TW202318694A - 顯示裝置 - Google Patents

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敏鑽 劉
李冠鋒
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群創光電股份有限公司
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Abstract

本揭露公開了一種顯示裝置，包括一顯示面板、一感測層設置在所述顯示面板上，其中所述感測層包括一指紋感測器。所述顯示裝置還包括一光學層設置在所述顯示面板上，以及一覆蓋層設置在所述光學層上，其中所述覆蓋層包括一多層結構。

Description

顯示裝置
本揭露涉及一種電子裝置，特別是涉及一種具有顯示功能與生物表徵(例如指紋、掌紋)辨識功能的顯示裝置。
生物表徵(例如指紋、掌紋)的辨識可應用於身份辨識，由於其辨識快速及不易仿造的特性，現今業界致力於將生物表徵感測器整合搭載在各式電子裝置中，例如將指紋感測器(fingerprint sensor)整合至智慧型手機、平板電腦、電子書、電子紙等顯示裝置中，以在使用者身分辨識方面提供良好的便利性或安全性。
為了提供更便利的使用者體驗，業界已開發出將指紋感測器與顯示面板整合為一體的螢幕內指紋辨識。然而，目前螢幕內指紋辨識仍存在待改善的問題，例如顯示裝置的覆蓋層過厚，導致指紋感測器靈敏度下降的問題。
本揭露提出一種具備螢幕內指紋辨識功能的顯示裝置，其藉由塗膜(coating)及/或貼合(adhesion)製程而製造出具有多層結構且厚度較薄的覆蓋層，可提高指紋感測器的靈敏度。
本發明一實施例提供了一種顯示裝置，其包括一顯示面板與一感測層設置在所述顯示面板上，其中所述感測層包括一指紋感測器。所述顯示裝置還包括一光學層設置在所述顯示面板上，以及一覆蓋層設置在所述光學層上，其中所述覆蓋層具有一多層結構。
通過參考以下的詳細描述並同時結合附圖可以理解本揭露。須注意的是，為了使讀者能容易瞭解及圖式的簡潔，本揭露中的多張圖式只繪出顯示裝置的一部分，且圖式中的特定元件並非依照實際比例繪圖。此外，圖中各元件的數量及尺寸僅作為示意，並非用來限制本揭露的範圍。
本揭露通篇說明書與申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。本領域技術人員應理解，電子設備製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，「含有」、「包括」與「具有」等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為「含有但不限定為…」之意。
應理解的是，當元件或膜層被稱為「在另一元件或膜層上」或「連接到另一元件或膜層」時，它可以直接在另一個元件或膜層上，或直接連接到另一個元件或膜層，或者兩者之間可存在有其他元件或膜層。相對的，當元件被稱為「直接在另一個元件或膜層上」，或「直接連接到另一個元件或膜層」時，兩者之間不存在有***的元件或膜層。
此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件的「下」側的元件將被定向在其它元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「上面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
雖然諸如「第一」、「第二」、「第三」等術語可用來描述或命名不同的構件，而此些構件並不以此些術語為限。此些術語僅用以區別說明書中的一構件與其他構件，無關於此些構件的製造順序。申請專利範圍中可不使用相同術語，並可依照申請專利範圍中元件宣告的順序，以「第一」、「第二」、「第三」等來取代。據此，在以下說明書中，第一構件在申請專利範圍中可能為第二構件。
須知悉的是，以下所舉實施例可以在不脫離本揭露的精神下，將數個不同實施例中的特徵進行替換、重組、混合以完成其他實施例。
本揭露提出一種具備螢幕內指紋辨識功能的顯示裝置。本揭露之顯示裝置可採用任何合適的指紋辨識技術。在一些實施例中，本揭露之顯示裝置採用電容式指紋辨識技術。電容式指紋辨識技術由於製造技術相對成熟、可與觸控層進行整合、價格便宜、辨識速度快，且辨識過程中螢幕不須發光。相較於光學式指紋辨識技術必須借助螢幕當作光源而侷限在自發光式顯示裝置(例如OLED, LED, Mini-LED, micro-LED, QLED)的應用，電容式指紋辨識技術可同時支援自發光式顯示裝置以及非自發光式顯示裝置(例如LCD)的應用，為目前螢幕內指紋辨識的主流技術。
圖1所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面(X方向和Z方向定義之平面)的結構剖面示意圖。本揭露之顯示裝置10可以為非自發光式的液晶顯示器（liquid Crystal Display, LCD），或是自發光式的有機發光二極體顯示器（Organic Light Emitting Diode Display, OLED Display）、無機發光二極體顯示器（Inorganic Light Emitting Diode Display, LED Display）、次毫米無機發光二極體顯示器（Mini-LED Display）、微型無機發光二極體（Micro-LED Display）、量子點二極體顯示器（Quantum-Dot LED Display, QLED Display）、或電泳顯示器（Electro-Phoretic Display, EPD）等各式可以呈現影像及畫面的顯示器，但不以此為限。
如圖1所示，顯示裝置10可包括一顯示面板DP、設置在顯示面板DP的正面DP1(或稱為顯示面)上的感測層104、設置在感測層104上的光學層106，以及設置在光學層106上的覆蓋層120。根據本揭露一實施例，顯示裝置10還可選擇性地包括一支撐層110設置在顯示面板DP的背面DP2。
根據本揭露一實施例，顯示面板DP包括基板100以及設置在基板100上的顯示元件層102。基板100可包括硬性基板或可撓性基板，例如可包括玻璃、陶瓷、石英、藍寶石、聚醯亞胺(polyimide, PI)、聚碳酸(polycarbonate, PC)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET) 、氧化矽(silicon oxide)鍍膜層、氮化矽(silicon nitride)鍍膜層，或前述材料的組合所構成的基板，但不限於此。顯示元件層102包括顯示單元(display unit)、電路層，以及封裝層。在一些實施例中，顯示單元可包括發光二極體(light-emitting diode, LED)，發光二極體可例如有機發光二極體(organic light-emitting diode, OLED)、微型發光二極體(micro-LED)、次毫米發光二極體(mini LED)、量子點發光二極體(quantum dot light-emitting diode, QLED)或前述之排列組合，但不限於此。在另一些實施例中，顯示單元可包括液晶(liquid Crystal)層。電路層可根據顯示單元的設計而選擇性包括控制電晶體、驅動控制電晶體、掃描線、資料線、畫素電極、發光控制線、電源線、接地電位線，及/或時脈訊號線等，但不限於此，以控制各顯示單元的出光。根據本揭露一實施例，顯示元件層102還可包括一封裝層(圖未示)設置於顯示單元(display unit)和電路層上。根據本揭露一實施例，封裝層例如是由無機-有機-無機層組合堆疊的薄膜封裝層(thin film encapsulation, TFE)。封裝層可阻絕環境中的水氣、氧氣或其他反應物質對顯示元件層102造成的影響，以確保產品正常操作。支撐層110用於提供顯示面板DP支撐以維持顯示裝置10的結構和/或形狀。支撐層110的材料可包括高分子材料、金屬材料或其他合適的材料。高分子材料可包括聚醯亞胺(polyimide, PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)或聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC)，但不限於此。金屬材料可包括銅(copper)、鐵(iron)、鋁(aluminum)、前述元素的合金，但不限於此。
感測層104可直接設置在顯示元件層102上，或者感測層104可先設置在另一基板上然後再結合至顯示元件層102上。在其他實施例中也可根據設計需求，將感測層104整合至顯示元件層102中。感測層104可包括用於偵測任何種類的外界訊號的感測器，例如指紋感測器(fingerprint sensor)及/或觸控感測器(touch sensor)。根據本揭露一實施例，感測層104可同時包括指紋感測器及觸控感測器，且指紋感測器及觸控感測器為相同型式的感測器，例如都是電容式感測器，因此可方便地被製作在相同的電路層中，藉此獲得更薄型化的效果，及/或能簡化製造成本。在一些實施例中，當感測層104同時包括指紋感測器及觸控感測器時，指紋感測器及觸控感測器可分別位於基板100的觸控感測區(touch sensing region)或指紋辨識區(fingerprint sensing region)上。在一些實施例中，指紋感測器及觸控感測器可使用相同的感測器，利用時脈控制及演算法來使所述感測器於不同時間提供觸控訊號偵測或指紋訊號偵測的功能。顯示裝置10的指紋辨識區、指紋感測器、觸控感測區、觸控感測器的實施例可參考圖8、圖9和圖10所示實施例及相關說明。
光學層106可包括抗反射層、偏光板及/或濾光片層等用於提高顯示畫面品質的光學膜。光學層106可利用貼合或塗膜的方式形成在感測層104上。
覆蓋層120可直接設置在光學層106上，或通過貼合的方式被黏附在光學層106上。覆蓋層120可提供顯示面板DP、感測層104以及光學層106保護及/或用來提供顯示區域額外的光學補償。覆蓋層120的材料可包括無機材料、有機材料或其組合，其中無機材料可例如包括玻璃或其他合適的材料，有機材料可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate, PET）、壓克力系聚合物例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)、聚亞醯氨（polyimide, PI）、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、聚矽氧烷(polysiloxane)、等具有高透光性的高分子材料(polymer)或其組合，但不限於此。覆蓋層120為使用者操作顯示裝置10時，使用者可以直接接觸的介面。
本揭露中的覆蓋層120可透過多次的塗膜(coating)及/或貼合(adhesion)製程來製造。覆蓋層120可具有多層結構，且藉由各層材料的選擇及厚度的搭配，可提供保護或/及增加感測層104之靈敏度。
舉例來說，如圖1所示，覆蓋層120可包括第一層124與設置在第一層124上的第二層126，並可選擇性地包括設置在第一層124和光學層106之間的第三層122、設置在第一層124和第三層122之間的第四層GL，以及設置在第三層122和第四層GL之間的黏著層134。根據本揭露一實施例，第一層124和第三層122材料可包括韌性相對較佳的材料，例如PET。第一層124和第三層122的厚度範圍可為30µm至100µm(30µm≤厚度≤100µm)，例如可以是35µm, 40µm, 50µm, 60µm, 70µm, 80µm, 90µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。第二層126(使用者接觸的層別)也可被稱為硬化塗膜(hard coating layer)。第二層126的材料可包括硬度、耐候性、化學穩定性相對較佳的材料，例如PMMA。第二層126的厚度範圍可為4µm至20µm(4µm≤厚度≤20µm)，例如可以是5µm, 10µm, 15µm,，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。夾設在第一層124和第三層122之間的第四層GL的材料可包括玻璃。第四層GL的厚度範圍可為20µm至60µm(20µm≤厚度≤60µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 50µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。黏著層134材料可包括丙烯酸酯(acrylate)或環氧樹脂(epoxy)黏著劑，但不限於此。黏著層134的厚度範圍可為20µm至50µm(20µm≤厚度≤50µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 45µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。整體來看，覆蓋層120的總厚度範圍可為0.05mm至0.5mm(0.05mm≤總厚度≤0.5mm)，或者範圍可為0.1mm至0.3mm(0.1mm≤總厚度≤0.3mm)，而且覆蓋層120的第一層124(或第三層122)的厚度可大於第二層126的厚度。在一些實施例中，厚度可定義為在一剖面下於基板100的法線方向上所測量到待測膜層的頂面至底面的距離，需注意的是，測量厚度的位置要遠離待測膜層的邊緣至少200微米以上的距離，降低邊緣處不平整所導致測量上出現誤差的可能性，但不以此為限。
圖2所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的製作方法200的步驟流程圖，可用於製造如圖1所示顯示裝置10。為了便於理解，以下製作方法200的步驟說明將同時參考圖1的顯示裝置10的結構。
製作方法200首先進行步驟202，提供一顯示面板，一感測層以及一光學層設置在所述顯示面板的一顯示面上。顯示面板例如圖1所示顯示面板DP，其正面DP1(顯示面)上設有感測層104以及光學層106。根據本揭露一實施例，顯示面板DP的背面DP2可暫時性地設置於一臨時載板(圖未示)上，以在製作方法200的過程中獲得支撐。
接著，進行步驟204，將一第一底層附著至所述光學層上。第一底層例如是圖1所示第三層122。在一些實施例中，可藉由將第三層122的材料(例如PET)塗佈至光學層106上然後進行固化(例如光固化或熱固化)而直接在光學層106上形成第三層122。在其他實施例中，可藉由貼合的方式將已固化成型之第三層122附著在光學層上，在這情況下，第三層122和光學層106之間可包括一黏著層(圖未示)。
接著，進行步驟206，將一玻璃覆蓋層附著至所述第一底層上。玻璃覆蓋層例如是圖1所示第四層GL。第四層GL可藉由黏著層134附著至第三層122上。
接著，進行步驟208，將一第二底層附著至所述玻璃覆蓋層上。第二底層例如是圖1所示第一層124。在一些實施例中，可藉由將第一層124的材料(例如PET)塗佈至第四層GL上然後進行固化(例如光固化或熱固化)而直接在第四層GL上形成第一層124。在其他實施例中，可藉由貼合的方式將已固化成型之第一層124附著在第四層GL上，在這情況下，第四層GL和成第一層124之間可包括一黏著層(圖未示)。
接著，進行步驟210，將一塗層塗佈至所述第二底層上。塗層經合適的固化製程(例如光固化或熱固化)可轉變為一硬化塗膜(hard coating layer)，獲得如圖1所示第二層126。後續，再將臨時載板(圖未示)自顯示基板DP的背面DP2移除，然後將支撐層110附著至顯示基板DP的背面DP2上。
圖3所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的製作方法300的步驟流程圖，可用於製造如圖1所示顯示裝置10。為了便於理解，以下製作方法300的步驟說明將同時參考圖1的顯示裝置10的結構。不同於前述製作方法200於顯示面板的正面(顯示面)上依序附著第一底層、玻璃覆蓋層、第二底層和塗佈層(硬化塗膜)，本實施例之製作方法300是在第一底層上附著玻璃覆蓋層、第二底層和塗佈層(硬化塗膜)之後，再將第一底層附著至顯示面板的正面(顯示面)上。
製作方法300首先進行步驟302，提供一第一底層。第一底層例如是圖1所示第三層122，可以是一PET薄膜。
接著，進行步驟304，將一玻璃覆蓋層附著至所述第一底層上。玻璃覆蓋層例如是圖1所示第四層GL。第四層GL可藉由黏著層134附著至第三層122上。
接著，進行步驟306，將第二底層附著至所述玻璃覆蓋層上。第二底層例如是圖1所示第一層124。在一些實施例中，可藉由將第一層124的材料(例如PET)塗佈至第四層GL上然後進行固化(例如光固化或熱固化)而直接在第四層GL上形成第一層124。在其他實施例中，可藉由貼合的方式將已固化成型之第一層124附著在第四層GL上，在這情況下，第四層GL和成第一層124之間可包括一黏著層(圖未示)。
接著，進行步驟308，將一塗層塗佈至所述第二底層上。塗層經合適的固化製程(例如光固化或熱固化)可轉變為一硬化塗膜(hard coating layer)，例如圖1所示第二層126。製程至此，可獲得如圖1所示覆蓋層120。
接著，進行步驟310，將所述第一底層附著至一顯示面板的設有一感測層以及一光學層的一顯示面(正面)上。請參考圖1，接著將覆蓋層120的第三層122那面附著或貼附至顯示面板DP的光學層106上。本實施例中，可藉由貼合的方式將第三層122附著在光學層106上，因此第三層122和光學層106之間可包括一黏著層(圖未示)。在一些實施例中，顯示面板DP相反於正面DP1(顯示面)的背面DP2可暫時性地附著在一臨時載板(圖未示)上，待步驟310完成後，再將臨時載板(圖未示)自顯示基板DP的背面DP2移除，然後將支撐層110附著至顯示基板DP的背面DP2上。在其他實施例中，步驟310期間，顯示面板DP的背面DP2可以是已經被附著在支撐層110示。
圖4所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。相較於與圖1所示顯示裝置10，圖4之顯示裝置10的覆蓋層120可不包括第三層122、第四層GL以及黏著層134，而是將第一層124直接附著至光學層106上，例如將第一層124的材料(例如PET)塗佈至光學層106上然後進行固化(例如光固化或熱固化)而直接在光學層106上形成第一層124。本實施例之覆蓋層120整體的厚度可更進一步地薄化，進一步提高感測層104的指紋感測器及/或觸控感測器的靈敏度。
圖5所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。相較於與圖1所示顯示裝置10，圖5之顯示裝置10的覆蓋層120可不包括第三層122、第四層GL以及黏著層134，而是將第一層124藉由黏著層132附著至光學層106上。黏著層132材料可包括丙烯酸酯(acrylate)或環氧樹脂(epoxy)黏著劑，但不限於此。黏著層132的厚度範圍可為20µm至50µm(20µm≤厚度≤50µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 45µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。黏著層132可使第一層124和光學層106之間達到更緊密的結合。
圖6所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。與圖1所示實施例相同，圖6所示顯示裝置10的覆蓋層120包括第一層124、設置在第一層124上的第二層126，第一層124和光學層106之間的第三層122、設置在第一層124和第三層122之間的第四層GL，以及設置在第三層122和第四層GL之間的黏著層134。與圖1所示實施例不同的是，圖6所示顯示裝置10的覆蓋層120的第三層122是藉由黏著層132附著至光學層106上，第一層124是藉由黏著層136附著至第四層GL上。黏著層132和黏著層136材料可包括丙烯酸酯(acrylate)或環氧樹脂(epoxy)黏著劑，但不限於此。黏著層132、黏著層134和黏著層136各自的厚度範圍可為20µm至50µm(20µm≤厚度≤ 50µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 45µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。
圖7所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。本揭露之覆蓋層也可應用在例如可折疊、可捲曲或可拉伸等各種可形變之顯示裝置中。如圖7所示，顯示裝置10可以是可折疊顯示裝置，其中顯示面板DP的基板100為可撓性基板，且顯示面板DP的背面DP2設有兩個彼此分離的支撐層110。根據本揭露一實施例，顯示裝置10的折疊樣態可以是外折式，即折疊後支撐層110位於顯示裝置10的內部，覆蓋層120(顯示面板DP的顯示面)朝向外部。根據本揭露另一實施例，顯示裝置10的折疊樣態可以是內折式，即折疊後覆蓋層120(顯示面板DP的顯示面)位於顯示裝置10的內部，支撐層110朝向'外部。
圖8所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10於XY平面(由X方向和Y方向定義之平面)的俯視示意圖。顯示裝置10包括基板100，基板100上至少設置有顯示元件層、感測層、光學層以及覆蓋層(例如圖1所示顯示裝置10的顯示元件層102、感測層104、光學層106以及覆蓋層120)，為了簡化圖示上述各層並未繪示於圖中。基板100包括顯示區DA以及圍繞著顯示區DA的周邊區NDA。顯示區DA中可設有顯示單元(display units)以及用於控制顯示單元的訊號線，其中訊號線可根據顯示單元的設計而選擇性包括畫素電極、掃描線、資料線、發光控制線、電源線、接地電位線，及/或時脈訊號線等，但不限於此。周邊區NDA內可選擇性設置周邊電路元件，周邊電路元件例如但不限於包括驅動元件、重置元件、補償元件、初始化元件、操作控制元件、發光控制元件、電容、電感、電源線路，或上述的組合，用以控制顯示區DA內的顯示單元的操作，但不限於此。
如圖8所示，基板100還包括觸控區100a以及指紋辨識區100b，分別與顯示區DA的不同區域重疊。本揭露的指紋辨識區100b的指紋感測器及觸控區100a的觸控感測器為相同型式的感測器，例如都是電容式感測器，因此可方便地被製作在相同的結構層(例如圖1的感測層104)中，藉此獲得更薄型化的效果，及/或能簡化製造成本。舉例來說，如圖8所示，觸控區100a可包括互感式電容(mutual capacitance)偵測的觸控感測器，包括互相垂直的第一軸向電極104a以及第二軸向電極104b。各第一軸向電極104a與第二軸向電極104b可分別包括多個感測電極104a1,104b1與橋接線104a2,104b2，其中感測電極104a1,104b1可具有接近(但不限於)菱形的形狀，彼此並排，而橋接線104a2,104b2位於相鄰的感測電極104a1,104b1之間。觸控區100a進行觸控偵測時，第一軸向電極104a與第二軸向電極104b可分別為一觸控訊號驅動電極或一觸控訊號接收電極，用以互相搭配進行互感式電容偵測，根據電容值的變化計算出被觸摸點的坐標，達到偵測觸控訊號的目的。指紋辨識區100b可包括自感式電容(self-capacitance)偵測的指紋感測器，包括各自獨立的感測電極104c沿著X方向和Y方向排列成陣列形式。指紋辨識區100b進行指紋辨識時，自感式電容偵測是藉由偵測感測電極104c各別的電容變化來計算出指紋的紋谷與紋脊的坐標，達到識別指紋紋路的目的。在圖8所示實施例中，指紋辨識區100b中的單一感測電極104c的最大尺寸小於觸控區100a的軸向電極中的單一感測電極的最大尺寸。觸控區100a的第一軸向電極104a以及第二軸向電極104b和指紋辨識區100b的感測電極104c均被製作在基底100上的感測層(例如圖1的感測層104)中。在本實施例中，觸控區100a與指紋辨識區100b之間有間距gap1或/及間距gap2，間距gap1大致上沿X方向延伸，間距gap2大致上沿Y方向延伸，間距gap1的寬度與間距gap2的寬度大致上相同。此外，若觸控區100a與指紋辨識區100b無明確界線，間距gap1的寬度可以是第一軸向電極104a與感測電極104c在Y方向上的最短距離，間距gap2的寬度可以是第二軸向電極104b與感測電極104c在X方向上的最短距離，但不以此為限。在另一些實施例中，間距gap1的寬度與間距gap2的寬度可不相同。在一些實施例中，第一軸向電極104a或/及第二軸向電極104b可包括虛設電極(dummy electrode)(未繪示)，虛設電極可鄰近感測電極104c且不具觸控偵測的功能。
圖9所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10於XY平面(由X方向和Y方向定義之平面)的俯視示意圖。本實施例與圖8所示實施例的差異在於，本實施例的指紋辨識區100b是包括互感式電容(mutual capacitance)偵測的指紋感測器，包括互相垂直的第一軸向電極104d以及第二軸向電極104e，各第一軸向電極104d與第二軸向電極104e可分別包括多個感測電極104d1,104e1與橋接線104d2, 104e2，其中感測電極104d1,104e1可具有接近(但不限於)菱形的形狀，彼此並排，而橋接線104d2, 104e2位於相鄰的感測電極之間104d1,104e1。如圖9所示，第一軸向電極104d與第二軸向電極104e中的感測電極104d1,104e1的最大尺寸小於第一軸向電極104a與第二軸向電極104b中的感測電極104a1,104b1的最大尺寸。在本實施例中，觸控區100a與指紋辨識區100b之間有間距gap1或/及間距gap2，間距gap1大致上沿X方向延伸，間距gap2大致上沿Y方向延伸，間距gap1的寬度可大於間距gap2的寬度。此外，若觸控區100a與指紋辨識區100b無明確界線，間距gap1的寬度可以是第一軸向電極104a與第一軸向電極104d在Y方向上的最短距離，間距gap2的寬度可以是第二軸向電極104b與第二軸向電極104e在X方向上的最短距離，但不以此為限。在另一些實施例中，間距gap1的寬度可小於間距gap2的寬度。在一些實施例中，觸控區100a的第一軸向電極104a或/及第二軸向電極104b可包括虛設電極(dummy electrode)(未繪示)，觸控區100a的虛設電極可鄰近指紋辨識區100b的第一軸向電極104a或/及第二軸向電極104b且不具觸控偵測的功能。在另一些實施例中，指紋辨識區100b的第一軸向電極104a或/及第二軸向電極104b可包括虛設電極(dummy electrode)(未繪示)，指紋辨識區100b的虛設電極可鄰近觸控區100a的第一軸向電極104a或/及第二軸向電極104b且不具觸控偵測的功能。
圖10所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10於XY平面(由X方向和Y方向定義之平面)的俯視示意圖。本實施例與圖8所示實施例的差異在於，本實施例的觸控區100a與指紋辨識區100b互相重疊，通過控制時脈訊號及搭配演算法，使重疊區域內的第一軸向電極104f和第二軸向電極104g可以在不同操作模式下用來偵測觸控訊號或指紋訊號，亦即第一軸向電極104f和第二軸向電極104g在不同時序中可作為觸控感測元件或指紋感測元件。本實施例中，顯示裝置10包括互相垂直的第一軸向電極104f以及第二軸向電極104g，各第一軸向電極104f與第二軸向電極104g可分別包括多個感測電極104f1,104g1與橋接線104f2, 104g2，其中感測電極104f1,104g1可具有接近(但不限於)菱形的形狀，彼此並排，而橋接線104f2, 104g2位於相鄰的感測電極之間104f1,104g1。
本揭露圖8到圖10所示的實施例之顯示裝置10所包含的覆蓋層可包含圖1、圖4、圖5、圖6、圖7中所示覆蓋層120，且可由圖2或圖3所揭露製程所製作。
圖11所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。本實施例中，設置在覆蓋層120的第一層124上的第二層GLa的材料可包括玻璃。換句話說，相較於圖1所示實施例的顯示裝置10是以第二層126(硬化塗膜)來作為使用者接觸的層別，本實施例之顯示裝置10是以第二層GLa(玻璃)來作為使用者接觸的層別。第二層GLa的厚度範圍可為20µm至60µm(20µm≤厚度≤60µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 50µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。根據本發明一實施例，第二層GLa和第一層124之間可設有黏著層134a，黏著層134a的厚度範圍可為20µm至50µm(20µm≤厚度≤50µm)，例如可以是25µm, 30µm, 40µm, 45µm，或者由上述數值界定的範圍內的厚度。
圖12所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置10沿著XZ切面的結構剖面示意圖。在一些實施例中，顯示裝置10可為自發光式顯示器，包括顯示面板DP、設置在顯示面板DP下的支撐層110、設置在顯示面板DP上的感測層104、設置在感測層104上的光學層106，以及設置在光學層106上的覆蓋層120。覆蓋層120可例如是前文描述的實施例的覆蓋層120，例如可包括第一層124與設置在第一層124上的第二層126，並可選擇性地包括設置在第一層124和光學層106之間的第三層122、設置在第一層124和第三層122之間的第四層GL，以及設置在第三層122和第四層GL之間的黏著層134。
如圖12所示，顯示面板DP包括基板100以及設置在基板100上的顯示元件層102。顯示元件層102可包括電路層102b以及設置在電路層102b上的顯示單元層102a。顯示單元層102a可包括用於定義畫素區域的畫素定義層PDL，以及位於畫素定義層PDL之間的顯示單元(display unit)。顯示單元例如可包括紅光顯示單元LEU(R)、藍光顯示單元LEU(B)以及綠光顯示單元LEU(G)。電路層102b中可包括多個電晶體TFT，分別與紅光顯示單元LEU(R)、藍光顯示單元LEU(B)以及綠光顯示單元LEU(G)電連接，以控制顯示單元的出光。電晶體TFT可例如是矽基薄膜電晶體，包括一半導體層SML(例如多晶矽、非晶矽或單晶矽)、設置在半導體層SML上的閘極G1，分別位於閘極G1兩側的半導體層SML中的源極S1和汲極D1。在其他實施例中，電晶體TFT可包括其他種類的電晶體，例如氧化物半導體薄膜電晶體(半導體層SML的材料例如是氧化物半導體)。光學層106可包括彩色濾光片層，例如可包括對應於紅光顯示單元LEU(R)設置的紅色濾光片區CF(R)、對應於藍光顯示單元LEU(B)設置的藍色濾光片區CF(B)、對應於綠光顯示單元LEU(G)的綠色濾光片區CF(G)，以及光學覆蓋層(optical covering layer)1061。光學層106的紅色濾光片區CF(R)、藍色濾光片區CF(B)以及綠色濾光片區CF(G)之間由黑色矩陣BM(例如黑色高分子材料或樹脂)區隔開，以改善不同顏色光線之間的混光的問題。光學覆蓋層1061可覆蓋在黑色矩陣BM和紅色濾光片區CF(R)、藍色濾光片區CF(B)和綠色濾光片區CF(G)上。光學覆蓋層1061可包括光學膠(optical clear adhesive，OCA)、光學透明樹脂(optical clear resin，OCR)或其他適合的介電材料。紅色濾光片區CF(R)、藍色濾光片區CF(B)以及綠色濾光片區CF(G)可提供過濾光線的效果，也可在入光側(濾光片面對顯示單元之側)提供抗反射(anti-reflection)效果。當光學層106包括彩色濾光片層時，感測層104可設置在彩色濾光片層下方，且感測層104中的感測電極1041(例如圖8的第一軸向電極104a、第二軸向電極104b和感測電極104c；圖9的第一軸向電極104a, 104d和第二軸向電極104b, 104e；圖10的第一軸向電極104f和第二軸向電極104g)與黑色矩陣BM在垂直方向(Z方向)上重疊，以降低感測電極1041造成的反射光。
綜合以上，本揭露提供之顯示裝置的覆蓋層是透過多次的塗膜(coating)及/或貼合(adhesion)製程來製造，具有多層結構，且藉由各層材料的選擇及厚度的搭配，可同時滿足提供保護及具有較薄的厚度以增加感測層之感測器(例如指紋感測器及/或觸控感測器)之靈敏度的目的。 以上所述僅為本揭露之實施例，凡依本揭露申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本揭露之涵蓋範圍。
10:顯示裝置 100:基板 102:顯示元件層 104:感測層 1041:感測電極 106:光學層 1061:光學覆蓋層 110:支撐層 120:覆蓋層 122:第三層 124:第一層 126:第二層 132:黏著層 134:黏著層 134a:黏著層 136:黏著層 200:製作方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟 300:製作方法 302:步驟 304:步驟 306:步驟 308:步驟 310:步驟 100a:觸控區 100b:指紋辨識區 104a:第一軸向電極 104a1:感測電極 104a2:橋接線 104b:第二軸向電極 104b1:感測電極 104b2:橋接線 104c:感測電極 104d:第一軸向電極 104d1:感測電極 104d2:橋接線 104e:第二軸向電極 104e1:感測電極 104e2:橋接線 104f:第一軸向電極 104f1:感測電極 104f2:橋接線 104g:第二軸向電極 104g1:感測電極 104g2:橋接線 DA:顯示區 DP:顯示面板 DP1:正面 DP2:背面 GL:第四層 Gla:第二層 NDA:周邊區 X:方向 Y:方向 Z:方向 CF(R):紅色濾光片區 CF(B):藍色濾光片區 CF(G):綠色濾光片區 BM:黑色矩陣 LEU(R):紅光顯示單元 LEU(B):藍光顯示單元 LEU(G):綠光顯示單元 102a:顯示單元層 102b:電路層 PDL:畫素定義層 TFT:電晶體 S1:源極 D1:汲極 G1:閘極 SML:半導體層
圖1所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖2所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的製作方法的步驟流程圖。 圖3所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的製作方法的步驟流程圖。 圖4所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖5所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖6所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖7所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖8所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的俯視示意圖。 圖9所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的俯視示意圖。 圖10所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的俯視示意圖。 圖11所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。 圖12所繪示為根據本揭露一實施例之顯示裝置的結構剖面示意圖。
10:顯示裝置
100:基板
102:顯示元件層
104:感測層
106:光學層
110:支撐層
120:覆蓋層
124:第一層
126:第二層
DP:顯示面板
DP1:背面
DP2:正面
X:方向
X:方向
Y:方向

Claims (16)

  1. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板； 一感測層設置在所述顯示面板上，所述感測層包括一指紋感測器； 一光學層設置在所述顯示面板上；以及 一覆蓋層設置在所述光學層上，其中所述覆蓋層具有一多層結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中所述覆蓋層的厚度範圍為0.05mm至0.5mm。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中所述覆蓋層的厚度範圍為0.1mm至0.3mm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中所述覆蓋層包括一第一層以及設置在所述第一層上的一第二層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中所述第一層的厚度大於所述第二層的厚度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中所述第一層的厚度範圍為30µm至100µm。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中所述第二層的厚度範圍為4µm至20µm。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中所述覆蓋層另包括設置在所述第一層下方的一第三層以及一第四層，且所述第四層設置在所述第三層上方。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中所述第三層的厚度大於所述第四層的厚度。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中所述第三層的厚度範圍為30µm至100µm。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中所述第四層的厚度範圍為20µm至60µm。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置，其中所述覆蓋層另包括： 設置在所述第三層和所述第四層之間的一第一黏著層；以及 設置在所述第四層和所述第一層之間的一第二黏著層。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，另包括設置在所述光學層以及所述覆蓋層之間的一第三黏著層。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中所述指紋感測器為電容式指紋感測器。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中所述感測層還包括一觸控感測器。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中所述顯示裝置為可折疊顯示裝置。
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