显示面板、显示装置和显示面板的制造方法与流程

本公开的实施例涉及显示领域，具体地，涉及一种显示面板、一种显示装置和一种显示面板的制造方法。

背景技术：

随着人机交互技术的发展，手势识别技术的应用越来越广泛。如何在显示装置的显示区实现手势识别是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本公开的实施例提供了一种显示面板、一种显示装置和一种显示面板制造方法，至少部分地解决了以上技术问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种显示面板，包括：

显示单元，所述显示单元包括具有至少一个孔的黑矩阵；

光发射单元，位于黑矩阵的下方，用于通过调制结构发射结构光，以通过所述至少一个孔；

光接收单元，用于接收由被测对象反射的结构光，以便从反射的结构光中获取被测对象的手势。

例如，所述显示单元还包括：位于黑矩阵下方的公共电极和位于公共电极下方的液晶层；所述光发射单元包括至少一个光栅电极，所述光栅电极设置在液晶层下方，用于使液晶层形成调制结构。

例如，所述至少一个光栅电极各自包括多个梳齿电极，其中相邻两个梳齿电极的间距在0.25μm～1μm的范围内。

例如，所述孔的直径在1μm～3μm的范围内。

例如，所述显示单元还包括：位于黑矩阵下方的公共电极和位于公共电极下方的液晶层；所述光发射单元包括多个条状电极，所述多个条状电极设置在液晶层下方，用于使液晶层形成调制结构。

例如，所述条状电极在垂直方向上的投影与所述黑矩阵在垂直方向上的投影重合或在其内部。

例如，所述孔的直径在1μm～2μm的范围内。

例如，所述光发射单元还包括红外光源，所述红外光源所发出的光经所述调制结构后形成所述结构光。

例如，所述红外光源的波长范围在1.5μm～6μm。

例如，所述显示面板还包括手势识别单元，用于从所述光接收单元所接收的反射的结构光中获取被测对象的手势。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示装置，包括根据本公开实施例的显示面板；以及手势识别单元，用于从所述光接收单元所接收的反射的结构光中获取被测对象的手势。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示装置，包括根据本公开实施例所述的显示面板。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示面板的制造方法，包括：

在阵列基板上形成光栅电极；

在光栅电极上形成红外光源；

依次形成液晶层、公共电极层；以及

形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射，

其中，所述结构光由所述红外光源所发出的红外光通过调制结构而产生。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示面板的制造方法，包括：

在阵列基板上形成红外光源；

在红外光源上形成光栅电极；

依次形成液晶层、公共电极层；以及

形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射，

其中，所述结构光由所述红外光源所发出的红外光通过调制结构而产生。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示面板的制造方法，包括：

在阵列基板上形成多个条状电极；

在条状电极上形成红外光源；

依次形成液晶层、公共电极层；以及

形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射，

其中，所述结构光由所述红外光源所发出的红外光通过调制结构而产生。

根据本公开的另一个方面，提供了一种显示面板的制造方法，包括：

在阵列基板上形成红外光源；

在红外光源上形成多个条状电极；

依次形成液晶层、公共电极层；以及

形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射，

其中，所述结构光由所述红外光源所发出的红外光通过调制结构而产生。

根据本公开实施例，由光发射单元发射的光通过利用液晶层形成的调制结构，从而形成结构光。结构光经由例如人手的被测对象反射，由光接收单元获取反射光的信息，并根据反射光的信息计算得到被测对象的景深和位置信息，从而在显示面板的显示区实现了手势识别。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，并非对本公开的限制，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，还可以根据这些附图获得其他一些实施例，图中：

图1a示出了根据本公开一些示例实施例的显示面板的示意方框图；

图1b示出了根据本公开一些示例实施例的显示面板的示意平面图；

图2a示出了图1b所示示例实施例的显示面板沿a-a’的一种示意剖面图；

图2b示出了根据本公开实施例由液晶层形成调制结构的原理示意图；

图2c示出了图2b中光栅电极的示意图；

图3a示出了图1b所示示例实施例的显示面板沿a-a’的另一种示意剖面图；

图3b示出了根据本公开实施例由液晶层形成调制结构的原理示意图；

图3c示出了图3b中条状电极的示意图；

图4a示出了根据本公开一个示例实施例的显示装置的示意图；

图4b示出了根据本公开另一个示例实施例的显示装置的示意图；

图5示出了根据一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图；

图6示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图；

图7示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图；以及

图8示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例都属于本公开保护的范围。应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本公开有任何限制，而只是本公开实施例的示例。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。

除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或科学术语应当是本领域技术人员所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似词语并不表示任何顺序、数量或重要性，而只是用于区分不同的组成部分。

随着人机交互技术的发展，需要将手势识别集成到显示屏的显示区域。结构光(structuredlight)是一种主动式光学测量方法，其基本原理是由结构光发射器向被测对象表面投射可控制的光点、光条或光面结构，经由被测对象反射，由图像传感器获取反射光的信息，并根据反射光的信息计算得到被测对象的景深和位置信息。如何将使用结构光的方法集成到显示装置的显示区域来进行手势识别是本领域的一个技术问题。

为了解决或缓解上述技术问题，本公开的一些实施例提出了一种显示面板。图1a示出了根据本公开一些示例实施例的显示面板的示意方框图。如图1a所示，根据本公开实施例的显示面板100可以包括：显示单元110，显示单元110包括具有至少一个孔的黑矩阵。显示面板100还包括光发射单元120，位于黑矩阵的下方，用于通过调制结构发射结构光，以使结构光通过所述至少一个孔。显示面板100还包括光接收单元130，用于接收由被测对象反射的结构光。显示面板100还可以包括手势识别单元140，用于从光接收单元130接收到的被反射的结构光中获取被测对象的手势。这样，由光发射单元120通过调制结构发射结构光，经由例如人手的被测对象反射，由光接收单元130获取反射光的信息，并由手势识别单元140根据反射光的信息计算得到被测对象的景深和位置信息，从而在显示面板100的显示区实现手势识别。本领域技术人员可以理解，手势识别单元140的功能可以由显示装置的控制单元或处理单元实现，也可以由专用控制单元或处理单元实现。此外，本领域技术人员可以理解，手势识别单元140可以集成在显示面板100内部，也可以设置在显示面板100外部，甚至可以与显示面板100的远程连接，只要能基于与光接收单元130所接收的反射光相关的信息进行手势识别即可。

图1b示出了根据本公开一些示例实施例的显示面板的示意平面图。如图1b所示，根据本公开实施例的显示面板100可以包括显示单元110，显示单元110包括具有至少一个孔112的黑矩阵111。

图2a示出了图1b所示示例实施例的显示面板沿a-a’的一种示意剖面图。图2a示出了显示面板200(图1a中的显示面板100)包括显示单元210、光发射单元220和光接收单元230。

根据图示的实施例，显示单元210可以包括具有至少一个孔212的黑矩阵211。显示单元210还可以包括：位于黑矩阵211下方的公共电极213和位于公共电极213下方的液晶层214。根据图示的实施例，显示单元210还可以包括设置在公共电极213上方的彩膜层。彩膜层可以包括设置于黑矩阵211之间的红色子像素215r、绿色子像素215g和蓝色子像素215b。光发射单元220可以包括至少一个光栅电极221，光栅电极221设置在液晶层214下方，用于使液晶层214形成调制结构。根据图示的实施例，至少一个光栅电极221被设置在阵列基板250上并且各自包括多个梳齿电极，其中相邻两个梳齿电极的间距在0.25μm～1μm的范围内。光发射单元220还包括红外光源222，红外光源222所发出的光经过液晶层所形成的调制结构后形成结构光。

图2b示出了根据本公开实施例由液晶层214形成调制结构的原理示意图。为了便于描述，作为示例，图2b示出了液晶层214可以划分为液晶单元2141～21413。以光栅电极221包括7个梳齿电极221_1～221_7为例，当在光栅电极221与公共电极213之间施加电压时，光栅电极221中的梳齿电极221_1～221_7上方的对应液晶单元2141、2143、2145、2147、2149、21411和21413发生偏转，同时没有对应梳齿电极的液晶单元2142、2144、2146、2148、21410和21412不发生偏转。梳齿电极可以实现为透明电极，例如氧化铟锡(ito电极)。本领域技术人员可以理解，当然可以使用其他透明导电材料来实现光栅电极221中的梳齿电极221_1～221_7。根据本公开实施例，光栅电极221与显示单元固有的公共电极213相配合，当在光栅电极221的每一个梳齿电极221_1～221_7与公共电极213之间施加电压时，能够与公共电极213一起控制梳齿电极221_1～221_7上方的液晶的偏转，使得与梳齿电极221_1～221_7对应的液晶发生偏转，而不与梳齿电极221_1～221_7对应的液晶不发生偏转。例如，施加在公共电极213与梳齿电极221_1～221_7之间的电压可以是3v～5v。本领域技术人员可以理解，施加在公共电极213与梳齿电极221_1～221_7之间的电压也可以是其他数值，只要能够使对应液晶偏转即可。

图2c示出了光栅电极221排列的一种示意图。图2c示出了两个光栅电极，每个光栅电极包括平行排列的7个梳齿电极221_1～221_7。这样就可以使对应液晶单元出现偏转-不偏转-偏转的循环条状，由此可以实现液晶单元透光(不透光)-不透光(透光)-透光(不透光)的循环。本领域技术人员可以理解，尽管图2b和2c均以每个光栅电极包括7个梳齿电极为例进行描述，根据本公开实施例的光栅电极可以包括其他数目的梳齿电极，只要能够操作产生结构光即可。

如图2b所示，液晶层214下方设置有红外光源222，用于发射红外光li。当红外光li到达液晶层214时，由于液晶透光或不透光，一部分红外光能够透过液晶层214，另一部分红外光不能透过液晶层214。透过液晶层314的光通过孔出射，从而产生了结构光ls。本领域技术人员可以理解，梳齿电极可以构成任意图案，而不局限于图2c所示的图案。此外，作为示例，图2b示出了当发生液晶单元2141、2143、2145、2147、2149、21411和21413发生偏转时，液晶单元2141、2143、2145、2147、2149、21411和21413透光的情况。

由调制结构产生的结构光ls照射到被测对象并被反射，其中反射光lsr对应于被测对象此刻的位置信息和景深信息，并通过例如图2a中的孔212进入显示面板。具体地，具有一定图案的结构光被投射到被测对象的表面，反射光具有由于受被测对象高度的调制而变形的图案，这种变形可以解释为相位和振幅均被调制的空间载波信号。采集变形图案并对其进行解调，能够恢复出相位信息，进而由相位确定出高度。

返回图2a，光接收单元230接收与被测对象的位置和景深信息相对应的反射光lsr，对反射光lsr进行光电转换，得到与反射光lsr相对应的电信号。可以利用例如光电二极管来实现光接收单元230。本领域技术人员可以理解，也使用其他光电转换器件，例如光电晶体管、光电pin二极管等来实现光电转换。例如图1a所示的手势识别单元140接收来自光接收单元230的电信号，从相应电信号中解调出测对象的位置和景深信息并进行被测对象的手势识别。例如可以利用显示面板的控制单元来实现手势识别单元140。由控制单元实现电信号的解调以及手势识别操作。可以使用例如模板匹配、查找表等多种方法来利用位置信息和景深信息进行手势识别，本公开实施例不再赘述。

根据图2a所示的实施例，孔212的直径可以在1μm～3μm的范围内。为了减少外界光的干扰，可以在孔212上设置红外滤光片216，使得仅特定波长的红外光能够从该孔212出射并且仅该特定波长的红外光能够从孔212进入显示面板200。为了减少对于正常显示的干扰，本公开实施例利用红外光来实现结构光，从而对于人眼不可见。此外，由于人体对于长波长的红外光反射率较高，为了提高红外光的反射率，可以将红外光源222以及红外滤光片216的波长范围设置为大于1.5μm。此外，为了减少人体自身发射的红外光的影响，可以将红外光源222以及红外滤光片216的波长范围设置在1.5μm～6μm。

利用将光栅电极221设置为在垂直方向上的投影与黑矩阵211在垂直方向上的投影重合或在黑矩阵211内部，根据本公开实施例的光栅电极221仅控制在垂直方向上的投影与黑矩阵的投影重合或在其内部的液晶单元，因此不会影响显示面板200的正常显示。

此外，尽管图2a和2b均示出了红外光源222设置于光栅电极221上方，本领域技术人员可以理解，也可以将红外光源222设置于光栅电极221下方。由于光栅电极221可以被实现为透明电极，即使红外光源222设置于光栅电极221下方，也不会影响红外光源222发射的红外光通过液晶层214。

图3a示出了图1所示示例实施例的显示面板沿a-a’的另一种示意剖面图。图3a示出了显示面板300(图1a中的显示面板100)包括显示单元310、光发射单元320和光接收单元330。

根据图示的实施例，显示单元310可以包括具有至少一个孔312的黑矩阵311。显示单元310还可以包括：位于黑矩阵311下方的公共电极313和位于公共电极313下方的液晶层314。根据图示的实施例，显示单元310还可以包括设置在公共电极313上方的彩膜层。彩膜层可以包括设置于黑矩阵311之间的红色子像素315r、绿色子像素315g和蓝色子像素315b。光发射单元320可以包括多个条状电极321，多个条状电极321设置在液晶层314下方，用于使液晶层314形成调制结构。根据图示的实施例，条状电极321在垂直方向上的投影与黑矩阵311在垂直方向上的投影重合或在黑矩阵311的投影内部。光发射单元320还包括红外光源322，红外光源322所发出的光经调制结构后形成结构光。

图3b示出了根据本公开实施例由液晶层314形成调制结构的原理示意图。为了便于描述，作为示例，图3b示出了液晶层314可以划分为液晶单元3141～3143。当在多个条状电极321与公共电极313之间施加电压时，条状电极321上方的对应液晶单元3141和3143发生偏转，同时没有对应条状电极的液晶单元3142不发生偏转。条状电极321可以实现为透明电极，例如氧化铟锡(ito电极)。本领域技术人员可以理解，当然可以使用其他透明导电材料来实现条状电极321。根据本公开实施例，多个条状电极321与显示单元固有的公共电极313相配合，当在每一个条状电极321与公共电极313之间施加电压时，能够与公共电极313一起控制条状电极321上方的液晶的偏转，使得与条状电极321对应的液晶发生偏转，而不与条状电极321对应的液晶单元不发生偏转。例如，施加在公共电极313与条状电极321之间的电压可以是3v～5v。本领域技术人员可以理解，施加在公共电极313与条状电极321之间的电压也可以是其他数值，只要能够使对应液晶偏转即可。

图3c示出了多个条状电极321排列的一种示意图。如图3c所示，多个条状电极321平行排列。这样就可以使对应液晶单元出现偏转-不偏转-偏转的循环条状，由此可以实现液晶单元透光(不透光)-不透光(透光)-透光(不透光)的循环。本领域技术人员可以理解，尽管图3b仅示出了2个条状电极，图3c仅示出了3个条状电极，根据本公开实施例的条状电极可以包括更多数目的条状电极，以便能够操作产生结构光。

如图3a和3b所示，液晶层314下方设置有红外光源322，用于发射红外光li。当红外光li到达液晶层314时，由于液晶单元透光或不透光，一部分红外光能够透过液晶层314，另一部分红外光不能透过液晶层314。透过液晶层314的光通过孔出射，从而产生了光栅式结构光ls。本领域技术人员可以理解，多个条状电极321可以构成任意图案，而不局限于图3c所示的图案。此外，作为示例，图3b示出了当发生液晶单元3141和3143偏转时液晶单元3141和3143透光的情况

由调制结构产生的结构光ls照射到被测对象并被反射，其中反射光lsr对应于被测对象此刻的位置信息和景深信息，并通过例如图3a中的孔312进入显示面板。

返回图3a，光接收单元330接收与被测对象的位置和景深信息相对应的反射光lsr，对反射光lsr进行光电转换，得到与反射光lsr相对应的电信号。可以利用例如光电二极管来实现光接收单元230。本领域技术人员可以理解，也使用其他光电转换器件，例如光电晶体管、光电pin二极管等来实现光电转换。例如图1a所示的手势识别单元140接收来自光接收单元230的电信号，从相应电信号中解调出测对象的位置和景深信息并进行被测对象的手势识别。为了简明，不再赘述图3a中与图2a所示实施例相似的内容。

根据图3a所示的实施例，孔312的直径可以在1μm～2μm的范围内。应注意，图3a中孔312的直径可以略小于图2a中孔212的直径。类似地，可以在孔312上设置红外滤光片316。此外，可以将红外光源322以及红外滤光片316的波长范围设置在1.5μm～6μm。

利用将条状电极321设置为在垂直方向上的投影与黑矩阵311在垂直方向上的投影重合或在黑矩阵311内部，根据本公开实施例的条状电极321仅控制在垂直方向上的投影与黑矩阵的投影重合或在其内部的液晶单元，因此不会影响显示面板300的正常显示。

此外，尽管图3a和3b均示出了红外光源322设置于条状电极321上方，本领域技术人员可以理解，也可以将红外光源322设置于条状电极221下方。由于条状电极321被实现为透明电极，即使红外光源322设置于条状电极321下方，也不会影响红外光源322发射的红外光通过液晶层314形成结构光。

图4a示出了根据本公开一个示例实施例的显示装置。如图4a所示，显示装置40可以包括显示面板410和手势识别单元420。显示面板410包括如上所述根据本公开实施例的显示单元、光发射单元和光接收单元。手势识别单元420与显示面板410相连，用于从光接收单元所接收的反射的结构光中获取被测对象的手势。

图4b示出了根据本公开另一个示例实施例的显示装置。如图4b所示，显示装置40’可以包括显示面板410’。显示面板410’包括如上所述根据本公开实施例的显示单元、光发射单元、光接收单元和手势识别单元。

根据本公开实施例的显示装置40和40’可以是电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

根据本公开实施例，提供了一种显示面板的制作方法。应注意，以下方法中各个步骤的序号仅作为该步骤的表示以便描述，而不应被看作表示该各个步骤的执行顺序。除非明确指出，否则该方法不需要完全按照所示顺序来执行。

图5示出了根据一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图。如图5所示，根据本公开实施例的显示面板的制作方法500可以包括以下步骤。

在步骤s501，在阵列基板上形成光栅电极。

在步骤s503，在光栅电极上形成红外光源。

在步骤s505，依次形成液晶层、公共电极层。

在步骤s507，形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射。

图6示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图。如图6所示，根据本公开实施例的显示面板的制作方法600可以包括以下步骤。

在步骤s601，在阵列基板上形成红外光源。

在步骤s603，在红外光源上形成光栅电极；

在步骤s605，依次形成液晶层、公共电极层。

在步骤s607，形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射。

图7示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图。如图7所示，根据本公开实施例的显示面板的制作方法700可以包括以下步骤。

在步骤s701，在阵列基板上形成多个条状电极。

在步骤s703，在条状电极上形成红外光源。

在步骤s705，依次形成液晶层、公共电极层。

在步骤s707，形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射。

图8示出了根据另一个本公开实施例的显示面板的制作方法的示意流程图。如图8所示，根据本公开实施例的显示面板的制作方法800可以包括以下步骤。

在步骤s801，在阵列基板上形成红外光源。

在步骤s803，在红外光源上形成多个条状电极。

在步骤s805，依次形成液晶层、公共电极层。

在步骤s807，形成黑矩阵和彩膜层，其中所述黑矩阵具有至少一个孔，以允许结构光通过所述至少一个孔发射。

根据本公开实施例，通过设置光发散构件，在指纹识别单元包括的传感器的尺寸和相邻传感器的间距均不变的情况下，可以对应于单个过孔设置更多的传感器，因此能更准确地识别指纹。

尽管已经参考本公开的典型实施例，具体示出和描述了本公开，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的多种改变。