CN101359369B

CN101359369B - 显示模块

Info

Publication number: CN101359369B
Application number: CN2008102152380A
Authority: CN
Inventors: 陈志彦
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: CN101359369A

Abstract

一种显示模块，包括显示面板以及指纹辨识器。显示面板包括显示区、位于显示区周围的一周边区、有源元件阵列基板以及对向基板。指纹辨识器设置在显示面板的有源元件阵列基板的周边区中。指纹辨识器包括导光件、光源以及感光元件阵列。感光元件阵列设置于有源元件阵列基板上，导光件置于感光元件阵列上方，光源设置在导光件的一侧表面处或下方。根据本发明的显示模块的感光元件阵列不需通过层层的基板或薄膜再来接收反射光，因此可产生较大的光电流，以提高指纹辨识的解析度。此外，指纹辨识器是位于显示面板的周边区中，因此本发明的指纹辨识器不受有源元件阵列基板内的周边线路影响，可独立设计且其周边电路设计较为简单。

Description

显示模块

技术领域

本发明涉及一种显示模块，尤其涉及一种具有指纹辨识器的显示模块。

背景技术

指纹辨识是一种应用较为广泛的生物辨识技术，其原理是通过采集指纹的图像，然后利用辨识软件抽取、比对指纹的特征信息，以确定指纹所有人的身份。目前有许多个产品都已整合了指纹辨识功能，这些产品包括笔记本计算机、手机、随身盘、移动电话等。由于每个人的指纹都不一样，因此可以作为辨识使用者身分的安全机制。除此之外，门禁安全认证系统也可利用指纹辨识使用者身份，以决定使用者能否进出。

图1是根据公知技术示出手指覆盖于液晶显示面板上时光反射的示意图。请参考图1，公知的液晶显示面板10包括有源元件阵列基板12、对向基板14以及液晶层16。有源元件阵列基板12包括显示单元20及光感测元件30。当手指覆盖于液晶显示面板10上时，背光模块(未示出)提供的背光源L1会照射于手指上，经由手指的反射，反射光L2会反射至有源元件阵列基板12内的光感测元件30。此时，反射光L2会被光感测元件30吸收而产生光电流。接着，外部的积分器将所检测到的光电流做电流与电压的转换。最后，输出的电压信号通过模拟-数字的转换及适当的图像处理步骤，即可完成指纹辨识。

然而，由于公知光感测元件30是内建于液晶显示面板10内的有源元件阵列基板12上，因此被手指反射的反射光L2必须穿过对向基板14、液晶层16、有源元件阵列基板12而到达光感测元件30。此时，光感测元件30所吸收到的反射光L2会因为经过层层基板的反射或吸收而相对的减少许多，因此光感测元件30所产生的光电流也会降低，而光感测元件30的辨识度也会因为光电流太小而下降。

发明内容

本发明提供一种可提高指纹辨识解析度的显示模块。

本发明提出一种显示模块，包括显示面板以及指纹辨识器。显示面板包括显示区、位于显示区周围的周边区、有源元件阵列基板以及对向基板。指纹辨识器设置在显示面板的有源元件阵列基板的周边区中。指纹辨识器包括导光件、光源以及感光元件阵列。感光元件阵列设置于有源元件阵列基板上，导光件设置于感光元件阵列上方，光源设置在导光件的一侧表面处或下方。

在本发明的一实施例中，上述的指纹辨识器的导光件的底部为圆弧状。

在本发明的一实施例中，上述的指纹辨识器的导光件的底部还包括设置有多个微结构。

在本发明的一实施例中，上述的这些微结构的密度由靠近光源处往远离光源处的方向逐渐增加。

在本发明的一实施例中，上述的导光件与感光元件阵列之间具有一间隙。

在本发明的一实施例中，上述的导光件具有一上部以及一下部，且下部的宽度大于上部的宽度。

在本发明的一实施例中，上述的导光件具有一上部、一下部以及位于上部与下部之间的一中间部，且中间部的宽度大于上部以及下部的宽度。

在本发明的一实施例中，上述的导光件是长条状导光件。

在本发明的一实施例中，上述的光源是设置在长条状导光件的其中一末端处。

在本发明的一实施例中，上述的长条状导光件的另一末端覆盖一反射层。

在本发明的一实施例中，上述的长条状导光件的其中一末端具有一削角结构，且在削角结构上具有一反射层，光源所产生的光通过反射层的反射而射入导光件。

在本发明的一实施例中，上述的光源为发光二极管。

在本发明的一实施例中，上述的感光元件阵列包括薄膜感光元件阵列。

在本发明的一实施例中，上述的感光元件阵列是直线排列在导光件的下方。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板的周边区中设置有至少一驱动电路，且指纹辨识器与驱动电路是设置在不同侧的周边区。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板的周边区中设置有至少一驱动电路，且指纹辨识器与驱动电路是设置在同一侧的周边区。

在本发明的一实施例中，上述的显示模块包括一背光模块。背光模块设置在显示面板以及指纹辨识器的下方。

在本发明的一实施例中，上述的对向基板为一彩色阵列基板。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板包括一液晶层。液晶层配置于有源元件阵列基板与彩色阵列基板之间。

基于上述，由于本发明的指纹辨识器是位于显示面板的周边区中，相较于配置在有源元件阵列基板内的公知指纹辨识器而言，当手指直接掠过指纹辨识器时，本发明的显示模块的感光元件阵列不需通过层层的基板或薄膜再来接收反射光，因此可产生较大的光电流，以提高指纹辨识的解析度。此外，指纹辨识器是位于显示面板的周边区中，因此本发明的指纹辨识器不受有源元件阵列基板内的周边线路影响，可独立设计且其周边电路设计较为简单。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出公知手指覆盖于一液晶显示面板上时光反射的示意图。

图2A为手指覆盖于本发明显示模块的一实施例的俯视示意图。

图2B为图2A的显示模块的侧视示意图。

图2C示出为手指掠过指纹辨识器时光线反射的放大示意图。

图2D为本发明显示模块的另一实施例的俯视示意图。

图2E为本发明显示模块的另一实施例的俯视示意图。

图2F为本发明显示模块的另一实施例的俯视示意图。

图2G为本发明感光元件阵列的另一实施例的示意图。

图3为手指覆盖于本发明显示模块的另一实施例的俯视示意图。

图4示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。

图5示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。

图6示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。

图7为本发明显示模块的另一实施例的侧视示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：液晶显示面板

12：有源元件阵列基板

14：对向基板

16：液晶层

20：显示单元

30：光感测元件

100a、100b、100c、100d、100e、100f：显示模块

110：显示面板

110a：显示区

110b、110b’：周边区

112：有源元件阵列基板

112a：基板

112b：有源元件阵列

113：下偏光片

114：对向基板

114a：基板

114b：彩色阵列

115：上偏光片

116：液晶层

118：胶框

120A、120B、120C、120D、120E：指纹辨识器

122A、122B、122C、122D、122E、122F：导光件

122a：上部

122b：中间部

122c、122c’：下部

124A、124B、124C、124D、124E、124F：光源

126、126’：感光元件阵列

127：微结构

128、128a：反射层

129：削角结构

130、130’：背光模块

132：发光元件

134：导光板

136：光学膜片

140、140a、140b：驱动电路

150a、150b：柔性电路板

160a、160b、160c：框架

162：上框架

164：下框架

166：侧框架

170a、170b：支撑件

G：间隙

L1：背光源

L2：反射光

L3、L4、L5、L6、L7：光线

具体实施方式

图2A为手指覆盖于本发明显示模块的一实施例的俯视示意图，图2B为图2A的显示模块的侧视示意图。请同时参考图2A与图2B，在本实施例中，显示模块100a包括显示面板110以及指纹辨识器120A。显示面板110包括显示区110a以及位于显示区110a周围的周边区110b。指纹辨识器120A设置在显示面板110的周边区110b中，且指纹辨识器120A包括导光件122A、光源124A以及感光元件阵列126。

详细而言，在本实施例中，显示面板110例如是液晶显示面板，其包括有源元件阵列基板112、对向基板114、液晶层116以及胶框118。在另一实施例中，显示面板110包括上偏光片115与下偏光片113。有源元件阵列基板112例如为薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)阵列基板，其包括基板112a与有源元件阵列112b，其中指纹辨识器120A位于有源元件阵列基板112的周边区110b。换句话说，指纹辨识器120A是位于有源元件阵列基板112的一侧。

对向基板114配置于有源元件阵列基板112的对面，其可包括基板114a与彩色阵列114b。换言之，对向基板114为一彩色阵列基板。此外，胶框118位于有源元件阵列基板112与对向基板114之间。液晶层116配置于有源元件阵列基板112、对向基板114以及胶框118所围出的空间内。

指纹辨识器120A的导光件122A是配置于显示面板100a的周边区110b中，其中导光件122A例如为一长条状导光件，此长条状的导光件122A另一末端覆盖一反射层128，用以反射光线。此外，导光件122A的底部还包括设置多个微结构(未示出)，这些微结构的密度由靠近光源124A处往远离光源124A处的方向逐渐增加，除了可用以增加光线反射的机会外，也可以使光线较为集中并使感光元件阵列126接收到的光线能量分布较为均匀。在本实施例中，导光件122A材料例如为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或其他透明导光材质，用以引导光线。

光源124A设置在导光件122A的一侧表面处。具体而言，光源124A是设置在长条状的导光件122A的其中一末端处，而反射层128与光源124A彼此相对，也就是说，反射层128位于长条状的导光件122A的另一末端处，用以将光源124A所发出光线反射至导光件122A内，以增加光线利用率。在本实施例中，光源124A例如为白光发光二极管(white light LED)、蓝光发光二极管(blue light LED)或紫外光发光二极管(ultraviolet light LED)。

感光元件阵列126设置于有源元件阵列112基板上，导光件122A置于感光元件阵列126之上，光源124A设置在导光件122A的一侧表面处，其中感光元件阵列126是直线排列于导光件122A的下方，而导光件122A与感光元件阵列126之间具有一间隙G。在本实施例中，感光元件阵列126包括薄膜感光元件阵列。

图2C示出为手指掠过指纹辨识器时光线反射的放大示意图。请参考图2C，当手指掠过指纹辨识器120A时，光源124A会发射光线L3进入于导光件122A内，且光线L3会经由反射层128的反射而形成光线L4与光线L5。接着，光线L4与光线L5会经由导光件122A的反射而照射至手指，之后，光线L4与光线L5会被手指反射至感光元件阵列126。此时，光线L4与光线L5会被感光元件阵列126所吸收而产生光电流，接着，外部的积分器可将所检测到的光电流做电流与电压的转换，最后，输出的电压信号通过模拟-数字的转换及适当的图像处理步骤，即可完成指纹辨识。

请再同时参考图2A与图2B，在本实施例中，显示面板110的周边区110b中设置有至少一驱动电路140。如图2A所示，指纹辨识器120A与驱动电路140可设置在不同侧的周边区110b，在此必须说明的是，图2A仅示出指纹辨识器120A与驱动电路140相对位置的其中一种实施方式；在其他实施方式中，显示模块100b中的驱动电路140也可以是与指纹辨识器120A设置在同一侧的周边区110b，请参考图2D。

当然，在其他的实施例中，显示模块100c也可以有多个驱动电路，例如两个驱动电路140a、140b，其中驱动电路140a与指纹辨识器120A位于同一侧的周边区110b，另一驱动电路140b与指纹辨识器120A是设置在不同侧的周边区110b，如图2E所示，仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所要保护的范围。

另外，在其他的实施例中，显示模块100d的指纹辨识器120A与驱动电路140可分别设置于显示面板110两侧的周边区110b，显示模块100d也可以有多个柔性电路板(flexible printed circuit；FPC)，例如两个柔性电路板150a、150b，其中一柔性电路板150a与指纹辨识器120A位于同一侧的周边区110b，另一柔性电路板150b与驱动电路140位于同一侧的周边区110b’。如图2F所示，仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所要保护的范围。

此外，本实施例的显示模块100a包括一背光模块130。背光模块130设置在显示面板110以及指纹辨识器120A的下方，其中背光模块130例如为一侧边入光式(Side Incident Type)背光模块或一直下式(Direct Type)背光模块。一般来说，背光模块130是用以提供显示面板110所需的光源，以使显示模块100a达到显示的效果。

在此必须说明的是，本发明并不限定感光元件阵列126的型态，虽然图2A、图2D、图2E与图2F所示出的感光元件阵列126具体化为一16x1阵列，但在其他实施例中，感光元件阵列126’可以是一mxn阵列，其中m的范围可为100至1000，n的范围可为1至32，请参考图2G，仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所要保护的范围。

简言之，本实施例的显示模块100a的指纹辨识器120A是位于显示面板110的周边区110b中，因此当手指掠过指纹辨识器120A时，光源124可以通过导光件122A直接将光线L4与光线L5照至手指，且手指可直接将光线L4与光线L5反射至感光元件阵列126以产生光电流。相较于公知技术中将指纹辨识器30配置于有源元件阵列基板12内(请参考图1)，本实施例的显示模块100的感光元件阵列126可产生较大的光电流，以提高指纹辨识器120A的解析度。

此外，由于本实施例的指纹辨识器120A是位于显示面板110的周边区110b中，而非位于有源元件阵列基板112上，相较于公知技术而言，本实施例的指纹辨识器120A不受有源元件阵列基板112内的周边线路影响，可独立设计且其周边电路设计较为简单。以下将利用四个不同的实施例来分别进一步说明指纹辨识器120B、120C、120D、120E的设计。

图3为手指覆盖于本发明显示模块的另一实施例的俯视示意图。请同时参考图2A与图3；图3的显示模块100e的指纹辨识器120B的导光件122B为一长条状导光件，其中长条状的导光件122B的其中一末端具有一削角结构129，且在削角结构129上具有一反射层128a，光源124B所产生的光通过反射层128a的反射而进行传递。

详细而言，在本实施例中，光源124B与导光件122B并排排列于同一周边区110b，且导光件122B位于显示面板110与光源124B之间。光源124B发射出的光线L6会先照射到导光件122B的削角结构129，接着，通过削角结构129上的反射层128a将光线L6反射而在导光件122B内进行传递，之后，光线L6在导光件122B内可经由反射层128的反射进而照射至手指。也就是说，光源124B所发出的光线L6会经由导光件122B的削角结构129与反射层128、128a的反射而照射到手指，光L6通过削角结构129与反射层128、128a多次的反射，进而也增加了光线L6利用率。

图4示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。请同时参考图2B与图4；图4的指纹辨识器120C的导光件122C的底部为圆弧状，且在导光件122C的底部设置有多个微结构127，其中这些微结构127的密度由靠近光源124C处往远离光源124C处的方向逐渐增加，用以增加光线反射的机会，使光线较为集中。

图5示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。请同时参考图2B与图5；图5的指纹辨识器120D的导光件122D具有上部122a、下部122c以及位于上部122a与下部122c之间的中间部122b，且中间部122b的宽度大于上部122a以及下部122c的宽度。

详细而言，在本实施例中，指纹辨识器120D的导光件122D的下部122c包括设置有多个微结构127，其中这些微结构127的密度由靠近光源124D处往远离光源124D处的方向逐渐增加，用以增加光线反射的机会，使光线较为集中。

图6示出手指覆盖于本发明指纹辨识器的另一实施例的侧视示意图。请同时参考图5与图6；图6的指纹辨识器120E的导光件122E具有上部122a以及下部122c，且下部122c的宽度大于上部122a的宽度。类似地，指纹辨识器120E的导光件122E的下部122c也可以设置有多个微结构127。

图7为本发明显示模块的另一实施例的侧视示意图。如图7所示，光源124F设置在导光件122F的下方。

详细而言，在本实施例中，光源124F设置在导光件122F的下方且位于背光模块130’的一侧，而背光模块130’设置于显示面板110的下方，其包括发光元件132、导光板134以及多个光学膜片136，其中背光模块130’与光源124F通过框架160a、160b、160c而固定于下框架164上，导光件122F通过两侧的支撑件170a、170b而定位于上框架162与有源元件阵列基板112的一侧，而侧框架166连接上框架162与下框架164，且上框架162、下框架164以及侧框架166将显示模块100f包覆。

当手指掠过指纹辨识器120F时，光源124F会发射光线L7，光线L7会穿过位于有源元件阵列基板112上的感光元件阵列126的间隙而反射至手指。之后，光线L7会被手指反射至感光元件阵列126。此时，光线L7会被感光元件阵列126所吸收而产生光电流，接着，外部的积分器可将所检测到的光电流做电流与电压的转换，最后，输出的电压信号通过模拟-数字的转换及适当的图像处理步骤，即可完成指纹辨识。

综上所述，由于本发明的指纹辨识器是位于显示面板的周边区中，因此当手指掠过指纹辨识器时，光源可以通过导光件直接将光线照至手指，且手指可直接将光线反射至感光元件阵列以产生光电流。相较于配置于有源元件阵列基板内的公知指纹辨识器而言，本发明的显示模块的感光元件阵列不需通过层层的基板或薄膜再来接收反射光，因此可产生较大的光电流，以提高指纹辨识的解析度。此外，指纹辨识器是位于显示面板的周边区中，因此本发明的指纹辨识器不受有源元件阵列基板内的周边线路影响，可独立设计且其周边电路设计较为简单。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当以随附的权利要求所界定的保护范围为准。

Claims

1.一种显示模块，包括：

一显示面板(110)，其包括一显示区以及位于该显示区周围的一周边区，且该显示面板包括一有源元件阵列基板(112)以及一对向基板(114)，其中该有源元件阵列基板(112)包括基板(112a)和有源元件阵列(112b)；

一指纹辨识器，设置在该显示面板的该有源元件阵列基板的该周边区中，其中该指纹辨识器包括：

一感光元件阵列，设置在该有源元件阵列基板(112)的基板(112a)上；

一导光件，设置在该感光元件阵列的上方；

一光源，设置邻接于该导光件；以及

一反射层，与该光源彼此相对，并位于该导光件的一个末端处，用以将该光源所发出的光线反射至该导光件内，以增加光线利用率，

其中，该感光元件阵列和该导光件被布置成，当手指掠过该指纹辨识器时，该光源可以通过该导光件将光线照至手指，使得手指将该光线反射至该感光元件阵列以产生光电流。

2.如权利要求1所述的显示模块，其中该光源设置于该导光件的一侧表面处。

3.如权利要求1所述的显示模块，其中该光源设置于该导光件的下方。

4.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件的底部为圆弧状。

5.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件的底部设置有多个微结构。

6.如权利要求5所述的显示模块，其中所述多个微结构的密度由靠近该光源处往远离该光源处的方向逐渐增加。

7.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件与该感光元件阵列之间具有一间隙。

8.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件具有一上部以及一下部，该下部的宽度大于该上部的宽度。

9.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件具有一上部、一下部以及位于该上部与该下部之间的一中间部，且该中间部的宽度大于该上部以及该下部的宽度。

10.如权利要求1所述的显示模块，其中该导光件是长条状导光件。

11.如权利要求10所述的显示模块，其中该光源是设置在该长条状导光件的另一末端处。

12.如权利要求10所述的显示模块，其中该长条状导光件靠近该光源的末端具有一削角结构，且在该削角结构上具有另一反射层，该光源所产生的光通过该另一反射层的反射而射入该导光件。

13.如权利要求1所述的显示模块，其中该光源包含发光二极管。

14.如权利要求1所述的显示模块，其中该感光元件阵列包括薄膜感光元件阵列。

15.如权利要求1所述的显示模块，其中该感光元件阵列是直线排列在该导光件的下方。

16.如权利要求1所述的显示模块，其中在该显示面板的该周边区中设置有至少一驱动电路，且该指纹辨识器与该驱动电路是设置在不同侧的周边区。

17.如权利要求1所述的显示模块，其中在该显示面板的该周边区中设置有至少一驱动电路，且该指纹辨识器与该驱动电路是设置在同一侧的周边区。

18.如权利要求1所述的显示模块，还包括一背光模块，设置在该显示面板以及该指纹辨识器的下方。

19.如权利要求1所述的显示模块，其中该对向基板为一彩色阵列基板。

20.如权利要求19所述的显示模块，其中该显示面板包括一液晶层，配置于该有源元件阵列基板与该彩色阵列基板之间。