CN111381725B

CN111381725B - 具有光学扫描功能的触控板

Info

Publication number: CN111381725B
Application number: CN201911426700.6A
Authority: CN
Inventors: 胡硕修; 叶佳元
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN111381725A

Abstract

一种具有光学扫描功能的触控板，包含有上透明基板以及下透明基板、第一遮光膜、第二遮光膜、多个发光元件以及多个光感测器。上透明基板以及下透明基板之间保持间隔，且分别具有第一线路层以及第二线路层。第一遮光膜至少遮蔽上透明基板的局部，且具有多个上准直孔。第二遮光膜遮蔽下透明基板的局部，且具有多个下准直孔，分别对应于多个上准直孔。多个发光元件设置于下透明基板的上表面，且对应于上准直孔配置，以使所发出的光线通过对应的上准直孔。多个光感测器位于下透明基板的下方，对应于下准直孔设置，接收通过下准直孔的光线。

Description

具有光学扫描功能的触控板

技术领域

本发明涉及光感测器与触控板的结合，特别涉及具有光学扫描功能的触控板。

背景技术

现有的屏下指纹识别技术，是于面板玻璃下方设置光学扫描机构，以在面板玻璃扫描指纹，进而达到识别指纹的目的。屏下指纹识别技术可用于将光学扫描机构整合于显示面板或触控显示面板中，借此简化手持装置的外部结构。

用于捕捉指纹的光学扫描机构，主要是利用面板玻璃光源照射指纹，进而获取反射光加以辨识。前述的光源通常就是利用显示面板自身的光源，特别是驱动有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)阵列面板的像素光源。前述光源需由光感测器阵列接收后，依据各光感测器接收的反射光分析指纹特征。

为了降低反射后的周边光干扰，光感测器与指纹面之间需要设置光准直器，以将光感测器所接收的光线限制在特定方向，才能确保光感测器接收到正确的反射光。现有的光准直器都属于外加形式，附加于显示面板下方，然后再将光感测器阵列设置在光准直器之下。这种附加的设计，使得加装光学扫描机构的显示面板整体厚度增加，不利于手持装置对于尺寸要求轻薄的需求。

发明内容

本发明提出一种具有光学扫描功能的触控板，结合光学扫描功能于触控板或触控显示面板中，而不会增加额外的厚度。

本发明至少一实施例提出一种具有光学扫描功能的触控板，包含有一上透明基板、一下透明基板、一第一遮光膜、一第二遮光膜、多个发光元件以及多个光感测器。

上透明基板设置于下透明基板之上，且上透明基板以及下透明基板之间保持一间隔；上透明基板以及下透明基板分别具有一第一线路层以及一第二线路层，第一线路层设置于上透明基板的下表面，且第二线路层设置于下透明基板的上表面。第一遮光膜设置于上透明基板，而至少遮蔽上透明基板的局部，且第一遮光膜具有多个上准直孔。第二遮光膜设置于下透明基板，而至少遮蔽下透明基板的局部，且第二遮光膜具有多个下准直孔，分别对应于多个上准直孔。多个发光元件设置于下透明基板的上表面，且每一发光元件对应于一个上准直孔配置，以使其所发出的光线通过对应的上准直孔。多个光感测器位于下透明基板的下方，每一光感测器对应于一个下准直孔设置，接收通过下准直孔的光线。

在本发明至少一实施例中，第一遮光膜是设置在上透明基板的下表面。

在本发明至少一实施例中，第一遮光膜为一不透光的金属层，且延伸于第一线路层。

在本发明至少一实施例中，第一线路层包含多层结构，第一遮光膜为多层结构中的一不透光的金属层或一黑色光刻胶层。

在本发明至少一实施例中，多层结构还包含至少一透明导电层以及至少一绝缘层。

在本发明至少一实施例中，光感测器设置于下透明基板的一下表面。

在本发明至少一实施例中，具有光学扫描功能的触控板还包含一承载基板，位于下透明基板的下方，且光感测器设置于承载基板朝向下透明基板的一面。

在本发明至少一实施例中，第二遮光膜是设置在下透明基板的上表面的一不透光的金属层，且延伸于第二线路层。

在本发明至少一实施例中，第二遮光膜设置于下透明基板的下表面。

在本发明至少一实施例中，第二线路层是包含多个薄膜晶体管的一透明导电层。

在本发明至少一实施例中，第二遮光膜是一不透光的金属层或一黑色光刻胶层。

在本发明至少一实施例中，多个上准直孔于一水平方向上等间距排列，且多个下准直孔也是在水平方向上等间距排列。

在本发明至少一实施例中，多个上准直孔以及多个下准直孔于水平方向上交错地配置，且多个上准直孔以及多个下准直孔的投影不会全部互相重叠。

在本发明至少一实施例中，每一上准直孔在水平方向上按序具有一第一端点以及一第二端点，对应的下准直孔在水平方向上按序具有一第三端点以及一第四端点，定义第二端点与第三端点之间的距离为Z，第一遮光膜以及第二遮光膜之间的一高度为H，则Z＝z1H，且0≤z1≤50。

在本发明至少一实施例中，每一上准直孔在水平方向上按序具有一第一端点以及一第二端点，对应的下准直孔在水平方向上按序具有一第三端点以及一第四端点，该第二端点与第三端点相切齐。

在本发明至少一实施例中，多个发光元件为一显示阵列的一部分。

在本发明至少一实施例中，多个发光元件包含至少一第一发光元件、至少一第二发光元件以及至少一第三发光元件，分别发出一第一波长光、一第二波长光以及一第三波长光，而对应的多个光感测器分别为一第一光感测器、一第二光感测器以及一第三光感测器，分别用于感测第一波长光、第二波长光以及第三波长光。

在本发明至少一实施例中，具有光学扫描功能的触控板还包含一覆盖玻璃，设置于上透明基板的上表面。

在本发明至少一实施例中，定义上准直孔或下准直孔的一孔面积为L²，第一遮光膜或第二遮光膜的厚度为D，L²/D的比值优选为0.1～50。

通过本发明，光准直结构可结合于具有光学扫描功能的触控板的必要线路中，而不需通过外加结构来达到光准直的目的，因此，可以避免光准直结构增加不必要的厚度。同时，因为光准直结构结合于具有光学扫描功能的触控板的必要线路中，可使其制作方式简化，同时降低制作成本。

附图说明

图1是本发明实施例中，具有光学扫描功能的触控板的立体分解图。

图2是本发明实施例中，具有光学扫描功能的触控板的局部剖面图。

图3是本发明实施例中，上透明基板以及第一线路层的局部剖面图。

图4是本发明实施例中，下透明基板以及第二线路层的局部剖面图。

图5是本发明实施例中，具有光学扫描功能的触控板的另一局部剖面图。

图6是本发明实施例中，具有光学扫描功能的触控板的局部剖面图，公开扫描指纹的光线行进状态。

图7是本发明实施例中，第一遮光层或第二遮光层的上视图。

图8是本发明实施例中，第一遮光层以及第二遮光层的局部剖面图。

图9是本发明实施例中，第一遮光层以及第二遮光层的局部剖面图。

附图标记说明：

100 具有光学扫描功能的触控板

110 上透明基板 110a 第一线路层

112 透明导电层 114 绝缘层

120 下透明基板 120a 第二线路层

120b 薄膜晶体管 130 第一遮光膜

132 上准直孔 132a 第一端点

132b 第二端点 140 第二遮光膜

142 下准直孔 142a 第三端点

142b 第四端点 150 发光元件

152 第一发光元件 154 第二发光元件

156 第三发光元件 160 光感测器

162 第一光感测器 164 第二光感测器

166 第三光感测器 170 覆盖玻璃

180 承载基板 200 物件

D 厚度 X 水平方向

H 高度 L² 孔面积

Z 距离

具体实施方式

在附图中，为了清楚起见，放大了部分元件、区域等的宽度。在整份说明书中相同的元件符号表示相同的元件。应当理解，当诸如元件被称为在另一个元件“上”或“连接到”另一个元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件也可以存在。相反地，当元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接连接到”另一个元件时，不存在中间元件。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在整份说明书中可以用于叙述各种元件、部件、区域或部分。但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域或部分而不脱离本文的启示。

此外，诸如“下”或“底”和“上”或“顶”的相对术语可以在本文用于叙述一个元件与另一个元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被叙述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，例示性用语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。

请参阅图1以及图2所示，为本发明实施例所公开的一种具有光学扫描功能的触控板100，包含有一上透明基板110、一下透明基板120、一第一遮光膜130、一第二遮光膜140、多个发光元件150、以及多个光感测器160。所述光学扫描功能的一具体实施例为指纹扫描，亦即，具有光学扫描功能的触控板100可以是具有指纹扫描功能的触控板，但不以此为限。

如图2所示，上透明基板110设置于下透明基板120之上，且上透明基板110以及下透明基板120之间保持一间隔。所述间隔可为中空，由多个间隔物(图未示)设置于上透明基板110以及下透明基板120之间，以维持间隔的大小。上透明基板110以及下透明基板120之间也可以是夹持一个透明基材薄膜(图未示)，借此形成间隔。上透明基板110以及下透明基板120分别具有一第一线路层110a以及一第二线路层120a。其中，第一线路层110a设置于上透明基板110的下表面，且第二线路层120a设置于下透明基板120的上表面。第一线路层110a以及第二线路层120a可以包含触控线路，用于产生电容耦合效应，以被转换为触控信号。第一线路层110a以及第二线路层120a也可以是包含其他电路，例如驱动有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)阵列的薄膜晶体管阵列。

如图1以及图2所示，第一遮光膜130设置于上透明基板110，而至少遮蔽上透明基板110的局部，且第一遮光膜130具有多个上准直孔132。在第一实施例中，第一遮光膜130是设置在上透明基板110的下表面，且位置可以是接近上透明基板110边缘。第一遮光膜130可为一不透光的金属层，且延伸于第一线路层110a，亦即第一遮光膜130为第一线路层110a的一部分，且位置接近上透明基板110边缘。

如图2所示，第二遮光膜140设置于下透明基板120，而至少遮蔽下透明基板120的局部，且第二遮光膜140具有多个下准直孔142。多个下准直孔142分别对应于多个上准直孔132，其中，上准直孔132是于一水平方向X上等间距排列，下准直孔142也是在水平方向X上等间距排列，同时，上准直孔132以及下准直孔142是于水平方向X上交错地配置，使得上准直孔132以及下准直孔142的中心轴线在水平方向X上有一定的偏移，且上准直孔132以及下准直孔142的投影不会全部互相重叠。在第一实施例中，第二遮光膜140是设置在下透明基板120的上表面，且位置可以是接近下透明基板120边缘。第二遮光膜140可为设置在下透明基板120的上表面的一不透光的金属层，且延伸于第二线路层120a，亦即第二遮光膜140为第二线路层120a的一部分，且位置接近上透明基板110边缘。

如图3所示，第一线路层110a可以是包含多层结构，例如第一线路层110a包含第一遮光膜130、多个透明导电层112(例如氧化铟锡层)以及多个绝缘层114(例如二氧化硅层)，而第一遮光膜130为前述多层结构中的一个不透光的金属层，或者是位于显示面板边缘作为黑矩阵(Black Matrix)的黑色光刻胶层。

如图4所示，第二遮光膜140不限定于设置于下透明基板120的上表面，也可以是设置于下透明基板120的下表面；而第二线路层120a则设置于上表面，与第二遮光膜140分离。第二线路层120a可以是包含多个薄膜晶体管120b的透明导电层，设置于下透明基板120的上表面，以驱动发光元件150。第二遮光膜140可以是一个不透光的金属层，或者是位于显示面板边缘作为黑矩阵(Black Matrix)的黑色光刻胶层。

如图1以及图2所示，多个发光元件150设置于下透明基板120的上表面，且每一发光元件150对应于一个上准直孔132配置，以使其所发出的光线可以通过对应的上准直孔132，而被待扫描的物件200反射。

如图1、图2以及图3所示，在第一实施例中，具有光学扫描功能的触控板100还包含一覆盖玻璃170，设置于上透明基板110的上表面用以防护冲击以及磨损。待扫描的物件200是放置于覆盖玻璃170上，因此发光元件150所发出的光线先通过上透明基板110以及覆盖玻璃170之后被待扫描的物件200反射。覆盖玻璃170也可以被省略，待扫描的物件200放置于上透明基板110的上表面，发光元件150所发出的光线到达上透明基板110的上表面，被待扫描的物件200反射。

前述的发光元件150可为一显示阵列的一部分，例如有机发光二极管阵列的一部分。亦即，本发明所述具有光学扫描功能的触控板100，实际上可以是一个有机发光二极管显示面板，整合了触控以及光学扫描功能。

如图1以及图2所示，光感测器160设置于下透明基板120的下表面，每一光感测器160对应于一个下准直孔142设置，借此接收通过下准直孔142的光线。如前所述，发光元件150可为一显示阵列的一部分，亦即发光元件150可包含交错配置的多个第一发光元件152、多个第二发光元件154以及多个第三发光元件156，分别发出第一波长光、第二波长光以及第三波长光，而对应的光感测器160则分别为第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166，分别用于感测第一波长光、第二波长光以及第三波长光。例如第一发光元件152、第二发光元件154以及第三发光元件156分别是红光元件、绿光元件以及蓝光元件。而对应的为第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166分别为红光感应器、绿光感应器以及蓝光感应器。如此一来，就可以避免第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166被相邻的其他发光元件150干扰，提高光学扫描的精确度。

参阅图5所示，为第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166的另一种配置方式。触控板100可还包含一承载基板180，位于下透明基板120的下方，且第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166设置于承载基板180朝向下透明基板120的一面。承载基板180可用于直接贴附于后续的组装结构中，例如贴附于电子装置的底壳或主机板上。也就是说，第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166的设置，只要相对位置位于下透明基板120的下方，且每一第一光感测器162、第二光感测器164以及第三光感测器166分别光感测器162、164、166对应于一个下准直孔142设置即可，并不限定于直接设置于下透明基板120的下表面。

如图6所示，当一个待光学扫描的物件200，例如手指的指纹面被放置于上透明基板110的上表面或者是覆盖玻璃170的上表面时，在图示中是表示物件200放置于覆盖玻璃170，借此，发光元件150发出的光线，可通过对应的上准直孔132，穿透覆盖玻璃170而被物件200反射后再返回通过上准直孔132，并穿过对应的下准直孔142，到达对应的光感测器160，借此通过反射光分析物件200表面的特性，例如指纹特征。

如图7所示，为第一遮光膜130或第二遮光膜140的上视图，图中呈现图同形态的上准直孔132或下准直孔142。上准直孔132或下准直孔142可以是任意形态，例如圆形、椭圆形、矩形或形态更复杂的多边形。再参阅表一，上准直孔132或下准直孔142的孔面积越大，则光线穿透之后的亮度衰减率越小。而上准直孔132或下准直孔142于第一遮光膜130或第二遮光膜140的厚度方向上的高度，亦即第一遮光膜130或第二遮光膜140的厚度越大，则亮度衰减率越大，但反射干扰系数越小。以厚度100埃

为例，孔面积为600μm²时有最大的亮度衰减率10％，而孔面积为1000μm²时有最小的量衰减率1％，但反射干扰系数越有提升。若以孔面积为730μm²为例比较厚度影响，则厚度100埃/>

有最小的亮度衰减率以及最大的反射干扰，而厚度2000埃/>

最大的亮度衰减率以及最小的反射干扰。然而，再厚度大的情况下(例如2000埃)，孔面积增加则会提升反射干扰。

表一

如图8所示，因此，定义上准直孔132或下准直孔142的孔面积为L²，而第一遮光膜130或第二遮光膜140的厚度为D，L²/D的比值优选为0.1～50，以在亮度衰减率以及反射干扰之间取得平衡。

参阅图8以及图9所示，上准直孔132以及下准直孔142在水平方向X中心轴线上有一定的偏移，而使得上准直孔132以及下准直孔142的投影不会全部互相重叠，以减少行进路线偏向水平的光线投射至其他的上准直孔132或下准直孔142。

如图8所示，定义每一上准直孔132在水平方向X上按序具有一第一端点132a以及一第二端点132b，对应的下准直孔142在水平方向X上按序具有一第三端点142a以及一第四端点142b。上准直孔132与对应的下准直孔142在水平方向X上的投影可以是完全不重叠，且第二端点132b与第三端点142a相切齐。

或，如图2、图5、图6以及图9所示，上准直孔132与对应的下准直孔142在水平方向X上的投影只有局部重叠。如图9所示，定义第二端点132b与第三端点142a之间的距离为Z，且第一遮光膜130以及第二遮光膜140之间具有一高度H，此时Z满足Z＝z1H的关系，且z1不大于50，亦即0＜z1≤50。

通过本发明，光准直结构可结合于具有光学扫描功能的触控板100的必要线路中，而不需通过外加结构来达到光准直的目的。因此，可以避免光准直结构增加不必要的厚度。同时，因为光准直结构结合于具有光学扫描功能的触控板100的必要线路中，可使其制作方式简化，同时降低制作成本。

Claims

1.一种具有光学扫描功能的触控板，包含有：

一上透明基板以及一下透明基板，其中，该上透明基板设置于该下透明基板之上，且该上透明基板以及该下透明基板之间保持一间隔；该上透明基板以及该下透明基板分别具有一第一线路层以及一第二线路层，该第一线路层设置于该上透明基板的一下表面，且该第二线路层设置于该下透明基板的一上表面；

一第一遮光膜，设置于该上透明基板，而至少遮蔽该上透明基板的局部，且该第一遮光膜具有多个上准直孔；

一第二遮光膜，设置于该下透明基板，而至少遮蔽该下透明基板的局部，且该第二遮光膜具有多个下准直孔，分别对应于该多个上准直孔；

多个发光元件，设置于该下透明基板的该上表面，且每一该发光元件对应于一个该上准直孔配置，以使其所发出的光线通过对应的该上准直孔；以及

多个光感测器，位于该下透明基板的下方，且每一该光感测器对应于一个该下准直孔设置，接收通过该下准直孔的光线，

其中，该第一线路层包含多层结构，该第一遮光膜为该多层结构中的一不透光的金属层或一黑色光刻胶层。

2.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第一遮光膜是设置在该上透明基板的该下表面。

3.如权利要求2所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第一遮光膜为一不透光的金属层，且延伸于该第一线路层。

4.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该多层结构还包含至少一透明导电层以及至少一绝缘层。

5.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，所述多个光感测器设置于该下透明基板的一下表面。

6.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，还包含一承载基板，位于该下透明基板的下方，且所述多个光感测器设置于该承载基板朝向该下透明基板的一面。

7.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第二遮光膜是设置在该下透明基板的该上表面的一不透光的金属层，且延伸于该第二线路层。

8.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第二遮光膜设置于该下透明基板的一下表面。

9.如权利要求7或8所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第二线路层是包含多个薄膜晶体管的一透明导电层。

10.如权利要求8所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该第二遮光膜是一不透光的金属层或一黑色光刻胶层。

11.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该多个上准直孔于一水平方向上等间距排列，且该多个下准直孔也是在该水平方向上等间距排列。

12.如权利要求11所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该多个上准直孔以及该多个下准直孔于该水平方向上交错地配置，该多个上准直孔以及该多个下准直孔的投影不会全部互相重叠。

13.如权利要求12所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，每一该上准直孔在该水平方向上按序具有一第一端点以及一第二端点，对应的该下准直孔在该水平方向上按序具有一第三端点以及一第四端点，定义该第二端点与该第三端点之间的距离为Z，该第一遮光膜以及该第二遮光膜之间的一高度为H，则Z＝z1H，且0<z1≤50。

14.如权利要求12所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，每一该上准直孔在该水平方向上按序具有一第一端点以及一第二端点，对应的该下准直孔在该水平方向上按序具有一第三端点以及一第四端点，该第二端点与该第三端点相切齐。

15.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该多个发光元件为一显示阵列的一部分。

16.如权利要求15所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，该多个发光元件包含至少一第一发光元件、至少一第二发光元件以及至少一第三发光元件，分别发出一第一波长光、一第二波长光以及一第三波长光，而对应的该多个光感测器分别为一第一光感测器、一第二光感测器以及一第三光感测器，分别用于感测该第一波长光、该第二波长光以及该第三波长光。

17.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，还包含一覆盖玻璃，设置于该上透明基板的一上表面。

18.如权利要求1所述的具有光学扫描功能的触控板，其中，定义该上准直孔或该下准直孔的一孔面积为L²，该第一遮光膜或该第二遮光膜的厚度为D，L²/D的比值为0.1～50。