CN109117708A - 指纹辨识装置以及使用其的移动装置 - Google Patents

指纹辨识装置以及使用其的移动装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种指纹辨识装置以及使用其的移动装置。此指纹辨识装置包括一基底、一图像感测集成电路以及一特定波长发光二极管。图像感测集成电路配置于基底上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于基底，并耦接图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。特定波长可穿透的封装材料铸模相对于基底的水平面具有一特定角度斜面，用以反射特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使特定波长光线被反射至相对于基底的上侧。本发明的精神在于将侧向发光二极管的封装结构的特定波长发光二极管上制作一斜面，藉此让手指接收到更多的光线，也因此，手指指纹图像的信噪比被大大的提升。

Description

指纹辨识装置以及使用其的移动装置
技术领域
本发明是关于一种指纹辨识的技术，更进一步来说，本发明是关于一种具有辅助光源的指纹辨识装置以及使用其的移动装置。
背景技术
一般指纹辨识装置，为了让图像更清晰，会在图像感测集成电路的侧边额外设置一个特殊波长光的发光二极管。如图1所示，图1绘示为背景技术的指纹辨识装置的结构示意图。此指纹辨识装置包括一图像感测集成电路100、印刷电路板101、一基底102以及一发光二极管103。又，如图所示，此发光二极管103是采用侧向发光二极管的封装结构(SideView LED Package)。
图2绘示为背景技术的侧向发光二极管的封装结构的光路线示意图。请参考图2，由于大部分的光行进路线会落在右侧，而实际往上射入手指的光线仅有约10％，故常常会导致光线不足，使得图像感测集成电路测得的指纹图像不清晰。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种具有辅助光源的指纹辨识装置以及使用其的移动装置，通过特殊切面，将辅助光源反射至手指，藉此增加手指指纹图像的信噪比。
有鉴于此，本发明提供一种指纹辨识装置，此指纹辨识装置包括一基底、一图像感测集成电路以及一特定波长发光二极管。图像感测集成电路被配置于基底之上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管包括一特定波长发光二极管芯片(LED die)以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，上述特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于上述基底，并耦接上述图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。其中，上述特定波长可穿透的封装材料铸模相对于上述基底的水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使上述特定波长光线被反射至相对于上述基底的上侧。
本发明另外提供一种指纹辨识装置，此指纹辨识装置包括一印刷电路板、一基底、一图像感测集成电路以及一特定波长发光二极管。基底被配置于印刷电路板。图像感测集成电路被配置于基底之上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，上述特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于上述印刷电路板上，并耦接上述图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。上述特定波长可穿透的封装材料铸模相对于上述印刷电路板的水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使上述特定波长光线被反射至相对于上述基底的上侧。
本发明另外提供一种移动装置，此移动装置包括一控制电路、一显示面板、一覆盖保护层以及一指纹辨识装置。显示面板电连接控制电路。覆盖保护层被配置于显示面板上。指纹辨识装置包括一基底、一图像感测集成电路以及一特定波长发光二极管。图像感测集成电路被配置于基底之上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，上述特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于上述基底，并耦接上述图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。其中，上述特定波长可穿透的封装材料铸模相对于上述基底的水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使上述特定波长光线被反射至相对于上述基底的上侧。
本发明另外提供一种移动装置，此移动装置包括一控制电路、一显示面板、一覆盖保护层以及一指纹辨识装置。显示面板电连接控制电路。覆盖保护层被配置于显示面板上。指纹辨识装置包括一印刷电路板、一基底、一图像感测集成电路以及一特定波长发光二极管。基底被配置于印刷电路板。图像感测集成电路被配置于基底之上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，上述特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于上述印刷电路板上，并耦接上述图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。上述特定波长可穿透的封装材料铸模相对于上述印刷电路板的水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使上述特定波长光线被反射至相对于上述基底的上侧。
依照本发明较佳实施例所述的指纹辨识装置以及使用其的移动装置，上述图像感测集成电路上更包括一空间滤波器(Spatial Filter)，被配置于该图像感测集成电路上，其中，上述空间滤波器具有多个邻接的光线通道，且其中，通过上述光线通道，限制可进入上述图像感测集成电路的光线的角度，避免散射光线进入图像感测集成电路。在一较佳实施例中，上述空间滤波器的光线通道构成一二维阵列。在一较佳实施例中，上述空间滤波器的光线通道内包括光刻胶柱子。
本发明的精神在于将侧向发光二极管的封装结构的特定波长发光二极管上制作一斜面。由于上述特定波长发光二极管的特定波长可穿透的封装材料铸模的折射率和空气的折射率不同，导致发射到上述斜面的部分特定波长光线被全反射至上方，藉此，让手指接收到更多的光线，也因此，手指指纹图像的信噪比被大大的提升。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为背景技术的指纹辨识装置的结构示意图。
图2绘示为背景技术的侧向发光二极管的封装结构的光路线示意图。
图3绘示为本发明一较佳实施例的移动装置的示意图。
图4绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。
图5绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。
图6绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的空间滤波器501的结构图。
图7绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的空间滤波器501的操作示意图。
图8绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。
图9绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。
图10A绘示为特定波长发光二极管403的切面角度为0度时与亮度关系图。
图10B绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为15度时与亮度关系图。
图10C绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为30度时与亮度关系图。
图10D绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为45度时与亮度关系图。
附图标号
100：图像感测集成电路
101：印刷电路板
102：基底
103：发光二极管
301：显示面板
302：控制电路
303：覆盖保护层
304：以及本发明较佳实施例的指纹辨识装置
401：基底
402：图像感测集成电路
403：特定波长发光二极管
404：特定波长发光二极管芯片
405：特定波长可穿透的封装材料铸模
406：特定角度斜面
501：空间滤波器
601：多个光线通道
701：手指的指纹的凸起部分
702：手指的指纹的凹下部分
703：保护玻璃
704：空间滤波器
705：图像感测集成电路
801：印刷电路板
901：空间滤波器
具体实施方式
在实施例与申请专利范围中，空间相对术语，如“在……之下”，“以下”，“下”，“上方”，“上”等词汇，可以在本文中用于便于描述，以描述一个元件或特征的相对于另一元件(多个)或特征(多个特征)在图所示中的对应关系。所属技术领域相关技术人员可以理解，除了在附图中描述的方向，空间相对术语旨在涵盖装置在使用或操作不同方向。举例来说，如果装置在图中被翻转，则被描述为“下方”或“之下”的元件或特征将被定向为“上方”，因此，“下方”示范性术语可以包括上方和下方的方位。若所述装置可被另外定位(旋转90度或在其它方位)，上述的空间相对术语在此则用以作为所使用的空间相对描述做出相应的解释。
图3绘示为本发明一较佳实施例的移动装置的示意图。请参考图3，在此实施例中，上述移动装置包括显示面板301、控制电路302、覆盖保护层303以及本发明较佳实施例的指纹辨识装置304。在此实施例中，覆盖保护层303被配置在显示面板上方，并且覆盖整个移动装置。指纹辨识装置304则配置于覆盖保护层303的下方。一般来说，若以目前智能手机为例，覆盖保护层303是以保护玻璃(Protective Glass)实施。控制电路302电连接显示面板301以及指纹检测装置304，以控制显示面板301以及指纹辨识装置304。在此实施例中，指纹辨识装置304被配置于覆盖保护层303，也就是保护玻璃的下方，另外，在此较佳实施例中，指纹辨识装置304被配置在虚拟触控按钮(HOME)下方。在另一实施例中，指纹辨识装置304亦可以配置在实体按钮下方。故本发明不以此为限。
图4绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。请参考图4，此指纹辨识装置包括一基底401、图像感测集成电路402以及一特定波长发光二极管403。图像感测集成电路402被配置于基底之上，用以接收指纹图像。特定波长发光二极管403包括一特定波长发光二极管芯片404以及一特定波长可穿透的封装材料铸模405，其中，上述特定波长发光二极管403以侧向发光二极管的封装结构配置于上述基底401，并耦接上述图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线。在此实施例中，特定波长光线一般是指红外线。然而，一般可见光亦可以作为本发明的实施例。故本发明不以此为限。
在此实施例中，上述特定波长可穿透的封装材料铸模相对于上述基底的水平面具有一特定角度斜面406。此特定角度斜面406可以让部分特定波长光线被全反射。一般来说，封装材料铸模405是光密介质(较高折射率的介质)，而空气是光疏介质(较低折射率的介质)。光线由光密介质进入光疏介质时，且入射角度大于临界角时，会发生全反射。即便发射角度小于临界角，仍有部分光线会被反射。由于全反射或反射的特定波长光线会射入待测物(手指)，因此，上方的手指会接收到大部分的特定波长光线。当上述特定波长光线进入手指中，通过手指内部组织将上述特定波长光线散射，让手指的指纹更加明亮，图像感测集成电路402能够检测到更加清晰的指纹。
图5绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。请参考图5，此指纹辨识装置除了包括上述基底401、上述图像感测集成电路402以及上述特定波长发光二极管403外，还包括一空间滤波器(Spatial Filter)501。空间滤波器501被配置于图像感测集成电路402上。空间滤波器501在此实施例中，主要的功能是将直射的光线导入图像感测集成电路402，并且阻挡、限制或吸收散射的光线进入图像感测集成电路402。
图6绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的空间滤波器501的结构图。请参考图6，在此实施例中，空间滤波器501具有多个光线通道601，其功能是让直射光线进入图像感测集成电路402，并且通过光线通道601阻挡、限制或吸收散射光进入图像感测集成电路402。空间滤波器501的光线通道601具有光线吸收的功效，避免散射光线进入图像感测集成电路402的感光元件，故此空间滤波器501具有防止串扰(Crosstalk)与干涉(Interference)的功效。
图7绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的空间滤波器501的操作示意图。请参考图7，701表示手指的指纹的凸起部分(ridge portion)；702表示手指的指纹的凹下部分(valley portion)；703表示保护玻璃(protective glass)；704表示空间滤波器；705表示图像感测集成电路。在此示意图中，可以看到，直射的光线，会穿过空间滤波器704进入到图像感测集成电路705。手指的指纹的凹下部分造成的散射光线会被保护玻璃反射和被空间滤波器704中的非光线通道部分阻挡或吸收，而手指的指纹的凸起部分造成的散射光线会被空间滤波器704中的非光线通道部分阻挡或吸收。因此，图像感测集成电路705便只会接收到实质上直射到图像感测集成电路705的光线，不会接收到散射光线，故可以提升指纹的图像品质。
又，在半导体制造过程中，为了制造出上述光线通道601，在制造时，会利用光线可以通过的光刻胶制作成柱状光刻胶，之后才覆盖铸模材料。故可以形成如图6的空间滤波器501。因此，在此较佳实施例中，光线通道内部具有光刻胶柱子。
图8绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。请参考图8，在此实施例中，指纹辨识装置除了包括一基底401、图像感测集成电路402以及一特定波长发光二极管403外，还包括一印刷电路板801。图像感测集成电路402被配置于基底之上，用以接收指纹图像。此特定波长发光二极管403同样包括一特定波长发光二极管芯片404以及一特定波长可穿透的封装材料铸模405，其中，上述特定波长发光二极管403以侧向发光二极管的封装结构配置于上述印刷电路板801，并耦接上述图像感测集成电路402，用以发射一特定波长光线。在此实施例中，特定波长光线一般是指红外线。然而，一般可见光亦可以作为本发明的实施例。故本发明不以此为限。
图9绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的结构图。请参考图9，此指纹辨识装置除了包括上述基底401、上述图像感测集成电路402、上述特定波长发光二极管403以及上述印刷电路板801外，还包括一空间滤波器(Spatial Filter)901。空间滤波器901被配置于图像感测集成电路402上。由于空间滤波器901的功能描述以及实施态样已经在上述实施例中说明，故在此不予赘述。
图10A绘示为特定波长发光二极管403的切面角度为0度时与亮度关系图。图10B绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为15度时与亮度关系图。图10C绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为30度时与亮度关系图。图10D绘示为本发明一较佳实施例的指纹辨识装置304的特定波长发光二极管403的切面角度为45度时与亮度关系图。请参考图10A～图10D，在图10A中，上述特定波长发光二极管403并未有任何切面，亮度范围虽广泛，但是亮度仅有1.76。在图10B中，上述特定波长发光二极管403切面角度15度，亮度范围集中，且亮度高达28.3。
在图10C中，上述特定波长发光二极管403切面角度30度，亮度范围集中，亮度高达25。在图10D中，上述特定波长发光二极管403切面角度45度，亮度范围集中，且亮度高达27.8。故本发明实施例的具有切面的特定波长发光二极管403可以让光线能量更高、更集中，故射入手指的光线能量更强，也就是可以让上述图像感测集成电路402所检测到的图像的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)更高。
综上所述，本发明的精神在于将侧向发光二极管的封装结构的特定波长发光二极管上制作一斜面。由于上述特定波长发光二极管的特定波长可穿透的封装材料铸模的折射率和空气的折射率不同，导致发射到上述斜面的部分特定波长光线被全反射至上方，藉此，让手指接收到更多的光线，也因此，手指指纹图像的信噪比被大大的提升。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种指纹辨识装置，其特征在于，包括：
一基底；
一图像感测集成电路，配置于该基底之上，用以接收指纹图像；以及
一特定波长发光二极管，包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，该特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于该基底，并耦接该图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线；
其中，该特定波长可穿透的封装材料铸模相对于该基底的水平面具有一特定角度斜面，用以反射该特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使该特定波长光线被反射至相对于该基底的上侧。
2.如权利要求1所述的指纹辨识装置，其特征在于，该图像感测集成电路上更包括：
一空间滤波器，被配置于该图像感测集成电路上，其中，该空间滤波器具有多个邻接的光线通道，且其中，通过该光线通道，限制可进入该图像感测集成电路的光线的角度，避免散射光线进入图像感测集成电路。
3.如权利要求2所述的指纹辨识装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道构成一二维阵列。
4.如权利要求2所述的指纹辨识装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道内包括光刻胶柱子。
5.一种指纹辨识装置，其特征在于，包括：
一印刷电路板；
一基底，配置于印刷电路板；
一图像感测集成电路，配置于该基底之上，用以接收指纹图像；以及
一特定波长发光二极管，包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，该特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于该印刷电路板上，并耦接该图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线；
其中，该特定波长可穿透的封装材料铸模相对于该印刷电路板的水平面具有一特定角度斜面，用以反射该特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使该特定波长光线被反射至相对于该基底的上侧。
6.如权利要求5所述的指纹辨识装置，其特征在于，该图像感测集成电路上更包括：
一空间滤波器，被配置于该图像感测集成电路上，其中，该空间滤波器具有多个邻接的光线通道，且其中，通过该光线通道，限制可进入该图像感测集成电路的光线的角度，避免散射光线进入图像感测集成电路。
7.如权利要求6所述的指纹辨识装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道构成一二维阵列。
8.如权利要求6所述的指纹辨识装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道内包括光刻胶柱子。
9.一种移动装置，其特征在于，包括：
一控制电路；
一显示面板，电连接该控制电路；
一覆盖保护层，配置于该显示面板上；以及
一指纹辨识装置，包括：
一基底；
一图像感测集成电路，配置于该基底之上，用以接收指纹图像；以及
一特定波长发光二极管，包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，该特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于该基底，并耦接该图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线；
其中，该特定波长可穿透的封装材料铸模相对于该基底的水平面具有一特定角度斜面，用以反射该特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使该特定波长光线被反射至相对于该基底的上侧。
10.如权利要求9所述的移动装置，其特征在于，该图像感测集成电路上更包括：
一空间滤波器，被配置于该图像感测集成电路上，其中，该空间滤波器具有多个邻接的光线通道，且其中，通过该光线通道，限制可进入该图像感测集成电路的光线的角度，避免散射光线进入图像感测集成电路。
11.如权利要求10所述的移动装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道构成一二维阵列。
12.如权利要求10所述的移动装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道内包括光刻胶柱子。
13.一种移动装置，其特征在于，包括：
一控制电路；
一显示面板，电连接该控制电路；
一覆盖保护层，配置于该显示面板上；以及
一指纹辨识装置，包括：
一印刷电路板；
一基底，配置于印刷电路板；
一图像感测集成电路，配置于该基底之上，用以接收指纹图像；以及
一特定波长发光二极管，包括一特定波长发光二极管芯片以及一特定波长可穿透的封装材料铸模，其中，该特定波长发光二极管以侧向发光二极管的封装结构配置于该印刷电路板上，并耦接该图像感测集成电路，用以发射一特定波长光线；
其中，该特定波长可穿透的封装材料铸模相对于该印刷电路板的水平面具有一特定角度斜面，用以反射该特定波长发光二极管芯片所发射的特定波长光线，使该特定波长光线被反射至相对于该基底的上侧。
14.如权利要求13所述的移动装置，其特征在于，该图像感测集成电路上更包括：
一空间滤波器，被配置于该图像感测集成电路上，其中，该空间滤波器具有多个邻接的光线通道，且其中，通过该光线通道，限制可进入该图像感测集成电路的光线的角度，避免散射光线进入图像感测集成电路。
15.如权利要求14所述的移动装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道构成一二维阵列。
16.如权利要求14所述的移动装置，其特征在于，该空间滤波器的光线通道内包括光刻胶柱子。
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