CN117897010A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置，其包括显示面板、相机模块及衍射抑制元件。显示面板设有多条信号线与多个显示像素。这些信号线和这些显示像素沿着至少一方向交替排列。相机模块设有朝向显示面板的收光面，且收光面与显示面板相重叠。衍射抑制元件设置在显示面板与相机模块之间。衍射抑制元件具有沿着至少一方向交替排列的多个第一透光区和多个第二透光区。这些第一透光区分别重叠于这些显示像素。这些第二透光区分别重叠于这些信号线。衍射抑制元件在第一透光区具有第一折射率，且在第二透光区具有第二折射率。第一折射率大于第二折射率。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种具有屏下相机模块的显示装置。
背景技术
为了提高显示器的屏占比以实现窄边框的设计，一种将相机模块设置在显示屏幕下方的笔记本电脑或智能手机等装置被提出。然而，当显示器的像素分辨率较高时，光线在通过密集排列的像素阵列后容易产生衍射现象而影响到拍摄的图像质量。
发明内容
本发明是针对一种具有屏下摄影功能的显示装置，其拍摄的图像质量较佳。
根据本发明的实施例，显示装置包括显示面板、相机模块及衍射抑制元件。显示面板设有多条信号线与多个显示像素。这些信号线和这些显示像素沿着至少一方向交替排列。相机模块设有朝向显示面板的收光面，且收光面与显示面板相重叠。衍射抑制元件设置在显示面板与相机模块之间。衍射抑制元件具有沿着至少一方向交替排列的多个第一透光区和多个第二透光区。这些第一透光区分别重叠于这些显示像素。这些第二透光区分别重叠于这些信号线。衍射抑制元件在第一透光区具有第一折射率，且在第二透光区具有第二折射率。第一折射率大于第二折射率。
在根据本发明的实施例的显示装置中，衍射抑制元件包括液晶层。液晶层包括分别设置在多个第一透光区内的多个第一部分以及分别设置在多个第二透光区内的多个第二部分。这些第一部分沿着至少一方向的排列节距等于多个显示像素沿着至少一方向的排列节距。
在根据本发明的实施例的显示装置中，衍射抑制元件还包括至少一基板，且液晶层的多个第一部分和多个第二部分各自在至少一基板上的正投影面积随着时间改变。
在根据本发明的实施例的显示装置中，多个显示像素包括彼此相邻的第一显示像素和第二显示像素。在第一时间区间内，重叠于第一显示像素的一个第一部分在至少一基板上的正投影面积大于重叠于第二显示像素的另一个第一部分在至少一基板上的正投影面积。
在根据本发明的实施例的显示装置中，在第二时间区间内，重叠于第一显示像素的一个第一部分在至少一基板上的正投影面积小于重叠于第二显示像素的另一个第一部分在至少一基板上的正投影面积。
在根据本发明的实施例的显示装置中，相机模块包括光传感器和透镜。光传感器设有收光面。透镜设置在光传感器的收光面的一侧，且重叠于收光面。衍射抑制元件整合在相机模块内，且包括基板和液晶层。液晶层夹设在基板与透镜之间。
在根据本发明的实施例的显示装置中，衍射抑制元件的多个第一透光区分别设有多个导光结构。
在根据本发明的实施例的显示装置中，多个导光结构沿着至少一方向的排列节距等于多个显示像素沿着至少一方向的排列节距。
在根据本发明的实施例的显示装置中，各个导光结构具有朝向多个第二透光区的其中一者的折射面以及朝向显示面板的入光面。折射面与入光面相连接并设有夹角，且此夹角介于30度至60度的范围内。
在根据本发明的实施例的显示装置中，相机模块包括光传感器和透镜。光传感器设有收光面。透镜设置在光传感器的收光面的一侧，且重叠于收光面。衍射抑制元件整合在相机模块内，且多个导光结构连接透镜。
基于上述，在本发明的一实施例的显示装置中，显示面板与相机模块之间设有衍射抑制元件。衍射抑制元件具有重叠显示面板的多个显示像素设置的多个第一透光区以及设置在该些显示像素之间的多个第二透光区。经由第一透光区的折射率大于第二透光区的折射率，让光线在通过第一透光区后产生光路径的偏折，从而抑制光线在通过显示面板的该些显示像素后所产生的衍射现象，有助于提升屏下相机模块的图像拍摄质量。
附图说明
图1是依照本发明的第一实施例的显示装置的俯视示意图；
图2是图1的显示装置的剖视示意图；
图3A及图3B是衍射抑制元件中液晶层的第一部分和第二部分在不同时间的排列状态；
图4A及图4B是另一实施例中衍射抑制元件的多个第一透光区和多个第二透光区在不同时间的分布状态；
图5是图2的显示装置的方块图；
图6是依照本发明的第二实施例的显示装置的剖视示意图；
图7是依照本发明的第三实施例的显示装置的剖视示意图；
图8是依照本发明的第四实施例的显示装置的剖视示意图。
附图标记说明
10、10A、20、20A：显示装置；
100：显示面板；
101、102、310、310A：基板；
150、151、152、153：显示像素；
180：像素驱动芯片；
200、200A、200B：相机模块；
210：光传感器；
230：滤光片；
250：透镜；
280：图像信号处理器；
300、300A、300B、300C：衍射抑制元件；
330、330B、330C：液晶层；
330a、330a”、330a1、330a2、330a1”、330a2”：第一部分；
330b、330b1、330b2、330b1”、330b2”：第二部分；
335：液晶分子；
350、350A：导光结构；
350is：入光面；
350rs：折射面；
360：黏着图案；
380：驱动芯片；
400：主机系统；
410：时序控制芯片；
420：微控制器；
430：快闪存储器；
440：只读存储器；
LRS：收光面；
P1、P2、P1”、P2”：排列节距；
PA、PA1、PA2：像素区；
SL1、SL2：信号线；
TR1、TR1”、TR1a、TR1b、TR1a”、TR1b”、TR1-A：第一透光区；
TR2、TR2”、TR2a、TR2b、TR2a”、TR2b”、TR2-A：第二透光区；
X、Y、Z：方向；
θ：夹角。
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。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”可以指物理和/或电性连接。再者，“电性连接”可为二元件间存在其它元件。
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，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是依照本发明的第一实施例的显示装置的俯视示意图。图2是图1的显示装置的剖视示意图。图3A及图3B是衍射抑制元件中液晶层的第一部分和第二部分在不同时间的排列状态。图4A及图4B是另一实施例中衍射抑制元件的多个第一透光区和多个第二透光区在不同时间的分布状态。图5是图2的显示装置的方块图。为清楚呈现起见，图1仅示出出图2的显示面板100的信号线SL1、信号线SL2和显示像素150以及相机模块200的透镜250。
请参照图1及图2，显示装置10包括显示面板100和相机模块200。相机模块200设有朝向显示面板100的收光面LRS，且显示面板100重叠收光面LRS设置。相机模块200是设置在显示面板100背离显示面的一侧，并且适于接收来自显示面一侧并通过显示面板100的光线。也就是说，显示装置10具有屏下摄影的功能。
显示面板100设有多条信号线SL1、多条信号线SL2和多个显示像素150。在本实施例中，多条信号线SL1沿着方向Y排列于基板101上并且在方向X上延伸，多条信号线SL2沿着方向X排列于基板101上并且在方向Y上延伸。这些信号线SL1相交于这些信号线SL2，并定义出多个像素区PA。这些像素区PA内分别设有多个显示像素150。也即，这些信号线与这些显示像素150沿着至少一方向交替排列。
在本实施例中，这些显示像素150可包括沿着方向X交替排列的多个第一显示像素151、多个第二显示像素152和多个第三显示像素153。第一显示像素151、第二显示像素152和第三显示像素153分别用于显示不同颜色，例如红色、绿色和蓝色，但不以此为限。显示面板100还可包括另一基板102，设置在显示像素150的出光侧。
举例来说，显示像素150可以是微型发光二极管(micro light emitting diode,micro LED)或有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)。也即，显示面板100可以是自发光型显示面板，但不以此为限。在其他实施例中，显示面板也可以是其他合适的光穿透式显示面板，例如液晶显示面板。在本实施例中，信号线SL1和信号线SL2例如是扫描线(scan line)和数据线(data line)，并且可经由多个像素电路(未示出)与多个显示像素150电性连接，以实现这些显示像素150的个别控制，但不以此为限。
另一方面，相机模块200可包括光传感器210和透镜250，其中光传感器210设有朝向显示面板100的收光面LRS，且透镜250设置在光传感器210的收光面LRS的一侧，且重叠于收光面LRS。在本实施例中，光传感器210和透镜250之间还可设有滤光片230，此滤光片230例如是红外光截止滤光片(infrared cut-off filter)，但不以此为限。
为了抑制光线在通过显示面板100的多个显示像素150后所产生的衍射现象，显示面板100与相机模块200之间还设有衍射抑制元件300。衍射抑制元件300具有沿着至少一方向(例如方向X和/或方向Y)交替排列的多个第一透光区TR1和多个第二透光区TR2。在本实施例中，这些第一透光区TR1沿着方向Z分别重叠于显示面板100的多个显示像素150，而这些第二透光区TR2沿着方向Z分别重叠于多条信号线SL2(或信号线SL1)。
特别注意的是，衍射抑制元件300在第一透光区TR1和第二透光区TR2分别具有第一折射率和第二折射率，且所述第一折射率大于所述第二折射率。此处的折射率例如是衍射抑制元件300在对应透光区内的材料平均折射率。
在本实施例中，衍射抑制元件300可包括基板310和液晶层330。液晶层330夹设在基板310与显示面板100的基板101之间，且包括多个第一部分330a和多个第二部分330b。这些第一部分330a分别设置在多个第一透光区TR1内，而这些第二部分330b分别设置在多个第二透光区TR2内。从另一观点来说，液晶层330的多个第一部分330a的分布范围可分别定义出多个第一透光区TR1，而液晶层330的多个第二部分330b的分布范围可分别定义出多个第二透光区TR2。
举例来说，液晶层330的多个第一部分330a沿着方向X的排列节距P1可等于显示面板100的多个显示像素150沿着方向X的排列节距P2。虽然附图未示出，液晶层330的多个第一部分330a沿着方向Y的排列节距也可等于显示面板100的多个显示像素150沿着方向Y的排列节距。
详细地，液晶层330在第一部分330a的多个液晶分子335的排列状态所产生的平均折射率定义为衍射抑制元件300的第一折射率，而液晶层330在第二部分330b的多个液晶分子335的排列状态所产生的平均折射率定义为衍射抑制元件300的第二折射率。特别说明的是，液晶层330的多个液晶分子335的排列分布可经由电控的方式来调整。也就是说，衍射抑制元件300在基板310和/或基板101上还可设有多个电极结构(未示出)，且这些电极结构分别对应多个显示像素150设置。由于电极结构的实施态样取决于液晶分子335所需的排列状态，因此本发明并未加以限制。
由于液晶层330在重叠于各个显示像素150的第一透光区TR1内的平均折射率(即第一折射率)大于液晶层330在重叠于相邻信号线的第二透光区TR2内的平均折射率(即第二折射率)，光线在传递至第一透光区TR1和第二透光区TR2的交界区时容易产生光路径的偏折，使光线以较为正向的方式入射相机模块200的收光面LRS。也就是说，能修正光线在通过显示面板100的多个显示像素150后的光路径，以抑制衍射效应对相机模块200的图像拍摄质量的影响。
请参照图2、图3A及图3B，在本实施例中，液晶层330的第一部分330a和第二部分330b各自在基板310上的正投影面积可随着时间改变。举例来说，重叠于同一个显示像素150的液晶层330的第一部分330a与第二部分330b的分布范围，可依图3A的分布方式和图3B的分布方式在时序上交替变换。例如：在第一时间区间内，设有液晶层330的第一部分330a的第一透光区TR1和设有液晶层330的第二部分330b的第二透光区TR2可同时存在(如图3A所示)。接着，在第二时间区间内，改变液晶层330的排列分布，使设有第一部分330a”的第一透光区TR1”几乎占满了显示面板100的信号线SL1和信号线SL2所定义出的像素区(如图1所示)，而第二透光区TR2”大致上仅分布在重叠信号线的位置(如图3B所示)。依此类推，在时序上重复地进行图3A及图3B的状态切换。
通过液晶层330的上述操作方式，能让光线在通过显示面板100后的光路径能随着时间改变，使光路径在空间中的分布均匀化，从而降低衍射效应对图像拍摄的影响。
另一方面，在同一时间区间(或时间点)内，对应不同显示像素150的多个第一透光区(或多个第二透光区)各自在基板310上的正投影面积也可不相同。请参照图4A及图4B，在显示面板100的另一变形实施例中，多条信号线SL1和多条信号线SL2所定义出的多个像素区可包括沿着方向X和方向Y交替排列的多个第一像素区PA1和多个第二像素区PA2。其中，这些第一像素区PA1内分别设有多个第一显示像素(如图1的一部分显示像素150)，这些第二像素区PA2内分别设有多个第二显示像素(如图1的另一部分显示像素150)。
特别注意的是，液晶层330B在第一像素区PA1内的第一部分330a1(或第一透光区TR1a)在基板310上的正投影面积可不同于液晶层330B在第二像素区PA2内的第一部分330a2(或第一透光区TR1b)在基板310上的正投影面积，且液晶层330B在第一像素区PA1内的第二部分330b1(或第二透光区TR2a)在基板310上的正投影面积可不同于液晶层330B在第二像素区PA2内的第二部分330b2(或第二透光区TR2b)在基板310上的正投影面积。
此外，上述彼此相邻的第一像素区PA1和第二像素区PA2内的两个第一透光区(或两个第二透光区)的分布范围的大小关系可在时序上进行切换。举例来说，在第一时间区间内，重叠于第一像素区PA1的第一部分330a1在基板310上的正投影面积小于重叠于第二像素区PA2的第一部分330a2在基板310上的正投影面积，重叠于第一像素区PA1的第二部分330b1在基板310上的正投影面积大于重叠于第二像素区PA2的第二部分330b2在基板310上的正投影面积(如图4A所示)。
接着，在第二时间区间内，对液晶层330B进行排列状态的切换，使重叠于第一像素区PA1的第一部分330a1”(或第一透光区TR1a”)在基板310上的正投影面积大于重叠于第二像素区PA2的第一部分330a2”(或第一透光区TR1b”)在基板310上的正投影面积，而重叠于第一像素区PA1的第二部分330b1”(或第二透光区TR2a”)在基板310上的正投影面积小于重叠于第二像素区PA2的第二部分330b2”(或第二透光区TR2b”)在基板310上的正投影面积(如图4B所示)。依此类推，在时序上重复地进行图4A及图4B的状态切换。
通过液晶层330B的上述操作方式，能进一步平均光线在通过显示面板100的不同显示像素后的光路径分布，以达到对不同显示像素的透光量均匀化的目的，从而降低衍射效应对图像拍摄的影响。
以下将针对可实现上述操作方式的控制系统进行例示性地说明。请参照图2及图5，举例来说，显示面板100耦接至像素驱动芯片180以接收用来驱动显示像素150的驱动信号。光传感器210经由图像信号处理器280耦接至微控制器420，以将获取的图像进行信号处理后传递至微控制器420。衍射抑制元件300耦接至驱动芯片380以接收用来驱动液晶层330的电压信号。像素驱动芯片180、驱动芯片380和微控制器420都耦接时序控制芯片410。时序控制芯片410和微控制器420各自都耦接主机系统400以接收来自主机的控制信号。微控制器420更耦接有快闪存储器430和只读存储器440，以在快闪存储器430中储存为控制器420运作时所需的数据参数，或者是从只读存储器440读取运作时所需的设定参数。
特别说明的是，在时序上进行图4A及图4B的状态切换操作时，控制芯片410和微控制器420在时序上可同步。也即，光传感器210进行扫描的画面更新率(frame rate)可和衍射抑制元件300进行如图4A及图4B间的切换频率同步。举例来说，在光传感器210进行一个画面的扫描周期内，衍射抑制元件300可进行图4A及图4B间的多次切换，以有效降低衍射效应对图像质量的影响。
以下将列举另一些实施例以详细说明本揭示，其中相同的构件将标示相同的符号，并且省略相同技术内容的说明，省略部分请参考前述实施例，以下不再赘述。
图6是依照本发明的第二实施例的显示装置的剖视示意图。请参照图6，显示装置10A与图2的显示装置10的差异在于：显示装置10A的衍射抑制元件300A是整合在相机模块200A内。举例来说，在本实施例中，衍射抑制元件300A的基板310与相机模块200A的透镜250可经由黏着图案360相连接，并形成一密封腔室，且此密封腔室内填充有液晶层330C，以形成具有低衍射效应的液晶透镜元件。据此，还可进一步缩减显示装置10A的整体厚度。
由于本实施例的衍射抑制元件300A的结构及其产生的技术功效都相似于图2的衍射抑制元件300，详细说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
图7是依照本发明的第三实施例的显示装置的剖视示意图。请参照图7，本实施例的显示装置20与图2的显示装置10的差异在于：衍射抑制元件的组成不同。具体而言，在本实施例中，显示装置20的衍射抑制元件300B是以多个导光结构350来取代图2的液晶层330对入射光线进行光路径的改变。这些导光结构350分别对应多个第一透光区TR1-A设置。或者是说，这些导光结构350定义出这些第一透光区TR1-A。较佳地，这些导光结构350沿着方向X的排列节距P1”可等于显示面板100的多个显示像素150沿着方向X的排列节距P2”。
在本实施例中，任两相邻的导光结构350之间设有一空间，此空间可定义为衍射抑制元件300B的第二透光区TR2-A，且填充有空气。也就是说，在本实施例中，衍射抑制元件300B在第一透光区TR1-A的第一折射率大于在第二透光区TR2-A的第二折射率。导光结构350的材质例如包括玻璃、石英玻璃、或高分子聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC))。
导光结构350具有朝向显示面板100的入光面350is以及朝向第二透光区TR2-A的折射面350rs。折射面350rs与入光面350is相连接并且设有夹角θ。较佳地，夹角θ可介于30度至60度的范围内。
举例来说，通过显示面板100并且以较大角度入射导光结构350的光线在传递至折射面350rs时，因导光结构350的折射率大于空气的折射率，光线的光路径会经由折射面350rs的偏折，转变成较为正向的光路径。据此来抑制光线在通过显示面板100后所产生的衍射效应，从而改善屏下相机模块的图像拍摄质量。
图8是依照本发明的第四实施例的显示装置的剖视示意图。请参照图8，本实施例的显示装置20A与图7的显示装置20的差异在于：显示装置20A的衍射抑制元件300C是整合在相机模块200B内。举例来说，在本实施例中，衍射抑制元件300C的多个导光结构350A可设置在基板310A与相机模块200A的透镜250之间，并且直接接触透镜250，以形成具有低衍射效应的导光透镜元件。通过这样的整合，还可进一步缩减显示装置20A的整体厚度。
由于本实施例的衍射抑制元件300C的结构及其产生的技术功效都相似于图7的衍射抑制元件300B，详细说明请参见前述实施例的相关段落，于此便不再赘述。
综上所述，在本发明的一实施例的显示装置中，显示面板与相机模块之间设有衍射抑制元件。衍射抑制元件具有重叠显示面板的多个显示像素设置的多个第一透光区以及设置在该些显示像素之间的多个第二透光区。通过第一透光区的折射率大于第二透光区的折射率，让光线在通过第一透光区后产生光路径的偏折，从而抑制光线在通过显示面板的该些显示像素后所产生的衍射现象，有助于提升屏下相机模块的图像拍摄质量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板，设有多条信号线和多个显示像素，所述多条信号线与所述多个显示像素沿着至少一方向交替排列；
相机模块，设有朝向所述显示面板的收光面，且所述收光面与所述显示面板相重叠；以及
衍射抑制元件，设置在所述显示面板与所述相机模块之间，所述衍射抑制元件具有沿着所述至少一方向交替排列的多个第一透光区和多个第二透光区，所述多个第一透光区分别重叠于所述多个显示像素，所述多个第二透光区分别重叠于所述多条信号线，所述衍射抑制元件在所述多个第一透光区具有第一折射率，且在所述多个第二透光区具有第二折射率，所述第一折射率大于所述第二折射率。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述衍射抑制元件包括液晶层，所述液晶层包括分别设置在所述多个第一透光区内的多个第一部分以及分别设置在所述多个第二透光区内的多个第二部分，所述多个第一部分沿着所述至少一方向的排列节距等于所述多个显示像素沿着所述至少一方向的排列节距。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述衍射抑制元件还包括至少一基板，且所述液晶层的所述多个第一部分和所述多个第二部分各自在所述至少一基板上的正投影面积随着时间改变。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述多个显示像素包括彼此相邻的第一显示像素和第二显示像素，在第一时间区间内，所述多个第一部分重叠于所述第一显示像素的其中一者在所述至少一基板上的正投影面积大于所述多个第一部分重叠于所述第二显示像素的其中另一者在所述至少一基板上的正投影面积。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，在第二时间区间内，所述多个第一部分重叠于所述第一显示像素的所述其中一者在所述至少一基板上的正投影面积小于所述多个第一部分重叠于所述第二显示像素的所述其中另一者在所述至少一基板上的正投影面积。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述相机模块包括：
光传感器，设有所述收光面；以及
透镜，设置在所述光传感器的所述收光面的一侧，且重叠于所述收光面，其中所述衍射抑制元件整合在所述相机模块内，且包括基板和液晶层，所述液晶层夹设在所述基板与所述透镜之间。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述衍射抑制元件的所述多个第一透光区分别设有多个导光结构。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述多个导光结构沿着所述至少一方向的排列节距等于所述多个显示像素沿着所述至少一方向的排列节距。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，每一所述多个导光结构具有朝向所述多个第二透光区的其中一者的折射面以及朝向所述显示面板的入光面，所述折射面与所述入光面相连接并且设有夹角，所述夹角介于30度至60度的范围内。
10.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述相机模块包括：
光传感器，设有所述收光面；以及
透镜，设置在所述光传感器的所述收光面的一侧，且重叠于所述收光面，其中所述衍射抑制元件整合在所述相机模块内，且所述多个导光结构连接所述透镜。
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