CN107422788B - 嵌入有光学成像传感器的平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及嵌入有光学成像传感器如指纹图像传感器的平板显示器。本公开内容提出了一种嵌入有图像传感器的平板显示器，包括：显示板，包括显示区域和非显示区域；以及定向光学单元，具有沿显示板的厚度轴的厚度、沿显示板的长度轴的长度和沿显示板的宽度轴的宽度，并且附接在显示板的顶表面上，其中，定向光学单元向显示区域提供感测光，以及其中，感测光被准直并定向为预定方向。

Description

嵌入有光学成像传感器的平板显示器
技术领域
本公开内容涉及嵌入有光学成像传感器如指纹图像传感器的平板显示器。特别地，本公开内容涉及嵌入有光学成像传感器的平板显示器，所述平板显示器包括提供定向光的超薄基底和光学成像传感器。
背景技术
已经开发了包括笔记本计算机、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/或检索信息系统的各种基于计算机的系统。当这些装置使用并存储各种个人信息以及商业信息和商业秘密时，需要增强安全性以防止这些重要的信息被泄漏。
为此，已经提出了一种用于使用识别经授权的用户的生物信息的图像传感器来增强安全性的方法。例如，当执行注册和认证时，指纹传感器通常用于提高安全性。指纹传感器用于感测用户的指纹。指纹传感器可以被分类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光源如发光二极管(或LED)来辐射光并且使用CMOS(或互补金属氧化物半导体)图像传感器来检测被指纹的脊反射的光。由于光学指纹传感器可以使用LED光扫描指纹，所以传感器需要配备有用于执行扫描过程的附加装置。从而，存在以下限制：增大了用于扫描图像的对象的尺寸。因此，限制了将光学指纹传感器应用于各种应用(如与显示装置组合的应用)。
对于常规的光学指纹传感器，已知于2006年6月26日登记的标题为“A displayapparatus having fingerprint identification sensor”的韩国专利10-060817和于2016年4月21日公开的标题为“Display device including fingerprinting device”的韩国专利申请10-2016-0043216。
以上提到的光学指纹传感器被配置成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，该光学指纹传感器使用具有非常低的方向性的漫射(发散)光。因此，对识别准确的指纹图案存在限制。当使用准直光如具有高方向性的红外激光时，生成覆盖较宽区域的感测光会非常困难。因此，指纹感测区域被限制在小的区域中。为了在较宽的扫描区域上辐射准直光，需要特定的扫描结构，使得该系统不适合于便携式的或个人的显示设备。
因此，对于嵌入有指纹传感器的便携式装置，主要使用电容式指纹传感器。然而，电容式指纹传感器也具有许多问题。
电容式指纹传感器被配置成检测在指纹传感器上接触的指纹的脊与谷之间的电的差异。对于常规电容式指纹传感器，已知于2013年11月 21日公开的标题为“CapacitiveSensor Packaging”的美国专利申请 2013/0307818。
以上提到的电容式指纹传感器被配置为嵌入有特定按钮的组装型。其包括电容板和硅晶片，该硅晶片具有用于检测指纹的脊与谷之间的电容存储量的电路。通常，由于指纹的脊和谷的尺寸非常细小，约300～500μm (微米)，所以电容式指纹传感器需要高分辨率传感器阵列和集成芯片(或 IC)以用于处理指纹检测。为此，硅晶片被配置成在一个基底上包括传感器阵列和IC。
然而，当高分辨率传感器阵列和IC形成在同一硅晶片上时，需要用于将按钮与指纹传感器接合的组装结构。因此，该结构将非常复杂，并且还可能增大非显示区域(或边框区域)。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是厚的。此外，用于指纹的感测区域将取决于按钮的尺寸。
为了解决以上提到的问题和限制，已经提出了触摸传感器区域被用于感测指纹的一些技术。例如，已知于2013年10月22日登记的标题为“Capacitive touch sensor foridentifying a fingerprint”的US 8,564,314 以及于2014年8月18日登记的标题为“Acapative touch screen for integrated of fingerprint recognition”韩国专利10-1432988。
在个人便携式装置如智能电话的一般情况下，另外的透明膜被附接以用于保护显示器玻璃板。当对个人便携式装置应用以上提到的技术时，由于在其上附接了保护膜，所以准确地感测或识别指纹的性能将会显著降低。通常，即使附接了保护膜，也可以正常地操作触摸功能。然而，即使保护膜非常薄，保护膜也可能使得用于感测指纹的电容存储量的差异的检测能力退化。
对于嵌入有电容式指纹传感器的显示器，通常保护膜或硬化玻璃还可能被附接在显示器的盖玻片上。在那种情况下，可能会使识别能力退化。也就是说，盖玻片的总厚度可能影响电容式指纹传感器的灵敏度。与此同时，在感测光源中使用的漫射光可能影响光学指纹传感器的灵敏度。当使用准直光来提高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，从而难于应用于个人移动装置的显示器。
发明内容
为了克服以上提到的缺点，本公开内容的目的是提出一种嵌入有超薄光学图像传感器(或光学图像识别设备)的平板显示器。本公开内容的另一目的是提出一种具有光学图像传感器的平板显示器，其中，显示板的大部分表面或整个表面将被用于感测区域。本公开内容的又一目的是提出一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，其中，使用定向光作为覆盖大表面的感测光。本公开内容的又一目的是提出一种嵌入有超薄且大面积光学图像传感器的平板显示器，所述超薄且大面积的光学图像传感器的分辨率和灵敏度非常高和/或是最高的。
为了实现以上目的，本公开内容提出了一种嵌入有图像传感器的平板显示器，包括：显示板，所述显示板包括显示区域和非显示区域；以及定向光学单元，所述定向光学单元具有沿显示板的厚度轴的厚度以及沿显示板的长度轴的长度和沿显示板的宽度轴的宽度，并且附接在显示板的顶表面上，其中，定向光学单元向显示区域提供感测光，以及其中，感测光被准直并定向为预定方向。
在一个实施例中，定向光学单元包括：盖板，所述盖板具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸；光辐射膜，所述光辐射膜在盖板下方且对应于显示区域；光入射膜，所述光入射膜在盖板下方于光辐射膜的一个侧面处布置在显示区域的外部；低折射率层，所述低折射率层布置在光辐射膜和光入射膜的下方、附接在显示板的顶表面上、并且具有低于盖板和光辐射膜的折射率；以及光源，所述光源以面向光入射膜的方式布置在显示板的一个侧面处或显示板的下方。
在一个实施例中，光源将入射光提供至限定在光入射膜的表面上的入射点；其中，光入射膜包括第一全息图案，所述第一全息图案用于将入射光转换成具有满足盖板的内部全反射条件的入射角的传播光，并且用于将传播光传送至盖板；以及其中，光辐射膜包括第二全息图案，所述第二全息图案用于将传播光中的一些传播光转换成感测光，所述感测光具有满足盖板的顶表面处的全反射条件和透过低折射率层的透射条件的反射角。
在一个实施例中，传播光在包括长度轴和宽度轴的水平平面上具有扩展角，并且在包括长度轴和厚度轴的竖直平面上保持准直状态；其中，入射角大于光辐射膜与低折射率层之间的第一界面处的内部全反射临界角；以及其中，反射角大于盖板与空气层之间的第二界面处的全反射临界角，并且小于光辐射膜与低折射率层之间的第一界面处的内部全反射临界角。
在一个实施例中，扩展角至少等于第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接入射点和盖板的面向光入射膜的相对侧的一端，并且所述第二线连接入射点和盖板的相对侧的另一端。
在一个实施例中，定向光学单元还包括：水平准直膜，所述水平准直膜被布置成沿着传播光的传播方向与光入射膜分离，并且被布置成具有所述宽度，其中，扩展角至少等于在第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接入射点和水平准直膜的一端，并且所述第二线连接入射点和水平准直膜的另一端，以及其中，水平准直膜包括第三全息图案，所述第三全息图案用于水平地准直在与所述宽度对应的水平平面上具有扩展角的传播光。
在一个实施例中，定向光学单元还包括：水平准直膜，所述水平准直膜布置在盖板的面向光入射膜的相对侧处的非显示区域中，其中，光入射膜包括第三全息图案，所述第三全息图案用于将入射光转换成具有与入射角不同的全反射角的全反射光，并且用于将全反射光传送至盖板；其中，扩展角至少等于第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接入射点和水平准直膜的一端，并且所述第二线连接入射点和水平准直膜的另一端，其中，水平准直膜包括第四全息图案，所述第四全息图案用于水平地准直在与所述宽度对应的水平平面上具有扩展角的传播光、用于将全反射光转换成传播光、并且用于将传播光传送至光入射膜，以及其中，光辐射膜的第二全息图案用于透射全反射光。
本公开内容提出了一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，所述光学图像传感器通过提供定向光(或“取向”)作为感测光而具有高分辨率识别能力或灵敏度。与在用于指纹传感器的常规技术中使用的漫射光相比，因为使用根据本公开内容的定向光来感测图像而没有光的任何损失，从而本公开内容具有高分辨率和高灵敏度的优点。本公开内容提出了一种嵌入有大面积光学图像传感器的平板显示器，其中，使用全息技术在与显示板对应的大面积上扩展准直红外激光光束以用作感测光。本公开内容提出了一种具有超薄光学图像传感器的平板显示器，其中，在薄厚度的显示表面上提供定向光。此外，根据本公开内容，使用布置在最顶面上的保护基底来作为定向光学基底的盖基底。使用全息膜，准直光被设置为覆盖与显示表面对应的大区域，从而本公开内容提出了一种超薄定向光学基底。当将光学图像传感器接合至显示装置时，显示装置的整体厚度不会较厚。由于可以在显示装置的显示区域内自由地设置图像感测区域，所以根据本公开内容的嵌入有光学图像传感器的平板显示器可以应用于各种应用。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解的并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。
在附图中：
图1是例示应用于根据本公开内容的第一实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的定向光学基底的结构的示图。
图2是例示根据图1的定向光学基底内的光路的横截面视图。
图3是例示根据本公开内容的第一实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
图4是例示根据本公开内容的第二实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
图5是例示根据本公开内容的第三实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
图6A和图6B是例示根据第三实施例的定向光学基底内的光路的横截面视图。
图7A和图7B是例示如何考虑根据第四实施例的定向光学单元中的盖板和光源的关系来提供光的横截面视图。
图8是例示根据第五实施例的定向光学单元内的光的轮廓的横截面视图。
图9是例示根据第六实施例的定向光学单元内的光的轮廓的横截面视图。
图10是例示根据第一应用示例的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器的结构的横截面视图，所述液晶显示器包括定向光学单元和光学传感器。
图11是例示根据第二应用示例的嵌入有光学图像传感器的有机发光二极管显示器的结构的横截面视图，所述有机发光二极管显示器包括定向光学单元和光学传感器。
具体实施方式
参照附图，我们将说明本公开内容的优选实施例。在整个具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。然而，本公开内容不受这些实施例的限制，而是可以在不改变技术精神的情况下应用于各种改变或修改。在下面的实施例中，通过考虑说明的容易性来选择元件的名称，使得它们可能与实际名称不同。
<第一实施例>
在下文中，参照图1和图2，我们将说明本公开内容的第一实施例。图1是例示应用于根据本公开内容的第一实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的定向光学基底的结构的示图。在图1中，上面的图是XZ平面上的侧视图，而下面的图是XY平面上的俯视图。
参照图1，根据第一实施例的定向光学单元包括定向光学基底SLS 和光源LS。定向光学基底SLS包括盖板CP、光辐射膜VHOE、光入射膜CHOE和低折射率层LR。盖板CP可以具有具有长度、宽度和厚度的矩形板形状。在图1中，长度沿着X轴，宽度沿着Y轴，并且厚度沿着Z轴。
定向光学单元是用于提供准直光的光学装置，所述准直光被扩展以覆盖与显示器的表面对应的大区域。因此，优选地，光源LS提供准直光。
光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE附接在盖板CP的底表面上。光辐射膜VHOE是用于提供辐射光300的光学元件。优选地，光辐射膜VHOE被布置成对应于用于检测和/或感测图像的区域。
光入射膜CHOE是用于将从光源提供的准直光转换成在盖板CP的区域中扩展的光的光学元件。优选地，光入射膜CHOE布置在光辐射膜 VHOE的外部。具体地，光入射膜CHOE被布置成面向光源LS。
优选地，光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE可以布置在同一平面上。考虑到制造过程，更优选地，光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE被彼此隔开地形成在同一膜上。光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE可以是具有全息图案的光学元件。在这种情况下，在将用于光辐射膜VHOE的主膜和用于光入射膜CHOE的主膜布置成彼此靠近后，这两个全息图像可以被同时复制在一个全息记录膜上。
低折射率层LR布置在光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE的底表面下方。优选地，低折射率层LR具有低于盖板CP和光辐射膜VHOE的折射率的折射率。例如，盖板CP可以由折射率为1.5的透明强化玻璃形成。光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE可以是透明全息记录膜，并且可以具有与盖板CP的折射率相同或者稍大于盖板CP的折射率的折射率。此处，我们使用光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE的折射率与盖板CP 的折射率相同的情况。优选地，低折射率层LR的折射率与扫描对象的折射率相似。例如，当应用于指纹传感器时，低折射率层LR可以具有与人皮肤的折射率(1.39)相似的折射率(1.4)。
在光入射膜CHOE下方的空间处，光源LS被布置成面向光入射膜 CHOE。优选地，光源LS提供高准直光，如激光光束。具体地，当应用于指纹传感器被嵌入在便携式显示器内的系统时，优选地，光源LS提供不能被人眼识别的红外激光光束。
将来自光源LS的准直光作为入射光100提供至光入射膜CHOE上限定的光入射点IP，所述准直光具有预定的横截面面积。优选地，入射光100沿相对于入射点IP的表面的法线方向来入射。然而，这不受限制，在其他情况下，入射光100可以在相对于法线方向具有倾斜角的情况下入射到入射点IP上。
光入射膜CHOE将入射光100转换成具有入射角的传播光200，并且将其传送至盖板CP中。此处，优选地，入射角大于盖板CP的内部全反射临界角。因此，传播光200在重复全反射的同时在盖板CP内沿着X 轴方向(盖板CP的长度方向)传播。
光辐射膜VHOE将传播光200的一部分转换成辐射光300，并且将辐射光300折射至盖板CP的上表面。传播光200的另一部分将继续在盖板CP内传播。辐射光300在盖板CP的上表面处被全反射，而且其将透过盖板CP的底表面处的低折射率层LR，使得辐射光300离开定向光学基底SLS。换言之，在盖板CP的上表面处被全反射的辐射光300在穿过盖板CP的底表面后成为感测光400。
当传播光200从光入射膜CHOE行至盖板的面向光入射膜的相对侧时，传播光200的预定部分被光辐射膜VHOE提取为辐射光300。辐射光300的量(或“亮度”或“照度”)由光辐射膜VHOE的光提取效率来决定。例如，当光辐射膜VHOE的光提取效率为3％时，传播光200的初始光量的3％将在传播光200首次击中光辐射膜VHOE的第一辐射点处被提取。然后，传播光200的97％将在第一辐射点处被全反射，并且继续行进。之后，在第二辐射点处，97％的3％(即传播光200的初始量的2.91％)将被提取为辐射光300。
重复该操作，从光入射膜CHOE所处于的第一侧至相对侧，多个辐射光300将被提取。当光辐射膜VHOE具有在所有区域都相同的光提取效率时，传播光200的量随着从第一侧传播至相对侧而逐渐降低。为了在光辐射区域的整个区域上获得均匀分布的光量，优选地，光辐射膜VHOE 的光提取效率从第一侧至相对侧呈指数地增加。
当观察具有长度轴和厚度轴的XZ平面(或“竖直平面”)上的传播光200时，保持入射光100的准直条件。相比之下，在具有长度轴和宽度轴的XY平面(或“水平平面”)上，优选地，传播光200是具有扩展角φ的发散(或扩展)光。扩展传播光200的原因是图像感测区域被设置为覆盖盖板CP的大部分区域。例如，优选地，光辐射膜VHOE具有与光离开部分LOT的整个区域对应的区域。此外，优选地，扩展角φ是两条线之间的内角，其中一条线连接入射点IP和盖板CP的相对侧的一个端点P1，并且另一条线连接入射点IP和盖板CP的相对侧的另一个端点P2。
将布置有光入射膜CHOE的区域定义为光入射部分LIN。将布置有光辐射膜VHOE的区域定义为光离开部分LOT。光离开部分LOT将是光经过的光传播部分。在图1中，为便利起见，光入射膜CHOE覆盖光入射部分LIN的整个区域。另外，光入射膜CHOE具有稍大于光入射点 IP的尺寸的尺寸就已足够。
例如，从光源LS生成的准直光的横截面尺寸可以具有半径为0.5mm 的正圆形形状。光入射膜CHOE具有与盖板CP的宽度对应的长度和3 mm～5mm的宽度。光入射膜CHOE可以被布置成横跨盖板CP的宽度。
在下文中，参照图2，我们将说明如何将从光源提供的准直红外光转换成用于定向光学基底SLS内的图像感测的定向红外光。图2是例示根据图1的定向光学基底内的光路的横截面视图。
从光源LS提供的入射光100沿关于光入射膜CHOE的入射点IP的表面的法线方向入射。光入射膜CHOE将入射光100转换成传播光200，传播光200被折射成相对于入射点IP的表面的法线方向具有入射角θ。并且然后，光入射膜CHOE将传播光200提供至盖板CP的内部空间(或“介质”)。
优选地，传播光200的入射角θ大于在光辐射膜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，当盖板CP和光辐射膜VHOE的折射率为1.5并且低折射率层LR的折射率为1.4时，优选地，光辐射膜VHOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR大于69°(度)。因此，优选地，入射角θ大于69°。例如，入射角θ可以是70°至75°中的任一个。
当盖板CP的上表面与空气AIR接触时，传播光200在盖板CP的上表面处被全反射。这是因为盖板CP与空气AIR之间的界面处的全反射临界角TCO_AIR约为41.1°。也就是说，当入射角θ大于光辐射膜VHOE 与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR时，入射角θ总是大于盖板CP与空气AIR之间的界面处的全反射临界角TCO_AIR。
光辐射膜VHOE将传播光200的预定量转换成具有反射角α的辐射光300，并且将辐射光300传送回到盖板CP的内部空间中。当对象与盖板CP的上表面接触时，辐射光300用于检测对象的图像。当在盖板CP 的外表面上无对象时，辐射光300在盖板CP的上表面处被全反射，并且然后被提供至布置在定向光学基底SLS的底表面的外部处的光传感器(或光学传感器)。也就是说，在盖板CP的上表面处被全反射后，辐射光300 穿过盖板CP的底表面而离开定向光学基底SLS。所有的感测光400具有相同的反射角，因此其可以被称为感测光400被取向(或“定向”)为预定方向。
通过检测从布置在定向光学基底SLS的底表面下方的低折射率层LR 辐射的感测光400，将识别与盖板CP的上表面上接触的对象的图像。在下文中，我们将说明应用如图1中所示的定向光学单元的图像感测装置。具体地，我们关注嵌入有指纹识别传感器的平板显示器。图3是例示根据本公开内容的第一实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
参照图3，根据本公开内容的第一实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器包括显示板DP、定向光学基底SLS和光源LS。显示板DP 包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA可以布置在显示板DP 的中间部分处。非显示区域NA可以包围显示区域AA。显示区域AA可以具有用于表示在显示板DP上显示的视图图像的多个显示元件。非显示区域NA可以具有用于操作排列在显示区域AA中的显示元件的多个驱动元件。
详细地，用于表示视图图像的多个像素区域可以以矩阵方式排列在显示区域AA中。在像素区域中的至少一个像素区域内可以包括用于检测对象的图像的一个光传感器。在一些情况下，一个光传感器可以布置在一组像素区域处。例如，一个光传感器将被布置在包括2x2、3x3或4x4像素的每个像素组处。
定向光学基底SLS可以是具有预定长度、宽度和厚度的薄板。优选地，定向光学基底SLS的长度和宽度具有与显示板DP的尺寸对应的足够的尺寸。具体地，优选地，定向光学基底SLS具有稍大于显示板DP的尺寸的尺寸。至少，优选地，定向光学基底SLS在显示板DP的一侧上方具有延伸(或扩展)的区域。光源LS可以布置在显示板DP上方的延伸侧区域处。
当定向光学基底SLS附接在显示板DP的上表面上时，定向光学基底SLS可以与显示板DP接合。如以上所提到的，定向光学基底SLS包括盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE和低折射率层LR。优选地，低折射率层LR以彼此面对面的方式附接在显示板DP的上表面上。此处，显示板DP的上表面是提供来自显示板DP的视频图像的前面。也就是说，用户通过观看显示板DP的上表面来观察视频图像。
如以上所提到的，定向光学基底SLS可以将感测光400提供至面向显示板DP的上表面的盖板CP的底表面。因此，布置在位于定向光学基底SLS下方的显示板DP中的光传感器可以检测图像感测光400。因此，可以识别在定向光学基底SLS的上表面上接触的对象的图像。
详细地，由定向光学基底SLS的光辐射膜VHOE生成的辐射光300 将到达盖板CP的上表面。当对象IM布置在盖板CP上时，击中对象IM 未接触的区域的辐射光300被全反射并且作为感测光400被提供至显示板 DP。相比之下，击中对象IM接触的区域的辐射光300被折射并且离开盖板CP。在具有大于空气的折射率的折射率的对象IM所接触的点处，辐射光300不被全反射而是被折射到对象IM中。也就是说，在对象IM 接触的区域处，辐射光300将成为被吸收光500，使得其未被提供至显示板DP的光传感器。
因此，显示板DP的光传感器仅检测辐射光300中除了被吸收的光500 之外的感测光400。通过检测在盖板CP的顶表面处被反射的感测光400 的反射图案，显示板DP的光传感器再现对象IM的图案或图像。
当将定向光学单元应用于指纹传感器时，对象IM将是人的手指。指纹的脊R在盖板CP的顶表面上接触，而指纹的谷V与盖板CP的顶表面不接触。击中谷V的辐射光300被反射成为感测光400。与此同时，击中脊R的辐射光300被折射，使得其将是离开盖板CP的被吸收光500。
进一步参照图3的下面的图，我们将说明XY平面上的图像感测的过程。入射光100可以包括具有预定横截面面积的准直红外光。光源LS可以是红外激光二极管(或“IR LD”)。
入射光100将被光入射膜CHOE转换成传播光200。此处，传播光 200将被扩展成在包括X轴上的长度轴和Y轴上的宽度轴的XY平面上具有扩展角φ。与此同时，在包括X轴上的长度轴和Z轴上的厚度轴的 XZ平面上，将保持初始准直条件。
此处，优选地，扩展角φ等于或稍大于两条线的内角，所述两条线分别从光入射点IP连接至面向光入射膜CHOE的盖板CP的两个端点。在这种情况下，传播光200可以被扩展成具有三角形形状。因此，辐射光 300可以覆盖与传播光200被扩展时所覆盖的区域相同的区域。也就是说，图像感测区域将被限定在三角形形状的内部。当与指纹传感器一起应用时，指纹感测区域SA将被限定为图3中画有阴影线的圆形区域。
当在面向光入射膜CHOE的中心部分上或偏上部分上设置感测区域 SA时，优选地，辐射光300的量(或照度或亮度)具有最大值。为此，可以根据与位置的函数关系将光辐射膜VHOE设计成具有变化的光提取效率，以在与感测区域SA对应的区域处具有最大值，并且在其他区域处具有最小值或零。
<第二实施例>
在下文中，参照图4，我们将说明本公开内容的第二实施例。图4是例示根据本公开内容的第二实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
在本公开内容的第二实施例中，我们将说明图像感测区域SA远宽于第一实施例的情况。具体地，所有显示区域AA中的大部分将被限定为图像感测区域SA。
嵌入有光学图像传感器的平板显示器与第一实施例基本相似。不同点在于根据第二实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器还包括水平准直膜PHOE，该水平准直膜PHOE用于将XY平面上的扩展的传播光 200准直成具有与盖板CP的宽度对应的准直宽度。
水平准直膜PHOE被布置成沿着X轴朝向传播光200的方向与光入射膜CHOE分离，并且被布置成覆盖盖板CP的宽度。此处，可以根据感测区域的位置和/或形状来不同地决定从光入射膜CHOE至水平准直膜 PHOE的距离。例如，当图像感测区域SA覆盖盖板CP的2/3部分时，水平准直膜PHOE可以被放置在盖板CP距光入射膜CHOE的1/3长度位置处。
在那种情况下，扩展角φ可以对应于两条线之间的内角，所述两条线分别将光入射点IP连接至水平准直膜PHOE的两个长度端点中的每个端点。具有扩展角φ的传播光200将被水平准直膜PHOE转换成水平准直传播光201。此处，辐射光300将均匀分布在覆盖盖板CP的2/3面积的区域上。水平准直膜PHOE可以是具有全息图案的光学元件，其被配置成准直在水平平面上的具有扩展角φ的传播光200以便与盖板CP的宽度对应。
进一步参照图4的下部中所示的透视图，水平准直膜PHOE可以布置在光覆盖部分LCO处，光覆盖部分LCO限定在与光入射部分LIN相距预定距离的位置处。在第二实施例中，图像感测区域SA将与光离开部分LOT基本相同。
<第三实施例>
在下文中，参照图5，我们将说明本公开内容的第三实施例。图5是例示根据本公开内容的第三实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图，所述平板显示器包括定向光学单元和光学传感器。
在第三实施例中，显示板DP的显示区域AA的全部将被用于图像感测区域SA。嵌入有光学图像传感器的平板显示器与第二实施例基本相似。不同之处在于水平准直膜PHOE布置在盖板CP的面向光入射膜CHOE 的相对端的非显示区域NA处。此外，当传播光200从水平准直膜PHOE 返回至光入射膜CHOE时，提供辐射光300。
根据第三实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器包括定向光学基底SLS、显示板DP和光源LS。定向光学基底SLS接合在显示板DP 的上表面上。光源LS布置在显示板DP的一侧处、定向光学基底SLS的下方。
定向光学基底SLS包括盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE、水平准直膜PHOE和低折射率层LR。光辐射膜VHOE可以被布置成对应于显示板DP的显示区域AA。光入射膜CHOE在横向上接近光辐射膜 VHOE地布置在显示板DP的一侧的非显示区域NA处。水平准直膜PHOE在横向上接近光辐射膜VHOE地布置在显示板DP的另一侧的非显示区域NA处。光入射膜CHOE和水平准直膜PHOE相对于光辐射膜 VHOE彼此面对面地分别布置在盖板CP的两个端侧处。
具体地，光入射膜CHOE可以布置在显示板DP的非显示区域NA 以外的外部区域处。在那种情况下，光源LS可以面向光入射膜CHOE 而布置在显示板DP的外部。
光入射膜CHOE可以将入射光100转换成全反射光210并且将其提供至盖板CP的内部。随着全反射光210在盖板CP内重复全反射，全反射光210传播至水平准直膜PHOE。在该处理中，全反射光210未被光辐射膜VHOE转换成辐射光300。因此，所有全反射光210透射过光辐射膜VHOE，并且被光辐射膜VHOE与低折射率层LR之间的界面全反射。
水平准直膜PHOE将全反射光210转换成传播光200，并且将其传送至盖板CP的内部。因此，传播光200被从水平准直膜PHOE传送至光入射膜CHOE。在该过程中，传播光200中的一些传播光将被光辐射膜 VHOE转换成辐射光300，并且传送至盖板CP的内部，如第一和第二实施例中的那样。辐射光300在盖板CP的上表面处被全反射，并且透射穿过布置在盖板CP的底表面下方的光辐射膜VHOE和低折射率层LR，并且然后离开。
由根据本公开内容的第三实施例的定向光学单元提供的辐射光300 与第一实施例和第二实施例的辐射光300不同。进一步参照图6A和图6B，我们将根据第三实施例来详细说明用于提供水平准直的辐射光300的过程。图6A和图6B是例示根据第三实施例的定向光学基底内的光路的横截面视图。
具有预定横截面面积并且从光源LS提供的入射光100入射到光入射膜CHOE的光入射点IP上。具体地，入射光100沿关于光入射点IP的表面的法线方向入射。入射光100将被光入射膜CHOE转换成全反射光 210。此处，全反射光210具有满足盖板CP内的内部全反射条件的入射角δ。
具体地，优先地，全反射光210的入射角满足以下条件：全反射光 210完全不受光辐射膜VHOE的影响，并且透射光辐射膜VHOE。为此，优选地，光辐射膜VHOE是具有全息图案的光学元件，具有入射角θ的一些光被其转换成辐射光300。此外，优选地，全反射光210的入射角是与传播光200的入射角θ不同的全反射角δ。也就是说，全反射角δ可以大于或小于入射角θ，但是不等于入射角θ。此处，为方便起见，全反射角δ大于入射角θ。
在第三实施例中，光辐射膜VHOE优选地是具有全息图案的透明膜，入射光100通过其被转换成具有与入射角θ不同的全反射角δ的全反射光210，并且光辐射膜VHOE将全反射光210传送到盖板CP中。全反射光210被沿着长度轴(X轴)从光入射膜CHOE传播至水平准直膜PHOE。
全反射光210将被水平准直膜PHOE转换成传播光200。传播光200，可以与在第一和第二实施例中说明的传播光200具有非常相似的光学性质。不同点在于传播方向是相反的。例如，第三实施例的传播光200从水平准直膜PHOE行至光入射膜CHOE。
在图6B中，水平准直膜PHOE布置在盖板CP的底表面下方并接近光辐射膜VHOE。然而，其不受限于该结构。在一些情况下，水平准直膜PHOE可以布置在盖板CP的顶表面上。另外，水平准直膜PHOE中的两个水平准直膜可以彼此面对面地分别布置在盖板CP的顶表面上和底表面下方。
传播光200将在盖板CP的顶表面处被全反射，并且然后被光辐射膜 VHOE转换成辐射光300。此处，辐射光300可以与第一和第二实施例的辐射光300具有非常相似的光学性质。不同之处在于传播方向可以是相反的。
总而言之，入射光100被光入射膜CHOE转换成具有全反射角δ的全反射光210。随着全反射光210在盖板CP内重复内部全反射，全反射光210从光入射膜CHOE传播至水平准直膜PHOE。全反射光210将被水平准直膜PHOE转换成具有入射角θ的传播光200。随着传播光200在盖板CP内重复内部全反射，传播光200从水平准直膜PHOE传播至光入射膜CHOE。传播光200中的一些传播光将被光辐射膜VHOE转换成具有反射角α的辐射光300。传播光200中的另一些传播光将在光辐射膜VHOE与低折射率层LR之间的界面处被全反射至盖板CP的顶表面。
优选地，传播光200的入射角θ大于光辐射膜VHOE与低折射率层 LR之间的界面处的内部全反射临界角TVHOE_LR。此外，优选地，全反射光210的全反射角δ大于传播光200的入射角θ。例如，当盖板CP和光辐射膜VHOE具有1.5的折射率并且低折射率层LR具有1.4的折射率时，光辐射膜VHOE与低折射率层LR之间的界面处的TVHOE_LR将为约69°。因此，优选地，传播光200的入射角θ大于69°。
当盖板CP的上表面与空气AIR接触时，全反射光210和传播光200 在盖板CP的上表面处被全反射。这是因为盖板CP与空气AIR之间的界面处的全反射临界角TCO_AIR约为41.1°。也就是说，当全反射角δ和入射角θ大于光辐射膜VHOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR时，全反射角δ和入射角θ总是大于盖板CP与空气AIR 之间的界面处的全反射临界角TCO_AIR。
例如，优选地，入射角θ可以是70°至75°中的任一个。此外，优选地，全反射角δ可以是75°至80°中的任一个。此外，辐射光300的反射角δ可以是45°至55°中的任一个。
参照图5的下部中所示的透视图，我们将说明图像感测区域。在第三实施例中，具有扩展角φ的全反射光210从入射点IP行至水平准直膜 PHOE。当全反射光210被水平准直膜PHOE转换成传播光200时，传播光200相对于与盖板CP的宽度对应的XY平面上的传播方向被水平地准直。
关于根据本公开内容的第三实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器，布置在光入射膜CHOE与水平准直膜PHOE之间的光辐射膜VHOE的整个区域对应于图像感测区域SA。具体地，光辐射膜VHOE 可以被布置成与显示板DP的显示区域AA对准且重叠。在这种情况下，显示区域AA的整个区域将被用于图像感测区域SA。
为了使定向光学基底SLS提供覆盖显示板DP的整个表面的定向感测光400，优选地，传播光200被配置成以满足盖板CP内的内部全反射条件的方式而传播。定向光学基底SLS附接在显示板DP的顶表面上。当在盖板CP与显示板DP之间省略低折射率层LR时，传播光200不会通过重复盖板CP内的全反射过程来传播。此处。低折射率层LR中的术语“低”用于表示低折射率层LR的折射率低于盖板CP和显示板DP的折射率的含义。
<第四实施例>
目前为止，我们已经针对定向光学基底SLS对定向光学单元进行了说明。在下文中，我们将详细说明光源LS的构造。图7A和图7B是例示如何在考虑到根据第四实施例的定向光学单元中的盖板和光源的关系的情形下来提供光的横截面视图。在下文中，附图是用于示出光路的放大附图。为了方便起见，未示出光辐射膜VHOE、光入射膜CHOE和低折射率层LR。然而，参考以上提到的附图，容易理解总体结构。
参照图7A，盖板CP可以是厚度为约0.5mm的透明玻璃基底。光源 LS可以提供横截面是具有0.5mm直径的圆的红外激光光束。图7A是例示当盖板是0.5mm厚度时用于提供辐射光的区域的横截面视图。在该情况下，入射光100被转换成具有70°的入射角的传播光200，并且传送至盖板CP中。
传播光200随着在盖板CP内重复全反射过程而进行传播。因此，击中光辐射膜的传播光200不是连续分布的，而是离散分布的。如图7A中所示，关于70°入射角的情况，在传播光200相对于光辐射膜的第一击中区域(或辐射区域)与传播光200相对于光辐射膜的第二击中区域之间存在2.24mm的距离。当入射光100的直径是0.5mm时，在0.5mm直径的击中区域中的每个击中区域之间存在2.24mm的距离。也就是说，在以2.24mm的距离(或间隙)排列的0.5mm击中区域处提供辐射光300。
在相同的条件下，可以根据盖板CP的厚度来改变击中区域的距离(或间隙)。例如，盖板CP可以具有0.3mm的厚度。图7B是例示当盖板是 0.3mm厚度时用于提供辐射光的区域的横截面视图。如图7B中所示，关于70°入射角的情况，在传播光200相对于光辐射膜的第一击中区域与传播光200相对于光辐射膜的第二击中区域之间存在1.14mm的距离。当入射光100的直径是0.5mm时，在0.5mm直径的击中区域中的每个击中区域之间存在1.14mm的距离。也就是说，在以1.14mm的距离(或间隙)排列的0.5mm击中区域处提供辐射光300。
<第五实施例>
现在，我们将说明用于通过减小生成辐射光300的每个击中区域之间的距离来提高图像感测分辨率的结构。在第五实施例中，我们提出了布置两个光源来减小提供辐射光的每个击中区域之间的距离或间隙的结构。图 8是例示根据第五实施例的定向光学单元内的光的轮廓的横截面视图。
参照图8，根据本公开内容的第五实施例的定向光学单元包括定向光学基底SLS和两个光源LS1和LS2。定向光学基底SLS包括盖板CP、光辐射膜VHOE、光入射膜CHOE和低折射率层LR。盖板CP可以是厚度为0.3mm的透明玻璃基底。
第一光源LS1和第二光源LS2被布置成面向光入射膜CHOE，并且沿着X轴(盖板CP的长度方向)相邻。具体地，第一光源LS1和第二光源LS2可以分别提供具有0.5mm直径的圆形形状的红外激光光束。光源LS1和LS2可以彼此分开0.32mm的距离。
如图8中所示，当入射角为70°时，在来自第一光源LS1的传播光 200的第一击中区域与第二击中区域之间存在1.14mm的距离。此外，在来自第二光源LS2的传播光200的第一击中区域与第二击中区域之间也存在1.14mm的距离。
因此，在具有0.5mm直径的传播光200的每个击中区域之间存在 0.32mm的间隙。也就是说，可以从以0.32mm的间隙排列的0.5mm击中区域提供辐射光300。
<第六实施例>
在第六实施例中，我们提出了用于使用生成具有不对称横截面形状的入射光100的光源来减小提供辐射光的相邻击中区域之间的间隙的结构。图9是例示根据第六实施例的定向光学单元内的光的轮廓的横截面视图。
参照图9，根据本公开内容的第六实施例的定向光学单元包括定向光学基底SLS和光源LS。定向光学基底SLS包括盖板CP、光辐射膜VHOE、光入射膜CHOE和低折射率层LR。盖板CP可以是厚度为0.3mm的透明玻璃基底。
光源LS可以生成横截面区域是不对称形状如椭圆的红外激光光束。例如，从光源LS提供的激光光束的椭圆形状可以具有彼此垂直的第一轴和第二轴。具体地，第一轴与所述第二轴的长度比率将是1:2至1:4中的任一个比率。此外，第一轴可以被布置成沿着Y轴(盖板CP的宽度方向)，并且第二轴可以被布置成沿着X轴(盖板CP的长度方向)。例如，从光源提供的入射光100的横截面形状可以是长度轴为1.0mm且宽度轴为0.5 mm的椭圆。
如图9中所示，当入射角为70°时，在来自第一光源LS1的传播光 200相对于光辐射膜VHOE的第一击中区域与第二击中区域之间存在 0.64mm的距离。
入射光100的不对称的横截面形状沿着长度方向可以具有1.0mm。在具有1.0mm横截面区域的击中区域中的每个击中区域之间存在 0.64mm的间隙。也就是说，在以0.64mm的间隙排列的具有1.0mm长度的击中区域处提供辐射光300。
对于另一示例，即使未示出，从光源LS提供的入射光100的横截面形状也可以具有长度轴为1.5mm且宽度轴为0.5mm的椭圆。当入射角为70°时，在以0.14mm的间隙排列的具有1.5mm长度的击中区域处提供辐射光300。
对于又一示例，即使未示出，从光源LS提供的入射光100的横截面形状也可以具有长度轴为2.0mm且宽度轴为0.5mm的椭圆。当入射角为70°时，在彼此重叠的击中区域处提供辐射光300。因此，在传播光 200的击中区域之间不存在间隙。因此，辐射光300可以覆盖光辐射膜的所有区域。在重叠区域处，光亮度或强度可以强于非重叠区域，但是这不会对检测图像带来任何问题。
<第一应用示例>
目前为止，我们基于在嵌入有光学图像传感器的平板显示器中的用于提供定向光的定向光学单元说明了本公开内容的特征。在下文中，我们将针对通过将平板显示器与根据本公开内容的定向光学单元接合而形成的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的整体结构来说明应用实施例。
参照图10，我们将说明根据第一应用实施例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器。图10是例示根据第一应用示例的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器的结构的横截面视图，所述液晶显示器包括定向光学单元和光学传感器。
根据第一应用示例的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器包括液晶显示板LCP、定向光学基底SLS和光源LS。液晶显示板LCP包括彼此接合的下基底SL和上基底SU以及布置在两个基底SL与SU之间的液晶层LC。多个像素区域以矩形方式布置在下基底SL上。在上基底SU处，多个彩色滤光片被布置成每个彩色滤光片对应于每个像素区域。另外，上基底SU可以具有任何重要的元件。此处，图中所示的液晶显示板LCP 是水平电场类型的一个显示板。然而，其不受限于这种类型的液晶显示板，而是可以使用各种类型的液晶显示板。
在每个像素区域内，布置像素电极PXL和公共电极COM以用于表示视频图像。此外，布置薄膜晶体管T以用于选择性地将视频信号供应至像素电极PXL。光传感器TS可以布置在薄膜晶体管T附近。至少一个光传感器TS可以布置在像素区域中的每个像素区域处。另外，一个光传感器TS可以布置在像素区域集合处。
在液晶显示板LCP的上基底SU的顶表面上，根据本公开内容的实施例的定向光学基底SLS以面对面的方式被附接。定向光学基底SLS包括盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE和低折射率层LR。定向光学基底SLS的低折射率层LR与上基底SU的顶表面附接。
液晶显示板LCP是不能辐射光的非自发光显示板中的一个显示板。因此，在下基底SL的底表面下方可能需要背光单元BLU。在一个侧面处，光源LS可以被布置成面向光入射膜CHOE。光源LS可以与背光单元 BLU配置成一体系统。另外，光源LS可以与背光单元BLU分离地布置在背光单元BLU附近。
液晶显示板LCP包括显示区域AA和非显示区域NA。定向光学基底SLS的光辐射膜VHOE可以被布置成对应于显示区域AA。光源LS 可以被面向光入射膜CHOE地布置在非显示区域NA中。
<第二应用示例>
参照图11，我们将说明根据第二应用示例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器。图11是例示根据第二应用示例的嵌入有光学图像传感器的有机发光二极管显示器的结构的横截面视图，所述有机发光二极管显示器包括定向光学单元和光学传感器。
根据第二应用示例的嵌入有光学图像传感器的有机发光二极管显示器包括有机发光二极管显示板OLP、定向光学基底SLS和光源LS。有机发光二极管显示板OLP包括以面对面的方式彼此附接的具有显示元件的基底SUB和封装(en-cap)ENC。多个像素区域以矩形方式布置在基底 SUB上。在封装ENC处，多个彩色滤光片被布置成每个彩色滤光片对应于每个像素区域。另外，封装ENC可以是不具有任何具体元件的透明基底。此处，图中所示的有机发光二极管显示板OLP是顶部发射型的一个显示板。然而，其不受限于顶部发射型，而是可以使用包括底部发射型或两侧发射型的各种类型。
在每个像素区域内，布置有用于表示视频图像的有机发光二极管 OLE和用于选择性地将视频数据供应至有机发光二极管OLE的薄膜晶体管T。有机发光二极管OLE包括阳极ANO、有机发光层OL和阴极CAT。光传感器TS可以布置在薄膜晶体管T附近。至少一个光传感器TS可以布置在像素区域中的每个像素区域处。另外，一个光传感器TS可以布置在像素区域集合处。
在有机发光二级管显示板OLP的封装ENC的顶表面上，根据本公开内容的实施例的定向光学基底SLS以面对面的方式附接。定向光学基底SLS包括盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE和低折射率层 LR。定向光学基底SLS的低折射率层LR与封装ENC的顶表面附接。
有机发光二极管显示板OLP是可以辐射光的自发光显示板中的一个显示板。因此，其不需要背光单元BLU。因此，优选地，光源LS被面向光入射膜CHOE地布置在有机发光二极管显示板OLP的一个侧面处。
具体地，有机发光二极管显示板OLP包括显示区域AA和非显示区域NA。优选地，定向光学基底SLS具有比有机发光二极管显示板OLP 稍大的尺寸。定向光学基底SLS的光辐射膜VHOE可以被布置成对应于显示区域AA。光入射膜CHOE可以被布置成覆盖从有机发光二极管显示板OLP的一个侧面延伸的外部空间。光源LS可以被面向光入射膜 CHOE地布置在外部空间的下方。
如以上所提到的，嵌入有光学图像传感器的显示器包括布置在最外表面处的盖板以及具有至多数百μm的厚度且附接在盖板的一侧处的超薄膜类型的全息膜。因此，根据本公开内容的光学图像传感器可以配置有总厚度不太厚的显示板。此外，通过在显示板的大部分表面上均匀分布高准直感测光，可以获得用于图像感测的超高分辨率。因此，其对于准确检测细小的图像图案如指纹或掌纹非常有效。
虽然已经参照附图详细描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员将理解，本发明可以在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下以其他具体形式来实施。因此，应当注意，前述实施例在所有方面仅仅是示例性的，而不应被解释为限制本发明。本发明的范围由所附的权利要求而不是本发明的具体实施方式来限定。在权利要求的意义和范围内进行的所有改变或修改或其等同形式应该被解释为落在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种嵌入有图像传感器的平板显示器，包括：
显示板，所述显示板包括显示区域和非显示区域；以及
定向光学单元，所述定向光学单元具有沿所述显示板的厚度轴的厚度、沿所述显示板的长度轴的长度和沿所述显示板的宽度轴的宽度，并且附接在所述显示板的顶表面上，
其中，所述定向光学单元向所述显示区域提供感测光，
其中，所述感测光被准直并定向为预定方向，以及
其中，所述定向光学单元包括：
盖板，所述盖板具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸；
光辐射膜，所述光辐射膜在所述盖板下方且对应于所述显示区域；
光入射膜，所述光入射膜在所述盖板下方于所述光辐射膜的一个侧面处布置在显示区域的外部；
低折射率层，所述低折射率层布置在所述光辐射膜和所述光入射膜的下方、附接在所述显示板的顶表面上、并且具有低于所述盖板和所述光辐射膜的折射率；以及
光源，所述光源以面向所述光入射膜的方式布置在所述显示板的一个侧面处或所述显示板的下方。
2.根据权利要求1所述的平板显示器，其中，所述光源将入射光提供至限定在所述光入射膜的表面上的入射点；
其中，所述光入射膜包括第一全息图案，所述第一全息图案用于将所述入射光转换成具有满足所述盖板的内部全反射条件的入射角的传播光，并且用于将所述传播光传送至所述盖板；以及
其中，所述光辐射膜包括第二全息图案，所述第二全息图案用于将所述传播光中的一些传播光转换成所述感测光，所述感测光具有满足所述盖板的顶表面处的全反射条件和透过所述低折射率层的透射条件的反射角。
3.根据权利要求2所述的平板显示器，其中，所述传播光在包括所述长度轴和所述宽度轴的水平平面上具有扩展角，并且在包括所述长度轴和所述厚度轴的竖直平面上保持准直状态；
其中，所述入射角大于在所述光辐射膜与所述低折射率层之间的第一界面处的内部全反射临界角；以及
其中，所述反射角大于在所述盖板与空气层之间的第二界面处的全反射临界角，并且小于在所述光辐射膜与所述低折射率层之间的第一界面处的内部全反射临界角。
4.根据权利要求3所述的平板显示器，其中，所述扩展角至少等于在第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接所述入射点和所述盖板的面向所述光入射膜的相对侧的一端，并且所述第二线连接所述入射点和所述盖板的所述相对侧的另一端。
5.根据权利要求3所述的平板显示器，其中，所述定向光学单元还包括：
水平准直膜，所述水平准直膜被布置成沿着所述传播光的传播方向与所述光入射膜分离，并且被布置成具有所述宽度，
其中，所述扩展角至少等于在第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接所述入射点和所述水平准直膜的一端，并且所述第二线连接所述入射点和所述水平准直膜的另一端，以及
其中，所述水平准直膜包括第三全息图案，所述第三全息图案用于水平地准直在所述水平平面上具有所述扩展角的所述传播光以对应于所述宽度。
6.根据权利要求3所述的平板显示器，其中，所述定向光学单元还包括：
水平准直膜，所述水平准直膜布置在所述盖板的面向所述光入射膜的的相对侧处的非显示区域中，
其中，所述光入射膜包括第三全息图案，所述第三全息图案用于将所述入射光转换成具有与所述入射角不同的全反射角的全反射光，并且用于将所述全反射光传送至所述盖板；
其中，所述扩展角至少等于第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接所述入射点和所述水平准直膜的一端，并且所述第二线连接所述入射点和所述水平准直膜的另一端，
其中，所述水平准直膜包括第四全息图案，所述第四全息图案用于水平地准直在所述水平平面上具有所述扩展角的所述传播光以与所述宽度对应、用于将所述全反射光转换成所述传播光、并且用于将所述传播光传送至所述光入射膜，以及
其中，所述光辐射膜的第二全息图案用于透射所述全反射光。
7.根据权利要求6所述的平板显示器，其中，所述水平准直膜布置在所述盖板的底表面和所述显示板的上表面的至少一个表面上。
8.根据权利要求1所述的平板显示器，其中，所述光源提供具有圆形横截面形状的准直光。
9.根据权利要求8所述的平板显示器，其中，所述光源包括至少两个单元光源，所述至少两个单元光源被布置成沿着所述长度方向在它们之间具有预定的距离。
10.根据权利要求8所述的平板显示器，其中，所述光源包括椭圆横截面形状，所述椭圆横截面形状具有与所述宽度方向对应的第一轴和与所述长度方向对应的第二轴，
其中，所述第一轴与所述第二轴的长度比率是1:2至1:4中的任一比率。
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