CN111487812A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，包括第一基板、多个像素结构、感光元件、绝缘层、第一遮光图案、第二基板、第二遮光图案及显示介质。多个像素结构设置于第一基板上。每一像素结构包括一有源元件及电性连接至有源元件的一像素电极。感光元件设置于第一基板上。绝缘层设置于感光元件上。第一遮光图案设置于绝缘层上，且位于感光元件的上方。第二基板设置于第一基板的对向。第二遮光图案设置于第二基板上，且具有一开口。第二遮光图案的开口与第一遮光图案定义至少一狭缝，且至少一狭缝与感光元件部分地重叠。显示介质设置于第一基板与第二基板之间。

Description

显示装置
技术领域
本发明是有关于一种光电装置，且特别是有关于一种显示装置。
背景技术
高屏占比与全面屏(Full-screen)的设计已成为中小尺寸面板规格的主流。为实现高屏占比与全面屏，可将指纹识别用的多个感光元件并入显示面板的像素阵列基板中，进而形成晶胞内的指纹识别面板(in-cell Fingerprint Panel)。晶胞内的指纹识别面板具有全屏式(也可称，非固定点式)的指纹识别功能，其可支持多种应用，能提升使用者体验并增加显示面板附加价值。然而，能传递至感光元件的光束的入射角的范围过大，导致取得的指纹影像不清晰。
发明内容
本发明提供一种显示装置，性能佳。
本发明的显示装置，包括第一基板、多个像素结构、感光元件、绝缘层、第一遮光图案、第二基板、第二遮光图案及显示介质。多个像素结构设置于第一基板上。每一像素结构包括一有源元件及电性连接至有源元件的一像素电极。感光元件设置于第一基板上。绝缘层设置于感光元件上。第一遮光图案设置于绝缘层上，且位于感光元件的上方。第二基板设置于第一基板的对向。第二遮光图案设置于第二基板上，且具有一开口。第二遮光图案的开口与第一遮光图案定义至少一狭缝，且至少一狭缝与感光元件部分地重叠。显示介质设置于第一基板与第二基板之间。
在本发明的一实施例中，上述的显示装置，更包括一背光模块，其中背光模块的光强度分布在一收敛方向上具有一最小半高宽，至少一狭缝的一长边沿着一长边方向设置，长边方向与收敛方向具有一夹角α，且α<45°。
在本发明的一实施例中，上述的第一遮光图案的一长边和第二遮光图案的开口的一边缘在与第一基板平行的第一方向上具有一距离x1，第二遮光图案的面向第二基板的表面和第一遮光图案的面向第二基板的表面在与第一基板垂直的第二方向上具有一距离z1，且距离x1及距离z1满足下式：
Figure BDA0002469900450000021
在本发明的一实施例中，上述的第一遮光图案的一长边和感光元件的一感光层的一边缘在与第一基板平行的第一方向上具有一距离x2，感光层的面向第一基板的表面与第一遮光图案的面向第二基板的表面在垂直于第一基板的第二方向上具有一距离z2，且距离x2及距离z2满足下式：
Figure BDA0002469900450000022
在本发明的一实施例中，上述的至少一狭缝的一长边沿着一长边方向设置，第一遮光图案的两端部在长边方向上排列，且第一遮光图案的两端部与第二遮光图案的实体部重叠。
在本发明的一实施例中，上述的至少一狭缝包括被第一遮光图案分隔开的相对两第一狭缝。
在本发明的一实施例中，上述的至少一狭缝更包括位于第一遮光图案之内部的第二狭缝。
在本发明的一实施例中，上述的第一遮光图案与像素结构的像素电极重叠。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明一实施例的显示装置10的剖面示意图。
图2为本发明一实施例的显示装置10的显示面板1的剖面示意图。
图3为本发明一实施例的显示装置10的显示面板1的上视示意图。
图4示出本发明一实施例的背光模块2在各方向上的光强度分布示意图。
图5示出本发明一实施例的背光模块2在方向H上的光强度分布。
图6示出本发明一实施例的背光模块2在方向V上的光强度分布。
图7为第一比较例的显示装置10’的显示面板1’上视示意图。
图8为第二比较例的显示装置10”的显示装置1”的上视示意图。
图9示出图3的实施例、图7的第一比较例、图8的第二比较例的感光元件200所接收到的光束的入射角与归一化(normalized)的光强度的关系。
图10为本发明另一实施例的显示面板1A的上视示意图。
图11为本发明又一实施例的显示面板1B的上视示意图。
图12为本发明再一实施例的显示面板1B’的上视示意图。
图13为本发明一实施例的显示面板1C的上视示意图。
图14为本发明另一实施例的显示面板1C’的上视示意图。
图15为本发明又一实施例的显示面板1D的上视示意图。
图16为本发明再一实施例的显示面板1D’的上视示意图。
其中，附图标记：
1、1’、1”、1A、1B、1B’、1C、1C’、1D、1D’：显示面板
2：背光模块
10：显示装置
100：像素阵列基板
110：第一基板
120：感光元件
121：下电极
122：感光层
122a：边缘
122u：表面
123：上电极
130：绝缘层
140：第一遮光图案
140a：长边
140t、140u：表面
142：端部
150：共用电极
160：绝缘层
170：像素电极
172：配向狭缝
200：对向基板
210：第二基板
220：第二遮光图案
220t：表面
221：实体部
222：开口
222a：边缘
300：显示介质
400：狭缝
400a：长边
410：第一狭缝
420：第二狭缝
A-A’：剖线
DL：数据线
F：指纹
FWHMmin：最小半高宽
H、V：方向
L1、L2：光束
PX：像素结构
S1、S2、S3：曲线
SL：扫描线
T：有源元件
Ta：第一端
Tb：第二端
Tc：控制端
x：第一方向
x1、x2、z1、z2：距离
y：长边方向
z：第二方向
θ1、θ2：入射角
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可以是二元件间存在其它元件。
本文使用的“约”、“近似”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
图1为本发明一实施例的显示装置10的剖面示意图。
图2为本发明一实施例的显示面板1的剖面示意图。
图3为本发明一实施例的显示面板1的上视示意图。
图2对应图3的剖线A-A’。图3省略图2的第一基板110、绝缘层130、绝缘层160、显示介质300、共用电极150及第二基板210。
请参照图1及图2，显示装置10包括一显示面板1。显示面板1具有像素阵列基板100、相对于像素阵列基板100的对向基板200以及设置于像素阵列基板100与对向基板200之间的显示介质300。
举例而言，在本实施例中，显示介质300可以是非自发光显示介质(例如但不限于：液晶)，而显示装置10可进一步包括设置于显示面板1下的一背光模块2。但本发明不限于此，根据其它实施例，显示介质300也可以是自发光显示介质，例如但不限于：有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)或量子点发光二极管(quantum dot)，而显示装置10也可省略背光模块2。
请参照图1、图2及图3，显示面板1除了具有显示功能，还具有感光功能。具体而言，显示面板1除了包括用以显示的多个像素结构PX，还包括用以感光的多个感光元件120。举例而言，在本实施例中，多个感光元件120可接收被指纹F反射的多条光束L1、L2，以获得指纹影像，进行指纹识别。也就是说，在本实施例中，显示面板1可以是一个晶胞内指纹识别面板(in-cell Fingerprint Panel)，以下配合附图说明其构造。
请参照图2及图3，像素阵列基板100包括第一基板110。第一基板110主要是用以承载像素阵列基板100的构件。在本实施例中，第一基板110的材质可以是玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如：晶圆、陶瓷、或其它可适用的材料)、或是其它可适用的材料。
像素阵列基板100还包括多个像素结构PX。多个像素结构PX设置于第一基板110上。每一像素结构PX包括一有源元件T及电性连接至有源元件T的一像素电极170。在本实施例中，每一像素结构PX还包括一数据线DL及一扫描线SL，其中有源元件T的第一端Ta电性连接至数据线DL，有源元件T的控制端Tc电性连接至扫描线SL，而有源元件T的第二端Tb电性连接至像素电极170。有源元件T例如是薄膜晶体管，但本发明不以此为限。
显示面板1还包括共用电极150(绘于图2)，其中共用电极150与多个像素结构PX的多个像素电极170之间的电位差用以驱动显示介质300，进而使显示面板1显示画面。
举例而言，在本实施例中，共用电极150可选择性地设置于第一基板110上，共用电极150与像素电极170重叠，且共用电极150与像素电极170之间夹有一绝缘层160。具体而言，在本实施例中，绝缘层160可设置于共用电极150上，像素电极170可设置于绝缘层160上且具有多个配向狭缝172。也就是说，在本实施例中，像素电极170可设置于共用电极150的上方，而形成像素电极在上(top-pixel)的结构。然而，本发明不限于此，在另一实施例中，共用电极150也可设置在像素电极170上且具有配向狭缝，而形成共用电极在上(top-com)的结构；在又一实施例中，共用电极150也可设置于第二基板210上。
像素阵列基板100还包括感光元件120。感光元件120设置于第一基板110上。在本实施例中，感光元件120包括下电极121、设置于下电极121上的感光层122以及设置于感光层122上的上电极123，其中上电极123为透光电极。举例而言，在本实施例中，感光层122的材质可包括富硅氧化物(silicon-rich oxide；SRO)，但本发明不以此为限。
像素阵列基板100还包括绝缘层130。绝缘层130设置于感光元件120上。在本实施例中，绝缘层130的材料可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆迭层)、有机材料或上述组合。
像素阵列基板100还包括第一遮光图案140。第一遮光图案140设置于绝缘层130上，且位于感光元件120的上方。第一遮光图案140并没有完全地遮蔽感光元件120的感光层122。举例而言，在本实施例中，第一遮光图案140可遮蔽感光层122的中间区域，而未遮蔽感光层122的两侧区域，但本发明不以此为限。在本实施例中，第一遮光图案140的材质例如为金属，但本发明不以此为限。此外，在本实施例中，第一遮光图案140可与一像素结构PX的像素电极170重叠，但本发明不以此为限。
对向基板200包括第二基板210。第二基板210设置于第一基板110的对向。第二基板210主要是用以承载对向基板200的构件。在本实施例中，第二基板210的材质可以是玻璃、石英、有机聚合物、或是不透光/反射材料(例如：晶圆、陶瓷、或其它可适用的材料)、或是其它可适用的材料。
对向基板200还包括第二遮光图案220。第二遮光图案220设置于第二基板210上，且具有一开口222。特别是，第二遮光图案220的开口222与第一遮光图案140定义至少一狭缝400，且至少一狭缝400与感光元件120部分地重叠。
举例而言，在本实施例中，第二遮光图案220的开口222与第一遮光图案140定义出相对的两第一狭缝410，其中两第一狭缝410被第一遮光图案140分隔开，且分别与感光元件120的感光层122的两侧边重叠。此外，狭缝400的长边400a沿着一长边方向y设置，第一遮光图案140的两端部142在长边方向y上排列，且第一遮光图案140的两端部142与第二遮光图案220的实体部221重叠。
值得一提的是，利用分别位于第一基板110与第二基板210的第一遮光图案140与第二遮光图案220所定义出的狭缝400，能使传递至感光层122的光束L1、L2的入射角θ1、θ2被限制在一定的角度以下。藉此，显示面板1的多个感光元件120能取得更清晰的指纹影像，而有助于指纹识别。
请参照图2及图3，举例而言，在本实施例中，第一遮光图案140的一长边140a和第二遮光图案220的开口222的一边缘222a在与第一基板110平行的一第一方向x上具有距离x1，第二遮光图案220的面向第二基板210的一表面220t和第一遮光图案140的面向第一基板110的一表面140u在与第一基板110垂直的一第二方向z上具有一距离z1，且距离x1及距离z1满足下式：
Figure BDA0002469900450000081
另外，在本实施例中，第一遮光图案140的一长边140a和感光元件120的感光层122的一边缘122a在与第一基板110平行的一第一方向x上具有一距离x2，感光层122的面向第一基板110的一表面122u与第一遮光图案140的面向第二基板210的一表面140t在垂直于第一基板110的一第二方向z上具有一距离z2，且距离x2及距离z2满足下式：
Figure BDA0002469900450000082
藉此，能传递至感光元件120的感光层122的大部分的光束L1、L2的入射角θ1、θ2会在35°以下，且感光元件120可接收到足够的光量，有助于取得清晰的指纹影像，但本发明不以此为限。
图4示出本发明一实施例的背光模块2在各方向上的光强度分布示意图。
图5示出本发明一实施例的背光模块2在方向H上的光强度分布。
图6示出本发明一实施例的背光模块2在方向V上的光强度分布。
请参照图1、图4、图5及图6，在本实施例中，背光模块2可选择性地采用单方向准直型(Collimated)背光模块。背光模块2的光强度分布在方向V上具有一最小半高宽(Fullwidth at half maximum)FWHMmin。方向V即为背光模块2的收敛方向。
请参照图3及图4，在本实施例中，显示面板1的狭缝400的长边400a沿着一长边方向y设置，长边方向y与背光模块2的收敛方向(即方向V)具有一夹角α(未标示)，且α<45°。举例而言，在本实施例中，较佳的是，狭缝400的长边方向y与背光模块2的收敛方向(即方向V)的夹角α实质上为0°；也就是说，狭缝400的长边方向y与背光模块2的收敛方向(即方向V)实质上可平行。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，狭缝400的长边方向y与背光模块2的收敛方向也可夹有不为0°但小于45°的一角度。
在本实施例中，通过背光模块2的收敛方向与显示面板1的狭缝400的长边方向y的搭配，能在兼顾显示装置10于方向H上的视角的情况下，更进一步地提升指纹影像的清晰度。
须说明的是，本发明并不限制背光模块2一定要是单方向准直型；在另一实施例中，背光模块2也可以是非单方向准直型；在又一实施例中，也可省略背光模块2。无论显示装置10的背光模块2的型式为何或显示装置10是否包括背光模块2，显示装置10都能通过显示面板1的狭缝400提升指纹影像清晰度。
图7为第一比较例的显示面板1’上视示意图。图7的第一比较例的显示面板1’与图3的本发明一实施例的显示面板1类似，两者的差异仅在于：图7的第一比较例的显示面板1’的第一遮光图案140’与第二遮光图案220的开口222是定义出一孔洞(Hole)400’而非狭缝。
图8为第二比较例的显示面板1”的上视示意图。图8的第二比较例的显示面板1”与图3的本发明一实施例的显示面板1类似，两者的差异仅在于：图8的第二比较例的显示面板1”的第一遮光图案140”与第二遮光图案220的开口222是定义出一框型(frame)开口400”而非狭缝。
图9示出图3的实施例、图7的第一比较例、图8的第二比较例的感光元件120所接收到的光束的入射角与归一化(normalized)的光强度的关系，其中曲线S1代表图3的实施例的感光元件120所接收到的光束的入射角与归一化光强度的关系，曲线S2代表图7的实施例的感光元件120所接收到的光束的入射角与归一化光强度的关系，而曲线S3代表图8的实施例的感光元件120所接收到的光束的入射角与归一化光强度的关系。
如图9所示，本发明一实施例的显示装置10利用第一遮光图案140与第二遮光图案220的开口222所定义的狭缝400能使传递至感光元件120的大部分的光束L1、L2(标示于图2)的入射角θ1、θ2(标示于图2)被限制在35°以下，而不像图7、图8的第一、二比较例的感光元件120会接收到具有大入射角(例如：大于50°)的光束。因此，相较于第一、二比较例，本发明一实施例的显示装置10能取得更清晰的指纹影像。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重述。
图10为本发明另一实施例的显示面板1A的上视示意图。图10的显示面板1A与图3的显示面板1类似，两者的差异在于：图3的狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向实质上垂直，但图10的狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向实质上一致。
图11为本发明又一实施例的显示面板1B的上视示意图。图11的显示面板1B与图3的显示面板1类似，两者的差异在于：图3的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222为长方形，而图11的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222为平行四边形且非矩形。
图12为本发明再一实施例的显示面板1B’的上视示意图。图12的显示面板1B’与图11的显示面板1B类似，两者的差异在于：在图11的实施例中，狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向交错；但，在图12的实施例中，第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222定义之狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向一致。
图13为本发明一实施例的显示面板1C的上视示意图。图13的显示面板1C与图3的显示面板1类似，两者的差异在于：图3的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222为长方形，而图13的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222为不规则形，且图13的相对两第一狭缝410的形状不相同。
图14为本发明另一实施例的显示面板1C’的上视示意图。图14的显示面板1C’与图13的显示面板1C类似，两者的差异在于：在图13的实施例中，狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向交错；但，在图14的实施例中，第一遮光图案140及第二遮光图案220之开口222定义的狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向一致。
图15为本发明又一实施例的显示面板1D的上视示意图。图15的显示面板1D与图3的显示面板1类似，两者的差异在于：图3的显示面板1的第一遮光图案140与第二遮光图案220的开口222定义出相对的两第一狭缝410；图15之显示面板1D的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222除了定义出相对的两第一狭缝410外，图15的显示面板1D的第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222还定义出第二狭缝420，其中第二狭缝420位于第一遮光图案140的内部。第二狭缝420可以是第一遮光图案140内部的一开口。
图16为本发明再一实施例的显示面板1D’的上视示意图。图16的显示面板1D’与图13的显示面板1D类似，两者的差异在于：在图15的实施例中，狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向交错；但，在图16的实施例中，第一遮光图案140及第二遮光图案220的开口222定义的狭缝400的长边方向y与多条数据线DL的排列方向一致。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
一第一基板；
多个像素结构，设置于该第一基板上，其中每一该像素结构包括一有源元件及电性连接至该有源元件的一像素电极；
一感光元件，设置于该第一基板上；
一绝缘层，设置于该感光元件上；
一第一遮光图案，设置于该绝缘层上，且位于该感光元件的上方；
一第二基板，设置于该第一基板的对向；
一第二遮光图案，设置于该第二基板上，且具有一开口，其中该第二遮光图案的该开口与该第一遮光图案定义至少一狭缝，且该至少一狭缝与该感光元件部分地重叠；以及
一显示介质，设置于该第一基板与该第二基板之间。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，更包括：
一背光模块，其中该背光模块的光强度分布在一收敛方向上具有一最小半高宽，该至少一狭缝的一长边沿着一长边方向设置，该长边方向与该收敛方向具有一夹角α，且α<45°。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一遮光图案的一长边和该第二遮光图案的该开口的一边缘在与该第一基板平行的一第一方向上具有一距离x1，该第二遮光图案面向该第二基板的一表面和该第一遮光图案面向该第二基板的一表面在与该第一基板垂直的一第二方向上具有一距离z1，且该距离x1及该距离z1满足下式：
Figure FDA0002469900440000011
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一遮光图案的一长边和该感光元件的一感光层的一边缘在与该第一基板平行的一第一方向上具有一距离x2，该感光层面向该第一基板的一表面与该第一遮光图案面向该第二基板的一表面在垂直于该第一基板的一第二方向上具有一距离z2，且该距离x2及该距离z2满足下式：
Figure FDA0002469900440000021
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该至少一狭缝的一长边沿着一长边方向设置，该第一遮光图案的两端部在该长边方向上排列，且该第一遮光图案的该两端部与该第二遮光图案的一实体部重叠。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该至少一狭缝包括被该第一遮光图案分隔开的相对两第一狭缝。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该至少一狭缝更包括位于该第一遮光图案内部的一第二狭缝。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一遮光图案与一该像素结构的该像素电极重叠。
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