CN212873512U - 取像装置、使用其的电子装置与内嵌式显示装置 - Google Patents

Abstract

一种取像装置、使用其的电子装置与内嵌式显示装置，其中取像装置，其包括盖板、设置于盖板下的光源、设置于盖板下的感光单元以及设置于盖板下的遮光结构，其中光源用于发射光束至盖板，且遮光结构用于阻挡光源发出的光束中无法投射至盖板上的物件以生成生物特征影像者。

Description

取像装置、使用其的电子装置与内嵌式显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于获取生物特征影像的取像装置，且特别是一种能够设置于盖板（例如，显示面板、触控显示面板或指压板）下的取像装置与使用此取像装置而具有生物特征辨识功能的电子装置，另外，本实用新型还涉及使用上述取像装置的液晶显示装置。

背景技术

指纹辨识装置有分电容式与光学式，电容式的指纹辨识装置主要透过多个触碰点的电容变化来记录指纹特征，而光学式的指纹辨识装置则是直接地获取指纹影像来记录指纹特征。电容式的指纹辨识装置容易受到湿气或其它电子噪声影响，而有误判问题。再者，采用电容式的指纹辨识装置的电子装置（如智能型手机或平板）若有贴设保护贴或钢化玻璃之类的物品，则可能导致电容式的指纹辨识装置无法辨识出指纹。

光学式的指纹辨识装置虽可以解决因贴设保护贴或钢化玻璃而无法辨识指纹的技术问题，但是现有光学式的指纹辨识装置中的取像装置则仍有取像质量不佳，举例来说，光源进入取像装置中的导光元件时，部分入射角度的光束不但无法到达手指被反射，还可能在导光元件中传递，并造成串扰。因此，现有作法是使用后面的运算电路来修正取得的生物特征影像以进行正确判读，但此作法需要设计优良的算法，且能够增加的判读精确率也有限制。除此之外，为了电子装置的小型化的要求与趋势，取像装置也必须微型化（即，体积需要更小且厚度需要更薄），然而，即使取像装置变薄，但取像装置与显示装置贴合后，仍造成厚度增加的技术问题。

实用新型内容

基于前述其中一个目的，本实用新型提供一种取像装置，其包括盖板、设置于所述盖板下的光源、设置于所述盖板下的感光单元以及设置于所述盖板下的遮光结构，其中所述光源用于发射光束至所述盖板，且所述遮光结构用于阻挡所述光源发出的光束中无法投射至所述盖板上的物件以生成生物特征影像者。

于其中一个实施例，所述遮光结构包括其顶部具有开口的遮光架。遮光架设置于所述盖板下及所述感光单元上，且其底部具有第一透光孔以暴露所述感光单元。所述盖板的底面具有遮光层，并形成第二透光孔于遮光架的一侧与所述遮光层之间，且所述光源发出的部分光束通过所述第二透光孔后被所述物件反射后，接着进入所述遮光架内部并通过所述第一透光孔后，被所述感光单元接收。

于其中一个实施例，所述遮光结构包括光机元件。光机元件设置于所述盖板下与所述感光单元上，并形成有光学机构。所述光源位于所述光机元件的一侧或底面，并对应于所述光学机构。所述盖板的底面两侧设有遮光层，或者，所述光学机构上设有所述遮光层。

于其中一个实施例，所述遮光结构包括挡墙。挡墙设置于所述盖板之下，并位于所述感光单元与所述光源之间。

另外，本实用新型还提供使用上述取像装置的电子装置与内嵌式液晶显示装置。

简言之，本实用新型提供了多个不同的取像装置，其分别透过遮光架、挡墙与光机元件来阻挡光源的光束中无法用于生成生物特征影像者，以减少串扰，从而提升取像质量。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能更明显易懂，配合所附图示，做详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图2是本实用新型第二实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图3是本实用新型第三实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图4是本实用新型第四实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图5是本实用新型第五实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图6是本实用新型第六实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图7是本实用新型第七实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图8是本实用新型第八实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图9是本实用新型第九实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图10是本实用新型第十实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图11是本实用新型第十一实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图12是本实用新型第十二实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图13是光束散射的示意图。

图14是取像装置未设置挡墙的堆栈结构示意图。

图15是取像装置设置有挡墙的堆栈结构示意图。

图16是本实用新型第十三实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图17是本实用新型第十四实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图18是本实用新型第十五实施例的取像装置的堆栈结构示意图。

图19是本实用新型创作一取像装置的第十六实施例示意图。

图20是本实用新型创作一取像装置的第十七实施例示意图。

图21是本实用新型创作一取像装置的第十八实施例示意图。

图22是本实用新型创作一取像装置的第十九实施例示意图。

图23是本实用新型创作一取像装置的第二十实施例示意图。

图24是本实用新型创作一取像装置的第二十一实施例示意图。

图25是本实用新型创作一取像装置的第二十二实施例示意图。

图26是本实用新型创作一电子装置的第二十三实施例示意图。

其中：

100～109、200～204：取像装置110：感光单元

120：遮光架130：盖板

131、131A、162、230：遮光层140：光源

150：盖体160：光机元件

161：光学机构170：角度筛选元件

210：挡墙220：微结构层

240：准直层AD1、AD2：胶黏层

D1：第一方向D2：第二方向

DD0、DD1、DD2：距离F：手指

FP：指纹NL：法线

LB、LT1、LT2、LTN、LTS、RTS：光束O1、O2、O4：透光孔

O3：开口RB：反射物

SPT：光斑SUB：基板

α：入射角β：夹角

1000：电子装置10：盖板

11：遮蔽层12：透光区域

13：微透镜阵列15：导光元件

20：光源30：基板

30A：第一基板30B：第二基板

40：取像器S1：第一表面

S2：第二表面S3：第三表面

TS：上表面CS：连接面

SS：斜面300：取像装置

400：取像装置500：取像装置

600：取像装置700：取像装置

800：取像装置900：取像装置

AG：空气间隙层BS：下表面

SP：平面OBJ：待测物件。

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本实用新型做一详细说明，说明如后。

本实用新型实施例提供多个取像装置，其系用于获取生物特征影像，例如，手指血糖影像、手指血氧影像、手指指纹影像与手指静脉影像等，以让后端的控制电路得以根据生物特征影像识别使用者或判读使用者的生理状况。所述取像装置经过设计出特定的遮光结构后，可以减少光源的部分光束造成的串扰。

于其中几个实施例中，所述取像装置的感光单元上设有遮光架（即遮光结构包括遮光架），遮光架底部开设有透光孔，以暴露所述感光单元。由于遮光架可以遮蔽与生物特征影像无关的光束，即遮蔽未被取像装置上的物件（例如，手指）反射的光源的部分光束，因此，整体取像质量可以获得改善。

于其中另几个实施例中，所述取像装置具有光机元件（即遮光结构包括光机元件）。光源发出的光束入射到光机元件时，会与光机元件的切面具有一个入射角度，其中在光机元件中无法被反射与透射至取像装置上的物件（例如，手指）的部分入射角度的光束会被透射至光机元件外的遮光层，仅有在光机元件中能被反射并透射至取像装置上的物件的部分入射角度的光束会被取像装置上的物件反射，并透过光机元件传递至光机元件附近的感光单元，以获取生物特征影像。如此，可以减少非关联于生物特征影像的光束造成的串扰。进一步地说，当光源的光轴对应于光机元件的横轴与纵轴时，光源的扩散角为42至65度的光束可以透过光机元件被物件所反射，并于感光单元形成生物特征影像。

于其中又几个实施例中，光源与感光单元之间具有挡墙（即遮光结构包括挡墙）。由于挡墙可以遮蔽与生物特征影像无关的光束，即遮蔽未被取像装置上的物件（例如，手指）反射的光源的部分光束，因此，整体取像质量可以获得改善。

首先，请参照图1，于第一实施例中，取像装置100包括感光单元110、顶部具有开口O3的遮光架120、盖板130与光源140。于第一方向D1，遮光架120与光源140设置于盖板130之下，感光单元110设置于遮光架120之下，以及遮光架120的底部开设有透光孔O2以暴露其下的感光单元110的一部分。于垂直第一方向D1的第二方向D2，盖板130底面两侧设有遮光层131，遮光架120位于盖板130底面两侧的遮光层131之间，光源140位于遮光架120的一侧与遮光层131之间，并发出光束穿透遮光架120的一侧与遮光层131之间形成的透光孔O1。

于此实施例中，感光单元110可以是影像撷取单元或光传感器，且其顶部更可以具有微结构透镜，以增加取像质量，但本实用新型不以此为限制。遮光架120可由高反射率的材质构成（但本实用新型不以此为限），以让取像装置100上的物件（例如，手指，但不以此为限制）所反射的光束可在遮光架120内反射后通过透光孔O2。盖板130可以是任何材质的透明板或半透明板，例如玻璃、指压板、塑胶板、压克力板、显示面板或触控显示面板，且本实用新型不以此为限制。遮光层131可以是吸光油墨形成的吸光层或者是可以反射光线的反光层，亦即遮光层131由高反射率或高吸光率的材质构成，且本实用新型不以此为限制。光源140可以是红外线光源、可见光光源或其它类型的光源，甚至可以是液晶显示装置之背光源的其中一个，或透过其它导光元件引导背光源形成的光源，总之，光源140的类型非用以限制本实用新型。

光源140发出的光束的一部分会通过透光孔O1之外，其它另外一部分的光束会被遮光层131与遮光架120所阻挡，故不会影响通过透光孔O1并被物件反射至感光单元110的光束。换言之，遮光层131与遮光架120可以阻挡与生物特征图像无关联的光束所造成的串扰，从而提升取像质量。于此实施例中，较佳地，于第二方向D2，盖板130对应遮光架120的区域可以定义为取像装置100用于获取物件的生物特征影像的感测区域，但不以为限制，基本上，盖板130上非对应于遮光层131的区域都可以作为感测区域。另外，当物件为手指时，于此实施例中，所述生物特征影像是通过指内漫射取像的方式获得。换言之，光束自光源140投射到手指，并在指内漫射后，反射到遮光架120的内部，然后直接或透过遮光架140内部的反射被感光单元110所接收，以产生相应的生物特征影像。再者，于第一实施例中，光源140是斜向设置，使其光轴与盖板130之间的夹角β实质上非为垂直角度，且遮光层131仅位于盖板130底面两侧，但本发明不以此为限制。

请参照图2，于第二实施例中，于第二方向D2上，除了盖板130底面两侧设有遮光层131外，取像装置101的盖板130还设有位于盖板130底面左侧的遮光层131与遮光架120之间的遮光层131A，且位于遮光架120左侧的遮光层131及131A之间形成可供光束通过的透光孔O1。另外，于此实施例中，光源140设置成其光轴与盖板130之间的夹角β实质上为90度，且盖板130上非对应于两侧遮光层131并包括透光孔O1的区域可以作为感测区域，如此，光束通过透光孔O1，在手指F进行指内漫射后，反射到遮光架120的内部，然后直接或透过遮光架140内部的反射被感光单元110所接收，以产生相应的生物特征影像，例如，对应手指F的指纹FP的指纹影像。

请参照图3，不同于第二实施例，盖板130上的感测区域更设有盖体150，即取像装置102在第一方向上D1更包括设置于所述盖板130上的盖体150，且于第二方向上D2，盖体150的遮蔽区域涵盖所述遮光架120的区域，其中盖体150可由高反射率或高吸光率的材质构成，且本实用新型不以此为限制。盖体150的设置目的在于阻挡外部环境的光束，使其不会进入到遮光架120的内部，以来提升取像质量。

附带一提的是，图1至图3的取像装置100～102可以作为电子装置的一部分（即电子装置包括取像装置100～102及多个硬件电路），其中电子装置可以门锁装置、打卡装置、自动提款装置、笔电、手机、操作机台或其它类型的电子装置，且本实用新型不以此为限制。

附带说明的是，虽然盖板130可以是显示面板或触控显示面板，但在盖板130不为显示面板与触控显示面板的情况下，取像装置100～102可以整合于液晶显示面板的各层中（即取像装置100～102作为液晶显示面板的一部分），以形成嵌入式液晶显示装置。更进一步地说，遮光架120与感光单元110可以形成于薄膜晶体管层中，盖板130可以是前透明基板，以及遮光层131可以由油墨层形成的黑矩阵（black matrix）来构成。光源140可以形成薄膜晶体管层中，或者可以是透过其它导光元件引导背光源形成的光源。除此之外，为了使得物件反射的光束可以通过液晶层，彩色滤光片层更可以选择性地开设有孔洞，以对应取像装置101～102。或者，液晶层中对应取像装置101～102的液晶可以被薄膜晶体管层的晶体管控制，以让物件反射的光束可以顺利地通过液晶层。较佳地，用于控制液晶层中对应取像装置101～102的液晶之晶体管的可以是每隔数个帧才被开启，以控制相应的液晶偏转，而能够充分透光。

接着，请参照图4，于第四实施例中，取像装置103包括感光单元110、盖板130、光源140与光机元件160。于第一方向D1，光机元件160与光源140设置于盖板130之下，感光单元110设置于光机元件160之下。于垂直第一方向D1的第二方向D2，盖板130底面两侧设有遮光层131，感光单元110位于两遮光层131之间，光源140设置于光机元件160的一侧（例如，左侧，但不以此为限制），光源140的光轴与光机元件160之间的夹角实质上为90度。光机元件160对应光源140的一侧的顶面（即顶面左侧，但不以此为限制）设有光学机构161，且于第一方向D1，光学机构161位于遮光层131之下。附带一提的是，于第一方向D1，光机元件160与盖板130之间可以透过胶黏层AD1接合，以及感光单元110与光机元件160之间可以透过胶黏层AD2黏贴接合，但本实用新型不以上述接合方式为限制。

于第二方向D2，盖板130位于遮光层131之间的区域对应有感光单元110，故此区域可以定义为取像装置103用于获取物件的生物特征影像的感测区域。遮光层131于此实施例为吸光油墨形成的吸光层，光源140发出的光束LB与光机元件160之间具有入射角α，且光学机构161用于让不在特定角度范围之入射角α的光束LB透射至遮光层131，而不让其在光机元件160内反射。仅有特定角度范围之入射角α的光束LB可以透过光机元件160反射并投射至物件，且被物件反射的光束才可以被感光单元110感测，以获取生物特征影像。因此，光学机构161让不在特定角度范围之入射角α的光束LB透射至遮光层131的做法，可以有效地减少串扰，即减少非与生物特征影像关联的光束被感光单元110接收。附带一提的是，于此实施例中，上述入射角α会等同于光源140的扩散角，因此，于第四实施例中，特定角度范围的扩散角的光束LB才能够被物件反射，并形成生物特征影像。上述特定角度范围可以是35～70度（包括35度与70度），且较佳地，可以是42～65度（包括42度与65度）。

请参照图5，第五实施例大致上与第四实施例相似，仅在于光源140设置有所差异。于第五实施例中，取像装置104的光源140设置于光机元件160底面之下并对应于光学机构161，且其光轴与盖板130之间的夹角β实质上为90度。于此实施例中，入射角α会等同于光源140的光束的扩散角，因此，于第五实施例中，特定角度范围的扩散角的光束LB才能够被物件反射，并形成生物特征影像。上述特定角度范围可以是35～70度（包括35度与70度），且较佳地，可以是42～65度（包括42度与65度）。

接着，请参照图6，第六实施例大致上与第四实施例相似，其差异仅在于，取像装置105的盖板130的底面两侧不具有遮光层131，但是光机元件160的光学机构161上设有遮光层162。简单地说，本实用新型可以不限制遮光层131与遮光层162的设置位置，此设置位置可以是能使非与生物特征影像关联的光束不产生串扰的任一处位置。

接着，请参照图7，第七实施例大致上与第五实施例相似，其差异仅在于，取像装置106的盖板130的底面两侧不具有遮光层131，但是光机元件160的光学机构161上设有遮光层162。简单地说，本实用新型可以不限制遮光层131与162的设置位置，此设置位置可以是能使非与生物特征影像关联的光束不产生串扰的任一处位置。

请接着参照图8，第八实施例大致上与第四实施例相似，仅在于取像装置107额外地设有以微结构透镜形成的角度筛选元件170。角度筛选元件170设置于光机元件160的一侧与光源140之间，且其用于使另一特定角度范围之扩散角之光源的光束可以通过，其中另一特定角度范围可以等同于前述特定角度范围，或者，另一特定角度范围涵盖了前述特定角度范围。角度筛选元件170的设置目的在于能够更进一步地减少非与生物特征影像关联的光束所产生的串扰。再者，类似于第八实施例，第四实施例至第七实施例中，也可以设置角度筛选元件170设置于光机元件160的光源140之间。

请接着参照图9，第九实施例类似于第四实施例，其差异在于，光机元件160的结构不同，以及感光单元110设置位置的不同。于第四实施例中，取像装置103的光机元件160的光学机构161为凹凸图样结构，但于第九实施例中，取像装置108的光机元件160的光学机构161为斜面面向上方的斜面结构。于第四实施例中，取像装置103的感光单元110设置于光机元件160的底面之未对应于遮光层131的部分，但于第九实施例中，取像装置108的感光单元110设置于光机元件160的底面右侧的缺角处，且于第二方向上D2，系一部分或全部被右侧的遮光层131的范围所涵盖。再者，请参照图10，第十实施例类似于第九实施例，其差异在于，取像装置109的光机元件160的光学机构161为斜面面向下方的斜面结构，而非斜面面向上方的斜面结构。

另外，附带一提的是，当物件为手指时，于此第四实施例至第十实施例中，生物特征影像是通过指外反射取像的方式获得，而不是如第一至第三实施例透过指内漫射取像的方式获得。

再者，取像装置103～109可以作为电子装置的一部分（即电子装置包括取像装置103～109及多个硬件电路），其中电子装置可以门锁装置、打卡装置、自动提款装置、笔电、手机、操作机台或其它类型的电子装置，且本实用新型不以此为限制。另外，虽然盖板130可以是显示面板或触控显示面板，但在盖板130非为显示面板与触控显示面板的情况下，取像装置103～109可以整合于液晶显示面板的各层中（即取像装置103～109为液晶显示面板的一部分），以形成嵌入式液晶显示装置。更进一步地说，光机元件160与感光单元110可以形成于薄膜晶体管层中，盖板130可以是前透明基板，遮光层131可以由油墨层形成的黑矩阵来构成，以及光源140可以形成薄膜晶体管层中，或者可以是透过其它导光元件引导背光源形成的光源。除此之外，为了使得物件反射的光束可以通过液晶层，彩色滤光片层更可以选择性地开设有孔洞，以对应取像装置103～109。或者，液晶层中对应取像装置103～109的液晶可以被薄膜晶体管层的晶体管控制，以让物件反射的光束可以顺利地通过液晶层。较佳地，用于控制液晶层中对应取像装置103～109的液晶之晶体管的可以是每隔数个帧才被开启，以控制相应的液晶偏转，而能够充分透光。

请参照图11，于第十一实施例中，取像装置200包括感光单元110、盖板130、光源140、挡墙210、微结构层220、遮光层230与基板SUB。于第一方向D1，光源140、挡墙210与感光单元110设置于基板SUB之上，遮光层230设置于感光单元110之上，微结构层220设置于遮光层230之上，以及盖板130设置于基板SUB、挡墙210、微结构层220与光源140之上。于垂直第一方向D1之第二方向D2，挡墙210设置于微结构层220、遮光层230与感光单元110形成的堆栈结构及光源140之间。

基板SUB可以是任何类型的基板，挡墙210可以由高反射率或高吸光率的材质构成，微结构层220则是由半透明或透明材质构成，且其顶面具有微结构透镜MR，以及遮光层230由高反射率或高吸光率的材质构成。档墙210可以阻挡光源140发出之扩散角为非特定角度范围的光束，而仅让扩散角为特定角度范围的光束LB被物件（例如，手指F）反射，故能减少串扰。微结构透镜MR具有将物件反射之光束进行聚焦的效果，以及遮光层230形成了一个透光孔O4对应于感光单元110，以让物件反射之光束透过透光孔O4被感光单元110所接收。于此实施例中，感光单元110可以是光传感器，以及微结构层220及遮光层230的堆栈结构可以设计成多个，并同时对应一个感光单元110，以增加取像质量。

请参照图12，不同于第十一实施例，于第十二实施例中，取像装置201不具有位于感光单元110之上的微结构层220及遮光层230，且感光单元110为影像撷取单元。

请参照图13，图13是光束散射的示意图。光束LT1会被反射物RB所反射，并产生光束LT2，其中光束LT2与法线NL之间的夹角应该会相同于光束LT1与法线NL之间的夹角。然而，实际上，还会有散射的现象发生，光束LT1被反射物RB反射后，不是仅有光束LT2的产生，而是产生包括光束LT2、LTN的一个光斑SPT(即散射后形成光斑SPT)。

接着，请参照图14，图14是取像装置未设置挡墙的堆栈结构示意图。光源140产生光束LTS给手指F，并造成反射与散射，反射与散射的光束RTS会被感光元件110所接收，并产生对应手指F的指纹FP的指纹影像的多个电信号。感光元件110通常会具有类比数位转换器，由于散射的原因，感光元件110与光源140过近，会被严重地干扰，导致取像质量较差。如表一，表一揭露了感光元件110与光源140之距离DD0与类比数位转换器获得信号的最大强度的关系。感光元件110与光源140之间不能过近或过远，以避免取像质量不好，但这导致感光元件110与光源140需具有一定的距离，造成了不易微型化的问题。

表一

距离DD0(毫米)	类比数位转换器获得信号之最大强度(单位强度)
		4	1500
8	300
		12	20

接着，图15是取像装置设置有挡墙的堆栈结构示意图。于加入挡墙210后，挡墙210会遮挡会对感光元件110造成影响的光源140的部分光束外，更能够抵挡散射的光束，以避免对感光元件110造成太多个干扰。如表二及表三，表三揭露了光源140与挡墙210之距离DD1(感光元件110与挡墙210的距离则被固定)与类比数位转换器获得信号的最大强度的关系，以及表三揭露了感光元件110与挡墙210的距离DD2(光源140与挡墙210的距离则被固定)与类比数位转换器获得信号之最大强度的关系。由于挡墙210阻止大部分对感光元件110造成干扰的光束，因此透过挡墙210的设置，可以使取像装置获得更好的取像质量。再者，感光元件110与光源140之间的距离可以大幅地降低，这有益于取像质量的微型化。

表二

距离DD1(毫米)	类比数位转换器获得信号之最大强度(单位强度)
		0.5	800
4	250
		8	80

表三

距离DD2(毫米)	类比数位转换器获得信号之最大强度(单位强度)
		0	700
4	300
		8	100

请参照图16，不同于第十二实施例，于第十三实施例中，取像装置202更具有设置于感光单元110之上与盖板130之下的准直层240，其中准直层240具有多个准直光通道对应于感光单元110，以减少对位难度与增加取像质量。

请参照图17，不同于第十三实施例，于第十四实施例中，取像装置203的盖板130的底面两侧更设有遮光层131，且于第二方向D2，光源104位于遮光层131与挡墙210之间，以进一步地再减少串扰。

请参照图18，不同于第十四实施例，于第十五实施例中，取像装置204更具有设置于所述盖板130上的盖体150，以增加取像质量。附带一提的是，上述准直层240可以替换为其它类型的光学元件层，例如，具有增益透镜或反射镜组的光学元件层等。

另外，附带一提的是，当物件为手指时，于此第十一实施例至第十五实施例中，生物特征影像与第一至第三实施例一样都是透过指内漫射取像的方式获得。

再者，取像装置201～204可以作为电子装置的一部分（即电子装置包括取像装置201～204及多个硬件电路），其中电子装置可以门锁装置、打卡装置、自动提款装置、笔电、手机、操作机台或其它类型的电子装置，且本实用新型不以此为限制。另外，虽然盖板130可以是显示面板或触控显示面板，但在盖板130非为显示面板与触控显示面板的情况下，取像装置201～204可以整合于液晶显示面板的各层中（即电子装置201～204作为液晶显示面板的一部分），以形成嵌入式液晶显示装置。更进一步地说，挡墙210、微结构层230、准直层240与感光单元110可以形成于薄膜晶体管层中，盖板130可以是前透明基板，遮光层131可以由油墨层形成的黑矩阵来构成，以及光源140可以形成薄膜晶体管层中，或者可以是透过其它导光元件引导背光源形成的光源。除此之外，为了使得物件反射的光束可以通过液晶层，彩色滤光片层更可以选择性地开设有孔洞，以对应取像装置201～204。或者，液晶层中对应取像装置201～204的液晶可以被薄膜晶体管层的晶体管控制，以让物件反射的光束可以顺利地通过液晶层。较佳地，用于控制液晶层中对应取像装置201～204的液晶之晶体管的可以是每隔数个帧才被开启，以控制相应的液晶偏转，而能够充分透光。

另外，若外部环境的干扰光束太强（例如，太阳光），将导致感光单元110无法顺利地进行感测，以获取生物特征影像。因此，第一实施例至第十五实施例的取像装置100～109与200～204之顶面上更可以涂覆有抗强光镀膜，以移除外部环境的干扰光束对取像质量的影响。

再者，请参照图19至图26，除了上述的取像装置之外，本实用新型还提供另一种取像装置300。取像装置300位于一环境介质中来使用，其中，环境介质例如是空气、水或者是其它种类的环境介质。前述的待测物件OBJ例如是使用者的手指、手掌、手腕或者是眼球，而取像装置300所撷取的影像例如是指纹、掌纹、静脉、瞳孔或者是虹膜等影像，但本创作不以此为限。

请参考图19，图19揭示了一种取像装置300，取像装置300包括一基板30，以及一对应基板30的盖板10，基板30电性连接有至少一光源20及一取像器40，光源20的出光面朝向所述盖板10，且盖板10包括第一表面S1，位于第一表面另一侧的第二表面S2以及分别用以连接第一表面及第二表面的第三表面S3，在本实施例中，第一表面S1适于接触一待测物件OBJ，例如：手指或手掌等等…本实用新型并不加以侷限。

从图19可知，第二表面S2具有复数个遮蔽层11，两相邻的遮蔽层11之间形成有一开口，用来定义出一透光区域12。从本实施例中可知，盖板10适于保护位于其下的元件，其可以是玻璃基板或塑胶基板。玻璃基板可以是经化学强化或物理强化的玻璃基板，也可以是未经强化的玻璃基板。塑胶基板可以是聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, PMMA）或聚酰亚胺（polyimide, PI）等，但不以此为限。

请继续参考图19，在本实施例中，取像装置300的遮蔽层11还包括油墨层或者是透过半导体制程的光罩制程来形成一图案层或黑矩阵层(即Black Matrix遮蔽层11)，并形成所述的遮蔽层11及透光区域12，所述的该些遮蔽层系形成于盖板10的第二表面S2，遮蔽层11若选用油墨材料亦可，例如但不限于是黑色的半透光材料。也就是说，遮蔽层11可使部分波长的光束通过，而使另一部分波长的光束被吸收。亦即，遮蔽层11的穿透率可选择性地位于10%至100%之间。在本实施例中，遮蔽层11可采用涂布、蒸镀、蚀刻显影或雷射的制程形成于盖坂10的第二表面S2，然而本实用新型创作不以此为限。

本创作中的任一实施例中，光源20适于提供照射待测物的光束。光源20可以包括一个或多个发光元件。发光元件朝向待测物件OBJ发出光束。发光元件可以包括发光二极管、雷射二极管或上述两者的组合。此外，光束可以包括可见光、非可见光或上述两者的组合。非可见光可为红外光，但不以此为限。举例而言，倘若光源20选自红外光，则遮蔽层11可以使可见光(环境光)的穿透率介在0%~10%之间，使红外光的穿透率超过80%以上。

此外，本创作中的任一实施例中，该光源20可以是配置在一外壳所形成的一腔室内(图未绘出)，且所述的腔室填充有扩散粒子(图未绘出)。这里所指的扩散粒子的材料例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酯、甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、硅树脂、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛或是其组合。扩散粒子之粒径则例如在0.01μm~30.0μm之间，但本实用新型并不限于此。

从本实施例的另一可行的方案是在所述的光源20出光面上方配置一光扩散片或一光扩散膜(图未绘出)，该光扩散片或光扩散膜亦可以采用上述的材料及比例所制成。在此须加以说明的是，光源20若为一发光二极管时，其外壳也可以在表面上形成粗糙面，使发出光束光束扩散的更均匀。

从本实施例中来看，基板30上取像器40的物侧面(取像位置)位于盖板10的透光区域中，且遮蔽层不覆盖所述取像器的取像位置。光源20以一预设角度插置于基板30，使光源20可以以一特定角度发出光束，该光束经过第二表面S2进入至透光区域12，并将光束传递至第一表面S1的待测物件OBJ上(如指纹)，并将带有该待测物件OBJ的光束信号再次通过透光区域12及第二表面S2，使取像器40可以接收到该等带有物件的光束信号。

本实用新型任一实施例中所指的取像器40适于接收光束被待测物件OBJ反射的部分（例如：带有指纹图案信息的光束）。取像器40更进一步包括感光元件，所述的感光元件可包括电荷耦合元件（Charge Coupled Device, CCD）、互补式金属氧化物半导体元件（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）或其它适当种类的影像感测元件。本实施例中的取像器可以采用定焦镜头(透镜)、变焦镜头(透镜)或者是可调焦的镜头(透镜)等，且取像器可以被容置于一镜筒内(未绘示)，该镜筒可以包括调节机构去调整焦距，本实用新型创作并不侷限所述取像器镜头的镜片(透镜)数量，在任一可行的方案中，该取像器镜头(透镜)可以是由正屈光度、负屈光度(单片或多片)取像器及/或光圈等元件所组成(合)，并予陈明。

请参照图20，图20为图19的第一变形实施例，与图19的相同之处，在此并不加以重覆赘述，图20与图1的差异在于：盖板10的透光区域12下方的第二表面S2上形成有一微透镜阵列13(Micro-Lens array)，所述的微透镜阵列13是由多个半球形状的多个透镜排列在第二表面S2，且该些透镜可以是透过胶材黏着于该第二表面S2上，从本实施例中，也可以是透过一体成型的方式形成于所述的第二表面S2。须加以说明的是，所述的微透镜阵列13配置于第二表面S2与取像器40之间，且微透镜阵列13与取像器之间存在有一空气间隙层AG。其中，该微透镜阵列13具有聚光的特性，可有效提升取像器40所接收到之光讯号的强度，从而有助于提升整体取像装置的辨识率。

请参考图21，图21是本创作另一实施例，图21主要绘示一取像装置500，取像装置500包括一基板30，以及一对应基板30的盖板10，基板30电性连接有至少一光源20及一取像器40，光源20的出光面朝向所述盖板10，且盖板10包括第一表面S1，位于第一表面另一侧的第二表面S2以及分别用以连接第一表面S1及第二表面S2的第三表面S3，在本实施例中，第一表面S1适于接触一待测物件OBJ，例如：手指或手掌等等…本实用新型并不加以侷限。

从图21可知，第二表面S2具有复数个遮蔽层11，两相邻的遮蔽层11之间形成有一开口，用来定义出一透光区域12。从本实施例中可知，盖板10适于保护位于其下的元件，其可以是玻璃基板或塑胶基板。玻璃基板可以是经化学强化或物理强化的玻璃基板，也可以是未经强化的玻璃基板。塑胶基板可以是聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, PMMA）或聚酰亚胺（polyimide, PI）等，但不以此为限。

在本实施例中，取像装置500的遮蔽层11还包括油墨层或者是透过半导体制程的光罩制程来形成一图案层(即遮蔽层11)，并形成所述的遮蔽层11及透光区域12，所述的该些遮蔽层系形成于盖板10的第二表面S2，遮蔽层11若选用油墨材料亦可，例如但不限于是黑色的半透光材料。也就是说，遮蔽层11可使部分光束通过，而使另一部分光束被吸收。亦即，遮蔽层11的穿透率可选择性地位于10%至100%之间。在本实施例中，遮蔽层11可采用涂布、蒸镀、蚀刻显影或雷射的制程形成于盖板10的第二表面S2；此外，遮蔽层也可以透过该彩色滤光层使用相同光罩堆栈制成，然而本实用新型创作不以此为限。

请继续参考图21，盖板10下方的第二表面设置有一导光元件15，所述的导光元件50具有与第二表面S2接合的上表面TS，一配置在上表面TS相对一侧的下表面BS，以及一分别连接所述上表面TS及下表面BS的连接面CS，在图3中的实施例中可知，所述的导光元件15覆盖所述的透光区域12以及位于透光区域两侧的部分遮蔽层11。

从图21可知，光源20适于提供照射待测物的光束。光源20可以包括一个或多个发光元件。发光元件朝向待测物件OBJ发出光束。发光元件可以包括发光二极管、雷射二极管或上述两者的组合。此外，光束可以包括可见光、非可见光或上述两者的组合。非可见光可为红外光，但不以此为限。举例而言，光源20发出光束后，光束会进入到导光元件15及导光元件的连接面CS后向另一方向进行全反射传递(本实施例中，该连接面非垂直，为一倾斜面)，当光束传递至透光区域12时，光束会穿过透光区域进入到盖板10，并且照射到物件(如手指)，以取得手指的波峰及波谷信号后，将盖有该手指信号的光束反射至透光区域12，并使所述取像器40接收光束被待测物件OBJ反射的部分（例如：带有指纹图案信息的光束）。

图22为图21的变形实施例，其差异在于：所述的光源20位于取像器40的两侧，且所述的导光元件15的两个连接面CS均为倾斜表面，以利于光束传输。

图23为图21的另一变形实施例，所述的导光元件15仅覆盖左边的遮蔽层11、透光区域12、及部分的右方的遮蔽层11，且所述的光源20仅垂直配置在两遮蔽层的下方。

图24示出了本实用新型创作的另一可行的实施例，该取像装置800的导光元件15主要是一个呈梯形的稜镜，所述的导光元件的顶面TS与第二表面S2连接，相对于该顶面的底面BS为一平面，用以连接所述顶面TS与底面BS的连接面CS为一斜面；在本实施例中，该取像装置800更进一步包括第一基板30A及第二基板30B，第一基板30A电性连接至少一光源20，第二基板30B电性连接至少一取像器40，且所述的第一基板30A及第二基板30B分别与各自的连接面CS相互平行设置。

图25为图24的变形实施例，其中差异在于导光元件15呈等腰三角或者是正三角形。于本实施例中，该导光元件15具有一与第二表面S2平行的一平面SP，以及两个与平面等长的斜面SS；其中，该取像装置900更进一步包括第一基板30A及第二基板30B，第一基板30A电性连接至少一光源20，第二基板30B电性连接至少一取像器40，且所述的第一基板30A及第二基板30B分别与各自的斜面SS相互平行设置。

图26揭露本实用新型创作一电子装置1000的实施例，该实施例中，基板10可以包括有一影像处理单元，用于处理所述取像器40所撷取到的物件影像(如指纹影像)，并用以比对该影像是否予以储存于一存储器内的指纹资料是否相符，倘若相符，则进行解锁或者是开放权限等。

此外，本实用新型创作的任一实施例中，该盖板10的透光区域12上设置有一显示面板层，且该显示面板是具有复数个触控电极。当盖板10为显示面板时，光源20可以由显示面板作为提供光束的来源，本创作并不加以侷限所述显示面板的种类。

总体来说，本实用新型提供了多个不同实施例的取像装置，于其中一种态样中，系分别透过遮光架、挡墙与光机元件来阻挡光源之光束中无法用于生成生物特征影像者，以减少串扰，从而提升取像质量。所述取像装置的结构复杂度不高，且易于实现，甚至可以作为电子装置的一部分，或整合至液晶显示装置以形成内嵌式液晶显示装置，以符合现有电子装置轻薄短小的优势。于其中另一种态样中，本创作藉由基板电性连接至少一光源及一取像器；并在盖板设置在该光源的一出光侧，该盖板的一表面设置有复数个遮蔽层，其中两相邻的遮蔽层之间具有一透光区域，当光源发出光束后照射到手指反射到透光区域，从而使得取像器可以取得更佳的影像质量，且使整体的构造更为简单，便于生产。

本实用新型在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，上述实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型之范围。应注意的是，举凡与前述实施例等效之变化与置换，均应设为涵盖于本实用新型之范畴内。

Claims (43)

1.一种取像装置，其特征在于，包括：

盖板；

光源，设置于所述盖板下；

感光单元，设置于所述盖板下；

遮光结构，设置于所述盖板下；

其中所述光源用于发射光束至所述盖板，且所述遮光结构用于阻挡所述光源发出的光束中无法投射至所述盖板上的物件以生成生物特征影像者。

2.如权利要求1所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮光结构包括：

遮光架，设置于所述盖板下及所述感光单元上，其顶部具有开口，且其底部具有第一透光孔以暴露所述感光单元；

其中所述盖板的底面具有遮光层，并形成第二透光孔于遮光架的一侧与所述遮光层之间，且所述光源发出的部分光束通过所述第二透光孔后被所述物件反射后，接着进入所述遮光架内部并通过所述第一透光孔后，被所述感光单元接收。

3.如权利要求2所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮光层设置于所述盖板底面两侧。

4.如权利要求3所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮光层设置于所述盖板底面一侧与所述遮光架的一侧之间。

5.如权利要求2至4其中任一项所述的取像装置，其特征在于，更包括：

盖体，设置于所述盖板上，用以阻挡外部环境的光束进入到所述遮光架的内部。

6.如权利要求1所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮光结构包括：

光机元件，设置于所述盖板下与所述感光单元上，并形成有光学机构；

其中所述光源位于所述光机元件的一侧或底面，并对应于所述光学机构；

其中所述盖板的底面两侧设有遮光层，或者，所述光学机构上设有所述遮光层。

7.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，其中所述光源的光轴与所述光机元件的夹角实质上为垂直角度，以及所述光学机构经过设计使所述光机元件阻挡所述光源非特定角度范围的扩散角的光束投射至所述感光单元。

8.如权利要求7所述的取像装置，其特征在于，其中所述特定角度范围为35度至70度。

9.如权利要求8所述的取像装置，其特征在于，其中所述特定角度范围为42度至65度。

10.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，更包括：角度筛选元件，设置于所述光源与所述光机元件之间。

11.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，更包括：抗强光镀膜，设置于所述感光单元上。

12.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，其中所述感光单元设置于所述光机元件的底面一侧的缺角处。

13.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，其中所述光学机构为凹凸图样结构、斜面面向上方的斜面结构或斜面面向下方的斜面结构。

14.如权利要求6所述的取像装置，其特征在于，其中所述感光单元与所述光机元件以第一胶黏层接合，以及所述盖板与所述光机元件以第二胶黏层接合。

15.如权利要求1所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮光结构包括：挡墙，设置于所述盖板下，并位于所述感光单元与所述光源之间。

16.如权利要求15所述的取像装置，其特征在于，更包括：微结构层，设置于所述盖板之下；以及遮光层，设置于所述微结构层下与所述感光单元上，并形成有对应于所述感光单元的透光孔。

17.如权利要求15所述的取像装置，其特征在于，更包括：准直层，设置于所述感光单元上与所述盖板下，并具有多个准直光通道对应于所述感光单元。

18.如权利要求15所述的取像装置，其特征在于，其中所述盖板的底面两侧具有遮光层，且所述光源设置于所述遮光层于所述挡墙之间。

19.如权利要求18所述的取像装置，其特征在于，更包括：

盖体，设置于所述盖板上，用以阻挡外部环境的光束被所述感光单元接收。

20.一种电子装置，其特征在于，包括：

多个硬件电路；以及

如权利要求1至19其中任一项所述的取像装置。

21.一种内嵌式显示装置，其特征在于，包括：

一液晶显示面板；以及

如权利要求1至19其中任一项所述的取像装置，其中所述感光单元形成于所述液晶显示面板的薄膜晶体管层中，且所述取像装置为所述液晶显示面板的一部分。

22.一种取像装置，其特征在于，包括：

一基板，所述基板电性连接至少一光源及一取像器；以及

一盖板，所述盖板设置在该光源的一出光侧，所述盖板的一表面设置有复数个遮蔽层，其中两相邻的遮蔽层之间具有一透光区域。

23.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述透光区域未被遮蔽层所覆盖。

24.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述透光区域为一生物特征取像区域。

25.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述盖板更包括：

一第一表面，所述第一表面远离所述基板；

一第二表面，配置在所述第一表面的相对一侧；以及

一用以连接所述第一表面及所述第二表面的第三表面。

26.如权利要求25所述的取像装置，其特征在于，其中所述光源适于发出一光束，所述光束通过所述第二表面进入所述透光区域。

27.如权利要求25所述的取像装置，其特征在于，其中在所述第二表面的透光区域上设置一微透镜阵列。

28.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述取像器配置在所述透光区域中。

29.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述光源以30度至75度之间的角度倾斜设置于所述基板上。

30.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述光源包括一个或复数个可见光源及/或不可见光源，且所述的光源为具有扩散粒子的光源。

31.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述盖板更包括：

一第一表面，所述第一表面远离所述基板；

一第二表面，配置在所述第一表面的相对一侧；以及

一用以连接所述第一表面及所述第二表面的第三表面；且所述取像装置更进一步包括：

一导光元件，配置在所述盖板与所述基板之间，其中所述导光元件位于所述第二表面的下方。

32.如权利要求31所述的取像装置，其特征在于，其中所述导光元件具有上表面及一与上表面相对的下表面，以及用以连接所述上表面及所述下表面的连接面。

33.如权利要求32所述的取像装置，其特征在于，其中所述导光元件覆盖所述透光区域。

34.如权利要求31所述的取像装置，其特征在于，其中所述导光元件覆盖所述透光区域及所述遮蔽层。

35.如权利要求33所述的取像装置，其特征在于，其中所述连接面以一倾斜角度连接于所述上表面及/或所述下表面。

36.如权利要求31所述的取像装置，其特征在于，其中所述导光元件是一四角形稜镜。

37.如权利要求36所述的取像装置，其特征在于，其中所述基板更包括：

一第一基板，用以承载所述至少一光源；

一第二基板，用以承载所述取像器，其中所述第一基板与所述稜镜的一斜边相互平行配置，且所述第二基板稜镜的另一斜边相互平行配置。

38.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，其中所述盖板的透光区域上设置有一显示面板层，且所述显示面板是具有复数个触控电极。

39.如权利要求22至38其中任一项所述的取像装置，其特征在于，其中所述遮蔽层是一油墨或者一黑色矩阵层。

40.如权利要求22所述的取像装置，其特征在于，更包括：

一支架，配置于所述盖板与所述该取像器之间，且所述支架黏着于至少一遮蔽层之间。

41.如权利要求40所述的取像装置，其特征在于，其中，所述支架与所述盖板的所述透光区之间形成有一空气间隙层。

42.如权利要求25所述的取像装置，其特征在于，其中所述盖板的所述第一表面设置有一容置腔，且所述容置腔用以容置一手指，且所述容置腔位于所述第一表面的透光区域上，以撷取所述手指的至少一指纹图案。

43.一种电子装置，其特征在于，包括：

一影像处理单元，以及如权利要求22至42其中任一项所述的取像装置。

Images