電致發光單元和模數轉換器的製作方法
2024-02-10 03:59:15
專利名稱：電致發光單元和模數轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電致發光單元，以及用於轉換例如人類指紋的模擬圖像成為數字圖像的方法和裝置。
背景技術：
發光是藉助熱白熾體以外光源的光發射。當某種材料吸收能量時，入射能量引起正在吸收材料的原子的電子因從原子中較低能級躍遷到較高能級而變成為受激狀態。當電子降回其原始較低能態時，就釋放出能量並由原子以光的形式(光子)加以發射。在特殊的發光形式也即電致發光(electroluminescence)中，能量吸收的材料是發冷光的，而能量則是藉助交流電場施加於發冷光材料的電能。
SU-942-684-B(亞塞拜然蘇維埃社會主義共和國科學院物理研究所)公開了一種能用來產生例如人類指紋地貌物體的圖像的電致發光單元。該單元包括環境基片，透明電極，半導體層和發光層。使用時施加交流電流於透明電極和地貌物體(人類指紋)之間，後者於是形成第二電極。當將指紋置於半導體層時，指頭上的各地和背脊便以不同的大小耦合電流至電致發光單元，引起單元產生對應於各地和背脊之不同強度的光。
本發明的目的在於提供不僅顯示地貌物體的圖像而且轉換圖像為數字數據以供存儲和比較用的單元，同時也提供同該單元或其他圖像記錄裝置一起使用的圖像多種復用器。
發明內容
本發明提供的電致發光單元，包括第一電極，格柵狀的第二電極，發光層以及插在第一和第二電極間的介質絕緣層、第一和第二電極是用於在其間施加交流電場，其中所述格柵狀電極包括其上帶有多個開口的電導層，而其中開口以鄰接的行加以設置，並且行與行之間彼此電隔離以形成多個分立的第二電極。可將開口設置成彼此相互電隔離的鄰接的行以形成多個分立的第二電極。
此外，本發明提供的電致發光單元，用於轉換電導物質的模擬圖像為數字圖像，包括第一電極，格柵狀的第二電極，後者由帶有多個開口的電導層構成，且其中諸開口以鄰接的行加以設置，使之彼此相互電隔離以形成多個分立的第二電極，發光層及插在第一和第二電極之間的介質絕緣層，第一和第二電極是供施加交流電場於其間用的，以及傳感由發光層對應於跨越所述開口上電導或部分電導物質是否存在而發射之電磁輻射並轉換所述電磁輻射為數字信息的裝置。
本發明用於傳感和轉換電磁輻射為數字信息的裝置，包括轉換電磁能量為電能值用的第一轉換裝置，和轉換所述電能值為二進位信息用的第二轉換裝置。
第一轉換裝置可包括可在開口各行之間開關接通的半導體器件。半導體器件包括光二極體。
第二轉換裝置包括二進位值分配裝置，後者如所述值低於預定參考值則分配一二進位數為電能值，如所述值高於所述參考值，則分配另一二進位數為電能值。
電導物質可以是諸如人類於指一類生活有機體組織。
圖像可以是諸如人類手指之後地和背脊圖像一類的地貌圖像。
第一電機可以是半透明或透明的。
電磁輻射可以是光。
此外，本發明的光學圖像多路復用器，包括光接收象素元件的兩維陣列，象素元件以鄰接的行加以設置，使象素元件的行個別曝光用的快門裝置，以及用於順次寄存由被曝光象素元件的行接收的光的光二極體陣列。
從以下敘述並當結合作為例子說明本發明較佳實施的附圖而加以考慮時，本發明的以上和其它目的，特徵和優點將變得明朗起來。
附圖簡述
圖1是按本發明一實施例的模數轉換器單元的示意框圖，示出單元的分解圖和側視圖。
圖2表示圖1單元一部分格柵狀電極的平面圖。
圖3表示圖1單元的側視圖，顯示出單元上正放著的手指。
圖4表示圖1單元數字輸出的示意框圖。
圖5是按本發明另一實施例的模數轉換器單元的示意框圖，示出單元的側視圖。
圖6表示由圖5單元產生的多個連續的指紋線性快照。
圖7表示圖5單元的數學輸出的圖解。
圖8表示模數轉換單元的另一實施例的示意性框圖，示出單元的分解圖和側視圖。
圖9表示圖8單元一部分格柵狀電極的平面圖。
圖10表示圖8單元的側視圖，示出單元上不放著的手指。
圖11-圖13表示一光學圖像多路復用器在不同操作階段的示意框圖。
圖14-圖16表示另一光學圖像多路復用器在不同操作階段的示意框圖。
圖17-圖19表示再一個光學圖像多路復用器在不同操作階段的示意框圖。
圖20-圖22表示又一光學圖像多路復用器在不同操作階段的示意框圖。
較佳實施例的詳細描述參見圖1-3，電致發光轉換單元20包括透明的正面電極22，發光層24，介質絕緣層26和格柵狀背面電極28。
透明電極22包括清晰的塑料支持媒介，上面已濺射有透明電導體的銦錫氧化物(ITO)。發光體層24包括懸浮在導電液體粘合劑中摻有錳的硫化鋅混合物，前者藉助流行的篩網印刷工藝施加於透明電極22。介質層26包括施加於發光層24上的鈦酸鉍層。
格柵狀背面電極28包括導電的格柵30，它如圖2更為詳細加以顯示的那樣，具有多個小的由算術加以確定的實質上為圓形或六角形開口。然而，將會明白，可以提供任何合適形狀的開口。
在格柵30之下備有光二極體陣列34，後者為每一開口32加以準備和匹配。
當如圖3所示將手指放于格柵狀電極28，並在正面電極22和格柵狀電極28(或手指)之間施加以交流電壓時，電能就被開口32以下之發光層24所吸收。每一開口32之下所吸收的能量總數將取決於開口32上是否存在指尖的背脊或谷地。這樣，如存在背脊，則和存在谷地時相比，吸收有更多的能量。這導致發光層24發射出取決於每一開口上所吸收電能總量之較大或較弱強度的光，該能量被轉換成經由相應光二極體之成正比的電流或電壓，例如，倘若存在背脊，則大約5V或以上，而倘若存在谷地，則大約為2.5V或以下。配備有合適的電子線路，後者倘若電壓為5V或以上則產生的值為1，倘若電壓為2.5V或以下，則產生的值為0，從而產生與開口32上是否存在背脊相對應的1和0的矩陣36(圖4)。這樣指紋的數字圖像就得以產生。每一開口32可代表數字圖像中的一「象素」。
格柵狀電極28可藉任何適合的方法加以獲得，例如，藉助絲網印刷導電層而透明非導電支承上形成格柵30，或者通過利用腐蝕或雷射束或射頻濺射來獲得穿孔的金屬片。
參見圖5，示出按本發明另一實施例的轉換單元60。該單元同樣包括透明的正面電極22，發光層24和介質絕緣層26，但它具有的背面格柵狀電極62包括一則開口32的格柵，也即開口32的線性陣列。
使用時，通過如圖5箭頭64所示那樣移動或拉動手指跨越電極62。在每一瞬間取下一跨越手指的線性快照。隨著手指相對於電極62逐漸移動，沿手指長度的連續快照就得以獲取。圖6示出5幅這樣一種連續快照66，68，70，72和74。所以，操作間隙地進行，諸連續快照之間的間隔時間可按需設置。時間間隔可以是可調的。
同樣，連續線性快照的數目也可按需設置。該數目也可以是可調的。
每一線性快照如在單元20中的情況那樣，轉換成一系列的1和0，並產生如圖7所示的矩陣76。矩陣76僅對應於圖6之快照68-74的5行。實踐中可以產生數量大得多的快照，視所需精度而定。這樣，採用單行的光二極體34就獲得一數字圖像。
在一特殊的實施例中，電極62包括12個開口32的線性陣列和與之相關的128×1個光二極體陣列。單元62還進一步包括相關的電荷放大線路和象素數據保持功能，後者對所有象素提供集總的起始和結束時間。
轉換單元20、60可用來存儲和匹配指紋，諸如供執法目的或者能結合以下諸場合用的生物測定指紋系統靈巧卡(smart card)，榮譽卡，駕駛執照，護照，鍵盤，槍枝控制，汽車發動機系統，門鎖系統，存取控制，互連網商業確認，自動取款機和銀行交易。
尤其是可用單元20，60進行指紋匹配。可將參照的指紋以查表或諸如矩陣36一類矩陣形式存放於存儲器中。假如需要，可將多個不同的參照指紋保存在存儲器中。於是將待欲與參照指紋相匹配的指紋通過單元20，60轉換成數字圖象，然後通過使用合適的算法同一個或多個參照指紋進行比較。
參照圖8，示出另一模數轉換器單元80。單元80中對應於單元20那些的另部件以相同的抗號列出。
如圖所示，單元80也包括透明的正面電極22，發光層24，介質絕緣層26，和導電的格柵30。
在該情況下，導電格柵30的開口32(象素)以彼此相互電隔離的行35加以設置。現在每一行構成一分立的背面電極28。
當將手指如圖10那樣放在格柵30上時，的行35便通過施加交流電壓於正面電極32和每一行35之間而得以順次「開關接通」或運行起來以產生每一行35的1和0的行。
這樣，採用單行光二極體34即獲得數字圖像，因為從每行35出來的圖像數據由光二極體34順次加以寄存並順次存於存儲器中。這在圖11～13中示意性地加以說明。雖然圖9中鄰接行35內的像素為交錯的，但圖11～13示出的實施例，其象素並不交錯。
圖11中第1行35接通提供輸入給光二極體34。光二極體34如由箭頭37所指示那樣寄存下光。光被轉換成存放在存儲器中的數字圖像數據。於是，如圖12所示，接通或激活下一行35。將圖像信息再次寄存並存放於存儲器中，然後如圖13所示接下一行35，並依次類推，直至所有行35均已運行為止。雖然在圖中只顯示幾行35(和電極28)，但將會明白，可以配備足夠大量的行35(電極28)以獲得圖像。
可以利用任何合適的手段來形成導引光的「光管」39，諸如帶有光學傳輸性能一類的塑料材料。應注意的是，許多根分立的光管根據行35中開口32(象素)的數量而加以配備。
圖14-16示出鄰接行中的象素為交錯的實施例。相同的原理應用如上。首先光二極體34寄存第一行的光，如圖14中的箭頭所示。於是寄存下第二行(只示出一個象素)的光，如圖15中的箭頭所示。然後寄存下第三行的光，如圖16中的箭頭所示。
在圖17-19中示出另一光學圖像多路復用器100。它包括在顯微基片表面上腐蝕出微透鏡102的陣列，諸透鏡以的行35加以設置。不同行35中的相應透鏡102如所指示那樣藉助光管39加以互連。
配備一行光二極體34，一個光二極體為每一光管39所導引的寄存光加以配備。
每一行35配備以諸如液晶顯示快門41一類可開關的光組合器件。快門41當加有電壓於其上時變為不透明，而當電壓去掉時則是透明的。使用時，快門41如此進行開關，俾使每行35均為開通以接收來自圖像(諸如正被照相或記錄的圖像)的光。將行35依次開通，而光二極體34便如箭頭37所指示那樣寄存下光。適用如圖11～13中情況那樣相同的順序程序。這樣，只需要單行的光二極體34來寄存由眾多行35所提供的圖像數據。
最後圖20-22示出鄰接行35中諸象素是交錯的實施例。
雖然詳細顯示和描述了本發明若干個較佳的實施例，但應明白，其中可以作出各種不同的更改和修正而並不背離所附權利要求的範疇。
權利要求
1.一種電致發光單元，其特徵在於，包括第一電極，格柵狀第二電極，插在第一和第二電極之間的發光層和介質絕緣層，第一和第二電極用於在其間施加交流電場，其中，所述格柵狀電極包括其上帶有多個開口的電導層。
2.如權利要求1所述的電致發光單元，其特徵在於，將開口設置在相互電隔離的鄰接的行中，以便形成多個分立的第二電極。
3.如權利要求1所述的電致發光單元，其特徵在於，還包括轉換裝置，用於轉換電磁能成為與所述開口相關的電能。
4.如權利要求3所述的電致發光單元，其特徵在於，所述轉換裝置包括與所述開口相關的半導體器件。
5.如權利要求3所述的電致發光單元，其特徵在於，半導體器件包括與每一開口相關的分立光二極體。
6.如權利要求2所述的電致發光單元，其特徵在於，還包括轉換裝置，用於轉換電磁能成為電能，所述轉換裝置在所述開口的行之間是可開關接通的。
7.如權利要求6所述的電致發光單元，其特徵在於，所述轉換裝置包括半導體器件，所述半導體器件可以在所述開口的行之間開關接通。
8.如權利要求1所述的電致發光單元，其特徵在於，所述開口設置成線性陣列。
9.如權利要求8所述的電致發光單元，其特徵在於，所述開口設置成多個鄰接的平行線性陣列。
10.如權利要求2或9所述的電致發光單元，其特徵在於，所述開口實質上是圓形，鄰接的陣列中的開口偏移一個半徑。
11.如權利要求1或2所述的電致發光單元，其特徵在於，所述第一電極是透明。
12.如權利要求1或2所述的電致發光單元，其特徵在於，所述第一電極是半透明的。
13.一種電致發光轉換單元，用於轉換電導物質的模擬圖像成為數字圖像，其特徵在於，包括第一電極，格柵狀第二電極，包括其上帶有多個開口的電導層，插在第一和第二電極之間的發光層和介質絕緣層，第一和第二電極用於在其間施加交流電場，和傳感由發光層對應於跨越所述開口上的導電或部分導電物質是否存在而發射的電磁輻射，並將所述電磁輻射轉換成數字信息的裝置。
14.一種電致發光轉換單元，用於轉換電導物質的模擬圖像成為數字圖像，其特徵在於，包括第一電極，格柵狀第二電極，包括其上帶有多個開口的電導層，其中開口設置成相互電隔離的鄰接的行，以便形成多個分立的第二電極，和傳感由發光層對應於跨越所述開口上電導或部分電導的物質是否存在而發射的電磁輻射，並將所述電磁輻射轉換成數字信息的裝置。
15.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述用於傳感並轉換電磁輻射成為數字信息的裝置，包括用於轉換電磁能成為電能值的第一轉換裝置，和用於轉換所述電能值成為二進值信息的第二轉換裝置。
16.如權利要求14或15所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述轉換裝置包括與每一所述開口相關的半導體器件。
17.如權利要求16所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述半導體器件包括與每一所述開口相關的分立光二極體。
18.如權利要求14至16任一項所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述第一轉換裝置包括半導體器件，所述半導體器件可以在所述開口的行之間開關接通。
19.如權利要求15所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述第二轉換裝置包括二進位值分配裝置，如果所述值低於預定的參考值，則分配二進位數到電能值，如果所述值高於所述參考值，則分配另一個二進位數到電能值。
20.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述圖像為地貌圖像。
21.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述導電物質為生物有機體組織。
22.如權利要求21所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述圖像是人類手指的谷地與背脊的地貌圖像。
23.如權利要求13所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述開口設置成線性陣列。
24.如權利要求18所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述開口設置成多個鄰接的平行線性陣列。
25.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述數字信息是二進位數的矩陣形式。
26.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述第一電極是透明的。
27.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述第一電極是半透明的。
28.如權利要求13或14所述的電致發光轉換單元，其特徵在於，所述電磁輻射為光。
29.一種光學圖像多路復用器，其特徵在於，包括光接收象素元件的二維陣列，象素元件設置成鄰接的行，用於對象素元件的行個別進行曝光的快門裝置，和用於順次寄存由受曝光的象素元件的行所接收的光的光二極體陣列。
30.如權利要求29所述的光學圖像多路復用器，其特徵在於，所述鄰接的行中的象素是交錯的。
全文摘要
電致發光單元(20)包括第一電極(22)，格柵狀第二電極(28)以及插在第一和第二電極(22，28)之間的發光層(24)和介質絕緣層(26)。格柵電極(28)包括其上帶有多個開口的電導層(30)。使用時跨越第一和第二電極(22，28)施加以交流電場。可將開口(32)設置成彼此相互電隔離的鄰接的行(35)以形成多個分立的第二電極(28)。在一特殊的實施例中，採用電致發光單元(20)來轉換諸如人類指紋圖像一類電導物質的模擬各象為數字圖像，而該單元諸如傳感由發光層(24)對應於跨越開口(32)上電導物質是否存在而發射之電磁輻射用光二極體一類的敏感器件以及轉換電磁輻射為數字信息(36)用的電子線路。
文檔編號H05B33/26GK1402958SQ00816339
公開日2003年3月12日 申請日期2000年9月27日 優先權日1999年9月28日
發明者姆拉登·迪克利克 申請人:姆拉登·迪克利克