一种具有指纹识别功能的显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种具有指纹识别功能的显示装置。

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具有指纹识别功能的显示装置，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，提供一种具有指纹识别功能的显示装置，包括指纹识别器件；所述指纹识别器件包括多个阵列排布的识别单元，每个识别单元内设置有光敏元件，所述光敏元件用于对入射光进行光电转化；所述指纹识别器件还包括设置于所述光敏元件入光侧的准直滤光层；所述准直滤光层包括间隔且平行设置的多个条状导光部，所述准直滤光层用于使入射光平行照射至所述光敏元件。

优选的，所述条状导光部为光纤。

优选的，包括两个所述指纹识别器件，分别为第一指纹识别器件和第二指纹识别器件；其中，所述第一指纹识别器件用于接收显示光线的反射光，所述第二指纹识别器件用于接收环境光线的反射光。

优选的，所述显示装置为oled显示装置，且包括显示模组；所述第一指纹识别器件设置于所述oled显示装置的显示区域，且位于所述显示模组的非出光侧；其中，所述显示模组与所述第一指纹识别器件中光敏元件相对的位置透光；所述第一指纹识别器件中的准直滤光层靠近所述显示模组；所述第二指纹识别器件设置于所述显示模组的非出光侧；所述第二指纹识别器件中的准直滤光层远离所述显示模组。

优选的，所述第一指纹识别器件与所述第二指纹识别器件的位置相对应；所述第一指纹识别器件与所述第二指纹识别器件之间设置有承载基板。

优选的，当所述条状导光部为光纤时，所述第一指纹识别器件的准直滤光层中，光纤的数值孔径为0.001～0.2；所述第二指纹识别器件的准直滤光层中，光纤的数值孔径为0.8～1；所述光纤的丝径为6μm～80μm。

优选的，所述光敏元件包括光电转化层和遮光层，所述遮光层靠近所述承载基板。

优选的，还包括在所述第二指纹识别器件的入光侧设置的可推拉的挡板；所述挡板用于在推开状态下露出所述第二指纹识别器件，在拉起状态下覆盖所述第二指纹识别器件的入光侧。

优选的，所述指纹识别器件还包括多条横纵交叉的扫描线和读取信号线；所述扫描线和所述读取信号线交叉界定多个所述识别单元；每个所述识别单元内还设置有开关晶体管，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，第二极与所述光敏元件相连接。

优选的，所述指纹识别器件设置于所述显示装置的出光侧，且位于所述显示装置的非显示区域；或者，所述显示装置为液晶显示装置，所述指纹识别器件设置于所述液晶显示装置的非出光侧。

本发明实施例提供一种具有指纹识别功能的显示装置，包括指纹识别器件。该指纹识别器件包括多个阵列排布的识别单元，每个识别单元内设置有光敏元件。该光敏元件用于对入射光进行光电转化。此外，上述指纹识别器件还包括设置于光敏元件入光侧的准直滤光层。该准直滤光层包括间隔且平行设置的多个条状导光部，该准直滤光层用于使入射光平行照射至光敏元件。综上所述，指纹识别的过程中，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将入射光平行或者均垂直照射至光敏元件，该光敏元件可以对入射光进行光电转换，通过接收手指谷线和脊线反射的不同强度的光线，向不同识别单元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。由于指纹识别过程中，准直滤光层能够对手指反射的光线进行导向作用，使入射光平行照射至光敏元件，从而可以减小手指反射光线的散射程度。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，通过上述准直滤光层仍然可以提高手指反射光线入射至光敏元件的几率，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为现有技术提供的一种具有指纹识别功能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5为图2中沿b-b进行剖切得到的另一种剖视图；

图6为采用如图4所示的指纹识别器件对指纹进行识别的示意图；

图7为本发明实施例提供的具有两个指纹识别器件的显示装置的一种指纹识别方式示意图；

图8为本发明实施例提供的具有两个指纹识别器件的显示装置的另一种指纹识别方式示意图；

图9为图8或图9中光敏元件的具体结构示意图；

图10为本发明实施例提供的具有两个指纹识别器件的一种显示装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的显示装置中指纹识别器件的一种设置方法示意图；

图12为本发明实施例提供的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：

01-指纹识别器件；100-第一指纹识别器件；101-第二指纹识别器件；10-识别单元；11-光敏元件；110-光电转换层；111-遮光层；12-开关晶体管；13-准直滤光层；130-条状导光部；02-盖板玻璃；20-绝缘层；21-过孔；200-显示模组；22-显示背板；23-有机功能层；24-阴极；25-偏光片；26-封装薄膜层；30-承载基板；40-像素单元；50-挡板；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。

本发明实施例提供一种具有指纹识别功能的显示装置，包括如图2所示的指纹识别器件01。

其中，每个指纹识别器件01包括多个阵列排布的识别单元10，每个识别单元10内设置有光敏元件11。该光敏元件11用于对入射光进行光电转化。

具体的，指纹识别器件01还包括多条横纵交叉的(s1、s2、s3、s4……)和读取信号线(dl1、dl2、dl3、dl4……)。该扫描线(s1、s2、s3、s4……)和读取信号线(dl1、dl2、dl3、dl4……)交叉界定多个识别单元10。其中，每个识别单元10内还设置有开关晶体管12，该开关晶体管12的第一极连接读取信号线，例如dl1，栅极连接扫描线，例如s1，第二极与所光敏元件11相连接。

需要说明的是，上述开关晶体管12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12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。

进一步地，为了提高该光敏元件11接受光线的面积，以达到提高光电转化效率的目的，优选的如图3所示，该光敏元件11可以完全覆盖与该光敏元件11相连接的开关晶体管12。其中，该光敏元件11与开关晶体管12之间设置有绝缘层20。该绝缘层20在对应开关晶体管12第二极的位置设置有过孔21，该光敏元件11通过过孔21与开关晶体管12的第二极相连接。

在此基础上，为了进一步提高光敏元件11接受光线的面积，如图4所示，该光敏元件11的面积与识别单元10的开口面积相同，此外该光敏元件11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4所示的矩形。

在此基础上，该指纹识别器件01还包括如图5所示的设置于光敏元件11入光侧的准直滤光层13。该准直滤光层13包括间隔且平行设置的多个条状导光部130，该准直滤光层13用于使入射光平行照射至光敏元件11。

其中，构成该条状导光条130的材料可以为遮光材料。或者，上述条状导光部130可以为光纤。在此情况下，如图6所示，手指反射的光线进入相邻两个导光条130之间的间隙后，会沿着上述间隙的延伸方向入射至光敏元件11，从而可以减小相邻两个间隙的光线发生串扰的几率。

其中，光敏元件11进行指纹识别的过程具体为：

由于手指的表面如图6所示具有脊线和谷线，其中谷线与光敏元件11的距离为h1，而脊线与光敏元件11的距离为h2，h1＞h2，因此，谷线反射至准直滤光层13的光线由于传输距离较长，所以光线强度较小，而脊线射至准直滤光层13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13的导向作用后，垂直入射至谷线对应位置处的光敏元件11接受到的光线强度较小，从而转化后通过与光敏元件11相连接的开关晶体管12传输至读取信号线，例如dl1的电流较小。同时垂直入射至脊线对应位置处的光敏元件11接受到的光线强度较大，从而转化后通过与该光敏元件11相连接的开关晶体管12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通过不同的读取信号线输出的电流的大小，就可以实现手指指纹谷线或脊线的检测。

综上所述，指纹识别的过程中，手指反射的光线照射至上述光敏元件11后，可以通过准直滤光层13将入射光平行或者均垂直照射至光敏元件11，该光敏元件11可以对入射光进行光电转换，通过接收手指谷线和脊线反射的不同强度的光线，向不同识别单元10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。由于指纹识别过程中，准直滤光层13能够对手指反射的光线进行导向作用，使入射光平行照射至光敏元件11，从而可以减小手指反射光线的散射程度。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02导致手指与指纹识别器件01之间的距离增大，通过上述准直滤光层13仍然可以提高手指反射光线入射至光敏元件11的几率，进而能够提高该光敏元件11对指纹识别的精度。

在此基础上，为了扩大指纹识别功能在显示装置中的应用范围，优选的上述显示装置可以包括两个指纹识别器件01，分别为第一指纹识别器件和第二指纹识别器件。其中，上述第一指纹识别器件可以用于接收显示光线的反射光，而第二指纹识别器件可以用于接收环境光线的反射光。

基于此，以上述显示装置为oled(organiclightemittingdiode，有机发光二极管)显示装置为例，对上述第一指纹识别器件和第二指纹识别器件的设置方式进行详细的说明。其中，为了提高手指反射的光线入射至指纹识别器件的光线入射率，优选的该oled显示装置为顶发射型。

具体的，该oled显示装置如图7所示包括显示模组200。其中，该显示模组200包括显示背板22，以及依次位于显示背板22上方的有机功能层23(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24、偏光片25以及封装薄膜层26(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200相互贴合。

在此情况下，第一指纹识别器件100设置于oled显示装置的显示区域，且位于显示模组200的非出光侧。其中，为了确保手指反射的光线能够照射至第一指纹识别器件100的光敏元件11上，显示模组200与该第一指纹识别器件100中光敏元件11相对的位置透光。

可选的，可以对显示背板22中的像素电路的布线方式进行设定，以使得该显示背板22在对应光敏元件11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22对应光敏元件11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11中。

此外，第一指纹识别器件100中的准直滤光层13靠近显示模组200。基于此，在指纹识别的过程中，oled显示装置向远离第一指纹识别器件100的一侧发出显示光线。如图7所示，当手指f触摸盖板玻璃02时，oled显示装置发出的显示光线照射至手指f上，手指f能够对显示光线进行反射，以使得该第一指纹识别器件100可以接收上述显示光线的反射光。虽然第一指纹识别器件100设置于与显示模组200非出光侧，使得手指f与第一指纹识别器件100无法直接接触，但是由于上述显示光线的反射光经过准直滤光层13后可以垂直且平行入射至光敏元件11，从而可以减小手指f反射光线的散射程度，这样一来，手指f反射光线中的绝大部分仍当然能够进入到第一指纹识别器件100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。

基于此，当用户手指f触摸盖板玻璃02时，可以通过上述第一指纹识别器件100实现与指纹识别相关的操作，例如指纹解锁、指纹支付等。

需要说明的是，构成上述光敏元件11材料可以主要包括有机光电转换材料或无机光电转化材料，本发明对此不做限定。但是由于手指f反射的光线为该oled显示装置发出的显示光线的一半左右，且手指f反射的光线依次经过盖板玻璃02、光学胶03以及显示模组200后，入射至光敏元件11的光线通常为oled显示装置出光量的4％左右。因此为了提高指纹检测精度，优选的，构成上述光敏元件11的材料可以为光电转换效率较高的有机光电转换材料。

在此基础上，该显示模组200如图7所示包括多个横纵交叉的像素单元40，每个像素单元40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40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：pixelsperinch，中文全称：像素密度)也随之增大，像素单元40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40，例如3个像素单元或者4个像素单元40相对应。

在此基础上，如图7或者图8所示，上述第二指纹识别器件101设置于显示模组200的非出光侧。该第二指纹识别器件101中的准直滤光层13远离显示模组200。基于此，该第二指纹识别器件101置身于环境光中，环境光会全部通过准直滤光层13进入到各个光敏元件11中，此时该光敏元件11读取到一整片的白光信息。

在此情况下，如图8所示，当手指f触摸该第二指纹识别器件101时，手指f破坏了环境光在第二指纹识别器件101内的全反射，此时第二指纹识别器件101内的环境光会照射至手指f，并被手指f反射而再次通过准直滤光层13进入到各个光敏元件11中，从而可以通过不同光敏元件11接收手指f脊线和谷线反射的不同强度的光线，实现手指f指纹的检测。

基于此，由于上述指纹检测过程是利用环境光进行的检测，而对于该显示模组200是否发出显示光线并没有限制。因此通过第二指纹识别器件101实现指纹检测时，该显示模组200可以不进行画面显示，而当上述第二指纹识别器件101检测到的指纹与该oled显示装置中存储的指纹一致，该oled显示装置才发出显示光线，以实现屏幕唤醒功能。由于执行上述屏幕唤醒功能时，用户的手指f位于设置于显示模组200的非出光侧的第二指纹识别器件101上，因此用户可以将oled显示装置的出光侧朝向自己，从而方便在屏幕被唤醒后，对屏幕显示的画面进行观察。

此外，当oled显示装置的屏幕被唤醒后，用户可以通过上述第一指纹识别器件100，或者也可以通过上述第二指纹识别器件101实现与指纹识别相关的操作，例如指纹解锁、指纹支付等。

进一步地，由上述可知，通过第二指纹识别器件101对指纹进行检测的过程中，手指f与第二指纹识别器件101直接接触。因此为了避免在未进行指纹识别时，该第二指纹识别器件101受到外界环境的影响，优选的，如图7所示，该oled显示装置还包括在第二指纹识别器件101的入光侧设置的可推拉的挡板50。该挡板50用于在推开状态下露出第二指纹识别器件101，在拉起状态下覆盖第二指纹识别器101件的入光侧。

具体的，当该oled显示装置包括设置于该oled显示装置非出光侧的后壳(图中未示出)时，上述挡板50可以通过活动链接的方式安装于上述后壳对应第二指纹识别器件101的位置。

以下，对第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101位置设置方式进行举例说明。

例如，如图7或如图8所示，上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101的位置可以相对应。

在此情况下，第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101之间设置有承载基板50，以通过该承载基板50对上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101分别进行承载。其中，该承载基板50可以为玻璃基板或者透明树脂基板。

基于此，一方面，当通过第一指纹识别器件100对指纹进行检测时，手指f与第一指纹识别器件100的距离较远。因此为了提高第一指纹识别器件100的检测精度，优选的当上述条状导光部130为光纤时，该第一指纹识别器件100的准直滤光层13中，光纤的数值孔径为0.001～0.2。这样一来，在第一指纹识别器件100的准直滤光层13中的光纤的作用下，可以减小入射至第一指纹识别器件100的光敏元件11的光线入射角，从而能够进一步减小入射至相邻两个光敏元件11的光线出现串扰的几率，以提高指纹识别的精度。

另一方面，当通过第二指纹识别器件101对指纹进行检测时，由于手指f与第二指纹识别器件101的距离较近。因此，当上述条状导光部130为光纤时，该第二指纹识别器件101的准直滤光层13中，光纤的数值孔径可以大一点，例如为0.8～1。这样一来，能够提高入射至光敏元件11的光线数量，此时，构该光敏元件11的光电转换率可以适当的降低，以降低生产成本。

此外，上述第一指纹识别器件100或第二指纹识别器件101的准直滤光层13中光纤的丝径可以6μm～80μm，以满足不同型号的oled显示装置的需求。

在此基础上，由于第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101的位置相对应，因此为了避免分别入射至上述两个指纹识别器件的光线相互干扰。优选的，如图9所示，上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101的光敏元件11包括光电转换层110和遮光层111。其中，该遮光层111靠近承载基板30设置。

这样一来，入射至第一指纹识别器件100的光电转换层110的光线，在遮光层111的作用下，不会透过承载基板30照射至第二指纹识别器件101的光电转换层110。同理，入射至第二指纹识别器件101的光电转换层110的光线，在遮光层111的作用下，不会透过承载基板30照射至第一指纹识别器件100的光电转换层110中。

需要说明的是，由上述可知构成该光电转换层110的材料可以为有机光电转换材料或无机光电转换材料。

或者，上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101位置设置方法又例如，如图10所示，上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101在均位于该oled显示装置的非出光侧的同时，该第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101的位置不对应。这样一来，第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101可以位于同一水平面上，从而有利于减小oled显示装置的厚度。此外，对于图10所示的设置方式，上述第一指纹识别器件100与第二指纹识别器件101的指纹检测过程同上所述，此处不再赘述。

在此情况下，当采用第二指纹识别器件101对指纹进行检测时，由于手指f与承载基板相接触，而无法与第二指纹识别器件101直接接触。因此手指f与第二指纹识别器件101之间的距离增大。因此，为了提高第二指纹识别器件101的检测精度，优选的当上述条状导光部130为光纤时，该第二指纹识别器件101的准直滤光层13中，光纤的数值孔径可以为0.001～0.2。这样一来，在第二指纹识别器件101的准直滤光层13中的光纤的作用下，可以减小入射至第二指纹识别器件101的光敏元件11的光线入射角，从而能够进一步减小入射至相邻两个光敏元件11的光线出现串扰的几率，以提高指纹识别的精度。

进一步地，上述任意一种指纹识别器件01如图11所示，可以设置于显示装置的出光侧，且位于该显示装置的非显示区域a，例如home键的位置。在此情况下，由于该指纹识别器件01的准直滤光层13能够使得入射的光线垂直且平行入射光敏元件11上，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12所示，可以无需在显示装置的盖板玻璃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。

需要说明的是，上述显示装置可以为oled显示装置或lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示装置)。

或者，当显示装置为lcd时，上述指纹识别器件01设置于lcd的非出光侧。此时，该指纹识别器件01的设置方式与图8所示的第二指纹识别器件101的设置方式相同，此处不再赘述。

此外，上述出指纹识别器件01的面积较小时，可以将上述指纹识别器件01设置于显示装置的出光测，且位于该显示装置的显示区域，从而可以在避免对显示效果造成较大影响的基础上，减小指纹识别起价安01与手指的距离，从而提高指纹识别的精度。此时，该指纹识别器件01的设置方式与图8所示的第一指纹识别器件100的设置方式相同，此处不再赘述。

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。