(57)【要約】【課題】画像の輝度を直線偏光子によって減少させない反射防止システムを備えた表示・検出システムを提供する。【解決手段】本発明は、画像センサ(22)と、表示画面(12)と、表示画面(12)及び画像センサ(22)を覆って、電気的に制御可能な直線偏光子(34)を有する反射防止システム(32)とを備えている表示・検出システム(30)に関する。【選択図】図３
2019035955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像センサと、
表示画面と、
前記表示画面及び前記画像センサを覆って、電気的に制御可能な直線偏光子を有する反射防止システムと
を備えていることを特徴とする表示・検出システム。
【請求項２】
前記反射防止システムは１／４波長板を更に有していることを特徴とする請求項１に記載の表示・検出システム。
【請求項３】
電気的に制御可能な前記直線偏光子は液晶偏光子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示・検出システム。
【請求項４】
前記表示画面は前記画像センサを覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示・検出システム。
【請求項５】
前記表示画面は、発光層及び前記発光層を覆う封止層を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示・検出システム。
【請求項６】
前記発光層はOLED型の層であることを特徴とする請求項５に記載の表示・検出システム。
【請求項７】
前記表示画面は、前記発光層が置かれている透明な基板を有していることを特徴とする請求項５又は６に記載の表示・検出システム。
【請求項８】
前記反射防止システムは透明な被覆体で覆われていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示・検出システム。
【請求項９】
透明な前記被覆体はガラスから形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示・検出システム。
【請求項１０】
前記画像センサは有機センサのアレイを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示・検出システム。
【請求項１１】
前記画像センサと前記表示画面との間に設けられた角度フィルタを更に備えており、
前記角度フィルタは、前記角度フィルタの表面に直交する方向に対して閾値より大きい入射角を有する入射光線を遮断して、前記表面に直交する方向に対して前記閾値より小さい入射角を有する少なくとも特定の入射光線を通すことができることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表示・検出システム。
【請求項１２】
ユーザの少なくとも１つの指紋の検出用である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表示・検出システムの使用方法。
【請求項１３】
前記画像センサはタッチ面の機能を果たすことを特徴とする請求項１２に記載の使用方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表示・検出システムを制御する方法であって、
電気的に制御可能な前記直線偏光子の動作を前記画像センサの使用毎に停止させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は表示・検出システムに関し、より具体的には画像センサに関連付けられた表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ある用途では、表示画面に一体化された指紋センサによってユーザの指紋を検出できることが望ましい。例として、指紋センサを備えたディスプレイが携帯電話を備えてもよい。表示画面と、指紋センサの形成を可能にし得る光学式画像センサとを備えた表示・検出システムが存在する。米国特許第9570002 号明細書には、表示画面及び赤外線画像センサを備えたこのような表示・検出システムの例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第9570002 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ほとんどの表示画面は部分的に反射し、起こり得る反射をユーザの快適さのために弱めることが必要である。従って、このような表示画面は一般に反射防止システムを備えている。反射防止システムの例が図１に関連して記載されている。
【０００５】
図１は、反射防止システム3 で覆われて部分的に反射する表示画面1 を示す分解略図である。
【０００６】
反射防止システム3 は表示画面1 の前に配置されている。反射防止システム3 は直線偏光子5 及び１／４波長板7 を備えている。１／４波長板7 は、直線偏光子5 と表示画面1 との間に配置されている。１／４波長板7 の軸芯は、直線偏光子5 の軸芯に対して45度の方向に向けられている。
【０００７】
このタイプの反射防止システムは以下のように作動する。偏光していない入射光ビームRiがまず直線偏光子5 を横切り、直線偏光の光ビームR1になる。その後、１／４波長板7 が光ビームR1を右回り又は左回りの円偏光の光ビームR2に変える。光ビームR2は、表示画面1 によって部分的に反射して反射光ビームR3になる。反射光ビームR3は、光ビームR2の円バイアスと逆の円バイアス、つまり左回り又は右回りの円偏光を有する。その後、１／４波長板7 が反射光ビームR3を直線偏光の光ビームR4に変える。そのため、光ビームR4の偏光方向は光ビームR1の偏光方向と直交する。従って、直線偏光子5 は光ビームR4の通過を防止する。
【０００８】
光学式画像センサ、例えば指紋センサを有する反射防止システムを備えた表示システムを形成することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのため、実施形態は、画像センサと、表示画面と、前記表示画面及び前記画像センサを覆って、電気的に制御可能な直線偏光子を有する反射防止システムとを備えていることを特徴とする表示・検出システムを提供する。
【００１０】
実施形態によれば、前記反射防止システムは１／４波長板を更に有している。
【００１１】
実施形態によれば、電気的に制御可能な前記直線偏光子は液晶偏光子である。
【００１２】
実施形態によれば、前記表示画面は前記画像センサを覆っている。
【００１３】
実施形態によれば、前記表示画面は、発光層及び前記発光層を覆う封止層を有している。
【００１４】
実施形態によれば、前記発光層はOLED型の層である。
【００１５】
実施形態によれば、前記表示画面は、前記発光層が置かれている透明な基板を有している。
【００１６】
実施形態によれば、前記反射防止システムは透明な被覆体で覆われている。
【００１７】
実施形態によれば、透明な前記被覆体はガラスから形成されている。
【００１８】
実施形態によれば、前記画像センサは有機センサのアレイを有している。
【００１９】
実施形態によれば、前記表示・検出システムは、前記画像センサと前記表示画面との間に設けられた角度フィルタを更に備えており、前記角度フィルタは、前記角度フィルタの表面に直交する方向に対して閾値より大きい入射角を有する入射光線を遮断して、前記表面に直交する方向に対して前記閾値より小さい入射角を有する少なくとも特定の入射光線を通すことができる。
【００２０】
実施形態は、ユーザの少なくとも１つの指紋の検出用である既に定義されているような表示・検出システムの使用方法を更に提供する。
【００２１】
実施形態によれば、前記画像センサはタッチ面の機能を果たす。
【００２２】
実施形態は、既に定義されているような表示・検出システムを制御する方法であって、電気的に制御可能な前記直線偏光子の動作を前記画像センサの使用毎に停止させることを特徴とする方法を更に提供する。
【００２３】
前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない具体的な実施形態について以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】反射防止システムを示す図である。
【図２】表示・検出システムを示す簡略図である。
【図３】表示・検出システムの実施形態を示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
同一の要素は異なる図面で同一の参照番号で示されている。明瞭化のために、記載された実施形態の理解に有用な工程及び要素のみが示され詳述されている。
【００２６】
以下の記載では、「最上部」のような相対位置を限定する用語を参照する場合、図面の向きを指す。「約」という文言は、該当する値のプラスマイナス10％、好ましくはプラスマイナス５％の許容値を示すために本明細書に使用されている。
【００２７】
以下の記載では、「可視光線」は、400 nm〜700 nmの範囲内の波長を有する電磁放射線を示し、「赤外線」は、700 nm〜10μｍの範囲内の波長を有する電磁放射線を示す。
【００２８】
画像の画素は、表示画面によって表示される画像の単位素子に相当する。表示画面がカラー画像の表示画面である場合、表示画面は、各画像画素を表示するために、実質的に単一色（例えば赤、緑又は青）の光放射線を夫々放射する表示サブ画素とも称される少なくとも３つの発光素子及び／又は光強度調整素子を一般に有している。３つの表示サブ画素によって放射される放射線を重ね合わせることにより、表示画像の画素に対応する色付けの感覚が観察者に与えられる。この場合、画像の画素を表示するために使用される３つの表示サブ画素によって形成される集合体が表示画面の表示画素と称される。
【００２９】
図２は、画像を表示して、画像、例えば指紋を検出することができる表示・検出システム10の簡略図である。
【００３０】
表示・検出システム10は表示画面12を備えている。表示画面12は、例えば
−  例えばポリマー又はガラスから形成された透明な基板14、
−  基板14に置かれて基板14に接する発光層16、及び 
−  発光層16に置かれて発光層16に接する、例えばポリマーから形成された透明な封止層18
を連続的に有する積層体から形成されている。
【００３１】
基板14及び封止層18は、可視光線及び赤外線を通す。
【００３２】
発光層16は表示画素のアレイを有している。各表示画素は、発光素子とも称される、電磁放射線を放射することができる光電子素子を有している。各発光素子は、例えば発光ダイオードに相当し、特に有機発光ダイオード（OLED）に相当する。表示画素は、導電性トラックと、表示画素を選択し得る不図示のスイッチング素子、特にトランジスタとを更に有してもよい。
【００３３】
表示・検出システム10は、図１に関連して記載されたタイプの反射防止システム20を更に備えている。反射防止システム20は直線偏光子5 及び１／４波長板7 を有している。反射防止システム20は、表示画面12の最上部に表示画面12に接して配置されており、すなわち、１／４波長板7 は表示画面12の封止層18の最上部に封止層18に接して置かれている。
【００３４】
表示・検出システム10は画像センサ22を更に備えている。例として、画像センサ22は表示画面12の下に配置されており、すなわち、表示画面12の基板14が画像センサ22の最上部に画像センサ22に接して置かれている。画像センサ22は、光子センサ又は光検出器のアレイを有している。光検出器は、入射放射線が表示画面12を横切った後に光検出器に達するように配置されている。例として、光検出器は、表示画素間を通過する光放射線を受けるために発光層16の表示画素間の隙間のレベルに配置されている。光検出器は不図示の透明な保護被覆体で覆われてもよい。画像センサ22は、導電性トラックと、光検出器を選択し得る不図示のスイッチング素子、特にトランジスタとを更に有している。光検出器は有機材料から形成されてもよい。光検出器は、有機フォトダイオード（OPD ）又は有機フォトレジスタに相当してもよい。
【００３５】
例として、画像センサ22はユーザの少なくとも１本の指の指紋を検出するために使用できる。画像センサ22はユーザの複数の指の指紋を同時的に検出するために使用できることが好ましい。実施形態によれば、画像センサ22は、表示・検出システム10上の対象又は部材の位置を光検出器によって決定するタッチ面の機能を果たしてもよい。そのため、表示・検出システムは、タッチ面上で指又は手を単に滑らせることにより、制御可能な対話型ユーザインターフェースとして使用されてもよい。このような対話型ユーザインターフェースは、携帯電話、コンピュータ、テレビ、自動車、自動発券機、産業機器、医療機器などを制御するために特に使用されてもよい。
【００３６】
表示・検出システム10は、反射防止システム20の最上部に反射防止システム20に接して置かれた透明な保護被覆体24を更に備えている。この保護被覆体24は可視光線及び赤外線を通す。保護被覆体24は、例えばガラス板又はポリマーから形成された透明層である。
【００３７】
第１の実施形態によれば、対象又は部材、例えば指が、対象又は部材を横切る放射線又は対象又は部材によって反射する放射線を放射する、表示・検出システムの外側の外部源によって照射されてもよい。その後、対象又は部材は、偏光していない光放射線を画像センサ22の光検出器の方に放射する。このような偏光していない放射線は直線偏光子5 を横切り、この放射線の強度の50％が失われる。
【００３８】
第２の実施形態によれば、対象又は部材は外部源によって照射されないため、表示画面12の発光層16によって放射される偏光していない光放射線によって照射される。光放射線は偏光して、直線偏光子5 を横切ることにより強度の一部を失う。このような光放射線は対象又は部材に反射して反射させられる。反射放射線は直線偏光子5 を横切り、強度の一部を再度失う。
【００３９】
従って、このような表示・検出システム10の不利点は、反射防止システム20の直線偏光子5 が画像センサ22上の対象又は部材の画像の輝度を減少させるということである。
【００４０】
図３は、画像、例えば指紋を検出することができる表示・検出システム30の実施形態の簡略図である。表示・検出システム30は、図２に関連して記載された表示・検出システム10の要素の一部を備えており、すなわち、基板14、発光層16及び封止層18を有する表示画面12と、画像センサ22と、透明層24とを備えている。
【００４１】
表示・検出システム30は、図２に関連して記載された１／４波長板7 と、電気的に制御可能な直線偏光子34とを有する反射防止システム32を更に備えている。電気的に制御可能な直線偏光子34は、電場の影響下で偏光特性を有してもよく、又は偏光特性を失ってもよい偏光子である。
【００４２】
電気的に制御可能な直線偏光子の例として、液晶偏光子がある。液晶は電場の影響を受け易い。ネマチック液晶の場合、液晶がアイドル状態では偏光特性を失う。液晶に電場が与えられると、液晶は組織化して偏光特性を有する。コレステリック液晶の場合、液晶がアイドル状態で偏光特性を有する。液晶に電場が与えられると、液晶は偏光特性を失う。
【００４３】
そのため、直線偏光子34を制御するための制御回路が設けられ得る。このような制御回路はスイッチを有してもよく、このスイッチは、偏光子を形成する液晶のタイプに応じて、電場を直線偏光子34に与えるか又は与えないために開閉する。このようなスイッチは、例えば指紋を得るために手動で、又は画像センサの使用が望まれる毎に送られる信号によって制御されてもよい。
【００４４】
この実施形態の利点は、直線偏光子34を自由自在に作動させるか又は停止させることができるということである。画像センサの使用が望まれる場合、直線偏光子34は、直線偏光子34を横切る光を偏光させないように動作を停止する。ネマチック液晶を有する偏光子の場合、液晶が偏光特性を失うように電場を液晶に与えることを中断することにより、直線偏光子34の動作を停止させる。コレステリック液晶を有する偏光子の場合、液晶が偏光特性を失うように液晶を電場に置くことにより、直線偏光子34の動作を停止させる。そのため、センサによって生成される画像の輝度は直線偏光子34によって減少しない。
【００４５】
画像センサ22無しで表示画面12のみの使用が望まれる場合、直線偏光子34は、直線偏光子34を横切る光を偏光させるように作動する。そのため、反射防止システム32は図１に関連して記載された方法と同様に作動し、表示・検出システム30の起こり得る反射を除去する。
【００４６】
特定の実施形態が述べられている。様々な変更及び調整が当業者に想起される。特に、ディスプレイの光強度は、ディスプレイの最大照射に関する基準を尊重するために直線偏光子34の作動又は停止毎に適合されてもよい。
【００４７】
表示・検出システムは、指紋の取得専用であってもよい画像センサ22に加えてタッチ面を備えてもよい。
【００４８】
前述した実施形態では、表示画面12は画像センサ22を覆っている。変形例として、画像センサは、例えば発光層16の表示画素間の隙間に光検出器を配置することにより、表示画面の発光層のレベルに直接形成されてもよい。
【００４９】
更に、表示・検出システムは、表示画面12と画像センサ22との間に配置された角度フィルタを更に備えてもよい。角度フィルタは、角度フィルタの上面に対する入射放射線の入射角に応じて入射放射線をフィルタリングすることができるため、特に、画像センサ22は、角度フィルタの上面に垂直な軸芯に対して最大入射角より45°小さい入射角、好ましくは30°より小さい入射角、より好ましくは20°より小さい入射角、更により好ましくは10°より小さい入射角を有する光線のみを受ける。角度フィルタは、角度フィルタの上面に垂直な軸芯に対して最大入射角より大きい入射角を有する入射放射線の光線を遮断することができる。角度フィルタは、前記放射線に不透明な壁によって画定された孔のアレイを有してもよい。
【００５０】
様々な変形例を有する様々な実施形態が上記に述べられている。当業者は、いかなる進歩性も示さずにこれらの様々な実施形態及び変形例の様々な要素を組み合わせてもよいことに留意すべきである。
【００５１】
このような変更、調整及び改良は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の趣旨及び範囲内であることが意図されている。従って、先の記載は単なる一例であり、限定することを意図されていない。本発明は、以下の特許請求の範囲及びこの均等物に定義されているように限定されるだけである。
【００５２】
本出願は、仏国特許出願第17／57672 号明細書の優先権を主張しており、その内容全体が、特許法で許容可能な最大限に至るまで参照により本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【００５３】
７  １／４波長板
12  表示画面
14  基板
16  発光層
18  封止層
22  画像センサ
24  透明な被覆体（透明層）
30  表示・検出システム
32  反射防止システム
34  直線偏光子
【図１】
2019035955.tif 000003
【図２】
2019035955.tif 000004
【図３】
2019035955.tif 000005