本实用新型是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种指纹辨识模组。
背景技术：
指纹辨识装置常装设在具有显示元件的电子产品（例如：智能型手机、平板计算机等）中。一般而言，指纹辨识装置可分为内建式与非内建式。内建式的指纹辨识装置整合在显示元件内，但指纹辨识装置的设置确使显示元件的布局（layout）复杂，且会降低显示元件的分辨率。非内建式的指纹辨识装置设置在显示元件下方，但非内建式的指纹辨识装置的感测面积小。此外，无论是内建式或非内建式的指纹辨识装置，其皆是利用显示元件（例如：有机发光二极管显示面板）发出的显示光束照射指纹，进而完成指纹辨识，因此，指纹辨识必须在显示元件具有非黑画面的情况下方能进行。
技术实现要素：
本实用新型提供一种指纹辨识装置，性能佳。
本实用新型的一种指纹辨识装置，用以感测指纹。指纹辨识装置包括显示元件、第一透光基材、多个感光结构、第一导光结构以及光源。显示元件具有多个画素区以及位于多个画素区之间的多个穿透区。第一透光基材具有多个感光区以及位于多个感光区之间的多个出光区。多个感光结构分别设置于第一透光基材的多个感光区。第一透光基材设置于多个感光结构与第一导光结构之间。光源设置于第一透光基材旁，且用以发出光束。光束依序被第一导光结构引导以由第一透光基材的出光区向显示元件传递、穿过显示元件的一个穿透区、被指纹漫射、穿过显示元件的另一个穿透区，以传递至感光结构。
在本实用新型的一实施例中，上述的显示元件具有显示面，第一透光基材的各出光区与对应之显示元件的穿透区沿着第一斜向方向排列，第一斜向方向与显示面的法线方向具有夹角α1，而0o<α1<90o。
在本实用新型的一实施例中，上述的显示元件具有显示面，显示元件的各穿透区与对应的感测结构沿着第二斜向方向排列，第二斜向方向与显示面的法线方向具有夹角β1，而0o<β1<90o。
在本实用新型的一实施例中，上述的显示元件具有显示面，第一透光基材的各出光区与对应之显示元件的穿透区沿着第一斜向方向排列。显示元件的各穿透区与对应的感测结构沿着第二斜向方向排列，而第一斜向方向与第二斜向方向交错。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括准直元件。准直元件设置于显示元件与感光结构之间。准直元件具有在第三斜向方向上延伸的多个第一光通道以及在第四斜向方向上延伸的多个第二光通道。第三斜向方向与第四斜向方向交错。各第一光通道的两端旁分别设有相对应的第一透光基材的一个出光区与显示元件的一个穿透区。各第二光通道的两端旁分别设有相对应的显示元件的一个穿透区与一个感光结构。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一透光基材具有相对的第一表面与第二表面，多个感光结构设置于第一透光基材的第一表面，而第一导光结构设置于第一透光基材的第二表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括反射层。第一导光结构设置于多个感光结构与反射层之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括第二透光基材。第二透光基材具有第一表面、相对于第一表面的第二表面以及连接于第一表面与第二表面之间的侧面。光束依序由第二透光基材的侧面进入第二透光基材中，而第一透光基材设置于第二透光基材的第一表面上。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括第一黏着层，连接于第一透光基材与第二透光基材的第一表面之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一导光结构设置于第二透光基材的第二表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括反射层，其中第一导光结构设置于第二透光基材的第二表面与反射层之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的第一导光结构设置于第二透光基材的第一表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括反射层，设置于第二透光基材的第二表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括第二导光结构，其中第一导光结构及第二导光结构设置于第二透光基材的第一表面及第二透光基材的第二表面。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括反射层，设置于第二透光基材的第二表面，其中第二导光结构设置于第二透光基材与反射层之间。
在本实用新型的一实施例中，上述的指纹辨识装置还包括第二黏着层，连接于显示元件与第一透光基材之间。
在本实用新型的一实施例中，被上述的第一导光结构引导且未穿过显示元件的光束的传递方向与显示面的法线方向夹有角度γ，而30o≤γ≤85o。
基于上述，在本实用新型一实施例中，将另外制作的感光结构设置在显示元件下方，因而能在不影响显示元件的分辨率下，实现具有全屏感测区的指纹辨识装置。此外，多个感光结构与第一透光基材可视为一个光电式传感器，用以照射指纹的光束系由设置在光电式传感器旁的光源所提供，且光源所发出的光束是利用光电式传感器的第一透光基材来传递；因此，指纹辨识装置能够在显示元件显示黑画面时（或者说，不显示时）进行指纹辨识。
为让本实用新型的上述特征和优点能还明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图2为本实用新型第二实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图3为本实用新型第三实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图4为本实用新型第四实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图5为本实用新型第五实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图6为本实用新型第六实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图7为本实用新型第七实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图8为本实用新型第八实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图9为本实用新型第九实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图10为本实用新型第十实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图11为本实用新型第十一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图12为本实用新型第十二实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图13为本实用新型第十三实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图14为本实用新型第十四实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图15为本实用新型第十五实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
图16为本实用新型第十六实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。
其中：
100、100A～100O：指纹辨识装置；
110b：穿透区；
110：显示元件；
110c：显示面；
110a：画素区；
110d：背面；
112：画素；
190：第二透光基材；
120：第一透光基材；
190a：第一表面；
120a：感光区；
190b：第二表面；
120b：出光区；
190c：侧面；
120c：第一表面；
192：第二导光结构；
120d：第二表面；
AD1：第一黏着层；
120e：侧面；
AD2：第二黏着层；
130：感光结构；
d1：第一斜向方向；
140：第一导光结构；
d2：第二斜向方向；
150：光源；
d3：第三斜向方向
160：盖板
d4：第四斜向方向；
162：按压面；
F：指纹；
170：准直元件；
k、x1、x2：方向；
172：第一光通道；
L：光束；
174：第二光通道；
N：法线方向；
180：反射层；
α1、β1、α2、β2、γ：夹角。
具体实施方式
现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于所附图式中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为本实用新型第一实施的 指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1，指纹辨识装置100用以感测指纹F。指纹辨识装置100包括显示元件110、第一透光基材120、多个感光结构130、第一导光结构140及光源150。显示元件110具有多个画素区110a及位于多个画素区110a之间的多个穿透区110b。在本实施例中，显示元件110包括多个画素112，各画素112包括薄膜晶体管（未绘示）以及与薄膜晶体管电性连接的画素电极（未绘示），多个画素112所占的区域即为显示元件110的多个画素区110a。显示元件110还包括与薄膜晶体管电性连接的驱动线路（例如：资料线、扫描线等；未绘示）。驱动线路的至少一部分不透光，不透光的至少一部分的驱动线路与多个画素112之间的区域可以是多个穿透区110b。举例而言，在本实施例中，显示元件110可以是有机发光二极管显示面板（organic light emitting display；OLED）或是其他可用的显示面板等等，但本实用新型不以此为限。
第一透光基材120具有多个感光区120a以及多个出光区120b。多个感光结构130分别设置于第一透光基材120的多个感光区120a。多个出光区120b位于多个感光区120a之间。在本实施例中，多个感光结构130可形成在第一透光基材120上，而多个感光结构130与第一透光基材120可视为一个光电式传感器（photoelectronic sensor）。举例而言，在本实施例中，第一透光基材120的材质是玻璃，而多个感光结构130与第一透光基材120可视为一个玻璃基底传感器（glass based sensor）。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，第一透光基材120的材质也是其它种类的透光材料，例如：聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）、聚碳酸酯（polycarbonate；PC）等。另外，在本实施例中，多个感光结构130可以选择性地埋置于第一透光基材120内。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，多个感光结构130也可以略微凸出于第一透光基材120。
显示元件110具有显示面110c，显示面110c具有法线方向N。在本实施例中，第一透光基材120的各出光区120b与对应之显示元件110的一个穿透区110b可沿着第一斜向方向d1排列。换句话说，多个感光结构130在方向x1上排列，相邻两个感光结构130之间的一个出光区120b在方向x1上具有第一宽度中心；多个画素112在与方向x1平行的方向x2上排列，分别位于所述相邻两个感光结构130上方的相邻两个画素112之间的一个穿透区110b在方向x2上具有第二宽度中心，通过所述第一宽度中心与所述第二宽度中心的参考直线（未绘示）与显示面110c的法线（未绘示）交错。
本实施例中，显示元件110的各穿透区110b与对应的一个感测结构130沿着第二斜向方向d2排列，第二斜向方向d2与第一斜向方向d1及法线方向N交错。换句话说，多个感光结构130在方向x1上排列，相邻两个感光结构130之间的一个出光区120b在方向x1上具有第一宽度中心，位于所述出光区120b下方的一个感光结构130在方向x1上具有第三宽度中心，通过所述第一宽度中心与所述第三宽度中心的参考直线（未绘示）与显示面110c的法线（未绘示）交错。在本实施例中，第一斜向方向d1与显示面110c的法线方向N具有夹角α1，而0o<α1<90o。第二斜向方向d2与显示面110c的法线方向N具有夹角β1，而0o<β1<90o。夹角α1与夹角β1可相等或不相等。
第一透光基材120设置于多个感光结构130与第一导光结构140之间。第一导光结构140用以引导光束L分散至指纹F各处。举例而言，被第一导光结构140引导且未穿过显示元件110的光束L的传递方向k与显示元件110之显示面110c的法线方向N夹有角度γ，而30o≤γ≤85o，但本实用新型不以此为限。在本实施例中，第一导光结构140可以是多个光学微结构（例如：多个微菱镜柱），但本实用新型不限于此，在其它实施例中，第一导光结构140也可以是光栅（grating）或其它适当种类的导光结构。
第一透光基材120具有第一表面120c、相对于第一表面120c的第二表面120d以及连接于第一表面120c与第二表面120d之间的侧面120e。多个感光结构130设置于第一透光基材120的第一表面120c。在本实施例中，第一导光结构140可以选择性地设置于第一透光基材120的第二表面120d。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，第一导光结构140也可设置于其它适当位置，以下将于后续段落配合其它图式举例说明之。
在本实施例中，指纹辨识装置100还包括第二黏着层AD2。第二黏着层AD2连接于显示元件110与第一透光基材120之间。多个感光结构130与第一透光基材120构成的光电式传感器利用第二黏着层AD2贴合于显示元件110的背面110d。举例而言，第二黏着层AD2可以是光学胶（optically clear adhesive；OCA），但本实用新型不以此为限。
在本实施例中，指纹辨识装置100还可包括盖板160。盖板160设置于显示元件110的显示面110c上。盖板160用以保护其下方的构件（例如：显示元件110、感光结构130等），并提供一个按压面162。按压面162用以供使用者的手指的指纹F按压。盖板160的材质的选用以具有高穿透率及足够的刚性为佳。举例而言，在本实施例中，盖板160的材质可以是玻璃，但本实用新型不以此为限。
光源150设置于第一透光基材120旁，且用以发出光束L。在本实施例中，光束L自第一透光基材120的侧面120e进入第一透光基材120，而传递至第一导光结构140。传递至第一导光结构140的光束L被第一导光结构140引导，以由第一透光基材120的出光区120b向显示元件110的穿透区110b传递。接着，光束L穿过显示元件110的穿透区110b、穿过盖板160、被指纹F漫射、穿过显示元件110的另一穿透区110b，以传递至感光结构130。藉此，感光结构130能取得指纹F的影像，而进行指纹辨识。在本实施例中，光源150可以是发光二极管（LED）或其它适当光源。光源150所发出的光束L例如是可见光、红外光、具有其它适当波长范围的光束、或以上至少两者的组合。
在本实施例中，感光结构130与显示元件110分别制作。亦即，感光结构130非内建于显示元件110。将另外制作的感光结构130设置在显示元件110下方，能在不影响显示元件110分辨率的前提下，实现具有全屏感测区（full sensing area）的指纹辨识装置100。此外，在本实施例中，用以供指纹F漫射之光束L的光源150电性独立于显示元件110，因此，在显示元件110显示黑画面时（或者说，不显示时），指纹辨识装置100仍能进行指纹辨识。
再者，于本实施例中，第一导光结构140能引导光束L通过在第一斜向方向d1上排列的出光区120b与穿透区110b，进而使光束L照射至指纹F各处。藉此，光束L照射指纹F的面积能增加。光束L被指纹F漫射后大致上沿着与法线方向N交错的方向（例如：第二斜向方向d2的反方向）传递。在本实施例中，由于显示元件110的穿透区110b与感光结构130在与法线方向N交错的第二斜向方向d2上排列，因此，被指纹F漫射的大部分光束L能通过穿透区110b而被感光结构130所接收。藉此，感光结构130接收的光束L的强度增加，而有助于提升指纹辨识装置100的取像质量。
图2为本实用新型第二实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1及图2，第二实施例之指纹辨识装置100A与第一实施例之指纹辨识装置100类似，两者的差异在于：第二实施例的指纹辨识装置100A还包括准直元件170。以下主要说明指纹辨识装置100A与指纹辨识装置100的差异处，两者相同或相似处，请参照前述说明。
请参照图2，指纹辨识装置100A还包括准直元件170。准直元件170设置于显示元件110与多个感光结构130之间。准直元件170具有在第三斜向方向d3上延伸的多个第一光通道172以及在第四斜向方向d4上延伸的多个第二光通道174。各第一光通道172的两端旁分别设有相对应的第一透光基材120的一个出光区120b与显示元件110的一个穿透区110b。各第二光通道174的两端旁分别设有相对应的显示元件110的一个穿透区110b与一个感光结构130。
在本实施例中，第三斜向方向d3与显示面110c的法线方向N具有夹角α2，而0o<α2<90o。第四斜向方向d4与显示面110c的法线方向N具有夹角β2，而0o<β2<90o。夹角α2与夹角β2可相等或不相等。
在本实施例中，第一光通道172与第二光通道174可以是互相交叉且互相连通。然而，本实用新型不限于此，在其它实施例中，第一光通道172与第二光通道174也可以是彼此分离而不互相连通。
在本实施例中，自侧面120e进入第一透光基材120的光束L依序被第一导光结构140引导，穿过第一透光基材120的出光区120b、透过第一光通道172传递至显示元件110的穿透区110b、穿过盖板160、被指纹F漫射、再度穿过盖板160、穿过显示元件110的另一穿透区110b，透过第二光通道174传递至感光结构130。藉此，感光结构130能取得指纹F的影像，而进行指纹辨识。藉由准直元件170的第一光通道172及第二光通道174，指纹辨识装置100A能还进一步地改善串音（cross talk）问题。
图3为本实用新型第三实施例之指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图1及图3，第三实施例的指纹辨识装置100B与第一实施例的指纹辨识装置100类似，两者的差异在于：第三实施例的指纹辨识装置100B还包括反射层180。以下主要说明指纹辨识装置100B与指纹辨识装置100的差异处，两者相同或相似处，请参照前述说明。请参照图3，指纹辨识装置100B还包括反射层180。第一导光结构140设置于多个感光结构130与反射层180之间。在本实施例中，第一导光结构140设置于第一透光基材120与反射层180之间。透过反射层180的设置，照射至指纹F之光束L的强度能提升，进而提升指纹辨识装置100B的取像质量。
图4为本实用新型第四实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图2及图4，第四实施例的指纹辨识装置100C与第二实施例之指纹辨识装置100A类似，两者的差异在于：第四实施例的指纹辨识装置100C还包括反射层180。以下主要说明指纹辨识装置100C与指纹辨识装置100A的差异处，两者相同或相似处，请参照前述说明。请参照图4，指纹辨识装置100C还包括反射层180。第一导光结构140设置于多个感光结构130与反射层180之间。在本实施例中，第一导光结构140设置于第一透光基材120与反射层180之间。透过反射层180的设置，照射至指纹F之光束L的量能提升，进而提升指纹辨识装置100C的取像质量。
图5为本实用新型第五实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。第五实施例的指纹辨识装置100D与第一实施例的指纹辨识装置100类似，两者的差异在于：第五实施例的指纹辨识装置100D还包括第二透光基材190及第一黏着层AD1。以下主要说明指纹辨识装置100D与指纹辨识装置100的差异处，两者相同或相似处，请参照前述说明。
请参照图5，指纹辨识装置100D还包括第二透光基材190。第二透光基材190具有第一表面190a、相对于第一表面190a的第二表面190b以及连接于第一表面190a与第二表面190b之间的侧面190c。指纹辨识装置100D还包括第一黏着层AD1。第一黏着层AD1连接于第一透光基材120与第二透光基材190的第一表面190a之间，以将第一透光基材120贴合在第二透光基材190的第一表面190a上。第一导光结构140设置于第二透光基材190的第二表面190b。在本实施例中，第二黏着层AD2例如是光学胶，但本实用新型不以此为限。
在本实施例中，光束L自第二透光基材190的侧面190c进入第二透光基材120。接着，光束L依序传递至第一导光结构140，被第一导光结构140引导，穿过第二透光基材190，以由第一透光基材120的出光区120b向显示元件110的穿透区110b传递。然后，光束L穿过显示元件110的穿透区110b、穿过盖板160、被指纹F漫射、再度穿过盖板160、穿过显示元件110的另一穿透区110b，以传递至感光结构130。藉此，感光结构130能取得指纹F的影像，而进行指纹辨识。值得一提的是，透过第二透光基材190的导光作用，传递至第一透光基材120之各出光区120b的光束L的强度可还为一致，进而使照射指纹F各处的光束L的强度还为一致，以提升指纹辨识装置100D的取像质量。
图6为本实用新型第六实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图5及图6，第六实施例的指纹辨识装置100E与第五实施例之指纹辨识装置100D类似，两者的差异在于：第六实施例的指纹辨识装置100E还包括准直元件170。准直元件170的结构以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照图6及前述说明，于此便不再重述。
图7为本实用新型第七实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图5及图7，第七实施例之指纹辨识装置100F与第五实施例的指纹辨识装置100D类似，两者的差异在于：第七实施例的指纹辨识装置100F还包括反射层180。第一导光结构140设置于第二透光基材190的第二表面190b与反射层180之间。指纹辨识装置100F与指纹辨识装置100D相同或相似处，请参照前述说明，于此便不再重述。
图8为本实用新型第八实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图7及图8，第八实施例的指纹辨识装置100G与第七实施例的指纹辨识装置100F类似，两者的差异在于：第八实施例的指纹辨识装置100G还包括准直元件170。准直元件170的结构以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照图8及前述说明，于此便不再重述。
图9为本实用新型第九实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图5及图9，第九实施例的指纹辨识装置100H与第五实施例的指纹辨识装置100D类似，两者的差异在于：指纹辨识装置100H的第一导光结构140的位置与指纹辨识装置100D的第一导光结构140的位置不同。请参照图9，在本实施例中，第一导光结构140设置于第二透光基材190的第一表面190a。指纹辨识装置100H与指纹辨识装置100D相同或相似处，请参照前述说明，于此便不再重述。
图10为本实用新型第十实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图9及图10，第十实施例的指纹辨识装置100I与第九实施例的指纹辨识装置100H类似，两者的差异在于：第十实施例的指纹辨识装置100I还包括准直元件170。准直元件170的结构、作用以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照图10及前述说明，于此便不再重述。
图11为本实用新型第十一实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图9及图11，第十实施例的指纹辨识装置100J与第九实施例的指纹辨识装置100H类似，两者的差异在于：第十一实施例的指纹辨识装置100J还包括反射层180。请参照图11，在本实施例中，反射层180设置于第二透光基材190的第二表面190b。指纹辨识装置100J与指纹辨识装置100H相同或相似处，请前述说明，于此便不再重述。
图12为本实用新型第十二实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图11及图12，第十二实施例的指纹辨识装置100K与第十一实施例的指纹辨识装置100J类似，两者的差异在于：第二实施例的指纹辨识装置100K还包括准直元件170。准直元件170的结构、作用以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照前述说明，于此便不再重述。
图13为本实用新型第十三实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图9及图13，第十三实施例的指纹辨识装置100L与第九实施例的指纹辨识装置100H类似，两者的差异在于：指纹辨识装置100L还包括第二导光结构192，设置于第二透光基材190的第二表面190b。指纹辨识装置100L与指纹辨识装置100H相同或相似处，请参照前述说明，于此便不再重述。
图14为本实用新型第十四实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图13及图14，第十四实施例的指纹辨识装置100M与第十三实施例的指纹辨识装置100L类似，两者的差异在于：第十四实施例的指纹辨识装置100M还包括准直元件170。准直元件170的结构、作用以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照图14及前述说明，于此便不再重述。
图15为本实用新型第十五实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图13及图15，第十五实施例的指纹辨识装置100N与第十三实施例的指纹辨识装置100L类似，两者的差异在于：第十五实施例的指纹辨识装置100N还包括反射层180。请参照图15，在本实施例中，反射层180设置于第二透光基材190的第二表面190b，而第二导光结构192设置于第二透光基材190与反射层180之间。
图16为本实用新型第十六实施例的指纹辨识装置的剖面示意图。请参照图15及图16，第十六实施例的指纹辨识装置100O与第十五实施例的指纹辨识装置100N类似，两者的差异在于：第十六实施例的指纹辨识装置100N还包括准直元件170。准直元件170的结构、作用以及准直元件170与其它构件的相对位置，请参照图16及前述说明，于此便不再重述。
综上所述，在本实用新型一实施例中，将另外制作的感光结构设置在显示元件下方，因而能在不影响显示元件的分辨率下，实现具有全屏感测区的指纹辨识装置。此外，多个感光结构与第一透光基材可视为一个光电式传感器，用以照射指纹的光束系由设置在光电式传感器旁的光源所提供，且光源所发出的光束是利用光电式传感器之第一透光基材来传递；因此，指纹辨识装置能够在显示元件显示黑画面时（或者说，不显示时）进行指纹辨识。
虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的还动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。