CN102955936A - 用于指纹接触的面板 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于指纹接触的面板，包括一板件，此板件具有一第一表面及一第二表面。第一表面为一光扩散面，光扩散面供一手指接触于其上，且光扩散面为雾状微粒，第二表面朝向一光学取像系统。本发明的用于指纹接触的面板中，板件的光扩散面可弱化不必要的散射光线，以利光学取像系统截取作用于手指的光线时提高指纹的辨识率。

Description

用于指纹接触的面板

技术领域

本发明涉及一种面板，特别涉及一种用于指纹接触的面板。

背景技术

身份辨识不论是在国家安全、企业资讯管理及住家安全中，扮演着重要的守门员角色。其中，生物辨识(Biometrics)是利用个人的生理特征来辨识和确认其身份。一般而言，目前生物辨识的种类主要包括声音、脸部、虹膜、静脉及指纹辨识等。指纹是由许多凹凸不平的纹路所组成，因为每个人的指纹都是独一无二的，完全相同的机率几乎是微乎其微，且指纹很难会随着年龄增长或身体健康程度的变化而有所改变。所以相较于其他方法，指纹辨识是目前最为广泛、容易且低成本的一项技术。

现有指纹辨识系统的种类，主要分为光学式、电容式、超声波式及热感式指纹辨识系统。简单来说，光学指纹辨识系统是利用光学扫描的方法并使用许多电荷耦合器件(Charge Coupled Device，简称CCD)组成的阵列来采集手指凸纹及凹纹的灰阶数码图像。电容指纹辨识系统是由金属阵列的感应晶片所组成，晶片表面包覆着一层绝缘体，当手指放在感应晶片上时，指纹的凹凸会造成绝缘体表面与金属阵列间的距离出现变化而有不同的感应电容。超声波指纹辨识系统先传送一超声波信号进入手指，再从反射信号来读取指纹图案，当超声波信号击中具有高传导性的真皮层时，超声波信号会反射至辨识系统并被辨识系统所读取。热感指纹辨识系统是利用在表面的外皮层与空气之间的热传导率中的不同来测量指纹图案。

现有的光学指纹辨识系统为全反射式的光学指纹辨识系统，主要包含一光组件及一光学取像系统，其中光组件通常使用如透镜、棱镜及光纤等工具来进行光线反射传递，光学取像系统主要用以撷取指纹的图像。辨识指纹的步骤包括先自预定的角度来照射光线到手指的指纹。由于指纹是由多条凹凸不平、不规则的波峰和波谷所组成，而当手指接触到光组件时，波峰会接触到光组件，而波谷并未接触到光组件。当光线照射到波谷时，光线可以在波谷内的腔室进行反射，最后再射至光学取像系统。因为波峰会直接接触到光组件，所以光线照射到波峰时会直接产生反射，而再射至光学取像系统。因此相较于光线照射到波峰时，波谷的反射光线形成亮区，而波峰形成暗区，如此的指纹形态将成为明暗清晰交错的条纹图案。依据光学全反射原理，光线再将指纹传送至光学取像系统借此取得指纹图像，而后将指纹形态和细节搭配系统的演算法来计算并纪录每一个指纹的特征点，如此即可进行指纹辨识。

上述的全反射式的光学指纹辨识系统，由于光组件是依据全反射原理导引光线行进，因此在组装光学指纹辨识系统的过程中，必须精确调整光组件及光学取像系统的光线射入及射出角度，如此才能有效导引光线投射至手指及手指反射至光学取像系统，再使光学取像系统撷取指纹图案的图像。总之，全反射式的光学指纹辨识系统不但在组装上较困难及复杂，同时也产生组装成本较高的问题。

除此之外，全反射式的光学指纹辨识系统的发光元件为点光源，若没有经过一定光学处理程序使光线扩散，容易导致光线不均匀，亦产生图像不清晰的情形。是以，此种光学指纹辨识系统在撷取手指的指纹图案时可能会产生图像模糊的情况，进而造成指纹辨识困难的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于指纹接触的面板，借以解决现有光学指纹辨识系统组装复杂及图像模糊的现象，进而造成高组装成本及系统指纹辨识困难的问题。

为达成上述的目的，根据本发明所揭露一实施例的用于指纹接触的面板，其包括有一板件，板件具有一第一表面及一第二表面，第一表面相对于第二表面，第一表面为一光扩散面，光扩散面供一手指接触于其上，第二表面朝向一光学取像系统。

根据上述本发明所揭露的一实施例，其中光扩散面经由紫外线涂层处理(Ultra-Violet Coating，简称UV Coating)或模具放电处理而形成雾状微粒的表面，且光扩散面的雾化度(Haze)约为85％至95％，光扩散面利于在光线射向手指时，增加光线散射而使光线均匀射向手指，使手指的波谷增加亮度。光线接触手指时，因为手指的波峰接触光扩散面，光线将反射回去，且光扩散面能弱化接触波峰时不必要的散射光线，并使其他接触波谷的光线经由手指的反射和散射将清晰的指纹图案传递至感应元件，借以增加指纹图案明暗的差异性。

根据本发明所揭露一实施例的用于指纹接触的面板，包括有一板件及一膜片，板件具有一第一表面及一第二表面，第一表面相对于第二表面，第二表面朝向一光学取像系统。膜片具有一光扩散面，膜片以光扩散面贴合于板件的第一表面，光扩散面位于板件与膜片之间，且膜片远离光扩散面的另一面供一手指接触于其上。

根据上述本发明所揭露的一实施例的膜片，经由紫外线涂层处理或模具放电处理而形成雾状微粒，且膜片的雾化度(Haze)约为85％至95％，膜片的光扩散面利于在光线射向手指时，可增加光线的散射而使光线均匀射向手指，增加光线亮度。在光线接触手指时，因为手指的波峰接触光扩散面，光线将反射回去，膜片的光扩散面能弱化接触波峰后不必要的散射光线。同时，在波谷和膜片所形成的腔室中，因为光线在腔室内的反射和散射可增加亮度，借以使光线经由手指反射和散射回感应元件时能将清晰的指纹图案传递至感应元件，增加指纹明暗的差异性。

本发明所揭露一实施例的用于指纹接触的面板，在组装时因为不需精确调整面板的光线射入及射出角度，仅需确定面板与光学取向系统间的焦距即可，因此在组装光学指纹辨识系统时较为便利。

综合上述，根据本发明所揭露一实施例的用于指纹接触的面板，借由雾化处理过的表面能增加朝向手指的散射，增加波谷的亮度，同时在出光时可以弱化接触波峰的不必要的散射光线，以利光线自手指反射至光学取像系统时，光学取像系统能借由光线经过面板所造成的全反射和散射撷取明暗对比明显的指纹图案。换句话说，雾化处理过的面板可修补撷取光线时感应元件中间图像模糊的部分，并解决因为光学取像系统撷取自身反射时而产生阴影的问题，借此加大指纹图案图像明暗的差异性，因此相较于现有技术而言，感应元件能借此撷取清晰的指纹图案。同时，面板组装也较为便利。是故，本发明解决了现有光学指纹辨识系统在撷取手指的指纹图案时产生图像模糊及组装复杂等问题。

有关本发明的特征、实作与功效，配合附图作最佳实施例详细说明如下，其内容足以使本领域普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容及附图，任何本领域普通技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。

图2为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。

图3为根据本发明一实施例的指纹图像图。

图4为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。

其中，附图标记说明如下：

100         板件

110，110’  第一表面

120         第二表面

130         微结构

200         膜片

210         第三表面

220         第四表面

300         感应元件

400         发光元件

500         扩散板

510         开口

600         光学取像系统

800         拇指

900         CCD取像区域

950         辨识区域

1000        面板

具体实施方式

请参照图1，图1为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。在图1所绘示的实施例中，面板1000包括一板件100，具有一第一表面110及一第二表面120，第一表面110相对于第二表面120，第一表面110为一光扩散面，光扩散面供一手指800接触于其上，第二表面120朝向一光学取像系统600。

在本实施例以及部分的其他的实施例中，第一表面110的光扩散面与板件110为一体成型。

根据本发明所揭露一实施例的光学取像系统包括二发光元件400及一感应元件300，发光元件400用于朝向板件100发射至少一光线，感应元件300朝向板件100并用以撷取光线经由手指800所传递手指800的一指纹图案。

根据本发明的实施例所述的发光元件，其发光元件数量为二，但并非用以限定本发明的发光元件的数量。

根据本发明所揭露一实施例的第一表面110的光扩散面，是经由UVCoating或模具放电处理而形成雾状微粒的表面，且第一表面110的光扩散面的雾化度(Haze)约为85％至95％，第一表面110的光扩散面利于当光线射向手指800时能增加光线散射，借以使光线均匀射向手指800，同时光线接触手指800后，能弱化不必要的散射光线，将清晰清楚的光线传递至感应元件300。

在本发明的雾化度，本发明定义为所有穿透过一样品中光偏离入射方向(2.5度角以上)的光通量除以总透过样品光的功率百分比。

根据本发明的实施例所述的光学取像系统的感应元件，可为一透镜及一CCD元件、一透镜及一互补金氧半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，简称CMOS)元件或是一接触型图像感应器(Contact ImageSensor，简称CIS)所组成。

在本实施例以及部分的其他的实施例中，感应元件300与板件100之间的距离，将视感应元件300与板件100的实际焦距而进行调整。

一实施例的光学取像系统600更包括一扩散板500，设置于发光元件400及板件100之间，当光线通过扩散板500后，扩散板500可改变光线穿透路径及产生散射的现象，使光线均匀射向面板1000，使手指800的指纹均匀接受光线。

一实施例的扩散板500，其具有一开口510，位于感应元件300及板件100之间，开口510适于使光线自手指800反射回来后不经由扩散板500，而使光线通过开口510射向感应元件300。如此可降低光线穿透扩散板500产生的折射而造成感应元件300撷取图像模糊的情形。

需要注意的是，图1所绘示的光线路径，为一实施例的光线路径，并非用以限定本发明。在其他实施例中可为其他路径而达成本发明的目的。

请参照图2，图2为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。图2内的元件与图1的元件相似，因此其中相同的符号代表相同或是类似的结构。根据本发明所揭露一实施例的面板1000，更包括一微结构130，设置于第二表面120，微结构130用以使光线通过微结构130后使光线均匀射向板件100。

根据本发明的一实施例以及部分的其他实施例中，利用发光元件400发射光线穿过扩散板500，借由扩散板500的特殊结构使光线均匀布满于面板500，以利照射于手指的光线均匀、密集。光线再穿过设置于第二表面120的微结构130，微结构130亦可使光线均匀射向板件100。光线借由板件100的第一表面110的光扩散面时，通过全反射和散射原理，增加光线传递至手指800的波谷的亮度，并能弱化光线接触手指800的波峰不必要的散射光线，最后光线经由开口510传至感应元件300，使感应元件300撷取图像。如此面板1000能利用散射效果将使手指800的指纹图案强化，增加指纹图案明暗的差异性，因此较现有光学指纹辨识系统清晰。

需要注意的是，图2所绘示的光线路径，为一实施例的光线路径，并非用以限定本发明。在其他实施例中可为其他路径而达成本发明的目的。

请参照图3，图3为根据本发明一实施例的指纹图像图。图3中的指纹辨识区域950内，CCD取像区域900中的手指800的指纹图案的图像清晰，且图像中不具有CCD取像区域900的自身反射，由此可见本发明的用于指纹接触的面板的功效。

请参照图4，图4为根据本发明一实施例的用于指纹接触的面板的概要结构图。图4内的元件与图1的元件相似，因此其中相同的符号代表相同或是类似的结构。根据本发明所揭露一实施例的用于指纹接触的面板1000，其包含一板件100及一膜片200，板件100具有一第一表面110’及一第二表面120，第一表面110’相对于第二表面120，第二表面120朝向一光学取像系统300；膜片200具有一第三表面210及一第四表面220，且第三表面210相对于第四表面220。第三表面210具有一光扩散面，膜片200以第三表面210的光扩散面贴合于板件100的第一表面110’，而第三表面210的光扩散面位于板件100与膜片200之间，且膜片200远离第三表面210的光扩散面的第四表面220供一手指800接触于其上。换句话说，相较于图1及图2的实施例，本实施例的板件为两元件所组成，即板件100及膜片200，而光扩散面位于膜片200上，而并非位于板件100的第一表面110’上。

在本实施例以及部分的其他的实施例中，其中光学取像系统300包含二发光元件400及一感应元件300，300发光元件用以朝向面板1000发射至少一光线，感应元件300朝向面板1000用以撷取光线经由手指800所传递手指800的一指纹图案。

根据本发明的实施例所述的发光元件，并非用以限定本发明的发光元件的数量。

根据本发明的实施例所述的发光元件，是以发光二极管(Light EmittingDiode，简称LED)作一较佳实施例说明，但不以此为限。

根据本发明所揭露一实施例，面板1000其中的膜片200的第三表面210是经由紫外线涂层处理UV Coating或模具放电处理而形成雾状微粒，且膜片200的第三表面210雾化度(Haze)约为85％至95％，膜片200的雾状微粒利于当光线射向手指800时能增加光线散射，借以使光线均匀射向手指800。光线接触手指800后，膜片200的雾状微粒能弱化光线接触波峰时不必要的散射光线，借此将光线传递清晰的手指800的指纹图案至感应元件300。

在本实施例以及部分的其他的实施例中，其中光学取像系统600更包括一扩散板500，设置于发光元件400及板件100之间，扩散板500用以使光线通过扩散板500后均匀射向板件100，进而有效提升指纹辨识率。

一实施例中的扩散板500，其具有一开口510，位于感应元件300及板件100之间，开口510适于使光线自手指800反射回来后，光线不经由扩散板500而透过开口510射向感应元件300，如此可降低穿透扩散板500而产生的折射，进而造成指纹图像模糊的现象。

根据本发明的一实施例以及部分的其他实施例中，利用发光元件400发射光线穿过扩散板500，借由扩散板500的特殊结构使光线均匀布满于面板1000，以利照射于手指的光线均匀、密集。当光线进入板件100后，光线可借由折射和散射原理穿透板件100至膜片200，光线借由膜片200的第三表面210的光扩散面能使光线均匀。当光线射至第四表面220时，因为手指800的波峰直接接触第四表面220，所以光线接触波峰时将产生反射，此时第三表面210的光扩散面弱化不必要的散射光线，且因为光线的均匀散布可强化射至波谷的光线借以增加光线的亮度。最后光线透过全反射和散射原理再穿过开口510传至感应元件300。如此面板1000能利用散射效果将手指800的指纹图案强化，加大明暗的差异性。因此指纹图案较现有光学指纹辨识系统的指纹图案清晰。

需要注意的是，图4所绘示的光线路径，为一实施例的光线路径，并非用以限定本发明。在其他实施例中，可为其他路径而达成本发明的目的。

综合上述，本发明的功效是以面板的光扩散面，在光线入光至手指前，可使光线均匀扩散。光线接触手指后，可将不必要的散射光线弱化，并强化光学取向系统所需要的光线，进而增加指纹明暗的差异性，借以解决光学指纹辨识系统图像模糊，且光学取像系统撷取图像时撷取自身反射的图像，而造成辨识度困难的问题。同时，在组装光学指纹辨识系统时因为不需精确调整面板与光线射入及射出角度，仅需确定面板与光学取向系统间的焦距即可，因此在组装光学指纹辨识系统时较为便利。

Claims (9)

1.一种用于指纹接触的面板，其特征在于，包括一板件，所述板件具有一第一表面及一第二表面，该第一表面相对于该第二表面，该第一表面为一光扩散面，该光扩散面供一手指接触于其上，该第二表面朝向一光学取像系统。

2.如权利要求1所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该光学取像系统包括至少一发光元件及一感应元件，该发光元件用于朝向该板件发射至少一光线，该感应元件朝向该板件用以撷取该光线经由该手指所传递该手指的一指纹图案。

3.如权利要求2所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该光扩散面经由紫外线涂层处理或模具放电处理而形成雾状微粒的表面，且该光扩散面的雾化度为85％至95％，当该发光元件发射该光线至该光扩散面时能够增加散射，当该光线接触该手指时，该光扩散面利于弱化该光线的散射。

4.如权利要求2所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，还包括一微结构，设置于该第二表面，该微结构用以使该光线通过该微结构后使该光线均匀射向该板件。

5.如权利要求2所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该光学取像系统还包括一扩散板，设置于该发光元件及该板件之间，该扩散板用以使该光线通过该扩散板后使该光线均匀射向该板件。

6.一种用于指纹接触的面板，其特征在于，包含：

一板件，具有一第一表面及一第二表面，该第一表面相对于该第二表面，该第二表面朝向一光学取像系统；以及

一膜片，具有一光扩散面，该膜片以该光扩散面贴合于该板件的该第一表面，令该光扩散面位于该板件与该膜片之间，且该膜片远离该光扩散面的另一面供一手指接触于其上。

7.如权利要求6所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该光学取像系统还包括至少一发光元件及一感应元件，该发光元件用以朝向该板件发射至少一光线，该感应元件朝向该板件用以撷取该光线经由该手指所传递该手指的一指纹图案。

8.如权利要求7所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该膜片的该光扩散面经由紫外线涂层处理或模具放电处理而形成雾状微粒，且该膜片的该光扩散面的雾化度为85％至95％，当该发光元件发射该光线至该膜片的该光扩散面时能够增加散射，当该光线接触该手指时，该光扩散面利于弱化该光线的散射。

9.如权利要求7所述的用于指纹接触的面板，其特征在于，该光学取像系统还包括一扩散板，设置于该发光元件及该板件之间，该扩散板用以使该光线通过该扩散板后均匀射向该板件。

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