一种指纹识别器件、OLED显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别器件、OLED显示装置。

背景技术：

人体指纹具有唯一性和不变性，因此指纹识别技术具有安全性好，可靠性高，使用简单方便的特点，使得指纹识别技术被广泛应用于保护个人信息安全的各种领域，尤其是显示装置中，例如手机、笔记本电脑、平板的电脑、数码相机等。

为了使得显示装置具有指纹识别功能，如图1所示，通常会在显示装置100的非显示区域A设置指纹识别器件01。当手指在对应上述指纹识别器件01所在的位置与显示装置的盖板玻璃02相接触时，上述指纹识别器件01能够对用户的指纹进行识别。

由于上述盖板玻璃02增加了手指与指纹识别器件01的距离，因此导致识别精度降低。为了解决上述问题，通常会将盖板玻璃02在对应指纹识别器件的位置开设触摸孔，从而使得手指通过该触摸孔与指纹识别器件01相接触，以提高识别精度。然而这样一来需要在显示装置的制备过程中增加切割工艺，增加了次品率和生产成本。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种指纹识别器件、OLED显示装置，能够解决手指与指纹识别器件距离较大，识别精度低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的一方面，提供一种指纹识别器件，包括由横纵交叉的多条扫描线和读取信号线交叉界定的识别单元，每个所述识别单元设置有一个开关晶体管和光敏元件，所述开关晶体管的第一极连接所述读取信号线，栅极连接所述扫描线；所述光敏元件包括依次堆叠的光电转换层和准直滤光层，所述光电转换层与所述开关晶体管的第二极相连接；所述准直滤光层用于使入射光平行照射至所述光电转换层；所述光电转换层用于对入射光进行光电转换。

优选的，所述准直滤光层与所述光电转换层为一体结构；构成所述准直滤光层与所述光电转换层的材料相同，均为黑色有机光电材料。

优选的，所述光敏元件完全覆盖所述开关晶体管；所述光电转换层与所述开关晶体管之间设置有绝缘层，所述绝缘层在对应所述开关晶体管第二极的位置设置有过孔，所述光电转换层通过所述过孔与所述开关晶体管的第二极相连接。

优选的，所述光敏元件的面积与所述识别单元的开口面积相同；所述光敏元件的形状与所述识别单元的开口形状相同。

优选的，所述准直滤光层包括间隔且平行设置的多个导光条，构成所述导光条的材料为遮光材料；所述光电转换层为面状，且任意一个所述导光条垂直于所述光电转化部。

优选的，所述准直滤光层还包括位于至少一个所述导光条上表面遮光条，所述遮光条用于阻挡光线入射至所述导光条的上表面；其中，所述导光条的上表面为所述导光条背离所述光电转换层一侧的表面。

优选的，所述准直滤光层的厚度为1μm～5μm；所述导光条的宽度为0.8μm～1.2μm。

优选的，所述光电转换层的厚度为0.8μm～1.2μm。

本发明实施例的另一方面，提供一种OLED显示装置，包括如上述所述的任意一种指纹识别器件。

优选的，所述指纹识别器件设置于所述OLED显示装置的非显示区域。

优选的，所述OLED显示装置为顶发射式，且包括显示模组；所述指纹识别器件设置于所述OLED显示装置的显示区域，且位于与所述显示模组出光侧相对的一侧；其中，所述显示模组与光敏元件相对的位置透光。

优选的，所述显示模组包括多个横纵交叉的像素单元，每个像素单元包括至少三个亚像素；每个所述像素单元与一个识别单元相对应。

本发明提供一种指纹识别器件、OLED显示装置。该指纹识别器件包括由横纵交叉的多条扫描线和读取信号线交叉界定的识别单元，每个识别单元设置有一个开关晶体管和光敏元件，该开关晶体管的第一极连接读取信号线，栅极连接扫描线。其中，上述光敏元件包括依次堆叠的光电转换层和准直滤光层。该光电转换层与上述开关晶体管的第二极相连接。准直滤光层用于使入射光平行照射至光电转换层，该光电转换层用于对入射光进行光电转换。

指纹识别的过程中，多条扫描线逐行输入开启信号，以逐行开启多个识别单元。此时手指反射的光线照射至上述光敏元件后，可以通过准直滤光层使入射光平行照射至光电转换层，进而通过该光电转换层对入射光进行光电转换。由于手指谷线和脊线反射的光线强度不同，因此分别接受脊线和谷线反射光线的不同光敏单元，可以通过各自的光电转换层向与该光电转换层相连接的读取信号线输出不同的电信号，从而达到对手指的指纹进行识别的目的。

这样一来，当该指纹识别器件应用于显示装置时，即使手指与该指纹识别器件之间设置有其他部件例如盖板玻璃，导致手指与指纹识别器件之间的距离增大，由于准直滤光层能够使得入射至光电转化层的光线平行入射，以减小手指反射光线的散射程度，因此通过上述准直滤光层可以提高手指反射光线入射至光电转换层的几率，进而能够提高该光敏元件对指纹识别的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发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为现有技术中设置有指纹识别器件的显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种指纹识别器件的结构示意图；

图3为图2中沿B-B进行剖切得到的一种剖视图；

图4为图3中光敏元件的一种结构示意图；

图5为采用图3或图4中的光敏元件进行指纹测试的原理图；

图6为构成图3或图4中光敏元件的光电转化层的材料的光电转化率示意图；

图7为图2中沿B-B进行剖切得到的一种剖视图；

图8为本发明实施例提供的另一种指纹识别器件的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的OLED显示装置中指纹识别器件的一种设置方法示意图；

图10为图9中指纹识别器件在非显示区域的设置示意图；

图11为本发明实施例提供的OLED显示装置中指纹识别器件的另一种设置方法示意图。

附图标记：

100-显示装置；01-指纹识别器件；02-盖板玻璃；03-光学胶；10-识别单元；11-开关晶体管；12-光敏元件；120-光电转换层；121-准直滤光层；1211-导光条；123-遮光条；30-绝缘层；31-过孔；300-显示模组；32-显示背板；33-有机功能层；34-阴极；35-偏光片；36-封装薄膜层；A-非显示区域。

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。

一种指纹识别器件01，包括由横纵交叉的多条扫描线(S1、S2、S3、S4……)和读取信号线(DL1、DL2、DL3、DL4……)交叉界定的识别单元10，每个识别单元10设置有一个开关晶体管11和光敏元件12，该开关晶体管11的第一极连接读取信号线，例如DL1，栅极连接扫描线，例如S1。

在此基础上，如图2所示，该光敏元件12包括依次堆叠的光电转换层120和准直滤光层121。其中，光电转换层120与开关晶体管11的第二极相连接。在此情况下，准直滤光层121用于使入射光平行照射至光电转换层120。而该光电转换层120用于对入射光进行光电转换。

需要说明的是，上述开关晶体管11的第一极为源极，第二极为漏极；或者第一极为漏极，第二极为源极。

此外，本发明对开关晶体管11的类型不做限定，可以为如图3所示的顶栅型薄膜晶体管，也可以为底栅型薄膜晶体管。此外，可以为N型薄膜晶体管，也可以为P型薄膜晶体管。

这样一来，当该指纹识别器件01应用于显示装置时，即使手指与该指纹识别器件01之间设置有其他部件例如盖板玻璃，导致手指与指纹识别器件之间的距离增大，由于准直滤光层121能够使得入射至光电转化层120的光线平行入射，以减小手指反射光线的散射程度，因此通过上述准直滤光层120可以提高手指反射光线入射至光电转换层的几率，进而能够提高该光敏元件12对指纹识别的精度。

可选的，如图4所示，该准直滤光层121包括间隔且平行设置的多个导光条1211，构成该导光条的材料为遮光材料。在此情况下，手指反射的光线进入相邻两个导光条1211之间的间隙后，会沿着上述间隙的延伸方向入射至光电转换层120。此外，由于构成该导光条的材料为遮光材料，相邻两个间隙的光线不会发生串扰。

在此基础上，且任意一个导光条1211垂直于光电转化部，这样一来，相邻两个导光条1211之间间隙的延伸方向也会垂直于光电转换层120，从而使得手指反射的光线经过准直滤光层121能够垂直于光电转换层120的方向传输，最终入射至光电转化层120。由上述可知，在上述多个导光条1211的作用下，手指反射的光线可以垂直入射至光电转换层120，因此能够进一步减小手指反射光线的散射程度，提高光线的利用率。

基于此，只要能够保证在至少一个上述间隙位置处设置有上述光电转换层120即可以实现指纹检测。但是为了提高接受光线的面积，以及光电转化的准确率，优选的上述光电转换层120为面状。

以下对通过上述光敏元件12进行指纹识别的过程进行详细的描述：

由于手指的表面如图5所示具有脊线和谷线，其中脊线与光敏元件12的距离为H1，而谷线与光敏元件12的距离为H2，H1＞H2，因此，脊线反射至准直滤光层121的光线由于传输距离较长，所以光线强度较小，而谷线射至准直滤光层121的光线由于传输距离较短，所以光线强度较大。在此情况下，通过准直滤光层121的准直左右后，垂直入射至脊线对应位置处的光电转换层120接受到的光线强度较小，从而转化后通过与该光电转换层120相连接的开关晶体管传输至读取信号线，例如DL1的电流较小。同时垂直入射至谷线对应位置处的光电转换层120接受到的光线强度较大，从而转化后通过与该光电转换层120相连接的开关晶体管传输至读取信号线，例如DL2的电流较大。这样一来，通过检测不同识别单元10由不同的读取信号线输出的电流的大小，可以实现手指指纹谷线或脊线的检测。

其中，为了实现光电转化且利于制作，优选的构成上述光电转换层120的材料可以为黑色有机光电材料。可选的，上述黑色有机光电材料包括聚噻吩(英文全称：Polythiophene，英文简称：POPT)衍生物，或聚芴(英文全称：Polyfluorene，英文简称：PFO)衍生物为代表的全有机半导体光电材料，又可选的上述黑色有机光电材料还可以包括以高分子-碳簇(英文全称：Polymer-Fullerence)的双层异质结和块状异质结材料为代表的高分子掺混足球烯(C60)及衍生物等物质。

在此基础上，以邻苯二胺(OPD)作为构成上述光电转换层120的主要材料为例，第一代邻苯二胺的转化率曲线Gen_1和第三代邻苯二胺的转化率曲线Gen_3如图6所示，可以看出当采用第一代邻苯二胺制作该光电转换层120时，该光电转化层120对波长在450nm～650nm的光线的转化率大于0.6；当采用第三代邻苯二胺制作该光电转换层120时，该光电转化层120对波长在700nm～800nm的光线的转化率大于0.8。因此可以根据手指反射光线的波长选取转化率较大的材料制作上述光电转化层120，以提高光电转化的效率。

在此基础上，为了简化制作工艺，上述准直滤光层121与光电转换层120如图4所示可以为一体结构，且构成该准直滤光层121与光电转换层120的材料相同，均为上述黑色有机光电材料。这样一来，在制作光敏元件12的过程中，可以在衬底基板上形成一层黑色有机光电材料，然后通过一次构图工艺形成面状的光电转换层120，以及位于光电转换层120入光面一侧的间隔且平行设置的，垂直于该光电转换层120入光面的多个导光条1211。

需要说明的是，在本发明中，构图工艺，可指包括光刻工艺，或，包括光刻工艺以及刻蚀步骤，同时还可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺；光刻工艺，是指包括成膜、曝光、显影等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形的工艺。可根据本发明中所形成的结构选择相应的构图工艺。

其中，本发明实施例中的一次构图工艺，是以通过一次掩膜曝光工艺形成不同的曝光区域，然后对不同的曝光区域进行多次刻蚀、灰化等去除工艺最终得到预期图案为例进行的说明。

进一步可选的，通过上述制备方法或者其他方法制作的光电转换层120的厚度可以为0.8μm～1.2μm。当光电转换层120的厚度小于0.8μm时，会由于厚度太薄造成光电转化率下降的问题。当光电转换层120的厚度大于1.2μm时，虽然可以提高光电转化率，但是会导致光敏元件12整体的厚度增加，不利于显示装置超薄化的设计趋势。在此基础上，优选的该电转换层120的厚度为1μm。

此外，一方面，通过上述制备方法或者其他制作的准直滤光层121的厚度为1μm～5μm。其中，当准直滤光层121的厚度小于1μm时，相邻两个导光条1211之间形成的间隙的高度太小，对光线的导向作用较弱，从而不利于对入射光进行准直处理。当准直滤光层121的厚度大于5μm时，虽然可以提高对入射光的准直导向作用，但是利于显示装置超薄化的设计趋势。另一方面，该导光条1211的宽度可以为0.8μm～1.2μm，优选的为1μm，从而可以降低入射光发生干涉的几率。另外，在制作的过程中为了避免一束光线进入到相邻两个间隙中，可以对间隙的宽度进行调整，从而降低相邻两个间隙之间光线出现干扰的几率。

在此基础上，上述准直滤光层还包括位于至少一个导光条1211上表面遮光条123，该遮光条123用于阻挡光线入射至导光条1211的上表面。其中，导光条1211的上表面为导光条1211背离所述光电转换层一侧的表面。这样一来，可以避免入射光入射至导光条1211内部，从而造成光线的损耗。

优选的，构成上述遮光条123的材料可以为金属材料或者能够挡光的黑色无机材料等。

进一步的，为了提高该光敏元件12接受光线的面积，已达到提高光电转化效率的目的，优选的如图7所示，该光敏元件12可以完全覆盖与该光敏元件12相连接的开关晶体管11。

其中，该光敏元件12中光电转换层120与开关晶体管11之间设置有绝缘层30。该绝缘层30在对应开关晶体管11第二极的位置设置有过孔31，该光电转换层120通过过孔31与开关晶体管11的第二极相连接。

在此基础上，为了进一步提高光敏元件12接受光线的面积，如图8所示，该光敏元件12的面积与识别单元10的开口面积相同，此外该光敏元件12的形状与识别单元10的开口形状相同。其中，该识别单元10的开口是指，用于交叉界定该识别单元10的扫描线，例如S1和S2，以及读取信号线，例如DL1和DL2围城的区域。在此情况下，当多条扫描线平行设置，多条读取信号线平行设置，且任意一条扫描线与任意一条读取信号线垂直时，上述识别单元10的开口形状为如图8所示的矩形。

本发明实施例提供一种OLED显示装置，包括如上所述的任意一种指纹识别器件01。具有与上述指纹识别器件01相同的结构和有益效果，由于前述实施例已经对指纹识别器件01的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

以下对OLED器件中指纹识别器件01的具体设置方式进行详细的举例说明。

例如，如图9所示，该指纹识别器件01可以设置于所述OLED显示装置的非显示区域，例如Home键的位置。在此情况下，由于该指纹识别器件01的光敏元件12具有能够使得入射至光电转化层120的光线垂直且平行入射的准直滤光层121，因此可以减小手指反射光线的散射程度，这样一来，即使手指与该指纹识别器件01没有直接接触，手指反射光线中的绝大部分仍当然能够进入到指纹识别器件01中，从而可以保证指纹识别的效率和精度，提高采集到的指纹图像的清晰度。此外，还可以直接省略Home键的设置，以降低成本。

在此情况下，由于手指与该指纹识别器件01无需直接接触，因此如图10所示，可以无需在OLED器件的盖板玻璃02对应该指纹识别器件01的位置开设触摸孔，这样一来，可以简化盖板玻璃02的制作工序，提高产品良率，确保显示装置表面的平齐度。

或者，又例如，当上述OLED显示装置为顶发射式时，上述指纹识别器件01，可以如图11所示设置于OLED显示装置的显示区域。

具体的，该OLED显示装置包括显示模组300，其中，该显示模组300包括显示背板32，以及依次位于显示背板32上方的有机功能层33(包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、滤色层等)、阴极34、偏光片35以及封装薄膜层36(或封装盖板)。此外，该OLED显示装置还包括盖板玻璃02，该盖板玻璃02通过光学胶03与显示模组300相互贴合。

在此基础上，指纹识别器件01设置于与显示模组300出光侧相对的一侧。其中，为了确保手指反射的光线能够照射至指纹识别器件01的光敏元件12上，该显示模组300与光敏元件12相对的位置透光。可选的，可以对显示背板32中的像素电路的布线方式进行设定，以使得该显示背板32在对应光敏元件12的位置不再分布数据引线以及晶体管、电容等电子元件；或者还可以在显示背板32对应光敏元件12的位置设置过孔，以使得手指反射的光线能够透过上述未设置电子元件或者过孔的位置，照射至光敏元件12中。

在指纹识别的过程中，顶发射式OLED显示装置向背离指纹识别器件01的一侧发出显示光线，当手指触摸盖板玻璃02时，能够对显示光线进行反射。虽然指纹识别器件01设置于与显示模组300出光侧相对的一侧，使得手指与指纹识别器件01无法直接接触，但是由于该指纹识别器件01的光敏元件12具有能够使得反射光线通过准直滤光层121后，可以垂直且平行入射至光电转化层120，从而可以减小手指反射光线的散射程度，这样一来，手指反射光线中的绝大部分仍当然能够进入到指纹识别器件01中，从而可以保证指纹识别的效率和精度，提高采集到的指纹图像的清晰度。

在此基础上，该显示模组300包括多个横纵交叉的像素单元12，每个像素单元12包括至少三个亚像素，例如红色亚像素、蓝色亚像素以及绿色亚像素。每个像素单元12与一个识别单元10相对应。这样一来，当OLED显示装置的分辨率提高后，OLED显示装置的PPI(英文全称：Pixels Per Inch，中文全称：像素密度)也随之增大，像素单元12的数量会增加，从而使得识别单元10的数量随之增加，因此可以提高指纹识别的精度。

或者，为了降低制作精度和成本，每个识别单元10可以与整数个像素单元12，例如3个像素单元或者4个像素单元12相对应。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。