TWI801944B - 模組結構及電子設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種模組結構及一種電子裝置。該模組結構包含：一感測元件、一感測面及一設置在該感測元件與該感測面之間的顯示元件；一空氣層，設置在該顯示元件與該感測元件之間；及一散射層，設置在該空氣層與該顯示元件之間；其中，該顯示元件產生的光在該感測面被反射或折射以形成帶有一訊息的信號光，且該信號光穿過該散射層與該空氣層而被該感測元件接收。 本發明可以實現該感測元件與該顯示元件之間的解耦，降低黏著應力對該顯示元件的顯示效果的影響，並避免該空氣層對該感測元件的功能的實現的影響。

Description

模組結構及電子設備
本發明是有關於一種顯示技術領域，特別是指一種模組結構及電子設備。
指紋圖像辨識技術透過一感測器收集一人體的的指紋圖像，然後與一系統中已存在的指紋圖像資訊進行比對，用以判斷其正確與否，進而實現身分識別。由於指紋圖像辨識技術的易用性和人類指紋的獨特性，指紋圖像辨識技術在各個領域得到了廣泛的應用。舉例來說，公安局及海關等安檢區、大廈門禁系統，及個人電腦及手機等消費性產品區等。指紋圖像辨識技術包含光學圖像、電容圖像、超音波圖像及其他技術。相對而言，光學指紋圖像辨識技術具有相對較好的圖像效果且相對較低的設備成本。
通過指紋圖像辨識技術與顯示面板的結合，集成指紋圖像功能的模組結構，可以增加顯示區並提高使用者經驗。
然而，在習知技術中，集成光學指紋圖像技術的模組結構有待改進，且性能有待提高。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種模組結構以在不影響一感應面板功能的情況下，降低該感應面板對一顯示面板的依賴性。
於是，本發明模組結構包含一感測元件、一感測面及一設置在該感測元件與該感測面之間的顯示元件；一空氣層，設置在該顯示元件與該感測元件之間；及一散射層，設置在該空氣層與該顯示元件之間。該顯示元件產生的光在該感測面被反射或折射以形成帶有一訊息的信號光，且該信號光穿過該散射層與該空氣層而被該感測元件接收。
較佳的，該散射層包括一隨機散射層或一微結構層。
較佳的，該隨機散射層的厚度D與該隨機散射層的平均自由徑L的關係是0.1×L＜D＜10×L。
較佳的，該散射層是一透射隨機散射層；該散射層遠離該顯示元件的表面是一粗糙面；及／或該散射層是由一具有一不均勻折射率分布的材料所製成。
較佳的，該散射層包括一第一基板及多個隨機分布在該第一基板中的散射結構，且該第一基板具有一折射率，該折射率不同於該等散射結構的折射率。
較佳的，該等散射結構分布在該第一基板以達成均勻光散射。
較佳的，該顯示元件包括一第二基板，且該第一基板的折射率與該顯示元件的第二基板的折射率相等。
較佳的，該等散射結構包括多個氣泡或多個顆粒。
較佳的，該等顆粒包括至少一種由一高折射率的介電材料及多個金屬顆粒製成的顆粒。
較佳的，該第一基板是由玻璃、具醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二脂或矽膠。
較佳的，每一散射結構的直徑範圍是介於可見光波長的1／5至可見光波長的100倍。
較佳的，該等散射結構在該散射層中的密度範圍是介於1顆粒／公分3 至1012 顆粒／公分3 。
較佳的，該散射層的粗糙面的表面粗糙度介於可見光波長的1／10至可見光波長100倍。
較佳的，該模組結構還包含一設置在該微結構層的表面遠離該顯示元件的周期性或非週期性微結構；其中，穿過該微結構層的該信號光至少部分反射在該微結構層上。
較佳的，該微結構是一傾斜表面、凸面及凹面的至少其中一種。
較佳的，該顯示元件包括一基板，且該散射層與該顯示元件的該基板是一體成型。
較佳的，該散射層是一形成在該顯示原件上的薄膜。
較佳的，該感測元件包括一配置為在該信號光上執行光電轉換的光敏單元。
較佳的，該模組結構還包含：一會聚模組，設置在該空氣層與該感測元件之間用以會聚該信號光。
較佳的，該會聚模組包括一單鏡，及該感測元件包括一互補式金氧半導體圖像感測器。
較佳的，該會聚模組包括一鏡頭群，及該感測元件包括一互補式金氧半導體圖像感測器或一薄膜電晶體感測器。
較佳的，該空氣層的厚度範圍介於0至1毫米。
較佳的，該模組結構還包含：至少一間隔物，設置在該散射層與該感測元件之間以形成該空氣層。
較佳的，該模組結構還包含：多個間隔物，均勻的分布在一平行於該感測元件的表面的平面中。
較佳的，該模組結構還包含：多個間隔物，其中該等間隔物包括一第一間隔物及一第二間隔物，且該第一間隔物及該第二間隔物具有不同的高度。
較佳的，該顯示元件包括一顯示面板，及該感測元件包括一圖像感測面板。
較佳的，該顯示元件包括一透光蓋板及一顯示層，且該感測面是該透光蓋板的表面。
本發明的第二目的，即在提供一種電子設備以在不影響一感應面板功能的情況下，降低該感應面板對一顯示面板的依賴性。該種電子設備包含前面任一項所述的模塊結構。
較佳的，該電子設備包含一手機、一平板電腦，或一智慧型手錶。
本發明的功效在於：根據本發明的一些實施例，一方面，該空氣層設置在該感測元件與該顯示元件之間，且該感測元件與該顯示元件不完全貼合彼此，這可以有效的降低該感測元件與該顯示元件之間的依賴，並做到該感測元件與該顯示元件之間的解耦。此外，該感測元件與該顯示元件之間的不完全貼合也可有效降低該感測元件與該顯示元件貼合彼此後一應力對該顯示元件的影響。另一方面，在該空氣層與該顯示元件之間設置該散射層，可以有效的避免該信號光在穿過該空氣層前被全反射，有利於該信號光順利的進入該感測元件，且避免該空氣層對該感測元件功能的影響。此外，該散射層還可以使更多該顯示元件產生的光用於顯示，有利於提高該顯示元件的光萃取效率，並提高該顯示元件的顯示效果。
根據本發明的一些實施例，該散射層是一隨機散射層，且該隨機散射層的厚度可以等於該隨機散射層的平均自由徑。 設定該隨機散射層的厚度等於其平均自由徑可以有效的降低該信號光穿過該散射層時發生多次散射的機率，有利於增加該信號光穿過該散射層的機率並提高該感測元件的光敏效率。
根據本發明的一些實施例，該模組結構還包含設置在該空氣層與該感測元件之間的該會聚模組以會聚該信號光。當該會聚模組包括一單鏡時，可以使用面積較小的該互補式金氧半導體圖像感測器作為適用於具有較大面積的該顯示面板的該感應元件。當該會聚模組包括一鏡頭群時，可以使用更大面積的該互補式金氧半導體圖像感測器或該薄膜電晶體感測器作為具有較大面積的該顯示面板的該感應元件。上述方案有利於拓展該模組結構的應用情境。
根據本發明的一些實施例，該間隔物設置在該散射層與該感測元件之間以形成該空氣層，且該間隔物的布局可以有效的保證該空氣層的厚度的穩定度，有利於保證該感測元件的性能穩定。
根據本發明的一些實施例，存在多個間隔物。該等間隔物包括該第一間隔物及該第二間隔物，且該第一間隔物及該第二間隔物具有不同的高度。具有不同高度的該等間隔物的布局可以在提供支撐以形成該空氣層的同時增加該模組結構的承壓能力，有利於避免該模組結構的過度變形。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
如先前技術所述，現有技術中該模組結構集成顯示與指紋圖像具有該顯示面板與該感測面板之間過度依賴的問題。
為了解決上述問題，本發明提供了一種模組結構。該模組結構包含：一感測元件、一感測面及一設置在該感測元件與該感測面之間的顯示元件；一空氣層，設置在該顯示元件與該感測元件之間；及一散射層，設置在該空氣層與該顯示元件之間。該顯示元件產生的光在該感測面被反射或折射以形成帶有一訊息的信號光，且該信號光穿過該散射層與該空氣層而被該感測元件接收。
根據本發明的一些實施例，一方面，該空氣層設置在該感測元件與該顯示元件之間，且該感測元件與該顯示元件不完全貼合彼此，這可以有效的降低該感測元件與該顯示元件之間的依賴，並做到該感測元件與該顯示元件之間的解耦。此外，該感測元件與該顯示元件之間的不完全貼合也可有效降低該感測元件與該顯示元件貼合彼此後一應力對該顯示元件的影響。另一方面，在該空氣層與該顯示元件之間設置該散射層，可以有效的避免該信號光在穿過該空氣層前被全反射，確保該感測面板的功能的實現並避免該空氣層對該感測面板的功能的影響。此外，該散射層還可以使更多該顯示元件產生的光用於顯示，有利於提高該顯示元件的光萃取效率，並提高該顯示元件的顯示效果。
為使本發明的上述目的、特徵和優點更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細說明。
參閱圖1，是一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第一實施例。
如圖1所示，該模組結構包含：一感測元件、一感測面100及一設置在該感測元件與該感測面100之間的顯示元件。該模組結構還包含一空氣層130及一散射層120。該空氣層130設置在該顯示元件與該感測元件之間，且該散射層120設置在該空氣層130與該顯示元件之間。該顯示元件產生的光在該感測面100被反射或折射以形成帶有一訊息的信號光，且該信號光穿過該散射層120與該空氣層130而投射至該感測元件。該感測元件收集該信號光並對該信號光進行光電轉換。在一些實施例中，該感測元件包括一感測面板140，且該顯示元件包括一顯示面板110。
一方面，該空氣層130設置在該感測面板140與該顯示面板110之間，且該感測面板140與該顯示面板110並未完全貼合彼此，可有效降低該感測面板140與該顯示面板110的依賴，並做到該感測面板140與該顯示面板110之間的解耦。此外，該感測面板140與該顯示面板110之間的不完全貼合也可有效降低該感測面板140與該顯示面板110貼合彼此後該應力對該顯示面板110的影響。
另一方面，在該空氣層130與該顯示面板110之間設置該散射層120可以有效的防止該信號光在穿過該空氣層130之前被全反射，從而確保該感測面板140的功能的實現，並避免該空氣層130對該感測面板140的功能產生影響。此外，該散射層120還可使該顯示面板110產生更多的光用於顯示，有利於提高該顯示面板110的光萃取效率，並提高該顯示面板110的顯示效果。
下面結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細說明。
如圖1所示，該模組結構包含該感測面板140、該感測面100，及該設置在該感測面板140與該感測面100之間的顯示面板110。
該顯示面板110適用於圖像的靜態或動態顯示，以實現該模組結構的圖像顯示功能。
在一些實施例中，該顯示面板110是一有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）顯示面板。該顯示面板110包括多個排列成一陣列的顯示像素。該等顯示像素可以包括一陽極層、一電洞注入層（Hole Injection Layer，HIL）、一發光層（Emitting Layer，EML）、電子注入層（Electron Injection Layer，EIL），及一陰極層與其他結構、一電洞傳輸層（Hole Transport Layer，HTL）和一電子傳輸層（Electron Transport Layer，ETL），也可以包括像是用於驅動有機發光二極體的薄膜電晶體、驅動金屬線、存儲電容器等結構。該顯示面板110可以使用目前的具體技術方案來實現，在此不再贅述。
參閱圖2，一示意圖說明一用於實現如圖1所示的模組結構的顯示功能的光程。
該顯示面板110可以包括一由多個顯示像素111組成的顯示像素陣列，且該等顯示像素111產生的光部分穿過該顯示面板110的表面進行顯示。
該感測面100適用於提供一接觸面。在一些實施例中，該感測面100是該顯示面板110的表面。
在一些實施例中，該顯示面板110包括一透光蓋板和一顯示層，或該顯示面板110包括一透光蓋板、一觸控螢幕，及一顯示層。該感測面100是該透光蓋板的表面。該顯示層可以包括一有機發光二極體顯示層。
需注意的是，在一些實施例中，該感測面100適用於提供一通過手指接觸的接觸面。因此，除了顯示功能外，該模組結構還集成了一指紋辨識功能。在本發明的其他實施例中，該感測面100還可以提供一通過手掌接觸的接觸面，即，該模組結構還集成了一掌紋辨識功能。
如圖3所示，一示意圖說明一用於實現如圖1所示的模組結構的感測功能的光程。
該顯示面板110的顯示像素111產生的光在該感測面100上部分反射或折射以形成帶有一訊息的信號光(如圖中虛線箭頭所示)。
在一些實施例中，該感測面100為該手指提供一接觸面。 因此，該等顯示像素111產生的光會被該感測面100上的手指的表面的指紋調變，且形成的信號光帶有一指紋訊息。
該感測面板140適用於收集信號光並對該信號光進行光電轉換。
在一些實施例中，該感測面板140包括一圖像感測面板。該 感測面板140包括一光電裝置。當該信號光投射到該感測面板140上後，在該感測面板140中的光電裝置對信號光進行光電轉換以獲得一圖像。
在一些實施例中，該感測面板140包括一薄膜電晶體感測器。該薄膜電晶體感測器包括多個像素區，且每一像素區包括一像素電路與一光敏元件。該像素電路包括一薄膜電晶體，而該光敏元件包括一光二極體或一光電晶體。該像素電路可用於掃描驅動和數據傳輸開關。該像素電路可以包括多個薄膜電晶體。
在一些實施例中，該薄膜電晶體感測器的光敏元件可以包括一光敏薄膜電晶體。該光敏薄膜電晶體可以包括一閘極、一源極、一汲極、一絕緣層及一吸光半導體層。該光敏薄膜電晶體是一倒置共面結構，該倒置共面結構從下到上包括垂直排列的閘極、絕緣層及源極。該汲極和該源極是共面且橫向排列。該絕緣層包覆該閘極，以使該閘極和該源極之間以及該閘極和該汲極之間沒有接觸。該源極和該汲極使用間隙配合組裝，且在該源極和該汲極之間橫向形成一光敏漏電流通道。該吸光半導體層設置在該光敏漏電流通道中。可提供多個源極和多個汲極，該等源極以並聯方式連結，且該等汲極以並聯方式連結。具體來說，相鄰的源極之間形成一第一能隙，且一個汲極設置在該第一能隙中。相鄰的汲極之間形成一第二能隙，且一個源極設置在該第二能隙中。該源極和該汲極交互排列並具有一間隙配合。該吸光半導體層可以是一未摻雜的本徵非晶矽結構、一未摻雜的本徵微晶矽結構，或一非晶矽化鍺結構等。該源極和該汲極從上到下可以是一由一n型摻雜半導體層和一金屬層形成的結構，且該n型摻雜半導體層是指一通過矽烷、氫和膦的化學氣相沉積形成的半導體層。
如圖3所示，在一些實施例中，該等顯示像素111產生的光被在該感測面100上的指紋調變以形成帶有該指紋訊息的信號光。該信號光投射到該感測面板140上，且該感測面板140對該信號光進行光電轉換以獲得一指紋圖像。
仍然參閱圖1，該模組結構更包含該空氣層130。該空氣層130設置在該顯示面板110與該感測面板140之間。
該空氣層130適用於使該顯示面板110與感測面板140不完全貼合，以有效降低該感測面板140與該顯示面板110之間的依賴性，並實現該感測面板140與該顯示面板110之間的解耦。
無論在元件測試狀態或工作狀態下，當該感測面板140與該顯示面板110其中之一損壞時，該感測面板140與該顯示面板110之間的解耦可以提高未損壞元件的恢復率，從而降低成本。
當該感測面板140與該顯示面板110完全貼合時，貼合的膜層之間會產生一應力。該應力的存在會在該顯示面板110上造成條紋，進而影響該顯示面板110的顯示效果。因此，該感測面板140與該顯示面板110之間的不完全貼合可避免該應力的產生，從而有效提升該顯示面板110的顯示效果。
在一些實施例中，該空氣層130的厚度範圍介於0至1毫米。設置該空氣層130的目的主要是在機械結構上形成隔離，以降低該感測面板140與該顯示面板110之間的機械耦合。然而，該空氣層130的厚度愈厚，該信號光通過該空氣層130的光程愈長，該感測面板140收集該信號光所獲得的圖像失真愈嚴重。 因此，合理控制該空氣層130的厚度可以有效控制圖像失真，並降低失真的程度，有利於提高圖像品質，並降低後期演算法的難度。
如圖1所示，在一些實施例中，該模組結構還包含至少一間隔物131。該間隔物131設置在該散射層120與該感測面板140之間。
該間隔物131適用於提供該感測面板140與該散射層120之間的支撐以形成該空氣層130。有著通過該間隔物131形成的空氣層130，該空氣層130的均勻性與穩定性可有效的確保，且該模組結構的可靠性與穩定性可有效的提高。
在一些實施例中，有多個間隔物131，且該等間隔物131均勻的分布在一平行於該感測面板140的表面的平面中。當遭受壓力時，該等均勻的分布的間隔物131可以使壓力均勻的分布，可有效的提高該模組結構的抗壓能力。
如圖2與圖3所示，在一些實施例中，該等間隔物131包括一第一間隔物131a與一第二間隔物131b，且該第一間隔物131a與該第二間隔物131b具有不同的高度。 設置不同高度的間隔物131可以在提供支撐的同時增加該模組結構的承壓能力與彈性。當該感測面100遭受壓力時，高度較高的間隔物131（例如該第一間隔物131a）發生變形，直至高度較低的間隔物131 （例如該第二間隔物131b）遭受壓力，該顯示面板110接收的支撐力顯著的增加，從而避免該顯示面板110的過度變形。此外，當壓力釋放時，該顯示面板110在所有間隔物131的共同作用下向上彈起以恢復原狀。
在一些實施例中，該間隔物131可以通過一機械結構或一夾器來實現，且該間隔物131可以根據公差進行客製化。
仍然參閱圖1，該模組結構包含一設置在該空氣層130與該顯示面板110之間的散射層120。
該散射層120適用於破壞光的全反射條件。此外，如圖2所示，該顯示面板110產生的部分光線會在該感測面100上反射並沿一遠離該感測面100的方向傳播。該散射層130可使沿遠離該感測面100的方向傳播的部分光線再次向該感測面100反射和傳播。 因此，該散射層130的排列可有效的提高該顯示面板110的光萃取效率，有利於提升該顯示面板110的顯示效果。
此外，如圖3所示，該散射層120的排列破壞該信號光的全反射條件，從而有效的避免該信號光在穿過該空氣層130之前發生全反射，並確保該信號光能穿過該散射層120和該空氣層130投射至該感測面板140以實現該感測面板140收集訊息光及獲得圖像的功能。
在一些實施例中，該散射層120是一隨機散射層，即，該信號光在該散射層120上被反射和折射的機率是隨機的。該隨機散射層可以是一隨機散射膜。
參閱圖4，一示意圖說明一如圖1所示的模組結構的散射層120的一部分的放大結構。
如圖4所示，在一些實施例中，該散射層120是一透射隨機散射層。該散射層120是由一具有一不均勻折射率分布的材料所製成。該信號光在穿過該隨機散射層的過程中發生折射而改變傳播方向。具體來說，該散射層120包括一第一基板121及多個隨機分布在該第一基板121中的散射結構122，且該第一基板121與該等散射結構122具有不同的折射率。
具體來說，如圖4所示，該等散射結構122分布在該第一基板121中以達成均勻光散射，使得當該信號光投射至該散射層120的任何部分時，該信號光都能以相似的機率透射，從而有效的提高該感測面板140獲得的圖像品質。
在一些實施例中，該第一基板121的折射率等於該顯示面板110的第二基板112的折射率，以避免該信號光在該散射層120的表面向該顯示面板110發生折射、反射或全反射，使得該信號光能夠順利的從該顯示面板110投射到該散射層120中，並降低該感測面板140獲得的圖像的失真且提高圖像品質。具體來說，該顯示面板110是一有機發光二極體顯示面板，該顯示面板110的第二基板112是玻璃製，且該散射層120的第一基板121的折射率與玻璃相同。該散射層120的第一基板121的材質與該顯示面板110的第二基板112的材質相同，即，玻璃。
在一些實施例中，該等散射結構122是由一具有低折射率的材料製成，例如氣泡。在本發明的其他實施例中，該等散射結構122也可以是多個具有高折射率的介質材料形成的小顆粒，例如二氧化鈦（TiO2 ）顆粒。在本發明的其他實施例中，該等散射結構122也可以是多個小金屬顆粒，例如金奈米結構顆粒或銀奈米結構顆粒，以及其他具有強電漿散射效應的貴金屬顆粒。
在本發明的一些實施例中，該散射層120可以是與該顯示面板110的第二基板112一體的結構。具體來說，該顯示面板110的第二基板112是玻璃製成，該散射層120的第一基板121也是玻璃製成，而該等散射結構122是隨機分布在玻璃中的氣泡。一體化結構的設置可以避免該散射層120與該顯示面板110的第二基板112之間產生界面，降低該信號光在界面處的反射或折射，並減少圖像失真且實現信號光透射。
需說明的是，在本發明的其他實施例中，該顯示面板110的第二基板112也可以是聚醯亞胺製成，且該散射層120的第一基板121也可以是聚醯亞胺製成。在本發明的其他實施例中，該散射層120的第一基板120也可以是聚對苯二甲酸乙二酯或矽膠製成。
還需說明的是，在本發明的其他實施例中，該散射層120可以是一附著在該顯示面板110的第二基板112表面的薄膜層，例如一散射膜。在該顯示面板110的第二基板112的表面上附著該散射層120的方法不需要改變現有顯示面板110的第二基板112，促進製程整合與成本控制。
在一些實施例中，該等散射結構122的直徑範圍是介於可見光波長的1／5至可見光波長的100倍。通過合理的設定該等散射結構122的直徑，更多該顯示面板110產生的光所產生的信號光投射到該感測面板140上，從而可以有效的確保該感測面板140所獲得的圖像的品質，並可以有效的控制該空氣層130對該感測面板140的圖像的品質的影響。
需說明的是，當該等散射結構122的尺寸遠小於該信號光的波長時，在該散射層120中的散射主要是雷利散射（Rayleigh scattering）。該散射層120對該透射信號光具有較強的波長選擇性，即，該散射層120對特定波長的信號光具有較高的透射率。因此，該散射層120可根據該感測面板140的波長響應特性使適合波長范圍內的信號光穿過，以獲得高品質的圖像。當該等散射結構122的尺寸大於該信號光的波長時，該散射層120對該透射信號光的選擇性會大幅降低。因此，當該感測面板140的波長響應特性的範圍較寬時，可有效提高穿過該散射層120的信號光的光強，有利於獲得高品質圖像。
另外，根據散射特性，該等散射結構122的半徑定義是r，該等散射結構122的散射面積定義是
Figure 02_image001
。散射特性是由在該散射層120中的光子的平均自由徑決定。平均自由徑是指光子可以在該散射層120中的兩個相鄰散射事件之間通過的每一自由徑的平均值。平均自由徑L可以定義是：
Figure 02_image003
。
在一些實施例中，該隨機散射層（即，該散射層120）的厚度D與該隨機散射層的平均自由徑L之間的關係約是
Figure 02_image005
。具體來說，該隨機散射層的厚度D（如圖4所示）可以等於該隨機散射層的平均自由徑L。這種排列可以使得該信號光在穿過該散射層120時僅被散射一次，並最小化當該信號光穿過該散射層120時發生多次散射的機率。
根據上述平均自由程徑L、散射面積與該等散射結構122的密度的關係，可以調整該等散射結構122的材料和密度以合理配置該散射層120的平均自由徑L與厚度D來滿足設計要求。具體來說，在一些實施例中，在該散射層120中的該等散射結構122的密度範圍介於1顆粒／公分3 至1012 顆粒／公分3 。
在一些實施例中，該隨機散射層是一具有非均勻折射率分布的散射層。如圖1至圖3所示，在該散射層120中的波形線表示該散射層120的折射率分布不均勻。在本發明的其他實施例中，如圖5所示，一從一顯示面板210遠離的散射層220的表面是一粗糙面。在該散射層220中傳播的信號光在該粗糙面上折射與反射以射出，然後投射到該感測面板（圖未示）上。
需說明的是，該散射層220的粗糙面的表面粗糙度介於可見光波長的1／10至可見光波長100倍，使得該顯示面板210產生更多個光投射到該感測面板上，可以有效的確保該感測面板獲得的圖像的品質，並可以有效的控制該空氣層對該感測面板的圖像品質的影響。
還需說明的是，在前述實施例中，該散射層是一隨機散射層。在本發明的其他實施例中，該散射層也可以是一微結構層。具體來說，一周期性或非週期性微結構設置在該微結構層的表面遠離該顯示面板，且穿過該微結構層的該信號光至少部分反射在該微結構層上。
參閱圖6至圖9，該微結構可以是一傾斜表面（舉例來說，在圖6中，一與一顯示面板310一體的微結構層320，及在圖7中，一與一附著在一顯示面板410的微結構層420）、凸面（舉例來說，在圖8中，一與一顯示面板510一體的微結構層520）及凹面（舉例來說，在圖9中，一與一附著在一顯示面板610的微結構層620）的至少其中一種。
需注意的是，在圖4至圖9中，虛線表示該微結構層與該顯示面板的一體結構（如圖4、圖6、圖8所示），實線表示該微結構層附著在該顯示面板（如圖5、圖7、圖9所示）。
參閱圖10，一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第七實施例。
本實施例與前述實施例相同的特徵在此不再贅述。本實施例與前述實施例的不同之處在於，在本實施例中，該模組結構還包含一會聚模組750。該會聚模組750設置在一空氣層730與一感測元件740之間以會聚該信號光。
該會聚模組750可以收集在特定角度內的光，可以有效的提高該信號光的利用率，並提高該感測元件740獲得的圖像的品質。
在一些實施例中，該會聚模組750可以包括一主要設計是帶有短焦距的透鏡陣列。該透鏡陣列可以是一微透鏡陣列。該感測元件包括一大面積互補式金氧半導體圖像感測器或一薄膜電晶體感測器。該薄膜電晶體感測器包括多個像素區，且每一像素區包括一像素電路與一光敏元件。該像素電路包括一薄膜電晶體，而該光敏元件包括一光二極體或一光電晶體。該像素電路可用於掃描驅動和數據傳輸開關。
參閱圖11，一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第八實施例。
本實施例與前述實施例相同的特徵在此不再贅述。本實施例與前述實施例的不同之處在於，在本實施例中，該模組結構還包含一會聚模組850。該會聚模組850包括一單鏡，而該感測元件840可以是一互補式金氧半導體圖像感測器。利用該單鏡的放大效果，可以使一小面積互補式金氧半導體圖像感測器達成一大面積覆蓋，從而兼容一更大面積的顯示面板810，有利於擴展該模組結構的應用場景。
在一些實施例中，該單鏡與該互補式金氧半導體圖像感測器可以設置在顯示元件810下方空間的中間區域或邊緣區域，且該互補式金氧半導體圖像感測器所在的平面可以設置在平行於該顯示元件810的表面或與該顯示元件810的表面呈一預設角度以達成短焦距聚焦。
在一些實施例中，通過設置一散射層820，可以增強該信號光的光強，從而提高該模組結構收集的指紋圖像的信噪比。
在本發明的一些實施例中，該模組結構還可以包含一控制器與一處理器。該控制器可用於驅動該顯示元件的顯示像素以發光，而該處理器可用於處理該感測元件收集的信號以獲得指紋圖像。
本發明的另一實施例還提供了一種電子設備。 該電子設備包含根據本發明前述實施例中任一所述的模組結構。該電子設備可以是一手機、一平板電腦，或一智慧型手錶等。該模組結構可以用於該電子設備的指紋認證，舉例來說，一用戶可以通過指紋認證來解鎖螢幕或應用程式，或進行線上支付交易。
根據本發明的一些實施例，一方面，該空氣層設置在該感測元件與該顯示元件之間，且該感測元件與該顯示元件不完全貼合彼此，這可以有效的降低該感測元件與該顯示元件之間的依賴，並做到該感測元件與該顯示元件之間的解耦。此外，該感測元件與該顯示元件之間的不完全貼合也可有效降低該感測元件與該顯示元件貼合彼此後一應力對該顯示元件的影響。另一方面，在該空氣層與該顯示元件之間設置該散射層，可以有效的避免該信號光在穿過該空氣層前被全反射，有利於該信號光順利的進入該感測元件，且避免該空氣層對該感測元件功能的影響。此外，該散射層還可以使更多該顯示元件產生的光用於顯示，有利於提高該顯示元件的光萃取效率，並提高該顯示元件的顯示效果。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:感測面 110:顯示面板 111:顯示像素 112:第二基板 120:散射層 121:第一基板 122:散射結構 130:空氣層 131:間隔物 131a:第一間隔物 131b:第二間隔物 140:感測面板 210:顯示面板 220:散射層 310:顯示面板 320:微結構層 410:顯示面板 420:微結構層 510:顯示面板 520:微結構層 610:顯示面板 620:微結構層 710:顯示元件 720:散射層 730:空氣層 731:間隔物 740:感測元件 750:會聚模組 810:顯示元件 820:散射層 840:感測元件 850:會聚模組
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第一實施例； 圖2是一示意圖，說明一用於實現如圖1所示的模組結構的顯示功能的光程； 圖3是一示意圖，說明一用於實現如圖1所示的模組結構的感測功能的光程； 圖4是一示意圖，說明一如圖1所示的模組結構的散射層的一部分的放大結構； 圖5是一模組結構的散射層的一部分的放大結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第二實施例； 圖6是一模組結構的散射層的一部分的放大結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第三實施例； 圖7是一模組結構的散射層的一部分的放大結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第四實施例； 圖8是一模組結構的散射層的一部分的放大結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第五實施例； 圖9是一模組結構的散射層的一部分的放大結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第六實施例； 圖10是一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第七實施例；及 圖11是一模組結構的剖面結構的示意圖，說明本發明模組結構的一第八實施例。
100:感測面
110:顯示面板
111:顯示像素
120:散射層
130:空氣層
131:間隔物
131a:第一間隔物
131b:第二間隔物
140:感測面板

Claims (29)

  1. 一種模組結構，包含： 一感測元件、一感測面及一設置在該感測元件與該感測面之間的顯示元件； 一空氣層，設置在該顯示元件與該感測元件之間；及 一散射層，設置在該空氣層與該顯示元件之間； 其中，該顯示元件產生的光在該感測面被反射或折射以形成帶有一訊息的信號光，且該信號光穿過該散射層與該空氣層而被該感測元件接收。
  2. 如請求項1所述的模組結構，其中，該散射層包括一隨機散射層或一微結構層。
  3. 如請求項2所述的模組結構，其中，該隨機散射層的厚度D與該隨機散射層的平均自由徑L的關係是0.1×L＜D＜10×L。
  4. 如請求項2所述的模組結構，其中， 該散射層是一透射隨機散射層； 該散射層遠離該顯示元件的表面是一粗糙面；及／或 該散射層是由一具有一不均勻折射率分布的材料所製成。
  5. 如請求項4所述的模組結構，其中，該散射層包括一第一基板及多個隨機分布在該第一基板中的散射結構，且該第一基板具有一折射率，該折射率不同於該等散射結構的折射率。
  6. 如請求項5所述的模組結構，其中，該等散射結構分布在該第一基板以達成均勻光散射。
  7. 如請求項5所述的模組結構，其中，該顯示元件包括一第二基板，且該第一基板的折射率與該顯示元件的第二基板的折射率相等。
  8. 如請求項5所述的模組結構，其中，該等散射結構包括多個氣泡或多個顆粒。
  9. 如請求項8所述的模組結構，其中，該等顆粒包括至少一種由一高折射率的介電材料及多個金屬顆粒製成的顆粒。
  10. 如請求項5所述的模組結構，其中，該第一基板是由玻璃、具醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二脂或矽膠。
  11. 如請求項5所述的模組結構，其中，每一散射結構的直徑範圍是介於可見光波長的1／5至可見光波長的100倍。
  12. 如請求項5所述的模組結構，其中，該等散射結構在該散射層中的密度範圍是介於1顆粒／公分3 至1012 顆粒／公分3 。
  13. 如請求項4所述的模組結構，其中，該散射層的粗糙面的表面粗糙度介於可見光波長的1／10至可見光波長100倍。
  14. 如請求項2所述的模組結構，還包含： 一設置在該微結構層的表面遠離該顯示元件的周期性或非週期性微結構； 其中，穿過該微結構層的該信號光至少部分反射在該微結構層上。
  15. 如請求項14所述的模組結構，其中，該微結構是一傾斜表面、凸面及凹面的至少其中一種。
  16. 如請求項1所述的模組結構，其中，該顯示元件包括一基板，且該散射層與該顯示元件的該基板是一體成型。
  17. 如請求項1所述的模組結構，其中，該散射層是一形成在該顯示原件上的薄膜。
  18. 如請求項1所述的模組結構，其中，該感測元件包括一配置為在該信號光上執行光電轉換的光敏單元。
  19. 如請求項18所述的模組結構，還包含一會聚模組，設置在該空氣層與該感測元件之間用以會聚該信號光。
  20. 如請求項19所述的模組結構，其中，該會聚模組包括一單鏡，及該感測元件包括一互補式金氧半導體圖像感測器。
  21. 如請求項19所述的模組結構，其中，該會聚模組包括一鏡頭群，及該感測元件包括一互補式金氧半導體圖像感測器或一薄膜電晶體感測器。
  22. 如請求項1所述的模組結構，其中，該空氣層的厚度範圍介於0至1毫米。
  23. 如請求項1所述的模組結構，還包含至少一間隔物，設置在該散射層與該感測元件之間以形成該空氣層。
  24. 如請求項23所述的模組結構，還包含多個間隔物，均勻的分布在一平行於該感測元件的表面的平面中。
  25. 如請求項23所述的模組結構，還包含多個間隔物，其中該等間隔物包括一第一間隔物及一第二間隔物，且該第一間隔物及該第二間隔物具有不同的高度。
  26. 如請求項1所述的模組結構，其中，該顯示元件包括一顯示面板，及該感測元件包括一圖像感測面板。
  27. 如請求項1所述的模組結構，其中，該顯示元件包括一透光蓋板及一顯示層，且該感測面是該透光蓋板的表面。
  28. 一種電子設備，包含如請求項1所述的模組結構。
  29. 如請求項28所述的電子設備，其中，該電子設備包含一手機、一平板電腦，或一智慧型手錶。
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