CN112711150B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示装置，系包括显示模组、指纹辨识模组及喇叭模组，其中显示模组的背面系设有指纹辨识模组及喇叭模组，且指纹辨识模组及喇叭模组之间设有一共享电极层，使得显示器的厚度可以大幅降低。

Description

显示装置
技术领域
本发明有关于显示器，尤指一种显示装置。
背景技术
近年来，指纹辨识功能已成为智能型电子产品的标准配备，以早期的电容式指纹辨识而言，是利用许多微小的电容数组组成传感器，当用户以手指碰触传感器时，手指得指纹凸起处便会与电容接触、而凹陷处则不会，如此即会有电容量差异产生进而可以描绘出指纹。但由于电容式指纹辨识传感器会占用到一部分智能型电子产品表面位置，在近期智能型电子产品的设计趋势朝向全屏幕的设计，使得电容式指纹辨识传感器逐渐消失在智能型电子产品中。
取而代之的技术方案，系在智能型电子产品的屏幕下方设置光学式指纹辨识传感器及超音波指纹辨识传感器，其中光学式指纹辨识传感器是藉由传感器投射光线，透过反射来描绘出指纹图样，但是智能型电子产品薄型化的产品设计趋势，使得光学式指纹辨识传感器无法使用一般光学照射方式，而是需要藉助于智能型产品的屏幕提供光源，而一般屏幕可以自主发光提供光源者，目前大多是有机液晶显示器(OLED)，此外，光学式指纹辨识传感器较为耗电，而且手指太过干燥时辨识率不佳。
再者以超音波指纹辨识传感器而言，当超音波指纹辨识是手指接触到传感器时，传感器会向手指发射超音波，透过超音波建构出一个3D图像。超音波指纹辨识的优势，在于有较强穿透性，且抗污能力高，即使将湿手指与脏污手指放置在智能型电子产品的屏幕上方，都能够被成功地辨识。
此外，为了能够让智能型电子产品的外观更佳地简洁，若欲在智能型产品的屏幕下方设置超音波指纹辨识传感器及薄膜喇叭，但是若智能型电子产品的屏幕下方设置超音波指纹辨识传感器后，屏幕下方的空间有限不太容易在设置薄膜喇叭，又或者是在屏幕下方的一部分区域设置超音波指纹辨识传感器，另一部分区域设置薄膜喇叭，亦即限制使用者只能于对应超音波指纹辨识传感器位置才能进行指纹辨识，这对于使用者而言是相当不便的。
发明内容
有鉴于先前技术的问题，本发明的目的为在显示模组的下方设置超音波指纹辨识模组及喇叭模组，由于超音波指纹辨识模组及喇叭模组有部分相同作用的结构，因此可以将两者结合而减少厚度，并且通过导通超音波指纹辨识模组及喇叭模组，而使得显示模组可以结合超音波指纹辨识模组及喇叭模组。
根据本发明的目的，提供一种显示装置，包括显示模组、指纹辨识模组及喇叭模组，其中显示模组的背面依序设有指纹辨识模组及喇叭模组，且指纹辨识模组及喇叭模组之间设有共享电极层，当指纹辨识模组与共享电极层导通时，即可进行指纹辨识，而当喇叭模组与共享电极层导通时，则可输出声音。
其中，指纹辨识模组包括第一连接层、讯号匹配层、第一电极层、第一压电薄膜层及基板层，而喇叭模组包括第二连接层、第二压电薄膜层及第二电极层，第一连接层的一面连接在显示模组的背面，第一连接层的另一面设置讯号匹配层，讯号匹配层的背对第一连接层的一面设置第一电极层，第一电极层背对讯号匹配层的一面设置第一压电薄膜层，第一压电薄膜层背对第一电极层的一面设置基板层，共享电极层设置在第一压电薄膜层背对基板层的一面，第二连接层连接共享电极层背对基板层的一面，第二压电薄膜层设置在第二连接层背对共享电极层的一面，第二电极层设置在第二连接层背对第二压电薄膜层的一面。
另一个实施例中，指纹辨识模组包括第一连接层、基板层、第一压电薄膜层，第一连接层的一面连接在显示模组的背面，第一连接层的另一面连接基板层的一面，基板层的另面设置第一压电薄膜层，共享电极层设置在第一压电薄膜层背对基板层的一面，其中基板层面对第一压电薄膜层的位置设置有相当于第一电极层的结构。而喇叭模组包括第二连接层、第二压电薄膜层及第二电极层，第二连接层连接共享电极层背对基板层的一面，第二压电薄膜层设置在第二连接层背对共享电极层的一面，第二电极层设置在第二连接层背对第二压电薄膜层的一面。
又另一个实施例中，指纹辨识模组包括第一连接层、讯号匹配层、第一压电薄膜层及基板层，而喇叭模组包括第二压电薄膜层及第二电极层。第一连接层的一面连接在显示模组的背面，第一连接层的另一面设置讯号匹配层，讯号匹配层的背对第一连接层的一面设置共享电极层，而第一压电薄膜层设在共享电极层背对讯号匹配层的一面的一部分区域，基板层设在第一压电薄膜层背对共享电极层的一面，第二压电薄膜层设在共享电极层背对讯号匹配层的一面的另一部分区域，第二电极层设在第二压电薄膜层背对讯号匹配层的一面。
综上所述，当共享电极层与第一电极层之间产生电压差时，第一压电薄膜层将产生作用而具有指纹辨识功能，或者当共享电极层与第二电极层之间产生电压差时，第二压电薄膜层将产生作用而具有喇叭功能。另外，当基板层制作成具有相当于第一电极层的结构，使得共享电极层与基板层导通时，第一压电薄膜层将产生作用而具有指纹辨识功能，如此即可在显示器的下方同时设置指纹辨识功能及喇叭功能，而且指纹辨识功能是完整地布置在显示模组的下方，用户可以随意在显示器表面的任意位置实现指纹辨识。
附图说明
图1为本发明第一实施例的示意图。
图2为本发明第一实施例的指纹辨识模组导通的示意图。
图3为本发明第一实施例的喇叭模组导通的示意图。
图4为本发明第二实施例的示意图。
图5为本发明第一实施例的指纹辨识模组导通的示意图。
图6为本发明第一实施例的喇叭模组导通的示意图。
图7为本发明第三实施例的示意图。
附图标记：
1：显示模组
2：指纹辨识模组
20：第一连接层
22：讯号匹配层
24：第一电极层
26：第一压电层
28：基板层
3：喇叭模组
30：第二连接层
32：第二压电层
34：第二电极层
4：共享电极层
5：切换电路
52：第一线路
54：第二线路
56：第三线路
58：第四线路
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
请参阅图1所示，本发明的一种显示装置，包括显示模组1、指纹辨识模组2及喇叭模组3，其中显示模组1系可为有机发光二极管模组(Organic Light-Emitting DiodeModule，简称：OLEDModule)，显示器系由显示模组1的正面输出影像，显示模组1的背面系依序设有指纹辨识模组2及喇叭模组3，且指纹辨识模组2及喇叭模组3之间设有共享电极层4，当指纹辨识模组2与共享电极层4导通时，即可进行指纹辨识，而当喇叭模组3与共享电极层4导通时，则可输出声音。
在本发明第一实施例中，请参阅图1所示，指纹辨识模组2包括第一连接层20、讯号匹配层22、第一电极层24、第一压电层26及基板层28。而喇叭模组3包括第二连接层30、第二压电层32及第二电极层34。其中，讯号匹配层22一面与显示模组1的背面系以第一连接层20相连接在一起，讯号匹配层22背对第一连接层20的一面则设置第一电极层24，第一电极层24背对讯号匹配层22的一面设置第一压电层26，第一压电层26背对第一电极层24的一面设置基板层28，共享电极层4系设置在第一压电层26背对基板层28的一面，第二连接层30连接共享电极层4背对基板层28的一面，第二压电层32设置在第二连接层30背对共享电极层4的一面，第二电极层34设置在第二连接层30背对第二压电层32的一面。
请参阅图2所示，本发明中尚包括切换电路5，切换电路5包括第一线路52、第二线路54、第三线路56及第四线路58，其中第一线路连52连接第一电极层24，第二线路54及第三线路56连接共享电极层4，第四线路58连接第二电极层34，第一电极层24及共享电极层4中间夹着第一压电层26，当第一线路52与第三线路56导通时，第一电极层24及共享电极层4之间的电压差，使得第一压电层26将产生超音波讯号，并经由讯号匹配层22加强传送超音波讯号到显示模组1的表面，而放置在显示模组1表面的手指的指纹，将由第一压电层26接收反射回来的超音波讯号(以下称回波讯号)，再经由基板层28传送回波讯号到控制单元，控制单元根据回波讯号描绘出指纹，而可供作为纪录指纹或者辨识指纹的用途。
请参阅图3所示，共享电极层4及第二电极层34中间夹着第二压电层32，当第二线路54与第四线路58导通时，共享电极层4及第二电极层34导通之间的电压差，使得第二压电层32将产生声音讯号传出到外界。
为了可以进一步可以缩小体积，或者是简化制程，在本发明第二实施例中，请参阅图4所示，第一实施例与第二实施例相似，两者具有相同结构的喇叭模组3，而两者指纹辨识模组2的结构差异在于，第二实施例的指纹辨识模组2包括第一连接层20、基板层28、第一压电层26。显示模组1的背面及基板层28藉由第一连接层20相接在一起，基板层28背对第一连接层20的一面设置第一压电层26，共享电极层4系设置在第一压电层26背对基板层28的一面，其中基板层28面对第一压电层26已在制程中加入设置相当于第一电极层24的结构，而且第一压电层26已经相当接近于显示模组1的表面，因此本实施例可以省略讯号匹配层22。
承上所述，请参阅图5所示，其中第一线路连52连接基板层28，第二线路54及第三线路56连接共享电极层4，第四线路58连接第二电极层34，基板层28及共享电极层4中间夹着第一压电层26，当第一线路52与第三线路56导通时，基板层28及共享电极层4之间的电压差，使得第一压电层26将产生超音波讯号，而放置在显示模组1表面的手指的指纹，将由第一压电层26接收反射回来的超音波讯号，再经由基板层28传送回波讯号到控制单元，控制单元根据回波讯号描绘出指纹，而可供作为纪录指纹或者辨识指纹的用途。请参阅图6所示，共享电极层4及第二电极层34中间夹着第二压电层32，当第二线路54与第四线路58导通时，共享电极层4及第二电极层34之间的电压差时，使得第二压电层32将产生声音讯号传出到外界。
第三实施例中，请参阅图7所示，指纹辨识模组2仍是包括第一连接层20、讯号匹配层22、第一压电层26及基板层28，而喇叭模组3则是包括第二压电层32及第二电极层34。第一连接层20的一面连接在显示模组1的背面，第一连接层20的另一面设置讯号匹配层22，讯号匹配层22的背对第一连接层20的一面设置共享电极层4，而第一压电层26系设在共享电极层4背对讯号匹配层22的一面的一部分区域，基板层28系设在第一压电层26背对共享电极层4的一面，且基板层28面对第一压电层26已在制程中加入设置相当于第一电极层24的结构。第二压电层32设在共享电极层4背对讯号匹配层22的一面的另一部分区域，第二电极层34设在第二压电层32背对讯号匹配层22的一面，由于第一压电层26与第二压电层32相当地接近，因此，第一压电层26有加强第二压电层32的效果，用已增强声音发出的功率。
承上所述，在第三实施例与第二实施例的切换电路相同，第一线路连52连接基板层28，第二线路54及第三线路56连接共享电极层4，第四线路58连接第二电极层34，基板层28及共享电极层4中间夹着第一压电层26，当第一线路52与第三线路56导通时，基板层28及共享电极层4之间的电压差，使得第一压电层26将产生超音波讯号，并经由讯号匹配层22加强传送超音波讯号到显示模组1的表面，而放置在显示模组1表面的手指的指纹，将由第一压电层26接收回波讯号，再经由基板层28传送回波讯号到控制单元，控制单元根据回波讯号描绘出指纹，而可供作为纪录指纹或者辨识指纹的用途。共享电极层4及第二电极层34中间夹着第二压电层32，当第二线路54与第四线路58导通时，共享电极层4及第二电极层34之间的电压差，使得第二压电层32将产生声音讯号传出到外界。此种结构虽然可以减小体积，但是由于第一压电层26只在相对显示模组1的一部份区域，因此，只能在对应第一压电层26的位置作为指纹感测用途。
在本发明的各实施例中，当第一线路52与第三线路56导通时，系输入10MHz～20Mhz的交流电压讯号，驱动第一压电层26发出超声波讯号。当第二线路54与第四线路58导通时，系输入20kHz以内的交流电压讯号，驱动第一压电层26发出人耳可听到的频率范围内音频讯号。再者，基板层28系可为聚酰亚胺材料制成的薄膜，而且在此薄膜上设置有薄膜晶体管数组电路。
又，第一压电层26及第二压电层32系可为聚合物所制成的压电薄膜，例如：聚偏氟乙烯(PVDF)，或者是压电陶瓷(PZT)所制成的压电薄膜，或者是复合材料所制成的的压电薄膜，例如：压电陶瓷(PZT)和聚合物(PVDF或环氧树脂)组成的复合压电薄膜，其厚度为1μm～500μm。再者，第一电极层24及第二电极层34系可为任一导电材料所制成，例如：金、银、铜、石墨或导电聚合物…等，其厚度为0.3μm～100μm之间。又，讯号匹配层22为声波阻抗介于1～30(单位：Mkg/m2，其中M为106)的材料所制成，如环氧树脂(Epoxy)、树脂油墨…等，其厚度为1μm～200μm之间。而显示模组1的尺寸介于1～50吋，第一连接层20及第二连接层30皆为感压胶(Pressure Sensitive Adhesive，简称：PSA)所制成的薄膜。但本发明在实际实施时，上述的各层结构的材料并不限于此，只要是能具有前述的功能者皆是本发明所欲主张保护的范围。
综上所述，当共享电极层4与第一电极层24之间产生电压差时，第一压电层26将产生作用而具有指纹辨识功能，或者当共享电极层4与第二电极层34之间产生电压差时，第二压电层32将产生作用而具有喇叭功能。另外，当基板层28制作成具有相当于第一电极层24的结构，使得共享电极层4与基板层28之间产生电压差时，第一压电层26将产生作用而具有指纹辨识功能，如此，显示模组的下方同时设置指纹辨识模组及喇叭模组，而且指纹辨识功能是完整地或部分布置在显示模组1的下方，用户可以随意在显示器表面的任意位置实现指纹辨识。
上列详细说明系针对本发明的可行实施例的具体说明，惟前述的实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (13)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示模组；
指纹辨识模组，设在所述显示模组的背面；
共享电极层，设在所述指纹辨识模组背对所述显示模组的一面；以及
喇叭模组，设在所述共享电极层背对所述指纹辨识模组的一面；
其中，所述指纹辨识模组与所述共享电极层导通则辨识指纹，而所述喇叭模组与所述共享电极层导通则输出声音讯号；
其中，所述指纹辨识模组包括：
第一连接层，所述第一连接层的一面连接在所述显示模组的背面；
讯号匹配层，所述讯号匹配层的一面连接所述第一连接层背对所述显示模组的一面；
第一电极层，所述第一电极层的一面连接所述讯号匹配层背对所述第一连接层的一面；
第一压电层，所述第一压电层的一面连接所述第一电极层背对所述讯号匹配层的一面；以及
基板层，所述基板层的一面连接所述第一压电层背对所述第一电极层的一面；或者
所述指纹辨识模组包括：
第一连接层，所述第一连接层连接在所述显示模组的背面；
基板层，所述基板层连接所述第一连接层背对所述显示模组的一面，且所述基板层内设置一第一电极层；以及
第一压电层，设置在所述基板层背对所述第一连接层的一面；或者
所述指纹辨识模组包括：
第一连接层，所述第一连接层的一面连接在所述显示模组的背面；
讯号匹配层，所述讯号匹配层设置在所述第一连接层背对所述显示模组的一面，所述讯号匹配层的背对所述第一连接层的一面设置所述共享电极层；
第一压电层，所述第一压电层设在所述共享电极层背对所述讯号匹配层的一面的一部分区域；以及
基板层，所述基板层设在所述第一压电层背对所述共享电极层的一面；
其中所述喇叭模组包括：
第二连接层，所述第二连接层连接所述共享电极层背对所述基板层的一面；
第二压电层，所述第二压电层设置在所述第二连接层背对所述共享电极层的一面；以及
第二电极层，所述第二电极层设置在所述第二连接层背对所述第二压电层的一面：或者所述喇叭模组包括：
第二连接层，所述第二连接层连接所述共享电极层背对所述基板层的一面；
第二压电层，所述第二压电层设置在所述第二连接层背对所述共享电极层的一面；以及
第二电极层，所述第二电极层设置在所述第二连接层背对所述第二压电层的一面：或者
所述喇叭模组包括：
第二压电层，所述第二压电层设在所述共享电极层背对所述讯号匹配层的一面的另一部分区域；以及
第二电极层，所述第二电极层设在所述第二压电层背对所述讯号匹配层的一面。
2.如权利要求1所述的显示装置，所述讯号匹配层的声波阻抗介于1～30Mkg/m2。
3.如权利要求1所述的显示装置，还包括切换电路，所述切换电路包括：
第一线路，连接所述第一电极层；
第二线路，连接所述共享电极层；
第三线路，连接所述共享电极层；
第四线路，连接所述第二电极层；
其中，所述第一线路及所述第三线路导通，所述第一电极层及所述共享电极层之间的电压差，使得所述第一压电层产生超音波讯号，并经由所述讯号匹配层加强传送超音波讯号到所述显示模组的表面，所述第一压电层接收反射回来的超音波讯号，再经由所述基板层传送出去，而所述第二线路及所述第四线路导通，所述共享电极层及所述第二电极层导通之间的电压差，使得所述第二压电层将产生声音讯号传出到外界。
4.如权利要求1所述的显示装置，所述第一压电层及第二压电层为聚合物所制成的压电薄膜、压电陶瓷所制成的压电薄膜或者是压电陶瓷和聚合物组成的复合压电薄膜的其中之一，厚度为1μm～200μm之间。
5.如权利要求1所述的显示装置，所述第一电极层及所述第二电极层为导电材料所制成，厚度为0.3μm～100μm之间。
6.如权利要求1所述的显示装置，还包括切换电路，所述切换电路包括：
第一线路，系连接所述基板层；
第二线路，系连接所述共享电极层；
第三线路，系连接所述共享电极层；
第四线路，系连接所述第二电极层；
其中，所述第一线路及所述第三线路导通，所述基板层及所述共享电极层之间的电压差，使得所述第一压电层产生超音波讯号，并经由所述讯号匹配层加强传送超音波讯号到所述显示模组的表面，所述第一压电层接收反射回来的超音波讯号，再经由所述基板层传送出去，而所述第二线路及所述第四线路导通，所述共享电极层及所述第二电极层导通之间的电压差，使得所述第二压电层将产生声音讯号传出到外界。
7.如权利要求1所述的显示装置，所述第一压电层及第二压电层为聚合物所制成的压电薄膜、压电陶瓷所制成的压电薄膜或者是压电陶瓷和聚合物组成的复合压电薄膜的其中之一，厚度为1μm～200μm之间。
8.如权利要求1所述的显示装置，所述第一连接层及所述第二连接层皆为感压胶所制成的薄膜。
9.如权利要求1所述的显示装置，所述第一电极层及所述第二电极层为导电材料所制成，厚度为0.3μm～100μm之间。
10.如权利要求1所述的显示装置，还包括切换电路，所述切换电路包括：
第一线路，连接所述基板层；
第二线路，连接所述共享电极层；
第三线路，连接所述共享电极层；
第四线路，连接所述第二电极层；
其中，所述第一线路及所述第三线路导通，所述基板层及所述共享电极层之间的电压差，使得所述第一压电层产生超音波讯号，并经由所述讯号匹配层加强传送超音波讯号到所述显示模组的表面，所述第一压电层接收反射回来的超音波讯号，再经由所述基板层传送出去，而所述第二线路及所述第四线路导通，所述共享电极层及所述第二电极层导通之间的电压差，使得所述第二压电层将产生声音讯号传出到外界。
11.如权利要求9所述的显示装置，所述讯号匹配层的声波阻抗介于1～30Mkg/m2，厚度为1μm～200μm之间。
12.如权利要求9所述的显示装置，所述第一压电层及第二压电层为聚合物所制成的压电薄膜、压电陶瓷所制成的压电薄膜或者是压电陶瓷和聚合物组成的复合压电薄膜的其中之一。
13.如权利要求9所述的显示装置，第一电极层及第二电极层为导电材料所制成，厚度为0.3μm～100μm之间。
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