显示装置的制作方法

本公开涉及显示装置，尤其涉及一种能够使用定向光来识别指纹的显示装置。

背景技术：

在近年，根据信息通信技术的发展，已经开发出了诸如笔记本计算机、平板个人计算机(pc)、智能电话、个人数字助理(pda)、自动取款机和搜索导航系统这样的各种基于信息和通信的系统。由于这些系统通常存储诸如涉及个人隐私的个人信息以及商业信息和商业机密这样的大量机密数据，因此需要增强安全性以保护机密数据。

为此，已经提出了一种用于使用能够识别用户的生物特征信息的图像传感器来增强安全性的方法。例如，能够通过注册并认证用户手指的指纹来增强系统的安全性的指纹传感器。指纹传感器用于感测用户的指纹。作为指纹传感器，光学指纹传感器已经被广为人知。

光学指纹传感器使用利用诸如发光二极管(led)这样的光源来照射光并且使用互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器来检测由指纹的脊反射的光的原理。由于光学指纹传感器必须使用led来扫描指纹，因此需要配备用于扫描指纹的附加装置。附加装置增加了光学指纹传感器的尺寸，因此在诸如与显示装置结合这样的各种应用方面存在限制。

作为常规的光学指纹传感器，已知2006年6月26日注册的标题为“displaydevicehavingfingerprintrecognitionsensor(具有指纹识别传感器的显示装置)”的韩国专利no.10-060817以及在2016年4月21日公布的标题为“displaydeviceincludingfingerprintrecognizingelement(包括指纹识别元件的显示装置)”的韩国专利公开no.10-2016-0043216。

上述出版物中公开的显示装置被配置为使得显示装置的显示区域能够被用作触摸区域和指纹识别区域。然而，光学指纹传感器使用具有明显较低的方向性或指向性的漫射光作为识别指纹的光。因此，在识别指纹的图案方面存在限制。

如上所述，在具有常规光学指纹传感器的显示装置中，难以准确地识别指纹，或者需要复杂且庞大的光学装置。因此，难以将它们与便携式显示装置结合。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种能够在不需要诸如庞大的光学装置这样的复杂结构的情况下识别精细指纹的显示装置。

本公开的另一目的是提供适用于具有增大的显示区域和减小的边框区域的显示面板的显示装置。

根据本公开的显示装置包括：显示面板，该显示面板具有显示区域和在所述显示区域之外的非显示区域；光源，所述光源被设置在所述显示面板的所述非显示区域下方以向所述显示面板照射光；定向光单元，所述定向光单元被设置在所述显示面板的上部上，使从所述光源提供的光以第一角度折射以从所述非显示区域以全内反射方式传播到所述显示区域，使全内反射的光中的一些光以第二角度反射，然后将被具有生物特征信息的物体反射的光提供给所述显示面板；以及光学传感器，所述光学传感器被设置在所述显示面板下方并且接收从所述定向光单元射出的光。

所述定向光单元可以包括：覆盖基板，所述覆盖基板被设置为面对所述显示面板以与所述物体接触；光学元件，所述光学元件包括：光出射元件，所述光出射元件在所述覆盖基板和所述显示面板之间被设置在来自所述光源的光在与所述显示区域对应的位置处传播的区域的至少一部分中；以及光入射元件，所述光入射元件被设置在所述覆盖基板和所述显示面板之间，以在与所述非显示区域对应的位置处与所述光源交叠；以及第一低折射层，所述第一低折射层被设置在所述光学元件和所述显示面板之间。

所述定向光单元还可以包括第二低折射层，所述第二低折射层被设置在所述光学元件与所述覆盖基板之间。

所述定向光单元还可以包括：粘合层，所述粘合层被设置在所述光学元件和所述覆盖基板之间；以及黑底，所述黑底被设置在所述覆盖基板和所述粘合层之间与所述光学元件对应，以阻挡从所述光源照射的光中的一些光。

所述定向光单元还可以包括黑底，所述黑底被设置在所述覆盖基板和所述第二低折射层之间与所述光入射元件对应，以阻挡从所述光源照射的光中的一些光。

所述定向光单元还可以包括粘合层，所述粘合层被设置在所述光学元件和所述第二低折射层之间；以及黑底，所述黑底被设置在所述粘合层和所述第二低折射层之间与所述光入射元件对应，以阻挡从所述光源照射的光中的一些光。

所述光入射元件使从所述光源入射的光中的一些光以第一角度折射，所述第一角度引起所述覆盖基板中的全内反射并且使光行进到所述覆盖基板。从所述覆盖基板的上表面全内反射并且传播到所述光出射元件的光被所述第一低折射层以小于所述第一角度的第二角度反射，以传播到所述覆盖基板，并且在被所述覆盖基板上的所述物体反射之后传播到所述光学传感器。

所述光入射元件使从所述光源入射的光中的一些光以第三角度折射，所述第三角度引起所述光学元件中的全内反射并且使光行进到所述光学元件。从所述光学元件的上表面全内反射并且传播到所述光出射元件的光以小于所述第三角度的第四角度反射，以传播到所述覆盖基板，并且在被所述覆盖基板上的所述物体反射之后传播到所述光学传感器。

所述光入射元件使从所述光源入射的光中的一些光以第五角度折射，所述第五角度引起所述粘合层中的全内反射并且使光行进到所述粘合层。从所述粘合层的上表面全内反射并且传播到所述光出射元件的光以小于所述第五角度的第六角度反射，以传播到所述覆盖基板，并且在被所述覆盖基板上的所述物体反射之后传播到所述光学传感器。

所述覆盖基板、所述粘合层和所述光学元件的折射率相同，并且所述覆盖基板的折射率大于所述第一低折射层的折射率。

所述覆盖基板和所述光学元件的折射率相同，所述第一低折射层的折射率与所述第二低折射层的折射率相同，并且所述覆盖基板的折射率大于所述第一低折射层的折射率。

所述覆盖基板、所述粘合层和所述光学元件的折射率相同，所述第一低折射层的折射率与所述第二低折射层的折射率相同，并且所述覆盖基板的折射率大于所述第一低折射层的折射率。

所述显示面板还包括偏光板，所述偏光板被设置在所述显示面板和所述第一低折射层之间，并且所述偏光板、所述第一低折射层和所述光学元件具有相同的尺寸。

所述显示面板还包括信号线，所述信号线被布置为绕过与所述光学元件的所述光入射元件和所述光源交叠的区域。

所述物体包括指纹，在所述指纹中，多个脊和多个谷交替地排列。

在以上描述的根据本公开的显示装置中，能够重构使用定向光单元和光学传感器感测到的图像。因此，能够在不需要庞大的光学设备这样的复杂结构的情况下正确地识别精细的指纹。

另外，由于光学元件的光入射元件和光源被设置在显示面板的非显示部上，因此能够容易地适应具有减小的边框区域(非显示区域)的显示面板。

附图说明

附图可以被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1a是例示根据本公开的实施方式的显示装置的平面图；

图1b是用于例示图1a所示的区域r的放大平面图；

图2是例示图1a所示的显示装置的定向光单元中包括的光学元件的平面图；

图3a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第一实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图；

图3b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第一实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图；

图4a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第二实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图；

图4b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第二实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图；

图5a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第三实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图；以及

图5b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第三实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图。

具体实施方式

在下文中，参照附图详细地描述本公开的实施方式。在说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。在以下描述中，如果认为已知功能和构造的详细描述使本发明的实施方式模糊不清，则将省略所述详细描述。此外，在下面的描述中使用的元件的名称是仅考虑到易于编写本说明书而选择的，并且可能与实际部件的名称不同。此外，作为触摸传感器集成型显示装置的示例，将详细地描述触摸传感器集成型液晶显示装置。

下面参照图1a和图1b描述根据本公开的实施方式的显示装置。

图1a是例示根据本公开的实施方式的显示装置的平面图，图1b是用于例示图1a所示的区域r的放大平面图。

参照图1a和图1b，根据本公开的实施方式的显示装置包括具有显示区域da和非显示区域nda的显示面板dp、与显示面板dp联接的定向光单元dlu以及光学传感器os。

作为显示面板dp，只要非显示区域nda能够透射光，就可以使用任何显示面板。典型地，可以使用利用柔性半透明基板的电致发光显示装置的显示面板。用于将各种控制信号和数据信号提供给显示区域da的显示元件的多条信号线sl可以被设置在显示面板dp的非显示区域nda中。优选的是，多条信号线sl被布置为避开定向光单元dlu的光源ls和光学元件oe的光入射元件oe_i，以便不妨碍从光源ls提供的光的路径。

定向光单元dlu可以包括光源ls、光学元件oe和覆盖基板(未示出)。

光源ls被设置在显示面板dp的非显示区域nda下方以向显示面板dp照射光。优选的是使用提供能够提供准直度高的光的准直光的光源，诸如红外激光器。

光学元件oe使从光源ls提供的光以第一角度折射，以使来自非显示区域nda的光以全内反射传播到显示区域da，然后使全内反射的光中的一些光以小于第一角度的第二角度反射。然后，光学元件oe将被具有生物特征信息的物体反射的光提供给显示面板dp。

光学元件oe包括彼此分隔开预定距离的光入射元件oe_i和光出射元件oe_o。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o是透明全息记录膜，并且光入射元件oe_i和光出射元件oe_o中的每个的折射率可以与覆盖基板的折射率相同或略大于覆盖基板的折射率。

光入射元件oe_i将从光源ls提供的光转换成行进光。行进光被转换成在由纵轴和横轴组成的水平平面中具有恒定的漫射角θ。此外，行进光在由纵轴和厚度方向轴组成的垂直平面中保持其原始准直状态。如图2所示，漫射角θ可以被设定为等于或大于由连接光入射的入射点和覆盖基板的另一侧的两个端点的两条线段形成的内角。行进光在具有漫射角θ的三角形形状中扩散的同时行进。行进光扩散所占据的三角形区域成为图像识别区域isa。

如果在覆盖基板的表面上不存在物体，则行进光100可以在覆盖基板中全内反射以在覆盖基板内部传播。然而，如果在覆盖基板的表面上存在物体，则行进光100中的一些光被物体折射并且出射到覆盖基板cs的外部。例如，如果具有生物特征信息的物体与覆盖基板cs的图像识别区域isa接触，则一些光被物体反射或吸收，并且一些光在覆盖基板内部反射和传播。

具体地，具有生物特征信息的物体可以包括具有指纹的手指，在指纹中多个脊和多个谷交替地排列。如果物体是手指，则传播到手指的指纹的脊部的行进光被指纹的脊吸收并且出射到覆盖基板的外部。另一方面，传播到指纹的谷部的行进光在覆盖基板中反射并行进。

光出射元件oe_o射出在覆盖基板内部传播到显示面板dp的行进光100中的一些光。如果具有图像的物体(例如，具有指纹的人手指)触摸在覆盖基板cs的上表面上，则光出射元件oe_o使被手指折射的光中的一些光提供给显示面板dp。

覆盖基板可以包括能够识别具有生物特征信息的物体的预定区域。预定区域可以从如图2所示的图像感测区域的一部分区域获得。覆盖基板cs可以由具有约1.5的折射率的透明增强玻璃制成。

光学传感器os接收通过光学元件oe射出的光并且将光提供给主机系统(未示出)。

另一方面，定向光单元dlu还可以包括低折射层等。随后将参照图3a至图5b详细地描述定向光单元dlu的具体结构。

在以上描述的根据本公开的显示装置中，能够重构使用定向光单元dlu和光学传感器os感测到的图像。因此，能够在不需要庞大的光学设备这样的复杂结构的情况下正确地识别精细的指纹。

下面参照图3a和图3b描述根据本公开的第一实施方式的显示装置。

图3a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第一实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图。图3b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第一实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图。

参照图3a和图3b，根据本公开的第一实施方式的显示装置包括具有显示区域da和非显示区域nda的显示面板dp、被设置为与非显示区域nda对应的光源ls、与显示面板dp联接以使来自光源ls的光行进和射出的定向光单元以及感测或检测来自定向光单元dlu的光的光学传感器os。

作为显示面板dp，只要非显示区域nda能够透射光，就可以使用任何显示面板。典型地，可以使用利用柔性半透明基板的电致发光显示装置的显示面板。然而，本公开不限于此。如果液晶显示器(lcd)、等离子体显示面板(pdp)、场致发射显示器(fed)等的非显示区域能够透射光，则它们可以在本公开中使用。偏光板pol可以被附接到显示面板dp的上侧以提高可视性。

光源ls被设置在显示面板dp的非显示区域nda下方以向显示面板dp照射光。优选的是使用提供能够提供准直度高的光的准直光的光源，诸如红外激光器。

定向光单元可以包括覆盖基板cs、低折射层lr和光源ls。定向光单元使从光源ls提供的光折射以使光按全内反射从非显示区域nda行进到显示区域da，反射全内反射的光中的一些光，并且将被具有生物特征信息的物体反射的光提供到显示面板dp和光学传感器os。

覆盖基板cs可以包括能够识别具有生物特征信息的物体的预定区域。覆盖基板cs可以由具有约1.5的折射率的透明增强玻璃制成。黑底bm可以被附接到覆盖基板cs的边缘以对应于光源ls。具有生物特征信息的物体可以包括具有指纹f的手指，在指纹f中多个谷v和多个脊r交替地排列。

低折射层lr被设置在覆盖基板cs和显示面板dp之间。优选的是，低折射层lr具有比覆盖基板cs的折射率低的折射率。低折射层lr的折射率优选地与要识别的物体的折射率相似。例如，如果将本公开的显示装置应用于指纹识别，则低折射层lr可以具有与人皮肤的折射率1.39相似的约1.4的折射率。

光学元件oe被设置在覆盖基板cs和低折射层lr之间，并且可以包括光入射元件oe_i和光出射元件oe_o。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o是透明全息记录膜。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o的折射率可以与覆盖基板cs的折射率相同或者稍大于覆盖基板cs的折射率。

光入射元件oe_i与非显示区域nda对应地设置，并且被布置成与黑底bm和光源ls交叠。光入射元件oe_i使从光源ls入射的光中的一部分以在覆盖基板cs中引起全内反射的第一角度θ1折射，并且使光行进到覆盖基板cs。由于已经参照图2描述了行进光，因此省略进一步的说明。

光出射元件oe_o可以被设置在来自光源ls的光在与由行进光限定的图像识别区域isa的至少一部分对应的位置处传播的区域的至少一部分中。在这种情况下，光出射元件oe_o可以被设置在距光入射元件oe_i预定距离处。光出射元件oe_o以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射入射光并且将反射光射出到覆盖基板cs。光被物体反射并且行进到显示面板dp和光学传感器os。

光学传感器os被设置在显示面板dp的与光学元件oe的光出射元件oe_o对应的位置处的外部。光学传感器os感测透过显示面板dp的光的量。

粘合层ad还可以被设置在覆盖基板cs和光学元件oe之间。粘合层ad用于将覆盖基板cs与光学元件oe联接。粘合层ad的折射率可以与覆盖基板cs的折射率基本相同。

在图3a和图3b的实施方式中，由于偏振板pol、低折射层lr和光学元件oe具有基本相同的尺寸，因此能够仅在一个工序中将它们集成。

接下来，参照图3a和图3b，将描述关于从光源发射的光被光学元件转换成行进光以在显示区域中传播的情况以及在行进光被物体反射之后，反射光会聚到光学传感器以感测物体的图像的情况。

参照图3a，从光源ls发射的光透过显示面板dp、偏振板pol和低折射层lr，并且入射到光学元件oe的光入射元件oe_i。光入射元件oe_i使入射光以第一角度θ1折射，以在覆盖基板cs中引起全内反射。已穿过光入射元件oe_i的光中的一些光传播到黑底bm，并且剩余的光以第一角度θ1折射，以从非显示区域nda传播到显示区域da。因此，因为到达黑底bm的光被黑底bm阻挡，所以能够防止光泄漏到非显示区域nda中。设置在光学元件oe上的粘合层ad和覆盖基板cs与覆盖基板cs具有基本上相同的折射率，使得从光入射元件oe_i折射然后在显示区域da中行进的光到达覆盖基板cs的上表面，并且被全内反射。全内反射的光透过覆盖基板cs和粘合层ad，并且在光学元件oe的下表面上再次全内反射。即，由于光学元件oe的折射率与覆盖基板和粘合层的折射率基本相似，并且设置在光学元件oe下方的低折射层lr的折射率小于覆盖基板的折射率，因此在覆盖基板cs的上表面处全内反射的光不透过低折射层lr，而是被低折射层lr全反射，从而传播返回到覆盖基板cs。像这样，从光源ls发射并由光入射元件oe_i折射的光中的一些光在覆盖基板cs的上表面与光学元件oe的下表面之间按照全内反射而反射，从而传播到与显示区域da对应的区域，如图3a所示。在图3a中，在具有带有生物特征信息的指纹f的物体(例如，手指)触摸在覆盖基板cs的上表面上的情况下，光在其与指纹f的脊r相遇时被吸收，但是光在与指纹f的谷v相遇时被反射。因此，传播到覆盖基板cs的上表面的光保持全反射状态并在显示区域da中行进。

参照图3b，在覆盖基板cs的上表面全内反射的光中的一些光到达光出射元件oe_o。到达光出射元件oe_o的光当中的通过光出射元件oe_o的图案散射、以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射并且维持全反射的光经由粘合层ad行进到覆盖基板cs中。此时，当手指触摸在覆盖基板cs上时，到达指纹f的脊r的光被吸收，并且到达指纹f的谷v的光被反射以透过粘合层ad、光学元件oe、低折射层lr、偏光板pol和显示面板dp。位于显示面板dp下方的光学传感器os感测被指纹f的脊r和谷v反射的光的量。光学传感器os所感测到的光能够用于在通过引出线提供给图像感测ic(未示出)之后重构手指的指纹图案。

在根据图3a和图3b的实施方式的显示装置中，能够重构使用定向光单元和光学传感器感测到的图像。因此，能够在不需要庞大的光学设备这样的复杂结构的情况下正确地识别精细的指纹。

另外，由于光学元件的光入射元件和光源被设置在显示面板的非显示部上，因此能够容易地适应具有减小的边框区域(非显示区域)的显示面板。

在下文中，参照图4a和图4b描述根据本公开的第二实施方式的显示装置。

图4a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第二实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图。图4b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第二实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图。

参照图4a和图4b，根据本公开的第二实施方式的显示装置包括具有显示区域da和非显示区域nda的显示面板dp、被设置为与非显示区域nda对应的光源ls、与显示面板dp联接以使来自光源ls的光行进和射出的定向光单元以及感测或检测来自定向光单元dlu的光的光学传感器os。

作为显示面板dp，只要非显示区域nda能够透射光，就可以使用任何显示面板。典型地，可以使用利用柔性半透明基板的电致发光显示装置的显示面板。然而，本公开不限于此。如果液晶显示器(lcd)、等离子体显示面板(pdp)、场致发射显示器(fed)等的非显示区域能够透射光，则它们可以在本公开中使用。偏光板pol可以被附接到显示面板dp的上侧以提高可视性。

光源ls被设置在显示面板dp的非显示区域nda下方以向显示面板dp照射光。优选的是使用提供能够提供准直度高的光的准直光的光源，诸如红外激光器。

定向光单元可以包括第一低折射层lr1、光学元件oe、第二低折射层lr2和覆盖基板cs。定向光单元使从光源ls提供的光折射以使光按全内反射从非显示区域nda行进到显示区域da，反射全内反射的光中的一些光，并且将被具有生物特征信息的物体反射的光提供到显示面板dp和光学传感器os。

覆盖基板cs可以包括能够识别具有生物特征信息的物体的预定区域。覆盖基板cs可以由具有约1.5的折射率的透明增强玻璃制成。黑底bm可以被附接到覆盖基板cs的边缘以对应于光源ls。具有生物特征信息的物体可以包括具有指纹f的手指，在指纹f中多个谷v和多个脊r交替地排列。

第一低折射层lr1被设置在覆盖基板cs和显示面板dp之间。第二低折射层lr2被设置在覆盖基板cs和光学元件oe之间。优选的是，第一低折射层lr1和第二低折射层lr2具有比覆盖基板cs的折射率低的折射率。第一低折射层lr1和第二低折射层lr2的折射率优选地与要识别的物体的折射率相似。例如，当将本公开的显示装置应用于指纹识别时，第一低折射层lr1和第二低折射层lr2可以具有与人皮肤的折射率1.39相似的约1.4的折射率。

设置在第一低折射层lr1和第二低折射层lr2之间的光学元件oe包括光入射元件oe_i和光出射元件oe_o。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o是透明全息记录膜。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o的折射率可以与覆盖基板cs的折射率相同或者稍大于覆盖基板cs的折射率。

光入射元件oe_i与非显示区域nda对应地设置，并且被布置成与黑底bm和光源ls交叠。光入射元件oe_i使从光源ls入射的光中的一部分以在光学元件oe中引起全内反射的第一角度θ1折射，并且使光行进到光学元件oe。由于具有比光学元件oe小的折射率的第一低折射层lr1被设置在光学元件oe的下侧，并且具有比光学元件oe小的折射率的第二低折射层lr2被设置在光学元件oe的上侧，因此传播到光学元件oe中的光不会泄漏到光学元件oe的外面，而是在光学元件oe中以全反射方式行进。

光出射元件oe_o可以被设置在来自光源ls的光在与由行进光限定的图像识别区域isa的至少一部分对应的位置处传播的区域的至少一部分中。在这种情况下，光出射元件oe_o可以与光入射元件oe_i分隔开预定距离。光出射元件oe_o以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射入射光并且将反射光射出到覆盖基板cs。光被物体反射，从而行进到显示面板dp和光学传感器os。

光学传感器os被设置在显示面板dp的与光学元件oe的光出射元件oe_o对应的位置处的外部。光学传感器os感测透过显示面板dp的光的量。

在图4a和图4b的实施方式中，由于偏振板pol、第一低折射层lr1和光学元件oe具有基本相同的尺寸，因此能够仅在一个工序中将它们集成。

接下来，在图4a和图4b中，将描述关于从光源发射的光被光学元件转换成行进光以在显示区域中传播的情况以及在行进光被物体反射之后，反射光会聚到光学传感器以感测物体的图像的情况。

参照图4a，从光源ls发射的光透过显示面板dp、偏振片pol和第一低折射层lr1并且入射到光学元件oe的光入射元件oe_i。光入射元件oe_i使入射光以第一角度θ1折射，以在光学元件oe中引起全内反射。已穿过光入射元件oe_i的光中的一些光传播到黑底bm，并且剩余的光以第一角度θ1折射，以从非显示区域nda传播到显示区域da。因此，因为到达黑底bm的光被黑底bm阻挡，所以能够防止光泄漏到非显示区域nda中。由于第一低折射层lr1和第二低折射层lr2分别被设置在光学元件oe的下表面和上表面上，因此从光入射元件oe_i折射然后在显示区域da中行进的光在光学元件oe中全内反射。也就是说，在光学元件oe的上表面上全内反射的光在光学元件oe的下表面上再次全内反射，从而在光学元件oe中以全反射状态行进。像这样，从光源ls发射并由光入射元件oe_i折射的光中的一些光按照光学元件oe的上表面与下表面之间的全内反射入射到与显示区域da对应的区域，如图4a所示。

如图4b所示，在光学元件oe中以全反射行进的光到达光出射元件oe_o。到达光出射元件oe_o的光被光出射元件oe_o的图案散射并且以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射。以第二角度θ2反射的光穿过光出射元件oe_o，然后经由第二低折射层lr2传播到覆盖基板cs。此时，当手指触摸在覆盖基板cs上时，到达指纹f的脊r的光被吸收，到达指纹f的谷v的光被反射到第二低折射层lr2、光学元件oe、第一低折射层lr1、偏光板pol和显示面板dp。位于显示面板dp下方的光学传感器os感测由指纹f的脊r和谷v反射的光的量。光学传感器os所感测到的光能够用于在通过引出线提供给图像感测ic(未示出)之后重构手指的指纹图案。

在根据图4a和图4b的实施方式的显示装置中，能够重构使用定向光单元和光学传感器感测到的图像。因此，能够在不需要庞大的光学设备这样的复杂结构的情况下正确地识别精细的指纹。

另外，由于光学元件的光入射元件和光源被设置在显示面板的非显示部上，因此能够容易地适应具有减小的边框区域(非显示区域)的显示面板。

在根据图4a和图4b的实施方式的显示装置中，光学元件被设置在第一低折射层和第二低折射层之间。因此，与其中未设置第二低折射层的图3a和图3b的实施方式相比，散射光减少，从而能够提高从物体感测到的图像的分辨率而不受散射光的影响。

在下文中，参照图5a和图5b描述根据本公开的第三实施方式的显示装置。

图5a是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第三实施方式的显示装置并且示出了在定向光单元中通过全内反射传播的光路的截面图。图5b是例示沿着图1a所示的线i-i'截取的根据本公开的第三实施方式的显示装置并且示出了其中由光学元件的光出射元件折射的光被会聚在光学传感器上的光路的截面图。

参照图5a和图5b，根据本公开的第三实施方式的显示装置包括具有显示区域da和非显示区域nda的显示面板dp、被设置为与非显示区域nda对应的光源ls、与显示面板dp联接以使来自光源ls的光行进和射出的定向光单元以及感测或检测来自定向光单元dlu的光的光学传感器os。

作为显示面板dp，只要非显示区域nda能够透射光，就可以使用任何显示面板。典型地，可以使用利用柔性半透明基板的电致发光显示装置的显示面板。然而，本公开不限于此。如果液晶显示器(lcd)、等离子体显示面板(pdp)、场致发射显示器(fed)等的非显示区域能够透射光，则它们可以在本公开中使用。偏光板pol可以被附接到显示面板dp的上侧以提高可视性。

光源ls被设置在显示面板dp的非显示区域nda下方以向显示面板dp照射光。优选的是使用提供能够提供准直度高的光的准直光的光源，诸如红外激光器。

定向光单元可以包括第一低折射层lr1、光学元件oe、粘合层ad、第二低折射层lr2和覆盖基板cs。定向光单元使从光源ls提供的光折射以使光按全内反射从非显示区域nda行进到显示区域da，反射全内反射的光中的一些光，并且将被具有生物特征信息的物体反射的光提供到显示面板dp和光学传感器os。

覆盖基板cs可以包括能够识别具有生物特征信息的物体的预定区域。覆盖基板cs可以由具有约1.5的折射率的透明增强玻璃制成。具有生物特征信息的物体可以包括具有指纹f的手指，在指纹f中多个谷v和多个脊r交替地排列。

第一低折射层lr1被设置在覆盖基板cs和显示面板dp之间。

第二低折射层lr2被附接到覆盖基板cs和光学元件oe之间，覆盖基板cs的下表面。黑底bm可以被附接到第二低折射层lr2的边缘以与光源ls对应。

优选的是，第一低折射层lr1和第二低折射层lr2具有比覆盖基板cs的折射率小的折射率。第一低折射层lr1和第二低折射层lr2的折射率优选地与要识别的物体的折射率相似。例如，当将本公开的显示装置应用于指纹识别时，第一低折射层lr1和第二低折射层lr2可以具有与人皮肤的折射率1.39相似的约1.4的折射率。

光学元件oe被设置在第一低折射层lr1和第二低折射层lr2之间。粘合层ad可以被设置在光学元件oe与第二低折射层lr2之间以将光学元件oe与第二低折射层lr2联接。

设置在粘合层ad和低折射层lr1之间的光学元件oe包括光入射元件oe_i和光出射元件oe_o。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o是透明全息记录膜。光入射元件oe_i和光出射元件oe_o的折射率可以与覆盖基板cs的折射率相同或者稍大于覆盖基板cs的折射率。

光入射元件oe_i与非显示区域nda对应地设置，并且被布置成与黑底bm和光源ls交叠。光入射元件oe_i使从光源ls入射的光中的一部分以在粘合层ad中引起全内反射的第一角度θ1折射，并且使光行进到光学元件oe。由于具有比光学元件oe小的折射率的第一低折射层lr1被设置在光学元件oe的下侧，并且具有比光学元件oe小的折射率的第二低折射层lr2被设置在粘合层ad的上侧，因此从光入射元件oe_i传播到显示区域da的光在粘合层ad的上表面与光学元件oe的下表面之间以全内反射行进。

光出射元件oe_o可以被设置在来自光源ls的光在与由行进光限定的图像识别区域isa的至少一部分对应的位置处传播的区域的至少一部分中。在这种情况下，光出射元件oe_o可以与光入射元件oe_i分隔开预定距离。光出射元件oe_o以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射入射光并且将反射光射出到覆盖基板cs。光被物体反射，从而行进到显示面板dp和光学传感器os。

光学传感器os被设置在显示面板dp的与光学元件oe的光出射元件oe_o对应的位置处的外部。光学传感器os感测透过显示面板dp的光的量。

在图5a和图5b的实施方式中，由于偏振板pol、第一低折射层lr1和光学元件oe具有基本相同的尺寸，因此能够仅在一个工序中将它们集成。

接下来，在图5a和图5b中，将描述关于从光源发射的光被光学元件转换成行进光以在显示区域中传播的情况以及在行进光被物体反射之后，反射光会聚到光学传感器以感测物体的图像的情况。

参照图5a，从光源ls发射的光透过显示面板dp、偏振片pol和第一低折射层lr1并且入射到光学元件oe的光入射元件oe_i。光入射元件oe_i使入射光以第一角度θ1折射，以在粘合层ad中引起全内反射。

已穿过光入射元件oe_i的光中的一些光传播到黑底bm，并且剩余的光折射以从非显示区域nda传播到显示区域da。因此，因为到达黑底bm的光被黑底bm阻挡，所以能够防止光泄漏到非显示区域nda中。

由于第一低折射层lr1被设置在光学元件oe的下表面上并且第二低折射层lr2被设置在粘合层ad的上表面上，因此从光入射元件oe_i折射然后在显示区域da中行进的光在粘合层ad的上表面和光学元件oe的下表面之间全内反射。在粘合层ad的上表面上全内反射的光在光学元件oe的下表面上再次全内反射，从而在粘合层ad和光学元件oe中以全反射状态行进。像这样，从光源ls发射并由光入射元件oe_i折射的光中的一些光在粘合层ad的上表面和光学元件oe的下表面之间按照全内反射传播到与显示区域da对应的区域，如图5a所示。

参照图5b，在粘合层ad和光学元件oe中以全反射行进的光到达光出射元件oe_o。到达光出射元件oe_o的光被光出射元件oe_o的图案散射并且以小于第一角度θ1的第二角度θ2反射。在光出射元件oe_o中反射的光经由粘合层ad和第二低折射层lr2在覆盖基板cs中行进。此时，当手指触摸在覆盖基板cs上时，到达指纹f的脊r的光被吸收，到达指纹f的谷v的光被反射，从而穿过第二低折射层lr2、粘合层ad、光学元件oe、第一低折射层lr1、偏光板pol和显示面板dp。位于显示面板dp下方的光学传感器os感测由指纹f的脊r和谷v反射的光的量。光学传感器os所感测到的光能够用于在通过引出线提供给图像感测ic(未示出)之后重构手指的指纹图案。

在根据图5a和图5b的实施方式的显示装置中，能够重构使用定向光单元和光学传感器感测到的图像。因此，能够在不需要庞大的光学设备这样的复杂结构的情况下正确地识别精细的指纹。

另外，由于光学元件的光入射元件和光源被设置在显示面板的非显示部上，因此能够容易地适应具有减小的边框区域(非显示区域)的显示面板。

在根据图5a和图5b的实施方式的显示装置中，显示装置可以在第二低折射层和光学元件之间被设置有粘合层，从而增加在第一低折射层和第二低折射层之间行进的行进光的间距。因此，与图4a和图4b的实施方式相比，能够通过进一步减少散射光的影响来提高从物体感测到的图像的分辨率。

本领域技术人员将理解的是，可以通过前述内容在不脱离本公开的情况下按照各种方式对本公开进行改变和修改。因此，本公开的技术范围不限于在说明书的详细描述中描述的内容，而应该由权利要求确定。