DE102018119713A1

DE102018119713A1 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102018119713A1
Application number: DE102018119713.6A
Authority: DE
Inventors: Joobong HYUN; Kyoseop CHOO; Seungman RYU; Ara Yoon
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2019-02-21
Also published as: CN109410748A; US20190057238A1; KR102389197B1; GB201813384D0; CN109410748B; KR20190018972A; US10747980B2; GB2567057B; GB2567057A

Abstract

Im vorliegenden Text wird eine Anzeigevorrichtung offenbart, die in der Lage ist, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Konstruktion, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, zu erkennen. Die Anzeigevorrichtung umfasst ein Anzeigepaneel, das eine Anzeigefläche und eine Nicht-Anzeigefläche außerhalb der Anzeigefläche hat; eine Lichtquelle, die unter der Nicht-Anzeigefläche des Anzeigepaneels angeordnet ist, um das Anzeigepaneel mit Licht zu bestrahlen; eine Richtlichteinheit, die auf einem oberen Abschnitt des Anzeigepaneels angeordnet ist, das von der Lichtquelle zugeführte Licht in einem ersten Winkel bricht, um sich durch Totalreflexion von der Nicht-Anzeigefläche zu der Anzeigefläche zu bewegen, einen Teil des totalreflektierten Lichts in einem zweiten Winkel bricht und dann das Licht, das durch ein Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, dem Anzeigepaneel zuführt; und einen optischen Sensor, der unter dem Anzeigepaneel angeordnet ist und das von der Richtlichteinheit austretende Licht empfängt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Offenbarung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine Anzeigevorrichtung, die in der Lage ist, zu erkennen einen Fingerabdruck unter Verwendung von gerichtetem Licht.
Beschreibung des Standes der Technik
In der jüngeren Vergangenheit sind im Zuge des technischen Fortschritts der Informationskommunikationstechnologie verschiedene informations- und kommunikationsgestützte Systeme, wie zum Beispiel ein Notebook-Computer, ein Tablet-Personalcomputer (PC), ein Smartphone, ein Personal Digital Assistant (PDA), ein Geldautomat und ein Suchleitsystem, entwickelt worden. Da diese Systeme in der Regel eine Menge vertraulicher Daten speichern, wie zum Beispiel personenbezogene Informationen in Bezug auf Privatsphäre sowie Geschäftsinformationen und Betriebsgeheimnisse, ist es erforderlich, die Sicherheit zu erhöhen, um die vertraulichen Daten zu schützen.
Zu diesem Zweck ist ein Verfahren zum Erhöhen der Sicherheit unter Verwendung eines Bildsensors vorgeschlagen worden, der in der Lage ist, die biologischen Informationen eines Nutzers zu erkennen. Zum Beispiel kann ein Fingerabdrucksensor die Sicherheit der Systeme durch Registrieren und Authentifizieren eines Fingerabdrucks des Fingers des Nutzers erhöhen. Der Fingerabdrucksensor dient zum Erkennen des Fingerabdrucks des Nutzers. Als der Fingerabdrucksensor ist weithin ein optischer Fingerabdrucksensor bekannt.
Der optische Fingerabdrucksensor arbeitet nach dem Prinzip des Bestrahlens mit Licht unter Verwendung einer Lichtquelle, wie zum Beispiel einer Leuchtdiode (LED), und des Detektierens des durch die Papillarleisten des Fingerabdrucks reflektierten Lichts unter Verwendung eines Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)-Bildsensors. Da der optische Fingerabdrucksensor den Fingerabdruck unter Verwendung der LED scannen muss, ist es erforderlich, eine zusätzliche Vorrichtung zum Scannen des Fingerabdrucks bereitzustellen. Die zusätzliche Vorrichtung vergrößert den optischen Fingerabdrucksensor, weshalb es in verschiedenen Anwendungen, wie zum Beispiel dem Kombinieren mit einer Anzeigevorrichtung, Einschränkungen gibt.
Als herkömmliche optische Fingerabdrucksensoren kennt man jene aus dem Patent der Republik Korea Nr. 10-060817, das am 26. Juni 2006 mit dem Titel „Display device having fingerprint recognition sensor“ eingereicht wurde, und aus der Patent-Offenlegungsschrift der Republik Korea Nr. 10-2016-0043216, veröffentlicht am 21. April 2016 mit dem Titel „Display device including fingerprint recognizing element“.
Die in den oben angesprochenen Publikationen offenbarten Anzeigevorrichtungen sind so konfiguriert, dass Anzeigebereiche der Anzeigevorrichtungen als Berührungsbereiche und Fingerabdruck-Erkennungsbereiche verwendet werden können. Jedoch verwendet der optische Fingerabdrucksensor diffuses Licht mit einer deutlich geringeren Richtwirkung oder Gerichtetheit als Licht zum Erkennen des Fingerabdrucks. Darum bestehen Einschränkungen beim Erkennen des Fingerabdrucks.
Wie oben beschrieben, ist es in der Anzeigevorrichtung, die den herkömmlichen optischen Fingerabdrucksensor hat, schwierig, einen Fingerabdruck präzise zu erkennen, oder es wird eine komplizierte und sperrige optische Vorrichtung benötigt. Dementsprechend ist es schwierig, sie mit einer transportablen Anzeigevorrichtung zu kombinieren.
KURZDARSTELLUNG
Eine Aufgabe dieser Offenbarung ist die Bereitstellung einer Anzeigevorrichtung, die in der Lage ist, einen feinen Fingerabdruck ohne komplizierten Aufbau, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, zu erkennen.
Eine weitere Aufgabe dieser Offenbarung ist die Bereitstellung einer Anzeigevorrichtung, die für ein Anzeigepaneel mit einer vergrößerten Anzeigefläche und einer reduzierten Bildschirmrahmenfläche geeignet ist.
Die Aufgaben werden durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung ein Anzeigepaneel, das Folgendes aufweist: eine Anzeigefläche und eine Nicht-Anzeigefläche außerhalb der Anzeigefläche; eine Lichtquelle, die unter der Nicht-Anzeigefläche des Anzeigepaneels angeordnet ist, um das Anzeigepaneel mit Licht zu bestrahlen; eine Richtlichteinheit, die auf einem oberen Abschnitt des Anzeigepaneels angeordnet ist, das von der Lichtquelle zugeführte Licht in einem ersten Winkel bricht, um sich durch Totalreflexion von der Nicht-Anzeigefläche zu der Anzeigefläche zu bewegen, einen Teil des totalreflektierten Lichts in einem zweiten Winkel bricht, und dann das Licht, das durch ein Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, dem Anzeigepaneel zuführt; und einen optischen Sensor, der unter dem Anzeigepaneel angeordnet ist und das von der Richtlichteinheit austretende Licht empfängt. Das heißt, die Richtlichteinheit kann auf einer Vorderseite des Anzeigepaneels angeordnet sein, d. h. auf der Fläche des Anzeigepaneels, die in der Lage ist, ein Bild anzuzeigen. Die Lichtquelle und/oder der optische Sensor können auf einer Rückseite des Anzeigepaneels angeordnet sein, d. h. auf der Fläche gegenüber der Fläche des Anzeigepaneels, die in der Lage ist, ein Bild anzuzeigen. Oder anders ausgedrückt: Das Anzeigepaneel ist zwischen der Richtlichteinheit und der Lichtquelle angeordnet.
Die Richtlichteinheit kann mindestens eines von Folgendem enthalten: ein Abdecksubstrat, das so angeordnet ist, dass es dem Anzeigepaneel zugewandt ist, das mit dem Objekt in Kontakt gebracht werden soll; ein optisches Element, das ein Lichtaustrittselement enthält, das zwischen dem Abdecksubstrat und dem Anzeigepaneel in mindestens einem Abschnitt einer Region angeordnet ist, wo sich das Licht von der Lichtquelle an einer Position bewegt, die der Anzeigefläche entspricht; ein Lichteinfallselement, das zwischen dem Abdecksubstrat und dem Anzeigepaneel angeordnet ist, um mit der Lichtquelle an einer Position überlappt zu werden, die der Nicht-Anzeigefläche entspricht; und eine erste Schicht mit geringer Brechkraft, die zwischen dem optischen Element und dem Anzeigepaneel angeordnet ist.
Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine zweite Schicht mit geringer Brechkraft enthalten, die zwischen dem optischen Element und dem Abdecksubstrat angeordnet ist.
Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine Klebeschicht enthalten, die zwischen dem optischen Element und dem Abdecksubstrat angeordnet ist. Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine schwarze Matrix enthalten, die so angeordnet ist, dass sie dem optischen Element zwischen dem Abdecksubstrat und der Klebeschicht entspricht, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine schwarze Matrix enthalten, die so angeordnet ist, dass sie dem Lichteinfallselement zwischen dem Abdecksubstrat und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft entspricht, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine Klebeschicht enthalten, die zwischen dem optischen Element und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft angeordnet ist. Die Richtlichteinheit kann des Weiteren eine schwarze Matrix enthalten, die so angeordnet ist, dass sie dem Lichteinfallselement zwischen der Klebeschicht und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft entspricht, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Das Lichteinfallselement kann dafür konfiguriert sein, einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in einem ersten Winkel zu brechen, was eine Totalreflexion in dem Abdecksubstrat hervorruft, und es zu dem Abdecksubstrat weiterzuleiten. Das Licht, das von einer Oberseite des Abdecksubstrats totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, kann durch die erste Schicht mit geringer Brechkraft in einem zweiten Winkel reflektiert werden, der kleiner ist als der erste Winkel, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und kann sich zu dem optischen Sensor bewegen, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Das Lichteinfallselement kann dafür konfiguriert sein, einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in einem dritten Winkel zu brechen, was eine Totalreflexion in dem optischen Element hervorruft, und es zu dem optischen Element weiterzuleiten. Das Licht, das von einer Oberseite des optischen Elements totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, kann in einem vierten Winkel reflektiert werden, der kleiner ist als der dritte Winkel, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und kann sich zu dem optischen Sensor bewegen, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Das Lichteinfallselement kann dafür konfiguriert sein, einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in einem fünften Winkel zu brechen, was eine Totalreflexion in der Klebeschicht hervorruft, und es zu der Klebeschicht weiterzuleiten. Das Licht, das von einer Oberseite der Klebeschicht totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, kann in einem sechsten Winkel reflektiert werden, der kleiner als der fünfte Winkel ist, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und kann sich zu dem optischen Sensor bewegen, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Die Brechungsindizes des Abdecksubstrats, der Klebeschicht und des optischen Elements können die gleichen sein. Ein Brechungsindex des Abdecksubstrats kann größer sein als ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Die Brechungsindizes des Abdecksubstrats und des optischen Elements können die gleichen sein, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft kann der gleiche sein wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft, und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats kann größer sein als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Die Brechungsindizes des Abdecksubstrats, der Klebeschicht und des optischen Elements können die gleichen sein, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft kann der gleiche sein wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft, und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats kann größer sein als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Das Anzeigepaneel kann des Weiteren eine Polarisierungsplatte umfassen, die zwischen dem Anzeigepaneel und der ersten Schicht mit geringer Brechkraft angeordnet ist. Die Polarisierungsplatte, die erste Schicht mit geringer Brechkraft und das optische Element können die gleiche Größe haben.
Das Anzeigepaneel kann des Weiteren Signalleitungen umfassen, die so angeordnet sind, dass sie eine Region umgehen, die das Lichteinfallselement des optischen Elements und die Lichtquelle überlappt.
Das Objekt kann einen Fingerabdruck enthalten, bei dem mehrere Papillarleisten und mehrere Rillen im Wechsel angeordnet sind.
In der oben beschriebenen Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung ist es möglich, ein eingelesenes Bild unter Verwendung einer Richtlichteinheit und eines optischen Sensors zu rekonstruieren. Darum ist es möglich, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Struktur, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, zu erkennen.
Außerdem ist es möglich, die Erfindung auf ein Anzeigepaneel anzuwenden, das eine reduzierte Bildschirmrahmenfläche (Nicht-Anzeigefläche) hat, da ein Lichteinfallselement eines optischen Elements und eine Lichtquelle auf dem Nicht-Anzeigeabschnitt des Anzeigepaneels angeordnet sind.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen, die zu dem Zweck aufgenommen sind, das Verständnis der Erfindung zu vertiefen, und die in diese Spezifikation integriert sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist Folgendes zu sehen:

1A ist eine planare Ansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung veranschaulicht;
1B ist eine vergrößerte planare Ansicht zum Veranschaulichen einer in 1A gezeigten Region R;
2 ist eine planare Ansicht, die ein optisches Element veranschaulicht, das in einer Richtlichteinheit der in 1A gezeigten Anzeigevorrichtung enthalten ist;
3A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft;
3B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird;
4A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft;
4B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird;
5A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft; und
5B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren werden Ausführungsformen dieser Offenbarung im Detail anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der Spezifikation bezeichnen die gleichen Bezugszahlen die gleichen Elemente. In der folgenden Beschreibung wird auf eine detaillierte Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen verzichtet, falls die Gefahr besteht, dass wesentliche Aspekte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den Hintergrund treten. Darüber hinaus wurden die Namen von Elementen, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden, allein mit dem Ziel einer unkomplizierten Lesbarkeit dieser Spezifikation ausgewählt; in der Realität können sie auch andere Namen haben. Des Weiteren wird als ein Beispiel der Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit integriertem Berührungssensor im Detail beschrieben.
Eine Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung wird unten mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben.
1A ist eine planare Ansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung veranschaulicht, und 1B ist eine vergrößerte planare Ansicht zum Veranschaulichen einer in 1A gezeigten Region R.
Wie in den 1A und 1B zu sehen, enthält die Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform dieser Offenbarung ein Anzeigepaneel DP, das eine Anzeigefläche DA und eine Nicht-Anzeigefläche NDA hat, eine Richtlichteinheit DLU, die mit dem Anzeigepaneel DP gekoppelt ist, und einen optischen Sensor OS.
Als das Anzeigepaneel DP kann jedes beliebige Anzeigepaneel verwendet werden, solange die Nicht-Anzeigefläche NDA Licht durchlassen kann. In der Regel kann ein Anzeigepaneel einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung, die mit einem flexiblen, durchscheinenden Substrat arbeitet, verwendet werden. Mehrere Signalleitungen SL zum Zuführen verschiedener Steuersignale und Datensignale zu Anzeigeelementen der Anzeigefläche DA können in der Nicht-Anzeigefläche NDA des Anzeigepaneels DP angeordnet sein. Es ist bevorzugt, dass die mehreren Signalleitungen SL so angeordnet sind, dass eine Lichtquelle LS der Richtlichteinheit DLU und ein Lichteinfallselement OE_I eines optischen Elements OE umgangen werden, um keinen Pfad des Lichts zu behindern, das von der Lichtquelle LS zugeführt wird.
Die Richtlichteinheit DLU kann die Lichtquelle LS, das optische Element OE und ein Abdecksubstrat (nicht gezeigt) enthalten.
Die Lichtquelle LS ist unter der Nicht-Anzeigefläche NDA des Anzeigepaneels DP angeordnet, um das Anzeigepaneel DP mit Licht zu bestrahlen. Es ist bevorzugt, eine Lichtquelle zu verwenden, die ein kollimiertes Licht zuführt, das ein Licht bereitstellen kann, der eine hohe Kollimation besitzt, wie zum Beispiel ein Infrarotlaser.
Das optische Element OE bricht das von der Lichtquelle LS zugeführte Licht in einem ersten Winkel, um das Licht von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA in einer Totalreflexion zu transportieren, und reflektiert dann einen Teil des totalreflektierten Lichts in einem zweiten Winkel, der kleiner ist als der erste Winkel. Und dann leitet das optische Element OE das Licht, das durch ein Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, zu dem Anzeigepaneel DP.
Das optische Element OE enthält ein Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O, die um eine vorgegebene Distanz voneinander getrennt sind. Das Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O sind transparente holografische Aufzeichnungsfilme, und der Brechungsindex von jedem des Lichteinfallselements OE_I und des Lichtaustrittselements OE_O kann der gleiche sein wie, oder kann ein wenig größer sein als, der eines Abdecksubstrats.
Das Lichteinfallselement OE_I wandelt das von der Lichtquelle LS zugeführte Licht in ein Ausbreitungslicht um. Das Ausbreitungslicht wird so umgewandelt, dass es einen konstanten Diffusionswinkel θ in einer horizontalen Ebene aufweist, der aus einer Längsachse und einer Breitenachse besteht. Außerdem behält das Ausbreitungslicht seinen ursprünglichen kollimierten Zustand in einer vertikalen Ebene bei, die aus der Längsachse und einer Dickenrichtungsachse besteht. Der Diffusionswinkel θ kann so eingestellt werden, dass er mindestens so groß ist wie ein Innenwinkel, der durch zwei Liniensegmente gebildet wird, die einen Auftreffpunkt, an dem Licht auftrifft, und die beiden Endpunkte der anderen Seite des in 2 gezeigten Abdecksubstrats verbinden. Das Ausbreitungslicht breitet sich aus, während es sich in einer Dreiecksform aufspreizt, die den Diffusionswinkel θ aufweist. Die durch die Diffusion des Ausbreitungslichts beanspruchte Dreiecksfläche wird zu einem Bilderkennungsbereich ISA.
Falls kein Objekt auf einer Oberfläche des Abdecksubstrats vorhanden ist, kann das Ausbreitungslicht 100 in dem Abdecksubstrat totalreflektiert werden, um sich im Inneren des Abdecksubstrats zu bewegen. Falls sich jedoch ein Objekt auf der Oberfläche des Abdecksubstrats befindet, wird ein Teil des Ausbreitungslichts 100 durch das Objekt gebrochen und tritt zur Außenseite des Abdecksubstrats CS aus. Falls zum Beispiel ein Objekt, das biometrische Informationen hat, in Kontakt mit dem Bilderkennungsbereich ISA des Abdecksubstrats CS gebracht wird, so wird ein Teil des Lichts durch das Objekt reflektiert oder absorbiert, und ein Teil des Lichts wird im Inneren des Abdecksubstrats reflektiert und ausgebreitet.
Genauer gesagt, kann zu dem Objekt, das biometrische Informationen hat, ein Finger gehören, der einen Fingerabdruck hat, bei dem mehrere Papillarleisten und mehrere Rillen im Wechsel angeordnet sind. Falls das Objekt ein Finger ist, so wird das Ausbreitungslicht, das sich zu dem Papillarleistenabschnitt des Fingerabdrucks des Fingers bewegt, durch die Papillarleiste des Fingerabdrucks absorbiert und tritt zur Außenseite des Abdecksubstrats aus. Andererseits wird das Ausbreitungslicht, das sich zu dem Rillenabschnitt des Fingerabdrucks bewegt, in dem Abdecksubstrat reflektiert und breitet sich aus.
Von dem Lichtaustrittselement OE_O tritt ein Teil des Ausbreitungslichts 100, das sich im Inneren des Abdecksubstrats bewegt, zu dem Anzeigepaneel DP aus. Falls ein Objekt, das ein Bild hat (zum Beispiel ein menschlicher Finger, der einen Fingerabdruck hat), die Oberseite des Abdecksubstrats CS berührt, so veranlasst das Lichtaustrittselement OE_O, dass ein Teil des durch den Finger gebrochenen Lichts dem Anzeigepaneel DP zugeführt wird.
Das Abdecksubstrat kann einen vorgegebenen Bereich enthalten, der in der Lage ist, das Objekt, das biometrische Informationen hat, zu erkennen. Der vorgegebene Bereich kann aus einem Abschnittsbereich des Bildlesebereichs genommen werden, wie in 2 gezeigt. Das Abdecksubstrat CS kann aus transparentem verstärktem Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 bestehen.
Der optische Sensor OS empfängt das Licht, das durch das optische Element OE ausgetreten ist, und sendet das Licht zu einem (nicht gezeigten) Host-System.
Andererseits kann die Richtlichteinheit DLU des Weiteren eine Schicht mit geringer Brechkraft oder dergleichen enthalten. Die genaue Konfiguration der Richtlichteinheit DLU wird später im Detail mit Bezug auf die 3A bis 5B beschrieben.
In der oben beschriebenen Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung ist es möglich, ein Bild zu rekonstruieren, das unter Verwendung der Richtlichteinheit DLU und des optischen Sensors OS aufgenommen wurde. Darum ist es möglich, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Struktur, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, korrekt zu erkennen.
Eine Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung wird unten mit Bezug auf die 3A und 3B beschrieben.
3A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft. 3B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird.
Wie in den 3A und 3B gezeigt, enthält die Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Offenbarung ein Anzeigepaneel DP, das eine Anzeigefläche DA und eine Nicht-Anzeigefläche NDA hat, eine Lichtquelle LS, die so angeordnet ist, dass sie der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, eine Richtlichteinheit, die mit dem Anzeigepaneel DP gekoppelt ist, um das Licht von der Lichtquelle LS auszubreiten und austreten zu lassen, und einen optischen Sensor OS, die das Licht von der Richtlichteinheit DLU erfasst oder detektiert.
Als das Anzeigepaneel DP kann jedes beliebige Anzeigepaneel verwendet werden, solange die Nicht-Anzeigefläche NDA Licht durchlassen kann. In der Regel kann ein Anzeigepaneel einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung verwendet werden, das mit einem flexiblen durchscheinenden Substrat arbeitet. Jedoch ist diese Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein Plasma-Anzeigepaneel (PDP), eine Feldemissionsanzeige (FED) oder dergleichen kann in dieser Offenbarung verwendet werden, falls ihre Nicht-Anzeigebereiche Licht durchlassen können. Eine Polarisierungsplatte POL kann an einer Oberseite des Anzeigepaneels DP angebracht sein, um die Sichtbarkeit zu verbessern.
Die Lichtquelle LS ist unter der Nicht-Anzeigefläche NDA des Anzeigepaneels DP angeordnet, um das Anzeigepaneel DP mit Licht zu bestrahlen. Es ist bevorzugt, eine Lichtquelle zu verwenden, die ein kollimiertes Licht zuführt, das in der Lage ist, ein Licht bereitzustellen, das eine hohe Kollimation hat, wie zum Beispiel ein Infrarotlaser.
Die Richtlichteinheit kann ein Abdecksubstrat CS, eine Schicht mit geringer Brechkraft LR und die Lichtquelle LS enthalten. Die Richtlichteinheit bricht das von der Lichtquelle LS zugeführte Licht, um es von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA in einer Totalreflexion auszubreiten, reflektiert einen Teil des totalreflektierten Lichts und sendet das Licht, das durch das Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, zu dem Anzeigepaneel DP und dem optischen Sensor OS.
Das Abdecksubstrat CS kann einen vorgegebenen Bereich enthalten, der in der Lage ist, das Objekt zu erkennen, das biometrische Informationen hat. Das Abdecksubstrat CS kann aus transparentem verstärktem Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 bestehen. Eine schwarze Matrix BM kann so an dem Rand des Abdecksubstrats CS angebracht sein, dass sie der Lichtquelle LS entspricht. Zu dem Objekt, das biometrische Informationen hat, kann ein Finger gehören, der einen Fingerabdruck F hat, in dem mehrere Rillen V und mehrere Papillarleisten R im Wechsel angeordnet sind.
Die Schicht mit geringer Brechkraft LR ist zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem Anzeigepaneel DP angeordnet. Es ist bevorzugt, dass die Schicht mit geringer Brechkraft LR einen Brechungsindex hat, der niedriger ist als der des Abdecksubstrats CS. Der Brechungsindex der Schicht mit geringer Brechkraft LR ähnelt bevorzugt dem Brechungsindex des zu erkennenden Objekts. Falls zum Beispiel die Anzeigevorrichtung dieser Offenbarung auf eine Fingerabdruckerkennung angewendet wird, so kann die Schicht mit geringer Brechkraft LR einen Brechungsindex von etwa 1,4 ähnlich dem Brechungsindex von menschlicher Haut von 1,39 haben.
Das optische Element OE ist zwischen dem Abdecksubstrat CS und der Schicht mit geringer Brechkraft LR angeordnet und kann das Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O enthalten. Das Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O sind transparente holografische Aufzeichnungsfilme. Der Brechungsindex des Lichteinfallselements OE_I und des Lichtaustrittselements OE_O kann der gleiche sein wie, oder kann ein wenig größer sein als, der des Abdecksubstrats.
Das Lichteinfallselement OE_I ist so angeordnet, dass es der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, und ist so angeordnet, dass es die schwarze Matrix BM und die Lichtquelle LS überlappt. Das Lichteinfallselement OE_I bricht einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle LS einfällt, in einem ersten Winkel θ1, was eine Totalreflexion in dem Abdecksubstrat CS hervorruft, und leitet es zu dem Abdecksubstrat CS weiter. Da das Ausbreitungslicht bereits mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, wird auf weitere Erläuterungen verzichtet.
Das Lichtaustrittselement OE_O kann in mindestens einem Abschnitt eines Bereichs angeordnet sein, wo Licht von der Lichtquelle LS sich an einer Position bewegt, die mindestens einem Abschnitt des Bilderkennungsbereichs ISA entspricht, der durch das Ausbreitungslicht definiert wird. In diesem Fall kann das Lichtaustrittselement OE_O in einer vorgegebenen Distanz von dem Lichteinfallselement OE_I angeordnet sein. Das Lichtaustrittselement OE_O reflektiert das einfallende Licht in einem zweiten Winkel θ2, der kleiner ist als der erste Winkel θ1, und lässt das reflektierte Licht an dem Abdecksubstrat CS austreten. Das Licht wird durch das Objekt reflektiert und wird zu dem Anzeigepaneel DP und einem optischen Sensor OS ausgebreitet.
Der optische Sensor OS ist außerhalb des Anzeigepaneels DP an einer Position angeordnet, die dem Lichtaustrittselement OE_O des optischen Elements OE entspricht. Der optische Sensor OS erfasst die Menge an Licht, die durch das Anzeigepaneel DP durchgelassen wird.
Eine Klebeschicht AD kann des Weiteren zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem optischen Element OE angeordnet sein. Die Klebeschicht AD dient dem Koppeln des Abdecksubstrats CS mit dem optischen Element OE. Der Brechungsindex der Klebeschicht AD kann im Wesentlichen der gleiche sein wie der des Abdecksubstrats CS.
In der Ausführungsform der 3A und 3B ist es möglich, die Polarisierungsplatte POL, die Schicht mit geringer Brechkraft LR und das optische Element OE in nur einem einzigen Prozess zu integrieren, weil sie im Wesentlichen die gleiche Größe haben.
Als Nächstes, wie in den 3A und 3B gezeigt, wird ein Fall beschrieben, in dem von der Lichtquelle ausgesandtes Licht durch das optische Element in das Ausbreitungslicht umgewandelt wird, um sich in die Anzeigefläche zu bewegen, sowie ein Fall, in dem, nachdem das Ausbreitungslicht durch das Objekt reflektiert wurde, das reflektierte Licht zu dem optischen Sensor konvergiert wird, um ein Bild des Objekts zu erfassen.
Wie in 3A gezeigt, wird das von der Lichtquelle LS ausgesandte Licht durch das Anzeigepaneel DP, die Polarisierungsplatte POL und die Schicht mit geringer Brechkraft LR durchgelassen und fällt auf das Lichteinfallselement OE_I des optischen Elements OE. Das Lichteinfallselement OE_I bricht das einfallende Licht in einem ersten Winkel θ1, um eine Totalreflexion in dem Abdecksubstrat CS herbeizuführen. Ein Teil des Lichts, welches das Lichteinfallselement OE_I passiert hat, bewegt sich zu der schwarzen Matrix BM, und das übrige Licht wird in dem ersten Winkel θ1 gebrochen, um sich von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA zu bewegen. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Licht in die Nicht-Anzeigefläche NDA entweicht, weil das in der schwarzen Matrix BM ankommende Licht durch die schwarze Matrix BM blockiert wird. Die Klebeschicht AD und das Abdecksubstrat CS, die auf dem optischen Element OE angeordnet sind, und das Abdecksubstrat CS haben im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex, so dass das Licht, das von dem Lichteinfallselement OE_I gebrochen wird und sich dann in die Anzeigefläche DA ausbreitet, die Oberseite des Abdecksubstrats CS erreicht und totalreflektiert wird. Das totalreflektierte Licht wird durch das Abdecksubstrat CS und die Klebeschicht AD durchgelassen und wird wieder auf die Unterseite des optischen Elements OE totalreflektiert. Das heißt, da der Brechungsindex des optischen Elements OE im Wesentlichen dem des Abdecksubstrats und der Klebeschicht ähnelt und der Brechungsindex der Schicht mit geringer Brechkraft LR, die unter dem optischen Element OE angeordnet ist, kleiner ist als der des Abdecksubstrats, wird das an der Oberseite des Abdecksubstrats CS totalreflektierte Licht nicht durch die Schicht mit geringer Brechkraft LR durchgelassen, sondern wird durch die Schicht mit geringer Brechkraft LR totalreflektiert, wodurch es sich zu dem Abdecksubstrat CS zurückbewegt. Auf diese Weise wird ein Teil des von der Lichtquelle LS ausgesandten und durch das Lichteinfallselement OE_I gebrochenen Lichts durch Totalreflexion zwischen der Oberseite des Abdecksubstrats CS und der Unterseite des optischen Elements OE reflektiert, wodurch es sich zu dem Bereich bewegt, welcher der Anzeigefläche DA entspricht, wie in 3A gezeigt. In 3A wird in dem Fall, dass ein Objekt (zum Beispiel ein Finger), der einen Fingerabdruck F mit biometrischen Informationen hat, die Oberseite des Abdecksubstrats CS berührt, das Licht absorbiert, wenn es auf die Papillarleiste R des Fingerabdrucks F trifft, aber das Licht wird reflektiert, wenn es auf die Rille V des Fingerabdrucks F trifft. Dementsprechend behält das Licht, das sich zu der Oberseite des Abdecksubstrats CS bewegt, einen Totalreflexionszustand bei und breitet sich in die Anzeigefläche DA aus.
Wie in 3B gezeigt, erreicht ein Teil des an der Oberseite des Abdecksubstrats CS totalreflektierten Lichts das Lichtaustrittselement OE_O. Das Licht, das - von dem Licht, welches das Lichtaustrittselement OE_O erreicht - durch Muster des Lichtaustrittselements OE_O gestreut wird, in einem zweiten Winkel θ2 reflektiert wird, der kleiner ist als der erste Winkel θ1, und die Totalreflexion beibehält, wird über die Klebeschicht AD in das Abdecksubstrat CS ausgebreitet. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der Finger das Abdecksubstrat CS berührt, das Licht, das die Papillarleiste R des Fingerabdrucks F erreicht, absorbiert, und das Licht, das die Rille V des Fingerabdrucks F erreicht, wird reflektiert, um die Klebeschicht AD, das optische Element OE, die Schicht mit geringer Brechkraft LR, die Polarisierungsplatte POL und das Anzeigepaneel DP zu passieren. Der optische Sensor OS, der sich unter dem Anzeigepaneel DP befindet, erfasst die Menge des durch die Papillarleiste R und die Rille V des Fingerabdrucks F reflektierten Lichts. Das durch den optischen Sensor OS erfasste Licht kann dafür verwendet werden, das Fingerabdruckmuster des Fingers zu rekonstruieren, nachdem es durch Ausgabeleitungen zu einem (nicht gezeigten) Bilderfassungs-IC übermittelt wurde.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der 3A und 3B dieser Offenbarung ist es möglich, ein Bild zu rekonstruieren, das unter Verwendung der Richtlichteinheit und des optischen Sensors erfasst wurde. Darum ist es möglich, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Struktur, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, korrekt zu erkennen.
Zusätzlich ist es möglich, die Erfindung auf einfache Weise auf ein Anzeigepaneel anzuwenden, das eine reduzierte Bildschirmrahmenfläche hat, da ein Lichteinfallselement eines optischen Elements und eine Lichtquelle auf dem Nicht-Anzeigeabschnitt des Anzeigepaneels angeordnet sind.
Im Weiteren wird eine Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung mit Bezug auf die 4A und 4B beschrieben.
4A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft. 4B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird.
Wie in den 4A und 4B gezeigt, enthält die Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung ein Anzeigepaneel DP, das eine Anzeigefläche DA und eine Nicht-Anzeigefläche NDA hat, eine Lichtquelle LS, die so angeordnet ist, dass sie der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, eine Richtlichteinheit, die mit dem Anzeigepaneel DP gekoppelt ist, um das Licht von der Lichtquelle LS auszubreiten und austreten zu lassen, und einen optischen Sensor OS, der das Licht von der Richtlichteinheit DLU erfasst oder detektiert.
Als das Anzeigepaneel DP kann jedes beliebige Anzeigepaneel verwendet werden, solange die Nicht-Anzeigefläche NDA Licht durchlassen kann. In der Regel kann ein Anzeigepaneel einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung, die mit einem flexiblen durchscheinenden Substrat arbeitet, verwendet werden. Jedoch ist diese Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein Plasma-Anzeigepaneel (PDP), eine Feldemissionsanzeige (FED) oder dergleichen kann in dieser Offenbarung verwendet werden, falls ihre Nicht-Anzeigebereiche Licht durchlassen können. Eine Polarisierungsplatte POL kann an einer Oberseite des Anzeigepaneels DP angebracht sein, um die Sichtbarkeit zu verbessern.
Die Lichtquelle LS ist unter der Nicht-Anzeigefläche NDA des Anzeigepaneels DP angeordnet, um das Anzeigepaneel DP mit Licht zu bestrahlen. Es ist bevorzugt, eine Lichtquelle zu verwenden, die ein kollimiertes Licht zuführt, das in der Lage ist, ein Licht bereitzustellen, das eine hohe Kollimation hat, wie zum Beispiel ein Infrarotlaser.
Die Richtlichteinheit kann eine erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1, ein optisches Element OE, eine zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 und ein Abdecksubstrat CS enthalten. Die Richtlichteinheit bricht das von der Lichtquelle LS zugeführte Licht, um es von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA in einer Totalreflexion auszubreiten, reflektiert einen Teil des totalreflektierten Lichts und sendet das Licht, das durch ein Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, zu dem Anzeigepaneel DP und dem optischen Sensor OS.
Das Abdecksubstrat CS kann einen vorgegebenen Bereich enthalten, der in der Lage ist, das Objekt zu erkennen, das biometrische Informationen hat. Das Abdecksubstrat CS kann aus transparentem verstärktem Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 bestehen. Eine schwarze Matrix BM kann so an dem Rand des Abdecksubstrats CS angebracht sein, dass sie der Lichtquelle LS entspricht. Zu dem Objekt, das biometrische Informationen hat, kann ein Finger gehören, der einen Fingerabdruck F hat, in dem mehrere Rillen V und mehrere Papillarleisten R im Wechsel angeordnet sind.
Die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 ist zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem Anzeigepaneel DP angeordnet. Die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 ist zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem optischen Element OE angeordnet. Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 einen Brechungsindex haben, der niedriger ist als der des Abdecksubstrats CS. Der Brechungsindex der ersten und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 ähnelt bevorzugt dem Brechungsindex des zu erkennenden Objekts. Wenn zum Beispiel die Anzeigevorrichtung dieser Offenbarung auf eine Fingerabdruckerkennung angewendet wird, so können die erste und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 einen Brechungsindex von etwa 1,4 ähnlich dem Brechungsindex von menschlicher Haut von 1,39 haben.
Das optische Element OE, das zwischen der ersten und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 angeordnet ist, enthält ein Lichteinfallselement OE_I und ein Lichtaustrittselement OE_O. Das Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O sind transparente holografische Aufzeichnungsfilme. Der Brechungsindex des Lichteinfallselements OE_I und des Lichtaustrittselements OE_O kann der gleiche sein wie, oder kann ein wenig größer sein als, der des Abdecksubstrats.
Das Lichteinfallselement OE_I ist so angeordnet, dass es der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, und ist so angeordnet, dass es die schwarze Matrix BM und die Lichtquelle LS überlappt. Das Lichteinfallselement OE_I bricht einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle LS einfällt, in einem ersten Winkel θ1, was eine Totalreflexion in dem optischen Element OE hervorruft, und breitet es zu dem optischen Element OE aus. Da die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1, die einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der des optischen Elements OE, auf der Unterseite des optischen Elements OE angeordnet ist und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2, die einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der des optischen Elements OE, auf der Oberseite des optischen Elements OE angeordnet ist, entweicht das Licht, das sich in das optische Element OE bewegt, nicht aus dem optischen Element OE, sondern breitet sich in einer Totalreflexion in das optische Element OE aus.
Das Lichtaustrittselement OE_O kann in mindestens einem Abschnitt eines Bereichs angeordnet sein, wo Licht von der Lichtquelle LS sich an einer Position bewegt, die mindestens einem Abschnitt des Bilderkennungsbereichs ISA entspricht, der durch das Ausbreitungslicht definiert wird. In diesem Fall kann das Lichtaustrittselement OE_O von dem Lichteinfallselement OE_I um eine vorgegebene Distanz getrennt sein. Das Lichtaustrittselement OE_O reflektiert das einfallende Licht in einem zweiten Winkel θ2, der kleiner ist als der erste Winkel θ1, und lässt das reflektierte Licht an dem Abdecksubstrat CS austreten. Das Licht wird durch das Objekt reflektiert, wodurch es sich zu dem Anzeigepaneel DP und einem optischen Sensor OS ausbreitet.
Der optische Sensor OS ist außerhalb des Anzeigepaneels DP an einer Position angeordnet, die dem Lichtaustrittselement OE_O des optischen Elements OE entspricht. Der optische Sensor OS erfasst die Menge an Licht, die durch das Anzeigepaneel DP durchgelassen wird.
In der Ausführungsform der 4A und 4B ist es möglich, die Polarisierungsplatte POL, die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und das optische Element OE in nur einem einzigen Prozess zu integrieren, weil sie im Wesentlichen die gleiche Größe haben.
Als Nächstes, wie in den 4A und 4B gezeigt, wird ein Fall beschrieben, in dem von der Lichtquelle ausgesandtes Licht durch das optische Element in das Ausbreitungslicht umgewandelt wird, um sich in die Anzeigefläche zu bewegen, sowie ein Fall, in dem, nachdem das Ausbreitungslicht durch das Objekt reflektiert wurde, das reflektierte Licht zu dem optischen Sensor konvergiert wird, um ein Bild des Objekts zu erfassen.
Wie in 4A gezeigt, wird das von der Lichtquelle LS ausgesandte Licht durch das Anzeigepaneel DP, die Polarisierungsplatte POL und die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 durchgelassen und fällt auf das Lichteinfallselement OE_I des optischen Elements OE. Das Lichteinfallselement OE_I bricht das einfallende Licht in einem ersten Winkel θ1, um eine Totalreflexion in dem optischen Element OE herbeizuführen. Ein Teil des Lichts, welches das Lichteinfallselement OE_I passiert hat, bewegt sich zu der schwarzen Matrix BM, und das übrige Licht wird in dem ersten Winkel θ1 gebrochen, um sich von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA zu bewegen. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Licht in die Nicht-Anzeigefläche NDA entweicht, weil das in der schwarzen Matrix BM ankommende Licht durch die schwarze Matrix BM blockiert wird. Das Licht, das von dem Lichteinfallselement OE_I gebrochen wird und sich dann in die Anzeigefläche DA ausbreitet, wird in dem optischen Element OE totalreflektiert, da die erste und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 auf der Unterseite bzw. auf der Oberseite des optischen Elements OE angeordnet sind. Das heißt, das Licht, das auf der Oberseite des optischen Elements OE totalreflektiert wurde, wird wieder auf die Unterseite des optischen Elements OE totalreflektiert, wodurch es sich in einem Totalreflexionszustand in dem optischen Element OE ausbreitet. Auf diese Weise fällt ein Teil des von der Lichtquelle LS ausgesandten und durch das Lichteinfallselement OE_I gebrochenen Lichts auf einen Bereich, welcher der Anzeigefläche DA entspricht, durch die Totalreflexion zwischen der Oberseite des optischen Elements OE und der Unterseite des optischen Elements OE, wie in 4A gezeigt.
Wie in 4B gezeigt, erreicht das Licht, das sich in der Totalreflexion in dem optischen Element OE ausbreitet, das Lichtaustrittselement OE_O. Das Licht, welches das Lichtaustrittselement OE_O erreicht, wird durch Muster des Lichtaustrittselements OE_O gestreut und in einem zweiten Winkel θ2 reflektiert, der kleiner ist als der erste Winkel θ1. Das in dem zweiten Winkel θ2 reflektierte Licht passiert das Lichtaustrittselement OE_O und wandert dann über die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 zu dem Abdecksubstrat CS. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Finger das Abdecksubstrat CS berührt, wird das Licht, das die Papillarleiste R des Fingerabdrucks F erreicht, absorbiert, und das Licht, das die Rille V des Fingerabdrucks F erreicht, wird zu der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR2, dem optischen Element OE, der ersten Schicht mit geringer Brechkraft LR1, der Polarisierungsplatte POL und dem Anzeigepaneel DP reflektiert. Der optische Sensor OS, der sich unter dem Anzeigepaneel DP befindet, erfasst die Menge des durch die Papillarleiste R und die Rille V des Fingerabdrucks F reflektierten Lichts. Das durch den optischen Sensor OS erfasste Licht kann dafür verwendet werden, das Fingerabdruckmuster des Fingers zu rekonstruieren, nachdem es durch Ausgabeleitungen zu einem (nicht gezeigten) Bilderfassungs-IC übermittelt wurde.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der 4A und 4B dieser Offenbarung ist es möglich, ein Bild zu rekonstruieren, das unter Verwendung der Richtlichteinheit und des optischen Sensors erfasst wurde. Darum ist es möglich, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Struktur, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, korrekt zu erkennen.
Zusätzlich ist es möglich, die Erfindung auf einfache Weise auf ein Anzeigepaneel anzuwenden, das eine reduzierte Bildschirmrahmenfläche hat, da ein Lichteinfallselement eines optischen Elements und eine Lichtquelle auf einem Nicht-Anzeigeabschnitt eines Anzeigepaneels angeordnet sind.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der 4A und 4B dieser Offenbarung ist das optische Element zwischen der ersten Schicht mit geringer Brechkraft und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft angeordnet. Darum wird im Vergleich zu der Ausführungsform der 3A und 3B, bei der die zweite Schicht mit geringer Brechkraft nicht vorhanden ist, das gestreute Licht reduziert, wodurch die Auflösung des Bildes verbessert werden kann, das von dem Objekt erfasst wird, ohne durch das gestreute Licht beeinträchtigt zu werden.
Im Weiteren wird eine Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Offenbarung mit Bezug auf die 5A und 5B beschrieben.
5A ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, der durch Totalreflexion in der Richtlichteinheit verläuft. 5B ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dieser Offenbarung entlang einer in 1A gezeigten Linie I-I' veranschaulicht und die einen Lichtpfad zeigt, in dem das Licht, das durch ein Lichtaustrittselement des optischen Elements gebrochen wurde, auf einen optischen Sensor konvergiert wird.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, enthält die Anzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform dieser Offenbarung ein Anzeigepaneel DP, das eine Anzeigefläche DA und eine Nicht-Anzeigefläche NDA hat, eine Lichtquelle LS, die so angeordnet ist, dass sie der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, eine Richtlichteinheit, die mit dem Anzeigepaneel DP gekoppelt ist, um das Licht von der Lichtquelle LS auszubreiten und austreten zu lassen, und einen optischen Sensor OS, der das Licht von der Richtlichteinheit DLU erfasst oder detektiert.
Als das Anzeigepaneel DP kann jedes beliebige Anzeigepaneel verwendet werden, solange die Nicht-Anzeigefläche NDA Licht durchlassen kann. In der Regel kann ein Anzeigepaneel einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung, die mit einem flexiblen durchscheinenden Substrat arbeitet, verwendet werden. Jedoch ist diese Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD), ein Plasma-Anzeigepaneel (PDP), eine Feldemissionsanzeige (FED) oder dergleichen kann in dieser Offenbarung verwendet werden, falls ihre Nicht-Anzeigebereiche Licht durchlassen können. Eine Polarisierungsplatte POL kann an einer Oberseite des Anzeigepaneels DP angebracht sein, um die Sichtbarkeit zu verbessern.
Die Lichtquelle LS ist unter der Nicht-Anzeigefläche NDA des Anzeigepaneels DP angeordnet, um das Anzeigepaneel DP mit Licht zu bestrahlen. Es ist bevorzugt, eine Lichtquelle zu verwenden, die ein kollimiertes Licht zuführt, das in der Lage ist, ein Licht bereitzustellen, das eine hohe Kollimation hat, wie zum Beispiel ein Infrarotlaser.
Die Richtlichteinheit kann eine erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1, ein optisches Element OE, eine Klebeschicht AD, eine zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 und ein Abdecksubstrat CS enthalten. Die Richtlichteinheit bricht das von der Lichtquelle LS zugeführte Licht, um es von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA in einer Totalreflexion auszubreiten, reflektiert einen Teil des totalreflektierten Lichts und sendet das Licht, das durch ein Objekt reflektiert wurde, das biometrische Informationen hat, zu dem Anzeigepaneel DP und dem optischen Sensor OS.
Das Abdecksubstrat CS kann einen vorgegebenen Bereich enthalten, der in der Lage ist, das Objekt zu erkennen, das biometrische Informationen hat. Das Abdecksubstrat CS kann aus transparentem verstärktem Glas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 bestehen. Zu dem Objekt, das biometrische Informationen hat, kann ein Finger gehören, der einen Fingerabdruck F hat, in dem mehrere Rillen V und mehrere Papillarleisten R im Wechsel angeordnet sind.
Die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 ist zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem Anzeigepaneel DP angeordnet.
Die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 ist an einer Unterseite des Abdecksubstrats CS zwischen dem Abdecksubstrat CS und dem optischen Element OE angebracht. Eine schwarze Matrix BM kann an dem Rand der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR2 so angebracht sein, dass sie der Lichtquelle LS entspricht.
Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 einen Brechungsindex haben, der kleiner ist als der des Abdecksubstrats CS. Der Brechungsindex der ersten und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 ähnelt bevorzugt dem Brechungsindex des zu erkennenden Objekts. Wenn zum Beispiel die Anzeigevorrichtung dieser Offenbarung auf eine Fingerabdruckerkennung angewendet wird, so können die erste und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 einen Brechungsindex von etwa 1,4 ähnlich dem Brechungsindex von menschlicher Haut von 1,39 haben.
Das optische Element OE ist zwischen der ersten und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und LR2 angeordnet. Eine Klebeschicht AD kann zwischen dem optischen Element OE und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR2 angeordnet sein, um das optische Element OE mit der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft LR2 zu koppeln.
Das optische Element OE, das zwischen der Klebeschicht AD und der Schicht mit geringer Brechkraft LR1 angeordnet ist, enthält ein Lichteinfallselement OE_I und ein Lichtaustrittselement OE_O. Das Lichteinfallselement OE_I und das Lichtaustrittselement OE_O sind transparente holografische Aufzeichnungsfilme. Der Brechungsindex des Lichteinfallselements OE_I und des Lichtaustrittselements OE_O kann der gleiche sein wie, oder kann ein wenig größer sein als, der des Abdecksubstrats.
Das Lichteinfallselement OE_I ist so angeordnet, dass es der Nicht-Anzeigefläche NDA entspricht, und ist so angeordnet, dass es die schwarze Matrix BM und die Lichtquelle LS überlappt. Das Lichteinfallselement OE_I bricht einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle LS einfällt, in einem ersten Winkel θ1, was eine Totalreflexion in der Klebeschicht AD hervorruft, und breitet es zu dem optischen Element OE aus. Da die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1, die einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der des optischen Elements OE, auf der Unterseite des optischen Elements OE angeordnet ist und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2, die einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als der des optischen Elements OE, auf der Oberseite der Klebeschicht AD angeordnet ist, breitet sich das Licht, das sich von dem Lichteinfallselement OE_I zu der Anzeigefläche DA bewegt, in einer Totalreflexion zwischen der Oberseite der Klebeschicht AD und der Unterseite des optischen Elements OE aus.
Das Lichtaustrittselement OE_O kann in mindestens einem Abschnitt eines Bereichs angeordnet sein, wo Licht von der Lichtquelle LS sich an einer Position bewegt, die mindestens einem Abschnitt des Bilderkennungsbereichs ISA entspricht, der durch das Ausbreitungslicht definiert wird. In diesem Fall kann das Lichtaustrittselement OE_O von dem Lichteinfallselement OE_I um eine vorgegebene Distanz getrennt sein. Das Lichtaustrittselement OE_O reflektiert das einfallende Licht in einem zweiten Winkel θ2, der kleiner ist als der erste Winkel θ1, und lässt das reflektierte Licht an dem Abdecksubstrat CS austreten. Das Licht wird durch das Objekt reflektiert, wodurch es sich zu dem Anzeigepaneel DP und einem optischen Sensor OS ausbreitet.
Der optische Sensor OS ist außerhalb des Anzeigepaneels DP an einer Position angeordnet, die dem Lichtaustrittselement OE_O des optischen Elements OE entspricht. Der optische Sensor OS erfasst die Menge an Licht, die durch das Anzeigepaneel DP durchgelassen wird.
In der Ausführungsform der 5A und 5B ist es möglich, die Polarisierungsplatte POL, die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 und das optische Element OE in nur einem einzigen Prozess zu integrieren, weil sie im Wesentlichen die gleiche Größe haben.
Als Nächstes, wie in den 5A und 5B gezeigt, wird ein Fall beschrieben, in dem von der Lichtquelle ausgesandtes Licht durch das optische Element in das Ausbreitungslicht umgewandelt wird, um sich in die Anzeigefläche zu bewegen, sowie ein Fall, in dem, nachdem das Ausbreitungslicht durch das Objekt reflektiert wurde, das reflektierte Licht zu dem optischen Sensor konvergiert wird, um ein Bild des Objekts zu erfassen.
Wie in 5A gezeigt, wird das von der Lichtquelle LS ausgesandte Licht durch das Anzeigepaneel DP, die Polarisierungsplatte POL und die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 durchgelassen und fällt auf das Lichteinfallselement OE_I des optischen Elements OE. Das Lichteinfallselement OE_I bricht das einfallende Licht in einem ersten Winkel θ1, um eine Totalreflexion in der Klebeschicht AD herbeizuführen.
Ein Teil des Lichts, welches das Lichteinfallselement OE_I passiert hat, bewegt sich zu der schwarzen Matrix BM, und das übrige Licht wird gebrochen, um sich von der Nicht-Anzeigefläche NDA zu der Anzeigefläche DA zu bewegen. Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass das Licht in die Nicht-Anzeigefläche NDA entweicht, weil das in der schwarzen Matrix BM ankommende Licht durch die schwarze Matrix BM blockiert wird.
Das Licht, das von dem Lichteinfallselement OE_I gebrochen wird und sich dann in die Anzeigefläche DA ausbreitet, wird zwischen der Oberseite der Klebeschicht AD und der Unterseite des optischen Elements OE totalreflektiert, da die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1 auf der Unterseite des optischen Elements OE angeordnet ist und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 auf der Oberseite der Klebeschicht AD angeordnet ist. Das Licht, das auf der Oberseite der Klebeschicht AD totalreflektiert wurde, wird wieder auf der Unterseite des optischen Elements OE totalreflektiert, wodurch es sich in einem Totalreflexionszustand in der Klebeschicht AD und dem optischen Element OE ausbreitet. Auf diese Weise bewegt sich ein Teil des von der Lichtquelle LS ausgesandten und durch das Lichteinfallselement OE_I gebrochenen Lichts zu einer Region, die der Anzeigefläche DA entspricht, durch Totalreflexion zwischen der Oberseite der Klebeschicht AD und der Unterseite des optischen Elements OE, wie in 5A gezeigt.
Wie in 5B gezeigt, erreicht das Licht, das sich in der Totalreflexion in der Klebeschicht AD und dem optischen Element OE ausbreitet, das Lichtaustrittselement OE_O. Das Licht, welches das Lichtaustrittselement OE_O erreicht, wird durch Muster des Lichtaustrittselements OE_O gestreut und wird in einem zweiten Winkel θ2 reflektiert, der kleiner ist als der erste Winkel θ1. Das in dem Lichtaustrittselement OE_O reflektierte Licht breitet sich in dem Abdecksubstrat CS über die Klebeschicht AD und die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2 aus. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Finger das Abdecksubstrat CS berührt, wird das Licht, das die Papillarleiste R des Fingerabdrucks F erreicht, absorbiert, und das Licht, das die Rille V des Fingerabdrucks F erreicht, wird reflektiert, wodurch es die zweite Schicht mit geringer Brechkraft LR2, die Klebeschicht AD, das optische Element OE, die erste Schicht mit geringer Brechkraft LR1, die Polarisierungsplatte POL und das Anzeigepaneel DP passiert. Der optische Sensor OS, der sich unter dem Anzeigepaneel DP befindet, erfasst die Menge des durch die Papillarleiste R und die Rille V des Fingerabdrucks F reflektierten Lichts. Das durch den optischen Sensor OS erfasste Licht kann dafür verwendet werden, das Fingerabdruckmuster des Fingers zu rekonstruieren, nachdem es durch Ausgabeleitungen zu einem (nicht gezeigten) Bilderfassungs-IC übermittelt wurde.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der 5A und 5B dieser Offenbarung ist es möglich, ein Bild zu rekonstruieren, das unter Verwendung der Richtlichteinheit und des optischen Sensors erfasst wurde. Darum ist es möglich, einen feinen Fingerabdruck ohne eine komplizierte Struktur, wie zum Beispiel eine sperrige optische Vorrichtung, korrekt zu erkennen.
Zusätzlich ist es möglich, die Erfindung auf einfache Weise auf ein Anzeigepaneel anzuwenden, das eine reduzierte Bildschirmrahmenfläche hat, da das Lichteinfallselement des optischen Elements und die Lichtquelle auf dem Nicht-Anzeigeabschnitt des Anzeigepaneels angeordnet sind.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der Ausführungsform der 5A und 5B dieser Offenbarung kann die Anzeigevorrichtung mit der Klebeschicht zwischen der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft und dem optischen Element versehen sein, wodurch ein Abstand des sich ausbreitenden Lichts vergrößert wird, das sich zwischen der ersten Schicht mit geringer Brechkraft und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft bewegt. Darum ist es im Vergleich zu der Ausführungsform der 4A und 4B möglich, die Auflösung des von dem Objekt erfassten Bildes zu verbessern, indem der Einfluss durch das gestreute Licht weiter verringert wird.
Dem Fachmann ist klar, dass die Offenbarung auf verschiedene Weise abgeändert und modifiziert werden kann, ohne von der Offenbarung durch den oben besprochenen Inhalt abzuweichen. Dementsprechend ist der technische Geltungsbereich der Offenbarung nicht auf den Inhalt beschränkt, der in der detaillierten Beschreibung der Spezifikation beschrieben ist, sondern wird durch die Ansprüche bestimmt.
Die folgende Liste gemäß Ausführungsformen bildet einen Teil der Beschreibung. Diese Merkmale können in jeder geeigneten Weise kombiniert werden, die über die ausdrücklich beschriebenen Formen hinaus geht.

1. Anzeigevorrichtung, die Folgendes umfasst:
- ein Anzeigepaneel (DP), das eine Anzeigefläche (DA) und eine Nicht-Anzeigefläche (NDA) außerhalb der Anzeigefläche (DA) hat;
- eine Lichtquelle (LS), die in der Nicht-Anzeigefläche (NDA) des Anzeigepaneels (DP) angeordnet ist, um zu bestrahlen das Anzeigepaneel (DP) mit Licht;
- eine Richtlichteinheit (DLU), die dafür konfiguriert ist, das von der Lichtquelle (LS) zugeführte Licht in einem ersten Winkel zu brechen, um es durch Totalreflexion von der Nicht-Anzeigefläche (NDA) zu der Anzeigefläche (DA) zu transportieren, einen Teil des totalreflektierten Lichts in einem zweiten Winkel zu einem Objekt (F) zu reflektieren, das biometrische Informationen hat, und Licht, das durch das Objekt (F) reflektiert wurde, dem Anzeigepaneel (DP) zuzuführen; und
- einen optischen Sensor (OS) zum Empfangen des Lichts, das sich durch die Richtlichteinheit (DLU) und das Anzeigepaneel bewegt.
2. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 1, wobei das Anzeigepaneel (DP) zwischen der Lichtquelle (LS) und der Richtlichteinheit (DLU) und/oder zwischen dem optischen Sensor (OS) und der Richtlichteinheit (DLU) angeordnet ist.
3. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsformen 1 oder 2, wobei die Richtlichteinheit (DLU) Folgendes umfasst:
- ein Abdecksubstrat (CS), das dem Anzeigepaneel (DP) zugewandt ist, um durch das Objekt (F) berührt zu werden; und
- ein optisches Element (OE), das Folgendes enthält:
  - ein Lichtaustrittselement (OE_O), das zwischen dem Abdecksubstrat (CS) und dem Anzeigepaneel (DP) in einem Abschnitt des optischen Elements (OE) in der Anzeigefläche (DA) angeordnet ist; und
  - ein Lichteinfallselement (OE_I), das in der Nicht-Anzeigefläche (NDA) zwischen dem Abdecksubstrat (CS) und dem Anzeigepaneel (DP) angeordnet ist und mit der Lichtquelle (LS) überlappt, wobei eine erste Schicht mit geringer Brechkraft zwischen dem optischen Element und dem Anzeigepaneel angeordnet ist.
4. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 3, wobei die Richtlichteinheit des Weiteren eine zweite Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) umfasst, die zwischen dem optischen Element (OE) und dem Abdecksubstrat (CS) angeordnet ist.
5. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsformen 3 oder 4, wobei die Richtlichteinheit (DLU) des Weiteren Folgendes umfasst:
- eine Klebeschicht (AD), die zwischen dem optischen Element (OE) und dem Abdecksubstrat (CS) angeordnet ist; und
- eine schwarze Matrix (BM), die das Lichteinfallselement (OE_I) überlappt und dafür konfiguriert ist, Licht zu blockieren.
6. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 5, wobei eine Klebeschicht (AD) zwischen dem optischen Element (OE) und dem Abdecksubstrat (CS) angeordnet ist, wobei die schwarze Matrix (BM) zwischen dem Abdecksubstrat (CS) und der Klebeschicht (AD) angeordnet ist, oder wobei eine Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) zwischen dem optischen Element (OE) und dem Abdecksubstrat (CS) angeordnet ist, wobei die schwarze Matrix (BM) zwischen dem Abdecksubstrat (CS) und der Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) angeordnet ist, oder wobei eine Klebeschicht (AD) zwischen dem optischen Element (OE) und einer Schicht mit geringer Brechkraft (LR2), die zwischen dem optischen Element (OE) und dem Abdecksubstrat (CS) angeordnet ist, angeordnet ist, wobei die schwarze Matrix (BM) zwischen der Klebeschicht (AD) und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) angeordnet ist.
7. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 3 bis 6, wobei das Lichteinfallselement (OE_I) dafür konfiguriert ist, Licht, das von der Lichtquelle (LS) einfällt, in einem ersten Winkel zu brechen, wodurch eine Totalreflexion bewirkt wird, so dass sich das Licht in das Abdecksubstrat (CS) und das optische Element (OE) bewegt, und wobei eine Grenzfläche zwischen einer ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR) und dem Lichtaustrittselement (OE_O) dafür konfiguriert ist, das Licht, das totalreflektiert wurde, in einem zweiten Winkel zu reflektieren, der kleiner ist als der erste Winkel, so dass sich das reflektierte Licht von dem Abdecksubstrat (CS) zu dem optischen Sensor (OS) bewegt.
8. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 3 bis 6, wobei das Lichteinfallselement (OE_I) dafür konfiguriert ist, Licht, das von der Lichtquelle (LS) einfällt, in einem ersten Winkel zu brechen, wodurch eine Totalreflexion in dem optischen Element bewirkt wird, so dass sich das Licht in das optische Element (OE) bewegt, und wobei eine Grenzfläche zwischen einer ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1) und dem Lichtaustrittselement (OE_O) dafür konfiguriert ist, das Licht, das totalreflektiert wurde, in einem zweiten Winkel zu reflektieren, der kleiner ist als der erste Winkel, so dass sich das reflektierte Licht von dem Abdecksubstrat (CS) zu dem optischen Sensor (OS) bewegt.
9. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 3 bis 6, wobei das Lichteinfallselement (OE_I) dafür konfiguriert ist, Licht, das von der Lichtquelle (LS) einfällt, in einem ersten Winkel zu brechen, wodurch eine Totalreflexion bewirkt wird, so dass sich das Licht in die Klebeschicht (AD) und das optische Element (OE) bewegt, und wobei eine Grenzfläche zwischen einer ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1) und dem Lichtaustrittselement (OE_O) dafür konfiguriert ist, das Licht, das totalreflektiert wurde, in einem zweiten Winkel zu reflektieren, der kleiner ist als der erste Winkel, so dass sich das reflektierte Licht von dem Abdecksubstrat (CS) zu dem optischen Sensor (OS) bewegt.
10. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 7, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats (CS), der Klebeschicht (AD) und des optischen Elements (OE) die gleichen sind und der Brechungsindex des Abdecksubstrats (CS) größer ist als ein Brechungsindex der Schicht mit geringer Brechkraft (LR).
11. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 8, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats (CS) und des optischen Elements (OE) die gleichen sind, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1) der gleiche ist wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats (CS) größer ist als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1).
12. Anzeigevorrichtung gemäß Ausführungsform 9, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats (CS), der Klebeschicht (AD) und des optischen Elements (OE) die gleichen sind, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1) der gleiche ist wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft (LR2) und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats (CS) größer ist als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft (LR1).
13. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 2 bis 12, wobei das Anzeigepaneel (DP) des Weiteren eine Polarisierungsplatte (POL) umfasst, die zwischen dem Anzeigepaneel (DP) und einer Schicht mit geringer Brechkraft (LR, LR1) angeordnet ist, und die Polarisierungsplatte (POL), die Schicht mit geringer Brechkraft (LR, LR1) und das optische Element (OE) die gleiche Größe haben.
14. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 2 bis 12, wobei das Anzeigepaneel (DP) des Weiteren Signalleitungen (SL) umfasst, die so angeordnet sind, dass sie eine Region umgehen, die die Lichtquelle (LS) überlappt.
15. Anzeigevorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 12, wobei das Objekt (F) einen Fingerabdruck enthält, in dem mehrere Papillarleisten (R) und mehrere Rillen (V) im Wechsel angeordnet sind.

Claims

BEANSPRUCHT WIRD:
Anzeigevorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Anzeigepaneel, das eine Anzeigefläche und eine Nicht-Anzeigefläche außerhalb der Anzeigefläche hat; eine Lichtquelle, die unter der Nicht-Anzeigefläche des Anzeigepaneels angeordnet ist, um das Anzeigepaneel mit Licht zu bestrahlen; eine Richtlichteinheit, die auf einem oberen Abschnitt des Anzeigepaneels angeordnet ist, wobei die Richtlichteinheit dafür konfiguriert ist, das von der Lichtquelle zugeführte Licht in einem ersten Winkel zu brechen, um sich durch Totalreflexion von der Nicht-Anzeigefläche zu der Anzeigefläche zu bewegen, und einen Teil des totalreflektierten Lichts in einem zweiten Winkel zu einem Objekt zu reflektieren, das biometrische Informationen hat, und die Richtlichteinheit des Weiteren dafür konfiguriert ist, ein Licht, das durch das Objekt reflektiert wurde, dem Anzeigepaneel zuzuführen; und einen optischen Sensor, der unter dem Anzeigepaneel angeordnet ist und das Licht empfängt, das sich durch die Richtlichteinheit und das Anzeigepaneel bewegt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Richtlichteinheit Folgendes umfasst: ein Abdecksubstrat, das so angeordnet ist, dass es dem Anzeigepaneel zugewandt ist, das mit dem Objekt in Kontakt gebracht werden soll; ein optisches Element, das Folgendes enthält: ein Lichtaustrittselement, das zwischen dem Abdecksubstrat und dem Anzeigepaneel in mindestens einem Abschnitt einer Region angeordnet ist, wo sich das Licht von der Lichtquelle bewegt, wobei sich der mindestens eine Abschnitt der Region an einer Position befindet, die der Anzeigefläche entspricht; und ein Lichteinfallselement, das zwischen dem Abdecksubstrat und dem Anzeigepaneel angeordnet ist, um mit der Lichtquelle an einer Position überlappt zu werden, die der Nicht-Anzeigefläche entspricht; und eine erste Schicht mit geringer Brechkraft, die zwischen dem optischen Element und dem Anzeigepaneel angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Richtlichteinheit des Weiteren eine zweite Schicht mit geringer Brechkraft umfasst, die zwischen dem optischen Element und dem Abdecksubstrat angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Richtlichteinheit des Weiteren Folgendes umfasst: eine Klebeschicht, die zwischen dem optischen Element und dem Abdecksubstrat angeordnet ist; und eine schwarze Matrix, die so angeordnet ist, dass die das Lichteinfallselement überlappt, und zwischen dem Abdecksubstrat und der Klebeschicht angeordnet ist, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Richtlichteinheit des Weiteren eine schwarze Matrix umfasst, die so angeordnet ist, dass sie dem Lichteinfallselement entspricht, und die zwischen dem Abdecksubstrat und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft angeordnet ist, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Richtlichteinheit des Weiteren Folgendes umfasst: eine Klebeschicht, der zwischen dem optischen Element und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft angeordnet ist; und eine schwarze Matrix, die so angeordnet ist, dass die das Lichteinfallselement zwischen der Klebeschicht und der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft überlappt, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts zu blockieren.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Lichteinfallselement einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in dem ersten Winkel bricht, um eine Totalreflexion in dem Abdecksubstrat herbeizuführen und zu veranlassen, dass sich der Teil des Lichts in das Abdecksubstrat bewegt, und wobei das Licht, das von einer Oberseite des Abdecksubstrats totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, in dem zweiten Winkel, der kleiner ist als der erste Winkel, durch die erste Schicht mit geringer Brechkraft reflektiert wird, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und sich zu dem optischen Sensor bewegt, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Lichteinfallselement einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in dem ersten Winkel bricht, um eine Totalreflexion in dem optischen Element herbeizuführen, und zu veranlassen, dass sich der Teil des Lichts in das optische Element bewegt, und wobei das Licht, das von einer Oberseite des optischen Elements totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, in dem zweiten Winkel, der kleiner ist als der erste Winkel, reflektiert wird, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und sich zu dem optischen Sensor bewegt, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Lichteinfallselement einen Teil des Lichts, das von der Lichtquelle einfällt, in dem ersten Winkel bricht, um eine Totalreflexion in der Klebeschicht herbeizuführen und zu veranlassen, dass sich der Teil des Lichts in die Klebeschicht bewegt, und wobei das Licht, das von einer Oberseite der Klebeschicht totalreflektiert wurde und sich zu dem Lichtaustrittselement bewegt, in dem zweiten Winkel, der kleiner ist als der erste Winkel, reflektiert wird, um zu dem Abdecksubstrat transportiert zu werden, und sich zu dem optischen Sensor bewegt, nachdem es durch das Objekt auf dem Abdecksubstrat reflektiert wurde.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats, der Klebeschicht und des optischen Elements die gleichen sind und der Brechungsindex des Abdecksubstrats größer ist als ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats und des optischen Elements die gleichen sind, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft der gleiche ist wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats größer ist als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Brechungsindizes des Abdecksubstrats, der Klebeschicht und des optischen Elements die gleichen sind, ein Brechungsindex der ersten Schicht mit geringer Brechkraft der gleiche ist wie der der zweiten Schicht mit geringer Brechkraft und ein Brechungsindex des Abdecksubstrats größer ist als der der ersten Schicht mit geringer Brechkraft.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei das Anzeigepaneel des Weiteren umfasst eine Polarisierungsplatte, die angeordnet ist zwischen dem Anzeigepaneel und der ersten Schicht mit geringer Brechkraft und die Polarisierungsplatte, der ersten Schicht mit geringer Brechkraft und das optische Element die gleiche Größe haben.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei das Anzeigepaneel des Weiteren Signalleitungen umfasst, die so angeordnet sind, dass sie eine Region umgehen, die das Lichteinfallselement des optischen Elements und die Lichtquelle überlappt.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Objekt einen Fingerabdruck enthält, in dem mehrere Papillarleisten und mehrere Rillen im Wechsel angeordnet sind.