CN111650772A - 彩膜基板和指纹识别显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种彩膜基板，包括多个阵列排布的彩色滤光单元，每一彩色滤光单元包括多个不同颜色的子滤光单元，所述彩膜基板还包括：设置在相邻彩色滤光单元之间的黑矩阵，所述黑矩阵包括有开口，所述开口内设置有彩色滤光图形。本发明还涉及一种指纹识别显示装置。

Description

彩膜基板和指纹识别显示装置
技术领域
本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种彩膜基板和指纹识别显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，人们日益追求全面屏显示，因此屏下指纹识别技术的研究显得尤为重要。
现有光学指纹识别方案主要有两种实现方式：1.利用指纹谷脊对于大角度光全反射的破坏程度不同；2.利用指纹谷脊对于小角度光的界面反射率差异。其中第二种方式中，为了降低指纹识别器件对于显示效率的影响，一般将其放置在BM(黑矩阵)下方，同时在对应位置将BM做开口处理，作为被指纹反射回来的光线通路。但是该开口是进行的无色处理，即该开口位置对于经指纹反射的反射光线无选择性，反射串扰的光线只要通过黑矩阵上的开口位置就可以全部作用到指纹识别器件上，导致信号弱化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种彩膜基板和指纹识别显示装置，解决由于黑矩阵上的开口对反射光线无选择性而导致信号弱化的问题。
为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种彩膜基板，包括多个阵列排布的彩色滤光单元，每一彩色滤光单元包括多个不同颜色的子滤光单元，所述彩膜基板还包括：设置在相邻彩色滤光单元之间的黑矩阵，所述黑矩阵包括有开口，所述开口内设置有彩色滤光图形。
可选的，多个不同颜色的子滤光单元在第一方向上交替排布，在与所述第一方向相垂直的第二方向上的子滤光单元的颜色相同，沿所述第一方向，相邻的两个彩色滤光单元之间设置有所述黑矩阵。
可选的，每一所述彩色滤光单元包括红色子滤光单元、绿色子滤光单元、蓝色子滤光单元，所述彩色滤光图形包括绿色滤光图形。
可选的，每一所述彩色滤光单元包括红色子滤光单元、绿色子滤光单元、蓝色子滤光单元，所述彩色滤光图形包括绿色滤光图形、蓝色滤光图形和红色滤光图形，且所述红色滤光图形与所述红色子滤光单元相对应，所述绿色滤光图形与所述绿色子滤光单元相对应，所述蓝色滤光图形与所述蓝色子滤光单元相对应。
可选的，所述红色滤光图形在所述第一方向上的宽度小于所述红色子滤光单元在所述第一方向上的宽度，所述绿色滤光图形在所述第一方向上的宽度大于或等于所述绿色子滤光单元在所述第一方向上的宽度，所述蓝色滤光图形在所述第一方向上的宽度小于所述蓝色子滤光单元在所述第一方向上的宽度。
本发明实施例还提供一种指纹识别显示装置，包括背光源和显示面板，所述显示面板包括依次设置于所述背光源的出光侧的阵列基板和上述的彩膜基板。
可选的，所述阵列基板上设置有指纹识别单元，所述指纹识别单元用于识别手指触摸界面反射的所述背光源发出的光线以识别指纹，所述指纹识别单元在所述彩膜基板上的正投影位于所述彩色滤光图形内。
本发明的有益效果是：通过所述彩色滤光图形的设置，使得指纹识别显示单元接收的被指纹反射的光线有选择性的接收，减少串扰，提高信噪比。
附图说明
图1表示相关技术中指纹识别光路示意图；
图2表示相关技术中彩色滤光单元结构示意图；
图3表示本发明实施例中彩色滤光单元结构示意图一；
图4表示本发明实施例中彩色滤光单元结构示意图二；
图5表示本发明实施例中显示装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示，利用指纹谷脊对于小角度光的界面反射率差异来识别指纹的方式中，为了降低指纹识别器件20对于显示效率的影响，一般将其放置在BM(黑矩阵)6(黑矩阵6设置于彩膜基板1上的相邻彩色滤光单元之间)下方，同时在对应位置将黑矩阵6设置开口10，作为被指纹反射回来的光线的通路。但是该开口10是进行的无色处理(例如填充透明的光刻胶)，即该开口位置对于经指纹反射的反射光线无选择性，反射串扰的光线只要通过黑矩阵上的开口位置就可以全部作用到指纹识别器件上，导致信号弱化。因为指纹识别传感器部分有反射金属，对应于黑矩阵的开口的区域液晶几乎不偏转，对于入射光没有调制作用，环境光进入会直接被反射出去，会导致暗态亮度升高，对比度降低，影响显示效果。环境光会通过BM开口照射到指纹识别传感器的TFT器件上，会导致TFT特性波动。
针对上述技术问题，本实施例提供一种彩膜基板，参考图3-图5，彩膜基板1包括多个阵列排布的彩色滤光单元5，每一彩色滤光单元5包括多个不同颜色的子滤光单元，所述彩膜基板还包括：设置在相邻彩色滤光单元5之间的黑矩阵，所述黑矩阵包括有开口，所述开口内设置有彩色滤光图形100。
通过在黑矩阵的开口处设置彩色滤光图形100，对于经过指纹反射的光线有选择性的通过，降低信号光之间的串扰，提高信噪比；降低了环境光的通过率，减少了在暗态时反射光对于对比度的影响，改善显示画质；降低照射到指纹识别传感器的TFT上的光强，避免特性波动。
所述彩色滤光图形100的具体结构形式可以有多种，本实施例的一实施方式中，多个不同颜色的子滤光单元在第一方向上交替排布，在与所述第一方向相垂直的第二方向上的子滤光单元的颜色相同，沿所述第一方向，相邻的两个彩色滤光单元5之间设置有所述黑矩阵。
本实施例的一实施方式中，每一所述彩色滤光单元5包括红色子滤光单元52、绿色子滤光单元51、蓝色子滤光单元53，所述彩色滤光图形100包括绿色滤光图形101。
由于在经指纹反射的光线中绿色光线的占比较大，所以只要在所述开口中设置绿色滤光图形101即可达到降低信号光之间的串扰的目的。
本实施例的一实施方式中，每一所述彩色滤光单元5包括红色子滤光单元52、绿色子滤光单元51、蓝色子滤光单元53，所述彩色滤光图形100包括红色滤光图形102、绿色滤光图形101和蓝色滤光图形103，且所述红色滤光图形102与所述红色子滤光单元52相对应，所述绿色滤光图形101与所述绿色子滤光单元51相对应，所述蓝色滤光图形103与所述蓝色子滤光单元53相对应。
所述彩色滤光图形100包括与所述红色子滤光单元52、所述绿色子滤光单元51和所述蓝色子滤光单元53分别对应的所述红色滤光图形102、所述绿色滤光图形101和所述蓝色滤光图形103，参考图3和图4，参考图3和图4，所述彩色滤光图形100中所述红色滤光图形102、所述绿色滤光图形101和所述所述蓝色滤光图形103的排布方式和与所述彩色滤光图形100相邻的彩色滤光单元5中的红色子滤光单元52、绿色子滤光单元51和蓝色子滤光单元53的排布方式相同。
参考图4，图4中表示出了沿所述第一方向相邻排布的两个彩色滤光单元，透过左侧一列彩色滤光单元5的红色子滤光单元52的光线经反射后的大角度光线，打到右侧一列彩色滤光单元5对应的指纹识别传感器上形成串扰光线，相关技术中黑矩阵的开口对于光线没有选择性，图4中三条光线都会成为右侧一列彩色滤光单元5对应的指纹识别传感器的串扰来源。本实施方式中，只有透过黑矩阵的开口内设置的红色滤光图形102的光线(实线所示)才能成为右侧一列彩色滤光单元5对应的指纹识别传感器的串扰来源，其它两条光线都会被相应的彩色滤光图形100吸收掉。同样的，透过左侧一列彩色滤光单元5的绿色子滤光单元51的光线经反射后的大角度光线，也会被彩色滤光图形100过滤后才会传输到右侧一列彩色滤光单元5对应的指纹识别传感器上，透过左侧一列彩色滤光单元5的蓝色子滤光单元53的光线经反射后的大角度光线，也会被彩色滤光图形100过滤后才会传输到右侧一列彩色滤光单元5对应的指纹识别传感器上。
相关技术中，黑矩阵的开口进行无色处理，开口处的光线透过率约为94％，常规彩膜RGB的透过率分别是18.7％，57.6％，8.6％，匹配出来的W(白光)整体透过率是28.3％。整体而言，相对于相关技术中的开口无色处理的方式，本实施例中的彩色滤光图形100的设置可以将噪声大小降低为1/3。同理，外界环境光照射到指纹识别传感器的TFT上的光的强度也降低到1/3。
相关技术中，黑矩阵开口区域反射光线的光通过效率是94％*94％＝88.4％，本实施例中，对应彩色滤光图形100处反射光线的光通过效率是28.3％*80％＝22.6％，环境光暗态亮度可以下降到1/4。
需要说明的是，光通过效率为膜层透过率的乘积，相关技术中，黑矩阵开口区域设置有OC(透明光学胶)平坦层，透明光学胶的透过率为94％，暗态时环境光进来再反射出去，经过两次OC平坦层，所以光通过效率为94％*94％。本实施例中，所述开口区域设置所述彩色滤光图形100，环境光入射的透过率对应彩色滤光图形100的透过率为28.3％，因为环境光为全波段，只有红绿蓝波段可以透过彩色滤光图形100，所以透过率较低；经过彩色滤光图形100过滤后的红绿蓝光线被反射、再经过彩色滤光图形100时透过率为80％，对应彩色滤光图形100的光通过效率为28.3％*80％。
本实施例中，所述红色滤光图形102在所述第一方向上的宽度小于所述红色子滤光单元52在所述第一方向上的宽度，所述绿色滤光图形101在所述第一方向上的宽度大于或等于所述绿色子滤光单元51在所述第一方向上的宽度，所述蓝色滤光图形103在所述第一方向上的宽度小于所述蓝色子滤光单元53在所述第一方向上的宽度。
从所述彩膜基板1的整体来看，经指纹反射的光中绿色光的占比较大，所以所述彩色滤光图形100中，所述绿色滤光图形101的占比较大，如图3中，所述绿色滤光图形101对应于所述绿色子滤光单元51设置于中间部分，所述绿色滤光图形101的两侧分别设置所述红色滤光图形102和蓝色滤光图形103，所述红色滤光图形102远离所述绿色滤光图形101的一侧设置有黑矩阵，所述蓝色滤光图形103远离所述红色滤光图形102的一侧设置有黑矩阵。
参考图5，本发明实施例提供一种指纹识别显示装置，包括背光源和显示面板，所述显示面板包括依次设置于所述背光源的出光侧的阵列基板2和上述的彩膜基板1。
本实施例中，所述阵列基板2上设置有指纹识别单元20(包括图5中所示的第一指纹识别单元201和第二指纹识别单元202)，所述指纹识别单元20用于识别手指触摸界面反射的所述背光源发出的光线以识别指纹，所述指纹识别单元20在所述彩膜基板1上的正投影位于所述彩色滤光图形100内(所述彩色滤光图形100包括图5中所示的第一彩色滤光图形110和第二彩色滤光图形120，所述第一指纹识别单元201在所述彩膜基板1上的正投影位于所述第一彩色滤光图形110内，所述第二指纹识别单元202在所述彩膜基板1上的正投影位于所述第二彩色滤光图形120内)。
所述背光源发出的光经手指指纹反射后，通过所述彩色滤光图形100被相应的所述指纹识别单元20接收，进行指纹识别，所述指纹识别单元20位于所述彩色滤光图形100的正下方，即所述指纹识别单元20在所述彩膜基板1的正投影位于所述彩色滤光图形100内，以下结合图5对彩色滤光图形100的设置降低信号串扰进行具体说明。
例如，图5中表示出了沿所述第二方向排布的相邻的两个彩色滤光单元5(第一彩色滤光单元501和第二彩色滤光单元502)，图5中仅分别表示出了两个彩色滤光单元5中的绿色子滤光单元51，所述阵列基板2上包括相邻设置的第一指纹识别单元201和第二指纹识别单元202，对应的所述彩膜基板1上包括相邻设置的第一彩色滤光图形110和第二彩色滤光图形120，所述第一彩色滤光图形110与所述第一指纹识别单元201相对，所述第二彩色滤光图形120与所述第二指纹识别单元202相对，所述背光源发出的光线经过相应的所述彩色滤光单元5后、被手指指纹反射，参考图5，第一位置处小角度反射的光经过所述第一彩色滤光图形110后被第一指纹识别单元201接收识别，第二位置处小角度反射的光经过所述第二彩色滤光图形120后被第二指纹识别单元202接收识别；第一位置处大角度反射的光线经过所述第二彩色滤光图形120时会被过滤吸收(结合图4，图5中的光线透过第一彩色滤光单元501中的绿色子滤光单元52打到第二彩色滤光单元502对应的第二指纹识别单元21上时，只有透过黑矩阵的开口内设置的绿色滤光图形101的光线才能成为串扰来源，其它光线都会被相应的彩色滤光图形100(红色滤光图形和蓝色滤光图形)吸收掉)，降低了透过率后才被所述第二指纹识别单元202接收，降低了第二指纹识别单元202的信号串扰。同理，第二位置处大角度反射的光线经过所述第一彩色滤光图形110时会被过滤吸收，降低了透过率后才被所述第一指纹识别单元201接收，降低了第一指纹识别单元201的信号串扰。
需要说明的是，图5为示意图，对于其内的彩色滤光单元、彩色子滤光单元等结构，并不限制其实际设置比例。
本实施例中，所述彩膜基板的出光侧还依次设置有偏光片3和盖板4。
所述显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。
以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种彩膜基板，包括多个阵列排布的彩色滤光单元，每一彩色滤光单元包括多个不同颜色的子滤光单元，其特征在于，所述彩膜基板还包括：设置在相邻彩色滤光单元之间的黑矩阵，所述黑矩阵包括有开口，所述开口内设置有彩色滤光图形。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，多个不同颜色的子滤光单元在第一方向上交替排布，在与所述第一方向相垂直的第二方向上的子滤光单元的颜色相同，沿所述第一方向，相邻的两个彩色滤光单元之间设置有所述黑矩阵。
3.根据权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，每一所述彩色滤光单元包括红色子滤光单元、绿色子滤光单元、蓝色子滤光单元，所述彩色滤光图形包括绿色滤光图形。
4.根据权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，每一所述彩色滤光单元包括红色子滤光单元、绿色子滤光单元、蓝色子滤光单元，所述彩色滤光图形包括绿色滤光图形、蓝色滤光图形和红色滤光图形，且所述红色滤光图形与所述红色子滤光单元相对应，所述绿色滤光图形与所述绿色子滤光单元相对应，所述蓝色滤光图形与所述蓝色子滤光单元相对应。
5.根据权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，所述红色滤光图形在所述第一方向上的宽度小于所述红色子滤光单元在所述第一方向上的宽度，所述绿色滤光图形在所述第一方向上的宽度大于或等于所述绿色子滤光单元在所述第一方向上的宽度，所述蓝色滤光图形在所述第一方向上的宽度小于所述蓝色子滤光单元在所述第一方向上的宽度。
6.一种指纹识别显示装置，包括背光源和显示面板，其特征在于，所述显示面板包括依次设置于所述背光源的出光侧的阵列基板和权利要求1-5任一项所述的彩膜基板。
7.根据权利要求6所述的指纹识别显示装置，其特征在于，所述阵列基板上设置有指纹识别单元，所述指纹识别单元用于识别手指触摸界面反射的所述背光源发出的光线以识别指纹，所述指纹识别单元在所述彩膜基板上的正投影位于所述彩色滤光图形内。
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