CN108133174B - 光学图像传感器和嵌入有该光学图像传感器的平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及光学图像传感器和嵌入有该光学图像传感器的平板显示器。本公开提出一种光学图像传感器，该光学图像传感器包括：盖板，该盖板具有感测区域；基底光学膜，该基底光学膜被设置在盖板下方；光入射膜，该光入射膜被设置在盖板下方的基底光学膜的一侧处；光辐射膜，该光辐射膜被设置在盖板下方的基底光学膜上并且与感测区域对应；低折射率层，该低折射率层位于光入射膜和光辐射膜下方；光源，该光源被设置在光入射膜下方；以及光传感器，该光传感器被设置在光入射膜下方。

Description

光学图像传感器和嵌入有该光学图像传感器的平板显示器
技术领域
本公开涉及嵌入有诸如指纹图像传感器之类的光学图像传感器的平板显示器。特别地，本公开涉及一种光学图像传感器以及嵌入有该光学图像传感器的平板显示器。
背景技术
已经开发了各种基于计算机的系统，包括笔记本计算机、平板个人计算机(或PC)、智能手机、个人数字助理、自动取款机和/或搜索信息系统。因为这些装置使用并存储各种个人信息以及商业信息和贸易秘密，所以需要加强安全性以便防止这些重要数据被泄漏。
为了这样做，已经提出了一种用于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，指纹传感器一般地被用于在执行注册和认证时增强安全性。指纹传感器用于感测用户的指纹。可以将指纹传感器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诸如发光二极管(或LED)之类的光源来辐照光并且使用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。因为光学指纹传感器可以使用LED光来扫描指纹，所以需要传感器配备有用于执行扫描过程的附加装置。存在增加用于扫描图像的物体的大小的局限。因此，存在用于将光学指纹传感器应用于诸如与显示装置组合之类的各种应用的局限。
对于常规的光学指纹传感器，已知的是于2006年6月26日登记的标题为“Adisplay apparatus having fingerprint identification sensor(具有指纹识别传感器的显示设备)”的韩国专利10-060817以及于2016年4月21日公开的标题为“Display deviceincluding fingerprinting device(包括指纹装置的显示装置)”的韩国专利申请10-2016-0043216。
以上提及的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，此光学指纹传感器使用具有非常低的方向性的漫射(或发散)光。因此，存在识别精确的指纹图案的局限。当使用诸如具有高方向性的红外激光之类的准直光时，很难产生覆盖更宽的区域的感测光。因此，指纹感测区域被限制在小区域中。为了在更宽的扫描区域上辐照准直光，需要特定扫描结构，使得此系统不适合于便携式设备或个人显示设备。
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有许多问题。
电容式指纹传感器被配置为检测在指纹传感器上接触的指纹的脊部与谷部之间的电差异。对于常规的电容式指纹传感器，已知的是于2013年11月21日公开的标题为“Capacitive Sensor Packaging(电容式传感器封装)”的美国专利申请2013/0307818。
以上提及的电容式指纹传感器被配置为嵌入有特定按钮的组装件型。它包括电容板以及具有用于检测指纹的脊部与谷部之间的电容差异的电路的硅晶片。一般地，因为指纹的脊部和谷部的大小非常微小(大约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)以用于对指纹检测进行处理，为了这样做，硅晶片被配置为将传感器阵列和IC包括在一个基板上。
然而，当高分辨率传感器阵列和IC形成在同一硅晶片上时，组装件结构用于将按钮与指纹传感器接合。因此，该结构将是非常复杂的并且还会增加非显示区域(或者边框区域)。在一些情况下，按钮(即，智能手机的主键)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大小。
为了解决以上提及的问题和局限，已经提出了将触摸传感器区域用于感测指纹的一些技术。例如，已知的是于2013年10月22日登记的标题为“Capacitive touch sensorfor identifying a fingerprint(用于识别指纹的电容式触摸传感器)”的US 8,564,314以及于2014年8月18日登记的标题为“A capative touch screen for integrated offingerprint recognition(用于指纹识别的集成的电容式触摸屏)”的韩国专利10-1432988。
在诸如智能电话之类的个人便携式装置的一般情况下，附加透明膜被附接用于保护显示器玻璃面板。当以上提及的技术被应用于个人便携式装置时，由于在其上附接保护膜，用于精确地感测或者识别指纹的性能将显著地降级。一般而言，即使附接了保护膜，也可以正确地操作触摸功能。然而，即使保护膜厚度非常薄，针对用于感测指纹的电容存储量的差异的检测能力也可由于保护膜而劣化。
对于嵌入有电容式指纹传感器的显示器，一般地保护膜或硬化玻璃可以进一步附接在显示器的盖玻璃上。在这种情况下，识别能力可被恶化。也就是说，盖玻璃的总厚度可以影响电容式指纹传感器的灵敏度。在此期间，感测光源中使用的漫射光可以影响光学指纹传感器的灵敏度。当使用准直光以用于增强光学指纹传感器的灵敏度时，需要笨重和/或复杂的光学装置，从而使得很难于适用于个人移动装置的显示器。
发明内容
为了克服以上提及的缺点，本公开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，其中显示面板的所有或整个表面的大部分将被用于感测区域。本公开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，其中定向光被用作覆盖大表面的感测光。本公开的再一目的是提出一种嵌入有分辨率和灵敏度非常高和/或优良的超薄且大面积光学图像传感器的平板显示器。
为了实现以上目的，本公开提出一种光学图像传感器，该光学图像传感器包括：盖板，该盖板具有感测区域；基底光学膜，该基底光学膜设置在盖板下方；光入射膜，该光入射膜被设置在所述盖板下方的基底光学膜的一侧处；光辐射膜，该光辐射膜被设置在所述盖板下方的基底光学膜上并且与所述感测区域对应；低折射率层，该低折射率层位于所述光入射膜和所述光辐射膜下方；光源，该光源被设置在所述光入射膜下方；以及光传感器，该光传感器被设置在所述光入射膜下方。
在一个实施方式中，所述光源和所述光传感器被设置为面向所述光入射膜并且靠近所述侧的中心部分。
在一个实施方式中，所述光源被设置在所述侧的第一端部处并且面向所述光入射膜；并且所述光传感器被设置在所述侧的第二端部处并且面向所述光入射膜，所述第二端部与所述第一端部分开。
在一个实施方式中，所述光源以第一法线方向向所述光入射膜的表面提供入射光；所述光入射膜将所述入射光转换成具有满足所述盖板中的内部全反射条件的入射角的传播光，并且将该传播光提供到所述盖板中；并且所述光辐射膜将所述传播光转换成以所述第一法线方向提供给所述盖板的表面的辐射光。
在一个实施方式中，所述感测区域以与所述第一法线方向相反的第二法线方向将由在所述盖板上接触的物体反射的反射光提供给所述光辐射膜；所述光辐射膜将所述反射光转换成具有所述入射角的反向传播光，并且将该反向传播光提供给所述光入射膜；并且所述光入射膜将所述反向传播光转换成以所述第二法线方向提供给所述光传感器的感测光。
在一个实施方式中，所述入射角大于在所述盖板的上表面与所述低折射率层的上表面之间的空间内的内部全反射临界角。
另外，本公开提出一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，该平板显示器包括：盖板，该盖板具有感测区域；基底光学膜，该基底光学膜设置在盖板下方；光入射膜，该光入射膜被设置在所述盖板下方的基底光学膜的一侧处；光辐射膜，该光辐射膜被设置在所述盖板下方的基底光学膜上并且与所述感测区域对应；低折射率层，该低折射率层位于所述光入射膜和所述光辐射膜下方；光源，该光源被设置在所述光入射膜下方；光传感器，该光传感器被设置在所述光入射膜下方；以及显示面板，该显示面板被设置在介于该显示面板与所述盖板之间具有所述低折射率层的所述盖板下方，并且具有显示区域和非显示区域。
本公开提出一种嵌入有通过提供定向光(或“指向光”)作为感测光而具有高分辨率识别能力或灵敏度的光学图像传感器的平板显示器。与在用于指纹传感器的常规技术中使用的漫射光相比，因为根据本公开的定向光被用于在没有光的任何损失的情况下感测图像，所以使得本公开具有更高分辨率和优良灵敏度的优点。本公开提出一种嵌入有大面积光学图像传感器的平板显示器，其中通过使用全息技术将准直红外激光束扩展至与显示面板对应的大区域上以用于感测光。本公开提供一种具有超薄光学图像传感器的平板显示器，其中定向光被设置在薄厚度内的显示表面上。此外，根据本公开，设置在最顶层表面上的保护基板被用作定向光学基板的盖基板。通过使用全息膜，准直光被提供为覆盖与显示表面对应的大区域，从而使得本公开提出了超薄定向光学基板。当使光学图像传感器接合到显示装置时，显示装置的整个厚度不变厚。因为可以在显示装置的显示区域内自由地设定图像感测区域，所以根据本公开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
附图被包括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，附图例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用来说明本发明的原理。
在附图中：
图1是例示了根据本公开的第一实施方式的应用于嵌入有光学图像传感器的平板显示器的定向光学单元的结构的图示。
图2A是例示了从光源提供的光在感测区域处被转换成辐射光的光路的截面图。
图2B是例示了光传感器接收由位于感测区域处的物体反射的感测光的光路的截面图。
图3是例示了根据本公开的第一实施方式的嵌入有包括定向光学单元的光学图像传感器的平板显示器的结构的平面图。
图4是例示了根据本公开的第二实施方式的嵌入有包括定向光学单元的光学图像传感器的平板显示器的结构的平面图。
具体实施方式
参照附图，我们将说明本公开的优选实施方式。贯穿详细描述相同的附图标记标明相同的元件。然而，本公开不受这些实施方式限制，而是可被应用于各种改变或修改而不改变技术精神。在以下实施方式中，通过考虑说明的容易来选择元件的名称，使得它们可以与实际的名称不同。
<第一实施方式>
在下文中，参照图1，我们将说明本公开的第一实施方式进行说明。图1是例示了根据本公开的第一实施方式的应用于嵌入有光学图像传感器的平板显示器的定向光学单元的结构的图示。在图1中，上部图示是XZ平面上的侧视图并且下部图示是XY平面上的平面图。
参照图1，根据第一实施方式的定向光学单元包括定向光学基板SLS、光源LS和光传感器(或光感应器)SE。定向光学基板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可以具有限定了长度、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被扩展以覆盖与显示器的表面对应的大区域的准直光的光学装置。因此，优选的是，光源LS提供准直光。
在盖板CP的底面上，附接了光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE。光辐射膜VHOE是用于提供辐射光300的光学元件。优选的是，光辐射膜VHOE被设置为与用于检测和/或感测图像的区域对应。例如，光辐射膜VHOE可以被设置为与限定在盖板CP的中心部分或者从盖板CP的中心稍微偏移的部分处的图像感测区域对应。
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的区域之上扩展的光的光学元件。优选的是，光入射膜CHOE被设置在光辐射膜VHOE的外侧。具体地，光入射膜CHOE被设置为面向光源LS。
优选的是，光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE可以被设置在相同的平面水平上。考虑制造工艺，进一步优选的是，光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE被形成为在同一膜上彼此分离。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的母膜和用于光入射膜CHOE的母膜分别设置在预定位置处之后，这两个全息图案同时可以被复制在一个全息记录膜上。
在光辐射膜VHOE和光入射膜CHOE的底面下方设置了低折射率层LR。优选的是，低折射率层LR具有比盖板CP和光辐射膜VHOE的折射率低的折射率。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的折射率相同或者比盖板CP的折射率略大的折射率。这里，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。优选的是，低折射率层LR的折射率与扫描物体的折射率相似。例如，当应用于指纹传感器时，低折射率层LR可以具有与人类皮肤的折射率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被设置为面向光入射膜CHOE。优选的是，光源LS提供诸如激光束之类的高度准直光。具体地，当应用于指纹传感器被嵌入到便携式显示器中的系统时，优选的是，光源LS提供不能被人眼识别的红外激光束。
具有预定截面面积的来自光源LS的准直光作为入射光100被提供给限定在光入射膜CHOE上的光入射点IP。优选的是，入射光100以相对于入射点IP的表面的法线方向进入上。然而，不限于此，在其它情况下，入射光100可以以相对于法线方向的一倾斜角进入到入射点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并将它发送到盖板CP中。这里，优选的是，入射角大于盖板CP的内部全反射临界角。例如，入射光100的入射角θ具有满足盖板CP的上表面与低折射率层LR之间的全反射条件的角度。结果，随着重复进行全反射，传播光200在盖板CP内部沿着X轴(盖板CP的长度方向)传播。
光辐射膜VHOE将传播光200转换成辐射光300并且使辐射光300折射到盖板CP的上表面。具体地，通过在全反射条件下使传播光200折射到垂直方向，光辐射膜VHOE产生去往盖板CP的上表面的辐射光300。
当在盖板CP上未放置任何物体时，辐射光300从盖板CP的上表面离开。也就是说，当在感测区域SA上没有任何物体接触时，所有辐射光300可以从盖板CP离开，不进行图像检测。
当在具有长度轴和厚度轴的XZ平面(或“垂直平面”)上观察传播光200时，入射光100的准直条件被维持。相反，在具有长度轴和宽度轴的XY平面(或“水平面”)上，优选的是，传播光200是具有扩展角φ的发散(或扩展)光。使传播光200扩展的原因是图像感测区域被设定为覆盖盖板CP的大部分区域。例如，优选的是，光辐射膜VHOE具有与光离开部LOT的整个区域对应的面积。此外，优选的是，扩展角φ是两条线之间的内角，一条线连接入射点IP和盖板CP的相对侧的一个端点，而另一条线连接入射点IP和盖板CP的相对侧的另一端点。
另外，可以将扩展角φ设定为在整个感测区域SA上扩展。例如，如图1所示，感测区域SA可以被设定在盖板CP的中间部分处具有矩形或梯形形状。在这种情况下，扩展角φ将被设定为分别从入射点IP直线连接到感测区域SA的两个最外点的两条线之间的内角。
设置有光入射膜CHOE的区域将被限定为光进入部LIN。设置有光辐射膜VHOE的区域将被限定为光离开部LOT。光进入部LIN与光离开部LOT之间的空间是进行光的传播的导光区域。在图1中，光入射膜CHOE方便地覆盖光进入部LIN的整个区域。另外，光入射膜CHOE具有比光入射点IP的大小略大的大小是足够的。
例如，从光源LS产生的准直光的截面大小可以具有半径为0.5mm的正圆形状。光入射膜CHOE将具有与盖板CP的宽度对应的长度和3mm～5mm的宽度。光入射膜CHOE可以被设置为横跨盖板CP的宽度或者以比盖板CP的宽度更短的长度面向光源LS。
此外，光传感器SE可以被设置在与光源LS相同的位置处。光传感器SE是用于检测在辐射光300当中被物体反射的感测光的装置。在辐射光300当中被物体反射的光(被定义为反射光400)回到光辐射膜VHOE。这里，反射光400沿着垂直于光辐射膜VHOE的表面的方向前进。
根据图1的下部图示，辐射光300被例示为以箭头的头部方向(在圆中指出点)示出，这意味着箭头飞向+Z方向。反射光400被例示为以箭头的尾部方向(X标记在圆中)示出，这意味着箭头飞向-Z方向。
在进入到光辐射膜VHOE中之后，反射光400被转换成反向传播光500，该反向传播光500具有与传播光200相同的光路，但是方向是反向的。反向传播光500具有传播光200的相同的入射角θ，并且去往光进入部LIN。
反向传播光500进入到光入射膜CHOE中。通过光入射膜CHOE，反向传播光500被转换成感测光600。感测光600具有与入射光100相同的光路，但是其方向与入射光100的方向反向。在感测光600进入到设置在光源LS的相同地方处或者在光源LS附近的光传感器SE中之后，物体的图像将被再现。
在下文中，参照图2A和图2B，我们将说明如何通过嵌入有定向光学单元的平板显示器来识别物体的图像。图2A是例示了从光源提供的光在感测区域处被转换成辐射光的光路的截面图。图2B是例示了光传感器接收由位于感测区域处的物体反射的感测光的光路的截面图。
根据本公开的嵌入有定向光学单元的平板显示器包括显示面板DP、定向光学基板SLS、光源LS和光传感器SE。
从光源LS提供的入射光100以相对于光入射膜CHOE的入射点IP的表面的法线方向进入。这里，光源LS可以提供准直入射光100的一个光束或覆盖光入射膜CHOE的一些区域的多个入射光束。例如，入射光100可以包括第一入射光101、第二入射光102和第三入射光103。
光入射膜CHOE将入射光101、102和103转换成被折射为具有相对于入射点IP的表面的法线方向的入射角θ的第一传播光201、第二传播光202和第三传播光203。然后，光入射膜CHOE将传播光201、202和203提供给盖板CP的内部空间(或“介质”)。
优选的是，传播光201、202和203的入射角θ大于在基底光学膜HOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角THOE_LR。基底光学膜HOE是设置在光入射膜CHOE与光辐射膜VHOE之间的膜的部分。光入射膜CHOE和光辐射膜VHOE是在基底光学膜HOE上具有全息图案的部分。例如，当盖板CP和基底光学膜HOE的折射率是1.5并且低折射率层LR的折射率是1.4时，优选的是，在基底光学膜HOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角THOE_LR大于69°(度)。因此，优选的是，入射角θ大于69°。例如，入射角θ可以是70°至75°中的任何一个。
由于盖板CP的上表面与空气AIR接触，传播光201、202和203在盖板CP的上表面处被全反射。这是因为在盖板CP与空气AIR之间的界面处的全反射临界角TCP_AIR是大约41.4°。也就是说，当入射角θ大于在基底光学膜HOE与低折射率层LR之间的界面处的全反射临界角THOE_LR时，入射角θ总是大于在盖板CP与空气AIR之间的界面处的全反射临界角TCP_AIR。
重复进行全反射，传播光201、202和203从光入射膜CHOE传播到光辐射膜VHOE。通过光辐射膜VHOE，传播光201、202和203分别被转换成第一辐射光301、第二辐射光302和第三辐射光303。优选的是，光辐射膜VHOE包括全息元件，该全息元件被配置为使具有入射角θ的传播光201、202和203折射到法线方向。光辐射膜VHOE被设置在感测区域SA下方。
当诸如手指之类的图像物体OBJ在感测区域SA上接触时，辐射光301、302和303被辐射到图像物体OBJ。例如，当图像物体OBJ是指纹时，图像物体OBJ包括脊部R和谷部V。脊部R直接接触盖板CP的上表面，但是谷部V未接触盖板CP的上表面。
击中到脊部R的辐射光301和303被脊部R反射，使得反射光401和403往回进入到盖板CP。相反，到谷部V的辐射光302被折射，然后从盖板CP离开。在谷部V处的折射光将是消失光410。第二反射光402的基本上非常微小的量可以在谷部V处被反射，但是它将被忽略，因为它比反射光401和403小得多。
反射光401和403沿着盖板CP的表面和光辐射膜VHOE的表面的法线方向重新进入到盖板CP中。重新进入到光辐射膜VHOE中的反射光401和403被转换成具有与传播光201和203相同的光路但是其方向反向的反向传播光501和503。反向传播光501和503去往具有光入射膜CHOE的光进入部LIN。
重新进入到光入射膜CHOE中的反向传播光501和503分别被转换成具有与入射光101和103相同的光路但是其方向反向的第一感测光601和第三感测光603。感测光601和603进入到光传感器SE中。在接收到感测光601和603之后，物体OBJ的图像将被再现。
在下文中，参照图3，我们将说明根据本公开的第一实施方式的嵌入有具有定向光学单元的光学图像传感器的平板显示器的平面结构。图3是例示了根据本公开的第一实施方式的嵌入有包括定向光学单元的光学图像传感器的平板显示器的结构的平面图。
参照图3，根据本公开的第一实施方式的嵌入有光学图像传感器的平板显示器包括显示面板DP、定向光学基板SLS和光源LS。显示面板DP包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA可以被设置在显示面板DP的中间部分处。非显示区域NA可以围绕显示区域AA。显示区域AA可以具有矩阵形式的多个像素区域以用于表示在显示面板DP上示出的视频图像。非显示区域可以具有多个驱动元件以用于操作排列在显示区域AA中的显示元件。
定向光学基板SLS可以是具有预定的长度、宽度和厚度的薄板。优选的是，定向光学基板SLS的长度和宽度具有与显示面板DP的大小对应的足够大小。例如，定向光学基板SLS可以具有与显示面板DP相同的大小或者比显示面板DP的大小略大或略小的大小。当定向光学基板SLS的盖板CP被用于显示面板DP的盖板时，定向光学基板SLS可以具有比显示面板DP略大的大小。
为了区分显示面板DP和定向光学基板SLS，图3例示了定向光学基板SLS具有比显示面板DP大的大小。在图3中除显示区域AA之外的外部区域将被定义为非显示区域NA。显示区域AA是被配置为显示视频图像并进行图像感测操作的区域。此外，非显示区域NA包括光入射膜CHOE、光源LS和光传感器SE。
当定向光学基板SLS附接在显示面板DP的上表面上时它可以与显示面板DP接合。定向光学基板SLS包括如以上所提及的盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE和低折射率层LR。优选的是，低折射率层LR附接在显示面板DP的上表面上好像彼此面对一样。这里，显示面板DP的上表面是从显示面板DP提供视频图像的正面。也就是说，用户当看显示面板DP的上表面时观察到视频图像。
光源LS位于显示面板DP的任何一侧的外部。光入射膜CHOE位于显示面板DP的所述侧的具有光源LS的外部。光入射膜CHOE将从光源LS提供的入射光100转换成传播光200。
如以上所提及的，辐射光300被提供给盖板CP的上表面，具体地给限定在定向光学基板SLS的盖板CP处的感测区域SA。辐射光300中的一些将是从盖板CP离开的消失光410，而辐射光300的其它部分将是重新进入到光辐射膜VHOE中的反射光400。
在图3中，入射光100和辐射光300被例示为以箭头的头部方向(在圆中指出点)示出，这意味着箭头飞向+Z方向。反射光400和感测光600被例示为以箭头的尾部方向(X标记在圆中)示出，这意味着箭头飞向-Z方向。此外，同时具有点和X标记的符号意味着辐射光300将被转换成反射光400。当消失光410向与辐射光300相同的方向离开时，消失光410用与辐射光300相同的符号来绘制。
反射光400被转换成重新进入到光入射膜CHOE中的反向传播光500。通过光入射膜CHOE，反向传播光500被转换成进入到光传感器SE中的感测光600。在感测光600进入到光传感器SE中之后，物体的图像将被再现。
在第一实施方式中，光源LS和光传感器SE位于相同的地方。光源LS提供入射光100作为点光。然而，当点光被转换成传播光200并然后被转换成辐射光300时，点光被改变成与感测区域对应的面光。该面光被改变成反射光400并然后被改变成反向传播光500。返回到光进入部LIN的光是面光而不是点光。因此，优选的是，多个光传感器SE围绕光源LS排列。
<第二实施方式>
在下文中，参照图4，我们将说明本公开的第二实施方式。图4是例示了根据本公开的第二实施方式的嵌入有包括定向光学单元的光学图像传感器的平板显示器的结构的平面图。
在本公开的第二实施方式中，光源LS和光传感器SE位于不同的地方。具体地，光源LS可以位于显示面板DP的任何一侧的一个端部处，并且光传感器SE可以位于显示面板DP的具有光源LS的所述侧的另一端部处。
嵌入有光学图像传感器的平板显示器与第一实施方式基本上类似。不同点是在光源和光传感器的位置上。在第一实施方式中这些位置是相同的，但是在第二实施方式中这些位置是不同的。
参照图4，根据本公开的第二实施方式的嵌入有光学图像传感器的平板显示器包括显示面板DP、定向光学基板SLS和光源LS。显示面板DP包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA可以被设置在显示面板DP的中间部分处。非显示区域NA可以围绕显示区域AA。显示区域AA可以具有矩阵形式的多个像素区域以用于表示在显示面板DP上示出的视频图像。非显示区域可以具有多个驱动元件以用于操作排列在显示区域AA中的显示元件。
定向光学基板SLS可以是具有预定的长度、宽度和厚度的薄板。优选的是，定向光学基板SLS的长度和宽度具有与显示面板DP的大小对应的足够大小。例如，当定向光学基板SLS的盖板CP被用于显示面板DP的盖板时，定向光学基板SLS可以具有比显示面板DP略大的大小。
当定向光学基板SLS附接在显示面板DP的上表面上时它可以与显示面板DP接合。定向光学基板SLS包括如以上所提及的盖板CP、光入射膜CHOE、光辐射膜VHOE和低折射率层LR。优选的是，低折射率层LR附接在显示面板DP的上表面上好像彼此面向一样。这里，显示面板DP的上表面是从显示面板DP提供视频图像的正面。也就是说，用户当看显示面板DP的上表面时观察到视频图像。
光入射膜CHOE位于显示面板DP的一侧的外部。例如，光入射膜CHOE可以具有与显示面板DP的宽度对应的长度的条形状。光源LS被设置为面向光入射膜CHOE。具体地，光源LS可以被设置为面向光入射膜CHOE的一个端部。光传感器SE被设置为面向光入射膜CHOE。具体地，光传感器SE可以被设置为面向光入射膜CHOE的另一端部。光源LS和光传感器SE被设置为在光入射膜CHOE下方彼此分开。
从光源LS提供的入射光100被光入射膜CHOE转换成传播光200。传播光200转向限定在定向光学基板SLS的盖板CP处的感测区域SA。光辐射膜VHOE被设置在感测区域SA下方。传播光200被光辐射膜VHOE转换成辐射光300。辐射光300被提供给盖板CP的上表面。辐射光300的一些量被在盖板CP上接触的物体OBJ反射为反射光400。反射光400回到光辐射膜VHOE。未击中物体OBJ的辐射光300的其它部分作为消失光410从盖板CP离开。
在图4中，入射光100和辐射光300被例示为以箭头的头部方向(在圆中指出点)示出，这意味着箭头飞向+Z方向。反射光400和感测光600被例示为以箭头的尾部方向(X标记在圆中)示出，这意味着箭头飞向-Z方向。此外，同时具有点和X标记的符号意味着辐射光300将被转换成反射光400。当消失光410向与辐射光300相同的方向离开时，消失光410用与辐射光300相同的符号来绘制。
反射光400被转换成反向传播光500并去往光传感器SE。反向传播光500进入到光传感器SE之上的光入射膜CHOE中。通过光入射膜CHOE，反向传播光500被转换成进入到光传感器SE中的感测光600。在感测光600进入到光传感器SE中之后，物体的图像将被再现。
在第二实施方式中，我们说明光源SL和光传感器SE被设置为彼此分开的情况。光源LS提供入射光100作为点光。然而，当点光被转换成传播光200并然后被转换成辐射光300时，点光被改变成与感测区域对应的面光。该面光被改变成反射光400并然后被改变成反向传播光500。返回到光进入部LIN的光是面光而不是点光。因此，优选的是，光传感器SE被设置为与光源LS相比具有更大的面积。
光辐射膜VHOE包括被配置为通过在盖板CP上接触的物体将传播光200转换(或者反射)成反向传播光500的全息光学元件。因此，如图4所示，当传播光200被光辐射膜VHOE反射时反向传播光500具有光路。因此，优选的是，光源SL和光传感器SE被设置在相对于光辐射膜VHOE的对称位置处。
虽然已经参照附图详细地描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员应当理解，可在不改变本发明的技术精神或必要特征的情况下以其它特定形式实现本发明。因此，应该注意，上述实施方式在所有方面中仅仅是例示性的，而不应被解释为限制本发明。本发明的范围通过所附权利要求书而不是本发明的详细描述来限定。在权利要求书的含义和范围内作出的所有改变或修改或其等同物应该被解释为落在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种光学图像传感器，该光学图像传感器包括：
盖板，所述盖板具有感测区域；
基底光学膜，所述基底光学膜被设置在所述盖板下方；
光入射膜，所述光入射膜被设置在所述盖板下方的所述基底光学膜的一侧处；
光辐射膜，所述光辐射膜被设置在所述盖板下方的所述基底光学膜上并且与所述感测区域对应；
低折射率层，所述低折射率层位于所述光入射膜和所述光辐射膜下方；
光源，所述光源被设置在所述光入射膜下方；以及
光传感器，所述光传感器被设置在所述光入射膜下方。
2.根据权利要求1所述的光学图像传感器，其中，所述光源和所述光传感器被设置为面向所述光入射膜并且靠近所述基底光学膜的所述侧的中心部分。
3.根据权利要求1所述的光学图像传感器，其中，所述光源被设置在所述基底光学膜的所述侧的第一端部处并且面向所述光入射膜，并且
其中，所述光传感器被设置在所述基底光学膜的所述侧的第二端部处并且面向所述光入射膜，所述第二端部与所述第一端部隔开。
4.根据权利要求3所述的光学图像传感器，其中，所述光源和所述光传感器被设置在相对于所述光辐射膜的对称位置处。
5.根据权利要求1所述的光学图像传感器，其中，所述光源以第一法线方向向所述光入射膜的表面提供入射光，
其中，所述光入射膜将所述入射光转换成具有满足所述盖板中的内部全反射条件的入射角的传播光，并且将所述传播光提供到所述盖板中，并且
其中，所述光辐射膜将所述传播光转换成以所述第一法线方向提供给所述盖板的表面的辐射光。
6.根据权利要求5所述的光学图像传感器，其中，所述感测区域以与所述第一法线方向相反的第二法线方向将由在所述盖板上接触的物体反射的反射光提供给所述光辐射膜，
其中，所述光辐射膜将所述反射光转换成具有所述入射角的反向传播光，并且将所述反向传播光提供给所述光入射膜，并且
其中，所述光入射膜将所述反向传播光转换成以所述第二法线方向提供给所述光传感器的感测光。
7.根据权利要求6所述的光学图像传感器，其中，被提供给所述光传感器的所述感测光呈现所述物体的图像信息。
8.根据权利要求5所述的光学图像传感器，其中，所述入射角大于在所述盖板的上表面与所述低折射率层的上表面之间的空间内的内部全反射临界角。
9.根据权利要求1所述的光学图像传感器，其中，所述光入射膜和所述光辐射膜是所述基底光学膜上具有全息图案的部分。
10.根据权利要求1所述的光学图像传感器，其中，所述光学图像传感器是平板类型的。
11.一种平板显示器，该平板显示器包括：
根据权利要求1至10中的任一项所述的光学图像传感器；以及
显示面板，所述显示面板被设置所述盖板下方并且在所述显示面板与所述盖板之间具有所述低折射率层，并且所述显示面板具有显示区域和非显示区域。
12.根据权利要求11所述的平板显示器，其中，所述光入射膜、所述光源和所述光传感器被设置在所述显示区域之外。
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