TW201909022A

TW201909022A - 取像裝置

Info

Publication number: TW201909022A
Application number: TW106142640A
Authority: TW
Inventors: 鐘煒竣; 巫仁杰
Original assignee: 金佶科技股份有限公司
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-03-01
Also published as: TWI653583B; CN109271829B; CN109271829A; TWI633494B; TW201909026A

Abstract

一種取像裝置，其包括感測器、有機發光二極體顯示面板以及準直器。有機發光二極體顯示面板配置在感測器的取像側上。準直器配置在有機發光二極體顯示面板與感測器之間。準直器包括多個彼此重疊的準直元件。多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。吸光層包括多個透光開口，且多個透光開口暴露出感測器的多個感測區。

Description

取像裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種取像裝置。

生物辨識的種類包括臉部、聲音、虹膜、視網膜、靜脈、掌紋和指紋辨識等。依照感測方式的不同，生物特徵辨識裝置可分為光學式、電容式、超音波式及熱感應式。一般而言，光學式生物特徵辨識裝置包括光源、導光元件以及感測器。光源所發出的光束照射按壓在導光元件上的待辨識物。感測器接收被待辨識物反射的光束，以進行生物特徵的辨識。在感測器取像的過程中，被指紋反射的光束容易散亂地傳遞至感測器，而造成取像品質不佳，影響辨識結果。雖然已有技術針對取像品質進行改善，然而現階段技術的改良仍難以有效改善串擾（crosstalk）問題。

本發明提供一種取像裝置，其具有良好的辨識能力。

本發明的一種取像裝置包括感測器、有機發光二極體顯示面板以及準直器。有機發光二極體顯示面板配置在感測器的取像側上。準直器配置在有機發光二極體顯示面板與感測器之間。準直器包括多個彼此重疊的準直元件。多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。吸光層包括多個透光開口，且多個透光開口暴露出感測器的多個感測區。

在本發明的一實施例中，有機發光二極體顯示面板包括主動元件陣列層、平坦層、顯示元件陣列層、保護層以及蓋板。平坦層配置在主動元件陣列層上且包括貫孔。貫孔暴露出主動元件陣列層的部分。顯示元件陣列層包括陽極、發光層以及陰極。陽極配置在平坦層上且延伸進貫孔中，以接觸主動元件陣列層的部分。發光層配置在陽極上。陰極配置在發光層上。保護層配置在陰極上。蓋板配置在保護層上。

在本發明的一實施例中，有機發光二極體顯示面板包括反光層。反光層配置在主動元件陣列層與準直器之間。

在本發明的一實施例中，反光層包括多個開孔。多個開孔暴露出感測器的多個感測區。

在本發明的一實施例中，有機發光二極體顯示面板包括多個鑽孔。多個鑽孔分別貫穿保護層、顯示元件陣列層、平坦層、主動元件陣列層以及反光層，以暴露出感測器的多個感測區。

在本發明的一實施例中，透光基板的表面上形成有多個凹陷，且吸光層配置在透光基板的多個凹陷中。

在本發明的一實施例中，多個透光開口的間距為S。多個透光開口的每一個的寬度為W，且W＜S。多個準直元件中的第一準直元件的透光基板厚度為T1。多個準直元件中的第二準直元件的透光基板厚度為T2。取像裝置滿足：。

在本發明的一實施例中，取像裝置滿足：。

在本發明的一實施例中，取像裝置更包括光源以及帶通濾光層。帶通濾光層配置在有機發光二極體顯示面板與感測器之間，其中光源的發光頻譜落在帶通濾光層的穿透頻譜內。

在本發明的一實施例中，有機發光二極體顯示面板包括多個鑽孔。多個鑽孔分別貫穿蓋板、保護層、顯示元件陣列層、平坦層、主動元件陣列層以及反光層，以暴露出感測器的多個感測區。

基於上述，在本發明實施例的取像裝置中，藉由相互堆疊的多個準直元件中的多個吸光層把在多個吸光層之間散亂地反射的光束吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置具有良好的辨識能力。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列任一實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

在本發明的多個實施例中，取像裝置適於擷取待測物的生物特徵。舉例而言，待測物可為手指。對應地，生物特徵可為指紋或靜脈，但不以此為限。在一實施例中，待測物可為手掌，且生物特徵可為掌紋。

圖1A是依照本發明的第一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。圖1B是圖1A中的準直器的局部俯視示意圖。圖1C是圖1A中的準直器以及感測器的放大示意圖。

請先參照圖1A，本發明的第一實施例的取像裝置100包括感測器110、有機發光二極體顯示面板120以及準直器130，其中有機發光二極體顯示面板120配置在感測器110的取像側上，且準直器130配置在有機發光二極體顯示面板120與感測器110之間。換句話說，準直器130以及有機發光二極體顯示面板120是依序地朝待測物10的方向堆疊於感測器110的取像側上。

準直器130與有機發光二極體顯示面板120之間以及準直器130與感測器110之間可透過黏著層（未繪示）或固定機構（未繪示）而固定在一起。黏著層可以是光學膠粘劑（Optical Clear Adhesive, OCA），但不以此為限。

進一步而言，感測器110可包括電荷耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）、互補式金屬氧化物半導體元件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）或其他適當種類的影像感測元件，以接收被待測物10反射的光束（例如帶有指紋圖案資訊的光束）。多個電荷耦合元件的所在位置或是互補式金屬氧化物半導體元件的多個像素區即是感測器110用以接收光束的多個感測區R。

有機發光二極體顯示面板120可以是主動式有機發光二極體顯示面板或被動式有機發光二極體顯示面板。圖1A顯示出主動式有機發光二極體顯示面板的其中一種實施態樣，但有機發光二極體顯示面板120的實施態樣不以此為限。此外，圖1A示意性顯示出主動式有機發光二極體顯示面板的其中一個畫素區。在實際應用上，主動式有機發光二極體顯示面板可包括陣列排列的多個畫素區，以進行面的顯示。

請參照圖1A，有機發光二極體顯示面板120可包括主動元件陣列層121、平坦層122、顯示元件陣列層123、保護層124、蓋板125以及反光層126。

主動元件陣列層121包括主動元件AD。主動元件AD可以採用已知型態的主動元件，於此不用以限制主動元件的型態。平坦層122配置在主動元件陣列層121上且包括貫孔TH。貫孔TH暴露出主動元件陣列層121的部分（例如暴露出主動元件AD的汲極的部分區域）。顯示元件陣列層123包括陽極1231、發光層1232以及陰極1233。陽極1231配置在平坦層122上且延伸進貫孔TH中，以接觸主動元件陣列層121被貫孔TH暴露出來的部分，使得陽極1231與主動元件AD的汲極電性連接。發光層1232配置在陽極1231上，且發光層1232可不與貫孔TH重疊。陰極1233配置在發光層1232上。

依據不同的需求，顯示元件陣列層123可進一步包括阻障層1234。阻障層1234配置在平坦層122上且覆蓋陽極1231。此外，阻障層1234具有容納開口A。容納開口A暴露出陽極1231的部分區域（例如暴露出位於平坦層122上的陽極1231的部分區域），發光層1232配置在容納開口A中。陰極1233配置在阻障層1234上且覆蓋位於容納開口A中的發光層1232。

保護層124配置在陰極1233上。蓋板125配置在保護層124上。反光層126配置在主動元件陣列層121與準直器130之間。反光層126具有高反射率，以使大部分來自發光層1232的光束能夠從蓋板125射出，從而提升光束的利用率。在本實施例中，反光層126是一連續的膜層。朝感測器110傳遞的光束須穿過反光層126才能被感測器110接收。因此，反光層126要能夠讓帶有生物特徵資訊的光束通過。在本實施例中，發光層1232所提供的光束除了用於顯示之外，還用於生物特徵辨識。具體地，發光層1232所提供的光束的一部分（如光束B1）照射待測物10。光束B1中被待測物10反射的部分（帶有指紋圖案資訊的光束，包括光束B11以及光束B12）朝感測器110傳遞。因此，反光層126要能夠讓可見光通過，以利後續生物特徵辨識。舉例而言，反光層126在可見光頻譜（波長介於400 nm至700 nm之間）內的穿透率落在0.1%至10%的範圍內。在一實施例中，取像裝置100也可進一步包括非可見光光源（未繪示）來進行生物特徵辨識。非可見光光源可以是紅外光光源，但不以此為限。在此架構下，反光層126在紅外光頻譜內的穿透率落在0.1%至10%的範圍內。

準直器130適於將朝感測器110傳遞的光束準直化。具體地，準直器130包括多個彼此重疊的準直元件。在本實施例中，準直器130包括第一準直元件132以及第二準直元件134，且第一準直元件132配置在第二準直元件134與感測器110之間。然而，準直器130中準直元件的數量及多個準直元件之間的相互配置關係可依需求改變，而不以圖1A所顯示的為限。

多個準直元件的每一個包括透光基板以及配置在透光基板上的吸光層。舉例而言，第一準直元件132包括透光基板1321以及吸光層1322，其中吸光層1322配置在透光基板1321面向感測器110的表面S1321S上且位於透光基板1321與感測器110之間。第二準直元件134包括透光基板1341、吸光層1342以及吸光層1343，其中吸光層1342配置在透光基板1341面向感測器110的表面S1341S上且位於透光基板1341與透光基板1321之間，而吸光層1343配置在透光基板1341面向蓋板125的表面S1341C上且位於蓋板125與透光基板1341之間。

應說明的是，各準直元件中的透光基板的數量、吸光層的數量、透光基板與吸光層的相對配置關係及吸光層的形成方法可依需求改變，而不以圖1所顯示的為限。在本實施例中，透光基板1341的表面S1341S上形成有多個凹陷C，且吸光層1342配置在透光基板1341的多個凹陷C中，使得吸光層1342的外表面T1342與表面S1341S未形成有多個凹陷C的部分齊平。形成吸光層1342的方法可包括以下步驟。首先，在透光基板1341的表面S1341S上形成多個凹陷C。其次，於多個凹陷C中形成吸光材料。然後，固化吸光材料以形成吸光層1342。在一實施例中，透光基板1341及其多個凹陷C可以利用模鑄成型，而可省略形成多個凹陷C的步驟。

在各準直元件中，透光基板（如透光基板1321及透光基板1341）提供吸光層（如吸光層1322、吸光層1342以及吸光層1343）的承載面，其可以是玻璃基板、塑膠基板或透明光阻。吸光層用以吸收光束B1被待測物10反射的部分中的大角度光束（如光束B12），以達到將光束準直化的效果。吸光層具有高吸收率以及低反射率，以降低傳遞至吸光層的光束被吸光層反射的比例以及光束被吸光層反射的次數，進而有效降低大角度光束被感測器110接收到的比例。所述低反射率是指反射率在可見光波段及紅外光波段低於10%。舉例而言，吸光層可以是低反射率的油墨，但不以此為限。

此外，為了使光束B1被待測物10反射的部分（如光束B11）能夠被感測器110接收，吸光層包括多個透光開口O。多個透光開口O暴露出感測器110的多個感測區R。具體地，吸光層1322、吸光層1342以及吸光層1343的多個透光開口O對應感測器110的多個感測區R設置。

在相互堆疊的多個準直元件中的多個吸光層的設計下，大角度的光束（如光束B12）在多個吸光層之間經由多次反射而被吸光層吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置100具有良好的辨識能力。

在一實施例中，可藉由透光開口O的錯位設計（即多個吸光層的多個透光開口O之間不完全對齊），來縮減每一感測區R所對應到的有效透光開口（即吸光層1322的透光開口O、吸光層1342的透光開口O以及吸光層1343的透光開口O的交集區域），使準直效果進一步提升。

在另一實施例中，如圖1B及圖1C所示，可藉由控制透光開口O的間距S、透光開口O的寬度W、第一準直元件132的透光基板厚度T1以及第二準直元件134的透光基板厚度T2，以進一步提升取像裝置100的辨識能力。具體地，取像裝置100可滿足：，以具有良好的辨識能力。在又一實施例中，取像裝置100若滿足的設計，可進一步降低大角度光束被感測器110接收的比例，使訊噪比有效提升，而有助於後端辨識訊號與雜訊，進而提升辨識的成功率。在再一實施例中，取像裝置100若滿足，訊噪比可趨近於0。此處，準直元件的透光基板厚度是指該準直元件中所有的透光基板的厚度總合。在本實施例中，第一準直元件132僅包括一個透光基板（即透光基板1321），且第二準直元件134僅包括一個透光基板（即透光基板1341）。因此，第一準直元件132的透光基板厚度T1即透光基板1321的厚度，而第二準直元件134的透光基板厚度T2即透光基板1341的厚度。另應說明的是，雖然圖1B繪示透光開口O的形狀為圓形，且透光開口O的寬度W為透光開口O的直徑，但不以此為限。在另一實施例中，透光開口O的形狀可為四邊形或其他多邊形，而透光開口O的寬度W定義為所述四邊形或其他多邊形的邊長。

圖2至圖5分別是依照本發明的第二實施例至第五實施例的取像裝置的剖面示意圖，其中相同的元件以相同的標號表示，於下便不再重述。

請參照圖2，本發明的第二實施例的取像裝置200與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置200中，有機發光二極體顯示面板220未設置圖1A中的反光層126，以增加感測器110的多個感測區R的入光量。

在本實施例中，發光層1232所提供的光束的一部分用於生物特徵辨識。然而，在一實施例中，取像裝置200也可進一步包括非可見光光源（未繪示）來進行生物特徵辨識。非可見光光源可以是紅外光光源，但不以此為限。此外，可藉由透光開口O的錯位設計或藉由控制透光開口O的間距、透光開口O的寬度、第一準直元件132的透光基板厚度以及第二準直元件134的透光基板厚度，以進一步提升取像裝置200的辨識能力。

請參照圖3，本發明的第三實施例的取像裝置300與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置300中，有機發光二極體顯示面板320的反光層326包括多個開孔326A。多個開孔326A暴露出感測器110的多個感測區R，而有助於增加感測器110的多個感測區R的入光量。

在本實施例中，發光層1232所提供的光束的一部分用於生物特徵辨識。然而，在一實施例中，取像裝置300也可進一步包括非可見光光源（未繪示）來進行生物特徵辨識。非可見光光源可以是紅外光光源，但不以此為限。此外，可藉由透光開口O的錯位設計或藉由控制透光開口O的間距、透光開口O的寬度、第一準直元件132的透光基板厚度以及第二準直元件134的透光基板厚度，以進一步提升取像裝置300的辨識能力。

請參照圖4，本發明的第四實施例的取像裝置400與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置400中，有機發光二極體顯示面板420包括多個鑽孔H。多個鑽孔H分別位於有機發光二極體顯示面板420的多個畫素區中（圖4僅示意性顯示出一個畫素區中的一個鑽孔H）。多個鑽孔H分別貫穿保護層124、顯示元件陣列層123、平坦層122、主動元件陣列層121以及反光層126，以暴露出感測器110的多個感測區R（每個畫素區中的鑽孔H暴露出對應的一個感測區R）。在本發明另一可行的實施例中，多個鑽孔H也可以同時貫穿蓋板125、保護層124、顯示元件陣列層123、平坦層122、主動元件陣列層121以及反光層126，以暴露出感測器110的多個感測區R（每個畫素區中的鑽孔H暴露出對應的一個感測區R）。

在本實施例中，發光層1232所提供的光束的一部分用於生物特徵辨識。然而，在一實施例中，取像裝置400也可進一步包括非可見光光源（未繪示）來進行生物特徵辨識。非可見光光源可以是紅外光光源，但不以此為限。此外，可藉由透光開口O的錯位設計或藉由控制透光開口O的間距、透光開口O的寬度、第一準直元件132的透光基板厚度以及第二準直元件134的透光基板厚度，以進一步提升取像裝置400的辨識能力。

請參照圖5，本發明的第五實施例的取像裝置500與圖1的取像裝置100的主要差異如下所述。在取像裝置500中，取像裝置500進一步包括光源510以及帶通濾光層520。帶通濾光層520配置在有機發光二極體顯示面板120與感測器110之間，其中光源510的發光頻譜落在帶通濾光層520的穿透頻譜內。

具體地，光源510的發光頻譜可為非可見光光源，使得光源510所提供的非可見光可與發光層1232所提供的可見光區隔。光源510例如為紅外光光源，但不以此為限。

帶通濾光層520可配置在有機發光二極體顯示面板120與準直器130之間或配置在準直器130與感測器110之間。帶通濾光層520適於讓來自光源510的光束通過且過濾其他光束，以避免環境光束或來自發光層1232的光束傳遞至感測器110所造成的干擾，進而提升電子裝置500的辨識能力。舉例而言，帶通濾光層520可為紅外帶通濾光層，其讓波長為800 nm至900 nm的光束通過，且過濾波長為800 nm至900 nm以外的光束。對應地，光源510選用波長落在800 nm至900 nm的範圍內的紅外光源。在其他實施例中，帶通濾光層520可選用讓波長為840 nm至860 nm的光束或波長為890 nm至990 nm的光束通過的帶通濾光層，且光源510選用波長落在840 nm至860 nm或890 nm至990 nm的範圍內的紅外光源，但不以此為限。

在一實施例中，可藉由透光開口O的錯位設計或藉由控制透光開口O的間距、透光開口O的寬度、第一準直元件132的透光基板厚度以及第二準直元件134的透光基板厚度，以進一步提升取像裝置500的辨識能力。

綜上所述，在本發明實施例的取像裝置中，藉由相互堆疊的多個準直元件中的多個吸光層把在多個吸光層之間散亂地反射的光束吸收，進而有效改善串擾問題，使取像裝置具有良好的辨識能力。在一實施例中，可藉由透光開口的錯位設計或藉由控制透光開口的間距、透光開口的寬度以及不同準直元件的透光基板厚度，以進一步提升取像裝置的辨識能力。此外，取像裝置可進一步包括非可見光光源以及帶通濾光層，以進一步提升取像裝置的辨識能力。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧待測物

100、200、300、400、500‧‧‧取像裝置

110‧‧‧感測器

120、220、320、420‧‧‧有機發光二極體顯示面板

121‧‧‧主動元件陣列層

122‧‧‧平坦層

123‧‧‧顯示元件陣列層

1231‧‧‧陽極

1232‧‧‧發光層

1233‧‧‧陰極

1234‧‧‧阻障層

124‧‧‧保護層

125‧‧‧蓋板

126、326‧‧‧反光層

130‧‧‧準直器

132‧‧‧第一準直元件

1321、1341‧‧‧透光基板

1322、1342‧‧‧吸光層

1343‧‧‧吸光層

134‧‧‧第二準直元件

326A‧‧‧開孔

510‧‧‧光源

520‧‧‧帶通濾光層

A‧‧‧容納開口

AD‧‧‧主動元件

B1、B11、B12‧‧‧光束

C‧‧‧凹陷

H‧‧‧鑽孔

O‧‧‧透光開口

R‧‧‧感測區

S‧‧‧間距

S1321S、S1341S‧‧‧表面

S1341C‧‧‧表面

T1、T2‧‧‧透光基板厚度

T1342‧‧‧外表面

TH‧‧‧貫孔

W‧‧‧寬度

圖1A是依照本發明的第一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。圖1B是圖1A中的準直器的局部俯視示意圖。圖1C是圖1A中的準直器以及感測器的放大示意圖。圖2至圖5分別是依照本發明的第二實施例至第五實施例的取像裝置的剖面示意圖。

Claims

一種取像裝置，包括：一感測器；一有機發光二極體顯示面板，配置在該感測器的一取像側上；以及一準直器，配置在該有機發光二極體顯示面板與該感測器之間，且該準直器包括多個彼此重疊的準直元件，其中該些準直元件的每一個包括一透光基板以及配置在該透光基板上的一吸光層，該吸光層包括多個透光開口，且該些透光開口暴露出該感測器的多個感測區。
如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該有機發光二極體顯示面板包括一主動元件陣列層、一平坦層、一顯示元件陣列層、一保護層以及一蓋板，該平坦層配置在該主動元件陣列層上且包括一貫孔，該貫孔暴露出該主動元件陣列層的一部分，該顯示元件陣列層包括一陽極、一發光層以及一陰極，該陽極配置在該平坦層上且延伸進該貫孔中，以接觸該主動元件陣列層的該部分，該發光層配置在該陽極上，該陰極配置在該發光層上，該保護層配置在該陰極上，該蓋板配置在該保護層上。
如申請專利範圍第2項所述的取像裝置，其中該有機發光二極體顯示面板包括一反光層，該反光層配置在該主動元件陣列層與該準直器之間。
如申請專利範圍第3項所述的取像裝置，其中該反光層包括多個開孔，該些開孔暴露出該感測器的該些感測區。
如申請專利範圍第3項所述的取像裝置，其中該有機發光二極體顯示面板包括多個鑽孔，該些鑽孔分別貫穿該保護層、該顯示元件陣列層、該平坦層、該主動元件陣列層以及該反光層，以暴露出該感測器的該些感測區。
如申請專利範圍第1項所述的取像裝置，其中該透光基板的一表面上形成有多個凹陷，且該吸光層配置在該透光基板的該些凹陷中。
如申請專利範圍第1至6項中的任一項所述的取像裝置，其中該些透光開口的間距為S，該些透光開口的每一個的寬度為W，且W＜S，該些準直元件中的一第一準直元件的透光基板厚度為T1，該些準直元件中的一第二準直元件的透光基板厚度為T2，且該取像裝置滿足：。
如申請專利範圍第7項所述的取像裝置，其中該取像裝置滿足：。
如申請專利範圍第7項所述的取像裝置，其中該取像裝置滿足：。
如申請專利範圍第1至6項中的任一項所述的取像裝置，更包括：一光源；以及一帶通濾光層，配置在該有機發光二極體顯示面板與該感測器之間，其中該光源的發光頻譜落在該帶通濾光層的穿透頻譜內。
如申請專利範圍第7項所述的取像裝置，更包括：一光源；以及一帶通濾光層，配置在該有機發光二極體顯示面板與該感測器之間，其中該光源的發光頻譜落在該帶通濾光層的穿透頻譜內。
如申請專利範圍第8項所述的取像裝置，更包括：一光源；以及一帶通濾光層，配置在該有機發光二極體顯示面板與該感測器之間，其中該光源的發光頻譜落在該帶通濾光層的穿透頻譜內。
如申請專利範圍第9項所述的取像裝置，更包括：一光源；以及一帶通濾光層，配置在該有機發光二極體顯示面板與該感測器之間，其中該光源的發光頻譜落在該帶通濾光層的穿透頻譜內。
如申請專利範圍第3項所述的取像裝置，其中該有機發光二極體顯示面板包括多個鑽孔，該些鑽孔分別貫穿該蓋板、該保護層、該顯示元件陣列層、該平坦層、該主動元件陣列層以及該反光層，以暴露出該感測器的該些感測區。