CN115379610A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学装置，在光学装置中，在多个第1个别区域中的、配置在中央区域的第1个别区域中，针孔的中心位置配置在传感区域的中心位置，在多个第1区域中的、配置在与中央区域不同的周边区域的第1个别区域中，针孔不与传感区域重叠，在配置在周边区域的第1个别区域中，相较于靠近中央区域的第1个别区域中的传感区域的中心区域与针孔在俯视下的距离，远离中央区域的第1个别区域中的传感区域的中心区域与针孔在俯视下的距离更大。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求在2021年5月20日提交的日本专利申请No.2021-085272的优先权，并将其全部内容援引至此。
技术领域
本发明的实施方式涉及光学装置。
背景技术
以往，开发了具有受光元件和发光元件的电子设备。
发明内容
本实施方式的目的在于提供一种能够检测视线的方向的变化的光学元件以及电子设备。
一实施方式的光学装置具备第1基板、和与所述第1基板重叠设置的第2基板，在所述第1基板上具有包括射出近红外光的多个发光区域和检测所述近红外光的多个传感区域在内的有源区域，在所述第2基板上具有遮光区域和设于所述遮光区域的多个针孔，所述光学装置具备多个第1个别区域和多个第2个别区域，所述多个第1个别区域分别具有所述多个传感区域中的一个、所述的遮光区域中的一个以及所述多个针孔中的一个，所述多个第2个别区域分别具有所述多个发光区域中的一个，所述多个第1个别区域各自与所述多个第2个别区域各自交替配置，在所述多个第1个别区域中的、配置在中央区域的所述第1个别区域中，所述针孔的中心位置配置在所述传感区域的中心位置，在所述多个第1区域中的、配置在与所述中央区域不同的周边区域的所述第1个别区域中，所述针孔不与所述传感区域重叠，在配置在所述周边区域的所述第1个别区域中，相较于靠近所述中央区域的所述第1个别区域中的所述传感区域的中心区域与所述针孔在俯视下的距离，远离所述中央区域的所述第1个别区域中的所述传感区域的中心区域与所述针孔在俯视下的距离更大。
附图说明
图1A是说明实施方式的光学元件的图。
图1B是说明实施方式的光学元件的图。
图1C是说明实施方式的光学元件的图。
图2是光学元件的平面图。
图3A是光学元件的剖视图。
图3B是光学元件的剖视图。
图4A是示出光学元件的位置关系的图。
图4B是示出光学元件的位置关系的图。
图5A是示出光学元件的应用例的图。
图5B是示出光学元件的应用例的图。
图6是图5A的电子设备的立体图。
图7是示出实施方式中的电子设备的其他构成例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的各实施方式。此外，本公开只不过为一例，对于本领域技术人员容易想到的保持发明的主旨的适当变更当然包含在本发明的范围内。另外，为了使说明更明确，有时与实际的形态相比，示意性示出附图中各部分的宽度、厚度、形状等，但只不过为一例，不限于对本发明的解释。另外，在本说明书和各附图中，对于与关于已经出现的附图进行了说明的要素同样的要素标注相同的附图标记，有时适当省略详细说明。
以下，参照附图详细说明一实施方式的光学元件。
在本实施方式中，第1方向X、第2方向Y、以及第3方向Z彼此正交，但也可以以90度以外的角度交叉。将朝向第3方向Z的箭头的前端的方向定义为上或者上方，将与朝向第3方向Z的箭头的前端的方向相反一侧的方向定义为下或者下方。
另外，在描述了“第1构件上方的第2构件”以及“第1构件下方的第2构件”的情况下，第2构件可以与第1构件相接，或者也可以位于与第1构件分开的位置。在为后者的情况下，在第1构件与第2构件之间也可以设有第三构件。另一方面，在描述了“第1构件之上的第2构件”以及“第1构件之下的第2构件”的情况下，第2构件与第1构件相接。
另外，设为在第3方向Z的箭头的前端侧存在观察光学元件的观察位置，将从该观察位置朝向由第1方向X以及第2方向Y规定的X-Y平面观察称为俯视。将观察由第1方向X以及第3方向Z规定的X-Z平面、或者由第2方向Y以及第3方向Z规定的Y-Z平面中的光学元件的剖面称为剖视。
[实施例]
图1A～图1C是说明实施方式的光学元件的图。图1A是光学元件OPT的分解立体图。光学元件OPT具有传感元件部SE以及光路调整部HE。
传感元件部SE具有基材BA1、以及多个个别区域PA。多个个别区域PA设在基材BA1中的有源区域AA内。还将传感元件部SE称为第1基板SUB1。
光路调整部HE具有基材BA2、设有多个针孔PH的遮光层BM。还将光路调整部HE称为第2基板SUB2。
如图1B所示，个别区域PA具有个别区域PA1以及PA2。个别区域PA1具有传感区域SA。与传感元件部SE的个别区域PA1重叠地设有光路调整部HE的遮光层BM以及针孔PH。个别区域PA2具有发光区域EA。还将个别区域PA1以及PA2分别称为第1个别区域以及第2个别区域。
图2是光学元件的平面图。在图2中，多个个别区域PA1以及PA2交替配置。在多个个别区域PA1中的、设于有源区域AA的中央区域CA的个别区域PA1中，针孔PH的中心位置配置在传感区域SA的中心位置。此外，在图2中，个别区域PA1以及PA2分别配置有16个以及12个，但个别区域PA1以及PA2的数量不限于此。
另外，个别区域PA1以及PA2也可以不交替配置。例如，可以相对于两个个别区域PA1配置一个个别区域PA2。能够根据个别区域PA1相对于个别区域PA2的数量、传感区域SA的灵敏度而适当决定。
在设于远离中央区域CA的周边区域FA的个别区域PA1中，针孔PH不与传感区域SA重叠。传感区域SA的中心位置与针孔PH的中心位置之间的距离(称为偏移量)越靠近周边则变得越长。
即，在中央区域CA中的偏移量为0(零)，但在周边区域FA中，越靠近周边则变得越大。
也就是说，若相对于有源区域AA的中心点CP的个别区域PA1的距离变长，则传感区域SA的中心位置与针孔PH的中心位置之间的距离变长。但在相对于有源区域AA的中心点CP的距离相同的个别区域PA1中，优选使针孔PH的中心位置距有源区域AA的中心点CP的距离相等。
进一步换言之，在配置在周边区域FA的个别区域PA1中，与靠近中央区域CA的个别区域PA1中的传感区域SA的中心区域与针孔PH在俯视下的距离相比，远离中央区域CA的个别区域PA1中的传感区域SA的中心区域与针孔PH在俯视下的距离更大。
图3A以及图3B是光学元件的剖视图。图3A是沿着图2的线A1-A2的光学元件OPT的剖视图。图3B是图3A的局部放大图。
图3示出的光学元件OPT具有第1基板SUB1和第2基板SUB2。第1基板SUB1具有基材BA1、阳极AD、发光层EML、传感器层SRL、阴极CD、绝缘层PAS、绝缘层FIL。第2基板SUB2像上述那样具有基材BA2、遮光层BM、和针孔PH。
基材BA1以及BA2为透明基材。作为基材BA1以及BA2的材料，例如举出有由玻璃、丙烯酸、聚酰亚胺等的树脂材料构成的树脂材料。
在基材BA1上设有阳极AD。阳极AD由透明导电层和金属层的层叠体形成。作为透明导电层的材料，例如能够使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等的具有透光性的金属氧化物。作为金属层的材料，例如能够使用银或者银合金。
在基材BA1上重叠有阳极AD的一部分，并设有多个隔堤BK(也称为肋部)。隔堤BK为由有机绝缘层形成的凸部。作为隔堤BK的有机绝缘层，而使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等的树脂材料。相邻的隔堤BK之间的区域相当于个别区域PA。
虽未图示，但在基材BA1以及隔堤BK之间可以设置个别区域PA的驱动元件、例如薄膜晶体管。
在个别区域PA1中，在相邻的隔堤BK之间的区域中与阳极AD重叠地设有传感器层SRL。传感器层SRL例如为近红外光，更具体来说，用于感测波长800nm附近的光。在本实施方式中，作为传感器层SRL的材料而使用有机光电二极管(Organic Photodiode)材料。有时也将传感器层SRL称为OPD层。具体来说，传感器层SRL为能够对近红外光进行光电转换的光电转换层。
在个别区域PA2中，在相邻的隔堤BK之间的区域中与阳极AD重叠地设有发光层EML。发光层EML例如为近红外光，更具体来说射出波长800nm附近的光。在本实施方式中，作为发光层EML的材料而使用有机电致发光(Organic Electro Luminescence)发光材料。有时也将发光层EML称为有机EL层或OLED层。
在传感器层SRL以及发光层EML上设有阴极CD。阴极CD的材料例如为包括碱金属或者碱土金属在内的导电层。作为碱金属或者碱土金属，例如能够使用镁(Mg)、锂(Li)等。在本实施方式中，作为阴极CD而使用镁和银的合金即MgAg膜。阴极CD跨过多个个别区域PA而设置。
在阴极CD上设有绝缘层PAS。作为绝缘层PAS的材料，能够使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等的无机材料。利用绝缘层PAS防止来自外部的水分等侵入，能够防止发光层EML以及传感器层SRL劣化。
覆盖绝缘层PAS地设有绝缘层FIL。作为绝缘层FIL的材料，例如使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等的树脂材料。能够利用绝缘层FIL将由隔堤BK引起的第1基板SUB1的起伏平坦化。
此外，在此，将设于下层的电极设为阳极AD，并将设于上层的电极设为阴极CD，但根据传感器层SRL以及发光层EML的层叠构造不同，也有相反的情况。具体来说，也可以将设于下层的电极作为阴极CD、且将设于上层的电极作为阳极AD来形成。
第2基板SUB2的遮光层BM例如使用对树脂材料混合了黑色颜料的材料来形成。在本实施方式中，还将个别区域PA1中的设有遮光层BM的区域称为遮光区域。
针孔PH为设于遮光层BM的贯穿孔。针孔PH针对各个别区域PA1分别设有一个。
在个别区域PA2中，从发光层EML射出的光ELT射出到光学元件OPT的上表面。
另一方面，在个别区域PA1中，光ILT经由设于遮光层BM的针孔PH而入射至传感器层SRL。在传感器层SRL中，利用光电转换将近红外的光ILT的入射转换为电气信号。通过输出电气信号，能够感测近红外的光ILT的入射。此外，有时也将传感器层SRL称为受光层、或者光电转换层。
如上述那样，光ILT从与第3方向Z相反的方向、即从上方垂直入射至配置于中央区域CA的针孔PH。
配置于周边区域FA的针孔PH的中心与传感区域SA的中心错开。因此，在配置于周边区域FA的针孔PH中，光ILT从相对于第3方向具有倾斜度的角度、即从倾斜方向入射。
图4A以及图4B是示出光学元件的位置关系的图。图4A是示出光学元件OPT、眼球EYE、光ILT、以及光ELT的位置关系的图。图4B是示出针孔摄像头的原理的图。
如图4A所示，近红外的光ELT从光学元件OPT的发光层EML朝向眼球EYE射出。光ELT在眼球EYE的表面发生反射，例如包括黑眼珠EBL的位置信息等在内的光ILT趋向传感器层SRL行进。
在此，使用图4B说明针孔摄像头的原理。图4B示出的针孔摄像头CAM具有遮光部BMC、设于遮光部BMC的针孔PHC、以及屏幕SCN。在外光OLT入射至针孔摄像头CAM时，能够仅供到达针孔PHC的光通过针孔PH。由此，能够在屏幕SCN上得到被摄体OBJ的像IMG。
在本实施方式的光学元件OPT中，假设光ILT在与入射至针孔摄像头CAM的针孔PHC的外光OLT相同的光路行进。仅有使用该光路的光ILT通过光学元件OPT的针孔PH。
通过了针孔PH的光ILT入射至传感器层SRL。利用传感器层SRL对光ILT进行光电转换，输出黑眼珠EBL的位置信息等，来作为电气信息。
光学元件OPT与眼球EYE之间的距离被固定为规定的距离。设于个别区域PA各自的针孔PH基于该规定的距离、以及传感器层ERL的位置而配置在上述光路上。
在例如黑眼珠EBL的位置变化的情况下，传感器层SRL借助光ILT检测到黑眼珠EBL与白眼仁EWT的边界EBD的位置的变化。由此，能够检测视线朝上还是朝下等的变化。
图5A以及图5B是示出光学元件OPT的应用例的图。图5A是示出VR(VirtualReality：虚拟现实)用电子设备的图。图5B是示出眼镜型电子设备的图。
图5A示出的电子设备ERP具有光学元件OPT以及显示装置DSP。虽为了易于观察附图而没有显示，但与观察者OBS的右眼以及左眼分别对应地设有光学元件OPT。显示装置DSP可以为与观察者OBS的右眼以及左眼对应地显示不同的两个图像的一个显示装置。或者可以为显示与观察者OBS的右眼以及左眼分别对应的图像的两个显示装置。显示装置DSP以及光学元件OPT利用未图示的布线连接起来，彼此收发输入信号或输出信号。
电子设备ERP包括安装于观察者OBS的头部来使用的头戴式显示器(HMD：HeadMount Display)或眼镜型设备等。电子设备ERP用于相对于观察者OBS提供例如虚拟现实(VR：Virtual Reality)或增强现实(AR：Augmented Reality)。
包含在电子设备ERP内的光学元件OPT如上所述，能够检测眼球EYE的位置变化、即，能够检测观察者OBS的视线的变化。伴随观察者OBS的视线的移动来改变显示于显示装置DSP的图像，由此，能够使观察者OBS产生虚拟现实感。
在光学元件OPT的区域AA1中，发出近红外光，但透射可视光。观察者OBS能够经由区域AA1观察显示在显示装置DSP的图像。由此，电子设备ERP可向观察者OBS例如提供虚拟现实(VR)。
而且，在显示装置DSP为透明显示器的情况下，即，只要能够经由显示装置DSP观察到外面的景色就能够实现增强现实(AR)。作为这种透明显示器，能够利用使用了液晶的透明显示器、或使用了有机EL的透明显示器。
在图5A中虽未图示，但显示装置DSP包含多个像素。该像素包含控制液晶层或者有机EL发光层的开关元件。该像素的解像度只要为光学元件OPT的个别区域PA1的密度的10倍～100倍左右即可。
图5B示出的眼镜型电子设备GLS具有光学元件OPT以及透镜LNS。虽为了便于观察附图为未显示，但可以与图5A同样地，与观察者OBS的右眼以及左眼分别对应地分别设有光学元件OPT以及透镜LNS。
如上所述，在光学元件OPT的区域AA1中，透视可视光。观察者OBS能够经由区域AA1观察到外面的景色。由此，眼镜型电子设备GLS可向观察者OBS提供例如增强现实(AR)。
图6是图5A的电子设备的立体图。电子设备ERP具有框体CAS以及卡扣FST。在框体CAS内置有光学元件OPT以及显示装置DSP。虽为了便于观察附图而未图示，但也可以在框体CAS设有连接于光学元件OPT以及显示装置DSP、或相对于光学元件OPT以及显示装置DSP收发信号的控制部。
在本实施方式中，从发光层EML射出的近红外光ELT由观察者OBS的眼球EYE反射。反射光ILT经由针孔PH入射至传感器层SRL。包含在入射的光内的眼球EYE的位置信息等利用传感器层SRL进行光电转换，并将其作为电气信号进行输出。
针孔PH在中央区域CA中与传感区域SA重叠，但在周边区域FA中不与传感区域SA重叠。相对于传感区域SA的中心位置的针孔PH的中心位置的偏移量越靠近周边则偏移量变得越大。
据此，能够检测观察者OBS的视线的方向的变化。还能够伴随视线的变化使显示图像变化。
＜构成例1＞
图7是示出实施方式中的电子设备的其他构成例的剖视图。在图7示出的构成例中，与图3示出的构成例相比，不同点在于，针孔形成于层叠的多个遮光层。
图7示出的光学元件OPT的光路调整部HE(第2基板SUB2)在基材BA2的上方具有按顺序层叠的遮光层BM1、BM2、以及BM3。还将遮光层BM1、BM2、以及BM3一并称为遮光层BM。遮光层BM1、BM2、以及BM3只要使用上述材料来形成即可。此外，在本构成例中，说明了层叠3层遮光层的例子，但遮光层的数量不限于此，可以层叠2层或者4层以上。
在遮光层BM1、BM2、以及BM3分别设有针孔PH1、PH2、以及PH3。还将针孔PH1、PH2、以及PH3一并称为针孔PH。针孔PH1的一部分与针孔PH2重叠，其他部分不重叠。针孔PH2的一部分与针孔PH3重叠，其他部分不重叠。针孔PH1、PH2、以及PH3在X-Y平面上错开重叠，整体上构成了相对于与第3方向Z平行的方向(厚度方向)倾斜地延伸的针孔PH。
能够利用倾斜地延伸的针孔PH使光ILT相对于与第3方向Z平行的方向倾斜地入射。若光ILT倾斜地入射，则到达传感器层SRL的光量变多，灵敏度进一步上升。
在本构成例中，也发挥与上述实施方式同样的效果。
以上说明了本发明的实施方式，但实施方式是作为例子而提出的，不意在限定发明的范围。新实施方式能够利用其他各种各样的形态来实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种各样的省略、替换、变更。实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在与在权利要求书中记载的发明和其等同的范围内。
Claims (6)
1.一种光学装置，其具备：
第1基板；
与所述第1基板重叠设置的第2基板；
在所述第1基板上的、射出近红外光的多个发光区域和检测所述近红外光的多个传感区域；
在所述第2基板上的、遮光区域以及设于所述遮光区域的多个针孔；
多个第1个别区域，它们分别具有所述多个传感区域中的一个、所述遮光区域以及所述多个针孔中的一个；以及
多个第2个别区域，它们分别具有所述多个发光区域中的一个，
所述多个第1个别区域各自与所述多个第2个别区域各自交替配置，
在所述多个第1个别区域中的、配置在中央区域的所述第1个别区域中，所述针孔的中心位置配置在所述传感区域的中心位置，
在所述多个第1区域中的、配置在与所述中央区域不同的周边区域的所述第1个别区域中，所述针孔不与所述传感区域重叠，
在配置在所述周边区域的所述第1个别区域中，相较于靠近所述中央区域的所述第1个别区域中的所述传感区域的中心区域与所述针孔在俯视下的距离，远离所述中央区域的所述第1个别区域中的所述传感区域的中心区域与所述针孔在俯视下的距离更大。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述遮光区域具有多个遮光层、设于所述多个遮光层中的一个的第1针孔、以及设于所述多个遮光层中的另一个的第2针孔，
所述多个针孔中的一个包括所述第1针孔以及所述第2针孔，
所述第1针孔与所述第2针孔在俯视下彼此错开配置，
将所述第1针孔的中心与所述第2针孔的中心连结的线相对于所述第2基板的厚度方向倾斜地延伸。
3.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
还具备显示面板，
所述第1基板、所述第2基板、以及显示面板彼此重叠设置。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其中，
所述第1基板位于所述第2基板与所述显示面板之间。
5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，
所述第1基板、所述第2基板、以及透镜彼此重叠设置。
6.根据权利要求5所述的光学装置，其中，
所述第1基板位于所述第2基板与所述透镜之间。
Applications Claiming Priority (2)
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