专利名称：电致发光单元和模数转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电致发光单元，以及用于转换例如人类指纹的模拟图像成为数字图像的方法和装置。
背景技术：
发光是借助热白炽体以外光源的光发射。当某种材料吸收能量时，入射能量引起正在吸收材料的原子的电子因从原子中较低能级跃迁到较高能级而变成为受激状态。当电子降回其原始较低能态时，就释放出能量并由原子以光的形式(光子)加以发射。在特殊的发光形式也即电致发光(electroluminescence)中，能量吸收的材料是发冷光的，而能量则是借助交流电场施加于发冷光材料的电能。
SU-942-684-B(阿塞拜疆苏维埃社会主义共和国科学院物理研究所)公开了一种能用来产生例如人类指纹地貌物体的图像的电致发光单元。该单元包括环境基片，透明电极，半导体层和发光层。使用时施加交流电流于透明电极和地貌物体(人类指纹)之间，后者于是形成第二电极。当将指纹置于半导体层时，指头上的各地和背脊便以不同的大小耦合电流至电致发光单元，引起单元产生对应于各地和背脊之不同强度的光。
本发明的目的在于提供不仅显示地貌物体的图像而且转换图像为数字数据以供存储和比较用的单元，同时也提供同该单元或其他图像记录装置一起使用的图像多种复用器。
发明内容
本发明提供的电致发光单元，包括第一电极，格栅状的第二电极，发光层以及插在第一和第二电极间的介质绝缘层、第一和第二电极是用于在其间施加交流电场，其中所述格栅状电极包括其上带有多个开口的电导层，而其中开口以邻接的行加以设置，并且行与行之间彼此电隔离以形成多个分立的第二电极。可将开口设置成彼此相互电隔离的邻接的行以形成多个分立的第二电极。
此外，本发明提供的电致发光单元，用于转换电导物质的模拟图像为数字图像，包括第一电极，格栅状的第二电极，后者由带有多个开口的电导层构成，且其中诸开口以邻接的行加以设置，使之彼此相互电隔离以形成多个分立的第二电极，发光层及插在第一和第二电极之间的介质绝缘层，第一和第二电极是供施加交流电场于其间用的，以及传感由发光层对应于跨越所述开口上电导或部分电导物质是否存在而发射之电磁辐射并转换所述电磁辐射为数字信息的装置。
本发明用于传感和转换电磁辐射为数字信息的装置，包括转换电磁能量为电能值用的第一转换装置，和转换所述电能值为二进制信息用的第二转换装置。
第一转换装置可包括可在开口各行之间开关接通的半导体器件。半导体器件包括光二极管。
第二转换装置包括二进制值分配装置，后者如所述值低于预定参考值则分配一二进制数为电能值，如所述值高于所述参考值，则分配另一二进制数为电能值。
电导物质可以是诸如人类于指一类生活有机体组织。
图像可以是诸如人类手指之后地和背脊图像一类的地貌图像。
第一电机可以是半透明或透明的。
电磁辐射可以是光。
此外，本发明的光学图像多路复用器，包括光接收象素元件的两维阵列，象素元件以邻接的行加以设置，使象素元件的行个别曝光用的快门装置，以及用于顺次寄存由被曝光象素元件的行接收的光的光二极管阵列。
从以下叙述并当结合作为例子说明本发明较佳实施的附图而加以考虑时，本发明的以上和其它目的，特征和优点将变得明朗起来。
附图简述
图1是按本发明一实施例的模数转换器单元的示意框图，示出单元的分解图和侧视图。
图2表示图1单元一部分格栅状电极的平面图。
图3表示图1单元的侧视图，显示出单元上正放着的手指。
图4表示图1单元数字输出的示意框图。
图5是按本发明另一实施例的模数转换器单元的示意框图，示出单元的侧视图。
图6表示由图5单元产生的多个连续的指纹线性快照。
图7表示图5单元的数学输出的图解。
图8表示模数转换单元的另一实施例的示意性框图，示出单元的分解图和侧视图。
图9表示图8单元一部分格栅状电极的平面图。
图10表示图8单元的侧视图，示出单元上不放着的手指。
图11-图13表示一光学图像多路复用器在不同操作阶段的示意框图。
图14-图16表示另一光学图像多路复用器在不同操作阶段的示意框图。
图17-图19表示再一个光学图像多路复用器在不同操作阶段的示意框图。
图20-图22表示又一光学图像多路复用器在不同操作阶段的示意框图。
较佳实施例的详细描述参见图1-3，电致发光转换单元20包括透明的正面电极22，发光层24，介质绝缘层26和格栅状背面电极28。
透明电极22包括清晰的塑料支持媒介，上面已溅射有透明电导体的铟锡氧化物(ITO)。发光体层24包括悬浮在导电液体粘合剂中掺有锰的硫化锌混合物，前者借助流行的筛网印刷工艺施加于透明电极22。介质层26包括施加于发光层24上的钛酸铋层。
格栅状背面电极28包括导电的格栅30，它如图2更为详细加以显示的那样，具有多个小的由算术加以确定的实质上为圆形或六角形开口。然而，将会明白，可以提供任何合适形状的开口。
在格栅30之下备有光二极管阵列34，后者为每一开口32加以准备和匹配。
当如图3所示将手指放于格栅状电极28，并在正面电极22和格栅状电极28(或手指)之间施加以交流电压时，电能就被开口32以下之发光层24所吸收。每一开口32之下所吸收的能量总数将取决于开口32上是否存在指尖的背脊或谷地。这样，如存在背脊，则和存在谷地时相比，吸收有更多的能量。这导致发光层24发射出取决于每一开口上所吸收电能总量之较大或较弱强度的光，该能量被转换成经由相应光二极管之成正比的电流或电压，例如，倘若存在背脊，则大约5V或以上，而倘若存在谷地，则大约为2.5V或以下。配备有合适的电子线路，后者倘若电压为5V或以上则产生的值为1，倘若电压为2.5V或以下，则产生的值为0，从而产生与开口32上是否存在背脊相对应的1和0的矩阵36(图4)。这样指纹的数字图像就得以产生。每一开口32可代表数字图像中的一“象素”。
格栅状电极28可藉任何适合的方法加以获得，例如，借助丝网印刷导电层而透明非导电支承上形成格栅30，或者通过利用腐蚀或激光束或射频溅射来获得穿孔的金属片。
参见图5，示出按本发明另一实施例的转换单元60。该单元同样包括透明的正面电极22，发光层24和介质绝缘层26，但它具有的背面格栅状电极62包括一则开口32的格栅，也即开口32的线性阵列。
使用时，通过如图5箭头64所示那样移动或拉动手指跨越电极62。在每一瞬间取下一跨越手指的线性快照。随着手指相对于电极62逐渐移动，沿手指长度的连续快照就得以获取。图6示出5幅这样一种连续快照66，68，70，72和74。所以，操作间隙地进行，诸连续快照之间的间隔时间可按需设置。时间间隔可以是可调的。
同样，连续线性快照的数目也可按需设置。该数目也可以是可调的。
每一线性快照如在单元20中的情况那样，转换成一系列的1和0，并产生如图7所示的矩阵76。矩阵76仅对应于图6之快照68-74的5行。实践中可以产生数量大得多的快照，视所需精度而定。这样，采用单行的光二极管34就获得一数字图像。
在一特殊的实施例中，电极62包括12个开口32的线性阵列和与之相关的128×1个光二极管阵列。单元62还进一步包括相关的电荷放大线路和象素数据保持功能，后者对所有象素提供集总的起始和结束时间。
转换单元20、60可用来存储和匹配指纹，诸如供执法目的或者能结合以下诸场合用的生物测定指纹系统灵巧卡(smart card)，荣誉卡，驾驶执照，护照，键盘，枪枝控制，汽车发动机系统，门锁系统，存取控制，互连网商业确认，自动取款机和银行交易。
尤其是可用单元20，60进行指纹匹配。可将参照的指纹以查表或诸如矩阵36一类矩阵形式存放于存储器中。假如需要，可将多个不同的参照指纹保存在存储器中。于是将待欲与参照指纹相匹配的指纹通过单元20，60转换成数字图象，然后通过使用合适的算法同一个或多个参照指纹进行比较。
参照图8，示出另一模数转换器单元80。单元80中对应于单元20那些的另部件以相同的抗号列出。
如图所示，单元80也包括透明的正面电极22，发光层24，介质绝缘层26，和导电的格栅30。
在该情况下，导电格栅30的开口32(象素)以彼此相互电隔离的行35加以设置。现在每一行构成一分立的背面电极28。
当将手指如图10那样放在格栅30上时，的行35便通过施加交流电压于正面电极32和每一行35之间而得以顺次“开关接通”或运行起来以产生每一行35的1和0的行。
这样，采用单行光二极管34即获得数字图像，因为从每行35出来的图像数据由光二极管34顺次加以寄存并顺次存于存储器中。这在图11～13中示意性地加以说明。虽然图9中邻接行35内的像素为交错的，但图11～13示出的实施例，其象素并不交错。
图11中第1行35接通提供输入给光二极管34。光二极管34如由箭头37所指示那样寄存下光。光被转换成存放在存储器中的数字图像数据。于是，如图12所示，接通或激活下一行35。将图像信息再次寄存并存放于存储器中，然后如图13所示接下一行35，并依次类推，直至所有行35均已运行为止。虽然在图中只显示几行35(和电极28)，但将会明白，可以配备足够大量的行35(电极28)以获得图像。
可以利用任何合适的手段来形成导引光的“光管”39，诸如带有光学传输性能一类的塑料材料。应注意的是，许多根分立的光管根据行35中开口32(象素)的数量而加以配备。
图14-16示出邻接行中的象素为交错的实施例。相同的原理应用如上。首先光二极管34寄存第一行的光，如图14中的箭头所示。于是寄存下第二行(只示出一个象素)的光，如图15中的箭头所示。然后寄存下第三行的光，如图16中的箭头所示。
在图17-19中示出另一光学图像多路复用器100。它包括在显微基片表面上腐蚀出微透镜102的阵列，诸透镜以的行35加以设置。不同行35中的相应透镜102如所指示那样借助光管39加以互连。
配备一行光二极管34，一个光二极管为每一光管39所导引的寄存光加以配备。
每一行35配备以诸如液晶显示快门41一类可开关的光组合器件。快门41当加有电压于其上时变为不透明，而当电压去掉时则是透明的。使用时，快门41如此进行开关，俾使每行35均为开通以接收来自图像(诸如正被照相或记录的图像)的光。将行35依次开通，而光二极管34便如箭头37所指示那样寄存下光。适用如图11～13中情况那样相同的顺序程序。这样，只需要单行的光二极管34来寄存由众多行35所提供的图像数据。
最后图20-22示出邻接行35中诸象素是交错的实施例。
虽然详细显示和描述了本发明若干个较佳的实施例，但应明白，其中可以作出各种不同的更改和修正而并不背离所附权利要求的范畴。
权利要求
1.一种电致发光单元，其特征在于，包括第一电极，格栅状第二电极，插在第一和第二电极之间的发光层和介质绝缘层，第一和第二电极用于在其间施加交流电场，其中，所述格栅状电极包括其上带有多个开口的电导层。
2.如权利要求1所述的电致发光单元，其特征在于，将开口设置在相互电隔离的邻接的行中，以便形成多个分立的第二电极。
3.如权利要求1所述的电致发光单元，其特征在于，还包括转换装置，用于转换电磁能成为与所述开口相关的电能。
4.如权利要求3所述的电致发光单元，其特征在于，所述转换装置包括与所述开口相关的半导体器件。
5.如权利要求3所述的电致发光单元，其特征在于，半导体器件包括与每一开口相关的分立光二极管。
6.如权利要求2所述的电致发光单元，其特征在于，还包括转换装置，用于转换电磁能成为电能，所述转换装置在所述开口的行之间是可开关接通的。
7.如权利要求6所述的电致发光单元，其特征在于，所述转换装置包括半导体器件，所述半导体器件可以在所述开口的行之间开关接通。
8.如权利要求1所述的电致发光单元，其特征在于，所述开口设置成线性阵列。
9.如权利要求8所述的电致发光单元，其特征在于，所述开口设置成多个邻接的平行线性阵列。
10.如权利要求2或9所述的电致发光单元，其特征在于，所述开口实质上是圆形，邻接的阵列中的开口偏移一个半径。
11.如权利要求1或2所述的电致发光单元，其特征在于，所述第一电极是透明。
12.如权利要求1或2所述的电致发光单元，其特征在于，所述第一电极是半透明的。
13.一种电致发光转换单元，用于转换电导物质的模拟图像成为数字图像，其特征在于，包括第一电极，格栅状第二电极，包括其上带有多个开口的电导层，插在第一和第二电极之间的发光层和介质绝缘层，第一和第二电极用于在其间施加交流电场，和传感由发光层对应于跨越所述开口上的导电或部分导电物质是否存在而发射的电磁辐射，并将所述电磁辐射转换成数字信息的装置。
14.一种电致发光转换单元，用于转换电导物质的模拟图像成为数字图像，其特征在于，包括第一电极，格栅状第二电极，包括其上带有多个开口的电导层，其中开口设置成相互电隔离的邻接的行，以便形成多个分立的第二电极，和传感由发光层对应于跨越所述开口上电导或部分电导的物质是否存在而发射的电磁辐射，并将所述电磁辐射转换成数字信息的装置。
15.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述用于传感并转换电磁辐射成为数字信息的装置，包括用于转换电磁能成为电能值的第一转换装置，和用于转换所述电能值成为二进值信息的第二转换装置。
16.如权利要求14或15所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述转换装置包括与每一所述开口相关的半导体器件。
17.如权利要求16所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述半导体器件包括与每一所述开口相关的分立光二极管。
18.如权利要求14至16任一项所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述第一转换装置包括半导体器件，所述半导体器件可以在所述开口的行之间开关接通。
19.如权利要求15所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述第二转换装置包括二进制值分配装置，如果所述值低于预定的参考值，则分配二进制数到电能值，如果所述值高于所述参考值，则分配另一个二进制数到电能值。
20.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述图像为地貌图像。
21.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述导电物质为生物有机体组织。
22.如权利要求21所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述图像是人类手指的谷地与背脊的地貌图像。
23.如权利要求13所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述开口设置成线性阵列。
24.如权利要求18所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述开口设置成多个邻接的平行线性阵列。
25.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述数字信息是二进制数的矩阵形式。
26.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述第一电极是透明的。
27.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述第一电极是半透明的。
28.如权利要求13或14所述的电致发光转换单元，其特征在于，所述电磁辐射为光。
29.一种光学图像多路复用器，其特征在于，包括光接收象素元件的二维阵列，象素元件设置成邻接的行，用于对象素元件的行个别进行曝光的快门装置，和用于顺次寄存由受曝光的象素元件的行所接收的光的光二极管阵列。
30.如权利要求29所述的光学图像多路复用器，其特征在于，所述邻接的行中的象素是交错的。
全文摘要
电致发光单元(20)包括第一电极(22)，格栅状第二电极(28)以及插在第一和第二电极(22，28)之间的发光层(24)和介质绝缘层(26)。格栅电极(28)包括其上带有多个开口的电导层(30)。使用时跨越第一和第二电极(22，28)施加以交流电场。可将开口(32)设置成彼此相互电隔离的邻接的行(35)以形成多个分立的第二电极(28)。在一特殊的实施例中，采用电致发光单元(20)来转换诸如人类指纹图像一类电导物质的模拟各象为数字图像，而该单元诸如传感由发光层(24)对应于跨越开口(32)上电导物质是否存在而发射之电磁辐射用光二极管一类的敏感器件以及转换电磁辐射为数字信息(36)用的电子线路。
文档编号H05B33/26GK1402958SQ00816339
公开日2003年3月12日 申请日期2000年9月27日 优先权日1999年9月28日
发明者姆拉登·迪克利克 申请人:姆拉登·迪克利克