CN210244392U - 能够侦测一手指的指纹的显示装置与指纹识别芯片 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种能够侦测一手指的指纹的显示装置及指纹识别芯片。所述显示装置包括一第一基板、设置在第一基板上的一光传感器、设置在第一基板上并用来产生一侦测光的一像素结构、以及对应光传感器且设置在光传感器与手指之间的一光准直结构。其中，光准直结构包括一多层结构，并过滤由手指反射的一反射光。

Description

能够侦测一手指的指纹的显示装置与指纹识别芯片
技术领域
本实用新型涉及一种显示装置与指纹识别芯片，特别是涉及一种能够侦测一手指的指纹的显示装置与指纹识别芯片。
背景技术
随着科技日新月异，可携式显示装置，例如：智能型手机(smart phone)、平板计算机(tablet PC)或是笔记本电脑(laptop PC)等，已成为了人们生活中必备的工具。随着其功能越来越多元，其中通常储存有私人数据，例如电话簿、相片或个人身分信息，而具有一定的隐密性。为了保护这些数据，已发展出将指纹识别装置运用在可携式显示装置中。不过，传统指纹识别装置不具透光性，无法置于显示区域内，因此限制了显示装置的屏幕占比。为此，发展出光学式的指纹识别装置，使其能够在不影响屏幕占比的情况下侦测到指纹。光学式的指纹识别装置通过侦测从手指反射光线来获取指纹影像，然而光线受到手指反射之后会发散，导致对应不同指纹的反射光会彼此干扰，使得指纹识别装置所侦测到的影像不佳，进而影响指纹识别的结果。因此，如何减少对应不同指纹的反射光的彼此干扰以改善指纹识别的准确性仍是非常重要的议题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种能够侦测一手指的指纹的显示装置，该显示装置可用以侦测手指的指纹，其中显示装置包括了光准直结构，用以过滤角度过大的入射光。显示装置可通过光准直结构减少到达光传感器的杂散光，并提升指纹识别的可靠度。
根据一些实施例，本实用新型提供了一种能够侦测一手指的指纹的显示装置。显示装置包括一第一基板、设置在第一基板上的一光传感器、设置在第一基板上，并用来产生一侦测光的一像素结构、以及对应光传感器，且设置在光传感器与手指之间的一光准直结构。其中，光准直结构包括一多层结构，且过滤由手指反射的一反射光。
根据一些实施例，本实用新型还提供一种指纹识别芯片，用于在显示装置中侦测一手指的指纹，显示装置包括一光传感器以及一光准直结构，光准直结构设置在光传感器与手指之间。光准直结构包括一多层结构，用以过滤由手指反射的一反射光。指纹识别芯片电连接于光传感器，利用过滤后的反射光绘制一指纹图样，与一已知指纹图样比对，以达到识别功能。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的显示装置的剖视示意图。
图2为本实用新型第一实施例的显示装置的部分功能方块示意图。
图3为本实用新型第一实施例的像素结构的俯视示意图。
图4为本实用新型第一实施例的一变化实施例的光准直结构的剖视示意图。
图5为本实用新型第一实施例的一变化实施例中当光线穿过光准直结构时入射角与出射光的强度的关系图。
图6为本实用新型第一实施例的另一变化实施例的光准直结构的剖视示意图。
图7为本实用新型第一实施例的另一变化实施例中当光线穿过光准直结构时入射角与出射光的强度的关系图。
图8为本实用新型第二实施例的显示装置的剖视示意图。
图9为本实用新型第三实施例的显示装置的剖视示意图。
图10为本实用新型第四实施例的显示装置的剖视示意图。
图11为本实用新型第四实施例的一变化实施例的显示装置的剖视示意图。
图12为本实用新型第五实施例的显示装置的剖视示意图。
图13为本实用新型第五实施例的一变化实施例的显示装置的剖视示意图。
图14为本实用新型第六实施例的显示装置的剖视示意图。
图15为本实用新型第六实施例的一变化实施例的像素结构的俯视示意图。
图16为本实用新型第六实施例的又一变化实施例的像素结构的俯视示意图。
图17为本实用新型第六实施例的再一变化实施例的像素结构的俯视示意图。
图18为本实用新型第七实施例的显示装置的剖视示意图。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600、700 显示装置
102、402、502、602 第一基板
104、204、404、504、604 像素结构
106、206、306、406、506、606、706 光准直结构
106a 上表面
108、208、308、408、508、608、708 光传感器
109 指纹识别芯片
110、210、310 薄膜晶体管层
112、212、312 液晶层
114 彩色滤光层
114a、114b、114c 彩色滤光片
116、216、416 第二基板
118、218、618、718 第三基板
402S、502S1、502S2 表面
6061、7061 第一彩色滤光层
6062、7062 第二彩色滤光层
6063、7063 第三彩色滤光层
620 环状部
622 横跨部
BL 背光模组
BM 黑色矩阵
D1 方向
DE 像素电极
DR 显示区域
EG 封装玻璃
F1 第一膜层
F2 第二膜层
F3 第三膜层
F4 第四膜层
FG 手指
FL 法线
L 侦测光
L1、L2、L3、L’、L3’ 光线
L2’ 出射光
LS 遮光层
LU 发光元件
M1 第一金属层
M2 第二金属层
PR 光阻结构
TFT 薄膜晶体管
TP 触控元件
OP、606a 开口
Figure BDA0002205851100000041
夹角
具体实施方式
本领域技术人员可以通过参考以下的详细描述并同时结合附图而理解本实用新型，须注意的是，为了使读者能容易了解及并使附图简洁，本实用新型的附图只绘出显示装置的一部分，且附图中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本实用新型的范围。
应了解到，当元件或膜层被称为在另一个元件或膜层“上”或“连接到”另一个元件或膜层时，它可以直接在此另一元件或膜层上或直接连接到此另一元件或膜层，或者两者之间存在有***的元件或膜层。相反地，当元件被称为“直接”在另一个元件或膜层“上”或“直接连接到”另一个元件或膜层时，两者之间不存在有***的元件或膜层。
虽然术语第一、第二、第三…可用以描述多种组成元件，但组成元件并不以此术语为限。此术语仅用于区别说明书内单一组成元件与其他组成元件。权利要求中可不使用相同术语，而依照权利要求中元件宣告的顺序以第一、第二、第三…取代。因此，在下文说明书中，第一组成元件在权利要求中可能为第二组成元件。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本实用新型的精神下，将数个不同实施例中的技术特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。
请参考图1、图2和图3，图1为本实用新型第一实施例的显示装置的剖视示意图，图2为本实用新型第一实施例的显示装置的部分功能方块示意图，图3为本实用新型第一实施例的像素结构的俯视示意图，如图1所示，显示装置100包括第一基板102、复数个像素结构104、复数个光准直结构106、复数个光传感器108和第二基板116。为清楚显示像素结构104、光准直结构106与光传感器108的位置，图1仅显示一个光准直结构106与光传感器108，但不限于此。第二基板116设置在第一基板102上，以作为显示装置100被手指FG触摸的基板。第二基板116例如可为覆盖镜片以覆盖第一基板102、像素结构104、光准直结构106和光传感器108，但不以此为限。在一些实施例中，第二基板116例如还可包括偏光片与黏着层，但不限于此。在一些实施例中，第二基板116也还可包括触控元件，用以侦测手指的位置。像素结构104设置在第一基板102上，用以产生光线。每一像素结构相关于一单位的显示效果。本实施例的显示装置100为非自发光显示装置，下文以液晶显示装置为例作进一步描述，但不限于此。在本实施例中，显示装置100还可包括第三基板118、背光模组BL与黑色矩阵BM，像素结构104设置于第一基板102与第三基板118之间，且背光模组BL设置于第一基板102下方，背光模组BL与第一基板102之间可包含一偏光片(未绘示)。第一基板102与第三基板118例如可为玻璃基板，但不以此为限。如图1所示，当显示装置100进行指纹识别时，背光模组BL可产生背光，通过控制像素结构104的透光或遮蔽，让像素结构104中的至少一个可允许背光通过，使得此像素结构104提供侦测光L，且侦测光L在经过手指FG反射后可产生一个或复数个反射光，例如图1所示的光线L1和光线L2，其中光线L1代表反射光中进行方向与光准直结构106的上表面106a的法线方向的夹角(即入射角)较大的光线(即杂散光)，光线L2代表反射光中进行方向与光准直结构106的上表面106a的法线方向的夹角(即入射角)较小的光线。
在本实施例中，像素结构104可包括薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)层110、液晶层112和彩色滤光层114，其中薄膜晶体管层110设置于液晶层112与第一基板102之间，且彩色滤光层114设置于液晶层112与第三基板118之间，但不以此为限。像素结构104还可包括设置在液晶层112与薄膜晶体管层110之间的像素电极DE，但不以此为限。薄膜晶体管层110例如可包括一个或复数个薄膜晶体管TFT，电性连接像素电极DE，从而控制位于像素电极DE上的液晶层112中的液晶分子。图1所示的薄膜晶体管TFT的位置仅为示例，但不以此为限。在一些实施例中，薄膜晶体管TFT可位于黑色矩阵BM的正下方。液晶层112设置于薄膜晶体管层110与彩色滤光层114之间，并可包括液晶材料，例如向列型(nematic)液晶、层列型(smectic)液晶或其他合适的液晶材料，但不以此为限。彩色滤光层114可包括复数个彩色滤光片，但本实用新型不以此为限。根据本实施例，光传感器108设置在第一基板102上，更具体来说，光传感器108位于薄膜晶体管层110中，但不以此为限。此外，光传感器108例如可包括光电二极管、光电晶体管或其他合适的光感测元件，但不以此为限。本实施例中的光传感器108可用来接收侦测光L经由手指FG反射后的反射光，并以此进行指纹识别。详细来说，本实用新型可包括一指纹识别芯片109，其可用于在显示装置100中侦测手指FG的指纹。如图2所示，光传感器108可电连接于一指纹识别芯片109，指纹识别芯片109可通过光传感器108接收的反射光绘制指纹图样，与***内存指纹图样比对，并达到识别功能。指纹识别芯片109可为一独立功能芯片，也可为一整合指纹识别、触控与显示芯片，本实用新型不以此为限。须注意的是，此处的“可用来接收侦测光L经由手指FG反射后的反射光”的光传感器可不限于图1中所示的光传感器108。举例来说，光线L2可被光传感器108接收，且可被定义为入射角较小的准直光，而光线L1可射向光传感器108右侧的另一个光传感器(图1中未示出)，且对于所述光传感器而言可为入射角较大的杂散光，但不以此为限。下文中关于光传感器吸收反射光的内容可参考上述说明，故不再赘述。光准直结构106设置于光传感器108与手指FG之间，用来过滤朝向光传感器108的入射角过大的反射光，使入射角较小的反射光可被光传感器108接收，进而降低同一光传感器108接收到由手指不同部位反射的反射光，从而提升光传感器108所侦测到的影像质量。光准直结构106在方向D1上可与光传感器108重叠，或是说，光准直结构106在方向D1上可覆盖光传感器108，但本实用新型不以此为限。根据本实施例，如图1所示，光准直结构106可设置于液晶层112与第二基板116之间，更具体来说，光准直结构106设置在彩色滤光层114与第三基板118之间以及黑色矩阵BM与第三基板118之间，但不以此为限。在一些实施例中，光准直结构106也可设置于第三基板118与第二基板116之间，或者设置于液晶层112与光传感器108之间。根据本实施例，光准直结构106可包括多层结构，用来过滤侦测光L经由手指FG反射后角度较大的光线L1，使得光线L1无法到达光传感器108，进而改善指纹识别的效果。须注意的是，上述所提到的“用来过滤侦测光L经由手指FG反射后角度较大的光线L1”的光准直结构可不限于图1所示的光准直结构106。举例来说，如上文所述，光线L1可为射向位于图1所示的光传感器108右侧的另一光传感器的大角度杂散光，因此光线L1可由对应于所述另一光传感器的光准直结构(图1未示出)所过滤，并改善所述另一光传感器的指纹识别的效果，而图1所示的光准直结构106可使角度较小的光线L2通过，并过滤掉来自手指FG的其他部位所反射的大角度杂散光(图1未示出)，但不以此为限。下文中关于光准直结构106过滤杂散光的内容可参考上述内容，故不再赘述。
如图3所示，在本实施例中，每一像素结构104都对应至少一个由黑色矩阵BM定义的开口OP，使得每个像素结构104所产生的光线可从对应的开口OP射出。图1所示的彩色滤光片可区分为第一彩色滤光片114a、第二彩色滤光片114b与第三彩色滤光片114c，分别设置于对应的开口OP中，第一彩色滤光片114a、第二彩色滤光片114b与第三彩色滤光片114c可分别具有不同的颜色，使得像素结构104所产生的光线颜色可混和出白色。在本实施例的显示装置100中，光传感器108例如可设置于第二彩色滤光片下，使光传感器108可侦测能通过第二彩色滤光片的光线。举例来说，第二彩色滤光片可为绿色彩色滤光片，但不限于此。
如图3所示，根据本实施例，在方向D1上，至少一部分的光准直结构106可位于开口OP中，用以接收从手指反射的反射光。光准直结构106在方向D1上的面积可大于光传感器108在方向D1上的面积，以有效阻隔角度较大的光线L1。在本实施例中，每一像素结构104可具有用以产生光线的显示区域DR，且显示区域DR可由光准直结构106与黑色矩阵BM定义。光准直结构106的面积可小于显示区域DR在方向D1上的面积。举例来说，光准直结构106在方向D1上的面积与显示区域DR在方向D1上的面积的比值例如可为0.2、0.1、0.05或更少，但不以此为限。根据本实施例，可尽量降低光准直结构106在方向D1上的面积与显示区域DR在方向D1上的面积的比值，以避免用户观看到的影像受到光准直结构106的影响而改变。
如图1所示，显示装置100还可选择性地包括遮光层LS。遮光层LS设置在光传感器108的下方，详细来说，设置在光传感器108与第一基板102之间。遮光层LS在方向D1上可与光传感器108重叠，或是说光传感器108在方向D1上可覆盖遮光层LS。根据本实施例，遮光层LS可阻挡背光(例如光线L3)进入光传感器108中，以避免指纹识别的效果受到光线L3的影响。
请参考图4和图5，图4为本实用新型第一实施例的一变化实施例的光准直结构的剖视示意图，图5为本实用新型第一实施例的一变化实施例中当光线穿过光准直结构时入射角与出射光的强度的关系图。如图4所示，本实施例的光准直结构106可为多层结构，其中多层结构例如可包括复数个第一膜层F1和复数个第二膜层F2，且第一膜层F1和第二膜层F2交替堆叠，但不以此为限。在一些实施例中，多层结构例如可由三种或更多种膜层交替堆叠所形成，本实用新型并不以此为限。根据本实施例，第一膜层F1与第二膜层F2具有不同的折射率。举例来说，第一膜层F1例如可包括具有折射率为1.47的氧化硅，第二膜层F2例如可包括具有折射率为1.85的氮化硅，但不以此为限。此外，多层结构的层数与厚度可根据不同的需求有所改变，本实用新型并不以此为限。举例来说，多层结构可包括11对的第一膜层F1和第二膜层F2，其中第二膜层F2的厚度例如可为74纳米(nm)，最中间的第一膜层F1(即，多层结构中从上计算的第6层第一膜层F1)的厚度例如可为187纳米，其余第一膜层F1的厚度例如可为93纳米，但不以此为限。此外，光准直结构106还可包括第三膜层F3，其中第三膜层F3例如可包括氟化镁(MgF2)，但不以此为限。如图4所示，当光线L’(即图1中的光线L1或光线L2)进入光准直结构106时，光线L’与光准直结构106的上表面106a的法线FL方向(即方向D1)之间可具有夹角
Figure BDA0002205851100000081
(即入射角)。随着夹角
Figure BDA0002205851100000082
的大小不同，光线L’通过光准直结构106之后的出射光L2’的强度也可不同。举例来说，图5中的x轴为夹角
Figure BDA0002205851100000083
的数值，其中夹角
Figure BDA0002205851100000084
的范围为-90度到90度(-90度≦夹角
Figure BDA0002205851100000085
)，y轴则为光强度经过归一化(normalize)之后的数值。详细来说，当夹角
Figure BDA0002205851100000089
的数值为0时，光线L'的行进方向与法线FL的方向相同，而在夹角
Figure BDA0002205851100000086
的数值为正数时，光线L’是从右侧射入光准直结构106，在夹角
Figure BDA0002205851100000087
的数值为负数时，光线L’是从左侧射入光准直结构106。如图5所示，当光线L’以夹角
Figure BDA00022058511000000810
为0度的方式进入光准直结构106之后，出射光L2’的光强度可为最大。此外，当夹角
Figure BDA0002205851100000088
的绝对值大于30度时(即，夹角
Figure BDA00022058511000000814
或夹角
Figure BDA00022058511000000815
)，出射光L2'的强度可降低至最大光强度的60％，其中最大光强度即为上述当夹角
Figure BDA00022058511000000813
为0度时，出射光L2’的强度，但不以此为限。须注意的是，光线L’的颜色例如可包括红色、绿色、蓝色或其他适合的颜色，而光准直结构106中多层结构和其他膜层的材料与厚度可根据光线L’的颜色进行设计，本实用新型并不以此为限。由上述可知，当光线L’进入光准直结构106的夹角
Figure BDA0002205851100000091
过大时，光线L’可视为影响指纹识别的杂散光(例如，图1中的光线L1，但不限于此)，由于本实施例中包括图4所示的多层结构的光准直结构106可有效地阻挡杂散光(例如，降低杂散光进入光准直结构106之后所产生的出射光L2’的光强度)到达光传感器(即图1所示的光传感器108)，因此指纹识别的效果可有效改善。应特别注意的是，本实施例中具有多层结构的光准直结构106与一般光准直器(collimator)的架构不同，且成本远比一般光准直器(collimator)更低，厚度则远比一般覆盖镜片更薄。此特性使得光准直结构106可被利用于本实用新型所有的实施例中。
请参考图6和图7，图6为本实用新型第一实施例的另一变化实施例的光准直结构的剖视示意图，图7为本实用新型第一实施例的另一变化实施例中当光线穿过光准直结构时入射角与出射光的强度的关系图。如图6所示，不同于上述变化实施例，本变化实施例的光准直结构106的多层结构可包括第一金属层M1、第四膜层F4和第二金属层M2，且第四膜层F4设置于第一金属层M1与第二金属层M2之间。第一金属层M1和第二金属层M2例如可包括银，第四膜层F4例如可包括氧化硅，但不以此为限。第一金属层M1和第二金属层M2的材料可相同或不同。第一金属层M1和第二金属层M2具有足够薄的厚度，使得光线能穿透第一金属层M1和第二金属层M2。在一些实施例中，第一金属层M1和第二金属层M2的厚度例如可为25纳米，第四膜层F4的厚度例如可为300纳米，但并不以此为限。图6中光线L’、出射光L2’、夹角
Figure BDA0002205851100000092
(即入射角)和图7中x轴、y轴的定义可类似图4和图5，故在此不再赘述。应用薄金属薄膜共振腔原理，在本变化实施例，当光线L’通过图6所示的光准直结构106时，如图7所示，随着夹角
Figure BDA0002205851100000093
越大，光线L’通过光准直结构106之后的出射光L2’的强度可越小。举例来说，当光线L’以夹角
Figure BDA0002205851100000094
为0度的方式进入光准直结构106时，出射光L2’的光强度可最大，而当夹角
Figure BDA0002205851100000095
的绝对值大于30度时(即，夹角
Figure BDA0002205851100000099
或夹角
Figure BDA00022058511000000910
)，出射光L2'的强度可降低至最大光强度的30％，其中最大光强度即为上述当夹角
Figure BDA0002205851100000098
为0度时，出射光L2’的强度，但不以此为限。因此，本变化实施例中包括图6所示的多层结构的光准直结构106可有效的阻挡杂散光到达光传感器，并改善指纹识别的效果。须注意的是，本变化实施例的光线L’的颜色可包括红色、绿色、蓝色或其他适合的颜色，且图6所示的光准直结构的多层结构的第一金属层M1、第四膜层F4和第二金属层M2的材料和厚度可根据光线L’的颜色进行设计，本实用新型并不以此为限。应特别注意的是，在另一实施例中，第四膜层F4可不限于一层，而可为具有不同厚度或透光率的多层结构。同样地，本实施例中具有双层薄金属薄膜的光准直结构106与一般光准直器(collimator)的架构不同，且成本远比一般光准直器(collimator)更低，厚度则远比一般覆盖镜片更薄。此特性使得光准直结构106可被利用于本实用新型所有的实施例中。
请参考图8，图8为本实用新型第二实施例的显示装置的剖视示意图。本实施例的显示装置200与第一实施例的主要差异在于本实施例的显示装置200的光传感器208并非设置在像素结构204的薄膜晶体管层210中。如图8所示，光传感器208和光准直结构206设置在像素结构204的液晶层212和第二基板216之间，更具体来说，光传感器208和光准直结构206设置在黑色矩阵BM与第三基板218之间，但不以此为限。像素结构204、光传感器208、光准直结构206、第二基板216可类似第一实施例，故在此不再赘述。根据本实施例，由于光传感器208和光准直结构206设置在黑色矩阵BM上，因此光传感器208和光准直结构206在方向D1上可与黑色矩阵BM重叠，如此可避免像素结构204的显示区域受限于光传感器208和光准直结构206。在一些实施例中，光传感器208与光准直结构206在方向D1上也可位于第三基板218与彩色滤光层114之间，且在方向D1上不与黑色矩阵BM重叠，或者与黑色矩阵BM部分重叠，但不以此为限。光准直结构206在方向D1上可与光传感器208重叠，或是说光准直结构206在方向D1上可覆盖光传感器208，因此本实施例中位于光传感器208上的光准直结构206可用来过滤侦测光L经由手指FG反射后角度较大的光线L1，使得光线L1无法到达光传感器208，进而改善指纹识别的效果。再者，由于本实施例中光传感器208可设置在黑色矩阵BM上，因此可不需在光传感器208下方设置遮光层(例如图1所示的遮光层LS)，但不以此为限。本实施例的光准直结构206可适用上述任一变化实施例的光准直结构，在此不多赘述。
请参考图9，图9为本实用新型第三实施例的显示装置的剖视示意图。本实施例的显示装置300与第一实施例的主要差异在于本实施例的显示装置300的光准直结构306并非设置在彩色滤光层114与第三基板118之间以及黑色矩阵BM与第三基板118之间。如图9所示，光准直结构306设置于光传感器308与液晶层312之间，也就是说，本实施例的光准直结构306设置在薄膜晶体管层310中。光传感器308在方向D1上不与黑色矩阵BM重叠，且光准直结构306在方向D1上可覆盖光传感器308。在一些实施例中，光准直结构306在方向D1上可与黑色矩阵BM部分重叠或不与黑色矩阵BM重叠。因此，本实施例的光准直结构306可用来过滤侦测光L经由手指FG反射后角度较大的光线L1，使得光线L1杂散光无法到达光传感器308，进而改善指纹识别的效果。本实施例的显示装置300的其他元件可参考第一实施例，故在此不再赘述。
请参考图10，图10为本实用新型第四实施例的显示装置的剖视示意图。本实用新型第四实施例的显示装置与第一实施例主要的差异在于本实施例的显示装置400为自发光显示装置。本实施例的显示装置400的其他元件可与第一实施例中的相同，故在此不再赘述。须注意的是，由于显示装置400的像素结构404包括发光元件LU，因此显示装置400可不需设置背光模组，但并不以此为限。本实施例的每个像素结构404可包括一发光元件LU，此外，像素结构404还可包括薄膜晶体管TFT以驱动发光元件LU。根据本实施例，光传感器408与发光元件LU设置于第一基板402的同一表面上。具体来说，本实施例的光传感器408和发光元件LU设置在第一基板402的表面402S上，且光传感器408与发光元件LU在方向D1上不重叠，但不以此为限。举例来说，光传感器408与薄膜晶体管TFT可由同一薄膜晶体管层所形成。光准直结构406可设置于第二基板416与光传感器408之间。根据本实施例，光准直结构406可直接形成设置在光传感器408上，但不限于此。
请参考图11，其为本实用新型第四实施例的一变化实施例的显示装置的剖视示意图。如图11所示，在本变化实施例中，光准直结构406可形成在封装玻璃EG的表面上，因此光准直结构406可不与光传感器408接触。再者，本实施例中的光准直结构406在方向D1上可不与发光元件LU重叠，但不以此为限。本实施例的显示装置400的其他元件可与第一实施例中的相同，故在此不再赘述。须注意的是，由于显示装置400的像素结构404包括发光元件LU，因此显示装置400可不需设置背光模组，但并不以此为限。此外，图10和图11所示的显示装置400还可包括设置在第二基板416与封装玻璃EG之间的触控元件TP，但不以此为限。
请参考图12和图13，图12为本实用新型第五实施例的显示装置的剖视示意图，图13为本实用新型第五实施例的一变化实施例的显示装置的剖视示意图。为了简化附图，图12和图13省略了第二基板、偏光片以及黏着层。本实用新型第五实施例与第四实施例主要的差异在于本实施例的显示装置500的光传感器508并非与发光元件LU设置于同一表面。根据本实施例，显示装置500的像素结构504包括发光元件LU，且第一基板502设置于光传感器508与发光元件LU之间，也就是说，本实施例的光传感器508与发光元件LU位于第一基板502的不同表面上。详细来说，光传感器508位于第一基板502的表面502S1上，而发光元件LU位于第一基板502的表面502S2上，但不以此为限。根据本实施例，光准直结构506位于光传感器508与第一基板502之间，其中，如图12所示，光准直结构506可直接形成于第一基板502面对光传感器508的表面上，也就是说，光准直结构506可设置在第一基板502的表面502S1上，然后可将光传感器508设置在光准直结构506上，但本实用新型不以此为限。应特别注意的是，光传感器508与光准直结构506可具有相同的面积，光传感器508也可略小于光准直结构506的面积，以达到较佳的过滤杂散光的效果。
在图13所示的变化实施例中，光准直结构506也可直接先设置在光传感器508上，接着再将光准直结构506和光传感器508的复合结构设置在第一基板502的表面502S1上，但不以此为限。与前述的实施例相同，由于本实施例的光准直结构506在方向D1上与光传感器508重叠，因此在光线进入光传感器508之前，可通过光准直结构506过滤掉杂散光，并改善指纹识别的效果。此外，显示结构500的其他元件与第四实施例的相同，故在此不再赘述。
请参考图14，图14为本实用新型第六实施例的显示装置的剖视示意图。为了简化附图，图14中省略了第二基板、偏光片、和黏着层。此外，图14中的第一基板602、遮光层LS和第三基板618可与第一实施例的相同，故在此不再赘述。如图14所示，显示装置600的光准直结构606的多层结构包括第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063。在本实施例中，第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063可由上而下依序堆叠，但不限于此。第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063可用来吸收不同的颜色，使得任何颜色的光线通过第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063可完全被吸收。举例来说，第一彩色滤光层6061的颜色可为红色、绿色或蓝色的其中一个，第二彩色滤光层6062可为红色、绿色或蓝色的另外一个，而第三彩色滤光层6063可为红色、绿色或蓝色的再另一个，且第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063的堆叠顺序可任意调换。例如，第一彩色滤光层6061可为红色，第二彩色滤光层6062可为绿色，而第三彩色滤光层6063可为蓝色，或者，第一彩色滤光层6061可为红色，第二彩色滤光层6062可为蓝色，而第三彩色滤光层6063可为绿色，本实用新型并不以此为限。举例来说，第一彩色滤光层6061可与第一彩色滤光片114a同时形成，第二彩色滤光层6062可与第二彩色滤光片114b同时形成，第三彩色滤光层6063可与第三彩色滤光片114c同时形成，但不限于此。因此，当入射角过大的杂散光(例如图14所示的光线L’)想进入光传感器608时，光线L'会先经过光准直结构606中的第一彩色滤光层6061、第二彩色滤光层6062和第三彩色滤光层6063，进而全部被吸收并过滤。如此一来，入射角过大的光线L’在到达光传感器608之前可被滤掉，从而改善光传感器608用于指纹识别的效果。为确保入射角过大的光线L’在到达光传感器608之前可被完全滤掉，光准直结构606可包含不只三层彩色滤光层；也就是说，光准直结构606可包含不只一组三层不同色的彩色滤光层，也可以不以一组三层为单位，例如包括四层彩色滤光层。
请参考图15，图15为本实用新型第六实施例的一变化实施例的像素结构的俯视示意图。如图15所示，光准直结构606(即多层结构)在方向D1上可至少位于光传感器608的相对两侧。在本变化实施例中，光准直结构606可为环形结构，且在方向D1上围绕光传感器608，但不以此为限。举例来说，光准直结构606可具有一开口606a，对应由黑色矩阵BM定义的一开口OP。本实施例的开口606a在方向D1上的大小可约略相同于或大于光传感器608在方向D1上的面积，并小于由黑色矩阵BM定义的开口OP的大小。此外，光准直结构606在方向D1上可与黑色矩阵BM至少部分重叠，且部分的光准直结构606与光传感器608在方向D1上可设置在开口OP中，但不以此为限。在一些实施例中，开口606a的大小也可约略相同于由黑色矩阵BM定义的开口OP的大小。如此一来，光线L’在到达光传感器608之前可被全部吸收，从而改善光传感器608用于指纹识别的效果。在一些实施例中，光准直结构606也可完全与黑色矩阵BM重叠，使得光准直结构606的开口606a对应由黑色矩阵BM定义的开口OP。
请参考图16和图17，图16为本实用新型第六实施例的又一变化实施例的像素结构的俯视示意图，图17为本实用新型第六实施例的再一变化实施例的像素结构的俯视示意图。如图16所示，在方向D1上，光准直结构606除了围绕光传感器608之外，还例如可延伸穿过光传感器608。举例来说，光准直结构606可包括环状部620以及横跨部622，其中环状部围绕光传感器608，且横跨部可与光传感器608重叠。
此外，如图17所示，在方向D1上，光准直结构606也可位于光传感器608的两侧，而不围绕光传感器608。须注意的是，上述变化实施例仅为示例性的，本实用新型并不以此为限。只要光准直结构606具有过滤掉杂散光的效果，其在方向D1上可以任意方式设置在光传感器608的周围。
请参考图18，图18为本实用新型第七实施例的显示装置的剖视示意图。本实用新型第七实施例与第六实施例主要的差异在于本实施例的显示装置700还包括光阻结构PR。显示装置700中除了光阻结构PR外的元件可与第六实施例中的相同，故在此不再赘述。根据本实施例，光阻结构PR可设置在第三基板718和光准直结构706(多层结构)之间。在本实施例中，光阻结构PR例如可包括低折射率的材料，使得光阻结构PR的折射率可小于第三基板718的折射率。根据本实施例，由于光阻结构PR设置于光准直结构706与第三基板718之间，因此当光线L3’从第三基板718朝向光传感器708行进时，光线L3’可因光阻结构PR与第三基板718之间的接口产生发散偏折而更容易进入光准直结构706中的第一彩色滤光层7061、第二彩色滤光层7062和第三彩色滤光层7063，进而全部被吸收并过滤。如此一来，光线L3’在到达光传感器708之前可被滤掉，从而改善光传感器708用于指纹识别的效果。
综上所述，本实用新型提供了一种显示装置，该显示装置包括了位于光传感器上方的光准直结构。光准直结构可包括多层结构，且多层结构例如可由复数个第一膜层和第二膜层交替堆叠(还可包括第三膜层)所形成、由第一金属层、第四膜层和第二金属层依序堆叠所形成或由第一彩色滤光层、第二彩色滤光层和第三彩色滤光层依序堆叠所形成。本实用新型的光准直结构可将具有较大入射角的杂散光在被光传感器接收之前过滤掉，从而改善指纹识别的效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (19)

1.一种能够侦测一手指的指纹的显示装置，其特征在于，用以侦测一手指的指纹，所述显示装置包括：
一第一基板；
一光传感器，设置在所述第一基板上；
一像素结构，设置在所述第一基板上，并用来产生一侦测光；以及
一光准直结构，对应所述光传感器，且设置在所述光传感器与所述手指之间；
其中，所述光准直结构包括一多层结构，用以过滤由所述手指反射的一反射光。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在一垂直方向上，所述光准直结构与所述光传感器重叠，所述多层结构包括复数层第一膜层和复数层第二膜层，各所述第一膜层与各所述第二膜层交替堆叠，且各所述第一膜层和各所述第二膜层具有不同的折射率。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在一垂直方向上，所述光准直结构与所述光传感器重叠，所述多层结构包括一第一金属层、一第三膜层和一第二金属层，且所述第三膜层设置于所述第一金属层与所述第二金属层之间。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括一第二基板，与所述第一基板相对设置，其中所述像素结构包括一薄膜晶体管层、一液晶层以及一彩色滤光层，所述薄膜晶体管层设置于所述液晶层与所述第一基板之间，所述彩色滤光层设置于所述液晶层与所述第二基板之间，且所述光传感器位于所述薄膜晶体管层中。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述光准直结构设置于所述光传感器与所述液晶层之间。
6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述光准直结构设置于所述液晶层与所述第二基板之间。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括一第二基板，其与所述第一基板相对设置，其中所述像素结构包括一薄膜晶体管层、一液晶层以及一彩色滤光层，所述薄膜晶体管层设置于所述液晶层与所述第一基板之间，所述彩色滤光层设置于所述液晶层与所述第二基板之间，且所述光传感器与所述光准直结构位于所述液晶层与所述第二基板之间。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述像素结构包括一发光元件，且所述光传感器与所述发光元件设置于所述第一基板的同一表面上。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述像素结构包括一发光元件，且所述第一基板设置于所述光传感器与所述发光元件之间。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述光准直结构直接形成于所述第一基板面对所述光传感器的表面上。
11.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述光准直结构直接形成于所述光传感器上。
12.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在一垂直方向上，所述多层结构至少位于所述光传感器的相对两侧，所述多层结构包括一第一彩色滤光层、一第二彩色滤光层和一第三彩色滤光层，且所述第一彩色滤光层、所述第二彩色滤光层和所述第三彩色滤光层依序堆叠。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述第一彩色滤光层、所述第二彩色滤光层和所述第三彩色滤光层用以吸收不同的颜色。
14.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，在所述垂直方向上，所述多层结构至少围绕所述光传感器。
15.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，还包括一光阻结构和一第二基板，其中所述光阻结构设置在所述多层结构和所述第二基板上，且所述光阻结构的折射率小于所述第二基板的折射率。
16.一种指纹识别芯片，其特征在于，用于在一显示装置中侦测一手指的指纹，所述显示装置包括一光传感器以及一光准直结构，所述光准直结构设置在所述光传感器与所述手指之间；
其中，所述光准直结构包括一多层结构，用以过滤由所述手指反射的一反射光；其中，所述指纹识别芯片电连接于所述光传感器，利用所述过滤后的反射光绘制一指纹图样，与一已知指纹图样比对，以达到识别功能。
17.如权利要求16所述的指纹识别芯片，其特征在于，在一垂直方向上，所述光准直结构与所述光传感器重叠，所述多层结构包括复数层第一膜层和复数层第二膜层，各所述第一膜层与各所述第二膜层交替堆叠，且各所述第一膜层和各所述第二膜层具有不同的折射率。
18.如权利要求16所述的指纹识别芯片，其特征在于，在一垂直方向上，所述光准直结构与所述光传感器重叠，所述多层结构包括一第一金属层、一第三膜层和一第二金属层，且所述第三膜层设置于所述第一金属层与所述第二金属层之间。
19.如权利要求16所述的指纹识别芯片，其特征在于，在一垂直方向上，所述多层结构至少位于所述光传感器的相对两侧，所述多层结构包括一第一彩色滤光层、一第二彩色滤光层和一第三彩色滤光层，且所述第一彩色滤光层、所述第二彩色滤光层和所述第三彩色滤光层依序堆叠。
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