TWI592846B - 具雙面發光設計之顯示模組 - Google Patents

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TWI592846B
TWI592846B TW105100821A TW105100821A TWI592846B TW I592846 B TWI592846 B TW I592846B TW 105100821 A TW105100821 A TW 105100821A TW 105100821 A TW105100821 A TW 105100821A TW I592846 B TWI592846 B TW I592846B
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卓恩宗
劉品妙
吳宗典
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友達光電股份有限公司
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Description

具雙面發光設計之顯示模組
本發明係關於一種顯示模組；具體而言，本發明係關於一種同時具顯示及感應設計之顯示模組。
隨顯示技術和感應技術的進展，越來越多顯示裝置將感應功能及顯示功能結合而發展出各式方便的產品。就感應技術可進行的應用中，觸控功能是較為廣泛使用的一種。目前即有部分產品將原有的實體按鍵保留，並結合觸控功能及顯示功能，以提供兼具按鍵操作與觸控操作等多樣化的操作方式。
目前具有感應功能及顯示功能結合的顯示裝置之中，以使用電容式辨識元件作為感應功能者為多數。然而，這些顯示裝置為了使電容式辨識元件能順利運作，通常需使用獨立系統資源。如此一來，將會增加顯示裝置的體積。有鑑於此，現有顯示裝置的結構仍有待改進。
本發明之一目的在於提供一種顯示模組，可在兼具感應功能的狀況下減少顯示模組的體積。
顯示模組包含光源層及感應單元層。光源層具有顯示側及背向顯示側的感應側。光源層包含可產生具有第一波長之第一光線的複數第一光源，以及可產生具有第二波長之第二光線的複數第二光源。第一光線至少部分直接或間接朝向感應側發出；第二光線至少部分直接或間接朝向顯示側發出，且第二波長不同於第一波長。感應單元層係設置於光源層之感應側。在感應模式下，第一光源被點亮以產生第一光線提供為感應單元層使用；在顯示模式下，第二光源被點亮以產生第二光線在顯示側進行影像顯示。
顯示模組光源驅動方法包含下列步驟：將影像分為多個區域並計算各區域的亮度，以產生計算結果；點亮第一光源以產生第一光線，並根據計算結果調節第一光源朝感應側發出的發光強度；點亮第二光源以產生第二光線，並根據計算結果調節第二光源的朝液晶層發出的發光強度。
10‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧顯示模組
110‧‧‧光源層
110a‧‧‧顯示側
110b‧‧‧感應側
111‧‧‧第一光源
111a‧‧‧第一光線
112‧‧‧第二光源
112a‧‧‧第二光線
113‧‧‧第三光源
113a,113b‧‧‧第三光線
115‧‧‧第一電極層
117‧‧‧第二電極層
130‧‧‧感應單元層
132‧‧‧感應單元
150‧‧‧第一基板
152‧‧‧第二基板
154‧‧‧覆蓋基板
156‧‧‧彩色濾光基板
158‧‧‧顯示驅動基板
170,170a,170b‧‧‧反射單元
190‧‧‧液晶層
1102‧‧‧光阻層
1104‧‧‧絕緣層
1106‧‧‧金屬反射層
1108‧‧‧訊號線
1110‧‧‧黏著層
1302‧‧‧電容電極
1304‧‧‧源極
1306‧‧‧光感應層
1308‧‧‧透明共同電極
1310‧‧‧閘極
1312‧‧‧閘極絕緣層
1314‧‧‧非晶矽層
1316‧‧‧汲極
1317‧‧‧平坦層
1318‧‧‧第一保護層
1320‧‧‧第二保護層
1322‧‧‧遮光層
1324‧‧‧光感應層
1326‧‧‧透明電極
1328‧‧‧導電層
a‧‧‧第一強度
b‧‧‧第二強度
圖1A為本發明顯示模組之實施例側視圖；圖1B為第一光源及第二光源分佈設置的實施例示意圖；圖2為顯示模組具有不同出光方式之實施例側視圖；圖3為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之實施例時序圖；圖4A為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之另一實施例時序圖；圖4B為應用本發明顯示模組之一量測方式示意圖；圖5A為光源層與感應層位於第一基板相反側之不同實施例側視圖；圖5B為第一基板設置感應單元的結構剖面圖；圖6A為光源層與感應層位於第一基板同一側之實施例側視圖； 圖6B為顯示模組的結構剖面圖；圖7A為顯示模組具有第三光源之實施例示意圖；圖7B為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之另一實施例時序圖；圖8A為採用具有液晶層之顯示模組的實施例側視圖；圖8B及圖8C為第一光源及第二光源分佈設置的不同實施例示意圖；以及圖9為顯示模組光源驅動方法的實施例流程圖。
本發明係提供一種顯示模組，其第一光源及第二光源可在不同時間被點亮，並分別朝感應側及顯示側發出。本發明之顯示模組較佳可運用於自發光的顯示裝置，如微發光二極體顯示器，但不以此為限，顯示模組亦可運用於非自發光的顯示裝置上，如液晶顯示器。
圖1A為本發明顯示模組100之實施例側視圖。如圖1A所示，顯示模組100包含光源層110及感應單元層130。光源層110具有顯示側110a及背向顯示側110a的感應側110b，感應單元層130係設置於光源層110之感應側110b。光源層110包含可產生第一光線111a的複數第一光源111，以及可產生第二光線112a的複數第二光源112。如圖1A所示，顯示模組100包含第一基板150及第二基板152。第一光源111及第二光源112係設置於第一基板150上。感應單元層130包含設置在第二基板152上的複數感應單元132。感應單元132例如為光源接收器。
請參考圖1B的光源分佈設置示意圖。如圖1B所示，第一光源111及第二光源112係呈畫素陣列地分佈設置於第一基板上。於一實施例，第一光源111及第二光源112較佳為微發光二極體，且較佳為畫素尺寸。第一光源111及第二光源112較佳均具有高亮度且各光源可單獨驅動發光， 採用微發光二極體的顯示模組具自發光特性，可進一步減少整體結構厚度。
就出光方式而言，第一光源111及第二光源112可採用單側發光的光源。如圖1A所示，第一光線111a可直接朝向感應側110b發出，且第二光線112a可直接朝向顯示側110a發出。第二光線112a的第二波長不同於第一光線111a的第一波長。舉例而言，以具有紅外線光的微發光二極體作為第一光源，且以具有紅/綠/藍色光的微發光二極體作為第二光源。此外，顯示模組100可用於感應模式及顯示模式。在感應模式下，第一光源111被點亮以產生第一光線111a提供為感應單元層130使用。舉例而言，第一光線111a朝待測物照射後，部分第一光線111a反射而為感應單元層的複數感應單元132接收。因此，感應單元132可分別對應第一光源111a呈陣列分佈，以接收第一光線111a的變化(例如光強度的改變)。在顯示模式下，第二光源112被點亮以產生第二光線112a在顯示側110a進行影像顯示。藉此設計，顯示模組100可兼具顯示功能及感應量測功能。
圖2為顯示模組100具有不同出光方式之實施例側視圖。與前一實施例的差異在於，光源層110除前述之第一光源111及第二光源112外，還包含第一電極層115、第二電極層117以及複數反射單元170。如圖2所示，第一電極層115係設置於第一光源111及第二光源112的顯示側110a，並分別與第一光源111及第二光源112電連接。第二電極層117係設置於第一光源111及第二光源112的感應側110b，並分別與第一光源111及第二光源112電連接。反射單元170係設置於第一光源111的顯示側110a或是設置於第二光源112的感應側110b。具體而言，反射單元170係設置於第一電極層115對應於第一光源111之外側，或是設置於第二電極層117對應於第二光源112之外側，藉此將射向感應側110b/顯示側110a的光線導向相反側。
在圖2的實施例，第一光源111及第二光源112可採用雙向發光或整體發光的光源，亦即，光源可同時朝感應側110b和顯示側110a發出光線，使第一光線111a至少部分直接或間接朝向感應側110b發出，或是使第二光線112a至少部分直接或間接朝向顯示側110a發出。如圖2所示，部分第一光線111a係直接朝向感應側110b發出，另一部分的第一光線111a朝顯示側110a發出後經反射片170反射再射向感應側110b；換言之，設置於顯示側110a的反射單元170可反射第一光線111a，使第一光線111a自感應側110b射出。類似地，部分第二光線112a係直接朝向顯示側110a發出，另一部分的第二光線112a朝感應側110b發出後經反射片170反射再射向顯示側110a；換言之，亦即，設置於感應側110b的反射單元170可反射第二光線112a，使第二光線112a自顯示側110a射出。藉此，顯示模組100可利用反射單元170調整光線的分布，達到出光均勻的效果，並可提高光的利用率。
圖3為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之實施例時序圖。如前所述，顯示模組可用於感應模式及顯示模式，並在不同的模式下控制所要點亮的光源。進一步而言，感應模式及顯示模式可視需求採用不同的啟動時序。如圖3所示，在感應模式(時間t1~t2)點亮第一光源111。顯示模式係於感應模式結束後起始(即自時間t3開始)，並在顯示模式點亮第二光源112。在實際的應用中，前述時序控制可用於例如靜脈辨識，利用紅外線光微發光二極體作為第一光源，並於感應模式發射第一光線拍攝靜脈紋路，由感應單元接收並分析紅外線光的吸收變化。接著利用紅/綠/藍色光的微發光二極體作為第二光源，並於顯示模式發射第二光線顯示拍攝結果。
需說明的是，在上述實施方式，第一光源係選用波長大於可見光的紅外線。但不限於此，第一光源可視待測物種類與表面特性而改變 所選的光源類型，或是波長小於可見光之光源。此外，第一光線的強度較佳小於第二光線的強度，強度較大的第二光線可提供顯示側在室內及室外等不同環境下充足的顯示亮度，而第一光線因無此需求，故具有較小的強度即可，以達到節電的效果。在其它實施例，在顯示模組中可設置環境光偵測模組，以配合使用環境調節第二光源的強度，達到省電效果。
圖4A為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之另一實施例時序圖。如圖4A所示，在感應模式(即自時間t1開始)點亮第一光源111，並且使第一光源111持續點亮。顯示模式係於感應模式起始後一時間間隔後起始(即自時間t2開始)。如圖4A所示，在顯示模式點亮第二光源112，並且使第二光源112持續點亮，呈現顯示模式與感應模式並行的狀態。在實際的應用中，前述時序控制可用於脈博量測。請配合參考圖4B。如圖4B所示，使用本發明顯示模組的顯示裝置10利用紅外線光的微發光二極體作為第一光源，並於感應模式發射第一光線111a持續量測脈搏數，由感應單元接收量測值。接著利用紅/綠/藍色光的微發光二極體作為第二光源，並於顯示模式發射第二光線112a顯示量測結果，並同時持續脈博量測。
顯示模組可依製程需求選擇不同結構。請參考圖5A及圖6A。圖5A及圖6A為顯示模組100設置光源層110之不同實施例側視圖。如圖5A所示，顯示模組100包含光源層110及感應單元層130。光源層110及感應單元層130係分別設置於第一基板150的相反側。待光源層110及感應單元層130完成後，再於顯示側110a設置覆蓋基板154。感應單元的具體結構請參考圖5B所例示之第一基板150設置第一光源111與感應單元132的結構剖面圖。如圖5B所示，在第一基板150的顯示側110a設有第一光源111且感應側110b係位於相反側沉積形成感應單元132。如圖5B所示，除去部分光阻層1102後並於預定位置設置第一光源111。第一光源111 的上下兩端各連接訊號線1108並朝兩側延伸而出，連接至面板外的控制結構(圖未示)。第一光源111接近基板150的一側至光阻層1102的側面可視需求設置金屬反射層1106，以調整出光率，第一光源111設置處的其餘部分則填充絕緣層1104。感應側110b於第一基板150上沉積電容電極1302、源極1304、第一保護層1318、光感應層1306、透明共同電極1308、第二保護層1320以形成感應單元132。感應單元132和相反側的第一光源111可以自不同的控制結構接收訊號，因此光源的導通方式可與使用獨立背光模組相同。舉例而言，基板正反兩面的訊號藉軟性電路板接到基板外部的電路板上，再由各自的驅動IC接收訊號。鄰接感應單元132處則沉積閘極1310、閘極絕緣層1312、非晶矽層1314、汲極1316、第一保護層1318、遮光層1322、第二保護層1320以形成薄膜電晶體來驅動感應單元。藉此，可在同一基板上完成光源層及感應單元層，以減少整體厚度。
另外請見圖6A之顯示模組，如圖6A所示，顯示模組100的光源層110及感應單元層130係設置於第一基板150的同側。換言之，光源層110係設置於第一基板150上，而感應單元層130係設置於光源層110相反於第一基板150之一側。顯示模組的具體結構請參考圖6B。如圖6B所示之局部結構剖面，在第一基板150的感應側110b沉積形成第一光源111及感應單元132。於第一基板150上沉積導電層1328、第一保護層1318、源極1304、平坦層1317、光感應層1324、透明電極1326、第二保護層1320以形成感應單元132。第一光源111藉黏著層1110設置於第一保護層1318，遠離基板150的一側則為沉積源極1304、平坦層1317以及第二保護層1320所覆蓋。鄰接感應單元132處則沉積閘極1310、第一保護層1318、非晶矽層1314、汲極1316、平坦層1317、第二保護層1320以形成薄膜電晶體來驅動感應單元。藉此設計，第一基板150可供光源層110及感應單元層130 設置，並兼具覆蓋保護的效果，可進一步減少顯示模組100的體積。
另外，顯示模組可依實際應用調整光源的出光，以改變為不同的結構。圖7A為顯示模組100具有第三光源113之實施例示意圖。如圖7A所示，顯示模組100包含光源層110及感應單元層130。光源層110包含設置於第一基板150上的第一光源111、第二光源112以及第三光源113。感應單元層130包含設置在第二基板152上的複數感應單元132。第一電極層115係設置於第一光源111、第二光源112、第三光源113的顯示側110a,並分別與第一光源111、第二光源112、第三光源113電連接。第二電極層117係設置於第一光源111~第三光源113的感應側110b，並分別與第一光源111~第三光源113電連接。在光源層110的顯示側110a或感應側110b係設有反射單元170。
在圖7A的實施例，第一光源111、第二光源112以及第三光源113可採用雙向發光的光源。第三光源113產生具有第三波長之第三光線113a，第三波長不同於第一波長或第二波長。設置於顯示側110a的反射單元170可反射第一光線111a，使第一光線111a自感應側110b射出。設置於感應側110b的反射單元170可反射第二光線112a，使第二光線112a自顯示側110a射出。此外，反射單元(170a,170b)係設置於第一電極層115對應於第三光源113之外側。相較於對應第一光源111之反射單元170係自第一基板150投影方向遮蔽第一光源111朝顯示側110a的出光路徑，對應第三光源113之反射單元170a係自顯示側110a露出部分第三光源113朝顯示側110a的出光路徑，使第三光線部分直接或間接朝向顯示側110a發出且部分直接或間接朝向感應側110b發出，亦即，第三光源113可朝兩側(顯示側110a與感應側110b)發出第三光線。
具體而言，如圖7A所示，部分第三光線113a係直接朝向 感應側110b發出，部分第三光線113b則直接朝向顯示側110a發出，且部分朝向顯示側110a發出的第三光線113b係朝顯示側110a發出後經反射片170a反射再射向感應側110b。藉此，第三光線可部分提供為感應單元層使用，且部分提供至顯示側進行影像顯示。此外，亦可選擇將反射單元170b設置於第二電極層117對應於第三光源113之外側，並自感應側110b露出部分第三光源113朝感應側110b的出光路徑，以達到如前述第三光線部分提供至感應側且部分提供至顯示側的效果。
圖7B為顯示模組啟動感應模式與顯示模式之另一實施例時序圖。如圖7B所示，顯示模組可用於感應模式及顯示模式。在感應模式下，點亮第一光源111及第三光源113(即自時間t1開始)，並且使第一光源111及第三光源113持續點亮。第一光源111產生第一光線提供為感應單元層使用，且第三光源113產生具有第一強度a之第三光線提供為感應單元層使用。在顯示模式下，點亮第二光源112(即自時間t2開始)，並調整第三光源的強度。第二光源112產生第二光線在顯示側進行影像顯示，且第三光源113產生具有第二強度b之第三光線在顯示側進行影像顯示。在實際的應用中，前述時序控制較佳可用於血氧監控，舉例而言，以具有紅外線光的微發光二極體作為第一光源，以具有綠藍色光的微發光二極體作為第二光源，且以具有紅色光的微發光二極體作為第三光源。第一光源和第三光源於感應模式分別發射第一光線和第三光線監控血氧濃度，由感應單元接收並比較量測值。因此，感應單元可分別對應第一光源、第三光源的位置呈陣列分佈，以接收第一光線和第三光線的變化(例如光強度的改變)，或可分別對應第一光源、第二光源及第三光源呈陣列分佈，以增加接收第一光線和第三光線的範圍。接著於顯示模式，第二光源發射第二光線並與朝向顯示側發出的部分第三光線共同顯示量測結果。
需說明的是，在上述實施方式，第三光線的第一強度係小於第二強度，其中第一強度可與第一光線的強度實質相等，第二強度可與第二光線的強度實質相等，以配合第二光線的強度提供較佳顯示效果，並提供顯示側在室內及室外等不同環境下充足的顯示亮度。在其它實施例，第二強度亦可隨第二光源的強度而改變，故第三光線不限於第一強度小於第三強度的情形。
圖8A為採用具有液晶層190之顯示模組的實施例側視圖。如圖8A所示，顯示模組100包含液晶層190、光源層110以及感應單元層130。光源層110具有顯示側110a及背向顯示側110a的感應側110b。第一光源111及第二光源112係設置於第一基板150上。感應單元132係設置於光源層之感應側110b，且位於第一基板150背對於第一光源111及第二光源112之一面。液晶層190係位於光源層110之顯示側110a，且夾設於彩色濾光基板156和顯示驅動基板158之間。
在圖8A的實施例，第一光源111及第二光源112可以發光二極體作為背光源。第一光源111及第二光源112為單側發光且具有不同波長。如圖8A所示，第一光線111可直接朝向感應側110b發出，且第二光線112可直接朝向顯示側110a發出。此外，如圖8B所示，第一光源111及第二光源112係呈陣列地分佈設置於第一基板150上，藉由區域調光的方式分別點亮第一光源111和第二光源112。舉例而言，顯示模組可將顯示影像或量測影像範圍分為多個區域並計算各區域的亮度，再根據計算結果調節第一光源和第二光源的強度。以達到類似前述之微發光二極體在感應/顯示模式下，可單獨驅動發光的效果。另外如圖8C所示，第一光源111、第二光源112可視顯示畫面與量測範圍的大小改變分布密度，以提升顯示效果，且使感應量測的準確度可以提高。
圖9為顯示模組光源驅動方法的實施例流程圖。如圖9所示，採用具有液晶層之顯示模組的顯示模組光源驅動方法包含下列步驟：在步驟S1010，將影像分為多個區域並計算各區域的亮度，以產生一計算結果；在步驟S1030，點亮第一光源以產生第一光線，並根據計算結果調節第一光源朝感應側發出的發光強度；在步驟S1050，點亮第二光源以產生第二光線，並根據計算結果調節第二光源朝液晶層發出的發光強度。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。
100‧‧‧顯示模組
110‧‧‧光源層
110a‧‧‧顯示側
110b‧‧‧感應側
111‧‧‧第一光源
111a‧‧‧第一光線
112‧‧‧第二光源
112a‧‧‧第二光線
130‧‧‧感應單元層
132‧‧‧感應單元
150‧‧‧第一基板
152‧‧‧第二基板

Claims (13)

  1. 一種顯示模組，包含：一光源層，具有一顯示側及一感應側背向該顯示側；其中該光源層包含：複數第一光源，產生具有一第一波長之一第一光線，且該第一光線至少部分朝向該感應側發出；以及複數第二光源，產生具有一第二波長之一第二光線，且該第二光線至少部分朝向該顯示側發出；其中，該第二波長不同於該第一波長；一第一基板，該些第一光源及該些第二光源係成陣列地分布設置於該第一基板上；以及一感應單元層，設置於該光源層之該感應側；其中，在一感應模式下，該些第一光源被點亮以產生該第一光線提供為該感應單元層使用；在一顯示模式下，該些第二光源被點亮以產生第二光線在該顯示側進行影像顯示。
  2. 如請求項1所述之顯示模組，其中該光源層包含複數反射單元，設置於該些第一光源的該顯示側，以反射至少部分該第一光線自該感應側射出；或設置於該些第二光源的該感應側，以反射至少部分該第二光線自該顯示側射出。
  3. 如請求項2所述之顯示模組，其中該光源層包含：一第一電極層，設置於該些第一光源及該些第二光源的該顯示側，並分別與該些第一光源及該些第二光源電連接；以及一第二電極層，設置於該些第一光源及該些第二光源的該感應側，並分別與該些第一光源及該些第二光源電連接； 其中，該些反射單元係設置於該第一電極層對應於該些第一光源之外側或設置於該第二電極層對應於該些第二光源之外側。
  4. 如請求項1所述之顯示模組，其中該顯示模式係於該感應模式結束後起始。
  5. 如請求項1所述之顯示模組，其中該顯示模式係於該感應模式起始後一時間間隔後起始，且與該感應模式並行。
  6. 如請求項1所述之顯示模組，其中該第一光線的強度小於該第二光線的強度。
  7. 如請求項1所述之顯示模組，其中該第一波長係大於該第二波長。
  8. 如請求項1所述之顯示模組，其中該感應單元層包含複數感應單元，該些感應單元分別對應該些第一光源呈陣列分佈。
  9. 如請求項1所述之顯示模組，其中該光源層及該感應單元層係分別設置於該第一基板的相反側。
  10. 如請求項1所述之顯示模組，其中該光源層係設置於該第一基板上，該感應單元層係設置於該光源層相反於該第一基板之一側。
  11. 如請求項1所述之顯示模組，其中該光源層包含一第三光源，該第三光源產生具有一第三波長之一第三光線，該第三波長不同於該第一波長或該第二波長；該第三光線部分直接或間接朝向該顯示側發出且部分直接或間接朝向該感應側發出；在該感應模式下，該些第三光源被點亮以產生具有一第一強度之該第三光線提供為該感應單元層使用；在該顯示模式下，該些第三光源被點亮以產生具有一第二強度之第三光線在該顯示側進行影像顯示。
  12. 如請求項11所述之顯示模組，其中該第一強度係小於該第二強度。
  13. 一種顯示模組光源驅動方法，顯示模組包含具有相背之一顯示側及一感 應側的光源層、設置於該感應側的感應單元層，以及位於該顯示側的液晶層，該感應側係背向該顯示側，且該光源層包含複數第一光源和複數第二光源，該顯示模組光源驅動方法包含下列步驟：將影像分為多個區域並計算各區域的亮度，以產生一計算結果；點亮該些第一光源以產生一第一光線，並根據該計算結果調節該些第一光源朝該感應側發出的發光強度；以及點亮該些第二光源以產生一第二光線，並根據該計算結果調節該些第二光源的朝該液晶層發出的發光強度。
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