CN107832749A - 一种阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置，该阵列基板包括：衬底基板以及位于衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；通过将指纹识别单元设置在阵列基板的显示区域内，减小了阵列基板的非显示区域的面积，有利于阵列基板实现窄边框设计，并且使指纹识别单元中的通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠，不影响阵列基板开口率的同时也避免了像素单元的各膜层对指纹识别单元进行遮挡，以便于阵列基板实现指纹识别功能。

Description

一种阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置
技术领域
本发明涉及触控显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置。
背景技术
指纹是人体与生俱来独一无二并可与他人相区别的不变特征，它由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成，这些脊和谷的组成细节决定了指纹图案的唯一性。由之发展起来的带有指纹识别功能的显示面板已经被用于个人身份验证上，增加了显示装置的信息安全性。
在现有技术中包含指纹识别功能的显示面板，将指纹识别区域设置在显示面板的非显示区域中，即在显示面板的显示区域的基础上，为了使显示面板能够具有指纹识别功能，需要在显示面板上为该指纹识别功能设置指纹识别区域，该种设置增加了显示面板的非显示区域的面积，不利于显示面板实现窄边框显示。
因此，如何实现在显示面板具有指纹识别功能的基础上还能实现窄边框设计是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置，用以解决指纹识别区域占用显示面板的非显示区域，不利于实现显示面板的窄边框设计的技术问题。
因此，本发明实施例提供的一种阵列基板，所述阵列基板包括：衬底基板以及位于所述衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；所述指纹识别单元包括：位于所述衬底基板上且设置有用于实现小孔成像的通孔的遮光层和感光图像传感器；
其中，所述通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；
所述感光图像传感器用于接收指纹通过所述通孔所成的像。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述通孔在所述衬底基板上呈阵列排列，并且任意相邻两个所述通孔的中心距离满足：
其中，d表示相邻两个所述通孔的中心距离，D表示所述通孔的直径，hd表示所述遮光层的下表面到所述感光图像传感器上表面的距离，ht表示所述遮光层的厚度。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述通孔的直径的取值范围为5～20微米。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述遮光层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述像素单元在所述衬底基板上的正投影。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述感光图像传感器位于所述衬底基板背向所述遮光层的一侧与所述通孔对应的位置。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述感光图像传感器为CCD感光图像传感器或CMOS感光图像传感器。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述遮光层位于所述像素单元靠近所述衬底基板的一侧。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述遮光层位于所述衬底基板与所述像素单元之间。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述衬底基板包括至少两层柔性层，且所述遮光层为金属遮光层时，所述遮光层设置在两层所述柔性层之间。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控阵列基板，所述衬底基板为柔性基板且所述遮光层为金属遮光层时，在所述遮光层与所述像素单元之间还设置有低温介质层。
相应地，本发明实施例还提供了一种阵列基板的制备方法，所述阵列基板包括：衬底基板以及位于所述衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；包括：
在所述衬底基板上形成所述遮光层；
对所述遮光层进行构图，在所述指纹识别单元所在区域内形成能够成像的所述通孔，其中，所述通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；
在形成所述通孔的所述遮光层上形成所述像素单元的各膜层；
以及，在所述衬底基板背向所述遮光层的一侧与所述通孔对应的位置设置感光图像传感器。
相应地，本发明实施例还提供了一种利用上述阵列基板进行的指纹识别方法，包括：
获取所述感光图像传感器成像的图像；
通过对所述感光图像传感器成像的图像进行拼接和整合得出完整的指纹图像；
其中，所述感光图像传感器成像的图像是通过指纹反射所述像素单元发出的光经各所述通孔在各所述通孔对应的所述感光图像传感器上成像的图像。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述实施例任一项所述的阵列基板。
本发明实施例提供的上述阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置，该阵列基板包括：衬底基板以及位于衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；指纹识别单元包括：位于衬底基板上且设置有用于实现小孔成像的通孔的遮光层和感光图像传感器；其中，通孔在衬底基板上的正投影与像素单元和与像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；感光图像传感器用于接收指纹通过通孔所成的像。通过将指纹识别单元设置在阵列基板的显示区域内，减小了阵列基板的非显示区域的面积，有利于阵列基板实现窄边框设计，并且使指纹识别单元中的通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠，不影响阵列基板开口率的同时也避免了像素单元的各膜层及各导线对指纹识别单元进行遮挡，以便于阵列基板实现指纹识别功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图之三；
图4为本发明实施例提供的阵列基板指纹识别原理的结构示意图之一；
图5为本发明实施例提供的阵列基板指纹识别原理的结构示意图之二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明实施例提供的阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
其中，附图中各膜层厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种阵列基板，如图1和图2所示，该阵列基板包括：衬底基板11以及位于衬底基板11的显示区域内的多个像素单元01和多个指纹识别单元02；指纹识别单元02包括：位于衬底基板11上且设置有用于实现小孔成像的通孔22的遮光层21和感光图像传感器23；
其中，通孔22在衬底基板11上的正投影与像素单元01和与像素单元01连接的各导线在衬底基板11上的正投影均不重叠；
感光图像传感器23用于接收指纹通过通孔22所成的像。
本发明实施例提供的上述阵列基板包括：衬底基板以及位于衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；指纹识别单元包括：位于衬底基板上且设置有用于实现小孔成像的通孔的遮光层和感光图像传感器；其中，通孔在衬底基板上的正投影与像素单元和与像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；感光图像传感器用于接收指纹通过通孔所成的像。通过将指纹识别单元设置在阵列基板的显示区域内，减小了阵列基板的非显示区域的面积，有利于阵列基板实现窄边框设计，并且使指纹识别单元中的通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠，不影响阵列基板开口率的同时也避免了像素单元的各膜层及各导线对指纹识别单元进行遮挡，以便于阵列基板实现指纹识别功能。
需要说明的是，在阵列基板中，指纹识别单元可以均匀的位于整个阵列基板中，也可以仅位于阵列基板中的某个特定的区域，在此不作具体限定。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，在进行指纹识别时，是通过像素单元发射光照射在指纹上，指纹将所照射的光进行反射，通过遮光层上设置的通孔在感光图像传感器进行成像，感光图像传感器对指纹信息进行处理，从而实现对指纹的识别。其中，通孔是在位于衬底基板上的遮光层上制作的通孔，并且在遮光层上的通孔需要设置在没有像素单元和与像素单元连接的导线的遮挡的位置，否则会影响通孔成像的效果，或者不能够在感光图像传感器进行成像。需要说明的是该通孔的直径需要满足小孔成像原理中对小孔直径的要求，具体通孔直径的尺寸在此不作具体限定。
需要说明的是，在利用小孔成像原理进行成像时，小孔的中心成像较为清晰，越往边缘成像越模糊，因此需要将指纹识别单元中的通孔按照阵列进行设置，对指纹进行分割，这就要求在对指纹进行成像时，各指纹识别单元的成像都需要包括相邻指纹识别单元的成像，如图3和图4所示，存在指纹交叠区域A，即共成像部分，这样在后期的图像提取和处理时，便于各指纹识别所成的指纹图像进行拼接，整合出完整清晰的图像。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，包括多个指纹识别单元，各指纹识别单元需要间隔有一定的距离，否则通过各指纹识别单元的通孔在感光图像传感器上所呈的像会存在交叠区域，如图3所示，存在成像交叠区域B，这样在对感光图像传感器上的成像数据进行处理时，不易对指纹图像进行分离。
在具体实施时，为了在对指纹进行识别时存在指纹交叠区域A，而不存在成像交叠区域B，即满足物交叠，像不交叠的情况，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，通孔在衬底基板上呈阵列排列，并且任意相邻两个通孔的中心距离满足：
其中，d表示相邻两个通孔的中心距离，D表示通孔的直径，hd表示遮光层的下表面到感光图像传感器上表面的距离，ht表示遮光层的厚度。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，在各通孔的中心距离满足上述公式的要求时，各通孔的中心距离不是特别大，能够存在指纹交叠区域A，从而经过对成像数据的处理能够得到完整清晰的图像，并且，各通孔之间也存在一定的距离，使在感光图像传感器所成的像不存在成像交叠区域B，对成像数据进行提取和处理，从而实现对指纹的识别。
需要说明的是，为了能够满足感光图像传感器成像的要求，指纹细节在图像传感器上要占用至少三个像素，才能对指纹进行准确的识别。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，通孔的直径的取值范围为5～20微米。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，为了提高各指纹识别单元进行指纹识别的分辨精度，通孔的直径需要尽可能的小，但也不能太小，如果通孔的直径太小就容易造成感光图像传感器表面的照度太低，所成像数据提取困难，因此根据实际的阵列基板的结构和采用的膜层堆叠方式，结合感光图像传感器的感光灵敏度，较佳地，各通孔的直径在5～20um时成像数据较好。
需要说明的是，由于遮光层的厚度较小，因此无需设置额外的制备工艺对通孔进行填充，可以利用远离衬底基板的一侧与遮光层相邻的膜层对通孔进行填充，并且不会影响阵列基板的其他性能，当然也可以额外设置其他的制备工艺对该通孔进行填充，根据具体情况进行选择，在此不作具体限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图5所示，遮光层21在衬底基板11上的正投影覆盖像素单元01在衬底基板11上的正投影。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，遮光层可以仅位于指纹识别单元所在的区域，也可以在整个衬底基板上进行沉积，以免对阵列基板的显示特性造成影响，根据具体使用场景进行选择，在此不作具体限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图5所示，遮光层21位于像素单元01靠近衬底基板11的一侧。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，像素单元01可以包括薄膜晶体管、以及位于所述薄膜晶体管远离所述衬底基板一侧且与薄膜晶体管电连接的OLED器件，遮光层21位于薄膜晶体管靠近衬底基板11的一侧。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图5所示，感光图像传感器23位于衬底基板11背向遮光层21的一侧与通孔22对应的位置。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，感光图像传感器与遮光层分别位于衬底基板的两侧，并且感光图像传感器位于与通孔对应的位置，便于在感光图像传感器进行成像。
需要说明的是，在阵列基板中可以设置一个感光图像传感器，通过各通孔在感光图像传感器的各区域内进行成像，再通过对该感光图像传感器各区域的成像进行处理，从而达到对指纹进行识别，当然在阵列基板中也可以设置多个感光图像传感器，使感光图像传感器与各通孔一一对应，或者一个感光图像传感器对应多个通孔，根据具体应用情况进行设置，在此不作具体限定。
较佳地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，感光图像传感器为CCD感光图像传感器或CMOS感光图像传感器。
需要说明的是，感光图像传感器较佳地采用上述两种感光图像传感器，但是也可采用任何一种能够实现对指纹进行识别的感光图像传感器，在此不作具体限定。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，该阵列基板可以为刚性阵列基板，当阵列基板为刚性阵列基板时，衬底基板可以为玻璃基板、蓝宝石基板、石英基板、塑料基板等，在该衬底基板上形成的遮光层可以是金属材料或非金属材料，通过掩膜版在该遮光层上制作贯穿遮光层的通孔。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，该阵列基板还可以为柔性阵列基板，该阵列基板为柔性阵列基板时，衬底基板为柔性基板，可以采用PI基板，当然也可以采用其他柔性材料基板，遮光层可以是金属或非金属遮光材料。
需要说明的是，衬底基板为柔性基板时，可以包括一层柔性层，也可以包括至少两层柔性层，本发明不做限制。遮光层21可以设置在像素单元01靠近衬底基板11的一侧。较佳地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，衬底基板包括至少两层柔性层，且遮光层为金属遮光层时，遮光层设置在两层柔性层之间。
可选地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，衬底基板为柔性基板且遮光层为金属遮光层时，在遮光层与像素单元之间还设置有低温介质层，避免对像素单元制程造成影响。
较佳地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，遮光层还可以设置在衬底基板11与像素单元01之间。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，在衬底基板为柔性基板，且遮光层为金属遮光层时，需要在金属遮光层远离衬底基板的一侧再设置一柔性层，避免对像素单元制程设备造成影响，具体的该柔性层的材料可以与柔性衬底基板的材料一致，也可以采用其他的低温介质层，根据实际需要进行选择，在此不作具体限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种阵列基板的制备方法，阵列基板包括：衬底基板以及位于衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；包括：
在衬底基板上形成遮光层；
对遮光层进行构图，在指纹识别单元所在区域内形成能够成像的通孔，其中，通孔在衬底基板上的正投影与像素单元和与像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；
在形成通孔的遮光层上形成像素单元的各膜层；
以及，在衬底基板背向遮光层的一侧与通孔对应的位置设置感光图像传感器。
由于该阵列基板的制备方法解决问题的原理与前述的一种阵列基板相似，因此，该阵列基板的制备方法的实施可以参见前述阵列基板的实施，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种利用上述阵列基板进行指纹识别的方法，包括：
获取感光图像传感器成像的图像；
通过对感光图像传感器成像的图像进行拼接和整合得出完整的指纹图像；
其中，感光图像传感器成像的图像是通过指纹反射像素单元发出的光经各通孔在各通孔对应的感光图像传感器上成像的图像。
由于该指纹识别方法解决问题的原理与前述的一种阵列基板相似，因此，该指纹识别方法的实施可以参见前述阵列基板的实施，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一种阵列基板。由于该显示装置解决问题的原理与前述一种阵列基板相似，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述阵列基板的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述阵列基板、其制备方法、指纹识别方法及显示装置，该阵列基板包括：衬底基板以及位于衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；指纹识别单元包括：位于衬底基板上且设置有用于实现小孔成像的通孔的遮光层和感光图像传感器；其中，通孔在衬底基板上的正投影与像素单元和与像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；感光图像传感器用于接收指纹通过通孔所成的像。通过将指纹识别单元设置在阵列基板的显示区域内，减小了阵列基板的非显示区域的面积，有利于阵列基板实现窄边框设计，并且使指纹识别单元中的通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠，不影响阵列基板开口率的同时也避免了像素单元的各膜层及各导线对指纹识别单元进行遮挡，以便于阵列基板实现指纹识别功能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括：衬底基板以及位于所述衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；所述指纹识别单元包括：位于所述衬底基板上且设置有用于实现小孔成像的通孔的遮光层和感光图像传感器；
其中，所述通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；
所述感光图像传感器用于接收指纹通过所述通孔所成的像。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述通孔在所述衬底基板上呈阵列排列，并且任意相邻两个所述通孔的中心距离满足：
<mrow> <mi>d</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <msub> <mi>h</mi> <mi>d</mi> </msub> <mi>D</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>h</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>D</mi> <mo>,</mo> </mrow>
其中，d表示相邻两个所述通孔的中心距离，D表示所述通孔的直径，hd表示所述遮光层的下表面到所述感光图像传感器上表面的距离，ht表示所述遮光层的厚度。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述通孔的直径的取值范围为5～20微米。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述遮光层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述像素单元在所述衬底基板上的正投影。
5.如权利要求1-4任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述感光图像传感器位于所述衬底基板背向所述遮光层的一侧与所述通孔对应的位置。
6.如权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，所述感光图像传感器为CCD感光图像传感器或CMOS感光图像传感器。
7.如权利要求1-4任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述遮光层位于所述像素单元靠近所述衬底基板的一侧。
8.如权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述遮光层位于所述衬底基板与所述像素单元之间。
9.如权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述衬底基板包括至少两层柔性层，且所述遮光层为金属遮光层时，所述遮光层设置在两层所述柔性层之间。
10.如权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述衬底基板为柔性基板且所述遮光层为金属遮光层时，在所述遮光层与所述像素单元之间还设置有低温介质层。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的阵列基板的制备方法，所述阵列基板包括：衬底基板以及位于所述衬底基板的显示区域内的多个像素单元和多个指纹识别单元；其特征在于，包括：
在所述衬底基板上形成所述遮光层；
对所述遮光层进行构图，在所述指纹识别单元所在区域内形成能够成像的所述通孔，其中，所述通孔在所述衬底基板上的正投影与所述像素单元和与所述像素单元连接的各导线在衬底基板上的正投影均不重叠；
在形成所述通孔的所述遮光层上形成所述像素单元的各膜层；
以及，在所述衬底基板背向所述遮光层的一侧与所述通孔对应的位置设置感光图像传感器。
12.一种利用权利要求1-10任一项所述的阵列基板进行指纹识别的方法，其特征在于，包括：
获取所述感光图像传感器成像的图像；
通过对所述感光图像传感器成像的图像进行拼接和整合得出完整的指纹图像；
其中，所述感光图像传感器成像的图像是通过指纹反射所述像素单元发出的光经各所述通孔在各所述通孔对应的所述感光图像传感器上成像的图像。
13.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的阵列基板。
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