顯示面板及其製作方法、顯示設備與流程

2024-02-07 23:23:15

本公開的實施例涉及一種顯示面板、顯示設備和顯示面板的製作方法。

背景技術：

基於發光二級管的微顯示器是虛擬實境(Virtual Reality，簡稱VR)和增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)研究領域的熱點之一。與液晶顯示器相比，基於發光二級管的微顯示器具有體積小、低能耗、生產成本低、自發光、寬視角及響應速度快等優點，進而在智能眼鏡、頭戴式顯示器、夜視儀等顯示領域開始逐漸取代傳統的液晶顯示屏。

技術實現要素：

本公開的一個實施例提供了一種顯示面板，該顯示面板包括半導體襯底基板、顯示陣列、成像陣列和圖像識別單元。顯示陣列形成在所述半導體襯底基板上且包括多個按陣列排列的顯示像素，其中，每個所述顯示像素包括至少一個顯示子像素，每個所述顯示子像素包括發光元件。成像陣列形成在所述半導體襯底基板上且包括多個成像像素，其中，每個所述成像像素包括至少一個成像子像素，所述多個顯示子像素與所述多個成像子像素混合布置。圖像識別單元被配置為識別所述成像陣列所獲取的圖像。

本公開的另一個實施例提供了一種顯示設備，該顯示設備包括上述的顯示面板。

本公開的再一個實施例提供了一種顯示面板的製作方法，該製作方法包括提供半導體襯底基板，在所述半導體襯底基板上形成顯示陣列和成像陣列，在所述半導體襯底基板上形成圖像識別單元。所述顯示陣列包括多個按陣列排列的顯示像素，每個所述顯示像素包括至少一個顯示子像素，每個所述顯示子像素包括發光元件，所述成像陣列包括多個成像像素，每個所述成像像素包括至少一個成像子像素，所述多個顯示子像素與所述多個成像子像素混合布置。所述圖像識別單元被配置為識別所述成像陣列所獲取的圖像。

附圖說明

為了更清楚地說明本公開實施例的技術方案，下面將對實施例或相關技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本公開的一些實施例，並非對本公開的限制。

圖1是本公開一個實施例提供的一種顯示面板的平面示意圖；

圖2是本公開一個實施例提供的一種顯示面板的另一種結構的平面示意圖；

圖3是本公開一個實施例提供的一種顯示面板的再一種結構的平面示意圖；

圖4是本公開一個實施例提供的一種顯示面板的虹膜識別單元的工作流程圖；

圖5是本公開一個實施例提供的一種顯示面板的功能模塊示意圖；

圖6是本公開另一個實施例提供的一種顯示設備的示意圖；以及

圖7是本公開再一個實施例提供的一種顯示面板製作方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本公開實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述參考在附圖中示出並在以下描述中詳述的非限制性示例實施例，更加全面地說明本公開的示例實施例和它們的多種特徵及有利細節。應注意的是，圖中示出的特徵不是必須按照比例繪製。本公開省略了已知材料、組件和工藝技術的描述，從而不使本公開的示例實施例模糊。所給出的示例僅旨在有利於理解本公開示例實施例的實施，以及進一步使本領域技術人員能夠實施示例實施例。因而，這些示例不應被理解為對本公開的實施例的範圍的限制。

除非另外特別定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本公開所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的「第一」、「第二」以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。此外，在本公開各個實施例中，相同或類似的參考標號表示相同或類似的構件。

隨著行動支付和移動信息交流的快速發展，對於適用於顯示器件的更便捷、更有效的安防技術的需求也日益增長。虹膜識別技術和人臉識別技術等人體生物識別技術逐漸被移動電子設備採用。如果通過引入圖像識別模塊來使得顯示器件具有虹膜識別或人臉識別等人體生物識別功能，這增加了顯示器件的體積、重量、成本和功耗，與當前消費者對於電子產品尤其是消費類電子產品的要求、期待相違背。

本公開的實施例提供了一種顯示面板、顯示設備和顯示面板的製作方法，通過將虹膜識別或/和人臉識別等人體生物識別功能集成在顯示面板中，可以在提升顯示面板安全性的同時降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。

本公開的至少一個實施例提供了一種顯示面板，該顯示面板包括半導體襯底基板、顯示陣列、成像陣列和圖像識別單元。顯示陣列形成在半導體襯底基板上且包括多個按陣列排列的顯示像素，每個顯示像素包括至少一個顯示子像素，每個顯示子像素包括發光元件。成像陣列形成在半導體襯底基板上且包括多個成像像素，每個成像像素包括至少一個成像子像素，多個顯示子像素與多個成像子像素混合布置。所述顯示子像素與所述成像子像素在所述半導體襯底基板的投影不交疊。圖像識別單元被配置為識別成像陣列所獲取的圖像。

例如，圖1是本公開一個實施例的顯示面板100的平面示意圖。如圖1所示，該顯示面板100包括半導體襯底基板110、顯示陣列120、成像陣列130和圖像識別單元140。例如，該圖像識別單元可以為人體生物圖像識別單元。顯示陣列120形成在半導體襯底基板110上且包括多個按陣列排列的顯示像素121，每個顯示像素121包括三個顯示子像素122，每個顯示子像素122包括發光元件123，顯示像素121中的三個相鄰的顯示子像素122的發光元件123的發光顏色彼此不同(例如紅綠藍光)。成像陣列130形成在半導體襯底基板110上且包括多個成像像素131，每個成像像素131包括一個成像子像素132。多個顯示子像素122與多個成像子像素132混合布置，例如，每個成像子像素132設置於相鄰的四個顯示子像素122之間。圖像識別單元140被配置為識別成像陣列130所獲取的圖像。

顯示子像素122與成像子像素132的混合布置方式不限於圖1所示的情形，還可以是如下所述的情形。

例如，如圖2所示，每個顯示像素121包括三個顯示子像素122，顯示像素121中的三個顯示子像素122的發光元件123的發光顏色彼此不同，每個成像像素131包括一個成像子像素132，每個成像像素131/成像子像素132設置於列方向上相鄰的兩個顯示像素121之間；顯然，每個成像像素131/成像子像素132還可以設置於行方向上相鄰的兩個顯示像素121之間，或者設置於相鄰的四個顯示像素121(由相鄰的兩行和相鄰的兩列中的四個顯示像素構成)之間，再或者設置於行方向上或列方向上相鄰的兩個顯示子像素122之間。

例如，如圖3所示，每個顯示像素121包括一個顯示子像素122，每個成像像素131包括一個成像子像素132。每個成像像素131/成像子像素132設置於相鄰的四個顯示子像素122(由相鄰的兩行和相鄰的兩列中的四個顯示子像素構成)之間，顯然，每個成像像素131/成像子像素132還可以設置於行方向上或列方向上相鄰的兩個顯示像素121之間。

例如，當顯示陣列的像素排列方式為delta像素排列時，每個成像像素131/成像子像素132還可以設置於相鄰的三個顯示子像素122之間或者設置於相鄰的三個顯示像素121之間。

例如，每個成像像素131還可以包括多個成像子像素132(例如，每個成像像素131包括三個成像子像素132)，成像像素131中的成像子像素132的工作波長可以不同，成像子像素132可根據實際應用需求混合布置於顯示子像素122之間，對此本公開的實施例不做具體限定。

例如，根據實際應用需求，成像子像素132可以設置在整個顯示陣列120的相鄰的兩個、三個或四個顯示像素121或相鄰的兩個、三個或四個顯示子像素122之間，成像子像素132也可以僅設置在一定面積區域的顯示陣列120的相鄰的兩個、三個或四個顯示像素121或相鄰的兩個、三個或四個顯示子像素122之間。例如，成像子像素132之間的間距和密度可以根據顯示陣列120和實際應用需求進行相應設置。

例如，根據實際應用需求，成像子像素132的尺寸可以小於顯示子像素122的尺寸。顯然，成像子像素132的尺寸還可以等於或者大於顯示子像素122的尺寸。

例如，根據實際應用需求，成像子像素132的工作面(電磁波接收面，例如紅外光接收面)的高度可以高於顯示子像素122的發光面。顯然，成像子像素132的工作面的高度還可以等於或者低於顯示子像素122的發光面。

例如，根據實際應用需求，成像子像素132還可以採用替代式的方式混合布置在顯示子像素122之間。例如，可以將若干個(例如，四個)行方向上的顯示子像素122中的一個替換成成像子像素132。又例如，還可以將若干個(例如，四個)列方向上的顯示子像素122中的一個替換成成像子像素132。本公開的實施例對此不做限定。

綜上所述，對於不同的像素陣列排列方式和實際應用需求，顯示子像素122與成像子像素132具體的混合布置的方式可以根據具體的情況和需求進行設定，因此，本公開的實施例對於顯示子像素122與成像子像素132混合布置的方式不做具體限定。

由於採用了顯示子像素122與成像子像素132混合布置的方式，成像陣列130無需佔用顯示面板100的額外空間，由此可以降低顯示面板100的尺寸，提高產品的集成度，減小產品的體積。

例如，製造半導體襯底基板110的材料為可以為單晶矽、鍺或砷化鎵，優選為單晶矽。例如，成像陣列130可以使用製備例如CMOS集成電路的半導體集成電路製造工藝形成在半導體襯底基板110上。例如，發光元件123可以是有機發光二級管或無機發光二極體(例如，微LED)。例如，對於有機發光二級管型發光元件，可以通過下述方式形成。首先，在半導體襯底基板110上通過半導體集成電路製造工藝製備驅動陣列層，該驅動陣列層包括用於發光元件的驅動電路(例如包括開關電晶體、驅動電晶體、存儲電容等)，然後在包括驅動電路的驅動陣列層之上形成電極層，該電極層例如與驅動電晶體的源極或漏極電連接，然後在電極層上蒸鍍各有機功能層，例如，電子注入層、電子傳輸層、有機發光層、空穴傳輸層、空穴注入層和透明電極。例如，對於無機發光二極體(例如，微LED)型發光元件，可以使用MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉澱)工藝形成在半導體襯底基板110上。

成像陣列130的每個成像子像素可以包括光電檢測單元以及讀出電路，二者例如通過半導體集成電路工藝形成於半導體襯底基板110上，該光電檢測單元例如為如光敏元件、光電傳感器。半導體集成電路工藝例如可以參照已有的製備成像陣列(成像裝置)以及顯示裝置的工藝進行，這裡不再贅述。

例如，圖像識別單元140可以是虹膜識別單元、人臉識別單元或者指紋識別單元等人體生物圖像識別單元。圖像識別單元140可以對成像陣列130所獲取的人體生物圖像進行特徵提取，並將獲得的特徵與預先存儲的人體生物圖像庫進行對比，並判斷是否匹配。由於採用了人體生物特徵識別技術，該顯示面板100的使用安全性得到了提升。例如，圖像識別單元140可以使用半導體集成電路製造工藝形成在半導體襯底基板110上。

例如，在圖像識別單元140是虹膜識別單元的情況下，虹膜識別單元可以形成於半導體襯底基板110上位於顯示陣列120的一側且被配置為識別成像陣列130所獲取的虹膜圖像。例如，虹膜識別單元可以形成於半導體襯底基板110上位於顯示陣列120的下側或者右側。例如，虹膜識別單元可以通過如圖4所示的方法識別成像陣列130所獲取的虹膜圖像。

首先，對成像陣列獲得的虹膜圖像進行圖像處理並獲得預處理圖像。對虹膜圖像進行圖像處理並獲得預處理圖像的目的是使預處理圖像能夠滿足提取虹膜特徵的需求。例如，對虹膜圖像可以進行如下圖像處理步驟：(1)虹膜定位，確定內圓、外圓和二次曲線在圖像中的位置，內圓為虹膜與瞳孔的邊界，外圓為虹膜與鞏膜的邊界，二次曲線為虹膜與上下眼皮的邊界；(2)虹膜圖像歸一化，將圖像中的虹膜大小，調整到識別系統設置的固定尺寸；(3)圖像增強，其目的是通過對歸一化後的圖像進行亮度、對比度和平滑度等處理，提高圖像中虹膜信息的識別率。然後，可以提取所述預處理圖像中的虹膜特徵，例如，可以採用特定的算法從預處理圖像中提取出虹膜識別所需的特徵點，並對其進行編碼。最後，將提取獲得的虹膜特徵與虹膜圖像庫進行比對，並判斷是否匹配。例如，可以通過將提取得到的特徵編碼與資料庫中的虹膜圖像特徵編碼逐一匹配，判斷虹膜圖像庫是否存在匹配虹膜。

由於人類的虹膜特徵在出生之前就以隨機組合的方式確定下來了，一旦形成終生不變。虹膜識別的準確性是各種生物識別中最高的。因此，通過將虹膜識別單元集成在顯示中，可以進一步的提升顯示面板的使用安全性。

例如，成像像素131中的光電檢測單元(例如，光敏元件、光電傳感器)可以工作在可見光波段或/和近紅外波段。例如，工作在可見光波段的成像像素131的工作波長可以位於400-799納米之間，工作在近紅外波段的成像像素131的工作波長可以為800-1200納米或/和1201-2500納米之間。在成像像素131工作在近紅外波段的情況下，成像陣列130可以獲得更細微、更清晰的虹膜圖像，由此可以提升識別率。此時，顯示面板100還包括紅外光源141(例如，該紅外光源141為近紅外光源)，紅外光源141可以設置在顯示陣列120的一側，並且被配置為向用戶發射紅外光，例如，紅外光源141可以設置在顯示陣列120的下部。例如，紅外光源141可以通過光學膠或焊接等其他方式設置在半導體襯底基板110的相應位置。例如，在成像像素131工作在可見光波段的情況下，顯示陣列120中的部分光學元件可以作為掃描眼睛的光源，因此無需設置額外的光源，由此可以進一步降低顯示面板100的體積、重量和成本。

由於可以通過例如半導體集成電路製造工藝在半導體襯底基板上直接形成成像陣列、薄膜電晶體、圖像識別單元等，因此可以降低成像陣列、薄膜電晶體、圖像識別單元的尺寸並減少外部連線，由此可以降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。由於可以通過蒸鍍工藝在半導體襯底基板上形成有機發光二級管或者可以通過MOCVD工藝在半導體襯底基板上形成無機發光二極體(例如，微LED)，因此可以將人體生物識別功能集成在顯示面板中，由此可以在提升顯示面板安全性的同時降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。

例如，圖5是本公開一個實施例的顯示面板的功能模塊示意圖。如圖5所示，該顯示面板還包括讀出電路。讀出電路可以形成於半導體襯底基板上且被配置為將成像陣列所獲取的圖像信號讀出並傳遞給圖像識別單元。例如，讀出電路可以使用半導體集成電路製造工藝在半導體襯底基板上形成。

例如，如圖5所示，該顯示面板還可以包括時間控制單元、數據驅動單元和掃描驅動單元等。時間控制單元被配置為通過控制數據驅動單元和掃描驅動單元來控制顯示陣列中的發光元件，進而實現顯示功能。例如，該顯示面板還可以包括伽馬緩衝單元，伽馬緩衝單元被配置為通過檢出圖像信號中的深色部分和淺色部分，並使兩者比例增大，進而提高顯示圖像的對比度。例如，時間控制單元、數據驅動單元、掃描驅動單元和伽馬緩衝單元可以使用半導體集成電路製造工藝形成於半導體襯底基板上。

例如，讀出電路獲取的人體生物圖像還可以通過圖像識別單元傳遞給時間控制單元並作為其顯示數據輸入，由此可以顯示成像陣列所獲取人體生物圖像。

例如，如圖5所示，該顯示面板還可以包括I2C總線。I2C總線(I2C bus，Inter-IC bus)是一個雙向的兩線連續總線，用於提供集成電路之間的通信線路。在該顯示面板中，I2C總線被配置為實現時間控制單元和伽馬緩衝單元的通信。I2C總線例如可以使用半導體集成電路製造工藝形成於半導體襯底基板上。例如，如圖5所示，該顯示面板還可以包括電壓轉換單元。電壓轉換單元被配置為接收外界電壓，並將其轉換為適合的電壓來驅動顯示陣列和成像陣列。圖5所示的SERADD為串行接口最低加權位位址。

由於可以使用半導體集成電路製造工藝將讀出電路、時間控制單元、數據驅動單元、掃描驅動單元、伽馬緩衝單元、I2C總線的一種或多種直接形成在半導體襯底基板上，因此可以降低其尺寸並減少外部連線，由此可以降低顯示面板和顯示設備的體積、重量和成本。

例如，圖6是本公開再一個實施例提供的一種顯示設備10的示意圖。該顯示設備10包括本公開任一實施例所述顯示面板100。需要說明的是，對於該顯示設備10的其它必不可少的組成部分均為本領域的普通技術人員應該理解具有的，在此不做贅述，也不應作為對本發明的限制。該顯示設備10可以將人體生物識別功能集成在顯示面板100中，由此可以在提升顯示面板100安全性的同時降低顯示面板100和顯示設備10的體積和重量。

例如，基於同一發明構思，本公開實施例還提供了一種顯示面板的製作方法。該顯示面板的製作方法包括：提供半導體襯底基板；在半導體襯底基板上形成顯示陣列和成像陣列；以及在半導體襯底基板上形成圖像識別單元。顯示陣列包括多個按陣列排列的顯示像素，每個顯示像素包括至少一個顯示子像素，每個顯示子像素包括發光元件，成像陣列包括多個成像像素，每個成像像素包括至少一個成像子像素，多個顯示子像素與多個成像子像素混合布置；圖像識別單元被配置為識別成像陣列所獲取的圖像。

例如，圖7是本公開再一個實施例提供的一種顯示面板的製作方法的流程圖。以圖1所示出的情形為例，如圖7所示，該製作方法可以包括以下步驟：

步驟S10：提供半導體襯底基板；

步驟S20：在半導體襯底基板上形成顯示陣列和成像陣列；

步驟S30：在半導體襯底基板上形成圖像識別單元。

例如，如圖1所示，在半導體襯底基板上形成顯示陣列和成像陣列包括在半導體襯底基板上形成多個按陣列排列的顯示像素，每個顯示像素包括三個顯示子像素，每個顯示子像素包括發光元件，顯示像素中的三個顯示子像素的發光元件的發光顏色彼此不同。例如，在半導體襯底基板上形成顯示陣列和成像陣列還包括在半導體襯底基板上形成多個成像像素，每個成像像素包括一個成像子像素。多個顯示子像素與多個成像子像素混合布置，例如，每個成像子像素設置於相鄰的四個顯示子像素之間。顯示子像素與成像子像素的混合布置方式不限於上述方式，其它設置方式參見顯示面板的實施例，本公開的實施例對此不做限定。由於採用了顯示子像素與成像子像素混合布置的方式，成像陣列無需佔用顯示面板的額外空間，由此可以降低顯示面板的尺寸。

例如，製造半導體襯底基板的材料為可以為單晶矽、鍺或砷化鎵等。例如，成像陣列可以使用半導體集成電路製造工藝形成在半導體襯底基板上。例如，發光元件可以是有機發光二級管或無機發光二極體(例如，微LED)。例如，對於有機發光二級管型發光元件，可以通過下述方式形成。首先，在半導體襯底基板上通過半導體集成電路製造工藝製備驅動陣列層，該驅動陣列層包括用於發光元件的驅動電路(例如包括開關電晶體、驅動電晶體、存儲電容等)，然後在包括驅動電路的驅動陣列層之上形成電極層，該電極層例如與驅動電晶體的源極或漏極電連接，然後在該電極層上蒸鍍各有機功能層，例如，電子注入層、電子傳輸層、有機發光層、空穴傳輸層、空穴注入層和透明電極。對於無機發光二極體(例如，微LED)型發光元件，可以使用MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉澱)工藝形成在半導體襯底基板上。

例如，圖像識別單元可以使用半導體集成電路製造工藝形成在半導體襯底基板上。例如，圖像識別單元可以是虹膜識別單元、人臉識別單元或者指紋識別單元。圖像識別單元可以對成像陣列所獲取的人體生物圖像進行特徵提取，並將獲得的特徵與預先存儲的人體生物圖像庫進行對比，並判斷是否匹配。由於採用了人體生物特徵識別技術，該顯示面板的使用安全性得到了提升。圖像識別單元的具體工作原理參見顯示面板的實施例，在此不做贅述。

例如，成像像素可以工作在可見光波段或/和近紅外波段。例如，工作在可見光波段的成像像素的工作波段可以為400-799納米，工作在近紅外波段的成像像素的工作波段可以為800-1200納米或/和1201-2500納米。在成像像素工作在近紅外波段的情況下，成像陣列可以獲得更細微、更清晰的虹膜圖像，由此可以提升識別率。此時，顯示面板還包括紅外光源(例如，該紅外光源為近紅外光源)，紅外光源可以設置在顯示陣列之外的一側，並且被配置為向用戶發射紅外光，例如，該紅外光源可以設置在顯示陣列的下部。例如，紅外光源可以通過光學膠或者焊接的方式設置在半導體襯底基板的相應位置。例如，在成像像素工作在可見光波段的情況下，顯示陣列中的部分光學元件可以作為掃描眼睛的光源，因此無需設置額外的光源，由此可以進一步降低顯示面板的體積、重量和成本。

由於可以通過例如半導體集成電路製造工藝在半導體襯底基板上直接形成成像陣列、薄膜電晶體、圖像識別單元等，因此可以降低成像陣列、薄膜電晶體、圖像識別單元的尺寸並減少外部連線，由此可以降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。由於可以通過蒸鍍工藝在半導體襯底基板上形成有機發光二級管或者可以通過MOCVD工藝在半導體襯底基板上形成無機發光二極體(例如，微LED)，因此可以將人體生物識別功能集成在顯示面板中，由此可以在提升顯示面板安全性的同時降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。

例如，該製作方法還包括使用例如半導體集成電路製造工藝在半導體襯底基板上形成讀出電路、時間控制單元、數據驅動單元、掃描驅動單元、伽馬緩衝單元、I2C總線的一種或多種。例如，讀出電路被配置為將成像陣列所獲取的圖像信號讀出並傳遞給圖像識別單元。例如，時間控制單元被配置為通過控制數據驅動單元和掃描驅動單元來控制顯示陣列中的發光元件，進而實現顯示功能。例如，伽馬緩衝單元被配置為通過檢出圖像信號中的深色部分和淺色部分，並使兩者比例增大，進而提高顯示圖像的對比度。例如，讀出電路獲取的人體生物圖像還可以通過圖像識別單元傳遞給時間控制單元並作為其顯示數據輸入，由此可以顯示成像陣列所獲取人體生物圖像的。例如，I2C總線被配置為實現時間控制單元和伽馬緩衝單元的通信。

由於可以使用半導體集成電路製造工藝將讀出電路、時間控制單元、數據驅動單元、掃描驅動單元、伽馬緩衝單元、I2C總線的一種或多種直接形成在半導體襯底基板上，因此可以降低其尺寸並減少外部連線，由此可以進一步降低顯示面板和顯示設備的體積、重量和成本。

本公開的實施例提供了一種顯示面板、顯示設備和顯示面板的製作方法，通過將虹膜識別或/和人臉識別等人體生物識別功能集成在顯示面板中，可以在提升顯示面板安全性的同時降低顯示面板和顯示設備的體積和重量。

雖然上文中已經用一般性說明及具體實施方式，對本公開作了詳盡的描述，但在本公開實施例基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本公開精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本公開要求保護的範圍。