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CN106971173B - 触控基板及显示面板 - Google Patents

触控基板及显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种触控基板及显示面板，属于显示技术领域。本发明的触控基板，包括：透镜阵列，其包括多个透镜单元；像素阵列，其包括多个像素单元，且在两相邻的所述像素单元之间对应设置一个所述透镜单元；光感器件阵列，位于所述像素阵列下方，所述光感器件阵列包括多个光感器件，且在每个所述光感器件与一个所述透镜单元对应设置；遮光层，位于所述透镜阵列靠近所述光感器件阵列的一侧，且在所述遮光层中设置有多个过孔，每个所述过孔与一个所述透镜单元对应设置。

Description

触控基板及显示面板
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触控基板及显示面板。
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。它是由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成的。这些脊和谷的组成细节通常包括脊的分叉、脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等细节，决定了指纹图案的唯一性。由之发展起来的指纹识别技术是较早被作为个人身份验证的技术，根据指纹采集、输入的方式不同，目前广泛应用并被熟知的有：光学成像、热敏传感器、人体红外传感器等。
在本发明中提供一种新型的具有指纹识别功能的触控面板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的触控面板功能单一的问题，提供一种能够进行指纹识别的触控基板及显示面板。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种触控基板，其包括：
透镜阵列，其包括多个透镜单元；
像素阵列，其包括多个像素单元，且在两相邻的所述像素单元之间对应设置一个所述透镜单元；
光感器件阵列，位于所述像素阵列下方，所述光感器件阵列包括多个光感器件，且在每个所述光感器件与一个所述透镜单元对应设置；
遮光层，位于所述透镜阵列靠近所述光感器件阵列的一侧，且在所述遮光层中设置有多个过孔，每个所述过孔与一个所述透镜单元对应设置。
优选的是，所述像素单元包括不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；
所述透镜阵列位于所述基底与所述第一极所在层之间。
进一步优选的是，所述遮光层位于所述透镜阵列和所述基底之间。
优选的是，所述像素单元包括多个不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；
所述透镜阵列位于所述第二极所在层上方。
进一步优选的是，所述遮光层位于所述基底与所述第一极所在层之间，所述光感器件阵列位于所述遮光层与所述基底之间。
优选的是，所述像素单元包括多个不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；
所述透镜阵列位于所述基底背离所述第一极的侧面上。
进一步优选的是，所述遮光层位于所述透镜阵列靠近所述光感器件阵列的侧面上。
优选的是，所述光感器件的材料包括单晶硅或者PIN材料。
优选的是，所述遮光层的材料包括金属。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板，包括上述的触控基板，以及与所述触控基板相对设置的盖板。
优选的是，所述盖板的厚度为H，折射率为n1，所述触控基板的透镜阵列的厚度为L，折射率为n2；所述透镜阵列与所述盖板之间的间隔为l，折射率为n；所述H、所述L、所述l、所述n1、所述n2、所述n的值大小的设置能够满足所述盖板上发生触控的触控体的物方视场半径小于等于50μm。
优选的是，所述过孔的半径为所述像素单元所发出的光物方视场边缘反射至所述透镜单元中的折射线与所述遮光层所在平面的交点，到沿所述透镜单元的弦中点垂直方向上的沿线之间距离。
优选的是，所述光感器件的尺寸P满足如下公式：
Figure GDA0002753916510000031
其中，d为所述透镜单元的弦长的一半；m为像距，r为过孔半径。
本发明具有如下有益效果：
本发明的触控基板上的像素单元所发出的光照射至用户的手指表面的谷和脊，将光线反射至光感器件，光感器件将光线聚集，之后通过遮光层上相应的过孔，照射至光感器件阵列上的光感器件上，此时通过分析手指的谷和脊反射出的光的光强大小，从而判断谷和脊。而且，由于在遮光层中设置了过孔，因此手指远区域的所反射的光线则会被遮光层遮挡，无法反射出过孔，也就是说过孔射出的光仅是手指小面积区域所反射出的光，限制了视场，此时指纹识别单元上所接收到的指纹信息也就更加精准，因此利于手指谷和脊的判断。当然，还可以理解的是，遮光层设置在像素阵列背离显示面的一侧，故并不会影响该触控面板的开口率。
附图说明
图1为本发明的实施例1的触控基板的第一种优选实施方式的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的触控基板的第二种优选实施方式的结构示意图；
图3为本发明的实施例1的触控基板的第三种优选实施方式的结构示意图；
图4为本发明的实施例2的显示面板的结构示意图；
图5为本发明的实施例2的显示面板的各层结构关系图。
其中附图标记为：1、像素阵列；10、基底；11、像素单元；2、透镜阵列；21、透镜单元；3、遮光层；31、过孔；4、光感器件阵列；41、光感器件；5、盖板；6、封装层；7、偏光片；8、光学胶层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
结合图1至3所示，本实施例提供一种触控基板，该触控基板与玻璃盖板5相对设置能够形成具有指纹识别功能的触控面板。该触控基板具体包括：透镜阵列2、像素阵列1、光感器件阵列4，以及遮光层3；其中，透镜阵列2包括多个透镜单元21；像素阵列1包括多个像素单元11，且在两相邻的所述像素单元11之间对应设置一个所述透镜单元21；光感器件阵列4位于所述像素阵列1下方，该光感器件阵列4包括多个光感器件41，且在每个光感器件41与一个透镜单元21对应设置；遮光层3位于透镜阵列2靠近光感器件阵列4的一侧，且在遮光层3中设置有多个过孔31，每个过孔31与一个透镜单元21对应设置。
其中，本实施例中的像素单元11包括有机电致发光二极管(OLED)。当手指触摸触控面板的玻璃盖板5时，本实施例中的触控基板上的像素单元11所发出的光照射至用户的手指表面的谷和脊，将光线反射至光感器件41，光感器件41将光线聚集，之后通过遮光层3上相应的过孔31，照射至光感器件阵列4上的光感器件41上，此时通过分析手指的谷和脊反射出的光的光强大小，从而判断谷和脊。而且，由于在遮光层3中设置了过孔31，因此手指远区域的所反射的光线则会被遮光层3遮挡，无法反射出过孔31，也就是说过孔31射出的光仅是手指小面积区域所反射出的光，限制了视场，此时指纹识别单元上所接收到的指纹信息也就更加精准，因此利于手指谷和脊的判断。当然，还可以理解的是，遮光层3设置在像素阵列1背离显示面的一侧，故并不会影响该触控面板的开口率。
作为本实施例中第一种优选的实施方式，如图1所示，触控基板的像素阵列1中的每个像素单元11均包括多个不同颜色的子像素，每个子像素第一极、发光层、第二极。具体的，像素阵列1还包括基底10和像素限定层，各个像素的第一极位于基底10上方，像素限定层位于第一极所在层上方，各个子像素的发光层和第二极依次设置在像素限定层上方。触控基板中透镜阵列2位于像素阵列1中的基底10与第一极所在层之间；遮光层3位于所述透镜阵列2和所述基底10之间；光感器件阵列4位于基底10背离遮光层3的一侧，每个过孔31对应一个光学器件。
作为本实施例中的第二种实施方式，如图2所示，与第一种实施方式的区别仅在于透镜阵列2位于各个像素单元11的子像素的第二极所在层上方；遮光层3位于基底10与各个像素单元11的子像素的第一极所在层之间，光感器件阵列4位于遮光层3与基底10之间。此时，光感器件阵列4将设置在像素阵列1的基底10上，可以不用在单独的基底10上制备光感器件41，从而降低了生产成本，同时也不会增加触控基板的厚度。
作为本实施例中的第三种实施方式，如图3所示，与第一种实施方式的区别仅在于透镜阵列2位于基底10背离第一极的侧面上；遮光层3位于透镜阵列2靠近所述光感器件阵列4的侧面上。
在上述的各种实施方式中，之所以将透镜阵列2设置在像素阵列1的像素单元11与基底10之间是为了，避免透镜阵列2对像素单元11所发出的光线造成光学光线干扰，影响正常的显示；而将具有小孔的遮光层3制作在透镜层下方，此时遮光层3的材料可以是金属也可以是其他的遮光材料；在过孔31正下方制作具有光学器件，光学器件可以是单晶硅类也可以是PIN或者其他有光学器件，在此不做限制。
在此需要说明的是，本实施例中像素单元11还包括与子像素(OLED)的第一极连接的薄膜晶体管，遮光层3也可以与薄膜晶体管的栅极或者源漏电极同层设置，也即过孔31与薄膜晶体管的栅极或者源漏电极同层设置，故可以采用一次构图工艺形成，不会增加工艺步骤。
实施例2：
如图4所示，本实施例提供一种显示装置，其包括实施例中的触控基板，以及与该触控基板相对设置的盖板5。当然，在触控基板的各个子像素(OLED器件)的阴极所在层上方还依次设置有封装层6、偏光片7和光学胶层8；其中，封装层6用于对OLED器件进行封装，以防止外界水汽、颗粒等污染OLED器件；偏光片7用于防止炫光；光学胶(OCA)层8用于将触控基板与盖板5相粘合。
如图5所示，对于本实施例中盖板5的厚度为H，折射率为n1，所述触控基板的透镜阵列2的厚度为L，折射率为n2；所述透镜阵列2与所述盖板5之间的间隔为l，折射率为n的设置，优选的满足盖板5上发生触控的触控体的物方视场半径小于等于50μm。
在此需要说明的是，物方视场半径是指在像素单元11也即OLED器件所发出的光经过盖板5上触控的触控体反射能够进入至透镜单元21中的光范围。透镜阵列2与盖板5之间的间隔可以是空气，也可以是触控基板上位于透镜单元21与盖板5之间的各个膜层的厚度之和，假若该间隔为各个膜层的厚度之和，此时折射率为n则为各个膜层的折射率的平均值(或者是近似值)。
而在本实施例中之所以将盖板5的厚度为H，折射率为n1，触控基板的透镜阵列2的厚度为L，折射率为n2；透镜阵列2与所述盖板5之间的间隔为l，折射率为n；H、L、l、n1、n2、n的值大小的设置能够满足所述盖板5上发生触控的触控体的物方视场半径小于等于50μm，是为了能够的得到更近准的触控体的图像，以手指的谷和脊为例，如果物方视场半径越小此时则可以得到谷和脊的信息更加清晰，使得指纹检测更加精准。具体的，以透镜阵列2的折射率n2为1.5；盖板5的折射率为1.46；透镜单元的弦长半径为d为例，并结合图5所示，可以通过以下公式得出上述的关系。
Figure GDA0002753916510000071
Figure GDA0002753916510000072
Figure GDA0002753916510000073
Figure GDA0002753916510000074
R1＝R12+R11+d；
其中，上述的d为透镜单元21的二分之一弦长；R为透镜单元21的半径。
其中，过孔31的半径r为所述像素单元11所发出的光物方视场边缘反射至所述透镜单元21中的折射线与所述遮光层3所在平面的交点，到沿所述透镜单元21的弦中点垂直方向上的沿线之间距离。
进一步，光感器件41的尺寸P优选设置为沿过孔31边缘位置所射出的光所限定的范围的大小，也即如图5所示，P＝2×(r+y)；由于，
Figure GDA0002753916510000075
可以得知
Figure GDA0002753916510000076
因此，光感器件41的尺寸P满足如下公式：
Figure GDA0002753916510000077
其中，m为像距。
之所以如此设置，是为了光感器件能够精准的检测到触控体(手指)所反射出的光，从而能够实现更精准的识别。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种触控基板，其特征在于，包括：
透镜阵列，其包括多个透镜单元；
像素阵列，其包括多个像素单元，且在两相邻的所述像素单元之间对应设置一个所述透镜单元；
光感器件阵列，位于所述像素阵列下方，所述光感器件阵列包括多个光感器件，且在每个所述光感器件与一个所述透镜单元对应设置；
遮光层，位于所述透镜阵列靠近所述光感器件阵列的一侧；在所述遮光层中设置有多个过孔，每个所述过孔与一个所述透镜单元对应设置；
所述像素单元包括多个不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；且所述遮光层在所述基底上的正投影覆盖所述第一极在所述基底上的正投影；所述透镜阵列位于所述基底背离所述第一极的侧面上。
2.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述像素单元包括不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；
所述透镜阵列位于所述基底与所述第一极所在层之间。
3.根据权利要求2所述的触控基板，其特征在于，所述遮光层位于所述透镜阵列和所述基底之间。
4.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述像素单元包括多个不同颜色的子像素，每个所述子像素包括第一极、发光层、第二极；所述像素阵列包括：基底和像素限定层；其中，
所述第一极设置在所述基底上，所述像素限定层设置在所述第一极上，所述发光层、第二极依次设置所述像素限定层上方；
所述透镜阵列位于所述第二极所在层上方。
5.根据权利要求4所述的触控基板，其特征在于，所述遮光层位于所述基底与所述第一极所在层之间，所述光感器件阵列位于所述遮光层与所述基底之间。
6.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述光感器件的材料包括单晶硅或者PIN材料。
7.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述遮光层的材料包括金属。
8.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的触控基板，以及与所述触控基板相对设置的盖板。
9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述盖板的厚度为H，折射率为n1，所述触控基板的透镜阵列的厚度为L，折射率为n2；所述透镜阵列与所述盖板之间的间隔为l，折射率为n；所述H、所述L、所述l、所述n1、所述n2、所述n的值大小的设置能够满足所述盖板上发生触控的触控体的物方视场半径小于等于50μm。
10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述过孔的半径为所述像素单元所发出的光物方视场边缘反射至所述透镜单元中的折射线与所述遮光层所在平面的交点，到沿所述透镜单元的弦中点垂直方向上的沿线之间距离。
11.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述光感器件的尺寸P满足如下公式：
Figure FDA0002738451570000031
其中，d为所述透镜单元的弦长的一半；m为像距，r过孔半径。
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