具有屏下式红外线生物感测器的电子设备制造技术

本发明专利技术提供一种具有屏下式红外线生物感测器的电子设备，包含背光模组、显示面板、透光保护板、光学感测器及红外光源。背光模组提供可见光朝上方行进，并具有反射层来阻挡可见光朝下方行进。显示面板设置于背光模组上方，并依据可见光来显示信息。透光保护板设置于显示面板上方并让信息穿透。光学感测器设置于背光模组的下方。红外光源提供红外光到位于透光保护板上或上方的生物体。生物体反射红外光而产生反射的红外光，反射的红外光通过透光保护板、显示面板及背光模组而被光学感测器所接收，使光学感测器获得代表生物体的图像的图像信号，实现屏下式图像感测功能。

Electronic equipment with under screen infrared biosensor

【技术实现步骤摘要】
具有屏下式红外线生物感测器的电子设备交叉引用本申请根据35U.S.C.§119要求2019年9月16日递交的，专利技术名称为“IRLEDLIGHTINGINTEGRATEDWITHLGPINLCDFODSOLUTION”的美国临时申请案62/900,812；2019年11月26日递交的，专利技术名称为“LGPFINGERPRINTAPPLICATIONRULER”的美国临时申请案62/940,445的优先权，且将上述申请作为参考。
本专利技术是有关于一种具有屏下式红外线生物感测器的电子设备，且特别是有关于一种可以应用于液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)及OLED等具有屏下式红外线生物感测器的电子设备，以及应用于显示面板的背光模组。
技术介绍
现今的移动电子装置(例如手机、平板电脑、笔记本电脑等)通常配备有使用者生物识别系统，包括了例如指纹、脸型、虹膜等等不同技术，用以保护个人数据安全，其中例如应用于手机或智慧型手表等携带型装置，也兼具有行动支付的功能，对于使用者生物识别更是变成一种标准的功能，而手机等携带型装置的发展更是朝向全屏幕(或超窄边框)的趋势，使得传统电容式指纹按键(例如iphone5到iphone8的按键)无法再被继续使用，进而演进出新的微小化光学成像装置(非常类似传统的相机模组，具有互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor(CMOS)ImageSensor(简称CIS))感测元件及光学镜头模组)。将微小化光学成像装置设置于屏幕下方(可称为屏下)，通过屏幕部分透光(特别是有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode，OLED)屏幕)，可以撷取按压于屏幕上方的物体的图像，特别是指纹图像，可以称为屏幕下指纹感测(FingerprintOnDisplay，FOD)。现有的光学生物感测器(譬如指纹感测器)至少包含一光学模组，光学模组里面有CMOS影像感测器(CMOSImageSensor，CIS)晶片或模组，透镜阵列模组(Lensarraymodule)，这些元件或模组主要是放在OLED显示器的下方。因为OLED显示器本身就会透光，所以实施上没有问题。但是除了OLED屏(或屏幕)，许多产品也使用LCD屏，还有OLED屏也还在演进，例如低穿透屏(穿透率由3％到1％)的发展，这些都需要新的屏下光学指纹方案。本案所要解决的是如何设计一红外线光学感测模组在液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)，亦或者低穿透OLED，或者未来不同的屏的下方。这需要面临到很多挑战。譬如，LCD具有背光模组、增光膜、导光板等元件，RGB的可见光从侧面打进来，然后从导光板及增光膜扩散出去，把光线均匀化或模糊化。导光板和增光膜上面有很多锯齿状结构，把光线散射到各种方向。如果把CIS模组放在背光模组的增光膜及导光板下面的话，背光模组里面有抗反射涂层(Anti-ReflectionCoating，ARC)，让可见光作全反射，因此从手指反射来的可见光无法穿透而达到CIS模组，造成图像感测的问题。本案另一个要解决问题是例如OLED显示器，其解析度越来越高，可见光FOD受限于显示器可见光穿透率越来越低(解析度越来越高)，使得感测器的可见光的信噪比(Signal-to-NoiseRatio,SNR)越来越低，因此藉由IR的FOD方案也可以解决此一问题。当然其他显示器的技术，例如微发光二极管(MicroLightEmittingDiode，uLED)显示器等等，也都适用此一方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施例的一个目的在于提供一种具有屏下式红外线生物感测器的电子设备以及应用于显示面板的背光模组，此电子设备具有信息显示及生物感测的功能。为达上述目的，本专利技术的实施例提供一种电子设备，至少包含一背光模组、一显示面板、一透光保护板、一光学感测器以及一红外光源。背光模组提供可见光朝上方行进，并具有一反射层来阻挡可见光朝下方行进。显示面板设置于背光模组上方，并依据可见光来显示信息。透光保护板设置于显示面板上方并让信息穿透。光学感测器设置于背光模组的下方。红外光源提供红外光到位于透光保护板上或上方的一生物体。生物体反射红外光而产生反射的红外光，反射的红外光通过透光保护板、显示面板及背光模组而被光学感测器所接收，使光学感测器获得代表生物体的一图像的一图像信号，实现屏下式图像感测功能。此外，本专利技术亦提供一种电子设备，至少包含：一显示面板，提供可见光朝上方行进，并依据可见光来显示信息；一透光保护板，设置于显示面板上方，让信息穿透；一光学感测器，设置于显示面板的下方；以及一红外光源，提供红外光到位于透光保护板上或上方的一生物体，生物体反射红外光而产生反射的红外光，反射的红外光通过透光保护板及显示面板而被光学感测器所接收，使光学感测器获得代表生物体的一图像的一图像信号。本专利技术更提供一种应用于显示面板的背光模组，至少包含一导光板及一可见光源。导光板配合一红外光源产生一红外光。可见光源，设置于导光板的一侧，并发射光线进入导光板中行进以产生一可见光。藉此可提供信息显示及生物感测的所需要的光线。藉由上述实施例，利用红外光可以让LCD下方设置的光学感测模组获得良好的生物特征图像，而不影响LCD的显示功能，也利用LCD的反射层对于红外光和可见光具有不同的特性，使得可见光无法穿透的反射层可以让红外光穿透，从手指而来的反射的红外光可以轻易穿透反射层而到达设置于反射层下方的光学感测器，达成生物特征感测的功能，为配备有LCD显示器的电子装置提供一种光学生物感测方案。除了适用于LCD显示器以外，亦适用于OLED显示器等其他显示器的光学生物感测场合。为让本专利技术之上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1显示依据本专利技术较佳实施例的具有屏下式红外线生物感测器的电子设备的示意图。图1A显示图1的电子设备的变化例的示意图。图2显示图1的电子设备的局部示意图。图2A显示图2的电子设备的变化例的示意图。图3显示图1的背光模组、显示面板与透光保护板的组合结构的一个例子的示意图。图4显示图1的一个实际配置例子的局部示意图。图5与图6显示图4的两个变化配置例子的局部示意图。图7至图9显示红外光源相对于透光保护板的三种配置的示意图。图10至图12显示图1的三种变化例子的示意图。图13显示对应于图10的背光模组的立体示意图。图14显示对应于图13的背光模组的前视图。图15与图16显示对应于图14的背光模组的两个变化例的前视图。图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有屏下式红外线生物感测器的电子设备，其特征在于，至少包含：/n一背光模组，提供可见光朝上方行进，该背光模组具有一反射层，阻挡该可见光朝下方行进；/n一显示面板，设置于该背光模组上方，用于依据该可见光来显示信息；/n一透光保护板，设置于该显示面板上方，让该信息穿透；/n一光学感测器，设置于该背光模组的下方；以及/n一红外光源，提供红外光到位于该透光保护板上或上方的一生物体，该生物体反射该红外光而产生反射的红外光，该反射的红外光通过该透光保护板、该显示面板及该背光模组而被该光学感测器所接收，使该光学感测器获得代表该生物体的一图像的一图像信号。/n

【技术特征摘要】
20190916 US 62/900,812;20191126 US 62/940,4451.一种具有屏下式红外线生物感测器的电子设备，其特征在于，至少包含：
一背光模组，提供可见光朝上方行进，该背光模组具有一反射层，阻挡该可见光朝下方行进；
一显示面板，设置于该背光模组上方，用于依据该可见光来显示信息；
一透光保护板，设置于该显示面板上方，让该信息穿透；
一光学感测器，设置于该背光模组的下方；以及
一红外光源，提供红外光到位于该透光保护板上或上方的一生物体，该生物体反射该红外光而产生反射的红外光，该反射的红外光通过该透光保护板、该显示面板及该背光模组而被该光学感测器所接收，使该光学感测器获得代表该生物体的一图像的一图像信号。


2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，该红外光源设置于该透光保护板的下方，并且设置于该显示面板的一侧。


3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光穿过该透光保护板的一抗反射层，该抗反射层避免该红外光被反射而无法到达该生物体。


4.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光于该透光保护板内进行全反射。


5.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光穿透该透光保护板而照射在该生物体的一自由端上，由该自由端耦合进该生物体中而产生该反射的红外光。


6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，直接接触该透光保护板的该生物体的一峰部将该反射的红外光耦合进该透光保护板中，使该峰部对应的该图像的一部分呈现亮态。


7.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，该红外光源与该生物体之间的一距离介于10mm至30mm之间。


8.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光穿透该透光保护板而照射在直接接触该透光保护板的该生物体的一峰部上而产生该反射的红外光。


9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，该反射的红外光耦合进该透光保护板中，使该峰部对应的该图像的一部分呈现亮态。


10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，该红外光源与该生物体之间的一距离介于10mm至30mm之间。


11.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光源至少包含：一发光单元，发出该红外光；以及一特定曲率透镜，覆盖该发光单元来改变该红外光的光发散角度与光场，该发光单元包含发光二极管或雷射二极管，该雷射二极管包含垂直共振腔面射型雷射。


12.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，该红外光源至少包含：一发光单元，发出该红外光；以及一光学膜，设置于该发光单元上，该光学膜贴合于该透光保护板上并覆盖该发光单元，来改变该红外光的光发散角度与光场，该发光单元包含发光二极管或雷射二极管，该雷射二极管包含垂直共振腔面射型雷射。


13.如权利要求12所述的电子设备，其特征在于，该光学膜包含光栅、菲涅耳透镜或元件、或绕射元件。


14.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，该红外光源与该背光模组的一可见光源设置于该背光模组的同一侧。


15.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，该红外光源的多个发光单元与该背光模组的一可见光源的多个可见光发光二极管设置于该背光模组的一导光板的同一侧。


16.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述的多个发光单元与所述的多个可见光发光二极管交错设置于该导光板的同一侧，并且排列成一直线。


17.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述的多个发光单元与所述的多个可见光发光二极管设置于该导光板的同一侧，并且排列成两直线。


18.如权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述的多个发光单元与所述的多个可见光发光二极管设置于该导光板的同一侧，并且排列成两直线，且所述的多个发光单元的分布面积小于所述的多个可见光发光二极管的分布面积。


19.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅同龙，王伟榕，周正三，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71