TWM599418U - 屏下指紋辨識裝置 - Google Patents

Abstract

一種屏下指紋辨識裝置，適於感測手指。屏下指紋辨識裝置包括影像感測元件以及顯示模組。顯示模組配置於影像感測元件。顯示模組包括光源模組、擴散層以及透光保護層。擴散層配置於光源模組。擴散層具有第一區域以及第二區域。透光保護層配置於擴散層，具有手指按壓區域，其中在垂直於顯示模組的延伸方向上，手指按壓區域的位置重疊於影像感測元件及擴散層的第一區域，影像感測元件適於接收由手指反射且傳遞通過第一區域的反射光束，且第一區域對反射光束的透射率大於第二區域對反射光束的透射率。

Description

屏下指紋辨識裝置

本新型創作是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種屏下指紋辨識裝置。

為了提高顯示器的屏占比，屏下指紋感測技術已成為趨勢。簡單來說，屏下指紋感測技術乃是將指紋感測器配置在電子裝置的顯示螢幕的下方。在電子裝置偵測到使用者接觸顯示螢幕後，電子裝置會控制顯示螢幕發光以照亮使用者的手指表面。光線可經由使用者的手指反射進入顯示螢幕下方的指紋感測器，並由指紋感測器將反射光線轉換為數位影像信號，即可得到使用者指紋影像。然而，在目前的發展中，液晶顯示器的結構層數較多，在其內部的增亮膜層與擴散層都會降低影像品質，導致下方的指紋取像裝置無法取得影像。

本新型創作提供一種屏下指紋辨識裝置，可讓使用者直接透過按壓顯示模組的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組兼具良好的顯示效果。

本新型創作的提供一種屏下指紋辨識裝置，適於感測手指。屏下指紋辨識裝置包括影像感測元件以及顯示模組。顯示模組配置於影像感測元件。顯示模組包括光源模組、擴散層以及透光保護層。擴散層配置於光源模組。擴散層具有第一區域以及第二區域。透光保護層配置於擴散層，具有手指按壓區域，其中在垂直於顯示模組的延伸方向上，手指按壓區域的位置重疊於影像感測元件及擴散層的第一區域。手指按壓區域不重疊於第二區域，影像感測元件適於接收由手指反射且傳遞通過第一區域的反射光束，且第一區域對反射光束的透射率大於第二區域對反射光束的透射率。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一區域的表面上配置有第一增益層。第一增益層的折射率匹配第一區域的折射率，且由手指反射的反射光束傳遞通過第一增益層而傳遞至影像感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一區域具有第一穿孔，由手指反射的反射光束傳遞通過第一穿孔而傳遞至影像感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的屏下指紋辨識裝置還包括至少一光學膜層，配置於擴散層。至少一光學膜層具有第三區域以及第四區域，其中在垂直於顯示模組的延伸方向上，第三區域的位置對應於第一區域，第四區域的位置對應於第二區域，且第三區域對紅外光的透射率大於第四區域對紅外光的透射率。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一區域的表面上配置有第一增益層，第一增益層的折射率匹配第一區域的折射率，且在各至少一光學膜層中，第三區域的表面上配置有第二增益層，第二增益層的折射率匹配第三區域的折射率，由手指反射的反射光束傳遞通過第二增益層及第一增益層而傳遞至影像感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述在各至少一光學膜層中，第一區域具有第一穿孔，第三區域具有第二穿孔，且由手指反射的反射光束傳遞通過第一穿孔及第二穿孔而傳遞至影像感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一光學膜層的第三區域具有非對稱光學微結構。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一光學膜層的第三區域為平坦表面。

在本新型創作的一實施例中，上述的屏下指紋辨識裝置還包括一對紅外吸收層，擴散層配置於對紅外吸收層之間，其中在垂直於顯示模組的延伸方向上，對紅外吸收層不覆蓋擴散層的第一區域。

在本新型創作的一實施例中，上述的擴散層的第一區域的材料不同於第二區域的材料。

基於上述，在本新型創作的屏下指紋辨識裝置中，顯示模組配置於影像感測元件上方，且顯示模組中的擴散層具有第一區域以及第二區域，其中手指按壓區域的位置重疊於影像感測元件及擴散層的第一區域。影像感測元件適於接收由手指反射且傳遞通過第一區域的反射光束，且第一區域對反射光束的透射率大於第二區域對反射光束的透射率。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組兼具良好的顯示效果。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本新型創作一實施例的屏下指紋辨識裝置的俯視示意圖。圖2為圖1的屏下指紋辨識裝置的剖面示意圖。請參考圖1及圖2。本實施例提供一種屏下指紋辨識裝置10，例如是具有液晶顯示器（liquid-crystal display，LCD）的電子裝置。舉例而言，本實施例的屏下指紋辨識裝置10為智慧型手機，但本新型創作並不限此。

屏下指紋辨識裝置10適於感測手指20，包括影像感測元件50以及顯示模組100，其中顯示模組100配置於影像感測元件50。換句話說，即影像感測元件50配置於顯示模組100的下方。因此，在進行屏下指紋辨識時，使用者可將手指20放置於顯示模組100上，並藉由位於顯示模組100下方的影像感測元件50接收手指20所反射感測光以進行指紋辨識。

影像感測元件50例如是電荷耦合元件（Charge coupled device，CCD）或互補式金氧半電晶體（Complementary metal oxide semiconductor transistors，CMOS）等感光元件，用以接收光信號。

顯示模組100例如是液晶顯示模組。在本實施例中，顯示模組100包括光源模組110、擴散層120以及透光保護層140。在本實施例中，光源模組110例如為包含發光元件（例如是LED燈條）及導光板的側入式背光模組或直下式背光模組，但本新型創作並不限於此。

擴散層120配置於光源模組110上，用以使通過的顯示光線分佈更均勻。在本實施例中，擴散層120例如包含擴散粒子。舉例而言，擴散粒子例如為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦或是其組合，但本新型創作並不限於此。

透光保護層140配置於擴散層120，具有手指按壓區域A，適於讓使用者以手指20按壓以進行指紋辨識。透光保護層140例如為透光玻璃或透光塑膠，本新型創作並不限於此。

在本實施例中，擴散層120具有第一區域B1以及第二區域B2。在垂直於顯示模組100的延伸方向上（即圖2中的方向D），手指按壓區域A的位置重疊於影像感測元件50及擴散層120的第一區域B1，且手指按壓區域A不重疊於第二區域B2。換句話說，第一區域B1的位置對應於手指按壓區域A。

而在本實施例中，影像感測元件50適於接收由手指20反射且傳遞通過第一區域B1的反射光束L，且第一區域B1對紅外光的透射率大於第二區域B2對紅外光的透射率。具體而言，在本實施例擴散層120的製作過程中，可進一步以不同的材料、平坦度、幾何形狀、鍍膜或結構對稱性等可改變光學效果的因素，分別製作具有不同光學特性的第一區域B1及第二區域B2，例如是第一區域B1具有非對稱光學微結構或為平坦表面。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組100的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組100兼具良好的顯示效果。舉例而言，在一實施例中，第一區域B1的表面上可配置有第一增益層（未繪示），而第一增益層的折射率匹配第一區域B1的折射率，且由手指20反射的反射光束L傳遞通過第一增益層而傳遞至影像感測元件50。

或者是，在本實施例中，屏下指紋辨識裝置10還可包括至少一光學膜層130（例如上增亮膜132及下增亮膜134），配置於擴散層120，至少一光學膜層130具有第三區域B3以及第四區域B4，其中在垂直於顯示模組100的延伸方向上（即圖2中的方向D），第三區域B3的位置對應於第一區域B1，第四區域B4的位置對應於第二區域B2，且第三區域B3對紅外光的透射率大於第四區域B4對紅外光的透射率。換句話說，在本實施例中，除了擴散層120之外，還可在製作過程中進一步對光學膜層130進行光學設計，以提高良好的感測效果，但本新型創作並不限於此。

具體而言，在本實施例光學膜層130的製作過程中，可進一步以不同的材料、平坦度、幾何形狀、鍍膜或結構對稱性等可改變光學效果的因素，分別製作具有不同光學特性的第三區域B3及第四區域B4，例如是第三區域B3具有非對稱光學微結構或為平坦表面。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組100的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組100兼具良好的顯示效果。舉例而言，在另一實施例中，第三區域B3的表面上可配置有第二增益層（未繪示），而第二增益層的折射率匹配第三區域B3的折射率，且由手指20反射的反射光束L傳遞通過第二增益層及第一增益層而傳遞至影像感測元件50。

顯示模組100還包括反射層150，配置於光源模組110與影像感測元件50之間，適於反射光源模組110的漏光以提升顯示模組100的顯示效果。在本實施例中，反射層150可藉由材料或結構設計反射可見光且讓紅外光通過，本新型創作並不限於此。

圖3為本新型創作另一實施例的屏下指紋辨識裝置的剖面示意圖。請參考圖3。本實施例的屏下指紋辨識裝置10A類似於圖2所顯示的屏下指紋辨識裝置10。兩者不同之處在於，在本實施例中，擴散層120A的第一區域B1具有第一穿孔H，由手指20反射的反射光束L傳遞通過第一穿孔H而傳遞至影像感測元件50。因此，可進一步提高反射光束L在第一區域B1的傳遞效果，並維持良好的光信號強度。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組100A的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組100A兼具良好的顯示效果。更進一步地，在另一實施例中，除了第一區域B1具有第一穿孔H之外，在各至少一光學膜層130中，第三區域B3也可具有第二穿孔（未繪示），且由手指20反射的反射光束L傳遞通過第一穿孔H及第二穿孔H2而傳遞至影像感測元件50。

除此之外，在本實施例中，屏下指紋辨識裝置10A還包括一對紅外吸收層160，且擴散層120配置於此對紅外吸收層160之間。紅外吸收層160例如為薄膜或形成於擴散層120的鍍膜，本新型創作並不限於此。在一實施例中，在垂直於顯示模組100的延伸方向上（即圖3中的方向D），此對紅外吸收層160不覆蓋擴散層120的第一區域B1。在本實施例中，此對紅外吸收層160不覆蓋第一區域B1的第一穿孔H。意即，紅外吸收層160也可設計為具有穿孔，以使得由手指20反射的反射光束L傳遞通過並有良好的光強度信號。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組100A的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組100A兼具良好的顯示效果。

在本實施例中，屏下指紋辨識裝置10A還包括發光元件170，配置相鄰影像感測元件50。發光元件170適於提供出感測光束（未繪示）以照射透光保護層140的手指按壓區域A。發光元件170例如為紅外發光二極體，但本新型創作並不限於此。在一些實施例中，可進一步針對擴散層120A及光學膜層130中對應發光元件170的位置增加提高紅外光透射效果的設計，例如是改變材質、形成鍍膜、配置薄膜或設計穿孔等，本新型創作亦不限於此。

綜上所述，在本新型創作的屏下指紋辨識裝置中，顯示模組配置於影像感測元件上方，且顯示模組中的擴散層具有第一區域以及第二區域，其中手指按壓區域的位置重疊於影像感測元件及擴散層的第一區域。影像感測元件適於接收由手指反射且傳遞通過第一區域的反射光束，且第一區域對反射光束的透射率大於第二區域對反射光束的透射率。如此一來，使用者可直接透過按壓顯示模組的顯示區進行屏下指紋感測，並同時讓顯示模組兼具良好的顯示效果。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10,10A:屏下指紋辨識裝置 20:手指 50:影像感測元件 100,100A:顯示模組 110:光源模組 120,120A:擴散層 130:光學膜層 132:上增亮膜 134:下增亮膜 140:透光保護層 150:反射層 160:紅外吸收層 170:發光元件 A:手指按壓區域 B1:第一區域 B2:第二區域 B3:第三區域 B4:第四區域 D:方向 H:第一穿孔 L:反射光束

圖1為本新型創作一實施例的屏下指紋辨識裝置的俯視示意圖。 圖2為圖1的屏下指紋辨識裝置的剖面示意圖。 圖3為本新型創作另一實施例的屏下指紋辨識裝置的剖面示意圖。

10A:屏下指紋辨識裝置

20:手指

50:影像感測元件

100A:顯示模組

110:光源模組

120A:擴散層

130:光學膜層

132:上增亮膜

134:下增亮膜

140:透光保護層

150:反射層

160:紅外吸收層

170:發光元件

A:手指按壓區域

B1:第一區域

B2:第二區域

B3:第三區域

B4:第四區域

D:方向

H:第一穿孔

L:反射光束

Claims (10)

1. 一種屏下指紋辨識裝置，適於感測手指，包括： 影像感測元件；以及 顯示模組，配置於所述影像感測元件，所述顯示模組包括： 光源模組； 擴散層，配置於所述光源模組，所述擴散層具有第一區域以及第二區域；以及 透光保護層，配置於所述擴散層，具有手指按壓區域，其中在垂直於所述顯示模組的延伸方向上，所述手指按壓區域的位置重疊於所述影像感測元件及所述擴散層的所述第一區域，且所述手指按壓區域不重疊於所述第二區域，所述影像感測元件適於接收由所述手指反射且傳遞通過所述第一區域的反射光束，且所述第一區域對所述反射光束的透射率大於所述第二區域對所述反射光束的透射率。
2. 如請求項1所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述第一區域的表面上配置有第一增益層，所述第一增益層的折射率匹配所述第一區域的折射率，且由所述手指反射的所述反射光束傳遞通過所述第一增益層而傳遞至所述影像感測元件。
3. 如請求項1所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述第一區域具有第一穿孔，由所述手指反射的所述反射光束傳遞通過所述第一穿孔而傳遞至所述影像感測元件。
4. 如請求項1所述的屏下指紋辨識裝置，還包括： 至少一光學膜層，配置於所述擴散層，所述至少一光學膜層具有第三區域以及第四區域，其中在垂直於所述顯示模組的延伸方向上，所述第三區域的位置對應於所述第一區域，所述第四區域的位置對應於所述第二區域，且所述第三區域對紅外光的透射率大於所述第四區域對紅外光的透射率。
5. 如請求項4所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述第一區域的表面上配置有第一增益層，所述第一增益層的折射率匹配所述第一區域的折射率，且在所述至少一光學膜層中，所述第三區域的表面上配置有第二增益層，所述第二增益層的折射率匹配所述第三區域的折射率，由所述手指反射的所述反射光束傳遞通過所述第二增益層及所述第一增益層而傳遞至所述影像感測元件。
6. 如請求項4所述的屏下指紋辨識裝置，其中在所述至少一光學膜層中，所述第一區域具有第一穿孔，所述第三區域具有第二穿孔，且由所述手指反射的所述反射光束傳遞通過所述第一穿孔及所述第二穿孔而傳遞至所述影像感測元件。
7. 如請求項4所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述至少一光學膜層的所述第三區域具有非對稱光學微結構。
8. 如請求項4所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述至少一光學膜層的所述第三區域為平坦表面。
9. 如請求項1所述的屏下指紋辨識裝置，還包括： 一對紅外吸收層，所述擴散層配置於所述對紅外吸收層之間，其中在垂直於所述顯示模組的延伸方向上，所述對紅外吸收層不覆蓋所述擴散層的所述第一區域。
10. 如請求項1所述的屏下指紋辨識裝置，其中所述擴散層的所述第一區域的材料不同於所述第二區域的材料。

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