TWM604010U - 取像裝置 - Google Patents

Abstract

一種取像裝置，其包括導光板、第一透光層、第二透光層、第三透光層、照明元件以及取像元件。導光板具有第一表面以及相對於第一表面的第二表面。第一透光層設置於第一表面的一側。第二透光層設置於第二表面的一側，其中第二透光層與導光板的光傳遞區重疊且不與導光板的光穿透區重疊。第三透光層設置於第二表面的所述一側且與光傳遞區以及光穿透區重疊。第三透光層的折射率與導光板的折射率高於第一透光層的折射率與第二透光層的折射率。

Description

取像裝置

本新型創作是有關於一種電子裝置，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照明元件、導光元件以及取像元件。照明元件所發出的光束照射按壓於導光元件上的待測物。取像元件接收被待測物反射的光束，以進行生物特徵的辨識。在取像元件取像的過程中，被待測物反射的光束容易以散亂的方式傳遞至感測器，而造成取像品質不佳且影響辨識的結果。雖然已有一些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地處理串擾產生的問題。

本新型創作提供一種取像裝置，其具有良好的辨識能力。

本新型創作的一實施例的取像裝置包括導光板、第一透光層、第二透光層、第三透光層、照明元件以及取像元件。導光板具有第一表面、第二表面以及多個第三表面，其中第二表面相對於第一表面，且多個第三表面的每一者將第一表面連接至第二表面。第一透光層設置於第一表面的一側。第二透光層設置於第二表面的一側，其中第二透光層在導光板的法線方向上與導光板的光傳遞區重疊，且第二透光層在法線方向上不與導光板的光穿透區重疊。第三透光層設置於第二表面的一側，且在法線方向上與光傳遞區以及光穿透區重疊。第三透光層的折射率高於第一透光層的折射率與第二透光層的折射率，且導光板的折射率高於第一透光層的折射率與第二透光層的折射率。

基於上述，藉由在導光板的兩側上配置具有低反射率的兩個透光層（例如第一透光層與第二透光層），大多數的光束可透過全反射而在導光板中傳遞。另外，藉由使第二透光層不與光穿透區重疊以及使第三透光層與光穿透區重疊的設計，在導光板中傳遞的光束可被傳遞至第三透光層的被待測物按壓的表面，且被待測物反射的光束可在通過第三透光層之後返回至導光板，且然後透過全反射而傳遞至取像元件。因此，可減少被取像元件接收的雜亂光束，且本實施例的取像裝置具有良好的辨識能力。

為讓本新型創作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。

實施方式中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本新型創作。另外，當層/元件（例如第一層/元件）被描述為設置在另一層/元件（例如第二層/元件）上時，第一層/元件可直接地設置於第二層/元件上且在其之間未設置額外的層/元件；或者，第一層/元件可設置於第二層/元件上且在其之間設置有額外的層/元件。

在附圖中，各圖式繪示的是特定示範實施例中所使用的方法、結構及/或材料的通常性特徵。然而，這些圖式不應被解釋為界定或限制由這些示範實施例所涵蓋的範圍或性質。舉例來說，為了清楚起見，各膜層、區域及/或結構的相對尺寸、厚度及位置可能縮小或放大。

在實施方式中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號，且將省略其贅述。另外，不同示範實施例中的特徵在沒有衝突的情況下可相互組合，且依本說明書或請求項所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型創作涵蓋之範圍內。另外，本說明書或請求項中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名分立的元件或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限，也並非用以限定元件的製造順序或設置順序。

在本新型創作的實施方式中，取像裝置的每一者適於擷取待測物的生物特徵。待測物可為使用者的手指、手掌、手腕或眼球，且對應的生物特徵可為指紋、掌紋、靜脈、瞳孔或虹膜等，但本新型創作不以此為限。在以下的實施方式中，手指作為待測物的實例以進一步描述本新型創作。

圖1是依照本新型創作的第一實施例的取像裝置1的俯視示意圖，且圖2是依照本新型創作的第一實施例的取像裝置1的局部剖面示意圖。

請參照圖1，第一實施例的取像裝置1包括導光板10、第一透光層11、第二透光層12、第三透光層13、照明元件14以及取像元件15。

導光板10適於傳遞（傳送）光束，且光束可在其中以全反射（total internal reflection；TIR）的方式被傳遞（傳送）。導光板10可為透明的，以減少在其中傳遞的光束的損失，但導光板10的透光率（通過導光板10的光束的百分比）並不限制為100%。舉例而言，導光板10可為玻璃導光板、塑膠導光板或其組合，但本新型創作不以此為限。

導光板10具有第一表面S1、第二表面S2以及多個第三表面S3，其中第二表面S2相對於第一表面S1，且多個第三表面S3的每一者將第一表面S1連接至第二表面S2。如圖2所示，第一表面S1可為導光板10的底表面，且第一表面S1遠離將被辨識的待測物OBJ。第二表面S2可為導光板10的頂表面，且第二表面S2面向待測物OBJ。第三表面S3可為導光板10的側表面，且第三表面S3設置於第一表面S1與第二表面S2之間。

導光板10具有光傳遞區R1以及光穿透區R2。光傳遞區R1為光束在導光板10中透過全反射而被傳遞的區。光穿透區R2為光束從導光板10中傳出且傳遞至待測物OBJ的區。也就是說，光穿透區R2對應於取像裝置1的被待測物OBJ按壓的區，以執行生物辨識。在一實施例中，光傳遞區R1環繞光穿透區R2，但本新型創作不限制光傳遞區R1與光穿透區R2之間的設置關係。

第一透光層11設置於第一表面S1的一側。在一實施例中，第一透光層11可例如為連續的透光層，但本新型創作不以此為限。此外，第一透光層11在導光板10的法線方向Z上與光傳遞區R1以及光穿透區R2重疊，但本新型創作不以此為限。

第一透光層11可為透明的，但第一透光層11的透光率並不限制為100%。舉例而言，第一透光層11可由含氟材料或含矽材料而製成，但本新型創作不以此為限。另外，第一透光層11可包括多層結構。詳細地說，第一透光層11可由多個光學膜層堆疊而形成。

第二透光層12設置於第二表面S2的一側。第二透光層12在法線方向Z上與光傳遞區R1重疊，且第二透光層12在法線方向Z上不與光穿透區R2重疊。也就是說，光傳遞區R1至少部分地被第二透光層12所覆蓋，且光穿透區R2至少部分地未被第二透光層12所覆蓋。舉例而言，第二透光層12可具有開口O，其中開口O在法線方向Z上與光穿透區R2重疊，但本新型創作不以此為限。開口O的形狀（或第二透光層12的形狀）可為圓形、四邊形或其他合適的形狀。

第二透光層12可為透明的，但第二透光層12的透光率並不限制為100%。舉例而言，第二透光層12可由含氟材料或含矽材料而製成，但本新型創作不以此為限。此外，第一透光層11的材料可與第二透光層12的材料相同或不同。

第三透光層13亦設置於第二表面S2的一側，且在法線方向Z上與光傳遞區R1以及光穿透區R2重疊。舉例而言，第三透光層13可設置在第二透光層12以及未被第二透光層12覆蓋的導光板10上，使得第二透光層12位於第三透光層13與導光板10之間，且一部分的第三透光層13位於開口O中，但本新型創作不限制第二透光層12與第三透光層13之間的設置關係。

第三透光層13可為透明的，但第三透光層13的透光率並不限制為100%。舉例而言，第三透光層13可由壓克力、環氧樹脂或光學透明膠（optical clear adhesive；OCA）製成，但本新型創作不以此為限。

第三透光層13的折射率n13高於第一透光層11的折射率n11與第二透光層12的折射率n12，且導光板10的折射率n10高於第一透光層11的折射率n11與第二透光層12的折射率n12。舉例而言，第一透光層11的折射率n11（在此需說明的是，若第一透光層11由多個光學膜層堆疊而形成，則此為第一透光層11的平均折射率）大於1且小於或等於1.45（即，1 > n11≦1.45），第二透光層12的折射率n11大於1且小於或等於1.45（即，1 > n12≦1.45），第三透光層13的折射率n13大於或等於1.5（即，1.5≦n13），且導光板10的折射率n10大於或等於1.5（即，1.5≦n10）。

在一實施例中，導光板10與第一透光層11之間的折射率差值（例如為n10 - n11）可大於或等於0.05，且導光板10與第二透光層12之間的折射率差值（例如為n10 - n12）可大於或等於0.05，藉此以促成全反射的形成。在較佳的實施例中，導光板10與第一透光層11之間的折射率差值為0.05，且導光板10與第二透光層12之間的折射率差值為0.05。

第三透光層13的折射率n13可高於或等於導光板10的折射率n10。舉例而言，第三透光層13的折射率n13可略大於導光板10的折射率n10。在本實施例中，第三透光層13的折射率趨近於導光板10的折射率n10。如此一來，可減少在導光板10與第三透光層13之間的界面的界面反射以及開口O的可視性，且從光傳遞區R1傳遞至光穿透區R2的光束可從導光板10傳出而傳遞至待測物OBJ，被待測物OBJ反射的光束可進入導光板10且透過全反射傳遞至取像元件15。在一實施例中，導光板10與第三透光層13之間的折射率差值（例如為n13 - n10）可小於0.1。

照明元件14位於第一表面S1下方或多個第三表面S3的一者旁。在一實施例中，照明元件14位於第一表面S1下方與第一透光層11旁，但本新型創作不以此為限。在一實施例中，第一表面S1可在光的入口側具有凹槽（未示出），且照明元件14可設置於凹槽中。在此架構下，第一表面S1與照明元件14重疊的部分和第一表面S1未與照明元件14重疊的部分之間具有高度差值，且此高度差值可約為照明元件14的厚度，但本新型創作不以此為限。

照明元件14適於發出用於生物辨識的光束（例如光束B1以及光束B2）。舉例而言，照明元件14可為可見照明元件或不可見照明元件。不可見照明元件可為紅外照明元件，但本新型創作不以此為限。照明元件14可包括一個或多個發光元件，例如一個或多個發光二極體，且發光元件可沿著垂直於法線方向Z的方向X上安置，但本新型創作不以此為限。

取像元件15位於第一表面S1下方。舉例而言，取像元件15位於第一透光層11旁，且照明元件14與取像元件15位於導光板10的相對側上，但本新型創作不以此為限。取像元件15可藉由黏著劑（未示出）黏著於導光板10，但本新型創作不以此為限。黏著劑可為光學透明膠或光學透明樹脂（optical clear resin；OCR），但本新型創作不以此為限。在一實施例中，第一表面S1可在光的出口側具有凹槽（未示出），且取像元件15可設置於凹槽中。在此架構下，第一表面S1與取像元件15重疊的部分和第一表面S1未與取像元件15重疊的部分之間具有高度差值，且此高度差值可約為取像元件15的厚度，但本新型創作不以此為限。

取像元件15適於接收被待測物OBJ反射且傳遞至取像元件15的光束（例如光束B1’以及光束B2’）。舉例而言，取像元件15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）或其他適合種類的影像感測元件。

藉由在導光板10的兩側上配置相對於導光板10具有低反射率的兩個透光層（例如第一透光層11與第二透光層12），大多數的光束可透過全反射而在導光板10中傳遞。另外，藉由使第二透光層12不與光穿透區R2重疊以及使第三透光層13與光穿透區R2重疊的設計，在導光板10中傳遞的光束可被傳遞至第三透光層13的被待測物OBJ按壓的表面S13，且被待測物OBJ反射的光束可在通過第三透光層13之後返回至導光板10，且然後透過全反射而傳遞至取像元件15。因此，可減少被取像元件15接收的雜亂光束，且取像裝置1具有良好的辨識能力。

特定來說，如圖2所示，從照明元件14發出的光束（例如光束B1以及光束B2）從第一表面S1進入導光板10。當傳遞至導光板10與第二透光層12之間的界面的光束的入射角θ符合全反射的條件，光束可以全反射的方式朝著取像元件15而在導光板10中傳遞。在一實施例中，45°≦θ≦80°。

當光束從光傳遞區R1被傳遞至光穿透區R2時，由於相對於導光板10具有低反射率的第二透光層12在光穿透區R2中未設置於第二表面S2上，且相對於導光板10具有相近反射率的第三透光層13在光穿透區R2中設置於第二表面S2上，因此，至少部分的光束從導光板10傳出且傳遞至第三透光層13的被待測物OBJ按壓的表面S13。傳遞至第三透光層13的表面S13的光束被待測物OBJ反射。被反射的光束（帶有生物資訊的光束）通過開口O且進入導光板10，且然後透過全反射傳遞至取像元件15。

從導光板10傳出且傳遞至待測物OBJ的光束的量與開口O的尺寸相關，被待測物OBJ反射且進入導光板10的光束的量亦與開口O的尺寸相關。在一實施例中，光穿透區R2的區域可被開口O的區域定義，且光穿透區R2的區域可約為被待測物OBJ按壓的區域，但本新型創作不以此為限。

根據不同的需求，取像裝置1可更包括其他組件或層。舉例而言，取像裝置1可更包括載板16，其中第一透光層11位於導光板10與載板16之間。載板16可為蓋板、背板或顯示面板，但本新型創作不以此為限。在一實施例中，載板16位於從照明元件14發出且傳遞至取像元件15的光束的透射路徑的外側。因此，載板16可為透明的或不透明的。

當載板16為顯示面板時，此顯示面板可為液晶顯示面板、量子點顯示面板、具有觸控電極的顯示面板或有機發光顯示面板，但本新型創作不以此為限。顯示面板具有用於顯示影像的顯示區域R3（示於圖1中）。導光板10、第一透光層11、第二透光層12以及第三透光層13在法線方向Z上與顯示區域R3重疊。由於導光板10、第一透光層11、第二透光層12以及第三透光層13為透明的，可減少上述各層對於取像裝置1的影像或視覺效果的影響。

在一實施例中，載板16可在法線方向Z上與照明元件14重疊。載板16的頂表面（面對導光板10的表面）可具有凹槽（未示出），且照明元件14可設置於凹槽中。隨後的實施例可如上述修飾，且重複的內容以下將省略。

在一實施例中，取像裝置1可更包括控制器（未示出），以控制照明元件14以及取像元件15。控制器與照明元件14可以無線或有線的方式電性連接。舉例而言，控制器與照明元件14可藉由軟性印刷電路板（flexible printed circuit board；FPCB）電性連接，且軟性印刷電路板與控制器可藉由緊固件連接以易於固定，但本新型創作不以此為限。控制器與取像元件15可採用如上所述的相同方式來連接，且於此將不再贅述。

在一實施例中，取像裝置1可更包括至少一個準直器（未示出）。準直器可包括光纖陣列、光柵或微結構，但本新型創作不以此為限。舉例而言，準直器可設置於照明元件14與導光板10之間，以導致從照明元件14發出的光束以特地的入射角進入導光板10。另一方面，準直器可設置於取像元件15與導光板10之間，以導致帶有生物資訊的光束以特地的入射角進入取像元件15，且減少噪音與串擾。在一實施例中，照明元件14可為具有窄發散角的照明元件，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器可省略。

圖3至圖6是依照本新型創作的第二實施例至第五實施例的取像裝置1A、1B、1C、1D的局部剖面示意圖。請參照圖3，第二實施例的取像裝置1A與圖2中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。在取像裝置1A中，照明元件14位於多個第三表面S3中的一者旁。舉例而言，照明元件14位於遠離取像元件15的第三表面S3旁。

在一實施例中，取像裝置1A可更包括至少一個準直器（未示出）。舉例而言，準直器可設置於照明元件14與導光板10之間，以導致從照明元件14發出的光束以特地的入射角進入導光板10。另一方面，準直器可設置於取像元件15與導光板10之間，以導致帶有生物資訊的光束以特地的入射角進入取像元件15。在一實施例中，照明元件14可為具有窄發散角的照明元件，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器可省略。

請參照圖4，第三實施例的取像裝置1B與圖2中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。在取像裝置1B中，第一透光層11B包括彼此分隔的多個透光圖案110。此外，取像裝置1B更包括設置於第一表面S1上的第四透光層17，其中第四透光層17在法線方向Z上與光傳遞區R1以及光穿透區R2重疊。

舉例而言，透光圖案110可為條狀圖案，其中條狀圖案可沿著垂直於法線方向Z的方向Y上安置，且此條狀圖案各自沿著方向X延伸，但本新型創作不以此為限。任兩個相鄰的條狀圖案之間具有間隙G，且位於條狀圖案之間的間隙G沿著方向Y上安置且各自沿著方向X延伸，但本新型創作不以此為限。

第四透光層17可設置在第一透光層11B以及未被第一透光層11B覆蓋的導光板10上，使得第一透光層11B位於第四透光層17與導光板10之間，且一部分的第四透光層17位於間隙G中，但本新型創作不限制第一透光層11B與第四透光層17之間的設置關係。

第四透光層17可為透明的，但第四透光層17的透光率並不限制為100%。舉例而言，第四透光層17可由壓克力、環氧樹脂或光學透明膠製成，但本新型創作不以此為限。

在導光板10中的光束可從未被透光圖案110覆蓋但被第四透光層17覆蓋的導光板10的第一表面S1傳出。也就是說，在導光板10中的光束可從在法線方向Z上與間隙G重疊的導光板10的第一表面S1傳出。由於具有不同角度的各光束傳遞至第一表面S1的不同部分，具有大角度的光束可藉由調整間隙G的位置而過濾（從導光板10傳出）。舉例而言，最靠近照明元件14的間隙G可設計以過濾具有±8°的發散角的光束，位於中間的間隙G可設計以過濾具有±7°的發散角的光束，且最靠近取像元件15的間隙G可設計以過濾具有±6°的發散角的光束。然而，間隙G的數目以及經間隙G的每一者過濾的光束可依照需求而改變。此外，可藉由調整間隙G的尺寸以調整從導光板10傳出的光束的量。在一實施例中，間隙G沿著方向Y可具有不同的寬度WG，但本新型創作不以此為限。

在一實施例中，由於具有大角度的光束藉由間隙G過濾，照明元件14可為具有寬發散角的照明元件，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器可省略。

請參照圖5，第四實施例的取像裝置1C與圖4中的取像裝置1B之間的主要差異如下描述。在取像裝置1C中，照明元件14位於多個第三表面S3中的一者旁。舉例而言，照明元件14位於遠離取像元件15的第三表面S3旁。

在一實施例中，由於具有大角度的光束藉由間隙G過濾，照明元件14可為具有寬發散角的照明元件，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器可省略。

請參照圖6，第五實施例的取像裝置1D與圖2中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。在取像裝置1D中，第三透光層13D的被待測物OBJ按壓的表面S13D具有凹陷D，且第二透光層12位於凹陷D中，使得第三透光層13D位於第二透光層12與導光板10之間。

第二實施例至第四實施例的第二透光層12與第三透光層13之間的設置關係亦可參照上述所修飾，其詳細的描述於此省略。

圖7是依照本新型創作的第六實施例的取像裝置1E的俯視示意圖，圖8是依照本新型創作的第六實施例的取像裝置1E的局部剖面示意圖，且圖9是依照本新型創作的第七實施例的取像裝置1F的局部剖面示意圖。

請參照圖7至圖9，第六實施例的取像裝置1E（或第七實施例的取像裝置1F）與圖4中的取像裝置1B之間的主要差異如下描述。在取像裝置1E（或取像裝置1F）中，取像元件15可位於載板16下方（如圖8所示）或位於載板16內部（如圖9所示）以促成窄邊框的設計。在此架構下，被待側物OBJ反射的光線在依序地通過第三透光層13、導光板10、第四透光層17以及載板16之後，傳遞至取像元件15。為了避免載板16屏蔽光束，載板16優選為透明載板，但載板16的透光率並不限制為100%。舉例而言，載板16可為透明蓋板、透明背板或透明顯示面板。在載板16為有機發光顯示面板的情況下，取像元件15可位於有機發光顯示面板的顯示區域R3中。

在圖8與圖9所示的一實施例中，被待側物OBJ反射的光線可不需經由全反射以傳遞至取像元件15。因此，光傳遞區R1可僅位於光穿透區R2的一側。在相應的情況下，第二透光層12E與第一透光層11E位於光傳遞區R1中，且第二透光層12E與第一透光層11E不須配置於光穿透區R2與取像元件15之間。

在一實施例中，第一透光層11E可為連續的透光層，如圖2所示出。在一實施例中，照明元件14可位於多個第三表面S3中的一者旁，如圖3所示出。在一實施例中，第二透光層12E與第三透光層13之間的設置關係可如圖6所示來修飾。

圖10是依照本新型創作的第八實施例的取像裝置1G的俯視示意圖。請參照圖10，第八實施例的取像裝置1G與圖1中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。取像裝置1G包括多個照明元件14以及多個取像元件15。舉例而言，多個照明元件14沿著方向X安置，且多個取像元件15亦沿著方向X安置。在圖10中，多個照明元件14的數目以及多個取像元件15的數目各自為四個。然而，多個照明元件14的安置、多個取像元件15的安置、多個照明元件14的數目以及多個取像元件15的數目可依需要而改變。在照明元件14以及取像元件15增加的情況下，可得到較佳的解析度以及較大的取像範圍。

圖11是依照本新型創作的第九實施例的取像裝置1H的局部剖面示意圖。請參照圖11，第九實施例的取像裝置1H與圖2中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。在取像裝置1H中，照明元件14位於第一表面S1下方，且取像裝置1H更包括位於照明元件14與導光板10之間的光引導元件18。

光引導元件18適於將從照明元件14發出的光束引導至導光板10，使得光束可以全反射的方式在導光板10中傳遞。換言之，光引導元件18的安置有助於增加光利用率以及由取像元件15接收的光束的比例。

圖12是圖11中的光引導元件18以及照明元件14的局部放大圖。請參照圖11以及圖12，光引導元件18可包括主體180、多個微結構182以及光學層184。

主體180具有第一部分P1以及第二部分P2，其中第二部分P2連接至第一部分P1且位於第一部分P1與第一透光層11之間。多個微結構182設置於第一部分P1上。多個微結構182的每一者的截面形狀可為等腰三角形或不等邊三角形，但本新型創作不以此為限。在另一些衍生的變形實施例中，多個微結構182的每一者的截面形狀可為橢圓、半橢圓形或近似耳朵的形狀。在截面形狀為不等邊三角形的情況下，此不等邊三角形具有第一邊SS1以及第二邊SS2，第二邊SS2連接至第一邊SS1且位於第一邊SS1與第二部分P2之間，第一邊SS1的長度可小於或等於第二邊SS2的長度，且第一邊SS1與垂直於第一部分P1的法線NL之間的夾角α小於第二邊SS2與法線NL之間的夾角β。舉例而言，多個微結構182可為稜柱或三角柱。三角柱可沿著方向Y上安置且各自沿著方向X延伸，但本新型創作不以此為限。

在一實施例中，第一部分P1的厚度TP1與多個微結構182的每一者的厚度T182的總和小於或等於第二部分P2的厚度TP2。此外，主體180以及多個微結構182可一體成形，但本新型創作不以此為限。主體180的材料與多個微結構182的材料可為塑膠，但本新型創作不以此為限。主體180的折射率與多個微結構182的折射率可為1.58至1.59，但本新型創作不以此為限。

光學層184設置於多個微結構182上。光學層184可為反射層。或者，光學層184可為透光層，此透光層具有的折射率高於主體180與多個微結構182中的每一者具有的折射率。在安置有光學層184的情況下，傳送至微結構182的光束的至少一部分（例如光束B）可反射回第二部分P2。也就是說，光學層184有助於減少光束通過多個微結構182的機率。

在一實施例中，照明元件14未附接至光引導元件18，且空氣間隙AG位於光引導元件18與照明元件14之間。在空氣間隙AG存在的情況下，在微結構182與光學層184之間的界面反射且然後傳遞至主體180與空氣間隙AG之間的界面的光束B可由於全反射而被反射，此光束可進入導光板10且被用於生物辨識。

在照明元件14位於第一表面S1下方的任一實施例中，可更包括光引導元件18，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器（未示出）可省略。

圖13是依照本新型創作的第十實施例的取像裝置1I的局部剖面示意圖。請參照圖13，第十實施例的取像裝置1I與圖11中的取像裝置1H之間的主要差異如下描述。

取像裝置1I更包括第一黏著層19。光引導元件18藉由第一黏著層19黏著至第一表面S1。在一實施例中，第一黏著層19在法線方向Z上與光學層184（如圖12所示出）以及第二部分P2重疊，但本新型創作不以此為限。在一實施例中，第一黏著層19可在法線方向Z上與第二部分P2重疊但在法線方向Z上不與光學層184（如圖12所示出）重疊。

第一黏著層19被設計以允許光束通過且避免在第一黏著層19與第二部分P2之間的界面的全反射的形成。在第一黏著層19在法線方向Z上與第二部分P2重疊但在法線方向Z上不與光學層184（如圖12所示出）重疊的情況下，第一黏著層19的折射率可高於或略小於主體180與多個微結構182中的每一者具有的折射率。在第一黏著層19在法線方向Z上與光學層184（如圖12所示出）以及第二部分P2重疊的情況下，光學層184可為透光層，此透光層具有的折射率高於第一黏著層19具有的折射率；或者，光學層184可為反射層。

取像裝置1I可更包括第二黏著層20。照明元件14可藉由第二黏著層20黏著至光引導元件18。第二黏著層20的折射率可小於主體180與多個微結構182（如圖12所示出）中的每一者具有的折射率，使得在微結構182與光學層184之間的界面反射且然後傳遞至主體180與空氣間隙AG之間的界面的光束B可由於全反射而被反射，此光束可進入導光板10且被用於生物辨識。

在照明元件14位於第一表面S1下方的任一實施例中，可更包括光引導元件18以及第一黏著層19與第二黏著層20中的至少一者，且設置於照明元件14與導光板10之間的準直器（未示出）可省略。

圖14是依照本新型創作的一實施例的光引導元件18A以及照明元件14的局部剖面示意圖。請參照圖14，光引導元件18A與圖12中的光引導元件18之間的主要差異如下描述。主體180A具有凹槽NT，凹槽NT至少部分地與多個微結構182重疊，且照明元件14位於凹槽NT中。在凹槽NT至少部分地與多個微結構182重疊的設計下，可避免傳遞至第二部分P2的光束的透射路徑被凹槽NT或位於凹槽NT中的照明元件14影響。

在一實施例中，凹槽NT僅位於主體180A的第一部分P1A中。然而，凹槽NT可位於第一部分P1A與第二部分P2兩者中。

在照明元件14位於第一表面S1下方的任一實施例中，可更包括光引導元件18A，且光引導元件18A與照明元件14之間的設置關係可參照上述所修飾。此外，可更包括圖13中的第一黏著層19與第二黏著層20中的至少一者。

圖15是依照本新型創作的第十一實施例的取像裝置1J的局部剖面示意圖。請參照圖15，第十一實施例的取像裝置1J與圖11中的取像裝置1H之間的主要差異如下描述。在取像裝置1J中，包括位於照明元件14與導光板10之間的光引導元件18B。光引導元件18B與圖11中的光引導元件18之間的差異為：光引導元件18B具有狹縫ST。光引導元件18B可例如為黑矩陣，且其具有的狹縫ST可使具有特定波長或具有特定入射角的光線通過。在一實施例中，光引導元件18B具有的狹縫ST位於照明元件14的垂直投影方向，且光引導元件18B對於照明元件14的穿透率較佳為小於1%。光引導元件18B的形狀可為條狀，但本新型創作不以此為限。此外，在另一些實施例中，光引導元件18B可更設置於取像元件15與導光板10之間。

圖16是依照本新型創作的第十二實施例的取像裝置1K的俯視示意圖。請參照圖16，第十二實施例的取像裝置1K與圖1中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。取像裝置1K包括兩個照明元件14以及一個取像元件15。兩個照明元件14可發出具有不同波長或具有不同入射的角度（全反射角度）的光束。此外，兩個照明元件14可在不同的時間發出光束以避免串擾。由取像元件15在不同的時間取出的影像可結合以形成大於在不同的時間取出的單一影像的影像。如此一來，取像裝置1J可具有較佳的解析度以及較大的取像範圍。

圖17是依照本新型創作的第十三實施例的取像裝置1L的俯視示意圖。請參照圖17，第十三實施例的取像裝置1L與圖2中的取像裝置1之間的主要差異如下描述。位於照明元件14上的第三表面S3為在第一表面S1與第二表面S2之間連接的曲面（即，導光板10K的一部分具有曲面），以便反射從照明元件14至光穿透區R2的光。因此，光引導元件（例如上述的光引導元件18）可省略。在另一實施例中，位於照明元件14上的第三表面S3亦可為在第一表面S1與第二表面S2之間連接的斜面。在其他的實施例中，反射層（未示出）可形成於第三表面S3上。反射層的材料可包括金屬、合金、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物、聚合物或以上至少兩者的組合或者其他適於反射光的材料。用於在第三表面S3上形成反射層的方法可包括塗布、印刷或其他類似的製程。在照明元件14位於第一表面S1下方的任一實施例中，位於照明元件14上的第三表面S3可參照上述所修飾。

鑒於上述，藉由在導光板的兩側上配置具有低反射率的兩個透光層（例如第一透光層與第二透光層），大多數的光束可透過全反射而在導光板中傳遞。另外，藉由使第二透光層不與光穿透區重疊以及使第三透光層與光穿透區重疊的設計，在導光板中傳遞的光束可被傳遞至第三透光層的被待測物按壓的表面，且被待測物反射的光束可在通過第三透光層之後返回至導光板，且然後透過全反射而傳遞至取像元件。因此，可減少被取像元件接收的雜亂光束，且本新型創作的取像裝置具有良好的辨識能力。

在一實施例中，第一透光層可包括彼此分隔的多個透光圖案，以過濾具有大角度的光束。在一實施例中，取像元件可位於載板下方或位於載板內部，以促成窄邊框的設計。在一實施例中，可增加照明元件與取像元件中的至少一者的數目，以得到較佳的解析度以及較大的取像範圍。在一實施例中，可更包括光引導元件，以增加光利用率以及由取像元件接收的光束的比例。在一實施例中，可在光引導元件與導光板之間或光引導元件與照明元件之間設置至少一黏著層，且至少一黏著層的反射率可設計以避免界面反射。在一實施例中，照明元件可位於主體的凹槽中，且凹槽至少部分地與多個微結構重疊，以避免影響光束的透射路徑。在一實施例中，位於照明元件上的第三表面亦可為曲面或斜面，以反射從照明元件至光穿透區的光，因此，可省略光引導元件。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然任何所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾。因此，本新型創作的保護範圍當視後附的請求項所界定者為準。

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K、1L:取像裝置 10、10K:導光板 11、11B、11E:第一透光層 12、12E:第二透光層 13、13D:第三透光層 14:照明元件 15:取像元件 16:載板 17:第四透光層 18、18A、18B:光引導元件 19:第一黏著層 20:第二黏著層 110:透光圖案 180、180A:主體 182:微結構 184:光學層 AG:空氣間隙 B、B1、B2、B1’、B2’:光束 D:凹陷 G:間隙 n10、n11、n12、n13:折射率 NL:法線 NT:凹槽 O:開口 OBJ:待側物 P1、P1A:第一部分 P2:第二部分 R1:光傳遞區 R2:光穿透區 R3:顯示區域 S1:第一表面 S2:第二表面 S3:第三表面 S13、S13D:表面 SS1:第一邊 SS2:第二邊 ST:狹縫 T182、TP1、TP2:厚度 WG:寬度 X、Y:方向 Z:法線方向 α、β:夾角 θ:入射角

包含附圖以便進一步理解本新型創作，且附圖併入本說明書中並構成本說明書的一部分。附圖說明本新型創作的實施例，並與描述一起用於解釋本新型創作的原理。 圖1是依照本新型創作的第一實施例的取像裝置的俯視示意圖。 圖2是依照本新型創作的第一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖3至圖6是依照本新型創作的第二實施例至第五實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖7是依照本新型創作的第六實施例的取像裝置的俯視示意圖。 圖8是依照本新型創作的第六實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖9是依照本新型創作的第七實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖10是依照本新型創作的第八實施例的取像裝置的俯視示意圖。 圖11是依照本新型創作的第九實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖12是圖11中的光引導元件以及照明元件的局部放大圖。 圖13是依照本新型創作的第十實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。 圖14是依照本新型創作的一實施例的光引導元件以及照明元件的局部剖面示意圖。 圖15是依照本新型創作的第十一實施例的取像裝置的俯視示意圖。 圖16是依照本新型創作的第十二實施例的取像裝置的俯視示意圖。 圖17是依照本新型創作的第十三實施例的取像裝置的俯視示意圖。

1:取像裝置

10:導光板

11:第一透光層

12:第二透光層

13:第三透光層

14:照明元件

15:取像元件

16:載板

B1、B2、B1’、B2’:光束

n10、n11、n12、n13:折射率

O:開口

OBJ:待側物

R1:光傳遞區

R2:光穿透區

S1:第一表面

S2:第二表面

S3:第三表面

S13:表面

SS1:第一邊

X、Y:方向

Z:法線方向

θ:入射角

Claims (25)

1. 一種取像裝置，至少包括用以提供光束用來照射待測物的照明元件以及用以接收帶有待測物訊號光束的取像元件，所述取像裝置還包括： 導光板，具有第一表面、第二表面以及多個第三表面，其中所述第二表面相對於所述第一表面，且所述多個第三表面的每一者將所述第一表面連接至所述第二表面； 第一透光層，設置於所述第一表面的一側； 第二透光層，設置於所述第二表面的一側，其中所述第二透光層在所述導光板的法線方向上與所述導光板的光傳遞區重疊，且所述第二透光層在所述法線方向上不與所述導光板的光穿透區重疊；以及 第三透光層，設置於所述第二表面的所述一側，且在所述法線方向上與所述光傳遞區以及所述光穿透區重疊，其中所述第三透光層的折射率高於所述第一透光層的折射率與所述第二透光層的折射率，且所述導光板的折射率高於所述第一透光層的所述折射率與所述第二透光層的所述折射率。
2. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述第一透光層的所述折射率大於1且小於或等於1.45，所述第二透光層的所述折射率大於1且小於或等於1.45，且所述第三透光層的所述折射率大於或等於1.5。
3. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述第一透光層包括多層結構，且所述第一透光層的平均折射率大於1且小於或等於1.45。
4. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述導光板與所述第三透光層之間的折射率差值小於0.1。
5. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述導光板與所述第一透光層之間的折射率差值大於或等於0.05，且所述導光板與所述第二透光層之間的折射率差值大於或等於0.05。
6. 如請求項1至5項中任一項所述的取像裝置，其中所述第二透光層具有開口，所述開口在所述法線方向上與所述導光板的所述光穿透區重疊。
7. 如請求項1至5項中任一項所述的取像裝置，其中所述第一透光層包括彼此分隔的多個透光圖案，且所述取像裝置更包括： 第四透光層，設置於所述第一表面的所述一側，其中所述第四透光層在所述法線方向上與所述光傳遞區以及所述光穿透區重疊。
8. 如請求項1所述的取像裝置，其更包括： 載板，其中所述第一透光層位於所述導光板與所述載板之間，且所述載板為蓋板、背板或顯示面板。
9. 如請求項8所述的取像裝置，其中所述取像元件位於所述載板下方或所述載板內部，且所述載板為透明載板。
10. 如請求項8或9所述的取像裝置，其中所述載板為有機發光顯示面板，且所述取像元件位於所述有機發光顯示面板的顯示區域中。
11. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述照明元件位於所述第一表面下方，且所述取像裝置更包括： 光引導元件，位於所述照明元件與所述導光板之間。
12. 如請求項11所述的取像裝置，其中所述光引導元件包括： 主體，具有第一部分以及第二部分，其中所述第二部分連接至所述第一部分且位於所述第一部分與所述第一透光層之間； 多個微結構，設置於所述第一部分上；以及 光學層，設置於所述多個微結構上。
13. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述光學層為反射層或透光層，其中所述透光層具有的折射率高於所述主體與所述多個微結構中的每一者具有的折射率。
14. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述第一部分的厚度與所述多個微結構的每一者的厚度的總和小於或等於所述第二部分的厚度。
15. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述主體與所述多個微結構一體成型。
16. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述多個微結構的每一者的截面形狀為等腰三角形或不等邊三角形。
17. 如請求項16所述的取像裝置，其中所述多個微結構的每一者的所述截面形狀為不等邊三角形，所述不等邊三角形具有第一邊以及第二邊，所述第二邊連接至所述第一邊且位於所述第一邊與所述第二部分之間，所述第一邊的長度小於或等於所述第二邊的長度，且所述第一邊與垂直於所述第一部分的法線之間的夾角小於所述第二邊與所述法線之間的夾角。
18. 如請求項12所述的取像裝置，其更包括： 第一黏著層，其中所述光引導元件藉由所述第一黏著層黏著至所述第一表面，所述第一黏著層在所述法線方向上與所述光學層以及所述第二部分重疊，且其中所述光學層為反射層或透光層，所述透光層具有的折射率高於所述第一黏著層具有的折射率。
19. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述光引導元件與所述照明元件之間具有空氣間隙。
20. 如請求項12所述的取像裝置，其更包括： 第二黏著層，其中所述照明元件藉由所述第二黏著層黏著至所述光引導元件，且所述第二黏著層的折射率低於所述主體與所述多個微結構中的每一者的折射率。
21. 如請求項12所述的取像裝置，其中所述主體具有凹槽，所述凹槽至少部分地與所述多個微結構重疊，且所述照明元件位於所述凹槽中。
22. 如請求項1所述的取像裝置，其中位於所述照明元件上的所述第三表面為曲面或斜面。
23. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述照明元件位於所述第一表面的所述一側或所述多個第三表面的一者的一側。
24. 如請求項1所述的取像裝置，其中所述取像元件位於所述第一表面的所述一側。
25. 如請求項16所述的取像裝置，其中所述多個微結構的每一者的所述截面形狀為不等邊半橢圓形，所述不等邊半橢圓形具有第一邊以及第二邊，所述第二邊連接至所述第一邊且位於所述第一邊與所述第二部分之間，所述第一邊的長度小於或等於所述第二邊的長度，且所述第一邊與垂直於所述第一部分的法線之間的夾角小於所述第二邊與所述法線之間的夾角。

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