TWI478025B - 感測方法 - Google Patents

Description

感測方法

本發明是有關於一種感測方法，且特別是有關於一種應用於一顯示模組的感測方法。

隨著光電科技的發展，光感測元件常常被整合於顯示模組當中以使光線感測與畫面顯示可以同時地進行。藉由光感測元件的設計顯示模組可以掃描其外界光線的分布以及變化情形而完成特定的功能。舉例而言，隨不同的使用需求，內建於顯示模組中的光感測元件可以作為指紋辨識器或是觸控感測器。

以一個液晶顯示模組而言，光感測元件可內建於液晶顯示面板的畫素中，而液晶顯示面板會配置於一背光模組上以獲取所需的顯示光源。當使用者以手指接觸或接近於液晶顯示面板的表面，背光模組所提供的光源會被手指反射而使光感測元件接受到反射而來的光線。液晶顯示模組便可藉由這些反射光線的分布情形來進行指紋辨識的功能或是觸控控制的功能。

目前，液晶顯示模組內的光感測元件在進行指紋辨識或是觸控控制時，液晶顯示面板的畫素會全部開啟。然，指紋的圖案較為細密，要達到有效的指紋辨識功能，必須使光感測元件所接收的光線具有明顯的對比。在液晶顯示面板的畫素全部開啟的狀態下，使用者的手指可能同時將光感測元件所在畫素以及鄰近畫素的光線反射回來，因而造成感測光線的對比不夠明顯。為了增加對比，只能透過提高液晶顯示面板的畫素的解析度，或是減少手指與液晶顯示模組的距離，並透過較複雜的運算，解析光感測元件的讀取值，提高液晶顯示模組的製作成本。

本發明提供一種感測方法，可以有效率的提高光感測元件所接收到的光線之對比度而提升被感測物件之影像清晰度。

本發明提出一種感測方法，適用於一顯示模組。顯示模組包括一顯示面板以及一光源。顯示面板配置於光源上，且顯示面板具有多個畫素以及多個光感測元件。各光感測元件內建於其中一個畫素中。顯示模組的感測方法例如是一次開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素，且關閉相鄰於光感測元件的部份畫素以使光感測元件逐步感測光源的一反射光。

在本發明之一實施例中，上述之畫素包括多個顯示畫素以及多個感測畫素，而顯示畫素與感測畫素陣列地排列，且光感測元件內建於感測畫素中。此外，一實施例的開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素的方法包括開啟至少一個感測畫素。

在本發明之一實施例中，上述之一次開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素的方法包括一次開啟多個光感測元件以及對應的畫素。在一實施例中，兩個被開啟的光感測元件之間間隔至少有一個至三個畫素。或是，兩個被開啟的光感測元件至少相距20μm至2mm。此外，被開啟的光感測元件之間的間距可以是一致或是不同。

在本發明之一實施例中，上述之每n×m個畫素被劃分成一感測區域，n與m分別為2～5的整數，而各感測區域內設置至少兩個光感測元件，並且一次開啟每一感測區域中的一個光感測元件以及對應的畫素。一種實施方式的感測方法例如是依照相同的順序開啟不同感測區域內的光感測元件。

基於上述，本發明的光感測元件被開啟時，與光感測元件相鄰的部份畫素被關閉。所以，光感測元件接收到的反射光是光感測元件所在畫素的光線，而不會受到鄰近畫素的光線而干擾。光感測元件所接收到的光線因而具有良好的對比度。所以，顯示模組具有靈敏的感測效能，而顯示模組自身的組裝設計也不需因而受到侷限。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明之一實施例的顯示模組進行光感測時的剖面示意圖，而圖2繪示為圖1之顯示模組中感測畫素的剖面示意圖。請同時參照圖1與圖2，顯示模組100包括一顯示面板102以及一光源104。顯示面板102配置於光源104上，且顯示面板102具有多個畫素110，這些畫素110陣列地排列。此外，顯示面板102具有多個如圖2所繪示的光感測元件114，其對應地內建於畫素100中。

內建有光檢測元件114的畫素110為一感測畫素(未繪示)。當然，顯示面板102中，部份的畫素110可以不內建有光檢測元件114，而為一顯示畫素(未繪示)。也就是說，顯示面板102的設計可以使得部分的畫素110僅具有顯示的功能而部分的畫素110兼具顯示與感測的功能。不過，顯示面板102的設計也可以使得所有的畫素110都兼具顯示與感測的功能，也就是所有的畫素110都設計為內建有光感測元件114。

詳言之，內建有光感測元件114的畫素110是由畫素電極112E以及控制畫素電極112E的開關元件112T來進行顯示的功能。開關元件112T例如包括閘極112G、源極112S與汲極112D三端。同時，畫素110中內建的光檢測元件114，其例如是一光電晶體。光電晶體包括感光層114P以及閘極114G、源極114S與汲極114D三端。

當開關元件112T開啟時，畫素110可以進行顯示而使光線L穿透。同時，使用者的手指F將光線L反射的反射光R會入射光感測元件114以進行感測。藉由這樣的方式，畫素110可以同時進行影像的顯示以及光線的感測。值得一提的是，光感測元件114並不限定於上述的設計，所屬技術領域之通常知識者應知可以內建於畫素110中的其他光感測元件設計都可以應用在顯示模組100中。也就是說，圖2所繪示的光感測元件114僅為舉例說明之用，並非用以限定本發明。

請繼續參照圖1與圖2，顯示模組100的感測方法例如是一次開啟至少一個光感測元件114及其對應的畫素110，且關閉相鄰於光感測元件114的部份畫素110以使多個光感測元件114逐步感測光源104的反射光R。也就是說，在本實施例中，某一個畫素110被開啟時，與其相鄰的畫素110都呈現關閉的狀態。

這樣的感測方法使得每個光感測元件114進行感測時不容易接收到鄰近畫素110的反射光R而有助於提高感測光線的對比度。所以，顯示模組100據有良好的光線感測及圖案辨識能力。亦即，光感測元件114可以更精確地辨識出細密的紋路，例如指紋，而使顯示模組100的感測靈敏度提高。當這樣的感測方法應用於觸控感測時也有助於正確的定義出觸控位置。另外，顯示面板102與顯示模組100的厚度上也不須要有所侷限。舉例來說，顯示面板上可以更配置一保護鏡片106以保護顯示面板102，而不會影響光感測元件114的感測正確性。

具體而言，顯示面板102中的光感測元件114數量眾多，若以一次僅開啟一個光感測元件114的方式進行感測可能會延長感測所需時間。因此，為了提高感測的效率，本實施例的感測方法可以是一次開啟多個光感測元件114以及對應的畫素110。

以圖1而言，兩個內建有光感測元件114的畫素110同時地被開啟以進行感測。這兩個被開啟的畫素110之間例如間隔有四個畫素110。所以，被開啟的畫素110進行感測時手指F不會將鄰近畫素110的光線L反射而造成感測光線的對比度受到干擾。

在其他的實施例中，顯示模組100進行感測時，兩個被開啟的畫素110之間例如間隔至少有一個至三個畫素110。或是，兩個被開啟的畫素110至少相距20μm至2mm。也就是說，本實施例中任兩個相鄰的畫素110不會同時被開啟以進行感測，而同時被開啟的多個畫素110之間必定至少相隔一距離。

圖3繪示為本發明之一實施例的顯示面板進行感測時的上視示意圖。請參照圖3，顯示面板302具有多個畫素310，且畫素310例如呈現陣列排列。每個畫素310如同圖2所繪示的設計。也就是說，畫素310內建有光感測元件(未繪示)而兼具顯示及光線感測的功能。

另外，在本實施例中，每4×4個畫素310被劃分成一感測區域320。顯示面板302的感測方法則例如是一次開啟每一感測區域320中的一個內建於畫素310的光感測元件(未繪示)以進行感測。以圖3而言，每一個感測區域320內位於左下角的畫素310都被開啟以進行感測，所以被開啟的這些畫素310呈現規則的排列且維持一定的間距。換言之，同時被開啟的多個畫素310在橫向方向上會維持一定的間距，而在縱向方向上也會維持一定的間距。

另外，本實施例是以每4×4個畫素310被劃分成一個感測區域320舉例說明。在其他的實施例中，每n×m個畫素310可以被劃分成一感測區域320，其中n與m分別為2～5的整數。也就是說，本實施例並不限定感測區域314的劃分方式。

感測區域320的劃分方式可能影響顯示面板302完成全面的光線感測所需的時間。假設每一個感測區域320內，畫素310被開啟的順序是相同的。本實施例的感測方法例如是進行16次的感測步驟就完成全面的光線感測。當每一感測區域320內所具有的畫素310越多，則須進行更多次的感測步驟才可以完成全面的光線感測。所以，感測區域320的劃分方式可以隨著顯示面板302的尺寸、掃描速度及應用方式而有所不同。

進一步而言，在其他的實施例中，顯示面板302的設計也可以是使部分的畫素310僅具有顯示的功能而部分的畫素310兼具顯示及感測的功能，也就是畫素310可包括多個感測畫素(未繪示)與多個顯示畫素(未繪示)。此時，感測區域320的劃分方式例如是使各感測區域320內設置至少兩個光感測元件(未繪示)。

值得一提的是，圖4繪示為本發明之另一實施例的顯示面板進行感測時的上視示意圖。請參照圖4，顯示面板402中，同時被開啟的多個畫素410之間相隔有不同的間距。也就是說，被開啟的感測畫素410之間不需維持於一定的間距，而使顯示面板402的感測方法具有更多的變化方式。

圖5繪示為圖1的顯示模組採用不同感測方法所獲得之感測光線的強度分布圖。在圖5中，橫軸為相對位置，其單位為mm，而縱軸為感測光線的強度，其單位為lux。分佈線510所表示的是預定感測圖案在剖面上的起伏分布(relief)。分佈線520、530及540則分別為圖1的顯示模組100依照不同方式進行感測時所感測到的光線強度。

分佈線520是顯示模組100依照傳統的感測方法將所有的畫素110一起開啟並進行感測所測得的結果。分佈線530是顯示模組100是顯示模組100中同時開啟以進行感測的畫素110之間間隔有一個未開啟的畫素110時所測得的結果。分佈線540則是顯示模組100是顯示模組100中同時開啟以進行感測的畫素110之間間隔有二個未開啟的畫素110時所測得的結果。

由圖5可以清楚知道，同時進行感測的多個畫素100之間間隔越多個未開啟畫素110時，顯示模組100可以測得的光線對比度越高。所以，本發明上述之實施例所提出感測方法可以正確地定義出預定感測圖案的起伏。當這樣的感測方法應用於指紋辨識時，可以獲得較為精確的感測結果。值得一提的是，本發明上述實施例的感測方法除了可以應用於指紋辨識的功能外，也可以應用於觸控感測的功能。由於，上述感測方法可以提高感測光線的對比度，所以有助於提升觸控感測的靈敏性。

綜上所述，本發明的感測方法在光感測元件進行感測時，關閉相鄰的畫素。光感測元件不易受到相鄰畫素的光線所影像而使所感測的光線對比度較大。所以，顯示模組在光感測功能上具有良好的靈敏性，而可以精準地判對細密圖案的起伏情形。也因此，顯示模組的厚度可以不須為了維持良好的光線感測能力而受到局限。所以，應用本發明的感測方法時，顯示模組的組裝設計具有較大的彈性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．顯示模組

102、302、402．．．顯示面板

104．．．光源

106．．．保護鏡片

110、310、410．．．畫素

112D、114D．．．汲極

112E．．．畫素電極

112G、114G．．．閘極

112S、114S．．．源極

112T．．．開關元件

114．．．光感測元件

114P．．．感光層

320．．．感測區域

510、520、530、540．．．分佈線

F．．．手指

L．．．光線

R．．．反射光

圖1繪示為本發明之一實施例的顯示模組進行光感測時的剖面示意圖。

圖2繪示為圖1之顯示模組中感測畫素的剖面示意圖。

圖3繪示為本發明之一實施例的顯示面板進行感測時的上視示意圖。

圖4繪示為本發明之另一實施例的顯示面板進行感測時的上視示意圖。

圖5繪示為圖1的顯示模組採用不同感測方法所獲得之感測光線的強度分布圖。

302．．．顯示面板

310．．．畫素

320．．．感測區域

Claims (10)

1. 一種感測方法，適用於一顯示模組，該顯示模組包括一顯示面板以及一光源，該顯示面板配置於該光源上，該顯示面板具有多個畫素以及多個光感測元件，各該光感測元件內建於其中一個畫素中，該感測方法包括：一次開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素，且同時地關閉相鄰於該光感測元件的部份該些畫素以使該些光感測元件逐步感測該光源的一反射光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感測方法，其中該些畫素包括多個顯示畫素以及多個感測畫素，該些顯示畫素與該些感測畫素陣列地排列，且該些光感測元件內建於該些感測畫素中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之感測方法，其中開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素的方法包括開啟至少一個感測畫素。
4. 如申請專利範圍第1項所述之感測方法，其中一次開啟至少一個光感測元件以及對應的畫素的方法包括一次開啟多個光感測元件以及對應的畫素。
5. 如申請專利範圍第4項所述之感測方法，其中兩個被開啟的光感測元件之間間隔至少有一個至三個畫素。
6. 如申請專利範圍第4項所述之感測方法，其中兩個被開啟的光感測元件至少相距20μm至2mm。
7. 如申請專利範圍第4項所述之感測方法，其中被開啟的光感測元件之間的間距一致。
8. 如申請專利範圍第4項所述之感測方法，其中被開啟的光感測元件之間的間距不同。
9. 如申請專利範圍第1項所述之感測方法，其中每n×m個畫素被劃分成一感測區域，n與m分別為2~5的整數，而各該感測區域內設置至少兩個光感測元件，並且一次開啟每一該感測區域中的一個光感測元件以及對應的畫素。
10. 如申請專利範圍第9項所述之感測方法，其中依照相同的順序開啟不同感測區域內的該些光感測元件。