显示屏及电子设备的制作方法

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种显示屏及应用该显示屏的电子设备。

背景技术：

传统电子设备的指纹识别组件占据着电子设备非显示区的空间，使得电子设备的屏占比提高受限。而随着用户对电子设备的屏占比需求越来越高，如何减少指纹识别组件占据电子设备的非显示区的面积，以提高电子设备的屏占比成为需要解决的问题。

技术实现要素：

本申请提供一种屏占比较大的显示屏及应用所述显示屏的电子设备。

本申请实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种显示屏，具有阵列排布的多个像素单元，各所述像素单元均包括多个子像素，至少两个所述像素单元中均有一个所述子像素设有光电传感器以形成识别子像素，所述光电传感器用于感测可见光线，相邻的所述像素单元中的所述识别子像素用于显示不同颜色。

另一方面，还提供一种电子设备，包括控制器和上述显示屏，所述控制器电连接所述显示屏。

在本申请中，由于光电传感器设于识别子像素中，识别子像素位于显示屏的显示区中，因此由多个光电传感器所形成的识别模组能够设于显示区中，识别模组无需占用显示屏的非显示区空间，显示屏的非显示区相较于传统显示屏能够减小，显示屏的显示区相较于传统显示屏能够增加，从而提高了显示屏及应用显示屏的电子设备的屏占比。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2是图1所示电子设备的显示屏的俯视图；

图3是图2所示显示屏的部分像素单元的结构示意图；

图4是图2所示显示屏沿A-A线处的剖视图；

图5是图4所示显示屏在一种使用状态中的光路示意图；

图6是图4所示显示屏的显示阵列层的部分结构示意图；

图7是图4所示显示屏的彩色滤光层的部分结构示意图；

图8是图4所示显示屏的部分结构的示意图；

图9是图4所示显示屏的另一部分结构的示意图；

图10是4所示显示屏的显示阵列层的电路示意图；

图11是图10所示电路中识别子像素的部分电路在一种实施方式中的示意图；

图12是图11所示识别子像素的电路在一种使用状态中的驱动时序图；

图13是图10所示电路中识别子像素的部分电路在另一种实施方式中的示意图；

图14是图13所示识别子像素的电路在一种使用状态中的驱动时序图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种电子设备100的结构示意图。

本申请电子设备100可以是任何具备通信和存储功能的设备，例如：平板电脑、手机、电子阅读器、遥控器、个人计算机(Personal Computer，PC)、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等设备。本实施例以电子设备100是手机为例进行说明。本申请实施例中以电子设备100处于图1所示视角为例，定义电子设备100的宽度方向为X方向、电子设备100的长度方向为Y方向及电子设备100的厚度方向为Z方向。

电子设备100包括显示屏10和控制器20。本申请中电连接包括电源连接和信号连接。电子设备100还包括壳体30。壳体30包括边框和后盖。显示屏10安装于壳体30。显示屏10和壳体30共同围成整机内腔。控制器20收容于整机内腔。控制器20电连接显示屏10。电子设备100还包括收容于整机内腔的主板(图未示出)和电池(图未示出)。控制器20可安装于主板且电连接主板。

请一并参阅图2和图3，图2是图1所示电子设备100的显示屏10的俯视图，图3是图2所示显示屏10的部分像素单元103的结构示意图。

显示屏10包括显示区101和围绕显示区101设置的非显示区102。显示屏10具有阵列排布的多个像素单元103。“多个”的含义是两个或两个以上。多个像素单元103排布于显示区101，能够用于显示画面。各像素单元103均包括多个子像素104。各像素单元103中的多个子像素104用于显示不同的颜色。图3中，通过相同的剖面线示意出用于显示相同颜色的子像素104。

至少两个像素单元103中均有一个子像素104设有光电传感器1以形成识别子像素105。光电传感器1用于感测可见光线。包括识别子像素105的像素单元103能够兼顾显示与识别功能。在本实施例中，显示屏10的多个光电传感器1能够形成识别模组，用于识别用户指纹、掌纹或触摸手势等检测对象。相邻的像素单元103中的识别子像素105用于显示不同颜色。

在本申请实施例中，由于光电传感器1设于识别子像素105中，识别子像素105位于显示屏10的显示区101中，因此由多个光电传感器1所形成的识别模组能够设于显示区101中，识别模组无需占用显示屏10的非显示区102空间，显示屏10的非显示区102相较于传统显示屏10能够减小，显示屏10的显示区101相较于传统显示屏10能够增加，从而提高了显示屏10及应用显示屏10的电子设备100的屏占比。如图1和图2所示，电子设备100和显示屏10的屏占比较大，甚至能够实现全屏显示。

由于光电传感器1的检测光为可见光线，因此光电传感器1需要占用识别子像素105的部分空间进行识别，导致识别子像素105的开口率受到限制，在同一像素单元103中，识别子像素105所对应显示颜色的光强较弱。由于相邻的像素单元103中的识别子像素105用于显示不同颜色，因此相邻的像素单元103中光强较弱的颜色的是不同的，包括多个像素单元103的显示区101所显示的各个颜色的光强整体是相同的或者趋近于一致的，从而能够避免因某种颜色光强较弱而导致显示屏10的显示质量不佳，也即显示屏10既能够实现识别，同时也具有较佳的显示质量。

一种实施例中，如图3所示，各像素单元103的多个子像素104包括红色子像素1041、绿色子像素1042及蓝色子像素1043。红色子像素1041用于显示红色(R)画面。绿色子像素1042用于显示绿色(G)画面。蓝色子像素1043用于显示蓝色(B)画面。

多个像素单元103包括成行排布且相邻设置的第一像素单元1031、第二像素单元1032及第三像素单元1033。第一像素单元1031、第二像素单元1032及第三像素单元1033成行排布，是指第一像素单元1031、第二像素单元1032及第三像素单元1033在同一个方向上排列。第一像素单元1031、第二像素单元1032及第三像素单元1033的排列方向可以是电子设备100的宽度方向X(或长度方向Y)。第一像素单元1031和第二像素单元1032及第三像素单元1033相邻设置，但本申请不限制三者之间的排序关系，例如，可以是第一像素单元1031位于第二像素单元1032与第三像素单元1033之间，也可以是第二像素单元1032位于第一像素单元1031与第三像素单元1033之间，也可以是第三像素单元1033位于第一像素单元1031与第二像素单元1032之间。第一像素单元1031的红色子像素1041为识别子像素105。第二像素单元1032的绿色子像素1042为识别子像素105。第三像素单元1033的蓝色子像素1043为识别子像素105。

另一种实施例中，各像素单元103的多个子像素104包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及白色子像素。

多个像素单元103包括成行排布且相邻设置的第一像素单元、第二像素单元、第三像素单元及第四像素单元。第一像素单元的红色子像素为识别子像素105。第二像素单元的绿色子像素为识别子像素105。第三像素单元的蓝色子像素为识别子像素105。第四像素单元的白色子像素为识别子像素105。

再一种实施例中，各像素单元103的多个子像素104包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素及黄色子像素。

多个像素单元103包括成行排布且相邻设置的第一像素单元、第二像素单元、第三像素单元及第四像素单元。第一像素单元的红色子像素为识别子像素105。第二像素单元的绿色子像素为识别子像素105。第三像素单元的蓝色子像素为识别子像素105。第四像素单元的黄色子像素为识别子像素105。

请一并参阅图4至图6，图4是图2所示显示屏10沿A-A线处的剖视图，图5是图4所示显示屏10在一种使用状态中的光路示意图，图6是图4所示显示屏10的显示阵列层4的部分结构示意图。图5中为清楚示意图出光路，省略了对应结构的剖面线。

显示屏10包括液晶层2及分别位于液晶层2相背两侧的彩色滤光层3及显示阵列层4。显示阵列层4包括多个第一薄膜晶体管41，多个第一薄膜晶体管41一一对应地排布于多个像素单元103的各子像素104中。多个光电传感器1排布于显示阵列层4中。显示阵列层4用于控制液晶层2中液晶的偏转，以使显示屏10实现显示。彩色滤光层3用于过滤背光光线，以使显示屏10实现彩色画面显示。

显示屏10还包括第一衬底5和第二衬底6。第一衬底5位于彩色滤光层3远离液晶层2的一侧。彩色滤光层3可成型在第一衬底5上，以共同形成彩膜基板。第二衬底6位于显示阵列层4远离液晶层2的一侧。显示阵列层4可成型在第二衬底6上，以共同形成阵列基板。彩膜基板和阵列基板对盒后，在彩膜基板与阵列基板之间填充液晶层2，以形成显示屏10。

显示屏10还包括背光模组7。背光模组7位于显示阵列层4远离液晶层2的一侧。背光模组7用于发出背光光线。背光光线能够射出显示屏10，以使显示屏10实现显示。射出显示屏10的背光光线还能够被待测对象反射后形成目标光线。光电传感器1能够识别目标光线并形成对应的电信号。在本实施例中，显示屏10可通过其自身的显示光线作为目标光线的来源，从而无需额外排布用于发出检测光线的光源，简化了显示屏10的结构，且降低了显示屏10的成本。

请一并参阅图6和图7，图7是图4所示显示屏10的彩色滤光层3的部分结构示意图。

彩色滤光层3位于识别子像素105中的部分设有透光部31。外界光线能够经透光部31进入光电传感器1。多个透光部31的位置与多个光电传感器1的位置一一对应设置。背光光线射出显示屏10后，被待测对象反射形成的目标光线属于外界光线，目标光线能够经透光部31进入光电传感器1，从而被光电传感器1识别。透光部31采用透明的透光材料。此时，目标光线的损耗较小，有利于提高光电传感器1的识别精度。

可选的，彩色滤光层3包括多个彩色色阻块32。多个彩色色阻块32一一对应地排布于多个像素单元103的各子像素104中。彩色色阻块32的颜色与其所属子像素104所显示的颜色相一致。位于识别子像素105的彩色色阻块32在第一衬底5上形成第一投影。位于未设置光电传感器1的子像素104的彩色色阻块32在第一衬底5上形成第二投影。第二投影的面积大于第一投影的面积。

在本实施例中，由于识别子像素105的彩色色阻块32的面积较小，识别子像素105所对应的显示颜色的光强较弱。然而，相邻像素单元103的识别子像素105的显示颜色不同，因此相邻的像素单元103中光强较弱的颜色的是不同的，包括多个像素单元103的显示区101所显示的各个颜色的光强整体是相同的或者趋近于一致的，从而能够避免因某种颜色光强较弱而导致显示屏10的显示质量不佳。

可选的，单个透光部31在第一衬底5上形成第三投影。第三投影的面积与第一投影的面积的和等于第二投影的面积。

请一并参阅图4和图8，图8是图4所示显示屏10的部分结构的示意图。

显示屏10还包括平坦层8。平坦层8位于彩色滤光层3与液晶层2之间且覆盖彩色滤光层3。平坦层8位于彩色滤光层3远离第一衬底5的一侧。透光部31与平坦层8一体成型。透光部31与平坦层8可通过同一道工序成型。平坦层8远离彩色滤光层3的一面为平整表面。

彩色滤光层3还包括黑色矩阵33。黑色矩阵33与多个彩色色阻块32及透光部31交替设置。

其他实施例中，透光部31也可以与平坦层8分别在不同的工序中成型。

请一并参阅图4和图9，图9是图4所示显示屏10的另一部分结构的示意图。

光电传感器1包括依次层叠设置的输出端11、光敏层12及输入端13。输出端11位于光敏层12朝向背光模组7的一侧(也即朝向第二衬底6的一侧)。输出端11采用遮光导电材料且覆盖光敏层12，以遮挡射向光敏层12的背光光线。输入端13采用透明金属材料。光敏层12在识别到可见光线时发生光电效应。

在本实施例中，输出端11能够避免背光光线对光电传感器1检测结果的不良影响，提高光电传感器1对目标光线的识别准确度。

其他实施例中，可以在输出端11朝向第二衬底6的一侧设置遮光层。遮光层在第二衬底6上的投影覆盖输出端11在第二衬底6上的投影。遮光层能够遮挡背光光线。此时，输出端11可采用透明或不透明的导电材料。

其他实施例中，输出端11也可以采用透明导电材料。此时，可通过电子设备100的控制器20中的算法，对光电传感器1的输出信号(包括对目标光线的相应和对背光光线的相应)进行处理，以使处理后的信号与光电传感器1所识别的目标光线的强度相对应。

请一并参阅图10和图11，图10是4所示显示屏10的显示阵列层4的电路示意图，图11是图10所示电路中识别子像素105的部分电路在一种实施方式中的示意图。

显示阵列层4还包括多条栅极线42、多条数据线43、多条驱动线44及多个像素电极45。多个像素电极45一一对应地排布于多个像素单元103的各子像素104中。

各第一薄膜晶体管41均包括控制端411、第一端412及第二端413。第一薄膜晶体管41的控制端411为栅极(Gate，G，也叫做门极)。一种实施例中，第一薄膜晶体管41的第一端412为源极(Source，S)，第一薄膜晶体管41的第二端413为漏极(Drain，D)。另一种实施例中，第一薄膜晶体管41的第一端412为漏极，第一薄膜晶体管41的第二端413为源极。

光电传感器1包括输入端13和输出端11。光电传感器1为单向器件，电流在输入端13向输出端11的方向上传输。光电传感器1感应到目标光线时，将目标光线转换成电信号，电信号由输出端11输出。

在同一个识别子像素105中：第一薄膜晶体管41的控制端411电连接至栅极线42，栅极线42对应于该识别子像素105。栅极线42上可以加载用于打开第一薄膜晶体管41的信号，以导通第一薄膜晶体管41的第一端412与第二端413。栅极线42上可以加载用于关闭第一薄膜晶体管41的信号，以断开第一薄膜晶体管41的第一端412与第二端413。

第一薄膜晶体管41的第一端412电连接至数据线43，数据线43对应于该识别子像素105。第一薄膜晶体管41的第二端413电连接至像素电极45。像素电极45通电时，识别子像素105进行显示。如实线箭头所示，当第一薄膜晶体管41打开时，数据线43上加载的灰阶信号经第一薄膜晶体管41进入像素电极45，识别子像素105进行显示。识别子像素105的显示电路部分包括栅极线42、第一薄膜晶体管41、数据线43及像素电极45。

光电传感器1的输入端13电连接驱动线44。光电传感器1的输出端11电连接至第一薄膜晶体管41的第二端413。如虚线箭头所示，当驱动线44上加载驱动信号，且第一薄膜晶体管41打开时，光电传感器1会依据感测光线转换成电信号，并且电信号由数据线43输出。显示屏10通过电信号识别检测对象。识别子像素105的识别电路部分包括栅极线42、第一薄膜晶体管41、驱动线44、光电传感器1及数据线43。

在本申请中，识别子像素105在显示电路部分和识别电路部分复用栅极线42、第一薄膜晶体管41及数据线43，以简化识别子像素105的电路，使得识别子像素105的电路结构较为简单，成本较低。

请一并参阅图11和图12，图12是图11所示识别子像素105的电路在一种使用状态中的驱动时序图。其中，图12中示意出了其中一个识别子像素105所对应的栅极线42中信号的变化情况、驱动线44中信号的变化情况、数据线43中由显示屏10的显示驱动电路输出的信号的变化情况(如431所示)、以及数据线43中由光电传感器1所形成的电信号的变化情况(如432所示)。

显示屏10的一帧时间包括显示时段和识别时段。显示时段和识别时段的长度可以依据需求进行设置。

在显示时段中，栅极线42用于加载第一信号以打开第一薄膜晶体管41，数据线43用于加载灰阶电压并传输至像素电极45，以使识别子像素105进行显示。第一薄膜晶体管41可以为N型或P型。本申请以第一薄膜晶体管41为N型为例进行说明，则打开第一薄膜晶体管41的第一信号为高电平信号。

在识别时段中，栅极线42用于加载第二信号(例如高电平信号)以打开第一薄膜晶体管41，驱动线44用于加载驱动信号并传输至光电传感器1，以使光电传感器1依据可见光信号形成电信号并通过数据线43输出。

一种实施例中，在识别时段中的驱动信号为脉冲信号。电信号的脉冲幅值的变化反馈出目标光线的变化。控制器20接收电信号，并依据电信号获取光信号所携带的检测对象的信息，从而形成对应的检测图像(例如用户的指纹图像或掌纹图像)。

在本申请中，在栅极线42上分时加载驱动信号，在显示时段中使识别子像素105进行显示，在识别时段中使识别子像素105进行指纹识别，因此显示屏10能够兼顾显示功能与识别功能，从而提高用户的使用体验。

请一并参阅图13和图14，图13是图10所示电路中识别子像素105的部分电路在另一种实施方式中的示意图，图14是图13所示识别子像素105的电路在一种使用状态中的驱动时序图。其中，图14中示意出了其中一个识别子像素105所对应的栅极线42、控制线47、数据线43及驱动线44中的信号变化情况。

识别子像素105中还设有第二薄膜晶体管46。第二薄膜晶体管46包括控制端461、第一端462和第二端463。第二薄膜晶体管46的控制端461为栅极(Gate，G，也叫做门极)。一种实施例中，第二薄膜晶体管46的第一端462为源极(Source，S)，第二薄膜晶体管46的第二端463为漏极(Drain，D)。另一种实施例中，第二薄膜晶体管46的第一端462为漏极，第二薄膜晶体管46的第二端463为源极。

第二薄膜晶体管46的第一端462连接第一薄膜晶体管41的第二端413。第二薄膜晶体管46的第二端463连接像素电极45。第二薄膜晶体管46的控制端461用于通过控制线47接收控制信号。在显示时段中，控制信号打开第二薄膜晶体管46；在识别时段中，控制信号关闭第二薄膜晶体管46。

例如，第二薄膜晶体管46为N型，控制信号在显示时段为高电平信号，在识别时段为低电平信号。

在本实施方式中，显示屏10通过控制信号控制第二薄膜晶体管46的开关状态，从而使像素电极45在显示时段中连接第一薄膜晶体管41，在识别时段中相对第一薄膜晶体管41断开，使得识别子像素105在显示屏10的一帧时间内实现显示。

可以理解的是，当显示屏10中包括未设置光电传感器1的子像素104时，子像素104在显示时段的驱动方式可以参考识别子像素105的显示时段进行设计；子像素104在识别时段可不驱动。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。