CN117998929A - 显示基板及其制作方法、以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种显示基板及其制作方法、以及显示装置。在一具体实施方式中，显示基板包括衬底基板；多个发光器件；彩膜层，包括色阻和色阻之间的黑矩阵，相邻色阻之间的黑矩阵包括用于感测的第一感测区，第一感测区包括至少一个第一开口；多个光敏器件，第一感测区在衬底基板上的正投影覆盖光敏器件在衬底基板上的正投影；第一金属层，包括与第一感测区对应的第二感测区，第二感测区包括与第一开口对应的第二开口，第一开口的中心点在衬底基板上的正投影与第二开口的中心点在衬底基板上的正投影重合，并且第一开口的口径大于第二开口的口径。该实施方式通过第一金属层中口径小于第一开口的第二开口能够将指纹反射的光线准直，减小了准直角。

Description

显示基板及其制作方法、以及显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域。更具体地，涉及一种显示基板及其制作方法、以及显示装置。

背景技术

折叠屏手机通常包括可弯折的内屏和外屏，内屏通常基于超薄玻璃折叠屏，而外屏通常基于常规玻璃盖板折叠屏，外屏自背板到触控表面的距离一般在900μm以上，内屏从背板到触控表面的距离一般在200μm左右，当内屏刚好满足指纹识别的厚度需求时，外屏需要更小的准直角才能够进行指纹识别。

目前，通过彩膜层的黑矩阵中的开口对指纹反射的光线准直，黑矩阵因为树脂材料限制开口已达工艺极限无法进一步缩小尺寸来满足厚屏识别需求，需要提供一种能够满足厚屏指纹识别的显示基板。

发明内容

本申请的目的在于提供一种显示基板及其制作方法、以及显示装置，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：

本申请第一方面提供了一种显示基板，包括：

衬底基板；

多个发光器件，位于衬底基板上；

彩膜层，包括色阻和色阻之间的黑矩阵，相邻色阻之间的黑矩阵包括用于感测的第一感测区，第一感测区包括至少一个第一开口；还包括：

多个光敏器件，位于多个发光器件与衬底基板之间，第一感测区在衬底基板上的正投影覆盖光敏器件在衬底基板上的正投影；以及

位于多个光敏器件与彩膜层之间的第一金属层，第一金属层包括与第一感测区对应的第二感测区，第二感测区包括与第一开口对应的第二开口，

其中，第一开口的中心点在衬底基板上的正投影与第二开口的中心点在衬底基板上的正投影重合，并且第一开口的口径大于第二开口的口径。

在一些可选的实施例中，显示基板还包括：触控走线层，位于彩膜层靠近发光器件侧，触控走线层包括围绕发光器件的触控走线以及连接触控走线的多个连接部，其中，

各连接部与各光敏器件对应设置，

每个连接部包括与第二开口对应的第三开口，第三开口在衬底基板上的正投影的中心点与第二开口在衬底基板上的正投影的中心点重合，且对应的第一开口、第二开口、以及第三开口的中心点在衬底基板上的正投影重合。

在一些可选的实施例中，显示基板满足：

θ≤α

其中，θ表示光敏器件接收的指纹感测光线的准直角，d3表示第三开口的口径，h表示触控走线层靠近衬底基板的表面至第一金属层远离衬底基板的表面之间的距离，h2表示第一金属层的厚度，h3表示触控金属层的厚度，P0表示指纹中相邻两个脊之间的距离，H表示彩膜层远离衬底基板的表面到显示基板远离衬底基板的表面之间的距离。

在一些可选的实施例中，第一金属层的、与一个光敏器件对应的部分包括多个第二开口，与一个光敏器件对应的部分中的第二开口间的距离大于等于15μm且小于等于70μm。

在一些可选的实施例中，显示基板还包括：触控走线层，位于彩膜层靠近发光器件侧，触控走线层包括围绕发光器件的触控走线以及连接触控走线的多个连接部，其中，

各连接部与各光敏器件对应设置，

连接部包括一个第三开口，

与一个光敏器件对应的第一开口和第二开口在衬底基板的正投影落在一个对应的第三开口在衬底基板的正投影内，

第三开口包括第一边、第二边、第三边和第四边，各边在衬底基板上的正投影与其最近的第二开口的边缘在衬底基板的正投影间的距离ei小于等于wi+x-y，

其中，wi表示在衬底基板的正投影上距第三开口的第i边最近的发光器件的开口边缘至连接部的边缘间的距离，x表示连接部的线宽，y表示距第i边最近的第二开口的边缘至其对边间的距离。

在一些可选的实施例中，第三开口的各边在衬底基板上的正投影与其最近的第二开口的边缘在衬底基板的正投影间的距离ei小于等于di-x-y。

在一些可选的实施例中，多个发光器件包括多个发光器件组，连接部在衬底基板的正投影位于发光器件组中的各发光器件在衬底基板的正投影之间的间隙处，每个发光器件组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件，多个连接部包括靠近第一发光器件的第一连接部和第二连接部，其中，

第一连接部和第二连接部在衬底基板上的正投影为U型，U型的开口朝向第一发光器件，第一发光器件的发光颜色与第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件的发光颜色均不同，或者

第一连接部和第二连接部在衬底基板上的正投影为U型，第一连接部的U型的开口朝向第一发光器件，第二连接部的U型的开口背离第一发光器件，第一发光器件的发光颜色与第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件中一者的发光颜色相同。

在一些可选的实施例中，发光器件包括依次层叠设置在衬底基板上的阳极、发光层和阴极，阳极包括第一子层、第二子层和第三子层，第二子层的材料为银，

第一金属层的材料与阳极的材料不同。

本申请第二方面提供一种显示装置，包括上文所述的显示基板。

本申请第三方面提供一种制作上文所述的显示基板的方法，包括：

提供衬底基板；

在衬底基板上形成光敏器件层，光敏器件层包括多个光敏器件；

在光敏器件层上形成发光器件层和第一金属层，发光器件层包括多个发光器件；以及

在发光器件层和第一金属层上形成彩膜层。

在一些可选的实施例中，发光器件包括依次层叠设置在衬底基板上的阳极、发光层以及阴极，在光敏器件层上形成发光器件层和第一金属层进一步包括：

在光敏器件层上形成阳极，在阳极上依次形成第一金属层、发光层和阴极，或者

在光敏器件层上形成第一金属层，在第一金属层上形成发光器件层。

本申请的有益效果如下：

本申请针对目前现有的问题，制定一种显示基板及其制作方法、以及显示装置，并通过在彩膜层与光敏器件之间设置第一金属层，且第一金属层包括第二开口，第二开口的尺寸小于彩膜层的黑矩阵中的第一开口，从而能够利用第二开口和第一开口将指纹反射的光线准直，并且具有更小的准直角，允许在现有工艺条件下在基于常规厚玻璃盖板的显示基板中实现指纹识别，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出相关技术中显示基板的感光原理图；

图2示出根据本申请一实施例的显示基板的示意性剖视图；

图3示出图2所示实施例与相关技术的示意性准直角对比图；

图4示出根据本申请另一实施例的显示基板的示意性剖视图；

图5示出图4所示实施例的显示基板的示意性版图；

图6示出图4所示实施例的显示基板的感光原理图；

图7示出图4根据实施例的显示基板的指纹识别准直角的设计原理图；

图8a至图8d示出图4所示实施例的显示面板各层结构的示意性版图；

图9示出根据图4所示实施例的显示基板的收光曲线图；

图10示出根据本申请另一实施例的显示基板的示意性剖视图；

图11示出图10所示实施例的显示基板的示意性版图；

图12和图13示出图10所示实施例的显示基板的感光原理图；

图14示出根据本申请另一实施例的显示基板的示意性版图；

图15示出根据本申请另一实施例的显示基板的示意性版图；

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请，下面结合实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同或相似的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。

需要说明的是，本申请中描述的“具有”、“包含”、“包括”等均为开式的含义，即，当描述模块“具有”、“包含”或“包括”第一元件、第二元件和/或第三元件时，表示该模块除了第一元件、第二元件和/或第三元件外还包括其他的元件。另外，本申请中“第一”、“第二”和“第三”等序数词并不旨在限定具体的顺序，而仅在于区分各个部分。

本申请中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。

另外，在本申请中，所采用的术语“同层设置”指的是两个层、部件、构件、元件或部分可以通过相同制备工艺(例如构图工艺等)形成，并且，这两个层、部件、构件、元件或部分一般由相同的材料形成。例如两个或更多个功能层同层设置指的是这些同层设置的功能层可以采用相同的材料层并利用相同制备工艺形成，从而可以简化显示基板的制备工艺。

相关技术中，参照图1所示，屏内指纹识别方案采用黑矩阵中的开口进行辅助准直，黑矩阵中的开口尺寸与光敏器件的待感光区域的尺寸相同且开口的中心与待感光区域的中心重合。为了实现指纹识别，需要由黑矩阵中的开口和待感光区域的尺寸形成的准直角应小于实现显示基本的盖板表面的指纹感测的识别临界准直角，而该识别临界准直角与自黑矩阵远离基板的表面至盖板表面的距离有关，且距离越大则识别临界准直角越小。因而，若希望使基于厚度较厚的常规玻璃盖板的显示基板能够进行有效的指纹识别，则需要减小图1中所标示的准直角的大小，也就是黑矩阵的开口尺寸需要更小，同时光敏器件的待感光区域的尺寸更小。

然而，受限于当前工艺加工能力以及黑矩阵的材料特性(通常为树脂材料)，黑矩阵的开口尺寸已达工艺极限。另外，目前在一些产品中，在光敏器件上方设置向光敏器件的上电极提供信号的偏置信号走线，该走线通常与发光器件的阳极同层设置，偏置信号走线的形状可以限定光敏器件的待感光区域的尺寸，然而阳极的材料通常采用三明治结构(例如，ITO/Ag/ITO)，对阳极材料进行图案化需要使用湿法刻蚀工艺，Ag(银)刻蚀液黏稠度比较大，开口尺寸太小药液不容易流动，易残留药液，因而ITO/Ag/ITO的口径尺寸为1.5±1μm，且2μm左右的开口都无法保证。

基于以上分析，现有指纹识别方案无法满足折叠屏外屏的指纹识别方案，需要提供一种在盖板厚度较厚时同样能够实现较好指纹识别能力的显示产品。

为了解决以上的技术问题至少之一，参照图2所示，本申请实施例提供了一种显示基板，包括：

衬底基板101；

多个发光器件102，位于所述衬底基板101上；

彩膜层104，包括色阻1041和色阻1041之间的黑矩阵1042，相邻色阻1041之间的黑矩阵1042包括用于感测的第一感测区(见彩膜层104中的点虚线框)，第一感测区包括至少一个第一开口K1，

还包括：

多个光敏器件103，位于多个发光器件102与衬底基板101之间，第一感测区在衬底基板101上的正投影覆盖光敏器件103在衬底基板101上的正投影；以及

位于多个光敏器件103与彩膜层104之间的第一金属层105，第一金属层105包括与第一感测区对应的第二感测区，第二感测区包括与第一开口K1对应的第二开口K2，

其中，第一开口K1的中心点在衬底基板101上的正投影与第二开口K2的中心点在衬底基板101上的正投影重合，并且第一开口K1的口径大于第二开口K2的口径。

在本实施例中，通过在彩膜层与光敏器件之间设置第一金属层，且第一金属层包括第二开口，第二开口的口径小于彩膜层的黑矩阵中的第一开口，从而能够利用第二开口和第一开口将指纹反射的光线准直，并且具有更小的准直角，允许在现有工艺条件下在基于常规厚玻璃盖板的显示基板中实现指纹识别，具有广阔的应用前景。

具体地，在本实施例中，结合图2和图3所示，通过在比彩膜层104更靠近光敏器件103的位置增设第一金属层105，且该第一金属层105中设置与第一开口K1对应的第二开口K2，从而每个对应的第一开口K1和第二开口K2构成了一个准直结构，且第一开口K1和第二开口K2相当于形成了一个倒梯形。参照图3所示，通过第二开口K2，相当于将光敏器件103的待感光区域的口径限定为第二开口K2的口径，从而在由第二开口K2和第一开口K1构成的准直结构中，待感光区域的口径由d1减小为d2，由图中可见，当第二开口K2的d2不变时，基于倒梯形结构特点，准直角1小于准直角。也就是说，通过口径小于第一开口K1的第二开口K2，减小了准直角。

需要说明的是，本文的实施例中为了方便，开口均为正方形。但本申请并不旨在对第一开口K1和第二开口K2的形状进行限制，第一开口K1和第二开口K2可以为圆形、矩形、正方形、正多边形等规则形状，也可以为其他不规则形状。因而，本申请实施例中，当第一开口K1和第二开口K2为圆形时，口径表示圆形的直径；当二者为正方形时，口径表示正方形的边长；当二者为矩形时，尽管开口形状由矩形的长和宽两个参数共同限制，但仅需要依照长度更大的长为以上表达式中的口径d2进行计算，并根据工艺要求取小于长的数值作为矩形的宽；而当第一开口K1和第二开口K2的形状为其他时，同理，按照开口的最大尺寸值作为口径。通过以上方式确定的口径和准直角能够保证进入开口的光线均能够用于有效的指纹检测。

换句话说，当显示基板需要应用在折叠产品的外屏等场景时，考虑到保护性能而将盖板由超薄玻璃替换为常规玻璃盖板从而增加了彩膜层104至指纹的距离时，通过增设第一金属层105，且通过在第一金属层105中设置口径小于第一开口K1的口径的第二开口K2，能够在现有工艺条件下减小准直角，从而实现指纹识别。

需要说明的是，本申请并不旨在限定与每个光敏器件103对应的第一感测区中第一开口K1的数量、以及第二感测区中第二开口K2的数量，每个对应的第一感测区中第一开口K1的数量可以为一个也可以为多个、每个第二感测区中第二开口K2的数量可以为一个也可以为多个。较为优选地，对应每个光敏器件103的第一感测区设置多个第一开口K1、且第二感测区设置多个第二开口K2时，能够在准直角减小的同时需要兼顾发光亮度(例如，兼顾达成光敏器件满阱的光照条件边界)，有利于提高光敏器件103的感测精度。

进一步地，增设的第一金属层105的材料与发光器件的阳极的材料不同。可选地，第一金属层105的材料为钼(Mo)、钛/铝/钛(Ti/Al/Ti)等，只要是能够通过图案化形成口径小于2μm的开口的非透明材料均是可以的，从而保证在现有工艺条件下，厚度更厚的显示基板仍能够具有良好的指纹识别效果。

另外，本申请第一开口K1和第二开口K2的形状不作限制，第一开口K1和第二开口K2可以为圆形、矩形、正方形、正多边形等规则形状，也可以为其他不规则形状。

更为具体地，参照图2所示，发光器件102可以包括依次层叠设置在衬底基板101上的阳极1021、发光层1022和阴极1023，其中，每个发光器件102的阳极1021与一个驱动晶体管对应电连接，发光层1022可以有机发光层(可以发出红色、绿色或者蓝色的光)，通常阴极1023为覆盖显示基板显示区的一整层结构，当然阴极1023的设置不是限制性的。彩膜层104中的色阻的颜色与发光层1022的出射光颜色对应，在此不作赘述。

需要说明的是，图2中仅示出有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)的结构，如有设计需要发光器件102也可以为其他类型的发光器件。当发光器件的类型不同时，彩膜层104中的色阻的颜色与该位置需要出射的光的颜色对应，在此也不作赘述。

继续参照图2所示，光敏器件103可以包括层叠设置在衬底基板101上的第一电极1031、光电转换结构1032和第二电极1033。其中，光电转换结构1032可以为PN结构，还可以为PIN结构，第一电极1031与读取晶体管电连接，第二电极1033与偏压线电连接。在本实施例中，第一金属层105也可以复用为偏压线，通过复用第一金属层105可以减少掩模板数量，利于显示基板轻薄化，当然这并不是限制性的，在此不作赘述。

继续参照图2所示，除了以上结构，显示基板还可以包括：设置在衬底基板101与光敏器件103之间的驱动电路层，该驱动电路层包括各种驱动电路，驱动电路可以用于驱动发光器件102发光的晶体管、用于向光敏器件103提供偏置信号以及接收光敏器件103的感测信号的晶体管。根据显示基板的面板技术不同，各晶体管可以为低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，LTPS)晶体管，各晶体管也可以既包含低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，LTPS)晶体管也可以包含低温多晶硅氧化物(LowTemperature Polycrystalline Oxide,LTPO)晶体管。

在本申请的示例中，示出了基于LTPS晶体管和LTPO晶体管结合的LTPO面板技术的显示基板。在本示例中，驱动电路层包括依次层叠设置在衬底基板101上的第一有源层106-1、第一栅极绝缘层107、第一栅极108-1、第二栅极绝缘层109、第一介电层110、第一缓冲层111、第二有源层106-2(该层为IGZO层)、第三栅极绝缘层112、第二栅极108-2、第二介电层113、第一源漏金属层114(SD1)、第一平坦化层115。当然，以上层结构也仅是示例性的，实际应用中还可以根据需要包括其他层结构，例如在衬底基板101与第一有源层106-1件还可以包括一层或多层缓冲层，在第二栅极绝缘层109上也可以设置栅线或者对应于第二栅极108-2的遮光层，以上列举的各层也可以由多层结构组成，在此不再一一赘述。

此外，在第一平坦化层115上设置第二源漏金属层(SD2)，该层多用作电路信号走线，光敏器件103的第一电极1031也可以设置在该层中。另外，参照图2所示，在该示例中，在形成光敏器件103后还可以设置一层封装层(未标记)，用以保护光敏器件，之后，通过第二平坦化层116进行平坦化。

发光器件102和第一金属层105设置在第二平坦化层116上，如图2所示，阳极1021上设置有用于限定发光层1022的像素界定层117，在发光层1022与阴极1023之间还可以包括支撑层(未标示)，发光器件102上设置第三平坦化层118以及封装层119，该封装层多为无机材料(例如一层或多层CVD与IJP等)；彩膜层104设置在封装层119上方，彩膜层104之上为显示基板的盖板与保护层。若显示基板用作折叠屏的内屏，盖板优选可以为超薄玻璃(UTG)，超薄、韧性强且保持了玻璃本身的大量优点；彩膜层104上可以依次形成光学胶层(OCA)、超薄玻璃层(UTG)、有机胶层(OCA)、以及保护层(例如PET，聚对苯二甲酸类塑料薄膜)。若显示基板用作折叠屏的内屏，盖板优选为常规玻璃盖板以增加耐磨和保护性，彩膜层104之上为由光学胶粘接的常规玻璃盖板。

需要说明的是，对于以上各层结构，应为本领域技术人员可理解的，且仅为示例性的，具体为LTPS面板还是LTPO面板，晶体管具体为本申请中的顶栅结构还是底栅结构均不作限定，在此不作赘述，另外下文各实施例中相同或相似的层结构以相同的标号标记，也不再作赘述。

在另一可选的实施例中，参照图4，图中除了示出上文实施例所述的衬底基板101、多个光敏器件103、第一金属层105、多个发光器件102以及彩膜层104外，还示出了触控走线层中的连接部120，即，显示基板还包括触控走线层，触控走线层简称为TPM可以作为内嵌式触控层中的触控信号走线。

参照图4和图5所示，触控走线层TPM位于彩膜层104靠近发光器件102侧。触控走线层TPM包括围绕发光器件102的触控走线以及连接触控走线的多个连接部120，图中示例性示出了一个发光器件102的阳极1021、发光层1022，以及限定阳极1022的像素界定层117(图中标示出像素界定层117的边界)，还示出了一个连接部120，在该示例中连接部120包括两个矩形的第二开口K2。

特别地，参照图4所示，在本实施例中，各连接部120与各光敏器件103对应设置，每个连接部120包括与第二开口K2对应的第三开口K3，第三开口K3的口径与第二开口K2的口径相同，且对应的第一开口K1、第二开口K2、以及第三开口K3的中心在衬底基板101上的正投影重合。也就是说，第二开口K2和第三开口K3的口径相同且均小于第一开口K1的口径。需要说明的是，本申请中的口径相同，指的是第一开口K1在衬底基板101上的正投影与第三开口K3在衬底基板101上的正投影重合。

因而特别地，在本实施例中，通过口径更小的第三开口K3与第二开口K2构成了指纹识别的指纹结构，使得本实施例中的准准直角可以不再受到黑矩阵的材料限制，从而更灵活地提供更小的准直角。

具体地，下面结合图6和图7所示的感光原理图详细描述第三开口K3和第二开K2之间的结构原理和匹配关系。

如图6所示，在本示例中，通过第二开口K2和第三开口K3约束自指纹反射的光线，光线具有准直角θ，因为第二开口K2与第三开口K3在衬底基板101上的正投影重合，因而第二开口K2的口径d2与第三开口K3的口径d3，因而以第二开口K2远离衬底基板101侧和第三开口K3靠近衬底基板101侧为底边构成的矩形，根据相似三角形定理，准直角θ满足：

其中，d3表示第三开口K3的口径，h表示触控走线层靠近衬底基板101的表面至第一金属层105远离衬底基板101的表面之间的距离，h2表示第一金属层105的厚度，h3表示触控金属层的厚度也即连接部120的厚度。

参照图7所示，为了能够实现指纹识别，具有临界准直角α，且该临界准直角α尺寸受限于人手指纹中相邻两个脊之间的距离P0以及彩膜层远离衬底基板的表面到显示基板远离衬底基板的表面之间的距离H。临界准直角α满足以P0为宽以2H为长构成的矩形内的三角形相似关系，具体满足：

使的显示基板中的光敏器件103能够识别指纹的条件为：

θ≤α

通过同时满足以上三式使得光敏器件能够满足最小的指纹间距识别，通过以上三式可知，第三开口K3的口径与距离H相关，且距离H越大则第三开口K3越小，通常距离P0为300μm～500μm，用作折叠屏外屏盖板层的常规盖板玻璃的厚度一半在650μm左右，此时距离H通常在900μm以上，这种情况下准直角需求在18°，甚至于在8.5°左右，此时口径d2的范围0μm～4μm，往往小于2μm，本申请中采用金属材料的触控走线层与第一金属层105中形成第三开口K3和第二开口K2，可以突破开口刻蚀工艺尺寸限制，易于形成满足上述准直条件的开口尺寸，实现厚屏指纹识别。

可选地，本实施例中，触控走线层TPM和第一金属层105的材料可以相同也可不同，但均与发光器件的阳极的材料不同。可选地，触控走线层TPM和第一金属层105的材料均选自钼(Mo)、钛/铝/钛(Ti/Al/Ti)等中的一种，只要是能够通过图案化形成口径小于2μm的开口的非透明材料均是可以的，从而保证在现有工艺条件下，厚度更厚的显示基板仍能够具有良好的指纹识别效果。

为了进一步理解各个层中的开口形状以及在显示基板中的整体关系，特示出图8a至8d，如图8a所示，其中示出了触控信号层TPM的形状与阳极1021的位置关系、以及与图4对应的第三开口K3的口径d3；如图8b所示，其中示出了第一金属层105的形状以及与图4对应的第三开口K2的口径d2，如图中可见，第一金属层105复用为向光敏器件提供信号的信号线；如图8c所示，彩膜层104中的第一开口K1的形状以及与图4对应的第第一开口K1的口径d1，另外示出了彩膜屏1041的开口形状；如图8d所示，其中示出了阳极1021的形状以及向阳极1021提供信号的连接线，以上各结构和功能已经在上文实施例中详细描述，在此不再赘述。

需要说明的是，本文的实施例中为了方便，开口均为正方形。但本申请并不旨在对第一开口K1、第二开口K2和第三开口K2的形状进行限制，第一开口K1、第二开口K2和第三开口K3可以为圆形、矩形、正方形、正多边形等规则形状，也可以为其他不规则形状。因而，本申请实施例中，当第一开口K1、第二开口K2和第三开口K3为圆形时，口径表示圆形的直径；当三者为正方形时，口径表示正方形的边长；当三者为矩形时，尽管开口形状由矩形的长和宽两个参数共同限制，但仅需要依照长为以上表达式中的口径d2进行计算，并根据工艺要求取小于长的数值作为矩形的宽；而当第一开口K1、第二开口K2和第三开口K3的形状为其他时，同理，按照开口的最大尺寸值作为口径d2代入以上表达式计算即可。

考虑到第二开口K2和第三开口K3的口径减小同时使得开口率降低，从而到达光敏器件103上的指纹总光量降低，而光敏器件103需要满足满阱的光照条件边界，该光照条件边界是指光敏器件103能够识别指纹的光信号量，较为优选地，为了能够兼顾准直角减小与光照条件边界，对应每个光敏器件103的第一金属层105包括多个第二开口K2，连接部120包括与第二开口K2对应的多个第三开口K3。

另一方面，在设置多个开口时，开口之间的距离同样影响指纹识别的光信号量，即，相邻开口之间的距离越小，则光敏器件103接收到的指纹谷脊差越大，则光敏器件的光信号量越小，影响指纹识别效果；然而，当多个开口之间的间距过近时，可能导致相邻开口的光线产生串扰，相邻开口之间的距离越近，则串扰越严重，则指纹图像越模糊，同样影响指纹识别效果。

考虑至此，经过大量试验后，本申请设计了能够得到优良指纹识别效果的优选距离。具体地，参照图9所示，其示出针对不同距离P下的T-θ(收光角曲线)评估图，其中以虚线框示出相邻开口的串扰光线的收光角区域以及虚线框之间的由第二开口K2和第三开口K3构成的准直结构收入的准直光的收光角区域，其中在准直光的收光角区域，与横坐标围起来的面积下方为光敏器件接收到的指纹信号量，在串扰光线的收光角区域，与横坐标围起来的面积下方为串扰信号量。由图中可见，在准直光的收光角区域，距离P为70μm和20μm均能够接收到面积(信号量)足够大的指纹信号，并且距离P为70μm和20μm在串扰光线的收光角区域的光线透过率很小，且发生在远离准直光的收光角区域的范围内(大于34°或者小于-54°)，并且距离P为70μm时，串扰信号量更小且发生的区域更远离准直光的收光角区域，但是在准直光的收光角区域其透光率的幅值小于距离P为20μm时的幅值；而当距离P为10μm时，串扰光线在距离准直光的收光角区域很近的范围内且串扰光线的透光率很大(即，串扰光线信号量很大)，因而当距离P为10μm时感光效果收到串扰影响将不能够分辨出清晰的指纹。

在本申请的实施例中，较为优选地，与一个光敏器件102对应的部分中的第二开口K2间的距离P(如图6所示)大于等于15μm且小于等于70μm。更为优选地，距离P为20μm。

进一步地，在屏内指纹识别方案中，影响指纹识别精度的另一个参数为谷脊占比R(即，谷脊信号差与单光敏器件接收光总量之比)，然而光敏器件接收的光总量由三部分组成：谷脊信号量(真正携带指纹的特征信号)、触摸信号线反射的杂散光通量、以及其他光通量(其他杂散光)，其中除谷脊信号量之外的光通量占到光总量的90％以上，为了提高谷脊占比，需要降低除谷脊信号量之外的光通量。

在另一可选的实施例中，参照图10和图11所示，在图2所示的结构基础上，进一步提出一种能够提高指纹识别精度的显示基板，在该实施例中能够避免由触控走线层中的连接部反射的杂散光(图8中的点虚线所示)进入光敏器件120。

图10中除了示出图2实施例所述的衬底基板101、多个光敏器件103、第一金属层105、多个发光器件102以及彩膜层104外，还示出了触控走线层中的多个连接部120'，即，显示基板还包括触控走线层，触控走线层简称为TPM，可以作为内嵌式触控层中的触控信号走线。

需要说明的是，为了便于描述具体结构关系，在图10所示的示例中，与一个光敏器件对应的第一金属层105的第二感测区包括一个第二开口K2，但本实施例并不旨在进行限制。

在本实施例中，各连接部120'与各光敏器件103对应设置，但每个连接部120'仅包括一个第三开口K3'。参照图11所示，与一个光敏器件103对应的第一开口K1和第二开口K2在衬底基板101的正投影落在一个对应的第三开口K3'在衬底基板101的正投影内。具体到该示例，连接部120'形成为一个口字型。需要说明的是，因为本实施例着重描述连接部与谷脊占比R之间的关系，所以为了简化视图，图11中并未示出彩膜层104。

值得注意的是，在衬底基板101的正投影上，距离第二开口K2最近的触控走线层的部分为：围绕第二开口K2的连接部120'，主要由该部分反射形成至第二开口K2的杂散光，因此连接线的反射影响可以忽略不计。

具体地，第三开口K3'包括第一边、第二边、第三边和第四边，在衬底基板101的正投影上，第三开口K3'的第i边至距其最近的第二开口K2的边缘间的距离以ei表示。

进一步参照图12所示的感光原理图，图中仅示出了连接部120'反射的杂散光的光路。由图12可见，在未改进前，自发光层1022发出的光会有一部分直接入射到连接部120'，并经连接部120'反射到第一金属层105中的第二开口K2，反射光的照射范围如图中灰色阴影区域所示。在保持发光层1022的位置和连接部120'的位置不变的情况下，若将第二开口K2的位置左移，即将连接部120'的第三开口K3'的第i边与第二开口K2的距离由ei减小为ei'，则灰色阴影区域中的反射光中只有一部分仍然能够通过第二开口K2入射光敏器件103，而另外的部分将被第一金属层105遮挡。

本申请的实施例中，通过设置连接部120'的第三开口K3'的第i边与第二开口K2的距离ei，使得降低连接部120'反射的杂散光经由第二开口K2进入光敏器件103的光通量。可以理解，当优选地设置距离ei时，能够避免连接部120'反射的杂散光经由第二开口K2进入光敏器件103。

具体地，结合图12和图13所示，根据几何关系可以得到：

其中，wi表示在衬底基板101的正投影上距第三开口K3'的第i边最近的发光器件102的开口边缘(即，像素界定层117界定出的发光开口边缘)至连接部120'的边缘间的距离，h'表示自发光器件的出光面连接部120'靠近衬底基板101的表面的距离，因为发光层1022所在平面与距离待感光区域所在平面间的距离很小，因此在计算时可以将二者等效为一个平面。

若完全避免连接部120'反射的杂散光，根据光学互易定律，可得：

将表达式(4)导入表达式(3)，可得：

ei＝wi-x-y

当连接部120'反射的杂散光完全由第二开口K2进入光敏器件103时，ei＝wi+x-y，本领域技术人员可以理解，当ei满足大于等于wi-x-y且小于等于wi+x-y时，均能够实现部分消减连接部120'反射的杂散光进入光敏器件103，即，只要ei小于等于wi+x-y就能够实现降低连接部120'反射的杂散光进入光敏器件103，优选地，ei满足小于等于wi-x-y，完全避免了连接部120'反射的杂散光。

示例性地，在满足以上限定的基础上，通常，h'可以为8～20μm，wi可以为5～20μm，x可以为1～5μm，y可以为4～25μm。当然，本申请并不旨在限制于此，具体数值依具体产品而定。

需要说明的是，参照图11所示，当对应于一个光敏器件103的第二开口K2的数量为一个时，本实施例也并不旨在限定第三开口K3'的中心与第二开口K2的中心重合，即并不旨在限定第二开口K2在衬底基板101的正投影位于第三开口位于K3'在衬底基板101的正投影的中心位置，因而，若完全避免连接部120'反射的杂散光，只要使得e1、e2、e3和e4均满足小于等于wi-x-y即可，并不需要四者相等。另外同理，当对应于一个光敏器件103的第二开口K2的数量为多个时，最靠近相应的第三开口K3'的各边的第二开口K2，也并不必均匀排布，若完全避免连接部120'反射的杂散光，只需要满足ei小于等于wi-x-y即可，其中i为最靠近第三开口K3'的各边的第二开口K2的总数。

另外，还需要说明的是，因为本申请并不限定第二开口K2的形状，当第二开口K2在衬底基板101上的正投影为圆形、矩形、正方形、或者为边数为偶数的正多边形中的任一者时，y即为第二开口的口径d2，当第二开口K2在衬底基板101上的正投影为边数为奇数的正多边形、或者为非规则的过变形的任一者时，则y仅表示距第i边最近的第二开口的边缘至其对边间的距离，而y并不是第二开口K2的口径。

通过以上设置，当优化设置触控连接层中连接部的尺寸与第二开口之间的关系时，经过试验验证，若连接部的形状为口字型，连接部的总尺寸为32.3μm×22.9μm，连接部的线宽为2.5μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R为1.12％～1.209％；若连接部的形状为口字型，连接部的总尺寸为7μm×7μm，连接部的线宽为2.5μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R可以提高到1.214％～1.247％，通过试验可以验证，基于以上理论基础通过减小ei值，能够有效提升谷脊占比，且ei值越小则谷脊占比值越大，从而能够有效提升指纹检测精度。

在另一些可选的实施例中，在限制第三开口K3'的第i边至距其最近的第二开口K2的边缘间的距离ei数值的基础上，还可以通过局部消除连接部中的边，也就是通过改变连接部的形状，从而彻底消除该边对杂散光的反射。

可选地，参照图14所示，多个发光器件102包括多个发光器件组，连接部120'-1在衬底基板101的正投影位于发光器件组中的各发光器件在衬底基板101的正投影之间的间隙处，每个发光器件组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件，多个连接部包括靠近第一发光器件的第一连接部和第二连接部。如图14所示，第一连接部在衬底基板上的正投影为U型，第二连接部在衬底基板上的正投影为口字型，U型的开口朝向第一发光器件(其中，U型的开口部分以椭圆形虚线框示出)，第一发光器件的发光颜色与第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件的发光颜色均不同，在该示例中，第一发光器件为发射绿光的发光器件B、第二发光器件为发射红光的发光器件R、第三发光器件为发射绿光的发光器件G1、第四发光器件为发射绿光的发光器件G2。

需要说明的是，参照图14的示例，根据色谱，为了均衡出光，一个发光器件组中包括的每种发光器件的尺寸和数量是不同的，通常包括一个发光尺寸最大的、发射蓝光的发光器件，一个发光尺寸次之的、发射红光的发光器件，以及两个发光尺寸最小的蓝色发光器件，在这样的设置基础下，发射蓝光的发光器件和反射红光的发光器件在一个像素组中仅有一个，因而按照图中所示，考虑到触控信号层结构对称性以便确保负载均匀，相邻的两个连接部中靠近该发光器件的边消除后，才能够保证触控信号层结构对称性，从而保证连接信号负载均匀。

当然，同理，不限于图14中的组合设置，若实际应用中一个发光器件组中包括的各发光器件，存在发光颜色与组内其他发光器件不同的发光器件，为了确保负载均匀，U型的开口均应朝向该发光器件。

通过以上设置，经过试验验证，若连接部的形状为口字型，连接部的总尺寸为7μm×7μm，连接部的线宽为4.3μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R为1.214％～1.247％；若将连接部中设置为U型，，连接部外边缘限定的总尺寸仍为7μm×7μm，连接部的线宽为4.3μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R可以提高到1.220％～1.256％，提高幅度达到10％左右，通过试验可以验证，基于以上理论基础通过减少反射发散光的实体，能够进一步有效提升谷脊占比。

可选地，参照图15所示，多个发光器件102包括多个发光器件组，连接部120'-2在衬底基板101的正投影位于发光器件组中的各发光器件在衬底基板101的正投影之间的间隙处，每个发光器件组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件，多个连接部包括靠近第一发光器件的第一连接部和第二连接部。第一连接部和所述第二连接部在衬底基板上的正投影为U型，第一连接部的U型的开口朝向第一发光器件(其中，U型的开口部分以椭圆形虚线框示出)，所述第二连接部的U型的开口背离所述第一发光器件(其中，U型的开口部分以椭圆形虚线框示出)，第一发光器件的发光颜色与第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件中一者的发光颜色相同。在该示例中，第一发光器件为发射绿光的发光器件B、第二发光器件为发射红光的发光器件R、第三发光器件为发射绿光的发光器件G1、第四发光器件为发射绿光的发光器件G2。

同样需要说明的是，参照图15的示例，根据色谱，为了均衡出光，一个发光器件组中包括的每种发光器件的尺寸和数量是不同的，通常包括一个发光尺寸最大的、发射蓝光的发光器件，一个发光尺寸次之的、发射红光的发光器件，以及两个发光尺寸最小的蓝色发光器件，在这样的设置基础下，发射绿光的发光器件在一个像素组中有两个，因而按照图中所示，考虑到触控信号层结构对称性以便确保负载均匀，相邻的两个连接部中仅第一连接部设置为U型，另第二设置为口字型，才能够保证触控信号层结构对称性，从而保证显示基板中连接信号负载均匀，当然，被消除的边的位置也应的一致的，例如，靠近发射绿光的发光器件有位于上方的第一连接部和位于下方的第二连接部，显示基板中所有发光器件组中位于下方的连接部设的U字型的开口背离该发光器件，位于上方的连接部的U字型的开口朝向该发光器件。

当然，以上“第一”和“第二”并不旨在限定“位于上方”和“位于下方”，其他实施例中，第一连接部也可以为位于上方的连接部，第二连接部为位于下方的连接部。

通过以上设置，经过试验验证，若连接部的形状为口字型，连接部的总尺寸为7μm×7μm，连接部的线宽为4.3μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R为1.214％～1.247％；若第一连接部设置为U型，第二连接部设置为口字型，连接部外边缘限定的总尺寸仍为7μm×7μm，连接部的线宽为4.3μm，第二开口限定的光敏器件的待感光区域的开口边长为6μm时，谷脊占比R可以提高到1.227％～1.261％，提高幅度大于10％，通过试验可以验证，基于以上理论基础通过减少反射发散光的实体，能够进一步有效提升谷脊占比；此外可以发现，当消除发射绿色光的发光器件附近的连接部的边缘时，即使仅去除一个边，但提升谷脊占比的效果明显优于去除其他颜色光发光器件附近连接部边缘。

当然，同理，不限于图15中的组合设置，若实际应用中一个发光器件组中包括的各发光器件，存在发光颜色与组内其他发光器件不同的发光器件，为了确保负载均匀，应去除该发光器件中最靠近该发光器件的两个边缘中的第一边缘。

相应地，本申请的实施例还提供一种制作上文实施例所述的显示基板的方法，包括：

提供衬底基板；

在衬底基板上形成光敏器件层，光敏器件层包括多个光敏器件；

在光敏器件层上形成发光器件层和第一金属层，发光器件层包括多个发光器件；以及

在发光器件层和第一金属层上形成彩膜层。

具体地，在本申请的实施例中，发光器件层中的阳极与第一金属层的材料不同，并不是同层设置的，因而二者存在先后顺序，也就是说，在光敏器件层上形成发光器件层和第一金属层进一步包括：

在光敏器件层上形成阳极，在阳极上依次形成第一金属层、发光层和阴极，或者

在光敏器件层上形成第一金属层，在第一金属层上形成发光器件层。

可选地，第一金属层105的材料为钼(Mo)、钛/铝/钛(Ti/Al/Ti)等，只要是能够通过图案化形成口径小于2μm的开口的非透明材料均是可以的，从而保证在现有工艺条件下，厚度更厚的显示基板仍能够具有良好的指纹识别效果。

通过以上设置，通过在彩膜层与光敏器件层之间增设一层第一金属层，并利用该金属层制作更小尺寸的第二开口从而减小准直角，进而使得厚度更厚的显示基板也能够实现有效的指纹识别功能，工艺简单，应用广泛。

基于同一发明构思，本申请的实施例还提供一种显示装置，包括上文实施例所述的显示基板。

由于本申请实施例提供的显示装置中包括的显示基板与上述几种实施例提供的显示基板相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例，在本实施例中不再详细描述。

在本实施例中，显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、车载显示器、数码相框或导航仪等任何具有光学指纹识别功能的产品或部件，通过加载以上显示面板，显示装置可以在厚屏设置时实现高精度的指纹感测效果，具有更高的竞争力，具有广阔的应用前景。

本申请针对目前现有的问题，制定一种显示基板及其制作方法、以及显示装置，并通过在彩膜层与光敏器件之间设置第一金属层，且第一金属层包括第二开口，第二开口的尺寸小于彩膜层的黑矩阵中的第一开口，从而能够利用第二开口和第一开口将指纹反射的光线准直，并且具有更小的准直角，允许在现有工艺条件下在基于常规厚玻璃盖板的显示基板中实现指纹识别，具有广阔的应用前景。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (11)

1.一种显示基板，其特征在于，包括：

衬底基板；

多个发光器件，位于所述衬底基板上；

彩膜层，包括色阻和所述色阻之间的黑矩阵，相邻色阻之间的黑矩阵包括用于感测的第一感测区，所述第一感测区包括至少一个第一开口，

还包括：

多个光敏器件，位于所述多个发光器件与所述衬底基板之间，所述第一感测区在所述衬底基板上的正投影覆盖所述光敏器件在所述衬底基板上的正投影；以及

位于所述多个光敏器件与所述彩膜层之间的第一金属层，所述第一金属层包括与所述第一感测区对应的第二感测区，所述第二感测区包括与所述第一开口对应的第二开口，

其中，所述第一开口的中心点在所述衬底基板上的正投影与所述第二开口的中心点在所述衬底基板上的正投影重合，并且所述第一开口的口径大于所述第二开口的口径。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，还包括：触控走线层，位于所述彩膜层靠近所述发光器件侧，所述触控走线层包括围绕所述发光器件的触控走线以及连接所述触控走线的多个连接部，其中，

各所述连接部与各所述光敏器件对应设置，

每个所述连接部包括与所述第二开口对应的第三开口，所述第三开口在所述衬底基板上的正投影的中心点与所述第二开口在所述衬底基板上的正投影的中心点重合，且对应的所述第一开口、所述第二开口、以及所述第三开口的中心点在所述衬底基板上的正投影重合。

3.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，满足：

θ≤α

其中，θ表示所述光敏器件接收的指纹感测光线的准直角，d3表示第三开口的口径，h表示所述触控走线层靠近所述衬底基板的表面至所述第一金属层远离所述衬底基板的表面之间的距离，h2表示所述第一金属层的厚度，h3表示所述触控金属层的厚度，P0表示指纹中相邻两个脊之间的距离，H表示彩膜层远离衬底基板的表面到所述显示基板远离衬底基板的表面之间的距离。

4.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，所述第一金属层的、与一个光敏器件对应的部分包括多个第二开口，所述与一个光敏器件对应的部分中的所述第二开口间的距离大于等于15μm且小于等于70μm。

5.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，还包括：触控走线层，位于所述彩膜层靠近所述发光器件侧，所述触控走线层包括围绕所述发光器件的触控走线以及连接所述触控走线的多个连接部，其中，

各所述连接部与各所述光敏器件对应设置，

所述连接部包括一个第三开口，

与一个光敏器件对应的所述第一开口和所述第二开口在所述衬底基板的正投影落在一个对应的所述第三开口在所述衬底基板的正投影内，

所述第三开口包括第一边、第二边、第三边和第四边，各边在所述衬底基板上的正投影与其最近的第二开口的边缘在所述衬底基板的正投影间的距离ei小于等于wi+x-y，

其中，wi表示在衬底基板的正投影上距所述第三开口的第i边最近的发光器件的开口边缘至所述连接部的边缘间的距离，x表示所述连接部的线宽，y表示距所述第i边最近的第二开口的边缘至其对边间的距离。

6.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，所述第三开口的各边在所述衬底基板上的正投影与其最近的第二开口的边缘在所述衬底基板的正投影间的距离ei小于等于di-x-y。

7.根据权利要求5所述的显示基板，其特征在于，所述多个发光器件包括多个发光器件组，所述连接部在所述衬底基板的正投影位于所述发光器件组中的各发光器件在所述衬底基板的正投影之间的间隙处，每个所述发光器件组包括第一发光器件、第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件，所述多个连接部包括靠近所述第一发光器件的第一连接部和第二连接部，其中，

所述第一连接部和所述第二连接部在所述衬底基板上的正投影为U型，所述U型的开口朝向所述第一发光器件，所述第一发光器件的发光颜色与所述第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件的发光颜色均不同，或者

所述第一连接部和所述第二连接部在所述衬底基板上的正投影为U型，所述第一连接部的U型的开口朝向所述第一发光器件，所述第二连接部的U型的开口背离所述第一发光器件，所述第一发光器件的发光颜色与所述第二发光器件、第三发光器件和第四发光器件中一者的发光颜色相同。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的显示基板，其特征在于，所述发光器件包括依次层叠设置在所述衬底基板上的阳极、发光层和阴极，所述阳极包括第一子层、第二子层和第三子层，所述第二子层的材料为银，

所述第一金属层的材料与所述阳极的材料不同。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的显示基板。

10.一种制作权利要求1-8中任一项所述的显示基板的方法，其特征在于，包括：

提供所述衬底基板；

在所述衬底基板上形成光敏器件层，所述光敏器件层包括多个光敏器件；

在所述光敏器件层上形成发光器件层和所述第一金属层，所述发光器件层包括所述多个发光器件；以及

在所述发光器件层和所述第一金属层上形成所述彩膜层。

11.根据权利要求10所述的制作方法，其特征在于，所述发光器件包括依次层叠设置在所述衬底基板上的阳极、发光层以及阴极，所述在所述光敏器件层上形成发光器件层和所述第一金属层进一步包括：

在所述光敏器件层上形成所述阳极，在所述阳极上依次形成所述第一金属层、所述发光层和所述阴极，或者

在所述光敏器件层上形成所述第一金属层，在所述第一金属层上形成所述发光器件层。