TWM575561U - 取像裝置 - Google Patents

Abstract

本創作公開一種取像裝置。取像裝置包括透光蓋板、顯示面板、導光件、發光元件以及影像擷取元件。透光蓋板具有與環境介質接觸的一表面，且表面具有一顯示區。顯示面板對應於顯示區設置於透光蓋板下方。導光件設置於顯示面板與透光蓋板之間。導光件被區分為第一光傳導部第二光傳導部以及光穿透部，顯示區與光穿透部在垂直方向上重疊，且第一光傳導部與第二光傳導部分別位於光穿透部的兩相反側。發光元件設置於導光件的其中一側，並用以產生進入第一光傳導部的感測光束。感測光束在第一光傳導部內被傳遞至光穿透部，以投射到透光蓋板的顯示區，且感測光束的一部分被表面全反射，以形成由光穿透部進入第二光傳導部的一信號光束。影像擷取元件設置於導光件的另一側，以接收在第二光傳導部內被傳遞的所述信號光束。

Description

取像裝置

本創作涉及一種電子裝置，特別是涉及一種屏下取像裝置(under-display image capture apparatus)。

現有的光學式生物辨識裝置可應用於偵測以及辨識臉部、聲音、虹膜、視網膜或是指紋。以指紋辨識裝置為例，指紋辨識裝置目前已可被應用於電子產品(如：智慧型手機或者平板電腦等)中，以用來辨識使用者的身份。

在現有的電子產品中，一般是利用顯示面板所產生的光束，作為用來指紋辨識的感測光源。前述的顯示面板例如是有機發光二極體顯示面板。在現有應用於電子產品中的指紋辨識裝置中，當使用者以手指按壓位於最外側的透光板時，顯示面板所產生的光束投射到透光板之後，在透光板與環境介質的交界面(即，透光板的外表面)產生全反射之後，再被影像感測器接收。

由於手指具有多條不規則的凸紋與凹紋，當使用者將手指放置在透光件上時，凸紋會接觸透光件，但凹紋不會接觸透光件。因此，接觸透光件的凸紋會破壞光束在透光件內的全反射，而未接觸透光件的凹紋則不會影響光束的全反射，從而使影像感測器擷取到的指紋圖案具有對應凸紋的暗紋以及對應凹紋的亮紋。隨後，通過影像處理器來處理影像感測器所擷取的指紋圖案，可進一步判定使用者的身份。

然而，在現有的指紋辨識裝置與薄膜電晶體液晶顯示器整合時，由薄膜電晶體液晶顯示器的背光模組所產生的光束，被擴散片擴散之後才投射到透光板。如此，在擷取指紋影像時，投射到 透光板的光束會較不均勻，導致所取得的指紋影像較為模糊，影響辨識的精確性。

現有技術中也會另外設置一發光件，以產生用來辨識指紋的光束。發光件所產生的光束進入透光件之後，在透光件內被多次全反射。當使用者以手指按壓透光件的外表面時，影像感測器可擷取到指紋圖案。

然而，透光件的外表面很容易被微粒或是灰塵等污染物附著，而破壞光束在透光件內的全反射。因此，在光束被傳遞到手指所按壓的位置之前，就會損失一部分光束，進而影響影像感測器的取像品質。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種取像裝置，可以避免因透光件的外表面因附著物而影響成像品質的問題。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是，提供一種取像裝置，其包括：一透光蓋板、一顯示面板、一導光件、一發光元件以及一影像擷取元件。透光蓋板具有與環境介質接觸的一表面，且表面具有一顯示區。顯示面板對應於顯示區而設置於透光蓋板下方。導光件設置於顯示面板與透光蓋板之間。導光件被區分為第一光傳導部、第二光傳導部以及光穿透部，顯示區與光穿透部在一垂直方向上重疊，且第一光傳導部與第二光傳導部分別位於光穿透部的兩相反側。發光元件設置於導光件的其中一側，並用以產生進入第一光傳導部的一感測光束。感測光束在第一光傳導部內被傳遞至光穿透部，以投射到透光蓋板的顯示區，且感測光束的一部分被表面全反射，以形成由光穿透部進入第二光傳導部的一信號光束。影像擷取元件設置於導光件的另一側，以接收在第二光傳導部內被傳遞的信號光束。

本創作所採用的另外一技術方案是，提供一種取像裝置，其包括：一透光蓋板、一顯示面板、一第一反射層、一第二反射層、一發光元件以及一影像擷取元件。透光蓋板具有與環境介質接觸的一表面，且表面具有一顯示區。顯示面板設置於透光蓋板下方，並對應於顯示區。顯示面板至少包括一第一基板以及與第一基板結合的一第二基板，第一基板具有朝向透光蓋板的一上表面以及與上表面相對的一下表面。第一反射層設置於上表面，並具有一開口。第二反射層設置於下表面，且第一反射層與第二反射層在第一基板的一厚度方向至少部分重疊。發光元件設置於顯示面板的其中一側，以用於產生所述第一基板的一感測光束。感測光束通過第一反射層與第二反射層而被傳遞至開口，並投射到透光蓋板，且感測光束的一部分被表面全反射，以形成一信號光束。影像擷取元件設置於顯示面板的另一側，以接收信號光束。

本創作所採用的另外一技術方案是，提供一種取像裝置，其包括：一透光蓋板、一顯示面板、一導光件、一發光元件以及一影像擷取元件。透光蓋板具有與環境介質接觸的一表面，且表面具有一顯示區。顯示面板對應於顯示區設置於透光蓋板下方。導光件設置於顯示面板與透光蓋板之間，其中，所述導光件被區分為一光傳導部以及一光穿透部。發光元件設置於導光件的其中一側，並用以產生進入光傳導部的一感測光束。感測光束在光傳導部內被傳遞至光穿透部，以投射到透光蓋板的所述顯示區，且感測光束的一部分被表面全反射，以形成由光穿透部進入導光件的一信號光束。影像擷取元件設置於導光件的另一側，以接收信號光束。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的取像裝置，其能通過“設置在顯示面板與透光蓋板之間的導光件被區分一光傳導部以及一光穿透部”或者“在顯示面板的第一基板上下分別設置具有開口的第一反射層以及第二反射層”的技術方案，可以使感 測光束主要在導光件或者第一基板內被傳遞，避免附著在透光蓋板表面的附著物影響成像品質。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

1、1’、2‧‧‧取像裝置

10、20‧‧‧透光蓋板

10S、20S‧‧‧表面

F‧‧‧物體

SA‧‧‧感測範圍

120‧‧‧導光本體

10A、20A‧‧‧顯示區

10B、20B‧‧‧非顯示區

11、21‧‧‧顯示面板

12‧‧‧導光件

P1‧‧‧第一光傳導部

P2‧‧‧第二光傳導部

P3、P3’‧‧‧光穿透部

13、23‧‧‧發光元件

14、24‧‧‧影像擷取元件

111、211‧‧‧第一基板

112、212‧‧‧第二基板

CF‧‧‧彩色濾光層

17、27‧‧‧背光組件

16、16'、26‧‧‧光束定向元件

16S‧‧‧反射表面

120a‧‧‧第一表面

120b‧‧‧第二表面

121、221‧‧‧第一反射層

122、222‧‧‧第二反射層

121h、221h‧‧‧開口

15、25‧‧‧光學膠

P1’‧‧‧光傳導部

211a‧‧‧上表面

211b‧‧‧下表面

W‧‧‧感測範圍最大寬度

W1‧‧‧最大寬度

t₁、t₂、t₃‧‧‧厚度

L‧‧‧感測光束

L’‧‧‧信號光束

θ‧‧‧入射角度

圖1顯示本創作一實施例的取像裝置的俯視示意圖。

圖2顯示本創作一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。

圖3顯示本創作另一實施例的光束定向元件的局部放大示意圖。

圖4顯示本創作一實施例的取像裝置的光穿透部的局部放大示意圖。

圖5顯示本創作另一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。

圖6顯示本創作又一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“取像裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能 包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參照圖1至圖2。圖1顯示本創作一實施例的取像裝置的俯視示意圖。圖2顯示本創作一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。本創作實施例提供的取像裝置可應用於一電子產品內，用以擷取一物體F的影像，以進行辨識。前述的電子產品例如是智慧型手機或者是平板電腦。另外，本實施例的取像裝置為屏下取像裝置。

據此，取像裝置1可在一環境介質中使用，環境介質例如是空氣、水或者是其他種類的環境介質。前述的物體F例如是使用者的手指、手掌、手腕或者是眼球，而取像裝置1所擷取的影像例如是指紋、掌紋、靜脈、瞳孔或者是虹膜等影像，但本創作不以此為限。在本創作中，以擷取指紋影像為例，來進一步說明本創作。

如圖2所示，本創作其中一實施例的取像裝置1包括一透光蓋板10、一顯示面板11、一導光件12、一發光元件13以及一影像擷取元件14。

請配合參照圖1以及圖2，透光蓋板10具有與環境介質接觸的一表面10S。在本實施例中，表面10S被定義出一顯示區10A以及一非顯示區10B。

當取像裝置1用以擷取指紋及/或靜脈影像時，透光蓋板10的表面10S可供手指接觸或按壓，以進行偵測及辨識。在本創作實施例中，透光蓋板10的材料可以是剛性材料或者是柔性材料。舉例而言，透光蓋板10的材料可選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethymethacrylate,PMMA)或是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)或其他適當的材料。

在本實施例中，為了讓使用者可通過透光蓋板10看到顯示面板11所顯示的畫面，因此透光蓋板10的材料對於可見光為透明。也就是說，可見光對於透光蓋板10的透射率大於80%。

參照圖2，顯示面板11對應於顯示區10A而設置於透光蓋板10下方，以用來顯示畫面。顯示面板11可以是剛性的，換言之，也可以是柔性的面板，所述的顯示面板可以是有機發光二極體顯示面板、液晶顯示面板或者是帶有觸控電極的顯示面板(即具有觸控功能)等等，本創作並不限制。

在本實施例中，顯示面板11至少包括一第一基板111以及與第一基板111結合的一第二基板112。當顯示面板11為薄膜電晶體液晶顯示面板時，第一基板111為彩色濾光陣列基板。也就是說，顯示面板11還具有一設置於第一基板111上的彩色濾光層CF。第二基板112為薄膜電晶體陣列基板。另外，顯示面板11還進一步包括位於第一基板111與第二基板112之間的顯示介質，例如：液晶層。

當顯示面板11為薄膜電晶體液晶顯示面板時，取像裝置1還進一步包括一背光組件17，且顯示面板11設置於背光組件17上。背光組件17包括發光件(圖未示)以及光學膜片組(圖未示)。光學膜片組可用以將發光件所產生的光束均勻地擴散並投射至顯示面板11。在本實施例中，發光件所產生的光束為可見光束。

請參照圖2。本實施例的導光件12設置於顯示面板11與透光蓋板10之間。導光件12被區分為一第一光傳導部P1、一第二光傳導部P2以及一光穿透部P3，且第一光傳導部P1與第二光傳導部P2分別位於光穿透部P3的兩相反側。

請配合參照圖1，值得注意的是，在本實施例中，透光蓋板10的顯示區10A與光穿透部P3會在一垂直方向上重疊。另外，第一光傳導部P1與第二光傳導部P2也會在垂直方向上與顯示區10A重疊。

進一步而言，在第一光傳導部P1內傳遞的一感測光束L會被傳遞至光穿透部P3，以投射到透光蓋板10的顯示區10A。也就是說，感測光束L在導光件12的第一光傳導部P1內會被至少反射 一次，以被傳遞至光穿透部P3。

感測光束L會通過透光蓋板10的表面10S的全反射，而形成信號光束L’。信號光束L’會再由光穿透部P3進入第二光傳導部P2，並且被至少反射一次而被傳遞至影像擷取元件14。

請參照圖2，在本實施例中，前述的感測光束L是由發光元件13所產生。發光元件13例如是發光二極體。在本創作實施例中，發光元件13為紅外光發光元件，因此感測光束L為紅外光。在一實施例中，感測光束L的峰值波長可以是落在800nm至900nm的範圍。

本創作實施例中，發光元件13設置於導光件12的其中一側，並用以產生進入第一光傳導部P1的感測光束L。也就是說，發光元件13是設置在靠近第一光傳導部P1的一側，並設置於透光蓋板10的非顯示區10B下方。

另外，在本實施例中，取像裝置1還包括一光束定向元件16。光束定向元件16可以是一光學透鏡元件、一二次元件、一光柵、一光學微結構層、一繞射元件或其組合，本創作並不限制。光束定向元件16設置於感測光束L的光路上，以調整感測光束L進入第一光傳導部P1的入射角度θ。具體而言，如圖2所示，發光元件13所產生的感測光束L通過光束定向元件16之後，以一預定的入射角度θ進入導光件12。在本實施例中，光束定向元件16設置於發光元件13與導光件12之間。

然而，只要能達到上述目的，本創作並不限制光束定向元件16的結構以及位置。請參照圖3，顯示本創作另一實施例的光束定向元件的局部放大示意圖。在本實施例中，光束定向元件16’為光學微結構，且光束定向元件16’具有一反射表面16S。

本實施例的光束定向元件16’是設置在導光件12上，且反射表面16S會對應於發光元件13的出光面。據此，發光元件13所產生的感測光束L先經光束定向元件16’入射至導光件12之後， 投射至反射表面16S。隨後，感測光束L再通過反射表面16S的反射，以一預設入射角度θ進入第一光傳導部P1，其中所述的入射角度是介於45度至55度之間。

請再配合參照圖1與圖2，影像擷取元件14設置於導光件12的另一側，以接收在第二光傳導部P2內被傳遞的信號光束L’。詳細而言，影像擷取元件14是設置在靠近第二光傳導部P2的一側，且位於透光蓋板10的非顯示區10B下方。此外，須說明的是，本創作的任一釋例性說明的可行實施例中，影像擷取元件14與導光件12之間設置有一帶通濾波層。

影像擷取元件14接收信號光束L’之後，將信號光束L’轉換為電訊號。換言之，影像擷取元件14為一種光電轉換元件，例如是電荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或是互補式金屬氧化物半導體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)。然而，在其他實施例中，影像擷取元件14也可以使用其他影像感測器。

基於上述，當物體F(如：手指)接觸透光蓋板10的表面10S時，手指的凸紋接觸到表面10S，會使一部分投射到表面10S的感測光束L無法產生全反射，從而使影像擷取元件14取得對應手指凸紋的暗紋。另一方面，手指的凹紋並未接觸到透光蓋板10的表面10S，而使另一部分感測光束L仍可被全反射而形成信號光束L’。信號光束L’被第二光傳導部P2反射而被影像擷取元件14所接收。之後，再通過一影像處理元件對所接收到的信號光束L’進行影像處理，可以得到明暗相間的指紋影像。

值得注意的是，由於光穿透部P3的尺寸限制，感測光束L只能投射到顯示區10A的局部範圍。相似地，感測光束L只有在特定範圍被全反射所形成的信號光束L’才會再進入光穿透部P3，而被第二光傳導部P2傳遞至影像擷取元件14。

據此，如圖1所示，在本創作實施例中，顯示區10A會具有 對應於光穿透部P3的感測範圍SA。因此，只有位於感測範圍SA內的物體F，才會被感測光束L照射，並形成由光穿透部P3第二光傳導部P2的信號光束L’。換句話說，當使用者將手指放置在感測範圍SA之外的其他區域時，影像擷取元件14並不會接收到信號光束L’。

據此，通過限制導光件12的光穿透部P3大小、位置以及感測光束L的入射角度θ，可以定義出感測範圍SA的大小以及位置。在本實施例中，光穿透部P3的最大寬度會大於感測範圍SA的最大寬度。

請參照圖2以及圖4，其中圖4顯示本創作一實施例的取像裝置的光穿透部的局部放大示意圖。本創作實施例中，導光件12包括一導光本體120、第一反射層121以及第二反射層122。導光本體120具有第一表面120a以及與第一表面120a相對的一第二表面120b，且導光本體120是以第一表面120a朝向透光蓋板10設置。

在本創作實施例中，第一反射層121設置於第一表面120a，並具有一開口121h，而第二反射層122是設置於第二表面120b。換句話說，第一反射層121與第二反射層122是分別位於導光本體120的兩相反側。

如圖2所示，第一反射層121與第二反射層122在垂直方向彼此重疊，以至少定義出前述的第一光傳導部P1以及第二光傳導部P2。另外，第一反射層121的開口121h與第二反射層122在垂直方向彼此重疊，以定義出前述的光穿透部P3。另外，開口121h與顯示區10A在導光本體120的厚度方向上彼此重疊。

在一實施例中，第一反射層121的折射係數與第二反射層122的折射係數都低於導光本體120的折射係數。舉例而言，若是導光本體120的折射係數n_L大約是1.4，第一反射層121與第二反射層122的材料可以選擇折射係數n_R小於1.4的材料，例如：甲 基低折射矽膠。通過控制感測光束L進入導光本體120的入射角度θ，可以使感測光束L在導光本體120被多次全反射。

據此，在本實施例中，進入第一光傳導部P1的感測光束L會通過至少一次全反射，而被傳遞至光穿透部。相似地，通過光穿透部P3進入第二光傳導部P2的信號光束L’也可通過至少一次全反射，而被影像擷取元件14所接收。

假設第一反射層121與第二反射層122的折射係數相同。第一反射層121(或第二反射層122)的折射係數n_R、導光本體120的折射係數n_L以及感測光束L進入導光本體120的入射角度θ滿足下列關係式：θ>sin^-1(n_L/n_R)。

如圖2所示，本實施例的取像裝置1還進一步包括一光學膠15。光學膠15位於第一反射層121與透光蓋板10之間，且光學膠15的一部份填入開口121h內。

在本實施例中，通過選擇適合的材料，使光學膠15的折射係數、導光本體120的折射係數以及透光蓋板10的折射係數大致相同。據此，可避免感測光束L從光穿透部P3進入透光蓋板10或者信號光束L’由光穿透部再進入導光本體120時被折射。

本實施例的取像裝置1還包括另一設置於顯示面板11與導光件12之間的光學膠15，以使導光件12可通過光學膠15與顯示面板11結合。

另外，參照圖4，光穿透部P3對應於顯示區10A的一感測範圍SA，且感測範圍SA的一最大寬度W小於光穿透部P3的一最大寬度，也就是小於開口121h的最大寬度W1。

進一步而言，如圖4所示，在本實施例中，開口121h的一最大寬度W1，感測範圍SA的最大寬度W，導光本體120的厚度t₁，導光本體120與透光蓋板10之間的最短垂直距離t₂(也就是位於開口121h內的光學膠15的厚度)，透光蓋板10的厚度t₃，以及感測光束L的入射角度θ滿足下列關係式：2(t₁+t₂+t₃)tanθ> W1>W+2(t₂+t₃)tanθ。

須說明的是，在本實施例中，取像裝置1的背光組件17用以產生可見光束。因此，可見光束對導光件12以及透光蓋板10透射率大於80%，以讓使用者可在顯示區10A看到由顯示面板11所顯示的畫面。

在另一實施例中，感測光束L為紅外光，第一反射層121與第二反射層122都是紅外光反射膜。值得注意的是，第一反射層121與第二反射層122可以選擇對紅外光具有高反射率，但是對可見光具有高穿透率的材料。

舉例而言，紅外光反射膜可以是將高折射率材料層與低折射率材料層交替堆疊而形成的介電質多層膜。常見的高折射率材料如氧化鈦系(TiO₂,Ti₃O₅)或氧化鉭(Ta₂O₅)，低折射率材料如氧化矽系(SiO₂)或氟化鎂(MgF₂)，有時還會搭配中折射材料如氧化鋁(Al₂O₃)或氧化鋯(ZrO₂)。

須說明的是，只要能使感測光束L以及信號光束L’在第一光傳導部P1以及第二光傳導部P2內傳遞，本創作並不限制於上述實施例。舉例而言，在其他實施例中，第一反射層121與第二反射層122的其中一層為紅外光反射膜，而另一層選擇折射係數低於導光本體120的折射係數的材料，並配合控制感測光束L投射到第一反射層121或者第二反射層122的入射角度θ，也可以達到本創作之目的。

相較於現有的指紋辨識裝置，本創作實施例中，通過第一反射層121以及第二反射層122的配合，可以使感測光束L與信號光束L’主要是在透光蓋板10下方的導光本體120內傳遞。另外，通過具有開口121h的第一反射層121，可在透光蓋板10的顯示區10A定義出特定的感測範圍SA。因此，可以避免透光蓋板10的表面10S的髒汙造成感測光束L的強度降低，而使取像品質降低的問題。

請參照圖5，其顯示本創作另一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。本實施例的取像裝置1’與前一實施例的取像裝置1相同的元件具有相同或者相似的標號，且相同的部分不再贅述。

在本實施例中，第一反射層121的開口121h在垂直方向上與顯示區10A以及非顯示區10B重疊。進一步而言，開口121h會由顯示面板11上方延伸至影像擷取元件14上方。

據此，本實施例的導光件12可被區分為一光傳導部P1’以及一光穿透部P3’。在俯視方向上，光穿透部P3’會與顯示區10A以及影像擷取元件14上方的非顯示區10B重疊。

另外，發光元件13鄰近於光傳導部P1’設置，而影像擷取元件14鄰近於光穿透部P3設置。據此，發光元件13所產生的感測光束L可通過光傳導部P1’傳遞至光穿透部P3’。

另外，感測光束L在感測範圍SA被全反射之後所形成信號光束L’可直接通過光穿透部P3’進入影像擷取元件14，而不需要再經過多次反射才能進入影像擷取元件14。因此，在本實施例的取像裝置1’可避免信號光束L’在傳遞過程中的損失。

請參照圖6，顯示本創作又一實施例的取像裝置的局部剖面示意圖。本創作實施例的取像裝置2包括透光蓋板20、顯示面板21、第一反射層221、第二反射層222、發光元件23以及影像擷取元件24。

與圖2的實施例相似，透光蓋板20具有與環境介質接觸的表面20，且表面20被定義出一顯示區20A以及一非顯示區20B。

在本實施例中，是通過顯示面板21的第一基板211來傳導感測光束L以及信號光束L’。因此，第一反射層221與第二反射層222是設置在顯示面板21的第一基板211的兩相反表面。

具體而言，顯示面板21的第一基板211具有朝向透光蓋板10的一上表面211a以及與上表面211a相對的一下表面211b。具有開口121h的第一反射層221是設置於上表面211a，而第二反射層 222是設置於下表面211b。

第一反射層221與第二反射層222在第一基板211的厚度方向至少部分重疊。因此，第一反射層221與第二反射層222重疊的部分會在第一基板211定義出第一光傳導部P1以及第二光傳導部P2。另外，開口221h與第二反射層222重疊的部分會在第一基板111內定義出光穿透部P3。第一光傳導部P1與第二光傳導部P2是分別位於光穿透部P3的兩相反側。

另外，在本實施例中，第一反射層221的開口221h只與顯示區20A相互重疊。然而，在其他實施例中，第一反射層221的開口221h也可以同時與顯示區20A以及非顯示區20B重疊，或者是只與非顯示區20B重疊。

發光元件23設置於顯示面板21的其中一側，以用於產生進入第一基板211的一感測光束L。感測光束L通過第一反射層221與第二反射層222而被傳遞至開口221h，並投射到透光蓋板20。感測光束L被透光蓋板20的表面20全反射，以形成信號光束L’。

影像擷取元件24設置於顯示面板21的另一側，以接收信號光束L’。在本實施例中，信號光束L’通過開口221h進入第一基板211之後，會在第二光傳導部P2內被傳遞至影像擷取元件24。然而，在其他實施例中，當開口221h位置鄰近於影像擷取元件24上方時，信號光束L’可直接通過開口221h進入影像擷取元件24。第一反射層221與第二反射層222的材料選擇，以及開口221h的最大寬度W1可參照先前的說明，在此不再重複說明。

需說明的是，在本實施例中，當顯示面板21為薄膜電晶體液晶顯示面板時，顯示面板21還包括一彩色濾光層CF。彩色濾光層CF會設置在第一基板211的下表面211b，並覆蓋第二反射層222。換句話說，第二反射層222是位於彩色濾光層CF與第一基板211之間。

此外，取像裝置2還可進一步包括一用以產生一可見光束的 背光組件27。與先前的實施例相似，顯示面板21設置於背光組件27上。另外，可見光束對第一反射層221、第二反射層222以及透光蓋板20的透射率大於80%。然而，在其他實施例中，當顯示面板21為有機發光二極體面板時，背光組件27也可以被省略。

另外，本創作所有實施例中的用語”光傳導部”、”第一光傳導部”或是”第二光傳導部”是指導光件12或者第一基板211可允許感測光束L以及信號光束L’傳遞的部份，而”光穿透部”是指導光件12或者第一基板211中，可允許感測光束L以及信號光束L’進出其他元件的部分。

因此，當感測光束L以及信號光束L’為紅外光時，”光傳導部”、”第一光傳導部”或是”第二光傳導部”都是指導光件12或者第一基板211傳導紅外光之部分，而”光穿透部”是指導光件12或者第一基板211可使紅外光穿透的部分。

也就是說，取像裝置1、1’、2的背光組件17、27或者由顯示面板11、21本身所產生的可見光束，並不會在“光傳導部”、“第一光傳導部”或是“第二光傳導部”被反射，而影響使用者觀看顯示畫面。

另外，本創作實施例的取像裝置1、1’、2還可進一步包括一帶通濾波層(圖未示)。在圖2以及圖5所示的實施例中，帶通濾波層可設置於影像擷取元件14與導光件12之間，用以過濾信號光束L’以外的雜散光。

舉例而言，當信號光束L’為紅外光時，帶通濾波層對於信號光束L’的穿透率至少大於80%，而對可見光以及紫外光的穿透率是低於20%。進一步而言，帶通濾波層可為紅外帶通濾光層，而可允許波長落在800nm至900nm的範圍之內的光束通過，並可過濾波長落在800nm至900nm的範圍以外的光束。在其他實施例中，帶通濾波層可允許波長落在840nm至860nm的範圍之內的光束，或者允許波長落在890nm至990nm的另一範圍之內的 光束通過。

在圖6的實施例中，帶通濾波層可設置於影像擷取元件24以及第一基板211之間。如此，帶通濾波層可避免環境光、顯示面板11、21或背光組件17、27所產生的光束進入影像擷取元件14、24，造成信號干擾。據此，通過設置帶通濾波層，可提升取像裝置1、1’、2的辨識精準度。

綜上所述，本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的取像裝置1、1’、2，其通過“設置在顯示面板與透光蓋板之間的導光件被區分一光傳導部以及一光穿透部”或者“在顯示面板的第一基板上下分別設置具有開口的第一反射層以及第二反射層”的技術方案，可以使感測光束L主要在透光蓋板10、20下方的導光件12或者第一基板211內被傳遞，並可通過第一反射層121、221的開口121h、221h定義出感測範圍SA，可避免附著在透光蓋板10、20表面10S、20S的附著物影響成像品質。

進一步而言，相較於現有的指紋辨識裝置，本創作實施例中，主要是利用透光蓋板10、20下方的導光件12或是顯示面板21的第一基板211來傳遞感測光束L以及信號光束L’，因此可以避免透光蓋板10、20的表面10S、20S的髒汙造成感測光束L的強度降低。據此，本創作實施例的取像裝置1、1’、2可具有較佳的取像品質。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

Claims (25)

1. 一種取像裝置，其包括：一透光蓋板，其具有與環境介質接觸的一表面，其中，所述表面具有一顯示區；一顯示面板，其對應於所述顯示區而設置於所述透光蓋板下方；一導光件，其設置於所述顯示面板與所述透光蓋板之間，其中，所述導光件被區分為一第一光傳導部、一第二光傳導部以及一光穿透部，所述顯示區與所述光穿透部在一垂直方向上重疊，且所述第一光傳導部與所述第二光傳導部分別位於所述光穿透部的兩相反側；一發光元件，其設置於所述導光件的其中一側，並用以產生進入所述第一光傳導部的一感測光束，其中，所述感測光束在所述第一光傳導部內被傳遞至所述光穿透部，以投射到所述透光蓋板的所述顯示區，且所述感測光束的一部分被所述表面全反射，以形成由所述光穿透部進入所述第二光傳導部的一信號光束；以及一影像擷取元件，其設置於所述導光件的另一側，以接收在所述第二光傳導部內被傳遞的所述信號光束。
2. 如請求項1所述的取像裝置，其中，所述導光件包括：一導光本體，其具有一第一表面以及與所述第一表面相對的一第二表面，其中，所述第一表面朝向所述透光蓋板；一第一反射層，其設置於所述第一表面，其中，所述第一反射層具有一開口；以及一第二反射層，其設置於所述第二表面；其中，所述第一反射層與所述第二反射層在所述垂直方向彼此重疊，以至少定義出所述第一光傳導部以及所述第二光傳導 部，所述開口與所述第二反射層在所述垂直方向彼此重疊，以定義出所述光穿透部。
3. 如請求項2所述的取像裝置，其中，所述第一反射層的折射係數與所述第二反射層的折射係數都低於所述導光本體的折射係數。
4. 如請求項2所述的取像裝置，其中，所述第二反射層的折射係數n_R、所述導光本體的折射係數n_L以及所述感測光束進入所述導光本體的入射角度θ滿足下列關係式：θ>sin^-1(n_L/n_R)。
5. 如請求項2所述的取像裝置，其中，所述感測光束為紅外光，所述第一反射層與所述第二反射層都是紅外光反射層。
6. 如請求項2所述的取像裝置，還進一步包括一光學膠，其中，所述光學膠位於所述第一反射層與所述透光蓋板之間，且所述光學膠的一部份填入所述開口內。
7. 如請求項6所述的取像裝置，其中，所述光學膠的折射係數、所述導光本體的折射係數以及所述透光蓋板的折射係數相同。
8. 如請求項2所述的取像裝置，其中，所述開口的一最大寬度W1，所述導光本體的厚度t₁，所述導光本體與所述透光蓋板之間的最短垂直距離t₂，所述透光蓋板的厚度t₃，以及所述感測光束的入射角度θ滿足下列關係式：2(t₁+t₂+t₃)tanθ>W1。
9. 如請求項1所述的取像裝置，其中，所述顯示區具有對應於所述光穿透部的一感測範圍，且所述感測範圍的一最大寬度小於所述光穿透部的一最大寬度。
10. 如請求項1所述的取像裝置，還進一步包括一光束定向元件，所述光束定向元件設置於所述感測光束的光路上，以調整所述感測光束進入所述第一光傳導部的一入射角度。
11. 如請求項1所述的取像裝置，其中，還進一步包括一背光組件，所述背光組件用以產生一可見光束，所述顯示面板設置於所述背光組件上，且所述可見光束對所述導光件以及所述透光蓋板的透射率大於80%。
12. 一種取像裝置，其包括：一透光蓋板，其具有與環境介質接觸的一表面，其中，所述表面具有一顯示區；一顯示面板，其設置於所述透光蓋板下方，並對應於所述顯示區，其中，所述顯示面板至少包括一第一基板以及與所述第一基板結合的一第二基板，所述第一基板具有朝向所述透光蓋板的一上表面以及與所述上表面相對的一下表面；一第一反射層，其設置於所述上表面，並具有一開口；一第二反射層，其設置於所述下表面，其中，所述第一反射層與所述第二反射層在所述第一基板的一厚度方向至少部分重疊；一發光元件，其設置於所述顯示面板的其中一側，以用於產生進入所述第一基板的一感測光束，其中，所述感測光束通過所述第一反射層與所述第二反射層而被傳遞至所述開口，並投射到所述透光蓋板，所述感測光束的一部分被所述表面全反射，以形成一信號光束；以及一影像擷取元件，其設置於所述顯示面板的另一側，以接收所述信號光束。
13. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述第一反射層的折射係數與所述第二反射層的折射係數都低於所述第一基板的折射係數，以使所述感測光束產生全反射。
14. 如請求項13所述的取像裝置，其中，所述第二反射層的折射係數n_R、所述第一基板的折射係數n_L以及所述感測光束投射到所述第一反射層的入射角度θ滿足下列關係式：θ>sin^-1(n_L/n_R)。
15. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述感測光束為紅外光，所述第一反射層與所述第二反射層都是紅外光反射層。
16. 如請求項12所述的取像裝置，還進一步包括一光學膠，其中，所述光學膠位於所述第一反射層與所述透光蓋板之間，且所述光學膠的一部份填入所述開口內。
17. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述光學膠的折射係數、所述第一基板的折射係數以及所述透光蓋板的折射係數相同。
18. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述開口的一最大寬度W1，所述第一基板的厚度t₁，所述第一基板與所述透光蓋板之間的最短垂直距離t₂，所述透光蓋板的厚度t₃，以及所述感測光束的入射角度θ滿足下列關係式：2(t₁+t₂+t₃)tanθ>W1。
19. 如請求項12所述的取像裝置，還進一步包括一光束定向元件，所述光束定向元件設置於所述發光元件與所述第一基板之間，以調整所述感測光束進入所述第一基板的一入射角度。
20. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述開口與所述顯示區在所述厚度方向彼此重疊，且所述顯示區具有對應於所述開口 的一感測範圍，所述感測範圍的一最大寬度小於所述開口的一最大寬度。
21. 如請求項12所述的取像裝置，還進一步包括一背光組件，所述背光組件用以產生一可見光束，所述顯示面板設置於所述背光組件上，且所述可見光束對所述第一反射層、所述第二反射層以及所述透光蓋板的透射率大於80%。
22. 如請求項12所述的取像裝置，其中，所述透光蓋板還具有一非顯示區，所述開口與所述非顯示區在所述厚度方向彼此重疊，且所述非顯示區具有對應於所述開口的一感測範圍，所述感測範圍的一最大寬度小於所述開口的一最大寬度。
23. 一種取像裝置，其包括：一透光蓋板，其具有與環境介質接觸的一表面，其中，所述表面具有一顯示區；一顯示面板，其對應於所述顯示區而設置於所述透光蓋板下方；一導光件，其設置於所述顯示面板與所述透光蓋板之間，其中，所述導光件被區分為一光傳導部以及一光穿透部；一發光元件，其設置於所述導光件的其中一側，並用以產生進入所述光傳導部的一感測光束，其中，所述感測光束在所述光傳導部內被傳遞至所述光穿透部，以投射到所述透光蓋板的所述顯示區，且所述感測光束的一部分被所述表面全反射，以形成由所述光穿透部進入所述導光件的一信號光束；以及一影像擷取元件，其設置於所述導光件的另一側，以接收所述信號光束。
24. 如請求項23所述的取像裝置，其中，所述光穿透部與所述顯示區在一垂直方向彼此重疊，且所述顯示區具有對應於所述光穿透部的一感測範圍，所述感測範圍的一最大寬度小於所述開口的一最大寬度。
25. 如請求項24所述的取像裝置，其中，所述透光蓋板還具有一非顯示區，所述影像擷取元件設置於所述非顯示區下方，所述光穿透部在一垂直方向上會與所述顯示區以及所述影像擷取元件上方的所述非顯示區重疊。