专利名称：起伏物体图象产生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及图象产生，特别是起伏物体的图象产生。
起伏物体产生图像的系统是已知的。起伏物体典型的是由凸脊和凹谷形成的特征的物体表面。由已知的技术成像的一种起伏物体的图像是一种指纹图像。这些已知的系统包括一个起伏物体贴压的平台以便暴露起伏物体的凸脊和凹谷到图像设备上。平台由光源照射。在许多起伏物体图像中，来自光源的光在照射平台之前通过一个瞄准仪。光是典型地通过一个直角棱镜以或接近对应于总内部反射(TIR)的一个角度到平台。TIR涉及到在起伏物体的凸脊上光的受抑或吸收和在起伏物体的凹谷上通过平台反射回来。因此，来自光源的光通过贴压平台的起伏物体的结构特征所调制，并且这个调制的光通过平台被传输到一个光学系统。光学系统通常包括透镜和其它光学精密部件。光学上精密的和调制的光然后照射在转换光能量成为电能量的传感器阵列上。在每一个传感器阵列单元上的强度典型地被转换成一个数字值，该阵列单元的值可以由一个计算机进行处理用于起伏物体的分类或验证。
这些已知的起伏物体成像系统有许多缺点。其中之一是，每一个系统要求一个发光源，该光源必须放置在与平台有一定的距离以便平台表面的实质部分被光源所照射。此外，光学精密单元典型地放置在与平台有一定的距离和角度以便接收来自平台的反射光。为了光学单元处理最优化的利益，光学精密单元必须放置与平台有一定的距离，光线会聚或其它已知的光学物理现象发生了。因此，已知的起伏物体成像系统的几何结构强加了尺寸限制，所以限制了已知起伏物体成像系统的应用。
已知成像系统的另一个缺点是反射图像的失真。例如，在一个典型的起伏物体成像系统中，平台和传感器阵列被倾斜放置以便保持好的聚焦，同时也保持平台照射接近TIR角度。这个倾斜引起了两种已知的失真，梯形失真和余弦失真。这些失真常常通过把光学单元置于传感器和平台之间而减少。然而，插入的附加光学精密单元加重了系统的几何限制并且进一步影响了系统可能被使用的应用。
已知起伏物体成像系统对来自于放置起伏物体的表面的进入平台周围的光也是敏感的。此外，在这样的系统中，在起伏物体上过多的潮湿量和油量改变了光的调制并且可能进一步畸变起伏物体的图像。同样，在一个起伏物体内过于缺乏潮湿和其它液体，例如一个指印，也可能改变由起伏物体产生的光调制并且畸变了起伏物体的图像。同样，被设计为专注于由过于潮湿引起的图像畸变的系统可能会不恰当地修正由过于干燥的起伏物体引起的畸变，反之亦然。
所需要的是减小起伏物体图像发生器的几何限制的起伏物体成像系统。
所需要的是在起伏物体图像中减少失真的起伏物体成像系统。
所需要的是没有增加由过于缺乏潮湿引起的畸变的可能性而减少过于潮湿引起的畸变的起伏物体图像产生系统。
由上述所确定的以前已知的起伏物体图像发生系统的限制和缺点已经由按照本发明的原理所克服。本发明的起伏物体图像器包括一个单电极的场致发光装置和一个电流源，电流源的一条引线连接到场致发光装置的单电极，第二引线连接到靠近场致发光装置的一个起伏物体。这个系统向起伏物体提供电流并且该电流从起伏物体通过起伏物体的凸脊强耦合到单电极场致发光装置，同时电流通过起伏物体的凹谷弱耦合到场致发光装置。强耦合到来自起伏物体的电流的场致发光装置的这些区域产生了光，该光比弱耦合到来自起伏物体的电流的场致发光装置的区域强。对应于起伏物体的凸脊和凹谷通过场致发光装置产生的光形成了起伏物体的光图像。单电极场致发光装置与一个已知的已被移去一个电极的双电极场致发光装置有关。在这个器件中的电极典型地是平面的(二维)并被用来提供对应电极的排列区域的光场。通过移去一个电极和连接电流源到与单电极场致发光装置接触的起伏体上，耦合到场致发光装置的不同区域的电流量对应于起伏物体的凸脊和凹谷而变化，并且产生一个起伏物体的图像。
在本发明的一个实施例中，单电极场致发光装置是一个有机的场致发光装置，在另一个实施例中，单电极场致发光装置是一个无机的场致发光装置。这两种场致发光装置都有一个电极被移去，所以起伏物体的凸脊和凹谷可以耦合电流到场致发光装置。比较理想的是有机场致发光装置使用直流源，无机场致发光装置使用交流源。
本发明系统产生的光学图像可以由光学单元和所提供的传感器阵列进行处理。典型地，光学单元包括减小图像尺寸的缩图镜，对应地，传感器阵列的尺寸被用来把图像转换成电信号。在本发明的这些实施例中使用的传感器阵列可以是集成电路或类似的电路。使用缩图镜减小了图像的尺寸，对应地，集成电路节约了成本，因为由硅制成的集成电路直接与集成电路的尺寸成比例。在本发明的另一个实施例中，靠近单电极场致发光装置放置一个一对一的传感器阵列。一对一传感器阵列的宽度和长度与场致发光装置大致相同。一对一传感器阵列可以由无定型硅制作在玻璃上。因为传感器阵列靠近场致发光装置，所以本发明的起伏物体产生器的厚度明显是小于以前所知的系统，以前的系统要求光学单元从平台聚焦反射光到传感器阵列上。此外，传感器阵列和场致发光装置基本上是与场致发光装置产生的光通路正交的。结果，在以前已知的系统中，因为平台和传感器阵列角度放置引起的失真基本上被消除了。
一个无机单电极场致发光装置被用在本发明的一个实施例中，场致发光装置包括一个透光电极层，一个电介层，放置在透光电极层第一表面和电介层第一表面之间的一个光发射层，交流电源的第一引线连接到透光电极层，第二引线靠近电介层的第二表面。当起伏物体被放置在与电介层的第二表面接触的位置并被连接到交流电源的第二引线，来自起伏物体凸脊的电流通过电介层和光发射层强耦合到透光电极，同时，来自起伏物体凹谷的电流被弱耦合到透光电极。在强耦合电流通路中的光发射离子产生了比在弱耦合电流通路中的光发射粒子强的光。本发明的系统不要求外部光源，或者说对瞄准仪和平台照射不要求外部光源。作为替换，当起伏物体被连接到电流源并与单电极场致发光装置接触时一个起伏物体使得本发明的单电极场致发光装置产生起伏物体的自照射光学图像。因为光是由结构产生而不是由光源照射产生，所以传感器可以直接放置在场致发光装置的透光电极的对面。不要求插入光学单元处理光以减少由放置在已知系统中的光源，平台和传感器阵列的角度引起的失真。结果，本发明的起伏物体成像系统是比较紧凑并比已知成像系统有更多的应用。例如，本发明的一个实施例可以被放置在笔记本电脑的键盘上，产生一个指纹图像，该指纹图像可以与一个存储的图像进行比较，以提供对计算机的访问，或转换成数字信息，然后在一个网络上传输到另外的计算机系统，用于访问另一个计算机，以通过网络核实一次商业交易。
在本发明一个方面中，无机型的场致发光装置的光发射层可以包括磷粒子，该磷粒子可以是涂覆到透光电极层第一表面的一个薄层。在本发明的另一个实施例中，光发射粒子可能遍及整个无机场致发光装置的电介层分散。在这个实施例中，光发射粒子可能也是磷粒子，磷粒子可以被封装在一个保护的电介层内以防止磷降解引起的潮湿。比较好的是，一个无机场致发光装置的透光电极层由铟锡氧化物(ITO)或氧化锌∶铝(ZnO∶AL)复合物组成；磷可以是硫化锌∶锰(ZnS∶Mn)；电介层可以是钛酸钡(BaTiO3)。
在本发明的另一个实施例中，无机型的场致发光装置的电介层被一个压力变化的电阻层覆盖，可弯曲的电极覆盖变化的电阻层，交流电源的第二引线连接到可弯曲电极。变化的电阻层由通过非导电可压缩的聚合物分散的导电粒子组成。起伏物体的凸脊接触可弯曲电极并产生局部压力，通过电阻层的导电通路通过使得导电粒子相互之间接近而形成。靠近起伏物体凹谷的可弯曲电极的这些区域没有产生压缩导电粒子的局部压力。因而，粒子仍然分离，较少的电流通过电阻层的这些部分。因此，通过按压相对于可弯曲电极的起伏物体的凸脊引起的局部压力，从交流电源提供了更多的电流到通过介质和光发射层的透光电极。此外，通过光发射粒子的电流强度确定了用于起伏物体的凸脊和凹谷的光学图像的电流强度。在本发明的这个实施例中，起伏物体没有从交流电源导电电流到电介层，而是起伏物体在变化的电阻层内形成了由可弯曲电极供给电流的导电通路。对于一些规定了人可经受电流量的国家，使用起伏物体成像系统是有特别的优点。因为来自起伏物体结构的压力产生了通过变化的电阻层的导电通路，过于潮湿和干燥没有降低图像对比度，而在必须照射平台的系统中会发生降低图像对比度。
在本发明的另一个实施例中，使用了一个有机场致发光装置。有机场致发光装置的结构可以由一个薄的升华的分子膜例如三个(8-喹啉基)铝(Ⅲ)，通常表示为Alq或具有特殊结构的光发射聚合物组成，所说的聚合物提供了具有高迁移率光发射聚合物的正和负电荷载体，聚合物包括聚(对-聚苯乙烯)或PPV，可溶性的聚噻吩衍生物，和聚苯胺，这些材料可以应用到已知涂覆技术的特殊结构，例如旋转涂覆或刮片涂覆。
因为有机场致发光装置。工作在低电压，所以普通起伏物体的相对高的自阻抗没有有效地调制由场致发光装置产生的冷光。如果被成像的起伏物体不能够经受至少在几毫安的电流上的相对高的电压降，最好在起伏物体和有机致发光装置之间使用隔离层。隔离层最好是上文讨论的压力变化的电阻层。压力变化的电阻层选择性地提供了一个对应于接触电阻层的起伏物体的凸脊和凹谷变化的电阻抗。结果，高电平电流可以通过比较低的阻抗通路呈现到有机场致发光装置，该有机场致发光装置产生了重新组合的空穴和电子以产生局部光子。比较好的是，有机场致发光装置用像素状的低功函数金属涂覆，例如钙或铝以影响有效的电子电荷注入。使用有机场致发光装置的本发明的这个实施例提供一个可由直流供电的起伏物体图像产生器。
本发明的上文所述的优点和其他优点可以从下面对发明和附图的详细讨论中确定。
与说明书合并构成说明书一部分的附图显示了本发明的优选实施例，与上文进行的一般描述和下文对实施例进行的详细描述一起解释了本发明的原理。
图1描述了按照本发明原理使用无机场致发光装置制造的起伏物体图像产生系统。
图1A描述了便利一个圆形起伏物体放置的具有凹型表面图1的场致发光装置。
图2描述了在图1中与交流电源电流绝缘的起伏物体的本发明的实施例。
图3描述了使用有机场致发光装置的本发明的实施例。
图4描述了使用缩图镜和传感器阵列提供一个起伏物体图像的电数据描述的本发明实施例。
图5描述了传感器阵列与场致发光装置尺寸相近在薄的侧面应用的本发明的实施例。
按照本发明的原理对起伏物体成像的系统显示在图1。图像产生器10包括一个单电极场致发光装置12和电流源14。电流源有一个连接到场致发光装置12的引线16，当起伏物体靠着获近似靠着场致发光装置时第二引线18耦合电流到起伏物体。对应于从起伏物体到场致发光装置12的耦合电流，场致发光装置12的不同区域产生了在强度上对应于耦合到场致发光装置区域电流量的光。场致发光装置12可以从已知的无机场致发光装置制造出来，该装置包括两个安装在场致发光装置两端的平面电极，所以他们覆盖了装置的长度和宽度并且相互排成一行。例如，使用这种类型的结构为液晶显示提供背光。通过移去一个电极和连接一个电流源到起伏物体，起伏物体的特性耦合不同的电流到场致发光装置以选择性地激励场致发光装置的区域并且产生起伏物体的一个图像。场致发光装置12被形成一个稍微凹型的表面以适应一个圆形起伏物体的放置，例如指尖靠着装置12。
场致发光装置12可以是一个无机场致发光装置或一个有机场致发光装置。有机场致发光装置包括薄的升华的分子膜例如三个(8-喹啉基)铝(Ⅲ)，通常表示为Alq或具有特殊结构的光发射聚合物，所说的聚合物提供了具有高迁移率光发射聚合物的正和负电荷载体。高发射聚合物包括聚(对-聚苯乙烯)或PPV，可溶性的聚噻吩衍生物，和聚苯胺，这些材料可以应用到已知涂覆技术，例如旋转涂覆或刮片涂覆。这些装置的样机由美国加州圣巴巴拉市的Uniax公司生产和销售。
在图1中的场致发光装置12是无机场致发光装置。无机场致发光装置12包括一个透光电极22，一个光发射层24和一个电介层26。电流源16是一个交流源(AC)。电极22，光发射层24和电介层26最好都是平面材料并被制成，所以电极层22有第一表面30，该表面沿着光发射层24平放，电介层26有第一表面34，该表面沿着光发射层24另一平面平放。来自交流源14的引线22被连接到透光电极22，来自交流源14的引线18延伸到起伏物体20。提供第二引线的一种方法是沿着电介层26的一端放置一绝缘材料(未示出)垫，以便暴露在外接触起伏物体。然后，第二引线可以放置在绝缘层的顶部，所以，与电介层26的暴露区域接触的起伏物体也可以被连接到交流源14。在这个实施例中，引线18可以被固定到放置在电介层26一端的绝缘垫上，所以，它不会被容易地移动到交流源短路的位置上。
透光电极22最好是具有透光电极合成物涂覆的聚合物材料，例如铟锡氧化物(ITO)。电极22是透光的，允许由光发射层24产生的光通过并只有很少的衰减和调制。
光发射层24可以是涂覆到透光电极22第一表面的光发射粒子的一个涂层。涂层最好是磷性材料例如硫化锌∶锰(ZnS∶Mn)。光发射粒子也可以分散进电介层26。在这个实施例中，光发射层不是插入在电介层和透光电极之间明确的一层但它最好是以均匀的方式悬浮在电介层中，例如，磷性材料硫化锌∶锰(ZnS∶Mn)可以分散在如绝缘材料钛酸钡(BaTiO3)中。尽管对透光电极22，光发射层24和电介层26所公开的材料是可仿效的，但它们不是唯一可使用的材料。例如，透光电极22也可以由氧化锌∶铝(ZnO∶AL)制作，其它光发射粒子如硅酸锌(Zn2SiO4)和镓酸锌(ZnGa2O4)可以被使用。介质材料可以来自各种不同材料如。
交流源14可以输出一个电压范围在20-300V，频率范围在大约50-2000赫兹的均方根(RMS)电压。为了充分地驱动上文所公开的6．5平方厘米(大约一平方英尺)光发射层，在100---500微安范围内的电流是基本被要求的。由上文公开的磷和材料发射的光基本上产生蓝，蓝-绿和绿波长的发射光谱。虽然本发明讨论的是参考发射的辐射是在发射光谱的可见光部分，但也可以使用其它材料发射的辐射在发射光谱的其它部分并且仍然是本发明的原理内。
构成系统10的一种方法是修改一种场致发光(EL)灯。这些装置是已知的，一种典型的EL灯是由亚利桑那州钱德勒市的Durel公司生产的，所示零件号是DB5-615B。EL灯结构不同于图1所示的结构，在该结构中，电介层26的暴露表面38被连接到一个不透光电极，例如铝、银或碳。当交流电源连接到EL灯时，从不透光电极到透光电极通过的电流激励光发射粒子并使它们产生光。然而，当不透光电极横越它的区域提供一个稳定电流流动时，这样的结构对图像起伏物体是不起作用的。本发明的发明人通过移动不透光电极到暴露的电介层26已经修改了EL结构。通过从交流电源14提供放置在电介层一端的绝缘垫上的第二引线，与电介层26接触的起伏物体也可以被放置，所以它也接触了引线18。结果，起伏物体直接接触电介层的这些部分提供了与没有直接接触电介层26部分的不同的电流幅度。EL灯的修改和对起伏物体成像使用修改的EL灯以前是不知道的。
电介层／光发射粒子／透明电极结构可以是电学上一个电容与一个电阻并联的模式。在构成本发明所用的较好的材料中，这个结构的电容量是在每6．5平方厘米(大约一英寸)2-6毫微法范围内，电阻是在每6．5平方厘米(大约一英寸)50-1500K欧姆。可以调整电流源14的输出电压幅度改变对应于起伏物体凸脊的发射光的强度。电流感知或电流限制电路可以从交流电源连接到第二引线以确保提供给起伏物体的电流符合国际规定的限制，因为起伏物体是人体的一部分。
没有电流限制或感知电路所用的实施例显示在图二。使用相同的数对应相同的结构，系统40包括透光电极22，光发射层24和电介层26。与上文图一实施例讨论的不同材料和结构同样地应用在图二所示的实施例中。除了这些单元，系统40包括一个可变电阻层44和一个从交流电源14连接到第二引线的可弯曲电极46。交流电源14的第一引线16连接到上文讨论的透光电极22。
变化的电阻层44由一个非导电的，充满了导电粒子的可压缩的聚合体的材料组成。导电粒子通过聚合体的材料分布并且相互之间分开，分开的距离稍微比粒子的直径大一些。导电粒子可以是低密度聚合体或涂覆一金属层的陶瓷球。磁性粒子也可以加到变化电阻层的合成物中以改善电导率。通过变化每单位体积导电粒子的数量、粒子的尺寸、粒子的导电率、聚合体材料的松密材料系数和其它已知的因素，从变化电阻层44的一个表面到作为施加到第一表面的压力函数的另一表面的导电通路的阻抗可以设计的在很宽范围内变化。当粒子尺寸小和聚合体材料的厚度薄时，局部压力的高空间分辨率是可能的。比较好的是导电粒子和非导电度量聚合物的直径应当比图像所要求的最小分辨单元小。变化电阻层44的厚度应当近似相同的分辨单元尺寸。比较好的是变化电阻层的厚度是在50-100微米范围内。可以使用在图二所述实施例中的变化电阻层被公开在美国专利5209967和4624798中。比较好的是可弯曲电极46由薄聚合物制成，例如聚丙烯和聚酯，该种材料的厚度小于25微米并且具有一个很薄的溅射金属涂层。
当一个起伏物体20接触可弯曲电极46时，直接接触可弯曲电极46的起伏物体的这些部分，即凸脊50，局部地压缩了电阻层44以形成到电介层26的导电通路。这个导电通路允许电流从可弯曲电极46通过电阻层44，电介层26和光发射层24流动到透光电极22。这个电流流动在流动通道中激励光发射粒子所以粒子发射对应于电流幅度强度的光。当在起伏物体20的临近凹谷52区域内的压力没有压缩电阻层44的这些区域像临近凸脊区域那样紧时，在临近凹谷52区域内的导电通路具有一大于临近凸脊50的这些区域的电阻抗。随后，光发射粒子与电阻层44相对未压缩的区域排成一行以发射一个小于由比较紧的压缩区域产生的强度的光。因此，产生了起伏物体的光学图像，在该图像中，对应于起伏物体凸脊区域的光比较强而对应于起伏物体凹谷区域的光比较弱。
可弯曲电极46和电阻层44提供一个起伏物体的起伏特征的压力到光学的转换。结果，起伏物体的光吸收和反射特性没有影响由图二实施例产生的图像。而且，可弯曲电极46使起伏物体与交流电源14输出的电流绝缘。由于从起伏物体到电极46和电阻层44到电介层26的电耦合结构是主要的阻抗，所以改变输出电压的幅度仍可以调节接收可弯曲电极46电流的光发射粒子发射的光的强度使用有机场致发光装置的本发明的一个实施例显示在图三中。场致发光装置60包括一个阳极62，一个有机层64和一个像素状的，低功函数金属化层66。比较好的是阳极62是透光的，可以由涂覆玻璃基底或铟锡氧化物(ITO)形成。有机层64由沉积一个薄膜层例如聚苯胺在ITO上形成，然后，场致发光聚合物，例如聚(2-甲氧基-5-(2｀乙基己氧基)-1，4-亚聚乙烯)，通常也叫做MEH-PEV，沉积在聚苯胺上。一种金属，例如钙或铝，沉积在有机层64上形成像素状的，低功函数金属化层66。电流源最好是直流源，在大约40毫安上输出大约10V电压。
如果被成像的起伏物体能够在几毫安电流水平上吸收相对高的电压降，那么起伏物体可以与电流源64的一条引线接触并且压住场致发光装置成像。能够与起伏物体接触的电流幅度的限制是重要的，例如对人体接触电流的限制，所以把一个压力变化电阻层放置在起伏物体和有机层之间。来自起伏物体凸脊的压力产生一比来自起伏物体凹谷的压力通过电阻层低的阻抗通路。然后，电流源的电流以不同的幅度耦合到场致发光装置。由场致发光层区域产生的空穴和电子的数量是与耦合到该区域的电流幅度成比例的。这些空穴和电子的重新组合产生了光子，并导致在这个区域内由空穴和电子的数量决定光强度。使用一个像素状的低功函数金属化层，例如铝或钙，对于从电阻层到阳极62的耦合电流定义了离散区域。变化电阻层电学上使起伏物体与电流源绝缘以减少起伏物体可能暴露的电流幅度。
如图4所示，系统10与缩图镜70和一个集成电路传感器阵列72排成一行。缩图镜70和集成电路传感器阵列72在现有技术中是已知的，并基本上用在要求分开的，非直接光源的起伏物体图像产生器中。这个实施例减小了产生图像的尺寸，所以传感器阵列可以比较小，因此，更加经济的尺寸。这个实施例也要求从起伏物体到传感器阵列72的距离应是缩图镜70聚焦长度的几倍。
在应用中要求一个薄的外形，例如便携式电话，便携式计算机或类似的设备，如图5所示，缩图镜70可以移去，传感器阵列78沿着透光电极22的暴露表面放置。为降低成本，传感器阵列78不是常规的集成电路类型而是使用低成本处理的传感器阵列，例如在显示器工业研制的传感器。这样的模仿处理包括在玻璃上的无定型硅和在玻璃上的低温多晶硅。然后，来自这些传感器阵列的信号被提供给计算机用于进一步光学处理。
在操作中，单透光电极的场致发光装置连接到电流源所以电流源的一条引线连接到透光电极，电流源的第二引线暴露着不连接并靠近场致发光装置的暴露表面。比较好的是第二引线固定到安装在场致发光装置暴露表面一端的绝缘器上。一个起伏物体与场致发光装置的暴露表面接触并也被连接到电流源的第二引线。通过起伏物体的电流或与凸脊接触很强地或与凹谷接触很弱地耦合到场致发光装置。与起伏物体凸脊排成一行的这些光发射粒子使得场致发光装置产生的光强度比与起伏物体凹谷排成一行的光发射粒子产生的光强度强。由这些粒子产生的光强度差形成一个起伏物体的光学图像。
在本发明的另一个实施例中，一个变化电阻层覆盖场致发光装置的暴露表面，在变化电阻层一面上提供了一个可弯曲电极。电流源第一引线连接到透光电极，第二电极连接到可弯曲电极。当一个起伏物体相对于可弯曲电极受压时，对应于起伏物体凸脊的局部压力压缩电阻层的一部分以形成一个导电通路，该导电通路的电阻抗比靠近起伏物体凹谷电阻层部分小。结果，对应于凸脊通过导电通路的电流的幅度比对应于凹谷通过导电通路的电流幅度大。耦合到场致发光装置的比较高的电流幅度产生的光的强度比对应于凹谷耦合到场致发光装置部分的光强度强。由场致发光装置产生的光形成了起伏物体的光学图像，在该图像中，亮的区域对应起伏物体的凸脊，暗的区域对应起伏物体的凹谷。两个实施例的光学图像可以由缩图镜聚焦和由集成电路传感器阵列检测或提供给一对一传感器阵列用于转换成电信号。
本发明已经通过两个实施例的描述举例说明了，实施例已经被论述的非常详细，申请人的目的不是以这样细节来限制所附权利要求的范围。附加的优点和修改对本领域熟练技术人员来说是很容易的。因此，发明的广度方面没有限制在细节上，典型的装置和方法上，或者所述和所示的例子上。同样地，只要没有违背申请人发明概念的范围和精神可以做出各种变型。
权利要求
1．一种产生起伏物体图像系统，其中包括一个单电极的场致发光装置；以及一个电流源，所述的电流源的一条引线连接到所述的单电极场致发光装置的所述的单电极，一条第二引线连接到靠近所述的单电极场致发光装置的一个起伏物体，所以从所述的电流源到所述的起伏物体耦合的电流通过所述的起伏物体的凸脊强耦合到所述的单电极场致发光装置，同时电流通过所述的起伏物体的凹谷弱耦合到所述的场致发光装置，由此，强耦合到来自起伏物体的凸脊电流的场致发光装置的区域产生了比较强的光，弱耦合到来自起伏物体凹谷电流的场致发光装置的区域产生了较弱的光，形成了起伏物体的一个图像。
2．按权利要求1所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置是一个有机单电极场致发光装置。
3．按权利要求1所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置是一个无机单电极场致发光装置。
4．按权利要求1所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置的表面是凹面的以便利靠着场致发光装置的一个圆形起伏物体的放置。
5．按权利要求1所述的系统，其特征是进一步包括一个传感器阵列；以及插入在所述的传感器阵列和所述的单电极场致发光装置之间的光学单元，所述的光学单元用于在所述的传感器阵列上聚焦所述的产生的光。
6．按权利要求1所述的系统，其特征是进一步包括一个靠近所述的单电极场致发光装置放置的一对一传感器阵列，所以所述产生的光由所述一对一传感器阵列检测。
7．按权利要求4所述的系统，其特征是所述的传感器阵列是一个集成电路。
8．按权利要求5所述的系统，其特征是所述一对一传感器阵列是在玻璃上的无定形硅。
9．按权利要求3所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置进一步包括一个透光电极层；一个电介层；包含光发射粒子的一个光发射层，所述的光发射层放置在所述的透光电极和所述的电介层之间所以所述的透光电极的第一表面和电介层的第一表面贴近所述的光发射层；以及所述的电源是一个交流电源。
10．按权利要求8所述的装置，其特征是所述的光发射粒子是磷粒子。
11．按权利要求9所述的装置，其特征是所述的磷粒子是被封装在胶囊内。
12．按权利要求8所述的装置，其特征是所述的光发射层是沿着所述的透光电极层的所述的第一表面的磷涂层。
13．按权利要求8所述的装置，其特征是所述的光发射层和所述的电介层是合成材料，在该合成材料中，所述的光发射粒子通过所述的电介层分散。
14．按权利要求12所述的装置，其特征是所述的光发射粒子是磷粒子。
15．按权利要求8所述的装置，其特征是所述的透光电极层是铟锡氧化物和氧化锌∶铝之一。
16．按权利要求8所述的装置，其特征是所述的交流电源在电压幅度内可以调节。
17．按权利要求8所述的装置，其特征是进一步包括一个靠近所述的电介层的变化电阻层，所述的变化电阻层由通过一个非导电媒质分散导电粒子组成；一个基本上覆盖了所述的变化电阻层的一个表面的可弯曲电极，以及所述的交流电源的第二引线被耦合到所述的可弯曲电极所以由接触所述的可弯曲电极的起伏物体的一部分产生的局部压力的梯度形成了通过对应于所述的局部压力梯度的所述的电阻层的一个导电通路，由此，所述的电流从所述的可弯曲电极通过变化电阻层、电介层和光发射粒子对应于所述的局部压力梯度流到所述的透光电极产生了所述起伏物体的一个光图像。
18．按权利要求3所述的装置，其特征是所述的有机单电极场致发光装置进一步包括沉积在一个透光阳极上的一个薄的、升华的分子膜。
19．按权利要求17所述的装置，其特征是所述的薄的、升华的分子膜是三个(8-喹啉基)铝(Ⅲ)。
20．按权利要求3所述的装置，其特征是所述的有机单电极场致发光装置进一步包括沉积在一个透光阳极上的一个光发射聚合物。
21．按权利要求19所述的装置，其特征是所述的光发射聚合物是该组聚(对-聚苯乙烯)、可溶性的聚噻吩衍生物或聚苯胺之一。
22．按权利要求18所述的装置，其特征是所述的透光阳极是由涂覆了铟锡氧化物的一个透光基片构成的。
23．按权利要求3所述的装置，其特征是进一步包括一个靠近所述的有机单电极场致发光装置的变化电阻层，所述的变化电阻层由通过一个非导电媒质分散导电粒子组成；一个可弯曲电极基本上覆盖了所述的变化电阻层的一个表面；以及所述的有机单电极装置的所述的单电极连接到直流源的第一引线并且第二引线暴露在所述的可弯曲电极的一个表面上所以由接触所述的可弯曲电极的起伏物体的一部分产生的局部压力的梯度形成了通过对应于所述的局部梯度的所述的电阻层的一个导电通路，由此，所述的电流从所述的直流源和可弯曲电极通过所述的变化电阻层流到对应于所述的局部压力梯度的所述的有机单电极场致发光装置的所述的单电极产生了所述起伏物体的一个光图像。
24．一种产生起伏物体图像系统，其中包括一个单电极的场致发光装置；一个靠近所述的单电极场致发光装置的一个表面的变化电阻层，所述的变化电阻层由通过一个非导电媒质分散导电粒子组成；一个可弯曲电极基本上覆盖了所述的变化电阻层的一个表面；一个电流源，所述的电流源的一条引线连接到所述的单电极场致发光装置的所述的单电极，一条第二引线连接到与所述的可弯曲电极接触的一个起伏物体，所以从所述的电流源到所述的可弯曲电极耦合的电流很强地由起伏物体的凸脊通过所述的变化电阻层到所述的单电极场直发光装置耦合通过一个低阻抗通路，同时电流很弱地由所述的起伏物体的凹谷通过所述的电阻层到所述的场致发光装置耦合通过一个高阻抗通路，由此，很强地耦合到来自起伏物体的凸脊电流的场致发光装置的区域产生了比较强的光，很弱地耦合到来自起伏物体凹谷电流的场致发光装置的区域产生了较弱的光，形成了起伏物体的一个图像。
25．按权利要求23所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置是一个有机单电极场致发光装置。
26．按权利要求23所述的系统，其特征是所述的单电极场致发光装置是一个无机单电极场致发光装置。
27．按权利要求23所述的系统，其特征是进一步包括一个传感器阵列；以及插入在所述的传感器阵列和所述的单电极场致发光装置之间的光学单元，所述的光学单元用于在所述的传感器阵列上聚焦所述的产生的光。
28．按权利要求23所述的系统，其特征是进一步包括一个靠近所述的单电极场致发光装置放置的一对一传感器阵列，所以所述的产生的光由所述的一对一传感器阵列检测。
29．按权利要求26所述的系统，其特征是所述的传感器阵列是一个集成电路。
30．按权利要求27所述的系统，其特征是所述的一对一传感器阵列是在玻璃上的无定形硅。
31．按权利要求25所述的系统，其特征是所述的无机单电极场致发光装置进一步包括一个透光电极层；一个电介层；包含光发射粒子的一个光发射层，所述的光发射层放置在所述的透光电极和所述的电介层之间所以所述的透光电极的第一表面和电介层的第一表面贴近所述的光发射层；以及所述的电源是一个交流电源。
32．按权利要求24所述的装置，其特征是所述的有机单电极场致发光装置进一步包括沉积在一个透光阳极上的一个薄的、升华的分子膜。
33．按权利要求31所述的装置，其特征是所述的薄的、升华的分子膜是三个(8-喹啉基)铝(Ⅲ)。
34．按权利要求24所述的装置，其特征是所述的有机单电极场致发光装置进一步包括沉积在一个透光阳极上的一个光发射聚合物。
35．按权利要求33所述的装置，其特征是所述的光发射聚合物是该组聚(对-聚苯乙烯)、可溶性的聚噻吩衍生物或聚苯胺之一。
36．按权利要求31或33所述的装置，其特征是所述的透光阳极光是由涂覆了铟锡氧化物的一个透光基片构成的。
37．按权利要求31或33所述的装置，其特征是所述的电源是一个直流电源，所述直流电源的一条引线连接到所述的有机单电极装置的所述的单电极并且一条第二引线暴露在所述的可弯曲电极的一个表面上所以由与所述的可弯曲电极接触的起伏物体的部分产生的局部压力梯度形成通过对应于所述的局部压力梯度的变化电阻层的一个导电通路，由此，所述的电流从所述的直流电源和可弯曲电极通过所述的变化电阻层流到对应于所述的局部压力梯度的所述的有机单电极场致发光装置的所述的单电极产生了一个所述的起伏物体的光学图像。
38．一种对起伏物体成像的方法，其中包括步骤连接单电极场致发光装置的一个单电极到一个电流源；以及使一个起伏物体接触到所述的单电极场致发光装置的暴露表面；连接所述的电流源到所述的起伏物体，所以电流从所述的起伏物体流到所述的场致发光装置产生了一个所述的起伏物体的光学图像。
39．按权利要求38所述的方法，其特征是进一步包括步骤形成所述的具有凹型表面的单电极场致发光装置以便利圆形起伏物体接触所述的场致发光装置。
40．按权利要求38所述的方法，其特征是进一步包括步骤放置光学单元以聚焦由所述的单电极场致发光装置产生的所述的图像；以及放置一个传感器阵列以接受从光学单元聚焦的图像。
41．按权利要求38所述的方法，其特征是进一步包括步骤靠近所述的单电极场致发光装置放置一个一对一传感器阵列以接收由所述的单电极场致发光装置产生的所述图像。
42．按权利要求38所述的方法，其特征是所述的电源是一个交流电源，所述的单电极场致发光装置是一个无机单电极场致发光装置。
43．按权利要求38所述的方法，其特征是所述的电源是一个直流电源，所述的单电极场致发光装置是一个有机单电极场致发光装置。
44．按权利要求38所述的方法，其特征是进一步包括步骤放置一个变化电阻层临近所述的具有变化电阻层的所述的单电极场致发光装置的暴露表面；用可弯曲电极基本上覆盖所述的变化电阻层；连接所述的电源到所述的可弯曲电极而不是到所述的起伏物体以便所述的接触步骤使起伏物体与可弯曲电极接触，所以来自所述的起伏物体的凸脊和凹谷的压力通过所述的变化电阻层产生了相对低和高的阻抗导电通路，由此，来自所述的电流源的电流对应于所述的起伏物体的凸脊和凹谷以不同的幅度通过所述的变化电阻层，所述的不同电流使得单电极场致发生装置产生所述的起伏物体的所述的图像。
全文摘要
本发明公开了一种没有照明平台的对起伏物体成像的装置。装置包括一个单电极场致发生装置12,该装置可以是无机或有机,一个电流源14。电流源14连接到场致发光装置12的单电极22和到被成像的起伏物体20。起伏物体的凸脊和凹谷以不同的幅度耦合电流到场致发光装置,不同幅度的电流使得场致发光装置12以对应于起伏物体20的凸脊和凹谷不同的强度产生光。产生的光形成一个起伏物体的图像,该图像可以在传感器阵列上由光学单元聚焦用于捕获或图像处理。在本发明的另一个实施例中,一对一传感器阵列放置在靠近场致发光装置12以捕获图像。在本发明的一个实施例中,使起伏物体20与电流绝缘。变化电阻层覆盖场致发光装置12,可弯曲电极46覆盖变化电阻层44。电流源14的一条引线被连接到可弯曲电极46,另一条引线连接到单电极22。当一个起伏物体20与可弯曲电极46接触时,由起伏物体20的凸脊产生的局部压力通过变化电阻层44形成导电通路,该导电通路在电的阻抗中比靠近起伏物体20的凹谷区域内的压力形成的导电通路低。通过导电通路到场致发光装置的不同的电流幅度使得场致发光装置产生一个起伏物体图像而没有暴露起伏物体到电流。
文档编号H01L51/50GK1290146SQ98813678
公开日2001年4月4日 申请日期1998年8月31日 优先权日1997年9月5日
发明者保罗·F·瓦尚瑞斯, 罗纳德·S·史密斯 申请人:埃特提卡公司