TWI822017B - 生物特徵辨識裝置 - Google Patents
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Abstract
生物特徵辨識裝置包含基板、基板上的光感件層、基板上的光角控制層與透光層。光感件層具有光感件。光角控制層具有第一遮光層及第二遮光層。第一遮光層具有與光感件部份重疊的透光區。透光層位於光感件層之上。透光層具有與光感件及第一遮光層部份重疊的凸部。第二遮光層設置於凸部的頂面及側面，第二遮光層與第一遮光層形成朝向凸部的另一側面的開口，且於垂直投影於基板上，透光區的一部份鄰近於開口之投影面積小於透光區的另一部份遠離於開口的投影面積。
Description
本揭露的一些實施方式是關於一種生物特徵辨識裝置。
光學感測技術的發展開啟了多元化應用的可能，凡智慧型手環、搭載指紋辨識的電子產品(例如筆記型電腦、智慧手機等)、甚至是具有光學觸控功能的顯示面板，都可見其蹤跡。儘管這些商品所搭載的感測技術採用的光源、感測元件以及檢測標的有所不同，但如何提高光學感測的靈敏度卻是相關廠商所必須解決的共同難題。
舉例來說，在現有的指紋辨識技術中，當光線照射在手指指紋上時，指紋的高低起伏會造成不同程度的反射光場。因此不同的指紋樣貌會被感測元件所分辨出來。指紋辨識裝置上通常具有一層保護層。然而當保護層太厚時，可能會影響到指紋辨識的效果。
本揭露的一些實施方式提供一種生物特徵辨識裝置，包含基板、光感件層、光角控制層與透光層。光感件層設置於基板上。光感件層具有至少一光感件，光感件包含第一電極、第二電極及位於第一電極與第二電極之間的光感層，且第一電極或第二電極其中一者電性連接於至少一讀取元件。光角控制層設置於基板上。光角控制層至少具有一第一遮光層及一第二遮光層。第一遮光層具有至少一透光區與光感件部份重疊。透光層設置於基板上，且位於光感件層之上。透光層具有至少一凸部與光感件及第一遮光層部份重疊。第二遮光層設置於凸部的頂面及部份側面，第二遮光層與第一遮光層形成朝向凸部的另一部份側面的開口，且於垂直投影於基板上，透光區的一部份鄰近於開口之投影面積小於透光區的另一部份遠離於開口的投影面積。
在一些實施方式中，於垂直投影於該基板上，位於頂面且鄰近開口的第二遮光層的邊緣延伸過鄰近開口的透光區一側的第一遮光層的邊緣。
在一些實施方式中，於垂直投影於基板上，位於頂面且鄰近開口的第二遮光層的一邊緣切齊鄰近開口的透光區一側的該第一遮光層的一邊緣。
在一些實施方式中，透光區的一部份連通透光區的另一部份。
在一些實施方式中，於垂直投影於基板上，透光區的投影形狀包含平躺T形、半梯形、梯形、三角形、階梯形、多邊形其中至少一者。
在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含保護層，覆蓋於光角控制層及基板上。
在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含透光蓋板，其包含觸控板、顯示面板與保護板其中至少一者。
在一些實施方式中，第二遮光層設置於凸部的部份側面不平行於光感層。
在一些實施方式中，第二遮光層與第一遮光層連接以形成朝向凸部的另一部份側面的開口。
在一些實施方式中，第二遮光層的一部份在凸部之外與第一遮光層的一部份連接以形成朝向凸部的另一部份側面的開口。
在一些實施方式中，第一遮光層不與光感件的第一電極及第二電極其中至少一者連接。
在一些實施方式中，第二遮光層在基板上的正投影的面積實質上大於或等於光感件在基板上的正投影的面積。
在一些實施方式中，凸部與透光區重疊。
綜上所述，本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置的透光區可用於吸收較少的小角度光與較多的大角度光，以提升指紋的辨識度。
為使熟悉本揭露所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本揭露，下文特列舉本揭露之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本揭露的構成內容及所欲達成之功效。
本揭露一些實施方式的生物特徵辨識裝置可用於提升對於生物特徵(例如指紋)的辨識能力與清晰度。舉例而言，本揭露一些實施方式的生物特徵辨識裝置可吸收較少小角度入射光與較多大角度入射光，以增加生物特徵的對比。具體而言，可透過調整用於吸收入射光的透光區的形狀來調整小角度入射光與大角度入射光的收光比例。當使用如本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置時，使用更厚且更具有保護力的保護玻璃時，生物特徵辨識裝置仍能足夠清楚地辨識生物特徵。
第1圖繪示本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置100的橫截面視圖。生物特徵辨識裝置100可設置於電子產品(例如筆記型電腦、手機、平板電腦、電子鎖等)，並用於辨識人體的生物特徵，例如指紋50。生物特徵辨識裝置100包含背光模組105、基板110、光感件層120、光角控制層130與透光層140。背光模組105可位於基板110下，並用於提供光線以反射生物特徵。光感件層120設置於基板110上。光感件層120具有至少一個光感件122。為了簡化圖式，第1圖中僅示意一個光感件122，但在其他實施例中也可以是多個光感件122，例如2個以上。光感件122包含第一電極122A、第二電極122B及位於第一電極122A與第二電極122B之間的光感層122C，且第一電極122A或第二電極122B其中一者電性連接於至少一個讀取元件150。讀取元件150可例如是薄膜電晶體，但本揭露不以此為限。此外，本實施方式的讀取元件150是以頂閘極的型態為例，但也可以是底閘極或其他型態，本揭露不以此為限。在一些實施方式中，讀取元件150接觸基板110，且第一電極122A、光感層122C與第二電極122B由下往上在讀取元件150上堆疊。
光角控制層130設置於基板110上。光角控制層130至少具有第一遮光層132及第二遮光層134。第一遮光層132不與光感件122的第一電極122A及第二電極122B的其中至少一者連接。舉例而言，第一遮光層132不與光感件122的第一電極122A連接，且僅與光感件122的第二電極122B連接，如第1圖所示。第一遮光層132具有至少一個透光區132A與光感件122部份重疊。舉例而言，透光區132A可為第一遮光層132的開口，換句話說，透光區132A為第一遮光層132的不遮蓋光感件122的部分。因此，由背光模組105提供的光被生物特徵反射後，可進入至透光區132A而照射至光感件122。在一些實施方式中，第一遮光層132及第二遮光層134不完全平行於基板110。透光區132A可為不同適合形狀，舉例而言，如第3A圖至第3E圖所示。
在一些實施方式中，第一遮光層132與第二遮光層134分別至少包含一層遮光導電材M12與一層低反射材M14的堆疊結構。遮光導電材M12的材料可以是金屬，例如是Mo、Al或其他金屬或合金，但也可以是其他遮光導電材。遮光導電材M12還可以是單一材料層或是多種材料層的堆疊，例如鉬/鋁/鉬的堆疊層。低反射材M14的材料可以是金屬氧化物或金屬氮氧化物或其他適當的低反射材料，例如鉬鉭氧化物、鉬鉭氮氧化物等等。遮光導電材M12可提供遮光的效果，而低反射材M14可降低遮光導電材M12對於外界入射的環境光的反射率，避免二次反射的光線使得辨識率下降。低反射材M14的光反射率低於遮光導電材M12。此外，低反射材M14的厚度相對於低反射材M14及遮光導電材M12的總厚度的比值例如是小於1且大於0，但本揭露不以此為限。換言之，低反射材M14的厚度例如是占第一遮光層132的總厚度的50％以下，而低反射材M14的厚度例如是占第二遮光層134的總厚度的50％以下。遮光導電材M12與低反射材M14的厚度例如是小於等於0.05微米。
透光層140設置於基板110且位於光感件122上。在一些實施方式中，透光層140位於光角控制層130的第二遮光層134與光感件層120之間，以及位於第二遮光層134與第一遮光層132之間。透光層140具有至少一個凸部142與光感件122及第一遮光層132部份重疊。凸部142的一部份可形成在藉由第一遮光層132來界定的凹槽中，且凸部142可與透光區132A重疊，並透過透光區132A接觸光感件122。
第二遮光層134設置於凸部142的頂面142A及部份側面142B。第二遮光層134與第一遮光層132連接以形成朝向凸部142的另一部份側面142C的開口144，且開口144中具有透光層140。具體而言，第二遮光層134可為足球門狀，且覆蓋凸部的頂面142A與側面142B。連接的第二遮光層134與第一遮光層132形成朝向凸部142的另一部份側面142C的開口144。此外，第二遮光層134更覆蓋連接凸部142的側面142B與側面142C的平面(此平面未繪示於第1圖)。亦即，除了開口144外，從上視圖來看，第二遮光層134呈U字形圍住凸部142。在一些實施方式中，第二遮光層134的一部份可透過介電層136連接第一遮光層132的一部份，如第1圖所示。在另一些實施方式中，第二遮光層134的一部份也可直接物理連接第一遮光層132的一部份。在一些實施方式中，第二遮光層134的一部份可在凸部142之外與第一遮光層132的一部份連接以形成朝向凸部142的另一部份側面142C的開口144，如第1圖所示。在另一些實施方式中，第二遮光層134的一部份也可在凸部142與第一遮光層132的一部份連接，亦即凸部142內有小孔可讓第二遮光層134的一部份穿過並與第一遮光層132的一部份連接。換句話說，第二遮光層134與第一遮光層132的連接處可低於透光層140的上表面。在一些實施方式中，凸部142的頂面142A平行於基板110。凸部142的側面142B與側面142C位於凸部142的相對兩側，且側面142B傾斜於基板110。因此，第二遮光層132設置於凸部144的部份側面142B也不平行於光感層122C。
於垂直投影於基板110上，第二遮光層134在基板110上的正投影的面積實質上大於或等於光感件122在基板110上的正投影的面積，且透光區132A被第二遮光層134完全遮蓋。舉例而言，於垂直投影於基板110上，位於頂面142A且鄰近開口144的第二遮光層134的邊緣134E可延伸過鄰近開口144的透光區132A的一側的第一遮光層132的邊緣132E，如第1圖所示。位於頂面142A且鄰近開口144的第二遮光層134的邊緣134E切齊鄰近開口144的透光區132A的一側的第一遮光層132的邊緣132E，如第2圖所示。第二遮光層134遮蓋透光區132A的部份可用於遮擋環境光。
在本實施方式中，生物特徵辨識裝置100還包含保護層160與透光蓋板170。保護層160覆蓋於光角控制層130及基板110上。透光蓋板170在保護層160上。透光蓋板170可以是觸控板、顯示面板、保護板或其他蓋板，其中顯示面板可以是自發光形式或非自發光形式。換言之，使用者的指紋50是接觸透光蓋板170。透光蓋板170的厚度越厚，提供保護的能力越高，不過太厚的透光蓋板170可能對指紋50的辨識造成不利的影響。然而在本揭露一些實施方式中，可透過設計透光區132A的形狀，使得即使在具有厚的透光蓋板170的情況下，仍能提升指紋的辨識度。
同時參考第1圖與第3A圖，於垂直投影於基板110上，透光區132A的一部份132AA鄰近於開口144之投影面積小於透光區132A的另一部份132AB遠離於開口144的投影面積。換句話說，透光區132A包含鄰近於開口144且投影面積較小的一部份132AA及遠離於開口144且投影面積較大的另一部份132AB，且透光區132A的一部份132AA鄰近於開口144之投影面積大於零。透光區132A的一部份132AA連通透光區132A的另一部份132AB，亦即透光區132A為一個連續的開口。
如上所述的透光區132A的形狀可增加大角度入射光的吸收，並減少小角度入射光的吸收，以增加生物特徵的對比。具體而言，第1圖繪示出從背光模組105發出的光經由透光層140傳遞至指紋50，並接著被指紋50反射至透光區132A中。被指紋50反射的光可分為被指紋50的紋谷附近與空氣介面的反射光L1，與被指紋50的紋脊附近與皮膚介面的反射光L2。紋脊為指紋50的凸出部份且與生物特徵辨識裝置100接觸，紋谷為指紋50的凹入部份且不與生物特徵辨識裝置100接觸。當光射至指紋50的紋谷處時，光不會接觸到指紋50，因此光L1可為被生物特徵辨識裝置100的表面的透光蓋板170鏡面反射的光場型，且光L1的反射角較小。另一方面，當光射至指紋50的紋脊處時，光直接被指紋50反射。指紋50的折射率與生物特徵辨識裝置100表面的透光蓋板170相近，因此光L2為均勻散射的光場型，且光L2的反射角較大。小角度光L1可被較靠近開口144的透光區132A的一部份132AA吸收，而大角度光L2可被較遠離於開口144的另一部份132AB吸收。當較靠近開口144的透光區132A的一部份132AA的投影面積比較遠離於開口144的另一部份132AB小時，所吸收的小角度光L1(亦即由紋谷附近與空氣介面的反射光)的比例減少，而所吸收的大角度光L2(亦即由紋脊附近與皮膚介面的反射光)的比例增加。如此一來，可增加指紋50的紋谷與紋脊的對比度，使指紋50的圖像更為清晰。相反地，若透光區132A的一部份132AA鄰近於開口144之投影面積大於透光區132A的另一部份132AB遠離於開口144的投影面積，鄰近於開口144的透光區132A的一部份132AA容易收到較多不必要的光訊號(例如更多環境光)，而造成背景值過高。指紋50也較不容易被清楚地辨識。
由於第1圖的透光區132A的一部份132AA鄰近於開口144之投影面積小於透光區132A的另一部份132AB遠離於開口144的投影面積，因此可收到較多大角度光L2，使得生物特徵辨識裝置100對指紋50的辨識能力提高。如此一來，在透光蓋板170厚度較厚的情況下，本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置100仍能清晰地辨識指紋50。
由於光L2為均勻散射的光場型，靠近開口144的透光區132A的一部份132AA也可能吸收到些許光L2。當靠近開口144的透光區132A的一部份132AA的投影面積大於零且小於遠離開口144的透光區132A的另一部份132AB時，可同時吸收較多由紋脊附近與皮膚介面的反射光L2，且降低由紋谷附近與空氣介面的反射光L1。如此一來，便可增加指紋50的對比度，使指紋50可被清晰地判別。當靠近開口144的透光區132A的一部份132AA的投影面積等於零時，反射至透光區132A的光能量可能不足以判別指紋50。
第3A圖至第3E圖繪示在一些實施方式中，垂直投影於基板110時，第1圖的區域M中的透光區132A與第二遮光層134的相對位置。為了簡化，第3A圖至第3E圖僅分別繪示透光區132A與部份第二遮光層134。在一些實施方式中，透光區132A的邊緣132E與鄰近開口144的第二遮光層134的邊緣134E之間具有第一距離D1。第一距離D1的大小可決定小角度光L1被第二遮光層134阻擋的量。當第一距離D1較大時，可阻擋較多小角度光L1，當第一距離D1較小時，則阻擋較少小角度光L1。當阻擋較多小角度光L1時，吸收到的大角度光L2的比例相對提升，因此可提升指紋50對比度並提升指紋50的圖像清晰度。
第3A圖至第3E圖也繪示於垂直投影於基板110上時，透光區132A的投影形狀。第3A圖至第3E圖可為不同形式的多邊形。透光區132A的一部份132AA的側邊與透光區132A的另一部份132AB的側邊可不連續。在一些實施方式中，透光區132A可為平躺T形(凸字形)，如第3A圖所示。更具體而言，第3A圖的透光區132A的一部份132AA與另一部份為132AB矩形，且另一部份132AB的投影面積比部份132AA還大。在第3A圖中，透光區132A的一部份132AA的側邊從透光區132A的另一部份132AB的側邊向內平行偏移。在一些實施方式中，透光區132A可為階梯形，如第3B圖所示。更具體而言，透光區132A可包含比另一部份132AB還更遠離開口144的另一部份132AC。透光區132A最遠離開口144的另一部份132AC的投影面積比透光區132A的另一部份132AB還大，而透光區132A最接近開口144的一部份132AA的投影面積比透光區132A的另一部份132AB還小。
在一些實施方式中，透光區132A可為半梯形，如第3C圖所示。更具體而言，第3C圖的透光區132A的一部份132AA為梯形，且另一部份132AB為矩形。在第3C圖中，透光區132A的一部份132AA的側邊連接透光區132A的另一部份132AB的側邊，且透光區132A的一部份132AA的側邊往內且往開口144的方向延伸。
透光區132A的一部份132AA的側邊與透光區132A的另一部份132AB的側邊也可為連續側邊。在一些實施方式中，透光區132A可為梯形，如第3D圖所示。在一些實施方式中，透光區132A可為三角形，如第3E圖所示。應注意，透光區132A的形狀不限於如第3A圖至第3E圖繪示，且符合上述所揭露的範圍的透光區132A的形狀皆包含在本揭露中。
綜上所述，本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置的透光區包含鄰近於可使光進入的開口且投影面積較小的一部份及遠離於可使光進入的開口且投影面積較大的另一部份。透光區可吸收到較多由指紋的紋脊反射的光且吸收到較少由指紋的紋谷附近的空氣反射光，進而提升指紋的對比度與清晰度。如此一來，當生物特徵辨識裝置包含有一定厚度的保護層時，指紋也不會因為保護層太厚而有辨識不清晰的情況。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
50：指紋
100：生物特徵辨識裝置
105：背光模組
110：基板
120：光感件層
122：光感件
122A：第一電極
122B：第二電極
122C：光感層
130：光角控制層
132：第一遮光層
132A：透光區
132AA：部份
132AB：部份
132AC：部份
132E：邊緣
134：第二遮光層
134E：邊緣
136：介電層
140：透光層
142：凸部
142A：頂面
142B：側面
142C：側面
144：開口
150：讀取元件
160：保護層
170：透光蓋板
D1：第一距離
L1：光
L2：光
M：區域
M12：遮光導電材
M14：反射材
第1圖繪示本揭露的一些實施方式的生物特徵辨識裝置的橫截面視圖。
第2圖繪示本揭露的另一些實施方式的生物特徵辨識裝置的橫截面視圖。
第3A圖至第3E圖繪示在一些實施方式中，垂直投影於基板時，第1圖的區域M中的透光區與第二遮光層的相對位置。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
50：指紋
100：生物特徵辨識裝置
105：背光模組
110：基板
120：光感件層
122：光感件
122A：第一電極
122B：第二電極
122C：光感層
130：光角控制層
132：第一遮光層
132A：透光區
132AA：部份
132AB：部份
132E：邊緣
134：第二遮光層
134E：邊緣
136：介電層
140：透光層
142：凸部
142A：頂面
142B：側面
142C：側面
144：開口
150：讀取元件
160：保護層
170：透光蓋板
L1：光
L2：光
M：區域
M12：遮光導電材
M14：反射材
Claims (13)
- 一種生物特徵辨識裝置，包含： 一基板； 一光感件層，設置於該基板上，其中，該光感件層具有至少一光感件，該光感件包含一第一電極、一第二電極及位於該第一電極與該第二電極之間的一光感層，且該第一電極或該第二電極其中一者電性連接於至少一讀取元件； 一光角控制層，設置於該基板上，其中，該光角控制層至少具有一第一遮光層及一第二遮光層，其中，該第一遮光層具有至少一透光區與該光感件部份重疊；以及 一透光層，設置於該基板上，且位於該光感件層之上，其中，該透光層具有至少一凸部與該光感件及該第一遮光層部份重疊，該第二遮光層設置於該凸部的一頂面及部份側面，該第二遮光層與該第一遮光層形成朝向該凸部的另一部份側面的一開口，且於垂直投影於該基板上，該透光區的一部份鄰近於該開口之投影面積小於該透光區的另一部份遠離於該開口的投影面積。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，於垂直投影於該基板上，位於該頂面且鄰近該開口的該第二遮光層的一邊緣延伸過鄰近該開口的該透光區一側的該第一遮光層的一邊緣。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，於垂直投影於該基板上，位於該頂面且鄰近該開口的該第二遮光層的一邊緣切齊鄰近該開口的該透光區一側的該第一遮光層的一邊緣。
- 如請求項1至請求項3任一項所述之生物特徵辨識裝置，其中，該透光區的一部份連通該透光區的另一部份。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中於垂直投影於該基板上，該透光區的投影形狀包含平躺T形、半梯形、梯形、三角形、階梯形、多邊形其中至少一者。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，更包含一保護層，覆蓋於該光角控制層及該基板上。
- 如請求項1至請求項6任一項所述之生物特徵辨識裝置，更包含一透光蓋板，其包含觸控板、顯示面板與保護板其中至少一者。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，該第二遮光層設置於該凸部的部份側面不平行於該光感層。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，該第二遮光層與該第一遮光層連接以形成朝向該凸部的該另一部份側面的該開口。
- 如請求項9所述之生物特徵辨識裝置，其中，該第二遮光層的一部份在該凸部之外與該第一遮光層的一部份連接以形成朝向該凸部的該另一部份側面的該開口。
- 如請求項1述之生物特徵辨識裝置，其中，該第一遮光層不與該光感件的該第一電極及該第二電極其中至少一者連接。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，該第二遮光層在該基板上的正投影的面積實質上大於或等於該光感件在該基板上的正投影的面積。
- 如請求項1所述之生物特徵辨識裝置，其中，該凸部與該透光區重疊。
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|---|---|---|---|
| TW111116264A TWI822017B (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 生物特徵辨識裝置 |
| CN202211062386.XA CN115410238A (zh) | 2022-04-28 | 2022-08-31 | 生物特征辨识装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111116264A TWI822017B (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 生物特徵辨識裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202343215A TW202343215A (zh) | 2023-11-01 |
| TWI822017B true TWI822017B (zh) | 2023-11-11 |
Family
ID=84164743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111116264A TWI822017B (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 生物特徵辨識裝置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20190278968A1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | Samsung Display Co., Ltd. | Fingerprint sensor package and display device including the same |
| TW202215075A (zh) * | 2020-10-08 | 2022-04-16 | 大立光電股份有限公司 | 光學指紋辨識系統 |
| CN114387631A (zh) * | 2021-05-18 | 2022-04-22 | 友达光电股份有限公司 | 指纹识别装置 |
-
2022
- 2022-04-28 TW TW111116264A patent/TWI822017B/zh active
- 2022-08-31 CN CN202211062386.XA patent/CN115410238A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190278968A1 (en) * | 2018-03-06 | 2019-09-12 | Samsung Display Co., Ltd. | Fingerprint sensor package and display device including the same |
| TW202215075A (zh) * | 2020-10-08 | 2022-04-16 | 大立光電股份有限公司 | 光學指紋辨識系統 |
| CN114387631A (zh) * | 2021-05-18 | 2022-04-22 | 友达光电股份有限公司 | 指纹识别装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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