CN116721443A - 生物特征识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物特征识别装置，包括感光元件层、第一准直结构层、第一微透镜层以及第二准直结构层。第一微透镜层具备多个第一微透镜，每一第一微透镜具有横向尺寸L₂。第一准直结构层具备多个第一透光孔。第二准直结构层具备多个第二透光孔，且每一第二透光孔具有横向尺寸L₁。第一准直结构层以及第一微透镜层之间的距离为H₁，且第一微透镜层与第二准直结构层之间的距离为H₂。生物特征识别装置满足条件式H₁、H₂>0以及，其中FOV为生物特征识别装置的视场。

Description

生物特征识别装置

技术领域

本发明涉及一种生物特征识别装置。

背景技术

屏下式指纹识别装置所侦测的指纹信号是通过显示面板的透光区传递到下方，经由其下方的微镜层收集后，再入射感光元件层的各感光元件。为了降低侧向光所造成的噪声问题，通常会在微镜层与感光元件层之间配置多个准直结构层。然而，受限于微镜层与感光元件层之间的空间太小，该些准直结构层彼此间距太小，无法明显地阻隔侧向光。此外，连续层叠的多个准直结构层需要较高的制造成本。

发明内容

本发明提供一种生物特征识别装置以及显示设备，不需要连续配置多个准直结构层，降低制造成本，且能够明显地阻隔侧向光，有效地提高信噪比。

根据本发明一实施例，提供一种生物特征识别装置，包括由下至上依序层叠配置的感光元件层、第一准直结构层、平坦层、第一微透镜层以及第二准直结构层，其中第一微透镜层具备多个第一微透镜，每一第一微透镜具有横向尺寸L₂，第一准直结构层具备多个第一透光孔，且每一第一透光孔具有横向尺寸L₃，第二准直结构层具备多个第二透光孔，且每一第二透光孔具有横向尺寸L₁，第一准直结构层以及第一微透镜层之间的距离为H₁，且第一微透镜层与第二准直结构层之间的距离为H₂。感光元件层具备多个感光元件，多个感光元件、多个第一透光孔、多个第一微透镜以及多个第二透光孔相对应，且生物特征识别装置满足条件式H₁、H₂>0以及

，其中FOV为生物特征识别装置的视场。

根据本发明另一实施例，提供一种显示设备，包括生物特征识别装置以及显示面板。显示面板配置于生物特征识别装置上。显示面板提供照明光束以照射生物特征，且生物特征识别装置感测来自生物特征的反射光束，以产生生物特征信息。

基于上述，在本发明实施例提供的生物特征识别装置以及显示设备中，第一准直结构层以及第二准直结构层分别配置于第一微透镜层的不同侧，相较于现有技术将第一准直结构层以及第二准直结构层连续层叠配置于感光元件层以及第一微透镜层之间的状况，结构较简单，感光元件层与第一微透镜层之间只有单一个准直结构层(即，第一准直结构层)，因而避免了连续层叠多个准直结构层所需的高制造成本。此外，第一准直结构层以及第一微透镜层之间的距离以及第一微透镜层与第二准直结构层之间的距离都大于0。相较于现有技术将第一准直结构层以及第二准直结构层连续层叠配置于感光元件层以及第一微透镜层之间的状况，本发明实施例提供的第一准直结构层以及第二准直结构层之间具有足够大的距离，使得侧向光得以有效的被阻隔，大幅提高信噪比。并且，本发明实施例提供的生物特征识别装置以及显示设备还满足条件式

，得以侦测足够的光量，避免过长的识别时间，提升使用者的体验品质，并在制造过程中具备足够的对位裕度。

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，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的实施例的显示设备的示意图；

图2至图5是本发明的实施例的生物特征识别装置的示意图。

符号说明

1:显示设备

100、100A、100B、100C、100D:生物特征识别装置

101:感光元件层

102:第一准直结构层

102H:第一透光孔

103:平坦层

104、107:第一微透镜层

105:第二准直结构层

105H:第二透光孔

106:透明基板

108:第二微透镜层

200:显示面板

201:发光层

202:透明保护层

300:保护层

FOV:视场

H、H₄、H₅:纵向高度

H₀、H₁、h₁、H₂、h₃:距离

ML、ML1:第一微透镜

ML2:第二微透镜

L:光束

L₁、L₂、L₃、L₄:横向尺寸

PD:感光元件

具体实施方式

参照图1，根据本发明实施例，显示设备1包括生物特征识别装置100以及显示面板200。显示面板200配置于生物特征识别装置100上。显示面板200包括发光层201以及透明保护层202，发光层201发出光束L，光束L受到待识别的生物特征(如，指纹)反射后入射生物特征识别装置100，对应产生生物特征信息，以识别生物特征。接下来请参照图2至图5，上述的生物特征识别装置100可以由下述的各种实施例中的生物特征识别装置100A、100B、100C或100D来实现。

参照图2。在图2所绘示的横截面图中，生物特征识别装置100A包括由下至上依序层叠配置的感光元件层101、第一准直结构层102、平坦层103、第一微透镜层104、第二准直结构层105以及透明基板106，其中平坦层103与透明基板106之间通过多个间隔件(未绘示)支撑，以间隔两者。感光元件层101与第一准直结构层102之间的距离为H₀。

第一微透镜层104具备多个第一微透镜ML，每一第一微透镜ML具有横向尺寸L₂以及纵向高度H，其中横向尺寸L₂为横向最大宽度，纵向高度H为纵向最大高度。在本实施例中，每一第一微透镜ML的上表面为一球面的一部分，且第一微透镜ML符合条件式：

，其中R₀为该球面的曲率半径。在一些实施例中，第一微透镜ML的横向尺寸L₂落在10微米至30微米的范围内。

第一准直结构层102具备多个第一透光孔102H，且每一第一透光孔102H具有横向尺寸L₃(即，宽度L₃)。第二准直结构层105具备多个第二透光孔105H，且每一第二透光孔105H具有横向尺寸L₁。第一准直结构层102以及第一微透镜层104之间的距离为H₁，且第一微透镜层104与第二准直结构层105之间的距离为H₂。感光元件层101具备多个感光元件PD。多个感光元件PD、多个第一透光孔102H、多个第一微透镜ML以及多个第二透光孔105H相对应，也就是说，一个感光元件PD、一个第一透光孔102H、一个第一微透镜ML以及一个第二透光孔105H相对齐。在一些实施例中，第一微透镜层104与第二准直结构层105之间的距离H₂落在5微米至10微米的范围内。并且，生物特征识别装置100A满足条件式H₁、H₂>0以及

，其中FOV为生物特征识别装置100A的视场。根据本发明一些实施例，视场FOV落在3度至10度的范围内。在一些实施例中，第一透光孔102H的横向尺寸L₃落在2微米至5微米的范围内，并且，根据生物特征识别装置100A的视场FOV的大小(以3度至10度的范围为例)、第一微透镜层104与第二准直结构层105之间的距离H₂(以5微米至10微米的范围为例)以及制作工艺变异(以±3μm为例)，第二透光孔105H的横向尺寸L₁符合条件式：

L₂≤L₁≤L₂+5μm

，其中L₂为第一微透镜ML的横向尺寸。

具体而言，请参照图2，感光元件层101以及第一微透镜层104之间只有一层准直结构层(即，第一准直结构层102)，相较于现有技术将感光元件层101以及第一微透镜层104之间配置多层准直结构层的状况，本发明实施例提供的生物特征识别装置100A的结构简单，避免了连续层叠多个准直结构层所需的高制造成本。

还应当说明的是，第一准直结构层102以及第一微透镜层104之间的距离H₁以及第一微透镜层104与第二准直结构层105之间的距离H₂都大于0。相较于现有技术将第一准直结构层102以及第二准直结构层105连续层叠配置于感光元件层101以及第一微透镜层104之间的状况，本发明实施例提供的生物特征识别装置100A的第一准直结构层102以及第二准直结构层105之间具有足够大的距离H₁+H₂，而不会受限于感光元件层101以及第一微透镜层104之间的空间，使得侧向光得以有效的被阻隔，大幅提高信噪比。

再者，由于第二透光孔105H的横向尺寸L₁大于第一微透镜ML的横向尺寸L₂，并且根据图2所示的几何关系，横向尺寸L₁、L₂符合条件式

，因此本发明实施例提供的生物特征识别装置100A得以侦测足够的光量，避免过长的识别时间，提升使用者的体验品质，并在制造过程中具备足够的对位裕度。

此外，由于第一准直结构层102以及第二准直结构层105被配置于第一微透镜层104的不同侧，相较于现有技术将第一准直结构层102以及第二准直结构层105连续层叠配置于感光元件层101以及第一微透镜层104之间因而需要考虑各层之间的应力的情况，本发明实施例提供的生物特征识别装置100A的第一准直结构层102的材料可以不同于第二准直结构层105的材料，不必受限于将第一准直结构层102的材料以及第二准直结构层105的材料配置为相同。在一些实施例中，第一准直结构层102的材料可以包括金属氧化物以及金属，而第二准直结构层105的材料可以包括深色树脂。由于第二准直结构层105的材料不必受限于包括金属氧化物及金属，因此制造成本可以被降低。

同样参照图2，在本实施例中，第一准直结构102层配置于平坦层103的下表面上，第一微透镜层104配置于平坦层103的上表面上，平坦层103的厚度为H₁，且第一微透镜层104与平坦层103一体成形配置，材料相同。

根据关于透镜成像的光学原理，在本发明一实施例中，特征识别装置100A还满足条件式：

，其中N₁为平坦层103以及第一微透镜层104的折射率，R₀为第一微透镜ML的曲率半径。

在本发明一实施例中，特征识别装置100A还满足下列条件式，以提高信噪比：

。

为了充分说明本发明的各种实施态样，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3，其绘示根据本发明一实施例的生物特征识别装置的示意图。在图3所绘示的横截面图中，生物特征识别装置100B包括由下至上依序层叠配置的感光元件层101、第一准直结构层102、平坦层103、第一微透镜层104、透明基板106以及第二准直结构层105。生物特征识别装置100B相较于生物特征识别装置100A的差别在于，可以将第二准直结构层105配置于透明基板106的上表面。上述生物特征识别装置100A所符合的条件式同样为生物特征识别装置100B所符合，于此不赘述。

参照图4，其绘示根据本发明一实施例的生物特征识别装置的示意图。在图4所绘示的横截面图中，生物特征识别装置100C包括由下至上依序层叠配置的感光元件层101、第一准直结构层102、平坦层103、第二微透镜层108、第一微透镜层107、保护层300、第二准直结构层105以及透明基板106。

第一微透镜层107具备多个第一微透镜ML1，每一第一微透镜ML1具有横向尺寸L₂以及纵向高度H₅，其中横向尺寸L₂为横向最大宽度，纵向高度H₅为纵向最大高度。在本实施例中，每一第一微透镜ML1的上表面为一球面的一部分，且第一微透镜ML1符合条件式：

，其中R₁为该球面的曲率半径。

第二微透镜层108具备多个第二微透镜ML2，每一第二微透镜ML2具有横向尺寸L₄以及纵向高度H₄，其中横向尺寸L₄为横向最大宽度，纵向高度H₄为纵向最大高度。在本实施例中，每一第二微透镜ML2的上表面为一球面的一部分，且第二微透镜ML2符合条件式：

，其中R₂为该球面的曲率半径。

第一准直结构层102具备多个第一透光孔102H，且每一第一透光孔102H具有横向尺寸L₃(即，宽度L₃)。第二准直结构层105具备多个第二透光孔105H，且每一第二透光孔105H具有横向尺寸L₁。第一准直结构层102以及第二微透镜层108之间的距离为h₁，第二微透镜层108以及第一微透镜层107之间的距离为h₃，第一准直结构层102以及第一微透镜层107之间的距离为H1，且第一微透镜层107以及第二准直结构层105之间的距离为H₂。感光元件层101具备多个感光元件PD。多个感光元件PD、多个第一透光孔102H、多个第一微透镜ML1、多个第二微透镜ML2以及多个第二透光孔105H相对应，且生物特征识别装置100C满足条件式H₁、H₂>0以及

，其中FOV为生物特征识别装置100C的视场。根据本发明一些实施例，视场FOV落在3度至10度的范围内。第二微透镜层108以及第一微透镜层107之间的距离h₃落在5微米至10微米的范围内。第一透光孔102H的横向尺寸L₃落在2微米至5微米的范围内。并且，根据生物特征识别装置100C的视场FOV的大小(以3度至10度的范围为例)、第一微透镜层107与第二准直结构层105之间的距离H₂以及制作工艺变异(以±3μm为例)，第二透光孔105H的横向尺寸L₁符合条件式：

L₂≤L₁≤L₂+5μm

，其中L₂为第一微透镜ML1的横向尺寸。在一些实施例中，第一微透镜ML1的横向尺寸L₂以及第二微透镜ML2的横向尺寸L₄落在10微米至30微米的范围内。

同样参照图4，在本实施例中，第一准直结构102层配置于平坦层103的下表面上，第二微透镜层108配置于平坦层103的上表面上，平坦层103的厚度为h₁，小于第一准直结构层102以及第一微透镜层107之间的距离H₁，且第二微透镜层108与平坦层103一体成形配置，材料相同。

相较于图2所示的生物特征识别装置100A，生物特征识别装置100C的第二微透镜层108可以使入射光更准直，且生物特征识别装置100C还满足条件式：

L₂≥L₄>L₃

，其中L₄为每一第二微透镜ML2的横向尺寸。

参照图5，其绘示根据本发明一实施例的生物特征识别装置的示意图。在图5所绘示的横截面图中，生物特征识别装置100D包括由下至上依序层叠配置的感光元件层101、第一准直结构层102、平坦层103、第二微透镜层108、第一微透镜层107、透明基板106以及第二准直结构层105。生物特征识别装置100D相较于生物特征识别装置100C的差别在于，可以将第二准直结构层105配置于透明基板106的上表面。上述生物特征识别装置100C所符合的条件式同样为生物特征识别装置100D所符合，于此不赘述。

综上所述，本发明实施例提供的生物特征识别装置以及显示设备中，第一准直结构层以及第二准直结构层分别配置于第一微透镜层的不同侧，相较于现有技术将第一准直结构层以及第二准直结构层连续层叠配置于感光元件层以及第一微透镜层之间的状况，结构较简单，感光元件层与第一微透镜层之间只有单一个准直结构层，因而避免了连续层叠多个准直结构层所需的高制造成本。此外，第一准直结构层以及第一微透镜层之间的距离以及第一微透镜层与第二准直结构层之间的距离都大于0。相较于现有技术将第一准直结构层以及第二准直结构层连续层叠配置于感光元件层以及第一微透镜层之间的状况，本发明实施例提供的第一准直结构层以及第二准直结构层之间具有足够大的距离，使得侧向光得以有效的被阻隔，大幅提高信噪比。并且，本发明实施例提供的生物特征识别装置以及显示设备还满足条件式

，得以侦测足够的光量，避免过长的识别时间，提升使用者的体验品质，并在制造过程中具备足够的对位裕度。

Claims (10)

1.一种生物特征识别装置，包括由下至上依序层叠配置的感光元件层、第一准直结构层、平坦层、第一微透镜层以及第二准直结构层，其中

所述第一微透镜层具备多个第一微透镜，每一所述第一微透镜具有横向尺寸L₂，所述第一准直结构层具备多个第一透光孔，且每一所述第一透光孔具有横向尺寸L₃，所述第二准直结构层具备多个第二透光孔，且每一所述第二透光孔具有横向尺寸L₁，所述第一准直结构层以及所述第一微透镜层之间的距离为H₁，且所述第一微透镜层与所述第二准直结构层之间的距离为H₂，

所述感光元件层具备多个感光元件，所述多个感光元件、所述多个第一透光孔、所述多个第一微透镜以及所述多个第二透光孔相对应，且

所述生物特征识别装置满足条件式H₁、H₂>0以及

其中FOV为所述生物特征识别装置的视场。

2.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其中所述生物特征识别装置的视场FOV落在3度至10度的范围内。

3.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其中所述感光元件层以及所述第一微透镜层之间的准直结构层的数量是一个。

4.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其中所述第一准直结构层的材料不同于所述第二准直结构层的材料。

5.如权利要求4所述的生物特征识别装置，其中所述第一准直结构层的材料包括金属氧化物以及金属，且所述第二准直结构层的材料包括深色树脂。

6.如权利要求1所述的生物特征识别装置，其中所述第一准直结构层配置于所述平坦层的下表面上，所述第一微透镜层配置于所述平坦层的上表面上，所述平坦层的厚度为H₁，且所述第一微透镜层的材料与所述平坦层的材料相同。

7.如权利要求6所述的生物特征识别装置，其中所述生物特征识别装置还满足条件式：

，

其中N₁为所述平坦层以及所述第一微透镜层的折射率，R₀为每一所述第一微透镜的曲率半径。

8.如权利要求7所述的生物特征识别装置，其中所述生物特征识别装置还满足条件式：

。

9.如权利要求1所述的生物特征识别装置，还包括第二微透镜层，配置于所述第一准直结构层以及所述第一微透镜层之间，其中所述第一准直结构层配置于所述平坦层的下表面上，所述第二微透镜层配置于所述平坦层的上表面上。

10.如权利要求9所述的生物特征识别装置，其中所述第二微透镜层具备多个第二微透镜，所述生物特征识别装置还满足条件式：

L₂≥L₄>L₃，

其中L₄为每一所述第二微透镜的横向尺寸。