TWI748608B - 具圖案的指紋感應模組及其製造方法 - Google Patents

具圖案的指紋感應模組及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種具圖案的指紋感應模組，其一般係與可攜式電子裝置之按鍵整合為單一結構，該指紋感應模組包含有指紋感應器與蓋板，主色層與圖案層設置於蓋板與指紋感應器之間，圖案層構成預設圖案，該預設圖案係用以呈現該按鍵所欲呈現之圖案，該主色層與圖案層之兩側齊平，以使得在對應圖案層和主色層的電容變化通過相同厚度的介質，而具有近似的電容變化方式，則所感測到的指紋圖像將真實反應所偵測的指紋圖像，而不受預設圖案所影響，並以具有一定厚度的圖案層來提昇預設圖案所呈現的色彩飽和度。

Description

具圖案的指紋感應模組及其製造方法
本發明係關於一種指紋感應模組及其製造方法，係關於一種用於電子裝置中並感測使用者之指紋圖像之指紋感應模組。
由於可攜式電子裝置的普及，大幅提昇使用者將可攜式電子裝置帶到各種場合使用的機率，也提高了使用者將各種機密或重要資訊存放在可攜式電子裝置中的比例，可攜式電子裝置的使用者驗證機制也因此越來越受到重視。傳統的可攜式電子裝置係以密碼作為使用者驗證機制，但密碼被破解或被窺視的機會較高，故防護性較低。因而，目前逐漸開始採用生物特徵辨識作為使用者驗證機制，則難以被破解、也無從因窺視而盜取，故逐漸在可攜式電子裝置中構成重要配件。在各種生物特徵辨識方式中，指紋辨識為目前的主流，使得可攜式電子裝置中開始設置指紋感應模組來加以辨識使用者之指紋，並將感應結果作為使用者驗證機制。
請參閱圖9、10及11所示，基於可攜式電子裝置80要求輕薄短小的特性，故現有技術的指紋感應模組90係整合於其中一按鍵81(例如圖中所示之電源鍵)，其具有一蓋板91，蓋板91之一側塗布有一圖案層92，圖案層92用 以呈現出該按鍵81所需呈現的圖案(例如電源圖案)，一主色層93塗布於蓋板91之同側且覆蓋圖案層92，由於圖案層92已具有一定厚度，故在塗布主色層93時，主色層93對應圖案層92之處將形成凸起部931，而指紋感應器94透過一底膠層95相對應設置於圖案層92底側。
請參閱圖12及13所示，當手指70接觸蓋板91而指紋感應器94偵測手指70上的指紋所產生的電容變化量時，由於前述之圖案層92與凸起部931而使得相對應圖案層92之處的介質不均勻且介質厚度與其他區域不同，導致所產生的電容變化在對應圖案層92處與其餘區域明顯不同，而在擷取到的指紋影像上呈現出對應圖案的殘影，進一步影響指紋感測的準確度。
再者，由於受到前述殘影問題，通常圖案層92的厚度都相較主色層93薄，故遮蔽性較差，也容易導致圖案層92所欲呈現的圖案會受到主色層93之顏色的影響而色彩飽和度不佳。
有鑑於此，本發明係將現有技術之指紋感應模組加以改良，以期解決指紋感應時因介電常數不同而產生的圖案殘影問題，並改善圖案層所呈現之色彩飽和度。
為達到前述之發明目的，本發明提供一種具圖案的指紋感應模組，其包括：一具有感應陣列的指紋感應器、一蓋板、一主色層、及一圖案層，該蓋板對應該感應陣列設置於該指紋感應器之頂面，該主色層設置於該蓋板與該指紋感應器之間，該主色層中設有至少一貫穿該主色層的孔隙，所述孔隙構成一預設圖案，該主色層具有一第一側面及一第二側面，該圖案層設於該 主色層之孔隙中以成形該預設圖案，該圖案層具有一第一側面及一第二側面；其中，該主色層與該圖案層具有不同顏色，且該主色層之第一側面與該圖案層之第一側面齊平，該主色層之第二側面與該圖案層之第二側面齊平。
進一步而言，本發明另提供一種製造前述指紋感應模組的製造方法，其包括以下步驟：提供一蓋板；設置一主色層及一圖案層於該蓋板之一第一表面，該主色層與該圖案層同層設置，該圖案層構成一預設圖案，其中該主色層具有一第一側面及一第二側面，該圖案層具有一第一側面及一第二側面，該主色層之第一側面與該圖案層之第一側面齊平，該主色層之第二側面與該圖案層之第二側面齊平，該主色層與該圖案層之第二側面對應於該蓋板之第一表面；設置一指紋感應器於該主色層及該圖案層之第一側面。
本發明的優點在於，藉由圖案層與主色層兩側齊平的特徵，使得對應圖案層的位置不會有電容變化與介電常數不均勻的現象產生，其所產生的電容變化量將反應指紋的圖像，而不產生對應預設圖案之殘影，再者，由於圖案層與主色層兩側齊平，意即圖案層與主色層厚度相同，則圖案層的厚度足夠而能充分呈現所欲呈現之圖案色彩，故提昇圖案層之色彩飽和度。
10:指紋感應器
11:膠層
20:蓋板
201:第一側面
202:第二側面
30:主色層
31:孔隙
301:第一側面
302:第二側面
40:圖案層
401:第一側面
402:第二側面
50:手指
60:底層
70:手指
80:可攜式電子裝置
81:按鍵
90:指紋感應模組
91:蓋板
92:圖案層
93:主色層
931:凸起部
94:指紋感應器
95:底膠層
圖1為本發明之指紋感應模組的側視剖面示意圖，其中指紋感應器以截斷線表現部份區域；圖2為本發明之指紋感應模組的側視剖面動作示意圖；圖3為本發明之指紋感應模組的感應量圖； 圖4為本發明之指紋感應模組的另一實施例之側視剖面示意圖；圖5至圖8為本發明之指紋感應模組的製造方法之動作流程圖；圖9為可攜式電子裝置之立體圖；圖10為可攜式電子裝置之部份鍵盤區域之示意圖；圖11為現有技術之指紋感應模組的側視剖面示意圖；圖12為現有技術之指紋感應模組的側視剖面動作示意圖；圖13為現有技術之指紋感應模組的感應量圖。
以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。
請參閱圖1所示，本發明之具圖案的指紋感應模組包含有一指紋感應器10、一蓋板20、一主色層30及一圖案層40。
前述之指紋感應器10係用以感測指紋，其具有一感應陣列，藉由該感應陣列偵測對應指紋的電容變化，以獲得指紋影像。
前述之蓋板20對應於該指紋感應器10之感應陣列，而相對設置於該指紋感應器10之頂面。該蓋板20具有一第一側面201及一第二側面202，該 蓋板20之第一側面201朝向該指紋感應器10。在一實施例中，該蓋板20為透明或半透明材質。
前述之主色層30設於該蓋板20與該指紋感應器10之間，該主色層30具有至少一貫穿設置的孔隙31，所述孔隙31構成該指紋感應模組所欲呈現之一預設圖案，意即該指紋感應模組若對應構成一電源按鍵，則該預設圖案可為一電源圖案，其圖案種類並不受此限。該主色層30具有一第一側面301及一第二側面302，該主色層30之第二側面302與該蓋板20之第一側面201相貼靠，該主色層30之第一側面301朝向該指紋感應器10。在一實施例中，該指紋感應器10藉由一膠層11與該主色層30之第一側面301相貼附固定。
前述之圖案層40設置於該主色層30之孔隙31中，該圖案層40的顏色與該主色層30之顏色相異，以透過不同顏色的該圖案層40於該主色層30之孔隙31中呈現出該預設圖案，該圖案層40有一第一側面401及一第二側面402，該圖案層40之第一側面401與該主色層30之第一側面301齊平，該圖案層40之第二側面與該主色層30之第二側面302齊平。
請參閱圖2所示，當一手指50接觸該蓋板20之第二側面202進行指紋感測時，由於該圖案層40之兩側均與該主色層30齊平，則該圖案層40與該主色層30的厚度相同，且該手指50接觸後所產生的電容變化，在相對應該主色層30及該圖案層40之區域所通過的介質厚度均相同，故可參閱圖3所示，該指紋感應器10所感測到的電容變化僅會對應該手指50之指紋而變化，其不受該圖案層40設置位置的影響，不會讓獲得的指紋影像上烙印出類似預設圖案之殘留影像。
進一步而言，該圖案層40與該主色層30之介電常數越接近，則更能使得通過該圖案層40所產生的電容變化與通過該主色層30所產生的電容變化現象相近。在一實施例中，該圖案層40之介電常數與該主色層30之介電常數的差值介於-2至+2之間；在一實施例中，該圖案層40與該主色層30係為相同材質但不同顏色之油墨，故介電常數接近。
再者，由於該圖案層40不受該主色層30覆蓋且具有與該主色層30相同的厚度，故該圖案層40本身的色澤能充分呈現而不受該主色層30所影響，因而在顏色選擇上不再受限於該主色層30，且能有效提昇該預設圖案所呈現的色彩飽和度。
請參閱圖4所示，在一實施例中，一底層60設置於該指紋感應器10與該主色層30之間，進一步而言，該底層60設置於該膠層11與該主色層30之間，該底層60係設置於該主色層30之第一側面301與該圖案層40之第一側面401，由於設置該主色層30和該圖案層40時，該主色層30及該圖案層40之第一側面301、401可能會有些微的不平整，故該底層60係用以補足該主色層30之第一側面301與該圖案層40之第一側面401的平整度。
請參閱圖5至9所示，本發明之具圖案的指紋感應模組之製造方法，包含以下步驟：提供一蓋板20(如圖5所示)；設置一主色層30及一圖案層40於該蓋板20之第一側面201(如圖6所示)，其中該主色層30與該圖案層40為同層設置，該圖案層構成一預設圖案，並使得該圖案層40之第一側面401與該主色層30之第一側面301齊平，該圖案層40之第二側面402與該主色層30之第二側面302齊平；設置一底層60於該主色層30及該圖案層40之第一側面301、401(如圖7所示)，用以修整該主色層30及該圖案層40之第一側面301、401的 平整度；對應該主色層30及該圖案層40之第一側面301、401來設置一指紋感應器10於該底層60之一側(如圖8所示)，該指紋感應器10可藉由一膠層11貼附固定於該底層60。
在前述設置該主色層30與該圖案層40在同層的步驟中，係進一步包含先於該蓋板20之第一表面設置該主色層30，再對應設置該圖案層40於該主色層30之孔隙31中，以構成該預設圖案；或者，包含先於該蓋板20之第一表面設置該圖案層40，再設置該主色層30於該圖案層40之旁側。前述設置該主色層30與該圖案層40的方式係以塗布、噴塗或網版印刷等方式加以設置。
綜上所述，本發明透過結構及製程上的改變而將該主色層30與該圖案層40兩側面設置為齊平的方式，來使得指紋感測時的電容變化在相對應該主色層30和該圖案層40處均能一致，則所感測到的指紋圖像將反應真實指紋圖像，而不受該圖案層40所呈現之預設圖案影響，同時藉由該圖案層40與該主色層30厚度相同的特徵，也能提昇所呈現之預設圖案的色彩飽和度。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而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，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10:指紋感應器
11:膠層
20:蓋板
201:第一側面
202:第二側面
30:主色層
31:孔隙
301:第一側面
302:第二側面
40:圖案層
401:第一側面
402:第二側面

Claims (12)

  1. 一種具圖案的指紋感應模組，其包括： 一指紋感應器，其具有一感應陣列，用以感測指紋； 一蓋板，其對應該感應陣列設置於該指紋感應器之頂面； 一主色層，其設置於該蓋板與該指紋感應器之間；以及 一圖案層，其設置於該蓋板與該指紋感應器之間且與該主色層同層設置，該圖案層構成一預設圖案，該圖案層具有一第一側面及一第二側面； 其中，該主色層與該圖案層具有不同顏色，且該主色層之第一側面與該圖案層之第一側面齊平且貼設於該蓋板之一第一表面，該主色層之第二側面與該圖案層之第二側面齊平。
  2. 如請求項1所述之具圖案的指紋感應模組，其中該主色層之介電常數與該圖案層之介電常數的差值介於-2至+2之間。
  3. 如請求項1或2所述之具圖案的指紋感應模組，其進一步包含有一底層，該底層設於該指紋感應器與該主色層、該圖案層之間。
  4. 如請求項1或2所述之具圖案的指紋感應模組，其進一步包含有一膠層，該膠層設於該指紋感應器與該主色層、該圖案層之間。
  5. 如請求項3所述之具圖案的指紋感應模組，其中該蓋板為透明或半透明材質。
  6. 一種具圖案的指紋感應模組之製造方法，其包括以下步驟： 提供一蓋板； 設置一主色層及一圖案層於該蓋板之一第一表面，該主色層與該圖案層同層設置，該圖案層構成一預設圖案，其中該主色層具有一第一側面及一第二側面，該圖案層具有一第一側面及一第二側面，該主色層之第一側面與該圖案層之第一側面齊平，該主色層之第二側面與該圖案層之第二側面齊平，該主色層與該圖案層之第二側面對應於該蓋板之第一表面；及 設置一指紋感應器於該主色層及該圖案層之第一側面。
  7. 如請求項6所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中於設置該主色層及該圖案層之步驟中，先設置該主色層於該蓋板之第一表面，該主色層中設有至少一貫穿該主色層的孔隙，所述孔隙構成該預設圖案，再設置該圖案層於所述孔隙中。
  8. 如請求項6所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中於設置該主色層及該圖案層之步驟中，先設置該圖案層於該蓋板之第一表面，再設置該主色層於該圖案層旁側。
  9. 如請求項6至8中任一項所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中該主色層之介電常數與該圖案層之介電常數的差值介於-2至+2之間。
  10. 如請求項6至8中任一項所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中於設置該指紋感應器的步驟之前，先設置一底層於該主色層及該圖案層之第一側面，再設置該指紋感應器於該底層之一側。
  11. 如請求項6至8中任一項所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中該指紋感應器係具有一膠層以設置於該主色層及該圖案層之第一側面。
  12. 如請求項10所述之具圖案的指紋感應模組之製造方法，其中該指紋感應器係具有一膠層以設置於該底層之第一側面。
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