定向光学单元和显示器制造技术

一种定向光学单元和显示器。本发明专利技术涉及嵌入诸如指纹图像传感器这样的光学成像传感器的平板显示器。本公开提供一种嵌入图像传感器的平板显示器，该平板显示器包括：显示面板，其包括显示区域和非显示区域；以及定向光学单元，其具有与显示面板对应的长度和宽度以及厚度，并且被附接在显示面板的顶表面上，其中，定向光学单元包括：盖板；光辐射膜，其与盖板下面的显示区域对应；光入射膜，其被设置在盖板的下面；低折射层，其被设置在光辐射膜和光入射膜的下面，并附接在显示面板的顶表面上；反射层，其覆盖盖板的与光入射膜面对的一个上边缘侧和与一个上边缘侧连接的一个垂直侧；以及光源，其被设置在显示面板的横向侧面处。

【技术实现步骤摘要】
定向光学单元和显示器
本公开涉及嵌入诸如指纹图像传感器这样的光学成像传感器的平板显示器。尤其是，本公开涉及一种包括提供定向光的超薄基板的光学成像传感器以及嵌入该光学成像传感器的平板显示器。
技术介绍
已经开发出包括笔记本电脑、平板个人计算机(或PC)、智能电话、个人数字助理、自动取款机和/或搜索信息系统在内的各种基于计算机的系统。由于这些装置使用和存储各种个人信息以及商业信息和商业秘密，因此需要加强安全性以防止这些重要数据泄露。为此，已经提出了一种使用识别授权用户的生物信息的图像传感器来加强安全性的方法。例如，指纹传感器通常用于在进行登记和认证时增强安全性。指纹传感器用于感测用户的指纹。指纹传感器可分为光学指纹传感器和电容式指纹传感器。光学指纹传感器使用诸如发光二极管(或LED)这样的光源来照射光并且使用CMOS(或互补金属氧化物半导体)图像传感器来检测由指纹的脊部反射的光。由于光学指纹传感器可使用LED灯来扫描指纹，因此要求传感器配备有用于执行扫描处理的附加装置。在增加用于扫描图像的对象尺寸方面是有限制的。因此，在将光学指纹传感器应用于各种应用(诸如与显示装置组合)方面存在限制。对于常规光学指纹传感器，已知有于2006年6月26日登记的其标题为“Adisplayapparatushavingfingerprintidentificationsensor(具有指纹识别传感器的显示设备)”的韩国专利10-060817以及于2006年4月21日公布的其标题为“Displaydeviceincludingfingerprintingdevice(包括指纹装置的显示装置)”的韩国专利申请10-2016-0043216。上述光学指纹传感器被配置为使用显示区域作为用于输入用户的选择的触摸区域和用于感测指纹的感测区域。然而，这种光学指纹传感器使用具有非常低的方向性的散射(或发散)光。因此，在识别准确的指纹图案方面存在限制。当使用诸如具有高方向性的红外激光这样的准直光时，很难产生覆盖更宽区域的感测光。因此，指纹传感区域被限制在小区域中。为了在更宽的扫描区域上照射准直光，需要特定扫描结构，使得该系统不适于便携式或个人显示装置。因此，对于嵌入指纹传感器的便携式设备，主要使用电容式指纹传感器。然而，电容式指纹传感器也有许多问题。电容式指纹传感器被配置为检测与指纹传感器接触的指纹的脊部与谷部之间的电流差异。对于常规电容式指纹传感器，已知有于2013年11月21日公布的其标题为“CapacitiveSensorPackaging(电容式传感器封装)”的美国专利申请2013/0307818。上述电容式指纹传感器被配置为嵌入有特定按钮的组装类型。它包括电容板和具有用于检测指纹的脊部与谷部之间的电容存储的电路的硅晶圆。通常，因此指纹的脊部和谷部的尺寸非常小，约为300μm～500μm(微米)，所以电容式指纹传感器需要高分辨率的传感器阵列和用于处理指纹检测的集成芯片(或IC)。为此，硅晶圆被配置为包括在一个基板上的传感器阵列和IC。然而，当高分辨率传感器阵列和IC形成在相同的硅晶圆上时，需要用于将按钮与指纹传感器结合的组装结构。因此，结构将非常复杂，并且可能进一步增大非显示区域(或者边框区域)。在一些情况下，按钮(即，智能电话的主键)将与指纹传感器重叠，使得整个装置的厚度将变厚。此外，用于指纹的感测区域将取决于按钮的尺寸。为了解决上述问题和限制，已经提出了触摸传感器区域被用来感测指纹的一些技术。例如，已知有于2013年10月22日登记的其标题为“Capacitivetouchsensorforidentifyingafingerprint(用于识别指纹的电容式触摸传感器)”的美国专利8,564,314以及于2014年8月18日登记的其标题为“Acapativetouchscreenforintegratedoffingerprintrecognition(用于集成指纹识别的电容式触摸屏)”的韩国专利10-1432988。在诸如智能电话的个人便携式设备的一般情况下，附接有附加透明膜以保护显示玻璃面板。当将上述技术应用于个人便携式设备时，由于在其上附接保护膜，所以正确地感测或识别指纹的性能将显著降低。一般而言，即使附接有保护膜，也可正确地操作触摸功能。然而，即使保护膜的厚度非常薄，对于用于感测指纹的电容存储量的差异的检测能力也可能由于保护膜而劣化。对于嵌入电容式指纹传感器的显示器，通常可在显示器的盖玻璃上进一步附接保护膜或硬化玻璃。在这种情况下，识别能力可能会劣化。也就是说，盖玻璃的总厚度可能会影响电容式指纹传感器的灵敏度。在此期间，在感测光源中使用的散射光可能会影响光学指纹传感器的灵敏度。当使用准直光来增强光学指纹传感器的灵敏度时，需要笨重的和/或复杂的光学装置，使得其很难应用于个人移动设备的显示器。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本公开的目的是提供一种嵌入超薄光学图像传感器(或光学图像识别设备)的平板显示器。本公开的另一目的是提供一种具有其中显示面板的大部分或全部表面将被用于感测区域的光学图像传感器的平板显示器。本公开的又一目的是提供一种嵌入其中的定向光被用作覆盖大表面的感测光的光学图像传感器的平板显示器。本公开的又一目的是提供一种嵌入光学图像传感器的平板显示器，其中减少通过用于形成定向光的全息元件处的光损失来提高光效率。为了实现以上目的，本公开提供一种应用于嵌入图像传感器的显示器的定向光学单元，其中，所述定向光学单元具有厚度以及与所述显示器的显示面板对应的长度和宽度，并且被附接在所述显示面板的顶表面上，所述定向光学单元包括：盖板，该盖板具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸；光辐射膜，该光辐射膜被设置在所述盖板的表面上，并且与所述显示面板的显示区域对应；光入射膜，该光入射膜被设置在所述光辐射膜的一个横向侧面处的所述显示区域的外侧，并且所述光入射膜被设置在所述盖板的表面上；低折射层，该低折射层被设置在所述光辐射膜和所述光入射膜的表面上，并附接在所述显示面板的顶表面上；反射层，该反射层覆盖所述盖板的与所述光入射膜面对的一个上边缘侧和与所述一个上边缘侧连接的一个垂直侧；以及光源，该光源与所述光入射膜面对地设置在所述显示面板的横向侧面处。在一个实施方式中，所述光源向限定在所述光入射膜的表面上的入射点提供入射光；所述光入射膜包括第一全息图案以将所述入射光转换成具有满足所述盖板的全内反射条件的入射角的传播光，并且将所述传播光发送到所述盖板中；所述光辐射膜包括第二全息图案以将所述传播光中的一部分转换为具有满足所述盖板的顶表面处的全内反射条件和穿过所述低折射层的透射条件的反射角的感测光。在一个实施方式中，所述入射角大于所述光辐射膜与所述低折射层之间的第一全内反射临界角，并且大于所述盖板的上表面处的第二全内反射临界角。在一个实施方式中，所述反射角大于所述盖板与空气之间的第一全内反射临界角，并且小于所述光辐射膜与所述低折射层之间的第二全内反射临界角。在一个实施方式中，所述传播光具有在包括沿长轴方向的长度轴和沿宽度方向的宽度轴的水平面上的扩散角，并且在包括所述长度轴和沿厚度方向的厚度轴的垂直平面上保持准直状态。在一个实施方式中，所述扩散角至少等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于嵌入图像传感器的显示器的定向光学单元，其中，所述定向光学单元具有厚度以及与所述显示器的显示面板对应的长度和宽度，并且被附接在所述显示面板的顶表面上，所述定向光学单元包括：盖板，该盖板具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸；光辐射膜，该光辐射膜被设置在所述盖板的表面上，并且与所述显示面板的显示区域对应；光入射膜，该光入射膜被设置在所述光辐射膜的一个横向侧面处的所述显示区域的外侧，并且所述光入射膜被设置在所述盖板的表面上；低折射层，该低折射层被设置在所述光辐射膜和所述光入射膜的表面上，并附接在所述显示面板的顶表面上；反射层，该反射层覆盖所述盖板的与所述光入射膜面对的一个上边缘侧和与所述一个上边缘侧连接的一个垂直侧；以及光源，该光源与所述光入射膜面对地设置在所述显示面板的横向侧面处。

【技术特征摘要】
2016.12.13 KR 10-2016-01696061.一种应用于嵌入图像传感器的显示器的定向光学单元，其中，所述定向光学单元具有厚度以及与所述显示器的显示面板对应的长度和宽度，并且被附接在所述显示面板的顶表面上，所述定向光学单元包括：盖板，该盖板具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸；光辐射膜，该光辐射膜被设置在所述盖板的表面上，并且与所述显示面板的显示区域对应；光入射膜，该光入射膜被设置在所述光辐射膜的一个横向侧面处的所述显示区域的外侧，并且所述光入射膜被设置在所述盖板的表面上；低折射层，该低折射层被设置在所述光辐射膜和所述光入射膜的表面上，并附接在所述显示面板的顶表面上；反射层，该反射层覆盖所述盖板的与所述光入射膜面对的一个上边缘侧和与所述一个上边缘侧连接的一个垂直侧；以及光源，该光源与所述光入射膜面对地设置在所述显示面板的横向侧面处。2.根据权利要求1所述的定向光学单元，其中，所述光源向限定在所述光入射膜的表面上的入射点提供入射光，其中，所述光入射膜包括第一全息图案以将所述入射光转换成具有满足所述盖板的全内反射条件的入射角的传播光，并且将所述传播光发送到所述盖板中，并且其中，所述光辐射膜包括第二全息图案以将所述传播光中的一部分转换为具有满足所述盖板的顶表面处的全内反射条件和穿过所述低折射层的透射条件的反射角的感测光。3.根据权利要求2所述的定向光学单元，其中，所述入射角大于所述光辐射膜与所述低折射层之间的第一全内反射临界角，并且大于所述盖板的上表面处的第二全内反射临界角。4.根据权利要求2所述的定向光学单元，其中，所述反射角大于所述盖板与空气之间的第一全内反射临界角，并且小于所述光辐射膜与所述低折射层之间的第二全内反射临界角。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹娥罗，柳昇万，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR