CN111258107A - 彩膜基板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了彩膜基板和显示装置，该彩膜基板包括：衬底基板；彩膜层，设在衬底基板的一侧，包括黑矩阵和多个彩色滤光片；多个纹理识别单元，设在衬底基板上，每个纹理识别单元包括薄膜晶体管和光传感器，其中，多个所述纹理识别单元在所述衬底基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述衬底基板上的正投影内。将纹理识别单元设计在彩膜基板上，可以可有效缩短光传感器与手指表面之间的光程，采集光信号增强，同时大幅降低光信号在LCD层间传输的噪声；同时不影响LCD光透过率。

Description

彩膜基板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体的，涉及彩膜基板和显示装置。
背景技术
屏下纹理识别技术能极大地提高移动终端屏占比，已成为手机等移动终端实现全面屏的重要技术手段。LCD(液晶显示装置)是当前主流显示产品，具有产量高，成本低，技术成熟等特点，具备广阔的市场优势，在LCD上实现屏下纹理识别对LCD产品性能提升具有重要的意义。但由于LCD层级结构复杂，在实现屏下纹理识别功能上面临传感器灵敏度低，识别精度差等问题。
因而，目前LCD屏下纹理识别技术仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种纹理识别灵敏度高或者识别精度佳的彩膜基板以及含有该彩膜基板的显示装置。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种彩膜基板。根据本发明的实施例，该彩膜基板包括：衬底基板；彩膜层，所述彩膜层设在所述衬底基板的一侧，包括黑矩阵和多个彩色滤光片，所述黑矩阵限定出多个亚像素开口，所述彩色滤光片一一对应的设在所述亚像素开口中；多个纹理识别单元，多个所述纹理识别单元设在所述衬底基板上，每个所述纹理识别单元包括薄膜晶体管和光传感器，所述光传感器与所述薄膜晶体管电连接；其中，多个所述纹理识别单元在所述衬底基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述衬底基板上的正投影内。本发明中，将纹理识别单元设计在彩膜基板上，相对于传统置于阵列基板的TFT(薄膜晶体管)层上，一方面可以可有效缩短光传感器与触摸物体(如手指、手掌等)表面之间的光程，采集光信号增强，同时大幅降低光信号在LCD层间传输的噪声；另一方面可以有效控制LCD的厚度，节约材料及制作成本；第三方面纹理识别单元只占用彩膜层的黑矩阵区域，在彩膜基板上增加纹理识别单元后不影响LCD光透过率，在实现屏下纹理识别的同时，LCD显示效果较好。
根据本发明的实施例，多个所述纹理识别单元设在所述衬底基板远离所述彩膜层的一侧。
根据本发明的实施例，所述彩膜层设在多个所述纹理识别单元远离所述衬底基板的一侧。
根据本发明的实施例，所述薄膜晶体管在所述衬底基板上的正投影位于所述光传感器在所述衬底基板上的正投影内。
根据本发明的实施例，每个光传感器与至少一个亚像素对应设置。
根据本发明的实施例，每个光传感器与多个亚像素对应设置，且每个所述光传感器被构造为网状结构。
根据本发明的实施例，所述光传感器具有镂空区域，每个所述镂空区域在所述衬底基板上的正投影覆盖一个所述亚像素开口在所述衬底基板上的正投影。
根据本发明的实施例，多个所述纹理识别单元与多个像素一一对应设置，其中，每个所述像素包括至少2个所述亚像素。
根据本发明的实施例，所述薄膜晶体管中的薄膜晶体管在所述彩膜层上的正投影位于多个像素之间的黑矩阵上。
根据本发明的实施例，所述纹理识别单元包括：栅极线；源极线，所述源极线与所述栅极线交叉设置并限定出所述薄膜晶体管。所述光传感器包括：底电极，所述底电极设在所述纹理识别单元远离所述衬底基板的一侧，且通过第二过孔与所述漏极电连接；光敏材料层，所述光敏材料层设在所述底电极远离所述衬底基板的表面上；顶电极，所述顶电极设在所述光敏材料层远离所述衬底基板的表面上。
根据本发明的实施例，所述光传感器满足以下条件的至少一种：所述光敏材料层的有效感光面积不小于1600μm2；所述光敏材料层为有机-无机混合薄膜；所述光敏材料层的最佳响应波长为700～850nm；所述光敏材料层的厚度为10-20微米；所述光传感器的探测精度大于等于300dpi。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，该显示装置包括：前面所述的彩膜基板；阵列基板，所述阵列基板与所述彩膜基板相对设置；液晶层，所述液晶层密封设置在彩膜基板和所述阵列基板之间。该液晶显示装置具有前面所述的彩膜基板的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，所述纹理识别单元复用为触控单元。
根据本发明的实施例，该显示装置还包括：触控控制电路，所述触控控制电路通过薄膜晶体管层中的栅极线和源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为通过所述光传感器检测第一触摸物体反射光，并将多个光传感器检测到的所述第一触摸物体反射光的强度转化为触控电流信号，基于所述纹理识别单元的位置和所述触控电流信号确定触摸位置。
根据本发明的实施例，该显示装置还包括：纹理识别控制电路，所述纹理识别控制电路通过所述栅极线和所述源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为所述触控控制电路检测到触摸操作时，通过所述光传感器检测第二触摸物体反射光，并将每个所述光传感器检测到的所述第二触摸物体反射光的强度转化为纹理识别电流信号，基于所述纹理识别电流信号确定纹理图像。
根据本发明的实施例，该显示装置还包括：计算电路，所述计算电路与所述纹理识别控制电路电连接，用于在确定所述纹理图像之前，对所述纹理识别电流信号进行计算处理。
附图说明
图1显示了本发明一个实施例的彩膜基板的剖面结构示意图；
图2显示了本发明另一个实施例的彩膜基板的剖面结构示意图；
图3显示了本发明一个实施例的纹理识别单元和黑矩阵的平面结构示意图；
图4显示了一个像素的部分结构的平面结构示意图；
图5显示了本发明另一个实施例的纹理识别单元的剖面结构示意图；
图6显示了本发明另一个实施例的一个像素中的纹理识别单元和黑矩阵的平面结构示意图；
图7显示了本发明一个实施例的显示装置的剖面结构示意图。
图8显示了本发明另一个实施例的显示装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种彩膜基板。根据本发明的实施例，参照图1和图2，该彩膜基板包括：衬底基板10；彩膜层20，所述彩膜层20设在所述衬底基板的一侧，包括黑矩阵21和多个彩色滤光片22，所述黑矩阵限定出多个亚像素开口23，所述彩色滤光片22一一对应的设在所述亚像素开口23中；多个纹理识别单元30，所述纹理识别单元设在所述衬底基板上，每个所述纹理识别单元包括薄膜晶体管31和光传感器32，所述光传感器32与所述薄膜晶体管电连接，其中，多个所述纹理识别单元30在所述衬底基板10上的正投影位于所述黑矩阵21在所述衬底基板10上的正投影内。本发明中，将纹理识别单元集成设置在彩膜基板上，相对于传统设置于阵列基板的TFT(薄膜晶体管)层上，一方面可以有效缩短光传感器与触摸物体表面之间的光程，采集光信号增强，同时大幅降低光信号在LCD层间传输的噪声；另一方面可以有效控制LCD的厚度，节约材料及制作成本；第三方面纹理识别单元只占用彩膜层的黑矩阵区域，在彩膜基板上增加纹理识别单元后不影响LCD光透过率，在实现屏下纹理识别的同时，LCD显示效果较好。另外，纹理识别单元与彩膜基板一体形成，可以有效减小显示装置的厚度，简化显示装置的组装步骤，节省成本。
根据本发明的实施例，彩膜层和纹理识别单元可以设置在衬底基板的同侧，也可以设置在衬底基板的两侧。一些具体实施例中，参照图1，多个所述纹理识别单元30设在所述衬底基板10远离所述彩膜层20的一侧。另一些具体实施例中，参照图2，所述彩膜层20设在多个所述纹理识别单元30远离所述衬底基板10的一侧。
根据本发明的实施例，衬底基板的具体种类没有特别限制，可以为本领域彩膜基板常用的衬底基板，具体可以为玻璃基板、聚合物基板等，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该彩膜基板通常应用于显示装置，而显示装置一般包括多个像素以实现彩色显示，而每个像素包括多个颜色不同的亚像素，可以理解，彩膜基板上的亚像素开口是亚像素的透光窗口，显示装置背光模组发出的光经过液晶调制后从亚像素开口射出，而亚像素开口中的彩色滤光片可以将显示装置背光源的光转换为显示需要的具有预定颜色的光，其中，每个像素中的多个亚像素开口中的彩色滤光片的颜色不同，以实现彩色显示。一些具体实施例中，每个像素可以包括3个、4个亚像素等，以三原色显示为例，一个像素可以包括3个亚像素，该3个亚像素对应的彩色滤光片分别为红色、绿色和蓝色。另一些实施例中，一个像素也可以包括4个亚像素，该4个亚像素对应的彩色滤光片分别为红色、绿色、蓝色和白色。下文中均以三原色显示的彩膜基板和显示装置为例进行说明。
根据本发明的实施例，彩膜层中的黑矩阵和彩色滤光片均可以通过具有相应颜色的树脂形成，例如可以向树脂材料中添加相应颜色的颜料，具体的，可以向形成黑矩阵的材料中添加黑色颜料，向形成彩色滤光片的材料中分别添加红色、绿色和蓝色颜料等等。
根据本发明的实施例，彩膜层和纹理识别单元可以位于衬底基板的同侧，也可以分别位于衬底基板相对的两侧。实际使用过程中，更倾向于将彩膜层和纹理识别单元分别设置在衬底基板的第一侧和第二侧(参照图1所示)，并使形成有彩膜层的一侧朝向液晶层设置，将纹理识别单元设置在衬底基板远离液晶层的一侧，由此实际使用时纹理识别单元更加靠近触摸物体，可以很大程度上减少相邻传感器层之间的串扰，同时可以缩短光程，增强采集光信号，进而可以提高检测灵敏度和检测精度。
根据本发明的实施例，参照图1和图2，在每个纹理识别单元30中，通常将薄膜晶体管层31设在衬底基板10的表面上，光传感器32设在薄膜晶体管层31远离衬底基板10的表面上。由此，可以避免制备过程中薄膜晶体管层制程对光传感器产生污染，保证光传感器的灵敏度和精度。根据本发明的具体实施例，参照图3，所述薄膜晶体管层31在所述衬底基板10上的正投影位于所述光传感器32在所述衬底基板10上的正投影内。
根据本发明的实施例，参照图4，指纹识别单元可以包括栅极线1和源极线2，栅极线1和源极线2交叉设置并限定出薄膜晶体管3，其中，栅极线1的一部分可以构成薄膜晶体管的栅极，源极线2的一部分可以构成薄膜晶体管的源极，其中，栅极线可以用关于控制薄膜晶体管的开光，源极线可以与控制电路相连，用于将纹理识别单元的感测信号输出至控制电路，同时根据栅极线和源极线的感测信号可以确定纹理识别的具体位置(具体的，栅极线和源极线中的一个可以确定行方向的位置，而另一个可以确定列方向的，两者交叉位置即为发生纹理识别的具体位置)。
根据本发明的实施例，本文中所述的薄膜晶体管可以包括栅极、有缘层、源极和漏极，可以理解，为了保证薄膜晶体管的正常工作，上述栅极、有缘层、源极和漏极之间可以设置必要的绝缘层。一个具体实施例中，参照图5，所述薄膜晶体管包括：栅极311，所述栅极311设在所述衬底基板的第二侧；栅绝缘层312，所述栅绝缘层312设在所述衬底基板的第二侧，且覆盖所述栅极311；有源层313，所述有源层313设在所述栅绝缘层312远离所述衬底基板10的表面上；层间介质层314，所述层间介质层314设在所述栅绝缘层312远离所述衬底基板10的表面上，且覆盖所述有源层313；源极315和漏极316，所述源极315和漏极316设在所述层间介质层314远离所述衬底基板10的表面上，且通过第一过孔31a与所述有源层313电连接；第一绝缘层317，所述第一绝缘层317设在所述层间介质层314远离所述衬底基板10的表面上，且覆盖所述源极315和漏极316；平坦化层318，所述平坦化层318设在所述第一绝缘层317远离所述衬底基板10的表面上。可以理解，薄膜晶体管的具体结构可以根据需要进行调整，例如可以为顶栅结构的薄膜晶体管等，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，上述薄膜晶体管中，栅极、源极和漏极可以由金属材料制备得到，可以为单层金属层结构也可以为多层金属层层叠在一起，多层金属层金属可以相同也可以不同，可以采用的金属材料包括但不限于铜、银、铝、钼中的一种或者多种的组合；有源层由半导体材料制备得到，可以采用的半导体材料包括但不限于氧化物半导体材料、多晶硅等。而上述薄膜晶体管中栅绝缘层、层间介质层和第一绝缘层可以由二氧化硅、氮化硅等材料制备得到，具有较好的绝缘效果，而平坦化层可以由有机材料制备得到，可以采用的有机材料包括但不限于亚克力等。
根据本发明的实施例，当手指进行触摸操作时，触摸物体可以将照射到触摸物体上的光反射至光传感器，而光传感器可以检测触摸物体反射光的强度，并将其转化为电流信号，进而基于电流信号即可确定纹理图像，实现指纹、掌纹等纹理识别功能。
根据本发明的实施例，每个光传感器与至少一个亚像素对应设置。具体的，可以每个亚像素设置一个光传感器，也可以多个亚像素对应设置一个光传感器。根据本发明的一些具体实施例，参照图6，每个光传感器32与多个(具体如2个、3个、4个、5个等)亚像素对应设置，且每个所述光传感器32被构造为网状结构。由此，网状结构的设计，光传感器可以只占用彩膜层的黑矩阵区域，在彩膜层上设置光传感器后不影响光透过率，同时可以使得光传感器具有较大的感光面积，利于提高光传感器的灵敏度和精度。
根据本发明的实施例，参照图6，所述光传感器32具有多个镂空区域321，每个所述镂空区域321在所述衬底基板上的正投影覆盖一个所述亚像素开口23在所述衬底基板上的正投影。具体的，每个所述镂空区域324在所述衬底基板上的正投影的面积可以大于一个所述亚像素开口23在所述衬底基板上的正投影的面积，也可以每个所述镂空区域321在所述衬底基板上的正投影恰好和一个所述亚像素开口23在所述衬底基板上的正投影重叠。由此，亚像素开口之间的黑矩阵上也设置有光传感器，可以使得光传感器具有较大的有效感光面积，利于提高光传感器的灵敏度和精度。
一些具体实施例中，多个所述纹理识别单元可以与多个像素一一对应设置，其中，每个所述像素包括至少2个所述亚像素。具体如三原色显示的彩膜基板，每个像素包括三个亚像素，则三个亚像素对应设置一个纹理识别单元。由此，纹理识别单元的密度较大，识别精度和灵敏度均较高。本文附图中均以多个所述纹理识别单元可以与多个像素一一对应设置、且每个像素包括三个亚像素为例进行说明。
根据本发明的一些具体实施例，参照图6，每个光传感器可以与一个薄膜晶体管对应设置，当每个像素对应设置一个光传感器时，所述薄膜晶体管在所述彩膜层上的正投影位于多个像素之间的黑矩阵上，换句话说，每个像素中的多个亚像素之间的黑矩阵和薄膜晶体管在彩膜层上的正投影不重叠。由此，不会影响亚像素开口的透光率，液晶显示装置的显示效果仍较佳。
根据本发明的实施例，光传感器的探测精度大于等于300dpi，光传感器中的光敏材料层的有效感光面积不小于1600μm2，同时设置纹理识别单元不影响液晶显示装置的光透过率。由此，根据本发明实施例的光传感器可以保证较好的指纹精度和灵敏度，同时保证液晶显示装置的显示效果。
根据本发明的一个具体实施例，将本发明实施例的彩膜基板用于6.2寸的液晶显示面板，参照图6，每个纹理识别单元的横向尺寸L1为81微米，纵向尺寸L2为74微米，每个亚像素开口的横向尺寸L3为20微米，纵向尺寸L4为60微米，光传感器的横向精度为300dpi，纵向为325dpi，有效光敏面积为2394(81*74-20*60*3)平方微米，该较大的光感面积可以有效保证光传感器正常工作。每个像素包括3个亚像素光透过通道，采用该彩膜基板的液晶显示装置的亚像素开口的光透过率为54.3％。采用上述彩膜基板的液晶显示面板，可实现LCD全面屏屏下纹理识别，传感器模组参数如表1所，传感器分辨率为795*1830，精度为300dpi。
表1
参数项 参数值
显示屏大小(mm) 67.6*142.7
感光面积(μm<sup>2</sup>)/光传感器 2394
像素间距(横向/纵向)(μm) 85/78
像素数量(横向/纵向) 300/325
分辨率 795*1830
薄膜晶体管尺寸(横向/纵向)(μm) 6/10
感光光源波长 近红外(750-800nm)
根据本发明的实施例，参照图5，所述光传感器32包括：底电极321，所述底电极321设在所述平坦化层318远离所述衬底基板10的一侧，且通过第二过孔31b与所述漏极316电连接；光敏材料层322，所述光敏材料层322设在所述底电极321远离所述衬底基板10的表面上；顶电极323，所述顶电极323设在所述光敏材料层322远离所述衬底基板10的表面上。其中，光敏材料层可以以较高的效率吸收光子，并输出与吸收的光子数量成比例的电流信号，基于该电流信号，可以有效实现纹理识别功能。
根据本发明的实施例，所述光敏材料层的有效感光面积不小于1600μm2(具体如1600μm2、1700μm2、1800μm2、1900μm2、2000μm2、2200μm2、2500μm2等)；所述光敏材料层为有机-无机混合薄膜；所述光敏材料层的最佳响应波长为700～850nm(具体如700nm、710nm、720nm、730nm、740nm、750nm、760nm、770nm、780nm、790nm、800nm、810nm、820nm、830nm、840nm、850nm等)；所述光敏材料层的厚度为10-20微米(具体如10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米等)，所述光传感器的探测精度大于等于300dpi(具体如300dpi、320dpi、350dpi、380dpi、400dpi、420dpi、450dpi等)。由此，较大的有效感光面积和探测精度可以以较高的灵敏度和精度进行纹理识别，同时对纹理识别IC的性能要求可以大大降低，而较高的灵敏度和精度使得光敏材料层可以实现较薄的厚度，利于减小彩膜基板和液晶显示装置的厚度，以实现小型化。另外，上述相应波长可以采用普通背光源或者环境光作为探测光源，不需要设置单独的纹理识别探测光源，可以进一步简化结构。
需要说明的是，本文中的描述“光敏材料层的最佳响应波长”是指光敏材料层在400～1000nm的波长范围内，对该波长范围的光的响应较其他波长范围的光的相应更灵敏。
根据本发明的实施例，所述光传感器的检测光源为显示装置的背光源或者环境光。具体的，以背光源作为检测光源时，背光源发出的光照射到触摸物体上，然后经过触摸物体的反射照射到光传感器中的光敏材料层上，光敏材料层吸收触摸物体反射的光后可以输出电流信号，基于电流信号生成纹理图像，实现纹理识别功能；而当处于强光环境时，也可以以环境光作为检测光源，具体的，环境光射入液晶显示装置，液晶显示装置中的各层结构(如背光模组中的反射层等)会将射入的环境光反射向触摸物体，再次经触摸物体反射后会射向光学传感器，光传感器中的光敏材料层吸收触摸物体反射的光后可以输出电流信号，基于电流信号生成纹理图像，实现纹理识别功能。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，参照图7，该显示装置包括：前面所述的彩膜基板100；阵列基板200，所述阵列基板200与所述彩膜基板100相对设置；液晶层300，所述液晶层300密封设置在彩膜基板100和所述阵列基板200之间。该显示装置可以实现全屏纹理识别，且纹理识别的灵敏度和精度较高，同时显示装置的厚度较小，组装容易，显示效果不会受纹理识别单元的影响。
根据本发明的实施例，参照图8，阵列基板200具体可以包括阵列基板衬底220和设置在阵列基板衬底220靠近液晶层300的表面上的电路结构层210，其中，电路结构层210中可以包括用于驱动显示的薄膜晶体管阵列，具体结构可以参照常规工艺进行，在此不再一一赘述。进一步的，参照图8，该显示装置还可以包括：设置在阵列基板200远离液晶层300的一侧的上偏振片400，设置在纹理识别单元30远离衬底基板10的一侧的下偏振片500和设置在上偏振片远离液晶层30的一侧的盖板600。
根据本发明的实施例，为了简化显示装置的结构，同时减小显示装置的厚度，所述纹理识别单元可以复用为触控单元，即上述纹理识别单元既可以实现纹理识别的功能，同时还可以实现检测触控位置的功能。由此，该显示装置不需要额外单独设置触控模组，既简化了结构，又减薄了厚度。
根据本发明的实施例，该显示装置还包括：触控控制电路，所述触控控制电路通过薄膜晶体管层中的栅极线和源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为通过所述光传感器检测第一触摸物体反射光，并将多个光传感器检测到的所述第一触摸物体反射光的强度转化为触控电流信号，基于所述纹理识别单元的位置和所述触控电流信号确定触摸位置。即发生触摸操作时，触摸物体将检测光源射向手指的光反射向光传感器，光敏材料层吸收触摸物体的反射光，并产生相应的电流信号，检测到电流信号变化的光传感器对应的位置即发生触摸操作的位置，因此，基于电流信号和相应的光传感器的位置即可确定发生触摸操作的触摸位置。
根据本发明的实施例，该显示装置还包括：纹理识别控制电路，所述纹理识别控制电路通过薄膜晶体管层中的栅极线和源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为所述触控控制电路检测到触摸操作时，通过位于触摸位置处的所述光传感器检测第二触摸物体反射光，并将每个所述光传感器检测到的所述第二触摸物体反射光的强度转化为纹理识别电流信号，基于所述纹理识别电流信号确定纹理图像。即预先通过触控电路确定触摸位置，然后再通过纹理识别电路对触摸位置处进行扫描，以实现纹理识别功能。纹理识别的具机理为触摸物体将检测光源射向触摸物体的光反射向光传感器，光敏材料层吸收触摸物体的反射光，并产生相应的纹理识别电流信号，基于纹理识别电流信号即可确定纹理图像。
根据本发明的实施例，为了降低显示装置的能耗，所述触控电流信号为多个所述纹理识别单元的电流之和，所述纹理识别电流信号为一个所述纹理识别单元的电流。也就是说，用于检测触控电流信号的触控检测线可以与多个光学传感层电连接，通过触控检测线输出的触控电流信号为多个光传感器的电流之和，由此，在不影响触控精度的同时，可以以较低的频率进行触控扫描，能耗较低；同时，先通过触控控制电路确定触摸位置，然后再通过纹理识别控制电路对触摸位置处进行扫描，则仅需要对部分区域扫描即可实现纹理识别，且可以实现全屏纹理识别，而由于纹理识别需要对纹理的脊骨进行识别，用于检测纹理识别电流信号的纹理识别检测线可以与一个光学传感器层电连接，每个纹理识别检测线检测一个光传感器的电流信号，如此，利于提高纹理识别的检测灵敏度和精度。
根据本发明的实施例，为了更加精准的进行纹理识别，该液晶显示装置还包括：计算电路，所述计算电路与所述纹理识别控制电路电连接，用于在确定所述纹理图像之前，对所述纹理识别电流信号进行计算处理。具体的，通过纹理识别控制电路直接检测到的纹理识别电流信号可能存在噪声或串扰等，通过计算电路并利用合适的算法对直接检测到的纹理识别电流信号进行适当处理，可以得到更清晰、准确度更高的纹理图像，进一步提高纹理识别的灵敏度和准确度。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种制备前面所述的彩膜基板的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在衬底基板的第一侧上形成彩膜层；依次在所述衬底基板的第二侧上形成薄膜晶体管层和光传感器。该方法操作步骤简单，方便，且与现有工艺兼容性高，成本较低，且制备得到的彩膜基板性能较佳。
根据本发明的实施例，彩膜层可以通过以下步骤形成：预先对衬底基板进行清洗，然后通过光刻工艺依次形成黑矩阵和不同颜色的彩色滤光片，下面以黑矩阵为例说明光刻工艺的具体步骤：先在衬底基板的表面上涂布形成黑矩阵材料层，然后在黑矩阵材料层上涂布形成光刻胶层，并对光刻胶层进行曝光和显影，得到图案化光刻胶，然后对未被图案化光刻胶覆盖的黑矩阵材料层进行刻蚀(包括但不限于湿法刻蚀和干法刻蚀)，去除图案化光刻胶后则得到黑矩阵层。不同颜色的彩色滤光片形成的步骤可以与黑矩阵的形成步骤相同，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，薄膜晶体管层可以通过以下步骤形成：清洗衬底基板，然后通过沉积(如溅射等)和光刻工艺形成栅极，然后可以通过物理气相沉积形成栅绝缘层，接着通过沉积和光刻工艺形成有源层，接着物理气相沉积形成层间介质层，然后通过光刻形成第一过孔，再沉积形成源极和漏极，之后再依次沉积形成第一绝缘层和平坦化层，即可得到薄膜晶体管。
根据本发明的实施例，光传感器可以通过以下步骤形成：现在薄膜晶体管上通过光刻工艺刻蚀第二过孔，然后依次沉积形成底电极、光敏材料层和顶电极。由此，可以有效制备形成光传感器。
可以理解，除了上述步骤之外，该制备彩膜基板的方法还可以包括其他必要的步骤，例如，彩膜基板上可以设置用于控制液晶偏转的电极，此时可以先在衬底基板上形成电极，然后再形成彩膜层，其他的具体操作可以参照常规工艺进行，在此不再一一赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种彩膜基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
彩膜层，所述彩膜层设在所述衬底基板的一侧，包括黑矩阵和多个彩色滤光片，所述黑矩阵限定出多个亚像素开口，所述彩色滤光片一一对应的设在所述亚像素开口中；
多个纹理识别单元，多个所述纹理识别单元设在所述衬底基板上，每个所述纹理识别单元包括薄膜晶体管和光传感器，所述光传感器与所述薄膜晶体管电连接；
其中，多个所述纹理识别单元在所述衬底基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述衬底基板上的正投影内。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，多个所述纹理识别单元设在所述衬底基板远离所述彩膜层的一侧。
3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜层设在多个所述纹理识别单元远离所述衬底基板的一侧。
4.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜晶体管在所述衬底基板上的正投影位于所述光传感器在所述衬底基板上的正投影内。
5.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，每个所述光传感器与至少一个亚像素对应设置。
6.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，每个所述光传感器与多个亚像素对应设置，且每个所述光传感器被构造为网状结构。
7.根据权利要求6所述的彩膜基板，其特征在于，所述光传感器具有多个镂空区域，每个所述镂空区域在所述衬底基板上的正投影覆盖一个所述亚像素开口在所述衬底基板上的正投影。
8.根据权利要求7所述的彩膜基板，其特征在于，多个所述纹理识别单元与多个像素一一对应设置，其中，每个所述像素包括至少2个所述亚像素。
9.根据权利要求7所述的彩膜基板，其特征在于，所述薄膜晶体管所述彩膜层上的正投影位于多个所述像素之间的黑矩阵上。
10.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，
所述纹理识别单元包括：
栅极线；
源极线，所述源极线与所述栅极线交叉设置并限定出所述薄膜晶体管；
所述光传感器包括：
底电极，所述底电极设在所述薄膜晶体管远离所述衬底基板的一侧，且通过第二过孔与所述薄膜晶体管中的漏极电连接；
光敏材料层，所述光敏材料层设在所述底电极远离所述衬底基板的表面上；
顶电极，所述顶电极设在所述光敏材料层远离所述衬底基板的表面上。
11.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述光传感器满足以下条件的至少之一：
所述光敏材料层的有效感光面积不小于1600μm2；
所述光敏材料层为有机-无机混合薄膜；
所述光敏材料层的最佳响应波长为700～850nm；所述光敏材料层的厚度为10-20微米；
所述光传感器的探测精度大于等于300dpi。
12.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1～11中任一项所述的彩膜基板；
阵列基板，所述阵列基板与所述彩膜基板相对设置；
液晶层，所述液晶层密封设置在彩膜基板和所述阵列基板之间。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述纹理识别单元复用为触控单元。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括：
触控控制电路，所述触控控制电路通过薄膜晶体管层中的栅极线和源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为通过所述光传感器检测第一触摸物体反射光，并将多个光传感器检测到的所述第一触摸物体反射光的强度转化为触控电流信号，基于所述纹理识别单元的位置和所述触控电流信号确定触摸位置。
15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：
纹理识别控制电路，所述纹理识别控制电路通过所述栅极线和所述源极线与所述纹理识别单元电连接，被构造为所述触控控制电路检测到触摸操作时，通过所述光传感器检测第二触摸物体反射光，并将每个所述光传感器检测到的所述第二触摸物体反射光的强度转化为纹理识别电流信号，基于所述纹理识别电流信号确定纹理图像。
16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括：
计算电路，所述计算电路与所述纹理识别控制电路电连接，用于在确定所述纹理图像之前，对所述纹理识别电流信号进行计算处理。
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