TWI732186B - 屏下式感測顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明為提供一種屏下式感測顯示裝置，包含一液晶顯示模組，及一濾波感測模組。特別的是該濾波感測模組具有一濾波單元，及一光感測單元，該濾波單元設置於該背光單元反向該顯示面的一側，用以對通過該濾波單元的光進行濾波，而讓具有預定波長範圍的光通過，該光感測單元位於該濾波單元遠離該背光單元的一側，用以感測通過該濾波單元的該具有預定波長範圍的光，利用於光感測單元前設置濾波單元，因此可僅讓具有預定波長範圍的光通過濾波單元而被光感測單元感測，從而可提升感測靈敏度。

Description

屏下式感測顯示裝置
本發明是有關於一種感測顯示裝置，特別是指一種屏下式感測顯示裝置。
指紋辨識是目前電子產品常用於進行身分識別或認證的方法。因此，如何快速、準確的辨認待測指紋，是相關技術領域者積極努力的方向。其中，以屏下式指紋辨識觸控顯示器而言，則是利用將指紋辨識感測模組整合於觸控顯示元件下方而得。然而，因為此類元件結構是將指紋辨識感測模組設置在觸控顯示元件之下，因此，用於辨識的感測入射光容易受到觸控顯示元件的干擾或影響，導致有感測靈敏度降低、解析度不足或辨識速度減慢的缺點。
配合參閱圖1，美國專利第US2018/0225498 A1公開號，公開一種可產生3D指紋數據的感測器。包含一位於顯示器的畫素13下方的光學影像感測器12，該等畫素13可用於提供感測用光源、一位於光學影像感測器12上方的光學膠14、位於該光學膠14上的透光性支撐件15，及經由該透光性支撐件15與該光學膠14相間隔並位於該顯示器的畫素13下方的針孔遮罩層16、一包覆該畫素13的封裝層17、一透明的覆蓋層19、一介於該封裝層17及覆蓋層19之間的光學膠18，及/或一個感測光源101。其中，該針孔遮罩層16具有多個可讓光線透過的開口161。該覆蓋層19會定義出一觸碰區，當手指100接觸該觸碰區時，自該畫素13發出的光會被反射，然後穿過該針孔遮罩層16的開口161後而被該等光學影像感測器12接收感測。其主要利用該針孔遮罩層16作為透鏡，並利用該針孔遮罩層16開口161之間的距離、開口161的口徑，以及透光性支撐件15和覆蓋層19的厚度控制反射入射光的解析度，以提升指紋辨識解析度。
因此，本發明之目的，即在提供一種可提升感測靈敏度的屏下式感測顯示裝置。
於是，本發明該屏下式感測顯示裝置包含一液晶顯示模組及一濾波感測模組。
該液晶顯示模組具有一用於顯示的顯示面，及一與該顯示面間隔設置，用於提供顯示用光源的背光單元。
該濾波感測模組具有一濾波單元，及一光感測單元。該濾波單元設置於該背光單元反向該顯示面的一側，用以對通過該濾波單元的光進行濾波，而讓具有預定波長範圍的光通過，該光感測單元位於該濾波單元遠離該背光單元的一側，用以感測通過該濾波單元的該具有預定波長範圍的光。
本發明之功效在於：利用於光感測單元前設置濾波單元，因此可僅讓具有預定波長範圍的光通過濾波單元而被光感測單元感測，從而可提升感測靈敏度。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。此外，圖式中的結構僅為表示元件間的相對位置關係，並非表示實際尺寸或是元間之間的比例關係。
參閱圖2，本發明屏下式感測顯示裝置的一第一實施例包含一液晶顯示模組2、一濾波感測模組3，及一電路控制模組4。且該液晶顯示模組2、該濾波感測模組3，及該電路控制模組4是被整合封裝於一外殼(圖未式)中。
該液晶顯示模組2具有一個液晶顯示單元21，及一位於該液晶顯示單元21的一側，用於提供顯示用光源的背光單元22，其中，該液晶顯示單元21具有一用於對外顯示的顯示面211，且該顯示面211具有一用於感測辨識的辨識區212。以手機為例，該辨識區212可以是用於供使用者進行指紋辨識的起始鍵(HOME鍵)區域。該背光單元22位於該液晶顯示單元21反向該顯示面211的一側。要說明的是，該液晶顯示模組2即為本技術領域習知的液晶顯示器，由於液晶顯示器的相關結構為本技術領域者週知，因此，於此不再多加贅述。
該濾波感測模組3具有一濾波單元31，及一光感測單元32。
該濾波單元31設置於該背光單元22反向該顯示面211的一側，用以對通過該濾波單元31的光進行濾波，而讓具有預定波長範圍的光通過。該光感測單元32位於該濾波單元31遠離該背光單元22的一側，用以感測通過該濾波單元31的該具有預定波長範圍的光。
該電路控制模組4具有一用以控制該光感測單元32訊號傳輸的第一控制電路(圖未示)。要說明的是，該電路控制模組4可以是該液晶顯示單元21與該光感測單元32共用，而用於控制該液晶顯示單元21及該光感測單元32，或是，該電路控制模組4也可以是獨立設置，而單獨控制該光感測單元32，並無須特別限制。於圖2中，是以該電路控制模組4可同時用於控制該背光單元22及該光感測單元32為例說明。
詳細的說，該濾波單元31具有一可透光的基板311，及一形成於該基板311表面的功能層312。其中，該基板311可以是透明板，或是具有電路的透光電路板，該功能層312為一可令具預定波長範圍的光通過的光學層。此外，為了減低該濾波單元31影響入射光的穿透而影響該光感測單元32的光感測度，該濾波單元31的透光度不小於60%。
更具體的說，前述具有可讓特定波長之光通過的濾波效果的該功能層312，即相當於一般通稱的帶通濾光片，其目的是擋掉特定波長光區以外的光，而讓具有特定波長範圍的光通過。該功能層312可視所欲選擇之光區的通帶、止帶以及光譜要求，而選擇可吸收特定波長的材料組合，及/或利用具有不同折射率、膜厚、及膜層堆疊等光學薄膜的搭配結合而得。由於帶通濾光片的光學薄膜設計已為相關技術領域者所知悉，因此，於此不再多加贅述。
考慮配合該光感測單元32對光的感測靈敏度，較佳地，該功能層312為設計成具有可讓綠光波長範圍(570~480nm)通過的濾波效果。
此外，要說明的是，該濾波單元31的正投影區域可以是局部或全面對應該背光單元22。也就是說，該濾波單元31可視製程及需求設計，而全面的對應形成該背光單元22的表面，或是僅形成於該背光單元22表面對應該液晶顯示單元21的特定位置區域(如圖2所示的該辨識區212)，而無需特別限定。於該第一實施例中，是以該濾波單元31全面的對應形成該背光單元22的表面為例說明，然實際實施時，並不限制於此。
該光感測單元32與一電路板5連接，位於該濾波單元31遠離該背光單元22的一側，且介於該電路板2與該背光單元22之間，用以感測通過該濾波單元31的具有預定波長範圍的光。該光感測單元32具有多個設置於該電路板5的光感測晶片321，及多個與該等光感測晶片321電連接的薄膜電晶體(圖未式)。其中，該等光感測晶片321則可選自感光耦合元件(CCD)或互補式金氧半導體元件(CMOS)，該等薄膜電晶體可透過該電路板5與該電路控制模組4訊號連接，而可藉由該電路控制模組4控制該等光感測晶片321的訊號傳輸。
要說明的是，該光感測單元32與前述該濾波單元31雷同，可以是全面的對應形成該濾波單元31的表面，或是僅形成於該濾波單元31表面對應該液晶顯示單元21的特定位置區域(如圖2所示的該辨識區212)，以於使用者手指接觸或靠近該HOME鍵時進行辨識感測。
續參閱圖2，以手指感測為例，當使用者的手指100靠近或觸碰該屏下式感測顯示裝置的該辨識區212時，自該背光單元22發出的光會被使用者的手指100阻擋反射，而朝向該濾波感測模組3入射。反射的入射光通過該濾波單元31時，會先藉由該濾波單元31將不必要的干擾波長濾除，僅讓對應該等光感測晶片321可感應之波長範圍的光通過，而可有效提升該等光感測晶片321的感測靈敏度。
此外，要再說明的是，於一些實施例中，該濾波單元31也可以是不需要有該基板311。而是直接將該功能層312形成於該於該背光單元22反向該顯示面211的表面，也可達成相同的濾波目的。
參閱圖3，本發明屏下式感測顯示裝置的一第二實施例，其結構與該第一實施例大致相同，不同處在於該濾波感測模組3，茲僅就該濾波感測模組3說明如下。
該第二實施例的該濾波感測模組3與該第一實施例相同，也具有該濾波單元31，及該光感測單元32，不同處在於該濾波單元31沒有該基板311，而是將該具有濾波功能的功能層312直接形成於該等光感測晶片321的表面。藉由直接將具有濾波功能的該功能層312形成於該等光感測晶片321，可達成濾波並減少入射至該等光感測晶片321的光損耗。
參閱圖4，本發明屏下式感測顯示裝置的一第三實施例，其結構與該第一實施例大致，不同處在於該第三實施例的濾波單元31除了可達成濾波目的之外，還可具有收光效果。茲僅就該濾波單元31說明如下。
詳細的說，該第三實施例的該濾波單元31的功能層312，具有一濾光膜313，及一收光膜314。
該濾光膜313具有可讓特定波長之光通過的濾波效果，即相當於該第一實施例說明的帶通濾光片。該收光膜314則是具有可令接觸至該收光膜314的光經折射後改變光路徑並收斂至一預設區域的光學結構。其中，該收光膜314可以是由不同折射率、膜厚、角度的光學膜層堆疊及結構設計，藉由不同特性的光學膜層搭配，改變入射光路徑，讓經由不同位置入射至該收光模314的光平移收斂至對應該等光感測晶片321的設置區域，而增大感測的範圍。由於該收光膜314的光學結構設計與收斂角度之間的關係為相關技術領域者所知悉，因此，於此不再多加贅述。本實施例是利用該收光膜314的光學結構設計，讓接觸至該收光膜314的光可平移收斂至對應該等光感測晶片321的區域，而可用於增加感測範圍。
要說明的是，圖4是以該濾光膜313及該收光膜314依序形成於該基板311的同一側為例說明，然，實際實施時，該濾光膜313及該收光膜314可依據需求及設計，形成於該基板311的同一側或不同側，且該濾光膜313及該收光膜314的先後順序並無限定，可以是先濾光再收斂，或是先將入射光收斂後再濾光，均可達成相同的目的，並不以圖式為限。此外，要再說明的示，當入射光是先通過該收光膜314，而收斂至對應該等光感測晶片321的設置區域時，該濾光膜313也可以是僅形成在對應該等光感測晶片321的設置區域，而不需全面形成。
於一些實施例中，也可以是將該收光膜314形成於該基板311的其中一表面，而將該濾光膜313直接形成於該等光感測晶片321表面，也可達到對入射光的收斂及濾波效果。
參閱圖5，值得一提的是，本發明該屏下式感測顯示裝置的該濾波感測模組3也可以還包含一感測光源33。該感測光源33可提供全波長範圍的光或對應該等光感測晶片321可感測之波長範圍的光，如此，即可利用該感測光源31提供感測用光源，或是也可利用將該感測光源31與該背光單元22同時作為提供感測用光源，而可藉由該感測光源31增加可感測波長的光量，而提升感測靈敏度。
綜上所述，本發明利用於光感測單元32前設置濾波單元31，因此可僅讓具有預定波長範圍的光通過該濾波單元31而被該光感測單元32感測，從而可提升感測靈敏度。此外，藉由令該濾波單元31同時具有濾光及收光效果，不僅可增加感測靈敏度還可進一步增加感測範圍，而更便於使用者使用，確實可達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2:液晶顯示模組 313:濾光膜 21:液晶顯示單元 314:收光膜 211:顯示面 32:光感測單元 212:辨識區 321:光感測晶片 22:背光單元 33:感測光源 3:濾波感測模組 4:電路控制模組 31:濾波單元 5:電路板 311:基板 100:手指 312:功能層
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一側視示意圖，說明習知屏下式感測顯示裝置； 圖2是一側視示意圖，說明本發明屏下式感測顯示裝置的第一實施例； 圖3是一側視示意圖，說明本發明屏下式感測顯示裝置的第二實施例； 圖4是一側視示意圖，說明本發明屏下式感測顯示裝置的第三實施例；及 圖5是一側視示意圖，說明本發明屏下式感測顯示裝置的濾波感測模組包含感測光源的態樣。
2:液晶顯示模組
21:液晶顯示單元
211:顯示面
212:辨識區
22:背光單元
3:濾波感測模組
31:濾波單元
311:基板
312:功能層
32:光感測單元
321:光感測晶片
4:電路控制模組
5:電路板
100:手指

Claims (10)

  1. 一種屏下式感測顯示裝置，包含：一液晶顯示模組，具有一用於顯示的顯示面，及一與該顯示面間隔設置，用於提供顯示及感測用光源的背光單元；及一濾波感測模組，具有一濾波單元，及一光感測單元，該濾波單元設置於該背光單元反向該顯示面的一側，用以對自該背光單元發出，並經由一位於該顯示面的使用者反射後入射並通過該濾波單元的光進行濾波，而讓具有預定波長範圍的光通過，該光感測單元位於該濾波單元遠離該背光單元的一側，用以感測通過該濾波單元的該具有預定波長範圍的光。
  2. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波單元的透光度不小於60%。
  3. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波單元具有一可透光的基板，及一形成於該基板表面的功能層，且該功能層具有一可令該具有預定波長範圍的光通過的濾光膜。
  4. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波單元形成於該背光單元反向該顯示面的表面，具有一功能層，且該功能層具有一可令該具有預定波長範圍的光通過的濾光膜。
  5. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該光感測單元具有多個光感測晶片，該濾波單元具有多數直接 形成於該等光感測晶片表面，可令該具有預定波長範圍的光通過的濾光膜。
  6. 如請求項第3-5項其中任一項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波單元還具有一收光膜，該收光膜具有不同的折射率變化，而得以令接觸至該收光膜的光收斂至對應該光感測單元。
  7. 如請求項第6項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波單元的正投影區域可以是局部或全面對應該背光單元，該光感測單元的正投影區域覆蓋局部的該背光單元，並位於該濾光膜的下方。
  8. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該濾波感測模組還包含一光源單元，用以提供感測用光源。
  9. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，還包含一與該光感測單元訊號連接的電路控制模組。
  10. 如請求項第1項所述的屏下式感測顯示裝置，其中，該光感測單元具有多數光感測晶片，且該等光感測晶片是選自CCD或CMOS。
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