TW202247032A - 指紋辨識裝置 - Google Patents

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Abstract

一種指紋辨識裝置，包括發光層、影像感測層以及微鏡層。影像感測層具備多個像素。微鏡層設置於發光層以及影像感測層之間，且具備與這些像素分別對應的多個微鏡。微鏡層與發光層之間的距離小於或等於800 um，且大於或等於h1，h1=x/2×tanθ，x為對應不同像素的微鏡在微鏡層所在平面上的最小間隔距離，θ為每一微鏡的收光半高寬角。

Description

指紋辨識裝置
本發明是有關於一種光學感測裝置，且特別是有關於一種指紋辨識裝置。
屏下式指紋辨識感測器所偵測的指紋訊號是透過自發光面板的透光區傳遞到下方，經由其下方的微鏡層收集後，再入射感測器。由於各微鏡的收光角是固定的，自發光面板與微鏡層之間需要維持適當的距離，以避免亮暗不均的問題。除此之外，還需要優化各微鏡的收光角，以避免串音。然而，由於優化後的收光角的角度範圍較小，使得感測器對自發光面板與微鏡層之間的距離變得敏感，若兩者的距離設置不當，可能發生亮暗不均的問題。
本發明提供一種指紋辨識裝置，避免了串音以及亮暗不均的問題。
根據本發明一實施例，提供一種指紋辨識裝置，包括發光層、影像感測層以及微鏡層。影像感測層具備多個像素。微鏡層設置於發光層以及影像感測層之間，且具備與這些像素分別對應的多個微鏡。微鏡層與發光層之間的距離小於或等於800 um，且大於或等於h1，h1=x/2×tanθ，x為對應不同像素的微鏡在微鏡層所在平面上的最小間隔距離，θ為每一微鏡的收光半高寬角。
基於上述，本發明實施例提供的指紋辨識裝置以微鏡的收光角以及微鏡之間的距離來限定微鏡層與發光層之間的最小距離，避免兩者距離不足而產生亮暗不均的問題。
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。
參照圖1A、圖1B及圖1C，圖1A所示的橫截面對應圖1B中的線段AA’，圖1C所示的橫截面對應圖1B中的線段BB’。
根據本實施例提供的指紋辨識裝置1包括影像檢測部100及影像產生部200。影像產生部200包括發光層201及透光蓋板202，影像檢測部100包括微鏡層101以及影像感測層103。微鏡層101設置於發光層201以及影像感測層103之間。影像感測層103具備多個像素。
在本實施例中，示例地繪示了影像感測層103的四個像素P1、P2、P3及P4。微鏡層101具備與像素P1、P2、P3及P4分別對應的多個微鏡，如圖1B所示。同時參照圖1A及圖1B，微鏡M1對應像素P1，微鏡M3對應像素P2，偽微鏡（dummy lens）M2設置於微鏡M1與M3之間且對應像素P2。如圖1B所示，像素P1、P2、P3及P4皆對應多個微鏡，與微鏡M1及M3以相同的方式繪示，且像素P1、P2、P3及P4皆對應多個偽微鏡，與偽微鏡M2以相同的方式繪示。
在本實施例中，發光層201是自發光顯示面板，包括顯示介質層201P及電路層201C，且具備透光區201T以及不透光區201B。不透光區201B對應電路層201C中設置有電路走線的區域，透光區201T對應電路層201C中未設置電路走線的區域。發光層201發出的光線照射透光蓋板202上的使用者手指，光線被手指反射後，透射透光區201T並朝影像檢測部100行進。
參照圖1A，微鏡M1及M3分別對應於不同的像素P1及P2，其收光半高寬角皆為θ，其中，收光半高寬角是指收光亮度為正視角（即θ=0）收光亮度的一半時的角度。影像檢測部100及影像產生部200之間的距離為H1。如圖1A所示，微鏡M1及M3分別對應不同像素P1及P2，且微鏡M1及M3的收光半高寬角皆對應了透光區201T。
請先參照圖2，其繪示根據一比較例的指紋辨識裝置的示意圖。為了便於描述，比較例的指紋辨識裝置2具備影像檢測部100A及影像產生部200B，且影像檢測部100A及影像產生部200A的配置類似於圖1A所示的實施例中的影像檢測部100及影像產生部200。圖1A及圖2所示的兩實施例的不同僅在於，影像檢測部100A及影像產生部200A之間的距離為H2，且H2小於H1。
比較圖1A及圖2。在圖2中，由於影像檢測部100A及影像產生部200A之間的距離過小，對應不同像素P1及P2的微鏡M1及M3未同時對應透光區201T，兩者的收光半高寬角在空間上未相互接續。在圖2所示的情況下，可能造成像素P1及P2所感測的光線亮暗不均的問題。相對地，可以看到，在圖1A中，透過適當配置影像檢測部100及影像產生部200之間的距離，可以讓對應不同像素P1及P2的微鏡M1及M3的收光半高寬角皆對應透光區201T，且兩者的收光半高寬角在空間上相互接續。
具體而言，圖1A所示實施例的微鏡層101與發光層201之間的距離H1被設置為小於或等於800 um，且大於或等於h1，h1=x/2×tanθ，x為對應不同像素的微鏡在微鏡層所在平面上的最小間隔距離，θ為每一微鏡的收光半高寬角。參照圖1A及圖1B，微鏡M1及M3在微鏡層101所在平面上的距離即是本實施例中對應不同像素的微鏡的最小間隔距離x。
參照圖1C，影像檢測部100還包括準直層102，設置於影像感測層103與微鏡層101之間，其中準直層102包括遮光層SL1及SL2以及多個透光孔PH，且這些透光孔PH分別對應微鏡M4及M5。偽微鏡M6及M7則不與這些透光孔PH相對應，且偽透鏡M6及M7未對應光電二極體PD。
在本實施例中，偽微鏡M6及M7完全不與透光孔PH相對應，且微鏡M4及M5皆對應兩個透光孔PH，但本發明不以此為限。在其他實施例中，偽微鏡M6及M7可以分別對應一個透光孔PH。具體而言，偽微鏡M2、M6及M7所對應的透光孔PH的數量小於微鏡M1、M3、M4及M5所對應的透光孔PH的數量。
為了充分說明本發明的各種實施態樣，將在下文描述本發明的其他實施例。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
參照圖3，其繪示根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。指紋辨識裝置3包括影像檢測部100、影像產生部200以及支撐框301。支撐框301設置於影像檢測部100以及影像產生部200之間，也就是微鏡層101與發光層201之間，其中支撐框301的楊氏模量大於或等於1 MPa。在本實施例中，由於支撐框301具備大的楊氏模量，其響應於應力所產生的應變小。因此，當指紋辨識裝置3被施加應力，影像檢測部100與影像產生部200之間的距離不會因為外加的應力而改變。影像檢測部100與影像產生部200之間的距離可以與上述圖1A至圖1C所述實施例的距離H1相同，小於或等於800 um，且大於或等於h1，h1=x/2×tanθ，x為對應不同像素的微鏡在微鏡層所在平面上的最小間隔距離，θ為每一微鏡的收光半高寬角。
相對地，參照圖4，其繪示根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。指紋辨識裝置4包括影像檢測部100、影像產生部200以及支撐框401。支撐框401設置於影像檢測部100以及影像產生部200之間，其中支撐框401的楊氏模量小於1 MPa。在本實施例中，由於支撐框401具備小的楊氏模量，其響應於應力所產生的應變大。因此，當指紋辨識裝置4被施加應力，影像檢測部100與影像產生部200之間的距離因外加的應力而縮小，如圖4下半部所繪示。
再參照圖5，其繪示根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。指紋辨識裝置5包括影像檢測部100、影像產生部200、支撐框501以及底板502。支撐框501設置於影像檢測部100以及影像產生部200之間，影像檢測部100設置於底板502以及影像產生部200之間。由於影像檢測部100抵設於底板502上，當指紋辨識裝置5被施加應力，影像檢測部100與影像產生部200之間的距離因外加的應力而縮小，如圖5下半部所繪示。
具體而言，在圖4及圖5所示的實施例中，影像檢測部100與影像產生部200之間的距離會因為外加應力而縮小，在這樣的情況下，影像檢測部100與影像產生部200之間的距離必須大於上述圖1A至圖1C所述實施例的距離H1，以下述圖6所示的實施例來說明。
考慮上述應力造成影像檢測部100與影像產生部200之間的距離縮小的狀況，請參照圖6，其繪示根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的橫截面示意圖。指紋辨識裝置6包括影像檢測部100及影像產生部200，其中影像產生部200包括透光蓋板202，微鏡層101與發光層201之間的距離H3被設置為小於或等於800 um，且大於或等於h1+h2，其中h1=x/2×tanθ，h2=6.045E -7×N×L 2/t 3，x為對應不同像素的微鏡在微鏡層所在平面上的最小間隔距離（即圖6中微鏡M1及M3在微鏡層101所在平面上的距離），θ為每一微鏡的收光半高寬角，N為指紋辨識裝置6的中心點的力（牛頓），L為透光蓋板202的在其所在平面上的最大尺寸，即透光蓋板202的對角線長度（mm），t為透光蓋板202以及發光層201的總厚度（mm）。舉例來說，當施加6牛頓的力於指紋辨識裝置6的中心點，則H3小於或等於800 um，且大於或等於h1+h2，其中h1=x/2×tanθ，h2=3.627E -6×L 2/t 3。
綜上所述，本發明實施例提供的指紋辨識裝置以微鏡的收光角以及微鏡之間的距離來限定微鏡層與發光層之間的最小距離，避免兩者距離不足而產生亮暗不均的問題。
1、2、3、4、5、6:指紋辨識裝置 100、100A:影像檢測部 101:微鏡層 102:準直層 103:影像感測層 200、200A:影像產生部 201:發光層 201B:不透光區 201C:電路層 201P:顯示介質層 201T:透光區 202:透光蓋板 301、401、501:支撐框 502:底板 M1、M3、M4、M5:微鏡 M2、M6、M7:偽微鏡 P1、P2、P3、P4:像素 PD:光電二極體 PH:透光孔 SL1、SL2:遮光層 θ:角度 x、H1、H2、H3、h1、h2:距離
圖1A是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的橫截面示意圖。 圖1B是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的影像檢測部的平面示意圖。 圖1C是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的影像檢測部的橫截面示意圖。 圖2是根據一比較例的指紋辨識裝置的示意圖。 圖3是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。 圖4是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。 圖5是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的示意圖。 圖6是根據本發明一實施例的指紋辨識裝置的橫截面示意圖。
1:指紋辨識裝置
100:影像檢測部
101:微鏡層
102:準直層
103:影像感測層
200:影像產生部
201:發光層
201B:不透光區
201C:電路層
201P:顯示介質層
201T:透光區
202:透光蓋板
M1、M3:微鏡
M2:偽微鏡
P1、P2:像素
θ:角度
x、H1、h1:距離

Claims (10)

  1. 一種指紋辨識裝置，包括： 一發光層； 一影像感測層，具備多個像素；以及 一微鏡層，設置於該發光層以及該影像感測層之間，且具備與該些像素分別對應的多個微鏡， 其中該微鏡層與該發光層之間的距離小於或等於800 um，且大於或等於h1，h1=x/2×tanθ，x為對應不同像素的該些微鏡在該微鏡層所在平面上的最小間隔距離，θ為每一微鏡的收光半高寬角。
  2. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，其中該發光層包括一透光區以及一不透光區。
  3. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，還包括一透光蓋板，其中該發光層位於該透光蓋板以及該微鏡層之間，且該微鏡層與該發光層之間的距離大於或等於h1+h2，h2=3.627E -6×L 2/t 3，L為該透光蓋板在該透光蓋板所在平面上的最大尺寸，且t為該透光蓋板以及該發光層的總厚度。
  4. 如請求項3所述的指紋辨識裝置，還包括一底板，其中該影像感測層設置於該底板以及該微鏡層之間。
  5. 如請求項3所述的指紋辨識裝置，還包括一支撐框，設置於該微鏡層與該發光層之間，其中該支撐框的楊氏模量小於1 MPa。
  6. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，其中每一像素對應多個微鏡。
  7. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，還包括一準直層，設置於該影像感測層與該微鏡層之間，其中該準直層包括一遮光層以及多個透光孔，且該些透光孔分別對應該些微鏡。
  8. 如請求項7所述的指紋辨識裝置，其中該微鏡層還包括多個偽微鏡，且每一偽微鏡所對應的該些透光孔的數量小於每一微鏡所對應的該些透光孔的數量。
  9. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，其中該發光層為一自發光面板。
  10. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，還包括一支撐框，設置於該微鏡層與該發光層之間，其中該支撐框的楊氏模量大於或等於1 MPa。
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