TW201901525A - 光學式指紋辨識模組 - Google Patents

光學式指紋辨識模組 Download PDF

Info

Publication number
TW201901525A
TW201901525A TW106116688A TW106116688A TW201901525A TW 201901525 A TW201901525 A TW 201901525A TW 106116688 A TW106116688 A TW 106116688A TW 106116688 A TW106116688 A TW 106116688A TW 201901525 A TW201901525 A TW 201901525A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
layer
concentrating
channel structure
diffusion layer
Prior art date
Application number
TW106116688A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI627590B (zh
Inventor
徐茂修
丁冠堡
Original Assignee
致伸科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 致伸科技股份有限公司 filed Critical 致伸科技股份有限公司
Priority to TW106116688A priority Critical patent/TWI627590B/zh
Priority to US15/790,773 priority patent/US10014341B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI627590B publication Critical patent/TWI627590B/zh
Publication of TW201901525A publication Critical patent/TW201901525A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14678—Contact-type imagers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629—Reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051—Diffusing sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0083—Details of electrical connections of light sources to drivers, circuit boards, or the like

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本發明為一種光學式指紋辨識模組，包含：一殼體、一影像擷取組件、一導光擴散層、一聚光反射層、一按壓板、至少一光源及一光通道結構。該光通道結構形成於該按壓板之下方與該影像擷取組件之上方，並穿過該聚光反射層與部份的該導光擴散層而被該聚光反射層與部份的該導光擴散層環繞。其中，該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層中形成傳導與擴散，並能於該聚光反射層中形成聚光與反射，且該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層與該聚光反射層之間往返，進而經由該光通道結構照射至該按壓板上，再反射至該影像擷取組件上而被擷取。

Description

光學式指紋辨識模組
本發明是有關於一種指紋辨識模組，且特別是有關於一種採用光學式進行指紋辨識的模組。該模組利用了多層次的擴散與聚光的設計，使得光線能產生反覆的折射、反射、散射與傳導等情形，讓光線的使用率得以更有效地增加。
目前科技為確保資訊安全，生物辨識技術已然成為了現今各種產業的重點發展項目。其中，指紋(fingerprint)辨識是一種最為常見且廣泛應用的生物辨識技術。
指紋是一種由許多彎曲線條所組成的圖案。且放大來看，這些線條係如同波峰隆起與波谷凹陷而呈現出高低起伏。因此，指紋特徵便是這些線條的分布情形，且幾乎每個人都有不同的指紋特徵，使其獨特性可作為身份的辨識依據。
目前所使用的指紋辨識技術大致分為電容式與光學式兩種。其中，電容式主要是藉由電容感應器掃描出手指上的電荷變化、溫度差、壓力等情形而能得到其指紋結構。而光學式則是直接攝取其指紋的影像，也就是利用光源對手指進行照射以凸顯出各線條之間的波峰波谷的明暗對比，並以影像擷取組件進行攝影以提供後續分析。雖然電容式具有較為輕薄、短小等特點，但其成本卻較光學式來得高。
由於每一指紋的影像或資料所需儲存空間不大，使得現在一般的行動電子裝置或筆記型電腦也愈趨將指紋辨識模組應用於其上。無論是電容式或光學式，其目的都是在取得指紋的結構或影像，並進一步利用演算法進行計算以及與所儲存的檔 案進行比對分析，從而辨識出使用者的身份。
此外，光學式之指紋辨識模組對指紋影像的取得方式主要包含有滑動式與按壓式。其中，滑動式主要是藉由將手指於模組上滑過並同時攝影，再由程式將所攝得的影像進行拼貼以組合成完整的指紋影像。而按壓式則是直接將手指按壓在模組上達一定時間之後，便可完成指紋影像的取得。
一般來說，雖然滑動式辨識模組較小且成本不高，並利於設置在行動電子裝置上，但使用者必須以特定方向與速度進行滑動，否則容易造成辨識錯誤。相對的，按壓式辨識模組雖然提供了使用者較為方便的操作介面，但也因為其可以一次攝得完整的指紋影像而需要有較大的感應面積，故相對佔據行動電子裝置較多的空間並具有較高的生產成本。
請參見第1圖，為習知技術的一光學按壓式之指紋辨識模組1的剖面示意圖。如第1圖所示，該指紋辨識模組1包含有一影像擷取組件11、兩光源121、122、一光擴散板13與一按壓板10。該按壓板10提供手指A於其一表面100上進行按壓，而兩光源121、122則提供光線的照射。可以理解的是，為了使光線能有效穿透並對手指形成照射，該按壓板10與該光擴散板13係具有透光性。
其次，該光擴散板13能導引或折射其光線向該按壓板10形成面光源之照射，並具有一開孔130以對照射到手指A上產生反射的光線(特別是指紋的波峰部份)形成穿透，進而由該影像擷取組件11接收與攝影。
由該第1圖與前述說明可知，為提供一次性按壓，該按壓板10需有較大的感應面積。然而，光線可能是以各種角度從光源121、122處射出，所以並不是所有的光線都能集中照射到手指A，可能有一部份的光線會直接從手指A旁透射該按壓板10而散出。如此，使得光源的照射效率降低，甚至影響了影像的擷取品質。
由於光學式之指紋辨識模組已普遍地成為行動電子裝置所使用的指紋辨識技術，因其能提供使用者以直覺而簡單的方式加以操作。但若是其技術存在除了高成本設置或空間佔據較大之外的其他缺失時，例如最重要的影像擷取效果，將使其在市場上的發展性較難具有競爭優勢。是故，如何解決此一問題便為本案發展的主要目的。
本發明之目的在於提出一種光學式指紋辨識的模組。該模組係使用側光式照明，並利用了多層次的擴散與聚光的設計，使得光線能產生反覆的折射、反射、散射與傳導等情形，讓光線的使用率得以更有效地增加。如此，光線能被聚集在特定的光通道上，而能提升指紋影像的擷取品質。
本發明為一種光學式指紋辨識模組，包含有：一殼體、一影像擷取組件、一導光擴散層、一聚光反射層、一按壓板、至少一光源及一光通道結構。該影像擷取組件設置於該殼體中。該導光擴散層設置於該影像擷取組件之上方。該聚光反射層設置於該導光擴散層之上方。該按壓板設置於該殼體上與該聚光反射層之上方，用以提供按壓。該至少一光源分別設置於該導光擴散層與該聚光反射層的至少一側端上。該光通道結構形成於該按壓板之下方與該影像擷取組件之上方，該光通道結構並穿過該聚光反射層與部份的該導光擴散層而被該聚光反射層與部份的該導光擴散層所環繞。其中，該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層中形成傳導與擴散，並能於該聚光反射層中形成聚光與反射，且該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層與該聚光反射層之間往返，進而經由該光通道結構照射至該按壓板上，再反射至該影像擷取組件上而被擷取。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1‧‧‧指紋辨識模組
10‧‧‧按壓板
100‧‧‧表面
11‧‧‧影像擷取組件
121、122‧‧‧光源
13‧‧‧光擴散板
130‧‧‧開孔
A‧‧‧手指
2、2’‧‧‧光學式指紋辨識模組
20‧‧‧殼體
21‧‧‧按壓板
22‧‧‧影像擷取組件
23‧‧‧線路結構
241、242‧‧‧光源
25‧‧‧導光擴散層
251‧‧‧導光板
251a‧‧‧微結構
252‧‧‧擴散片
252a‧‧‧擴散粒子
26‧‧‧底部反射片
27、27’‧‧‧光通道結構
28‧‧‧聚光反射層
281‧‧‧聚光片
281a、281a’‧‧‧稜鏡體
282‧‧‧頂部反射片
B‧‧‧手指
S1、S2‧‧‧側端
L1~L4‧‧‧光線
第1圖，為習知技術的一光學按壓式之指紋辨識模組1的剖面示意圖。
第2圖，為本發明所提出的一光學式指紋辨識模組2的剖面示意圖。
第3A圖，為光線在一擴散片252上的可能路徑示意圖。
第3B圖，為光線在一聚光片281上的可能路徑示意圖。
第4圖，為本發明所提出的一光學式指紋辨識模組2’的剖面示意圖。
以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要或以通常技術即可完成之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。
現以一第一實施例進行本發明之實施說明。請參見第2圖，為此第一實施例所提出的一光學式指紋辨識模組2的剖面示意圖。如第2圖所示，該光學式指紋辨識模組2包含有一殼體20、一影像擷取組件22、一導光擴散層25、一聚光反射層28、一按壓板21、兩光源241、242、一光通道結構27以及一底部反射片26。於此第一實施例中，該光學式指紋辨識模組2係應用於一行動電子裝置(未顯示於圖式)上之設置，但並不限於此。因此，以習知的製造手段來說，該殼體20即為該行動電子裝置的機殼的一部份；或者，該殼體20能以其他方式固定於所應用的行動電子裝置中。
在第2圖中呈現了這些元件於設置上的位置對應關係。由第2圖所示可知，大部份的元件或組件皆設置於該殼體20之中，只有該按壓板21為了提供一手指B的按壓是設置於該殼體20上；例如以鑲嵌方式設置在該殼體20所鏤出的開孔上。該影像擷取組件22於該殼體20中的設置相對來說是位於整體模組 的底部的位置。其次，該導光擴散層25是設置於該影像擷取組件22之上方，該聚光反射層28是設置於該導光擴散層25之上方，而該按壓板21則是位於最外層而設置於該聚光反射層28之上方。
承上所述，該光通道結構27是形成於該按壓板21之下方與該影像擷取組件22之上方，也就是和該影像擷取組件22上下相互對應，且該光通道結構27並穿過該聚光反射層28與部份的該導光擴散層25而被該聚光反射層28與部份的該導光擴散層25所環繞。詳細來說，該光通道結構27的形成可以是將該聚光反射層28與部份的該導光擴散層25鏤刻出一特定孔徑的一孔道後，嵌入指定之材質而成。
而所述的孔徑大小，較佳地，除了須相應於該影像擷取組件22外，還應考量一般手指B的可能尺寸，或例如是針對滑動式與按壓式之不同影像取得方式的應用。
於此第一實施例中，該光通道結構27是由一透光材質所構成，例如液態光學膠(Liquid Optical Clear Adhesive，LOCA)；也就是一般的紫外線(UV)固化膠。其除了能結合與固定住周圍的元件外還能形成出特定的樣式，並具有可透光的性質。詳細來說，第2圖中的該光通道結構27的形成還進一步延伸至該按壓板21與該聚光反射層28之間，以加強與相關元件的結合，但並不限於此；例如其他實施方式也可直接將按壓板與聚光反射層相互接觸，而不填入液態光學膠。
承上所述，第2圖中的該導光擴散層25是由一導光板251與一擴散片252所組成，該擴散片252是設置於該導光板251上。其次，該聚光反射層28是由一聚光片281與一頂部反射片282所組成，該頂部反射片282是設置於該聚光片281上，並結合該光通道結構27的延伸部份；而該聚光片281則是設置於該導光擴散層25上，特別是在其中的該擴散片252上。另外，第2圖中的該底部反射片26是設置於該導光擴散層25之下方， 特別是在其中的該導光板251下，並環繞該影像擷取組件22。
另一方面，此第一實施例所使用的兩光源241、242是分別設置於該導光擴散層25與該聚光反射層28的側端S1與側端S2上。詳細來說，該些光源241、242可採用燈條的組件型式，也就是每個燈條具有多個發光二極體。藉由將線光源型式的兩光源241、242分別在側端S1與側端S2上做緊密貼附，而能使其所射出的光線射入至該導光擴散層25內進行傳導，進而產生面光源之背光型式。換句話說，本發明的該光學式指紋辨識模組2是一種側光式的指紋辨識模組，於整體模組的體積或厚度相對來說係已屬薄型化之設計。
雖然在第2圖中的該頂部反射片282與該底部反射片26在側端S1、S2是以上下包覆著兩光源241、242的方式做設置示意，但本發明亦不限於此。舉例來說，其他方式也可設計成是由兩光源分別在各自的側端上側向抵頂著頂部反射片與底部反射片，也就是將上層的頂部反射片設計成與第2圖中的聚光片281、擴散片252同寬度。可以理解的是，這部份的設置可根據所使用的光條樣式而定，且其設置的要旨在於防止在元件結合處有縫隙或缺口，以免造成光線穿出。
再者，該指紋辨識模組2還包含有一線路結構23，該線路結構23電連接於該影像擷取組件22與該些光源241、242，用以提供必要的電源與進行電訊號傳輸。於此第一實施例中，該線路結構23採用軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，簡稱FPCB)做設置，以達到在該殼體20內之底部與側壁上的佈線與電連接。雖然在第2圖中的該線路結構23是以完全由該殼體20所包覆的方式做設置示意，但可以理解的是，該殼體20也必存在相關的線路孔以供該線路結構23穿出，以對行動電子裝置內的其他線路或元件做電連接。
於此第一實施例中，該影像擷取組件22可為由包括一處理器、一記憶體、一攝影鏡頭與一傳輸介面等元件所組成， 但並不限於此。舉例來說，於其他方式中亦可不設置處理器與記憶體於其中，而僅為單純的攝影鏡頭；也就是可將所攝得的影像交由行動電子裝置內的處理單元進行處理即可。
承上所述，可知本發明的該指紋辨識模組2的設計要旨在於將該些光源241、242所射出的光線導引至該光通道結構27上。在第2圖中還示意了該些光源241、242所射出的光線在該殼體20內部之各種可能的方向與路徑(以箭號示意)，而這些路徑的形態包括了反射、透射、折射等。是以，於此第一實施例中，該些光源241、242所射出的光線能於該導光擴散層25中形成傳導與擴散，並能於該聚光反射層28中形成聚光與反射，且該些光源241、242所射出的光線能於該導光擴散層25與該聚光反射層28之間往返，進而經由該光通道結構27照射至該按壓板21上，再反射至該影像擷取組件22上而被擷取。
詳細來說，該導光板251可藉由其所具有的多個微結構251a來對所射出的光線進行傳導，使得原本為線光源型式的光線能於該導光板251的出光面上(即該導光板251與該擴散片252、該光通道結構27之交界)形成面光源。於第2圖中的該些微結構251a係以矩形鋸齒狀樣式做示意，但本發明不限於此；例如亦可為球形凸起狀或三角尖錐狀。此外，於第2圖中的該些微結構251a係以等間距樣式做示意，但本發明不限於此；例如間距可為由兩側向中央方向逐漸縮短。
另一方面，如第2圖所示，該擴散片252可藉由其所具有的多個擴散粒子252a來對所射出的光線進行擴散。以目前的技術來說，該擴散片252是一種能提供均勻面光源的光學擴散膜(Diffuser)。一般是在基材(例如PET)中分散地塗佈或壓印出具有高透光性的球體顆粒(尺寸可為不同)以作為擴散粒子，使得當光線在經過時就會在兩不同折射率的介質中穿過而發生折射、散射，從而產生出光學擴散的效果。
再者，如第2圖所示，該聚光片281則可藉由其所 具有的多個稜鏡體281a來對所射出的光線進行聚光。以目前的技術來說，該聚光片281是一種能提供光強度集中以提升亮度或輝度的稜鏡膜(Prism Film)(或可稱為增亮膜或增光膜)。一般是在基材(例如PET)的出光面上平均地壓印出整排的三角體結構(尺寸可為不同)以作為稜鏡體，使得當光線在經過時就會發生折射、反射至特定方向來調整光強分布，也就是能將光線集中並循環利用以減少損失，從而產生出亮度或輝度提升的效果。
請參見第3A圖與第3B圖；其中，第3A圖為光線在該擴散片252上的可能路徑示意圖；而第3B圖為光線在該聚光片281上的可能路徑示意圖。
首先，如第3A圖所示，設計各個擴散粒子252a的尺寸互為相同，且所示意的多個光線是皆以垂直方式入射至該擴散片252，而於進入其中的該擴散粒子252a後即產生折射。但因為各光線是在不同位置上折射，所以從粒子上的出光位置、方向也不一樣，造成整體入射光線的照射幅度增大。況且入射至該擴散片252中的光線可能有多種角度，所以可以瞭解當光線在該導光板251上已被均勻傳導而分佈成面光源時，該擴散片252可進一步使其形成更佳的擴散效果。
其次，如第3B圖所示，設計各個稜鏡體(例如稜鏡體281a和稜鏡體281a’)的尺寸互為相同，且所示意的多個光線L1~L4是以不同角度入射至該聚光片281，而於進入其中不同的稜鏡體後即產生不同角度的反射或折射。舉例來說，其中一光線L1從相對的左下方朝上入射後，反射並朝向原入射處行進；另一光線L2則從相對的右下方朝上入射後，反射並朝向原入射處行進；而另一光線L3則是在折射出相應的稜鏡體281a後，再往上方行進；而另一光線L4則是在折射出相應的稜鏡體281a後，再往相鄰的另一稜鏡體281a’來入射，進而再形成折射並朝向相對的右下方行進。
承上所述，根據第2圖與第3B圖可知，該底部反 射片26能對穿出該導光擴散層25(特別是其中的該導光板251)的光線進行反射，因此該些光線L1、L2、L4在經由不特定次數的反射與折射之後便又返回該導光擴散層25中，而由該擴散片252與該導光板251再加以擴散與傳導。此外，該頂部反射片282能對穿出該聚光片281(特別是其中的稜鏡體281a的部份)的光線L3進行反射，因此該光線L3在經由不特定次數的反射與折射之後便又返回該聚光反射層28與該導光擴散層25中，使得無論是上層或下層的光線能量都不易逸失。
如此，兩光源241、242所射出的光線在還未到達可以離開該殼體20的位置(也就是該光通道結構27)時，仍會被保留在該殼體20內。換句話說，藉由相關的反射、折射的擴散與聚光現象，所射出的光線會在該殼體20內部愈益被驅使朝向該光通道結構27的所在位置前進。
於此第一實施例中，該光通道結構27是由液態光學膠之透光材質所構成，且該液態光學膠的折射率在1.50~1.54之間。如此，光線在由該導光板251、該擴散片252或該聚光片281進入該光通道結構27時又會產生相應的折射，進而能形成有利的角度從該光通道結構27之位置來對該按壓板21進行照射；也就是照射其上方的手指B，並由該影像擷取組件22進行攝影而得到指紋影像。
以上述第一實施例所設置的兩光源241、242的型式可依需求而有所不同；例如，可採用射出光線為可見光的發光二極體(LED)，或是可採用射出光線為紅外線(IR)類型之不可見光的發光二極體。因此，所搭配的該影像擷取組件22便須根據所採用的光源的型式，而以相應的可見光或不可見光之感測方式完成設置。
另一方面，以目前的技術來說，所採用的該頂部反射片282與該底部反射片26是一種能提供光線做高度反射的反射膜(Reflection Film)。一般是在基材表面上以鍍製的方式來完 成，而其鍍製的材料可例如是銀或鋁。
本發明還可根據上述的第一實施例作進一步的變化設計。舉例來說，可僅使用該導光板251所具有多個微結構251a來對所經過的光線形成反射；也就是不設置該底部反射片26。如此，雖然光線的反射效益可能會降低，但因所使用的該殼體20本身可採用反射性高的材質所製成，故亦不會造成光線的過度逸失而影響照射效率。
或者，本發明亦可僅採用單側的光源做設置；也就是僅設置第2圖中的光源241或光源242其中一者即可。需注意的是，為形成較佳的光線傳導與照明效果，第2圖中的該光通道結構27是相對地位於兩光源241、242的中間，如此方能反應出光累積的最佳位置。是以，若僅設置單側的光源時，所述的光通道結構可能須形成在離該光源有一定距離之位置，也就是靠近殼體的另一端，以利所射出的是做最大累積的光。
現以一第二實施例進行本發明之實施說明。請參見第4圖，為此第二實施例所提出的一光學式指紋辨識模組2’的剖面示意圖。如第4圖所示，此第二實施例與該第一實施例的差異在於，該第二實施例中的一光通道結構27’係直接呈現為一孔道；也就是在將該聚光反射層28與部份的該導光擴散層25加以鏤刻之後，就不嵌入任何的材料。
承上所述，在該光通道結構27’僅為一孔道的設計下，其結構周圍就沒有延伸至該按壓板21與該頂部反射片282之間，也就是該頂部反射片282是直接與該按壓板21接觸結合。於其他的實施方式中，也可採用相關膠材(可不必為透光材質)來結合頂部反射片與按壓板，但必須使此一膠材在對應該光通道結構的位置上形成一開孔。
於此第二實施例中，雖然該光通道結構27’並沒有具有較大折射率的材質(即為空氣之介質而已)，使得光線的折射情況相較於第一實施例來說有所不同。但無論是使用哪種具有透 光性的材料，例如玻璃或膠材，必定仍有其光衰減率，也就是仍會對所經過的光線造成可能的能量損失。是以，第4圖中的直接呈現為孔道的該光通道結構27’反而可讓光線以最佳的表現對該按壓板21進行照射，所攝得的指紋影像也能因有充分的照明而有良好的品質。
本發明還可根據上述的第一實施例與第二實施例作進一步的變化設計。具體來說，本發明可在所揭示的光通道結構上進行所鏤刻孔道的深度之改變；例如，可設計光通道結構只穿過所述的聚光反射層，而未穿過所述的導光擴散層。如此，此種設計的導光擴散層，特別是其中的擴散片將呈現出整面地設置於其導光板上，且此種設計的光通道結構便形成於整個導光擴散層之上方，並只由該聚光反射層所環繞。
承上所述，此種變化設計的導光擴散層將可利用所具有的多個擴散粒子來對所射出的光線，特別是來自擴散片下方的導光板的光線進行擴散；之後，便能將所擴散的光線直接射入至該光通道結構中。雖然在所形成的光線傳導方式上與前述的兩種實施例有些許不同，但同樣也能產生所需的照明效果與良好的指紋影像攝影品質。
綜上所述，本發明所提出的指紋辨識模組特別是一種採用光學式進行指紋辨識的模組，確實能對目前技術下的行動電子裝置做有效應用，並且無論是針對滑動式或按壓式的影像取得方式皆可加以應用。而本發明所能達到的功效增進包含有：其一，由於是使用側光式照明，故能有效縮減整體模組的厚度；其二，利用了多層次的擴散與聚光的設計，使得光線能產生反覆的折射、反射、散射與傳導等情形，讓光線的使用率得以更有效地增加；其三，光線因能被聚集在特定的光通道上，故能提升指紋影像的擷取品質。
是故，本發明能有效解決先前技術中所提出之相關問題，而能成功地達到本案發展之主要目的。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種光學式指紋辨識模組，包含有：一殼體；一影像擷取組件，設置於該殼體中；一導光擴散層，設置於該影像擷取組件之上方；一聚光反射層，設置於該導光擴散層之上方；一按壓板，設置於該殼體上與該聚光反射層之上方，用以提供按壓；至少一光源，分別設置於該導光擴散層與該聚光反射層的至少一側端上；以及一光通道結構，形成於該按壓板之下方與該影像擷取組件之上方，該光通道結構並穿過該聚光反射層與部份的該導光擴散層而被該聚光反射層與部份的該導光擴散層所環繞；其中，該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層中形成傳導與擴散，並能於該聚光反射層中形成聚光與反射，且該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層與該聚光反射層之間往返，進而經由該光通道結構照射至該按壓板上，再反射至該影像擷取組件上而被擷取。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，還包含有一線路結構，該線路結構電連接於該影像擷取組件與該至少一光源，用以提供電源與進行電訊號傳輸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，還包含有一底部反射片，設置於該導光擴散層之下方並環繞該影像擷取組件，用以對穿出該導光擴散層的光線進行反射。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，其中該導光擴散層包含有：一導光板，該導光板並具有多個微結構，用以對該至少 一光源所射出的光線進行傳導；以及一擴散片，設置於該導光板上，該擴散片並具有多個擴散粒子，用以對該至少一光源所射出的光線進行擴散。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，其中該聚光反射層包含有：一聚光片，設置於該導光擴散層上，該聚光片並具有多個稜鏡體，用以對該至少一光源所射出的光線進行聚光；以及一頂部反射片，設置於該聚光片上，用以對穿出該聚光片的光線進行反射。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，其中該光通道結構係由一透光材質所構成，且該光通道結構係延伸至該按壓板與該聚光反射層之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學式指紋辨識模組，其中該透光材質為一液態光學膠，且該液態光學膠的折射率在1.50~1.54之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，其中該光通道結構係呈現為一孔道。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學式指紋辨識模組，其中該至少一光源所射出的光線為可見光或不可見光，而該影像擷取組件係以相應的可見光或不可見光之感測方式完成設置。
  10. 一種光學式指紋辨識模組，包含有：一殼體；一影像擷取組件，設置於該殼體中；一導光擴散層，設置於該影像擷取組件之上方； 一聚光反射層，設置於該導光擴散層之上方；一按壓板，設置於該殼體上與該聚光反射層之上方，用以提供按壓；至少一光源，分別設置於該導光擴散層與該聚光反射層的至少一側端上；以及一光通道結構，形成於該按壓板之下方與該影像擷取組件、該導光擴散層之上方，該光通道結構並穿過該聚光反射層而被該聚光反射層所環繞；其中，該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層中形成傳導與擴散，並能於該聚光反射層中形成聚光與反射，且該至少一光源所射出的光線能於該導光擴散層與該聚光反射層之間往返，進而經由該光通道結構照射至該按壓板上，再反射至該影像擷取組件上而被擷取。
TW106116688A 2017-05-19 2017-05-19 光學式指紋辨識模組 TWI627590B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106116688A TWI627590B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 光學式指紋辨識模組
US15/790,773 US10014341B1 (en) 2017-05-19 2017-10-23 Optical fingerprint identification module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106116688A TWI627590B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 光學式指紋辨識模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI627590B TWI627590B (zh) 2018-06-21
TW201901525A true TW201901525A (zh) 2019-01-01

Family

ID=62683633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106116688A TWI627590B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 光學式指紋辨識模組

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10014341B1 (zh)
TW (1) TWI627590B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI705386B (zh) * 2019-04-19 2020-09-21 致伸科技股份有限公司 指紋辨識模組
WO2021128294A1 (zh) * 2019-12-27 2021-07-01 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测装置、背光模组、显示屏和电子设备

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI630502B (zh) * 2016-08-05 2018-07-21 金佶科技股份有限公司 取像裝置
CN108710241A (zh) * 2018-08-10 2018-10-26 Oppo广东移动通信有限公司 背光模组、液晶显示模组和电子装置
CN108776412A (zh) * 2018-08-10 2018-11-09 Oppo广东移动通信有限公司 背光模组、液晶显示模组和电子装置
CN108761922A (zh) * 2018-08-10 2018-11-06 Oppo广东移动通信有限公司 背光模组、液晶显示模组和电子装置
CN108761923A (zh) * 2018-08-10 2018-11-06 Oppo广东移动通信有限公司 背光模组、液晶显示模组和电子装置
CN108776413A (zh) * 2018-08-10 2018-11-09 Oppo广东移动通信有限公司 背光模组、液晶显示模组和电子装置
CN110503044A (zh) 2018-12-03 2019-11-26 神盾股份有限公司 指纹传感器及其指纹感测方法
CN109739047A (zh) * 2019-01-16 2019-05-10 柳州阜民科技有限公司 一种背光模组、显示模组及电子设备
CN111357010B (zh) * 2019-06-28 2023-09-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 用于屏下光学指纹传感器的增强膜
WO2021016849A1 (zh) * 2019-07-30 2021-02-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种屏下指纹系统、光学指纹显示模组及电子装置
CN113076785A (zh) * 2020-01-06 2021-07-06 广州印芯半导体技术有限公司 光感测系统及奈米结构层
CN111524452B (zh) * 2020-04-30 2022-02-22 昆山国显光电有限公司 显示装置
CN111553331B (zh) * 2020-06-30 2022-12-02 厦门天马微电子有限公司 显示装置、电子设备以及光学膜组件制造方法
TWI751599B (zh) * 2020-07-03 2022-01-01 大立光電股份有限公司 光學指紋辨識系統及光學指紋辨識裝置
CN111897454A (zh) * 2020-07-24 2020-11-06 业成科技（成都）有限公司 发光组件及其制作方法、电子装置
TWI761898B (zh) 2020-07-30 2022-04-21 大立光電股份有限公司 光學指紋辨識系統及光學指紋辨識裝置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7728959B2 (en) * 2003-06-21 2010-06-01 Aprilis, Inc. Acquisition of high resolution biometric images
CN101789074B (zh) * 2009-01-23 2014-10-01 金佶科技股份有限公司 光学指纹辨识系统的导光模组
TWI486844B (zh) * 2012-09-25 2015-06-01 Au Optronics Corp 光學觸控掃描裝置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI705386B (zh) * 2019-04-19 2020-09-21 致伸科技股份有限公司 指紋辨識模組
WO2021128294A1 (zh) * 2019-12-27 2021-07-01 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测装置、背光模组、显示屏和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
TWI627590B (zh) 2018-06-21
US10014341B1 (en) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI627590B (zh) 光學式指紋辨識模組
US8204284B2 (en) Fingerprint identifying system using a set of microstructure layers formed on one of top and bottom faces of light-transmissive finger press plate
TWI448973B (zh) A light guide module that improves image contrast
TWM553019U (zh) 生物特徵辨識裝置
EP2669843B1 (en) Imaging device and electronic apparatus
TWI646473B (zh) 生物辨識裝置
TWI637326B (zh) 生物特徵辨識裝置
US10713465B2 (en) Image capture apparatus
TWI637327B (zh) 生物特徵辨識裝置
TWM553015U (zh) 生物特徵辨識裝置
TWM553018U (zh) 生物特徵辨識裝置
TWM553454U (zh) 生物辨識裝置
WO2018113103A1 (zh) 生物特征辨识装置
CN108629243B (zh) 生物特征识别装置
CN108960007B (zh) 光学式指纹识别模块
WO2018113102A1 (zh) 生物特征辨识装置
WO2018113122A1 (zh) 生物辨识装置
TWM553017U (zh) 生物特徵辨識裝置
TWM553016U (zh) 生物特徵辨識裝置
TWI631935B (zh) 生物辨識裝置
TWM553003U (zh) 生物特徵辨識裝置
TW201824067A (zh) 生物特徵辨識裝置
TW202026832A (zh) 指紋辨識裝置
TWM572985U (zh) 檢測裝置
TWI648677B (zh) 生物特徵辨識裝置