TWM579772U - 指紋辨識模組 - Google Patents

Abstract

一種指紋辨識模組，其包括基板、影像擷取元件、蓋板、至少一發光元件、油墨層。影像擷取元件設置於基板上方且位於顯示區。蓋板具有供手指按壓的按壓面，其中影像擷取元件位於蓋板與基板之間。至少一發光元件用以發出一光束，其中光束傳遞至蓋板的按壓面上形成光束圖案，光束圖案位於顯示區。油墨層形成於蓋板下方且位於顯示區，其中手指按壓於光束圖案上，光束依序被手指的指紋反射、穿過油墨層，以傳遞至影像擷取元件。

Description

指紋辨識模組

本新型創作是有關於一種生物辨識模組，且特別是有關於一種指紋辨識模組。

現今指紋辨識廣泛運用於各種電子產品上，又以可攜式行動裝置例如是手機（Smart phone）、平板電腦（Tablet computer）最為常見。同時，目前電子產品的顯示螢幕為了追求更佳的視覺體驗，逐步朝向高屏佔比與窄邊框的發展方向，使指紋辨識模組需改而設置在顯示螢幕下方，因此發展出屏下指紋辨識（Fingerprint on Display；FOD）的技術。屏下指紋辨識技術主要可分為光學式與超聲波指紋辨識兩種。然而，光學式屏下指紋辨識目前存在諸多問題尚需克服，例如光束穿透率低、辨識能力容易產生偏差以及製作成本較高等不利發展之難題，為本領域具有通常知識者亟需克服的課題。

本新型創作提供一種指紋辨識模組，可實現良好的辨識能力。

本新型創作的指紋辨識模組用以感測手指的指紋且具有顯示區，其包括基板、影像擷取元件、蓋板、至少一發光元件以及油墨層。影像擷取元件設置於基板上方且位於顯示區。蓋板具有供手指按壓的按壓面，其中影像擷取元件位於蓋板與基板之間。至少一發光元件用以發出光束，其中光束傳遞至蓋板的按壓面上形成光束圖案，光束圖案位於顯示區。油墨層形成於蓋板下方且位於顯示區，其中手指按壓於光束圖案上，光束依序被手指的指紋反射、穿過油墨層，以傳遞至影像擷取元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一發光元件為顯示面板，設置於蓋板與影像擷取元件之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的光束圖案呈環形設置。

在本新型創作的一實施例中，上述的光束圖案呈圓形設置，光束圖案內各個位置的亮度實質上相同。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一發光元件設置於基板上方，且位於影像擷取元件旁。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括至少一導光元件，設置於基板上方，且位於蓋板與至少一發光元件之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括至少一導光元件，設置於基板上方，且位於至少一發光元件與影像擷取元件之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括至少一遮光元件，設置於基板上方，且位於至少一發光元件與影像擷取元件之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括抗反射層設置於蓋板下方。

在本新型創作的一實施例中，上述的蓋板與影像擷取元件之間具有空氣層。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括防汙層，設置於蓋板的按壓面上。

在本新型創作的一實施例中，上述的影像擷取元件還包括至少一鏡頭，光束穿過至少一鏡頭以傳遞至影像擷取元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的指紋辨識模組還包括訊號處理單元，設置於基板上且與影像擷取元件電性連接。

基於上述，本新型創作的一實施例之指紋辨識模組，其包括可發出特定光束圖案的顯示元件，其中光束圖案於手指的按壓面可形成亮度均一的環形、圓形或其他合適的圖案，可達到良好的指紋辨識能力，亦可降低指紋辨識模組處理過於複雜的光束圖案之負擔。在新型創作的其他實施例中之指紋辨識模組，其包括位於影像擷取元件旁的至少一發光元件，或選擇性地具有至少一導光元件與至少一遮光元件。此外，在顯示區內還設置油墨層，可遮蔽指紋辨識模組內部的光學元件被觀察者所看到，以進一步提升指紋辨識模組的外表美觀。本新型創作於顯示區內設置油墨層，不影響同樣位於顯示區內的影像擷取元件接收光束訊號，可實現美觀且辨識品質佳的指紋辨識模組。

為讓本新型創作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。

圖1A是本新型創作的一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。圖1B為圖1A之指紋辨識模組之按壓面上的光束圖案的上視示意圖。請參見圖1A與1B，在本新型創作的一實施例中，指紋辨識模組100用以感測手指F的指紋（未標示），具有顯示區AA與非顯示區（未標示），顯示區AA表示顯示畫面的透光區域，非顯示區表示位於顯示區AA周邊的不透光區域，然而在新型創作中不限定需設置非顯示區。

在本實施例中，指紋辨識模組100包括基板110與影像擷取元件120及蓋板130。基板110適於承載位於其上的元件，其可以是玻璃基板或塑膠基板，本新型創作不以此為限。在本實施例中，影像擷取元件120設置於基板110上方且位於顯示區AA。在本實施例中，影像擷取元件120可以是一種光電傳感器，例如：感光耦合元件（Charge-coupled Device；CCD）或是互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS）感測器，但本新型創作不以此為限。影像擷取元件120還可包括至少一鏡頭122，可整合於影像擷取元件120之內部的一部分，也可設置於影像擷取元件120之外部，用於偏折光束行進方向，以傳遞至上述光電傳感器的特定位置。在本實施例中，至少一鏡頭122可為多個透鏡之組合。舉例來說，多個透鏡可為雙凸透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、凸凹透鏡、其它透鏡、或以上至少兩者的組合，然而本新型創作不以此為限。

在本實施例中，指紋辨識模組100還包括蓋板130。蓋板130具有供手指F按壓的按壓面130a，其中影像擷取元件120位於蓋板130與基板110之間。蓋板130適於保護為於其下的元件，其可以玻璃基板或塑膠基板，玻璃基板可以是經化學強化或物理強化的玻璃基板，也可以是未經強化的玻璃基板。塑膠基板可以是聚碳酸酯（polycarbonate, PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, PMMA）或聚醯亞胺（polyimide, PI）等，然而本新型創作不以此為限。在本實施例中，蓋板130的厚度可位於0至5公厘之間，然而本新型創作不以此為限。在本實施例中，蓋板130的按壓面130a為面向手指F的上表面。也就是說，手指F按壓於蓋板130的上表面以進行指紋辨識。在本實施例中，蓋板130可具有觸控陣列（未繪示），觸控陣列用於感測手指F的觸控位置，然而本新型創作不以此為限。

在本實施例中，指紋辨識模組100還包括顯示元件140d，設置於蓋板130與影像擷取元件120之間。顯示元件140d可顯示特定的光束圖案S，以作為感測手指F的指紋的光束圖案S。換句話說，顯示元件140d可看作為具有至少一發光元件140的顯示元件140d，至少一發光元件140用以發出光束L1，光束L1傳遞至蓋板130的按壓面130a上形成光束圖案S，光束圖案S位於顯示區AA。在本實施例中，顯示元件140d可為自發光顯示元件，例如但不限於：有機發光二極體元件（Organic Light-Emitting Diode, OLED）。然而，本新型創作不限於此，根據其它實施例，顯示元件140d也可為非自發光顯示元件，例如但不限於：液晶顯示元件（Liquid Crystal Display, LCD），或者顯示元件可帶有觸控電極，在此一併敘明。在本實施例中，蓋板130可為顯示元件140d的上基板。也就是說，蓋板130整合成為顯示元件140d的一部分。亦即，手指F可直接按壓於顯示元件140d上，然而本新型創作不以此為限。

在本實施例中，指紋辨識模組100還包括油墨層150，形成於蓋板130的下表面130b，油墨層150可例如但不限於是黑色的半透光材料。也就是說，油墨層150可使部分光束L1通過，而使另一部分光束L1被吸收。亦即，油墨層150的穿透率可選擇性地位於10%至100%之間。在本實施例中，油墨層150可採用塗佈或蒸鍍的製程形成於蓋坂130的下表面130b，然而本新型創作不以此為限。

在本實施例中，指紋辨識模組100還包括抗反射層160、空氣層170、防汙層180及訊號處理單元190。抗反射層160設置於蓋板130的下表面130b下方。抗反射層160可選擇性地設置於顯示元件140d的下方，以降低介面反射。因此，顯示元件140d發出的雜散光可被抗反射層160吸收，避免雜散光產生反射影響指紋辨識的準確性。空氣層170設置於抗反射層160與影像擷取元件120之間，也就是說，抗反射層160與影像擷取元件120之間可具有間隙，間隙的距離可依照實際光路需求進行調整，本新型創作不以此為限。防汙層180設置於蓋板130的按壓面130a上，用於防止手指F的指紋在接觸按壓面130a後產生髒汙。訊號處理單元190設置於基板110上且可透過連接件C與影像擷取元件120電性連接，經由訊號處理單元190的運算處理，影像擷取元件120接收的指紋資訊可被判讀。在本實施例中，連接件C可為可撓性的排線，然而本新型創作不以此為限。

請參考圖1A及1B，在本實施例中，手指F按壓於光束圖案S上，被手指F的指紋反射的光束L2依序穿過蓋板130、油墨層150、顯示元件140d、抗反射層160、空氣層170以及至少一鏡頭122，以傳遞至影像擷取元件120。在本實施例中，光束圖案S1可呈環形設置，其中光束圖案S1的中央區域可為黑色畫面，光束圖案S1的環形區域發出光束L1環繞上述中央區域。在本實施例中，顯示元件140d發出的光束圖案S1照射於手指F的指紋而被反射，紀錄有指紋資訊的光束L2再次通過顯示元件140d，其中光束L2通過的區域可為上述環形區域或/及中央區域，然而本新型創作不以此為限，在其他實施例中光束L2通過的區域也可為不同於環形區域與中央區域的其他區域。在本實施例中，光束圖案S1的環形區域發出的光束L1的亮度、波長可依實際需求調整。另外，光束圖案S的形狀也不限定為具有半徑的圓狀環形，也可為矩形狀環形、三角狀環形或其他合適的形狀的環形。光束圖案S的尺寸大小、環形寬度及位置也可依據需求調整，本新型創作不加以限定。也就是說，當指紋辨識模組100欲執行指紋辨識時，顯示元件140d將顯示畫面切換為特定的光束圖案S，而在光束圖案S的其他顯示區域顯示黑色畫面。據此，顯示元件140d僅需發出環形區域的光束L1進行指紋辨識之用，而其他顯示區域均為黑色畫面，即可達到良好辨識能力，也可達到省電節能之功效。

在本實施例中，在指紋辨識模組100進行指紋辨識前，顯示面板140d可顯示任意一種形狀的預設圖案，以提醒使用者的手指F需置放於上述預設圖案的所在位置。當手指F觸摸在上述預設圖案的所在位置上時，可例如但不限定透過位於蓋板130上的觸控陣列觸發顯示元件140d，使顯示元件140d的顯示畫面由上述預設圖案變更為光束圖案S，始可進行指紋辨識。然而，本新型創作不以此為限，在其他實施例中，上述預設圖案可相同於光束圖案S，或是顯示元件140d不顯示上述預設圖案，而是直接透過手指F觸發觸控陣列，進而使顯示元件140d顯示光束圖案S。

在本新型創作的其他實施例中，光束圖案S2也可呈圓形設置，其中光束圖案S2內各個位置的亮度實質上相同。也就是說，光束圖案S2為亮度均一且圓形設置的光束圖案S2，光束圖案S2所發出的光束L1的每一個之亮度實質上相同。也就是說，顯示元件140d顯示的光束圖案S2照射於手指F的指紋而被反射，紀錄有指紋資訊的光束L2再次通過顯示元件140d，其中光束L2通過的區域可為上述圓形設置的光束圖案S2的區域，然而本新型創作不以此為限，在其他實施例中光束L2通過的區域也可為不同於上述圓形設置的光束圖案S2的其他區域。在本實施例中，光束圖案S2的環形區域發出的光束L1的亮度、波長可依實際需求調整。另外，光束圖案S2的形狀也不限定僅為圓形，也可為矩形、三角或其他合適的形狀。光束圖案S2的尺寸大小及位置可依據需求調整，本新型創作不加以限定。

圖2是本新型創作的另一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。在本實施例的指紋辨識模組200與圖1A的指紋辨識模組100類似，以下就圖2的指紋辨識模組200與圖1A的指紋辨識模組100的差異處加以說明，便不再重述指紋辨識模組200與指紋辨識模組100相同或相似處。在本實施例中，指紋辨識模組200不具有顯示元件140d。在本實施例中，指紋辨識模組200包括至少一發光元件140。至少一發光元件140設置於基板110上方，且位於影像擷取元件120旁。在本實施例中，至少一發光元件140設置於影像擷取元件120的相對兩側之至少一側，用以發出光束L1。至少一發光元件140例如是發光二極體(Light-emitting diode；LED)，但本新型創作不以此為限。至少一發光元件140所發出的光束L1可為可見光束、紅外光束或其組合，但本新型創作不以此為限。

在本實施例中，指紋辨識模組200還包括至少一導光元件210。至少一導光元件210設置於基板110上方，且位於蓋板130與至少一發光元件140之間。在本實施例中，至少一導光元件210位於至少一發光元件140上方，由至少一發光元件140發出的光束L1進入至少一導光元件210，以將光束L1引導至蓋板130的按壓面130a。導光元件210可以是玻璃基板或塑膠基板或其組合，但本新型創作不以此為限。在本實施例中，至少一發光元件140發出的光束L1於蓋板130的按壓面130a形成的光束圖案S不加以限定，只需於按壓面130a形成均勻的光束圖案S即可。

圖3是本新型創作的又一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。在本實施例的指紋辨識模組300與圖2的指紋辨識模組200類似，以下就圖3的指紋辨識模組300與圖2的指紋辨識模組200的差異處加以說明，便不再重述指紋辨識模組300與指紋辨識模組200相同或相似處。在本實施例中，指紋辨識模組300不具有導光元件210。在本實施例中，指紋辨識模組300包括至少一遮光元件220。至少一遮光元件220設置於基板110上方，且位於至少一發光元件140與影像擷取元件120之間。在本實施例中，遮光元件220用以遮蔽至少一發光元件140的散射光或/及被手指F的指紋反射的散射光，以防止上述散射光進入影像擷取元件120而影響指紋辨識的結果。在本實施例中，遮光元件220可為反射材料，例如是銀、銅、金、鎳、鋁及鉻等金屬或其他金屬材料。然而本新型創作不以此為限，遮光元件220也可為吸光材料，例如黑色油墨或有機材質。

圖4是本新型創作的再一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。在本實施例的指紋辨識模組400與圖2及3的指紋辨識模組200及300類似，以下就圖4的指紋辨識模組400與圖2及3的指紋辨識模組200及300的差異處加以說明，便不再重述指紋辨識模組400與指紋辨識模組200及300相同或相似處。在本實施例中，指紋辨識模組400同時包括至少一導光元件210以及至少一遮光元件220，至少一遮光元件220相對於至少一導光元件210較鄰近於影像擷取元件120。

圖5是本新型創作的一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。在本實施例的指紋辨識模組500與圖2的指紋辨識模組200類似，以下就圖5的指紋辨識模組500與圖2的指紋辨識模組200的差異處加以說明，便不再重述指紋辨識模組500與指紋辨識模組200相同或相似處。在本實施例中，至少一導光元件210設置於基板110上方，且位於至少一發光元件140與影像擷取元件120之間。

綜上所述，本新型創作的一實施例之指紋辨識模組，其包括可發出特定光束圖案的顯示元件，其中光束圖案於手指的按壓面可形成亮度均一的環形、圓形或其他合適的圖案，可達到良好的指紋辨識能力，亦可降低指紋辨識模組處理過於複雜的光束圖案之負擔。在新型創作的其他實施例中之指紋辨識模組，其包括位於影像擷取元件旁的至少一發光元件，或選擇性地具有至少一導光元件與至少一遮光元件。另外，在顯示區內還設置油墨層，可遮蔽指紋辨識模組內部的光學元件被觀察者所看到，以進一步提升指紋辨識模組的外表美觀。本新型創作於顯示區內設置油墨層，不影響同樣位於顯示區內的影像擷取元件接收光束訊號，可實現美觀且辨識品質佳的指紋辨識模組。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400、500‧‧‧指紋辨識模組 110‧‧‧基板 120‧‧‧影像擷取元件 122‧‧‧鏡頭 130‧‧‧蓋板 130a‧‧‧按壓面 130b‧‧‧下表面 140‧‧‧發光元件 140d‧‧‧顯示元件 150‧‧‧油墨層 160‧‧‧抗反射層 170‧‧‧空氣層 180‧‧‧防汙層 190‧‧‧訊號處理單元 210‧‧‧導光元件 220‧‧‧遮光元件 AA‧‧‧顯示區 C‧‧‧連接件 F‧‧‧手指 L1、L2‧‧‧光束 S、S1、S2‧‧‧光束圖案

圖1A是本新型創作的一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。 圖1B為圖1A之指紋辨識模組之按壓面上的光束圖案的上視示意圖。 圖2是本新型創作的另一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。 圖3是本新型創作的又一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。 圖4是本新型創作的再一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。 圖5是本新型創作的一實施例的指紋辨識模組的剖面示意圖。

Claims (14)

1. 一種指紋辨識模組，用以感測一手指的一指紋，具有一顯示區，包括： 一基板； 一影像擷取元件，設置於該基板上方且位於該顯示區； 一蓋板，具有供該手指按壓的一按壓面，其中該影像擷取元件位於該蓋板與該基板之間； 至少一發光元件，用以發出一光束，其中該光束傳遞至該蓋板的該按壓面上形成一光束圖案，該光束圖案位於該顯示區；以及 一油墨層，形成於該蓋板下方且位於該顯示區，其中該手指按壓於該光束圖案上，該光束依序被該手指的該指紋反射、穿過該油墨層，以傳遞至該影像擷取元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該至少一發光元件為一顯示元件，設置於該蓋板與該影像擷取元件之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述的指紋辨識模組，其中該光束圖案呈環形設置。
4. 如申請專利範圍第2項所述的指紋辨識模組，其中該光束圖案呈圓形設置，該光束圖案內各個位置的亮度實質上相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該至少一發光元件設置於該基板上方，且位於該影像擷取元件旁。
6. 如申請專利範圍第5項所述的指紋辨識模組，還包括至少一導光元件，設置於該基板上方，且位於該蓋板與該至少一發光元件之間。
7. 如申請專利範圍第5項所述的指紋辨識模組，還包括至少一導光元件，設置於該基板上方，且位於該至少一發光元件與該影像擷取元件之間。
8. 如申請專利範圍第5項所述的指紋辨識模組，還包括至少一遮光元件，設置於該基板上方，且位於該至少一發光元件與該影像擷取元件之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述的指紋辨識模組，還包括至少一遮光元件，設置於該基板上方，且位於該至少一發光元件與該影像擷取元件之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，還包括一抗反射層，設置於該蓋板下方。
11. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，其中該蓋板與該影像擷取元件之間具有一空氣層。
12. 如申請專利範圍第1項所述的指紋辨識模組，還包括一防汙層，設置於該蓋板的該按壓面上。
13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的指紋辨識模組，其中該影像擷取元件還包括至少一鏡頭，該光束穿過該至少一鏡頭以傳遞至該影像擷取元件。
14. 如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的指紋辨識模組，還包括一訊號處理單元，設置於該基板上且與該影像擷取元件電性連接。