具有成角度的反射器的光学传感器的制作方法

本公开一般涉及光学传感器，并且更具体地涉及具有成角度的反射器的光学传感器。

背景技术：

对象成像在各种应用中是有用的。作为示例，生物计量识别系统对生物计量对象成像以用于认证和/或检验结合识别系统的设备的用户。生物计量成像提供可靠的、非入侵的方式来检验个体身份以用于识别的目的。各种类型的传感器可以被用于生物计量成像。

如同各种其他生物计量特性，指纹基于有区别的个人特性并因而提供可靠的机制来识别个体。因而，指纹传感器具有许多潜在的应用。例如，指纹传感器可以用来提供固定应用中的访问控制，所述固定应用诸如为安全检查点。指纹传感器也可以用来提供移动设备中的访问控制，所述移动设备诸如为蜂窝电话、可穿戴智能设备(例如，智能手表和活动跟踪器)、平板计算机、个人数据助理(pda)、导航设备以及便携式游戏设备。因此，一些应用，特别是关于移动设备的应用，可能要求不但在尺寸上小而且高度可靠的识别系统。

大多数市售的指纹传感器基于光学感测技术或电容性感测技术。尽管电容性指纹传感器提供某些优点，但大多数市售的电容性指纹传感器难以通过远距离感测精细的脊和谷的特征，从而要求指纹接触接近于感测阵列的感测表面。对于电容性传感器，通过厚层检测指纹仍然是巨大的挑战，所述厚层诸如是保护许多智能电话和其他移动设备的显示器的厚护罩玻璃(在本文中有时称为“护罩透镜”)。为了解决此问题，常常在显示器旁边的区域中的护罩玻璃中形成切口，并且将分立的电容性指纹传感器(常常与机械按钮集成)放置在切口区域中，使得其可以在不必通过护罩玻璃进行感测的情况下检测指纹。对于切口的需要使得难以在设备的正面形成齐平的表面，从而减损用户体验并且使制造复杂化。设备外壳中的孔也可以允许湿气或污染物进入设备。机械按钮的存在也占据宝贵的设备实体资源。

使用光学指纹传感器的解决方案通常要求光学元件在光到达传感器元件之前对光进行调节。遗憾的是，将常规的光学元件适配进相对小的空间中的有限的可用高度内(诸如电子设备的显示堆叠中所见的那样)仍然是个挑战。

技术实现要素：

一方面提供了用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器。光学传感器包括多个成像像素，每个成像像素对要被成像的生物计量输入对象的一部分进行成像。每个成像像素包括被定位在检测器平面中的第一检测器元件；第一反射表面，第一反射表面被定位成接收来自显示器的第一感测区的光并且反射所接收的光；以及第二反射表面，第二反射表面被定位成接收来自第一反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于检测器平面的路径且朝向第一检测器元件反射该光。

另一方面提供一种显示器，该显示器具有用于对显示器的活动区域中的生物计量输入对象进行成像的光学传感器。光学传感器包括定位在检测器平面中的一组检测器元件；透明层；在透明层中的一组第一反射表面，第一组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自显示器的一部分感测区的光并且反射所接收的光；以及第二组反射表面，第二组反射表面中的每个反射表面被定位成接收来自第一组反射表面的所反射的光，并且还以基本上垂直于检测器平面的路径且朝向该组检测器元件中的检测器元件反射所接收的光。

另一方面提供一种用于制造光学指纹传感器的方法。该方法包括用具有第一折射率的第一透明材料形成第一透明层；在第一透明层的顶部上形成空隙阵列，空隙具有成角度的表面；在第一成角度的表面处形成第一反射表面并且在第二成角度的表面处形成第二反射表面，其中第一反射表面被配置成接收来自上方的光且朝向第二反射表面反射光，并且第二反射表面被配置成接收所反射的光且配置成还朝向检测器元件反射该光。该方法还包括用具有第二折射率的第二透明材料形成第二透明层；其中第二透明材料填充空隙阵列。

附图说明

图1是感测系统的示例的框图。

图2a-2c是用于对输入对象进行成像的传感器布置的示意图，其中检测器元件检测来自上方的光。

图3是用于对输入对象进行成像的传感器布置的示意图，其中检测器元件检测来自下方的光。

图4a-4c图示了用于对输入对象进行成像的传感器布置的顶视图。

图5a-5b图示了用于制造传感器布置的过程。

具体实施方式

以下具体描述在本质上是示例性的，而不意在限制本公开或本公开的应用和用途。此外，不存在受前面的技术领域、背景技术、发明内容、附图说明或以下具体实施方式中所呈现的任何明示的或暗示的理论所束缚的意图。

转至附图，并且如本文中更加详细地描述的那样，实施例提供了系统和方法来对诸如包括指纹的生物计量对象的输入对象进行光学成像。特别地，描述了用于包括成像像素阵列的屏内(in-display)光学成像系统的系统和方法，所述成像像素阵列包括类双镜潜望镜布置。当与显示器中的检测器元件的阵列以及对应的读出电路结合时，成像系统适于将生物计量传感器(诸如指纹传感器)与显示器(诸如例如液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器或有机led(oled)显示器)集成。包括双镜布置的每个成像像素充当光学元件，该光学元件限制了由每个检测器可见的视域以及其在生物计量(例如手指)上的采样区域。传感器布置可以作为显示器的部分被制造，例如，制造在显示器的封装玻璃(就lcd而言是滤色玻璃)或活动背板上。该布置降低了光学传感器的厚度并且使对显示图像质量的干扰最小化或消除。

图1是根据本公开的实施例的具有传感器100的示例性感测系统的框图。传感器100可被配置成向电子系统(也称为“电子设备”)提供输入。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、电子书阅读器、个人数字助理(pda)，以及可穿戴计算机(诸如智能手表和活动追踪器设备)。附加的示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备(包括遥控器和鼠标)和数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其他示例包括远程终端、信息站和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等)。其他示例包括通信设备(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。

传感器100可以实现为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。根据本公开，传感器100可以集成为电子设备的显示器的部分。视情况而定，传感器100可以使用以下方式中的任何一种或多种来与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连件。示例包括i²c、spi、ps/2、通用串行总线(usb)、蓝牙、rf和irda。

传感器100配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。在一个实施例中，输入对象140是手指，并且传感器100实现为指纹传感器(也称为“指纹扫描器”)，所述指纹传感器配置成检测输入对象140的指纹特征。在其他实施例中，传感器100可以实现为脉管传感器(例如，用于手指静脉识别)、手形传感器、或接近传感器(诸如触摸板、触摸屏、和/或其他触摸传感器设备)。

感测区120涵盖传感器100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中传感器100能够检测输入(例如，由一个或多个输入对象140所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以因实施例而很大地变化。在一些实施例中，感测区120沿一个或多个方向从传感器100的表面延伸到空间中。在各种实施例中，可以由传感器元件位于其内的壳体的表面、由应用在传感器元件或任何壳体之上的面板等来提供输入表面。在一些实施例中，感测区120在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。

传感器100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。传感器100包括用于检测用户输入的一个或多个检测器元件(或“感测元件”)。一些实现方式利用感测元件的阵列或者其他规则的或不规则的图案来检测输入对象140。

在本公开中所阐述的输入设备100的光学实现方式中，一个或多个检测器元件检测来自感测区的光。在各种实施例中，所检测的光可以从感测区中的输入对象反射、由感测区中的输入对象发射、或者它们的某种组合。示例光学检测器元件包括光二极管、cmos阵列、ccd阵列、光二极管、以及其他类型的光传感器，所述其他类型的光传感器配置成检测可见或不可见光谱中的光(诸如红外或紫外光)。光传感器可以是薄膜光检测器，诸如薄膜晶体管(tft)或薄膜二极管。

一些光学实现方式向感测区提供照明。来自感测区的(一个或多个)照明波长中的反射被检测，以确定对应于输入对象的输入信息。

一些光学实现方式依靠输入对象的直接照明的原理，所述输入对象取决于配置可以或可以不与感测区的输入表面相接触。一个或多个光源和/或光导结构可以用来引导光到感测区。当存在输入对象时，此光从输入对象的表面反射，该反射可以由光学感测元件检测并用来确定关于输入对象的信息。

一些光学实现方式依靠内反射的原理来检测与感测区的输入表面相接触的输入对象。可以使用一个或多个光源来以某一角度引导传输介质中的光，按所述角度光在感测区的输入表面处被内反射，这归因于由感测表面限定的边界的相对侧处的不同折射率。由输入对象对输入表面的接触使得折射率跨越此边界而改变，这更改输入表面处的内反射特性。如果使用受抑全内反射(ftir)的原理来检测输入对象，则常常可以实现较高对比信号。在这样的实施例中，光可以以某一入射角被引导到输入表面，按所述入射角光被完全地内反射，除了在输入对象与输入表面相接触并且使得光部分地透射穿过此界面的地方。此情况的示例是被引入到由玻璃到空气界面限定的输入表面的手指的存在。人类皮肤与空气相比更高的折射率使得在输入表面处以该界面到空气的临界角入射的光被部分地透射通过手指，其中光在玻璃到空气界面处原本会被完全地内反射。此光学响应可以由系统检测并且用来确定空间信息。在一些实施例中，这可以用来对小尺度指纹特征进行成像，其中入射光的内反射率取决于是脊还是谷与输入表面的该部分相接触而不同。

一些实现方式配置成提供跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。输入设备可以具有因实施例而不同的传感器分辨率，其取决于诸如所涉及的特定感测技术和/或所感兴趣的信息的尺度之类的因素。例如，一些生物计量感测实现方式可以配置成检测输入对象的生理特征(诸如手指的指纹脊特征，或者眼睛的血管图案)，这可以利用较高的传感器分辨率，并且可以呈现来自一些接近传感器实现方式的不同的技术考虑，所述接近传感器实现方式配置成检测输入对象相对于感测区的位置(诸如手指相对于输入表面的触摸位置)。在一些实施例中，由感测元件阵列的物理布置来确定传感器分辨率，其中较小的感测元件和/或较小的间距可以用来限定较高的传感器分辨率。

在一些实施例中，传感器100实现为指纹传感器，所述指纹传感器具有足够高以捕获指纹特征的传感器分辨率。在一些实现方式中，指纹传感器具有足以捕获细节(包括脊的末端和分叉)、方位场(有时称为“脊流”)和/或脊骨架的分辨率。这些有时称为1级和2级特征，并且在示例性实施例中，至少250像素每英寸(ppi)的分辨率能够可靠地捕获这些特征。在一些实现方式中，指纹传感器具有足以捕获更高级特征的分辨率，所述更高级特征诸如为汗孔或边界轮廓(即，各个脊的边界的形状)。这些有时称为3级特征，并且在示例性实施例中，至少750像素每英寸(ppi)的分辨率能够可靠地捕获这些更高级特征。

在一些实施例中，指纹传感器实现为放置传感器(也称为“区域”传感器或“静态”传感器)或划扫传感器(也称为“滑动”传感器或“扫动”传感器)。在放置传感器实现方式中，传感器配置成在用户的手指在感测区上方被保持静止时捕获指纹输入。典型地，放置传感器包括能够在单个帧中捕获期望的指纹区域的感测元件的二维阵列。在划扫传感器实现方式中，传感器配置成基于用户的手指和感测区之间的相对移动来捕获指纹输入。典型地，划扫传感器包括配置成在用户的手指在感测区上方被划扫时捕获多个帧的感测元件的线性阵列或稀疏(thin)二维阵列。多个帧然后可以被重构以形成对应于指纹输入的指纹图像。在一些实现方式中，传感器配置成捕获放置输入和划扫输入二者。

在一些实施例中，指纹传感器配置成在单个用户输入中捕获少于用户的指纹的完整区域(本文中称为“部分”指纹传感器)。典型地，由部分指纹传感器捕获的指纹的所产生部分区域对于系统而言足以执行来自指纹的单个用户输入(例如，单个手指放置或单个手指划扫)的指纹匹配。部分放置传感器的一些示例成像区域包括100mm²或更小的成像区域。在另一个示例性实施例中，部分放置传感器具有在20－50mm²的范围中的成像区域。在一些实现方式中，部分指纹传感器具有与成像区域相同尺寸的输入表面。

尽管在图1中的指纹传感器的上下文中大体上描述了输入设备，但实施例包括其他生物计量传感器设备。在各种实施例中，生物计量传感器设备可以配置成捕获用户的生理生物计量特性。一些示例生理生物计量特性包括指纹图案、脉管图案(有时称为“静脉图案”)、掌纹印和手形。

在图1中，处理系统110示出为与输入设备100进行通信。处理系统110包括一个或多个集成电路(ic)和/或其他电路部件的部分或全部，所述一个或多个集成电路(ic)包括微处理器、微控制器等。在一些实施例中，处理系统可以配置成操作输入设备的硬件来捕获输入数据，和/或基于由传感器100捕获的输入数据实现生物计量过程或其他过程。

在一些实现方式中，处理系统110配置成操作传感器100的传感器硬件来检测感测区120中的输入。在一些实现方式中，处理系统包括：驱动器电路，所述驱动器电路配置成利用输入设备的感测硬件来驱动信号；和/或接收器电路，所述接收器电路配置成利用感测硬件来接收信号。

例如，用于光学传感器设备的处理系统可以包括：驱动器电路，所述驱动器电路配置成驱动照明信号到一个或多个led、lcd背光或其他光源；和/或接收器电路，所述接收器电路配置成利用光学接收元件来接收信号。

在一些实施例中，处理系统110包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施例中，处理系统110包括用于存储电子可读指令和/或诸如用于生物计量识别的参考模板之类的其他数据的存储器。处理系统110可以实现为传感器100的物理部分，或者可以与传感器100在物理上分离。处理系统110可以使用总线、网络和/或其他有线或无线互连件来与传感器100的部分进行通信。在一些实施例中，构成处理系统110的部件被定位在一起，诸如靠近传感器100的(一个或多个)感测元件。在其他实施例中，处理系统110的部件在物理上是分离的，其中一个或多个部件接近于传感器100的(一个或多个)感测元件，而一个或多个部件在其他位置。例如，传感器100可以是耦合到计算设备的外围设备，并且处理系统110可以包括软件，所述软件配置成在计算设备的中央处理单元以及与中央处理单元分离的一个或多个ic(可能具有关联的固件)上运行。作为另一个示例，传感器100可以物理地集成在移动设备中，并且处理系统110可以包括作为移动设备的中央处理单元或其他主处理器的部分的电路和/或固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现传感器100。在其他实施例中，处理系统110执行与传感器关联的功能并且还执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器、运行用于电子系统的操作系统(os)等。

处理系统110可以实现为一组模块，该组模块对处理系统110的不同功能进行处理。每一个模块可以包括作为处理系统110的部分的电路、固件、软件或者其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；以及报告模块，用于报告信息。另外的示例模块包括：传感器操作模块，其配置成操作(一个或多个)感测元件以检测输入；识别模块,其配置成识别手势，诸如模式改变手势；以及模式改变模块，用于改变操作模式。在一个或多个实施例中，第一和第二模块可以被包括在分离的集成电路中。例如，第一模块可以至少部分地被包括在第一集成电路内，并且分离的模块可以至少部分地被包括在第二集成电路内。此外，单个模块的部分可以遍及(span)多个集成电路。

在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作来直接地响应于感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括解锁设备或以其他方式改变操作模式，以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能之类的gui动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部分(例如向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样的分离中央处理系统存在的话)提供关于输入(或者没有输入)的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统110所接收的信息，以便作用于用户输入，诸如以便促进完整范围的动作(包括模式改变动作和gui动作)。

例如，在一些实施例中，处理系统110对传感器100的(一个或多个)感测元件进行操作，以产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可以在产生提供给电子系统的信息的过程中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以数字化从传感器电极所获得的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统110可以执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统110可以减去或者以其他方式计及基线，使得该信息反映电信号与基线之间的差。作为又一些示例，处理系统110可以确定位置信息、将输入识别为命令、认证用户等。

在一些实施例中，传感器100的感测区120重叠显示屏的活动区域的至少一部分，诸如其中传感器100包括触摸屏界面的实施例和/或配置成检测活动显示区域上方的生物计量输入数据的生物计量感测实施例。例如，传感器100可以包括基本上透明的传感器电极。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管(led)、有机led(oled)、阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、等离子体、电致发光(el)或者其他显示技术。显示屏也可以是柔性的或刚性的，并且可以是平的、弯曲的或具有其他几何形状。在一些实施例中，显示屏包括用于tft电路和/或其他电路的玻璃或塑料基板，其可以用来提供画面和/或提供其他功能性。在一些实施例中，显示设备包括设置在显示电路之上的护罩透镜(有时称为“护罩玻璃”)，其也可以提供用于输入设备的输入表面。示例护罩透镜材料包括塑料、诸如化学硬化玻璃之类的光学透明的无定形固体，以及诸如蓝宝石之类的光学透明的晶体结构。根据本公开，传感器100和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同电学部件中的一些以用于显示画面以及用于输入感测。在一个实施例中，显示设备的一个或多个显示电极可以配置用于显示更新和输入感测二者。作为另一个示例，显示屏可以部分地或整体地由与输入设备通信的处理系统110来操作。

图2a图示了根据某些实施例的用于集成在显示器中的光学传感器设备200的布置的示例。在图2a示出的示例中，显示器为lcd显示器；尽管如根据下文的描述将显而易见的那样，传感器设备200可以与其他类型的显示器(诸如led和oled显示器)集成。

传感器200包括安装在形成检测器平面的底基板204上的检测器元件202、液晶层206、反射层208、顶基板210以及护罩层212。传感器200也包括各种显示元件，其在lcd显示器的上下文中包括用于呈现不同颜色的滤色器214、液晶层206内的液晶、tft234，所述tft234被整体地用于输出对用户可视的电子图形显示。还示出了输入对象216，其为要被成像的任何对象(例如，指纹)。将理解的是，所示出的部件和层仅出于说明的目的，并且取决于特定显示器(传感器布置集成在其中)而可能变化。

护罩层212(例如，护罩透镜或护罩玻璃)作为显示器的部分而提供，以保护传感器200的内部部件，诸如检测器元件202、显示元件(例如214、234)和活动的背板。护罩层212的顶表面218形成感测表面，所述感测表面为输入对象216提供接触区域。将理解的是，感测表面218形成感测区的部分，在所述感测区中可以对对象进行成像。如先前所描述的那样，感测区可以在实际感测表面218之上延伸。为简明起见，护罩层212被示出为单个层。护罩层212可以包括多个层和/或可以与顶基板210组合。护罩层212和顶基板210可以用任何适合的材料(典型地为透明材料)制造。

虽然出于说明性目的输入对象216大体上被描述为指纹，但是输入对象216为要被成像的任何对象。一般而言，对象216会具有各种特征。作为示例，对象216具有脊220和谷222。由于它们的凸出的本质，脊220接触感测表面218。谷222不接触感测表面218而替代地在输入对象216与感测表面218之间形成空气间隙。可以使用直接照明或通过依靠全内反射(tir)的原理来对这样的特征光学地成像。

检测器元件202被设置在底基板204上或其附近，并且可以为任何适合的类型的光检测器。例如，检测器元件202可以用非晶硅或多晶硅制造，并且可以被构造为光敏电阻器或薄膜光检测器，所述薄膜光检测器诸如为薄膜晶体管(tft)或薄膜光二极管(例如，pin二极管或pn二极管)。

在lcd布置中，显示元件包括各种滤色器214(例如，红、绿、蓝)，所述滤色器214可以被定位在反射层208中，或者所述滤色器214可以处于分离的层中。滤色器214用于与液晶层206、背光242、tft234以及相关的电路协同来以本领域技术人员所知的方式向用户渲染显示。tft234和相关的电路可以被定位在底基板204上。

在某些实施例中，光源224被用作光源以用于光学成像。光源224将光传送至感测表面218，然后光被反射并由检测器元件202检测，如下文进一步所述。然而，将理解的是，不需要使用单独的光源。例如，来自lcd背光242的光244可以被用于光学成像。

在示出的示例堆叠中，反射层208被定位在顶基板210的下方并且定位在液晶层206的上方。反射层208包括成像像素阵列，所述成像像素阵列包括双镜，所述双镜形成潜望镜类型布置以用于将从输入对象反射的光引导到检测器元件。反射层208通常用任意透明材料(例如，玻璃、诸如su8的环氧树脂等)制造。每个成像像素包括第一反射表面226和第二反射表面228。反射表面226和228被配置成反射光并且可以构造为例如镜像表面。尽管示出为平的表面，反射表面可以以凹形布置或者凸形布置弯曲以便根据需要引导光。在可替代的布置中，不需要使用镜像表面。例如，第一反射表面226和第二反射表面228可以形成为在具有不同折射率的区域之间的边界，所述边界提供用于全内反射以沿着一路径来引导光，如下文所述。

具有遮蔽表面230的阻挡层可以朝向反射层208的顶部或上方设置。遮蔽表面230至少在第一反射表面226的上方形成孔口232。孔口232被配置成允许从感测表面218所反射的某些光传输到反射层208的部分中，以便到达第一反射表面226。遮蔽表面230可以由吸光材料、反光材料或者其他阻隔光传输通过(除了通过限定的孔口(例如孔口232)之外的)一些区域的材料来构造，由此阻止或限制不需要的漫射光到达检测器元件202。在图2a的实施例中，遮蔽表面230也可以大体上设置在第二反射表面228的上方。

检测器元件202检测在感测表面218和/或输入对象216处反射通过孔口232的光，所述光首先朝向第二反射表面228从第一反射表面226反射出来。该光由第二反射表面228接收并且进一步朝向检测器元件202反射。检测器元件202接收并检测所述光。因此，如在图2a的实施例中所示出的那样，检测器元件202检测来自上方的光。

到达给定检测器元件202的光大体上被限制到接收光锥236，所述接收光锥236具有接收角θ，以防止输入对象216图像模糊。在图示的示例中，接收光锥236对应于检测器元件202。接收光锥236例如可以被限制到几度。接收角θ确定图像模糊的程度以及在仍然实现给定的图像分辨率的同时能定位输入对象216的离检测器元件202的最大距离。接收角θ取决于孔口232的宽度、反射表面226和228的宽度，和/或反射表面226与228之间的距离。检测器元件202的光检测器表面面积也可以用于控制接收角。

落入接收光锥236内的光的示例由光线238所图示。如所示出的那样，光线238从输入对象216的表面传送，通过孔口232到达第一反射表面226，在第一反射表面226处光以相对于所示出的方向基本上或大体上平行于检测器平面的路径朝向第二反射表面228反射。然后，光进一步被第二反射表面228以相对于所示出的方向基本上或大体上垂直于检测器平面的路径朝向检测器元件202反射。然后，光被检测器元件202接收和检测。相比之下，至少部分地落在接收光锥236之外的光线240被诸如遮蔽表面230的显示器的其他部分所阻挡。

仅示出一个检测器元件202，其与对应的孔口232以及反射表面226、228一起限定接收光锥236。接收光锥236又对应于输入对象216的要被成像的区域的一部分。将理解的是，传感器200将具有与对输入对象216的期望的区域进行成像所需要的一样多的检测器元件202，并且每个检测器元件202将具有关联的孔口(例如，232)以及反射表面226、228以限定对应于要被成像的输入对象216的区域的接收光锥。典型地，尽管不是必要的，所有检测器元件202将大体上处于相同的平面(本文中称为检测器平面)中。检测器元件的间距将取决于期望的分辨率。处理系统110(图1)可以包括处理经由检测器元件获得的各个数据的软件和/或硬件，所述数据随后可以被缝合到一起和/或经由模板逻辑地组合以根据需要形成输入对象(例如指纹)的完整的或部分的图像。

图2b图示了图2a的布置的可替代的实施例。图2b描绘了形成孔口232的遮蔽表面230以及第一反射表面226和第二反射表面228，其组合以形成接收光锥236。落入接收光锥236内的光被第一反射表面226和第二反射表面228以与结合图2a所描述相同的方式引导到检测器元件202的顶表面。

在图2b中，遮蔽表面230附加地在第二反射表面228的上方形成孔口250。在反射表面228的上方包含孔口250允许第二接收光锥256的形成。从输入对象216的区域传送的光(其落入接收光锥256内通过孔口250进入反射层208)被第二反射表面228朝向第三反射表面252反射。然后，第三反射表面接收源自接收光锥256的光并将其反射至第二检测器元件254，在该第二检测器元件254处接收该光。

将理解的是，图2b的布置使用每个反射表面来提供以下多种功能：接收来自输入对象的光、朝向另一个镜像表面反射光；以及从又一个镜像表面接收光且朝向检测器元件反射该光。这些功能由光线238和262相对于反射表面228来图示。图2b的布置可以提供用于与图2a的实施例相比更紧凑的设计，这是因为需要更少的反射表面来实现给定的分辨率。

如结合图2a所描述的那样，反射表面和孔口的图案视情况以一间距重复来提供期望的尺寸和分辨率的成像区域。

图2c图示了另一个实施例，其中双镜布置被示出为集成在oled或led类型显示器中。

在图2c的实施例中，布置了遮蔽表面230、孔口232、第一反射表面226、第二反射表面228和检测器元件202，并且它们如结合图2a所描述的那样用于限定接收光锥236。在之前描述的方式中，来自接收光锥236内的光由第一反射表面226和第二反射表面228所导引，使得光如由光线238所图示的那样到达检测器元件202。落在接收光锥236之外的光大体上被阻止到达检测器元件202。例如，这样的光如由光线240(图2a)所示出的那样被遮蔽表面230所阻挡。

在示例中，没有提供液晶层206，因而具有检测器元件202的底基板204可以由此几乎直接处于反射层208的下方。另外，显示元件包括在检测器平面上的led或oled260，所述led或oled260可以设置在底基板204上或其附近。因此，led或oled260可以与检测器元件202处于大体上相同的平面中，尽管将理解的是将led或oled定位在与检测器元件202不同的平面中也是可预期的。led或oled260可被用作用于对输入对象216进行照明的光源，尽管单独的光源224可以替代或者结合led或oled260而被使用。

将容易理解的是，图2c的布置可以根据图2b的多功能反射表面来布置。

在图2a-2c中，传感器200被配置成引导光，使得检测器元件202在第一和第二反射表面226、228被适当配置的情况下检测来自上方的光。例如，在示出的实施例中，第一和第二反射表面226、228大体上彼此平行。在特定的示例中，反射表面226、228与水平面成大约40-50度的角度，尽管可使用其他角度。检测器元件202处于遮蔽表面230和反射表面226、228的下方。

图3图示了可以在又一个实施例中使用的传感器布置300。与结合图2a-2c所描述的实施例(其中检测器元件检测来自上方的光)形成对照的是，传感器布置300包括定位成检测来自下方的光的检测器元件，并且相应地调整第二反射表面的方向(例如，角度)。

该布置包括定位在底基板304上方的反射层302。反射层302包括第一反射表面306和第二反射表面308。检测器元件310被定位在第二反射表面308的上方。遮蔽表面312在第一反射表面306的上方形成孔口314。可以在检测器元件的上方提供遮光罩(未示出)来减少受漫射光干扰的可能性。典型地，遮光罩将靠近检测器元件310，例如，1-2μm。因此，遮光罩例如可以包括在沉积驱动或感测电极或tft的其他部分时形成的金属层。

类似于图2a和2c，第一反射表面306和第二反射表面308以及孔口314限定了具有接收角θ的接收光锥318。如所图示的那样，诸如落入接收光锥内的光线320的光将到达检测器元件310的底部。具体地，光线320从输入对象(未示出)反射并通过孔口314传送。光线320到达第一反射表面306。然后，光线320以相对于所示出的方向大体上或基本上平行于检测器平面的路径朝向第二反射表面308反射。然后，第二反射表面308被配置成以相对于所示出的方向大体上或基本上垂直于检测器平面的路径朝向检测器元件310进一步向上反射光。然后，检测器元件310接收该光。落在接收光锥之外的光将大体上被诸如遮蔽表面312的其他系统部件所阻挡。

如所指出，第一反射表面306和第二反射表面308被配置成引导光使得检测器元件310检测来自下方的光。在图3的特定示例中，第一反射表面306具有相对于所示出的方向与水平面成大约40-50度的角度。与图2a-2c不同，第二反射表面308与第一反射表面306不平行。相反，第二反射表面308具有相对于所示出的方向与水平面成大约130到140度的角度。检测器元件310处于第一和第二反射表面308和306的上方。

图4a-4c图示了双镜像光学传感器400的顶视图的示例。图4a-4b更具体地示出了反射表面相对于各种显示元件的放置以及在反射表面之间的光的传输路径。

图4a示出了反射表面402和显示元件404。显示元件404可以，例如，在lcd显示器的情况下表示滤色器或者在oled或led显示器的情况下表示led。如所示出的那样，反射表面402大体上被定位在显示元件404的行之间。反射表面402进一步被定向成使得在反射表面402(例如第一和第二反射表面)之间的光线406的传输沿着大体上保持在显示元件404之间的路径。在图4a中，光线406的传输不穿过显示元件404。

图4b也示出了反射表面402和显示元件404。类似于图4a，反射表面402大体上被定位在显示元件404的行之间。然而，与图4a形成对照的是，反射表面402的定向是这样的：在反射表面402(第一和第二反射表面)之间的光线406的传输沿着一路径，该路径大体上穿过显示元件404中的一个或多个。图4b的布置为更紧凑的设计创造了条件。

图4c示出了在反射表面402上方的阻挡层。阻挡层包括图示为阴影区域的遮蔽表面408以及图示为非阴影区域的孔口410。如之前所描述的那样，遮蔽表面408阻隔光，例如，吸收光和/或反射光，而孔口410准许落入接收光锥内的光到达至少某些反射表面402。如进一步所示出的那样，遮蔽表面408不覆盖显示元件404，并且因此不抑制显示功能性。

图5a和5b图示了用于制造和装配包括本文中描述的双镜布置的反射层(其可以集成在显示器中)的方法。虽然步骤是按特定的顺序描述的，但是在不背离本公开的范围的情况下，该顺序可以被更改和/或步骤可以被组合或消除，除非在以其他方式是显而易见的情况。

如在步骤502中所示出的那样，形成了具有折射率n1的第一透明层514。透明层可以用任何适合的材料制造，诸如在lcd显示器的情况下用滤色器玻璃制造或在oled显示器的情况下用顶部封装层制造。可以使用诸如无机氧化物(sio2、sionx等)的任何透明材料。折射率的非限制性示例处于n＝1.4到n＝1.6的范围中。

在第一透明层514内形成成角度的表面516a、516b。成角度的表面516a、516b可以例如通过在第一透明层514中创建空隙来形成。空隙可以具有任何适合的横截面，该横截面提供成角度的表面，诸如(例如)梯形或三角形的横截面。空隙515可以以各种各样的方式形成，包括例如，干式或湿式蚀刻、冲压或模制。将理解的是，可以为成角度的表面516a、516b选择任何适合的角度，通常为会允许光从一个抛光的反射表面被引导到另一个(见步骤506)的角度，典型地处于大约40-50度的范围中，其中45度为一特定的示例。成角度的表面516a、516b被示出为大体上是平的，尽管成角度的表面也可以为弯曲的(凹的或者凸的)以便于进一步聚焦和/或引导所反射的光。

在步骤504中，利用金属化层518涂覆第一透明层514的顶表面。金属化层518可以通过例如溅射材料、电镀或印刷来添加。仅举几例，可以用于金属化层的材料的示例包括铝(al)、金(au)或银(ag)。可以选择金属化材料以提供大约在特定光谱频率处的反射。

在步骤506中，金属化层518的部分被移除，使得金属化只保留在成角度的表面516a、516b上，由此产生第一反射表面520和第二反射表面522。作为移除金属化层518的部分的可替代方案，可以在金属化步骤504之前处理成角度的表面516a、516b，使得在金属化步骤期间金属只附着于成角度的表面(例如，516a、516b)，由此消除了移除金属材料的需求。

在步骤508中，用具有折射率n2的第二材料来形成第二透明层524。第二透明层524的形成填充了在步骤502期间在第一透明层514中形成的空隙515。可以以任何适合的方式来添加第二透明层524。旋涂(spincoating)是一个示例。刮涂(bladecoating)、狭缝涂布(slitcoating)和喷涂(spraycoating)是其他示例。在步骤510中，如果必要的话，可以将第二透明层524的顶表面平面化以形成水平表面。将理解的是，第一透明层514和第二透明层524可以用相同类型的材料或者用不同类型的材料来制造。

在步骤512中，可选地形成具有遮蔽表面的阻挡层528。遮蔽表面可以用任何适合的材料形成，例如阻隔光的材料。在lcd显示器中，黑矩阵(blackmatrix)可以用于遮蔽表面528。在遮蔽表面528中形成开口以形成光可以通过其传播的孔口530。

完整的装配形成反射层，所述反射层允许光从输入对象通过由反射表面520和522形成的潜望镜结构且朝向检测器元件(未示出)传播。穿过潜望镜结构的光线的示例由光线532所图示。将理解的是，出于说明的目的，图5a-5b中只示出和描述了两个反射表面。反射层将具有针对每个检测器元件的一对反射表面，所述检测器元件被用作与前文的描述一致的整体传感器布置的部分。

如所指出，考虑了前面的过程的变型。例如，可以在其他显示部件将提供所需要的漫射光过滤的情况下省略遮蔽表面。作为另一个示例，在步骤504和506中金属化的特定成角度的表面可以取决于配置而被调整。例如，针对图3的布置，表面516a和516c(而不是表面516a和516b)被金属化，由此提供诸如结合图3所示出和描述的布置，其中检测器元件接收来自下方的光。

此外，如结合图2a所描述的那样，反射表面不需要由通过金属化所形成的镜像表面来形成。相反，可以选取第一和第二透明层的折射率(n1、n2)以在例如成角度的表面516处创建边界，这提供用于全内反射。

前面的步骤可被用于将光学传感器集成为显示器的构造物的部分。可以在lcd显示器中的液晶材料之上，或者在oled显示器中的封装之上形成具有反射表面的透明层。当与lcd显示器集成时，遮蔽表面可以与用于在lcd显示器的滤色层中将各个子像素(例如，rgb)分离的黑矩阵相同。

在说明各种实施例的过程中，已经示出了示例，其中检测器元件的间距尺寸可以与显示元件的间距尺寸大致处于相同的数量级。然而，将理解的是，取决于所期望的分辨率，检测器元件以及显示元件的间距可以是不同的。

将进一步理解的是，已经在用于生物计量成像的传感器的上下文中大体上描述了布置。然而，本文中所描述的传感器也可以容易地用作触摸传感器和/或用来对除了生物计量对象之外的对象进行成像。

本文中所引用的所有参考文献通过引用被特此并入，达到如同每一篇参考文献各自地并且具体地指示为通过引用被并入并且在本文中作为一个整体被阐述的相同程度。

在描述本公开的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，对术语“一”、“一个”、“所述”和“至少一个”以及类似指示物的使用是要被解释为覆盖单数和复数二者，除非本文中另有说明或者根据上下文明显矛盾。对一系列的一个或多个项目之前的术语“至少一个”的使用(例如，“a和b中的至少一个”)是要被解释为意味着从所列出的项目中所选择的一个项目(a或b)或者所列出的项目中的两个或更多项目的任何组合(a和b)，除非本文中另有说明或者根据上下文明显矛盾。除非另有说明，术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”是要被解释为开放性术语(即，意味着“包括，但不限于”)。除非本文中另有说明，本文中对值的范围的记载仅仅意在充当单独地指代落入该范围内的每一个分离值的速记方法，并且每一个分离值被并入到说明书中，如同其在本文中被单独地记载的那样。

本文中所描述的所有方法可以以任何适合的顺序执行，除非本文中另有说明或者另外根据上下文明显矛盾。除非另有声明，对本文中所提供的任何的以及所有的示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意在更好地阐明本公开而不对本公开的范围施加限制。说明书中的语言不应当被解释为将任何非要求保护的元素指示为对于本公开的实施是必要的。

本文中描述了本公开的各种实施例。当阅读前面的描述时，对于本领域普通技术人员而言，那些实施例的变型可以变得显而易见。发明人预计熟练的技术人员会视情况采用这样的变型，并且发明人意在让本公开以与本文中所具体描述的不同的方式来实施。因此，本公开包括在此所附权利要求中所记载的主题的所有修改和等同物，如由可适用的法律所准许的那样。而且，本公开涵盖上述元素的所有可能变型的任何组合，除非本文中另有说明或者另外根据上下文明显矛盾。