TW201508582A - 電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置。該電子裝置包括基板、設置在該基板上的顯示模組及指紋識別模組。所述指紋識別模組包括依次層疊排列的接觸層、訊號發送層、訊號接收層以及第一薄膜電晶體陣列。所述顯示模組包括第二薄膜電晶體陣列，所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上。

Description

電子裝置
本發明涉及一種電子裝置。
目前，智慧型手機、平板電腦等電子裝置應用指紋傳感器加強資料安全。例如，所述電子裝置可能使用指紋作為解鎖密碼，以保護存儲在電子裝置中的私人資料。然而，現有電子裝置中的指紋傳感器通常獨立於電子裝置內的其他元件單獨設置，導致電子裝置的製作複雜，集成度低。
鑑於此，有必要提供一種電子裝置。該電子裝置包括基板、設置在該基板上的顯示模組及指紋識別模組。所述指紋識別模組包括依次層疊排列的接觸層、訊號發送層、訊號接收層以及第一薄膜電晶體陣列。所述訊號發送層用於持續向所述接觸層及訊號接收層發送超聲波訊號。所述接觸層用於根據所感測的手指紋路反射超聲波訊號。所述訊號接收層用於接收超聲波訊號，並將接收到的超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給所述第一薄膜電晶體陣列。所述第一薄膜電晶體陣列用於根據訊號接收層所傳遞的電訊號獲取指紋的灰度圖像。所述顯示模組包括第二薄膜電晶體陣列。所述第二薄膜電晶體陣列用於驅動所述顯示模組顯示畫面。所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上。
還有必要提供一種電子裝置。該電子裝置包括基板、設置在該基板上的顯示模組及指紋識別模組。所述指紋識別模組包括依次層疊排列的接觸層、訊號接收層、第一薄膜電晶體陣列以及訊號發送層。所述訊號發送層用於持續向所述接觸層及訊號接收層發送超聲波訊號。所述接觸層用於根據所感測的手指紋路反射超聲波訊號。所述訊號接收層用於接收超聲波訊號，並將接收到的超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給所述第一薄膜電晶體陣列。所述第一薄膜電晶體陣列用於根據訊號接收層所傳遞的電訊號獲取指紋的灰度圖像。所述顯示模組包括第二薄膜電晶體陣列。所述第二薄膜電晶體陣列用於驅動所述顯示模組顯示畫面。所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上。
相較於習知技術，本發明所提供的電子裝置將指紋傳感器與顯示模組通過薄膜電晶體陣列基板集成在一起，電子裝置製作容易，集成度高。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧邊框區
111‧‧‧主螢幕按鈕
112‧‧‧指紋輸入區域
120‧‧‧顯示區
130‧‧‧顯示模組
131、135‧‧‧觸控面板
132‧‧‧對向基板
133‧‧‧液晶層
136‧‧‧有機電致發光層
140‧‧‧指紋識別模組
141‧‧‧接觸層
141a‧‧‧觸摸面
142‧‧‧訊號發送層
143‧‧‧絕緣層
144‧‧‧訊號傳導層
145‧‧‧訊號接收層
150‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
150a‧‧‧第一薄膜電晶體陣列
150b‧‧‧第二薄膜電晶體陣列
151‧‧‧基板
160‧‧‧膠框
310、330‧‧‧超聲波訊號
320‧‧‧反射訊號
340‧‧‧接收訊號
F‧‧‧手指
A‧‧‧點
圖1係本發明所提供的電子裝置的外觀示意圖。
圖2係圖1中電子裝置的內部結構的示意圖。
圖3係本發明第一實施方式電子裝置沿圖1中V-V切割線的剖面結構示意圖。
圖4係當該指紋識別模組上沒有手指觸摸時工作原理的示意圖。
圖5係當該指紋識別模組上有手指觸摸時工作原理的示意圖。
圖6係圖3之替換實施方式的剖面結構示意圖。
圖7係本發明第二實施方式電子裝置沿圖1中V-V切割線的剖面結構示意圖。
圖8係圖7之替換實施方式的剖面結構示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發明所提供的電子裝置100包括邊框區110以及被該邊框區110圍繞的顯示區120。所述邊框區110中設置有主螢幕按鈕111以及指紋輸入區域112。在本實施方式中，該電子裝置100可以是智慧型手機、個人數位助理、平板電腦等可攜式設備。
如圖2所示，所述電子裝置100進一步包括顯示模組130以及指紋識別模組140。所述顯示模組130對應所述顯示區120設置。所述指紋識別模組140對應所述指紋輸入區域112設置。所述顯示模組130用於顯示畫面。所述指紋識別模組140用於識別按壓在該指紋識別模組140上的手指的指紋。所述顯示模組130可以是，但不限於，液晶顯示器（LCD）或有機發光顯示器（OLED）。所述指紋識別模組140可以是，但不限於，超聲波傳感器。
如圖3所示，在本實施方式中，所述指紋識別模組140包括依次層疊排列的接觸層141、訊號發送層142、絕緣層143、訊號傳導層144、訊號接收層145以及第一薄膜電晶體陣列150a。所述接觸層141用於根據所感測的手指紋路反射超聲波。所述訊號發送層142用於持續向所述接觸層141及訊號接收層145發送超聲波訊號。所述絕緣層143用於將所述訊號發送層142與訊號接收層145絕緣相隔。所述訊號傳導層144用於將在此處疊加後的超聲波訊號傳送給訊號接收層145。所述訊號接收層145用於接收超聲波訊號，並將接收到的超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給所述第一薄膜電晶體陣列150a。所述第一薄膜電晶體陣列150a用於根據訊號接收層145所傳遞的電訊號獲取指紋的灰度圖像。
具體地，所述第一薄膜電晶體陣列150a設置在一基板151上。該基板151可以是由玻璃、石英、塑膠或聚醯亞胺等材料形成。該第一薄膜電晶體陣列150a是由複數個獨立的薄膜電晶體和與其相連接的電路組成。
所述訊號接收層145設置在所述第一薄膜電晶體陣列150a上。所述訊號接收層145可以包括復數個與該些薄膜電晶體對應的接收單元。每一接收單元包括聚合物接收器與接收電路。所述聚合物接收器是由聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride-Trifluoroethylene, PVDF-TrFE)、壓電換能器(Piezoelectric Transducer, PZT)或靜電換能器(Electrostatic Transducer)所形成。該些接收單元在接收到超聲波訊號後，由接收電路將超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給與其對應的薄膜電晶體。
所述訊號傳導層144設置在所述訊號接收層145上。所述絕緣層143設置在所述訊號傳導層144上。該絕緣層143是可選的，也就是說，在一些實施方式中，該絕緣層143可以被完整的從該電子裝置100中去除。
所述訊號發送層142設置在所述絕緣層143上。所述訊號發送層142是由聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride-Trifluoroethylene, PVDF-TrFE)、壓電換能器(Piezoelectric Transducer, PZT)或靜電換能器(Electrostatic Transducer)所形成。
所述接觸層141設置在所述訊號發送層142上。該接觸層141是由聚酯薄膜(Mylar)、環氧樹脂(Epoxy)、硅樹脂(Silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)或聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)所形成。該接觸層141包括遠離所述訊號發送層142的觸摸面141a。該接觸層141的厚度應當小於超聲波的波長。並且，該接觸層141的厚度應當滿足：當該觸摸面141a上沒有物體觸摸時，該訊號發送層142發出的超聲波訊號經該觸摸面141a反射成為反射訊號後，該反射訊號與該超聲波訊號具有180度的相位差。由於該接觸層141的厚度很小，超聲波訊號的傳播距離短，進而該指紋識別模組140能夠具有快速的響應時間。
如圖4所示，在該指紋識別模組140工作時，所述訊號發送層142從A點分別向所述接觸層141及訊號接收層145兩個不同方向發出超聲波訊號310和330。該超聲波訊號310和330的能量基本相同。其中，該超聲波訊號310傳播至所述觸摸面141a後反射形成反射訊號320，該反射訊號320與該超聲波訊號330疊加成為接收訊號340傳播至所述訊號接收層145。
當所述接觸層141上沒有手指觸摸時，該觸摸面141a處的超聲波反射係數近似於100%。該超聲波訊號310經所述觸摸面141a上完全反射成為反射訊號320，該反射訊號320與該超聲波訊號310(或330)具有180度的相位差。因此，該反射訊號320與該超聲波訊號330在疊加後能量相互抵消，所形成的接收訊號340的能量近似於零。換而言之，當該接觸層141沒有被觸摸時，該訊號接收層145接收到的接收訊號340為零，因此該第一薄膜電晶體陣列150a不會收到電訊號，也就不會產生灰度圖像，偵測不到指紋。
如圖5所示，當所述接觸層141受到手指F觸摸時，該觸摸面141a在手指F的影響下，一部份超聲波訊號310被觸摸在該接觸層141上的手指F吸收，其反射係數不再是100%。因此，該超聲波訊號310經觸摸面141a反射所形成的反射訊號320與該超聲波訊號310（或330）的相位差不是180度。該超聲波訊號330與反射訊號320不會完全抵消，它們疊加後形成的接收訊號340的能量不再是零。進而，該訊號接收層145接收到具有一定能量的接收訊號340，並經由該第一薄膜電晶體陣列150a由接收到的電訊號獲取指紋的灰度圖像。
而由於手指F上的指紋具有各種紋路脊和峪，所述脊和峪的超聲阻抗是不同的，不同脊和峪所吸收的超聲波訊號310的能量大小也是不同的。因此，經由不同脊和峪吸收後從接觸層141反射回的反射訊號320的能量大小也是不同的，進而不同的脊和峪所形成的接收訊號340的能量大小也是不同的。經不同的脊和峪所形成的接收訊號340通過該第一薄膜電晶體陣列150a即可形成該些脊和峪紋路的灰度圖像，並藉此實現指紋識別。需要說明的是，積累在皮膚上的臟物和油脂對超聲波取像的影響不大，所以這樣獲取到的灰度圖像時實際指紋紋路的真實反映。
在本實施方式中，所述顯示模組130是液晶顯示器。具體地，所述顯示模組130包括依次排列的觸控面板131、對向基板132、液晶層133以及第二薄膜電晶體陣列150b。所述觸控面板131用於偵測施加在其上的觸摸操作。所述對向基板132配合所述第二薄膜電晶體陣列150b驅動液晶層133轉動。在一些替換實施方式中，可以用內嵌式觸摸結構代替所述觸控面板131以實現觸控偵測功能。所述第二薄膜電晶體陣列150b同樣是設置在所述基板151上。所述第一薄膜電晶體陣列150a、第二薄膜電晶體陣列150b設置在同一塊基板151上以集成為一整塊薄膜電晶體陣列基板150。所述薄膜電晶體陣列基板150可以是，但不限於，非晶硅型（a-Si）、多晶硅型（p-Si）或低溫多晶硅型（LTPS）薄膜電晶體陣列基板150。在本實施方式中，所述電子裝置100還包括設置於所述顯示模組130與指紋識別模組140之間的膠框160，所述膠框160用於連接固定該顯示模組130與指紋識別模組140。
在替換實施方式中，所述指紋識別模組140還可以是分離式的。具體地，如圖6所示，所述指紋識別模組140包括依次層疊排列的接觸層141、訊號傳導層144、訊號接收層145、第一薄膜電晶體陣列150a以及訊號發送層142。也就是說，該訊號發送層142與訊號接收層145分別位於所述第一薄膜電晶體陣列150a的兩側。本替換實施方式所提供的電子裝置100同樣具有製作容易、集成度高等優點，且將訊號發送層142與訊號接收層145分別置於第一薄膜電晶體陣列150a的兩側，可以將絕緣層143省略掉，進而能夠節約成本並更便於生產。
如圖7所示，本發明第二實施方式所提供的電子裝置100與所述第一實施方式所提供的電子裝置100基本相同，其區別在於，所述顯示模組130也可以是有機發光顯示器。具體地，所述顯示模組130包括依次排列的觸控面板135、有機電致發光層136以及第二薄膜電晶體陣列150b。所述觸控面板135用於偵測施加在其上的觸摸操作。所述第二薄膜電晶體陣列150b用於驅動所述有機電致發光層136進行發光顯示。在一些替換實施方式中，可以用內嵌式觸摸結構代替所述觸控面板135以實現觸控偵測功能。所述第二薄膜電晶體陣列150b同樣是設置在所述基板151上。所述第一薄膜電晶體陣列150a、第二薄膜電晶體陣列150b共同設置在所述基板151上形成薄膜電晶體陣列基板150。所述薄膜電晶體陣列基板150可以是，但不限於，非晶硅型（a-Si）、多晶硅型（p-Si）或低溫多晶硅型（LTPS）薄膜電晶體陣列基板150。在本實施方式中，所述電子裝置100還包括設置於所述顯示模組130與指紋識別模組140之間的膠框160，所述膠框160用於連接固定該顯示模組130與指紋識別模組140。
在替換實施方式中，所述指紋識別模組140還可以是分離式的。具體地，如圖8所示，所述指紋識別模組140包括依次層疊排列的接觸層141、訊號傳導層144、訊號接收層145、第一薄膜電晶體陣列150a以及訊號發送層142。也就是說，該訊號發送層142與訊號接收層145分別位於所述第一薄膜電晶體陣列150a的兩側。本替換實施方式所提供的電子裝置100同樣具有製作容易、集成度高等優點，且將訊號發送層142與訊號接收層145分別置於第一薄膜電晶體陣列150a的兩側，可以將絕緣層143省略掉，進而能夠節約成本並更便於生產。
由此，本發明所提供的電子裝置將指紋識別模組140與顯示模組130集成在一起，製作簡單，集成度高。
綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
無
130‧‧‧顯示模組
131‧‧‧觸控面板
132‧‧‧對向基板
133‧‧‧液晶層
140‧‧‧指紋識別模組
141‧‧‧接觸層
141a‧‧‧觸摸面
142‧‧‧訊號發送層
143‧‧‧絕緣層
144‧‧‧訊號傳導層
145‧‧‧訊號接收層
150‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
150a‧‧‧第一薄膜電晶體陣列
150b‧‧‧第二薄膜電晶體陣列
151‧‧‧基板
160‧‧‧膠框

Claims (16)

  1. 一種電子裝置，包括基板、設置在該基板上的顯示模組及指紋識別模組，所述指紋識別模組包括依次層疊排列的接觸層、訊號發送層、訊號接收層以及第一薄膜電晶體陣列，所述訊號發送層用於持續向所述接觸層及訊號接收層發送超聲波訊號，所述接觸層用於根據所感測的手指紋路反射超聲波訊號，所述訊號接收層用於接收超聲波訊號，並將接收到的超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給所述第一薄膜電晶體陣列，所述第一薄膜電晶體陣列用於根據訊號接收層所傳遞的電訊號獲取指紋的灰度圖像，所述顯示模組包括第二薄膜電晶體陣列，所述第二薄膜電晶體陣列用於驅動所述顯示模組顯示畫面，所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上。
  2. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述接觸層的厚度小於超聲波的波長。
  3. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述接觸層包括遠離所述訊號發送層的觸摸面，所述接觸層的厚度滿足：當所述接觸層上沒有物體觸摸時，所述訊號發送層發出的超聲波訊號經該觸摸面反射成為反射訊號後，該反射訊號與該超聲波訊號具有180度的相位差。
  4. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述第一薄膜電晶體陣列包括複數個薄膜電晶體，所述訊號接收層包括復數個與該些薄膜電晶體對應的接收單元，所述接收單元包括聚合物接收器以及接收電路。
  5. 如請求項第4項所述之電子裝置，其中，所述聚合物接收器是由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯、壓電換能器或靜電換能器所形成。
  6. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述訊號發送層是由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯、壓電換能器或靜電換能器所形成。
  7. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述接觸層是由聚酯薄膜、環氧樹脂、硅樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷所形成。
  8. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述指紋識別模組還包括夾設於所述訊號發送層與訊號接收層之間的絕緣層。
  9. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述電子裝置還包括設於在所述訊號接收層上的訊號傳導層，所述訊號傳導層用於將在所述訊號傳導層疊加後的超聲波訊號傳送給訊號接收層。
  10. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述電子裝置還包括設置於所述顯示模組與指紋識別模組之間的膠框，所述膠框用於連接固定該顯示模組與指紋識別模組。
  11. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上组成薄膜電晶體陣列基板，所述薄膜電晶體陣列基板是非晶硅型薄膜電晶體陣列基板、多晶硅型薄膜電晶體陣列基板或低溫多晶硅型薄膜電晶體陣列基板其中之一。
  12. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述顯示模組係液晶顯示器，所述顯示模組還包括依次形成在所述第二薄膜電晶體陣列上的液晶層以及對象基板。
  13. 如請求項第12項所述之電子裝置，其中，所述顯示模組還包括設置於對向基板遠離所述液晶層一側的觸控面板。
  14. 如請求項第1項所述之電子裝置，其中，所述顯示模組係有機發光顯示器，所述顯示模組還包括依次形成在所述第二薄膜電晶體陣列上的有機電致發光層。
  15. 如請求項第14項所述之電子裝置，其中，所述顯示模組還包括設置於有機電致發光層遠離所述液晶層一側的觸控面板。
  16. 一種電子裝置，包括基板、設置在該基板上的顯示模組及指紋識別模組，所述指紋識別模組包括依次層疊排列的接觸層、訊號接收層、第一薄膜電晶體陣列以及訊號發送層，所述訊號發送層用於持續向所述接觸層及訊號接收層發送超聲波訊號，所述接觸層用於根據所感測的手指紋路反射超聲波訊號，所述訊號接收層用於接收超聲波訊號，並將接收到的超聲波訊號轉化為電訊號傳遞給所述第一薄膜電晶體陣列，所述第一薄膜電晶體陣列用於根據訊號接收層所傳遞的電訊號獲取指紋的灰度圖像，所述顯示模組包括第二薄膜電晶體陣列，所述第二薄膜電晶體陣列用於驅動所述顯示模組顯示畫面，所述第一與第二薄膜電晶體陣列共同形成在所述基板上。
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