TWI613597B - 指紋辨識模組 - Google Patents

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Abstract

一種指紋辨識模組，其包括蓋板、指紋辨識器、至少一光源以及多條光纖。蓋板具有內表面以及與內表面相對的外表面。指紋辨識器以及所述至少一光源位於內表面下，且所述至少一光源位於指紋辨識器旁。光纖排列成陣列且位於蓋板與指紋辨識器之間，其中各光纖具有入光面。入光面朝向內表面且相對內表面傾斜。

Description

指紋辨識模組
本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種指紋辨識模組。
隨著科技產業日益發達，平板電腦(tablet computer)與智慧型手機(smart phone)等電子裝置已大量地應用在日常生活中。這些電子裝置通常設有密碼鎖，以提升使用上的安全性。然而，為了解除密碼鎖，使用者每次使用電子裝置之前，都得先輸入密碼。為了解決傳統解鎖時輸入密碼的麻煩以及兼顧電子裝置使用上的便利性及安全性，業者開始著手研究如何於電子裝置中加裝指紋辨識模組，以利用人體手指上特有的指紋資訊進行身份識別。
本發明提供一種指紋辨識模組，其具有良好的辨識率。
本發明的一種指紋辨識模組，其包括蓋板、指紋辨識器、至少一光源以及多條光纖。蓋板具有內表面以及與內表面相對的外表面。指紋辨識器以及所述至少一光源位於內表面下，且所述 至少一光源位於指紋辨識器旁。光纖排列成陣列且位於蓋板與指紋辨識器之間，其中各光纖具有入光面。入光面朝向蓋板的內表面且相對蓋板的內表面傾斜，其中各光纖的光軸垂直於蓋板的內表面。
在本發明的一實施例中，上述的蓋板為顯示裝置的玻璃蓋板或觸控裝置的玻璃蓋板。
在本發明的一實施例中，上述的指紋辨識器為光學式指紋辨識器或光電混合式指紋辨識器。
在本發明的一實施例中，上述的至少一光源的數量為多個，且光源分別配置在陣列的各個側邊、各個角落或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的各光纖的延伸方向垂直於指紋辨識器。
在本發明的一實施例中，上述的各入光面與內表面夾有角度，且角度落在43度至60度的範圍內。
在本發明的一實施例中，上述的各該光纖具有核心以及環繞核心的核殼。核心的折射率大於1.81，且核殼的折射率大於1且小於或等於1.48。
在本發明的一實施例中，上述的指紋辨識模組更包括第一黏著層以及第二黏著層，其中光纖透過第一黏著層與蓋板接合，且光纖透過第二黏著層與指紋辨識器接合。
在本發明的一實施例中，上述的第一黏著層與第二黏著層為光固化黏著層。
基於上述，藉由使光纖的入光面相對蓋板之內表面傾斜，可有效地控制光束的入射角，使光束入射光纖後滿足全反射(Total Inner Reflection,TIR)的條件，而經由全反射傳遞至指紋辨識器。由於上述設計能夠減少光的損失(loss)，而有助於強化指紋辨識模組的辨識率，因此本發明實施例的指紋辨識模組可具有良好的辨識率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300、400、500‧‧‧指紋辨識模組
110‧‧‧蓋板
120‧‧‧指紋辨識器
130‧‧‧光源
140‧‧‧光纖
142‧‧‧核心
144‧‧‧核殼
AD1‧‧‧第一黏著層
AD2‧‧‧第二黏著層
C‧‧‧波峰
F‧‧‧手指
L‧‧‧光束
S1‧‧‧內表面
S2‧‧‧外表面
S3‧‧‧入光面
T‧‧‧波谷
θ‧‧‧角度
圖1是依照本發明的第一實施例的一種指紋辨識模組的剖面示意圖。
圖2是依照本發明的第二實施例的一種指紋辨識模組的剖面示意圖。
圖3至圖5分別是依照本發明的第三實施例至第五實施例的指紋辨識模組的局部上視示意圖。
圖1是依照本發明的第一實施例的一種指紋辨識模組的剖面示意圖。請參照圖1，指紋辨識模組100包括蓋板110、指紋辨識器120、至少一光源130以及多條光纖140。圖1示意性繪示 出一個光源，但光源130的數量不限於此。
蓋板110具有內表面S1以及與內表面S1相對的外表面S2。蓋板110的外表面S2為指紋辨識模組100的觸控操作面。換句話說，使用者以其手指F碰觸蓋板110的外表面S2，以進行指紋辨視。蓋板110可採用高機械強度的基板，以避免手指F的按壓或其他外力的衝擊而損害到位於蓋板110下方之元件。此外，蓋板110的材質可採用透明材質，以避免遮蔽來自光源130的光束L。所述透明材質泛指一般具備高穿透率的材質，而不用以限定穿透率為100%之材質。舉例而言，蓋板110可以是玻璃蓋板，例如是顯示裝置的玻璃蓋板或觸控裝置的玻璃蓋板，但不限於此。
指紋辨識器120以及光源130位於內表面S1下，且光源130位於指紋辨識器120旁。光源130適於朝蓋板110射出光束L。光源130可以是可見光光源或是非可見光光源。換句話說，光束L可以是可見光或非可見光。指紋辨識器120適於接收被手指F反射的光束L，以對使用者的身份進行識別。舉例而言，指紋辨識器120可為光學式指紋辨識器或光電混合式指紋辨識器，但不限於此。
光纖140排列成陣列，且光纖140位於蓋板110與指紋辨識器120之間。各光纖140的延伸方向垂直於指紋辨識器120，且光纖140的排列方向平行於指紋辨識器120。
當使用者以其手指F按壓蓋板110的外表面S2時，照射到手指F(指紋)的波峰(crest)C的光束L會被波峰C反射，而照射 到手指F(指紋)的波谷(trough)T的光束L會被波谷T散射或被手指F吸收。被波峰C反射的光束L會依序通過內表面S1以及光纖140而傳遞至指紋辨識器120。據此，指紋辨識器120可依據所接收之波峰與波谷的灰階數位影像，對使用者的身份進行識別。
各光纖140具有入光面S3。入光面S3朝向蓋板110的內表面S1且相對蓋板110的內表面S1傾斜，其中各光纖140的光軸(未繪示，光纖140的光軸平行於光纖140的延伸方向)垂直於蓋板110的內表面S1。上述被波峰C反射的光束L會經由光纖140的入光面S3進入光纖140。光纖140具有核心142以及環繞核心142的核殼144。當光束L的入射角大於臨界角(critical angle)時，進入核心142的大部分的光束L會經由全反射傳遞至指紋辨識器120。反之，當光束L的入射角小於臨界角時，進入核心142的大部分的光束L容易穿出核殼144，而難以有效地傳遞至指紋辨識器120。藉由使光纖140的入光面S3相對蓋板110之內表面S1傾斜，有助於使光束L的入射角大於臨界角，而滿足全反射的條件，從而光束L可經由全反射傳遞至指紋辨識器120。藉由降低因不滿足全反射條件所造成的能量損失，有助於強化指紋辨識模組100的辨識率，因此本實施例的指紋辨識模組100可具有良好的辨識率。所述入光面S3相對蓋板110之內表面S1傾斜是指各入光面S3與內表面S1夾有角度θ，且角度θ大於0度並小於90度。換句話說，入光面S3不垂直且不平行於內表面S1。
角度θ可依據蓋板110以及光纖140之核心142的折射 率的不同而改變。在本實施例中，蓋板110(玻璃蓋板)的折射率約為1.5，各光纖140之核心142的折射率可大於1.81，且核殼144的折射率可大於1且小於或等於1.48。此外角度θ可落在43度至60度的範圍內。
依據不同的設計需求，指紋辨識模組100可進一步包括其他元件。舉例而言，指紋辨識模組100可進一步包括第一黏著層AD1以及第二黏著層AD2，其中光纖140透過第一黏著層AD1與蓋板110接合，且光纖140透過第二黏著層AD2與指紋辨識器120接合。第一黏著層AD1與第二黏著層AD2可為透光的黏著層，且例如為光固化黏著層，但不限於此。此外，第一黏著層AD1與第二黏著層AD2的折射率可相同於核心142的折射率，但不以此為限。
圖2是依照本發明的第二實施例的一種指紋辨識模組的剖面示意圖。請參照圖2，指紋辨識模組200近似於圖1的指紋辨識模組100，且相同或近似的元件以相同的標號表示，於此不再贅述此些元件的相對配置關係及功效。指紋辨識模組200與指紋辨識模組100的主要差異在於，圖1中光纖140之入光面S3皆朝向相同的方向，而圖2中光纖140之入光面S3朝向不同的方向。具體地，入光面S3例如皆朝向光纖140排列而成之陣列的中心，但不以此為限。
圖3至圖5分別是依照本發明的第三實施例至第五實施例的指紋辨識模組的局部上視示意圖。請參照圖3至圖5，指紋辨 識模組300、400、500近似於圖1的指紋辨識模組100，且相同或近似的元件以相同的標號表示，於此不再贅述此些元件的相對配置關係及功效。指紋辨識模組300、400、500與指紋辨識模組100的主要差異在於，指紋辨識模組300、400、500的光源130的數量為多個，且光源130分別配置在光纖140排列而成之陣列的各個側邊、各個角落或其組合。應說明的是，圖3至圖5僅示意性繪示出光源130排列的三種方式，但本發明不限於此。
綜上所述，本發明實施例的指紋辨識模組利用光纖的入光面相對內表面傾斜的設計，控制光束的入射角，使光束入射光纖後經由全反射(Total Inner Reflection,TIR)傳遞至指紋辨識器。因此，指紋辨識模組可具有良好的辨識率。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧指紋辨識模組
110‧‧‧蓋板
120‧‧‧指紋辨識器
130‧‧‧光源
140‧‧‧光纖
142‧‧‧核心
144‧‧‧核殼
AD1‧‧‧第一黏著層
AD2‧‧‧第二黏著層
C‧‧‧波峰
F‧‧‧手指
L‧‧‧光束
S1‧‧‧內表面
S2‧‧‧外表面
S3‧‧‧入光面
T‧‧‧波谷
θ‧‧‧角度

Claims (9)

  1. 一種指紋辨識模組，包括：一蓋板，具有一內表面以及一與該內表面相對的外表面；一指紋辨識器，位於該內表面下；至少一光源，位於該內表面下且位於該指紋辨識器旁；以及多條光纖，排列成一陣列且位於該蓋板與該指紋辨識器之間，其中各該光纖具有一入光面，該入光面朝向該蓋板的該內表面且相對該蓋板的該內表面傾斜，其中各該光纖的光軸垂直於該蓋板的該內表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該蓋板為一顯示裝置的玻璃蓋板或一觸控裝置的玻璃蓋板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該指紋辨識器為光學式指紋辨識器或光電混合式指紋辨識器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該至少一光源的數量為多個，且該些光源分別配置在該陣列的各個側邊、各個角落或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中各該光纖的延伸方向垂直於該指紋辨識器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中各該入光面與該內表面夾有一角度，該角度落在43度至60度的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中各該光纖具有一核心以及一環繞該核心的核殼，該核心的折射率大於1.81，且該核殼的折射率大於1且小於或等於1.48。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，更包括：一第一黏著層以及一第二黏著層，其中該些光纖透過該第一黏著層與該蓋板接合，且該些光纖透過該第二黏著層與該指紋辨識器接合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的指紋辨識模組，其中該第一黏著層與該第二黏著層為光固化黏著層。
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