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CN110928017A - 显示面板 - Google Patents

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CN110928017A
CN110928017A CN201911284366.5A CN201911284366A CN110928017A CN 110928017 A CN110928017 A CN 110928017A CN 201911284366 A CN201911284366 A CN 201911284366A CN 110928017 A CN110928017 A CN 110928017A
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CN
China
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substrate
array
detector
display panel
micro lens
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CN201911284366.5A
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杨欢丽
张桂洋
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Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种显示面板，包括：第一基板；第二基板，包括衬底和位于衬底靠近第一基板侧的黑矩阵；液晶层，填充于第一基板和第二基板之间；偏光片，与第二基板贴合，且位于第二基板远离第一基板的一侧；盖板，与偏光片贴合，且位于偏光片远离第二基板的一侧；指纹识别模块，设置在黑矩阵的区域内，包括微透镜阵列和探测器阵列，微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，探测器单元与微透镜单元一一对应；其中，微透镜阵列设置在黑矩阵和盖板之间，探测器阵列设置在微透镜阵列远离盖板的方向上。本发明通过将指纹识别模块设置在显示面板的膜层结构内部，为指纹识别技术在显示屏内的开发应用提供了基础。

Description

显示面板
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种显示面板。
背景技术
指纹识别技术一直被广泛的应用于智能手机中，不仅可以实现屏幕的解锁，还拥有金融支付等功能。随着全面屏的流行，为了实现手机的高屏占比，一种全新的指纹识别技术——屏下指纹识别技术应运而生。常见的屏下指纹识别技术是在显示屏下外置添加指纹图像采集模块，在显示屏内的指纹识别应用并未出现实现方法。
因此，现有显示屏内的指纹识别技术有待开发。
发明内容
本发明提供一种显示面板，将指纹识别技术运用于显示屏内。
为解决以上问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种显示面板，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置，包括衬底和位于所述衬底靠近所述第一基板侧的黑矩阵；
液晶层，填充于所述第一基板和所述第二基板之间；
偏光片，与所述第二基板贴合，且位于所述第二基板远离所述第一基板的一侧；
盖板，与所述偏光片贴合，且位于所述偏光片远离所述第二基板的一侧；
指纹识别模块，设置在所述黑矩阵的区域内，包括微透镜阵列和探测器阵列，所述微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，所述探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，所述探测器单元与所述微透镜单元一一对应；
其中，所述微透镜阵列设置在所述黑矩阵和所述盖板之间，所述探测器阵列设置在所述微透镜阵列远离所述盖板的方向上。
在本发明提供的显示面板中，所述探测器阵列设置在所述第一基板上，所述微透镜阵列设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
在本发明提供的显示面板中，位于所述探测器单元中间位置的黑矩阵上设置有开孔。
在本发明提供的显示面板中，所述探测器阵列设置在所述黑矩阵和所述第二基板的衬底之间，所述微透镜阵列设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
在本发明提供的显示面板中，所述探测器阵列和所述微透镜阵列，均设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
在本发明提供的显示面板中，所述微透镜阵列材料的折射率为1.4～1.7。
在本发明提供的显示面板中，所述微透镜单元的口径为10～25um。
在本发明提供的显示面板中，所述微透镜单元的曲率半径为9～16um。
在本发明提供的显示面板中，所述微透镜单元的高度为3～15um。
在本发明提供的显示面板中，所述探测器单元的尺寸为5～15um。
本发明提供了一种显示面板，该显示面板包括：第一基板；第二基板，与第一基板相对设置，包括衬底和位于衬底靠近第一基板侧的黑矩阵；液晶层，填充于第一基板和第二基板之间；偏光片，与第二基板贴合，且位于第二基板远离第一基板的一侧；盖板，与偏光片贴合，且位于偏光片远离第二基板的一侧；指纹识别模块，设置在黑矩阵的区域内，包括微透镜阵列和探测器阵列，微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，探测器单元与微透镜单元一一对应；其中，微透镜阵列设置在黑矩阵和盖板之间，探测器阵列设置在微透镜阵列远离盖板的方向上。本发明通过将指纹识别模块设置在显示面板的膜层结构内部，为指纹识别技术在显示屏内的开发应用提供了基础。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的显示面板的第一种结构示意图。
图2为本发明实施例提供的显示面板的第二种结构示意图。
图3为本发明实施例提供的显示面板的第三种结构示意图。
图4为本发明实施例提供的显示面板的俯视示意简图。
图5为本发明实施例提供的微透镜单元的结构尺寸图。
图6为本发明实施例提供的第三种结构的显示面板的局部放大示意图。
图7(a)为本发明实施例提供的微透镜单元的第一种三维结构示意图。
图7(b)为本发明实施例提供的微透镜单元的第二种三维结构示意图。
图7(c)为本发明实施例提供的微透镜单元的第三种三维结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施方案，对本发明实施方案和/或实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显而易见的，下面所描述的实施方案和/或实施例仅仅是本发明一部分实施方案和/或实施例，而不是全部的实施方案和/或实施例。基于本发明中的实施方案和/或实施例，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方案和/或实施例，都属于本发明保护范围。
本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[左]、[右]、[前]、[后]、[内]、[外]、[侧]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明和理解本发明，而非用以限制本发明。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或是暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
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手指上，经手指反射形成反射光，所形成的反射光传输至指纹识别探测器中，指纹识别探测器对入射到其探测表面的光信号进行采集。由于指纹上存在特定的纹路，光在手指各位置处形成反射光的强度不同，最终使得各指纹识别探测器所采集到的光信号不同，进而实现指纹识别功能。
现有的指纹识别技术一般都是集成在显示面板的外部，显示屏内的指纹识别技术还有待开发，本发明提供一种显示面板将指纹识别技术应用于显示屏内部。
参考图1至图3，图1至图3为发明实施例提供显示面板的三种结构示意图，本发明提供的显示面板包括：
第一基板110；
第二基板120，与第一基板110相对设置，包括衬底121、位于衬底121靠近第一基板110侧的黑矩阵122、以及位于衬底121靠近第一基板110侧的色阻层123；
液晶层130，填充于第一基板110和第二基板120之间；
偏光片140，通过第一光学胶层161与第二基板120贴合，且位于第二基板120远离第一基板110的一侧；
盖板150，通过第二光学胶层162与偏光片140贴合，且位于偏光片140远离第二基板120的一侧；
指纹识别模块170，设置在黑矩阵122的区域内，包括探测器阵列171和微透镜阵列172，探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，探测器单元与微透镜单元一一对应；
其中，微透镜阵列172设置在黑矩阵和盖板之间，探测器阵列171设置在微透镜阵列172远离盖板的方向上。
本实施例提供一种显示面板，该显示面板包括指纹识别模块，指纹识别模块设置在黑矩阵的区域内，包括探测器阵列和微透镜阵列，探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，探测器单元与微透镜单元一一对应，其中，微透镜阵列设置在黑矩阵和盖板之间，探测器阵列设置在微透镜阵列远离盖板的方向上；通过将指纹识别模块设置在显示面板的膜层结构内部，为指纹识别技术在显示屏内的开发应用提供了基础。
指纹识别模块170包括探测器阵列171和微透镜阵列172，探测器阵列171和微透镜阵列172均呈阵列分布在显示面板中，其中，探测器单元与微透镜单元的数量相同，且微透镜单元一一对应的设置在探测器单元的接收表面上。
探测器单元用于接收来自指纹反射来的光线，并将其转换为电信号，再由电信号形成光学指纹图案，以完成指纹识别操作；该指纹反射光是指在手指触摸显示面板时，由显示面板发出的光线照射到手指并反射回来的光线。微透镜单元包括接收表面，用于接收上述指纹反射光。
微透镜单元用于将穿过其中的指纹反射光线，向其对应的探测器单元的接收表面进行汇聚。微透镜单元用于改变指纹反射光中相对于探测器单元的接收表面倾斜的光线路径，对倾斜的指纹反射光线的路径进行优化，使之趋于与探测器单元的接收表面相互垂直，以减少发生反射和折射的光线数量，从而提高光转换效率及其均匀性，进而提高形成的光学指纹图案的清晰度，提高指纹识别精度。
下面将结合具体的实施例对本发明提供的显示面板做进一步解释说明。
在一种实施例中，如图1所示，图1为本发明实施例提供的显示面板的第一种结构示意图。探测器阵列171设置在第一基板110上，微透镜阵列172设置在第二基板120和盖板150之间。
在本发明的实施例中，第一基板110为阵列基板，第二基板120为彩膜基板。具体的，探测器阵列171集成在阵列基板上，探测器阵列171可以位于像素电极层之上，探测器171阵列单独驱动；位于探测器阵列171之上的阵列基板的膜层结构均为透明膜层，以便于探测器阵列接收来自显示面板表面指纹反射过来的反射光。
微透镜阵列172可以设置在彩膜基板的衬底121上，如图1所示，第一光学胶层161用于粘结彩膜基板和偏光片140，同时用于平坦化和保护微透镜阵列172；微透镜阵列172还可以设置在偏光片140上，第二光学胶层162用于粘结偏光片140和盖板150，同时用于平坦化和保护微透镜阵列172。将微透镜阵列172设置在显示面板的膜层结构内，借助于光学胶层对微透镜阵列172进行平坦化和保护，无需增加其他膜层结构都微透镜阵列172进行平坦化和保护，降低了整个显示面板的厚度。
其中，第一光学胶层161和第二光学胶层162的材料均可以是OCA(OpticallyClear Adhesive)，OCA是具有光学透明的一层特种无基材的双面胶，具有高透光性(全光穿透率＞99％)，还具有高黏着力和高耐水性，应用于本发明实施例，既能保证指纹识别光线在经过OCA时不会发生损耗或损耗极少，又能保证微透镜阵列172在长时间使用中不会发生脱离或移动的问题。
微透镜阵列172的材料可以是透明有机材料，也可以是透明区级材料，且微透镜阵列172材料的折射率大于位于其上的光学胶层材料的折射率，这样才可以保证指纹识别光线在进入微透镜单元时，起到汇聚作用，微透镜阵列172材料的折射率为1.4～1.7。
如图4所示，图4为本发明实施例提供的显示面板的俯视示意简图。如图4中(a)所示，探测器单元171呈阵列排布在显示面板的黑矩阵122区域内，位于相邻行的色阻间隔区域内，同第二色阻1232周期性排列。如图4中(b)所示，微透镜单元172与探测器单元171一一对应设置，微透镜单元172与探测器单元171的中心在黑矩阵层122上的投影重合。
因此，微透镜单元的底部尺寸、相邻微透镜单元之间的间距由相邻行色阻之间的间隔距离、色阻的排列周期、开口率等因素综合决定。具体的，如图5所示，微透镜单元的底部口径D为10～25um。
如图7(a)至图7(c)所示，7(a)至图7(c)为本发明实施例提供的微透镜单元的三种三维结构示意图。微透镜单元的底部可以是圆形，可以是正方形，也可以是长方形，还可以是其他形状。
当微透镜单元的底部为圆形时，微透镜单元的成像也是圆形的，可以确保照射到微透镜单元外表面上的指纹识别光线都能得到汇聚效果。而一般探测器单元的形状为正方形或长方形，所以微透镜单元的底部为圆形，探测器单元相对于微透镜单元在黑矩阵层上的投影内接时，会存在指纹信号未完全接收住的情况；探测器单元对于微透镜单元在黑矩阵层上的投影外切时，会存在接收过多干扰光信号的情况。
因此，如图7(b)和图7(c)所示，将微透镜单元的底部设置为正方形或长方形，其成像面也会是正方形或长方形，同时将探测器单元的形状和尺寸分别设计为成像面形状和尺寸，这样就可以在充分利用有效的指纹识别光线，同时不会引入过多干扰光。当将探测器单元的底部设置为长方形时，其长边可以沿色阻重复排列方向，这样既可以收集更多指纹信号，也不会牺牲开口率。
微透镜单元的曲率半径R、矢高H则与上层光学胶层的材料、以及微透镜单元的材料有关，当上层光学胶层的材料、微透镜单元的材料发生变化时，其材料对应的折射率发生变化时，相应的光学胶层的厚度、微透镜单元的曲率半径R和矢高H也会变化。一般情况下，微透镜阵列材料和上层光学胶层材料的折射率范围均为1.4～1.7，微透镜单元的曲率半径R为9～16um，微透镜单元的矢高H为3～15um。
相应的，探测器单元的尺寸由微透镜单元的视场角(有效指纹识别光线)、微透镜单元的焦距、相邻指纹识别光线形成的干扰光的大小共同决定，一般为5～15um。探测器单元的形状通常为正方形，该正方形的边长范围为5～15um。
在本实施例中，由于探测器阵列171设置在阵列基板上，微透镜阵列172设置在彩膜基板上，相对应的探测器单元和微透镜单元之间有黑矩阵，黑矩阵会阻隔光线，因此需要在位于探测器单元和微透镜单元之间有黑矩阵122上设置开孔，开孔的位置应当位于探测器单元和微透镜单元的中心位置，开孔的形状和尺寸优选的，分别设计为指纹识别光线在开孔位置处的成像面的形状和尺寸，开孔的形状一般为正方形，开孔的尺寸一般为7～10um。
在另一种实施例中，如图2所示，图2为本发明实施例提供的显示面板的第二种结构示意图。探测器阵列171设置在黑矩阵122和第二基板的衬底121之间，微透镜阵列172设置在第二基板120和盖板150之间。
同上述实施例一样，微透镜阵列172可以设置在彩膜基板的衬底121上，如图1所示，第一光学胶层161用于粘结彩膜基板和偏光片140，同时用于平坦化和保护微透镜阵列172；微透镜阵列172还可以设置在偏光片140上，第二光学胶层162用于粘结偏光片140和盖板150，同时用于平坦化和保护微透镜阵列172。其中，第一光学胶层161和第二光学胶层162的材料均可以是OCA。
微透镜阵列172的材料可以是透明有机材料，也可以是透明区级材料，微透镜阵列172材料的折射率为1.4～1.7。
探测器单元和微透镜单元的设置方式、设置尺寸和设置原理均与上述实施例相类似，具体可参照上述实施例，在此不再赘述。
在本实施例中，探测器阵列171设置在黑矩阵122和第二基板的衬底121之间，相比于上述第一种结构的显示面板，相匹配的微透镜单元和探测器单元之间没有黑矩阵层，不会对光线进行阻挡，有利于探测器单元接收到微透镜单元汇聚的指纹识别光线。
相比于上述实施例，本实施例中相匹配的微透镜单元和探测器单元之间的距离缩短，指纹识别光线经由微透镜单元外表面汇聚后，经过较短的路径便被探测器单元接收，缩窄了有效指纹识别光线的范围，减少了干扰光对探测器单元的干扰，有利于显示面板对指纹更为精准的识别。
本实施例中，探测器阵列171可以通过先在第二基板的衬底121上集成探测器阵列171，然后在探测器阵列171上形成黑矩阵层122，再在黑矩阵层122上沉积色阻层123的方式设计得到。
在又一种实施例中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的显示面板的第三种结构示意图。探测器阵列171和微透镜阵列172，均设置在第二基板120和偏光片140之间。
在一种实施方案中，如图1和图2所示，微透镜阵列172仅包括微透镜单元，无透镜基底。
在另一种实施方案中，如图3和图6所示，微透镜阵列172包括透镜基底1721和微透镜单元1722，微透镜单元1722位于透镜基底远离探测器阵列的一侧，透镜基底1721和微透镜单元1722为一体设置。透镜基底1721覆盖探测器单元17。
在本实施例中，由于探测器阵列171和微透镜阵列172接触设置，直接在探测器单元171上制备微透镜单元，探测器单元171具有一定的厚度，会降低微透镜单元的实际矢高，因此需要在微透镜单元1722下设置透镜基底1721，透镜基底1721平坦化探测器单元，同时支撑微透镜单元1722。透镜基底1721的高度L2大于探测器单元171的高度L1。微透镜阵列172的总高度L3和第一光学胶161的高度L4之和为50～100um。
微透镜阵列172的材料可以是透明有机材料，也可以是透明区级材料，微透镜阵列172材料的折射率为1.4～1.7。
探测器单元和微透镜单元的设置方式、设置尺寸和设置原理均与上述实施例相类似，具体可参照上述实施例，在此不再赘述。
在本实施例中，探测器阵列171和微透镜阵列172接触设置，均设置于第二基板120和偏光片140之间。相比于上述第一种结构的显示面板，相匹配的微透镜单元和探测器单元之间没有黑矩阵层，不会对光线进行阻挡，有利于探测器单元接收到微透镜单元汇聚的指纹识别光线。
相比于上述第二种结构的显示面板，本实施例中相匹配的微透镜单元和探测器单元之间的距离进一步缩短，指纹识别光线经由微透镜单元外表面汇聚后，直接或经由极短的路径便被探测器单元接收，进一步缩窄了有效指纹识别光线的范围，减少了干扰光对探测器单元的干扰，更加有利于显示面板对指纹更为精准的识别。
根据上述实施例可知：
本发明实施例提供了一种显示面板，该面板包括：第一基板；第二基板，与第一基板相对设置，包括衬底和位于衬底靠近第一基板侧的黑矩阵；液晶层，填充于第一基板和第二基板之间；偏光片，与第二基板贴合，且位于第二基板远离第一基板的一侧；盖板，与偏光片贴合，且位于偏光片远离第二基板的一侧；指纹识别模块，设置在黑矩阵的区域内，包括微透镜阵列和探测器阵列，微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，探测器单元与微透镜单元一一对应；其中，微透镜阵列设置在黑矩阵和盖板之间，探测器阵列设置在微透镜阵列远离盖板的方向上。本发明通过将指纹识别模块设置在显示面板的膜层结构内部，为指纹识别技术在显示屏内的开发应用提供了基础。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种显示面板，其特征在于，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置，包括衬底和位于所述衬底靠近所述第一基板侧的黑矩阵；
液晶层，填充于所述第一基板和所述第二基板之间；
偏光片，与所述第二基板贴合，且位于所述第二基板远离所述第一基板的一侧；
盖板，与所述偏光片贴合，且位于所述偏光片远离所述第二基板的一侧；
指纹识别模块，设置在所述黑矩阵的区域内，包括微透镜阵列和探测器阵列，所述微透镜阵列包括阵列设置的微透镜单元，所述探测器阵列包括阵列设置的探测器单元，所述探测器单元与所述微透镜单元一一对应；
其中，所述微透镜阵列设置在所述黑矩阵和所述盖板之间，所述探测器阵列设置在所述微透镜阵列远离所述盖板的方向上。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述探测器阵列设置在所述第一基板上，所述微透镜阵列设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，位于所述探测器单元中间位置的黑矩阵上设置有开孔。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述探测器阵列设置在所述黑矩阵和所述第二基板的衬底之间，所述微透镜阵列设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述探测器阵列和所述微透镜阵列，均设置在所述第二基板和所述偏光片之间。
6.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述微透镜阵列材料的折射率为1.4～1.7。
7.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述微透镜单元的口径为10～25um。
8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述微透镜单元的曲率半径为9～16um。
9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述微透镜单元的高度为3～15um。
10.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述探测器单元的尺寸为5～15um。
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