WO2020103090A1

WO2020103090A1 - 光学指纹识别装置、阵列基板及显示装置

Info

Publication number: WO2020103090A1
Application number: PCT/CN2018/116982
Authority: WO
Inventors: 刘旺龙
Original assignee: 深圳市柔宇科技有限公司
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-05-28
Also published as: CN112703503A

Abstract

本发明公开一种光学指纹识别装置(10)，包括光敏感应器(11)、发光层(13)及聚光元件(15)，所述光敏感应器包括感光层(113)，所述感光层与所述发光层层叠设置，所述发光层包括间隙(131)，所述发光层用于发出光线，所述聚光元件对应所述发光层的间隙设置，所述聚光元件用于将手指反射的光线传送至所述感光层，所述光敏传感器通过所述感光层接收的光线识别指纹。本发明提供的光学指纹识别装置，由于聚光元件的聚光作用，减少经手指反射的光线的散射及损耗，从而提高所述光学指纹识别装置的指纹识别准确性。

Description

光学指纹识别装置、阵列基板及显示装置

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种光学指纹识别装置、阵列基板及显示装置。

背景技术

当前，显示模组中集成的指纹识别装置一般设置在主菜单键或显示模组的背面等非显示器区域，而显示模组正在向超薄、高色域、广视角、集成化的方向发展，因此将指纹识别装置集成于显示模组的显示区域实现光学指纹识别是一个研究热点。然而，现有的光学指纹识别装置，手指反射后的光在传播过程会发生散射，易造成光线的损失，进而导致根据传感器接收到的光线识别出的指纹信息不准确。因此，如何在光学指纹识别过程中提高识别出的指纹信息的准确性，成为了需要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例公开一种能够提高准确性的光学指纹识别装置和显示装置。

一种光学指纹识别装置，包括光敏感应器、发光层及聚光元件，所述光敏感应器包括感光层，所述感光层与所述发光层层叠设置，所述发光层包括间隙，所述发光层用于发出光线，所述聚光元件对应所述发光层的间隙设置，所述聚光元件用于将手指反射的光线传送至所述感光层，所述光敏传感器通过所述感光层接收的光线识别指纹。

一种阵列基板，包括如上所述的光学指纹识别装置。

一种显示装置，包括如上所述的阵列基板

本发明提供的光学指纹识别装置、阵列基板及显示装置，由于聚光元件的聚光作用，减少经手指反射的光线的散射及损耗，从而提高所述光学指纹识别装置的指纹识别准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明第一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图2为本发明一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图3为本发明第二实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图4为本发明一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图5为本发明第三实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图6为本发明一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图7为本发明第四实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图8为本发明一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。

图9为本发明一实施方式提供的一种阵列基板的叠层结构示意图。

图10为本发明一实施方式提供的一种阵列基板的叠层结构示意图。

图11为本发明实施方式提供的一种显示装置的平面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明第一实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。一种光学指纹识别装置10包括光敏感应器11、发光层13及至少一个聚光元件15。光敏感应器11包括感光层113，感光层113与发光层13层叠设置。发光层13包括间隙131。聚光元件15对应发光层13的间隙131设置，聚光元件15用于将手指反射的光线传送至感光层113。光敏传感器11通过感光层113接收的光线识别指纹。

本实施方式提供的光学指纹识别装置10，由于聚光元件15的聚光作用，减少经手指101反射的光线的散射及损耗，从而提高光学指纹识别装置10的指纹识别准确性。

光敏感应器11为电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)，感光层113为电荷耦合器件的感光像素层。可以理解，光敏感应器11可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)，感光层113为互补金属氧化物半导体的感光像素层。对于光敏感应器11的具体结构及工作原理在此不作赘述。

发光层13包括多个发光单元133，相邻的发光单元133形成间隙131。发光单元133用于发出光线。发光层13还包括功能层135，功能层135包括电流均化层、水氧阻隔层、偏光层、触控层、相位补偿层等等。功能层135覆盖多个发光单元133并填充间隙131。本实施方式中，发光单元133均为一个独立的发光像素点，三个相邻的发光像素点组成一个RGB像素。可以理解，不限定发光单元133为R、G、B像素点中的一种，不限定三个相邻的发光像素点组成一个RGB像素。制备时，聚光元件15先于发光层13形成于光学指纹识别装置10内。

光学指纹识别装置10还包括基材层16，聚光元件15设于感光层113上，基材层16覆盖聚光元件15并位于感光层113与发光层13之间。本实施方式中，基材层16通过粘合层18与感光层113粘合于一起，聚光元件15设于粘合层18之上，基材层16覆盖聚光元件15。可以理解，聚光元件15可以完全嵌设于基材层16，即聚光元件15可以由基材层16完全包覆；聚光元件15可以完全嵌设于粘合层18，即聚光元件15可以由粘合层18完全包覆。所述至少一个聚光元件15嵌设于所述基材层16、所述粘合层18中的至少一个之中。本实施方式中，基材层16为柔性基材层。可以理解，基材层16也可以为刚性基材层。本实施方式中，聚光元件15为凸形透光件。聚光元件15位于间隙131所在位置的正下方。聚光元件15的折射率大于基材层16的折射率，聚光元件15可以选用SiN材料。本实施方式中，聚光元件15为半圆球形或半椭球形透光件，即聚光元件15为平凸镜，聚光元件15的平面151与粘合层18粘结并朝向感光层113设置。可以理解，对聚光元件15的形状不作限定，其能够将手指反射回来的光线改变光路传送至感光层113即可。

可以理解，聚光元件15也可以仅部分位于间隙131所在位置的正下方，例如聚光元件15仅二分之一、三分之一部分位于间隙131所在位置的正下方，聚光元件15位于经手指101反射过来的光线的光路上并能够将所述光线传送至感光层113即可。

在一实施方式中，请参阅图2，聚光元件15为圆球形或椭球形透光件，聚光元件15嵌设于粘合层18及基材层16。在其他实施方式中，聚光元件还可以采用其他的聚光元件代替，比如反射件、反射面与透镜的组合等。在其他实施方式中，所述聚光元件包括凸形透光件。

请再次参阅图1，光学指纹识别装置10还包括封装层17。基材层16、发光层13与封装层17依次层叠设置于感光层113上，封装层17设置于光学指纹识别装置10的指纹识别侧的最外侧，即，光学指纹识别装置10进行指纹识别时，用户的手指101与所述封装层17最近。其中，光学指纹识别装置10进行指纹识别时，用户的手指101可接触或不接触封装层17。制备时，所述聚光元件15先于封装层17形成于光学指纹识别装置10内。

本实施方式中，例如，功能层135的折射率、基材层16的折射率及封装层17的折射率为1.7，聚光元件15的折射率大于1.7，粘合层18的折射率与聚光元件15的折射率相同。可以理解，依据需要对聚光元件15的折射率与位于光线的光路上各叠层的折射率进行搭配，使经手指101反射回来的光线经聚光元件15到达感光层113。

感光层113还包括吸光层1131，感光层113对应聚光元件15之外的区域形成吸光层1131。吸光层1131包括镂空区域1133，吸光层1131覆盖于感光层113上用于吸收杂散光。粘合层18覆盖吸光层1131并填充镂空区域1133。本实施方式中，镂空区域1133对应聚光元件15设置，用于使经聚光元件15的光线能够经过镂空区域1133到达感光层113。当手指101触碰光学指纹识别装置10时，发光单元133发出的光线部分经手指101反射穿过间隙131到达聚光元件15。聚光元件15将手指101反射过来的光线经过镂空区域191传输至感光层113。由于聚光元件15的聚光作用，将经手指101反射后的光线改变光路，使大角度光变为小角度光，从而减少光线的散射及损耗，提高光学指纹识别装置10识别指纹的准确性。

本实施方式中，光学指纹识别装置10应用于有机发光显示面板中，使得有机发光显示面板在具显示功能的同时具备光学指纹识别功能。有机发光显示面板的制程分别包括阵列基板(Array)段、芯片(Cell)段以及模组(Module)段。

所述阵列基板段为前段制程，主要将薄膜晶体管制作于玻璃上，主要包括成膜、微影、蚀刻和检测等步骤。制备时，聚光元件15与所述有机发光层均在有机发光显示面板的阵列基板段制程内形成。

所述芯片段为中段制程，以前段的所述阵列基板段中制好的阵列基板为基础，通过蒸镀、封装等步骤形成有机发光层。

所述模组段为后段模组制程，即完成显示屏与触控面板、驱动芯片等的贴合、绑定等。制备时，感光层113在有机发光显示面板的模组段制程内形成。

可以理解，光学指纹识别装置10不限定应用于有机发光显示面板，光学指纹识别装置10也可以应用于其他设备中，例如考勤装置等等。

请参阅图3，图3为本发明第二实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。光学指纹识别装置30与第一实施方式提供的光学指纹识别装置10的不同在于，聚光元件35嵌设于功能层335并位于发光单元333远离感光层313的一侧。聚光元件35亦可以设于功能层335对应间隙的位置作为间隙物(photo spacer，PS)使用。本实施方式中，聚光元件35为半圆球形或半椭球形透光件，聚光元件35的平面朝向感光层313设置。请参阅图4，在一实施方式中，聚光元件35为圆球形或椭球形透光件。

请参阅图5，图5为本发明第三实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。光学指纹识别装置50与第一实施方式提供的光学指纹识别装置10的不同在于，聚光元件55设于基材层56上，光学指纹识别装置50还包括平坦层59，平坦层59覆盖聚光元件55并位于发光层53与基材层56之间。换而言之，聚光元件55嵌设于平坦层59。

可以理解，聚光元件55可以完全嵌设于平坦层59，即聚光元件55可以由平坦层59完全包覆。所述至少一个聚光元件55嵌设于所述基材层56、所述平坦层59中的至少一个之中。

本实施方式中，聚光元件55为半圆球形或半椭球形透光件，聚光元件55的平面551朝向感光层513设置。请参阅图6，在一实施方式中，聚光元件55为圆球形或椭球形透光件，聚光元件55嵌设于平坦层59与基材层56。

请参阅图7，图7为本发明第四实施方式提供的一种光学指纹识别装置的叠层结构示意图。光学指纹识别装置60与第三实施方式提供的光学指纹识别装置10的不同在于，光学指纹识别装置60还包括像素定义层69，像素定义层69位于平坦层61与发光层63之间，聚光元件65设于基材层66上，平坦层61覆盖聚光元件65。可以理解，聚光元件65可以完全嵌设于平坦层61，即聚光元件65完全由平坦层61包覆。可以理解，所述至少一个聚光元件65嵌设于基材层66及平坦层61中的至少一个之中。

本实施方式中，聚光元件65为半圆球形或半椭球形透光件，聚光元件65的平面651朝向感光层613设置。请参阅图8，在一实施方式中，聚光元件65为圆球形或椭球形透光件，聚光元件65嵌设于平坦层61与基材层66之间。

在一实施方式中，聚光元件65嵌设于像素定义层69及平坦层61中的至少一个之中。

请参阅图9，本发明还提供一种阵列基板70。阵列基板70包括如上所述任一实施方式提供的光学指纹识别装置，阵列基板70还包括遮光部701，遮光部701位于所述光学指纹识别装置的聚光元件703与感光层705之间，聚光元件703与遮光部701在所述光学指纹识别装置的感光层705上的正投影的交叠面积为零，即聚光元件703避开遮光部701设置，避免手指反射过来的光线被遮光部701阻挡不能到达所述光学指纹识别装置的感光层705。

具体的，阵列基板70为底栅型阵列基板。阵列基板70包括基材层711、设置于基材层711上薄膜晶体管713。遮光部701为薄膜晶体管713的源漏极(Source Drain)。薄膜晶体管713包括层叠设置的栅极7131、栅极绝缘层(Gate Insulation layer)7133及有源层7135。感光层705设于基材层711远离薄膜晶体管713的一侧。

阵列基板71还包括缓冲层715、刻蚀阻挡层716、钝化层717及平坦层718。缓冲层715叠设于基材层711上，栅极7131设于缓冲层715远离基材层711的一侧，栅极绝缘层7133叠设于栅极7131及缓冲层715上，有源层7135设于栅极绝缘层7133上，刻蚀阻挡层716叠设于栅极绝缘层7133上及有源层7135上，遮光部701设于刻蚀阻挡层716上并通过刻蚀阻挡层716的通孔与有源层7135电性连接。钝化层717叠设于遮光部701及刻蚀阻挡层716上，平坦层718叠设于钝化层717上。

阵列基板71还包括像素电极719、像素定义层723及发光层725及间隙物727。像素电极719设于平坦层718并通过贯通平坦层718与钝化层717的通孔与遮光部701电性连接，像素定义层723设于平坦层718及像素电极719。发光层725形成在像素定义层723上。所述间隙物727设于发光层725。发光层725为有机发光层，所述有机发光层发出的光线还用于显示图像。

本实施方式中，聚光元件703设于平坦层718，聚光元件703与遮光部701在感光层705上的正投影的交叠面积为零，即聚光元件703避开所述遮光部701设置，避免手指反射过来的光线被遮光部701阻挡不能到达所述光学指纹识别装置的感光层705，感光层705贴合于阵列基板70的基材层711远离发光层725的一侧，即将光学指纹识别装置集成设置于阵列基板70。聚光元件703与所述有机发光层均在有机发光显示面板的阵列基板段制程内形成。所述感光层705在有机发光显示面板的模组段制程内形成。

制备时，将聚光元件703集成设置于阵列基板70的平坦层718，将光学指纹识别装置的感光层705贴合于阵列基板70的基材层711远离发光层727 的一侧上。

在其他实施方式中，聚光元件703可以设置于阵列基板70的其他叠层中，例如基材层711、像素定义层723等等，聚光元件703还可设置于发光层725中作为间隙物使用，所述聚光元件703避开遮光部701设置，聚光元件703将指纹反射回来的光进行缩小光线角度成像，投射到光敏感应器的感光层705上即可。

本实施方式提供的阵列基板70集成有光学指纹识别装置，使得阵列基板70具光学指纹识别功能，实现指纹识别显示一体化。进一步地，通过聚光元件703的聚光作用，减少手指反射回来的光线不易发散，提高所述光学指纹识别装置的识别的准确性。另外，阵列基板70不需要额外再设立准直层、阻隔层和小孔层，光的利用率高，使成像更清晰同时减少了技术难度以及成本，且可降低整体的厚度。还有，集成光学指纹识别装置集中在阵列基板70的制程段，能够简化制程降低制造成本。另外，本实施方式中光线的光学路径基本在具阵列基板的显示装置内，减少光线的损耗，有利于提高指纹识别的准确性。

请参阅图10，本发明还提供一种阵列基板90。阵列基板90包括如上所述任一实施方式提供的光学指纹识别装置，阵列基板90还包括遮光部901，遮光部901位于所述光学指纹识别装置的聚光元件903与感光层905之间，聚光元件903与遮光部901在所述光学指纹识别装置的感光层905上的正投影的交叠面积为零，即聚光元件903避开遮光部901设置，避免手指反射过来的光线被遮光部901阻挡不能到达所述光学指纹识别装置的感光层905。

具体的，阵列基板90为顶栅型阵列基板。阵列基板90包括基材层911、设置于基材层911上薄膜晶体管913。遮光部901为薄膜晶体管913的源漏极。薄膜晶体管913还包括栅极9131、栅极绝缘层9133及有源层9135。有源层9135、栅极绝缘层9133及栅极9131依次层叠设于基材层911上，其中，有源层9135设于基材层911上，遮光部901与有源层9135电性连接。遮光部901通常由不透光或较低透光率的材料制成。感光层905设于基材层911远离薄膜晶体管915的一侧。

阵列基板90还包括缓冲层915、阻挡层916、介电层917、钝化层918、平坦层919。缓冲层915叠设于基材层911上，阻挡层916叠设于缓冲层915 上，有源层9135设于阻挡层916远离基材层711的一侧，栅极绝缘层9133叠设于有源层915及阻挡层916上，介电层917设于阻挡层916及有源层9135上，遮光部901设于介电层917上并通过介电层917上的通孔与有源层9135电性连接。钝化层918叠设于遮光部901及介电层917上，平坦层919叠设于钝化层918上。

阵列基板91还包括像素电极921、像素定义层923、发光层925及间隙物927。像素电极921设于平坦层919并通过贯通平坦层919与钝化层918的通孔与遮光部901电性连接，像素定义层923设于平坦层919及像素电极921上。发光层925设于像素定义层923上，间隙物927设于发光层925。发光层925为有机发光层，所述有机发光层发出的光线还用于显示图像。

本实施方式中，聚光元件903设于平坦层919，聚光元件903与遮光部901在感光层905上的正投影的交叠面积为零，聚光元件903避开遮光部901设置，避免手指反射过来的光线被遮光部901阻挡不能到达所述光学指纹识别装置的感光层905。此外，感光层905贴合于阵列基板90的基材层911远离发光层925的一侧，即将光学指纹识别装置集成设置于阵列基板90。聚光元件903与所述有机发光层均在有机发光显示面板的阵列基板段制程内形成。所述感光层905在有机发光显示面板的模组段制程内形成。

制备时，将聚光元件903集成设置于阵列基板90的平坦层919，感光层905贴合于阵列基板90的基材层911远离发光层925的一侧。

在其他实施方式中，聚光元件903可以设置于阵列基板90的其他叠层中，例如基材层911、或者像素定义层923等等，聚光元件903还可设置于发光层925中作为间隙物使用，所述聚光元件903避开遮光部901设置，聚光元件903将指纹反射回来的光进行缩小光线角度成像，投射到光敏感应器的感光层905上即可。

请参阅图11，本发明还提供一种具阵列基板的显示装置100，所述显示装置100可为OLED面板或AMOLED面板，也可为包括OLED面板或AMODLED面板的手机、平板电脑、显示器等电子装置。

以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

一种光学指纹识别装置，其特征在于，包括光敏感应器、发光层及至少一个聚光元件，所述光敏感应器包括感光层，所述感光层与所述发光层层叠设置，所述发光层包括间隙，所述发光层用于发出光线，所述至少一个聚光元件对应所述发光层的间隙设置，所述聚光元件用于将手指反射的光线传送至所述感光层，所述光敏传感器通过所述感光层接收的光线识别指纹信息。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述发光层包括多个发光单元，相邻的发光单元之间形成间隙。
如权利要求2所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述发光单元为一个独立的发光像素点，三个相邻的发光像素点组成一个RGB像素。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述发光单元发出的光线经手指反射回来之后，穿过所述间隙再到达所述感光层。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件包括凸形透光件。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述发光层为有机发光层，所述有机发光层发出的光线还用于显示图像。
如权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件在有机发光显示面板的阵列基板段制程内形成。
如权利要求7所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述感光层在有机发光显示面板的模组段制程内形成。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述感光层对应聚光元件之外的区域形成吸光层。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括基材层，所述基材层设于所述感光层与所述发光层之间。
如权利要求10所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括粘合层，所述感光层通过所述粘合层与所述基材层粘结。
如权利要求11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个聚光元件嵌设于所述基材层、所述粘合层中的至少一个之中。
如权利要求10所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括平坦层，所述平坦层设于所述基材层与所述发光层之间。
如权利要求13所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个聚光元件嵌设于所述基材层、所述平坦层中的至少一个之中。
如权利要求13所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括像素定义层，所述像素定义层设于所述平坦层与所述发光层之间。
如权利要求15所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个聚光元件嵌设于所述基材层及所述像素定义层中的至少一个之中。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述发光层包括多个发光单元及功能层，相邻的发光单元之间形成所述间隙，所述功能层覆盖所述发光单元并填充所述间隙，所述至少一个聚光元件设于所述功能层的对应间隙的位置而作为间隙物使用。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件为半圆球形或半椭球形透光件，所述聚光元件的平面朝向所述感光层设置。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件为圆球形或椭球形透光件。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括吸光层，所述吸光层设于所述感光层与所述发光层之间，所述吸光层具镂空区域，所述镂空区域对应所述聚光元件设置。
如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光学指纹识别装置还包括封装层，所述封装层设于所述发光层远离所述感光层的一侧。
如权利要求21所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件先于所述封装层形成于光学指纹识别装置内。
如权利要求22所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述聚光元件先于所述发光层形成于光学指纹识别装置内。
一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括如权利要求1-23项任意一项所述的光学指纹识别装置。
如权利要求24所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括遮光部，所述遮光部位于所述聚光元件与所述感光层之间，所述聚光元件与所述遮光部两者在所述感光层的正投影的交叠面积为零。
如权利要求24所述的阵列基板，其特征在于，所述感光层设于所述阵列基板的基材层远离所述发光层的一侧。
如权利要求24所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括薄膜晶体管，所述遮光部为所述薄膜晶体管的源漏极。
一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求24至27项任意一项所述的阵列基板。