KR102617385B1 - 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102617385B1
KR102617385B1 KR1020180098600A KR20180098600A KR102617385B1 KR 102617385 B1 KR102617385 B1 KR 102617385B1 KR 1020180098600 A KR1020180098600 A KR 1020180098600A KR 20180098600 A KR20180098600 A KR 20180098600A KR 102617385 B1 KR102617385 B1 KR 102617385B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
prism
inclined surface
light
optical unit
incident angle
Prior art date
Application number
KR1020180098600A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200023567A (ko
Inventor
류지훈
카츠마사 요시이
김윤호
김일남
성은진
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020180098600A priority Critical patent/KR102617385B1/ko
Priority to US16/434,154 priority patent/US10977468B2/en
Priority to CN201910751446.0A priority patent/CN110858298A/zh
Publication of KR20200023567A publication Critical patent/KR20200023567A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102617385B1 publication Critical patent/KR102617385B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Image Input (AREA)

Abstract

본 발명은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

Description

광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치{Optical unit and display device including the optical unit}
본 발명은 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 스마트 폰과 같은 휴대용 전자 장치는 지문 인식 기능을 지원하고 있다. 종래에는 전자 장치의 외관 중 디스플레이 영역 하단 주변부 또는 전자 장치의 케이스 후면 등에 지문 센서를 배치하여 지문 인식을 수행하였다. 그러나 최근에는 전자 장치의 전면에 모두 디스플레이 영역이 마련되는 전자 장치가 출시되고 있으며, 이러한 전자 장치에서 지문 센서는 표시 패널과 레이어드된다.
지문은 융기(ridge)와 골(valley)로 구성되는데, 지문 센서는 지문의 골에 의해 생성된 광을 제거하고 융기에 의해 생성된 광만을 추출하여 지문을 식별하도록 구성된다. 이를 위하여, 지문 센서는 광을 필터링하는 광학 유닛과 필터링된 광을 수광하여 처리하는 수광부를 포함하여 구성된다.
전자 장치에서 지문을 보다 정확하게 식별하기 위해서는, 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 정확하게 추출할 수 있는 구조의 광학 유닛이 요구된다.
본 발명의 일 실시 예들은 지문의 골에 의해 생성된 광을 제거하고 융기에 의해 생성된 광만을 정확하게 추출할 수 있는 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 목적을 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시 예들은, 상이한 경사각을 갖는 제1 경사면들 및 제2 경사면들로 구성되는 프리즘이 다층으로 구성되어 특정 각도로 입사되는 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 추출할 수 있도록 하는 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 목적을 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 유닛은, 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 검출 대상 입사각은, 43° 내지 47°인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이에 마련되어 상기 제1 프리즘을 지지하도록 구성되는 제3 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 프리즘은, 상부면 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제1-1 경사면과 상기 제1 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 45°이고, 상기 제1-2 경사면과 상기 제1 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 80° 내지 88°인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제1-1 경사면 상에 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2 프리즘은, 상부면 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제2-1 경사면과 적어도 하나의 제2-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제2-1 경사면과 상기 제2 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 45°이고, 상기 제2-2 경사면과 상기 제2 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 2° 내지 10°인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제2-1 경사면 상에 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3 프리즘은, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면과 대면하고, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면에 대응하는 형상을 갖는 상부면 및 상기 제2 프리즘의 상기 상부면과 접촉하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3 프리즘의 상기 상부면은, 상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-1 경사면 및 상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3 프리즘의 상기 상부면은, 상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-1 경사면 및 상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 평행하지 않은 적어도 하나의 제3-2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 광학 유닛은, 상기 제1 프리즘 및 상기 제3 프리즘 사이에 형성되는 공기층 또는 저굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하도록 구성되는 표시 패널 및 상기 표시 패널 하부에 마련되고, 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 상기 표시 패널을 통해 입사되는 광들 중 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 투과시키도록 구성되는 광학 유닛을 포함하되, 상기 적어도 하나의 프리즘은, 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는, 상기 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘 및 상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이에 마련되어 상기 제1 프리즘을 지지하도록 구성되는 제3 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 프리즘은, 상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하고, 상기 제2 프리즘은, 상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제2-1 경사면과 적어도 하나의 제2-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하며, 상기 제3 프리즘은, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면과 대면하고, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면에 대응하는 형상을 갖는 상부면; 및 상기 제2 프리즘의 상기 상부면과 접촉하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는, 상기 제1-1 경사면 및 상기 제2-1 경사면 상에 각각 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 제1 및 제2 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 상이한 굴절률을 갖는 복수의 절연막으로 구성되는 다층막을 포함하고, 상기 광학 유닛은, 상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 제1 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 영상을 표시하도록 구성되는 표시 패널, 상기 표시 패널 하부에 마련되고, 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 상기 표시 패널을 통해 입사되는 광들 중 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 투과시키도록 구성되는 광학 유닛 및 상기 광학 유닛을 투과한 광을 수집하여 전기 신호로 변환하는 수광부를 포함하되, 상기 적어도 하나의 프리즘은, 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 지문 센서를 위한 광학 유닛이 표시 패널과 일체로 마련되어 제작 및 판매될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치는, 전자 장치의 수광부와 표시 장치의 광학 유닛 간의 거리에 따라 프리즘의 규격을 가변적으로 적용함으로써, 제조 공정 상의 유연함을 증가시킬 수 있다.
도 1은 지문 센서의 일반적인 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 장치의 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 광학 유닛과 수광부 사이의 정렬 제한을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학 유닛을 포함하는 표시 장치의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광학 유닛을 포함하는 표시 장치의 측면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자, 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은 지문 센서의 일반적인 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 패널의 커버 글라스(30)에 사용자가 손가락을 접촉시키면, 주변광이 사용자의 피부를 통해 커버 글라스(30) 내로 조사된다. 사용자의 피부로부터 커버 글라스(30) 내로 조사되는 광은 사용자의 피부와 커버 글라스(30) 간의 굴절률 차이에 의해 커버 글라스(30) 표면에서 굴절되고, 굴절된 정도에 따라 소정의 입사각으로 커버 글라스(30) 내에 입사된다.
사용자 손가락의 지문은 융선과 골로 구성될 수 있다. 지문의 융선은 A 지점에서 커버 글라스(30)의 표면과 접촉하고, 골은 커버 글라스(30)의 표면과 이격된다. 따라서, 융선으로부터 커버 글라스(30)로 입사되는 광과 골로부터 커버 글라스(30)로 조사되는 광은 상이한 입사각을 갖는다. 일반적으로, 커버 글라스(30)와 융선이 접촉한 A 지점을 통해 커버 글라스(30)로 조사되는 광은 80° 이하의 입사각을 갖지만, 커버 글라스(30)와 접촉하지 않은 골로부터 커버 글라스(30)로 조사되는 광은 41.8° 이하의 입사각을 갖는다.
지문 센서는 특정 입사각(이하, 검출 대상 입사각)으로 입사되는 광만을 필터링함으로써 골로부터 조사된 광을 제거하고 융선으로부터 조사된 광만을 추출할 수 있다. 이를 위하여 지문 센서는 특정 입사각의 광만을 투과시키도록 구성되는 광학 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 지문 센서는 광학 유닛으로부터 전달된 광을 수광부를 통해 수광하여 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호를 처리하여 제어부 등으로 전달할 수 있다.
상기와 같이 전자 장치에서 사용자의 지문을 식별하기 위해서는 보다 높은 정확도의 광 필터링을 위한 광학 유닛이 요구된다. 본 발명에서는 커버 글라스(30)와 지문 센서의 수광부 사이에 마련되는 것으로써, 표시 패널(10) 및 표시 패널(10)의 하부에 마련되는 광학 유닛(20)을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 포함하는 전자 장치의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 커버 글라스(30), 표시 패널(10) 및 광학 유닛(20)을 포함하는 표시 장치(1)와 수광부(50) 및 인쇄 회로 기판(60)을 포함하는 기저부(2)를 포함하여 구성될 수 있다.
커버 글라스(30)는 유리(glass), 사파이어(sapphire), 다이아몬드(diamond), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 및 폴리카보네이트(PC) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 커버 글라스(30)는 표시 패널(10)의 상부면에 접착제 등을 통해 접착되어 표시 패널(10)을 보호하도록 마련된다.
일 실시 예에서, 커버 글라스(30)는 베이스 필름 및 차광 패턴을 포함할 수 있다. 베이스 필름은 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 차광 패턴은 베이스 필름에 부분적으로 중첩하여 표시 장치(1) 상에서 영상이 표시되지 않는 비표시영역을 정의할 수 있다. 차광 패턴은 유색의 유기막으로써 예컨대, 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
별도로 도시하지는 않았으나, 커버 글라스(30)는 베이스 필름의 전면에 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수도 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층, 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(10)은 적어도 하나의 구동 모듈의 제어에 따라 영상을 표시할 수 있다. 일 실시 예에 따른 표시 패널(10)은 발광형 표시 패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 표시 패널(10)은 유기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다. 유기 발광 표시 패널의 발광층은 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시 패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시 패널은 유기 발광 표시 패널로 설명되지만, 본 발명은 이로써 제한되지 않는다.
다양한 실시 예에서, 표시 패널(10)과 커버 글라스(30) 사이에는 반사방지층이 더 포함될 수도 있다. 반사방지층은 컬러필터 또는 도전층/유전체층/도전층의 적층 구조물 또는 광학부재를 포함할 수 있다. 반사방지층은 외부로부터 입사된 광을 흡수 또는 상쇄간섭 또는 편광시켜 외부광 반사율을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 표시 패널(10)과 커버 글라스(30) 사이에는 입력감지부가 더 마련될 수 있다. 입력감지부는 외부 입력(예를 들어, 터치 이벤트)의 좌표 정보를 획득하기 위해 마련될 수 있다. 입력감지유닛은 사용자의 터치를 감지하는 터치감지패널이거나, 사용자 손가락의 지문 정보를 감지하는 지문감지패널일 수 있다. 또한, 입력감지유닛은 디지타이저 펜을 감지하는 디지타이저감지패널일 수 있다. 이러한 입력감지부는 표시 패널(10) 상에서 영상이 표시되는 표시 영역의 전부 또는 일부에만 중첩되거나, 비표시영역에만 중첩될 수도 있다.
표시 패널(10)의 하부면에는 광학 유닛(20)이 마련될 수 있다. 광학 유닛(20)은 표시 패널(10)의 하부면에 접착제 등을 통해 접착될 수 있다. 광학 유닛(20)은 커버 글라스(30) 및 표시 패널(10)을 투과하여 전달된 광을 필터링하기 위한 필터층으로써 기능한다. 일 실시 예에서, 광학 유닛(20)은 사용자의 지문에 의해 생성되고 커버 글라스(30) 및 표시 패널(10)을 투과하여 입사되는 광 중에서, 지문의 융선에 의해 생성된 광만을 필터링하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 광학 유닛(20)은 상이한 경사각을 갖는 제1 경사면들 및 제2 경사면들로 구성되는 다층의 프리즘을 포함할 수 있다. 광학 유닛(20)의 보다 구체적인 구조는 이하에서 도 3 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
일 실시 예에서, 광학 유닛(20)은 표시 패널(10)의 타측 전 영역에서 표시 패널(10)에 접착될 수 있다. 다른 실시 예에서, 광학 유닛(20)은 표시 패널(10)의 일부 영역에서 표시 패널(10)에 접착될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 광학 유닛(20)이 마련되지 않는 표시 패널(10)의 하부면에는 보호층(40)이 마련될 수 있다.
보호층(40)은 표시 패널(10) 내부로 외부의 습기 등이 침투하는 것을 방지하고, 외부 충격을 흡수하여 표시 패널(10)을 보호하기 위해 마련된다. 보호층(40)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI,polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycabonate), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone)) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함하는 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
보호층(40)을 구성하는 물질은 플라스틱 수지들에 제한되지 않고, 유/무기 복합재료를 포함할 수 있다. 보호층(40)은 다공성 유기층 및 유기층의 기공들에 충전된 무기물을 포함할 수 있다. 보호층(40)은 플라스틱 필름에 형성된 기능층을 더 포함할 수 있다. 기능층은 수지층을 포함하며, 코팅 방식에 의해 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 보호층(40)은 외부 광을 차단하기 위하여 블랙 계조의 필름 등으로 구성될 수 있다.
표시 장치(1)는 전자 장치(1000)의 기저부(2)에 결합되도록 마련될 수 있다. 기저부(2)는 전자 장치(1000)를 제어하기 위한 제어 회로들이 마련되는 인쇄 회로 기판(60) 및 인쇄 회로 기판(60) 상에 마련되는 수광부(50)를 포함할 수 있다.
표시 장치(1)가 기저부(2)에 결합되면, 광학 유닛(20)을 투과한 광은 수광부(50)에 의해 수광될 수 있다. 수광부(50)는 CCD, CMOS, CIS(CMOS image sensor) 또는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하여 구성될 수 있다. 수광부(50)는 수광된 광을 전기적 신호로 변환하여, 전자 장치(1000)의 제어 회로들로 전달할 수 있다. 제어 회로들은 전기 신호를 처리하여 사용자의 지문을 식별할 수 있다.
이하에서는, 사용자 지문의 골로부터 생성된 광은 제거하고 융선으로부터 생성된 광만을 효과적으로 필터링하는 광학 유닛(20)의 구조를 구체적으로 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 광학 유닛과 수광부 사이의 정렬 제한을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광학 유닛(21)은 검출 대상 입사각 범위 내의 광만을 투과하여 수광부(50)로 전달하기 위한 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 광학 유닛(21)은 입사되는 광 중에서 일부 광, 예를 들어 45±2° 범위 내의 입사각을 갖는 광만 투과시키도록 구성될 수 있다.
이를 위하여, 광학 유닛(21)은 제1 프리즘(211), 제2 프리즘(212) 및 제3 프리즘(213)을 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 프리즘(211, 212, 213)은 1.4 내지 1.6의 반사율을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 프리즘(211, 212, 213)은 반사율 1.5를 갖는 유리재로 구성될 수 있다. 각각의 프리즘(211, 212, 213)은 상이한 경사각을 갖는 제1 경사면들 및 제2 경사면들을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 프리즘(211)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 프리즘(211)은 47°보다 큰 입사각으로 입사되는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 프리즘(211)의 상부면은 편평한 면으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 제1 프리즘(211)의 상부면에는 상부 기판(214)이 마련될 수 있다. 상부 기판(214)은 표시 패널(10)의 하부면과 접촉될 때 광학 유닛(21)의 다른 구성 요소들을 보호하기 위해 마련될 수 있다. 일 실시 예에서, 상부 기판(214)은 유리재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상부 기판(214)과 접착되는 제1 프리즘(211)과 동일한 굴절률을 갖는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 그에 따라, 상부 기판(211)과 제1 프리즘(211)의 접촉면에서 광은 굴절되지 않을 수 있다.
제1 프리즘(211)의 하부면은 상이한 경사각을 가지며, 교번하여 배치되는 적어도 하나의 제1-1 경사면(211_1) 및 적어도 하나의 제1-2 경사면(211_2)을 포함하여 구성될 수 있다. 교번하여 배치되는 적어도 하나의 제1-1 경사면(211_1)과 적어도 하나의 제1-2 경사면(211_2)은 결합부에서 프리즘 산과 프리즘 골을 형성한다. 여기서 제1-1 경사면(211_1)은 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수면이고, 제1-2 경사면(211_2)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하는 투과면일 수 있다.
제1-1 경사면(211_1)은 상부면에 수직한 직선의 우측으로부터 좌측으로 입사되는 광을 흡수하도록 마련될 수 있다. 예를 들어 제1-1 경사면(211_1)에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(P1)이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1-1 경사면(211_1)과 제1 프리즘(211) 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제1-1 경사각, θ1)는 45°일 수 있다.
제1-2 경사면(211_2)은 상부면에 수직한 직선의 좌측으로부터 우측으로 입사되는 광을 필터링하도록 마련될 수 있다. 제1-2 경사면(211_2)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 반사시키고 나머지 광은 하부 방향으로 굴절시키도록 구성된다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1-2 경사면(211_2)과 제1 프리즘(211) 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제1-2 경사각, θ2)는 80°~88°일 수 있으며, 바람직한 실시 예에서 제1-2 경사각(θ2)은 84°일 수 있다.
제1 프리즘(211)에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이 검출 대상 입사각(예를 들어 43°~47°)보다 큰 입사각을 갖는 광은 차단되고, 검출 대상 입사각보다 작거나 같은 입사각을 갖는 광만이 제1 프리즘(211)을 투과한다.
제1 프리즘(211)의 하부에는 제2 프리즘(212)이 마련된다. 제2 프리즘(212)은 제1 프리즘(211)의 하부면에 형성된 제1-1 경사면(211_1) 및 제1-2 경사면(211_2)을 안정적으로 지지하기 위해 마련될 수 있다. 이를 위하여, 제2 프리즘(212)의 상부면은 제1 프리즘(211)의 하부면에 대응하는 형상을 가지며, 하부면은 편평한 면으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 제2 프리즘(212)은 적어도 하나의 제1-1 경사면(211_1)에 각각 대면하는 적어도 하나의 제2-1 경사면(212_1) 및 적어도 하나의 제1-2 경사면(211_2)에 각각 대면하는 적어도 하나의 제2-2 경사면(212_2)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 제1 실시 예에서, 제2-1 경사면(212_1)은 제1 프리즘(211)의 제1-1 경사면(211_1)과 평행하고, 제2-2 경사면(212_2)은 제1 프리즘(211)의 제1-2 경사면(211_2)과 평행하다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212) 사이에는 얇은 공기층(Air)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212)은 별도의 접착부재등을 통하여 접착되지 않으며, 상호 직접 맞닿도록 구성된다. 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212) 사이에 별도의 진공처리가 되지 않기 때문에, 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212) 사이에 매우 얇은 공기층이 형성될 수 있다.
이하의 실시 예들에서는, 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212) 사이에 공기층(Air)이 형성되는 것으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다양한 실시 예들에서, 제1 프리즘(211)과 제2 프리즘(212) 사이에는 제1 프리즘(211) 및 제2 프리즘(212) 보다 작은 굴절률을 갖는 임의의 물질로 구성되는 저굴절률층이 형성될 수도 있다.
제2 프리즘(212)의 하부에는 제3 프리즘(213)이 마련된다. 제3 프리즘(213)은 검출 대상 광보다 작은 입사각을 갖는 광을 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 제3 프리즘(213)은 제1 및 제2 프리즘(211, 212)을 투과하여 입사되는 광 중에서, 43°보다 작은 입사각으로 입사되는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제3 프리즘(213)의 상부면은 제2 프리즘(212)의 하부면과 접착되도록 편평한 면으로 구성될 수 있다. 제3 프리즘(213)의 하부면은 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제3-1 경사면(213_1) 및 적어도 하나의 제3-2 경사면(213_2)을 포함하여 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제3-1 경사면(213_1)과 적어도 하나의 제3-2 경사면(213_2)은 교번하여 배치된다. 교번하여 배치되는 적어도 하나의 제3-1 경사면(213_1)과 적어도 하나의 제3-2 경사면(213_2)은 결합부에서 프리즘 산과 프리즘 골을 형성한다. 여기서, 제3-1 경사면(213_1)은 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수면이고, 제3-2 경사면(213_2)은 검출 대상 광보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하는 투과면일 수 있다.
제3-1 경사면(213_1)에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(P3)이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제3-1 경사면(213_1)과 제3 프리즘(213)의 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제3-1 경사각, θ3))은 45°일 수 있다.
제3-2 경사면(213_2)은 입사되는 광을 필터링하도록 마련될 수 있다. 제3-2 경사면(213_2)은 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 반사시키고 나머지 광은 하부 방향으로 굴절시키도록 구성된다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제3-2 경사면(213_2)과 제3 프리즘(213)의 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제3-2 경사각, θ4)는 2~10°일 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광이 제3-2 경사면(213_2)에서 굴절되더라도 제3-1 경사면(213_1)에 도달하여 흡수되므로 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광은 제3 프리즘(213)에 의해 효과적으로 차단된다.
제3 프리즘(213)에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이 검출 대상 입사각(예를 들어 43°~47°)보다 작은 입사각을 갖는 광은 차단된다. 결과적으로, 제1 내지 제3 프리즘(211, 212, 213)에 의해 검출 대상 입사각 내의 입사각을 갖는 광만이 광학 유닛(21)을 투과한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 제2 프리즘(212)과 제3 프리즘(213) 사이에는 지지 기판(215)이 더 마련될 수 있다. 지지 기판(215)은 유리재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 제2 프리즘(212) 및 제3 프리즘(213)과 동일한 굴절률을 갖는 임의의 물질로 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 검출 대상 입사각이 43°~47°일 때, 최소 검출 대상 입사각을 갖는 광은 4.23°의 출사각으로 제3 프리즘(213)의 제3-2 경사면들(213_2)로부터 출사된다. 또한, 최대 검출 대상 입사각을 갖는 광은 19.48°의 출사각으로 제3 프리즘(213)의 제3-2 경사면(213_2)들로부터 출사된다. 출사된 광은 수광부(50)를 통해 수집될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 수광부(50)는 기판상에 기설정된 간격으로 마련되는 수광 소자들로 구성된다. 도 5를 참조하면, 제3-2 경사면(213_2)들로부터 출사된 광은 제3 프리즘(213)으로부터의 거리가 가까울 때 제3-1 경사면(213_1)에 의해 분리되며, 제3 프리즘(213)으로부터의 거리가 멀어질수록 중첩될 수 있다. 즉, 도 5에서 제3 프리즘(213)에 인접한 제1 영역에는 제3-1 경사면(213_1) 부근에서 광의 비출사 영역이 존재하며, 제2 영역에서는 비출사 영역이 거의 존재하지 않으면서 제3-2 경사면(213_2)들로부터 출사된 광이 적절하게 분리되고, 제3 프리즘(213)으로부터 먼 제3 영역에서는 제3-2 경사면(213_2)들로부터 출사된 광이 중첩되어 상호 간섭이 일어날 수 있다.
수광부(50)가 제1 영역에 배치될 때에는 수광 소자들을 제3-2 경사면(213_2)과 정렬하기 위한 별도의 공정이 요구된다. 또한, 수광부(50)가 제3 영역에 배치될 때에는 상호 간섭에 의해 변형된 광을 수신하기 때문에 사용자 지문을 정확하게 식별하지 못한다. 따라서, 광학 유닛(20)과 수광부(50) 사이의 거리는 광학 유닛(20)으로부터 출사되는 광이 수광부(50)에서 올바르게 수광될 수 있도록(수광부(50)가 도 5의 제2 영역 내에 배치될 수 있도록) 적절하게 결정될 수 있다.
다양한 실시 예에서 광학 유닛(20)으로부터 제2 영역의 거리는 제3 프리즘(213)을 구성하는 제3-1 경사면(213_1)과 제3-2 경사면(213_2)의 상하방향 길이에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 제조 규약에 따라 광학 유닛(20)과 수광부(50) 사이의 거리가 기결정될 때, 제3 프리즘(213)의 제3-1 경사면(213_1)과 제3-2 경사면(213_2)의 규격은 수광부(50)가 도 5의 제2 영역 내에 배치될 수 있도록 적절하게 선택될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광학 유닛(22)은 제1 실시 예와 비교하여, 제2 프리즘(222)의 상부면이 제1 프리즘(221)의 하부면에 대응하지 않는 형상을 갖도록 구성된다.
이러한 실시 예에서, 제2 프리즘(222)의 제2-1 경사면(222_1)은 제1 프리즘(221)의 제1-1 경사면(221_1)과 대면하고, 제2-2 경사면(222_2)은 제1-2 경사면(221_2)과 평행할 수 있다. 본 발명의 제2 실시 예에서, 제2-1 경사면(222_1)은 제1-1 경사면(221_1)과 평행한 반면에, 제2-2 경사면(222_2)은 제1-2 경사면(221_2)과 평행하지 않게 마련된다.
이러한 실시 예에서, 제2-2 경사면(222_2)은 제2 프리즘(222)을 투과한 광이 제3 프리즘(223)의 제3-2 경사면(223_2)에 도달되도록 하기 위해, 제1-2 경사면(221_2)보다 수평에 더 가깝도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1-2 경사면(221_2)의 연장면 및 제2-2 경사면(222_2)의 연장면이 형성하는 각도에 따라 제3 프리즘(223)을 투과한 광의 각도가 변경될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛의 측면도이고, 도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛의 동작 원리를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8a, 도 8b 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛(23)은 검출 대상 입사각 범위 내의 광만을 투과하여 수광부(50)로 전달하기 위한 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 광학 유닛(23)은 사용자 지문의 융선으로부터 입사된 광에서 사용자 지문의 골로부터 입사된 광이 제거된 광으로써, 예를 들어 45±2° 범위 내의 입사각을 갖는 광만 투과시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 광학 유닛(23)은 제1 프리즘(231) 및 제2 프리즘(232)을 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 프리즘(231, 232)은 1.4 내지 1.6의 반사율을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 프리즘(231, 232)은 반사율 1.5를 갖는 유리재로 구성될 수 있다. 각각의 프리즘(231, 232)은 상이한 경사각을 갖는 제1 경사면들 및 제2 경사면들을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 프리즘(231)은 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 프리즘(231)은 43°보다 작은 입사각으로 입사되는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 프리즘(231)의 상부면은 편평한 면으로 구성될 수 있다. 도시되진 않았지만, 본 발명의 일 실시 예에서, 제1 프리즘(231)의 상부면에는 상부 기판이 마련될 수 있다.
제1 프리즘(231)의 하부면은 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제1-1 경사면(231_1) 및 적어도 하나의 제1-2 경사면(231_2)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제1-1 경사면(231_1)은 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수면이고, 제1-2 경사면(231_2)은 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하는 투과면일 수 있다.
제1-1 경사면(231_1)은 상부면에 수직한 직선의 우측으로부터 좌측으로 입사되는 광을 흡수하도록 마련될 수 있다. 예를 들어 제1-1 경사면(231_1)에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(P1)이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1-1 경사면(231_1)과 제1 프리즘(231) 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제1-1 경사각, θ1)는 45°일 수 있다.
제1-2 경사면(231_2)은 상부면에 수직한 직선의 좌측으로부터 우측으로 입사되는 광을 필터링하도록 마련될 수 있다. 제1-2 경사면(231_2)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 반사시키고 나머지 광은 하부 방향으로 굴절시키도록 구성된다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제1-2 경사면(231_2)과 제1 프리즘(231) 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제1-2 경사각, θ2)는 6°일 수 있다. 한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광이 제1-2 경사면(231_2)에서 굴절되더라도 제1-1 경사면(231_1)에 도달하여 흡수되므로 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광은 제1 프리즘(231)에 의해 효과적으로 차단된다.
제1 프리즘(231)에 의하여 도 9에 도시된 바와 같이 검출 대상 입사각(예를 들어 43°~47°)보다 작은 입사각을 갖는 광은 차단되고, 검출 대상 입사각보다 크거나 같은 입사각을 갖는 광만이 제1 프리즘(231)을 투과한다.
제1 프리즘(231)의 하부에는 제2 프리즘(232)이 마련된다. 제2 프리즘(232)은 검출 대상 광보다 큰 입사각을 갖는 광을 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 제2 프리즘(232)은 제1 프리즘(231)을 투과하여 입사되는 광 중에서, 47°보다 큰 입사각으로 입사되는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제2 프리즘(232)의 상부면은 편평한 면으로 구성될 수 있다. 제1 프리즘(231)과 제2 프리즘(232) 사이의 공간에는 공기층(Air)이 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 제1 프리즘(231)과 제2 프리즘(232) 사이에는 제1 프리즘(231)과 제2 프리즘(232) 보다 작은 굴절률을 갖는 임의의 물질로 구성되는 저굴절률층이 형성될 수 있다.
제2 프리즘(232)의 하부면은 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제2-1 경사면(232_1) 및 적어도 하나의 제2-2 경사면(232_2)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제2-1 경사면(232_1)은 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수면이고, 제2-2 경사면(232_2)은 검출 대상 광보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하는 투과면일 수 있다.
제2-1 경사면(232_1)에는 흡광 물질을 포함하는 흡광층(P2)이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제2-1 경사면(232_1)과 제2 프리즘(212)의 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제2-1 경사각, θ3)은 45°일 수 있다.
제2-2 경사면(232_2)은 입사되는 광을 필터링하도록 마련될 수 있다. 제2-2 경사면(232_2)은 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 반사시키고 나머지 광은 하부 방향으로 굴절시키도록 구성된다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 제2-2 경사면(232_2)과 제2 프리즘(212)의 상부면에 수직한 직선 사이의 각도(제2-2 경사각, θ4)는 62°일 수 있다.
제2 프리즘(212)에 의하여 도 9에 도시된 바와 같이 검출 대상 입사각(예를 들어 43°~47°)보다 큰 입사각을 갖는 광은 차단된다. 결과적으로, 제1 및 제2 프리즘(231, 232)에 의해 검출 대상 입사각 내의 입사각을 갖는 광만이 광학 유닛(23)을 투과한다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광학 유닛을 포함하는 표시 장치의 측면도이고, 도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광학 유닛을 포함하는 표시 장치의 측면도이다.
본 발명의 제4 및 제5 실시 예에 따른 표시 장치(1)의 광학 유닛은 제1 프리즘(241)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 표시 패널(10)은 상이한 굴절률을 갖는 복수의 절연막으로 구성되는 다층막(11, 12)을 포함하여 구성될 수 있다. 다층막(11, 12)은 도 10에 도시된 바와 같이 표시 패널(10) 내부에 마련되거나, 도 11에 도시된 바와 같이 표시 패널(10)의 하부면에 별도로 접착되어 마련될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 다층막(11)이 표시 패널(10) 내부에 마련되는 실시 예에서, 다층막(11)은 표시 패널(10)의 구동 모듈을 구성하는 복수의 절연막 및/또는 보호층의 집합일 수 있다. 다층막(11)을 구성하는 복수의 절연막 및/또는 보호층 중 적어도 일부는 상이한 굴절률을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이 다층막(12)이 표시 패널(10)의 하부면에 부착되는 별도의 막으로 구성되는 실시 예에서, 다층막(12)은 투과각을 제어 가능하도록 구성된 광학 필름 등일 수 있다.
다층막(11, 12)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광 또는 작은 입사각을 갖는 광을 필터링하도록 구성된다. 예를 들어, 다층막(11, 12)은 47°보다 큰 입사각으로 입사되는 광을 차단하거나 43°보다 작은 입사각으로 입사되는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 프리즘(241, 251)은 다층막(11, 12)을 투과하여 입사되는 광 중 검출 대상 입사각 내의 광만을 투과시키도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 다층막(11, 12)이 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 경우, 제1 프리즘(241, 251)은 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 다층막(11, 12)이 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 경우, 제1 프리즘(241, 251)은 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 프리즘(241, 251)의 상부면은 편평한 면으로 구성되어 표시 패널(10)의 하부면에 접착될 수 있다. 제1 프리즘(241, 251)의 하부면은 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제1-1 경사면 및 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제1-1 경사면은 입사되는 광을 흡수하기 위한 흡수면이고, 제1-2 경사면은 광을 필터링하기 위한 투과면일 수 있다. 제1-1 경사면 및 제1-2 경사면은 차단하고자 하는 광의 입사각에 따라 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 표시 장치
10: 표시 패널
20: 광학 유닛
30: 커버 글라스

Claims (20)

  1. 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘;
    상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘; 및
    상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이에 마련되어 상기 제1 프리즘을 지지하도록 구성되는 제3 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 대상 입사각은,
    43° 내지 47°인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 프리즘은,
    상부면; 및
    교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1-1 경사면과 상기 제1 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 45°이고,
    상기 제1-2 경사면과 상기 제1 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 80° 내지 88°인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1-1 경사면 상에 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제2 프리즘은,
    상부면; 및
    교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제2-1 경사면과 적어도 하나의 제2-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2-1 경사면과 상기 제2 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 45°이고,
    상기 제2-2 경사면과 상기 제2 프리즘의 상기 상부면에 수직한 직선 사이의 각도는 2° 내지 10°인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2-1 경사면 상에 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제3 프리즘은,
    상기 제1 프리즘의 상기 하부면과 대면하고, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면에 대응하는 형상을 갖는 상부면; 및
    상기 제2 프리즘의 상기 상부면과 접촉하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3 프리즘의 상기 상부면은,
    상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-1 경사면; 및
    상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제3 프리즘의 상기 상부면은,
    상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-1 경사면과 평행한 적어도 하나의 제3-1 경사면; 및
    상기 제1 프리즘의 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 대면하고 상기 적어도 하나의 제1-2 경사면과 평행하지 않은 적어도 하나의 제3-2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 프리즘 및 상기 제3 프리즘 사이에 형성되는 공기층 또는 저굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  14. 영상을 표시하도록 구성되는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 하부에 마련되고, 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 상기 표시 패널을 통해 입사되는 광들 중 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 투과시키도록 구성되는 광학 유닛을 포함하되,
    상기 광학 유닛은,
    상기 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘;
    상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘; 및
    상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이에 마련되어 상기 제1 프리즘을 지지하도록 구성되는 제3 프리즘을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프리즘은,
    교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 프리즘은,
    상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하고,
    상기 제2 프리즘은,
    상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는, 적어도 하나의 제2-1 경사면과 적어도 하나의 제2-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하며,
    상기 제3 프리즘은,
    상기 제1 프리즘의 상기 하부면과 대면하고, 상기 제1 프리즘의 상기 하부면에 대응하는 형상을 갖는 상부면; 및 상기 제2 프리즘의 상기 상부면과 접촉하는 하부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1-1 경사면 및 상기 제2-1 경사면 상에 각각 제공되고, 입사되는 광을 흡수하는 제1 및 제2 흡광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상이한 굴절률을 갖는 복수의 절연막으로 구성되는 다층막을 포함하고,
    상기 광학 유닛은,
    상부면; 및 교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 적어도 하나의 제1-1 경사면과 적어도 하나의 제1-2 경사면을 포함하는 하부면을 포함하는 제1 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 영상을 표시하도록 구성되는 표시 패널;
    상기 표시 패널 하부에 마련되고, 적어도 하나의 프리즘을 포함하여 상기 표시 패널을 통해 입사되는 광들 중 검출 대상 입사각을 갖는 광만을 투과시키도록 구성되는 광학 유닛; 및
    상기 광학 유닛을 투과한 광을 수집하여 전기 신호로 변환하는 수광부를 포함하되,
    상기 광학 유닛은,
    상기 검출 대상 입사각보다 큰 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제1 프리즘;
    상기 제1 프리즘 하부에 마련되고 상기 검출 대상 입사각보다 작은 입사각을 갖는 광을 차단하도록 구성되는 제2 프리즘; 및
    상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이에 마련되어 상기 제1 프리즘을 지지하도록 구성되는 제3 프리즘을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프리즘은,
    교번하여 배치되고 상이한 경사각을 갖는 복수 개의 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
KR1020180098600A 2018-08-23 2018-08-23 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 KR102617385B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180098600A KR102617385B1 (ko) 2018-08-23 2018-08-23 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
US16/434,154 US10977468B2 (en) 2018-08-23 2019-06-06 Optical unit for a fingerprint sensor and display device including the same
CN201910751446.0A CN110858298A (zh) 2018-08-23 2019-08-15 用于指纹传感器的光学单元和包括该光学单元的显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180098600A KR102617385B1 (ko) 2018-08-23 2018-08-23 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200023567A KR20200023567A (ko) 2020-03-05
KR102617385B1 true KR102617385B1 (ko) 2023-12-27

Family

ID=69586126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180098600A KR102617385B1 (ko) 2018-08-23 2018-08-23 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10977468B2 (ko)
KR (1) KR102617385B1 (ko)
CN (1) CN110858298A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200124800A (ko) 2019-04-24 2020-11-04 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US20240168204A1 (en) * 2021-03-16 2024-05-23 3M Innovative Properties Company Optical construction
CN113138482B (zh) * 2021-04-28 2022-08-05 武汉华星光电技术有限公司 显示面板及显示装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170323140A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Eosmem Corporation Optical sensing module and fingerprint sensing device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11149002A (ja) * 1997-11-18 1999-06-02 Fuji Photo Film Co Ltd プリズムシート
TW448315B (en) * 2000-10-21 2001-08-01 Unipac Optoelectronics Corp Light guide plate and manufacturing method thereof
JP2003006627A (ja) 2001-06-18 2003-01-10 Nec Corp 指紋入力装置
CN100383622C (zh) * 2002-12-03 2008-04-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 背光模组及液晶显示装置
US7370993B2 (en) * 2004-09-28 2008-05-13 Goldeneye, Inc. Light recycling illumination systems having restricted angular output
CN1908753A (zh) * 2005-08-05 2007-02-07 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 偏振光转换器、其制造方法及背光模组
CN102109101B (zh) * 2009-12-29 2012-10-17 财团法人工业技术研究院 面型光源模块以及光学膜片
JP5509866B2 (ja) * 2010-01-20 2014-06-04 日本電気株式会社 皮膚模様画像採取装置、採取方法、皮膚模様照合システム
CN201935118U (zh) * 2010-12-29 2011-08-17 京东方科技集团股份有限公司 棱镜片、背光源及其液晶显示装置
US11378253B2 (en) * 2016-06-28 2022-07-05 Arcsoft Corporation Limited Display with fingerprint detecting sensor below display panel
KR102043921B1 (ko) * 2016-06-28 2019-11-12 주식회사 비욘드아이즈 지문센서 패키지 및 지문인식 기능을 구비한 전자장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170323140A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-09 Eosmem Corporation Optical sensing module and fingerprint sensing device

Also Published As

Publication number Publication date
CN110858298A (zh) 2020-03-03
KR20200023567A (ko) 2020-03-05
US10977468B2 (en) 2021-04-13
US20200065547A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11455823B2 (en) Under-screen fingerprint identification apparatus and electronic device
US10796128B2 (en) Optical sensor with ambient light filter
EP3328039B1 (en) Display device with a fingerprint sensor
CN108292361B (zh) 具有角度限制反射器的显示器集成的光学指纹传感器
US10229316B2 (en) Compound collimating system using apertures and collimators
CN208781246U (zh) 指纹识别的装置和电子设备
US10049257B2 (en) Fingerprint identification module
CN110023955B (zh) 具有衬底滤光器的光学传感器
US10515253B2 (en) Optical fingerprint sensor
KR102617385B1 (ko) 광학 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
US10489631B2 (en) Biometric identification module
CN108399392B (zh) 指纹识别结构和显示装置
CN103019474A (zh) 光学触控扫描装置
CN110720106A (zh) 指纹识别的装置和电子设备
CN109271834A (zh) 检测装置
US20110058088A1 (en) Image-capturing module with a flexible type substrate structure
TWI759662B (zh) 螢幕下圖像獲取結構及電子設備
EP4016257A1 (en) In-screen fingerprint recognition apparatus and electronic device
US20110057130A1 (en) Flip-chip type image-capturing module
CN211087274U (zh) 指纹检测装置和电子设备
CN114078888A (zh) 光学指纹器件
CN111837127A (zh) 指纹识别装置和电子设备
KR20190073107A (ko) 광학식 이미지 인식 센서를 구비한 평판 표시장치
CN213184287U (zh) 光学指纹器件
CN111209785A (zh) 指纹采集装置及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant