TWI552092B - A frame for a fingerprint identification plate, a method of manufacturing the same, and a light guide structure using the same - Google Patents

Description

用於指紋辨識板之框體及其製造方法、及使用該框體之導光結構

本發明係有關一種用於指紋辨識板之框體及其製造方法、及使用該框體之導光結構，特別是指一種應用於電子設備上，可供手指置放，並提供採集指紋時所需亮度之框體及其製造方法、及使用該框體之導光結構者。

電子設備，諸如智慧型手機、筆記型電腦、隨身碟，更甚如智慧型門鎖等等，往往需要儲存私人信件或是照片等重要資料，亦或是用來解鎖、防盜等等功效。

早期的電子設備大多採用密碼設定之方式，來防止有人惡意或故意竊取重要資料，或是防止盜賊入侵。然而，一般使用者在使用密碼設定時，為避免密碼的遺忘，常以自己或家人的生日等重要數字來進行密碼之設定；如此一來，容易讓有心人士利用各種方式進而獲取密碼，造成重要資料的外洩。

因此，為了提升防盜之功能性，現今電子設備，已逐漸採用指紋辨識之功效。指紋辨識的好處在於，他人無法仿造，可大幅提升保密的效果。如第1圖所示，現今的智慧型手機A，幾乎已成為生活的必需品，大多的使用者會透過智慧型手機A來進行郵件的收發，或是存放個人私密資料。

因此，現有的智慧型手機A，大多數皆導入指紋辨識之功能，進而強調防盜的效果。如，智慧型手機A上設置有一指紋辨識區B，以供使用者在必須透過讀取指紋，方能達到解鎖的效果，進而登入智慧型手機A。

現有的指紋辨識器，主要係於電路板上設置有影像擷取裝置，並於影像擷取裝置上方設置有一導光板，在於導光板的側邊設置有發光二極體，以利用發光二極體所釋放出之光線導入導光板中，進而當使用者將手指擺放於指紋辨識區上時，能夠利用導光板來增加手指的亮度，進而使影像擷取裝置來讀取手指上的指紋，進而進行指紋之比對。

惟，現有的指紋辨識器，其大多將發光二極體與影像擷取裝置同時設置於電路板上，如此一來，造成製程的程序繁瑣，也會增加製造成本。

現存的另一種指紋辨識器，則是將影像擷取裝置、導光板及發光二極體整合再一起，之後再將其固定於電路板上。惟，此類型之指紋辨識器，其整體結構設計及體積皆相當龐大，因此搭載於智慧型手機上時，會造成智慧型手機體積過大，而無法滿足輕薄、便於攜帶之效果。

爰此，如何提供一種應用於電子設備上，可供手指置放，並提供採集指紋時所需亮度，且同時能滿足體積輕薄之指紋辨識板導光結構及其製造方法，即為本發明所欲解決的技術手段及其主要目的。

鑑於上述問題，本發明係指紋辨識板導光結構及其製造方法，特別是指一種應用於電子設備上，可供手指置放，並提供採集指紋時 所需亮度之指紋辨識板導光結構及其製造方法。

為達上述目的，本發明之指紋辨識板導光結構及其製造方法，係包含有一具有中空部之框體、複數發光二極體以及一導光板。其中，框體係利用混合有塑膠材料及金屬材料之混合材料射出成型後，再以雷雕製程(Laser Direct Structuring)於框體上雕刻出紋路後，再以電鍍或化學鍍方式於框體之紋路上形成有複數導電部，藉以形成有一具有導電線路之框體；再將複數發光二極體以SMT製程黏著固定於框體之導電部上，使其該些發光二極體所投射出之光線得以投射至導光板內。

藉以，框體透過雷雕製程結合電鍍方式所形成，使其框體能達到極小化，使其應用於電子裝置上時，能夠滿足電子裝置輕薄化之要求。

A‧‧‧智慧型手機

B‧‧‧指紋辨識區

10‧‧‧指紋辨識板導光結構

20‧‧‧電路板

30‧‧‧影像擷取裝置

40‧‧‧保護板

50‧‧‧框體

501‧‧‧第一紋路

502‧‧‧第二紋路

503‧‧‧第三紋路

504‧‧‧第四紋路

51‧‧‧上表面

52‧‧‧下表面

53‧‧‧中空部

54‧‧‧導電部

541‧‧‧第一導電部

542‧‧‧第二導電部

543‧‧‧第一導接部

544‧‧‧第二導接部

545‧‧‧第一接點

546‧‧‧第二接點

55‧‧‧階梯部

56‧‧‧凸台

57‧‧‧通孔

60‧‧‧發光二極體

70‧‧‧導光板

71‧‧‧凸出部

S1‧‧‧射出成型步驟

S2‧‧‧雷射雕刻步驟

S3‧‧‧金屬成型步驟

S4‧‧‧發光二極體安裝步驟

S5‧‧‧導光板安裝步驟

第1圖為習知智慧手機之立體示意圖。

第2圖為本發明之導光結構的使用狀態剖面圖。

第3圖為本發明之導光結構的立體示意圖。

第4圖為本發明之導光結構的分解示意圖。

第5圖為本發明之導光結構的製造流程圖。

第6A圖為本發明框體射出成型後之立體示意圖。

第6B圖為本發明框體雷射雕刻後之立體示意圖。

第6C圖為本發明框體電鍍完成後之立體示意圖。

第6D圖為本發明框體電鍍完成後之背部立體示意圖。

第7圖為本發明之導光結構的背部示意圖。

第8圖為本發明之導光結構的正面示意圖。

第9圖為第8圖之剖面示意圖。

第10圖為第9圖之部分放大示意圖。

如第2圖所示，本發明係有關一種用於指紋辨識板之框體及其製造方法、及使用該框體之導光結構，該導光結構係用以設置於一電路板，並用以包覆一影像擷取裝置。

本實施例係以設置於智慧型手機中為主要實施態樣，其指紋辨識板導光結構10，除設置於電路板20上並包覆影像擷取裝置30外，於指紋辨識導光板結構10上進一步覆蓋有一保護板40，致使指紋辨識板導光結構10被固定於電路板20及保護板40間；於本實施例中，保護板40可以為玻璃、塑膠或是任何可透視之材質所製成。

如第3圖及第4圖所示，前述導光結構，係包含有一框體50、複數側向發光之發光二極體60以及一導光板70。

請配合第5圖及第6A至6D圖所示，前述框體50係採用射出成型結合雷雕製程(Laser Direct Structuring)所形成，其成型方法包含下列步驟：射出成型步驟S1：將混合有塑膠材料以及金屬材料之混合材料，以射出成型方式所一體成型以形成一具有中空部53之框體50，且該框體50具有一上表面51及一下表面52。雷射雕刻步驟S2：利用雷射雕刻方式於該框體50上形成相互間隔之複數第一紋路501與複數第二紋路502，以熔融該些第一紋路501與第二紋路502上之塑膠材料，並激活該些第一紋路501與第二紋 路502上之金屬材料，且該些第一紋路501與第二紋路502分別由框體50之上表面51延伸至下表面52。以及，金屬成型步驟S3：對框體50上被激活之金屬材料進行電鍍或化學鍍，使框體50上之第一紋路501與第二紋路502內形成有金屬層，進而使框體50上形成複數相互間隔之第一導電部541與第二導電部542，且每一第一導電部541與每一第二導電部542形成一組導電部54。

在前述射出成型步驟中，框體50上進一步自上表面51向下凹設形成有一階梯部55，使雷射雕刻步驟中之複數第一紋路501與第二紋路502被形成於階梯部66上。

在前述雷射雕刻步驟中，進一步再框體50之上表面51上又分別形成有一第三紋路503以及一第四紋路504，其中，第三紋路503係用以連接複數第一紋路501，第四紋路504係用以連接複數第二紋路502。

前述第三紋路503以及第四紋路504，於金屬成型步驟中，進一步分別形成有與第一紋路501與第二紋路502相同之金屬層，使第三紋路503形成第一導接部543，第四紋路504形成第二導接部544，藉以使複數第一導電部541間得以相互導通，亦使複數第二導電部542間得以相互串聯。

利用前述步驟所形成之框體50，具有一上表面51以及與上表面51相對應之下表面52，中央形成一中空部53，且框體50上形成有至少一對導電部54，每一對導電部54包含有相互間隔之第一導電部541及第二導電部542；在本實施例中，係於框體50上形成有複數對導電部54，每一對導電部54內之第一導電部541相互串聯，其第二導電部542亦向相互串聯。

在本實施例中，其框體50自上表面51向下凹設形成有一階梯部55，階梯部55係環設於中空部53外側，且進一步自階梯部55朝中空部53 方向凸設有一凸台56，其凸台56係環設於中空部53內，而該些導電部54之第一導電部541及第二導電部542係設於階梯部55上。

此外，請在參閱第6C、6D及7圖所示，框體50上進一步由階梯部55朝下表面52方向形成有複數通孔57，使部分第一導電部541與第二導電部542通過該些通孔57表面而延伸至下表面52形成有至少一第一接點545以及一第二接點546，藉以使框體50得以透過該些第一接點545與第二接點546與電路板20相互電性連接，並固定於電路板20上。

在實際應用上，該些第一導電部541與該些第二導電部542係可各自獨立，並分別延伸至框體50之下表面52形成複數第一接點545與第二接點546；亦或是，該些第一導電部542與該些第二導電部542亦可相互串聯。其第一接點545與第二接點546之數量可隨電路板20之設計不同，而進行調整。

如第2、3、5圖所示，本發明更提供一指紋辨識板之導光結構之製造步驟，其包含上述框體50之製程步驟外，進一步還包含以下步驟：發光二極體安裝步驟S4：其主要係當前述框體50成型後，再提供複數側向發光之發光二極體60，將每一側向發光之發光二極體60分別以SMT方式表面黏著固定於框體50上，使每一側向發光之發光二極體60與每一第一導電部541及每一第二導電部542電性連接；以及，導光板安裝步驟S5：提供一導光板70，將導光板70安裝於框體50上，相對於中空部53之上方，使該些發光二極體60圍繞於導光板70之側緣。

在本實施例中，該些側向發光之發光二極體60被設置於框體50之階梯部55內，使每一側向發光之發光二極體60係對應一對導電部54， 並分別與每一對導電部54之第一導電部541與第二導電部542相互電性連接，使該些側向發光之發光二極體60得以透過電路板20之電路導通，而朝框體50之中空部53內投射出光線。

再將導光板70，設置於框體50之凸台56上，並位於中空部53之上方，使該些複數側向發光之發光二極體60環設於導光板70之周緣，致使側向發光之發光二極體60所投射出之光線得以進入導光板70內，並於導光板70內產生折射，進而達到照亮導光板70之效果，進而組構成一應用於指紋辨識板之導光結構。

此外，導光板70之四端緣角處，分別進一步向外各凸設有一凸出部71，該些凸出部71分別覆蓋於框體50之階梯部55上。其中，每一對角之凸出部71為彼此相互對應之形狀，進而透過該些凸出部71與該框體50相互固定。

請再參閱第2、8、9及10圖所示，由於框體50中央具有一中空部53，因此，當框體50透過底部之第一接點545與第二接點546固定於電路板20上時，能夠有效使框體50包覆於影像擷取裝置30的外部。

且側向發光之發光二極體60被設置於框體50之階梯部55內，並環設於導光板70之周緣。藉以，能使該些側向發光之發光二極體60所投射出之光線，有效的進入導光板70中，進而均勻的照亮導光板70。

當手指置放於導光板70上，或是隔著保護板40擺設於導光板70上方時，得以透過該些側向發光之發光二極體60將導光板70均勻的照亮，進而使影像擷取裝置30能夠更加清楚的擷取手指上之指紋紋路，進而提高辨識效果。

此外，由於該些側向發光之發光二極體60係以整合於框體50內，因此可已將本創作之指紋辨識板導光結構10，直接固定於電路板20上，而減少電子裝置組裝之程序，大幅的降低成本。再者，影像擷取裝置30係被獨立的設置於電路板20上，並由本創作之指紋辨識板導光結構10予以包覆，進而亦能簡化電子裝置之體積，達到電子裝置輕薄化之目的。

而在實際組裝上，亦可分別將框體50安裝於電路板20上，再將導光板70安裝於保護板40下方，相對於框體50之位置處，再將電路板20及保護板40進行組裝，如此一來，更能供有效的將影像擷取裝置30安裝於中空部53的中央位置處，使其影像擷取裝置30更有效率的進行指紋之採集，進而提供一種組裝更為正確之指紋辨識板導光結構10。

10‧‧‧指紋辨識板導光結構

20‧‧‧電路板

30‧‧‧影像擷取裝置

40‧‧‧保護板

545‧‧‧第一接點

546‧‧‧第二接點

Claims (9)

1. 一種用於指紋辨識板之框體的製造方法，係包含：射出成型步驟：將混合有塑膠材料以及金屬材料之混合材料，以射出成型方式所一體成型以形成一具有中空部之框體，且該框體具有一上表面及一下表面；雷射雕刻步驟：利用雷射雕刻方式於該框體上形成相互間隔之複數第一紋路與複數第二紋路，並激活複數該第一紋路與複數該第二紋路內之該金屬材料，且複數該第一紋路與複數該第二紋路分別由該框體之該上表面延伸至該下表面；金屬成型步驟：對該框體上被激活之該金屬材料進行電鍍或化學鍍，使該框體上之該第一紋路與該第二紋路內形成有金屬層，進而使該框體上形成複數相互間隔之第一導電部與第二導電部。
2. 如請求項1所述之用於指紋辨識板之框體的製造方法，其中，該射出成型步驟中，該框體上進一步自該上表面向下凹設有一階梯部，使該雷射雕刻步驟中之複數該第一紋路與複數該第二紋路形成於該階梯部上。
3. 如請求項2所述之用於指紋辨識板之框體的製造方法，其中，該雷射雕刻步驟中，進一步再該框體之上表面分別形成有一第三紋路以及一第四紋路，其中，該第三紋路係用以連接複數該第一紋路，該第四紋路係用以連接複數該第二紋路。
4. 如請求項3所述之用於指紋辨識板之框體的製造方法，其中，該第三紋路以及該第四紋路，於該金屬成型步驟中，進一步分別形成有與該第一紋路與該第二紋路相同之金屬層，使該第三紋路形成第一金屬連接部，該第四紋路形成第二金屬連接部。
5. 一種包含請求項1之框體之導光結構的製造方法，還包含下列步驟：發光二極體安裝步驟：提供複數發光二極體，將該些發光二極體設置於該框體上，使該每一發光二極體與該每一第一導電部及該每一第二導電部電性連接；以及導光板安裝步驟：提供一導光板，將該導光板安裝於該框體上，相對於該中空部之上方，使該些發光二極體圍繞於該導光板之側緣。
6. 如請求項5所述之導光結構的製造方法，其中，該射出成型步驟中，該框體上進一步自該上表面向下凹設有一階梯部，使該雷射雕刻步驟中之複數該第一紋路與複數該第二紋路形成於該階梯部上。
7. 如請求項6所述之導光結構的製造方法，其中，該雷射雕刻步驟中，進一步再該框體之上表面分別形成有一第三紋路以及一第四紋路，其中，該第三紋路係用以連接複數該第一紋路，該第四紋路係用以連接複數該第二紋路。
8. 如請求項7所述之導光結構的製造方法，其中，該第三紋路以及該第四紋路，於該金屬成型步驟中，進一步分別形成有與該第一紋路與該第二紋路相同之金屬層，使該第三紋路形成第一金屬連接部，該第四紋路形成第二金屬連接部。
9. 一種包含請求項1之框體的導光結構，還包含：複數發光二極體，設置於該框體上，使該每一發光二極體與該每一第一導電部及該每一第二導電部電性連接；一導光板，安裝於該框體上，相對於該中空部之上方，使該些發光二極體圍繞於該導光板之側緣； 其中，該框體上進一步自該上表面向下凹設有一階梯部，該複數第一導電部與複數該第二導電部係設置於該階梯部上。