显示面板及显示装置的制作方法

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：

由于指纹对于每一个人而言是与身俱来的，是独一无二的。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。这样，用户在操作带有指纹识别功能的显示装置前，只需要用手指触摸显示装置的指纹识别单元，就可以进行权限验证，简化了权限验证过程。

现有的带有指纹识别功能的显示装置中，指纹识别单元往往设置于显示面板的非显示区内。对于这种结构的显示面板，在进行权限验证时，用户需要特意去触摸该指纹识别单元。无疑，这会影响用户体验。另外，将指纹识别单元设置于显示面板的非显示区内，降低了屏占比，与显示面板窄边化的发展趋势相违背。

技术实现要素：

本发明提供一种显示面板及显示装置，以提高显示面板的屏占比，提高显示面板的用户体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种显示面板，该显示面板包括：

阵列基板，包括第一基板，所述第一基板上设置有多个发光单元以及位于所述发光单元之间的像素限定层；

位于所述多个发光单元远离所述第一基板的一侧的封装基板，所述封装基板靠近所述发光单元的一侧设置有至少一个指纹识别单元，所述指纹识别单元在所述第一基板上的垂直投影位于所述像素限定层在所述第一基板上的垂直投影内；

其中，所述封装基板与所述阵列基板之间设置有至少一个支撑柱，所述支撑柱在所述第一基板上的垂直投影位于所述像素限定层在所述第一基板上的垂直投影内；所述指纹识别单元靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离为h，所述支撑柱靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离为h，h＜h。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括本发明实施例提供的任意一种显示面板。

本发明实施例通过将指纹识别单元设置于显示面板的封装基板上，并且设置所述指纹识别单元在所述第一基板上的垂直投影位于所述像素限定层在所述第一基板上的垂直投影内，使得指纹识别单元可以设置于显示面板的显示区内，提高了显示面板的屏占比，符合显示面板窄边化的发展趋势。另外，设置指纹识别单元靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离h小于所述支撑柱靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离h，可以增大显示面板的最大出光角度ψ，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的一种显示面板的剖面结构示意图；

图1b为图1a中显示面板显示时的光路示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种显示面板的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种显示面板的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种显示面板的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种显示面板的剖面结构示意图；

图6为显示面板e和显示面板f未被指纹识别单元遮挡的开口区的面积s1与显示面板总开口区面积s的比值与φ的变化关系图

图7是本发明实施例提供的一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图；

图8是本发明实施例提供的另一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图；

图9是本发明实施例提供的又一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图；

图10a是本发明实施例提供的一种指纹识别单元的电路结构示意图；

图10b是本发明实施例提供的一种指纹识别单元的膜层结构示意图；

图11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。

每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，呈现唯一性且终生不变。据此，我们可以把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较，以验证他的真实身份，这就是指纹识别技术。得益于电子集成制造技术和快速而可靠的算法研究，指纹识别技术中光学指纹识别技术已经开始走入我们的日常生活，成为目前生物检测学中研究最深入，应用最广泛，发展最成熟的技术。光学指纹识别技术的工作原理为，显示面板中光源发出的光线照射到触摸主体(如手指)上，经手指反射形成反射光，所形成的反射光(即指纹信号光)传输至指纹识别单元中，指纹识别单元对入射到其上的光信号进行采集。由于指纹上存在特定的纹路，在手指各位置处形成反射光强度不同，最终使得各指纹识别单元所采集到的光信号不同，据此可以确定用户真实身份。

图1a为本发明实施例提供的一种显示面板的剖面结构示意图。参见图1a，该显示面板包括：阵列基板10、封装基板20以及设置于封装基板20与阵列基板10之间的至少一个支撑柱30。阵列基板10，包括第一基板13，第一基板13上设置有多个发光单元11以及位于发光单元11之间的像素限定层12。封装基板20设置于多个发光单元11远离第一基板13的一侧。封装基板20靠近发光单元11的一侧设置有至少一个指纹识别单元31，指纹识别单元31在第一基板13上的垂直投影位于像素限定层12在第一基板13上的垂直投影内。支撑柱30在第一基板13上的垂直投影位于像素限定层12在第一基板13上的垂直投影内。指纹识别单元31靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离为h，支撑柱30靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离为h，h＜h。

上述技术方案通过将指纹识别单元设置于显示面板的封装基板20上，并且设置指纹识别单元31在第一基板13上的垂直投影位于像素限定层12在第一基板13上的垂直投影内，使得指纹识别单元可以设置于显示面板的显示区内，提高了显示面板的屏占比，顺应显示面板窄边化的发展趋势。

需要说明的是，发光单元11可以包括阳极、发光层和阴极等(图1a中并未示出)。发光层设置于阳极和阴极之间，阳极、发光层和阴极共同形成三明治结构。发光层的发光颜色可以包括红色、绿色和蓝色等。

显示面板中第一基板13上还制作有用于驱动发光单元11发光的驱动电路(图1a中并未示出)等结构，像素限定层12一方面用于覆盖驱动电路等结构起到平坦化第一基板13的作用，另一方面用于限定阵列基板10的发光区域和非发光区域，即限定出各个发光单元11。像素限定层50的开口区为阵列基板10的发光区域，非开口区为阵列基板10的非发光区域。

支撑柱30的作用主要有两个，一是在形成阳极以及发光层等膜层时，支撑掩膜板。二是在形成显示面板后支撑封装基板20，以保护显示面板内部器件。

图1b为图1a中显示面板显示时的光路示意图。参见图1b，由于指纹识别单元31背离封装基板20的表面不透光，发光单元11发出的光线照射到指纹识别单元31背离封装基板20的表面后，会被指纹识别单元31背离封装基板20的表面遮挡，无法被用户眼睛接收到。这会导致显示面板显示时，用户相对显示面板的位置不同，用户所观察到的显示面板的显示效果不同。当用户位于g位置时，用户可以清晰地观察到显示面板上显示的所有内容，其可观察到的开口区的范围为s。当用户位于a位置时，由于指纹识别单元31会遮挡部分光线，用户可观察到的开口区的范围为s1，由于s1小于s，用户只能观察到显示面板显示的部分画面。当用户位于b位置时，最近邻的指纹识别单元31的发光单元11的边沿出射的光线，恰好从指纹识别单元31的边沿经过，并射入到用户眼中，使得用户恰好可以清晰地观察到显示面板上显示的所有内容，其可观察到的开口区的范围为s。

据此，参见图1a，定义最近邻的指纹识别单元31的发光单元11的边沿出射的恰好从指纹识别单元31的边沿经过的光线与显示面板的出光面的垂线的夹角为第一角度θ。发光单元11的边沿以第一角度θ出射的光线，经过显示面板中各膜层折射后最终从封装基板20出射，从封装基板20出射的出射光与显示面板的出光面的垂线的夹角为最大出光角度ψ。显然显示面板的最大出光角度ψ的大小取决于第一角度θ的大小。研究表明，显示面板的最大出光角度ψ随着第一角度θ的增大而增大。

定义用户观察显示面板时，用户视线与显示面板的出光面的垂线的夹角为视角。当用户的视角大于显示面板的最大出光角度ψ时，用户只能观察到显示面板显示的部分画面。当用户的视角小于或等于显示面板的最大出光角度ψ时，用户可以清晰地观察到显示面板上显示的所有内容。大小等于最大出光角度ψ的视角为最大可视角。

令指纹识别单元31靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离为h，指纹识别单元31的厚度为h0，指纹识别单元31的边沿与最近邻的发光单元11的边沿的水平距离为d。若指纹识别单元31的边沿与最近邻的发光单元11的边沿的水平距离d为定值，指纹识别单元31的厚度h0为定值，则有

由上式可知，指纹识别单元31靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离为h越小，第一角度θ越大，显示面板的最大出光角度ψ越大。设置h＜h，可以达到提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验的目的。

需要说明的是，在上述技术方案中，示例性地设置，发光单元11的出光面与像素限定层12背离第一基板13的表面位于同一平面上，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制，具体设置时，还可以设置发光单元11的出光面与像素限定层12背离第一基板13的表面位于不同平面上。

图2为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图。参见图2，该显示面板中，封装基板20为透明刚性盖板；封装基板20靠近阵列基板10的一侧设置有连接走线层21，连接走线层21包括多条连接走线(图2中未示出)，连接走线与指纹识别单元31电连接；连接走线层21靠近阵列基板10的一侧设置有平坦化层22，指纹识别单元31设置于平坦化层22靠近阵列基板10的一侧。这里设置连接走线与指纹识别单元31电连接，用于为指纹识别单元31提供控制信号，以及根据指纹识别单元31的输出信号进行指纹识别。设置平坦化层22的目的是，用于覆盖连接走线层21，起到平坦化封装基板20的作用。平坦化层22的材料可以为有机材料。在具体设置时，可以在封装基板20与阵列基板10之间的空隙内填充有空气或氮气。发光单元11出光面出射的光线穿过封装基板20与阵列基板10之间的空隙、平坦化层22、连接走线层21以及封装基板20后射入到空气中，在光线传播过程中，根据折射定律可得：

n1sinθ＝n2sinα＝n3sinβ＝n4sinγ＝n1sinψ；

其中，n1为空气的折射率，n2为平坦化层22的折射率，n3为连接走线层21的折射率，n4为透明刚性盖板的折射率；θ为第一角度，α为光线在平坦化层22中的传播角度，β为光线在连接走线层21中的传播角度，γ为光线在透明刚性盖板中的传播角度。其中，传播角度是指光线与显示面板各个膜层的垂线的夹角。

由上述公式可得，

θ＝ψ，

即，当显示面板正好达到最大出光角度ψ时，

据此，可以设置

其中，d为指纹识别单元31的边沿与最近邻的发光单元11的边沿的水平距离，h0为指纹识别单元31的厚度，ψ为显示面板的最大出光角度，其中ψ≥50°。这样设置的好处是，可以减弱指纹识别单元31对显示面板显示时出光角度的影响，进而使得显示面板具有较大的可视角度，提高显示面板的显示效果。

需要说明的是，本实施例中设置ψ≥50°，是为了满足用户对显示面板视角的基本需求，使得用户从侧向可以清晰地观察到显示面板上显示的所有内容。在具体设置时，可以根据用户对显示面板视角的需求，将ψ设置为大于或等于60度、70度等，此处并不做具体限定。

在具体设置时，在满足条件h＜h下，指纹识别单元31的设置方法有多种。下面就典型示例进行详细说明，但是所列出的示例仅仅用于解释说明本发明，并不是对本发明的限定。

继续参见图2，可选地，该显示面板中，平坦化层22靠近阵列基板10的表面上设置有至少一个凸起32，指纹识别单元31设置于凸起32靠近阵列基板10的表面。令h1为凸起32在垂直于显示面板所在平面的方向上的高度，则有h＝h-h1＜h。这样设置可以提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。其中，凸起32的高度h1越大，h越小，显示面板的最大出光角度ψ越大，显示面板的最大可视角越大，显示面板的显示效果越好。

需要说明的是，该凸起32的材料可以与平坦化层22的材料相同，也可以与平坦化层22的材料不相同。若该凸起32的材料与平坦化层22的材料相同，该凸起32可以通过粘结的方式贴合到平坦化层22上，也可以与平坦化层22为一体结构，通过图形化工艺形成。

图3为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图。参见图3，该显示面板中，平坦化层22靠近阵列基板10的一侧设置有至少一个凹槽33，支撑柱30嵌入到凹槽33内。令h2为凹槽33在垂直于显示面板所在平面的方向上的深度，则有h＝h-h2＜h。这样设置可以提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。其中，凹槽33的深度h2越大，显示面板的最大出光角度ψ越大，显示面板的最大可视角越大，显示面板的显示效果越好。

图4为本发明实施例提供的又一种显示面板的结构示意图。与图3中提供的显示面板相比，图4中提供的显示面板中，凹槽33贯穿平坦化层22。这样设置的好处是，可以使得h与h的差值达到最大，进一步提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。

图5为本发明实施例提供的一种显示面板的俯视结构示例图。参见图5，在该显示面板中，发光单元11呈矩阵结构排布；指纹识别单元31在第一基板13上的投影位于列方向(图5中y轴方向)上相邻发光单元11之间的区域在第一基板13上的垂直投影内，支撑柱30在第一基板13上的投影位于行方向(图5中x轴方向)上相邻发光单元11之间的区域在第一基板13上的垂直投影内。这样设置的好处是，合理布局指纹识别单元31以及支撑柱30的设置位置，使得指纹识别单元31和支撑柱30不会相互挤占设置空间，降低显示面板的制作难度。

类似地，还可以设置指纹识别单元31在第一基板13上的投影位于行方向上相邻发光单元11之间的区域在第一基板13上的垂直投影内，支撑柱30在第一基板13上的投影位于列方向上相邻发光单元11之间的区域在第一基板13上的垂直投影内。这样设置同样可以达到合理布局指纹识别单元31以及支撑柱30的设置位置，使得指纹识别单元31和支撑柱30不会相互挤占设置空间，降低显示面板的制作难度的目的。

令用户观察视角为φ,图6为显示面板e和显示面板f未被指纹识别单元遮挡的开口区的面积s1与显示面板总开口区面积s的比值与φ的变化关系图。其中，显示面板e的剖面结构图与图4一致，俯视结构图与图5一致，并且该显示面板中，指纹识别单元31在列方向(图5中y轴方向)上的宽度m为20μm，指纹识别单元31的边沿与最近邻的发光单元11的边沿的水平距离d为3μm，发光单元11在列方向(图5中y轴方向)上的长度p为40μm，发光单元11在行方向(图5中x轴方向)上的长度q为10μm。平坦化层22靠近阵列基板10的一侧设置有贯穿平坦化层22的凹槽33，凹槽33的深度h2为2μm，支撑柱30靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离h为4.5μm，指纹识别单元31靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离h为2.5μm。与显示面板e相比，显示面板f中平坦化层22上未设置凹槽33，支撑柱30靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离h与指纹识别单元31靠近封装基板20的表面至发光单元11的出光面的垂直距离h相等，均为4.5μm。参见图6，显示面板e的最大可视角为50°，而显示面板f约为33°。上述研究结果再次说明设置h＜h可以提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。

图7是本发明实施例提供的一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图。可选的，如图7所示，发光单元11可以为指纹识别单元31提供光源；发光单元11发出的光线经由触摸主体40反射后形成反射光入射到指纹识别单元31以进行指纹识别。这样设置，无需为指纹识别单元31设置额外的光源，减小了显示面板的厚度及显示面板的工艺步骤。

图8是本发明实施例提供的另一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图。可选的，如图8所示，指纹识别单元31还包括集成于指纹识别单元31内部的指纹识别光源34；指纹识别光源34发出的光线经由触摸主体40反射后形成反射光入射到指纹识别单元31，以进行指纹识别。

图9是本发明实施例提供的又一种指纹识别单元进行指纹识别的工作原理图。可选的，如图9所示，显示面板还包括，指纹识别光源34，指纹识别光源34位于发光单元11远离指纹识别单元31的一侧；指纹识别光源34发出的光线经由触摸主体40反射后形成反射光入射到指纹识别单元31，以进行指纹识别。具体设置时，指纹识别光源34可以为面光源或准直光源(图9中示例性地设置指纹识别光源34为面光源)。与使用面光源相比，使用准直光源可以减弱经用户手指指纹反射形成的光线在不同指纹识别单元31之间的串扰，提高指纹识别的精度。但是由于准直光源往往比面光源厚度大，使用准直光源会增加显示面板的厚度。

图10a是本发明实施例提供的一种指纹识别单元的电路结构示意图，图10b是本发明实施例提供的一种指纹识别单元的膜层结构示意图，参考图10a和图10b，指纹识别单元可以包括光敏二极管d、存储电容c和薄膜晶体管t。光敏二极管d的正极d1与存储电容c的第一电极电连接，负极d2与存储电容c的第二电极以及薄膜晶体管t的源极ts电连接；薄膜晶体管t的栅极tg与开关控制线gate电连接，薄膜晶体管t的漏极td与信号线data电连接。光敏二极管d用于将触摸主体反射的光转换成电流信号。

具体的，光敏二极管d还包括位于正极d1和负极d2之间的pin结d3。其中，负极d2由不透光金属形成，且pin结d3的边界不超过负极d2的边界。光敏二极管d的正极d1位于pin节d3远离阵列基板10的一侧。pin结d3具有光敏特性，并且具有单向导电性。无光照时，pin结d3有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管d截止。当受到光照时，pin结d3的饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，光电流随入射光强度的变化而变化。

示例性地，结合图9、图10a和图10b对指纹识别原理进行详细说明。在指纹识别阶段，节点h1输入低电压信号(例如大小为-5v的恒定电压信号)，信号线data输入高电压信号(例如大小为1.5v的恒定电压信号)。整个指纹识别阶段包括准备阶段，指纹信号采集阶段和指纹信号检测阶段。在准备阶段，指纹识别单元31电连接的驱动芯片(图9、图10a和图10b中未示出)通过开关控制线gate控制指纹识别单元31的薄膜晶体管t导通，存储电容c充电，直至存储电容c充电完成。在指纹信号采集阶段，利用开关控制线gate控制指纹识别单元31的薄膜晶体管t关闭。当用户将手指按压在显示面板上，发光单元11发出的光照射到手指上，并在手指指纹的表面反射形成反射光。经手指指纹反射形成的反射光入射到指纹识别单元31中，被指纹识别单元31的光敏二极管d接收，并形成光电流，该光电流的方向为由节点h2指向节点h1，进而使得h2的电位发生变化。在指纹信号检测阶段，可以直接检测节点h2的电位变化量，进而确定光电流的大小。

可选地，在指纹信号检测阶段，还可以利用开关控制线gate控制指纹识别单元31的薄膜晶体管t开启，此时存储电容c两电极之间存在电位差，存储电容c处于充电状态，通过检测存储电容c充入的电荷量，进而确定光电流的大小。

继续参见图9，由于按压在显示面板的手指指纹中的脊41与显示面板表面接触，谷42不与显示面板表面接触，致使光线照射到指纹的谷42和脊41上的反射率不同，进而致使指纹识别单元31接收到的在脊41的位置处形成的反射光和在谷42的位置处形成的反射光的强度不同，使得由在脊41的位置处形成的反射光和在谷42的位置处形成的反射光转换成光电流大小不同。根据光电流大小可以进行指纹识别。

本发明实施例还提供了一种显示装置。图11为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。参见图11，显示装置101包括本发明实施例提供的任意一种显示面板201。显示装置101具体可以为手机、平板电脑以及智能可穿戴设备等。

本发明实施例提供的显示装置，通过将指纹识别单元设置于显示面板的封装基板上，并且设置所述指纹识别单元在所述第一基板上的垂直投影位于所述像素限定层在所述第一基板上的垂直投影内，使得指纹识别单元可以设置于显示面板的显示区内，提高了显示面板的屏占比，符合显示面板窄边化的发展趋势。另外，设置指纹识别单元靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离h小于所述支撑柱靠近所述封装基板的表面至所述发光单元的出光面的垂直距离h，使得提高显示面板的最大出光角度，增大显示面板的最大可视角，改善用户体验。

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。