CN112445021B - 电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于光学指纹感测的电子装置,包括液晶盒和扩散层。扩散层设置在液晶盒上。扩散层贴附到液晶盒。

Description

电子装置
技术领域
本揭露涉及一种电子装置,尤其是,涉及一种用于光学指纹感测的电子装置。
背景技术
电子装置,无论在工作上、学习上还是娱乐上,已经成为现代人必不可少的生活必需品。随着可携式电子装置的蓬勃发展,消费者追求,例如更高的质量、更高的响应速度、更长的使用寿命或更高的可靠性等更好的电子特性,或者对产品的功能寄予更高的期望。因此,需要开发或改进电子装置。
发明内容
本揭露提供了一种用于光学指纹感测的电子装置。电子装置包括液晶单元和扩散层。扩散层设置在液晶单元上,并且扩散层贴附到液晶单元。
在阅读了在各个附图和附图中示出的实施例的以下详细描述之后,本揭露的这些和其他目的无疑对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1绘示根据本揭露的第一实施例的用于光学指纹检测的电子装置的剖面图的示意图。
图2绘示根据本揭露的第一实施例的第一变化型的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图3绘示根据本揭露的第一实施例的第二变化型的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图4绘示根据本揭露的图1的第一实施例的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图5绘示根据本揭露的第一实施例的第三变化型的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图6绘示根据本揭露的第一实施例的用于光学指纹检测的电子装置的局部俯视图的示意图。
图7绘示根据本揭露的第二实施例的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图8绘示根据本揭露的第二实施例的第二方式的用于光学指纹检测的电子装置的局部剖面图的示意图。
图9绘示根据本揭露的第三实施例的用于光学指纹检测的电子装置的剖面图的示意图。
附图标记说明:100-电子装置;101-液晶盒;110-背光单元;111-背光空气间隙;115-全反射光;120-扩散层;121-黏着层;122-覆盖层;123-外部凹痕层;124-材料;125-表面凹痕;125S-外部凹痕表面;127-第一部分;128-第二部分;129-可切换装置;130-后偏振层;140-第一基板;150-液晶层;151-薄膜晶体管层;152-彩色滤光片/彩色滤光片层;160-第二基板;170-前偏振层;180-保护层;181-黏着层;184-湿气;185-物体/指纹;186-指纹脊;187-指纹谷;188-空气接口;190-光学传感器;191-光学传感器阵列。
具体实施方式
下文结合具体实施例和附图对本揭露的内容进行详细描述,且为了使本揭露的内容更加清楚和易懂,下文各附图为可能为简化的示意图,且其特征在于的元件可能并非按比例绘制。并且,附图中的各元件的数量与尺寸仅为示意,并非用于限制本揭露的范围。
本揭露通篇说明书与所附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解,电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件,且本文并未意图区分那些功能相同但名称不同的元件。当在本说明书中使用术语"包含"、"包含"和/或"具有"时,其指定了所述特征、区域、步骤、操作和/或元件的存在,但并不排除一个或多个其他特征、区域、步骤、操作、元件和/或其组合的存在或增加。
当诸如层或区域的元件被称为在另一元件(或其变型)"上"或延伸到另一元件"上"时,它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上,或者两者之间还可以存在插入的元件。另一方面,当称一元件"直接在"另一元件(或其变型)上或者"直接"延伸到另一元件"上"时,两者间不存在插入元件。并且,当一元件被称作"耦接"到另一元件(或其变型)时,它可以直接连接到另一元件或通过一或多个元件间接地连接(例如电连接)到另一元件。
术语“大约”,“实质上”,“相等”或“相同”通常表示在给定值或范围的20%以内,或表示在给定值或范围的10%、5%、3%、2%、1%或0.5%以内。
尽管可以使用诸如第一、第二、第三等之类的术语来描述各种组成元件,但是这种组成元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将组成要素与说明书中的其他组成要素区分开。权利要求可以不使用相同的术语,而是可以相对于要求保护元素的顺序使用术语第一、第二、第三等。因此,在下面的描述中,在权利要求中,第一构成要素可以是第二构成要素。
须说明的是,下文中不同实施例所提供的技术方案可相互替换、组合或混合使用,以在未违反本揭露精神的情况下构成另一实施例。
电子装置100可以包括背光单元110、扩散层120、黏着层121、后偏振层130、第一基板140、液晶层150、第二基板160、前偏振层170、保护层180、黏着层181、和安排在多种位置的光学传感器190。在一些实施例中,前述元件中的至少一个可以被省略或由其他合适的元件所代替。在一些实施例中,多个光学传感器190可以进一步形成光学传感器阵列191。
电子装置100可以包括显示设备、天线装置、感应装置、照明装置或拼接装置,但是本揭露不限于此。电子装置100可以是可折叠电子装置、弧形电子装置、自由形状电子装置或可挠曲电子装置,但是本揭露不限于此。电子装置100可以包括例如液晶(LC)分子、量子点(QD)、有机发光二极管(OLED)、无机发光二极管(LED),例如微型发光二极管(microlight-emitting diode,micro-LED)、次毫米发光二极管(mini-LED)、量子点发光二极管(quantum dot LED,QDLED)、荧光材料、磷光材料或其他合适的材料,与这些材料视情况需要的组合,但本揭露不限于此。天线装置可以是液晶天线,但是本揭露不限于此。请注意,电子装置100可以是以上的视情况需要的组合,但本揭露不限于此。在下面的描述中,所举例的显示设备为电子装置或拼接装置,但是本揭露不限于此。
在电子装置100中,背光单元110可用于产生照明。背光单元110可以扩散层120相邻设置,并且可以包括光源、导光板及/或光学膜,但本揭露不限于此。在本实施例中,所谓相邻是指,一元件与另一元件之间不存在其他元件,但本揭露不以此为限。在一个实施例中,根据背光单元110的类型,可以省略导光板。在另一实施例(未绘示)中,可以省略背光单元110,并且液晶层150可以改为其他介质或包含其他材料的电子单元。
液晶盒101可以包括第一基板140、液晶层150和第二基板160。液晶盒101设置在背光单元110上。液晶层150可以密封在第一基板140和第二基板160之间。扩散层120可以设置在液晶盒101和背光单元110之间,并贴附到第一基板140的外表面。例如,扩散层120可以贴附到电子装置100中的后偏振层130上。
例如,扩散层120可以经由黏着层121贴附到液晶盒101。后偏振层130可以设置在液晶盒101和黏着层121之间。黏着层121和黏着层181可包括折射率与后偏振层130或前偏振层170接近或基本上相同的材料。黏着层121和黏着层181,例如可为是光学透明胶(OCA)或光学透明树脂(OCR)。
在本揭露中,术语“贴附到”可以指通过使用黏合剂材料或其他合适的材料在两个相邻物体之间的附接现象。例如,两个相邻物体可以在没有空气间隙的情况下连接,但本揭露不限于此。在一实例中,扩散层120可以是黏合剂,也可以省略黏合剂材料或省略其他合适的材料。在一些实例中,可以在不存在空气间隙的情况下将其他元件(例如黏合剂或偏振膜)设置在两个相邻物体之间。例如,扩散层120可以在不存在空气间隙的情况下贴附到第一基板140的外表面,而后偏振层130和黏着层121设置在扩散层120与第一基板140的外表面之间。
在背光单元110和扩散层120之间可以设置有背光空气间隙111,因为背光空气间隙111的原因,所以扩散层120不会贴附到背光单元110上。扩散层120可以用于为入射光提供相对较大的入射角。具有相对较大入射角的入射光可能有利于在保护层180中形成全反射光115,以增强物体185的图像对比度(例如手指的指纹)。本揭露的配置可以使得能够从用户的指纹图案,创造强或清晰的全反射。
第一基板140和第二基板160,例如可以分别包括玻璃基板、聚合物基板、陶瓷基板、其他合适的基板或其组合,但本揭露不限于此。液晶盒101可以包括各种元件。例如,液晶盒101可以包括薄膜晶体管、电连接到薄膜晶体管的电路、彩色滤光片、遮光层和光学传感器190。液晶盒101可以包括多个像素。在一些实例中,一个像素可以包括至少一个光学传感器190。
前偏振层170可以设置在液晶盒101和黏着层181之间。保护层180可以经由黏着层181贴附到前偏振层170,以保护电子装置100。在本揭露中,保护层180的折射率可以与全反射的临界角相关。
如图1所示,指纹185可以包括多个指纹脊186和多个指纹谷187。指纹脊186可以与保护层180直接接触,并且指纹谷187可以因为空气接口188而不与保护层180直接接触。空气界面188可引起全反射。例如,如果保护层180的折射率为1.5并且空气的折射率为1时,则全反射的临界角可以为大约42°(n=1.0/1.5),但本揭露不限于此。然而,由于直接接触,湿气184或类似物等可能部分地位在指纹脊186与保护层180之间,因此在指纹脊186处可能不存在全反射。因此,由于指纹脊186可能不产生全反射,而指纹谷187可能会引发反射光115,因此,获得具有高分辨率、高灵敏度或高图像对比度的清晰指纹图像是可行的(例如,脊可能对应于暗,谷可能对应于亮)。换句话说,光学传感器190可以侦测来自在指纹谷187处的空气界面188的全反射光115。
图2是绘示根据本揭露的用于光学指纹感测的电子装置100的第一实施例的第一变化型的局部剖面图的示意图。在本揭露的第一实施例的第一变化型中,包括多个光学传感器190的光学传感器阵列191可以设置在第二基板160的外表面上,以定义盒外光学传感器结构。光学传感器阵列191可以设置在保护层180和液晶盒101的第二基板160之间。液晶盒101可以包括第一基板140、液晶层150、薄膜晶体管(TFT)层151、彩色滤光片层152和第二基板160。液晶层150可以设置在薄膜晶体管层151和彩色滤光片层152之间。本变化型提供了光自保护层180到光学传感器190的较短距离,并且光学传感器190可以接收较强的全反射信号。
图3是绘示根据本揭露的用于光学指纹感测的电子装置100的第一实施例的第二变化型的局部剖面图的示意图。在本揭露的第一实施例的第二变化型中,包括光学传感器190的光学传感器阵列191可以设置在第一基板140和第二基板160之间,以定义盒内光学传感器结构。在一个实例中(未绘示),光学传感器阵列191可以设置在彩色滤光片层152与第二基板160之间。在其他实例中(未绘示),光学传感器阵列191可以设置在液晶层150与薄膜晶体管层151之间。
图4是绘示根据本揭露的图1的用于光学指纹感测的电子装置100的第一实施例的局部剖面图的示意图。参照图4,包括光学传感器190的光学传感器阵列191可以设置在第一基板140的内表面上,以定义另一种盒内光学传感器结构。因为薄膜晶体管层151也设置在第一基板140的内表面上,所以光学传感器190和薄膜晶体管层151可以设置在同一层中,但本揭露不限于此。光学传感器190和薄膜晶体管层151可以共享公共电极,但本揭露不限于此。
图5是绘示根据本揭露的用于光学指纹感测的电子装置100的第一实施例的第三变化型的局部剖面图的示意图。在本揭露的第一实施例的第三变化型中,光学传感器190可以设置在第一基板140的外表面上,以定义另一种盒外光学传感器结构。光学传感器阵列191可以设置在液晶盒101的第一基板140的外表面上。
图6是绘示根据本揭露的用于光学指纹感测的电子装置100的第一实施例的局部俯视图的示意图。图6绘示了光学传感器190相对于彩色滤光片152的设置方式。
在以上的变化型中,光学传感器190和彩色滤光片152可以不安排在同一层中。然而,从俯视图看,光学传感器190可以设置在彩色滤光片152之间,并且彩色滤光片152也可以设置光学传感器190之间。在一个实例中,一个光学传感器190的至少一部分不与彩色滤光片152重叠。这种安排可以减小来自彩色滤光片152的全反射的光信号的影响,以改善光信号的强度或质量。
本揭露的第二实施例,还引入了对扩散层120的雾度值(haze value)进行调节以增强图像对比度。本揭露提出了对扩散层120的雾度值的调整。对扩散层120的雾度值的调整可以增强图像对比度。
在一个实施例中,雾度值可以是测量为通过塑料样本散射超过2.5°的透射光的百分比。雾度值通常以百分比(%)表示。
例如,在相同的电子装置100中,扩散层120的雾度值的变化可能影响分辨率、灵敏度或图像对比度,因此调整扩散层120的雾度值可以优化灵敏度、分辨率或图像对比度。表1列示了导致不同的对比度的扩散层120的不同雾度值的实例。
表1
Figure BDA0002609000290000071
Figure BDA0002609000290000081
注意:
(1)对比度=(光的全反射强度)/(入射光的强度)
(2)实例中的临界角为42°,对比度在42°±2°处测量。
(3)雾度值0表示扩散层不存在。
以上实例表明,当雾度值大于50%时,对比度大于5%。雾度值为80%的扩散层120,可在临界角为42°±2°处产生清晰或强的反射峰。对比度的改善可以实现指纹图像的良好空间分辨率,而无需增加任何其他光学元件,例如无需增加准直仪,针孔或透镜。为了便于本揭露的实作,雾度值可以小于90%。
图7是绘示根据本揭露的第二实施例的用于光学指纹感测的电子装置100的局部剖面图的示意图。本揭露的第二实施例提出了调整扩散层120的雾度值。本揭露的第二实施例还提出了使用覆盖层122或外部凹痕层123。覆盖层122及/或的外部凹痕层123可以是根据需要视情况选用的。
可以通过两种不同的方式来调节扩散层120的雾度值。第一种方式,是建议引入具有不同折射率的材料124。可以将具有不同折射率的材料124引入扩散层120或可选用的黏接层中。在一实例中,可选用的黏接层可以是黏着层121。黏着层的材料可以包括树脂、玻璃、陶瓷、纤维素或其他合适的材料,以形成膜、板、糊或是胶。
具有不同折射率的材料124可以包括颗粒、颜料或空气泡。材料124可以分散在扩散层120或可选用的黏接层中。材料124其中之一的尺寸,可以是从0.2微米(μm)到3μm(0.2μm≤尺寸≤3μm)的范围内。材料124的折射率可以小于或大于扩散层120的折射率。材料124的折射率可以小于或大于黏着层121的折射率。可以调节分散在扩散层120及/或黏着层中、具有不同折射率的材料124的含量,以获得扩散层120及/或黏接层的雾度值的最佳范围。
图8是绘示根据本揭露的第二实施例的第二方式的用于光学指纹感测的电子装置100的局部剖面图的示意图。参考图7至图8,第二种方式则是提出引入外部凹痕层123。外部凹痕层123可以具有外部凹痕表面125S。外部凹痕层123可以经由覆盖层122贴附到扩散层120。外部凹痕表面125S可以具有图案化的凹入表面、随机凹入表面或其组合。可以经由包括毛玻璃处理、防眩处理、喷砂处理或其他合适的方法来形成表面凹痕125。表面凹痕125的形状可以包括弯曲的形状、棱柱形的形状、微透镜的形状、其他合适的形状或其的组合。在本揭露的另一变化型中,以上两种方法可以选择单独使用或组合使用。
图9是绘示根据本揭露的第三实施例的用于光学指纹感测的电子装置100的剖面图的示意图。本揭露的第三实施例提出了经由可切换装置129来调节扩散层120的雾度值。换言之,可切换装置129可以包括用于控制扩散层120的雾度值的控制单元。在第三实施例中,可以全面地或局部地控制扩散层120的雾度值。
在一个实施例中,扩散层120可以包括雾度可调节层。雾度可调节层可包括其中分散有聚合物的液晶层。例如,雾度可调节层可包括聚合物分散液晶(PDLC)层、聚合物网络液晶(PNLC)层、聚合物稳定化液晶(PSLC)层、其他合适的雾度可调节层或其组合。雾度可调节层可电连接至可切换装置129。可切换装置129可设置在液晶盒101的一侧。可切换装置129可包括薄膜晶体管层。
在用于指纹感测的指纹感测模式中,控制单元可以分别控制扩散层120的不同部分,并且扩散层120的第一部分127可以具有第一雾度值,和扩散层120的第二部分128可具有第二雾度值。第二部分128可以用于指纹感测,并且第二雾度值可以大于第一雾度值。
换句话说,第二部分128可以是扩散层120的至少一部分区域,用于在指纹感测模式的指纹感测中使用。指纹感测模式可以指的是,使用光学传感器阵列191来感测用户的指纹或另一物体。
扩散层120的第二部分128的扩散状态可以调整为第二雾度值,例如,可以大于50%,以促进更好的图像对比度。如此一来,背光单元110可以是处于相对明亮的状态。可以区域地控制不用于指纹感测的其他区域(例如,第一部分127),并且调整为相对低的雾度值状态,诸如0%、10%、20%或40%,但本揭露不限于此。在其他实例中,当电子装置100不处于指纹感测模式下时,例如在显示模式下,可以将扩散层120调整为相对低的雾度值状态。
换句话说,电子装置的亮度可以与不具有扩散层120的其他电子装置相媲美。尽管可以减小用于指纹感测模式的区域扩散状态的亮度,但这可能只是暂时的,并且适用于指纹感测模式而已。
经由控制扩散层120的雾度值,也可以改变全反射光115的对比度和清晰度,因此可以大大地提高光学传感器190的灵敏度或空间分辨率。
在有扩散层贴附到液晶单元的情况下,本揭露的电子装置100具有高图像分辨率,提供用户的指纹的良好图像对比度。此外,根据本揭露的各种实施例,用于接收来自全反射的光的光学传感器190可以安排多种不同的位置。
另外,本揭露还提供不存在辅助光学元件的情况下,经由不同的方式来部分地调节扩散层的雾度值,以增强高分辨率、高灵敏度或高图像对比度。经由这种方式,可以将小的指纹传感器嵌入电子装置的显示模块中,作为创新的技术突破。
以上所述仅为本揭露的实施例而已,并不用于限制本揭露,对于本领域的技术人员来说,本揭露可以有各种更改和变化。凡在本揭露的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本揭露的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于光学指纹感测的电子装置,其特征在于,包括:
一液晶盒;
一扩散层,设置在所述液晶盒上;和
一控制单元,用于控制所述扩散层的一雾度值;
其中所述扩散层贴附到所述液晶盒,所述控制单元控制所述扩散层的一第一部分具有一第一雾度值,所述控制单元控制所述扩散层的一第二部分具有一第二雾度值,并且所述第二雾度值大于第一雾度值。
2.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,还包括:
一背光单元,与所述扩散层相邻。
3.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,所述扩散层的一雾度值大于50%。
4.根据权利要求3所述的电子装置,其特征在于,所述扩散层的一雾度值小于90%。
5.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,当所述电子装置处于指纹感测模式时,所述第二雾度值大于50%。
6.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,还包括:
一光学传感器阵列,其中,所述液晶盒包括一第一基板、一第二基板,密封在所述第一基板与所述第二基板之间的一液晶层,以及其中所述光学传感器设置在所述第一基板和所述第二基板之间。
7.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,还包括:
一光学传感器阵列,设置在所述扩散层和所述液晶盒之间。
8.根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,还包括:
一光学传感器阵列和一保护层,其中,所述光学传感器阵列设置在所述保护层和所述液晶盒之间。
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