内嵌式光学指纹显示设备的制作方法

1.本发明是关于一种指纹显示设备，尤指一种内嵌式光学指纹显示设备。


背景技术：

2.图1为一用以说明整合光学指纹传感器与液晶显示(lcd)面板的示意图。其中，光学指纹传感器11是例如设置在液晶显示面板结构的薄膜晶体管层12与滤光基板层13之间的位置，使得来自反射层14的光线遇到玻璃基板15上的手指后可反射至光学指纹传感器11，而由于指纹的波峰与波谷的反射率不同，因此，根据光学指纹传感器11的感应量，便可重建出指纹图像。
3.以前述光学指纹显示设备的结构，于户外环境使用时，强烈的太阳光25可能会穿透手指并进入光学指纹传感器11，而此穿透手指的光线将造成背景讯号变大，因此导致指纹的波峰与波谷讯号区别不明显，进而影响到真指纹的判断，使得指纹辨识的错误拒绝率(false rejection rate，frr)变大。此外，前述现有光学指纹显示设备的另一个问题是对假指纹的分辨率不佳，如果假指纹的图案与真指纹一样，则因光学指纹传感器11所侦测出的指纹形状也会类似，所以将无法判别出假指纹。
4.因此，在现有光学指纹显示设备的设计上，实仍存在有诸多缺失而有予以改善的必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的主要是在提供一种内嵌式光学指纹显示设备，通过在光学指纹传感器上方添加特定颜色的色阻以降低错误拒绝率，及导入特定的色阻排列，以达到防伪功能。
6.依据本发明的一方面，提出一种内嵌式光学指纹显示设备，其具有一基板、多个像素单元设置于该基板上且排列成一矩阵、及一透明盖板设置于该多个像素单元上，其中至少一像素单元包含：一显示像素单元，至少包含一红色子像素单元、一绿色子像素单元、及一蓝色子像素单元设置于该基板上；以及一指纹像素单元，具有一光学指纹传感器设置于该基板上、及一特定颜色色阻设置于该光学指纹传感器上，其中，该特定颜色色阻为蓝色色阻或绿色色阻。
7.依据本发明的另一方面，提出一种内嵌式光学指纹显示设备，其具有一基板、多个像素单元设置于该基板上且排列成一矩阵、及一透明盖板设置于该多个像素单元上，其中至少一像素单元包含：一显示像素单元至少包含一红色子像素单元、一绿色子像素单元及一蓝色子像素单元设置于该基板上，及一指纹像素单元具有一光学指纹传感器设置于该基板上，其中，至少有一像素单元的光学指纹传感器上方设置一绿色色阻、一红色色阻或不设置色阻，而其余的像素单元的光学指纹传感器上方是设置蓝色色阻。
8.依据本发明的再一方面，提出一种内嵌式光学指纹显示设备，其具有一基板、多个像素单元设置于该基板上且排列成一矩阵、及一透明盖板设置于该多个像素单元上，其中至少一像素单元包含：一显示像素单元至少包含一红色子像素单元、一绿色子像素单元及
一蓝色子像素单元设置于该基板上，及一指纹像素单元具有一光学指纹传感器设置于该基板上，其中，至少有一像素单元的光学指纹传感器上方设置一蓝色色阻、一红色色阻或不设置色阻，而其余的像素单元的光学指纹传感器上方是设置绿色色阻。
9.依据本发明的又一方面，提出一种内嵌式光学指纹显示设备，其具有一基板、多个像素单元设置于该基板上且排列成一矩阵、及一透明盖板设置于该多个像素单元上，其中至少一像素单元包含：一显示像素单元至少包含一红色子像素单元、一绿色子像素单元及一蓝色子像素单元设置于该基板上，及一指纹像素单元具有一光学指纹传感器设置于该基板上，其中，至少有一像素单元的光学指纹传感器上方设置一红色色阻、一绿色色阻或一蓝色色阻，而其余的像素单元的光学指纹传感器上方是不设置色阻。
10.以上概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求，而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图式加以阐述。
附图说明
11.图1显示整合光学指纹传感器与液晶显示面板的示意图。
12.图2显示液晶显示设备的红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素对应的红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻的穿透频谱。
13.图3显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的示意图。
14.图4显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第一实施例的像素单元的截面图。
15.图5显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备为达到防伪功能的特定色阻排列的一范例。
16.图6显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备为达到防伪功能的特定色阻排列的另一范例。
17.图7显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备为达到防伪功能的特定色阻排列的再一范例。
18.图8显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第二实施例的像素单元的截面图。
19.图9显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第三实施例的像素单元的截面图。
20.光学指纹传感器11,55
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
薄膜晶体管层12
21.滤光基板层13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反射层14
22.玻璃基板15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
太阳光25
23.手指39
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光源45
24.基板57
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
像素单元41
25.透明盖板59
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示像素单元411
26.指纹像素单元413
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
像素显示区域421
27.指纹侦测区域423
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示电极51,52,53,74
28.红色色阻3-r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
绿色色阻3-g
29.蓝色色阻3-b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
特定颜色色阻3-s
30.红色子像素单元31,81
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
绿色子像素单元32,82
31.蓝色子像素单元33,83
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
白色子像素单元71
32.黑矩阵56
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
黑色线条565
33.透空区域561
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
红色有机发光二极管8-r
34.绿色有机发光二极管8-g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
蓝色有机发光二极管8-b
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明的实施方式，并不用于限定本发明。
36.通过在光学指纹传感器上方添加特定颜色的色阻(color resin)以降低错误拒绝率，及导入特定的色阻排列，以达到防伪功能，请先参照图2所示液晶显示设备的红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素对应的红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻的穿透频谱，由图2可知绿色色阻与蓝色色阻可以阻挡红光。而一般白色强光穿透手指后，因为蓝色与绿色光波长较短，经过人体容易因散色而被吸收，使得穿透的光线呈现红色。同样的状况，当在户外进行指纹辨识时，太阳光经过手指时，虽然蓝色与绿色等较短波长的光线会被人体所吸收，但红光与红外光等波长较长的光线仍会穿透手指，造成强光下光学指纹背景讯号太强，进而影响指纹判断的准确率。
37.因此，通过绿色色阻及蓝色色阻可以阻挡红光的特性，可以解决前述强烈的太阳光造成光学指纹背景讯号太强的问题。图3显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的示意图，其中，内嵌式光学指纹显示设备具有一基板57、多个像素单元41、及一透明盖板59，其中，多个像素单元41是设置于该基板57上且排列成一矩阵，透明盖板59是覆盖基板57及像素单元41且为透明，故在图3中以虚线表示。前述每一像素单元41具有一显示像素单元411与一指纹像素单元413，显示像素单元411在像素单元41中所占的区域为像素显示区域421，指纹像素单元413在像素单元41中所占的区域为指纹侦测区域423，图3中所显示像素显示区域421及指纹侦测区域423的大小及位置仅是示范性质，并非用以限定。在一实施例中，也可以是局部像素单元41设置有显示像素单元411与指纹像素单元413，而其余部分像素单元41仅具有显示像素单元411但不具有指纹像素单元413。也就是说，指纹像素单元413和显示像素单元411并非是一对一的配置，可以是显示像素单元411多于指纹像素单元413。
38.图4显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第一实施例的像素单元41的截面图，本实施例的显示像素单元411为液晶显示(lcd)的rgb显示像素，其中，一像素单元41是具有一第一显示电极51、一第二显示电极52、一第三显示电极53、及一光学指纹传感器55设置于基板57上，像素单元41并具有一红色色阻3-r设置于第一显示电极51上、一绿色色阻3-g设置于第二显示电极52上、一蓝色色阻3-b设置于第三显示电极53上、及一特定颜色色阻3-s设置于光学指纹传感器55上，而前述的第一显示电极51与红色色阻3-r构成为一红色子像素单元31，第二显示电极52与绿色色阻3-g构成为一绿色子像素单元32，第三显示电极53与蓝色色阻3-b构成为一蓝色子像素单元33，光学指纹传感器55与特定颜色色阻3-s构成为该指纹像素单元413。本实施例是以显示像素单元411为rgb子像素的组合为例说明，但本发明不以此为限，显示像素单元411亦可为其他可能的子像素的组合，例如为rgbw子像素的组合、rgbg子像素的组合、或rgbrgw子像素的组合等。
39.且如图4所示，可选择地，内嵌式光学指纹显示设备具有一黑矩阵(black matrix)56，由于黑矩阵56是由多个条黑色线条565所构成，因此可定义出一由多个透空区域561排
列而成的矩阵，而前述的红色子像素单元31、绿色子像素单元32、蓝色子像素单元33、及指纹像素单元413在位置上是分别对应黑矩阵56的一透空区域561，据此，可避免环境光直射像素单元41的薄膜晶体管电路，以维持内嵌式光学指纹显示设备的显示质量及指纹感测。此外，内嵌式光学指纹显示设备更具有一透明盖板59设置于黑矩阵56及色阻3-r,3-g,3-b,3-s之上，使得光源45透过色阻3-r,3-g,3-b呈现彩色的显示，或是因覆盖于透明盖板59上的使用者的手指39而将光源45反射至光学指纹传感器55，以进行指纹辨识。
40.以此实施例，该特定颜色色阻3-s可为蓝色色阻或绿色色阻，由于在光学指纹传感器55上方加上可滤除红色光线的蓝色色阻或绿色色阻，使得太阳光25穿透手指39后所呈现红色光线将可被蓝色色阻或绿色色阻所滤除，因此可降低太阳光25产生的噪声，提高指纹判断准确率，进而降低了指纹辨识的错误拒绝率。且由于在光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻或绿色色阻在结构及制程上是相同于在显示电极51,52,53上设置色阻3-r,3-g,3-b，因此，本发明可在不改变显示设备的结构及制程的情况下，达成低错误拒绝率的指纹辨识。
41.此外，为达到防伪的功能，当该特定颜色色阻3-s为蓝色色阻时，如图5所示，于排列成矩阵的多个像素单元41中，至少有一像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上绿色色阻(图中以g表示)、红色色阻(图中以r表示)或不加上色阻(图中以x表示)，而其余的像素单元41则仍是加上可滤除红色光线的蓝色色阻(图中以b表示)以降低强太阳光的干扰。于图5中显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备是配置为多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻(图中以g表示)、多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻(图中以r表示)、及多个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻(图中以x表示)，但此仅是举例而非限定，可想而知地，本发明的内嵌式光学指纹显示设备亦可配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上绿色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻。
42.而当该特定颜色色阻3-s为绿色色阻时，如图6所示，于排列成矩阵的多个像素单元41中，至少有一像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上蓝色色阻(图中以b表示)、红色色阻(图中以r表示)或不加上色阻(图中以x表示)，而其余的像素单元41则仍是加上可滤除红色光线的绿色色阻(图中以g表示)以降低强太阳光的干扰。于图6中显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备是配置为多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻(图中以b表示)、多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻(图中以r表示)、及多个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻(图中以x表示)，但此仅是举例而非限定，可想而知地，本发明的内嵌式光学指纹显示设备亦可配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上蓝色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻；或是配置为至少一个像素单元
41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方不加上色阻。
43.再者，本发明另一实施例亦可只设计为达成防伪的功能，如图7所示，于排列成矩阵的多个像素单元41中，至少有一像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上红色色阻(图中以r表示)、绿色色阻(图中以g表示)或蓝色色阻(图中以b表示)，而其余的像素单元41的光学指纹传感器55上方则不加上色阻。于图7中显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备是配置为多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻(图中以r表示)、多个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻(图中以g表示)、及多个像素单元41的光学指纹传感器55上方蓝色色阻(图中以b表示)，但此仅是举例而非限定，可想而知地，本发明的内嵌式光学指纹显示设备亦可配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上蓝色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方是加上绿色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻、及至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上蓝色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上红色色阻；或是配置为至少一个像素单元41的光学指纹传感器55上方加上绿色色阻。
44.以前述的色阻的配置，因为假指纹与真指纹的颜色不同，而且真指纹还有表皮与真皮结构，使得假指纹在加上蓝色色阻、绿色色阻、红色色阻、与不加上色阻的光学指纹传感器55所感测的讯号强度比例与真指纹的讯号强度比例会有所不同，因此，通过加上蓝色色阻、绿色色阻、红色色阻、与不加上色阻的光学指纹传感器55所感测的讯号强度比例，即可判定出所感测的指纹为真指纹或假指纹。例如，当假指纹较为偏红时，则加上红色色阻的光学指纹传感器55所感测的讯号强度会较强，而加上其它颜色色阻的光学指纹传感器55所感测的讯号强度会较小，据此而可判定出假指纹。
45.图8显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第二实施例的像素单元41的截面图，本实施例的显示像素单元411为液晶显示的rgbw显示像素，其结构相似于前一实施例，不同之处在于像素单元41另具有一第四显示电极74设置于基板57上，且第四显示电极74上方不设置色阻，故第四显示电极74构成为一白色子像素单元71，此白色子像素单元71在位置上亦是对应黑矩阵56的一透空区域561。本实施例的特定颜色色阻3-s仍为蓝色色阻或绿色色阻，据以滤除太阳光25穿透手指39后所呈现的红色光线，而可降低太阳光产生的噪声，提高指纹判断准确率，进而降低了指纹辨识的错误拒绝率。此外，本实施例相对应的防伪设计相同于前一实施例，故不再赘述。
46.图9显示本发明的内嵌式光学指纹显示设备的第三实施例的像素单元41的截面图，本实施例的显示像素单元411为有机发光二极管(oled)的rgb显示像素，其中，一像素单元41是具有一红色有机发光二极管8-r、一绿色有机发光二极管8-g、一蓝色有机发光二极管8-b、及一光学指纹传感器55设置于一基板57上，光学指纹传感器55上并设置有一特定颜色色阻3-s，而前述的红色有机发光二极管8-r构成为一红色子像素单元81，绿色有机发光
二极管8-g构成为一绿色子像素单元82，蓝色有机发光二极管8-b构成为一蓝色子像素单元83，光学指纹传感器55与特定颜色色阻35构成为该指纹像素单元413。此外，内嵌式光学指纹显示设备更具有一透明盖板59设置于红色子像素单元81、绿色子像素单元82、蓝色子像素单元83及指纹像素单元413之上，使得红色有机发光二极管8-r、绿色有机发光二极管8-g、蓝色有机发光二极管8-b所发出的光源45呈现彩色的显示，或是因覆盖于透明盖板59上的使用者的手指39而将光源45反射至光学指纹传感器55，以进行指纹辨识。
47.以此实施例，该特定颜色色阻3-s为蓝色色阻或绿色色阻，由于在光学指纹传感器55上方加上可滤除红色光线的蓝色色阻或绿色色阻，而太阳光25穿透手指39后所呈现红色光线将可被蓝色色阻或绿色色阻所滤除，因此可降低太阳光25产生的噪声，提高指纹判断准确率，进而降低了指纹辨识的错误拒绝率。此外，本实施例相对应的防伪设计相同于第一实施例，故不再赘述。
48.此外，除了可见光之外，由于太阳光在红外波段(700～900nm)的能量很强，因此，本发明的内嵌式光学指纹显示设备的特定颜色色阻3-s(绿色色阻或蓝色色阻)可进一步加入在700～900nm附近的近红外线区域内拥有吸收带的有机色材，据以改善绿色色阻与蓝色色阻在红外波段的滤光效果。
49.由以上的说明可知，基于绿色色阻及蓝色色阻可以阻挡红光的特性，本发明在光学指纹传感器上设置绿色色阻及蓝色色阻，可有效滤除太阳光穿透手指后所呈现的红色光线，进而降低太阳光产生的噪声，提高指纹判断准确率，进而降低了指纹辨识的错误拒绝率，此外，通过导入特定的色阻排列，根据光学指纹传感器所感测的讯号强度比例以判定出所感测的指纹为真指纹或假指纹，而能够达到防伪的功能。
50.上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。