显示面板和显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种显示面板和显示装置。

背景技术：

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。指纹对于每一个人而言是与身俱来的，是独一无二的，采用指纹识别功能能够提高显示装置的安全系数。

现有的指纹识别技术又分为电容式指纹识别和光学指纹识别，将光学指纹识别集成在显示面板中实现在显示面板的显示区内的指纹识别是目前研究的热点。目前指纹识别技术应用在有机发光显示面板的研究已经比较成熟，而将光感指纹识别技术应用在液晶显示面板屏内的研究仍然比较少见。

因此，提供一种在液晶显示屏内实现光感指纹识别的显示面板的显示装置，并且能够同时保证显示面板显示效果，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种显示面板和显示装置，实现液晶显示屏内的光感指纹识别，同时保证了显示面板显示效果。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种显示面板，包括：

显示区，显示区包括阵列排布的多个像素，像素包括至少三个子像素，子像素包括像素电极；

像素包括指纹像素，在指纹像素中包括指纹识别单元，指纹识别单元包括准直孔和光感单元，在垂直于所述显示面板方向上，所述准直孔与所述光感单元交叠，指纹识别单元至少位于一个子像素中；

在指纹像素中：在垂直于显示面板方向上，光感单元与像素电极不交叠。

第二方面，本发明还提供一种显示装置，包括本发明提供的任意一种显示面板。

与现有技术相比，本发明提供的显示面板和显示装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明提供的显示面板，像素包括指纹像素，指纹像素中包括指纹识别单元，在指纹识别像素中设置指纹识别单元中的光感单元与像素电极不交叠。本发明提供的显示面板在制作时像素电极不需要横跨光感单元之上的凹槽，能够避免像素电极由于横跨凹槽导致断线的风险；同时，设置光感单元与像素电极不交叠，即准直孔与像素电极不交叠，则在准直孔对应区域不会存在像素电极和第一电极各自施加电压后形成的电场，则该区域内的液晶分子不会发生偏转，从而光感单元所在区域反射的光线不会穿透液晶分子层由准直孔射出显示面板，改善了显示不良问题。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为相关技术中显示面板简化示意图；

图2为本发明提供的显示面板俯视示意图；

图3为图2中切线a-a'位置处显示面板一种可选实施方式剖面示意图；

图4为本发明提供的显示面板一种可选实施方式俯视示意图；

图5为本发明提供的显示面板中指纹像素一种可选实施方式俯视示意图；

图6为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图；

图7为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图；

图8为图7中切线b-b'位置处剖面示意图；

图9为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图；

图10为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图；

图11为图2中切线a-a'位置处另一种可选实施方式剖面示意图；

图12为图2中切线a-a'位置处另一种可选实施方式剖面示意图；

图13为本发明提供的显示装置示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为相关技术中显示面板简化示意图，如图1所示的，显示面板包括阵列基板101'、彩膜基板102'和液晶层103'，显示面板包括指纹识别单元zy'，指纹识别单元zy'包括对应设置的光感单元w'和准直孔k'，其中，指纹识别单元zy'制作在阵列基板101'一侧，图中并未示出阵列基板101'中的薄膜晶体管结构。在指纹识别阶段，得经手指反射的光经由准直孔k'射向光感单元w'，由于经指纹的谷和脊反射的光线的强度存在差异，光感单元w'根据检测到的光信号的强弱识别出指纹的谷和脊，进而经过图像化运算实现指纹识别。发明人发现在图1所示的显示面板，在应用时存在显示不良的问题。

发明人经大量研究和分析发现了导致显示不良的原因，一方面，相关技术中在制作显示面板的阵列基板101'时，为了满足光感单元w'的导电需求，需要在其上方设置第一电极y1'与其电连接，则第一电极y1'与光感单元w'之间的膜层j1需要被挖掉，导致在光感单元w'之上形成凹槽，第一电极y1'在凹槽内与光感单元w'电连接，为了保证光感单元w'之上膜层的透光性能，还需要将光感单元w'之上的部分膜层挖掉(比如图中示意的膜层j2)，则导致光感单元w'之上形成了较深的凹槽c'，再在光感单元w'之上制作像素电极x'时，像素电极x'需要横跨凹槽c'，又由于像素电极x'的制作材料较薄，则会导致像素电极x'在凹槽c'位置处存在断线风险，像素电极x'出现断线后，则该像素电极x'对应的子像素即不能正常显示，导致显示不良现象；另一方面，在光感单元w'之上同时设置有像素电极x'和第一电极y1'，由于像素电极x'和第一电极y1'之间距离较近会产生耦合电容形成电场，从而会控制光感单元w'之上液晶分子发生偏转，由于光感单元w'通常采用光电二极管制作，则光感单元w'所在的区域存在金属(例如用于遮光的遮光层ls')及pin结，而因此具有反射光线的性质。当光感单元w'之上液晶分子发生偏转后，如图1示意的，液晶盒内的光线可能会被反射后经由准直孔出射，导致显示不良。

由此，发明人对现有技术进行改进，提出一种显示面板，图2为本发明提供的显示面板俯视示意图，图3为图2中切线a-a'位置处显示面板一种可选实施方式剖面示意图。

如图2所示，显示面板，包括：显示区aa，显示区aa包括阵列排布的多个像素p，像素p包括至少三个子像素sp，图2以一个像素p包括三个子像素sp为例进行示意。可选的，一个像素p包括红、绿、蓝三种颜色的子像素，或者一个像素p包括红、绿、蓝、白四种颜色的子像素，子像素sp包括像素电极x(参考图3中的示意)。

如图2示意的，本发明中显示区aa被划分为多个子像素sp，本发明中定义的子像素sp包括开口区q和包围开口区q的非开口区fq，其中开口区q为透光区，即为子像素sp的发光区域。本发明中像素p包括指纹像素zp，在指纹像素zp中包括指纹识别单元zy，指纹识别单元zy包括准直孔k和光感单元w(图2未示意)，在垂直于所述显示面板方向上，准直孔k与光感单元w交叠。指纹识别单元zy至少位于一个子像素sp中；即在本发明提供的显示面板中，指纹识别单元zy可以位于一个子像素sp中(如图2中示意)、也可以位于两个子像素sp中、或者也可以位于三个子像素sp中，实际中可以根据指纹检测需求和显示面板的子像素尺寸来设置指纹识别单元的尺寸大小。

可选的，本发明提供的显示面板中可以是所有的像素均为指纹像素zp，即整个显示区aa均能够实现指纹识别；或者，也可以如图2所示的仅有部分像素为指纹识别像素zp，实现部分显示区的指纹识别。

如图3所示的，在指纹像素zp中：在垂直于显示面板方向e上，准直孔k与光感单元w交叠，光感单元w与像素电极x不交叠。如图中示意的本发明还设置有准直层zz(图中准直层的个数和位置仅是示意)，在准直层zz中设置有缺口，至少两个准直层zz的缺口交叠形成准直孔k，本发明中准直孔k的设置能够限制经手指反射的光线通过准直孔k到达光感单元w上。

继续参考图3所示，本发明提供的显示面板为液晶显示面板，显示面板包括相对设置的阵列基板101和彩膜基板102、设置在阵列基板101和彩膜基板102之间的液晶层103，图中示意出了彩膜基板102中的色阻1021。可选的，光感单元w为光敏二极管，包括p型半导体部和n型半导体部，为了满足光感单元w的导电需要，显示面板中还设置有第一电极y1，第一电极y1与光感单元w相接触连接，图中未示出光敏二极管的详细结构。像素电极x连接到阵列基板101的像素开关管(即薄膜晶体管)t上，像素开关管t作为子像素的开关控制单元，图中像素开关管t的结构仅做示意性表示，本发明中像素开关管t可以为图中示意的顶栅结构，也可以为底栅结构。本发明在制作光感单元w时可以复用部分像素开关管t的工艺制程，为了保证光感单元w之上区域的透光性能和实现第一电极y1与光感单元w之间的电连接，则将光感单元w与第一电极y1之间的膜层结构(j3)挖掉，在光感单元w之上形成凹槽c(即挖掉光感单元之上的部分膜层)，第一电极y1在凹槽内与光感单元w连接，然后制作第一电极y1与像素电极x之间的绝缘膜层，然后制作像素电极x。本发明中准直孔k与光感单元w对应设置，设置准直孔k与像素电极x不交叠，即在光感单元w的上方对应的区域不设置像素电极x。即本发明中像素电极x不需要横跨光感单元w之上的凹槽c。

可选的，本发明中还设置有遮光层ls，遮光层ls可以遮挡显示面板外部的光线，例如来自阵列基板101远离彩膜基板102一侧的光线，当显示面板应用于显示装置中时，遮光层ls可以遮挡背光的光线，避免光线直射光感单元w的导致光感开关d1出现漏电流。

本发明提供的显示面板，像素包括指纹像素，指纹像素中包括指纹识别单元，在指纹像素中设置指纹识别单元中的光感单元与像素电极不交叠。本发明提供的显示面板在制作时像素电极不需要横跨光感单元之上的凹槽，能够避免像素电极由于横跨凹槽导致断线的风险；同时，设置光感单元与像素电极不交叠，即准直孔与像素电极不交叠，则在准直孔对应区域不会存在像素电极和第一电极各自施加电压后形成的电场，则该区域内的液晶分子不会发生偏转，从而光感单元所在区域反射的光线不会穿透液晶分子层由准直孔射出显示面板，改善了显示不良问题。

继续参考图2所示的，子像素sp包括开口区q和包围开口区q的非开口区fq，指纹识别单元zy位于非开口区fq。在彩膜基板中设置有黑矩阵，黑矩阵采用遮光材料制作，黑矩阵上设置的多个开口即对应子像素sp的开口区q。本发明中指纹识别单元zy包括准直孔和光感单元，在制作准直孔时需要在显示面板的膜层结构中设置准直层，准直层上设置的缺口形成准直孔，在进行指纹识别时，需要保证经手指指纹反射的光线穿过准直孔照射到光感单元上，所以需要设置准直孔周围的区域具有不透光的性能，本发明中将指纹识别单元设置在非开口区，不影响开口区的显示。

在一种实施例中，继续参考图2所示，本发明中指纹识别单元zy位于一个子像素sp中。该实施方式以一个像素p包括三个子像素sp进行示意，由于指纹像素zp中设置有指纹识别单元zy，指纹识别单元zy占据了子像素sp的部分空间，则会导致指纹识别单元zy所在的子像素sp的开口区q的面积变小。可选的，本发明中设置指纹像素zp中各个子像素sp的开口区面积大小相同，即指纹像素zp中各不同颜色子像素sp的开口区面积大小相同，从而保证各不同颜色子像素相互配合后的色彩显示效果。

在一种实施例中，图4为本发明提供的显示面板一种可选实施方式俯视示意图。如图4所示，指纹识别单元zy位于两个子像素sp中，该指纹识别单元zy对应的光感单元与两个子像素sp的像素电极均不交叠，以一个像素p包括三个子像素sp进行示意。可选的，该实施方式中设置指纹像素zp中各个子像素sp的开口区面积大小相同，从而保证各不同颜色子像素相互配合后的色彩显示效果。

在一种实施例中，图5为本发明提供的显示面板中指纹像素一种可选实施方式俯视示意图。显示面板包括基板，子像素还包括像素开关管，像素电极与像素开关管电连接；在指纹像素中：光感单元在基板的正投影为第一投影，像素电极在基板的投影为第二投影，像素开关管在基板的投影为第三投影，第二投影位于第一投影和第三投影之间。如图5所示，仅以指纹识别单元zy位于一个子像素中进行示意，像素电极x与像素开关管t电连接。从俯视角度观看的俯视图中，光感单元w与其在基板上的投影重合，像素电极x与其在基板上的投影重合，像素开关管t与其在基板上的投影重合，所以该实施方式如图5中示意的，从俯视角度观看，像素电极x位于光感单元w与像素开关管t之间。一个像素电极x对应一个子像素，图5仅以一个指纹像素包括三个子像素进行示意。该实施方式中从俯视角度看像素电极x位于光感单元w与像素开关管t之间，也即能够实现光感单元与像素电极不交叠，像素电极连接到像素开关管时，不需要像相关技术中那样横跨光感单元之上的凹槽，从而能够避免像素电极由于横跨凹槽导致断线的风险；同时，设置光感单元与像素电极不交叠，也即准直孔与像素电极不交叠，则在准直孔对应区域不会存在像素电极和第一电极各自施加电压后形成的电场，则该区域内的液晶分子不会发生偏转，从而光感单元所在区域反射的光线不会穿透液晶分子层由准直孔射出显示面板，改善了显示不良问题。

在一种实施例中，图6为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图。如图6所示，示意光感单元w位于两个像素电极x之间，该实施方式即在显示面板中存在指纹像素zp和非指纹像素fzp。可选的，在某些高像素密度的显示面板中，可以设置包括指纹像素和非指纹像素，能够保证像素的设置密度，同时能够实现全面屏的指纹识别。

在一种实施例中，图7为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图。图8为图7中切线b-b'位置处剖面示意图。图9为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图。

如图7所示，显示面板包括半导体有源层11，半导体有源层11包括有源分部11w；像素开关管t的有源层位于有源分部11w，在垂直于显示面板方向上，至少在指纹像素中zp，至少部分有源分部11w与像素电极x交叠，显示面板中还包括扫描线g和数据线d，扫描线g为子像素提供扫描信号，其中有源分部11w中与扫描线g交叠的区域为有源层(图中并未标出)。图7为俯视角度观看示意图，俯视角度即为垂直于显示面板方向上观看。图7示出了光感单元w。如图8所示，光感单元w为光电二极管，其核心部件是pn结，pn结是由一个n型掺杂区(即n型半导体部w1)和一个p型掺杂区(即p型半导体部w2)紧密接触所构成的。n型半导体部w1位于半导体有源层11，即n型半导体部w1与像素开关管t的有源层在同一刻蚀工艺中制作，在同一膜层制作时，由于工艺限制不同的元件之间具有一定的间隔(如图7中示意光感单元w与有源分部11w之间间隔距离h)。

如图9所示，该实施方式中，有源分部11w与像素电极x交叠。同样由于工艺限制，光感单元w与有源分部11w之间间隔距离h。对比图9和图7可以看出，图7实施例中设置至少部分有源分部11w与像素电极x交叠，能够在方向f上节省非开口区fq(不透光区)的空间。需要说明的是半导体有源层11具有半透明特性，有源分部11w与像素电极x交叠后，并不影响有源分部11w之上的液晶分子的偏转，所以并不会影响该区域的出光，即本发明的设计对像素的开口区的显示没有影响，同时能够减小非开口区的面积，有利于提升开口率。

需要说明的是，图7中有源分部11w的形状仅是示意性表示，有源分部的形状也可以为l形或者直线形，在此不再附图示意。

在一种实施例中，图10为本发明提供的显示面板的另一种可选实施方式俯视示意图。如图10所示，指纹像素还包括指纹控制单元zy，指纹控制单元zy位于一个子像素sp中，指纹控制单元zy包括至少一个指纹开关管zt，指纹开关管zt与光感单元电w连接。该实施方式将指纹控制单元zy设置在一个子像素中，可以与光感单元电w具有如图所示的相对位置，在制作时光感单元电w和指纹控制单元zy可以均设置非开口区，此种设计能够实现对指纹像素内空间的合理利用，保证指纹像素中各个子像素的开口区面积相等，从而保证各不同颜色子像素相互配合后的色彩显示效果。

继续参考图10所示的，显示区还包括：至少一条控制线22、至少一条信号线33；指纹开关管zt的控制端和控制线22电连接，指纹开关管zt的第一端和信号线33电连接，指纹开关管zt的第二端和光感单元w电连接。其中，指纹开关管zt作为一个晶体管，其控制端即为晶体管的栅极，第一端和第二端分别为源极端或者漏极端。向控制线22输入有效电平信号后，能够控制指纹开关管zt打开，从而光感单元w接收到光信号后转化成指纹电信号，指纹电信号传给第二端，然后经由第一端将指纹电信号传给信号线33用于指纹识别检测。

继续参考图10所示的，显示面板还包括多条扫描线g和多条数据线d；可选的，控制线22与扫描线g位于同一膜层，信号线33与数据线d位于同一膜层。该实施方式中将控制线与扫描线设置在同层，在制作时能够与扫描线在同一工艺制程中制作完成，将信号线与数据线设置在同层，在制作时能够与数据线在同一工艺制程中制作完成，即控制线和数据线的制作复用显示面板中原有的工艺制程，工艺相对简单。

图11为图2中切线a-a'位置处另一种可选实施方式剖面示意图。如图11所示，显示面板包括基板1011和位于基板1011之上的半导体有源层11；第一金属层m1，位于半导体有源层11远离基板1011一侧，控制线22与扫描线g位于第一金属层m1；第二金属层m2，位于第一金属层m1远离半导体有源层11一侧，信号线33与数据线d位于第二金属层m2。可选的，如图所示的像素晶体管t的有源层位于半导体有源层11、栅极位于第一金属层m1、源极和漏极位于第二金属层m2。在制作时控制线、扫描线、信号线和数据线均可以复用晶体管的制作工艺，有利于简化工艺制程。

在一种实施例中，图12为图2中切线a-a'位置处另一种可选实施方式剖面示意图。如图12所示，准直孔至少包括一个第一准直孔k1和一个第二准直孔k2，在垂直于显示面板方向e上，第一准直孔k1和第二准直孔k2交叠；显示面板包括准直层，准直层包括第一准直层zz1和第二准直层zz2，第一准直孔k1位于第一准直层zz1，第二准直孔k2位于第二准直层zz2；显示面板包括相对设置的阵列基板101和彩膜基板102，第一准直层zz1位于彩膜基板102，第二准直层zz2位于阵列基板101。本发明中至少在阵列基板和彩膜基板一侧各自设置一个准直层以实现准直孔的制作，保证将指纹反射的光线限定在准直孔内射向光感单元上。可选的，本发明中也可以设置有3个或者4个准直层，实际制作时可根据具体需求进行设计。

为了保证指纹检测的光线在准直孔内穿过后射向光感单元上，需要保证准直孔周围具有遮光性能，本发明设置准直层采用遮光材料制作，以实现对准直孔周围的遮光性。

可选的，继续参考图12所示，彩膜基板102包括黑矩阵bm，第一准直层zz1与黑矩阵bm同层。在制作时可以将黑矩阵复用为第一准直层，在制作时，黑矩阵上需要设置开口以形成子像素的透光区(也即开口区)，第一准直孔能够与黑矩阵上的开口在同一工艺制程中制作，有利于简化工艺制程。

本发明还提供一种显示装置，图13为本发明提供的显示装置示意图。如图13所示，显示装置包括本发明任意实施例提供的显示面板100。本发明实施例提供的显示装置可以是任何具有显示功能的电子产品，包括但不限于以下类别：电视机、笔记本电脑、桌上型显示器、平板电脑、数码相机、手机、智能手环、智能眼镜、车载显示器、医疗设备、工控设备、触摸交互终端等。

通过上述实施例可知，本发明提供的显示面板和显示装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明提供的显示面板，像素包括指纹像素，指纹像素中包括指纹识别单元，在指纹识别像素中设置指纹识别单元中的光感单元与像素电极不交叠。本发明提供的显示面板在制作时像素电极不需要横跨光感单元之上的凹槽，能够避免像素电极由于横跨凹槽导致断线的风险；同时，设置光感单元与像素电极不交叠，即准直孔与像素电极不交叠，则在准直孔对应区域不会存在像素电极和第一电极各自施加电压后形成的电场，则该区域内的液晶分子不会发生偏转，从而光感单元所在区域反射的光线不会穿透液晶分子层由准直孔射出显示面板，改善了显示不良问题。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。