TW201308215A - 指壓板 - Google Patents

Abstract

一種指壓板，適用於供一手指按壓。指壓板包含一壓板層及一微結構層。壓板層具有一第一材料折射率，壓板層具有相對的一第一板面及一第二板面，第一板面係用以供手指按壓。微結構層具有相異於第一材料折射率的一第二材料折射率，微結構層設置於第二板面。藉此，令一由微結構層射入至第一板面的光線能夠於第一板面產生反射及散射以均勻發散能量。

Description

指壓板

一種指壓板，特別是一種用於指紋辨識裝置的指壓板。

如美國專利第5177802號之專利案，主要包含有一取像元件、設置在取像元件上方的一導光板、及設置在導光板二側的二發光元件。當發光元件發光時，導光板可以依據全反射原理，導引入射光投射至手指，再反射至取像元件，達到指紋辨識的效果。

惟，由於導光板是依據全反射原理導引入射光行進。因此，在組裝的過程中，必須精確調整發光元件與導光板的入射角度，才能有效導引入射光投射至手指的各個部位，不但在組裝上較困難，且組裝成本較高，相當不符合經濟效益。

此外，導光板上係具有多個微結構，光線經由微結構的折射或散射而得以均勻的分佈於導光板。然而，由於導光板是以模具射出成形的方式所製造，因此在射出成形的過程中，導光板上的微結構將較不易成形。並且，不同的指紋辨識系統所對應之導光板上的微結構排列分佈也都不同，如此將使得具有不同排列態樣之微結構的導光板需要重新開模製作，造成生產成本的提高。

本實施例提供一種指壓板，藉以解決習知導光板是依據全反射原理導引入射光行進，使得發光元件於組裝上較為困難之問題。

本實施例所揭露之指壓板，適用於供一手指按壓。指壓板包含一壓板層及一微結構層。壓板層具有一第一材料折射率，壓板層具有相對的一第一板面及一第二板面，第一板面係用以供手指按壓。微結構層具有相異於第一材料折射率的一第二材料折射率，微結構層設置於第二板面。其中，一光線由微結構層射入，且於微結構層與壓板層之間產生折射後，光線並於第一板面產生反射及散射，並再次於微結構層與壓板層之間產生折射後，再由微結構層射出。

本實施例所揭露之指壓板，適用於供一手指按壓。指壓板包含一壓板層、一微結構層、一介質層及一黏著層。壓板層具有一第一材料折射率，壓板層具有相對的一第一板面及一第二板面，第一板面係用以供手指按壓。微結構層具有相異於第一材料折射率的一第二材料折射率，微結構層設置於壓板層具有第二板面之一側。介質層具有相異於第一材料折射率與第二材料折射率的一第三材料折射率，介質層介於微結構層與壓板層之間。黏著層具有相異於第一材料折射率、第二材料折射率與第三材料折射率的一第四材料折射率，黏著層介於介質層與壓板層之間。其中，一光線由微結構層射入，且依序於微結構層與介質層之間、介質層與黏著層之間以及黏著層與壓板層之間產生折射後，光線並於第一板面產生反射及散射，並再次依序於壓板層與黏著層之間、黏著層與介質層之間以及介質層與微結構層之間產生折射後，再由微結構層射出。

根據上述本實施例所揭露之指壓板，係利用複數微結構的設置，使光線均佈於指壓板，以照射於手指光線均勻、密集，進而有效提升指紋辨識率。並且，由於本實施例之指壓板係包含不同折射率的材質層，使得光線進入指壓板時可具有半反射及半散射的效果。因此，採用本實施例之指壓板的指紋辨識裝置，並不需要限制其他元件的安裝位置及角度，因而簡化了指紋辨識裝置的組裝程序、組裝成本、以及使指紋辨識裝置的厚度能夠更加薄化。此外，本實施例之指壓板的微結構層係可利用滾壓成型或是採用網版印刷的方式形成，因此可省下額外的模具費用。

有關本實施例的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參照「第1圖」及「第2圖」，「第1圖」所示為一實施例之指紋辨識裝置的結構示意圖，「第2圖」所示為一實施例之指壓板的結構剖視圖。

本實施例之指壓板10係運用於一指紋辨識裝置，指紋辨識裝置包括一指壓板10(Finger Board)、一取像元件20及至少一發光元件30。當一手指C放置在指壓板10上時，可驅動發光元件30朝向指壓板10發出一光線A。光線A進入到指壓板10而照射至手指C，並產生明暗對比之指紋圖樣，使取像元件20達到擷取及辨識指紋的效果。其中，圖式裡之光線A的路徑係僅是舉其中一實施例為例，但非用以限定本發明。

其中，指壓板10包含一壓板層11、一微結構層14、一介質層13及一黏著層12。壓板層11之材質可為玻璃或是壓克力，但不以此為限。就本實施例而言，壓板層11之材質係以壓克力為例，其具有一第一材料折射率(約為1.49)。微結構層14之材質可為一紫外線固化劑，其具有一第二材料折射率(約為1.53)。介質層13之材質可為一對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)，其具有一第三材料折射率(約為1.57)。黏著層12之材質可為一光學膠(optically clear Adhesive，OCA膠)，其具有一第四材料折射率(約為1.48)。換句話說，壓板層11、微結構層14、介質層13及黏著層12係具有不同的材料折射率。

此外，壓板層11具有相對的一第一板面111及一第二板面112，第一板面111係用以供手指C按壓。微結構層14設置於壓板層11具有第二板面112之一側，且微結構層14相對於壓板層11之一側具有多個微結構141。介質層13設置於於微結構層14與壓板層11之間，而黏著層12設置於介質層13與壓板層11之間。

就實際製造而言，係先於介質層13的一側面上塗佈有紫外線固化劑層，並藉由模具、滾輪壓印或平板壓印於紫外線固化劑層上而形成複數個微結構141(Micro-structure)，再藉由對紫外線固化劑層施以光照而固化，以形成微結構層14。接著，將光學膠塗佈於第二板面112上，並將介質層13貼覆於第二板面112，使介質層13介於微結構層14與壓板層11之間。待光學膠固化形成黏著層12後，介質層13便可牢固地結合於壓板層11的第二板面112上。換句話說，介質層13係藉由黏著層12而黏附於壓板層11。

請同時參照「第3圖」，「第3圖」所示為一實施例之光線進入微結構層的傳輸路徑圖。本實施例之複數個微結構141係由微結構層14相對於介質層13的一側所突出的錐狀體。詳細來說，這些微結構141之橫斷截面形狀可由一第一錐面1411及一第二錐面1412構成一錐形結構。

藉由上述之錐形結構配置，當手指C放置在壓板層11之第一板面111時，可驅動發光元件30朝向指壓板10發出一光線，使得光線由微結構層14的複數微結構141進入到指壓板10。由於這些微結構141係分佈在微結構層14，使得指壓板10面向發光元件30的一側具有多個錐形結構之表面性質。如此一來，發光元件30所發出之入射光線，可透過複數微結構14之設計，改變入射光線之穿透路徑及產生散射的現象，亦即讓入射光線進入微結構14後讓入射光線均勻佈滿於指壓板10之中。

詳言之，如「第3圖」所示，舉例以一入射光線A1由空氣射入到微結構14時，會產生一靠近法線M之透射光線B1及複數散射光線B2，並使透射光線B1與這些散射光線B2分別進入到指壓板10的微結構層14之中。此外，入射光線A1亦有部分的光線會由微結構14表面處形成一反射光線A2。

如此一來，當有多道入射光線A1分別進入到複數微結構141時，可藉由這些微結構141設計，將多道入射光線A1分成數量更多、更密集的透射光線B1及散射光線B2，使得指壓板10整面均勻受光，並使得第一板面111相對於手指C的區域，都能具有足夠的亮度。

值得一提的是，微結構層14之複數微結構141的深度、折射面夾角的變化，及配置的疏、密變化，都會改變光折射的效果，而能依據實際需求，對這些微結構141做適當的配置，以獲得最佳的亮度及光輝度。

請接著參照「第4圖」，「第4圖」所示為一實施例之光線於指壓板內的傳輸路徑圖。

如「第4圖」所示，當光線C1由微結構層14射入至介質層13時，由於微結構層14與介質層13具有相異的材料折射率，因此光線C1於微結構層14與介質層13之間產生折射而以光線C2的路徑進入介質層13。接著當光線C2由介質層13射入至黏著層12時，由於介質層13與黏著層12具有相異的材料折射率，因此光線C2於介質層13與黏著層12之間再次產生折射而以光線C3的路徑進入黏著層12。當光線C3由黏著層12射入至壓板層11時，由於黏著層12與壓板層11具有相異的材料折射率，因此光線C3於黏著層12與壓板層11之間再次產生折射而以光線C4的路徑進入壓板層11。換句話說，當光線於指壓板10內而由微結構層14至壓板層11時，係會歷經有三次的折射現象。

請接著參照「第5A圖」及「第5B圖」，「第5A圖」所示為一實施例之光線於第一板面的傳輸路徑圖，「第5B圖」所示為一實施例之光線於第一板面的傳輸路徑圖。

如「第5A圖」所示，當光線D1由壓板層11射至手指皮紋之波峰時，有部分的光線D1會穿透指紋波峰而產生一靠近法線M之透射光線F1。又因其指紋波峰表面凹凸不平，所以另有部分之光線D1會在接觸波峰的區塊上產生一反射光線E1及複數散射光線E2。由於光線D1係由壓板層11進入到手指，所以並不會產生全反射之光線。如此，光線D1作用在指紋波峰處，會形成一光亮度較微弱之暗區。

如「第5B圖」所示，當光線G1由壓板層11射至手指皮紋之波谷時，因其指紋波谷在壓板層11上形成一凹陷，亦即光線G1係由壓板層11進入到空氣。並且，再加上壓板10表面平整，所以當光線G1的入射角度大於臨界角度θ時，即會產生一全反射之光線H1。如此，光線G4作用在指紋波谷處，會形成一光亮度較明顯之亮區。進而形成明暗對比明顯之指紋圖樣，使取像元件20能夠擷取清晰的指紋影像。

綜上所述，本實施例之指壓板10並非以全反射的原理來令取像元件20擷取經由發光元件30照射後所呈現的指紋影像，如此將使得發光元件30與取像元件20的配置位置更具有彈性。相較於習知採用全反射原理之指壓板的指紋辨識裝置，由於全反射角度的條件限制，使得發光元件、取像元件以及指壓板之間需有特定的相對位置、角度以及距離。如此，將不利習知的指紋辨識裝置朝向薄型化的趨勢發展。以實際尺寸相比較，習知的指紋辨識裝置的厚度大約為11mm，而採用本實施例之指壓板10的指紋辨識裝置之厚度可薄化至5mm，如此更可驗證出本實施例之指壓板10的優點。

請參照「第6圖」及「第7圖」，「第6圖」所示為另一實施例之指壓板的結構剖視圖，「第7圖」所示為另一實施例之光線於指壓板內的傳輸路徑圖。

由於本實施例與「第2圖」實施例之結構相似，因此針對相同處之結構以及光之傳輸路徑便不再贅述。本實施例與「第2圖」實施例之差異在於，本實施例之指壓板10並不具介質層13以及黏著層12。本實施例之微結構層14係直接形成於壓板層11的第二板面112上。並且，如「第7圖」所示，當光線K1由微結構層14射入至壓板層11時，由於微結構層14與壓板層11具有相異的材料折射率，因此光線K1於微結構層14與壓板層11之間產生折射而以光線K2的路徑進入壓板層11。換句話說，當光線於指壓板10內而由微結構層14至壓板層11時，係會歷經有一次的折射現象。

根據上述本實施例所揭露之指壓板，係利用複數微結構的設置，使光線均佈於指壓板，以照射於手指光線均勻、密集，進而有效提升指紋辨識率。並且，由於本實施例之指壓板係包含不同折射率的材質層，使得光線進入指壓板時可具有半反射及半散射的效果。因此，採用本實施例之指壓板的指紋辨識裝置，並不需要限制其他元件(如發光元件)的安裝位置及角度。所以，本實施例之指壓板可簡化指紋辨識裝置的組裝程序、降低組裝成本、提升安裝時的方便性以及使指紋辨識裝置的厚度能夠更加薄化。此外，本實施例之指壓板的微結構層係可利用滾壓成型或是採用網版印刷的方式形成，因此可省下額外的模具費用。

雖然本實施例揭露如上所述，然並非用以限定本實施例，任何熟習相關技藝者，在不脫離本實施例之精神和範圍內，舉凡依申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本實施例之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．指壓板

11．．．壓板層

111．．．第一板面

112．．．第二板面

12．．．黏著層

13．．．介質層

14．．．微結構層

141．．．微結構

1411．．．第一錐面

1412．．．第二錐面

20．．．取像元件

30．．．發光元件

第1圖所示為一實施例之指紋辨識裝置的結構示意圖。

第2圖所示為一實施例之指壓板的結構剖視圖。

第3圖所示為一實施例之光線進入微結構層的傳輸路徑圖。

第4圖所示為一實施例之光線於指壓板內的傳輸路徑圖。

第5A圖所示為一實施例之光線於第一板面的傳輸路徑圖。

第5B圖所示為一實施例之光線於第一板面的傳輸路徑圖。

第6圖所示為另一實施例之指壓板的結構剖視圖。

第7圖所示為另一實施例之光線於指壓板內的傳輸路徑圖。

10．．．指壓板

11．．．壓板層

111．．．第一板面

112．．．第二板面

12．．．黏著層

13．．．介質層

14．．．微結構層

141．．．微結構

Claims (10)

1. 一種指壓板，適用於供一手指按壓，其包含：一壓板層，具有一第一材料折射率，該壓板層具有相對的一第一板面及一第二板面，該第一板面係用以供該手指按壓；以及一微結構層，具有相異於該第一材料折射率的一第二材料折射率，該微結構層設置於該第二板面；其中，一光線由該微結構層射入，且於該微結構層與該壓板層之間產生折射後，該光線並於該第一板面產生反射及散射，並再次於該微結構層與該壓板層之間產生折射後，再由該微結構層射出。
2. 如請求項1所述之指壓板，其中該微結構層相對於該壓板層之一側係具有多個突出的微結構。
3. 如請求項1所述之指壓板，其中該微結構層之材質係為一紫外線固化劑。
4. 如請求項1所述之指壓板，其中該壓板層之材質係為一壓克力或一玻璃。
5. 一種指壓板，適用於供一手指按壓，其包含：一壓板層，具有一第一材料折射率，該壓板層具有相對的一第一板面及一第二板面，該第一板面係用以供該手指按壓；一微結構層，具有相異於該第一材料折射率的一第二材料折射率，該微結構層設置於該壓板層具有該第二板面之一側；一介質層，具有相異於該第一材料折射率與該第二材料折射率的一第三材料折射率，該介質層介於該微結構層與該壓板層之間；以及一黏著層，具有相異於該第一材料折射率、該第二材料折射率與該第三材料折射率的一第四材料折射率，該黏著層介於該介質層與該壓板層之間；其中，一光線由該微結構層射入，且依序於該微結構層與該介質層之間、該介質層與該黏著層之間以及該黏著層與該壓板層之間產生折射後，該光線並於該第一板面產生反射及散射，並再次依序於該壓板層與該黏著層之間、該黏著層與該介質層之間以及該介質層與該微結構層之間產生折射後，再由該微結構層射出。
6. 如請求項5所述之指壓板，其中該微結構層相對於該介質層之一側係具有多個突出的微結構。
7. 如請求項5所述之指壓板，其中該微結構層之材質係為一紫外線固化劑。
8. 如請求項5所述之指壓板，其中該壓板層之材質係為一壓克力或一玻璃。
9. 如請求項5所述之指壓板，其中該介質層之材質係為一對苯二甲酸乙二酯。
10. 如請求項5所述之指壓板，其中該黏著層之材質係為一光學膠(optically clear Adhesive)。