CN108109523A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，其包括：显示面板，其被配置成位于透明基板下并且朝向透明基板在显示区域上显示图像；显示面板下的指纹传感器，用于检测接触透明基板的指纹；以及驱动集成电路(驱动IC)，被配置成驱动显示面板。

Description

显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月25日提交的韩国专利申请第10-2016-0158471号以及于2017年4月26日提交的韩国专利申请第10-2017-0053800号的优先权，其如同在此完全阐述一样通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种在屏幕上具有指纹传感器的显示装置。
背景技术
随着计算机技术的进步，已经开发了用于各种目的的基于计算机的系统，例如膝上型计算机、台式计算机、智能电话、个人数字助理、自动柜员机、搜索引导系统等。这些系统通常存储大量机密数据诸如商业信息或商业秘密，以及关于个人私生活的个人信息，需要加强安全性来保护这些数据。
为此，在常规技术中，已经提出了通过使用用于感测生物特征信息的传感器来加强安全性的方法。其中一个已知的示例是指纹传感器，其可以通过经由指纹的系统注册或认证来加强安全性。指纹传感器是检测人类指纹的传感器。指纹传感器可以分为光学指纹传感器、电容式指纹传感器、超声波传感器等。
通常，指纹传感器被置于屏幕外部的特定区域，如Home(主页)按钮。指纹传感器可以被置于屏幕外部的边框区域中，在这种情况下边框区域较宽。可以改变显示面板的结构以将指纹传感器设置在显示面板上。
指纹传感器可以被置于液晶显示装置(LCD)上。在屏幕区域中，指纹传感器当位于显示面板与背光单元(BLU)之间时是可见的。背光单元BLU中的棱镜片由于其结构而具有许多空气间隙，这使得难以在显示面板下方设置指纹传感器，特别是超声波指纹传感器。
发明内容
因此，本发明涉及具有能够在不增加边框尺寸或改变显示面板结构的情况下检测屏幕上的指纹的指纹传感器的显示装置。
本发明的示例实施方式提供了一种显示装置，其包括：透明基板；显示面板，其被配置成位于透明基板下并且朝向透明基板在显示区域上显示图像；显示面板下的指纹传感器，用于检测接触透明基板的指纹；以及驱动集成电路(驱动IC)，被配置成驱动显示面板。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步理解并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是根据本发明的第一示例实施方式的显示装置的截面图；
图2是根据本发明的第二示例实施方式的显示装置的截面图；
图3是在图1和图2所示的第一柔性基板中形成有通孔的示例的截面图；
图4是根据本发明的第三示例实施方式的显示装置的截面图；
图5是根据本发明的第四示例实施方式的显示装置的截面图；
图6是根据本发明的第五示例实施方式的显示装置的截面图；
图7是根据本发明的第六示例实施方式的显示装置的截面图；
图8是根据本发明的第七示例实施方式的显示装置的截面图；
图9是根据本发明的第八示例实施方式的显示装置的截面图；
图10是根据本发明的示例实施方式的其中图8和图9中所示的第一柔性基板在没有通孔的情况下连接至主机系统的主板的示例的截面图；
图11是示出根据本发明的示例实施方式的位于屏幕上的指纹传感器的示例和用于指示指纹传感器的位置的用户界面方法的示例的智能手机屏幕的平面图；
图12示出根据本发明的示例实施方式的定向光源装置的截面图和平面图；
图13是根据本发明的示例实施方式的图12所示的透明基板内的光路的平面图；
图14示出根据本发明的示例实施方式的位于显示面板上的定向光源装置的截面图和平面图；
图15是根据本发明的示例实施方式的根据介质和超声波指纹传感器之间存在还是不存在空气层而变化的超声波路径的图；
图16是根据本发明的示例实施方式的用于提高光学指纹传感器的光接收效率的透镜的图；
图17是根据本发明的示例实施方式的在定向光源装置中的根据透明基板介质和光学指纹传感器之间存在还是不存在空气层而变化的光路的图；以及
图18至图21是不透明膜的图。
具体实施方式
根据本发明的示例实施方式的显示装置可以基于诸如电致发光显示器的自发光器件来实现。电致发光显示器可以主要分为无机发光显示器和有机发光显示器。有源矩阵型有机发光显示器的像素利用有机发光二极管(以下称为“OLED”)发光。
通过参考示例实施方式和附图的以下详细描述，可以更容易地理解本发明的各个方面和特征以及实现本发明的方法。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的示例实施方式。而是，提供这些示例实施方式使得本公开将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的概念，并且本发明由所附权利要求限定。
用于描述本发明的示例实施方式的附图中所示的形状、尺寸、比例、角度、数目等仅仅是示例，而不限于附图中所示的那些。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。在描述本发明时，为了避免不必要地模糊本发明，将省略对相关公知技术的详细描述。当使用术语“包括”、“具有”，“由……组成”等时，只要未使用术语“仅”即可添加其他部分。除非明确说明，单数形式可以解释为复数形式。
即使没有明确说明，也可以将元件解释为包括误差容限。
当使用术语“上”、“上方”、“下”、“接着”等来描述两个部件之间的位置关系时，只要不使用术语“紧接地”或“直接地”，一个或更多个部件可以位于两个部件之间。
应当理解，尽管术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。因此，在不脱离本发明的技术精神的情况下，下面讨论的第一元件可以被称为第二元件。
在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
本发明的各种示例实施方式的特征可以部分地或全部地彼此组合，并且可以以各种方式技术上相互作用或一起运行。示例实施方式可以独立地或彼此组合地执行。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的各种示例实施方式。在下面的示例实施方式中，将参照有机发光显示器作为电致发光显示器的示例进行描述。然而，应当注意，本发明的技术精神不限于有机发光显示器，而是可以应用于包括无机发光材料的无机发光显示器。
图1是根据本发明的第一示例实施方式的显示装置的截面图。根据本发明的所有实施方式的显示装置的所有部件可操作地耦接和配置。
参照图1，根据本实施例的显示装置包括用于在显示区域上显示图像的显示面板(其包括部件14、15、16、17和19)，位于显示面板下方用于感测显示区域上的指纹的指纹传感器23以及用于驱动显示面板的驱动集成电路(以下称为“IC”)25。在显示面板上设置有覆盖与指纹接触的显示区域的透明基板11。指纹传感器23设置在显示区域上以检测显示区域上的指纹图案。
指纹传感器23位于与显示面板相对的位置。指纹传感器23设置在显示面板的与用户指纹的接触位置相反的侧上，基板在指纹传感器23与用户指纹的接触位置之间。
显示面板可以是但不限于诸如塑料OLED显示器的柔性显示装置的柔性显示面板。在塑料OLED显示器中，显示面板包括：背板19，接合到背板19上的有机薄膜17，形成在有机薄膜17上的显示区域，设置在显示区域上的触摸传感器阵列15，以及接合至触摸传感器阵列15上的偏振膜14。显示区域是包括显示图像的像素阵列16的屏幕。
偏振膜14通过防止外部光在显示面板上反射来提高室外的可见度。偏振膜14可以包括圆偏振器(或λ/4板)。偏振膜14用粘合剂13例如光透明粘合剂OCA接合在透明基板11上。
背板19可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基板。背板19防止水分渗透以保持像素阵列16不暴露于湿气并支承像素阵列16。有机薄膜17可以是薄的PI(聚酰亚胺)膜基板。在有机薄膜17上可以形成有多个缓冲层(未示出)，多个缓冲层是绝缘材料。在有机薄膜17上可以形成有用于提供施加至像素阵列16和触摸传感器阵列15的电力或信号的布线。
像素阵列16包括数据线、与数据线交叉的栅极线以及以矩阵布置的像素，以构成再现输入图像的屏幕。每个像素包括发光元件。在一个示例中，每个像素可以包括OLED和用于OLED的驱动电路。像素阵列16上的数据线连接至驱动IC 25并且接收来自驱动IC 25的数据信号。触摸传感器阵列15由触摸传感器驱动器驱动以检测触摸输入，并将每个触摸输入的坐标和标识码(ID)发送至主机系统。
指纹传感器模块23安装在第一柔性基板24上。指纹传感器模块23可以被实现为光学指纹传感器，其通过利用从指纹脊和谷反射的光量的差异来检测指纹图案。光学指纹传感器可以包括诸如CCD(电荷耦合器件)或CIS(CMOS图像传感器)的图像传感器。当处于指纹识别模式时，光学指纹传感器能够使用由像素阵列16产生、朝向透明基板11投射并从指纹反射的光来检测指纹图案。光学指纹传感器可以通过利用从包括透明基板11的定向光源装置SLS接收的光而不是通过使用像素作为光源来检测指纹图案。
指纹传感器模块23可以通过使用超声波指纹传感器来检测指纹图案。超声波指纹传感器可以通过利用超声波发射器向透明基板11发送超声波并分析从指纹的脊和谷反射的超声波来检测指纹图案。
这种指纹传感器模块23能够在不影响边框尺寸的情况下检测指纹图案，因为它位于像素阵列16下方，而没有改变显示面板的结构。
指纹传感器23的接收部定位成与显示面板相对以面向透明基板11。接收部包括检测指纹图案的检测器面。指纹传感器模块23接合至显示面板，使得指纹传感器模块23的接收部面向透明基板11。指纹传感器模块23与显示面板之间的空气间隙可能显着劣化传感器性能或使得不能进行指纹感测。因此，指纹传感器模块23的接收部用粘合剂22接合至显示面板的背板19。粘合剂22可以是光学透明粘合剂(OCA)、压敏粘合剂(PSA)等。
泡沫垫20和金属层21可以堆叠在显示面板的背板19上。泡沫垫20由泡沫树脂制成并吸收振动或冲击。金属层21是阻止电磁干扰(EMI)的金属例如Cu的层。
在泡沫垫20和金属层21中形成有使背板19暴露的孔30，使得指纹传感器模块23接合至背板19。指纹传感器模块23被置于孔30内，其接收部接合至背板19。中框27可以具有孔，该孔使插入有指纹传感器模块23的孔暴露。
由于指纹传感器23被埋置在形成在泡沫垫20和金属层21中的孔30中，所以可以减小透明基板11上的指纹与指纹传感器23之间的距离。指纹传感器23的埋置结构可以提高超声波或光接收的效率，从而提高指纹感测性能。
驱动IC 25通过将输入图像的数据转换成数据信号并将其输出至像素阵列上的数据线来驱动像素。驱动IC 25可以包括触摸传感器驱动器。驱动IC 25安装在第二柔性基板26上。
第一柔性基板24的一端连接至中框27的底部的内侧的指纹传感器模块23。第一柔性基板24的另一端通过中框27的第一孔暴露于中框27的底部的外侧。第一柔性基板24的另一端连接至第二柔性基板26。第一柔性基板24和第二柔性基板26中每个可以被实现为FPCB(柔性印刷电路板)。如果第一柔性基板24和第二柔性基板26不需要同步或对准，则它们可以彼此分隔开，如图8和图9所示。
中框27可以由诸如塑料的树脂制成。中框27容纳显示面板、指纹传感器模块23、驱动IC 25等。中框27的侧壁的顶部可以利用双面胶带20接合至透明基板11。修饰膜12可以接合至透明基板11。图像、标识、文字等可以印刷在修饰膜12上。
有机薄膜17的一端朝向显示面板的背部弯曲并且连接至第二柔性基板26的一端。心轴18接合至背板19和泡沫垫20的侧面并且支承有机薄膜17的弯曲部。
第二柔性基板26的另一端通过中框27的第二孔暴露于中框27的底部的外侧并且连接至第一柔性基板24的另一端。驱动IC 25安装在通过中框27的底部露出的第二柔性基板26上。
如图3所示，第一柔性基板24可以具有多个通孔。指纹传感器模块23安装在第一柔性基板24的第一侧24a上，并且连接至驱动IC 25和/或主机系统的主板的布线24d形成在与第一侧24a相反的第二侧24b上。填充在通孔中的金属填充物24c将指纹传感器模块23连接至布线24d，从而将指纹传感器模块23连接至主机系统的主板和/或驱动IC 25。主机系统通过第一柔性基板24连接至指纹传感器模块23以与指纹传感器模块23交换数据并控制指纹传感器模块23。
主机系统可以是以下任何一个：电视系统、机顶盒、导航系统、个人计算机(PC)、家庭影院系统、移动系统、可穿戴系统和虚拟现实系统。主机系统将输入图像的像素数据传送至驱动IC 25。主机系统执行链接到来自触摸传感器驱动器的坐标的应用，并且基于从指纹传感器模块23接收到的指纹信息进行用户认证。
显示面板可以被实现为形成在玻璃基板上的OLED显示器。在这种情况下，可以用一个玻璃基板替代背板19和有机薄膜17。
指纹传感器在不改变显示面板的情况下接合至显示面板的下侧。指纹传感器模块23设置在显示面板的像素阵列上。因为像素阵列16由于OLED发光而显示输入图像，所以当显示图像时，指纹传感器模块23不被用户可见。
图2是根据本发明的第二示例实施方式的显示装置的截面图。与图1的示例实施方式中的那些部件基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图2，本发明的显示装置还包括设置在透明基板11与显示面板之间的定向光控制器(其包括部件31、32和33)。定向光控制器包括光源33、光入射元件31和光出射元件32。定向光控制器还可以包括低折射率层。
光源33被设置在透明基板11的一个边缘下方。光入射元件31和光出射元件32被设置在透明基板11与显示面板之间。光入射元件31和光出射元件32接合至透明基板11，并且显示面板的偏振膜14接合至光出射元件32。
来自光源33的光在透明基板11内以全反射的角度被折射，并在透明基板11内传播。光出射元件32调节光的在基板内全反射的部分的角度。其全反射的角度被光出射元件32变窄的光可以从透明基板11的顶部反射，穿过低折射率层，并且投射到光学指纹传感器的接收部。光入射元件31和光出射元件32可以被实现为包括全息图案的光学装置。
除了定向光控制器之外的其他部件与图1的上述示例实施方式的部件基本上相同。
图4是根据本发明的第三示例实施方式的显示装置的截面图。与图1的示例实施方式中的部件基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图4，除了指纹传感器模块23接合至泡沫垫20之外，该示例实施方式与上述第一示例实施方式基本相同。金属层21具有用于插入指纹传感器模块23的孔。泡沫垫20没有用于插入指纹传感器模块的孔。
由于泡沫垫20是有机材料，所以当指纹传感器模块23被实现为超声波指纹传感器时泡沫垫20不干扰超声波传播。当指纹传感器模块23被实现为超声波指纹传感器时，希望使用具有高透明度的有机材料作为泡沫垫20，以便保持泡沫垫20不吸收由指纹传感器模块23接收的光。
图5是根据本发明的第四示例实施方式的显示装置的截面图。与图4的示例实施方式中的部件基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图5，本发明的显示装置还包括设置在透明基板11与显示面板之间的定向光控制器。定向光控制器包括光源33、光入射元件31和光出射元件32。定向光控制器还可以包括低折射率层。定向光控制器与图2中所示的定向光控制器基本相同。
图6是根据本发明的第五示例实施方式的显示装置的截面图。与前述示例实施方式中的部件基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图6，除了在中框27中形成有露出指纹传感器模块23所在位置的孔之外，该示例实施方式与上述第一示例实施方式基本相同。金属层21具有用于插入指纹传感器模块23的孔。
图7是根据本发明的第六示例实施方式的显示装置的截面图。与前述示例实施方式中的部件基本相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图7，本发明的显示装置还包括设置在透明基板11与显示面板之间的定向光控制器。定向光控制器包括光源33、光入射元件31和光出射元件32。定向光控制器还可以包括低折射率层。定向光控制器与图2和图5中所示的定向光控制器基本相同。
图8是根据本发明的第七示例实施方式的显示装置的截面图。与前述示例实施方式中的部件基本相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图8，除了第一柔性基板24和第二柔性基板26分隔开之外，该示例实施方式与上述第三示例实施方式基本相同。
指纹传感器模块23不需要连接至驱动IC 25。在这种情况下，安装有指纹传感器模块23的第一柔性基板24在没有如图10所示的通孔的情况下可以连接至主机系统的主板。
图9是根据本发明的第八示例实施方式的显示装置的截面图。与前述示例实施方式中的部件基本相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略对它们的详细描述，或者可以简要地讨论。
参照图9，本发明的显示装置还包括设置在透明基板11与显示面板之间的定向光控制器。定向光控制器包括光源33、光入射元件31和光出射元件32。定向光控制器还可以包括低折射率层。定向光控制器与图2和图5中所示的定向光控制器基本相同。
图11是智能手机屏幕的平面图，其示出位于屏幕上的指纹传感器的示例和用于指示指纹传感器的位置的用户界面方法的示例。
参照图11，在本发明的显示装置中，指纹传感器模块23位于其上显示输入图像的像素阵列16的下方。在图11的(a)中，虚线111表示指纹传感器在屏幕上的位置。当用户尝试通过指纹识别来解锁智能手机时，显示装置在屏幕上显示指纹传感器的位置，如图11的(b)中的附图标记“112”所示。当用户触摸指纹传感器模块23的附近113时，显示装置可以显示指示指纹传感器的位置112的图像，以允许用户触摸指纹传感器上的屏幕，如图11的(c)所示。
图12至图14是详细示出图2、图5、图7和图9中应用的定向光源装置的操作的图。
图12示出了定向光源装置SLS的截面图和平面图。图13是图12中所示的透明基板CP内的光路的平面图。图14示出了位于显示面板DP上的定向光源装置SLS的截面图和平面图。
参照图12，定向光源装置SLS包括透明基板CP和将定向光投射到透明基板CP的定向光控制器(其包括部件LS、CHOE和VHOE)。透明基板CP可以实现为但不限于在前述示例实施方式中的透明基板11。定向光控制器可以被实现为但不限于前述示例实施方式中的光源33、光入射元件31和光出射元件32。定向光控制器还可以包括低折射率层LR。
定向光控制器是将准直光散射在透明基板CP内的大区域上的光学装置。期望光源LS提供准直光。
光出射元件VHOE和光入射元件CHOE接合至透明基板CP的下表面。光出射元件VHOE是提供出射光束300的光学装置。光学指纹传感器的接收部(或光接收部)位于光出射元件VHOE下方。
光入射元件CHOE是使得来自光源LS的准直光在透明基板CP中传播时具有方向性的光学装置。光入射元件CHOE可以位于显示面板的边缘上，因为它与图像识别不直接相关。光入射元件CHOE需要面向光源LS。
光出射元件VHOE和光入射元件CHOE位于同一平面上。考虑到制造工艺，期望光出射元件VHOE和光入射元件CHOE形成在单个膜上的单独区域中。光出射元件VHOE和光入射元件CHOE可以是有全息图案的全息元件。在这种情况下，具有光出射元件VHOE的图案的母膜和具有光入射元件CHOE的图案的母膜可以被设置成彼此相邻，然后可以将两个全息图案同时复制在单个全息记录膜上。
低折射率层LR被设置在元件VHOE和CHOE与显示面板之间。低折射率层LR的折射率比透明基板CP和光出射元件VHOE的折射率低。
透明基板CP可以由折射率为1.5的透明基板制成。光出射元件VHOE和光入射元件CHOE是透明全息记录膜，其折射率可以等于或略高于透明基板CP的折射率。此处，为了便于说明，假设光出射元件VHOE和光入射元件CHOE的折射率等于透明基板CP的折射率。优选地但不是必须地，低折射率层LR的折射率与目标指纹IM的折射率相似。例如，低折射率层LR可以具有约1.4的折射率，其与人皮肤的折射率1.39接近。
光源LS被设置成与光入射元件CHOE相对。期望光源LS如激光器一样提供高度准直的光。当应用于具有内置指纹识别的显示装置时，光源LS可以提供对用户不可见的红外激光束。
来自光源LS的准直光的入射光束100具有给定的截面面积，并且被提供至在光入射元件CHOE上定义的入射点IP。期望入射光束100沿垂直于入射点IP的表面的方向进入。然而，本发明不限于此，并且如果需要，入射光束100可以与入射点IP的表面垂直的方向成倾斜角度进入。
光入射元件CHOE将入射光束100转换成具有入射角的行进光束200，并将其发送到透明基板CP的内部。此处，期望入射角大于透明基板CP的内部全反射临界角。结果，行进光束200在透明基板CP内全部反射，并且沿着与透明基板CP的长度相对应的X轴行进。
光出射元件VHOE将行进光束200的一些行进光束转换成出射光束300并将其折射到透明基板CP的上表面。行进光束200的剩余部分被全部反射并在透明基板CP内行进。出射光束300从透明基板CP的上表面全部反射掉，但是穿过下表面上的低折射率层LR。也就是说，出射光束300用作从透明基板CP的上表面全部反射掉并穿过下表面的检测光束(或感测光束)400。
当出射光束300从光入射元件CHOE行进时，出射光束300由光出射元件VHOE逐渐射出。在这种情况下，出射光束300中的光量由光出射元件VHOE的光提取效率决定。例如，在行进光束200第一次接触光出射元件VHOE的第一发光区域中，如果光出射元件VHOE的光提取效率为3％，则提取初始入射光束100的3％作为出射光束300，而初始入射光束的97％作为行进光束200继续被全部反射和行进。之后，在第二发光区域中，提取初始入射光束100的2.91％(等于剩余97％的3％)作为出射光束300。
以这种方式，提取出射光束300直到其到达透明基板CP的远边缘。利用这种均匀的光提取效率，随着行进光200行进的更远，光提取量逐渐减小。为了保持出射光束300中的光量随着行进光束200行进而恒定，期望光出射元件VHOE的光提取效率被设计成指数地增加。
当在由沿着长度和厚度的轴组成的XZ平面(或“竖直平面”)上观察时，行进光束200保持如入射光束100那样准直。另一方面，在由沿着长度和宽度的轴组成的XY平面(或“水平平面”)上，行进光束200优选但不一定具有扩展角以提供与透明基板CP的区域相对应的图像检测区域。例如，如果可能的话，期望光出射元件VHOE被置于与光输出部分LOT的整个区域相对应。此外，扩展角等于或大于从入射点IP连接至透明基板CP的与光入射元件CHOE相对的另一侧上的两个端点P1和P2的两个线段的内角。
光入射元件CHOE所在的区域可以被定义为光输入部LIN。光出射元件VHOE所在的区域可以被定义为光输出部LOT。此外，光输出部LOT也可以是光沿其行进的光行进部。
例如，如果来自光源LS的准直光的截面面积为0.5mm×0.5mm，则光入射元件CHOE可以具有与透明基板CP的宽度相对应的长度和约3mm至5mm的宽度。光入射元件CHOE可以跨透明基板CP的宽度布置。
参照图13，将描述透明基板CP内的路径，沿着该路径，来自光源的准直红外光束转换成用于图像检测的定向红外光束。
来自光源LS的入射光束100沿垂直于光入射元件CHOE上的入射点IP的表面的方向进入。光入射元件CHOE将入射光束100转换成以入射角(θ)折射的行进光束200，并将其发送到透明基板CP的内部。
行进光束200的入射角(θ)优选地但不一定大于光出射元件VHOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR。例如，如果透明基板CP和光出射元件VHOE的折射率为1.5并且低折射率层LR的折射率为1.4，则光出射元件VHOE与低折射率层LR的界面上的全反射临界角TVHOE_LR为约69度。因此，期望入射角(θ)大于69度。例如，入射角(θ)可以被设定为70度至75度的范围。
由于透明基板CP的上表面与空气层AIR接触，所以行进光束200从透明基板CP的上表面全部反射掉。这是因为透明基板CP与空气层AIR之间的界面处的全反射临界角TCP_AIR为约41.4度。也就是说，只要入射角(θ)大于光出射元件VHOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR，则入射角(θ)总是大于透明基板CP与空气层AIR之间的界面处的全反射临界角TCP_AIR。
光出射元件VHOE将行进光束200中的一定量的光转换成具有反射角(α)的出射光束300，并将其发送回透明基板CP的内部。出射光束300是用于识别接触透明基板CP的上表面的指纹IM的图案的光束。如果在透明基板CP的表面上没有物体，则出射光束300一定被全部反射并发送到位于定向光源装置SLS下方的光学指纹传感器。出射光束300在从透明基板CP的上表面全部反射掉之后，用作在定向光源装置SLS下方传播的检测光束400。
接合至显示面板的下侧的光学指纹传感器能够通过接收检测光束400来区分透明基板CP上的指纹图案图像。
如图14所示，根据本发明的显示装置包括定向光源装置SLS和位于定向光源装置SLS下方的显示面板DP。具体地，这种显示装置可以以图2、图5、图7和图9中所示的结构来实现。
参照图14，通过光入射元件CHOE将入射光束100转换成行进光束200。行进光束200以在XY平面上具有扩展角的方式进行转换，XY平面是由沿着长度的X轴和沿宽度的Y轴构成的水平面。此外，行进光束200原样保持在XZ平面上准直，XZ平面是由沿着长度的X轴和沿着厚度的Z轴构成的竖直面。
优选地但不是必须地，扩展角等于或大于从入射点IP连接至透明基板CP的与光出射元件CHOE相对的另一侧上的两个端点的两个线段的内角。在这种情况下，行进光束200如以具有扩展角的三角形展开的方式行进。结果，图像感测区域可以在三角形内。因此，当应用于指纹识别装置时，感测区域SA可以对应于条纹圆。
如果感测区域SA形成在显示面板DP的中心处或者在显示面板DP的与光入射元件CHOE相对的上边缘的一部分处，那么期望出射光束300的光量在感测区域SA中最大。为此，光出射元件VHOE的光提取效率可以被设计成位置的函数，使得其在与感测区域SA相对应的部分中最高，并且在其他部分中最低或接近于零。
图15是根据介质与超声波指纹传感器之间存在还是不存在空气层而变化的超声波路径的图。图15中的介质150是包括透明基板、光出射元件、低折射率层和显示面板的介质。如果介质150中没有空气层152，如图15的(A)所示，则超声波可以通过介质150并被指纹IM反射掉并被超声波指纹传感器的接收部接收。另一方面，如果在超声波指纹传感器与介质150之间存在空气层152，则如图15的(B)所示，来自超声波指纹传感器的超声波不会达到指纹IM那么远，而是从介质150的表面反射掉，因此不能感测到指纹图案。
类似地，在光学指纹传感器23的情况中，如果在光学指纹传感器23与介质150之间存在空气层，则光学指纹传感器23的光接收效率低，这降低了感测性能。另外，如图16的(A)所示，如果将透镜23a设置在光学指纹传感器23的接收部的前方，则光被透镜23a准直并被导向到接收部上，因此即使在接收部的前方存在空气层，也可以进行指纹感测。如图16的(B)所示，透镜23a可以在由光学指纹传感器23中的圆柱形侧壁23c提供的空间内与接收部23b相对。侧壁23a的顶部用粘合剂22接合至显示面板。
图17是定向光源装置SLS中的根据透明基板介质与光学指纹传感器之间存在还是不存在空气层而变化的光路的图，其中光通过定向光源装置SLS在透明基板内被全部反射。当光在介质150内被全部反射时，如图17的(A)所示，如果介质150与光学指纹传感器23之间存在空气层152，则没有光被导向到光学指纹传感器，因此不可能进行指纹感测。当然，通过使用上述低折射率层，一些光可能由于空气层被导向光学指纹传感器23，但是空气层的存在可能降低光学指纹传感器23的光接收效率。当光在介质150内被全部反射时，如图17的(B)所示，如果介质150与光学指纹传感器23之间没有空气层152，则光被导向光学指纹传感器，因此可以进行指纹感测。
在本发明中，如图1至图9所示，指纹传感器23在没有空气层的情况下接合至显示面板，并且指纹传感器23被埋置在显示面板的泡沫垫20和/或金属层21中的孔中。相应地，由于透明基板11上的指纹与指纹传感器23之间没有空气层，并且可以减小它们之间的距离，本发明使得能够使用指纹传感器23进行准确的指纹感测。
为了将指纹传感器23埋置入显示面板中，由于对泡沫垫20和金属层21进行冲压的工艺的公差，如图18所示，在泡沫垫20和金属层21与指纹传感器23之间可以设置有间隙29。该间隙29可以在显示图像的屏幕上看到。如图18至图20所示，不透明膜50可以覆盖指纹传感器23及其周围的间隙29，以保持间隙29不可见。不透明膜50可以是但不限于一侧涂覆有粘合剂的黑色或深色膜。
图18至图20示出了图1和图2所示的指纹传感器23的埋置结构中覆盖指纹传感器23和其周围的间隙29的不透明膜50。图21示出了图4和图5所示的指纹传感器23的埋置结构中覆盖指纹传感器23和其周围的间隙29的不透明膜50。
参照图18至图21，不透明膜50接合至金属层21和指纹传感器23上，以覆盖指纹传感器23及其周围的间隙29。不透明膜50可以是黑色或深色粘合剂膜或树脂。
用于将指纹传感器23接合至背板19上的粘合剂22可以是透明粘合剂或不透明粘合剂。不透明粘合剂可以是有色粘合剂。透明粘合剂的示例可以是透明OCR，并且有色粘合剂的示例可以是深色或黑色OCR，但是本发明不限于此。当使用不透明粘合剂作为粘合剂22时，可以省略不透明膜50，如图19所示，这是因为不透明粘合剂可以代替不透明膜50。
可以利用诸如OCA的粘合剂28将泡沫垫20接合至背板19。如图20所示，指纹传感器23可以使用与泡沫垫20相同的粘合剂28接合至背板19上，而不是使用单独的粘合剂22。
用于阻挡可见波长的光并且使紫外光通过的UV通过滤光器可以混合至与指纹传感器23的接收部相对的粘合剂22和28。在这种情况下，不需要将单独的UV通过滤光片添加至光学指纹传感器。
如上所述，根据本发明的实施方式的显示装置通过将指纹传感器模块设置在具有发光二极管的像素阵列下方并将指纹传感器模块接合至显示面板，能够在不增加边框尺寸或改变显示面板结构的情况下检测屏幕上的指纹。此外，本发明通过在用于阻挡电磁干扰EMI的金属层中形成孔以及将指纹传感器模块插入孔中，能够确保指纹触摸的透明基板与指纹传感器模块之间的超声波或光的路径。
虽然已经参照若干示例实施方式对实施方式进行了描述，但是应当理解，本领域技术人员可以在本公开内容的原理的精神和范围内设计出大量其他的修改和实施方式。更具体地，可以在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内对主题组合设置的部件和/或设置进行各种变化和修改。除了部件和/或设置方面的变化和修改之外，替代性用途对于本领域技术人员来说也是明显的。

Claims (18)

1.一种显示装置，包括：
透明基板；
显示面板，被配置成位于所述透明基板下，并且朝向所述透明基板在显示区域上显示图像；
在所述显示面板下的指纹传感器，用于检测接触所述透明基板的指纹；以及
驱动集成电路，被配置成驱动所述显示面板。
2.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
不透明膜，被配置成位于所述指纹传感器下。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述指纹传感器被设置在所述显示面板的与指纹接触位置相反的侧上，所述透明基板和所述显示面板在指纹接触位置与所述指纹传感器之间。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述指纹传感器包括超声波指纹传感器或光学指纹传感器。
5.根据权利要求2所述的显示装置，还包括：
在所述显示面板下的泡沫垫；以及
在所述泡沫垫下的金属层，
其中，所述金属层包括使所述泡沫垫暴露的孔，并且所述指纹传感器在所述孔中接合至所述泡沫垫的表面。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述不透明膜被配置成在所述指纹传感器下覆盖所述孔。
7.根据权利要求2所述的显示装置，还包括：
在所述显示面板下的泡沫垫；以及
在所述泡沫垫下的金属层，
其中，所述泡沫垫和所述金属层包括使所述显示面板暴露的孔，并且所述指纹传感器在所述孔中接合至所述显示面板的表面。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述不透明膜被配置成在所述指纹传感器下覆盖所述孔。
9.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
在所述显示面板的一个边缘上的光入射元件；
在所述显示面板的所述显示区域中的光出射元件；以及
光源，被布置成与所述光入射元件相对并将光投射到所述光入射元件。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述光入射元件和所述光出射元件中的每个包括全息图案。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面板包括：
有机薄膜上的像素阵列，并且所述像素阵列具有各自包括发光二极管的多个像素；
所述像素阵列上的触摸传感器阵列；
所述触摸传感器阵列上的偏振膜；以及
所述有机薄膜下的背板。
12.根据权利要求11所述的显示装置，还包括：
第一柔性基板，被设置在设置有指纹传感器的地方；以及
第二柔性基板，被设置在设置有所述驱动集成电路的地方。
13.根据权利要求12所述的显示装置，还包括心轴，其中，所述有机薄膜的一端具有被弯曲并连接至所述第二柔性基板的弯曲部，并且所述心轴支承所述有机薄膜的所述弯曲部。
14.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述指纹传感器的位置被显示在所述显示面板的屏幕上。
15.根据权利要求1所述的显示装置，还包括布置在所述指纹传感器的接收部前方的透镜。
16.根据权利要求1所述的显示装置，还包括框，所述框被配置成容纳所述显示面板、所述指纹传感器和所述驱动集成电路，并且所述框的侧壁接合至所述透明基板。
17.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述指纹传感器通过粘合剂接合至所述显示面板的表面。
18.根据权利要求17所述的显示器，其中，所述粘合剂是不透明的。
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