TWI604389B - 指紋辨識模組 - Google Patents

Description

指紋辨識模組

本發明係關於一種身份辨識元件，尤其係有關於藉由指紋辨識使用者身份之指紋辨識模組。

近年來，指紋辨識技術應用於各種電子產品上，令使用者可輸入自己的指紋於電子裝置內且令電子裝置存檔，之後使用者可藉由指紋辨識模組輸入自己的指紋，以進行電子裝置的解鎖。利用指紋辨識技術來解鎖電子裝置比以往手動輸入密碼的解鎖方式更快速、更方便，故受到使用者的青睞，且指紋辨識模組的需求亦隨之大增。

接下來說明習知指紋辨識模組之結構。請參閱圖1，其為習知指紋辨識模組之結構分解示意圖。習知指紋辨識模組1包括指紋辨識感應元件10、鍍膜層11、電路板12、金屬環13以及支撐板14。指紋辨識感應元件10設置於電路板11上且與其電性連接而可獲得電力，其功能為感應使用者之手指而擷取其指紋資訊。鍍膜層11係以鍍膜技術設置於指紋辨 識感應元件10之上表面，其功能除了可保護指紋辨識感應元件10之外，更可提供與電子裝置相符的顏色，或者所需要的特定顏色。金屬環13套設於指紋辨識感應元件10上，以傳導使用者之手指上的電荷或外來電荷，而可避免靜電放電(Electrostatic Discharge，ESD)效應發生。支撐板14承載上述各元件且與電路板12接觸，以加強電路板12之結構強度，而可避免電路板12因外力受損。

於習知指紋辨識模組1之組裝完成之後，必須設置習知指紋辨識模組1於電子裝置內之容置空間(未顯示於圖中)中，同時部份習知指紋辨識模組1必須顯露於習知指紋辨識模組1之外，以供手指接觸之。然而，不同廠牌的電子裝置之結構以及內部元件配置皆不同，造成不同廠牌的電子裝置內部可容納習知指紋辨識模組1的容置空間之高度不同，故指紋辨識模組之製造廠則必須針對不同的容置空間之高度進行結構上的調整，例如降低支撐板的厚度等調整措施，才可將調整後的習知指紋辨識模組1設置於容置空間內，而與電子裝置匹配。對於指紋辨識模組之製造廠而言，如此的調整措施相當耗時費力，故將降低指紋辨識模組之製造效率。

因此，需要一種可提升製造效率之指紋辨識模組。

本發明之目的在於提供一種可提升製造效率之指紋辨識模組。

於一較佳實施例中，本發明提供一種指紋辨識模組，包括一電路板、一指紋辨識感應元件以及一彈性支撐板。該指紋辨識感應元件設置於該電路板上，用以偵測一手指之一指紋影像。該彈性支撐板設置於該 電路板之下方且連接於該電路板，用以與該容置空間之一底部接觸，該彈性支撐板可因應該容置空間而發生形變，以降低該彈性支撐板之高度，而容納該指紋辨識模組於該容置空間內。

於一較佳實施例中，該彈性支撐板包括一本體、一支撐腳架以及一固定件。該電路板連接於該本體之一上表面，該支撐腳架連接於該本體，且可因應該容置空間之高度以及該支撐腳架之彈性而變更該支撐腳架之傾斜角度，以降低該本體之高度。該固定件穿過該支撐腳架，以固定該支撐腳架於該容置空間之該底部。其中，該支撐腳架包括與該容置空間之該底部接觸之一底座、一彈性架以及設置於該底座上之一開孔。該彈性架連接於該本體以及該底座，用以因應該彈性架之彈性而由垂直狀態變更為傾斜狀態。該固定件穿過該開孔而固定該底座於該容置空間之該底部。

簡言之，本發明指紋辨識模組可根據容置空間以及指紋辨識模組之高度來計算出彈性支撐板所需降低的高度，再藉由彈性支撐板本身的彈性而發生形變，使彈性支撐板之彈性架由垂直狀態變更為傾斜狀態。藉由彈性支撐板之結構以及功能，本發明指紋辨識模組可不需針對不同高度的容置空間來削減部份元件之厚度，而可藉由簡單的操作即可降低其高度，以提升指紋辨識模組之製造效率。

1、2‧‧‧指紋辨識模組

4‧‧‧電子裝置

10、20‧‧‧指紋辨識感應元件

11、21‧‧‧蓋體

12、30‧‧‧電路板

13‧‧‧金屬環

14、27‧‧‧支撐板

23‧‧‧彈性支撐板

24‧‧‧第一黏著層

25‧‧‧第二黏著層

26‧‧‧連接器

28‧‧‧電子元件

29‧‧‧密封元件

31‧‧‧壓力感應元件

32‧‧‧軟性元件

33‧‧‧第三黏著層

34‧‧‧第四黏著層

41‧‧‧容置空間

42‧‧‧容置空間之底部

231‧‧‧本體

232‧‧‧支撐腳架

233‧‧‧固定件

2321‧‧‧底座

2322‧‧‧彈性架

2323‧‧‧開孔

301‧‧‧第一板體

302‧‧‧第二板體

H1‧‧‧容置空間之高度

H2‧‧‧指紋辨識模組之高度

圖1係習知指紋辨識模組之結構分解示意圖。

圖2係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中之結構分解示意圖。

圖3係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中另一視角之結構分解示意圖。

圖4係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中之結構示意圖。

圖5係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中被放置於容納空間內之局部結構剖面示意圖。

圖6係本發明指紋辨識模組之彈性支撐板於一較佳實施例中發生形變之結構剖面示意圖。

本發明提供一種可解決習知技術問題之指紋辨識模組。請同時參閱圖2~圖4，圖2係為指紋辨識模組於一較佳實施例中之結構分解示意圖，圖3係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中另一視角之結構分解示意圖，而圖4係本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中之結構示意圖。圖2以及圖3顯示出指紋辨識模組2之各元件，指紋辨識模組2可被設置於電子裝置4(請參照圖5)之容置空間41(請參照圖5)內，其包括指紋辨識感應元件20、蓋體21、彈性支撐板23、第一黏著層24、第二黏著層25、連接器26(請參照圖4)、支撐板27、電子元件28、密封元件29、電路板30、壓力感應元件31、軟性元件32、第三黏著層33以及第四黏著層34。指紋辨識感應元件20之功能為偵測使用者的手指(未顯示於圖中)之指紋影像，蓋體21設置於指紋辨識感應元件20之上表面上，其可保護指紋辨識感應元件20。電路板30位於指紋辨識感應元件20以及彈性支撐板23之間，且不但與指紋辨識感應元件20結合，該兩者之間互相電性連接。其中，指紋辨識感應元件20係藉由表面黏著技術(SMT)而與電路板30結合。於本較佳 實施例中，指紋辨識感應元件20係以柵格陣列(Land Grid Array，LGA)方式或球柵陣列(Ball Grid Array，BGA)方式而封裝之，而電路板30可選用軟性電路板(FPC)或軟硬複合板。

彈性支撐板23設置於電路板30之下方且連接於電路板30，其可與容置空間41之底部42接觸，彈性支撐板23可因應容置空間41而發生形變，以降低彈性支撐板23之高度，而容納指紋辨識模組2於容置空間41內，同時，彈性支撐板23亦可承載指紋辨識感應元件20、蓋體21以及電路板30於其上。彈性支撐板23包括本體231、複數支撐腳架232以及複數固定件233，電路板30連接於本體231之上表面。複數支撐腳架232分別連接於本體231之兩側，且可因應容置空間41之高度以及支撐腳架232之金屬彈性而變更支撐腳架232的傾斜角度，以降低本體231之高度。

其中，每一支撐腳架232包括底座2321、彈性架2322以及開孔2323，底座2321可與容置空間41之底部42接觸。彈性架2322連接於本體231以及底座2321，其可因應彈性架2322之金屬彈性而由垂直狀態變更為傾斜狀態。至於固定件233，一個固定件233對應於一個支撐腳架232，且複數固定件233分別穿過相對應之支撐腳架232之開孔2323，以固定複數支撐腳架232於容置空間41之底部42。於本較佳實施例中，底座2321以及彈性架2322係與本體231一體成型，且以金屬材料所製成。

圖2~圖4中，電路板30包括第一板體301以及第二板體302，而第二板體302係由第一板體301延伸而形成。其中，第一板體301係與指紋辨識感應元件201電性連接，且與彈性支撐板23接觸。彈性支撐板23位於電路板30之第一板體301的下方且連接於第一板體301，其可承載第一板體301於其上且強化第一板體301之結構。需特別說明的是，本發明設計電路板30為兩片式外型，但為一體成型，且內部線路互相電性連 接，此兩片式外型僅為美觀之用，當然電路板亦可採用將第一板體以及第二板體整合為一體的一片式外型。

壓力感應元件31連接於本體231之下表面且電性連接於電路板30之第二板體302，當指紋辨識感應元件20接受使用者之手指所施加的觸壓力時，壓力感應元件31可偵測觸壓力且輸出對應於該觸壓力之壓力訊號。而軟性元件32設置於壓力感應元件31之下方且連接於壓力感應元件31，其可與容置空間41之底部42接觸，而可於指紋辨識感應元件20接受該觸壓力時，提供反作用力予壓力感應元件31。其中，壓力感應元件31被觸壓時，必須接收到與觸壓力相反方向的反作用力，壓力感應元件31才得以正常運作。於本較佳實施例中，壓力感應元件31係為壓力感測器，而軟性元件32係為泡棉。因此，藉由設置壓力感應元件31於彈性支撐板23之下方，使得指紋辨識模組2具有壓力感應功能，而豐富其功能性。

至於各元件之間的結合係藉由第一黏著層24、第二黏著層25、第三黏著層33以及第四黏著層34而進行。第一黏著層24設置於蓋體21之下表面或指紋辨識感應元件20之上表面上，其可結合蓋體21以及指紋辨識感應元件20。第二黏著層25設置於第一板體301之下表面或彈性支撐板23之本體231的上表面上，其可結合第一板體301以及彈性支撐板23。第三黏著層33設置於彈性支撐板23之本體231的下表面或壓力感應元件31之上表面上，其可結合彈性支撐板23以及壓力感應元件31。第四黏著層34設置於壓力感應元件31之下表面或軟性元件32之上表面上，其可結合壓力感應元件31以及軟性元件32。

於本較佳實施例中，第一黏著層24、第二黏著層25、第三黏著層33以及第四黏著層34可採用為非液態的雙面膠帶，亦可選用液態黏膠。需特別說明的有二，第一，第二黏著層亦可根據實際需求而使用導 電膠，以提升電路板30與彈性支撐板23之電性傳導。第二，壓力感應元件31係藉由異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)而電性連接於電路板30之第二板體302，其不但可穩固地結合壓力感應元件31以及電路板30，同時更可提升其導電性。

連接器26設置於第二板體302之第一表面上，其功能為電性連接第二板體302以及外來電子元件(未顯示於圖中)，其中，外來電子元件例如為容置指紋辨識模組2之電子裝置4的連接部，以建立指紋辨識模組2與電子裝置4之間的電性連接。支撐板27設置於第二板體30之第二表面上，亦即設置連接器26之處的背面，其可強化第二板體302之結構，以穩固連接器26之設置。複數電子元件28設置於第二板體302上，其可產生特定的功能。至於密封元件29，其設置於電路板30之第一板體301上且環繞指紋辨識感應元件201，而密封元件29之功能為避免外來物(例如外來液體或外來灰塵)進入指紋辨識感應元件20以及電路板30之間。於本較佳實施例中，複數電子元件28可採用電容、二極體或處理器等，而密封元件29係為密封膠。

於本較佳實施例中，蓋體21係由玻璃材料所製成，其僅為例示之用，而非以此為限。於另一較佳實施例中，蓋體亦可使用陶瓷材料所製成。於一較佳作法中，蓋體更包括抗指紋層以及色彩層，抗指紋層係設置於蓋體之上表面上，其可防止手指之指紋紋路附著於蓋體上，而保持清潔，另一方面，由於指紋紋路不易殘留於抗指紋層上，使得指紋辨識感應元件可正確地偵測手指的指紋影像，而不受殘留的指紋紋路所影響。至於色彩層，其設置於蓋體之下表面，使得蓋體可顯示出所需要的顏色，以達美觀之功效。

上述各元件結合而形成指紋辨識模組2，其結合狀態如圖4 所示，其中複數固定件233尚未與底座2321結合。請同時參閱圖5以及圖6，圖5係為本發明指紋辨識模組於一較佳實施例中被放置於容納空間內之局部結構剖面示意圖，而圖6係為本發明指紋辨識模組之彈性支撐板於一較佳實施例中發生形變之結構剖面示意圖。圖5顯示出指紋辨識模組2被放置於電子裝置4之容置空間41內的情形，容置空間41之高度為H1，指紋辨識模組2之高度則為H2，且H2大於H1。為了令指紋辨識模組2可妥善設置於容置空間41內(亦即蓋體21之上表面與電子裝置4之上表面對齊)，必須降低指紋辨識模組2之高度，其運作情形如下：根據容置空間41之高度H1來變更支撐腳架232的傾斜角度，由於彈性支撐板23係以金屬材料製成，且彈性架2322本身具有金屬彈性，故可將複數彈性架2322發生形變而由垂直狀態變更為傾斜狀態。

其中，複數固定件233分別穿過相對應之開孔2323，且令複數固定件233遠離本體231，亦即令複數固定件233分別往彈性支撐板23之二側移動，使得複數彈性架2322由垂直狀態變更為傾斜狀態。當指紋辨識模組2之高度由H2降低為H1時，藉由穿過開孔2323之複數固定件233與容置空間41之底部42接觸，以固定複數支撐腳架232之底座2321於容置空間4之底部41，如圖6所示。簡言之，彈性架2322之傾斜狀態係根據固定件233與容置空間41之底部42接觸之位置而決定，固定件233與其底部42接觸之位置越遠離本體231，支撐腳架232之傾斜角度越大，使指紋辨識模組2之高度越降低。

於本較佳實施例中，固定件233係為螺絲，而容置空間之底部設置有相對應之螺絲孔(未顯示於圖中)，其僅為例示之用，而非以此為限，於另一較佳實施例中，固定件更可採用插銷結構，而容置空間之底部則需要設置相對應的凹槽，以固定插銷結構於其中。

需特別說明的有二，第一，本發明指紋辨識模組2可藉由彈性支撐板發生形變來降低指紋辨識模組2之高度，以令蓋體21之上表面與電子裝置4之上表面對齊。同時，由於指紋辨識模組2之高度降低，使得壓力感應元件31更接近容置空間41之底部42，而壓力感應元件31與其底部42之間的距離變更，壓力感應元件31被觸壓時所接收到的反作用力亦會變更，其造成壓力感應元件31之壓力感應功能不一致。

為了讓壓力感應元件31之壓力感應功能一致，本發明指紋辨識模組2於壓力感應元件31之下方設置軟性元件32，當壓力感應元件31與其底部42之間的距離變更時，軟性元件32會被壓力感應元件31推抵而變更為壓縮狀態，由於軟性元件32具有吸震功能，故可吸收力量。當壓力感應元件31被觸壓時，軟性元件31接收到反作用力的同時，可吸收部份反作用力，使得壓力感應元件31所接收到的反作用力大致上一致，以維持壓力感應功能的一致性。第二，本發明指紋辨識模組亦可不限定具有壓力感應功能，故亦可不需設置壓力感應元件以及軟性元件於其中。

根據上述可知，本發明指紋辨識模組可根據容置空間以及指紋辨識模組之高度來計算出彈性支撐板所需降低的高度，再藉由彈性支撐板本身的彈性而發生形變，使彈性支撐板之彈性架由垂直狀態變更為傾斜狀態。藉由彈性支撐板之結構以及功能，本發明指紋辨識模組可不需針對不同高度的容置空間來削減部份元件之厚度，而可藉由簡單的操作即可降低其高度，以提升指紋辨識模組之製造效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。

2‧‧‧指紋辨識模組

4‧‧‧電子裝置

20‧‧‧指紋辨識感應元件

21‧‧‧蓋體

23‧‧‧彈性支撐板

29‧‧‧密封元件

31‧‧‧壓力感應元件

32‧‧‧軟性元件

41‧‧‧容置空間

42‧‧‧容置空間之底部

231‧‧‧本體

232‧‧‧支撐腳架

233‧‧‧固定件

2321‧‧‧底座

2322‧‧‧彈性架

2323‧‧‧開孔

H1‧‧‧容置空間之高度

Claims (10)

1. 一種指紋辨識模組，設置於一電子裝置之一容置空間內，該指紋辨識模組包括：一電路板；一指紋辨識感應元件，設置於該電路板上，用以偵測一手指之一指紋影像；以及一彈性支撐板，設置於該電路板之下方且連接於該電路板，用以與該容置空間之一底部接觸，該彈性支撐板可因應該容置空間而發生形變，以降低該彈性支撐板之高度，而容納該指紋辨識模組於該容置空間內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之指紋辨識模組，其中該彈性支撐板包括：一本體，該電路板連接於該本體之一上表面；一支撐腳架，連接於該本體，該支撐腳架可因應該容置空間之高度以及該支撐腳架之彈性而變更該支撐腳架之傾斜角度，以降低該本體之高度；以及一固定件，穿過該支撐腳架，以固定該支撐腳架於該容置空間之該底部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之指紋辨識模組，其中該支撐腳架包括：一底座，與該容置空間之該底部接觸；一彈性架，連接於該本體以及該底座，用以因應該彈性架之彈性而由垂直狀態變更為傾斜狀態；以及一開孔，設置於該底座上；其中，該固定件穿過該開孔而固定該底座於該容置空間之該底部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之指紋辨識模組，其中該彈性架之傾斜狀態係根據該固定件與該容置空間之該底部接觸之位置而決定。
5. 如申請專利範圍第2項所述之指紋辨識模組，更包括：一壓力感應元件，連接於該本體之一下表面且電性連接於該電路板，用以於該指紋辨識感應元件接受一觸壓力時，偵測該觸壓力且輸出對應於該觸壓力之一壓力訊號；以及一軟性元件，設置於該壓力感應元件之下方且連接於該壓力感應元件，用以與該容置空間之該底部接觸，而可於該指紋辨識感應元件接受該觸壓力時，提供一反作用力予該壓力感應元件。
6. 如申請專利範圍第5項所述之指紋辨識模組，其中該軟性元件係泡棉。
7. 如申請專利範圍第1項所述之指紋辨識模組，更包括一蓋體，設置於該指紋辨識感應元件之一上表面上，用以保護該指紋辨識感應元件。
8. 如申請專利範圍第5項所述之指紋辨識模組，其中該電路板包括：一第一板體，與該指紋辨識感應元件電性連接，且與該彈性支撐板接觸；以及一第二板體，係由該第一板體延伸而形成，且與該壓力感測元件電性連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之指紋辨識模組，更包括：一連接器，設置於該第二板體之一第一表面上，用以電性連接該第二板體以及一外來電子元件；一支撐板，設置於該第二板體之一第二表面上，用以強化該第二板體之結構；以及 一電子元件，設置於該第二板體之該第一表面上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之指紋辨識模組，更包括一密封元件，設置於該電路板上且環繞該指紋辨識感應元件，用以避免一外來物進入該指紋辨識感應元件以及該電路板之間。