TWM601851U - 顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種顯示裝置，其包括一顯示面板、一光源模組及一感測模組，其中光源模組設置於顯示面板和感測模組之間。光源模組包括一光源和一導光板，光源設置在導光板的一側，且光源包括複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件，第一發光元件發出可見光，且第二發光元件發出紅外光。
Description
本創作係關於一種顯示裝置，尤指一種具有指紋感測模組的液晶顯示裝置。
隨著智慧型電子產品興起，可攜式顯示裝置，例如：智慧型手機(smart phone)、平板電腦(tablet PC)或是筆記型電腦(laptop PC)等，已成為了人們生活中必備之工具。隨著功能越來越多元，其中通常儲存有私人資料，例如電話簿、相片或個人身分資訊。由於對個人隱私與安全性的需求並為了保護私人資料，已發展出將指紋感測模組運用在可攜式顯示裝置之中。
當光學式的指紋感測模組運用在液晶顯示面板時，由手指所反射的光線無法穿透光源模組(例如背光模組)中的各層材料，導致指紋感測模組無法產生出清晰的指紋影像。因此，如何提升指紋影像偵測的效果對於指紋感測技術的應用是非常重要的議題。
本創作所要解決的技術問題是當光學式的指紋感測模組運用在液晶顯示面板時，由手指所反射的光線無法穿透光源模組(例如背光模組)中的各層材料，導致指紋感測模組無法產生出清晰的指紋影像。
為解決上述技術問題，本創作提供一種顯示裝置，其包括一顯示面板、一光源模組及一感測模組，其中光源模組設置於顯示面板和感測模組之間。光源模組包括一光源和一導光板，光源設置在導光板的一側，且光源包括複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件，第一發光元件發出可見光，且第二發光元件發出紅外光。
在本創作中，液晶顯示裝置利用紅外光感測指紋，且光源模組中的膜層對於紅外光可具有高穿透率，使經手指反射的光線可穿過光源模組中的膜層，進而讓感測模組能夠接收到光線並感測出清楚的指紋影像。此外，用於提供紅外光的第二發光元件可與用於提供可見光的第一發光元件整合於光源模組的光條上，因此不須額外使用顯示裝置內的空間設置紅外光的光源，進而可縮減顯示裝置的體積。
請參考圖1至圖3，顯示裝置10可包括一顯示面板100、一光源模組102以及一感測模組104，其中光源模組102在一方向Z上設置於顯示面板100和感測模組104之間。本實施例的顯示面板100可例如是液晶顯示面板。舉例而言，顯示面板100可包括兩個基板以及設置在兩個基板之間的液晶層。另外，顯示面板100還可包括設置在顯示面板100兩側的偏光片。在本實施例中，顯示裝置10還可包括一蓋板106設置在顯示面板100之上，使顯示面板100在方向Z上設置於蓋板106和光源模組102之間，但不以此為限。蓋板106可提供保護顯示面板100的作用，蓋板106可包括透明材料，例如玻璃、塑膠或上述之結合。
本實施例的光源模組102可例如是能夠提供光線至顯示面板100的一背光模組，但不以此為限。如圖1，光源模組102可包括一光源108和一導光板110，光源108在一方向Y上設置在導光板110的一側，其中圖1中的方向Y可與方向Z垂直。換言之，本實施例的光源模組102為側入式(edge-lit)的背光模組。請同時參考圖1和圖2，其中圖1的剖面結構可對應於圖2中的剖線A-A’。在本實施例中，光源108可包括複數個第一發光元件1080以及複數個第二發光元件1082，且第一發光元件1080以及第二發光元件1082可設置在一光條(light bar)112上。第一發光元件1080以及第二發光元件1082可包括發光二極體(light emitting diode，LED)或其他適合的發光元件。如圖2，光條112可例如是沿著一方向X延伸的長條形裝置。在各圖中，方向Z可與方向X及方向Y垂直，且方向X可與方向Y垂直。如圖2，第一發光元件1080以及第二發光元件1082可相鄰於導光板110並沿著方向X設置在光條112上。
第一發光元件1080和第二發光元件1082可各自發出不同波長的光線。舉例而言，第一發光元件1080可發出一光線L1，第二發光元件1082可發出一光線L2，其中光線L2的波長可大於光線L1的波長。在本實施例中，第一發光元件1080所發出的光線L1可為可見光，而第二發光元件1082所發出的光線L2可為紅外光。舉例而言，顯示面板100可利用光線L1以顯示畫面，而感測模組104可利用光線L2以感測指紋。
如圖2，在方向X上，相鄰兩第一發光元件1080是以具有間距P的方式設置，其中間距P可為第一發光元件1080的寬度W1和相鄰兩第一發光元件1080之間的距離S的總和(如P = W1 + S)。其中，一部分的第一發光元件1080可在方向Y上對應於一指紋感應區SR。如圖1，所述指紋感應區SR可例如是在方向Z上延伸的一個空間，其可對應於手指放置在蓋板106之一表面上的一區域。請回到圖2，在所述部分的第一發光元件1080之中，可在一個第一發光元件1080的一個間距P之內設置至少一個第二發光元件1082，或可在相鄰兩第一發光元件1080之間的距離S之內設置至少一個第二發光元件1082。藉此，第二發光元件1082可提供光線L2(如紅外光)至指紋感應區SR，且顯示裝置10可利用光線L2來感測指紋。第二發光元件1082可具有一寬度W2，且寬度W2可小於相鄰兩第一發光元件1080之間的距離S。舉例而言，如圖2，複數個第二發光元件1082的其中一個第二發光元件1082可於方向X上設置在兩相鄰的第一發光元件1080之間，或者，第二發光元件1082和所述部分的第一發光元件1080可於方向X上交替設置，但不以此為限。另在本實施例中，第一發光元件1080的寬度W1可和第二發光元件1082的寬度W2大致相同，但不以此為限。
在本實施例中，用於提供光線L2(如紅外光)的第二發光元件1082可與用於提供光線L1(如可見光)的第一發光元件1080整合於光源模組102的光條112，因此不須額外使用顯示裝置10內的空間設置紅外光的光源，進而可縮減顯示裝置10的體積。
如圖3所示，本實施例的光源模組102可包括一控制電路板114，其中用於控制第一發光元件1080的控制電路和用於控制第二發光元件1082的控制電路可設置在控制電路板114之中，且控制電路板114可分別獨立地控制第一發光元件1080和第二發光元件1082。此外，控制電路板114也可例如作為顯示面板100的控制電路板，例如，控制電路板114也可包括觸控感測的相關電路(未繪示)。以下將對分別獨立地控制第一發光元件1080和第二發光元件1082的做法舉例說明。當顯示面板100為一般畫面顯示狀態時，控制電路板114可開啟第一發光元件1080發出可見光，使顯示面板100可利用光線L1以顯示畫面。當顯示面板100中的觸控偵測元件(未繪示)感測到手指接觸於蓋板106的指紋感應區SR時，控制電路板114可開啟第二發光元件1082發出紅外光，以利用紅外光來感測指紋。
另外，本實施例用於感測指紋的第二發光元件1082與用於顯示的第一發光元件1080並非是各自分開設置的光源系統，本實施例的第二發光元件1082的電路及走線可與光源模組102及/或顯示面板100整合，進而可降低顯示裝置10之系統內整合的複雜度。
另請參考圖4，其為本創作之一實施例的導光板的剖面示意圖。導光板110可包括透光率高的材料，例如樹脂。導光板110可具有一微結構116，且微結構116可設置於對應感測模組104之導光板110的一側。如圖1與圖4所示，微結構116可例如設置在相鄰於感測模組104之導光板110的一表面1101上。在一些實施例中，微結構116可包括至少一圓形凸點結構118。如圖4，複數個圓形凸點結構118可設置在導光板110的表面1101上，且圓形凸點結構118的剖面可具有半圓的形狀，但不以此為限。舉例而言，第二發光元件1082可發出光線L3和光線L4，其中光線L3和光線L4可為紅外光並且可在導光板110內產生全反射。然而，光線L3在多次全反射的過程中可受圓形凸點結構118的反射以及散射，使得光線L3能夠改為朝向手指的方向前進。其中，可透過調整微結構116的設置位置、尺寸大小(如面積或體積)、疏密程度等以有效地將第二發光元件1082發出的紅外光導向手指(或圖1之蓋板106的指紋感應區SR)。另一方面，在導光板110中設置微結構116也可提升光源模組102的出光效率。上述微結構116所具有的功效也可應用於第一發光元件1080所發出的可見光。
另請參考圖5，其為本創作之另一實施例的導光板的剖面示意圖。與圖4的實施例不同的地方在於，在圖5的實施例中，微結構116可包括一凹槽(V-cut)結構120。如圖5，凹槽結構120中的複數個凹槽可設置在導光板110的表面1101上，且凹槽結構120的剖面可例如是鋸齒狀。類似於圖4中的圓形凸點結構118，光線L3在多次全反射的過程中可受凹槽結構120的反射以及散射，使得光線L3能夠改為朝向手指(或圖1之蓋板106的指紋感應區SR)的方向前進。
如圖1，光源模組102還可包括一反射片122、至少一光學膜124以及一框架126。框架126可在方向X及/或方向Y上設置在光源模組102的兩側，使得光源模組102可容置於框架126之中。反射片122和光學膜124可在方向Z上設置在導光板110的兩側，其中反射片122可設置在導光板110與感測模組104之間，且光學膜124可設置在導光板110與顯示面板100之間。反射片122可具有反射光線的特性，且反射片122能夠以穿透顯示面板100的方向(例如是從光源模組102往顯示面板100的方向)反射第二發光元件1082之紅外光及/或第一發光元件1080之可見光。如圖1，光線La可以是第一發光元件1080所發出的可見光或第二發光元件1082所發出的紅外光，而光線La可透過導光板110的微結構116及/或反射片122導向手指(或蓋板106的指紋感應區SR)。光學膜124可包括擴散片、增光膜或其他能夠提升光學效果的片材。
另外，舉例而言，圖1中的光線Lb可以是經手指反射的紅外光。在本實施例中，反射片122和光學膜124對於紅外光可具有高穿透率，使經手指反射的光線Lb可穿過反射片122和光學膜124，進而讓感測模組104能夠接收到光線Lb並感測出清楚的指紋影像。在一些實施例中，光學模組102中的多個膜層對於紅外光可具有高穿透率，或者，在手指與感測模組104之間的多個膜層對於紅外光可具有高穿透率，以提高感測模組104的感測效果，但不以此為限。
在本實施例中，感測模組104可包括一準直元件128和一感測元件130，其中準直元件128可設置在導光板110與感測元件130之間。在一些實施例中，準直元件128可以是以薄膜形式(film type)與感測元件130貼合。或者，準直元件128可以直接製作於感測元件130之上。此外，反射片122可設置在導光板110與準直元件128之間。在本實施例中，感測元件130可包括複數個薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)感測器1301(繪示於圖6)。相較於互補式金氧半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)感測器，使用TFT感測器1301的感測元件130可具有較大的感測面積，進而提高指紋辨識的實用性及方便性。
在本實施例中，感測元件130是設置在顯示面板100和光源模組102的下方，感測元件130中的感測元件130並不會遮擋到光源模組102提供給顯示面板100的光線，因此，感測元件130中的感測元件130可設置在顯示面板100之顯示區的下方，避免增加顯示裝置10的邊框寬度，也不需複雜的導光元件。另外，若感測元件130是設置在顯示面板100和光源模組102之間時，會使顯示面板100和光源模組102之間的間隔增大，導致顯示畫面的品質下降，並增加顯示模組的厚度。然而，本實施例將感測元件130設置在顯示面板100和光源模組102的下方可避免上述問題。
請參考圖6，其為本創作之一實施例的準直元件和感測元件的剖面示意圖。本實施例的準直元件128可包括複數個微透鏡1280、複數個開孔1282、一可透光組件1283、一遮光層1284以及一濾光層1286。開孔1282可設置在遮光層1284之中，並可沿方向Z穿透遮光層1284。開孔1282、可透光組件1283和遮光層1284可設置在微透鏡1280和感測元件130之間，而濾光層1286可設置在開孔1282(及/或遮光層1284)和感測元件130之間。如圖6所示，開孔1282具有第一部分P1與第二部分P2，其中第一部分P1具有寬度W3，第二部份P2具有寬度W4，於本實施例中，寬度W3大於寬度W4，開口1282藉由寬度W3、W4設計，可用來控制光線進入下方TFT感測器1301的角度和強度。
請參考圖1和圖3，感測模組104還可包括一控制電路板132及一軟性印刷電路板(flexible printed circuit，FPC)134，其中感測元件130可透過軟性印刷電路板134電性連接至控制電路板132，且感測元件130可驅動或控制感測元件130中的TFT感測器1301。在本實施例中，當顯示面板100中的觸控偵測元件(未繪示)感測到手指接觸於蓋板106的指紋感應區SR時，控制電路板114可開啟第二發光元件1082發出紅外光，且控制電路板132可驅動感測元件130感測紅外光來產生指紋影像。在一些實施例中，當顯示裝置10是應用於手機時，控制電路板114與控制電路板132可皆電性連接於手機的主電路板，或者，控制電路板114與控制電路板132可與手機的主電路板整合。
綜上所述，在本創作中，液晶顯示裝置利用紅外光感測指紋，且光源模組中的膜層對於紅外光可具有高穿透率，使經手指反射的光線可穿過光源模組中的膜層，進而讓感測模組能夠接收到光線並感測出清楚的指紋影像。此外，用於提供紅外光的第二發光元件可與用於提供可見光的第一發光元件整合於光源模組的光條上，因此不須額外使用顯示裝置內的空間設置紅外光的光源，進而可縮減顯示裝置的體積。再者，第二發光元件的電路及走線可整合進光源模組及/或顯示面板的電路及走線，可降低顯示裝置之系統內整合的複雜度。
10:顯示裝置
100:顯示面板
102:光源模組
104:感測模組
106:蓋板
108:光源
1080:第一發光元件
1082:第二發光元件
110:導光板
1101:表面
112:光條
114,132:控制電路板
116:微結構
118:圓形凸點結構
120:凹槽結構
122:反射片
124:光學膜
126:框架
128:準直元件
1280:微透鏡
1282:開孔
1283:可透光組件
1284:遮光層
1286:濾光層
130:感測元件
1301:薄膜電晶體感測器
134:軟性印刷電路板
L1,L2,L3,L4,La,Lb:光線
P:間距
P1:第一部分
P2:第二部分
S:距離
SR:指紋感應區
W1,W2,W3,W4:寬度
X,Y,Z:方向
圖1為本創作之顯示裝置的剖面示意圖。
圖2為本創作之光源和導光板的俯視示意圖。
圖3為本創作之顯示裝置的方塊圖。
圖4為本創作之一實施例的導光板的剖面示意圖。
圖5為本創作之另一實施例的導光板的剖面示意圖。
圖6為本創作之一實施例的準直元件和感測元件的剖面示意圖。
10:顯示裝置
100:顯示面板
102:光源模組
104:感測模組
106:蓋板
108:光源
1082:第二發光元件
110:導光板
1101:表面
112:光條
122:反射片
124:光學膜
126:框架
128:準直元件
130:感測元件
132:控制電路板
134:軟性印刷電路板
L2,La,Lb:光線
SR:指紋感應區
X,Y,Z:方向
Claims (10)
- 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板； 一光源模組，包括一光源和一導光板，其中該光源設置在該導光板的一側，且該光源包括複數個第一發光元件以及複數個第二發光元件，其中該等第一發光元件發出一可見光，且該等第二發光元件發出一紅外光；以及 一感測模組，其中該光源模組設置於該顯示面板和該感測模組之間。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該等第二發光元件的其中一個第二發光元件是設置在兩相鄰的該等第一發光元件之間。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該等第二發光元件和一部分的該等第一發光元件交替設置。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該導光板具有一微結構，其中該微結構設置於對應該感測模組之該導光板的一側。
- 如請求項4所述之顯示裝置，其中該微結構包括一圓形凸點結構。
- 如請求項4所述之顯示裝置，其中該微結構包括一凹槽(V-cut)結構。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該光源模組還包括一反射片設置在該導光板與該感測模組之間，且該反射片以穿透該顯示面板的方向反射該等第二發光元件之該紅外光。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該感測模組包括一準直元件和一感測元件，且該準直元件設置在該導光板與該感測元件之間。
- 如請求項8所述之顯示裝置，其中該感測元件包括一薄膜電晶體感測器。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該光源模組還包括一控制電路板，該控制電路板電性連接於該第一發光元件與該第二發光元件，且該控制電路板分別控制該第一發光元件與該第二發光元件。
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