TWI772621B - 屏下式感測控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為提供一種屏下式感測控制方法，該控制方法包含利用液晶顯示器的背光單元提供一自顯示面對外發出的感測光，感測光於接觸外界的待測物後產生入射光；控制液晶顯示器的液晶分子，令液晶分子與相應的彩色濾光單元在預定區域配合形成光可通過的第一濾波通道，讓入射光於通過第一濾波通道後可具預定波長範圍而被該光感測單元感測。利用控制液晶分子並配合彩色濾光片，令入射至光感測單元的入射光可具有預定波長而被光感測單元感測，從而提升光感測單元的感測靈敏度。

Description

屏下式感測控制方法
本發明是有關於一種感測控制方法，特別是指一種屏下式感測控制方法。
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，即在提供一種提升感測靈敏度的屏下式感測控制方法。該控制方法是利用控制液晶顯示器，讓位於液晶顯示器下的光感測單元對自外界入射的入射光進行感測。
該液晶顯示器具有一顯示面，以及依序遠離該顯示面的一彩色濾光單元、多數液晶分子，及一背光單元，且該光感測單元位於該等液晶分子遠離該顯示面的一側
於是，本發明該屏下式感測控制方法，包含利用該背光單元提供一自該顯示面對外發出的感測光，該感測光於接觸外界的一待測物後產生入射光。
控制該液晶顯示器的液晶分子，而令液晶分子與相應的彩色濾光單元在預定區域配合形成光可通過的一第一濾波通道，該入射光於通過該第一濾波通道後，具預定波長範圍，而被該光感測單元感測。
本發明之功效在於：利用液晶分子與彩色濾光單元的配合形成第一濾波通道，而讓入射光於通過該第一濾波通道後可具預定波長範圍而被該光感測單元感測，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。
本發明屏下式感測控制方法的一實施例是用於對自外界入射至該感測顯示裝置的入射光進行濾波後，而被感測顯示裝置的光感測單元感測。
參閱圖2，該感測顯示裝置包含一液晶顯示器2、一光感測單元3，及一封裝殼(圖未式)，且該液晶顯示器2及該光感測單元3是被整合封裝於該封裝殼中。
該液晶顯示器2具有彼此間隔設置的一第一基板21及一第二基板22、夾設於該第一基板21及第二基板22之間的多數液晶分子23、一位於該第二基板22遠離該第一基板21的一側，用於提供光源的背光單元24，及一控制單元25。
詳細的說，該第一基板21反向該第二基板22的表面為用於對使用者顯示的顯示面211，且該顯示面211具有一供感測辨識的辨識區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。更具體的說，該第一基板21具有透明的一第一板體213、位於該第一板體213於鄰近該等液晶分子23的表面的一彩色濾光單元214，及一形成於該彩色濾光單元214表面的共用電極215。該彩色濾光單元214具有多個可分別由至少一特定波段的可見光通過的濾光材料所構成的彩色濾光片，例如該等彩色濾光片是分別可透過紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)的彩色濾光片214R、214G、214B，而讓自該背光單元24發出並通過該等彩色濾光片214R、214G、214B的光可具有預定光色對外發出。該第二基板22具有一透光的第二板體221，及多個位於該第二板體221鄰近該等液晶分子23的表面的畫素電極222。該等液晶分子23可經由該共用電極215及該等畫素電極222的作用而被控制轉向，以作為光源的開關。該背光單元24位於該第二基板22反向該顯示面211的一側，用於提供顯示用光源以及感測用光源。該控制單元25具有一與該共用電極212及該畫素電極231電連接，而可用於控制該等液晶分子23轉向的一第一控制電路251，及用於控制該背光單元24的一第二控制電路252。由於該液晶顯示器2的細部結構、相關材料組成及元件間的作動方式為本技術領域所知悉，因此於此不再詳加贅述。
該光感測單元3設置於該第二基板22反向該顯示面211的一側，並位於該辨識區212的下方，用以感測經由該辨識區212入射並通過該液晶分子23的入射光。
詳細的說，該光感測單元3具有一電路板31、多個設置於該電路板31的光感測晶片32、多個分別與該等光感測晶片32電連接的薄膜電晶體(圖未示)，及一與該電路板31電連接的控制電路33。其中，該等光感測晶片32則可選自感光耦合元件(CCD)或互補式金氧半導體元件(CMOS)，可用於感測特定波長範圍的入射光。該等薄膜電晶體可透過該電路板31與該控制電路33訊號連接，而可藉由該控制電路33控制該等光感測晶片32的訊號傳輸。
要說明的是，該控制電路33可以是獨立設置，或是整合於該液晶顯示器2的控制單元25，並無須特別限制。於圖2中，是以該控制電路33為獨立設置作為說明。
茲將利用本發明屏下式感測控制方法進行感測的該實施例具體說明如下。
續配合參閱圖2，以該感測顯示裝置為手機，並用於手指100的指紋感測為例，當使用者的手指100靠近或觸碰該感測顯示裝置的該辨識區212時，即可啟動本發明屏下式感測控制方法。
首先，進行步驟A，由該背光單元24提供一自該顯示面211對外發出的感測光。該感測光於接觸使用者的手指100後會被使用者的手指100阻擋反射，而產生朝向該液晶顯示器2方向入射的入射光。
接著，進步步驟B，控制該液晶顯示器2的液晶分子23，令液晶分子23與相應的該彩色濾光單元211在一預定區域配合形成光可通過的第一濾波通道，該入射光於通過該第一濾波通道後可具預定波長範圍而被該光感測單元感測。
詳細的說，該步驟B是藉由該第一控制電路251控制，令位於該辨識區212下方並對應特定顏色之彩色濾光片(214R、214G，或214B的其中一種)位置的液晶分子23轉向，形成光可通過的入光通道，而令該入光通道與相應的該等彩色濾光片配合形成第一濾波通道。
配合參閱圖3，考慮配合該等光感測晶片32對光的感測靈敏度，以該等光感測晶片32為可感測綠光波長範圍(570~480nm)的晶片為例，該步驟B即藉由該第一控制電路251令位於該彩色濾光片214G下方的液晶分子23轉向形成可令光通過的該入光通道，其餘液晶分子23則維持讓光不可通過。而令該入光通道與該彩色濾光片214G配合形成可讓綠光通過的第一濾波通道，因此，反射後的入射光僅有綠光波長範圍的光可通過該第一濾波通道而被該等光感測晶片32感測。
由於一般屏下感測的入射光為全波長，因此，光感測晶片32容易受到非感測波長的光干擾，而影響感測靈敏度，因此，本發明藉由先將該入射光的干擾波長濾除，僅讓可被光感測晶片32感測的波長範圍的光通過，因此，可有效減少非感測波長的光對該等光感測晶片32的影響，而可提升感測靈敏度。
此外，要說明的是，前述於進行該步驟A，利用該背光單元24提供感測光時，也可以控制該等液晶分子23轉向，而於預定區域形成一出光通道，該感測光可通過該出光通道，自該顯示面211的辨識區212對外發出。
更詳細的說，前述該出光通道可以是對應特定顏色的彩色濾光片(214R、214G、214B)，且該出光通道與相應的該等彩色濾光片212配合形成一第二濾波通道，因此，該感測光於通過該第二濾波通道後可被濾波而具預定波長範圍，而可令用於感測的光波長範圍更為集中。例如，該第二濾波通道與該第一濾波通道可以都控制僅允許綠光通過，而可更集中感測光及入射光的波長範圍，減少非必要波長的光干擾，而得以進一步提升光感測晶片32的感測靈敏度。
綜上所述，本發明的控制方法利用液晶分子23與彩色濾光單元214的配合形成第一濾波通道，讓接觸待測物的反射的入射光於通過該第一濾波通道後先將該入射光的干擾波長濾除，僅讓可被光感測晶片32感測之光通過，而被該光感測單元感測，從而可提升屏下式感測的感測靈敏度，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:液晶顯示器 23:液晶分子 21:第一基板 24:背光單元 211:顯示面 25:控制單元 212:辨識區 251:第一控制電路 213:第一板體 252:第二控制電路 214:彩色濾光單元 3:光感測單元 214R、214G、214B:彩色濾光片 31:電路板 215:共用電極 32:光感測晶片 22:第二基板 33:控制電路 221:第二板體 100:手指 222:畫素電極
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是一側剖示意圖，輔助說明用於本發明該實施例的感測顯示裝置，且該感測顯示裝置在對應該辨識區位置產生出光通道；及 圖3是一側剖示意圖，輔助說明用於本發明該實施例的感測顯示裝置，且該感測顯示裝置在對應特定彩色濾光片位置產生入光通道。
2:液晶顯示器
21:第一基板
211:顯示面
212:辨識區
213:第一板體
214:彩色濾光單元
214R、214G、214B:彩色濾光片
215:共用電極
22:第二基板
23:液晶分子
24:背光單元
25:控制單元
251:第一控制電路
252:第二控制電路
3:光感測單元
31:電路板
32:光感測晶片
33:控制電路
221:第二板體
222:畫素電極
100:手指

Claims (7)

  1. 一種屏下式感測控制方法，用於讓位於液晶顯示器下的光感測單元對自外界入射的入射光進行感測，該液晶顯示器具有一顯示面，以及依序遠離該顯示面的一彩色濾光單元、多數液晶分子，及一背光單元，且該光感測單元位於該等液晶分子遠離該顯示面的一側，該控制方法包含： 利用該背光單元提供自該顯示面對外發出的感測光，該感測光於接觸外界的一待測物後產生該入射光；及 控制該等液晶分子，而令該等液晶分子與相應的彩色濾光單元在預定區域配合形成光可通過的一第一濾波通道，該入射光於通過該第一濾波通道後可具預定波長範圍而被該光感測單元感測。
  2. 如請求項第1項所述的屏下式感測控制方法，其中，該彩色濾光單元具有至少2種可令不同色光通過的彩色濾光片，該控制方法是利用控制該等液晶分子，而於對應特定顏色的彩色濾光片的區域形成一光可通過的入光通道，該入光通道與相應的該等彩色濾光片配合形成該第一濾波通道，而令通過該第一濾波通道的該入射光可被濾波而具預定波長範圍。
  3. 如請求項第1或2項所述的屏下式感測控制方法，其中，該控制方法還包含控制該液晶分子，而於預定區域形成一出光通道，該感測光可通過該出光通道，自該顯示面對外發出。
  4. 如請求項第3項所述的屏下式感測控制方法，其中，該出光通道是對應彩色濾光單元的特定顏色區域，且該出光通道與相應的該彩色濾光單元配合形成一第二濾波通道，該感測光於通過該第二濾波通道後可被濾波而具預定波長範圍。
  5. 如請求項第2項所述的屏下式感測控制方法，其中，該光感測單元位於該顯示面的一辨識區的投影位置，該控制方法是利用控制對應該辨識區的液晶分子，令對應該感測區的液晶分子及相應的該彩色濾光層共同形成該第一濾波通道。
  6. 如請求項第1項所述的屏下式感測控制方法，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。
  7. 如請求項第1項所述的屏下式感測控制方法，其中，該液晶顯示器還包含一控制單元，具有一用於控制該液晶分子轉向的第一控制電路，及一用於控制該背光單元的一第二控制電路。
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