CN111725286B - 一种显示模组以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种显示模组以及电子设备，该显示模组包括第一相位板、第二相位板以及遮光部件，其中，第一相位板包括多个第一相位调整单元，第二相位板包括多个与第一相位调整单元对应设置的第二相位调整单元，遮光部件设置在第一相位调整单元与第二相位调整单元之间。除此，第一相位调整单元的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的第二相位调整单元的拓扑荷之和为零。可见，本发明提供的显示模组首先通过第一相位板将光束转换成具有空洞的光束，然后在具有空洞的光束经过遮光部件后，通过第二相位板将具有空洞的光束转换成原光束，将原光束作用到摄像头等器件上，提高了显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种显示模组以及电子设备。
背景技术
随着电子设备的逐步发展，高屏占比是显示面板的一大发展趋势，这就使得一些器件在显示屏上的占用空间逐步被压缩，例如，前置摄像头、指纹识别模块等。基于此，屏下指纹以及屏下摄像头应运而生。
目前，常规的屏下摄像头是将显示屏分为第一显示区以及第二显示区，其中第二显示区设置有屏下摄像头，而这种方式会出现第二显示区域像素排布稀疏、显示效果差的问题。除此，由于像素会对光线进行遮挡，使得光场信息部分丢失，发生衍射现象，导致摄像头的成像质量较差。
因此，如何提供一种显示模组以及电子设备，既能提高显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种显示模组以及电子设备，既能提高显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种显示模组，包括：第一相位板、第二相位板以及遮光部件，其中，第一相位板包括多个第一相位调整单元，第二相位板包括多个与所述第一相位调整单元对应设置的第二相位调整单元，遮光部件设置在所述第一相位调整单元与所述第二相位调整单元之间，
所述第一相位调整单元的拓扑荷以及所述第二相位调整单元的拓扑荷均不为零，且所述第一相位调整单元的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的所述第二相位调整单元的拓扑荷之和为零。
一种电子设备，包括任意一项上述的显示模组。
与相关技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明提供了一种显示模组以及电子设备，该显示模组包括第一相位板、第二相位板以及遮光部件，其中，第一相位板包括多个第一相位调整单元，第二相位板包括多个与所述第一相位调整单元对应设置的第二相位调整单元，遮光部件设置在所述第一相位调整单元与所述第二相位调整单元之间。除此，该显示模组中，所述第一相位调整单元的拓扑荷以及所述第二相位调整单元的拓扑荷均不为零，且所述第一相位调整单元的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的所述第二相位调整单元的拓扑荷之和为零。可见，本发明提供的显示模组首先通过第一相位板将光束转换成具有空洞的光束，然后在具有空洞的光束经过遮光部件后，通过第二相位板将具有空洞的光束转换成原光束，将原光束作用到摄像头等器件上，即，在本显示模组中，可以无需增大相邻像素之间的间距，即可实现光线的传导，相比于相关技术，本显示模组既能提高显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为相关的一种屏下摄像头的俯视结构示意图；
图2为相关的一种屏下摄像头的剖面图；
图3为本发明实施例提供的一种显示模组的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示模组中光束形成的空洞以及光晕的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种显示模组的原理示意图；
图6为本发明实施例提供的一种显示模组中第一相位板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种显示模组中第一相位板的又一结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种显示模组中第一相位板的又一结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种显示模组中第一相位板的又一结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种显示模组中光束形成的空洞以及光晕的又一示意图；
图11为本发明实施例提供的一种显示模组的又一结构示意图；
图12为本发明实施例提供的一种显示模组的又一结构示意图；
图13为本发明实施例提供的一种显示模组的又一结构示意图；
图14为本发明实施例提供的一种显示模组的又一结构示意图；
图15为本发明实施例提供的一种显示模组的又一结构示意图；
图16为本发明实施例提供的一种显示模组中像素的结构示意图；
图17为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，相关的屏下摄像头如图1以及图2所示，其中，图1为相关的屏下摄像头的显示面板的俯视图，图2为图1的局部剖面图，该方式是将显示屏分为第一显示区101以及第二显示区102，其中第二显示区设置有屏下摄像头。发明人发现，由于摄像头需要较高的透光率，因此上述方式为了进一步提高屏下摄像头的成像质量，通常将第二显示区中相邻像素的间距设置较大，以增大第二显示区的透光面积，例如，图1中第二显示区中的相邻的像素的间距d1大于第一显示区域中相邻的像素的间距d2，这会到导致第二显示区中的像素的PPI低于第一显示区中像素的PPI，出现第二显示区域像素排布稀疏、显示效果差的问题。
除此，如图2所示，由于像素会对光线进行遮挡，使得光场信息部分丢失，发生衍射现象，导致摄像头的成像质量较差。例如入射光线A1经过像素遮挡后，变成入射光线A2，而入射光线A2相比于入射光线A1，至少损失了入射光线A3的部分。由于摄像头是感光元件，相较于光线充足的情况下，在光线受损时，其摄像质量较差。
基于此，本发明实施例提供了一种显示模组，以克服相关技术存在的上述问题，包括：第一相位板、第二相位板以及遮光部件。
其中，第一相位板包括多个第一相位调整单元，第二相位板包括多个与所述第一相位调整单元对应设置的第二相位调整单元，遮光部件设置在所述第一相位调整单元与所述第二相位调整单元之间，
所述第一相位调整单元的拓扑荷以及所述第二相位调整单元的拓扑荷均不为零，且所述第一相位调整单元的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的所述第二相位调整单元的拓扑荷之和为零。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括任意一项上述的显示模组。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种显示模组的结构示意图，该显示模组，包括：第一相位板31、第二相位板32以及遮光部件33。
其中，第一相位板31包括多个第一相位调整单元311。第二相位板32包括多个与所述第一相位调整单元311对应设置的第二相位调整单元321。在本实施例中，遮光部件33设置在所述第一相位调整单元311与所述第二相位调整单元321之间。
具体的，在本实施例中，遮光部件33为对光束进行遮挡的任意部件，例如，遮光部件可以为阵列基板中任意颜色的像素中的一个或多个部件，如阳极、走线等。
需要说明的是，在本实施例中，所述第一相位调整单元311的拓扑荷以及所述第二相位调整单元321的拓扑荷均不为零，且所述第一相位调整单元311 的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的所述第二相位调整单元321的拓扑荷之和为零。例如，第一相位板的拓扑荷为+L，则第二相位板的拓扑荷为-L，又如，第一相位板的拓扑荷为+2L，则第二相位板的拓扑荷为-2L。
具体的，相位板是一种在玻璃平板或透镜上的局部区域内(通常是环带)，镀上一层具有一定厚度和折射率的膜层的光学系统的组成部件，其能够使透过该区域的光比通过非镀层区的光相位超前或滞后，进而形成中心为空洞41 的光束，如图4所示。因此，本发明实施例引入eilθ螺旋相位因子，使得光场获取角动量属性，角量子数为l，经过相位板的光束的中心随即演化出空洞，其中，空洞的大小与相位板本征属性拓扑荷l的绝对值相关，因此，本发明实施例提供的显示模组，利用拓扑荷相反的相位板的组合(第一相位板以及第二相位板)，可使光束首先形成空洞，绕过遮光部件后还原成原始光场，如图5。例如，光束首先通过+L的第一相位板形成中间具有空洞的涡旋光，随后经过拓扑荷为-L的第二相位班后恢复成原始光场，其中，经过拓扑荷不同的相位板中心形成的空洞比例不同。
请结合图6，图6为改变相位板的厚度，以实现改变相位板的拓扑荷的结构示意图，具体的，设定相位板的旋转角度为θ，那么，每一个角度对应的相位板的高度为
其中，d0为相位板的初始厚度，ds为相位板的最高厚度。每一个角度对应的相位改变为
其中，
为相位板旋转θ对应的相位变化量，λ为入射相位板的入射光的波长，n0为空气的折射率，n为相位板的折射率，则相位板旋转一个周期所对应的相位的改变量为
其中，
为该相位板的拓扑荷l，该拓扑荷 l决定经过相位板转换后的光束的中心空洞的大小。将拓扑荷
带入上述相位改变公式，得相位板的当前相位
进而得出
其中，r为光的径向分布，i为光的虚数单位，可见，相位板的厚度可以随着角度的变化而变化。
除此，请结合图7，图7为改变相位板的折射率，以实现改变相位板的拓扑荷的结构示意图，具体的，设定相位板的旋转角度为θ，那么，每一个角度对应的折射率为
其中，n0为相位板的初始折射率，ns为相位板最大的折射率。每一个角度对应的相位变化为
其中，λ为入射相位板的入射光的波长，d为相位板的厚度，则相位板旋转一个周期对应的相位的改变量为
其中，
为该相位板的拓扑荷l，该拓扑荷l决定经过相位板转换后的光束的中心空洞的大小。将拓扑荷
带入上述相位改变公式，得相位板的当前相位
进而得出
其中，r为光的径向分布，i为光的虚数单位，可见，相位板的折射率可以随着角度的变化而变化。
示意性的，以改变相位板的厚度以实现改变相位板的拓扑荷的方式为例，通常称这种相位板为螺旋相位板，也称为涡旋相位片，其光学厚度与方位角的旋转成比例，是一种相位型衍射元件。结合图8以及图9，其根据表面结构可以分为两种类型：连续面形螺旋相位片和台阶型螺旋相位片，二者都是螺旋上升结构。对于这两种类型，在本实施例中，定义高度ds为基片表面最低平面到最高点的高度。
具体的，以台阶型螺旋相位片为例，其表面结构如图9所示，呈现的是一个“螺旋阶梯”的结构，“阶梯”从底部到顶部的结构设计基于入射光束(例如，激光)波长和光学指数的函数。当入射光束通过螺旋相位板时，螺旋相位板表面结构使透射光束光程的改变量不同，即透射光束相位的改变量也不同，因此产生涡旋光。
螺旋相位板的三个主要参数是波长、拓扑荷和精度。其中，波长指的是螺旋相位板的设计波长。拓扑荷的英文名称是Topological Charge，是指在绕衍射表面360度旋转时蚀刻的2π循环数(“阶梯”个数)，即入射光束(例如，激光)通过螺旋相位板后，光相位扭转的圈数，一般用l表示，其中，l为整数，正负取决于光扭转的方向。例如，拓扑荷为1代表输出光束360°的相位变化为2π，拓扑荷为3则表示输出涡旋光的相位变化为6π。
在本实施例中，螺旋相位板的材料可以为熔融石英、硒化锌、锗以及塑料，其波长范围为193～10600nm，阶梯通常设置成2台阶～16台阶，相位板的高度ds为0～150mm，其拓扑荷的数量为1～12。
相应的，如果一个螺旋相位片的主要参数都已经给定，那么该相位板的高度为h＝lλ/Δn，其中，l是拓扑荷数，λ是入射光的波长，Δn是螺旋相位片和周围环境材料的折射率差异。
例如，假设光束(例如，激光)波长为800nm，拓扑荷为1，螺旋相位片材料为石英，那么，首先查询石英的折射率表格，得到石英在800nm的准确折射率为1.45337，而空气的折射率为1.00028。根据上面公式可得相位板的高度 ds＝1*800nm/(1.45337-1.00028)＝1.7656um，即该螺旋相位片的高度就为 1.7656um。
在相位板厚度固定的前提下，本发明实施例还可以通过改变拓扑荷l的大小，进而调节经第一相位板转换后的光束的空洞大小以及光晕大小，具体的，在本实施例中，如图10所示，其中，空洞大小为d3，光晕大小为d4。
综上，本发明提供的显示模组首先通过第一相位板将光束转换成具有空洞的光束，然后在具有空洞的光束经过遮光部件后，通过第二相位板将具有空洞的光束转换成原光束，将原光束作用到摄像头等器件上，即，在本显示模组中，可以无需增大相邻像素之间的间距，即可实现光线的传导，相比于相关技术，本显示模组既能提高显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量。
在上述实施例的基础上，如图11所示，为了进一步减小经第一相位板转换后的光束的光线损失，在本实施例中，调节经过第一相位板转换后的光束的空洞大小，以使光束经所述第一相位板转换后所形成的空洞111在经过所述遮光部件112时，与其不相互交叠。
值得一提的是，在本实施例中，由于设置了第一相位板以及第二相位板，通过相位板对光束进行转换后进行传输，当遮光部件为阵列基板上的像素时，该像素的排布方式可以与显示区的其他像素的排布方式相同，即可以无需将与屏下摄像头的位置对应的像素之间的间距拉大，即可实现对光线的传导，进而提高了显示效果的同时提高了成像质量。
除此，如图12所示，本发明实施例提供的显示模组，还可以包括：整形透镜121，该整形透镜设置在所述第一相位调整单元与所述遮光部件之间，用于调整经过所述第一相位调整单元转换后的光束的空洞边界以及光晕边界。
具体的，当第一相位板的厚度以及折射率固定时，其经过该第一相位板的光束的空洞边界也固定，通常，在空洞边界大于遮光部件的尺寸时，需要拓扑荷设置较大，如拓扑荷大于4，而显示面板的厚度趋于轻薄化的发展趋势，基于此，在本实施例中，通过在显示模组中增加整形透镜的方式，实现对空洞边界以及光晕边界的缩小和放大，以实现选用较小的拓扑荷结合整形透镜的方式，实现对光束的空洞以及光晕边界的调节。
需要说明的是，在本实施例中，根据整形透镜的材质的不同，可以实现对空洞边界扩大的同时缩小光晕边界，或者实现对空洞边界缩小的同时扩大光晕边界，又或者实现对空洞边界扩大的同时对光晕边界扩大，或者实现对空洞边界缩小的同时对光晕边界缩小。
优选的，在本实施例中，并不限定经过透镜转换后的光束的空洞边界以及光晕边界，例如，可以如图13所示，经过一个所述整形透镜转换后的光束的光晕边界131a与经过相邻的所述整形透镜转换后的光束的光晕边界131b不交叠，进而避免相邻的光束之间的交叠导致的光束还原不准确的问题出现。
在上述实施例的基础上，发明人考虑到通常光线为线偏光+圆偏光，而线偏光会对光线的转换造成影响，因此，在本实施例中，提供了一种显示模组，还包括增亮膜，如图14所示，通过将增亮膜141设置在所述第一相位板远离所述第二相位板的一侧，用于过滤线偏振光。
其中，增亮膜可以包括胆甾醇液晶、掺杂掌性分子的棒状液晶中的至少一种，可以使自然光透过后成为左旋或右旋圆偏振光，即消除了杂质光-线偏光。
进一步的，本发明实施例以遮光部件为阵列基板上的像素为例，对本发明提供的显示模组中各部件的设置位置以及功能进行介绍，如图15所示，当相邻的像素依次为红色像素、绿色像素以及蓝色像素时，由于不同颜色的像素在显示面板上的宽度不同，如图中，红色像素的宽度d5大于蓝色像素的宽度d6大于绿色像素的宽度d7。而正如上文所述，优选的经过第一相位板转换后的光束的空洞与遮光部件不相交，因此，在本实施例中，需要设置一个第一相位调整单元的拓扑荷与相邻的第一相位调整单元的拓扑荷不相同。即，设置红色像素对应的第一相位调整单元151的拓扑荷与蓝色像素对应的第一相位调整单元152的拓扑荷以及绿色像素对应的第一相位调整单元153的拓扑荷均不相同，以实现经过每个第一相位调整单元转换后的光束的空洞与该第一相位调整单元对应的像素的边界不交叠。
相应的，正如上文所述，相位板通过不同的厚度以及折射率，可以实现使透过该区域的光比通过非镀层区的光相位超前或滞后，进而形成中心为空洞的光束。因此，在本实施例中，由于子像素的宽度不同，即要求经过子像素的光束的空洞边界不同，因此，本实施例提供的显示模组中，一个所述第一相位调整单元的厚度与相邻的所述第一相位调整单元的厚度不相同。或，一个所述第一相位调整单元的折射率与相邻的所述第一相位调整单元的折射率不相同。
结合上文可知，在本发明实施例中，所述遮光部件可以为任意颜色的像素，还可以为像素中的一个或多个部件，具体的，所述像素至少包括发光器件层以及阵列层中的一层或多层，所述发光器件层包括阳极、阴极以及位于所述阳极以及所述阴极之间的发光层，所述阵列层包括栅极、源极、漏极、有源层以及走线中的一个或多个。
请结合图16，图16为本发明实施例提供的一种像素的剖面图，其中，发光器件层包括多个发光器件161，阵列层包括多个薄膜晶体管T。每个发光器件的阳极163与一个与薄膜晶体管T的漏极161d相连。其中，阴极162位于阳极 163上方或者位于阳极163和薄膜晶体管T之间，本实施例中以阴极162位于阳极163上方为例进行说明。该薄膜晶体管T包括有源层161a、栅极161b、源极 161c、漏极161d、设置在有源层161a和栅极161b之间的栅极绝缘层161e、设置在栅极161b与源极161c和漏极161d之间的层间绝缘层161f。其中，源极161c 和漏极161d位于同一层即源漏金属层。
可见，本实施例中，阵列层以及发光器件层包括多个金属部件，如栅极、阳极、阴极等，而本发明实施例提供的所述遮光部件可以为任一金属部件。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图17 所示，包括任意一项上述的显示模组。除此，该电子设备还包括：设置在所述第二相位板远离所述第一相位板的一侧的光学部件，例如摄像头、指纹传感器等，在本实施例中，以光学部件为摄像头为例，将摄像头在所述第二相位板上的投影位于所述第二相位板内。该电子设备的工作原理与上述显示模组的工作原理相同，均为首先通过第一相位板将光束转换成具有空洞的光束，然后在具有空洞的光束经过遮光部件后，通过第二相位板将具有空洞的光束转换成原光束，将原光束作用到摄像头等器件上，即，在本电子设备中，无需增大相邻像素之间的间距，即可实现光线的传导，相比于相关技术，本电子设备既能提高显示面板的显示效果，又能提高摄像头的成像质量。其中，该电子设备包括但不仅限于手机、平板电脑和数码相机等。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种显示模组，其特征在于，包括：
第一相位板，所述第一相位板包括多个第一相位调整单元；
第二相位板，所述第二相位板包括多个与所述第一相位调整单元对应设置的第二相位调整单元；
遮光部件，设置在所述第一相位调整单元与所述第二相位调整单元之间，所述第一相位调整单元的拓扑荷以及所述第二相位调整单元的拓扑荷均不为零，且所述第一相位调整单元的拓扑荷与该第一相位调整单元对应的所述第二相位调整单元的拓扑荷之和为零。
2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，
光束经所述第一相位板转换后所形成的空洞在经过所述遮光部件时，与其不相互交叠。
3.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，还包括：
整形透镜，设置在所述第一相位调整单元与所述遮光部件之间，所述整形透镜用于调整经过所述第一相位调整单元转换后的光束的空洞边界以及光晕边界。
4.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，还包括：
增亮膜，位于所述第一相位板远离所述第二相位板的一侧，所述增亮膜用于过滤线偏振光。
5.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，
一个所述第一相位调整单元的拓扑荷与相邻的所述第一相位调整单元的拓扑荷不相同。
6.根据权利要求3所述的显示模组，其特征在于，
经过一个所述整形透镜转换后的光束的光晕边界与经过相邻的所述整形透镜转换后的光束的光晕边界不交叠。
7.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，
一个所述第一相位调整单元的厚度与相邻的所述第一相位调整单元的厚度不相同。
8.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，
一个所述第一相位调整单元的折射率与相邻的所述第一相位调整单元的折射率不相同。
9.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，
所述遮光部件为任意颜色的像素中的一个或多个部件，所述像素至少包括发光器件层以及阵列层中的一层或多层，所述发光器件层包括阳极、阴极以及位于所述阳极以及所述阴极之间的发光层，所述阵列层包括栅极、源极、漏极、有源层以及走线中的一个或多个。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的显示模组。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，还包括：
摄像头，设置在所述第二相位板远离所述第一相位板的一侧，且所述摄像头在所述第二相位板上的投影位于所述第二相位板内。
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