TWI865381B - 有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置。超音波指紋辨識裝置包含一透明基板、一控制電路層、多組電極與一疏水性絕緣壓電層。控制電路層設於透明基板上，電極設於控制電路層上，並彼此相隔。每一組電極包含一陽極區塊與一陰極區塊，陽極區塊及其對應之陰極區塊設於控制電路層上，並彼此相隔。疏水性絕緣壓電層設於所有陽極區塊與陰極區塊上。

Description

有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置

本發明係關於一種指紋辨識技術，且特別關於一種有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置。

指紋識別裝置由於具有隱私保護功能而被設置於顯示裝置中，指紋識別元件能夠識別放置在指紋識別元件上的手指的指紋，當使用者將其手指放置在指紋識別元件的表面上時，使用者的手指的指紋將被識別，進而驗證使用者的身份資訊以增加使用者體驗。

指紋辨識電子產品以薄膜電晶體玻璃(TFT glass)作為影像控制的開關，積體電路透過軟性印刷電路板與薄膜電晶體進行軟性電路基板-玻璃接合製程(FPC on glass，FOG)。指紋辨識裝置之壓電轉換單元在其薄膜電晶體玻璃透過濕式印刷完成共聚物(CP, copolymer)層、銀電極層與晶片黏結薄膜(DAF, Die Attach Film)。指紋辨識感測器與有機發光二極體顯示模組進行軟對硬(STH)與硬對硬(HTH)的對組，以完成整個屏下式指紋辨識裝置。指紋辨識感測器之主要成本在於薄膜電晶體畫素的玻璃基板、聚偏二氟乙烯(PVDF)層或共聚物層、晶片黏結薄膜、銀電極層與軟性印刷電路板上的積體電路。銀電極層與晶片黏結薄膜主要使用網印製程來簡化工藝成本，但影像會被膜層的空孔或雜質等異物影響到聲傳的影像訊號。然而，透過現有超音波疊構的演進過程，簡化了許多膜層對訊號的干擾，但其疊構都無法省略印刷電極層。

因此，本發明係在針對上述的困擾，提出一種有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置，以解決習知所產生的問題。

本發明提供一種有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置，其可省略現有的銀電極層與晶片黏結薄膜(DAF, Die Attach Film) ，以避免影響到聲傳的影像訊號。

在本發明之一實施例中，一種超音波指紋辨識裝置，包含一透明基板、一控制電路層、多組電極與一疏水性絕緣壓電層。控制電路層設於透明基板上，多組電極設於控制電路層上，並彼此相隔。每一組電極包含一陽極區塊與一陰極區塊，陽極區塊及其對應之陰極區塊設於控制電路層上，並彼此相隔。疏水性絕緣壓電層設於多組電極之陽極區塊與陰極區塊上。

在本發明之一實施例中，多組電極之陽極區塊與陰極區塊呈週期性排列。

在本發明之一實施例中，多組電極之陽極區塊與陰極區塊呈交替式排列。

在本發明之一實施例中，陽極區塊及其對應之陰極區塊之間呈現空隙或填滿絕緣材質。

在本發明之一實施例中，疏水性絕緣壓電層形成於陽極區塊及其對應之陰極區塊之間。

在本發明之一實施例中，控制電路層包含一第一場效電晶體、一第二場效電晶體、一第三場效電晶體、一二極體與一第四場效電晶體。第一場效電晶體連接於一第一偏壓端與陽極區塊之間，第二場效電晶體與第三場效電晶體，連接於第二偏壓端與資料線之間。二極體之陽極連接第一偏壓端，陰極連接陽極區塊。第四場效電晶體連接於一重置電壓端與資料線之間，其中資料線及第一場效電晶體、第三場效電晶體與第四場效電晶體之控制端連接一存取積體電路。

在本發明之一實施例中，一種有機發光二極體顯示裝置，包含一透明基板、一控制電路層、多組電極、一疏水性絕緣壓電層、一雙面膠層與一有機發光二極體顯示模組。 控制電路層設於透明基板之底部，多組電極設於控制電路層之底部，並彼此相隔。每一組電極包含一陽極區塊與一陰極區塊，陽極區塊及其對應之陰極區塊設於控制電路層之底部，並彼此相隔。疏水性絕緣壓電層設於多組電極之陽極區塊與陰極區塊之底部。雙面膠層設於透明基板之頂部，有機發光二極體顯示模組設於雙面膠層之頂部。

在本發明之一實施例中，多組電極之陽極區塊與陰極區塊呈週期性排列。

在本發明之一實施例中，多組電極之陽極區塊與陰極區塊呈交替式排列。

在本發明之一實施例中，陽極區塊及其對應之陰極區塊之間呈現空隙或填滿絕緣材質。

在本發明之一實施例中，疏水性絕緣壓電層形成於陽極區塊及其對應之陰極區塊之間。

在本發明之一實施例中，控制電路層包含一第一場效電晶體、一第二場效電晶體、一第三場效電晶體、一二極體與一第四場效電晶體。第一場效電晶體連接於一第一偏壓端與陽極區塊之間，第二場效電晶體與第三場效電晶體，連接於第二偏壓端與資料線之間。二極體之陽極連接第一偏壓端，陰極連接陽極區塊。第四場效電晶體連接於一重置電壓端與資料線之間，其中資料線及第一場效電晶體、第三場效電晶體與第四場效電晶體之控制端連接一存取積體電路。

基於上述，有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置以疏水性絕緣壓電層作為電子元件的絕緣保護層，故可省略晶片黏結薄膜，並利用陽極區塊與陰極區塊取代現有的銀電極層，以避免影響到聲傳的影像訊號。

茲為使　貴審查委員對本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如後：

本發明之實施例將藉由下文配合相關圖式進一步加以解說。盡可能的，於圖式與說明書中，相同標號係代表相同或相似構件。於圖式中，基於簡化與方便標示，形狀與厚度可能經過誇大表示。可以理解的是，未特別顯示於圖式中或描述於說明書中之元件，為所屬技術領域中具有通常技術者所知之形態。本領域之通常技術者可依據本發明之內容而進行多種之改變與修改。

當一個元件被稱為『在…上』時，它可泛指該元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在於兩者之中。相反地，當一個元件被稱為『直接在』另一元件，它是不能有其他元件存在於兩者之中間。如本文所用，詞彙『及/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。

於下文中關於“一個實施例”或“一實施例”之描述係指關於至少一實施例內所相關連之一特定元件、結構或特徵。因此，於下文中多處所出現之“一個實施例”或 “一實施例”之多個描述並非針對同一實施例。再者，於一或多個實施例中之特定構件、結構與特徵可依照一適當方式而結合。

揭露特別以下述例子加以描述，這些例子僅係用以舉例說明而已，因為對於熟習此技藝者而言，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。在通篇說明書與申請專利範圍中，除非內容清楚指定，否則「一」以及「該」的意義包含這一類敘述包括「一或至少一」該元件或成分。此外，如本揭露所用，除非從特定上下文明顯可見將複數個排除在外，否則單數冠詞亦包括複數個元件或成分的敘述。而且，應用在此描述中與下述之全部申請專利範圍中時，除非內容清楚指定，否則「在其中」的意思可包含「在其中」與「在其上」。在通篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供從業人員(practitioner)在有關本揭露之描述上額外的引導。在通篇說明書之任何地方之例子，包含在此所討論之任何用詞之例子的使用，僅係用以舉例說明，當然不限制本揭露或任何例示用詞之範圍與意義。同樣地，本揭露並不限於此說明書中所提出之各種實施例。

可了解如在此所使用的用詞「包含(comprising)」、「包含(including)」、「具有(having)」、「含有(containing)」、「包含(involving)」等等，為開放性的(open-ended)，即意指包含但不限於。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制發明作之申請專利範圍。

此外，若使用「電(性)耦接」或「電(性)連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。舉例而言，若文中描述一第一裝置電性耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。另外，若描述關於電訊號之傳輸、提供，熟習此技藝者應該可了解電訊號之傳遞過程中可能伴隨衰減或其他非理想性之變化，但電訊號傳輸或提供之來源與接收端若無特別敘明，實質上應視為同一訊號。舉例而言，若由電子電路之端點A傳輸(或提供)電訊號S給電子電路之端點B，其中可能經過一電晶體開關之源汲極兩端及/或可能之雜散電容而產生電壓降，但此設計之目的若非刻意使用傳輸(或提供)時產生之衰減或其他非理想性之變化而達到某些特定的技術效果，電訊號S在電子電路之端點A與端點B應可視為實質上為同一訊號。

除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。

以下將提出一種有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置，其以疏水性絕緣壓電層作為電子元件的絕緣保護層，故可省略晶片黏結薄膜，並利用陽極區塊與陰極區塊取代現有的銀電極層，以避免影響到聲傳的影像訊號。

第1圖為本發明之一實施例之超音波指紋辨識裝置之結構立體圖，第2圖為本發明之一實施例之超音波指紋辨識裝置之結構俯視圖。請參閱第1圖與第2圖，超音波指紋辨識裝置1包含一透明基板10、一控制電路層11、多組電極12與一疏水性絕緣壓電層13。疏水性絕緣壓電層13之材質可為共聚合物(copolymer)。較佳地，透明基板10可為，但不限於玻璃基板。控制電路層11設於透明基板10上，多組電極12設於控制電路層11上，並彼此相隔。每一組電極12包含一陽極區塊120與一陰極區塊121。較佳地，陽極區塊120與陰極區塊121之材質為氧化銦錫，但本發明並不以此為限。陽極區塊120與陰極區塊121可以共平面或不共平面。陽極區塊120及其對應之陰極區塊121設於控制電路層11上，並彼此相隔。在本發明之一實施例中，多組電極12之陽極區塊120與陰極區塊121可呈週期性排列。在另一實施例中，多組電極12之陽極區塊120與陰極區塊121呈交替式排列。本發明對於陽極區塊120與陰極區塊121之尺寸與排列方式均無限制。疏水性絕緣壓電層13設於多組電極12之陽極區塊120與陰極區塊121上。疏水性絕緣壓電層13可以印刷在同一平面上，以確保自身有均勻的厚度。陽極區塊120及其對應之陰極區塊121之間可呈現空隙或填滿絕緣材質。或者，疏水性絕緣壓電層13形成於陽極區塊120及其對應之陰極區塊121之間。為了方便與清晰，在此實施例中，陽極區塊120及其對應之陰極區塊121之間以呈現空隙為例。疏水性絕緣壓電層13作為電子元件的絕緣保護層，故可省略晶片黏結薄膜(DAF)，並利用陽極區塊120與陰極區塊121取代現有的銀電極層，以避免影響到聲傳的影像訊號。疏水性絕緣壓電層13與多組電極12可以形成平行排列的電容結構，即位於虛框位置的側向電容。

當陽極區塊120及其對應之陰極區塊121上以閘極線施加電壓時，可以形成y方向的電偶極矩與電場，藉此配合疏水性絕緣壓電層13之壓電應變常數，形成z方向的形變。若陽極區塊120及其對應之陰極區塊121上施加高頻交流電壓，則會產生z方向的超音波，形成駐波。超音波若碰到指紋的波峰與波谷，以形成強與弱的反彈，待回傳到疏水性絕緣壓電層13後，會造成其形變並進行正壓電轉換，以於陽極區塊120及其對應之陰極區塊121上產生電壓準位的差異，藉此描述指紋之波峰與波谷的圖譜。也就是說，若在z方向對疏水性絕緣壓電層13以指腹施力造成z方向的形變，藉此配合疏水性絕緣壓電層13之壓電應變常數，則以正壓電轉換將形變轉換成y方向的電偶極矩與電場，以紀錄指腹上的凹凸點(ridge characteristics)。

第3圖為本發明之一實施例之控制電路層之等效電路示意圖。請參閱第2圖與第3圖，在本發明之某些實施例中，控制電路層11可包含一第一場效電晶體111、一第二場效電晶體112、一第三場效電晶體113、一第四場效電晶體114、一二極體115與資料線116。第一場效電晶體111連接於一第一偏壓端B1與陽極區塊120之間，第二場效電晶體112與第三場效電晶體113連接於一第二偏壓端B2與資料線116之間。二極體115之陽極連接第一偏壓端B1，陰極連接陽極區塊120。第四場效電晶體114連接於一重置電壓端R與資料線116之間，其中資料線116及第一場效電晶體111、第三場效電晶體113與第四場效電晶體114之控制端連接一存取積體電路2。疏水性絕緣壓電層13、陽極區塊120與其對應之陰極區塊121形成寄生電容C。

第4圖為本發明之一實施例之有機發光二極體顯示裝置之結構剖視圖。請參閱第4圖與第2圖，以下介紹有機發光二極體顯示裝置，其包含一透明基板10、一控制電路層11、多組電極12、一疏水性絕緣壓電層13、一雙面膠層14與一有機發光二極體顯示模組15。控制電路層11設於透明基板10之底部，多組電極12設於控制電路層10之底部，並彼此相隔。每一組電極12包含一陽極區塊120與一陰極區塊121，陽極區塊120及其對應之陰極區塊121設於控制電路層11之底部，並彼此相隔。疏水性絕緣壓電層13設於多組電極12之陽極區塊120與陰極區塊121之底部。雙面膠層14設於透明基板10之頂部，有機發光二極體顯示模組15設於雙面膠層14之頂部。透明基板10、控制電路層11、多組電極12與疏水性絕緣壓電層13即上述的超音波指紋辨識裝置，於此不再贅述。以下配合控制電路層11之操作說明超音波指紋辨識裝置之可行性。使用時，指腹3可貼於有機發光二極體顯示模組15之頂部。

第5圖為本發明之一實施例之控制電路層進行逆壓電轉換之操作示意圖。請參閱第5圖與第4圖，當第一偏壓端B1之電壓為4伏特，且陰極區塊121之電壓為0伏特時，存取積體電路2可導通第一場效電晶體111，使第一偏壓端B1驅使電流通過第一場效電晶體111以注入陽極區塊120，且疏水性絕緣壓電層13根據陽極區塊120之電壓變化產生形變，以完成逆壓電轉換。因為第一場效電晶體111在導通時其電阻較二極體115之電阻低，所以此時二極體115並無電流通過。

第6圖為本發明之一實施例之控制電路層對陽極區塊進行放電時之操作示意圖。請參閱第6圖，當第一偏壓端B1之電壓為4伏特，且陰極區塊121因為正壓電轉換產生交流的弦波電壓時，陰極區塊121之電壓可能為弦波電壓之波峰電壓或波谷電壓。當陰極區塊121之電壓為波峰電壓時，陽極區塊120耦合高電壓，存取積體電路2導通第一場效電晶體111，使陽極區塊120對第一偏壓端B1進行放電，且陽極區塊120之電壓趨近於4伏特。

第7圖為本發明之一實施例之控制電路層對陽極區塊進行充電時之操作示意圖。請參閱第7圖，當第一偏壓端B1之電壓為4伏特，且陰極區塊121之電壓為波谷電壓時，陽極區塊120耦合低電壓，存取積體電路2關斷第一場效電晶體111，使第一偏壓端B1對陽極區塊120進行充電，且陽極區塊120之電壓趨近於4伏特。根據第6圖與第7圖之機制，可以避免存取積體電路2接收到不想要的訊號。

第8圖為本發明之一實施例之控制電路層提供亮訊號之操作示意圖，第9圖為本發明之一實施例之控制電路層提供暗訊號之操作示意圖，第10圖為本發明之一實施例之陽極區塊之弦波電壓之比較波形圖。請參閱第8圖與第10圖，當陰極區塊121之電壓為零，且正壓電轉換發生時，陽極區塊120會出現弦波電壓，如第10圖所示。假設存取積體電路2關斷第一場效電晶體111、第三場效電晶體113與第四場效電晶體114，且第一偏壓端B1之電壓以Dbias表示。當陽極區塊120之弦波電壓大於電壓Dbias時，二極體115無法導通，第二場效電晶體112會被導通，使第二偏壓端B2提供電流通過第二場效電晶體112，以形成亮訊號。請參閱第9圖與第10圖，當陽極區塊120之弦波電壓小於電壓Dbias時，二極體115被導通，使陽極區塊120之電壓被限制在電壓Dbias，且第二場效電晶體112會被關斷，使第二偏壓端B2無法提供電流通過第二場效電晶體112，以形成暗訊號。也就是說，二極體115可當作一波峰偵測器，陽極區塊120之弦波電壓只有上半周的訊號會被傳送到存取積體電路2，下半周的訊號都會被濾除。因為存取積體電路2關斷第一場效電晶體111、第三場效電晶體113與第四場效電晶體114，所以第二場效電晶體112可以維持電壓準位來儲存電荷，以確認指紋圖譜的灰階訊號達到穩定。

第11圖為本發明之一實施例之控制電路層輸出訊號給存取積體電路之操作示意圖。請參閱第11圖，當存取積體電路2關斷第一場效電晶體111與第四場效電晶體114，且導通第三場效電晶體113時，亮、暗訊號可以透過第二場效電晶體112、第三場效電晶體113與資料線116輸出給存取積體電路2，以儲存指紋圖譜。

根據上述實施例，有機發光二極體顯示裝置及其超音波指紋辨識裝置以疏水性絕緣壓電層作為電子元件的絕緣保護層，故可省略晶片黏結薄膜，並利用陽極區塊與陰極區塊取代現有的銀電極層，以避免影響到聲傳的影像訊號。

以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1:超音波指紋辨識裝置 10:透明基板 11:控制電路層 111:第一場效電晶體 112:第二場效電晶體 113:第三場效電晶體 114:第四場效電晶體 115:二極體 116:資料線 12:電極 120:陽極區塊 121:陰極區塊 13:疏水性絕緣壓電層 14:雙面膠層 15:有機發光二極體顯示模組 2:存取積體電路 3:指腹 B1:第一偏壓端 B2:第二偏壓端 R:重置電壓端 C:寄生電容

第1圖為本發明之一實施例之超音波指紋辨識裝置之結構立體圖。 第2圖為本發明之一實施例之超音波指紋辨識裝置之結構俯視圖。 第3圖為本發明之一實施例之控制電路層之等效電路示意圖。 第4圖為本發明之一實施例之有機發光二極體顯示裝置之結構剖視圖。 第5圖為本發明之一實施例之控制電路層進行逆壓電轉換之操作示意圖。 第6圖為本發明之一實施例之控制電路層對陽極區塊進行放電時之操作示意圖。 第7圖為本發明之一實施例之控制電路層對陽極區塊進行充電時之操作示意圖。 第8圖為本發明之一實施例之控制電路層提供亮訊號之操作示意圖。 第9圖為本發明之一實施例之控制電路層提供暗訊號之操作示意圖。 第10圖為本發明之一實施例之陽極區塊之弦波電壓之比較波形圖。 第11圖為本發明之一實施例之控制電路層輸出訊號給存取積體電路之操作示意圖。

1:超音波指紋辨識裝置

10:透明基板

11:控制電路層

12:電極

120:陽極區塊

121:陰極區塊

13:疏水性絕緣壓電層

Claims (13)

1. 一種超音波指紋辨識裝置，包含： 一透明基板； 一控制電路層，設於該透明基板上； 多組電極，設於該控制電路層上，並彼此相隔，每一該組電極包含一陽極區塊與一陰極區塊，該陽極區塊及其對應之該陰極區塊設於該控制電路層上，並彼此相隔；以及 一疏水性絕緣壓電層，設於該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊上。
2. 如請求項1所述之超音波指紋辨識裝置，其中該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊呈週期性排列。
3. 如請求項2所述之超音波指紋辨識裝置，其中該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊呈交替式排列。
4. 如請求項1所述之超音波指紋辨識裝置，其中該陽極區塊及其對應之該陰極區塊之間呈現空隙或填滿絕緣材質。
5. 如請求項1所述之超音波指紋辨識裝置，其中該疏水性絕緣壓電層形成於該陽極區塊及其對應之該陰極區塊之間。
6. 如請求項1所述之超音波指紋辨識裝置，其中該控制電路層包含： 一第一場效電晶體，連接於一第一偏壓端與該陽極區塊之間； 一第二場效電晶體與一第三場效電晶體，連接於一第二偏壓端與資料線之間； 一二極體，其陽極連接該第一偏壓端，陰極連接該陽極區塊；以及 一第四場效電晶體，連接於一重置電壓端與該資料線之間，其中該資料線及該第一場效電晶體、該第三場效電晶體與該第四場效電晶體之控制端連接一存取積體電路。
7. 一種有機發光二極體顯示裝置，包含： 一透明基板； 一控制電路層，設於該透明基板之底部； 多組電極，設於該控制電路層之底部，並彼此相隔，每一該組電極包含一陽極區塊與一陰極區塊，該陽極區塊及其對應之該陰極區塊設於該控制電路層之該底部，並彼此相隔； 一疏水性絕緣壓電層，設於該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊之底部； 一雙面膠層，設於該透明基板之頂部；以及 一有機發光二極體顯示模組，設於該雙面膠層之頂部。
8. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊呈週期性排列。
9. 如請求項8所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該多組電極之該陽極區塊與該陰極區塊呈交替式排列。
10. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該陽極區塊及其對應之該陰極區塊之間呈現空隙或填滿絕緣材質。
11. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該疏水性絕緣壓電層形成於該陽極區塊及其對應之該陰極區塊之間。
12. 如請求項7所述之有機發光二極體顯示裝置，其中該控制電路層包含： 一第一場效電晶體，連接於一第一偏壓端與該陽極區塊之間； 一第二場效電晶體與一第三場效電晶體，連接於一第二偏壓端與資料線之間； 一二極體，其陽極連接該第一偏壓端，陰極連接該陽極區塊；以及
13. 一第四場效電晶體，連接於一重置電壓端與該資料線之間，其中該資料線及該第一場效電晶體、該第三場效電晶體與該第四場效電晶體之控制端連接一存取積體電路。

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