CN207397250U - 显示触控面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种显示触控面板，其包含光源模块、光学转换层以及光感测层。光学转换层设置于光源模块上方，并具有至少一个透光区域以及至少一个波长调变区域。光源模块配置成朝向光学转换层发出第一波长光线。光学转换层的波长调变区域接收第一波长光线的一部分，并将该一部分调变为第二波长光线。光感测层位于光源模块以及光学转换层之间，并具有多个光传感器。多个光传感器配置成感测第二波长光线。借此，本实用新型的显示触控面板，可以达到全面板指纹辨识功能。

Description

显示触控面板

技术领域

本实用新型有关于一种显示触控面板，更特定而言，本实用新型是有关于一种具有全面板指纹辨识功能的显示触控面板。

背景技术

随着时间推进，液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)广泛的应用在各个领域，如计算机、手机、播放器等移动装置以及电视等装置，其中又以手机等移动装置领域发展最为迅速。在应用方面，液晶显示器趋向高分辨率、高亮度、高对比度、高色彩饱和度，受限于移动装置电池容量，也要求低功耗等需求。

现今移动装置的应用越来越多元，在日趋普及的移动支付服务下，安全性疑虑等促进了指纹辨识的应用。现今，一般指纹辨识的实现，常见两种方式：电容式以及光学式。电容式又称为半导体式，是通过电荷感应或是压力感应等传感器，利用指纹波峰与波谷产生的不同电荷量，形成指纹影像。电容式指纹辨识的优点在于轻薄且体积较小，但成本较高。光学式指纹辨识，是借由光通过棱镜经过指纹的波峰与波谷纹路产生不同反射，借此形成指纹影像。光学式指纹辨识的缺点在于需要装设有棱镜，使装置厚度增加。

综上所述，指纹辨识装置须占据一空间，在移动装置体积设计上越趋轻薄的情形下，指纹辨识的设置造成了移动装置设计上的困难。所以如何能在不额外设置指纹辨识组件的前提下，达到全显示指纹辨识，为本领域亟欲达到的目标之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种显示触控面板，可以达到全面板指纹辨识功能。

本实用新型提出一种显示触控面板，其包含光源模块、光学转换层以及光感测层。光学转换层设置于光源模块上方，并具有至少一个透光区域以及至少一个波长调变区域，其中光源模块配置成朝向光学转换层发出第一波长光线，光学转换层的波长调变区域接收第一波长光线的一部分，并将该一部分调变为第二波长光线。光感测层位于光源模块以及光学转换层之间，并具有多个光传感器，多个光传感器配置成感测第二波长光线。

在一些实施方式中，第一波长光线对应至可见光波长范围，第二波长光线对应至不可见光波长范围。

在一些实施方式中，显示触控面板进一步包含液晶层，其位于光源模块上方，其中光学转换层设置于液晶层与光源模块之间。

在一些实施方式中，显示触控面板进一步包含液晶层以及黑色矩阵层。液晶层位于光源模块上方；黑色矩阵层位于液晶层上方，其中光学转换层设置于黑色矩阵层与液晶层之间。

在一些实施方式中，光学转换层的波长调变区域进一步包含黑色矩阵材料。

在一些实施方式中，显示触控面板进一步包含驱动电路层。驱动电路层包含多个像素，多个像素分别沿着直行方向以及横列方向排列为矩阵。其中每个像素包含沿着横列方向排列的多个次像素，其中光感测层包含多个像素区分别对应至多个像素，并且每个像素区包含多个次像素区，分别对应至对应的多个像素中的对应像素的多个次像素。

在一些实施方式中，多个光传感器分别设置于次像素区内，且位于多个像素区中的一像素区的任意两个相邻的多个次像素区中的多个光传感器，是分别设置于像素区在直行方向上的相对两侧。

在一些实施方式中，多个光传感器进一步分别邻接于多个次像素区在横列方向的同一侧。

在一些实施方式中，多个像素区中的一像素区的任意两个相邻的多个次像素具有交界处，多个光传感器分别设置于多个交界处。

在一些实施方式中，多个光传感器完整覆盖多个交界处，并依序头尾相连。

综上所述，本实用新型的显示触控面板，除了可借由光源模块、光感测层中的驱动电路层、彩色滤光层以及液晶层达到画面显示功能之外，还可借由光源模块、光感测层以及光学转换层达到指纹感测功能。

附图说明

图1绘示本实用新型一实施方式的显示触控面板受到手指触碰时的结构示意图。

图2绘示以图1中显示触控面板为基础所实现的显示触控面板的结构示意图。

图3绘示以图1中显示触控面板为基础所实现的显示触控面板的结构示意图。

图4绘示以图1中显示触控面板为基础所实现的显示触控面板的结构示意图。

图5绘示依据本实用新型一实施方式的光感测层中光传感器排列位置的俯视图。

图6绘示依据本实用新型一实施方式的光感测层中光传感器排列位置的俯视图。

图7绘示依据本实用新型一实施方式的光感测层中光传感器排列位置的俯视图。

图8绘示依据本实用新型一实施方式的光感测层中光传感器排列位置的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图，对本实用新型各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

请参照图1，其绘示本实用新型一实施方式的显示触控面板10受到手指F触碰时的剖面示意图。应了解图1主要用以解释本实用新型的显示触控面板10的运作原理，因此省略多种组件，仅绘制本实用新型的主要技术特征。

如图1所示，本实用新型的显示触控面板10包含光源模块11、光感测层13以及光学转换层16。光学转换层16设置于光源模块11上方，并具有透光区域a₁以及波长调变区域a₂。光感测层13位于光源模块11以及光学转换层16之间，并具有多个光传感器12。

在一些实施方式中，光源模块11可为有机发光二极管(organic light emittingdiode,OLED)模块或任何具有发光功能的模块；光学转换层16可为量子点、荧光粉体或任何能转换光线波长(举例而言，将第一波长光线r₁转换为第二波长光线r₂)的材料层；光感测层13为包含多个传感器的感测层，例如包含任何可侦测被转换波长后的光线(举例而言，第二波长光线r₂)的感测装置。

如图1所示，光源模块11配置成朝向光学转换层16发出第一波长光线r₁。在图1中最左侧所示的第一波长光线r₁穿过透光区域a₁抵达手指F的触碰位置，然后被手指F上的指纹(图中手指F上凹凸不平的区域)反射为第一波长光线r₁’。随后该第一波长光线r₁’入射进光学转换层16的波长调变区域a₂，而被转换为第二波长光线r₂。其中光感测层13的该些光传感器12是配置成感测并感测第二波长光线r₂，使得光感测层13可以感测手指F的指纹反射出的影像，达到指纹辨识的功能。

在图1所绘制的示意图中，仅画出一条受到光传感器12感测的第一波长光线r₁。但应了解，光源模块11所发出的第一波长光线r₁可以经由多种途径被转换为第二波长光线r₂，并进而被光传感器12感测。举例而言，第一波长光线r₁会先穿过波长调变区域a₂，而被转换为第二波长光线r₂，然后第二波长光线r₂受到手指F反射，穿过光学转换层16的透光区域a₁后而被光传感器12感测。而在一些情况下，第一波长光线r₁会先穿过波长调变区域a₂，被转换为第二波长光线r₂后再度通过波长调变区域a₂，但波长调变区域a₂不会对第二波长光线r₂造成干扰，因此仍然可以被光传感器12感测。

在图1的实施方式中，光感测层13中的光传感器12只能感测到第二波长光线r₂，而无法感测到第一波长光线r₁。因此光传感器12只会感测到通过光学转换层16后的第二波长光线r₂，而不会直接感测到来自下方光源模块11发出的第一波长光线r₁，提高了光感测层13感测信号的讯杂比。也就是说，只要第一波长光线r₁与第二波长光线r₂相异，就能达到上述效果。

在图1的实施方式中，第一波长光线r₁具有可见光波长，波长介于390纳米至700纳米之间；而第二波长光线r₂具有不可见光波长。在一些实施方式中，第二波长光线r₂可具有红外光波长，波长大于700纳米。借由上述设定，具有可见光波长的第一波长光线r₁将能使显示触控面板10呈现彩色画面，而具有不可见光波长的第二波长光线r₂，未被手指F反射的部分也不会对画面造成影响。且一般环境中可见光强度比不可见光强度高，借由配置光传感器12仅能感测不可见光波长的第二波长光线r₂，可以降低环境干扰。

在图1的实施方式中，光学转换层16中的透光区域a₁远大于波长调变区域a₂，因此大部分光源模块11发出的第一波长光线r₁皆可穿过光学转换层16并被使用者的眼睛接收。应了解，透光区域a₁与波长调变区域a₂的比例会影响画面亮度与感测灵敏度。举例而言，当透光区域a₁越大而波长调变区域a₂越小时，因为被转换为不可见的第二波长光线r₂越少，因此画面亮度越强，但可被光传感器12所能侦测到的第二波长光线r₂也越少，因此感测灵敏度较低；反之当透光区域a₁越小而波长调变区域a₂越大时，因为被转换为不可见的第二波长光线r₂越多，因此画面亮度越弱，但可被光传感器12所能侦测到的第二波长光线r₂也越多，因此感测灵敏度较高。因此，可依据实际需求调整透光区域a₁与波长调变区域a₂之间的比例，在画面亮度与感测灵敏度之间取得平衡。

在图1的实施方式中，为了使显示触控面板10能产生各种彩色画面，光感测层13中进一步设置有驱动电路层(未绘制)，在光感测层13以及光学转换层16之间进一步设置有彩色滤光层14以及液晶层15。在图1所示的实施方式中，驱动电路层中包含有许多薄膜晶体管(thin film transistors,TFTs)；彩色滤光层14设置于光感测层13上方，而液晶层15设置于彩色滤光层14上方。应了解，为了达到显示触控面板10的画面显示功能，可在前述光源模块11、光感测层13以及光学转换层16的基础下，搭载各种不同的显示模块，如有机发光二极管显示模块，本实用新型并不以图式中所载的实施方式为限。

在图1的实施方式中，驱动电路层(设置于光感测层13中)包含多个像素，该些像素分别沿着一直行方向以及一横列方向排列为一矩阵(可参考图5)。如图5所示，每个像素区P包含沿着该横列方向排列的次像素区S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃，即红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)次像素，而每个次像素区S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃内设置有一个薄膜晶体管(未绘制)。请回到图1，彩色滤光层14中包含有多个红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片的组合。一组红色、绿色、蓝色滤光片分别对应至光感测层13中的一个薄膜晶体管。如此一来，借由纵横交错的数据线以及信号线控制光感测层13中各个薄膜晶体管的开关，使每个彩色滤光片上方液晶层15受到电压转变偏光方向，进而控制各个次像素的亮暗，显示触控面板10整体将可呈现不同画面。有关显示画面的工作原理大致介绍如上，不再多做细部介绍。

在一些实施方式中，显示触控面板10进一步包含触控模块(未绘制)，来达到显示触控面板10的触控功能。举例而言，显示触控面板10可额外搭载电容式、电阻式触控模块。在一些实施方式中，显示触控面板10的光感测层13除了执行指纹感测功能外，也可兼具有触控感测功能，即也可为光学式触控模块。应了解，用以感测指纹的传感器需要有较高的分辨率，而用于感测触控位置的传感器相对而言对分辨率的需求较低。因此实现上述两项功能的原理虽然相似，但依据不同实务需求，本领域技术人员可实施不同组合以达到特定目的。也就是说，实现显示触控面板10的指纹感测以及位置感测的原理可为相同或不同。

综上所述，借由光源模块11、光感测层13以及光学转换层16，可达到显示触控面板10的指纹感测功能；借由光源模块11、光感测层13中的驱动电路层、彩色滤光层14以及液晶层15可达到显示触控面板10的画面显示功能。本领域技术人员参照图1以及上述说明，应已可在显示触控面板10的基础下，完整建构出具有全显示指纹辨识功能的各式显示触控面板。

请参照图2至图4，其分别绘示以图1中显示触控面板10为基础所实现的显示触控面板100、显示触控面板200以及显示触控面板300的结构示意图。

请参照图2，显示触控面板100包含由下而上依序设置的光源模块110、第一基板120、光感测层130、液晶层140、光学转换层150、第二基板160以及玻璃覆盖层170。光学转换层150中包含有透光区域a₁以及波长调变区域a₂。光感测层130中设置有多个光传感器131、彩色滤光片132以及薄膜晶体管(图未示)，也就是说，光感测层130同时具有图1中彩色滤光层14以及驱动电路层所能提供的功能。

图2中的显示触控面板100与图1中的显示触控面板10主要具有两点差异，其一在于，显示触控面板100进一步包含第一基板120、第二基板160以及玻璃覆盖层170，使显示触控面板100在制造、运送、后续组装过程能受到保护；其二在于，显示触控面板100的光学转换层150的波长调变区域a₂中进一步包含有黑色矩阵材料，使得光学转换层150也可具有黑色矩阵的功能。在图2的实施方式中，光学转换层150的波长调变区域a₂对齐每个彩色滤光片132的边缘，如此得以吸收部分通过任意一彩色滤光片132的光，以防其溢漏至邻近区域。

在一些实施方式中，光学转换层150依据含有的黑色矩阵材料的比例，可以吸收不同比例的第一波长光线r₁(可参考图1中的第一波长光线r₁以及第二波长光线r₂)。应了解，吸收较多的第一波长光线r₁，也会使穿通过光学转换层150而被转换为第二波长光线r₂的比例降低，而使光感测层130的光传感器131所能感测到的信号减少。因此本领域技术人员可依据实务需求，调整黑色矩阵材料以及光学转换材料之间的比例，在防止漏光以及感测灵敏度之间平衡。

在一些实施方式中，黑色矩阵材料可为树酯。

请参照图3，图3中的显示触控面板200与图2中的显示触控面板100相似，主要差异在于显示触控面板100中的光学转换层150在图3中改为不包含黑色矩阵材料的光学转换层250，而光学转换层250上方又设置有黑色矩阵层280。

在图3的实施方式中，将光学转换层250与黑色矩阵层280分开设置，使得显示触控面板200在研发与制造上较为单纯。在一些实施方式中，光学转换层250的波长调变区域a₂对齐黑色矩阵层280，且黑色矩阵层280的吸光区域a₃与波长调变区域a₂一致，因此在图3中由第二基板160朝向第一基板120的方向观看时，黑色矩阵层280可完整遮蔽住光学转换层250。在一些实施方式中，黑色矩阵层280的吸光区域a₃与波长调变区域a₂并不一致。也就是说，吸光区域a₃可大于、等于或小于波长调变区域a₂，本领域技术人员可依据实务需求调整吸光区域a₃以及波长调变区域a₂的相对关系。举例而言，当漏光问题较严重时，可以扩大吸光区域a₃；而感测灵敏度不佳时，可以扩大波长调变区域a₂。

请参照图4，图4中的显示触控面板300与图3中的显示触控面板200相似，主要差异在于显示触控面板200中的光学转换层250在图4中改设置于光感测层130以及液晶层140之间。其余各层的功能、相对位置皆与图3中的显示触控面板200相同，在此不多赘述。

综上所述，已由图2至图4仅举例说明在显示触控面板10的原理基础下，可能实际操作出的各种结构，但本实用新型并不以上述为限。举例而言，在光源模块110、光感测层130以及光学转换层150相对位置不改变的情况下，可以任意改变液晶层140以及黑色矩阵层280的设置位置。

本实用新型的另一方面，是有关于图1中显示触控面板10的光感测层13中光传感器12的排列位置。

请参照图5至图8，其分别绘示依据本实用新型一些实施方式的光感测层13中光传感器12排列位置的俯视图。

请参照图5，光感测层13中包含多个像素区P，每个像素区P皆包含次像素区S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃。光感测层13的像素区P分别对应至驱动电路层的像素，并且次像素S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃分别对应至驱动电路层中对应像素中的次像素。

在图5所示的实施方式中，光传感器12分别设置于次像素区S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃内，且位于像素区P中的任意两个相邻的次像素区(S₁以及S₂，或S₂以及S₃)中的两个光传感器12，是分别设置于该像素区P在该直行方向(即红像素排列的方向)上的相对两侧。举例而言，图5中所标示出的像素区P中，位于次像素区S₁中的光传感器12设置于像素区P的下方边，而位于次像素区S₂中的光传感器12设置于像素区P的上方边。借由将光传感器12设置于相邻次像素区(S₁以及S₂，或S₂以及S₃)的相对侧边，得以增加光传感器12彼此之间的距离，防止了光传感器12之间彼此信号干扰的问题。

请参照图6。图6中各组件的标号以及配置皆与图5相同，主要差异在于光传感器12进一步邻接次像素区S₁、次像素区S₂以及次像素区S₃在横列方向的同一侧(在图6的实施方式中，同为邻接左侧)。

请参照图7。图7中各组件的标号以及配置皆与图5相同，主要差异在于光传感器12设置于次像素区S₁以及次像素区S₂的交界处，以及次像素区S₂以及次像素区S₃的交界处。

请参照图8。图8中各组件的标号以及配置皆与图7相同，主要差异在于光传感器12完整覆盖该些交界处(即次像素区S₁以及次像素区S₂的交界处，以及次像素区S₂以及次像素区S₃的交界处)，并且依序头尾相连。在图7中的光传感器12头尾相连成为如图8所示的大型光传感器12。如图8所示，光传感器12在次像素区S₁的部分延伸并覆盖住次像素区S₁上方的边缘；且在次像素区S₃的部分延伸并覆盖住次像素区S₃下方的边缘。

由图5至图8明显可见，在各种光传感器12的设置方法中，光传感器12彼此之间的距离皆不相同，且光传感器12所占面积也不同。光传感器12之间的距离越远，彼此干扰的程度就越低。而光传感器12所占面积越大，则能感测到的信号就越多。本实用新型图5至图8提出了几种兼顾光传感器12的所占面积与光传感器12彼此之间间隔距离的实施方式，应理解，本领域技术人员可依实务需求设计光传感器12的外型以及位置，在防干扰以及增加信号感测量之间取得平衡。

综上所述，本实用新型已经由范例及上述实施方式描述，应了解本实用新型并不限于所公开的实施方式。相反的，本实用新型涵盖多种变动及近似的布置(如，本领域技术人员所能明显得知者)。因此，附加的权利要求应依据最宽的解释以涵盖所有此类变动及近似布置。

Claims (10)

1.一种显示触控面板，其特征在于，所述显示触控面板包含：

光源模块；

光学转换层，其设置于所述光源模块上方，并具有至少一个透光区域以及至少一个波长调变区域，其中所述光源模块配置成朝向所述光学转换层发出第一波长光线，所述光学转换层的所述波长调变区域接收所述第一波长光线的一部分，并将所述一部分调变为第二波长光线；以及

光感测层，其位于所述光源模块以及所述光学转换层之间，并具有多个光传感器，所述多个光传感器配置成感测所述第二波长光线。

2.如权利要求1所述的显示触控面板，其特征在于，所述第一波长光线对应至可见光波长范围，所述第二波长光线对应至不可见光波长范围。

3.如权利要求1所述的显示触控面板，其特征在于，所述显示触控面板进一步包含：

液晶层，其位于所述光源模块上方，其中所述光学转换层设置于所述液晶层与所述光源模块之间。

4.如权利要求1所述的显示触控面板，其特征在于，所述显示触控面板进一步包含：

液晶层，其位于所述光源模块上方；以及

黑色矩阵层，其位于所述液晶层上方，其中所述光学转换层设置于所述黑色矩阵层与所述液晶层之间。

5.如权利要求1所述的显示触控面板，其特征在于，所述光学转换层的所述波长调变区域进一步包含黑色矩阵材料。

6.如权利要求1所述的显示触控面板，其特征在于，所述显示触控面板进一步包含驱动电路层，所述驱动电路层包含多个像素，所述多个像素分别沿着直行方向以及横列方向排列为矩阵，其中每个所述像素包含沿着所述横列方向排列的多个次像素，其中所述光感测层包含多个像素区分别对应至所述多个像素，并且每个所述像素区包含多个次像素区，分别对应至对应的所述多个像素中的对应像素的所述多个次像素。

7.如权利要求6所述的显示触控面板，其特征在于，所述多个光传感器分别设置于所述多个次像素区内，且位于所述多个像素区中的一像素区的任意两个相邻的所述多个次像素区中的所述多个光传感器，是分别设置于所述像素区在所述直行方向上的相对两侧。

8.如权利要求7所述的显示触控面板，其特征在于，所述多个光传感器进一步分别邻接于所述多个次像素区在所述横列方向的同一侧。

9.如权利要求6所述的显示触控面板，其特征在于，在所述多个像素区中的一像素区的任意两个相邻的所述多个次像素具有交界处，所述多个光传感器分别设置于所述多个交界处。

10.如权利要求9所述的显示触控面板，其特征在于，所述多个光传感器完整覆盖所述多个交界处，并依序头尾相连。