TWI637324B - 具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置，其具有：一玻璃蓋板，具有相對之一第一表面及一第二表面，以及相對之一第一側邊及一第二側邊，其中該第一表面係用以提供複數個指紋辨識區；複數個光源，交替置於該玻璃蓋板之所述第一側邊及所述第二側邊；複數個透鏡，交替置於該玻璃蓋板之所述第二側邊及所述第一側邊，各所述透鏡均隔著該玻璃蓋板和一所述光源相對且各具有一入光面及一出光面，且該入光面係面對該玻璃蓋板之所述第一側邊或所述第二側邊；以及複數個感光陣列，各所述感光陣列係面對一所述透鏡之所述出光面。

Description

具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置

本發明係關於一種光學指紋檢測裝置，特別是關於一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置。

隨著手機技術的推陳出新及手機用戶需求的不斷提高，為了達到更佳的用戶體驗，增加手機螢幕面積占比，乃至全面屏已成為智慧終端機發展的一大趨勢。但是在傳統的電容式指紋識別架構中，由於電容檢測並無法穿透較厚玻璃，故其仍無法完成去除實體Home(還回原位)鍵的任務。

為去除實體Home鍵，習知已有將光學指紋識別模組置於螢幕下方，以針對螢幕上的特定指紋輸入區域進行光學指紋識別的技術方案。然而，由於顯示幕須能充分透光才可使光學指紋識別模組正常工作，因此，該技術方案會使顯示效果受影響。

為解決上述問題，本領域亟需一新穎的光學指紋檢測裝置。

本發明之一目的在於揭露一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置，其可避免指紋資訊部分重疊的現象。

本發明之另一目的在於揭露一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置，其可放寬光源發出的光必須嚴格垂直于蓋板玻璃邊沿的要求，以降低光源的生產成本。

本發明之又一目的在於揭露一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置，其可藉由改變光源的光軸方向，使光源的輸出光線在蓋板玻璃內進行全反射傳輸，而可在不管一顯示幕是否能夠透光的情況下，在該玻璃蓋板上表面的任一區域進行一指紋識別作業。

為達前述目的，一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置乃被提出，其具有：

一玻璃蓋板，具有相對之一第一表面及一第二表面，以及相對之一第一側邊及一第二側邊，其中該第一表面係用以提供複數個指紋辨識區；

複數個光源，交替置於該玻璃蓋板之所述第一側邊及所述第二側邊；

複數個透鏡，交替置於該玻璃蓋板之所述第二側邊及所述第一側邊，各所述透鏡均隔著該玻璃蓋板和一所述光源相對且各具有一入光面及一出光面，且該入光面係面對該玻璃蓋板之所述第一側邊或所述第二側邊；以及

複數個感光陣列，各所述感光陣列係面對一所述透鏡之所述出光面。

在一實施例中，至少一所述光源係一可改變輸出光軸方向的光源。

在一實施例中，所述之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置進一步具有一顯示器，該顯示器係與該玻璃蓋板之所述第二表面抵接或藉由一黏接層互相連接。

在一實施例中，該顯示器係由一LCD顯示器、一LED顯示器、一電子紙顯示器和一OLED顯示器所組成的群組所選擇的一種顯示器。

為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

為解決前述問題，本發明提出一指紋檢測架構，其係通過在一方形玻璃蓋板內使入射光線進行多次全反射，而使整個顯示幕的多個區域皆可做為一指紋識別區。請參照圖1，其繪示本發明所提之一光學指紋檢測裝置之側視圖。如圖1所示，該光學指紋檢測裝置包括一玻璃蓋板101、一光源102、一透鏡103及一感光陣列104。

玻璃蓋板101具有相對之一第一表面101a及一第二表面101b，以及相對之一第一側邊101c及一第二側邊101d，其中該第一表面101a係用以提供至少一指紋辨識區101r。

光源102係位於玻璃蓋板101之第一側邊101c。

透鏡103具有一入光面103a及一出光面103b，入光面103a係面對玻璃蓋板101之第二側邊101d。

感光陣列104係面對透鏡103之出光面103b。

圖1之光學指紋檢測裝置的原理在於：當光源102發出的光線通過玻璃蓋板101之第一側邊101c照射到玻璃蓋板101的第一表面101a的一指紋辨識區101r時，該指紋辨識區101r與一手指200的一指紋的多個指紋谷接觸處會使其入射光線反射，然後經多次全反射穿出玻璃蓋板101之第二側邊101d，再通過透鏡103的聚焦作用而照射在感光陣列104上並形成多個亮條紋；而指紋辨識區101r與該指紋的多個指紋脊接觸處則會因接觸面變粗糙而使其入射光線發生漫反射而難以到達感光陣列104，因而在感光陣列104上對應形成多個暗條紋。依此，該光學指紋檢測裝置即可將該指紋的谷、脊資訊轉化為感光陣列104上的明、暗條紋資訊。

另外，由於光源102發出的光線在玻璃蓋板101內可進行多次全反射，因此，通過改變光源102的入射角度（亦即改變全反射的角度），玻璃蓋板101的第一表面101a即可提供多個指紋檢測區域。也就是說，該光學指紋檢測裝置可藉由改變光源102的光軸方向，使光源102的輸出光線在玻璃蓋板101內以全反射的方式行進而傳輸至感光陣列104，而可在一顯示幕上方的多個區域進行一指紋識別作業。

另外，隨著技術的進步與發展，手機顯示幕要求的尺寸越來越大，目前已知有通過設置多組“光源-透鏡-感光陣列”，以將多個指紋檢測區域聯通以致覆蓋整個顯示幕，達到全屏指紋檢測的另一習知光學指紋檢測裝置。請參照圖2，其繪示本發明另一光學指紋檢測裝置之俯視圖。如圖2所示，該光學指紋檢測裝置包括一玻璃蓋板101、複數個光源102、複數個透鏡103及複數個感光陣列104。

玻璃蓋板101具有相對之一第一表面101a及一第二表面(未示於圖中)，以及相對之一第一側邊101c及一第二側邊101d，其中第一表面101a係用以提供複數個指紋辨識區。

複數個光源102係位於玻璃蓋板101之第一側邊101c。

複數個透鏡103，各與一光源102對應且各具有一入光面103a及一出光面103b，入光面103a係面對玻璃蓋板101之所述第二側邊101d。

複數個感光陣列104，各面對一透鏡103之出光面103b。

於操作時，圖2之光學指紋檢測裝置可依序或同時開啟各光源102，以使各光源102的輸出光線在玻璃蓋板101內以全反射的方式行進而傳輸至一對應的感光陣列104，而可在一顯示幕上方的任一區域進行一指紋識別作業，從而提供一全屏光學指紋識別功能。

在理想情況下，一光源102發出的光線係垂直入射玻璃蓋板101之第一側邊101c，經過玻璃蓋板101和一透鏡103之後再投射到一對應的感光陣列104上。

然而，當一光源102不能精確垂直入射玻璃蓋板101之第一側邊101c時，該光源102發出的光會稍稍向周圍擴散，部分光線會投射到相鄰的二感光陣列104上。請參照圖3，其為圖2之光學指紋檢測裝置產生指紋資訊部分重疊現象的示意圖。如圖3所示，一編號為2的光源102和一編號為3的光源102所發出的光線經過玻璃蓋板101後，其照射範圍不只涵蓋各自對應的透鏡103和感光陣列104，還涵蓋相鄰的二透鏡103和二感光陣列104，造成指紋 201、202的資訊產生部分重疊，從而影響指紋採集的效果。

為克服上述問題，本發明進一步提出一新穎的全屏光學指紋檢測架構。請參照圖4，其繪示本發明之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置之一實施例俯視圖。如圖4所示，該光學指紋檢測裝置包括一玻璃蓋板101、複數個光源102、複數個透鏡103及複數個感光陣列104。

玻璃蓋板101具有相對之一第一表面101a及一第二表面(未示於圖中)，以及相對之一第一側邊101c及一第二側邊101d，其中第一表面101a係用以提供複數個指紋辨識區101r。所述第二表面可與一顯示器抵接或藉由一黏接層與一顯示器互相連接。在可能的實施例中，該顯示器可為一LCD顯示器、一LED顯示器、一電子紙顯示器或一OLED顯示器。

複數個光源102，交替置於玻璃蓋板101之第一側邊101c及第二側邊101d，且各光源102較佳為一可改變輸出光軸方向的光源。

複數個透鏡103，交替置於玻璃蓋板101之所述第二側邊101d及第一側邊101c，各透鏡103均隔著玻璃蓋板101和一光源102相對且各具有一入光面103a及一出光面103b，入光面103a係面對玻璃蓋板101之第一側邊101c或第二側邊101d。

複數個感光陣列104，各面對一透鏡103之出光面103b。

於操作時，由於本發明的光學指紋檢測裝置的各光源102所發出的光線經過玻璃蓋板101後，其照射範圍只涵蓋到各自對應的透鏡103和感光陣列104，因而不會使指紋 201、202的資訊有部分重疊的現象發生。因此，本發明的光學指紋檢測裝置即可藉由改變各光源102的光軸方向，並依序或同時開啟各光源102，以使各光源102的輸出光線在玻璃蓋板101內以全反射的方式行進而傳輸至一對應的感光陣列104，而可在不管玻璃蓋板101下方的顯示器是否能夠透光的情況下，在玻璃蓋板101的第一表面101a的任一區域提供一指紋辨識區101r以進行一指紋識別作業，從而提供一全屏光學指紋識別功能。

藉由前述所揭露的設計，本發明乃可提供以下優點：

1.本發明之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置可避免指紋資訊部分重疊的現象。

2.本發明之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置可放寬光源發出的光必須嚴格垂直于蓋板玻璃邊沿的要求，以降低光源的生產成本。

3.本發明之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置可藉由改變光源的光軸方向，使光源的輸出光線在蓋板玻璃內進行全反射傳輸，而可在不管一顯示幕是否能夠透光的情況下，在該玻璃蓋板上表面的任一區域進行一指紋識別作業。

本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

101‧‧‧玻璃蓋板
101a‧‧‧第一表面
101b‧‧‧第二表面
101c‧‧‧第一側邊
101d‧‧‧第二側邊
101r‧‧‧指紋辨識區
102‧‧‧光源
103‧‧‧透鏡
103a‧‧‧入光面
103b‧‧‧出光面
104‧‧‧感光陣列
200‧‧‧手指
201、202‧‧‧指紋

圖1繪示本發明之一光學指紋檢測裝置之側視圖。 圖2繪示本發明之另一光學指紋檢測裝置之俯視圖。 圖3為圖2之光學指紋檢測裝置產生指紋資訊部分重疊現象的示意圖。 圖4繪示本發明之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置之一實施例俯視圖。

Claims (4)

1. 一種具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢測裝置，其具有： 一玻璃蓋板，具有相對之一第一表面及一第二表面，以及相對之一第一側邊及一第二側邊，其中該第一表面係用以提供複數個指紋辨識區； 複數個光源，交替置於該玻璃蓋板之所述第一側邊及所述第二側邊； 複數個透鏡，交替置於該玻璃蓋板之所述第二側邊及所述第一側邊，各所述透鏡均隔著該玻璃蓋板和一所述光源相對且各具有一入光面及一出光面，且該入光面係面對該玻璃蓋板之所述第一側邊或所述第二側邊；以及 複數個感光陣列，各所述感光陣列係面對一所述透鏡之所述出光面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢 測裝置，其中至少一所述光源係一可改變輸出光軸方向的光源。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢 測裝置，其進一步具有一顯示器，該顯示器係與該玻璃蓋板之所述第二表面抵接或藉由一黏接層互相連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有全屏指紋檢測功能的光學指紋檢 測裝置，其中該顯示器係由一LCD顯示器、一LED顯示器、一電子紙顯示器和一OLED顯示器所組成的群組所選擇的一種顯示器。