TWI832739B - 單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置，包括水氧阻絕層、保護面板、單位像素、光屏蔽層及透鏡。單位像素的內部具有一發光區，且單位像素的內部或外部具有感光區。當全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，發光區發射入射光，入射光穿過水氧阻絕層且藉由透鏡向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板以後被待測物反射以產生反射光，反射光穿過保護面板以後進入透鏡，透鏡將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著透鏡的聚焦光徑穿過水氧阻絕層以後由感光區接收並且轉換成影像電訊號。藉此，本發明能夠實現滿屏生物特徵按壓的功能。
Description
本發明是有關一種全面屏顯示裝置，特別是一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置。
隨著手機技術的推陳出新及手機用戶需求的不斷提高，為了達到更佳的用戶體驗，智慧型手機的顯示螢幕已朝向全面屏設計發展。為了提供解鎖辨識，屏下光學式指紋辨識是目前市面上常見的使用方案。不僅在智慧型手機的應用領域，還包括大樓指紋辨識系統和企業出勤指紋辨識系統等，都可以使用光學式指紋辨識作為應用。
目前的屏下光學指紋辨識都是以鏡頭式為主。將光學鏡頭模組放置在有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode, OLED）的螢幕下方，以偵測按壓在螢幕上的指紋變化。
然而，鏡頭式的屏下光學指紋辨識必須放置於顯示螢幕下方，透過像素間的透光縫隙，感測反射自手指的光線。隨著有機發光二極體的演進，螢幕解析度的提升導致螢幕透光度下降以及大範圍的指紋或掌紋辨識的發展方向，習知的鏡頭式的屏下光學指紋辨識已經無法滿足需求。
本發明的主要目的在於提供一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置，能夠提供半屏或全屏的大面積光學生物特徵辨識技術，以實現滿屏生物特徵按壓的功能。
為了達成前述的目的，本發明提供一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置，包括一水氧阻絕層、一保護面板、複數個單位像素、一光屏蔽層以及複數個透鏡。該保護面板設置於該水氧阻絕層的上方。該等單位像素設置於該水氧阻絕層的下方，該等單位像素的至少一者的內部具有一發光區，且該等單位像素的至少一者的內部或外部具有一感光區。該光屏蔽層設置在該水氧阻絕層的一第一表面上，並且具有複數個開口，該等開口暴露出該等單位像素的各者的至少部分區域。該等透鏡設置在該水氧阻絕層的該第一表面上，並且位於該等開口中。其中，當該全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，該發光區發射一入射光，該入射光穿過該水氧阻絕層並且藉由該等透鏡的至少一者向外發散，向外發散的入射光穿過該保護面板以後被一待測物反射以產生一反射光，該反射光穿過該保護面板以後進入該等透鏡的至少一者，該等透鏡的至少一者將該反射光匯聚，匯聚的反射光沿著該等透鏡的至少一者的一聚焦光徑穿過該水氧阻絕層以後由該感光區接收並且轉換成一影像電訊號。
在一些實施例中，各該透鏡為一微透鏡或一超透鏡。
在一些實施例中，該感光區的一尺寸透過以下條件獲得：（1）該微透鏡的曲面為球面、非球面或非對稱自由曲面，或者，該超透鏡包括奈米微結構；（2）
；（3）
；（4）
；（5）
；以及（6）
；其中，A為各該單位像素的一尺寸，B為該感光區的一尺寸，D為該水氧阻絕層的一厚度，H為各該微透鏡的一高度，R為各該微透鏡的曲率，Z1為各該微透鏡的一直徑，Z2為各該開口的一直徑。
在一些實施例中，所述的全面屏顯示裝置進一步包括一有機發光二極體，該有機發光二極體設置於該水氧阻絕層的一第二表面並且包括該等單位像素；其中，各該單位像素的內部包括一陰極、一電子注入層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層以及一陽極，該發光層界定為該發光區，該陽極包括一驅動層及一感光層，該驅動層電性連接一驅動電路，該感光層電性連接一光電流感測電路並且界定為該感光區。
在一些實施例中，該驅動層沿著一圓周方向環繞設置於該感光層的外側，且該感光層配置於該等透鏡的至少一者的該聚焦光徑上且位於該驅動層的中心。
在一些實施例中，所述的全面屏顯示裝置進一步包括至少一光電二極體，該至少一光電二極體設置於該等單位像素的至少一者的外部並且界定為該感光區。
在一些實施例中，該至少一光電二極體設置於該等單位像素的至少一者的下方。
在一些實施例中，該至少一光電二極體配置於該等透鏡的至少一者的該聚焦光徑上，並且靠近該等單位像素的至少一者的中心。
在一些實施例中，該至少一光電二極體為非晶矽或多晶矽的光敏感元件。
在一些實施例中，所述的全面屏顯示裝置進一步包括一有機發光二極體，該有機發光二極體設置於該水氧阻絕層的一第二表面並且包括該等單位像素；其中，各該單位像素的內部包括一陰極、一電子注入層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層以及一陽極，該發光層界定為該發光區，該陽極電性連接一驅動電路，該至少一光電二極體電性連接一光電流感測電路。
本發明的功效在於，本發明的全面屏顯示裝置能夠藉由各單位像素的內部的發光區發射入射光，接著藉由各透鏡將反射光匯聚到同一單位像素的內部或外部的感光區，使得各單位像素具有發光和收光等功能。再者，感光區的尺寸大小的差異能夠阻絕生物特徵的串擾，藉以得到清晰的生物特徵影像。藉此，本發明的全面屏顯示裝置能夠提供半屏或全屏的大面積光學生物特徵辨識技術，以實現滿屏生物特徵按壓的功能。
以下配合圖式及元件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
圖1是本發明的第一實施例與第二實施例的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置，包括一水氧阻絕層10、一保護面板20、複數個單位像素31、32、33、一光屏蔽層40以及複數個透鏡51、52、53。保護面板20設置於水氧阻絕層10的上方。該等單位像素31、32、33設置於水氧阻絕層10的下方，且該等單位像素31、32、33的內部具有一發光區60及一感光區61。光屏蔽層40設置在水氧阻絕層10的一第一表面11上，並且具有複數個開口41，該等開口41暴露出該等單位像素31、32、33的各者的至少部分區域。該等透鏡51、52、53設置在水氧阻絕層10的第一表面11上，並且位於該等開口41中。
當本發明的全面屏顯示裝置作為顯示螢幕時，該等單位像素31、32、33的該等發光區60發射一入射光，入射光穿過水氧阻絕層10並且藉由該等透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20向外射出，達到全面屏顯示的功效。
圖2是本發明的第一實施例與第二實施例的進行生物特徵辨識的示意圖。如圖2所示，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，單位像素32的發光區60發射一入射光，入射光穿過水氧阻絕層10並且藉由透鏡52向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入透鏡52，透鏡52將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著透鏡52的一聚焦光徑54穿過水氧阻絕層10以後由單位像素32的感光區61接收並且轉換成一影像電訊號。
在一些實施例中，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，部分或全部單位像素31、32、33的發光區60發射一入射光，入射光穿過水氧阻絕層10並且藉由部分或全部透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入部分或全部透鏡51、52、53，部分或全部透鏡51、52、53將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著部分或全部透鏡51、52、53的聚焦光徑54穿過水氧阻絕層10以後由部分或全部單位像素31、32、33的感光區61接收並且轉換成一影像電訊號。
圖2顯示的待測物100為手指，因而生物特徵為指紋。在一些實施例中，待測物100也可以是手掌，因而生物特徵可以是靜脈或掌紋。
光屏蔽層40能夠屏蔽外界的雜散光，且光屏蔽層40可由任何能夠屏蔽光的材質形成。舉例來說，所述屏蔽光的材質可包括吸光材質，但不以此為限。舉例來說，光屏蔽層40的材質可包括黑色油墨或黑色光阻。此外，光屏蔽層40可由印刷的方式形成在表面上。然而，光屏蔽層40的材質、顏色及其形成於表面上的方式可依需求改變，而不限於上述。
如圖1所示，在第一實施例與第二實施例中，各透鏡51、52、53為一微透鏡（Micro Lens）。在一些實施例中，各透鏡51、52、53也可以是一超透鏡（Meta Lens）。微透鏡和超透鏡都具有將入射光向外發散以及將反射光匯聚等功能，二者的作用原理為眾所周知的通常知識，故不予贅述。
如圖1所示，感光區61的尺寸透過以下條件獲得：（1）微透鏡的曲面為球面、非球面或非對稱自由曲面，或者，超透鏡包括奈米微結構（圖未示）；（2）
；（3）
；（4）
；（5）
；以及（6）
。其中，A為各單位像素31、32、33的一尺寸，B為感光區61的一尺寸，D為水氧阻絕層10的一厚度，H為各微透鏡的一高度，R為各微透鏡的曲率，Z1為各微透鏡的一直徑，Z2為各開口41的一直徑。藉由上述條件，感光區61具有較小的尺寸。
更明確地說，感光區61的尺寸大小與串擾（cross talk）的影響有很大的關係，原則上感光區61的尺寸愈小（例如，感光區61的尺寸小於各單位像素31、32、33的尺寸的1/10），串擾的影響愈小，再配合各透鏡51、52、53將反射光匯聚在感光區61中，因此各單位像素31、32、33的發光區60的訊號光能量並不會因為感光區61的尺寸較小而減少，反而同時可以達到更好阻絕串擾的效果。重要的是，感光區61的尺寸愈小，更不會影響到各單位像素31、32、33在正常顯示下的顏色及可視角。
如圖1所示，在第一實施例與第二實施例中，本發明的全面屏顯示裝置進一步包括一有機發光二極體30，有機發光二極體30設置於水氧阻絕層10的一第二表面12並且包括該等單位像素31、32、33。該等單位像素31、32、33包括複數個紅光單位像素、複數個藍光單位像素及複數個綠光單位像素。當本發明的全面屏顯示裝置作為顯示螢幕時，該等紅光單位像素發射紅光入射光（波長介於620 nm至750 nm之間），該等藍光單位像素發射藍光入射光（波長介於430 nm至495 nm之間），該等綠光單位像素發射綠光入射光（波長介於495 nm至570 nm之間）。紅光入射光、藍光入射光和綠光入射光穿過水氧阻絕層10並且分別藉由該等透鏡51、52、53向外發散，向外發散的紅光入射光、藍光入射光和綠光入射光穿過保護面板20向外射出，達到全面屏顯示的功效。
圖3A是本發明的第一實施例與第二實施例的單位像素31、32、33的排列方式的示意圖，圖3B是圖3A的區域A的示意圖。如圖3A和圖3B所示，並請參考圖1及圖2，在第一實施例與第二實施例中，該等單位像素31、32、33的面積相同，該等單位像素31、32、33的內部均具有發光區60和感光區61。
圖4A是本發明的一些實施例的單位像素31、32、33的排列方式的示意圖，圖4B是圖4A的區域B的示意圖。如圖4A和圖4B所示，在一些實施例中，紅光單位像素31與藍光單位像素32的面積較大，綠光單位像素33的面積較小。因此，面積較大的紅光單位像素31與藍光單位像素32的內部均具有發光區60和感光區61，面積較小的綠光單位像素33的內部僅具有發光區60，但不具有感光區61。
實際上，該等單位像素31、32、33的排列方式千變萬化， 不限於上述兩種排列方式。
圖5是本發明的第一實施例與第二實施例的驅動電路35驅動作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424發射入射光的示意圖，圖6是本發明的第一實施例與第二實施例的光電流感測電路36驅動作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432接收反射光的示意圖。如圖5及圖6所示，各單位像素31、32、33的內部包括一陰極341、一電子注入層3421、一電子傳輸層3422、一電洞阻擋層3423、一發光層3424、一電洞傳輸層3425、一電洞注入層3426以及一陽極343，電子注入層3421設置於陰極341的下方，電子傳輸層3422設置於電子注入層3421的下方，電洞阻擋層3423設置於電子傳輸層3422的下方，發光層3424設置於電洞阻擋層3423的下方，電洞傳輸層3425設置於發光層3424的下方，電洞注入層3426設置於電洞傳輸層3425的下方，陽極343設置於電洞注入層3426的下方。發光層3424界定為發光區60。陽極343包括一驅動層3431及一感光層3432，驅動層3431電性連接一驅動電路35，感光層3432電性連接一光電流感測電路36（photo current detection circuit）並且界定為感光區61。
如圖5所示，驅動電路35驅動陽極343的驅動層3431產生電洞，電洞通過電洞注入層3426進入電洞傳輸層3425，電洞傳輸層3425將電洞傳輸至發光層3424並且被電洞阻擋層3423擋住。如圖5所示，陰極341產生電子，電子通過電子注入層3421進入電子傳輸層3422，電子傳輸層3422將電子傳輸至發光層3424。電子和電洞在發光層3424重新結合而發出光子以產生一入射光。此時，光電流感測電路36不會驅動感光層3432接收反射光。
如圖6所示，光電流感測電路36驅動感光層3432接收反射光，同時驅動電路35不會驅動陽極343的驅動層3431產生電洞，以防發光層3424發射入射光。
圖7是本發明的第一實施例與第二實施例的驅動電路35和光電流感測電路36的操作時序圖。如圖7所示，並請參考圖5及圖6，驅動電路35每隔一段時間會開始驅動發光層3424發射入射光，在發光層3424發射入射光一段時間以後，驅動電路35停止驅動發光層3424發射入射光。如圖7所示，光電流感測電路36每隔一段時間會開始驅動感光層3432接收反射光，在感光層3432接收反射光一段時間以後，光電流感測電路36停止驅動感光層3432接收反射光。如圖7所示，並請參考圖5，在驅動電路35驅動發光層3424發射入射光的期間，光電流感測電路36不會驅動感光層3432接收反射光。如圖7所示，並請參考圖5及圖6，當驅動電路35停止驅動發光層3424發射入射光時，光電流感測電路36立刻開始驅動感光層3432接收反射光。如圖7所示，並請參考圖6，在光電流感測電路36驅動感光層3432接收反射光的期間，驅動電路35不會驅動發光層3424發射入射光。換句話說，驅動電路35和光電流感測電路36的運作時機完全錯開，兩者不會同時運作，從而發光層3424發射入射光和感光層3432接收反射光的時機完全錯開，確保感光層3432接收到全部的反射光。
圖8是本發明的第一實施例與第二實施例的陽極343的示意圖。如圖8所示，並請參考圖1、圖2及圖6，較佳地，驅動層3431沿著一圓周方向環繞設置於感光層3432的外側，作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432配置於各透鏡51、52、53的聚焦光徑54上且位於各單位像素31、32、33的驅動層3431的中心。是以，外界的雜散光的波長和發光區60的訊號光波長會被光屏蔽層40所吸收，降低外界的雜散光和發光區60的訊號光反射和漫射的串擾。因此，只有匯聚的反射光會沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑54集中在作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432上，藉以提高訊號雜訊比（signal-to-noise ratio, SNR）。
圖9是本發明的第一實施例的剖面圖。如圖9所示，並請參考圖5，在第一實施例中，有機發光二極體30A配置以N通道驅動薄膜電晶體70（N-channel Driving TFT）作為驅動電路35，並且共同包括一基板37及一封裝層38。有機發光二極體30A還包括一像素電路、一平坦化介電層及一阻隔井（圖未示），且各單位像素31、32、33的電子注入層3421、電子傳輸層3422、電洞阻擋層3423、發光層3424、電洞傳輸層3425、電洞注入層3426形成一有機層342。基板37例如但不限於玻璃基板、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）基板、烯烴聚合物（COP）基板、透明聚醯亞胺（CPI）基板、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）基板、聚碳酸酯（PC）基板、聚醚碸（PES）基板、或偏光膜。像素電路設置在基板37上，耦接該等單位像素31、32、33，並且用以控制該等單位像素31、32、33。平坦化介電層設置於該等單位像素31、32、33的底部與像素電路之間。平坦化介電層上具有事先以黃光蝕刻製程製作的一阻隔井（bank），並且該等單位像素31、32、33的陽極343藉由穿過阻隔井之間的一導孔連接至對應的像素電路。封裝層38設置於該等單位像素31、32、33的頂部，封裝層38可以是無機封裝材料的單層、無機封裝材料的多層堆疊或成對的無機封裝材料與有機封裝材料的堆疊。無機封裝材料例如但不限於氮化矽（SiN
x）、氧化矽（SiO
x）、氮氧化矽（SiON
x）、氧化鋁（AlO
x）或氧化鈦（TiO
x）。
如圖9所示，在第一實施例中，基板37作為水氧阻絕層10，保護面板20設置於基板37的下方，該等單位像素31、32、33設置於基板37的上方，光屏蔽層40（圖未示）與該等透鏡51、52、53設置在基板37的一底面371（即，水氧阻絕層10的第一表面11）上。是以，圖1與圖9顯示的該等元件的方位恰好上下顛倒，因而第一實施例的有機發光二極體30A屬於向下發光型。
圖10是本發明的第一實施例進行生物特徵辨識的示意圖。如圖10所示，並請參考圖2、圖5及圖6，在第一實施例中，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424向下發射一入射光，入射光向下穿過基板37（即，水氧阻絕層10）並且藉由各透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入各透鏡51、52、53，各透鏡51、52、53將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑54穿過基板37（即，水氧阻絕層10）以後由作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432接收並且轉換成一影像電訊號。
圖11是本發明的第二實施例的剖面圖。如圖11所示，在第二實施例與第一實施例的差異在於：封裝層38作為水氧阻絕層10，保護面板20設置於封裝層38的上方，光屏蔽層40（圖未示）與該等透鏡51、52、53設置在封裝層38的一頂面381（即，水氧阻絕層10的第一表面11）上。是以，圖1與圖11顯示的該等元件的方位一模一樣，因而第二實施例的有機發光二極體30B屬於向上發光型。
圖12是本發明的第二實施例進行生物特徵辨識的示意圖。如圖12所示，並請參考圖2、圖5及圖6，在第二實施例中，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424向上發射一入射光，入射光向上穿過封裝層38(即，水氧阻絕層10)並且藉由各透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入各透鏡51、52、53，各透鏡51、52、53將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑54穿過封裝層38(即，水氧阻絕層10)以後由作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432接收並且轉換成一影像電訊號。
圖13是本發明的第一實施例和第二實施例進行生物特徵辨識的電路圖。如圖13所示，並請參考圖5、圖6、圖9及圖11，第一實施例與第二實施例是以N通道驅動薄膜電晶體70作為驅動電路35並通過內部電路配置驅動作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424發光，光電流感測電路36驅動作為感光區61的各單位像素31、32、33的感光層3432接收反射光。如圖13所示，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，電壓方程式如下：V data =V GS (driver)+V OLED ；其中，Vdata是一資料電極電壓，VGS是驅動晶體管的閘極與源極之間的電壓差，driver是驅動電路35，VOLED是有機發光二極體30的電壓。另外，圖13中的顯示的Vselect是一選擇電壓，圖13中的顯示的Vdd是一裝置內部的工作電壓，圖13中的顯示的Ipixel是單位像素的電流。
圖14是本發明的第三實施例的剖面圖。如圖14所示，第三實施例與第一實施例的差異在於：其一，該等單位像素31、32、33的陽極343不包括感光層3432；其二，該等單位像素31、32、33的陽極343電性連接驅動電路35(參見圖18）；其三，本發明的全面屏顯示裝置進一步包括複數個光電二極體80，該等光電二極體80設置於該等單位像素31、32、33的下方，電性連接光電流感測電路36 （參見圖18），並且界定為感光區61。除此之外，第三實施例的其餘技術特徵皆與第一實施例一模一樣。是以，第三實施例的有機發光二極體30C屬於向下發光型。
圖15是本發明的第三實施例進行生物特徵辨識的示意圖。如圖15所示，在第三實施例中，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424（參見圖5）向下發射一入射光，入射光向下穿過基板37（即，水氧阻絕層10）並且藉由各透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入各透鏡51、52、53，各透鏡51、52、53將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑穿過基板37（即，水氧阻絕層10）以後由作為感光區61的光電二極體80接收並且轉換成一影像電訊號。
如圖15所示，較佳地，該等光電二極體80分別配置於該等透鏡51、52、53的聚焦光徑上，並且靠近該等單位像素31、32、33的中心。是以，外界的雜散光的波長和發光區60的訊號光波長會被光屏蔽層40（參見圖1）所吸收，降低外界的雜散光和發光區60的訊號光反射和漫射的串擾。因此，只有匯聚的反射光會沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑集中在作為感光區61的光電二極體80上，藉以提高訊號雜訊比（signal-to-noise ratio, SNR）。
較佳地，各光電二極體80為非晶矽（a-Si:H）或多晶矽（poly-Si）的光敏感元件，非晶矽（a-Si:H）或多晶矽（poly-Si）的光敏感元件的感光效果特別出色，相當適合作為感光區61。然而，光電二極體80的材質不以此為限。
較佳地，當各光電二極體80為非晶矽（a-Si:H）或多晶矽（poly-Si）的光敏感元件時，本發明的全面屏顯示裝置進一步包括一紅外線截止片（圖未示），紅外線截止片設置於保護面板20的內側（即，靠近水氧阻絕層10的一側）。紅外線截止片可用以反射或吸收近紅外線波段的入射光，避免紅外線波段的入射光被傳遞至光電二極體80而對光電二極體80產生影響，進而防止強光下過度曝光的情況發生。
圖16是本發明的第四實施例的剖面圖。如圖16所示，第四實施例與第三實施例的差異在於：封裝層38作為水氧阻絕層10，保護面板20設置於封裝層38的上方，光屏蔽層40（圖未示）與該等透鏡51、52、53設置在封裝層38的一頂面381（即，水氧阻絕層10的第一表面11）上。是以，第四實施例的有機發光二極體30D屬於向上發光型。
圖17是本發明的第四實施例進行生物特徵辨識的示意圖。如圖17所示，在第四實施例中，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424（參見圖5）向上發射一入射光，入射光向上穿過封裝層38（即，水氧阻絕層10）並且藉由各透鏡51、52、53向外發散，向外發散的入射光穿過保護面板20以後被一待測物100反射以產生一反射光，反射光穿過保護面板20以後進入各透鏡51、52、53，各透鏡51、52、53將反射光匯聚，匯聚的反射光沿著各透鏡51、52、53的聚焦光徑穿過封裝層38（即，水氧阻絕層10）以後由作為感光區61的光電二極體80接收並且轉換成一影像電訊號。
圖18是本發明的第三實施例和第四實施例進行生物特徵辨識的電路圖。如圖18所示，並請參考圖14及圖16，第三實施例與第四實施例是以N通道驅動薄膜電晶體70（N-channel Driving TFT）作為驅動電路35並通過內部電路配置驅動作為發光區60的各單位像素31、32、33的發光層3424（參見圖5）發光，光電流感測電路36驅動作為光電二極體80接收反射光。如圖18所示，當本發明的全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，電壓方程式如下：
；其中，V
data是一資料電極電壓，V
GS是驅動晶體管的閘極與源極之間的電壓差，driver是驅動電路35，V
OLED是有機發光二極體30的電壓。另外，圖18中的顯示的V
select是一選擇電壓，圖18中的顯示的V
dd是一裝置內部的工作電壓，圖18中的顯示的I
pixel是單位像素的電流。
綜上所述，本發明的全面屏顯示裝置能夠藉由各單位像素31、32、33的內部的發光區60發射入射光，接著藉由各透鏡51、52、53將反射光匯聚到同一單位像素31、32、33的內部或外部的感光區61，使得各單位像素31、32、33具有發光和收光等功能。再者，感光區61的尺寸大小的差異能夠阻絕生物特徵的串擾，藉以得到清晰的生物特徵影像。藉此，本發明的全面屏顯示裝置能夠提供半屏或全屏的大面積光學生物特徵辨識技術，以實現滿屏生物特徵按壓的功能。
以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的發明精神下所作有關本發明的任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護的範疇。
10:水氧阻絕層
11:第一表面
12:第二表面
20:保護面板
30,30A,30B,30C,30D:有機發光二極體
31,32,33:單位像素
341:陰極
342:有機層
3421:電子注入層
3422:電子傳輸層
3423:電洞阻擋層
3424:發光層
3425:電洞傳輸層
3426:電洞注入層
343:陽極
35:驅動電路
36:光電流感測電路
37:基板
371:底面
38:封裝層
381:頂面
40:光屏蔽層
41:開口
51,52,53:透鏡
54:聚焦光徑
60:發光區
61:感光區
70:N通道驅動薄膜電晶體
80:光電二極體
100:待測物
A:單位像素的尺寸
B:感光區的尺寸
D:水氧阻絕層的厚度
H:微透鏡的高度
R:微透鏡的曲率
Z1:微透鏡的直徑
Z2:開口的直徑
圖1是本發明的第一實施例與第二實施例的結構示意圖。
圖2是本發明的第一實施例與第二實施例的進行生物特徵辨識的示意圖。
圖3A是本發明的第一實施例與第二實施例的單位像素的排列方式的示意圖。
圖3B是圖3A的區域A的示意圖。
圖4A是本發明的一些實施例的單位像素的排列方式的示意圖。
圖4B是圖4A的區域B的示意圖。
圖5是本發明的第一實施例與第二實施例的驅動電路驅動作為發光區的各單位像素的發光層發射入射光的示意圖。
圖6是本發明的第一實施例與第二實施例的光電流感測電路驅動作為感光區的各單位像素的感光層接收反射光的示意圖。
圖7是本發明的第一實施例與第二實施例的驅動電路和光電流感測電路的操作時序圖。
圖8是本發明的第一實施例與第二實施例的陽極的示意圖。
圖9是本發明的第一實施例的剖面圖。
圖10是本發明的第一實施例進行生物特徵辨識的示意圖。
圖11是本發明的第二實施例的剖面圖。
圖12是本發明的第二實施例進行生物特徵辨識的示意圖。
圖13是本發明的第一實施例和第二實施例進行生物特徵辨識的電路圖。
圖14是本發明的第三實施例的剖面圖。
圖15是本發明的第三實施例進行生物特徵辨識的示意圖。
圖16是本發明的第四實施例的剖面圖。
圖17是本發明的第四實施例進行生物特徵辨識的示意圖。
圖18是本發明的第三實施例和第四實施例進行生物特徵辨識的電路圖。
10:水氧阻絕層
11:第一表面
12:第二表面
20:保護面板
30:有機發光二極體
31,32,33:單位像素
40:光屏蔽層
41:開口
51,52,53:透鏡
54:聚焦光徑
60:發光區
61:感光區
A:單位像素的尺寸
B:感光區的尺寸
D:水氧阻絕層的厚度
H:微透鏡的高度
R:微透鏡的曲率
Z1:微透鏡的直徑
Z2:開口的直徑
Claims (8)
- 一種單位像素具有收發光線功能的全面屏顯示裝置，包括：一水氧阻絕層；一保護面板，設置於該水氧阻絕層的上方；複數個單位像素，設置於該水氧阻絕層的下方，該等單位像素的至少一者的內部具有一發光區，且該等單位像素的至少一者的內部或外部具有一感光區；一光屏蔽層，設置在該水氧阻絕層的一第一表面上，並且具有複數個開口，該等開口暴露出該等單位像素的各者的至少部分區域；以及複數個透鏡，設置在該水氧阻絕層的該第一表面上，並且位於該等開口中；其中，當該全面屏顯示裝置進行生物特徵辨識時，該發光區發射一入射光，該入射光穿過該水氧阻絕層並且藉由該等透鏡的至少一者向外發散，向外發散的入射光穿過該保護面板以後被一待測物反射以產生一反射光，該反射光穿過該保護面板以後進入該等透鏡的至少一者，該等透鏡的至少一者將該反射光匯聚，匯聚的反射光沿著該等透鏡的至少一者的一聚焦光徑穿過該水氧阻絕層以後由該感光區接收並且轉換成一影像電訊號；其中，各該透鏡為一微透鏡或一超透鏡，該感光區的一尺寸透過以下條件獲得：(1)該微透鏡的曲面為球面、非球面或非對稱自由曲面， 或者，該超透鏡包括奈米微結構；(2)()×0.001mm<D<(
)× 1000mm；(3)(
)×0.001mm<H<(
)×10mm；(4) 0.00005<
<0.99995；(5)(
)×0.001÷
<R<(
)×1000mm； 以及(6)Z2
Z1；其中，A為各該單位像素的一尺寸，B為該感光區的一尺寸，D為該水氧阻絕層的一厚度，H為各該微透鏡的一高度，R為各該微透鏡的曲率，Z1為各該微透鏡的一直徑，Z2為各該開口的一直徑。
- 如請求項1所述的全面屏顯示裝置，進一步包括一有機發光二極體，該有機發光二極體設置於該水氧阻絕層的一第二表面並且包括該等單位像素；其中，各該單位像素的內部包括一陰極、一電子注入層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層以及一陽極，該發光層界定為該發光區，該陽極包括一驅動層及一感光層，該驅動層電性連接一驅動電路，該感光層電性連接一光電流感測電路並且界定為該感光區。
- 如請求項2所述的全面屏顯示裝置，其中，該驅動層沿著一圓周方向環繞設置於該感光層的外側，且該感光層配置於該等透鏡的至少一者的該聚焦光徑上且位於該驅動層的中心。
- 如請求項1所述的全面屏顯示裝置，進一步包括至少一光電二極體，該至少一光電二極體設置於該等單位像素的至少一者的外部並且界定為該感光區。
- 如請求項4所述的全面屏顯示裝置，其中，該至少一光電二極體設置於該等單位像素的至少一者的下方。
- 如請求項5所述的全面屏顯示裝置，其中，該至少一光電二極體配置於該等透鏡的至少一者的該聚焦光徑上，並且靠近該等單位像素的至少一者的中心。
- 如請求項4所述的全面屏顯示裝置，其中，該至少一光電二極體為非晶矽或多晶矽的光敏感元件。
- 如請求項4所述的全面屏顯示裝置，進一步包括一有機發光二極體，該有機發光二極體設置於該水氧阻絕層的一第二表面並且包括該等單位像素；其中，各該單位像素的內部包括一陰極、一電子注入層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層以及一陽極，該發光層界定為該發光區，該陽極電性連接一驅動電路，該至少一光電二極體電性連接一光電流感測電路。
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