CN115479666A - 屏下传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种屏下传感器。屏下传感器包括：传感器延迟层，从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光入射到该传感器延迟层；传感器偏振层，其配置在上述传感器延迟层的下方，并通过与上述传感器延迟层的组合而形成供从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光经过的第1光路径及第2光路径；及光传感器，其配置在上述传感器偏振层的下方，并具备检测通过了上述第1光路径的光的第1受光部及检测通过了上述第2光路径的光的第2受光部。

Description

屏下传感器
技术领域
本发明涉及配置在显示器下方的屏下传感器。
背景技术
光传感器不仅使用在便携电话或平板等这样的便携式电子装置，而且还使用在TV或监视器这样的影像电子装置。光传感器例如包括照度传感器、接近传感器、接近照度传感器等。接近传感器是检测使用者与电子装置之间的距离的光传感器，照度传感器是探测电子装置的周边亮度的光传感器。将光学方式的接近传感器和照度传感器结合的接近照度传感器在一个封装内实现两个传感器。
近年来，显示器占据电子装置前表面的几乎全部的设计逐渐增加。随着要求大画面的需求，显示器的大小变大，但为了配置照相机，特别地，为了配置接近照度传感器，仍然需要确保前表面的至少一部分区域。利用超声波等的接近传感器虽然应用于前表面被显示器覆盖的结构，但难以综合照明度传感功能。另一方面，照度传感器也可以位于前表面以外的区域，但因为用于保护电子装置的壳体，有时不能探测到周边的光。因此设置接近照度传感器的最理想的位置是电子装置的前表面，而在显示器占据整个前表面的设计中，难以确保配置常用的接近照度传感器的位置。
发明内容
发明要解决的课题
提供一种可应用于显示器占据整个前表面的设计的电子装置的屏下传感器。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个侧面，提供一种屏下传感器，其配置在显示器的下方，该显示器包括生成光的像素、配置在上述像素的上部的显示器延迟层(retarder layer)及显示器偏振层。上述屏下传感器包括：传感器延迟层，从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光入射到该传感器延迟层；传感器偏振层，其配置在上述传感器延迟层的下方，并通过与上述传感器延迟层的组合而形成用于从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光经过的第1光路径及第2光路径；及光传感器，其配置在上述传感器偏振层的下方，并具备检测通过了上述第1光路径的光的第1受光部及检测通过了上述第2光路径的光的第2受光部。在此，上述第1光路径使从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光通过，上述第2光路径阻断从上述显示器外部入射的光，使上述像素生成的光通过。
作为一个实施例，上述传感器延迟层是整体具备同一个慢轴的传感器单延迟层，上述传感器偏振层是具备第1偏振片区域及第2偏振片区域的传感器图案偏振层，上述第1偏振片区域具备相对于上述慢轴而以第1角度倾斜的第1偏振轴，上述第2偏振片区域具备相对于上述慢轴而以第2角度倾斜的第2偏振轴。
作为一个实施例，上述第1偏振片区域及上述第2偏振片区域在第1方向上延伸，并在第2方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为条纹图案。
作为一个实施例，四边形形状的上述第1偏振片区域及上述第2偏振片区域在斜线方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为之字形图案。
作为一个实施例，上述第1偏振片区域包括对上述第1偏振轴进行定义的多个第1线栅，上述第2偏振片区域包括对上述第2偏振轴进行定义的多个第2线栅，第1线栅的长度方向与第2线栅的长度方向垂直。
作为一个实施例，上述传感器偏振层还包括形成在上述多个第1线栅的上表面及上述多个第2线栅的上表面的光吸收层。
作为一个实施例，上述传感器偏振层还包括光吸收层，该光吸收层以填充上述多个第1线栅及上述多个第2线栅的侧面空间的方式形成在上表面。
作为一个实施例，上述传感器偏振层还包括：覆涂层，其以填充上述多个第1线栅及上述多个第2线栅的侧面空间的方式形成在上表面；及光吸收层，其形成在上述覆涂层的上表面。
作为一个实施例，上述第1偏振片区域是通过以对上述第1偏振轴进行定义的方式光取向的第1取向区域而取向的第1液晶层，上述第2偏振片区域是通过以对上述第2偏振轴进行定义的方式光取向的第2取向区域而取向的第2液晶层。
作为一个实施例，上述传感器单延迟层是通过以对与上述慢轴对应的快轴进行定义的方式光取向的取向层而取向的液晶层。
作为一个实施例，上述传感器延迟层是包括具备第1慢轴的第1延迟区域及具备第2慢轴的第2延迟区域的传感器图案延迟层，上述传感器偏振层是具备相对于上述第1慢轴而以第1角度倾斜，相对于上述第2慢轴而以第2角度倾斜的偏振轴的传感器单偏振层。
作为一个实施例，上述第1延迟区域及上述第2延迟区域在第1方向上延伸，并在第2方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为条纹图案。
作为一个实施例，四边形形状的上述第1延迟区域及上述第2延迟区域在斜线方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为之字形图案。
作为一个实施例，上述传感器单偏振层包括对上述偏振轴进行定义的多个线栅。
作为一个实施例，上述传感器单偏振层是通过以对上述偏振轴进行定义的方式光取向的取向层而取向的液晶层。
作为一个实施例，上述第1延迟区域是通过以对对应上述第1慢轴的第1快轴进行定义的方式光取向的第1取向区域而取向的第1液晶层，上述第2延迟区域是通过以对对应上述第2慢轴的第2快轴进行定义的方式光取向的第2取向区域而取向的第2液晶层。
作为一个实施例，屏下传感器还包括：滤色层，其决定从上述显示器外部入射的光的波段。
作为一个实施例，屏下传感器还包括：光照射部，其照射用于探测位于上述显示器外部的物体的探测光，上述第1受光部及上述第2受光部对上述探测光从上述物体反射的外部反射光进行检测。
根据本发明的另一侧面，提供一种屏下传感器的制造方法，该屏下传感器配置在显示器的下方，该显示器包括生成光的像素、配置在上述像素的上部的显示器延迟层及显示器偏振层。上述屏下传感器的制造方法包括如下步骤：在形成有多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层；及在上述传感器偏振层的上部形成传感器延迟层，通过上述传感器偏振层和上述传感器延迟层的组合而形成用于从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光经过的第1光路径及第2光路径，上述光传感器具备检测通过了上述第1光路径的光的第1受光部及检测通过了上述第2光路径的光的第2受光部，上述第1光路径使从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光通过，上述第2光路径阻断从上述显示器外部入射的光，使上述像素生成的光通过。
作为一个实施例，在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层的步骤包括如下步骤：在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成金属层；利用光致抗蚀剂将线栅图案形成在上述金属层的上部；及利用上述线栅图案蚀刻上述金属层。
作为一个实施例，上述线栅图案通过压印方式形成。
作为一个实施例，蚀刻上述金属层而形成的线栅包括对第1偏振轴进行定义的多个第1线栅及对第2偏振轴进行定义的多个第2线栅，第1线栅的长度方向与第2线栅的长度方向垂直。
作为一个实施例，在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层的步骤包括如下步骤：在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成取向层；将LPUV(Linearly Polarized Ultraviolet)光照射到上述取向层而进行光取向；利用液晶层对上述取向层的上部进行涂布；使上述液晶层硬化。
作为一个实施例，将上述LPUV光照射到上述取向层而进行光取向的步骤包括如下步骤：将第1LPUV光照射到上述取向层而对第1取向区域进行光取向；及将第2LPUV光照射到上述取向层而对第2取向区域进行光取向，上述第1取向区域对第1偏振轴进行定义，上述第2取向区域对与上述第1偏振轴垂直的第2偏振轴进行定义。
作为一个实施例，在上述传感器偏振层的上部形成传感器延迟层的步骤包括如下步骤：在上述传感器偏振层的上部形成取向层；将LPUV(Linearly PolarizedUltraviolet)光照射到上述取向层而进行光取向；利用液晶层而对上述取向层的上部进行涂布；使上述液晶层硬化。
作为一个实施例，将上述LPUV光照射到上述取向层而进行光取向的步骤包括如下步骤：将第1LPUV光照射到上述取向层而形成第1取向区域；及将第2LPUV光照射到上述取向层而形成第2取向区域，上述第1取向区域对第1快轴进行定义，上述第2取向区域对与上述第1偏振轴垂直的第2快轴进行定义。
发明效果
本发明的实施例的屏下传感器可应用于显示器占据整个前表面的设计的电子装置。
附图说明
下面，参照附图所示的实施例，对本发明进行说明。为了便于理解，在所附的整个附图中，对于相同的构成要件赋予了相同的符号。附图中所示的结构仅仅是为说明本发明而例示性地所示的实施例，本发明的范围不限于此。特别地，在所附的附图中，为了帮助理解发明，将一部分构成要件多少放大而表示。附图为用于理解发明的手段，因此应该理解附图中所示的构成要件的宽度或厚度等在实际实现时可发生变化。
图1是例示性地表示晶片上的屏下传感器的图。
图2是例示性地表示制造包括光学层的屏下传感器的工序的一个实施例的图。
图3是例示性地表示制造包括光学层的屏下传感器的工序的另一个实施例的图。
图4是例示性地表示传感器单偏振层及传感器图案偏振层的图。
图5是例示性地表示形成传感器偏振层的工序的一个实施例的图。
图6是例示性地表示传感器偏振层的截面的图。
图7是例示性地表示传感器单延迟层及传感器图案延迟层的图。
图8是例示性地表示形成传感器图案延迟层的工序的图。
图9是例示性地表示形成传感器图案偏振层的工序的另一个实施例的图。
图10是例示性地说明屏下传感器的共同的动作原理的图。
图11是例示性地说明屏下传感器的一个实施例的图。
图12是例示性地说明屏下颜色传感器的另一个实施例的图。
图13是例示性地说明屏下接近传感器的一个实施例的图。
图14是例示性地表示在图12所示的结构中探测光发光时的情况的图。
图15是例示性地说明屏下颜色传感器的一个实施例的分解立体图。
图16是例示性地说明屏下颜色传感器的另一个实施例的分解立体图。
图17是例示性地说明屏下颜色传感器的又一个实施例的分解立体图。
图18是例示性地说明屏下颜色传感器的又一个实施例的分解立体图。
图19是例示性地说明屏下颜色传感器的又一个实施例的分解立体图。
具体实施方式
本发明可实现各种变更，可具备各种实施例，因此仅将特定实施例例示于附图中，并对此进行详细的说明。但是，本发明并不仅限于特定的实施形态，而是包括本发明的思想及技术范围内的所有变更、均等物至代替物。特别地，参照下面的附图而说明的功能、特征、实施例可单独地实现或与另一个实施例结合而实现。因此请注意本发明的范围并不仅限于所附的形态。
另一方面，本说明书中使用的用语中“实质上”、“几乎”、“约”等这样的表述是考虑了实际实现时应用的余量或可发生的误差而表述的。例如，对于“实质上90度”，应解释为包括可期待与90度时的效果相同的效果的角度在内的意思。作为另一例，对于“几乎不存在”，应解释为即便微微存在但可无视的程度的意思。
另一方面，在未特别提及的情况下，“侧面”或“水平”表示附图的左右方向，“垂直”表示附图的上下方向。另外，在未特别定义的情况下，角度、入射角等以垂直于附图中所示的水平面的假想的直线为基准。
下面，在所附的整个附图中，延迟层中表示的影线表示慢轴的方向，偏振层中所示的影线例示性地表示相对于平行地延伸的慢轴的偏振轴的方向。另一方面，在附图中，显示器延迟层的慢轴和传感器延迟层的慢轴均在水平方向上延伸，显示器延迟层的慢轴和传感器延迟层的慢轴在垂直方向上延伸。这是为了帮助理解而单纯地表示的，无需将传感器延迟层的慢轴排列到显示器延迟层的慢轴。
图1是例示性地表示晶片上的屏下传感器的图。
屏下传感器100将传感器偏振层210及传感器延迟层220以垂直方向层叠在形成有多个光传感器300的晶片300’的上表面而制得。另外，屏下传感器100还包括第1光学层230及第2光学层240。第1光学层230及第2光学层240形成于晶片与传感器偏振层210之间或形成于传感器延迟层220的上表面。
传感器偏振层210及传感器延迟层220形成第1光路径和第2光路径。为此，传感器偏振层210及传感器延迟层220中的至少任一个或全部被构图(Pixelated patterned)。构图可按像素单位或包括多个像素的区域单位进行。例如，传感器偏振层210是整体上具备同一个偏振轴的第1偏振片区域211，传感器延迟层220被交替地配置，且是具备实质上彼此垂直的慢轴的第1延迟区域221及第2延迟区域225。
第1光学层230是滤色器或人眼(Human-eye)滤光器。滤色器例如由红色、绿色、蓝色或青色(Cyan)、黄色(Yellow)、绿色(Green)、紫红色(Magenta)构成。人眼(Human-eye)具备与人的眼睛所具有的光谱反应类似的透光特性。下面，将滤色器及人眼滤光器统称为‘滤色器’。第1光学层230整体上具备相同的光学特性或被构图。
第2光学层240是仅使特定波段的光通过的带通滤光器。例如，第2光学层230仅使属于可见光波段的光通过，阻断属于近红外线、红外线或紫外线波段的光。
图2是例示性地表示制造包括光学层的屏下传感器的工序的一个实施例的图。
在步骤(a)中，准备形成有多个光传感器的晶片300’。光传感器300可以是用于屏下照度传感器或颜色传感器的光传感器或用于屏下接近传感器的光传感器。如图9至图18所例示，光传感器300包括由多个受光部311、312构成的像素区域、形成在像素区域之外的区域的周边电路及与周边电路电连接的多个导电性焊盘。多个导电性焊盘配置在光传感器300的上表面(即，晶片的上表面)或通过TSV(Through silicon via：硅通孔)而配置在下表面(即，晶片的下表面)。
在步骤(b)中，第1光学层230形成在晶片300’的上部。第1中间层形成在第1光学层230与晶片300’之间。第1中间层由光学上透明的物质形成，可执行上表面的平坦化、在工序中保护晶片300’的功能和/或将第1光学层230粘接到晶片300’的功能。第1光学层230可以是滤色器。
为了使滤色器形成为像素单位或包括多个像素的区域单位，黑色矩阵形成在第1中间层的上表面。作为一个实施例，黑色矩阵将铬(Cr)、铬氧化物(CrOx)等金属通过溅射方式蒸镀而形成。作为另一个实施例，黑色矩阵通过将碳等有机物质涂布到第1中间层的上表面之后通过蚀刻而形成。
防色剂向由黑色矩阵划分的区域填充。防色剂通过旋涂(spin coating)或辊涂(roll coat)方式中的任一个方式填充到划分出的区域。防色剂被利用掩模而接近(proximity)曝光。之后，以使曝光的防色剂显影(develop)，将未曝光的防色剂去除的方式，形成具有多个单位颜色图案的滤色器或单一滤色器。之后，为了上表面的平坦化和/或保护滤色器，利用了光学上透明的物质的第1覆涂层形成在滤色器的上表面。
在步骤(c)中，第2光学层240形成在第1光学层230的上部。第2中间层形成在第1光学层230与第2光学层240之间。第2中间层由光学上透明的物质形成，可执行上表面的平坦化、在工序中保护第1光学层230的功能和/或将第2光学层240粘接到第1光学层230的功能。第2光学层240作为带通滤光器，例如为防红外线滤光器。
作为一个实施例，第2光学层240将具备相对低的折射率的物质和具备相对高的折射率的物质层叠而形成。例如，SiO2及TiO2利用CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)、ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)工序而层叠为彼此不同的厚度，由此形成第2光学层240。层叠的层的数和/或层的厚度根据要阻断的光的波段而变更。层叠的SiO2及TiO2阻断包括近红外线的红外线波段的光。之后，为了上表面的平坦化和/或保护防红外线滤光器，在防红外线滤光器的上表面利用在光学上透明的物质而形成第2覆涂层。作为另一个实施例，第2光学层240由具备阻断红外线波段的光的性质的合成树脂形成。
可变更第1光学层230及第2光学层240的形成顺序。即，也可以最先形成第2光学层240，然后在其上部形成第1光学层230。
在步骤(d)中，传感器偏振层210形成在第2光学层240的上部。第3中间层形成在第2光学层240与传感器偏振层210之间。第3中间层由在光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护第2光学层240的功能和/或将传感器偏振层210粘接到第2光学层240的功能。传感器偏振层210是整体上具备同一个偏振轴的传感器单偏振层或不同的偏振轴交叉而配置的传感器图案偏振层。在此，不同的两个偏振轴实质上彼此垂直。
传感器偏振层210例如通过WGP(Wire Grid Polarizer：线栅偏振片)、LC(LiquidCrystal：液晶)/Dye Polarizer(染料偏振片)，LLCP(Lyotropic Liquid CrystalPolarizer：溶致液晶偏振片)方式而形成。WGP是例如由铝这样的金属形成且由多个栅格构成的偏振层。LC/Dye Polarizer及LLCP是由向特定方向取向的液晶构成的偏振层。LC/DyePolarizer是对液晶进行光取向(Photo-alignment)而形成的，LLCP是对液晶通过机械方式进行取向而形成的。WGP及LC/Dye Polarizer方式具有容易形成传感器图案偏振层的优点。与此相反地，LLCP容易形成传感器单偏振层。
在步骤(e)中，传感器延迟层220形成在传感器偏振层210的上部。第4中间层形成在传感器偏振层210与传感器延迟层220之间。第4中间层由光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护传感器偏振层230的功能和/或将传感器延迟层220粘接到传感器偏振层210的功能。传感器延迟层220是整体上具备同一个慢性的单延迟层或不同的慢轴交替配置的传感器图案延迟层。在此，不同的两个慢轴实质上彼此垂直。
传感器延迟层220通过对LPP(linearly photopolymerizable polymer：线性光聚合的聚合物)及LCP(Liquid Crystal Polymer：液晶聚合物)进行光取向而形成。传感器延迟层211通过将多个LPP-LCP层层叠而形成。
在步骤(f)中，将垂直地层叠的第1光学层230、第2光学层240、传感器偏振层210及传感器延迟层220(以下，光选择层)的一部分去除。可将形成在切割道和/或导电性焊盘的上部的光选择层去除。另一方面，在应用TSV的情况下，可省略步骤(f)。
另一方面，光选择层可在各个步骤中去除。例如，在步骤(b)中形成第1光学层230，然后将形成在切割道和/或导电性焊盘的上部的第1光学层230的一部分去除。用相同的方式，在步骤(c)中将第2光学层240的一部分去除，在步骤(d)中将传感器偏振层210的一部分去除，并且在步骤(e)中将传感器延迟层220的一部分去除。
图3是例示性地表示制造包括光学层的屏下传感器的工序的另一个实施例的图。对与图2相同的部分省略说明，仅对区别点进行说明。
在步骤(a)中，准备形成有多个光传感器的晶片300’。光传感器300是用于实现屏下照度传感器或颜色传感器的光传感器或用于实现屏下接近传感器的光传感器。
在步骤(b)中，在晶片300’的上部形成传感器偏振层210。第1中间层形成在晶片300’与传感器偏振层210之间。第1中间层由光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护晶片300’的功能和/或将传感器偏振层210粘接到晶片300’的功能。
在步骤(c)中，在传感器偏振层210的上部形成传感器延迟层220。第2中间层形成在传感器偏振层210与传感器延迟层220之间。第2中间层由光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护传感器偏振层210的功能和/或将传感器延迟层220粘接到传感器偏振层210的功能。
在步骤(d)中，在传感器延迟层220的上部形成第1光学层230。第3中间层形成在传感器延迟层220与第1光学层230之间。第3中间层由光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护传感器延迟层220的功能和/或将第1光学层230粘接到传感器延迟层220的功能。
在步骤(e)中，在第1光学层230的上部形成第2光学层240。第4中间层形成在第1光学层230与第2光学层240之间。第4中间层由光学上透明的物质形成，执行上表面的平坦化、在工序中保护第1光学层230的功能和/或将第2光学层240粘接到第1光学层230的功能。
在步骤(f)中，将垂直地层叠的传感器偏振层210、传感器延迟层220、第1光学层230及第2光学层240(以下，光选择层)的一部分去除(Lift-off)。将形成在切割道和/或导电性焊盘的上部的光选择层去除。
另一方面，光选择层可在各个步骤中分别去除。例如，在步骤(b)中形成传感器偏振层210，然后将形成在切割道和/或导电性焊盘的上部的传感器偏振层210的一部分去除。通过相同的方式，在步骤(c)中去除传感器偏振层210的一部分，在步骤(d)中去除第1光学层230的一部分，在步骤(e)中去除第2光学层240的一部分。
图4是例示性地表示传感器单偏振层及传感器图案偏振层的图。
传感器偏振层210是传感器单偏振层210a、第1传感器图案偏振层210b及第2传感器图案偏振层210c中的任一个。
参照图4的(a)，传感器单偏振层210a在整体上具备同一个偏振轴。传感器单偏振层210a的偏振轴通过多个第1线栅211a而被定义。在长度方向上以规定的周期p隔开而形成的多个第1线栅211a对具备比周期p更大的波长的光，作为偏振片(polarizer)而发挥功能，使具备比周期p小的波长的光进行衍射。
具备与多个第1线栅211a的长度方向垂直的偏振轴的偏振光P通过多个第1线栅211a，而具备与多个第1线栅211a的长度方向平行的偏振轴的偏振光S通过多个第1线栅211a而反射。为了便于理解，为了以与P偏振光的偏振轴垂直的方式表示，多个第1线栅211a的长度方向相对于第1方向或第2方向而倾斜地表示，而这仅仅是例示，只要通过多个第1线栅211a而定义的偏振轴相对于传感器延迟层的慢轴而以第1角度或第2角度倾斜即可。例如，假设第1传感器内部线性偏振光22a(参照图10)包括具备相对大的光量的偏振光P和具备相对小的光量的偏振光S。偏振光P具备与多个第1线栅211a的长度方向垂直的偏振轴，因此实质上在无损失的情况可使多个第1线栅211a通过，相反地，偏振光S具备与多个第1线栅211a的长度方向平行的偏振轴，因此通过多个第1线栅211a而反射。因此，第1传感器线性偏振光23(参照图10)为P偏振光。
由光学上透明的物质来保护多个第1线栅211a。覆涂层260填充多个第1线栅211a侧面空间，以规定的厚度形成在多个第1线栅211a的上表面。在光学上透明的物质的折射率优选接近空气的折射率。
参照图4的(b)，第1传感器图案偏振层210b具备实质上彼此垂直的第1偏振轴及第2偏振轴，两个偏振轴交替地配置。即，形成有在第2方向上延伸的第1偏振轴及第2偏振轴的区域沿着第1方向交替地配置。下面，将这样的配置称为条纹排列。第1传感器图案偏振层210b的第1偏振轴通过多个第1线栅211a而被定义，第2偏振轴通过多个第2线栅215a而被定义。多个第1线栅211a的长度方向与多个第2线栅215a的长度方向实质上垂直。由此，通过多个第1线栅211a而定义的第1偏振轴和通过多个第2线栅215a而定义的第2偏振轴实质上垂直。多个第1线栅211a和多个第2线栅215a实质上以相同的周期隔开。形成有第1线栅211a或第1线栅211a及覆涂层260的区域对应于图10至18例示的第1传感器偏振片区域211，形成有第2线栅215a或第2线栅215a及覆涂层260的区域对应于第2传感器偏振片区域215。
向整个第1传感器图案偏振层210b入射同一个偏振光例如具备与多个第1线栅211a垂直的偏振轴的第1传感器内部线性偏振光22a时，多个第1线栅211a在实际上不发生损失的情况下使第1传感器内部线性偏振光22a通过，但多个第2线栅215a阻断第1传感器内部线性偏振光22a。例如，假设第1传感器内部线性偏振光22a包括具备相对大的光量的偏振光P和具备相对小的光量的偏振光S。入射到多个第1线栅211a的偏振光P通过多个第1线栅211a，但偏振光S通过多个第1线栅211a而反射。因此，第1传感器线性偏振光23为P偏振光。另一方面，入射到多个第2线栅215a的偏振光P通过多个第2线栅215a而反射，但偏振光S通过多个第2线栅215a。因此，第3传感器线性偏振光32(参照图10)为S偏振光。
参照图4的(c)，第2传感器图案偏振层210c具备通过多个第1线栅211a而定义的第1偏振轴及通过多个第2线栅215a而定义的第2偏振轴，两个偏振轴在斜线方向上交替地配置。即，形成有第1偏振轴的区域及形成有第2偏振轴的区域为四边形形状。因此形成有一个第1偏振轴的区域的四个边分别与形成有四个第2偏振轴的区域相接，相反地，形成有一个第2偏振轴的区域的四个边与形成有四个第1偏振轴的区域相接。下面，将这样的配置称为之字形排列(或之字形图案)。多个第1线栅211a的长度方向与多个第2线栅215a的长度方向实质上垂直。由此，通过多个第1线栅211a而定义的第1偏振轴与通过多个第2线栅215a而定义的第2偏振轴实质上垂直。多个第1线栅211a和多个第2线栅215a实质上以相同的周期隔开。
图5是例示性地表示形成传感器偏振层的工序的一个实施例的图。
传感器偏振层210可实现为线栅。线栅可应用于传感器单偏振层210a及传感器图案偏振层210b、210c，在传感器图案偏振层210b、210c的情况下，可将多个线栅的长度方向按照各个区域而形成为不同，因此下面对实现整体上具备同一个偏振轴的传感器单偏振层210a的实施例进行说明。
在步骤(a)中，准备形成有多个光传感器的晶片300’。传感器单偏振层210a形成在晶片300’的上表面或形成在第2光学层240的上表面。
在步骤(b)中，形成中间层217，在中间层217的上部形成金属层211a’。金属层211a’例如将铝、银、铬及它们的合金中的一个以高度h蒸镀到中间层217的上表面而形成。在此，高度h为约100nm至约200nm。
在步骤(c)中，利用光致抗蚀剂，在金属层211a’的上部形成线栅图案218。线栅图案218的周期p与多个线栅211a的周期p相同。在此，周期p为约120nm至约250nm。
作为一个实施例，线栅图案218通过压印方式(nano-imprintlithography)形成。线栅图案218通过将形成有与线栅图案218对应的微细图案的压模加压至光致抗蚀剂的状态下将光致抗蚀剂硬化之后将压模分离而形成。压模的微细图案通过激光干涉光刻(LaserInterference Lithography)或电子束光刻(E-beam Lithography)向光致抗蚀剂层或树脂层形成线栅图案，并用金属或合成树脂将所形成的线栅图案填充而形成。
作为另一个实施例，线栅图案218利用光掩模而形成。线栅图案218将光致抗蚀剂层叠在金属层211a’的上部，利用光掩模而将光致抗蚀剂曝光及显影而形成。
在步骤(d)中，线栅211a利用线栅图案218而蚀刻金属层211a’来形成。追加地，在线栅211a的表面还形成有保护层。
在步骤(e)中，多个第1线栅211a通过在光学上透明的物质被覆涂。覆涂层260将多个第1线栅211a侧面空间填充，以规定的厚度形成在多个第1线栅211a的上表面。光学上透明的物质的折射率优选接近空气的折射率。
图6是例示性地表示传感器偏振层的截面的图。
参照图6的(a)，传感器偏振层210包括多个线栅211a及形成在线栅211a的上表面的光吸收层212。光吸收层212例如由CuO、Fe3O4形成。光吸收层212将传感器偏振层210所反射的光实质性地去除。覆涂层260将线栅211a及光吸收层212的侧面空间填充，以规定的厚度形成在光吸收层212的上表面。
参照图6的(b)，传感器偏振层210包括多个线栅211a及以填充多个第1线栅211a的侧面空间的方式形成在多个第1线栅211a的上表面的光吸收层261。光吸收层261可代替由光学上透明的物质形成的覆涂层260。光吸收层261使具备与多个第1线栅211a的长度方向垂直的偏振轴的偏振光P通过，并吸收具备平行的偏振轴的偏振光S。光吸收层261可将在多个第1线栅211a反射的偏振光S实质性地去除。
参照图6的(c)，传感器偏振层210包括多个线栅211a及将多个第1线栅211a的侧面空间填充且以规定的厚度形成在多个第1线栅211a的上表面的覆涂层260及形成在覆涂层260的上表面的光吸收层262。光吸收层262形成在整个覆涂层260。光吸收层262使具备与多个第1线栅211a的长度方向垂直的偏振轴的偏振光P通过，并吸收具备平行的偏振轴的偏振光S。光吸收层262可将在多个第1线栅211a反射的偏振光S实质性地去除。
图7是例示性地表示传感器单延迟层及传感器图案延迟层的图。
传感器延迟层220是传感器单延迟层220a、第1传感器图案延迟层220b及第2传感器图案延迟层220c中的任一个。
参照图7的(a)，传感器单延迟层220a整体上具备同一个慢轴。传感器单延迟层220a包括取向层227及第1液晶层221a。取向层227是通过LPUV(Linearly PolarizedUltraviolet：线偏振紫外线)光而在整体上在同一个方向上排列的LPP。第1液晶层221a包括通过光取向(Photo-alinged)的LPP而排列的LCP。
第1液晶层221a将显示器圆偏振光22变换成第1传感器内部线性偏振光22a。在第1偏振光要素与第2偏振光要素之间具备λ/4的相位差的显示器圆偏振光22通过第1液晶层221a而追加λ/4的相位差。因此，第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴垂直于显示器线性偏振光21。
参照图7的(b)，第1传感器图案延迟层220b具备具有第1慢轴的第1液晶层221a及具有第2慢轴的第2液晶层225a，1液晶层221a及第2液晶层225a以条纹排列。即，向第1方向延伸的第1液晶层221a及第2液晶层225a沿着第2方向而交替地配置。传感器延迟层222的取向层227是利用形成有条纹图案的掩模来进行光取向的LPP。第1液晶层221a和第2液晶层225a包括通过取向层227而在彼此不同的方向上取向的LCP。第1液晶层221a或第1液晶层221a及取向层227与例示于图11至19的第1延迟区域221对应，第2液晶层225a或第2液晶层225a及取向层227分别对应于第2延迟区域225。
第1液晶层221a将显示器圆偏振光22变换成第1传感器内部线性偏振光22a，第2液晶层225a将显示器圆偏振光22变换成第2传感器内部线性偏振光22b(参照图11)。第1液晶层221a具备第1慢轴及第1快轴，第2液晶层225a具备第2慢轴及第2快轴，第1慢轴和第2慢轴(或第1快轴和第2快轴)实质上彼此垂直。在第1偏振光要素与第2偏振光要素之间具备λ/4的相位差的显示器圆偏振光22通过第1液晶层221a而追加λ/4的相位差，而通过第2液晶层225a却失去λ/4的相位差。因此第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴与显示器线性偏振光21垂直，第2传感器内部线性偏振光22b的偏振轴与显示器线性偏振光21平行。
参照图7的(c)，第2传感器图案延迟层220c具备具有第1慢轴的第1液晶层221a及具有第2慢轴的第2液晶层225a，第1液晶层221a及第2液晶层225a以之字形排列。即，具有第1慢轴的第1液晶层221a及具有第2慢轴的第2液晶层225a为四边形形状。因此一个第1液晶层221a的四边分别与四个第2液晶层225a相接，相反地一个第2液晶层225a的四边分别与四个第1液晶层221a相接。
图8是例示性地表示形成传感器图案延迟层的工序的图。
传感器延迟层220是传感器单延迟层220a或传感器图案延迟层220b、220c。传感器单延迟层220a整体上应用同一个LPUV光而实现。下面，对实现传感器图案延迟层220b、220c的实施例进行说明。
在步骤(a)中，取向层227’形成在传感器偏振层210的上部。中间层介于取向层227’与传感器偏振层210之间。取向层227’是使将粉态的LPP混合到溶剂的液态的LPP例如以约600至约3,000rpm旋涂约1分钟，并在约55℃至约170℃下进行约1分钟至约5分钟的软烤(Soft bake)而形成。LPP例如为Dainippon Ink and Chemical(日本油墨化学)的LIA-01。
在步骤(b)及(c)中，光取向的第1取向区域(Alignment domain)227a及第2取向区域227b利用光刻技术工序而形成在干燥的取向层227’。第1取向区域227a及第2取向区域227b对形成在上部的延迟器的快轴进行定义。
图案掩模250具备条纹或之字形图案。将相同的图案掩模250位移而形成第1取向区域227a和第2取向区域227b。
取向层227包括第1取向区域227a和第2取向区域227b。第1取向区域227a和第2取向区域227b将第1LPUV光及第2LPUV光分别照射到取向层227’而进行光取向。第1LPUV光及第2LPUV光是彼此垂直的偏振光。例如，具备约365nm波长的第1LPUV光及第2LPUV光以约150mJ/cm2至约2J/cm2分别照射到第1取向区域227a和第2取向区域227b。
在步骤(d)中，液晶层224’形成在第1取向区域227a及第2取向区域227b的上部。分离层形成在液晶层224’与第1取向区域227a及第2取向区域227b之间。液晶层224’是使将粉态的LCP混合到溶剂例如甲苯或三氯甲烷的液态的LCP例如以约3,000至约8,000rpm旋涂约30秒，并且在约53℃至约55℃下进行约5分钟的软烤而形成的。LCP例如为EDM Chemicals的RMM141C或RMM1705。
在步骤(e)中，液晶层224’被硬化。LCP的取向通过第1取向区域227a及第2取向区域227b而决定。通过未偏振动的UV光硬化，第1取向区域227a上部的液晶层224’构成第1液晶层221a及第2取向区域227b上部的LCP层224’构成第2液晶层225a。
在步骤(f)中，可反复进行步骤(a)至(e)。第1子延迟器220b1和第2子延迟器220b2均为构图的延迟器。第2子延迟器220b2包括第1液晶层221b及第2液晶层225b。分离层228形成在第1子延迟器220b1与第2子延迟器220b2之间。分离层228例如为以约50nm厚度形成的SiO2。
图9是例示性地表示形成传感器图案偏振层的工序的另一个实施例的图。
与图4及图5相比，传感器偏振层210也可通过LC/Dye Polarizer(染料偏振片)方式而制得。传感器偏振层210可以是传感器单偏振层210a或传感器图案偏振层210b、210c。传感器单偏振层整体上应用同一个LPUV光而实现。下面，对实现传感器图案偏振层210b、210c的实施例进行说明。
在步骤(a)中，取向层218形成在晶片300’的上表面或形成在第2光学层240的上表面。中间层介于取向层218与传感器偏振层210b之间。取向层218通过使将粉态的LPP混合到溶剂的液态的LPP例如以约600至约3，000rpm旋涂约1分钟，在约55℃至约170℃下进行约1分钟至约5分钟的软烤(Soft bake)而形成。LPP例如为Dainippon Ink and Chemical的LIA-01。
在步骤(b)及(c)中，光取向的第1取向区域(Alignment domain)218a及第2取向区域218b利用光刻技术工序而形成在干燥的取向层218。第1取向区域218a及第2取向区域218b对形成在上部的偏振层的偏振轴进行定义。
图案掩模251具备条纹或之字形图案。将相同的图案掩模251位移而形成第1取向区域218a和第2取向区域218b。
取向层218包括第1取向区域218a和第2取向区域218b。第1取向区域218a和第2取向区域218b将第1LPUV光及第2LPUV光分别照射到取向层218而进行光取向。第1LPUV光及第2LPUV光是彼此垂直的偏振光。例如，具备约365nm波长的第1LPUV光及第2LPUV光以约150mJ/cm2至约2J/cm2分别照射到第1取向区域218a和第2取向区域218b。
在步骤(d)中，液晶层219形成在第1取向区域218a及第2取向区域218b的上部。分离层形成在液晶层219与第1取向区域218a及第2取向区域218b之间。液晶层219通过使将粉态的LCP及二色性染料(dichroic dye)混合到溶剂例如CHCl3/PGMEA的液态LCP在例如以约1,000至约2,000rpm旋涂，在约53℃至约55℃想进行约2分钟至约5分钟的软烤而形成。LCP例如为EDM Chemicals的RMS08或RMS03-001C，二色性染料为Hayashibara BiochemicalLaboratories，Inc(林原生物化学研究所)的G-241及/或G-472。
在步骤(e)中，液晶层219被硬化。LCP的取向通过第1取向区域218a及第2取向区域218b而决定。通过UV光硬化，第1取向区域218a上部的液晶层219构成第1液晶层219a及第2取向区域218b上部的LCP层219构成第2液晶层219b。第1液晶层219a或第1液晶层219a及取向层218a对应图11至19所例示的第1偏振片区域211，第2液晶层219b或第2液晶层219b及取向层218b分别对应第2偏振片区域215。即，第1取向区域218a对第1偏振片区域211的偏振轴进行定义，第2取向区域218b对第2偏振片区域215的偏振轴进行定义。
图10是例示性地说明屏下传感器的共同的动作原理的图。
屏下传感器100配置在显示器10的下方。显示器10包括形成有生成光的多个像素P的像素层13、层叠在像素层13的上部的显示器偏振层11及显示器延迟层12。在显示器10的底面配置有由不透光材料例如金属或合成树脂形成的保护层，以对显示器偏振层11、显示器延迟层12及像素层13进行保护。
显示器偏振层11及显示器延迟层12提高显示器10的视觉辨认性。通过显示器10的上表面而入射的外光20为非偏振光。当外光20入射到显示器偏振层11的上表面时，只有与显示器偏振层11的偏振轴实质上一致的显示器线性偏振光21通过显示器偏振层11。当显示器线性偏振光21通过显示器延迟层12时，构成向顺时针方向或逆时针方向旋转的显示器圆偏振光(或椭圆偏振光)22。显示器圆偏振光22反射到像素层13而重新入射到显示器延迟层12时，构成反射的线性偏振光。在此，如果显示器延迟层12的偏振轴相对于慢轴倾斜约45度，则显示器线性偏振光21的偏振轴和反射的线性偏振光的偏振轴彼此垂直。由此，反射的线性偏振光即通过像素层13而反射的外光通过显示器偏振层11而被阻断，由此不会到达显示器外部。由此，提高显示器10的视觉辨认性。
像素P生成的非偏振光30不仅朝向显示器10的上表面而行进，而且还朝向底面而行进。另外，朝向上表面而行进的一部分非偏振光30在显示器10的内部反射而重新朝向底面而行进。与显示器圆偏振光22不同地，非偏振光30直接通过显示器延迟层12，通过显示器偏振层11而变成线性偏振光而射到外部。
屏下传感器100包括具备两个光路径的光选择层200及检测通过了各个光路径的光的光传感器300。光选择层200包括传感器偏振层210及传感器延迟层220，传感器偏振层210及传感器延迟层220中的一个或全部被构图。入射到屏下传感器100的光是来自外光的显示器圆偏振光22和在显示器内部生成的非偏振光30。光选择层200内的第1光路径和第2光路径对显示器圆偏振光22和非偏振光30起到彼此不同的作用。第1光路径通过显示器圆偏振光22和非偏振光30。相反地，第2光路径通过非偏振光30且实质上阻断显示器圆偏振光22。通过了第1光路径的显示器圆偏振光22构成第1传感器线性偏振光23，通过了第1光路径及第2光路径的非偏振光30构成第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32。
光传感器300包括对应于第1光路径的第1受光部311及对应于第2光路径的第2受光部312。例如，第1受光部311生成与第1传感器线性偏振光23和第2传感器线性偏振光31的光量实质上成正比的第1像素电流，第2受光部312生成与第3传感器线性偏振光32的光量实质上成正比的第2像素电流。受光部(311或312)例如有一个光电二极管或多个光电二极管(以下，PD阵列)构成。作为一个实施例，一个或两个光电二极管对应于一个像素P。作为另一个实施例，PD阵列对应于一个像素P。作为又一个实施例，一个或两个光电二极管对应于多个像素P。作为又一个实施例，PD阵列对应于多个像素P。在此，第1受光部311及第2受光部312可共同检测属于不同的波段的光中的任一个光，例如红色、绿色、蓝色、白色。
照度传感器是用于检测外光的亮度的装置，颜色传感器是按照两个以上的波段检测外光的亮度的装置。照度传感器和/或颜色传感器配置在显示器下方的情况下，不仅是通过了显示器的外光，而且在显示器内部生成的光也入射到传感器。因此，照度传感器为了准确地检测外光的亮度，并且颜色传感器为了分别同时准确地检测属于至少两个以上的波段的外光的亮度，需要检测在显示器内部生成的光的亮度。另一方面，在接近传感器中，在显示器内部生成的光入射到传感器。
只要能够检测在显示器内部生成的光的亮度，则可利用它来校正检测的外光的亮度。图10所例示的结构共同应用于屏下照度传感器、屏下颜色传感器及屏下接近传感器。屏下颜色传感器还包括应用于图4所例示的滤色层，屏下接近传感器还包括应用于图4所例示的结构的光照射部。
如上所述，分别通过第1受光部311及第2受光部312而检测来自非偏振光30的第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32。特别地，通过光选择层200，来自显示器圆偏振光22的传感器内部线性偏振光实质上不能入射到第2受光部312，因此第2受光部312仅检测来自非偏振光30的第3传感器线性偏振光32的亮度。另一方面，第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32的亮度实质上既可以相同，相反地，也可以不同，对此将在后面进行具体说明。但是，第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32来自一个或多个像素生成的非偏振光30，因此线性比例关系或非线性比例关系在两者之间的亮度中成立。非线性比例关系由显示器10的结构特征、对应各个受光部的像素区域的差异、非偏振光30的波段等各种原因产生。第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32之间的比例关系在不受外光的影响的环境下被检测。根据比例关系，可由通过第2受光部312而检测的第3传感器线性偏振光32的亮度来算出第2传感器线性偏振光31对通过第1受光部311而检测的亮度起作用的程度。由此，可独立、同时且精密地检测不同的各个波段的光的亮度。
图11是例示性地说明屏下颜色传感器的一个实施例的图。
屏下颜色传感器101包括传感器图案偏振层(210b或210c)、传感器单延迟层220a、滤色层320及光传感器300。传感器图案偏振层210b包括第1偏振片区域211及第2偏振片区域215。传感器单延迟层220a包括整体上具备同一个慢轴的第1延迟区域221。滤色层320配置在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215与光传感器300之间，规定入射到受光部310的光的波段。
第1传感器单延迟层220a配置在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215的上部，光传感器300配置在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215的下方。光传感器300的受光部310由第1受光部311及第2受光部312。第1受光部311配置在第1偏振片区域211的下方，第2受光部312配置在第2偏振片区域215的下方。
第1偏振片区域211的偏振轴和第2偏振片区域215的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以不同的角度倾斜。第1偏振片区域211的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度，例如以+45度倾斜，第2偏振片区域215的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第2角度，例如以-45度倾斜。
光传感器300的第1受光部311检测来自第1偏振片区域211的第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31，第2受光部312检测来自第2偏振片区域215的第3传感器线性偏振光32。在屏下颜色传感器101中，第1传感器线性偏振光23、第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32通过滤色层320，因此受光部310可生成具备与各个波段的光的光量相应的大小的像素电流。受光部310例如为光电二极管，但不限于此。
第1光学层230的一例即滤色层320位于光传感器300与光选择层200之间。滤色层320例如由红色R、绿色G、蓝色B及白色W滤光器构成。各个滤色器位于与第1受光部311或第2受光部312实质上垂直的上部。滤色器使属于特定波段的光通过，将不属于特定波段的光阻断。另一方面，滤色层320位于传感器单延迟层220a的上部。另外，第2光学层240位于滤色层320的上部。
下面，对上述屏下传感器101的动作进行说明。
显示器圆偏振光22及非偏振光(未图示；图10的30)入射到传感器延迟层220的上表面。显示器圆偏振光22是外光20通过了显示器偏振层11及显示器延迟层12的光，非偏振光30是从像素P朝向屏下颜色传感器101而向下方行进的光。
显示器偏振层11具备相对于显示器延迟层12的慢轴而以第2角度例如以-45度倾斜的偏振轴。因此，通过了显示器偏振层11的显示器线性偏振光21以第2角度入射到显示器延迟层12的慢轴。沿着快轴而投射的显示器线性偏振光21的第1偏振光要素和沿着慢轴而投射的显示器线性偏振光21的第2偏振光要素通过显示器延迟层12时，在相互之间发生λ/4的相位差。由此，通过了显示器延迟器12的线性偏振光21成为向逆时针方向旋转的显示器圆偏振光22。
在快轴与慢轴之间具备λ/4的相位差的显示器圆偏振光22通过传感器单延迟层220a的第1延迟区域221而成为第1传感器内部线性偏振光22a。第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴和显示器线性偏振光21的偏振轴彼此垂直。另一方面，非偏振光30直接通过传感器单延迟层220a的第1延迟区域221。
第1偏振片区域211的偏振轴和第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴实质上平行，因此来自传感器单延迟层220a的第1延迟区域221的第1传感器内部线性偏振光22a通过传感器图案偏振层210b的第1偏振片区域211。相反地，传感器图案偏振层210b的第2偏振片区域215的偏振轴和第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴实质上垂直，因此第1传感器内部线性偏振光22a通过第2偏振片区域215而实质上被阻断。另一方面，来自传感器单延迟层220a的第1延迟区域221的非偏振光30分别通过传感器图案偏振层210b的第1偏振片区域211及第2偏振片区域215而构成第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32。在屏下颜色传感器101中，第1传感器线性偏振光23、第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32通过相同种类的滤色器(以下，同种滤色器)之后入射到光传感器300。即，提供由第1延迟区域221-第1偏振片区域211构成的第1光路径，第1受光部311检测第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31，通过由第1延迟区域221-第2偏振片区域215构成的第2光路径，第2受光部312检测第3传感器线性偏振光32。
图12是例示性地说明屏下颜色传感器的另一个实施例的图。
屏下颜色传感器102包括传感器单偏振层210a、传感器图案延迟层220b、220c、滤色层320及光传感器300。传感器单偏振层210a是整体上具备同一个偏振轴的第1偏振片区域211。传感器图案延迟层220b包括第1延迟区域221及第2延迟区域225。滤色层320配置在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215与光传感器300之间，规定入射到受光部310的光的波段。
第1延迟区域221及第2延迟区域225配置在传感器单偏振层210a的上部，光传感器300配置在传感器单偏振层210a的下方。光传感器300的第1受光部311配置在来自第1延迟区域221的光通过传感器单偏振层210a的第1偏振片区域211之后所到达的位置，第2受光部312配置在来自第2延迟区域225的光通过传感器单偏振层210a的第1偏振片区域211之后所到达的位置。
第1延迟区域221的慢轴和第2延迟区域225的慢轴实质上垂直。第1偏振片区域211的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度例如以+45度倾斜或相对于第2延迟区域215的慢轴而以第2角度例如以-45度倾斜。
光传感器300的第1受光部311位于第1延迟区域221的垂直下方而检测显示器圆偏振光22通过第1延迟区域221及第1偏振片区域211之后的第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31。光传感器300的第2受光部312位于第2延迟区域225的垂直下方而检测第3传感器线性偏振光32。受光部311、312生成具备与检测的光的光量相应的大小的像素电流。在屏下颜色传感器102中，受光部310生成具备与按照各个波段的光的光量相应的大小的像素电流。受光部310例如为光电二极管，但不限于此。
滤色层320位于光传感器300与传感器单偏振层210a之间。具体地，滤色层320例如由红色R、绿色G、蓝色B及白色W滤光器构成。各个滤色器位于自第1受光部311或第2受光部312实质上垂直的上部。滤色器使属于特定波段的光通过，将不属于特定波段的光阻断。
下面，对上述结构的屏下颜色传感器102的动作进行说明。关于显示器圆偏振光22及非偏振光30的说明与图11相同，因此省略说明。
显示器圆偏振光22及非偏振光(未图示；图10的30)入射到传感器图案延迟层220b的第1延迟区域221及第2延迟区域225的上表面。在快轴与慢轴之间具备λ/4的相位差的显示器圆偏振光22通过第1延迟区域221而成为第1传感器内部线性偏振光22a，通过第2延迟区域225而成为第2传感器内部线性偏振光22b。第1延迟区域221的慢轴与第2延迟区域225的慢轴垂直，因此第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴与第2传感器内部线性偏振光22b的偏振轴也垂直。具体地，在第1偏振光要素与第2偏振光要素之间具备λ/4的相位差的显示器圆偏振光22通过第1延迟区域221而追加λ/4的相位差而成为具备与显示器线性偏振光21的偏振轴垂直的偏振轴的第2传感器内部线性偏振光22b。相反地，通过第2延迟区域225而去除相位差，显示器圆偏振光22成为具备与显示器线性偏振光21的偏振轴实质上平行的偏振轴的第2传感器内部线性偏振光22b。另一方面，非偏振光30直接通过第1延迟区域221及第2延迟区域225。
来自第1延迟区域221的第1传感器内部线性偏振光22a通过传感器单偏振层210a的第1偏振片区域211，但来自第2延迟区域225的第2传感器内部线性偏振光22b无法通过传感器单偏振层210a的第1偏振片区域211。第1偏振片区域211相对于第1延迟区域221的慢轴而具备以第1角度例如以+45度倾斜的偏振轴或具备相对于第2延迟区域215的慢轴而以第2角度例如以-45度倾斜的偏振轴。因此第1传感器内部线性偏振光22a的偏振轴与第1偏振片区域211的偏振轴实质上平行，因此第1传感器内部线性偏振光22a在几乎无损失的情况下通过第1偏振片区域211。相反地，第2传感器内部线性偏振光22b的偏振轴实质上与第1偏振片区域211的偏振轴垂直，因此第2传感器内部线性偏振光22b通过第1偏振片区域211而被阻断。另一方面，通过了第1延迟区域221及第2延迟区域225的非偏振光30通过第1偏振片区域211而成为第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32。在屏下颜色传感器102中，第1传感器线性偏振光23、第2传感器线性偏振光31及第3传感器线性偏振光32通过同种滤色器之后入射到光传感器300。即，通过由第1延迟区域221-第1偏振片区域211构成的第1光路径，第1受光部311检测第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31。另一方面，通过由第2延迟区域225-第1偏振片区域211构成的第2光路径，第2受光部312检测第3传感器线性偏振光32。
图13是例示性地表示屏下接近传感器的一个实施例的图。
屏下接近传感器103配置在显示器10的下方。显示器10包括形成有生成光的多个像素P的像素层13、层叠在像素层13的上部的显示器偏振层11及显示器延迟层12。显示器10的底面配置有为了保护显示器偏振层11、显示器延迟层12及像素层13而由不透光材料例如金属或合成树脂形成的保护层。
屏下接近传感器103包括形成两个光路径的传感器图案偏振层(210b或201c；参照图11)及传感器单延迟层220a及检测通过了各个光路径的光的光传感器301。传感器单延迟层220a包括整体上具备同一个慢轴的第1延迟区域221。传感器图案偏振层210b包括第1偏振片区域211及第2偏振片区域215。光传感器301包括第1受光部311、第2受光部312及光照射部313。
传感器单延迟层220a配置在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215的上部，光传感器301配置在传感器图案偏振层210b的下方。光传感器301的光照射部313及第1受光部311配置在第1偏振片区域211的下方，第2受光部312配置在第2偏振片区域215的下方。作为一个实施例，在第1偏振片区域211及第2偏振片区域215的上表面层叠(层压)传感器单延迟层220a。
第1偏振片区域211的偏振轴和第2偏振片区域215的偏振轴相对于传感器单延迟层220a的第1延迟区域221的慢轴而以不同的角度倾斜。第1偏振片区域211的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度例如以+45度倾斜，第2偏振片区域215的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第2角度例如以-45度倾斜。
入射到屏下接近传感器103的光是来自从外部入射的外光20的显示器圆偏振光22。通过了传感器单延迟层220a的第1延迟区域221的显示器圆偏振光22成为第1传感器内部线性偏振光22a。将实质上无损失地通过了第1偏振片区域211的第1传感器内部线性偏振光22a称为第1传感器线性偏振光23，通过了第2偏振片区域215的第1传感器内部线性偏振光22a的一部分成为第3传感器线性偏振光23’。
第1延迟区域221-第1偏振片区域211形成第1光路径，第1延迟区域221-第2偏振片区域215形成第2光路径。第1光路径和第2光路径对显示器圆偏振光22而起到彼此不同的作用。第1光路径使显示器圆偏振光22通过。相对地，将第2光路径将显示器圆偏振光22的大部分阻断，仅使一部分通过。与外光20相同地，第1光路径使外部反射光通过，第2光路径将外部反射光阻断，对此将在下面详细说明。
第1传感器线性偏振光23与第3传感器线性偏振光23’之间成立比例关系1:K1(在此，K1<1)。在此，K1是外光的透过阻断比率。第1传感器线性偏振光23和第3传感器线性偏振光23’只有光路径不同，来自同一个显示器圆偏振光22，因此线性比例关系或非线性比例关系在两者之间的亮度中成立。非线性比例关系由显示器10的结构特征、外光20的波段等各种原因产生。第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光23’之间的比例关系1:K1实质上同样应用于反射光(40，40’；参照图14)。即，通过第1受光部311而检测的反射光40的亮度与通过第2受光部312而检测的反射光40’的亮度之间也成立相同的比例关系1:K1。
第1光路径及第2光路径相邻或分离。即，第1偏振片区域211和第2偏振片区域215配置在传感器单延迟层220a的下方，第1受光部311及第2受光部312形成在单光传感器301上。另一方面，第2受光部312形成在自第1受光部311分离的另外的光传感器上。第2受光部312的上部配置有具备与第1延迟区域221的慢轴平行地延伸的慢轴的第1延迟区域及第2偏振片区域215。
图14是例示性地表示图13中例示的结构中探测光发光时的情况的图。
屏下接近传感器103包括传感器图案偏振层(210b或201c；参照图11)及传感器单延迟层220a及检测通过了各个光路径的光的光传感器301。光传感器301用作接近传感器，为此，光传感器301包括第1受光部311、第2受光部312及光照射部313。光照射部313是产生可视光、近红外线或属于红外线频带的探测光30的发光二极管。第1受光部311及第2受光部312可检测可视光、近红外线或属于红外线频带的反射光。例如，第1受光部311及第2受光部312由单光电二极管构成或由多个光电二极管构成。在由多个光电二极管构成的情况下，可划分为2个以上的区域，每个区域所检测的光的波段不同。为了避免干扰，光照射部313和第1受光部311、第2受光部312在光学上分离。虽然未图示，在光照射部313的上部配置有用于提高探测光的直行性的准直透镜，在第1受光部311、第2受光部312的上部配置有会聚反射光的聚光透镜。
传感器图案偏振层210b的第1偏振片区域211具备配置在光传感器301的上部，相对于传感器单延迟层220a的第1延迟区域221的慢轴而以第1角度例如以+45度倾斜的偏振轴。第1延迟区域221配置在第1偏振片区域211的上部，具备例如向水平方向延伸的慢轴和向垂直方向延伸的快轴。第1延迟区域221的慢轴与显示器延迟层12的慢轴实质上平行。
第1偏振片区域211和第1延迟区域221使通过光照射部313而生成的探测光30通过显示器10而到达外部。另外，第1偏振片区域211和第1延迟区域221使反射到外部物体的反射光通过显示器10而到达第1受光部311及第2受光部312。
光照射部313生成非偏振光即探测光30。生成的探测光30通过第1偏振片区域211，成为具备以第1角度倾斜的偏振轴的探测用传感器线性偏振光31。探测用传感器线性偏振光31的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而例如以+45度倾斜，因此探测用传感器线性偏振光31通过第1延迟区域221而成为向顺时针方向旋转的探测用传感器圆偏振光32。当沿着快轴而投射的探测用传感器线性偏振光31的第1偏振光要素和沿着慢轴而投射的探测用传感器线性偏振光31的第2偏振光要素通过第1延迟区域221时，彼此之间会产生λ/4的相位差。探测用传感器圆偏振光32通过显示器10的底面而入射到显示器内部。
探测用传感器圆偏振光32通过显示器延迟层12而成为探测用显示器线性偏振光33。显示器延迟层12的慢轴和第1延迟区域221的慢轴实质上平行，因此对探测用传感器圆偏振光32的第1偏振光要素和第2偏振光要素追加λ/4相位差，彼此之间的相位差成为λ/2。由此，探测用显示器线性偏振光33的偏振轴从第1角度旋转约90度而以第2角度例如相对于显示器延迟层12的慢轴而倾斜-45度。
探测用显示器线性偏振光33在实质上无损失的情况下通过显示器偏振层11而行进到外部。显示器偏振层11具备相对于显示器延迟层12的慢轴而以第2角度例如以-45度倾斜的偏振轴。因此，具备以与显示器偏振层11的偏振轴相同的角度倾斜的偏振轴的探测用显示器线性偏振光33可通过显示器偏振层11。
到达显示器10的外部的探测用显示器线性偏振光33被物体反射而重新入射到显示器10。为了区分，将入射到显示器10的反射光称为入射显示器线性偏振光40，40’。入射显示器线性偏振光40，40’具备以第2角度例如以-45度倾斜的偏振轴。因此，具备以与显示器偏振层11的偏振轴相同的角度倾斜的偏振轴的入射显示器线性偏振光40，40’可通过显示器偏振层11。
入射显示器线性偏振光40，40’成为通过显示器延迟层12而向逆时针方向旋转的入射显示器圆偏振光41，41’。如上所述，显示器偏振层11的偏振轴相对于显示器延迟层12的慢轴而以-45度倾斜，因此在入射显示器圆偏振光41，41’的第1偏振光要素与第2偏振光要素之间发生λ/4相位差。入射显示器圆偏振光41，41’通过显示器10的底面而入射到屏下传感器103。
入射显示器圆偏振光41，41’通过第1延迟区域221而成为第1入射传感器线性偏振光42及第2入射传感器线性偏振光42’。如上所述，显示器延迟层12的慢轴和传感器单延迟层210a的第1延迟区域221的慢轴实质上平行，因此对入射显示器圆偏振光41，41’的第1偏振光要素和第2偏振光要素追加λ/4相位差，相互之间的相位差成为λ/2。由此，第1入射传感器线性偏振光42及第2入射传感器线性偏振光42’的偏振轴自第2角度旋转约90度而以第1角度倾斜，例如相对于第1延迟区域221的慢轴而以+45度倾斜。
第1入射传感器线性偏振光42在实质上无损失的情况下通过传感器图案偏振层210b的第1偏振片区域211来向第1受光部311行进，相反地，第2入射传感器线性偏振光42’的大部分通过传感器图案偏振层210b的第2偏振片区域215而被阻断，只有一部分向第2受光部312行进。第1偏振片区域211具备相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度例如以+45度倾斜的偏振轴。因此，具备以与第1偏振片区域211的偏振轴相同的角度倾斜的偏振轴的第1入射传感器线性偏振光42可通过第1偏振片区域211。相反地，第2偏振片区域215具备相对于第1延迟区域221而以第2角度例如以-45度倾斜的偏振轴。因此，具备相对于第2偏振片区域215的偏振轴而旋转90度的偏振轴的第2入射传感器线性偏振光42’通过第2偏振片区域215而大部分被阻断，只有一部分通过第2偏振片区域215。
将在实质上无损失的情况下通过第1偏振片区域211的第1入射传感器线性偏振光42称为第1传感器入射光43，通过了第2偏振片区域215的入射传感器线性偏振光42’的一部分成为第2传感器入射光43’。第1传感器入射光43不仅包括反射光40，还包括第1传感器线性偏振光23即外光20。第2传感器入射光43’包括第3传感器线性偏振光23’。
光传感器301包括与第1光路径对应的第1受光部311及与第2光路径对应的第2受光部312。例如，第1受光部311生成与第1传感器入射光43的亮度即光量实质上成正比的第1像素电流，第2受光部312生成与第2传感器入射光43’的亮度实质上成正比的第2像素电流。
图15是例示性地说明屏下颜色传感器的一个实施例的分解立体图，表示第1光路径和第2光路径通过传感器图案偏振层210b和传感器单延迟层220a的组合而条纹排列的情况。
屏下颜色传感器400将传感器单延迟层220a、传感器图案偏振层210b、滤色层410及光传感器420层叠而制造。
传感器单延迟层220a包括整体上实质水平地形成有慢轴的第1延迟区域221。
传感器图案偏振层210b配置在传感器单延迟层220a的下方。传感器图案偏振层210b通过将具备不同的偏振轴的第1偏振片区域211及第2偏振片区域215在第1方向上交替地排列而形成。第1偏振片区域211及第2偏振片区域215具备在第2方向上延伸的矩形形状。在此，第1偏振片区域211的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度倾斜，第2偏振片区域215的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第2角度倾斜。
滤色层410使属于特定波段的光通过，阻断属于其外的波段的光。滤色层410例如包括仅使红色波段的光通过的红色滤光器CFR、仅使绿色波段的光通过的CFG、仅使蓝色波段的光通过的蓝色滤光器CFB、仅使白色波段的光通过的CFW。包括在滤色层410的滤色器配置在受光部的垂直的上部，以与光传感器420的各个受光部对应。在图14中例示为第1光学层230的一例即滤色层410配置在传感器图案偏振层210b的下方的情况，但滤色层410也可配置在传感器单延迟层220a的上部。
滤色层410由反复的多个单位颜色图案构成。单位颜色图案中，同种滤色器的数量为2的倍数，即，2n(在此，n≥1)。2n个的同种滤色器以彼此相接的方式，即，以在两个同种滤色器之间不存在其他种类的滤色器(以下，异种滤色器)的方式配置或以隔开规定距离(即，在两个同种滤色器之间存在规定数量的异种滤色器的程度)的方式配置。
通过将第1光路径和第2光路径以条纹排列形成的传感器单延迟层220a及传感器图案偏振层210b，相对地光量大的光和相对地光量小的光通过滤色层410。在此，相对地光量大的光为第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31，相对地光量小的光为第3传感器线性偏振光32，“相对地”用于对两者进行比较。包括在单位颜色图案的2n个同种滤色器中，n个滤色器仅使包括在相对地光量大的光中的特定波段的光通过，剩余n个滤色器仅使包括在相对地光量小的光中的特定波段的光通过。例如，包括在单位颜色图案的第1红色滤光器及第2红色滤光器中，第1红色滤光器仅使包括在相对地光量大的光中的红色波段的光通过，第2滤色器仅使包括在相对地光量小的光中的红色波段的光通过。
光传感器420配置在滤色层410的下方。光传感器420包括检测属于相同的波段的光的至少一对受光部311、312。至少一对受光部311、312分别对应于包括在滤色层410中的至少一对同种滤色器。多个受光部311、312通过滤色器而输出与入射的光的光量相应的像素电流。实质上根据位于垂直上部的滤色器的种类来决定第1受光部311和第2受光部312所检测的光的波段。一对受光部311、312实质上为相同的受光部，用下标‘B’来表述位于入射到属于相同的波段的相对地光量大的光的位置的第1受光部311，用下标‘D’来表示入射到位于属于相同的波段的相对地光量少的光的位置的第2受光部312。
传感器图案偏振层210b的第1偏振片区域211通过第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31(即，第1光路径)，因此沿着第1偏振片区域211的长度方向即第2方向而配置在第1偏振片区域211的下方的受光部为第1受光部311。相反地，第2偏振片区域215仅使第3传感器线性偏振光32通过(即，第2光路径)，因此沿着第2偏振片区域215的长度方向即第2方向而配置在第2偏振片区域215的下方的受光部为第2受光部312。
图16作为例示性地说明屏下颜色传感器的另一个实施例的分解立体图，表示第1光路径和第2光路径通过传感器单偏振层210a和传感器图案延迟层220b的组合而进行条纹排列的情况。省略与图15相同的说明，仅对区别点进行说明。
屏下颜色传感器401包括传感器图案延迟层220b、传感器单偏振层210a、滤色层410及光传感器420。
传感器图案延迟层220b通过将具备第1慢轴的第1延迟区域221及具备第2慢轴的第2延迟区域225在第1方向上交替地排列而形成。在此，第1慢轴和第2慢轴实质上垂直。第1延迟区域221及第2延迟区域225具备在第2方向上延伸的矩形形状。在此，第1慢轴相对于传感器单偏振层210a的偏振轴而以第1角度倾斜，第2慢轴相对于传感器偏振层210a的偏振轴而以第2角度倾斜。
传感器单偏振层210a配置在传感器图案延迟层220b的下方。传感器单偏振层210a是整体上相同地形成偏振轴的第1偏振片区域211。
滤色层410配置在传感器单偏振层210a的下方，滤色层410由反复的多个单位颜色图案构成。光传感器420配置在滤色层410的下方。光传感器420包括检测属于相同的波段的光的至少一对受光部311、312。
传感器单偏振层210a使通过了传感器图案延迟层220b的第1延迟区域221的第1传感器内部线性偏振光22a及第2传感器线性偏振光31通过，因此沿着第1延迟区域221的长度方向即第2方向而配置在传感器单偏振层210a的下方的受光部为第1受光部311。相反地，传感器单偏振层210a仅使通过了传感器图案延迟层220b的第2延迟区域225的第3传感器线性偏振光32通过，因此沿着第2延迟区域225的长度方向即第2方向而配置在传感器单偏振层210a的下方的受光部为第2受光部312。
图17作为例示性地说明屏下颜色传感器的又一个实施例的分解立体图，表示第1光路径和第2光路径通过传感器图案偏振层210b和传感器图案延迟层220b的组合而以之字形排列的情况。
屏下颜色传感器500将传感器图案延迟层220b、传感器图案偏振层210b、滤色层510及光传感器520层叠而制得。
传感器图案延迟层220b通过将具备不同的慢轴的第1延迟区域221及第2延迟区域225在第2方向上交替地排列而形成。第1延迟区域221及第2延迟区域225具备在第1方向上延伸的矩形形状。
传感器图案偏振层210b配置在传感器图案延迟层220b的下方。传感器图案偏振层210b通过将具备不同的偏振轴的第1偏振片区域211及第2偏振片区域215在第1方向上交替地排列而形成。第1偏振片区域211及第2偏振片区域215具备在第2方向上延伸的矩形形状。
第1光路径和第2光路径通过传感器图案延迟层220b及传感器图案偏振层210b的组合而以之字形排列。在第1方向上延伸的传感器图案延迟层220b和在第2方向上延伸的传感器图案偏振层210b形成4个延迟器-偏振片的组合。其中，第1延迟区域221-第1偏振片区域211及第2延迟区域225-第2偏振片区域215形成第1光路径，第2延迟区域225-第1偏振片区域211及第1延迟区域221-第2偏振片区域215形成第2光路径。
滤色层510配置在传感器图案偏振层210b的下方。滤色层510使属于特定波段的光通过，将属于其以外的波段的光阻断。滤色层510例如包括仅使红色波段的光通过的红色滤光器CFR、仅使绿色波段的光通过的绿色滤光器CFG、仅使蓝色波段的光通过的蓝色滤光器CFB、仅使白色波段的光通过的白色滤光器CFW。
多个滤色器CFR、CFG、CFB及CFW是形成在相邻的多个受光部上的单一滤色器。即，单一滤色器形成为向相邻的多个受光部提供属于相同的波段的光的具备规定面积的平面形状。例如，在4Mx4M排列的受光部上配置多个滤色器CFR、CFG、CFB及CFW的情况下，在多个滤色器CFR、CFG、CFB及CFW各自的下方分别配置有排列成MxM的受光部。
由此，在构成滤色层510的多个单一滤色器CFR、CFG、CFB及CFW的下方形成由光传感器520的多个受光部构成的颜色受光区域520R、520G、520B、520W。在下面的图中例示了滤色层510如传感器图案延迟层220b及传感器图案偏振层210b这样构成独立的薄膜形态的情况。但这仅为历史。即，单一滤色器CFR、CFG、CFB及CFW可形成为薄膜形态，以覆盖多个受光部的方式层叠或与各自的受光部一体地形成，而不管在任何情况下，相邻的多个受光部可接收属于相同的波段的光。因此，与形成滤色器或滤色层的方法无关地，只要能够将属于相同的波段的光提供给相邻的多个受光部，则称为单一滤色器。
光传感器520包括多个受光部，配置在滤色层510的下方。多个受光部可分为与配置在其上部的多个单一滤色器CFR、CFG、CFB及CFW分别对应的多个颜色受光区域520R、520G、520B、520W。属于相同的颜色受光区域的多个受光部根据通过传感器图案延迟层220b和传感器图案偏振层210b而定义的之字形图案，用作接收通过了第1光路径的属于相同的波段的光的多个第1受光部311和接收通过了第2光路径的属于相同的波段的光的多个第2受光部312。第1受光部311和第2受光部312实质上具备结构，用下标‘B’来表示位于入射到属于相同的波段的相对地光量大的光的位置的第1受光部311，用下标‘D’来表示位于入射到属于相同的波段的相对地光量小的光的位置的第2受光部312。
图18作为例示性地说明屏下颜色传感器的另一个实施例的分解立体图，表示第1光路径和第2光路径通过传感器图案偏振层210c和传感器单延迟层220a的组合而以之字形排列的情况。省略与图17相同的说明，仅对区别点进行说明。
屏下颜色传感器501包括传感器单延迟层220a、传感器图案偏振层210c、滤色层510及光传感器520。
传感器单延迟层220a是整体上慢轴实质上水平地形成的第1延迟区域221。
传感器图案偏振层210c通过具备不同的偏振轴的第1偏振片区域211及第2偏振片区域215交替地排列而形成。第1偏振片区域211及第2偏振片区域215可具备正方形形状。传感器图案偏振层210c具备第1偏振片区域211和第2偏振片区域215以之字形排列的结构。在此，第1偏振片区域211的偏振轴相对于传感器单延迟层220a的慢轴以第1角度倾斜，第2偏振片区域215的偏振轴相对于传感器单延迟层220a的慢轴以第2角度倾斜。
传感器图案偏振层210c的第1偏振片区域211使第1传感器线性偏振光23及第2传感器线性偏振光31通过，配置在第1偏振片区域211的下方的受光部是接收通过了第1光路径的光的第1受光部311。相反地，第2偏振片区域215仅使第3传感器线性偏振光32通过，因此配置在第2偏振片区域215的下方的受光部是接收通过了第2光路径的光的第2受光部312。因此，第1受光部311及第2受光部312的平面排列结构与图17所例示的结构实质上相同。
图19是例示性地说明屏下颜色传感器的又一个实施例的分解立体图，表示第1光路径和第2光路径通过传感器单偏振层210a和传感器图案延迟层220c的组合而以之字形排列的情况。省略与图17至图18相同的说明，仅对区别点进行说明。
屏下颜色照度传感器502包括传感器图案延迟层220c、传感器单偏振层210a、滤色层510及光传感器520。
传感器图案延迟层220c通过将具备不同的慢轴的第1延迟区域221及第2延迟区域225交替地排列而形成。第1延迟区域221及第2延迟区域225为正方形形状。传感器图案延迟层220c具备第1延迟区域221及第2延迟区域225以之字形排列的结构。
传感器单偏振层210a配置在传感器图案延迟层220c的下方。传感器单偏振层210a是整体上形成同一个偏振轴的第1偏振片区域211。在此，第1偏振片区域211的偏振轴相对于第1延迟区域221的慢轴而以第1角度倾斜，相对于第2延迟区域225的慢轴而以第2角度倾斜。
位于第1延迟区域221的下方的传感器单偏振层210a使通过了第1延迟区域221的第1传感器内部线性偏振光22a及第2传感器线性偏振光31通过，因此配置在第1延迟区域221的下方的受光部是接收通过了第1光路径的光的第1受光部311。相反地，位于第2延迟区域225的下方的传感器单偏振层210a仅使通过了第2延迟区域225的第3传感器线性偏振光32通过，因此配置在第2延迟区域225的下方的受光部是接收通过了第2光路径的光的第2受光部312。因此，第1受光部311及第2受光部312的平面排列结构与图17至图18所例示的结构实质上相同。
上述的本发明的说明仅为例示，本领域技术人员可在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，可容易地以其他具体的形态进行变形。因此以上所述的实施例在所有方面上仅为例示，本发明不限于此。特别地，参照附图而说明的本发明的特征并非仅限于特定附图中图示的结构，也可以独立地或结合到其他特征而实现。
与上述详细的说明相比，本发明的范围更应根据后述的权利要求书而定义，从权利要求书的意思及范围、其均等概念所导出的所有变更或变形的形态均包括在本发明的范围。

Claims (26)

1.一种屏下传感器，其配置在显示器的下方，该显示器包括生成光的像素、配置在上述像素的上部的显示器延迟层及显示器偏振层，其中，
上述屏下传感器包括：
传感器延迟层，从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光入射到该传感器延迟层；
传感器偏振层，其配置在上述传感器延迟层的下方，并通过与上述传感器延迟层的组合而形成用于从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光经过的第1光路径及第2光路径；及
光传感器，其配置在上述传感器偏振层的下方，并具备检测通过了上述第1光路径的光的第1受光部及检测通过了上述第2光路径的光的第2受光部，
上述第1光路径使从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光通过，
上述第2光路径阻断从上述显示器外部入射的光，使上述像素生成的光通过。
2.根据权利要求1所述的屏下传感器，其中，
上述传感器延迟层是整体上具备同一个慢轴的传感器单延迟层，
上述传感器偏振层是具备第1偏振片区域及第2偏振片区域的传感器图案偏振层，上述第1偏振片区域具备相对于上述慢轴而以第1角度倾斜的第1偏振轴，上述第2偏振片区域具备相对于上述慢轴而以第2角度倾斜的第2偏振轴。
3.根据权利要求2所述的屏下传感器，其中，
上述第1偏振片区域及上述第2偏振片区域在第1方向上延伸并在第2方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为条纹图案。
4.根据权利要求2所述的屏下传感器，其中，
四边形形状的上述第1偏振片区域及上述第2偏振片区域在斜线方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为之字形图案。
5.根据权利要求2所述的屏下传感器，其中，
上述第1偏振片区域包括对上述第1偏振轴进行定义的多个第1线栅，
上述第2偏振片区域包括对上述第2偏振轴进行定义的多个第2线栅，
第1线栅的长度方向与第2线栅的长度方向垂直。
6.根据权利要求5所述的屏下传感器，其中，
上述传感器偏振层还包括形成于上述多个第1线栅的上表面及上述多个第2线栅的上表面的光吸收层。
7.根据权利要求5所述的屏下传感器，其中，
上述传感器偏振层还包括光吸收层，该光吸收层以填充上述多个第1线栅及上述多个第2线栅的侧面空间的方式形成于上表面。
8.根据权利要求5所述的屏下传感器，其中，
上述传感器偏振层还包括：
覆涂层，其以填充上述多个第1线栅及上述多个第2线栅的侧面空间的方式形成于上表面；及
光吸收层，其形成于上述覆涂层的上表面。
9.根据权利要求2所述的屏下传感器，其中，
上述第1偏振片区域是通过第1取向区域而取向的第1液晶层，该第1取向区域以对上述第1偏振轴进行定义的方式进行光取向，
上述第2偏振片区域是通过第2取向区域而取向的第2液晶层，该第2取向区域以对上述第2偏振轴进行定义的方式进行光取向。
10.根据权利要求2所述的屏下传感器，其中，
上述传感器单延迟层是通过取向层而取向的液晶层，该取向层以对与上述慢轴对应的快轴进行定义的方式进行光取向。
11.根据权利要求1所述的屏下传感器，其中，
上述传感器延迟层是包括具备第1慢轴的第1延迟区域及具备第2慢轴的第2延迟区域的传感器图案延迟层，
上述传感器偏振层是具备如下偏振轴的传感器单偏振层，该偏振轴相对于上述第1慢轴而以第1角度倾斜，相对于上述第2慢轴而以第2角度倾斜。
12.根据权利要求11所述的屏下传感器，其中，
上述第1延迟区域及上述第2延迟区域在第1方向上延伸并在第2方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为条纹图案。
13.根据权利要求11所述的屏下传感器，其中，
四边形形状的上述第1延迟区域及上述第2延迟区域在斜线方向上交替地排列，上述第1光路径及上述第2光路径形成为之字形图案。
14.根据权利要求11所述的屏下传感器，其中，
上述传感器单偏振层包括对上述偏振轴进行定义的多个线栅。
15.根据权利要求11所述的屏下传感器，其中，
上述传感器单偏振层是通过取向层而取向的液晶层，该取向层以对上述偏振轴进行定义的方式进行光取向。
16.根据权利要求11所述的屏下传感器，其中，
上述第1延迟区域是通过第1取向区域而取向的第1液晶层，该第1取向区域以对与上述第1慢轴对应的第1快轴进行定义的方式进行光取向，
上述第2延迟区域是通过第2取向区域而取向的第2液晶层，该第2取向区域以对与上述第2慢轴对应的第2快轴进行定义的方式进行光取向。
17.根据权利要求1所述的屏下传感器，其中，
该屏下传感器还包括滤色层，该滤色层决定从上述显示器外部入射的光的波段。
18.根据权利要求1所述的屏下传感器，其中，
该屏下传感器还包括光照射部，该光照射部照射用于探测位于上述显示器外部的物体的探测光，
上述第1受光部及上述第2受光部对上述探测光从上述物体反射的外部反射光进行检测。
19.一种屏下传感器的制造方法，该屏下传感器配置在显示器的下方，该显示器包括生成光的像素、配置在上述像素的上部的显示器延迟层及显示器偏振层，
上述屏下传感器的制造方法包括如下步骤：
在形成有多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层；及
在上述传感器偏振层的上部形成传感器延迟层，
通过上述传感器偏振层和上述传感器延迟层的组合而形成用于从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光经过的第1光路径及第2光路径，
上述光传感器具备检测通过了上述第1光路径的光的第1受光部及检测通过了上述第2光路径的光的第2受光部，
上述第1光路径使从上述显示器外部入射的光及上述像素生成的光通过，
上述第2光路径阻断从上述显示器外部入射的光，使上述像素生成的光通过。
20.根据权利要求19所述的屏下传感器的制造方法，其中，
在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层的步骤包括如下步骤：
在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成金属层；
利用光致抗蚀剂将线栅图案形成于上述金属层的上部；及
利用上述线栅图案而蚀刻上述金属层。
21.根据权利要求20所述的屏下传感器的制造方法，其中，
上述线栅图案通过压印方式形成。
22.根据权利要求20所述的屏下传感器的制造方法，其中，
蚀刻上述金属层而形成的线栅包括对第1偏振轴进行定义的多个第1线栅及对第2偏振轴进行定义的多个第2线栅，
第1线栅的长度方向与第2线栅的长度方向垂直。
23.根据权利要求19所述的屏下传感器的制造方法，其中，
在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成传感器偏振层的步骤包括如下步骤：
在形成有上述多个光传感器的晶片的上部形成取向层；
将LPUV光即线偏振紫外线光照射到上述取向层而进行光取向；
利用液晶层对上述取向层的上部进行涂布；及
使上述液晶层硬化。
24.根据权利要求23所述的屏下传感器的制造方法，其中，
将上述LPUV光照射到上述取向层而进行光取向的步骤包括如下步骤：
将第1LPUV光照射到上述取向层而对第1取向区域进行光取向；及
将第2LPUV光照射到上述取向层而对第2取向区域进行光取向，
上述第1取向区域对第1偏振轴进行定义，上述第2取向区域对与上述第1偏振轴垂直的第2偏振轴进行定义。
25.根据权利要求19所述的屏下传感器的制造方法，其中，
在上述传感器偏振层的上部形成传感器延迟层的步骤包括如下步骤：
在上述传感器偏振层的上部形成取向层；
将LPUV光即线偏振紫外线光照射到上述取向层而进行光取向；
利用液晶层而对上述取向层的上部进行涂布；及
使上述液晶层硬化。
26.根据权利要求25所述的屏下传感器的制造方法，其中，
将上述LPUV光照射到上述取向层而进行光取向的步骤包括如下步骤：
将第1LPUV光照射到上述取向层而形成第1取向区域；及
将第2LPUV光照射到上述取向层而形成第2取向区域，
上述第1取向区域对第1快轴进行定义，上述第2取向区域对与上述第1偏振轴垂直的第2快轴进行定义。
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