TWM612856U - 嵌入式指紋感測顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種嵌入式指紋感測顯示裝置。驅動電路層的感測元件透過彩色濾光層的感測光孔感測包含指紋資訊的影像光線，以產生指紋感測信號。驅動電路可透過設置於感測元件旁的驅動電極驅動屏蔽區域中的液晶分子的轉動，以屏蔽感測元件周圍的雜散光線。
Description
本新型創作是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種嵌入式指紋感測顯示裝置。
現有市面上的液晶顯示電子裝置中，無內嵌指紋功能。而指紋感測模組需要以外掛（add-on）的方式貼合在顯示屏幕的下方或外側周圍。具體而言，在智慧型手機中，指紋感測模組安放在智慧型手機的實體功能鍵或手機機身背部下方的指紋感測區區下方，以能採集手指指紋資訊。
此外，在習知的光學式指紋感測模組中，按壓於顯示面板上的手指的反射光會被傳遞至下方的影像感測器，然而，除了手指的反射光外，影像感測器同時也會接收到周圍的雜散光線，而導致影像感測器所感測到的指紋影像的品質下降。
本新型創作提供一種嵌入式指紋感測顯示裝置，可達到大面積指紋感測、提高指紋感測的品質的效果。
本新型創作的嵌入式指紋感測顯示裝置包括彩色濾光層、液晶層以及驅動電路層。彩色濾光層具有至少一感測光孔。液晶層設置於彩色濾光層與驅動電路層之間，驅動電路層包括至少一感測元件、至少一驅動電極以及驅動電路。感測元件對應感測光孔設置，透過感測光孔感測包含指紋資訊的影像光線，以產生指紋感測信號。驅動電極設置於感測元件旁。驅動電路耦接驅動電極，透過驅動電極驅動感測元件旁的屏蔽區域中的液晶分子轉動，以屏蔽感測元件周圍的雜散光線。
在本新型創作的一實施例中，上述的屏蔽區域為環繞感測元件的環形區域。
在本新型創作的一實施例中，上述的屏蔽區域位於彩色濾光層的一遮光結構下方。
在本新型創作的一實施例中，上述的彩色濾光層包括基板、遮光結構以及多個彩色濾光圖案。遮光結構形成於基板上，遮光結構具有感測光孔以及多個顯示開口。上述多個彩色濾光圖案形成於此些顯示開口中。
在本新型創作的一實施例中，上述的嵌入式指紋感測顯示裝置還包括背光模組，其設置於驅動電路層下方。
在本新型創作的一實施例中，上述的驅動電路層還包括多個畫素電極以及顯示驅動電路。多個畫素電極對應於上述多個顯示開口設置。顯示驅動電路設置於驅動電路層中，耦接畫素電極，透過畫素電極驅動對應顯示開口的液晶分子轉動，背光通過液晶層以及彩色濾光層，而形成顯示影像光束。
在本新型創作的一實施例中，上述的雜散光線包括來自顯示開口的光線。
在本新型創作的一實施例中，上述的嵌入式指紋感測顯示裝置還包括蓋板，其設置於彩色濾光層上方，接收手指的觸控操作。
在本新型創作的一實施例中，上述的影像光線為背光模組照射手指反射而產生的光線。
在本新型創作的一實施例中，上述的感測光孔在基板上的佔有面積大於基板的面積的25%。
在本新型創作的一實施例中，上述的影像光線為額外照明光線被手指反射而產生的光線。
在本新型創作的一實施例中，上述的嵌入式指紋感測顯示裝置還包含濾光元件，其形成於感測光孔中。
基於上述，本新型創作的驅動電路層的感測元件可透過彩色濾光層的感測光孔感測包含指紋資訊的影像光線，以產生指紋感測信號，驅動電路可透過設置於感測元件旁的驅動電極驅動屏蔽區域中的液晶分子的轉動，以屏蔽感測元件周圍的雜散光線。如此可有效提高指紋感測的品質，同時可實現大面積指紋感測。
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嵌入式指紋感測顯示裝置的剖視示意圖。請參考圖1。嵌入式指紋感測顯示裝置可例如為具有影像感測的液晶顯示裝置，例如智慧型手機、平板、筆記型電腦…等等。嵌入式指紋感測顯示裝置包括蓋板CV1、彩色濾光層CF1、液晶層CRL1、驅動電路層CL1以及背光模組BLM1，其中彩色濾光層CF1設置於蓋板CV1與液晶層CRL1之間，驅動電路層CL1設置於液晶層CRL1下方，且設置於液晶層CRL1與背光模組BLM1之間。
蓋板CV1可接收手指f1的觸控操作，其可例如為以玻璃基板來實施，然不以此為限。彩色濾光層CF1具有感測光孔PH1，可容許手指F1反射光線L1所產生的影像光線RL1進入液晶層CRL1而到達驅動電路層CL1。驅動電路層CL1可包括感測元件SA1、驅動電極P1以及驅動電路102，其中感測元件SA1對應感測光孔PH1設置，例如在圖1實施例中，感測元件SA1設置於感測光孔PH1的正下方，感測元件SA1可透過感測光孔PH1感測包含指紋資訊的影像光線，而產生指紋感測信號給後端的電路進行指紋辨識或其他應用。
驅動電極P1設置於感測元件LC1旁並耦接至驅動電路102。驅動電路102可施加驅動電壓至驅動電極P1，液晶層中的液晶分子的傾斜角度可隨驅動電壓的變化而改變，例如圖1所示，驅動電路102可透過驅動電極P1驅動屏蔽區域BA1中的液晶分子LC1轉動，而使得其與感測元件LC1上方的液晶分子LC2呈現不同的角度。藉由驅動電路102調整屏蔽區域BA1中的液晶分子LC1的傾斜角度可屏蔽來自感測元件LC1周圍的雜散光線，或將雜散光線導離感測元件LC1，以避免雜散光線影響感測元件LC1感測影像光線RL1的感測結果，而降低指紋感測的品質。
進一步來說，彩色濾光層CF1可包括基板B1以及形成於基板B1上的遮光結構BM1以及多個彩色濾光圖案。其中基板B1可例如為玻璃基板，然不以此為限，遮光結構BM1具有感測光孔PH1以及多個彩色濾光圖案，例如在圖1實施例中，彩色濾光圖案可包括紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G以及藍色濾光圖案B，紅色濾光圖案R、綠色濾光圖案G以及藍色濾光圖案B可形成於遮光結構BM1的多個顯示開口中。遮光結構BM1與彩色濾光圖案可例如是由金屬、有機材料、彩色光阻、或其上述之組合之單層或多層結構所構成，彩色濾光圖案之材質亦可與遮光結構BM1之材質相同或不同，舉例而言，遮光結構BM1與彩色濾光圖案可皆為由多個彩色光阻疊加而成。彩色濾光圖案之材質例如是由金屬、有機材料、彩色光阻、或其上述之組合之單層或多層結構所構成。
屏蔽區域BA1可例如為圖2的嵌入式指紋感測顯示裝置的俯視示意圖所示，為圍繞感測元件SA1的環形區域(如虛線所示)，且屏蔽區域BA1可例如為位於遮光結構BM1下方的遮光區域(如斜線區域所示)內。如此可使屏蔽區域BA1中的液晶分子有效地屏蔽掉雜散光線或將雜散光線導離感測元件LC1，例如可屏蔽來自感測元件LC1旁的顯示開口的光線或將與影像光線RL1一起進入感測光孔PH1的其它多餘的光線導離感測元件LC1，以避免影響感測元件LC1的感測品質。
另外，背光模組BLM1可例如由發光元件，導光板，反射片及/或其他光學元件所組成，發光元件例如為冷陰極螢光燈管（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL）、有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode，OLED）、次毫米發光二極體（Mini Light-Emitting Diode，Mini LED）或微發光二極體（Micro Light-Emitting Diode，Micro LED），本新型創作並不限於此。
此外，驅動電路層CL1還可包括多個畫素電極P2以及顯示驅動電路104，顯示驅動電路104耦接畫素電極P2。畫素電極P2可對應顯示開口配置，顯示驅動電路104可施加顯示驅動電壓至畫素電極P2，以控制對應各個顯示開口的液晶分子轉動。背光模組BLM1提供的背光BL1在通過具有不同傾斜角度的液晶分子以及彩色濾光層CF1後可轉換為顯示影像光束而提供顯示影像。在本實施例中，上述的影像光線RL1可例如為顯示影像光束被手指F1反射而產生的光線，然不以此為限。在其它實施例中，也可在驅動電路層CL1上設置額外的照明元件提供照明光線至手指F1，以反射產生影像光線RL1。
由於本實施例的嵌入式指紋感測顯示裝置為將感測元件LC1內嵌至驅動電路層CL1中，不需如習知技術般以外掛的方式設置指紋感測模組，因此可在不增加嵌入式指紋感測顯示裝置的體積的情形下實現大面積或全屏指紋感測，並可提供嵌入式指紋感測顯示裝置額外的容置空間進行運用，例如可使嵌入式指紋感測顯示裝置有空間容納更大電力容量的電池，而延長嵌入式指紋感測顯示裝置的使用時間。此外，由於感測元件LC1於製作驅動電路層CL1的製程中同時完成，故無需增加額外製造成本。
值得注意的是，在上述實施例中，感測光孔、感測元件驅動電極以及畫素電極等元件的數量僅為示範性的實施例，在其它實施例中，嵌入式指紋感測顯示裝置可包括更多數量的感測光孔、感測元件驅動電極以及畫素電極。圖3是依照本新型創作另一實施例的嵌入式指紋感測顯示裝置的俯視示意圖。請參考圖3，在本實施例中，嵌入式指紋感測顯示裝置的彩色濾光層CF1還包括多個濾藍光元件C1以及多個濾綠光元件C2，且各感測光孔PH1內可配置濾藍光元件C1與濾綠光元件C2中的其中一個。具體而言，在本實施例中，濾藍光元件C1的材料與藍色濾光圖案B相同，由濾藍光材料製成，而濾綠光元件C2則與綠色濾光圖案G相同，由濾綠光材料製成。在本實施例中，濾光圖案R、G、B的數量與感測光孔PH1的數量的比為3：1，意即，每一顯示畫素（由一組濾光圖案R、G、B及對應的液晶層所構成）配置一濾光元件（濾藍光元件C1或濾綠光元件C2）。而感測光孔PH1在基板B1上的佔有面積（即濾藍光元件C1與濾綠光元件C2的面積）大於基B1的面積的25%。如此一來，在指紋感測時，可阻擋環境強光，降低雜訊干擾，進而提升感測效果。在不同的實施例中，濾綠光元件C2的數量可大於濾藍光元件C1的數量，可進一步提升阻擋環境強光的效果，但本新型創作並不限於此。
在其他實施例中，彩色濾光層CF1的濾藍光元件C1與濾綠光元件C2呈規則性排列。舉例而言，濾藍光元件C1與濾綠光元件C2可以棋盤狀排列、斜條紋排列或菱形格狀排列，本新型創作並不限於此。
綜上所述，本新型創作的驅動電路層的感測元件可透過彩色濾光層的感測光孔感測包含指紋資訊的影像光線，以產生指紋感測信號，驅動電路可透過設置於感測元件旁的驅動電極驅動屏蔽區域中的液晶分子的轉動，以屏蔽感測元件周圍的雜散光線，以有效提高指紋感測的品質。此外感測元件的內嵌式設計可有助於實現嵌入式指紋感測顯示裝置的小型化以及大面積的指紋感測，也可提供嵌入式指紋感測顯示裝置額外的容置空間進行運用。另外，由於感測元件可於製作驅動電路層的製程中同時完成，故不會有增加額外製造成本的問題。
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。
102:驅動電路
104:顯示驅動電路
CV1:蓋板
CF1:彩色濾光層
CRL1:液晶層
CL1:驅動電路層
BLM1:背光模組
PH1:感測光孔
F1:手指
L1:光線
RL1:影像光線
SA1:感測元件
P1:驅動電極
P2:畫素電極
BA1:屏蔽區域
LC1、LC2:液晶分子
B1:基板
BM1:遮光結構
R:紅色濾光圖案
G:綠色濾光圖案
B:藍色濾光圖案
C1:濾藍光元件
C2:濾綠光元件
圖1為本新型創作一實施例的嵌入式指紋感測顯示裝置的剖視示意圖。
圖2為本新型創作一實施例的嵌入式指紋感測顯示裝置的俯視示意圖。
圖3是依照本新型創作另一實施例的嵌入式指紋感測顯示裝置的俯視示意圖。
102:驅動電路
104:顯示驅動電路
CV1:蓋板
CF1:彩色濾光層
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R:紅色濾光圖案
G:綠色濾光圖案
B:藍色濾光圖案
Claims (12)
- 一種嵌入式指紋感測顯示裝置，包括： 一彩色濾光層，具有至少一感測光孔； 一液晶層；以及 一驅動電路層，該液晶層設置於該彩色濾光層與該驅動電路層之間，該驅動電路層包括： 至少一感測元件，對應該感測光孔設置，透過該感測光孔感測包含指紋資訊的一影像光線，以產生一指紋感測信號； 至少一驅動電極，設置於該感測元件旁；以及 一驅動電路，耦接該驅動電極，透過該驅動電極驅動該感測元件旁的一屏蔽區域中的液晶分子轉動，以屏蔽該感測元件周圍的雜散光線。
- 如請求項1所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該屏蔽區域為圍繞該感測元件的環形區域。
- 如請求項2所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該屏蔽區域位於該彩色濾光層下方的一遮光結構下方。
- 如請求項1所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該彩色濾光層包括： 一基板； 一遮光結構，形成於該基板上，該遮光結構具有該感測光孔以及多個顯示開口；以及 多個彩色濾光圖案，形成於該些顯示開口中。
- 如請求項4所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，還包括： 一背光模組，設置於該驅動電路層下方。
- 如請求項5所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該驅動電路層還包括： 多個畫素電極，對應於該些顯示開口設置；以及 一顯示驅動電路，設置於該驅動電路層中，耦接該些畫素電極，透過該些畫素電極驅動對應該些顯示開口的液晶分子轉動，該背光通過該液晶層以及該彩色濾光層，而形成一顯示影像光束。
- 如請求項4所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該雜散光線包括來自該些顯示開口的光線。
- 如請求項4所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，還包括： 一蓋板，設置於該彩色濾光層上方，接收一手指的觸控操作。
- 如請求項5所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該影像光線為該背光模組照射一手指而產生的光線。
- 如請求項4所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該些感測光孔在該基板上的佔有面積大於該基板的面積的25%。
- 如請求項1所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，其中該影像光線為一額外照明光線被一手指反射而產生的光線。
- 如請求項1所述的嵌入式指紋感測顯示裝置，還包含一濾光元件，形成於該感測光孔中。
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