TWI760035B

TWI760035B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI760035B
Application number: TW109146704A
Authority: TW
Inventors: 林信誠; 劉忠武
Original assignee: 大陸商業泓科技（成都）有限公司; 業泓科技股份有限公司
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-04-01
Also published as: US11417139B2; TW202226581A; CN112711150A; US20220198171A1; CN112711150B

Abstract

本發明係一種顯示裝置，係包括顯示模組、指紋辨識模組及喇叭模組，其中顯示模組的背面係設有指紋辨識模組及喇叭模組，且指紋辨識模組及喇叭模組之間設有一共用電極層，使得顯示器的厚度可以大幅降低。

Description

顯示裝置

本發明係有關於顯示器，尤指一種顯示裝置。

近年來，指紋辨識功能已成為智慧型電子產品的標準配備，以早期的電容式指紋辨識而言，是利用許多微小的電容陣列組成感應器，當使用者以手指碰觸感應器時，手指得指紋凸起處便會與電容接觸、而凹陷處則不會，如此即會有電容量差異產生進而可以描繪出指紋。但由於電容式指紋辨識感測器會佔用到一部分智慧型電子產品表面位置，在近期智慧型電子產品的設計趨勢朝向全螢幕的設計，使得電容式指紋辨識感測器逐漸消失在智慧型電子產品中。

取而代之的技術方案，係在智慧型電子產品的螢幕下方設置光學式指紋辨識感測器及超音波指紋辨識感測器，其中光學式指紋辨識感測器是藉由感測器投射光線，透過反射來描繪出指紋圖樣，但是智慧型電子產品薄型化的產品設計趨勢，使得光學式指紋辨識感測器無法使用一般光學照射方式，而是需要藉助於智慧型產品的螢幕提供光源，而一般螢幕可以自主發光提供光源者，目前大多是有機液晶顯示器(OLED)，此外，光學式指紋辨識感測器較為耗電，而且手指太過乾燥時辨識率不佳。

再者以超音波指紋辨識感測器而言，當超音波指紋辨識是手指接觸到感測器時，感測器會向手指發射超音波，透過超音波建構出一個3D圖像。超音波指紋辨識的優勢，在於有較強穿透性，且抗污能力高，即使將濕手指與髒污手指放置在智慧型電子產品的螢幕上方，都能夠被成功地辨識。

此外，為了能夠讓智慧型電子產品的外觀更佳地簡潔，若欲在智慧型產品的螢幕下方設置超音波指紋辨識感測器及薄膜喇叭，但是若智慧型電子產品的螢幕下方設置超音波指紋辨識感測器後，螢幕下方的空間有限不太容易在設置薄膜喇叭，又或者是在螢幕下方的一部分區域設置超音波指紋辨識感測器，另一部分區域設置薄膜喇叭，亦即限制使用者只能於對應超音波指紋辨識感測器位置才能進行指紋辨識，這對於使用者而言是相當不便的。

有鑑於先前技術的問題，本發明之目的係在顯示模組的下方設置超音波指紋辨識模組及喇叭模組，由於超音波指紋辨識模組及喇叭模組有部分相同作用的結構，因此可以將兩者結合而減少厚度，並且透過導通超音波指紋辨識模組及喇叭模組，而使得顯示模組可以結合超音波指紋辨識模組及喇叭模組。

根據本發明之目的，係提供一種顯示裝置，包括顯示模組、指紋辨識模組及喇叭模組，其中顯示模組的背面係依序設有指紋辨識模組及喇叭模組，且指紋辨識模組及喇叭模組之間設有共用電極層，當指紋辨識模組與共用電極層導通時，即可進行指紋辨識，而當喇叭模組與共用電極層導通時，則可輸出聲音。

其中，指紋辨識模組包括第一連接層、訊號匹配層、第一電極層、第一壓電薄膜層及基板層，而喇叭模組包括第二連接層、第二壓電薄膜層及第二電極層，第一連接層的一面連接在顯示模組的背面，第一連接層的另一面設置訊號匹配層，訊號匹配層的背對第一連接層的一面設置第一電極層，第一電極層背對訊號匹配層的一面設置第一壓電薄膜層，第一壓電薄膜層背對第一電極層的一面設置基板層，共用電極層係設置在第一壓電薄膜層背對基板層的一面，第二連接層連接共用電極層背對基板層的一面，第二壓電薄膜層設置在第二連接層背對共用電極層的一面，第二電極層設置在第二連接層背對第二壓電薄膜層的一面。

另一個實施例中，指紋辨識模組包括第一連接層、基板層、第一壓電薄膜層，第一連接層的一面連接在顯示模組的背面，第一連接層的另一面連接基板層的一面，基板層的另面設置第一壓電薄膜層，共用電極層係設置在第一壓電薄膜層背對基板層的一面，其中基板層面對第一壓電薄膜層的位置設置有相當於第一電極層之結構。而喇叭模組包括第二連接層、第二壓電薄膜層及第二電極層，第二連接層連接共用電極層背對基板層的一面，第二壓電薄膜層設置在第二連接層背對共用電極層的一面，第二電極層設置在第二連接層背對第二壓電薄膜層的一面。

又另一個實施例中，指紋辨識模組包括第一連接層、訊號匹配層、第一壓電薄膜層及基板層，而喇叭模組包括第二壓電薄膜層及第二電極層。第一連接層的一面連接在顯示模組的背面，第一連接層的另一面設置訊號匹配層，訊號匹配層的背對第一連接層的一面設置共用電極層，而第一壓電薄膜層係設在共用電極層背對訊號匹配層的一面之一部分區域，基板層係設在第一壓電薄膜層背對共用電極層之一面，第二壓電薄膜層設在共用電極層背對訊號匹配層的一面之另一部分區域，第二電極層設在第二壓電薄膜層背對訊號匹配層的一面。

綜上所述，當共用電極層與第一電極層之間產生電壓差時，第一壓電薄膜層將產生作用而具有指紋辨識功能，或者當共用電極層與第二電極層之間產生電壓差時，第二壓電薄膜層將產生作用而具有喇叭功能。另外，當基板層製作成具有相當於第一電極層之結構，使得共用電極層與基板層導通時，第一壓電薄膜層將產生作用而具有指紋辨識功能，如此即可在顯示器的下方同時設置指紋辨識功能及喇叭功能，而且指紋辨識功能是完整地佈置在顯示模組的下方，使用者可以隨意在顯示器表面的任意位置實現指紋辨識。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。

請參閱圖1所示，本發明係一種顯示裝置，包括顯示模組1、指紋辨識模組2及喇叭模組3，其中顯示模組1係可為有機發光二極體模組(Organic Light-Emitting Diode Module，簡稱：OLED Module)，顯示器係由顯示模組1的正面輸出影像，顯示模組1的背面係依序設有指紋辨識模組2及喇叭模組3，且指紋辨識模組2及喇叭模組3之間設有共用電極層4，當指紋辨識模組2與共用電極層4導通時，即可進行指紋辨識，而當喇叭模組3與共用電極層4導通時，則可輸出聲音。

在本發明之第一實施例中，請參閱圖1所示，指紋辨識模組2包括第一連接層20、訊號匹配層22、第一電極層24、第一壓電層26及基板層28。而喇叭模組3包括第二連接層30、第二壓電層32及第二電極層34。其中，訊號匹配層22之一面與顯示模組1的背面係以第一連接層20相連接在一起，訊號匹配層22背對第一連接層20的一面則設置第一電極層24，第一電極層24背對訊號匹配層22的一面設置第一壓電層26，第一壓電層26背對第一電極層24的一面設置基板層28，共用電極層4係設置在第一壓電層26背對基板層28的一面，第二連接層30連接共用電極層4背對基板層28的一面，第二壓電層32設置在第二連接層30背對共用電極層4的一面，第二電極層34設置在第二連接層30背對第二壓電層32的一面。

請參閱圖2所示，本發明中尚包括切換電路5，切換電路5包括第一線路52、第二線路54、第三線路56及第四線路58，其中第一線路連52連接第一電極層24，第二線路54及第三線路56連接共用電極層4，第四線路58連接第二電極層34，第一電極層24及共用電極層4中間夾著第一壓電層26，當第一線路52與第三線路56導通時，第一電極層24及共用電極層4之間的電壓差，使得第一壓電層26將產生超音波訊號，並經由訊號匹配層22加強傳送超音波訊號到顯示模組1的表面，而放置在顯示模組1表面的手指的指紋，將由第一壓電層26接收反射回來的超音波訊號(以下稱回波訊號)，再經由基板層28傳送回波訊號到控制單元，控制單元根據回波訊號描繪出指紋，而可供作為紀錄指紋或者辨識指紋之用途。

請參閱圖3所示，共用電極層4及第二電極層34中間夾著第二壓電層32，當第二線路54與第四線路58導通時，共用電極層4及第二電極層34導通之間的電壓差，使得第二壓電層32將產生聲音訊號傳出到外界。

為了可以進一步可以縮小體積，或者是簡化製程，在本發明第二實施例中，請參閱圖4所示，第一實施例與第二實施例相似，兩者具有相同結構的喇叭模組3，而兩者指紋辨識模組2之結構差異在於，第二實施例的指紋辨識模組2包括第一連接層20、基板層28、第一壓電層26。顯示模組1的背面及基板層28藉由第一連接層20相接在一起，基板層28背對第一連接層20的一面設置第一壓電層26，共用電極層4係設置在第一壓電層26背對基板層28的一面，其中基板層28面對第一壓電層26已在製程中加入設置相當於第一電極層24之結構，而且第一壓電層26已經相當接近於顯示模組1的表面，因此本實施例可以省略訊號匹配層22。

承上所述，請參閱圖5所示，其中第一線路連52連接基板層28，第二線路54及第三線路56連接共用電極層4，第四線路58連接第二電極層34，基板層28及共用電極層4中間夾著第一壓電層26，當第一線路52與第三線路56導通時，基板層28及共用電極層4之間的電壓差，使得第一壓電層26將產生超音波訊號，而放置在顯示模組1表面的手指的指紋，將由第一壓電層26接收反射回來的超音波訊號，再經由基板層28傳送回波訊號到控制單元，控制單元根據回波訊號描繪出指紋，而可供作為紀錄指紋或者辨識指紋之用途。請參閱圖6所示，共用電極層4及第二電極層34中間夾著第二壓電層32，當第二線路54與第四線路58導通時，共用電極層4及第二電極層34之間的電壓差時，使得第二壓電層32將產生聲音訊號傳出到外界。

第三實施例中，請參閱圖7所示，指紋辨識模組2仍是包括第一連接層20、訊號匹配層22、第一壓電層26及基板層28，而喇叭模組3則是包括第二壓電層32及第二電極層34。第一連接層20的一面連接在顯示模組1的背面，第一連接層20的另一面設置訊號匹配層22，訊號匹配層22的背對第一連接層20的一面設置共用電極層4，而第一壓電層26係設在共用電極層4背對訊號匹配層22的一面之一部分區域，基板層28係設在第一壓電層26背對共用電極層4之一面，且基板層28面對第一壓電層26已在製程中加入設置相當於第一電極層24之結構。第二壓電層32設在共用電極層4背對訊號匹配層22的一面之另一部分區域，第二電極層34設在第二壓電層32背對訊號匹配層22的一面，由於第一壓電層26與第二壓電層32相當地接近，因此，第一壓電層26有加強第二壓電層32的效果，用已增強聲音發出的功率。

承上所述，在第三實施例與第二實施例的切換電路相同，第一線路連52連接基板層28，第二線路54及第三線路56連接共用電極層4，第四線路58連接第二電極層34，基板層28及共用電極層4中間夾著第一壓電層26，當第一線路52與第三線路56導通時，基板層28及共用電極層4之間的電壓差，使得第一壓電層26將產生超音波訊號，並經由訊號匹配層22加強傳送超音波訊號到顯示模組1的表面，而放置在顯示模組1表面的手指的指紋，將由第一壓電層26接收回波訊號，再經由基板層28傳送回波訊號到控制單元，控制單元根據回波訊號描繪出指紋，而可供作為紀錄指紋或者辨識指紋之用途。共用電極層4及第二電極層34中間夾著第二壓電層32，當第二線路54與第四線路58導通時，共用電極層4及第二電極層34之間的電壓差，使得第二壓電層32將產生聲音訊號傳出到外界。此種結構雖然可以減小體積，但是由於第一壓電層26只在相對顯示模組1的一部份區域，因此，只能在對應第一壓電層26的位置作為指紋感測用途。

在本發明的各實施例中，當第一線路52與第三線路56導通時，係輸入10MHz~20Mhz之交流電壓訊號，驅動第一壓電層26發出超聲波訊號。當第二線路54與第四線路58導通時，係輸入20kHz以內之交流電壓訊號，驅動第一壓電層26發出人耳可聽到之頻率範圍內音頻訊號。再者，基板層28係可為聚醯亞胺材料製成的薄膜，而且在此薄膜上設置有薄膜電晶體陣列電路。

又，第一壓電層26及第二壓電層32係可為聚合物所製成之壓電薄膜，例如：聚偏氟乙烯(PVDF)，或者是壓電陶瓷(PZT)所製成的壓電薄膜，或者是複合材料所製成的之壓電薄膜，例如：壓電陶瓷(PZT)和聚合物(PVDF或環氧樹脂)組成的複合壓電薄膜，其厚度為1μm~ 500μm。再者，第一電極層24及第二電極層34係可為任一導電材料所製成，例如：金、銀、銅、石墨或導電聚合物…等，其厚度為0.3μm~100μm之間。又，訊號匹配層22為聲波阻抗介於1~30(單位：Mkg/m ²，其中M為10 ⁶)之材料所製成，如環氧樹脂(Epoxy)、樹脂油墨…等，其厚度為 1μm~200μm之間。而顯示模組1的尺寸介於1~50吋，第一連接層20及第二連接層30皆為感壓膠(Pressure Sensitive Adhesive，簡稱：PSA)所製成之薄膜。但本發明在實際實施時，上述的各層結構的材料並不限於此，只要是能具有前述的功能者皆是本發明所欲主張保護的範圍。

綜上所述，當共用電極層4與第一電極層24之間產生電壓差時，第一壓電層26將產生作用而具有指紋辨識功能，或者當共用電極層4與第二電極層34之間產生電壓差時，第二壓電層32將產生作用而具有喇叭功能。另外，當基板層28製作成具有相當於第一電極層24之結構，使得共用電極層4與基板層28之間產生電壓差時，第一壓電層26將產生作用而具有指紋辨識功能，如此，顯示模組的下方同時設置指紋辨識模組及喇叭模組，而且指紋辨識功能是完整地或部分佈置在顯示模組1的下方，使用者可以隨意在顯示器表面的任意位置實現指紋辨識。

上列詳細說明係針對本發明的可行實施例之具體說明，惟前述的實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1:顯示模組 2:指紋辨識模組 20:第一連接層 22:訊號匹配層 24:第一電極層 26:第一壓電層 28:基板層 3:喇叭模組 30:第二連接層 32:第二壓電層 34:第二電極層 4:共用電極層 5:切換電路 52:第一線路 54:第二線路 56:第三線路 58:第四線路

圖1係本發明之第一實施例之示意圖。圖2係本發明之第一實施例之指紋辨識模組導通之示意圖。圖3係本發明之第一實施例之喇叭模組導通之示意圖。圖4係本發明之第二實施例之示意圖。圖5係本發明之第一實施例之指紋辨識模組導通之示意圖。圖6係本發明之第一實施例之喇叭模組導通之示意圖。圖7係本發明之第三實施例之示意圖。

1:顯示模組

2:指紋辨識模組

20:第一連接層

26:第一壓電層

28:基板層

3:喇叭模組

30:第二連接層

32:第二壓電層

34:第二電極層

4:共用電極層

Claims

一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一指紋辨識模組，係設在該顯示模組的背面；一共用電極層，係設在該指紋辨識模組背對該顯示模組之一面；以及一喇叭模組，係設在該共用電極層背對該指紋辨識模組之一面；其中，該指紋辨識模組與該共用電極層導通則辨識指紋，而該喇叭模組與該共用電極層導通則輸出聲音訊號；其中該指紋辨識模組包括：一第一連接層，該第一連接層的一面連接在該顯示模組的背面；一訊號匹配層，該訊號匹配層的一面連接該第一連接層背對該顯示模組的一面；一第一電極層，該第一電極層的一面連接該訊號匹配層背對該第一連接層的一面；一第一壓電層，該第一壓電層的一面連接該第一電極層背對該訊號匹配層的一面；以及一基板層，該基板層的一面連接該第一壓電層背對該第一電極層的一面。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該訊號匹配層之聲波阻抗介於1~30Mkg/m²。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該喇叭模組包括：一第二連接層，該第二連接層連接該共用電極層背對該基板層的一面；一第二壓電層，該第二壓電層設置在該第二連接層背對該共用電極層的一面；以及一第二電極層，該第二電極層設置在該第二連接層背對該第二壓電層的一面。
如請求項3所述的顯示裝置，其中尚包括一切換電路，該切換電路包括：一第一線路，係連接該第一電極層；一第二線路，係連接該共用電極層；一第三線路，係連接該共用電極層；以及一第四線路，係連接該第二電極層；其中，該第一線路及該第三線路導通，該第一電極層及該共用電極層之間的電壓差，使得該第一壓電層產生超音波訊號，並經由該訊號匹配層加強傳送超音波訊號到該顯示模組的表面，該第一壓電層接收反射回來的超音波訊號，再經由該基板層傳送出去，而該第二線路及該第四導通，該共用電極層及該第二電極層導通之間的電壓差，使得該第二壓電層將產生聲音訊號傳出到外界。
如請求項3所述的顯示裝置，其中該第一壓電層及第二壓電層係為聚合物所製成之壓電薄膜、壓電陶瓷所製成的壓電薄膜或者是壓電陶瓷和聚合物組成的複合壓電薄膜的其中之一，厚度為1μm~200μm之間。
如請求項3所述的顯示裝置，其中該第一電極層及該第二電極層係為導電材料所製成，厚度為0.3μm~100μm之間。
一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一指紋辨識模組，係設在該顯示模組的背面；一共用電極層，係設在該指紋辨識模組背對該顯示模組之一面；以及一喇叭模組，係設在該共用電極層背對該指紋辨識模組之一面；其中，該指紋辨識模組與該共用電極層導通則辨識指紋，而該喇叭模組與該共用電極層導通則輸出聲音訊號；其中該指紋辨識模組包括：一第一連接層，該第一連接層連接在該顯示模組的背面；一基板層，該基板層連接該第一連接層背對該顯示模組的一面，且該基板層內設置一第一電極層；以及一第一壓電層，係設置在該基板層背對該第一連接層的一面；其中該喇叭模組包括：一第二連接層，該第二連接層連接該共用電極層背對該基板層的一面；一第二壓電層，該第二壓電層設置在該第二連接層背對該共用電極層的一面；以及一第二電極層，該第二電極層設置在該第二連接層背對該第二壓電層的一面；其中尚包括一切換電路，該切換電路包括：一第一線路，係連接該基板層；一第二線路，係連接該共用電極層；一第三線路，係連接該共用電極層；以及一第四線路，係連接該第二電極層；其中，該第一線路及該第三線路導通，該基板層及該共用電極層之間的電壓差，使得該第一壓電層產生超音波訊號，並經由該訊號匹配層加強傳送超音波訊號到該顯示模組的表面，該第一壓電層接收反射回來的超音波訊號，再經由該基板層傳送出去，而該第二線路及該第四導通，該共用電極層及該第二電極層導通之間的電壓差，使得該第二壓電層將產生聲音訊號傳出到外界。
如請求項7所述的顯示裝置，其中該第一壓電層及第二壓電層係為聚合物所製成之壓電薄膜、壓電陶瓷所製成的壓電薄膜或者是壓電陶瓷和聚合物組成的複合壓電薄膜的其中之一，厚度為1μm~200μm之間。
如請求項7所述的顯示裝置，其中該第一連接層及該第二連接層皆為感壓膠所製成之薄膜。
如請求項7所述的顯示裝置，其中該第一電極層及該第二電極層係為導電材料所製成，厚度為0.3μm~100μm之間。
一種顯示裝置，包括：一顯示模組；一指紋辨識模組，係設在該顯示模組的背面；一共用電極層，係設在該指紋辨識模組背對該顯示模組之一面；以及一喇叭模組，係設在該共用電極層背對該指紋辨識模組之一面；其中，該指紋辨識模組與該共用電極層導通則辨識指紋，而該喇叭模組與該共用電極層導通則輸出聲音訊號；其中該指紋辨識模組包括：一第一連接層，該第一連接層的一面連接在該顯示模組的背面；一訊號匹配層，該訊號匹配層設置在該第一連接層背對該顯示模組的一面，該訊號匹配層的背對該第一連接層的一面設置該共用電極層；一第一壓電層，該第一壓電層係設在該共用電極層背對該訊號匹配層的一面之一部分區域；以及一基板層，該基板層係設在該第一壓電層背對該共用電極層之一面；而該喇叭模組包括：一第二壓電層，該第二壓電層設在該共用電極層背對該訊號匹配層的一面之另一部分區域；以及一第二電極層，該第二電極層設在該第二壓電層背對該訊號匹配層的一面。
如請求項11所述的顯示裝置，其中尚包括一切換電路，該切換電路包括：一第一線路，係連接該基板層；一第二線路，係連接該共用電極層；一第三線路，係連接該共用電極層；以及一第四線路，係連接該第二電極層；其中，該第一線路及該第三線路導通，該基板層及該共用電極層之間的電壓差，使得該第一壓電層產生超音波訊號，並經由該訊號匹配層加強傳送超音波訊號到該顯示模組的表面，該第一壓電層接收反射回來的超音波訊號，再經由該基板層傳送出去，而該第二線路及該第四導通，該共用電極層及該第二電極層導通之間的電壓差，使得該第二壓電層將產生聲音訊號傳出到外界。
如請求項11所述的顯示裝置，其中該訊號匹配層之聲波阻抗介於1~30Mkg/m²，厚度為1μm~200μm之間。
如請求項11所述的顯示裝置，其中該第一壓電層及第二壓電層係為聚合物所製成之壓電薄膜、壓電陶瓷所製成的壓電薄膜或者是壓電陶瓷和聚合物組成的複合壓電薄膜的其中之一。
如請求項11所述的顯示裝置，其中第一電極層及第二電極層係為導電材料所製成，厚度為0.3μm~100μm之間。