JP2022546445A - 表示モジュール及び電子機器 - Google Patents

Abstract

本開示は、表示モジュール及び電子機器を提供し、この表示モジュールは、第一の基板を含み、第一の基板の一方側表面に画像センサ、カラーフィルタ層とブラックマトリクスが設けられ、第一の基板の他方側表面にコリメータが設けられ、カラーフィルタ層とブラックマトリクスは、同一の層に設置され、画像センサは、ブラックマトリクスと第一の基板との間に位置し、コリメータと画像センサは、第一の基板に垂直な方向に沿って間隔をおいて配置される。画像センサは、ブラックマトリクスに対応し、このブラックマトリクスの表示モジュールでの設置面積は比較的大きいため、コリメータと画像センサは、表示モジュールに大面積を占めて分布することができる。【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年８月２９日に中国で提出された中国特許出願番号Ｎｏ．２０１９１０８０６７１１．０の優先権を主張しており、同出願の内容の全ては、ここに参照として取り込まれる。
本開示は表示装置技術分野に関し、特に表示モジュール及び電子機器に関する。

指紋モジュールは電子機器のコア部品のうちの一つであり、電子機器業界の不断の発展に伴い、人々は指紋モジュールの性能に対してますます高い要求を出しており、これは指紋モジュールの構造設計に比較的大きな課題をもたらしている。

指紋モジュールの構造形式は比較的多様であり、表示画面の下に設置できる光学指紋モジュールは電子機器の外観質感を向上させることができるため、このような指紋モジュールはますます広く適用されている。表示画面に指紋識別領域が設けられ、ユーザは指をこの指紋識別領域に置けば、この指紋識別領域の下にある指紋モジュールはユーザの指紋情報を識別することができる。

上記指紋モジュールは、一般的には、電子機器の局所に設置されるため、表示画面の指紋識別領域は比較的小さく、ユーザは指定された指紋識別領域に指を置かないと、指紋識別を実現させることができず、これは指紋識別効率が比較的低いことを招く。

本開示は、指紋識別効率が比較的低いという問題を解決するための表示モジュール及び電子機器を提供する。

上記問題を解決するために、本開示は下記技術案を採用している。

表示モジュールであって、第一の基板を含み、前記第一の基板の一方側表面に画像センサ、カラーフィルタ層とブラックマトリクスが設けられ、前記第一の基板の他方側表面にコリメータが設けられ、前記カラーフィルタ層と前記ブラックマトリクスは、同一の層に設置され、前記画像センサは、前記ブラックマトリクスと前記第一の基板との間に位置し、前記コリメータと前記画像センサは、前記第一の基板に垂直な方向に沿って間隔をおいて配置される。

電子機器であって、上記表示モジュールを含む。

本開示で採用される技術案は、以下の有益な効果を達成することができる。

本開示による表示モジュールでは、コリメータと画像センサは、いずれも第一の基板に設置され、この画像センサは、ブラックマトリクスに対応し、このブラックマトリクスの表示モジュールでの設置面積は比較的大きいため、コリメータと画像センサは、表示モジュールに大面積を占めて分布することができ、これによって表示モジュールにおける指紋識別領域の面積が拡大し、ユーザは指を置く位置を柔軟に選択することができ、それによって指紋識別効率を向上させる。

ここで説明された添付図面は、本開示に対するさらなる理解を提供するためのものであり、本開示の一部を構成する。本開示の例示的な実施例及びその説明は、本開示を解釈するためのものであり、本開示に対する不適切な限定を構成しない。添付図面において、

本開示の実施例で開示される電子機器の一部の構造の概略図である。 図１におけるＡ部分の局所拡大図である。 本開示の実施例で開示される電子機器における光電変換ユニットの概略図である。

本開示の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下は、本開示の具体的な実施例及び対応する添付図面を結び付けながら、本開示の技術案を明確且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、本開示の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではない。本開示における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本開示の保護範囲に属する。

以下は、添付図面を結び付けながら、本開示の各実施例で開示される技術案を詳細に説明する。

図１及び図２に示されるように、本開示の実施例は、電子機器に適用できる表示モジュールを開示する。この表示モジュールは、具体的には、第一の基板１２０と第二の基板１１０を含んでもよく、この第二の基板１１０と第一の基板１２０は、積み重ねて設置されることができる。第一の基板１２０の第二の基板１１０に向かう側の表面に画像センサ１６０、カラーフィルタ層１３０とブラックマトリクス１４０が設けられる。カラーフィルタ層１３０とブラックマトリクス１４０は、同一の層に設置され、選択的に、カラーフィルタ層１３０は、複数の赤色フィルタ層、黄色フィルタ層と青色フィルタ層を含んでもよく、複数の赤色フィルタ層、黄色フィルタ層と青色フィルタ層は、アレイ配置の方式で設置されることができる。ブラックマトリクス１４０は、隣接する各グループの赤色フィルタ層、黄色フィルタ層及び青色フィルタ層の間の隙間を充填することによって配線構造を遮蔽することができるため、このブラックマトリクス１４０の表示モジュールでの分布面積は比較的大きく、それは基本的に表示モジュールの表示領域全体に対応して設置される。

画像センサ１６０は、ブラックマトリクス１４０に対応し、この画像センサ１６０は、ブラックマトリクス１４０と第一の基板１２０との間に位置し、第一の基板１２０の第二の基板１１０の反対側の表面にコリメータ１５０が設けられ、コリメータ１５０と画像センサ１６０は、第一の基板１２０に垂直な方向に沿って間隔をおいて分布する。ここでのコリメータ１５０と画像センサ１６０を併用して指紋識別を実現させることができる。選択的に、このコリメータ１５０に複数の光通過孔が開設され、これらの光通過孔の軸線は、画像センサ１６０に垂直であってもよく、このコリメータ１５０は、ピンホール結像原理を利用してコリメータ１５０を通過する光通過量を制御することができる。画像センサ１６０は、光線を感知することができるとともに、光信号を電気信号に変換することができる。

また、表示モジュールは、光透過カバー１７０、第一の偏光板１９０と第二の偏光板１８０をさらに含み、第二の偏光板１８０は、第二の基板１１０の第一の基板１２０の反対側に設置され、第一の偏光板１９０は、第一の基板１２０の第二の基板１１０の反対側に設置され、光透過カバー１７０は、第一の偏光板１９０の第一の基板１２０の反対側に設置される。

ユーザが指３００を光透過カバー１７０に置くと、表示モジュール内の光線はユーザの指紋により反射され（具体的には図１における矢印付き点線により示される光学経路を参照する）、ユーザの指３００の指紋谷線３１０と指紋隆線３２０による光線に対する反射効果が異なるため、指３００により反射された光線にユーザの指紋情報が付帯されており、反射された光線は、コリメータ１５０の光通過孔を通って画像センサ１６０に照射され、画像センサ１６０は光信号を感知し、そして指紋情報を代表する光信号を電気信号に変換し、この電気信号は電子機器のメインボードに伝送することができ、メインボードは、得られた指紋情報が予め記憶された指紋情報と一致するか否かを判断することができ、それによってユーザのアクセス操作が正当であるか否かを判断することができる。

本開示の実施例で開示される表示モジュールにおいて、コリメータ１５０と画像センサ１６０は、いずれも第一の基板１２０に設置され、このコリメータ１５０と画像センサ１６０は、第一の基板１２０に垂直な方向に沿って間隔をおいて配置され、且つ画像センサ１６０は、ブラックマトリクス１４０に対応し、このブラックマトリクス１４０の表示モジュールでの設置面積は比較的大きいため、コリメータ１５０と画像センサ１６０は、表示モジュールに大面積を占めて分布することができ、これによって表示モジュールにおける指紋識別領域の面積が拡大し、ユーザは指３００を置く位置を柔軟に選択することができ、それによって指紋識別効率を向上させる。また、第一の基板１２０にコリメータ１５０と画像センサ１６０を設置するプロセスは比較的簡単であるため、コリメータ１５０と画像センサ１６０を大面積を占めて設置しても表示モジュールのコストが高すぎることを招かない。

具体的には、コリメータ１５０は、第一の基板１２０と第一の偏光板１９０との間に位置することができるが、コリメータ１５０が一定の厚さを有するため、コリメータ１５０をこのように設置する場合に、表示モジュール全体の厚さを増加させ、表示モジュールの厚さの増加を招く。それにより、第一の偏光板１９０の第一の基板１２０に向かう側の表面に凹部が設けられてもよく、コリメータ１５０はこの凹部内に位置する。この時、コリメータ１５０は、第一の偏光板１９０が占用する空間を十分に利用することができ、それは、基本的に余分な空間を占用せず、表示モジュールの厚さを減少させる。選択的に、ここでの凹部は、露光などのプロセスによって形成することができる。

選択的に、画像センサ１６０が比較的薄いため、画像センサ１６０の成形プロセスを簡略化するために、画像センサ１６０を第一の基板１２０のコリメータ１５０の反対側の表面に設置することができる。例えば、コーティングなどの方式によって、第一の基板１２０の表面に画像センサ１６０を形成することができる。

前述したように、ブラックマトリクス１４０は、表示モジュールにおいて大面積を占めて分布しているものであるため、コリメータ１５０と画像センサ１６０もブラックマトリクス１４０に対応して大面積を占めて分布することができ、それによって指紋識別を行える領域の面積がさらに拡大する。即ち、表示モジュールは、指紋識別領域を有し、コリメータ１５０と画像センサ１６０は、いずれもこの指紋識別領域に位置し、この指紋識別領域は、第一の基板１２０の縁部まで延在し、これによってコリメータ１５０と画像センサ１６０によりカバーされる領域と第一の基板１２０が位置する領域の大きさは、基本的に同じであり、それによってフルスクリーンのアンロックを実現させる。

一つの選択的な実施例では、第一の基板１２０に垂直な方向において、コリメータ１５０の投影の中心と画像センサ１６０の投影の中心とは重なる。コリメータ１５０の形状と画像センサ１６０の形状は同じであってもよく、両方の投影中心が重なる時、両方の相対的位置は、より正確になり、それによってコリメータ１５０と画像センサ１６０の配置をより簡単にして、指紋識別の正確率を向上させる。

コリメータ１５０と画像センサ１６０の数は、いずれも一つに設定されてもよいが、このような構造は成形プロセスに対する要求が比較的高く、また、単一のコリメータ１５０と画像センサ１６０の面積が大きすぎ、一部の領域の利用率が比較的低く、表示モジュールのコストが比較的高いことを招く。これに鑑み、コリメータ１５０と画像センサ１６０の数をいずれも複数に設定してもよく、複数のコリメータ１５０は間隔をおいて設置され、複数の画像センサ１６０は間隔をおいて設置され、且つ複数のコリメータ１５０と複数の画像センサ１６０は、一対一で対応して配置され、それによってコリメータ１５０と画像センサ１６０の成形をより容易にし、且つ両方の面積は適当に減少して、表示モジュールのコストを削減する。無論、この構造は、対応するコリメータ１５０と画像センサ１６０との間の相対的位置をより確保しやすく、それによって指紋識別の正確度を向上させる。

具体的には、単一の画像センサ１６０は、一つの光電変換ユニットのみを含んでもよい。別の実施例では、画像センサ１６０は、複数の光電変換ユニットを含んでもよく、各光電変換ユニットは直列接続される。図３に示されるように、この光電変換ユニットは、フォトダイオード１６１と第一の薄膜トランジスタ１６２とを含み、フォトダイオード１６１と第一の薄膜トランジスタ１６２とは電気的に接続される。具体的には、第一の薄膜トランジスタ１６２は、ソース（即ち図中のＳ極）、ドレイン（即ち図中のＤ極）とゲート（即ち図中のＧ極）を有し、フォトダイオード１６１は、ソースに電気的に接続されることができ、ドレインは、データ線に電気的に接続されることができ、ゲートは、ゲート線に電気的に接続されることができる。指紋により反射された光線は、フォトダイオード１６１に投射され、フォトダイオード１６１の抵抗値の変化を引き起こし、リーク電流信号を生じることができ、フォトダイオード１６１は、オン状態の第一の薄膜トランジスタ１６２によってリーク電流信号を対応する信号受信ユニットに伝送することによって、指紋情報を識別する。

さらなる実施例では、第二の基板１１０の第一の基板１２０に向かう側の表面に第二の薄膜トランジスタ２２０が設けられ、第二の基板１１０と第一の基板１２０との間に液晶層２３０が設けられ、この液晶層２３０の縁部にフレームゲル２４０が設けられる。つまり、この表示モジュールは、液晶表示モジュールであってもよく、それによって液晶表示モジュールに画面下指紋識別構造を設置するという目的を実現させる。無論、本開示の実施例で開示される構造は、さらにＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、有機発光ダイオード）表示モジュール、ＡＭＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ－ｍａｔｒｉｘ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、アクティブマトリクス有機発光ダイオード）表示モジュールなどのタイプの表示モジュールに適用することもできる。

本開示の実施例は、上記いずれか一つの実施例に記載の表示モジュールを含む電子機器をさらに開示する。選択的に、この表示モジュールが液晶表示モジュールである場合、電子機器は、バックライトモジュール２５０をさらに含んでもよく、このバックライトモジュール２５０は、第二の偏光板１８０の第二の基板１１０の反対側に設置することができ、それは発光でき、それによって表示モジュールのために光源を提供する。コリメータ１５０と画像センサ１６０は、バックライトモジュール２５０の上方に設置されるため、バックライトモジュール２５０は、コリメータ１５０と画像センサ１６０の正常な動作に影響を与えない。

本開示の実施例で開示される電子機器は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、電子ブックリーダー、又はウェアラブルデバイスであってもよい。無論、この電子機器は、他の機器であってもよく、本開示の実施例に限定されない。

本開示の上記実施例は、各実施例間の相違点を重点として記述しており、各実施例間の異なる最適化特徴は、矛盾しない限り、組み合わせによってさらに好適な実施例を形成することができる。記述を簡潔にするために、ここではこれ以上説明しない。

前記内容は、本開示の実施例に過ぎず、本開示を限定するためのものではない。当業者にとって、本開示には、様々な修正及び変更が可能である。本開示の精神及び原理内で行われる全ての変更、等価な置換、改善などは、本開示の特許請求の範囲内に含まれるべきである。

１１０－第二の基板、１２０－第一の基板、１３０－カラーフィルタ層、１４０－ブラックマトリクス、１５０－コリメータ、１６０－画像センサ、１６１－フォトダイオード、１６２－第一の薄膜トランジスタ、１７０－光透過カバー、１８０－第二の偏光板、１９０－第一の偏光板、２２０－第二の薄膜トランジスタ、２３０－液晶層、２４０－フレームゲル、２５０－バックライトモジュール、３００－指、３１０－指紋谷線、３２０－指紋隆線。

Claims (10)

1. 表示モジュールであって、第一の基板（１２０）を含み、前記第一の基板（１２０）の一方側表面に画像センサ（１６０）、カラーフィルタ層（１３０）とブラックマトリクス（１４０）が設けられ、前記第一の基板（１２０）の他方側表面にコリメータ（１５０）が設けられ、前記カラーフィルタ層（１３０）と前記ブラックマトリクス（１４０）は、同一の層に設置され、前記画像センサ（１６０）は、前記ブラックマトリクス（１４０）と前記第一の基板（１２０）との間に位置し、前記コリメータ（１５０）と前記画像センサ（１６０）は、前記第一の基板（１２０）に垂直な方向に沿って間隔をおいて配置される、表示モジュール。
2. 前記第一の基板（１２０）の前記画像センサ（１６０）の反対側に第一の偏光板（１９０）が設けられ、前記第一の偏光板（１９０）の前記第一の基板（１２０）に向かう側の表面に凹部が設けられ、前記コリメータ（１５０）は、前記凹部内に位置する、請求項１に記載の表示モジュール。
3. 前記コリメータ（１５０）に複数の光通過孔が開設され、前記光通過孔の軸線は、前記画像センサ（１６０）に垂直である、請求項１に記載の表示モジュール。
4. 指紋識別領域を有し、前記コリメータ（１５０）と前記画像センサ（１６０）は、いずれも前記指紋識別領域に位置し、前記指紋識別領域は、前記第一の基板（１２０）の縁部まで延在する、請求項１に記載の表示モジュール。
5. 前記第一の基板（１２０）に垂直な方向において、前記コリメータ（１５０）の投影の中心と前記画像センサ（１６０）の投影の中心とは重なる、請求項１に記載の表示モジュール。
6. 前記コリメータ（１５０）と前記画像センサ（１６０）の数は、いずれも複数であり、複数の前記コリメータ（１５０）は間隔をおいて設置され、複数の前記画像センサ（１６０）は間隔をおいて設置され、且つ複数の前記コリメータ（１５０）と複数の前記画像センサ（１６０）は、一対一で対応して配置される、請求項１に記載の表示モジュール。
7. 前記画像センサ（１６０）は、複数の光電変換ユニットを含み、各前記光電変換ユニットは直列接続され、前記光電変換ユニットは、フォトダイオード（１６１）と第一の薄膜トランジスタ（１６２）とを含み、前記フォトダイオード（１６１）と前記第一の薄膜トランジスタ（１６２）とは電気的に接続される、請求項１に記載の表示モジュール。
8. 第二の基板（１１０）をさらに含み、前記第二の基板（１１０）の前記第一の基板（１２０）に向かう側の表面に第二の薄膜トランジスタ（２２０）が設けられ、前記第二の基板（１１０）と前記第一の基板（１２０）との間に液晶層（２３０）が設けられる、請求項１に記載の表示モジュール。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の表示モジュールを含む、電子機器。
10. バックライトモジュール（２５０）をさらに含み、前記表示モジュールは、第二の基板（１１０）をさらに含み、前記第二の基板（１１０）の前記第一の基板（１２０）の反対側に第二の偏光板（１８０）が設けられ、前記バックライトモジュール（２５０）は、前記第二の偏光板（１８０）の前記第二の基板（１１０）の反対側に設置される、請求項９に記載の電子機器。

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