具有成角度的反射器的光学传感器制造技术

描述了用于在显示器的活动区域中使用光学传感器进行光学成像的系统和方法。光学传感器包括定位在检测器平面中的一组检测器元件；透明层；以及在透明层中的一组第一反射表面。第一组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自显示器的一部分感测区的光且反射所接收的光。光学传感器还包括第二组反射表面，第二组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自第一组反射表面的所传送的光，并且还朝向该组检测器元件中的一个反射所接收的光。

Optical Sensors with Angled Reflectors

The system and method for optical imaging using optical sensors in the active area of the display are described. The optical sensor includes a set of detector elements positioned in the detector plane, a transparent layer and a set of first reflective surfaces in the transparent layer. Each reflecting surface in the first set of reflecting surfaces is positioned to receive light from a part of the sensing area of the display and to reflect the received light. The optical sensor also includes a second set of reflecting surfaces, each of which is positioned to receive light transmitted from the first set of reflecting surfaces and also to reflect the received light towards one of the detector elements.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有成角度的反射器的光学传感器
本公开一般涉及光学传感器，并且更具体地涉及具有成角度的反射器的光学传感器。
技术介绍
对象成像在各种应用中是有用的。作为示例，生物计量识别系统对生物计量对象成像以用于认证和/或检验结合识别系统的设备的用户。生物计量成像提供可靠的、非入侵的方式来检验个体身份以用于识别的目的。各种类型的传感器可以被用于生物计量成像。如同各种其他生物计量特性，指纹基于有区别的个人特性并因而提供可靠的机制来识别个体。因而，指纹传感器具有许多潜在的应用。例如，指纹传感器可以用来提供固定应用中的访问控制，所述固定应用诸如为安全检查点。指纹传感器也可以用来提供移动设备中的访问控制，所述移动设备诸如为蜂窝电话、可穿戴智能设备(例如，智能手表和活动跟踪器)、平板计算机、个人数据助理(PDA)、导航设备以及便携式游戏设备。因此，一些应用，特别是关于移动设备的应用，可能要求不但在尺寸上小而且高度可靠的识别系统。大多数市售的指纹传感器基于光学感测技术或电容性感测技术。尽管电容性指纹传感器提供某些优点，但大多数市售的电容性指纹传感器难以通过远距离感测精细的脊和谷的特征，从而要求指纹接触接近于感测阵列的感测表面。对于电容性传感器，通过厚层检测指纹仍然是巨大的挑战，所述厚层诸如是保护许多智能电话和其他移动设备的显示器的厚护罩玻璃(在本文中有时称为“护罩透镜”)。为了解决此问题，常常在显示器旁边的区域中的护罩玻璃中形成切口，并且将分立的电容性指纹传感器(常常与机械按钮集成)放置在切口区域中，使得其可以在不必通过护罩玻璃进行感测的情况下检测指纹。对于切口的需要使得难以在设备的正面形成齐平的表面，从而减损用户体验并且使制造复杂化。设备外壳中的孔也可以允许湿气或污染物进入设备。机械按钮的存在也占据宝贵的设备实体资源。使用光学指纹传感器的解决方案通常要求光学元件在光到达传感器元件之前对光进行调节。遗憾的是，将常规的光学元件适配进相对小的空间中的有限的可用高度内(诸如电子设备的显示堆叠中所见的那样)仍然是个挑战。
技术实现思路
一方面提供了用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器。光学传感器包括多个成像像素，每个成像像素对要被成像的生物计量输入对象的一部分进行成像。每个成像像素包括被定位在检测器平面中的第一检测器元件；第一反射表面，第一反射表面被定位成接收来自显示器的第一感测区的光并且反射所接收的光；以及第二反射表面，第二反射表面被定位成接收来自第一反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于检测器平面的路径且朝向第一检测器元件反射该光。另一方面提供一种显示器，该显示器具有用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器。光学传感器包括定位在检测器平面中的一组检测器元件；透明层；在透明层中的一组第一反射表面，第一组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自显示器的一部分感测区的光并且反射所接收的光；以及第二组反射表面，第二组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自第一组反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于检测器平面的路径且朝向该组检测器元件中的检测器元件反射所接收的光。另一方面提供一种用于制造光学指纹传感器的方法。该方法包括用具有第一折射率的第一透明材料形成第一透明层；在第一透明层的顶部上形成空隙阵列，空隙具有成角度的表面；在第一成角度的表面处形成第一反射表面并且在第二成角度的表面处形成第二反射表面，其中第一反射表面被配置成接收来自上方的光且朝向第二反射表面反射光，并且第二反射表面被配置成接收所反射的光且配置成还朝向检测器元件反射该光。该方法还包括用具有第二折射率的第二透明材料形成第二透明层；其中第二透明材料填充空隙阵列。附图说明图1是感测系统的示例的框图。图2A-2C是用于对输入对象进行成像的传感器布置的示意图，其中检测器元件检测来自上方的光。图3是用于对输入对象进行成像的传感器布置的示意图，其中检测器元件检测来自下方的光。图4A-4C图示了用于对输入对象进行成像的传感器布置的顶视图。图5A-5B图示了用于制造传感器布置的过程。具体实施方式以下具体描述在本质上是示例性的，而不意在限制本公开或本公开的应用和用途。此外，不存在受前面的
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技术介绍
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技术实现思路
、附图说明或以下具体实施方式中所呈现的任何明示的或暗示的理论所束缚的意图。转至附图，并且如本文中更加详细地描述的那样，实施例提供了系统和方法来对诸如包括指纹的生物计量对象的输入对象进行光学成像。特别地，描述了用于包括成像像素阵列的屏内(in-display)光学成像系统的系统和方法，所述成像像素阵列包括类双镜潜望镜布置。当与显示器中的检测器元件的阵列以及对应的读出电路结合时，成像系统适于将生物计量传感器(诸如指纹传感器)与显示器(诸如例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器或有机LED(OLED)显示器)集成。包括双镜布置的每个成像像素充当光学元件，该光学元件限制了由每个检测器可见的视域以及其在生物计量(例如手指)上的采样区域。传感器布置可以作为显示器的部分被制造，例如，制造在显示器的封装玻璃(就LCD而言是滤色玻璃)或活动背板上。该布置降低了光学传感器的厚度并且使对显示图像质量的干扰最小化或消除。图1是根据本公开的实施例的具有传感器100的示例性感测系统的框图。传感器100可被配置成向电子系统(也称为“电子设备”)提供输入。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、电子书阅读器、个人数字助理(PDA)，以及可穿戴计算机(诸如智能手表和活动追踪器设备)。附加的示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备(包括遥控器和鼠标)和数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其他示例包括远程终端、信息站和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等)。其他示例包括通信设备(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。传感器100可以实现为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。根据本公开，传感器100可以集成为电子设备的显示器的部分。视情况而定，传感器100可以使用以下方式中的任何一种或多种来与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连件。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。传感器100配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。在一个实施例中，输入对象140是手指，并且传感器100实现为指纹传感器(也称为“指纹扫描器”)，所述指纹传感器配置成检测输入对象140的指纹特征。在其他实施例中，传感器100可以实现为脉管传感器(例如，用于手指静脉识别)、手形传感器、或接近传感器(诸如触摸板、触摸屏、和/或其他触摸传感器设备)。感测区120涵盖传感器100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中传感器100能够检测输入(例如，由一个或多个输入对象140所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器，所述光学传感器包括：多个成像像素，每个成像像素对要被成像的所述生物计量输入对象的一部分进行成像，每个成像像素进一步包括：第一检测器元件，其被定位在检测器平面中；第一反射表面，所述第一反射表面被定位成接收来自所述显示器的第一感测区的光并且反射所接收的光；第二反射表面，所述第二反射表面被定位成接收来自所述第一反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于所述检测器平面的路径且朝向所述第一检测器元件反射该光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.30 US 15/2830071.一种用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器，所述光学传感器包括：多个成像像素，每个成像像素对要被成像的所述生物计量输入对象的一部分进行成像，每个成像像素进一步包括：第一检测器元件，其被定位在检测器平面中；第一反射表面，所述第一反射表面被定位成接收来自所述显示器的第一感测区的光并且反射所接收的光；第二反射表面，所述第二反射表面被定位成接收来自所述第一反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于所述检测器平面的路径且朝向所述第一检测器元件反射该光。2.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面以基本上平行于所述检测器平面的路径反射所接收的光。3.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一检测器元件被定位在所述第一反射表面和所述第二反射表面的下方。4.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一检测器元件被定位在所述第一反射表面和所述第二反射表面的上方。5.根据权利要求1所述的光学传感器，还包括形成多个孔口的阻挡层，其中所述第一反射表面通过所述孔口中的至少一个来接收来自所述感测区的光。6.根据权利要求5所述的光学传感器，其中将所述孔口的宽度、所述第一反射表面和所述第二反射表面的宽度，以及所述第一检测器元件的光检测器表面面积组合来限定接收光锥，其中所述接收光锥对应于所述生物计量输入对象的区域。7.根据权利要求5所述的光学传感器，其中所述阻挡层包括在除了所述孔口之外的区域阻隔光的遮蔽表面。8.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第二反射表面包括第一侧和第二侧，所述第一侧被配置成接收来自所述第一反射表面的所反射的光，并且所述第二侧被配置成接收来自所述显示器的第二感测区的光且还朝向第三反射表面反射来自所述第二感测区的光。9.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一检测器元件形成于显示背板中。10.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面被定位成以在一组显示元件之间形成光学路径的方式朝向所述第二反射表面反射所接收的光。11.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面被定位成以跨显示元件形成光学路径的方式朝向所述第二反射表面反射所接收的光。12.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面和所述第二反射表面中的至少一个是弯曲的。13.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面和所述第二反射表面是镜像表面。14.根据权利要求1所述的光学传感器，其中所述第一反射表面和所述第二反射表面是由第一和第二材料之间的边界形成的，其中所述第一和第二材料的折射率提供用于在所述边界处的全内反射。15.一种显示器，其包括用于对所述显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器，所述显示器包括：一组检测器元...

【专利技术属性】
技术研发人员：M米恩科，P史密斯，AA富马尼，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US