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CN114565949A - 生物特征辨识装置 - Google Patents

生物特征辨识装置 Download PDF

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CN114565949A CN202210198609.9A CN202210198609A CN114565949A CN 114565949 A CN114565949 A CN 114565949A CN 202210198609 A CN202210198609 A CN 202210198609A CN 114565949 A CN114565949 A CN 114565949A
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Abstract

一种生物特征辨识装置，包括背光模块、光检测器、开关元件以及至少一准直结构。光检测器设置于背光模块上。开关元件设置于背光模块上，且电性连接光检测器。至少一准直结构设置于背光模块上且具备第一透光孔以及第二透光孔。第一透光孔以及第二透光孔在背光模块上的水平投影不重叠光检测器在背光模块上的水平投影。

Description

生物特征辨识装置
技术领域
本发明涉及一种光学装置，尤其涉及一种生物特征辨识装置。
背景技术
近年来，生物特征辨识技术被广泛地应用在各式电子装置上，例如移动电话以及平板电脑等，以提供各种身分登录或身分验证功能。以背光式的指纹辨识装置而言，为了使指纹的图像清晰，需局限光线的出光角度范围，使得光线自手指反射到检测器的角度范围较小，以避免检测器接收过多大角度的杂散光而使图像变得模糊。目前的做法是在背光模块上方贴附一张准直膜，而准直膜除了增加额外成本外，也占有一定空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物特征辨识装置，不需贴附准直膜，降低成本，也减少装置厚度。
根据本发明一实施例，提供一种生物特征辨识装置，包括背光模块、光检测器、开关元件以及至少一准直结构。光检测器设置于背光模块上。开关元件设置于背光模块上，且电性连接光检测器。至少一准直结构设置于背光模块上且具备第一透光孔以及第二透光孔。第一透光孔以及第二透光孔在背光模块上的水平投影不重叠光检测器在背光模块上的水平投影。
基于上述，本发明实施例提供的生物特征辨识装置以准直结构取代准直膜。准直结构的第一透光孔以及第二透光孔在背光模块上的水平投影不重叠光检测器的水平投影，相较于公知技艺，减少了工艺道数，并降低了辨识装置的厚度。
本发明的有益效果在于，本发明实施例提供的生物特征辨识装置以准直结构取代准直膜。准直结构的第一透光孔以及第二透光孔在背光模块上的水平投影不重叠光检测器的水平投影，相较于公知技艺，减少工艺道数，还降低了辨识装置的厚度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是根据本发明第一实施例的生物特征辨识装置的平面示意图。
图1B是根据本发明第一实施例的生物特征辨识装置的横截面示意图。
图2A是根据本发明第二实施例的生物特征辨识装置的平面示意图。
图2B是根据本发明第二实施例的生物特征辨识装置的横截面示意图。
图3A是根据本发明第三实施例的生物特征辨识装置的平面示意图。
图3B是根据本发明第三实施例的生物特征辨识装置的横截面示意图。
图4A是根据本发明第四实施例的生物特征辨识装置的平面示意图。
图4B是根据本发明第四实施例的生物特征辨识装置的横截面示意图。
附图标记如下：
1、2、3、4:生物特征辨识装置
10:背光模块
20:透明基板
30:透明盖板
100:穿透区
101:第一准直层
102:第二准直层
101H、201H、301H、401H:第一透光孔
102H、202H、302H、402H:第二透光孔
200:感测区
201:光检测器
201E:透明电极层
202:开关元件
202M:遮蔽金属层
202P:半导体层
202G:第一金属层
202S:第二金属层
BL:缓冲层
DL:数据线
ES1、ES2、ES3、ES4:准直结构
FG:手指
FP:指纹
GE:栅极电极
H1:距离
ILD1、ILD2:绝缘层
L1、L2:虚拟线
PL1、PL2:平坦化层
P1:虚拟点
P2:几何中心
SL:扫描线
W1:宽度
θ1、θ2:夹角
具体实施方式
参照图1A及图1B，图1A示出根据本发明第一实施例的生物特征辨识装置的一像素的平面示意图。图1B是沿着图1A中的线段AA’的横截面示意图。
生物特征辨识装置1包括背光模块10、光检测器201、开关元件202以及准直结构ES1，其中准直结构ES1设置于穿透区100，光检测器201以及开关元件202设置于感测区200，穿透区100与感测区200不相重叠。光检测器201、开关元件202以及准直结构ES1皆设置于背光模块10上。开关元件202电性连接光检测器201。准直结构ES1的数量为至少一个，且每一准直结构ES1具备第一透光孔101H以及第二透光孔102H。如图1A所示，生物特征辨识装置1的每一像素具备四个准直结构ES1。
开关元件202通过图案化半导体层202P、第一金属层202G以及第二金属层202S来定义，其中半导体层202P、第一金属层202G以及第二金属层202S的相邻两层之间还设置有绝缘层ILD1及ILD2。由于第二金属层202S以及半导体层202P之间设置有绝缘层ILD1及ILD2，为了实现需要的电连接关系，第二金属层202S通过贯穿绝缘层ILD1及ILD2的通孔以连接至半导体层202P。除此之外，开关元件202包括遮蔽金属层202M，遮蔽金属层202M被设置以避免半导体层202P因受背光模块10的照射而影响半导体层202P的特性。
如图1B所示，背光模块10朝不同方向射出多个光束，其中，依序穿过第一透光孔101H以及第二透光孔102H且被使用者的手指FG反射的光束得以入射光检测器201，使得生物特征辨识装置1得以辨识使用者的指纹FP。同样自背光模块10射出的大角度光束则受到准直结构ES1的阻挡而无法到达使用者的手指FG。
在本实施例中，第一透光孔101H以及第二透光孔102H分别由第一准直层101以及第二准直层102限定，且第一准直层101以及第二准直层102包括金属。遮蔽金属层202M与第一准直层101以及第一透光孔101H同层设置。第二准直层102电性连接生物特征辨识装置1的共同电极，以稳定电压，避免耦合。
本实施例提供的生物特征辨识装置1设置了准直结构ES1。并且，不同于公知技艺中准直膜(层)被设置为与光检测器重叠，准直结构ES1不与光检测器201重叠。具体而言，准直结构ES1的第一透光孔101H以及第二透光孔102H在背光模块10上的水平投影不重叠光检测器201在背光模块10上的水平投影，且遮蔽金属层202M与第一准直层101以及第一透光孔101H同层设置。因此得以减少工艺道数，且生物特征辨识装置1的厚度得以降低。
在本实施例中，第一透光孔101H与第二透光孔102H为圆形，且两透光孔在第一准直层101的法线方向上的距离H1与第一透光孔101H的宽度W1以及第二透光孔102H的宽度W1的比值落在5至10的范围内，以确保第一准直层101以及第二准直层102遮挡了大角度的斜向杂散光。在本实施例中，第一透光孔101H的宽度W1以及第二透光孔102H的宽度W1即为其直径。
生物特征辨识装置1还包括透明基板20、第一平坦化层PL1、第二平坦化层PL2及透明盖板30。透明基板20设置于背光模块10以及第一准直层101之间。第一平坦化层PL1设置于第二金属层202S以及光检测器201上，且第二准直层102设置于第一平坦化层PL1上。第二平坦化层PL2设置于第二准直层102上。透明盖板30设置于第二平坦化层PL2上，以提供使用者放置其手指FG，执行指纹辨识。
生物特征辨识装置1还包括透明电极层201E，电性连接光检测器201。透明电极层201E设置于第一准直层101以及第二准直层102之间，且通过第二准直层102电性连接至共同电极。但本发明不以此为限，在本发明的另一实施例中，透明电极层201E与第二准直层102之间设置有绝缘层，透明电极层201E与第二准直层102两者在感测区200内不电性连接，且在感测区200外各自连接至共同电极。第二准直层102在背光模块10上的水平投影部分重叠透明电极层201E在背光模块10上的水平投影。第二准直层102在背光模块10上的水平投影部分重叠光检测器201在背光模块10上的水平投影，以遮挡大角度的斜向杂散光，避免杂散光入射光检测器201。
在图1B中，开关元件202具有双栅极电极GE，但是本发明不以此为限。在其他实施例中，开关元件202只有一个栅极电极GE。除此之外，设置于光检测器201下方的半导体层202P与第一金属层202G之间具有储存电容，第一金属层202G与第二金属层202S之间具有储存电容，且第一准直层101于光检测器201下方具备开口，此开口在背光模块10上的水平投影至少部分重叠光检测器201在背光模块10上的水平投影，以避免噪声。
为了充分说明本发明的各种实施方式，将在下文描述本发明的其他实施例。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
参照图2A及图2B，图2A示出根据本发明第二实施例的生物特征辨识装置的一像素的平面示意图。图2B是沿着图2A中的线段AA’的横截面示意图。
生物特征辨识装置2包括背光模块10、光检测器201、开关元件202以及准直结构ES2。在本实施例中，第一准直层101以及第一透光孔201H与第二金属层202S同层设置，第二准直层102以及第二透光孔202H与开关元件202的遮蔽金属层202M同层设置。第一准直层101与第二准直层102电性连接，并电性连接至生物特征辨识装置2的共同电极，以稳定电压，避免耦合。
在本实施例中，半导体层202P设置于光检测器201以及遮蔽金属层202M之间。背光模块10射出的光束依序穿过第一透光孔201H以及第二透光孔202H，被使用者的手指FG反射而入射光检测器201。遮蔽金属层202M被设置以避免自使用者的手指FG反射的光入射半导体层202P。
第一金属层202G(双栅极电极GE)以及第二金属层202S设置于背光模块10以及半导体层202P之间。第一金属层202G在背光模块10上的水平投影部分重叠半导体层202P在背光模块10上的水平投影，第二金属层202S在背光模块10上的水平投影部分重叠半导体层202P在背光模块10上的水平投影，以避免半导体层202P因受背光模块10的照射而影响半导体层202P的特性。
在本发明一未示出的实施例中，半导体层202P在背光模块10上的水平投影可以完全落在第一金属层202G以及第二金属层202S两者在背光模块10上的水平投影内，以利用第一金属层202G以及第二金属层202S两者更完整地遮挡来自于背光模块10的光束，避免光束入射半导体层202P。
参照图3A至图3B，图3A是根据本发明第三实施例的生物特征辨识装置的一像素的平面示意图。图3B是沿着图3A中的线段AA’的横截面示意图。
生物特征辨识装置3包括背光模块10、光检测器201、开关元件202以及准直结构ES3。相较于图1A及图1B所示的生物特征辨识装置1，本实施例的准直结构ES3包括第一透光孔301H及第二透光孔302H，且两透光孔在背光模块10上的水平投影部分重叠。但本发明不以此为限，在本发明的其他实施例中，第一透光孔301H及第二透光孔302H两者在背光模块10上的水平投影互不重叠。
第一透光孔301H与第二透光孔302H为圆形，第一透光孔301H的中心与该第二透光孔302H的中心的连线构成第一虚拟线L1，第一虚拟线L1与第一准直层101的法线之间夹设有第一夹角θ1，第一夹角θ1的大小落在2度至63度的范围内，以控制仅让朝向光检测器201的斜向光通过，增加自手指反射进入光检测器201的光量。
第一虚拟线L1与透明盖板30远离背光模块10的表面相交于虚拟点P1，虚拟点P1与光检测器201的几何中心P2的连线构成第二虚拟线L2，第二虚拟线L2与第一准直层101的法线之间夹设有第二夹角θ2，第二夹角θ2的大小落在2度至63度的范围内。
参照图4A至图4B，图4A是根据本发明第四实施例的生物特征辨识装置的一像素的平面示意图。图4B是沿着图4A中的线段AA’的横截面示意图。
生物特征辨识装置4包括背光模块10、光检测器201、开关元件202以及准直结构ES4。相较于图1A及图1B所示的生物特征辨识装置1，本实施例的准直结构ES4包括第一透光孔401H及第二透光孔402H，且两透光孔在背光模块10上的水平投影互不重叠。第一透光孔401H以及第二透光孔402H皆为条形，且此条形与光检测器201靠近准直结构ES4的一侧的轮廓共形。如此一来，光检测器201在不同方向上与第一透光孔401H以及第二透光孔402H的距离相同，得以控制光检测器201在不同方向上的收光效果的均匀性。
综上所述，本发明实施例提供的生物特征辨识装置以准直结构取代准直膜。准直结构的第一透光孔以及第二透光孔在背光模块上的水平投影不重叠光检测器的水平投影，相较于公知技艺，减少工艺道数，还降低了辨识装置的厚度。

Claims (17)

1.一种生物特征辨识装置，包括：
一背光模块；
一光检测器，设置于该背光模块上；
一开关元件，设置于该背光模块上，且电性连接该光检测器；以及
至少一准直结构，设置于该背光模块上且具备一第一透光孔以及一第二透光孔，
其中该第一透光孔以及该第二透光孔在该背光模块上的水平投影不重叠该光检测器在该背光模块上的水平投影。
2.如权利要求1所述的生物特征辨识装置，其中该开关元件包括一半导体层以及一遮蔽金属层，该遮蔽金属层被设置以避免该半导体层受该背光模块的照射，且该遮蔽金属层与该第一透光孔以及该第二透光孔中的一个同层设置。
3.如权利要求1所述的生物特征辨识装置，其中该第一透光孔以及该第二透光孔分别由一第一准直层以及一第二准直层限定，且该第一准直层以及该第二准直层包括金属。
4.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该第二准直层电性连接该生物特征辨识装置的一共同电极。
5.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该第一透光孔与该第二透光孔在该第一准直层的法线方向上的距离与该第一透光孔以及该第二透光孔中的一个的宽度的比值落在5至10的范围内。
6.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该第一透光孔与该第二透光孔为圆形，该第一透光孔的中心与该第二透光孔的中心的连线构成一第一虚拟线，该第一虚拟线与该第一准直层的法线之间夹设有一第一夹角，该第一夹角的大小落在2度至63度的范围内。
7.如权利要求6所述的生物特征辨识装置，还包括一透明盖板，该开关元件位于该背光模块以及该透明盖板之间，该第一虚拟线与该透明盖板远离该背光模块的一表面相交于一虚拟点，该虚拟点与该光检测器的一几何中心的连线构成一第二虚拟线，该第二虚拟线与该第一准直层的法线之间夹设有一第二夹角，该第二夹角的大小落在2度至63度的范围内。
8.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该开关元件包括一第一金属层、一第二金属层以及一半导体层，且该第一准直层与该第二金属层同层设置。
9.如权利要求8所述的生物特征辨识装置，其中该第一金属层在该背光模块上的水平投影部分重叠该半导体层在该背光模块上的水平投影，且该第一金属层设置于该背光模块以及该半导体层之间。
10.如权利要求8所述的生物特征辨识装置，其中该第二金属层在该背光模块上的水平投影部分重叠该半导体层在该背光模块上的水平投影，且该第二金属层设置于该背光模块以及该半导体层之间。
11.如权利要求8所述的生物特征辨识装置，该开关元件还包括一遮蔽金属层，且该半导体层设置于该光检测器以及该遮蔽金属层之间。
12.如权利要求8所述的生物特征辨识装置，其中该半导体层在该背光模块上的水平投影完全落在该第一金属层以及该第二金属层在该背光模块上的水平投影内。
13.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该第二准直层在该背光模块上的水平投影部分重叠该光检测器在该背光模块上的水平投影。
14.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，还包括一透明电极层，电性连接该光检测器，该透明电极层设置于该第一准直层以及该第二准直层之间，且该第二准直层在该背光模块上的水平投影部分重叠该透明电极层在该背光模块上的水平投影。
15.如权利要求3所述的生物特征辨识装置，其中该第一准直层具备一开口，该开口在该背光模块上的水平投影至少部分重叠该光检测器在该背光模块上的水平投影。
16.如权利要求1所述的生物特征辨识装置，其中该第一透光孔以及该第二透光孔皆为一条形，且该条形与该光检测器的至少一部分轮廓共形。
17.如权利要求1所述的生物特征辨识装置，其中该第一透光孔以及该第二透光孔在该背光模块上的水平投影互不重叠。
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