TW201310353A - 用於指紋接觸之面板 - Google Patents

Abstract

一種用於指紋接觸之面板，包括一板件，此板件具有一第一表面及一第二表面。第一表面係為一光擴散面，光擴散面係供一手指接觸於其上，且光擴散面係為霧狀微粒，第二表面係朝向一光學取像系統。板件的光擴散面可弱化不必要的散射光線，以利光學取像系統截取作用於手指的光線時提高指紋的辨識率。

Description

用於指紋接觸之面板

本發明是有關於一種面板，特別是一種用於指紋接觸之面板。

身份辨識不論是在國家安全、企業資訊管理及住家安全中，扮演著重要的守門員角色。其中，生物辨識(Biometrics)是利用個人的生理特徵來辨識和確認其身份。一般而言，目前生物辨識的種類主要包括聲音、臉部、虹膜、靜脈及指紋辨識等。指紋是由許多凹凸不平的紋路所組成，因為每個人的指紋都是獨一無二的，完全相同的機率幾乎是微乎其微，且指紋很難會隨著年齡增長或身體健康程度的變化而有所改變。所以相較於其他方法，指紋辨識是目前最為廣泛、容易且低成本的一項技術。

習知指紋辨識系統的種類，主要分為光學式、電容式、超音波式及熱感式指紋辨識系統。簡單來說，光學指紋辨識系統係利用光學掃描的方法並使用許多電荷耦合器件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)組成的陣列來採集手指凸紋及凹紋的灰階數位影像。電容指紋辨識系統是由金屬陣列的感應晶片所組成，晶片表面包覆著一層絕緣體，當手指放在感應晶片上時，指紋的凹凸會造成絕緣體表面與金屬陣列間的距離出現變化而有不同的感應電容。超音波指紋辨識系統乃先傳送一超音波訊號進入手指，再從反射訊號來讀取指紋圖案，當超音波訊號擊中具有高傳導性的真皮層時，超音波訊號會反射至辨識系統並被辨識系統所讀取。熱感指紋辨識系統是利用在表面的外皮層與空氣之間的熱傳導率中的不同來測量指紋圖案。

習知的光學指紋辨識系統係為全反射式的光學指紋辨識系統，主要包含一光組件及一光學取像系統，其中光組件通常使用如透鏡、稜鏡及光纖等工具來進行光線反射傳遞，光學取像系統主要用以擷取指紋的影像。辨識指紋的步驟包括先自預定的角度來照射光線到手指的指紋。由於指紋是由多條凹凸不平、不規則的波峰和波谷所組成，而當手指接觸到光組件時，波峰會接觸到光組件，而波谷並未接觸到光組件。當光線照射到波谷時，光線可以在波谷內的腔室進行反射，最後再射至光學取像系統。因為波峰會直接接觸到光組件，所以光線照射到波峰時會直接產生反射，而再射至光學取像系統。因此相較於光線照射到波峰時，波谷的反射光線係形成亮區，而波峰形成暗區，如此的指紋形態將成為明暗清晰交錯的條紋圖案。依據光學全反射原理，光線再將指紋傳送至光學取像系統藉此取得指紋影像，而後將指紋形態和細節搭配系統的演算法來計算並紀錄每一個指紋的特徵點，如此即可進行指紋辨識。

上述的全反射式的光學指紋辨識系統，由於光組件是依據全反射原理導引光線行進，因此在組裝光學指紋辨識系統的過程中，必須精確調整光組件及光學取像系統的光線射入及射出角度，如此才能有效導引光線投射至手指及手指反射至光學取像系統，再使光學取像系統擷取指紋圖案的影像。總之，全反射式的光學指紋辨識系統不但在組裝上較困難及複雜，同時也產生組裝成本較高的問題。

除此之外，全反射式的光學指紋辨識系統的發光元件係為點光源，若沒有經過一定光學處理程序使光線擴散，容易導致光線不均勻，亦產生影像不清晰的情形。是以，此種光學指紋辨識系統在擷取手指的指紋圖案時可能會產生影像模糊的情況，進而造成指紋辨識困難的問題。

有鑑於此，本發明提供一種用於指紋接觸之面板，藉以解決習知光學指紋辨識系統組裝複雜及影像模糊的現象，進而造成高組裝成本及系統指紋辨識困難的問題。

為達成上述之目的，根據本發明所揭露一實施例之用於指紋接觸之面板，其包括有一板件，板件具有一第一表面及一第二表面，第一表面係相對於第二表面，第一表面係為一光擴散面，光擴散面係供一手指接觸於其上，第二表面係朝向一光學取像系統。

根據上述本發明所揭露之一實施例，其中光擴散面係經由紫外線塗層處理(Ultra-Violet Coating，簡稱UV Coating)或模具放電處理而形成霧狀微粒的表面，且光擴散面的霧化度(Haze)約為85%至95%，光擴散面利於在光線射向手指時，增加光線散射而使光線均勻射向手指，使手指的波谷增加亮度。光線接觸手指時，因為手指的波峰接觸光擴散面，光線將反射回去，且光擴散面能弱化接觸波峰時不必要的散射光線，並使其他接觸波谷的光線經由手指的反射和散射將清晰的指紋圖案傳遞至感應元件，藉以增加指紋圖案明暗的差異性。

根據本發明所揭露一實施例之用於指紋接觸之面板，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，第一表面係相對於第二表面，第二表面朝向一光學取像系統。膜片具有一光擴散面，膜片以光擴散面貼合於板件之第一表面，光擴散面位於板件與膜片之間，且膜片遠離光擴散面之另一面係供一手指接觸於其上。

根據上述本發明所揭露的一實施例的膜片，係經由UV Coating或模具放電處理而形成霧狀微粒，且膜片的霧化度(Haze)約為85%至95%，膜片的光擴散面利於在光線射向手指時，可增加光線的散射而使光線均勻射向手指，增加光線亮度。在光線接觸手指時，因為手指的波峰接觸光擴散面，光線將反射回去，膜片的光擴散面能弱化接觸波峰後不必要的散射光線。同時，在波谷和膜片所形成的腔室中，因為光線在腔室內的反射和散射可增加亮度，藉以使光線經由手指反射和散射回感應元件時能將清晰的指紋圖案傳遞至感應元件，增加指紋明暗的差異性。

本發明所揭露一實施例之用於指紋接觸之面板，在組裝時因為不需精確調整面板的光線射入及射出角度，僅需確定面板與光學取向系統間的焦距即可，因此在組裝光學指紋辨識系統時較為便利。

綜合上述，根據本發明所揭露一實施例之用於指紋接觸之面板，藉由霧化處理過的表面能增加朝向手指的散射，增加波谷的亮度，同時在出光時可以弱化接觸波峰的不必要的散射光線，以利光線自手指反射至光學取像系統時，光學取像系統能藉由光線經過面板所造成的全反射和散射擷取明暗對比明顯之指紋圖案。換句話說，霧化處理過的面板可修補擷取光線時感應元件中間影像模糊的部分，並解決因為光學取像系統擷取自身反射時而產生陰影的問題，藉此加大指紋圖案影像明暗的差異性，因此相較於習知技術而言，感應元件能藉此擷取清晰的指紋圖案。同時，面板組裝也較為便利。是故，本發明解決了習知光學指紋辨識系統在擷取手指的指紋圖案時產生影像模糊及組裝複雜等問題。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下，其內容足以使任何熟習相關技術者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容及圖式，任何熟習相關技術者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參照第1圖，第1圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。在第1圖所繪示的實施例中，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係相對於第二表面120，第一表面110係為一光擴散面，光擴散面係供一手指800接觸於其上，第二表面120係朝向一光學取像系統600。

在本實施例以及部分的其他的實施例中，第一表面110的光擴散面與板件110係為一體成型。

根據本發明所揭露一實施例之光學取像系統包括二發光元件400及一感應元件300，發光元件400係用於朝向板件100發射至少一光線，感應元件300係朝向板件100並用以擷取光線經由手指800所傳遞手指800的一指紋圖案。

根據本發明之實施例所述之發光元件，其發光元件數量係為二，但並非用以限定本發明之發光元件的數量。

根據本發明所揭露一實施例之第一表面110的光擴散面，係經由UV Coating或模具放電處理而形成霧狀微粒的表面，且第一表面110的光擴散面的霧化度(Haze)約為85%至95%，第一表面110的光擴散面利於當光線射向手指800時能增加光線散射，藉以使光線均勻射向手指800，同時光線接觸手指800後，能弱化不必要的散射光線，將清晰清楚的光線傳遞至感應元件300。

在本發明的霧化度，本發明係定義為所有穿透過一樣品中光偏離入射方向(2.5度角以上)的光通量除以總透過樣品光的功率百分比。

根據本發明之實施例所述之光學取像系統之感應元件，係可為一透鏡及一CCD元件、一透鏡及一互補金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，簡稱CMOS)元件或是一接觸型影像感應器(Contact Image Sensor，簡稱CIS)所組成。

在本實施例以及部分的其他的實施例中，感應元件300與板件100之間的距離，將視感應元件300與板件100的實際焦距而進行調整。

一實施例之光學取像系統600更包括一擴散板500，設置於發光元件400及板件100之間，當光線通過擴散板500後，擴散板500可改變光線穿透路徑及產生散射的現象，使光線均勻射向面板1000，使手指800的指紋均勻接受光線。

一實施例之擴散板500，其具有一開口510，位於感應元件300及板件100之間，開口510適於使光線自手指800反射回來後不經由擴散板500，而使光線透過開口510射向感應元件300。如此可降低光線穿透擴散板500產生的折射而造成感應元件300擷取影像模糊的情形。

需要注意的是，第1圖所繪示的光線路徑，係為一實施例的光線路徑，並非用以限定本發明。在其他實施例中係可為其他路徑而達成本發明之目的。

請參照第2圖，第2圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。第2圖內的元件與第1圖的元件相似，因此其中相同的符號代表相同或是類似的結構。根據本發明所揭露一實施例之面板1000，更包括一微結構130，設置於第二表面120，微結構130用以使光線通過微結構130後使光線均勻射向板件100。

根據本發明之一實施例以及部分的其他實施例中，係利用發光元件400發射光線穿過擴散板500，藉由擴散板500的特殊結構使光線均勻佈滿於面板500，以利照射於手指的光線均勻、密集。光線再穿過設置於第二表面120的微結構130，微結構130亦可使光線均勻射向板件100。光線藉由板件100的第一表面110的光擴散面時，透過全反射和散射原理，增加光線傳遞至手指800的波谷的亮度，並能弱化光線接觸手指800的波峰不必要的散射光線，最後光線經由開口510傳至感應元件300，使感應元件300擷取影像。如此面板1000能利用散射效果將使手指800的指紋圖案強化，增加指紋圖案明暗的差異性，因此較習知光學指紋辨識系統清晰。

需要注意的是，第2圖所繪示的光線路徑，係為一實施例的光線路徑，並非用以限定本發明。在其他實施例中係可為其他路徑而達成本發明之目的。

請參照第3圖，第3圖係為根據本發明一實施例之指紋影像圖。第3圖中的指紋辨識區域950內，CCD取像區域900中的手指800的指紋圖案的影像清晰，且影像中不具有CCD取像區域900的自身反射，由此可見本發明之用於指紋接觸之面板的功效。

請參照第4圖，第4圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。第4圖內的元件與第1圖的元件相似，因此其中相同的符號代表相同或是類似的結構。根據本發明所揭露一實施例之用於指紋接觸之面板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’係相對於第二表面120，第二表面120係朝向一光學取像系統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係相對於第四表面220。第三表面210具有一光擴散面，膜片200以第三表面210的光擴散面貼合於板件100的第一表面110’，而第三表面210的光擴散面位於板件100與膜片200之間，且膜片200遠離第三表面210的光擴散面之第四表面220係供一手指800接觸於其上。換句話說，相較於第1圖及第2圖的實施例，本實施例的板件係為兩元件所組成，即板件100及膜片200，而光擴散面位於膜片200上，而並非位於板件100的第一表面110’上。

在本實施例以及部分的其他的實施例中，其中光學取像系統300包含二發光元件400及一感應元件300，300發光元件係用以朝向面板1000發射至少一光線，感應元件300係朝向面板1000用以擷取光線經由手指800所傳遞手指800的一指紋圖案。

根據本發明之實施例所述之發光元件，並非用以限定本發明之發光元件的數量。

根據本發明之實施例所述之發光元件，係以發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED)作一較佳實施例說明，但不以此為限。

根據本發明所揭露一實施例，面板1000其中的膜片200的第三表面210係經由紫外線塗層處理UV Coating或模具放電處理而形成霧狀微粒，且膜片200的第三表面210霧化度(Haze)約為85%至95%，膜片200的霧狀微粒利於當光線射向手指800時能增加光線散射，藉以使光線均勻射向手指800。光線接觸手指800後，膜片200的霧狀微粒能弱化光線接觸波峰時不必要的散射光線，藉此將光線傳遞清晰的手指800的指紋圖案至感應元件300。

在本實施例以及部分的其他的實施例中，其中光學取像系統600更包括一擴散板500，設置於發光元件400及板件100之間，擴散板500用以使光線通過擴散板500後均勻射向板件100，進而有效提升指紋辨識率。

一實施例中之擴散板500，其具有一開口510，位於感應元件300及板件100之間，開口510適於使光線自手指800反射回來後，光線不經由擴散板500而透過開口510射向感應元件300，如此可降低穿透擴散板500而產生的折射，進而造成指紋影像模糊的現象。

根據本發明之一實施例以及部分的其他實施例中，係利用發光元件400發射光線穿過擴散板500，藉由擴散板500的特殊結構使光線均勻佈滿於面板1000，以利照射於手指的光線均勻、密集。當光線進入板件100後，光線可藉由折射和散射原理穿透板件100至膜片200，光線藉由膜片200的第三表面210的光擴散面能使光線均勻。當光線射至第四表面220時，因為手指800的波峰直接接觸第四表面220，所以光線接觸波峰時將產生反射，此時第三表面210的光擴散面弱化不必要的散射光線，且因為光線的均勻散佈可強化射至波谷的光線藉以增加光線的亮度。最後光線透過全反射和散射原理再穿過開口510傳至感應元件300。如此面板1000能利用散射效果將手指800的指紋圖案強化，加大明暗的差異性。因此指紋圖案較習知光學指紋辨識系統的指紋圖案清晰。

需要注意的是，第4圖所繪示的光線路徑，係為一實施例的光線路徑，並非用以限定本發明。在其他實施例中，係可為其他路徑而達成本發明之目的。

綜合上述，本發明的功效係以面板的光擴散面，在光線入光至手指前，可使光線均勻擴散。光線接觸手指後，可將不必要的散射光線弱化，並強化光學取向系統所需要的光線，進而增加指紋明暗的差異性，藉以解決光學指紋辨識系統影像模糊，且光學取像系統擷取影像時擷取自身反射的影像，而造成辨識度困難的問題。同時，在組裝光學指紋辨識系統時因為不需精確調整面板與光線射入及射出角度，僅需確定面板與光學取向系統間的焦距即可，因此在組裝光學指紋辨識系統時較為便利。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明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。

100．．．板件

110,110’．．．第一表面

120．．．第二表面

130．．．微結構

200．．．膜片

210．．．第三表面

220．．．第四表面

300．．．感應元件

400．．．發光元件

500．．．擴散板

510．．．開口

600．．．光學取像系統

800．．．拇指

900．．．CCD取像區域

950．．．辨識區域

1000．．．面板

第1圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。

第2圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。

第3圖係為根據本發明一實施例之指紋影像圖。

第4圖係為根據本發明一實施例之用於指紋接觸之面板的概要結構圖。

100．．．板件

110．．．第一表面

120．．．第二表面

130．．．微結構

300．．．感應元件

400．．．發光元件

500．．．擴散板

510．．．開口

600．．．光學取像系統

800．．．拇指

1000．．．面板

Claims (10)

1. 一種用於指紋接觸之面板，其包括一板件，具有一第一表面及一第二表面，該第一表面係相對於該第二表面，該第一表面係為一光擴散面，該光擴散面係供一手指接觸於其上，該第二表面係朝向一光學取像系統。
2. 如請求項1所述之用於指紋接觸之面板，其中該光學取像系統包括至少一發光元件及一感應元件，該發光元件係用於朝向該板件發射至少一光線，該感應元件係朝向該板件用以擷取該光線經由該手指所傳遞該手指的一指紋圖案。
3. 如請求項2所述之用於指紋接觸之面板，其中該光擴散面係經由紫外線塗層處理(Ultra-Violet Coating)或模具放電處理而形成霧狀微粒的表面，且該光擴散面的霧化度(Haze)係為85%至95%，當該發光元件發射該光線至該光擴散面時可增加散射，當該光線接觸該手指時，該光擴散面利於弱化該光線的散射。
4. 如請求項2所述之用於指紋接觸之面板，更包括一微結構，設置於該第二表面，該微結構用以使該光線通過該微結構後使該光線均勻射向該板件。
5. 如請求項2所述之用於指紋接觸之面板，其中該光學取像系統更包括一光擴散板，設置於該發光元件及該板件之間，該光擴散板用以使該光線通過該擴散板後使該光線均勻射向該板件。
6. 一種用於指紋接觸之面板，其包含：一板件，具有一第一表面及一第二表面，該第一表面係相對於該第二表面，該第二表面係朝向一光學取像系統；以及一膜片，具有一光擴散面，該膜片以該光擴散面貼合於該板件之該第一表面，令該光擴散面位於該板件與該膜片之間，且該膜片遠離該光擴散面之另一面係供一手指接觸於其上。
7. 如請求項6所述之用於指紋接觸之面板，其中至少一發光元件及一感應元件，該發光元件係用以朝向該板件發射至少一光線，該感應元件係朝向該板件用以擷取該光線經由該手指所傳遞該手指的一指紋圖案。
8. 如請求項7所述之用於指紋接觸之面板，其中該膜片的該光擴散面係經由紫外線塗層處理(UV Coating)或模具放電處理而形成霧狀微粒，且該膜片的該光擴散面的霧化度(Haze)係為85%至95%，當該發光元件發射該光線至該膜片的該光擴散面時可增加散射，當該光線接觸該手指時，該光擴散面利於弱化該光線的散射。
9. 如請求項7所述之用於指紋接觸之面板，其中該光學取像系統更包括一擴散板，設置於該發光元件及該板件之間，該擴散板用以使該光線通過該擴散板後均勻射向該板件。
10. 如請求項7所述之用於指紋接觸之面板，其中該光學取像系統更包括一擴散板，設置於該發光元件及該板件之間，該擴散板適於使該光線通過該擴散板後均勻射向該板件。