光学传感器具有多个间隔设置的容纳腔；
其中，所述滤光层至少部分设置于所述容纳腔内。
3.如权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述滤光层具有底面和顶面，所述底面平铺设置于所述容纳腔的底部，所述顶面为朝向背离所述底面一侧凸出的曲面。
4.如权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述底面直接连接于所述顶面。
5.如权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，所述滤光层还包括侧面，所述侧面沿所述容纳腔的侧壁延伸，并分别连接于所述顶面和所述底面。
6.如权利要求5所述的光学传感器，其特征在于，所述滤光层在所述基板上的正投影覆盖所述容纳腔在所述基板上的正投影；
所述滤光层在所述基板上的正投影与任意相邻所述滤光层在所述基板上的正投影相互间隔设置。
7.如权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述光学传感器包括界定层，所述界定层具有感光开口，所述感光开口在所述界定层的厚度方向上贯穿所述界定层；
所述感光器件具有感光层，所述感光层设置于所述感光开口内。
8.如权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，所述光学传感器还包括阴极层和封装层，所述阴极层和所述封装层依次层叠设置于所述界定层背离所述基板的一侧并覆盖所述感光层；
其中，所述封装层对应所述感光开口的部分朝向所述感光开口凹陷并形成所述容纳腔。
9.如权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，所述感光层的材料包括小分子有机材料、聚合物材料以及量子点材料中的至少一种。
10.如权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述滤光层包括红色滤光层、绿色滤光层、蓝色滤光层以及近红外滤光层中的至少一种或多种的组合。
11.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的光学传感器；
其中，所述显示面板还包括发光器件，所述发光器件设置于所述基板上并与所述感光器件相互间隔设置。
12.如权利要求11所述的显示面板，其特征在于，所述发光器件与所述感光器件设置于同一层。
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