TW201721492A - 三明治式指紋辨識裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為三明治式指紋辨識裝置，其包括：第一透光層、空間濾波層、以及光感測器。或是三明治式指紋辨識裝置包括：第一透光層、空間濾波層、第二透光層、以及光感測器。藉由本發明之實施，指紋辨識裝置或系統之製造不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉；高解析度，可以正確判別及辨識指紋；可以提升所讀取的指紋訊號之對比度；可以節省使用空間，大幅提高應用範圍；適合使用不同厚度之透明板；適合使用於填充不同顏色介質之應用；並且可以增加指紋特徵點判別，降低指紋辨識之誤判率。

Description

三明治式指紋辨識裝置

本發明係關於一種指紋辨識裝置，特別是關於一種三明治式指紋辨識裝置。

傳統的光學式指紋辨識系統或裝置，為了能夠獲得指紋的影像，通常於裝置內加上一個成像系統 (Image System)。而且，由於傳統裝置的使用/佔用空間大，能夠便利於以使用一個正透鏡 (Positive Lens) 的方式於成像系統內進行成像。

然而，隨著指紋辨識系統或裝置日漸普及至現今大量使用的手持裝置或行動裝置，在手持裝置或行動裝置講究輕薄短小的現在，可供指紋辨識系統或指紋辨識裝置使用的空間非常的有限。

因此，若將指紋辨識系統或裝置應用於空間較小的應用裝置時，會因為物理限制而無法使用正透鏡成像的方法，而改採較為精簡之辨識系統，導致對比度及指紋辨識的精確度產生問題。

有鑒於此，本案將提出一種薄型化且具有高成像品質的三明治式指紋辨識裝置，不但具有高解析度及高對比度，更可將之應用於薄型裝置、超薄型裝置、迷你型裝置、或是智慧型手持裝置等的有限空間之內。

本發明為三明治式指紋辨識裝置，其包括：第一透光層、空間濾波層、以及光感測器。或是三明治式指紋辨識裝置包括：第一透光層、空間濾波層、第二透光層、以及光感測器。藉由本發明之實施，指紋辨識裝置或系統之製造不須複雜製程或製造設備，實施成本低廉；高解析度，可以正確判別及辨識指紋；可以提升所讀取的指紋訊號之對比度；可以節省使用空間，大幅提高應用範圍；適合使用不同厚度之透明板；適合使用於填充不同顏色介質之應用；並且可以增加指紋特徵點判別，降低指紋辨識之誤判率。

本發明係提供一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有：一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面；一空間濾波層，設置於下表面；以及一光感測器，與空間濾波層相鄰設置。

本發明又提供一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有：一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面；一空間濾波層，設置於下表面；一第二透光層，與第一透光層包夾空間濾波層；以及一光感測器，與第二透光層相鄰設置。

本發明再提供一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有：一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面；一空間濾波層，設置於上表面；以及一光感測器，與下表面相鄰設置。

藉由本發明之實施，至少可以達到下列進步功效： 一、   不須複雜製程，實施成本低廉。 二、   大幅節省指紋辨識裝置之使用空間，提高應用範圍。 三、   高解析度，可以正確判別及辨識指紋。 四、   適合使用於填充不同顏色介質之應用。 五、   可以提升所讀取的指紋訊號之對比度。 六、   增加指紋特徵點判別，降低指紋辨識之誤判率。

為使任何熟習相關技藝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、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

請參考如第1圖所示，為實施例之一種三明治式指紋辨識裝置100，其包括：第一透光層 10；空間濾波層20；以及光感測器30。

如第2圖所示，為實施例之另一種三明治式指紋辨識裝置200，其包括：第一透光層 10；空間濾波層20；第二透光層50；以及光感測器30。

如第3圖所示，則為實施例之又一種三明治式指紋辨識裝置300，其亦包括：第一透光層 10；空間濾波層20；以及光感測器30。

如第1圖至第3圖所示，三明治式指紋辨識裝置100、三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300之第一透光層 10，係可以為玻璃或其他透光材質所形成的透光板或是透光膜，第一透光層 10並且可以選擇為能受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。

在指紋辨識或是指紋偵測的應用實施例中，第一透光層 10 的厚度可以選擇為介於1微米~800微米之間，其中微米=μm，micro-meter。

如第1圖及第2圖所示，進行指紋偵測或指紋辨識之時，受辨識之指紋800係與第一透光層 10相接觸，此時由指紋800的至少一紋路凸部801或至少一紋路凹部802所反射的光線，便會穿透過第一透光層 10再到達空間濾波層20，並受空間濾波層20調變。

而如第3圖所示，三明治式指紋辨識裝置300應用時，受辨識之指紋800則與空間濾波層20相接觸，指紋800的紋路凸部801或紋路凹部802所反射的光線，則先受空間濾波層20調變，然後再穿透過第一透光層 10。

如第1圖至第3圖所示，在三明治式指紋辨識裝置100、三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300之中，空間濾波層20係做為空間濾波器使用，使照射至空間濾波層20的光訊號受空間濾波層20調變後，對大角度入射的光訊號進行抑制(降低其訊號強度)、隔離或反射而使其對比增強。

如第1圖至第4B圖所示，所使用之空間濾波層20則可以為光學薄膜、複數微結構或具有複數穿孔21之阻光層20’。

如第4A圖至第4B圖所示，空間濾波層20為具有複數穿孔21之阻光層20’之時，阻光層20’可以阻隔可見光、紅外光、或是紫外光，使照射至空間濾波層20的光訊號，僅有照射至貫穿孔21的光訊號通過，其餘的光訊號皆受阻光層20’所阻隔。

再者，貫穿孔21之中，亦可以充填一種或一種以上的透光物質，於不妨礙光線穿透過貫穿孔21的同時，更能增強空間濾波層20對外力之耐受程度。

另一方面，關於貫穿孔21的孔徑大小，可以設定、選擇、製造或形成，使任何一個貫穿孔21的孔徑為大於2微米(μm，10-6m)，或是使貫穿孔21的孔徑介於2微米及100微米之間。

另外，亦可以使空間濾波層20之表面形成為光反射面，此時，大角度入射的散射光，經過指紋800與空間濾波層20的多次反射後，便會降低其通過空間濾波層20的光量，而可有效降低其造成之雜訊所產生的影響，進而提升三明治式指紋辨識裝置100、三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300中之光感測器30所讀取之指紋800所反射的光訊號之對比度。

如此，即可有效改善，甚至消除，因為指紋800反射的光訊號所產生之散射(scattering)對光感測器30所造成之模糊效應。

請參考如第2圖、第4A圖及第4B圖所示，可以使用具有特殊顏色的物質形成阻光層20’，可以改變整個三明治式指紋辨識裝置100、三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300的外觀之顏色，更有利於做更進一步的應用。

請參考如第2圖所示，三明治式指紋辨識裝置200的第二透光層50，係可以為玻璃或其他透光材質所形成的透光板或是透光膜，第二透光層50並且可與第一透光層10，同時選擇為能受可見光穿透、受紅外光穿透、或是受紫外光穿透。

第二透光層50係緊鄰空間濾波層20設置，並使空間濾波層20被第二透光層50及第一透光層10所包夾而形成一三明治結構。

至於第二透光層50形成為透光板或是透光膜的厚度，亦可以選擇為介於1微米~800微米之間。

接下來，仍請參考如第1圖至第3圖所示，光感測器30係設置於第一透光層10之下方、或是空間濾波層20之下方、或是第一透光層10及空間濾波層20及第二透光層50所形成的三明治結構之下方。

第1圖至第3圖所示之光感測器30，係用以接收指紋800之至少一紋路凸部801及至少一紋路凹部802所反射，且穿透或通過第一透光層10及空間濾波層20，或是穿透或通過第一透光層10及空間濾波層20及第二透光層50後，到達光感測器30之光訊號，並對此光訊號加以分析、處理或辨識。

所述之光感測器30，可以是由至少一個光學感測晶片(optical sensor chip)所組成。

接著請參考如第5圖至第7圖所示，依照不同的應用需求，光感測器30也可以與三明治式指紋辨識裝置100的空間濾波層20；或是三明治式指紋辨識裝置200的第二透光層50；或三明治式指紋辨識裝置300的第一透光層10相隔一個距離而不互相接觸。

接下來，如第8圖所示，三明治式指紋辨識裝置200的第二透光層50及光感測器30之間，可以進一步形成一柱狀結構層40，柱狀結構層40係可以由複數個中空柱體41所形成，並且於任2個中空柱體41之間的空隙填滿不透光填充體42，如此，光訊號受柱狀結構層40之不透光填充體42阻隔，而僅能自中空柱體41通過。

如第8圖所示，穿透過第二透光層50的光訊號，一部份被不透光填充體42遮蔽，而剩下的部份則由中空柱體41通過，更進一步地對大角度的光訊號進行抑制或隔離，又再一次提升所讀取的指紋800之光訊號(指紋訊號)的對比度。

而如第9圖所示，三明治式指紋辨識裝置300的第一透光層10及光感測器30之間，也可以進一步形成一柱狀結構層40，柱狀結構層40同樣可以由複數個中空柱體41所形成，並且於任2個中空柱體41之間的空隙填滿不透光填充體42，光訊號可以受柱狀結構層40之不透光填充體42阻隔，而僅能自中空柱體41通過，可以進一步地對大角度的光訊號進行抑制或隔離，又再提升所讀取的指紋800之光訊號(指紋訊號)的對比度。

如第8圖及第9圖所示的中空柱體41之內，亦可以充填一種或一種以上的透光物質，於不妨礙光線穿透過中空柱體41的同時，更能增強中空柱體41及柱狀結構層40，乃至整個三明治式指紋辨識裝置100，對於外力的耐受程度。

另一方面，所述之任一個中空柱體41的孔徑，係可以設定、選擇、製造或形成為大於2μm(微米)，或是介於2μm至100μm之間。

總而言之，因為三明治式指紋辨識裝置100、三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300具有空間濾波層20，可以對大角度的光訊號進行抑制或隔離，進而大幅提升整體三明治式指紋辨識裝置100所讀取的指紋800之光訊號(指紋訊號)之對比度，增加指紋特徵點判別，降低指紋辨識之誤判率。

再進一步形成柱狀結構層40時，則對大角度的光訊號進行抑制或隔離的功能則可以更再加強，更能再提升整體三明治式指紋辨識裝置200或三明治式指紋辨識裝置300所讀取的指紋800之光訊號(指紋訊號)之對比度。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

100‧‧‧三明治式指紋辨識裝置
200‧‧‧三明治式指紋辨識裝置
300‧‧‧三明治式指紋辨識裝置
10‧‧‧第一透光層
11‧‧‧上表面
12‧‧‧下表面
20‧‧‧空間濾波層
20’‧‧‧阻光層
21‧‧‧貫穿孔
30‧‧‧光感測器
40‧‧‧柱狀結構層
41‧‧‧中空柱體
42‧‧‧不透光填充體
50‧‧‧第二透光層
800‧‧‧指紋
801‧‧‧紋路凸部
802‧‧‧紋路凹部

第1圖係為本發明實施例之一種三明治式指紋辨識裝置之組成結構示意圖。 第2圖係為本發明實施例之另一種三明治式指紋辨識裝置之組成結構示意圖。 第3圖係為本發明實施例之又一種三明治式指紋辨識裝置之組成結構示意圖。 第4A圖係為本發明實施例之一種空間濾波層之縱向剖視示意圖。 第4B圖係為本發明實施例之一種空間濾波層之橫向剖視示意圖。 第5圖係為第1圖實施例中光感測器與空間濾波層具有一距離之剖視示意圖。 第6圖係為第2圖實施例中光感測器與第二透光層具有一距離之剖視示意圖。 第7圖係為第3圖實施例中光感測器與第一透光層具有一距離之剖視示意圖。 第8圖係為本發明實施例之一種進一步結合有柱狀結構層的三明治式指紋辨識裝置之組成結構示意圖。 第9圖係為本發明實施例之另一種進一步結合有柱狀結構層的三明治式指紋辨識裝置之組成結構示意圖。

100‧‧‧三明治式指紋辨識裝置

10‧‧‧第一透光層

11‧‧‧上表面

12‧‧‧下表面

20‧‧‧空間濾波層

30‧‧‧光感測器

800‧‧‧指紋

801‧‧‧紋路凸部

802‧‧‧紋路凹部

Claims (12)

1. 一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有： 一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面； 一空間濾波層，設置於該下表面；以及 一光感測器，與該空間濾波層相鄰設置。
2. 一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有： 一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面； 一空間濾波層，設置於該下表面； 一第二透光層，與該第一透光層包夾該空間濾波層；以及 一光感測器，與該第二透光層相鄰設置。
3. 一種三明治式指紋辨識裝置，其為用以感測或辨識一指紋之一多層結構，包括有： 一第一透光層，其為透光材質所形成，具有相對的一上表面及一下表面； 一空間濾波層，設置於該上表面；以及 一光感測器，與該下表面相鄰設置。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該空間濾波層係為一光學薄膜、複數微結構或具有複數穿孔之一阻光層。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該指紋係與該上表面相接觸。
6. 如申請專利範圍第3項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該指紋係與該空間濾波層相接觸。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該第一透光層係受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。
8. 如申請專利範圍第2項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該第一透光層及該第二透光層係同時受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該第一透光層之厚度係介於1微米~800微米之間。
10. 如申請專利範圍第2項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該第二透光層之厚度係介於1微米~800微米之間。
11. 如申請專利範圍第2項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該第二透光層及該光感測器之間，進一步形成一柱狀結構層，該柱狀結構層係由複數個中空柱體所形成，並且於任二該中空柱體間之空隙係填滿不透光填充體。
12. 如申請專利範圍第3項所述之三明治式指紋辨識裝置，其中該下表面及該光感測器之間，進一步形成一柱狀結構層，該柱狀結構層係由複數個中空柱體所形成，並且於任二該中空柱體間之空隙係填滿不透光填充體。