本發(fā)明是關(guān)于一種指紋辨識裝置，特別是關(guān)于一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的光學(xué)式指紋辨識系統(tǒng)或裝置，為了能夠獲得指紋的影像，通常在裝置內(nèi)加上一個成像系統(tǒng)(imagesystem)。而且，由于傳統(tǒng)裝置的使用/占用空間大，能夠便利于使用一個正透鏡(positivelens)的方式在成像系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行成像。

然而，隨著指紋辨識系統(tǒng)或裝置日漸普及至現(xiàn)今大量使用的手持裝置或行動裝置，在手持裝置或行動裝置講究輕薄短小的現(xiàn)在，可供指紋辨識系統(tǒng)或指紋辨識裝置使用的空間非常的有限。

因此，若將指紋辨識系統(tǒng)或裝置應(yīng)用于空間較小的應(yīng)用裝置時，會因為物理限制而無法使用正透鏡成像的方法。

有鑒于此，本案將提出一種薄型化且具有高成像品質(zhì)的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，不但可將之應(yīng)用于薄型裝置、超薄型裝置、迷你型裝置、或是智慧型手持裝置等的有限空間之內(nèi)，更可增加指紋信號的對比，強(qiáng)化指紋特征點判別并降低指紋辨識的誤判率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其包括：透光層、光學(xué)膜、以及光學(xué)傳感元件，其中光學(xué)膜形成于透光層的第二表面,位于透光層與光學(xué)傳感元件之間，且光學(xué)膜與光學(xué)傳感元件可以相接觸，或是具有間距。另一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置則同樣包括：透光層、光學(xué)膜、以及光學(xué)傳感元件，其中光學(xué)膜形成于透光層的第一表面,使透光層位于光學(xué)膜與光學(xué)傳感元件之間，且透光層與光學(xué)傳感元件可以相接觸，或是具有間距。借本發(fā)明的實施，指紋辨識系統(tǒng)的制造無須復(fù)雜程序或制造設(shè)備，實施成本低廉；可節(jié)省使用空間，大幅提高應(yīng)用范圍；適合使用不同厚度的透光層；可以使入射至光學(xué)傳感元件的指紋信號具有空間特定角度的指向性，增加指紋信號的對比，強(qiáng)化指紋特征點判別并降低指紋辨識的誤判率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，用以感測或辨識指紋，并包括有：透光層，其為透光材質(zhì)所形成，具有相對的第一表面及第二表面；光學(xué)膜，形成于第二表面；以及光學(xué)傳感元件，與光學(xué)膜相鄰設(shè)置，其中指紋與上表面相接觸。

本發(fā)明又提供一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，用以感測或辨識指紋，并包括有：透光層，其為透光材質(zhì)所形成，具有相對的第一表面及第二表面；光學(xué)膜，形成于第一表面；以及光學(xué)傳感元件，與第二表面相鄰設(shè)置，其中指紋與光學(xué)膜相接觸。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜與該光學(xué)傳感元件間具有間距。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該透光層受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該透光層的厚度介于1微米～300微米，或是介于300微米～500微米之間。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜及該光學(xué)傳感元件之間，進(jìn)一步形成柱狀結(jié)構(gòu)層，該柱狀結(jié)構(gòu)層由具有多個柱狀通孔的不透光填充體所形成。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜使入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光的反射率大于25％。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜使入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光的反射率大于50％。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該傾斜入射光以-10度至+10度間的角度入射時，其對該光學(xué)膜的最大穿透率大于入射角為-80度至+80度間的角度入射時對該光學(xué)膜的最小穿透率的2倍以上。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該傾斜入射光以-10度至+10度間的角度入射時，其對該光學(xué)膜的最大穿透率大于入射角為-50度至+50度間的角度入射時對該光學(xué)膜的最小穿透率的2倍以上

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該第二表面與該光學(xué)傳感元件間具有一間距。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該透光層受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該透光層的厚度是介于1微米～300微米，或是介于300微米～500微米之間。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該第二表面及該光學(xué)傳感元件之間，進(jìn)一步形成柱狀結(jié)構(gòu)層，該柱狀結(jié)構(gòu)層由具有多個柱狀通孔的不透光填充體所形成。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該第二表面及該光學(xué)傳感元件之間，進(jìn)一步形成柱狀結(jié)構(gòu)層，該柱狀結(jié)構(gòu)層由具有多個二氧化硅(sio2)柱狀體所形成，且任兩個二氧化硅柱狀體間的空隙填有光吸收材質(zhì)。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜使入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光的反射率大于25％。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該光學(xué)膜使入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光的反射率大于50％。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該傾斜入射光以-10度至+10度間的角度入射時，其對該光學(xué)膜的最大穿透率大于入射角為-80度至+80度間的角度入射時對該光學(xué)膜的最小穿透率的2倍以上。

上述的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置，其中該傾斜入射光以-10度至+10度間的角度入射時，其對該光學(xué)膜的最大穿透率大于入射角為-50度至+50度間的角度入射時對該光學(xué)膜的最小穿透率的2倍以上

借由本發(fā)明的實施，至少可以達(dá)到下列進(jìn)步功效：

一、不須復(fù)雜程序，實施成本低廉。

二、大幅節(jié)省指紋辨識裝置的使用空間，可應(yīng)用于薄型裝置、超薄型裝置、迷你型裝置、或是智慧型手持裝置等的有限空間之內(nèi)，提高應(yīng)用范圍。

三、高解析度，可以正確判別及辨識指紋。

四、適合使用不同厚度的透光層。

五、可以使入射至光學(xué)傳感元件的指紋信號具有空間特定角度的指向性，增加指紋信號的對比，強(qiáng)化指紋特征點判別并降低指紋辨識的誤判率。

為使任何熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容并據(jù)以實施，且根據(jù)本說明書所揭露的內(nèi)容、權(quán)利要求及附圖，任何熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者可輕易地理解本發(fā)明相關(guān)的目的及優(yōu)點，因此將在實施方式中詳細(xì)敘述本發(fā)明的詳細(xì)特征以及優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1實施例中指紋信號的正向入射光及斜向入射光產(chǎn)生不同反射強(qiáng)度的示意圖。

圖3a為本發(fā)明實施例的一種結(jié)合有柱狀結(jié)構(gòu)層的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3b為本發(fā)明實施例的一種柱狀結(jié)構(gòu)層的示意圖。

圖3c為本發(fā)明實施例的另一種柱狀結(jié)構(gòu)層的示意圖。

圖4為圖3實施例中指紋信號的正向入射光及斜向入射光產(chǎn)生不同反射強(qiáng)度的示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例的另一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5實施例的具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置進(jìn)一步結(jié)合有柱狀結(jié)構(gòu)層的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例的一種光學(xué)膜對入射光線的穿透率與入射角的關(guān)系曲線示意圖。

【主要元件符號說明】

100：具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置

10：透光層11：第一表面

12：第二表面20：光學(xué)膜

30：光學(xué)傳感元件40：間距

50：柱狀結(jié)構(gòu)層51：柱狀通孔

52：不透光填充體61:二氧化硅柱狀體

62:光吸收材質(zhì)201:垂直入射光

202:傾斜入射光211:垂直反射光

212:傾斜反射光300:指紋

301:紋路凸部302:紋路凹部

imax:最大穿透率imin:最小穿透率

具體實施方式

請參考圖1所示，為實施例的一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100，其包括：透光層10；光學(xué)膜20；以及光學(xué)傳感元件30。

如圖1所示，具有相對的第一表面11及第二表面12的透光層10，可以為玻璃或其他透光材質(zhì)所形成的透光板或是透光膜，透光層10并且可以選擇為能受可見光、紅外光、或是紫外光所穿透。

在指紋辨識或是指紋偵測的應(yīng)用實施例中，透光層10的厚度可以選擇為介于1微米～300微米之間，或是介于300微米～500微米之間，其中微米＝μm，micro-meter。

如圖1及圖2所示，進(jìn)行指紋偵測或指紋辨識時，受辨識的指紋300，與至少一部份透光層10的第一表面11相接觸，此時由指紋300的至少紋路凸部301或至少紋路凹部302所反射的光線，便會穿透過透光層10而到達(dá)光學(xué)膜20。

再者，由指紋300所反射的光線包括有垂直入射光201及傾斜入射光202，其中垂直入射光201指由指紋300反射而垂直射至光學(xué)膜20的光線，傾斜入射光202則是指由指紋300反射而與垂直方向成一角度入射至光學(xué)膜20的光線。

如圖1及圖2所示，形成于透光層10第二表面12的光學(xué)膜20，則對由指紋300反射而照射至的光線進(jìn)行空間濾波，使得射至光學(xué)膜20的垂直入射光201大部份通過而到達(dá)光學(xué)傳感元件30，也就是說，只有一小部份的垂直入射光201被光學(xué)膜20反射成為垂直反射光211。

同時，光學(xué)膜20對由指紋300反射而照射至的光線進(jìn)行空間濾波，也使得射至光學(xué)膜20的傾斜入射光202大部分被光學(xué)膜20反射成為傾斜反射光212，而僅有極些微的部份可以抵達(dá)光學(xué)傳感元件30。

進(jìn)一步來說，在應(yīng)用實施例中，所形成的光學(xué)膜20可以選擇，使入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光202的反射率大于25％。

或是也可以選擇形成光學(xué)膜20，使得入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光202的反射率大于50％。

另一方面，如圖7所示，亦可以使所形成的光學(xué)膜20，在入射角為-10度至+10度間的傾斜入射光202入射時，其對光學(xué)膜20的最大穿透率imax大于入射角為-80度至+80度間的傾斜入射光202入射時對光學(xué)膜20的最小穿透率imin的2倍以上。

或是也可以使所形成的光學(xué)膜20，在入射角為-10度至+10度間的傾斜入射光202入射時，其對光學(xué)膜20的最大穿透率imax，大于入射角為-50度至+50度間的傾斜入射光202入射時對光學(xué)膜20的最小穿透率imin的2倍以上。

如此，便能夠大幅提高指紋信號的對比，強(qiáng)化指紋特征點判別并降低指紋辨識的誤判率。

光學(xué)膜20可以形成為鏡面或粗糙面，并可以對入射的光線進(jìn)行反射，而在光線經(jīng)過薄膜時，鏡面的光學(xué)膜20，可以對入射光202進(jìn)行往前或往后的鏡面反射(specularreflection)，粗糙面的光學(xué)膜20則可以對入射光202進(jìn)行多方向散射(lambertianscattering)。

進(jìn)一步來說，實施例的光學(xué)膜20具有特定波長的反射率，正向的反射率與斜向的反射率，為波長的函數(shù)，且工作波長的光波在正向時反射率小，在斜向時反射率大，如此即可減少雜訊光進(jìn)入光學(xué)傳感元件30。

在實施例中，光學(xué)膜20可以通過50％以上的垂直入射光201，即垂直反射光211的強(qiáng)度為垂直入射光201的強(qiáng)度的50％以下。同時50％以上的傾斜入射光202則受光學(xué)膜20所反射，即傾斜反射光212的強(qiáng)度為傾斜入射光202的強(qiáng)度的50％以上。

借由適當(dāng)?shù)倪x擇光學(xué)膜20的結(jié)構(gòu)，前述的50％可以提高為50％～99％之間，也就是，光學(xué)膜20可以通過50％～99％的垂直入射光201，同時50％～99％以上的傾斜入射光202則受光學(xué)膜20所反射。

如此，指紋300所反射的大角度的散射光，經(jīng)光學(xué)膜20反射后，便會降低其通過光學(xué)膜20的光量，有效降低其所造成的雜訊產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提升具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100中的光學(xué)傳感元件30所讀取到的指紋信號(光學(xué)信號)的對比度。

這樣，即可改善，甚至消除，因為指紋300的紋路圖案，即指紋300的至少紋路凸部301及至少紋路凹部302所反射的光信號產(chǎn)生的散射對光學(xué)傳感元件30所造成的模糊效應(yīng)。

接著，請參考如圖1及圖2所示，具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100的光學(xué)膜20與光學(xué)傳感元件30之間可以具有一間距40。

間距40的大小可視應(yīng)用需求而定，一般說來，間距40可以介于0mm至5mm之間；且間距40中可以僅填滿空氣，也可填入使指紋300反射的光線可以通過的光學(xué)膠。

接下來，請參考如圖3a所示，具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100的光學(xué)膜20與光學(xué)傳感元件30之間可以進(jìn)一步形成有柱狀結(jié)構(gòu)層50。

如圖3a及圖3b所示，柱狀結(jié)構(gòu)層50與光學(xué)傳感元件30相連接，并位于光學(xué)膜20與光學(xué)傳感元件30之間，且柱狀結(jié)構(gòu)層50可以是由具有多個柱狀通孔51的不透光填充體52所形成。

如此，穿透過透光層10及光學(xué)膜的光信號，一部分被柱狀結(jié)構(gòu)層50的不透光填充體52遮蔽，而剩下的部分則由柱狀結(jié)構(gòu)層50的柱狀通孔51通過，更進(jìn)一步地對傾斜入射光202進(jìn)行抑制或隔離，又再一次提升所讀取的指紋300的指紋信號(光學(xué)信號)的對比度。

再者，柱狀通孔51內(nèi)亦可以填充至少一種透光物質(zhì)，在柱狀通孔51仍可受指紋300反射的光線通過的狀況下，提高柱狀通孔51及整個柱狀結(jié)構(gòu)層50對外力的耐受程度。

至于柱狀通孔51的孔徑，則可以設(shè)定、選擇或形成使任何一個柱狀通孔51的孔徑形成為大于2μm,或是介于2μm及100μm之間。

而如圖3c所示，柱狀結(jié)構(gòu)層50亦可以由多個二氧化硅(sio2)柱狀體61所形成，且任兩個二氧化硅柱狀體61間的空隙填滿光吸收材質(zhì)62，另外亦可以選擇所使用的光吸收材質(zhì)62的透光率為0.01％～30％之間。

接下來，請參閱圖1至圖4所示，光學(xué)傳感元件30，用以接收指紋300的至少紋路凸部301及至少紋路凹部302所反射的指紋信號(光學(xué)信號)，并對接收的光信號進(jìn)行處理。

所述的光學(xué)傳感元件30可以是由至少一個光學(xué)傳感晶片(opticalsensorchip)所組成。

請參閱圖5所示，為實施例的另一種具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200，其同樣包括透光層10；光學(xué)膜20；以及光學(xué)傳感元件30。

如圖5所示，在實施例中，具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200的光學(xué)膜20設(shè)置或形成于透光層10的第一表面11上，光學(xué)膜20的光學(xué)特性為一種高反射率的薄膜，并且同樣具有對特定波長的反射率。所述高反射率是指反射率50％以上，而特定波長為指紋300所反射的指紋信號光學(xué)信號)的波長。

如圖5所示，將光學(xué)膜20設(shè)置或形成于透光層10的第一表面11，使得指紋300直接可以觸碰到光學(xué)膜20的表面，指紋300的紋路凸部301的信號會直接穿透光學(xué)膜20并進(jìn)入透光層10；而相對的，沒有觸碰到光學(xué)膜20表面的指紋300的紋路凹部302的信號，當(dāng)打到光學(xué)膜20時，則會因高反射率，而被反射掉，使整體指紋300的紋路凸部301與紋路凹部302的對比增強(qiáng)，而增加指紋信號的辨識度。

除了光學(xué)膜20設(shè)置或形成于透光層10的第一表面11之外，具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200的透光層10、光學(xué)膜20、光學(xué)傳感元件30及可以具有間距40的技術(shù)特征或連接關(guān)系，皆與具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100的透光層10、光學(xué)膜20、光學(xué)傳感元件30及間距40的技術(shù)特征或連接關(guān)系相同，于此不再贅述。

而如圖6所示，具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200的透光層10與光學(xué)傳感元件30之間也可以進(jìn)一步具有柱狀結(jié)構(gòu)層50。

此柱狀結(jié)構(gòu)層50與前述具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100的柱狀結(jié)構(gòu)層50的技術(shù)特征也相同，于此亦不再贅述。

總而言之，因為具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100或具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200，不僅不須復(fù)雜程序，實施成本低廉；大幅節(jié)省指紋辨識裝置的使用空間，可應(yīng)用于薄型裝置、超薄型裝置、迷你型裝置、或是智慧型手持裝置等的有限空間之內(nèi)，提高應(yīng)用范圍；又因具有光學(xué)膜20的空間濾波功效，可以對大角度的入射光進(jìn)行抑制或隔離，而可以大幅提升整體具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100或具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200所讀取的指紋信號(光學(xué)信號)的解析度及對比度，強(qiáng)化指紋特征點判別并降低指紋辨識的誤判率。

再進(jìn)一步結(jié)合柱狀結(jié)構(gòu)層50在光學(xué)傳感元件30與透光層10之間，則更可以增加對大角度的光信號的抑制或隔離的功效，更加提升整體具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置100或具有光學(xué)膜的薄型化指紋辨識裝置200所讀取的指紋信號(光學(xué)信號)的對比度。

惟上述各實施例是用以說明本發(fā)明的特點，其目的在使熟習(xí)該技術(shù)者能了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，而非限定本發(fā)明的專利范圍，故凡其他未脫離本發(fā)明所揭示的精神而完成的等效修飾或修改，仍應(yīng)包含在申請專利范圍中。