CN108182873A - 嵌入有光学图像传感器的平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种嵌入有诸如指纹图像传感器的光学图像传感器的平板显示器。本发明提供了一种嵌入有图像传感器的平板显示器，包括：具有显示区域和非显示区域的显示面板；及具有厚度和与显示面板相应的长度和宽度的定向光学单元，定向光学单元贴附在显示面板的顶表面上，其中定向光学单元包括：具有与长度和宽度对应的尺寸并且通过其间的第一低折射率层相互结合的第一盖板和第二盖板；在第二盖板下，与显示区域对应的光照射膜；在第二盖板下，在光照射膜的一个侧面设置在显示区域外的光入射膜；设置在光照射膜和光入射膜下的第二低折射率层，第二低折射率层贴附在显示面板的顶表面上；及面对光入射膜设置在显示面板侧面的光源。

Description

嵌入有光学图像传感器的平板显示器
技术领域
本发明涉及一种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，本发明涉及一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，其包括提供定向光的超薄基板和光学图像传感器。
现有技术
已开发了包括笔记本电脑、平板个人电脑(或PC)、智能电话、个人数字助理、自动柜员机和/或检索信息系统在内的基于计算机的系统。由于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，所以需要加强安全性以防止重要数据泄露。
为此，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，当进行注册和认证时一般使用指纹传感器来加强安全性。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)之类的光源发出光并且使用CMOS(或互补金属氧化物半导体)图像传感器检测被指纹的隆起反射的光。由于光学指纹传感器可使用LED光扫描指纹，需要给传感器装配用于执行扫描步骤的额外装置。对扫描图像的对象的尺寸增加存在限制。因此，将光学指纹传感器应用于各种设备，诸如与显示装置结合存在限制。
对于常规的光学指纹传感器，已知的是2006年6月26日登记的名称为“具有指纹识别传感器的显示设备”的韩国专利10-060817和2016年4月21日公开的名称为“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配置成使用显示区域作为用于输入用户选择的触摸区域和用于感测指纹的感测区域。然而，光学指纹传感器使用具有非常低方向性的漫射(或发散)光。因此，对于识别精确的指纹图案来说存在限制。当使用诸如红外激光之类的具有高方向性的准直光时，很难产生覆盖较宽区域的感测光。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照射准直光，需要特定的扫描结构，使得该系统不适于便携设备或个人显示设备。
因此，对于嵌入有指纹传感器的便携装置来说，主要使用电容指纹传感器。然而，电容指纹传感器也具有许多问题。
电容指纹传感器配置成检测接触在指纹传感器上的指纹的隆起与凹陷之间的电差异。对于常规的电容指纹传感器，已知的是2013年11月21日公开的名称为“电容传感器封装”的美国专利申请2013/0307818。
上述电容指纹传感器配置为嵌入有特定按钮的组件类型。其包括电容板和硅晶片，硅晶片具有用于检测指纹的隆起与凹陷之间的电容存储差异的电路。一般来说，由于指纹的隆起和凹陷的尺寸非常微小，大约为300～500μm(微米)，所以电容指纹传感器需要用于处理指纹检测的高分辨率传感器阵列和集成芯片(或IC)。为此，硅晶片配置成包括位于一个基板上的传感器阵列和IC。
然而，当在相同的硅晶片上形成高分辨率传感器阵列和IC时，需要将按钮与指纹传感器结合的组件结构。因此，该结构将非常复杂并且会进一步增加非显示区域(或边框区域)。在一些情形中，按钮(即，智能电话的home键)与指纹传感器重叠，使得整个装置的厚度较厚。此外，用于指纹的感测区域依赖于按钮的尺寸。
为解决上述问题和限制，提出了触摸传感器区域用于感测指纹的一些技术。例如，已知的是2013年10月22日登记的名称为“用于识别指纹的电容触摸传感器”的US 8,564,314和2014年8月18日登记的名称为“整合指纹识别的电容触摸屏”的韩国专利10-1432988。
在诸如智能电话之类的个人便携装置的一般情形中，为了保护显示玻璃板而贴附额外的透明膜。当上述技术应用于个人便携装置时，由于在其上贴附保护膜，精确感测或识别指纹的性能显著劣化。一般来说，即使贴附保护膜，触摸功能仍可正确操作。然而，即使保护膜的厚度非常薄，保护膜仍会劣化用以感测指纹的对于电容存储量差异的检测能力。
对于嵌入有电容指纹传感器的显示器来说，一般在显示器的玻璃盖上可进一步贴附保护膜或硬化玻璃。在该情形中，识别能力会劣化。也就是说，玻璃盖的总厚度可影响电容指纹传感器的灵敏度。与此同时，感测光源中使用的漫射光可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，需要庞大和/或复杂的光学装置，使得其非常难以应用于个人移动装置的显示器。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供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。本发明的另一个目的是提供一种具有光学图像传感器的平板显示器，其中显示面板的大部分或整个表面可用于感测区域。本发明的再一个目的是提供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的表面的感测光。本发明的又一个目的是提供一种嵌入有超薄且大面积的光学图像传感器的平板显示器，光学图像传感器的分辨率和灵敏度非常高和/或出色。本发明的再又一个目的是提供一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，其中在设置于盖板的非显示区域的印刷元件(printing element)和图像感测元件之间没有干扰。
为了实现上述目的，本发明提供了一种嵌入有图像传感器的平板显示器，包括：具有显示区域和非显示区域的显示面板；和具有厚度和对应于显示面板的长度和宽度的定向光学单元，所述定向光学单元贴附在所述显示面板的顶表面上，其中所述定向光学单元包括：具有对应于所述长度和所述宽度的尺寸并且通过第一低折射率层而彼此结合的第一盖板和第二盖板，所述第一低折射率层位于第一盖板和第二盖板之间；在第二盖板下的对应于显示区域的光照射膜；在第二盖板下，在光照射膜的一个侧面设置在显示区域外的光入射膜；设置在光照射膜和光入射膜下的第二低折射率层，所述第二低折射率层贴附在所述显示面板的顶表面上；及设置在显示面板侧面的面对光入射膜的光源。
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，所述第一全息图案用于将所述入射光转变为具有满足第二盖板的全内反射条件的入射角的传播光，并且用于将所述传播光传送进入第二盖板；并且所述光照射膜包括第二全息图案，所述第二全息图案用于将一部分传播光转变为感测光，所述感测光具有满足在第一盖板的顶表面处的全反射条件和透过第一低折射率层和第二低折射率层的透射条件的反射角。
在一个实施方式中，所述入射角大于在光照射膜和第二低折射率层之间的第一全内反射临界角，并且大于在第二盖板和第一低折射率层之间的第二全内反射临界角。
在一个实施方式中，所述反射角大于在第一盖板和空气层之间的第一全反射临界角，并且小于在光照射膜和第二低折射率层之间的第二全反射临界角。
在一个实施方式中，所述传播光在包括长度轴和宽度轴的水平面上具有扩展角，并且所述传播光在包括长度轴和厚度轴的竖直面上保持准直状态。
在一个实施方式中，所述扩展角至少等于第一线与第二线之间的内角，所述第一线连接入射点和第二盖板的相对侧的一端，所述第二线连接入射点和第二盖板的相对侧的另一端。
在一个实施方式中，嵌入有图像传感器的平板显示器进一步包括：在第一盖板下，设置在与非显示区域相应的一侧和相对侧中至少任一个的装饰层。
在一个实施方式中，光入射膜和光源设置在装饰层下。
在一个实施方式中，第一低折射率层和装饰层是设置在第一盖板和第二盖板之间的膜、涂层和图案中的一个。
在一个实施方式中，装饰层和光入射膜之间的厚度至少为1.0mm。
在一个实施方式中，第二盖板具有至少0.70mm的厚度。
本发明提出了一种嵌入有光学图像传感器的平板显示器，其通过提供定向光(或“定方向光”)作为感测光而具有高分辨率识别能力或灵敏度。与指纹传感器的常规技术中使用的漫射光相比，因为根据本发明的定向光用于感测图像而没有任何光损耗，所以本发明具有高分辨率和出色灵敏度的优点。本发明提供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对应于显示面板的较大区域上将准直的红外激光束扩展为感测光。本发明提供了一种具有超薄光学图像传感器的平板显示器，其中在薄的厚度内提供定向光到显示面上。此外，根据本发明，设置在最顶部表面上的保护基板用作定向光学基板的覆盖基板。通过使用全息膜，准直光被提供为覆盖与显示面对应的大区域，从而本发明提出了一种超薄的定向光学基板。当将光学图像传感器结合至显示装置时，显示装置的整体厚度不会变厚。特别地，结合两个覆盖玻璃并且在下部覆盖玻璃内引导用于识别物体图像的感测光，可以最小化光损失。此外，装饰层可插入两个覆盖玻璃之间，不会发生装饰层和任何用于检测/识别图像的元件之间的干扰。
附图说明
被包括用来给本发明提供进一步理解并并入本申请构成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是图解根据本发明的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基板的结构的示图。
图2是图解根据图1的定向光学基板内部的光路的截面图。
图3是图解根据本发明的实施方式的包括定向光学单元和光学传感器的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图。
图4是图解根据第一应用例的包括定向光学单元和光学传感器的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器的结构的截面图。
图5是图解根据第二应用例的包括定向光学单元和光学传感器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截面图。
图6是图解根据本发明的第三应用例的定向光学单元的结构的截面图。
图7是图解与本发明第三应用例比较的比较例的截面图。
具体实施方式
参照附图，将描述本发明的优选实施方式。在整个详细描述中相同的参考标记指代相同的要素。然而，本发明不被这些实施方式限制，而是在不改变技术精神的情况下能够应用于各种变化或修改。在下面的实施方式中，考虑到便于解释而选取了要素的名称，从而它们可能不同于实际名称。
下文中，参照图1和2，将描述本发明的优选实施方式。图1是图解根据本发明的优选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基板的结构的示图。在图1中，上面的图是XZ平面上的侧视图，下面的图是XY平面上的平面图。
参照图1，根据优选实施方式的定向光学单元包括定向光学基板SLS和光源LS。定向光学单元是一种光学装置，其用于提供被扩展为覆盖与显示表面对应的大区域的准直光。因此，优选的是光源LS提供准直光。
定向光学基板SLS包括第一盖板CP1、第二盖板CP2、装饰层LO、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE、第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2。第一盖板CP1和第二盖板CP2可具有矩形板形状，矩形板形状具有长度、宽度和厚度。在图1中，长度沿X轴，宽度沿Y轴，厚度沿Z轴。第一盖板CP1和第二盖板CP2的长度设置为沿X轴，第一盖板CP1和第二盖板CP2的宽度设置为沿Y轴，厚度设置为沿Z轴。
第一盖板CP1和第二盖板CP2面对面结合。在第一盖板CP1的底表面的一侧和/或相对侧，可设置装饰物层(或装饰层)LO。所述装饰层LO是用于呈现产品或制造商的标志、商标或广告稿的装饰物装置。装饰层LO可设置在包括显示区域的上侧、下侧、左侧或右侧的非显示区域。第一低折射率层LR1设置在具有装饰层LO的第一盖板CP1下。在图1中，两个装饰层LO分别设置在上侧和下侧，第一低折射率层LR1设置在两个装饰层LO之间。然而，其不限于图1。第一低折射率层LR1可设置为覆盖全部的装饰层LO。
装饰层LO可包括透明或不透明的膜，字母或图表被印刷或蚀刻在所述膜上。此外，装饰层LO可以是直接涂覆在第一盖板CP1的底表面的呈现字母或图表的层。在一些情形中，装饰层LO可以是直接形成在膜上或第一盖板CP1的底表面上的图案。
借助第一盖板CP1和第二盖板CP2之间的第一低折射率层LR1，第二盖板CP2贴附在第一盖板CP1上。在第一盖板CP1和第二盖板CP2之间，插入装饰层LO和第一低折射率层LR1。当装饰层LO设置在第一盖板CP1或第二盖板CP2的外表面上时，由于装饰层LO具有厚度，其容易被损坏或可与其他元件发生干扰。然而，在本发明的实施方式中，装饰层插入第一盖板CP1和第二盖板CP2之间，使得在布置其他元件的位置不会发生干扰。
光照射膜VHOE和光入射膜CHOE贴附在第二盖板CP2的底表面上。光照射膜VHOE是用于提供照射光300的光学元件。优选的是光照射膜VHOE设置为与用于检测和/或感测图像的区域对应。
光入射膜CHOE是用于将光源提供的准直光转变为在第一盖板CP1和第二盖板CP2的区域上扩展的光的光学元件。优选的是光入射膜CHOE设置在光照射膜VHOE外部。具体地，光入射膜CHOE设置为面对光源LS。
优选的是光照射膜VHOE和光入射膜CHOE可设置在同一水平面上。考虑到制造工艺，进一步优选的是光照射膜VHOE和光入射膜CHOE在同一膜上形成为彼此分离。光照射膜VHOE和光入射膜CHOE可以是具有全息图案的光学元件。在这种情形中，在彼此靠近地设置用于光照射膜VHOE的底膜(master film)和用于光入射膜CHOE的底膜之后，两个全息图案可同时复制在一个全息记录膜上。
在光照射膜VHOE和光入射膜CHOE的底表面下方，设置第二低折射率层LR2。优选的是第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2具有相同的折射率。此外，优选的是第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2具有比第一盖板CP1、第二盖板CP2和光照射膜VHOE低的折射率。
例如，第一盖板CP1和第二盖板CP2可由折射率为1.5的透明强化玻璃形成。光照射膜VHOE和光入射膜CHOE可以是透明全息记录膜并且可具有与第一盖板CP1和第二盖板CP2相同或稍大于第一盖板CP1和第二盖板CP2的折射率。在此，采用光照射膜VHOE和光入射膜CHOE的折射率与第一盖板CP1和第二盖板CP2相同的情形。优选的是第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2的折射率相似于或稍大于扫描物体的折射率。例如，当应用到指纹传感器时，第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2可具有与人体皮肤的折射率1.39相似的折射率1.4。
接着，具有1.5折射率的第二盖板CP2和光照射膜VHOE插入在具有1.4折射率的第一低折射率层LR1与第二低折射率层LR2之间。结果，两个低折射率层贴附在高折射率层的上表面和下表面上。这满足了光可在高折射率层内部传播的全反射条件。也就是说，第二盖板CP2和光照射膜VHOE可以是用于图像感测的光在显示面板的整个表面上扩展的光引导空间。
在光入射膜CHOE下方的空间处，光源LS设置为面对光入射膜CHOE。优选的是光源LS提供诸如激光束之类的高准直光。具体地说，当应用于其中指纹传感器嵌入到便携显示器的系统时，优选的是光源LS提供不能被人眼识别的红外激光束。
来自光源LS的具有预定截面区域的准直光作为入射光100被提供到限定在光入射膜CHOE上的光入射点IP。优选的是入射光100进入到相对于入射点IP表面的法线方向。然而，其不被限制，在其他情形中，入射光100可相对于法线方向以倾斜的角度入射到入射点IP上。
光入射膜CHOE将入射光100转变为具有入射角的传播光200并将传播光200传送到第二盖板CP2中。在此，优选的是所述入射角大于第二盖板CP2的全内反射临界角。结果，随着传播光200重复全反射，传播光200沿X轴(第二盖板CP2的长度方向)在第二盖板CP2内部传播。
光照射膜VHOE将一定量的传播光200转变为照射光300并且将照射光300折射到第一盖板CP1的上表面。其他传播光200会继续在第二盖板CP2内部传播。在第一盖板CP1的上表面，照射光300反射到第一盖板CP1，穿过第一低折射率层LR1并且接着进入第二盖板CP2。
在第一盖板CP1的上表面，照射光300被全部反射，因为第一盖板CP1的上表面与折射率为1.0的空气接触。然而，在第一盖板CP1的下表面，照射光300穿过第一低折射率层LR1并且接着进入第二盖板CP2。此外，照射光300会透过设置在第二盖板CP2的底表面的第二低折射率层LR2，使得照射光300离开定向光学基板SLS。换句话说，在第一盖板CP1的上表面被完全反射的照射光300在穿过第二盖板CP2的底表面时成为感测光400。
随着传播光200从设置光入射膜CHOE的一侧行进到相对侧，预定部分的传播光200被光照射膜VHOE提取为照射光300。照射光300的量(或“亮度”或“发光度”)由光照射膜VHOE的光提取效率确定。例如，当光照射膜VHOE的光提取效率是3％时，在传播光200首次碰撞光照射膜VHOE的第一照射点处，传播光200的初始光量的3％将被提取。然后，传播光200的97％将在第一照射点处全反射并继续行进。之后，在第二照射点处，传播光200的初始光量的97％的3％，即2.91％被提取为照射光300。
通过重复该操作，从第一盖板CP1和第二盖板CP2的设置光入射膜CHOE的第一侧起到相对侧提取出多个照射光300。当光照射膜VHOE在所有区域上具有相同的光提取效率时，随着传播光200从第一侧传播到相对侧，传播光200的量逐渐降低。为了在光照射区域的整个区域上获得均匀分布的光量，优选的是光照射膜VHOE的光提取效率从第一侧到相对侧以指数方式增加。
在具有长度轴和厚度轴的XZ平面(或“竖直面”)上观察传播光200时，入射光100的准直条件被保持。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的分散(或扩展)光。扩展传播光200的原因是图像感测区域设置为覆盖第一盖板CP1和第二盖板CP2的大部分区域。例如，优选的是光照射膜VHOE具有与光离开部LOT的整个区域对应的区域。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P1，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。
设置光入射膜CHOE的区域定义为光进入部LIN。设置光照射膜VHOE的区域定义为光离开部LOT。光离开部LOT是光经过的光传播部。在图1中，为方便起见，光入射膜CHOE覆盖光进入部LIN的整个区域。或者，光入射膜CHOE的尺寸稍大于光入射点IP的尺寸就足够了。
例如，从光源LS产生的准直光的截面尺寸可以具有半径为0.5mm的正圆形状。光入射膜CHOE具有与第一盖板CP1和第二盖板CP2的宽度对应的长度以及3mm～5mm的宽度。光入射膜CHOE可设置为与第一盖板CP1和第二盖板CP2交叉。
下文中，将参照图2解释从光源提供的准直红外光在定向光学基板SLS内部如何转变为用于图像感测的定向红外光。图2是图解根据图1的定向光学基板内部的光路的截面图。
从光源LS提供的入射光100进入到相对于光入射膜CHOE的入射点IP表面的法线方向。光入射膜CHOE将入射光100转变为传播光200，传播光200被折射为具有相对于入射点IP表面的法线方向的入射角θ。然后，光入射膜CHOE将传播光200提供到第二盖板CP2的内部空间(或“介质”)。
优选的是传播光200的入射角θ大于光照射膜VHOE与第二低折射率层LR2之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR2。此外，优选的是传播光200的入射角θ大于第二盖板CP2与第一低折射率层LR1之间的界面处的全反射临界角TCP2_LR1。
例如，当第二盖板CP2和光照射膜VHOE的折射率是1.5，并且第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2的折射率是1.4时，优选的是光照射膜VHOE与第二低折射率层LR2之间的界面处的全反射临界角TVHOE_LR2和第二盖板CP2与第一低折射率层LR1之间的界面处的全反射临界角TCP2_LR1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°到75°中的任何一个。
光照射膜VHOE将预定量的传播光200转变为具有反射角α的照射光300并将照射光300传送回到第一盖板CP1的内部空间。当物体接触第一盖板CP1的上表面时，照射光300用于检测物体的图像。当在第一盖板CP1的外表面上没有物体时，照射光300在第一盖板CP1的上表面处全反射并且之后提供到设置在定向光学基板SLS的底表面外部的光传感器(或光学传感器)。也就是说，在第一盖板CP1的上表面处全反射之后，照射光300作为感测光400离开定向光学基板SLS。
感测光400是被第一盖板CP1的上表面以入射角(或反射角)α反射的光。感测光400的反射角α小于传播光300的入射角θ。因此，感测光400依次经过第一盖板CP1、第一低折射率层LR1、第二盖板CP2、光照射膜VHOE和第二低折射率层LR2，并且接着离开定向光学基板SLS。
通过检测从设置在定向光学基板SLS的底表面下方的第二低折射率层LR2照射出的感测光400，可识别接触第一盖板CP1的上表面的物体的图像。下文中，将解释应用图1中所示的定向光学单元的图像感测装置。具体地说，将关注嵌入有指纹识别传感器的平板显示器。
图3是图解根据本发明的实施方式的包括定向光学单元和光学传感器的嵌入有光学图像传感器的平板显示器的结构的示图。参照图3，根据本发明的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可设置在显示面板DP的中部。非显示区域NA可围绕显示区域AA。显示区域AA可具有用于呈现显示在显示面板DP上的视频图像的多个显示元件。非显示区域NA可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。
详细地说，用于呈现视频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。在至少一个像素区域，可包括用于检测物体的图像的一个光传感器。在一些情形中，可在一组像素区域处设置一个光传感器。例如，可在包括2×2、3×3或4×4个像素的每一像素组处设置一个光传感器。
定向光学基板SLS可以是具有预定长度、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的尺寸对应的足够尺寸。具体地说，优选的是定向光学基板SLS具有稍大于显示面板DP的尺寸。至少优选的是定向光学基板SLS具有在显示面板DP的一侧上延伸(或扩展)的区域。可在显示面板DP上的该延伸的侧部区域处设置光源LS。
由于定向光学基板SLS贴附在显示面板DP的上表面上，定向光学基板SLS可与显示面板DP结合。如上所述，定向光学基板SLS包括第一盖板CP1、第二盖板CP2、装饰层LO、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE、第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2。第一低折射率层LR1插入第一盖板CP1和第二盖板CP2之间，用于将第一盖板CP1和第二盖板CP2面对面贴附。
优选的是第二低折射率层LR2插入第二盖板CP2和显示面板DP之间，用于将定向光学基板SLS与显示面板DP贴附。在此，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，用户在观看显示面板DP的上表面时观察到视频图像。
如上所述，定向光学基板SLS可将图像感测光400提供到面对显示面板DP上表面的底表面。因此，设置在位于定向光学基板SLS下方的显示面板DP中的光传感器可检测感测光400。结果，可识别接触定向光学基板SLS上表面的物体的图像(例如，指纹的隆起图案)。
详细地说，由定向光学基板SLS的光照射膜VHOE产生的照射光300到达第一盖板CP1的上表面。当物体IM设置在第一盖板CP1上时，碰撞物体IM不接触的区域的照射光300被全反射，并作为感测光400提供至显示面板DP。相反，碰撞物体IM接触的区域的照射光300被折射并离开第一盖板CP1。在具有比空气折射率大的折射率的物体IM接触的点处，照射光300不被全反射，而是折射到物体IM中。也就是说，在物体IM接触的区域处，照射光300成为吸收光500，从而不提供至显示面板DP的光传感器。
结果，显示面板DP的光传感器仅检测照射光300之中除吸收光500之外的感测光400。通过检测在第一盖板CP1的顶表面处反射的感测光400的反射图案，显示面板DP的光传感器再现物体IM的图案或图像。
当将定向光学单元应用于指纹传感器时，物体IM可以是人的手指。指纹的隆起R接触第一盖板CP1的顶表面，但指纹的凹陷V不与第一盖板CP1的顶表面接触。碰撞凹陷V的照射光300被全反射而成为感测光400。与此同时，碰撞隆起R的照射光300被折射，从而成为离开第一盖板CP1的吸收光500。
进一步参照图3的下面的图，将解释XY平面上的图像感测的过程。入射光100可包括具有预定截面区域的准直红外光。光源LS可以是红外激光二极管(或“IR LD”)。
入射光100被光入射膜CHOE转变为传播光200。在此，传播光200在XY平面上扩展为具有扩展角φ，XY平面包括X轴上的长度轴和Y轴上的宽度轴。与此同时，在XZ平面上保持初始准直条件，XZ平面包括X轴上的长度轴和Z轴上的厚度轴。
在此，优选的是扩展角φ等于或稍大于两条线的内角，所述两条线从光入射点IP分别连接至与光入射膜CHOE相对的第一盖板CP1和第二盖板CP2的两个端点。在该情形中，传播光200可扩展为具有扩展角φ的三角形形状。结果，照射光300可覆盖与传播光200扩展覆盖的区域相同的区域。也就是说，图像感测区域可限定在三角形形状内部。当应用于指纹传感器时，指纹感测区域SA可限定为图3中划出的圆形区域。
当感测区域SA设置在中部或者远离光入射膜CHOE的偏上侧部分上时，优选的是照射光300的量(或发光度或亮度)在感测区域SA具有最大值。为此，光照射膜VHOE可设计为根据位置的函数关系而具有变化的光提取效率，以使照射光300的量在与感测区域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值。
<第一应用例>
到目前为止，基于用于在嵌入有光学图像传感器的平板显示器中提供定向光的定向光学单元解释了本发明的特征。下文中，将解释通过将平板显示器与根据本发明的定向光学单元结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的应用实施方式。
将参照图4解释根据第一应用例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器。图4是图解根据第一应用例的包括定向光学单元和光学传感器的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器的结构的截面图。
根据第一应用例的嵌入有光学图像传感器的液晶显示器包括液晶显示面板LCP、定向光学基板SLS和光源LS。液晶显示面板LCP包括彼此结合的下基板SL和上基板SU及设置在两个基板SL和SU之间的液晶层LC。在下基板SL上，以矩阵方式设置有多个像素区域。在上基板SU设置有多个滤色器，每个滤色器对应于每个像素区域。或者，上基板SU可具有任何重要元件。在此，图中所示的液晶显示面板LCP是水平电场型的液晶显示面板。然而，其不限于该类型的液晶显示面板，而是可使用各种类型的液晶显示面板。
在每个像素区域内，设置有像素电极PXL和公共电极COM来呈现视频图像。此外，设置有薄膜晶体管T来选择性地给像素电极PXL提供视频信号。光传感器TS可设置在薄膜晶体管T附近。可在每个像素区域处设置至少一个光传感器TS。或者，可在像素区域组处设置一个光传感器TS。
在液晶显示面板LCP的上基板SU的顶表面上，以面对面的方式贴附根据本发明实施方式的定向光学基板SLS。定向光学基板SLS包括第一盖板CP1、第二盖板CP2、装饰层LO、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE、第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2。定向光学基板SLS的第二低折射率层LR2与上基板SU的顶表面贴附。
液晶显示面板LCP是不能照射光的非自发光显示面板。因此，在下基板SL的底表面下方需要背光单元BLU。在一个侧面处，光源LS可设置为面对光入射膜CHOE。光源LS可与背光单元BLU配置为一体系统。或者，光源LS可与背光单元BLU分隔开而设置在背光单元BLU附近。
液晶显示面板LCP包括显示区域AA和非显示区域NA。定向光学基板SLS的光照射膜VHOE可设置为对应于显示区域AA。光源LS可设置在非显示区域NA中，面对光入射膜CHOE。优选的是装饰层LO设置为对应于非显示区域NA。
<第二应用例>
将参照图5解释根据第二应用例的嵌入有光学图像传感器的平板显示器。图5是图解根据第二应用例的包括定向光学单元和光学传感器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截面图。
根据第二应用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面板OLP、定向光学基板SLS和光源LS。有机发光二极管显示面板OLP包括以面对面的方式彼此贴附的具有显示元件的基板SUB和封装ENC。在基板SUB上，以矩阵方式设置有多个像素区域。在封装ENC处可设置多个滤色器，每个滤色器对应于每个像素区域。或者，封装ENC可以是不具有任何具体元件的透明基板。在此，图中所示的有机发光二极管显示面板OLP是顶部发光型的有机发光二极管显示面板。然而，其不限于顶部发光型，而是可使用包括底部发光型或两侧发光型在内的各种类型。
在每个像素区域内，设置有用于呈现视频图像的有机发光二极管OLE和用于选择性地给有机发光二极管OLE提供视频数据的薄膜晶体管T。有机发光二极管OLE包括阳极电极ANO、有机发光层OL和阴极电极CAT。光传感器TS可设置在薄膜晶体管T附近。可在每个像素区域处设置至少一个光传感器TS。或者，可在像素区域组处设置一个光传感器TS。
在有机发光二极管显示面板OLP的封装ENC的顶表面上，以面对面的方式贴附根据本发明实施方式的定向光学基板SLS。定向光学基板SLS包括第一盖板CP1、第二盖板CP2、装饰层LO、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE、第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2。定向光学基板SLS的第二低折射率层LR2与封装ENC的顶表面贴附。
有机发光二极管显示面板OLP是能够照射光的自发光显示面板。因此，其不需要背光单元BLU。因此，优选的是光源LS面对光入射膜CHOE设置在有机发光二极管显示面板OLP的一个侧面处。
详细地说，有机发光二极管显示面板OLP包括显示区域AA和非显示区域NA。优选的是定向光学基板SLS具有稍大于有机发光二极管显示面板OLP的尺寸。定向光学基板SLS的光照射膜VHOE可设置为对应于显示区域AA。光入射膜CHOE可设置为覆盖从有机发光二极管显示面板OLP的一个侧面延伸出的外部空间。光源LS可面对光入射膜CHOE设置在该外部空间下方。优选的是装饰层LO设置在非显示区域NA内。
如上所述，嵌入有光学图像传感器的显示器包括设置在最外侧表面处的盖板以及贴附在盖板的一侧并具有最多几百μm厚度的超薄膜型全息膜。因此，显示面板能够配置根据本发明的光学图像传感器而其厚度不会变得太厚。此外，通过在显示面板的大部分表面上均匀地分布高准直感测光，可获得图像感测的超高分辨率。因此，这对于在大的区域上精确检测诸如指纹或掌纹之类的微小图像图案来说非常有效。
根据本发明的嵌入有光学图像传感器的显示器具有使用覆盖玻璃作为提供用于感测物体图像的光的装置的特征。具体地，通过使用较薄的两个厚度减半的贴附的覆盖玻璃，并且在两个覆盖玻璃之间插入全息元件和装饰层，元件可设置为不受彼此的干扰。由于两个覆盖玻璃中的每一个具有减半的厚度，可不需增加显示器的总厚度和/或重量而获得嵌入有图像传感器的显示面板。
<第三应用例>
在下文中，将参照图6更详细地解释根据本发明第三应用例的定向光学单元的结构。图6是图解根据本发明第三应用例的定向光学单元的结构的截面图。根据第三应用例的定向光学单元可应用于在第一应用例和第二应用例中提及的液晶显示器和/或有机发光二极管显示器。
根据第三应用例的定向光学单元基本具有图1中所示的类似结构。第三应用例的主要特征是细节堆叠结构和厚度关系。在下文中，没有额外含义的描述将不会被重复。
参照图6，根据第三应用例的定向光学单元包括定向光学基板SLS和光源LS。定向光学基板SLS包括第一盖板CP1、第二盖板CP2、装饰层LO、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE、第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2。
第一盖板CP1和第二盖板CP2面对面结合。装饰物层(或装饰层)LO可设置在第一盖板CP1的底表面的一侧和/或相对侧。装饰层LO是用于呈现产品或制造商的标志、商标或广告稿的装饰物装置或元件。第一低折射率层LR1设置在具有装饰层LO的第一盖板CP1下。在图6中，装饰层LO和第一低折射率层LR1设置在相同层。第一低折射率层LR1可设置为覆盖装饰层LO。
装饰层LO可包括透明或不透明的膜，字母或图表被印刷或蚀刻在所述膜上。或者，装饰层LO可以是直接涂覆在第一盖板CP1底表面的呈现字母或图表的层。在一些情形中，装饰层LO可以是直接形成在膜上或第一盖板CP1的底表面上的图案。
借助第一盖板CP1和第二盖板CP2之间的第一低折射率层LR1，第二盖板CP2贴附在第一盖板CP1上。在第一盖板CP1和第二盖板CP2之间，插入装饰层LO和第一低折射率层LR1。在此，第一盖板CP1和第二盖板CP2可借助第一光学黏胶OCA1以面对面的方式彼此贴附。例如，第一光学黏胶OCA1涂覆在装饰层LO和第一低折射率层LR1的整个底表面上。第二盖板CP2贴附至第一光学黏胶OCA1。
在第二盖板CP2的底表面上，贴附光照射膜VHOE和光入射膜CHOE。光照射膜VHOE和光入射膜CHOE设置在相同层上。光照射膜VHOE和光入射膜CHOE可通过第二光学黏胶OCA2以面对面的方式贴附至第二盖板CP2。优选的是光照射膜VHOE设置为对应于用于检测和/或感测图像的区域。
在光照射膜VHOE和光入射膜CHOE的底表面下设置第二低折射率层LR2。优选的是第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2具有相同的折射率。此外，优选的是第一低折射率层LR1和第二低折射率层LR2具有比第一盖板CP1、第二盖板CP2和光照射膜VHOE低的折射率。
光源LS向光入射膜CHOE提供入射光100。优选的是光源LS设置为使入射光100碰撞在光入射膜CHOE的中心上。光入射膜CHOE将入射光100转变为传播光200并将传播光200传送进入第二盖板CP2。在此，当传播进入第二盖板CP2时，传播光200可具有范围为70°到75°的入射角(或反射角)θ。在第三应用例中，优选的是传播光200具有72°的入射角。
在这些条件下，传播光200首次碰撞第一低折射率层LR1的位置由入射角θ和第一厚度T1确定。在此，T1对应于光入射膜CHOE和装饰层LO之间的距离或对应于光入射膜CHOE和第一低折射率层LR1之间的距离。
例如，考虑到制造工艺，光入射膜CHOE可具有5mm的宽度。那样的话，优选的是装饰层LO具有与光入射膜CHOE相似的尺寸。也就是说，优选的是装饰层LO具有5mm的宽度。
此外，在以上条件下，优选的是第一厚度T1是1.0mm。考虑到72°的入射角，从光入射膜CHOE的中心点至传播光200首次碰撞第一低折射率层LR1的点的第一长度l1可为3.1mm。因此，优选的是装饰层LO具有小于6.2mm的宽度WLO。
更详细地，第一光学黏胶OCA1和第二光学黏胶OCA2的厚度选择为0.10～0.15mm中的一个。因此，优选的是第二盖板CP2的厚度至少是0.70mm(700μm)。
确保第二盖板CP2的厚度至少是0.70mm，优选的是第一厚度T1至少是1.0mm。这些值不只是设计变化。本发明具有使用全息元件之一的光入射膜CHOE将来自光源LS的光改变为满足在第二盖板CP2内的全内反射条件的传播光200的特征。
也就是说，被光入射膜CHOE从入射光100衍射的传播光200是第一衍射光。因此，还会提供不被光入射膜CHOE从入射光100衍射的第零衍射光1000。当第零衍射光1000直接照射出时，会不期望地妨碍用户。因此，优选的是第零衍射光1000被装饰层LO阻挡。为了增加对第零衍射光1000的阻挡特性，优选的是装饰层LO可具有其上印刷装饰图案的黑色背景。
然而，当第二盖板CP2不具有足够的厚度时，即使装饰层LO包括黑色光吸收材料，装饰层LO也不能完全阻挡第零衍射光1000。在下文中，将参照图解比较例的图7解释原因。
<比较例>
图7是图解与本发明的第三应用例比较的比较例的截面图。根据比较例的定向光学单元具有仅包括单一盖板CP的结构。参照图7，根据比较例的定向光学单元包括定向光学基板SLS和光源LS。
定向光学基板SLS包括一个盖板CP、装饰层LO、光学黏胶OCA、光照射膜VHOE、光入射膜CHOE和低折射率层LR。在盖板CP的底表面的一侧，设置装饰层LO。在具有装饰层LO的盖板CP的底表面下，设置光照射膜VHOE和光入射膜CHOE。在此，在具有装饰层LO的盖板CP的底表面和光照射膜VHOE(和光入射膜CHOE)之间，插入光学黏胶OCA。在光照射膜VHOE和光入射膜CHOE下，设置低折射率层LR。
从光源LS提供的入射光100碰撞在光入射膜CHOE的中心上。入射光100转变为传播光200。传播光200进入盖板CP。在此，传播光200具有72°的入射角。
光学粘胶OCA具有对应于第二厚度T2的0.10～0.15mm的厚度。在此，第二厚度T2对应于光入射膜CHOE和装饰层LO之间的距离。在这种情况下，考虑到72°的入射角，从光入射膜CHOE的中心点至传播光200首次碰撞盖板CP底表面的点的第二长度l2可为0.31mm。因此，装饰层LO具有小于0.62mm的宽度WLO。
当从光源LS提供的入射光100具有0.5mm的直径时，装饰层LO可具有比入射光100的直径更大的尺寸。那样的话，第零衍射光1000不被完全阻挡，而是一些第零衍射光1000可在装饰层LO的边缘泄露出。如果为了完全阻挡第零衍射光1000而增大装饰层LO的尺寸，作为入射光100的第一衍射光的传播光200被阻挡，使得传播光200不进入盖板CP。根据比较例，来自光入射膜CHOE的第零衍射光1000泄露出，并且可能对用户造成不良的影响。
考虑比较例，优选的是定向光学单元包括两个盖板，并且如在第三应用例中解释的，设置在下层的第二盖板CP2具有至少0.70mm厚度。此外，优选的是光入射膜CHOE和装饰层LO之间的距离至少是1.0mm。
由于光入射膜CHOE和装饰层LO之间的至少1.0mm的距离，第零衍射光1000被完全阻挡而且装饰层LO可以不受尺寸限制地自由设计。通过确保光入射膜CHOE和装饰层LO之间的距离，沿着X轴，传播光200首次碰撞第一低折射率层LR1的位置具有足够长的距离以完全阻挡第零衍射光1000。因此，装饰层LO可具有足以完全阻挡第零衍射光1000的尺寸。
在此，为了首先阻挡第零衍射光，光入射膜CHOE和装饰层LO之间的最小厚度是1.0mm。然而，所述厚度不被限制在1.0mm或更大。考虑诸如光源LS提供的入射光的波长之类的其他条件，此最小厚度可小于1.0mm。例如，当光入射膜CHOE和装饰层LO之间的厚度是0.5mm时，可借助修改其他条件阻挡第零衍射光。然而，考虑制造条件和其他条件，更优选的是光入射膜CHOE和装饰层LO之间的厚度是1.0mm。
尽管参照附图详细描述了本发明的实施方式，但本领域技术人员将理解到，在不改变本发明的技术精神或实质特征的情况下，能够以其他特定形式实现本发明。因此，应当注意，前述实施方式仅仅是在全部方面中举例说明性的，不应解释为限制本发明。本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由本发明的详细描述限定。在权利要求的含义和范围内做的所有变化或修改或其等同物应当解释为落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种嵌入有图像传感器的平板显示装置，包括：
具有显示区域和非显示区域的显示面板；和
具有厚度和与所述显示面板对应的长度和宽度的定向光学单元，所述定向光学单元贴附到所述显示面板的顶表面上
其中所述定向光学单元包括：
具有与所述长度和所述宽度对应的尺寸的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板通过在所述第一盖板和所述第二盖板之间的第一低折射率层彼此结合；
在所述第二盖板下，对应于所述显示区域的光照射膜；
在所述第二盖板下，在所述光照射膜的一个侧面处设置在所述显示区域外部的光入射膜；
设置在所述光照射膜和所述光入射膜下，并且贴附在所述显示面板的顶表面的第二低折射率层；和
面对所述光入射膜设置在所述显示面板的侧面的光源。
2.根据权利要求1所述的装置，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，所述第一全息图案用于将所述入射光转变为具有满足所述第二盖板的全内反射条件的入射角的传播光，并且将所述传播光传送到所述第二盖板中；并且
其中所述光照射膜包括第二全息图案，所述第二全息图案用于将一部分所述传播光转变为具有满足在所述第一盖板的顶表面处的全反射条件和透过所述第一低折射率层和所述第二低折射率层的透射条件的反射角的感测光。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述入射角大于所述光照射膜和所述第二低折射率层之间的第一全内反射临界角，并且大于所述第二盖板和所述第一低折射率层之间的第二全内反射临界角。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述反射角大于所述第一盖板和空气层之间的第一全反射临界角，并且小于所述光照射膜和所述第二低折射率层之间的第二全反射临界角。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述传播光具有在包括长度轴和宽度轴的水平面上的扩展角，并且在包括长度轴和厚度轴的竖直面上保持准直状态。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述扩展角至少等于第一线和第二线之间的内角，所述第一线连接所述入射点和所述第二盖板的相对侧的一端，并且所述第二线连接所述入射点和所述第二盖板的所述相对侧的另一端。
7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
在所述第一盖板下，设置在与所述非显示区域对应的一侧和相对侧中的至少任何一个的装饰层。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述光入射膜和所述光源设置在所述装饰层下。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一低折射率层和所述装饰层是设置在所述第一盖板和所述第二盖板之间的膜、涂层和图案中的一个。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述装饰层和所述光入射膜之间的厚度至少是1.0mm。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二盖板具有至少0.7mm的厚度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110008869A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 厦门天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
CN111488068A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 纬创资通股份有限公司 光学触控装置与光学触控方法
WO2022082974A1 (zh) * 2020-10-23 2022-04-28 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 激光感应面板及其制作方法、显示装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11010588B2 (en) * 2015-06-18 2021-05-18 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Large-sensing-area under-display optical sensor
CN109212656B (zh) * 2017-07-03 2020-03-27 京东方科技集团股份有限公司 导光组件、背光模组及显示装置
CN107621673B (zh) * 2017-09-27 2019-12-31 京东方科技集团股份有限公司 光源模组和显示装置
DE102018122917A1 (de) 2018-09-19 2020-03-19 JENETRIC GmbH Vorrichtung zur optischen Direktaufnahme von Hautabdrücken
DE102018122918B4 (de) 2018-09-19 2020-11-05 JENETRIC GmbH Vorrichtung zur optischen Direktaufnahme von Hautabdrücken für mobile Anwendung
KR102142859B1 (ko) * 2018-10-16 2020-08-10 한국과학기술원 마이크로카메라 어레이를 구비한 초근접 영상촬영장치
CN109788096B (zh) * 2019-03-01 2021-02-19 维沃移动通信有限公司 终端设备
CN110166595A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 Oppo广东移动通信有限公司 电子装置
CN114072708A (zh) 2019-07-16 2022-02-18 住友化学株式会社 光学层叠体
JP2022549600A (ja) 2019-09-24 2022-11-28 ベーア－ヘラー サーモコントロール ゲーエムベーハー 光学式近接センサシステム内蔵の表示装置
DE102019126408B4 (de) 2019-09-30 2021-12-16 JENETRIC GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Darstellung von Informationen und zur kontaktbasierten gleichzeitigen Aufnahme von Hautabdrücken mehrerer durchbluteter Hautbereiche menschlicher Autopodien
CN110853496B (zh) * 2019-10-09 2022-04-22 华为技术有限公司 显示屏组件和移动终端
TWI741610B (zh) * 2020-05-20 2021-10-01 元太科技工業股份有限公司 功能性組件及具有功能性組件的顯示裝置
JP2022107203A (ja) 2021-01-08 2022-07-21 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2022108900A (ja) 2021-01-14 2022-07-27 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
JP2022111590A (ja) 2021-01-20 2022-08-01 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN116964518A (zh) 2021-02-12 2023-10-27 株式会社日本显示器 显示装置
JP2022142329A (ja) 2021-03-16 2022-09-30 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置および表示装置
WO2023203966A1 (ja) * 2022-04-21 2023-10-26 日産自動車株式会社 光学部材及び該光学部材を用いた調光装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062502A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Nokia Corporation Method and system for beam expansion in a display device
CN1892271A (zh) * 2005-06-17 2007-01-10 索尼株式会社 光学设备，以及虚拟图像显示器
CN1979309A (zh) * 2005-12-06 2007-06-13 株式会社日立显示器 显示装置及面状光源装置
US20150185393A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Lg Display Co., Ltd. Thin film type back light unit for flat panel display
CN105184282A (zh) * 2015-10-14 2015-12-23 京东方科技集团股份有限公司 光学指纹检测装置及显示设备
CN105184248A (zh) * 2015-08-28 2015-12-23 京东方科技集团股份有限公司 一种指纹识别装置及指纹识别系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995022804A1 (en) * 1994-02-18 1995-08-24 Imedge Technology, Inc. Method of producing and detecting high-contrast images of the surface topography of objects and a compact system for carrying out the same
US5986746A (en) * 1994-02-18 1999-11-16 Imedge Technology Inc. Topographical object detection system
EP1636735A1 (en) * 2003-06-21 2006-03-22 Aprilis, Inc. Acquisition of high resolution boimetric images
WO2006044652A1 (en) * 2004-10-16 2006-04-27 Identix Incorporated Diffractive imaging system for the reading and analysis of skin topology
WO2011060487A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-26 Rpo Pty Limited Apparatus and method for receiving a touch input
US8564314B2 (en) 2010-11-02 2013-10-22 Atmel Corporation Capacitive touch sensor for identifying a fingerprint
US8884900B2 (en) * 2011-07-13 2014-11-11 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensing display apparatus and electronic device therewith
US9030440B2 (en) 2012-05-18 2015-05-12 Apple Inc. Capacitive sensor packaging
US9841563B2 (en) * 2012-08-04 2017-12-12 Paul Lapstun Shuttered waveguide light field display
WO2014152002A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Betensky Ellis I Method and apparatus for acquiring biometric image
US9557458B2 (en) * 2013-10-29 2017-01-31 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA—Recherche et Développement Optical grating coupling structure
KR102202454B1 (ko) * 2013-11-29 2021-01-14 엘지디스플레이 주식회사 박막형 시야 범위 조절 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 박막 평판형 시야 범위 조절 표시장치
KR101432988B1 (ko) 2014-04-02 2014-08-29 (주)이미지스테크놀로지 지문 인식 일체형 정전용량 터치스크린
KR102206332B1 (ko) 2014-10-10 2021-01-25 엘지디스플레이 주식회사 지문 인식 소자를 포함한 표시 장치
KR102136553B1 (ko) * 2016-11-30 2020-07-22 주식회사 엘지화학 디지털 디바이스의 제어 방법
CN107025451B (zh) * 2017-04-27 2019-11-08 上海天马微电子有限公司 一种显示面板及显示装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062502A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Nokia Corporation Method and system for beam expansion in a display device
CN1892271A (zh) * 2005-06-17 2007-01-10 索尼株式会社 光学设备，以及虚拟图像显示器
CN100470281C (zh) * 2005-06-17 2009-03-18 索尼株式会社 光学设备，以及虚拟图像显示器
CN1979309A (zh) * 2005-12-06 2007-06-13 株式会社日立显示器 显示装置及面状光源装置
CN1979309B (zh) * 2005-12-06 2010-11-10 株式会社日立显示器 显示装置及面状光源装置
US20150185393A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 Lg Display Co., Ltd. Thin film type back light unit for flat panel display
CN105184248A (zh) * 2015-08-28 2015-12-23 京东方科技集团股份有限公司 一种指纹识别装置及指纹识别系统
CN105184282A (zh) * 2015-10-14 2015-12-23 京东方科技集团股份有限公司 光学指纹检测装置及显示设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111488068A (zh) * 2019-01-28 2020-08-04 纬创资通股份有限公司 光学触控装置与光学触控方法
CN111488068B (zh) * 2019-01-28 2023-06-27 纬创资通股份有限公司 光学触控装置与光学触控方法
CN110008869A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 厦门天马微电子有限公司 显示面板和显示装置
WO2022082974A1 (zh) * 2020-10-23 2022-04-28 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 激光感应面板及其制作方法、显示装置

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Publication number Publication date
EP3334130A1 (en) 2018-06-13
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US10657352B2 (en) 2020-05-19
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