指纹感测模块的制作方法

本发明涉及一种感测装置，尤其涉及一种指纹感测模块。

背景技术：

在以往的身份辨识技术中，指纹辨识的方法例如是利用将手指按压墨水后转印到纸张上形成指纹图形，接着再利用光学扫描输入电脑作建档或比对。上述的指纹辨识方法具有无法即时处理的缺点，也无法符合现今社会中对于即时身份认证的需求。因此，电子指纹感应装置成为了目前科技发展的主流之一。

现有的电子指纹感测装置例如是藉由光源发出光束来照射手指表面，进而再藉由光学感测元件来感测自手指表面反射的光束。由于手指表面上的一点会将光束反射至感测元件的多个位置，因此感测元件上的一个位置会同时接收到多个手指表面的位置的影像，进而使感测元件感测到模糊的影像，同时也让感测元件容易误判。

技术实现要素：

本发明提供一种指纹感测模块，其可以更加准确的量测待测者的指纹影像。

本发明的实施例的指纹感测模块适于感测一待测者的手指的指纹。上述的指纹感测模块包括感测元件、光学盖板以及配置于光学盖板及感测元件之间的光学准直层。感测元件包括感测面，且光学准直层覆盖感测面。光学准直层包括多个遮光区以及多个透光区，每个透光区由部分这些遮光区包围。光学盖板配置于光学准直层上，且光学盖板适于接触待测者的手指，且光学盖板适于自待测者的手指传递感测光束至光学准直层，这些遮光区适于遮蔽部分感测光束，另一部分感测光束适于经由这些透光区传递至感测面。

在本发明的一实施例中，上述的感测元件还包括多个感测单元，这些感测单元排列于感测面，每个透光区对应于这些感测单元的其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的光学盖板的材质的折射率与这些透光区的材质的折射率相同。

在本发明的一实施例中，上述的这些遮光区及这些透光区沿着第一方向及第二方向在感测面上交替排列，第一方向垂直于第二方向，且第一方向与第二方向均垂直于感测面的法向量。

在本发明的一实施例中，上述的这些透光区在第一方向上的宽度小于等于该些感测单元在该第一方向上的宽度，该些透光区在该第二方向上的宽度小于等于该些感测单元在该第二方向上的宽度。

在本发明的一实施例中，上述的光学盖板还包括连接面以及接触面。接触面适于接触待测者的手指，连接面连接光学准直层，感测面连接光学准直层，且接触面、连接面及感测面互相平行。

在本发明的一实施例中，上述的光学准直层及光学盖板符合其中h₁和h₂各自为光学盖板以及光学准直层在平行于感测面的法向量的方向上的高度。

在本发明的一实施例中，上述的指纹感测模块还包括至少一发光单元，发光单元适于往待测者的手指的表面发出感测光束。

在本发明的一实施例中，上述的光学准直层还包括多个沿着感测面的法线方向堆叠的光学准直片，每个光学准直片包括多个透光部以及多个遮光部。每个透光部位于这些透光区的其中之一，每个遮光部位于这些遮光区的其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的指纹感测模块还包括多个遮光片，该些遮光片配置于该些光学准值片远离该光学盖板的一侧的该些遮光部上。

在本发明的一实施例中，上述的光学准直层的这些遮光区适于吸收感测光束。

基于上述，本发明的实施例的指纹感测模块因为具有光学准直层配置于光学盖板和感测元件之间，因此当待测者的手指放置于光学盖板上时，感测元件可以更准确的感测待测者的指纹影像。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1依照本发明的第一实施例的一种指纹感测模块的示意图以及局部放大示意图；

图2依照本发明的第一实施例的一种指纹感测模块的俯视示意图；

图3是依照本发明的第二实施例的一种指纹感测模块的局部放大示意图；

图4是依照本发明的其他实施例的一种指纹感测模块的局部放大示意图。

附图标记：

h1、h2：高度；

L₁、L₂、L₃：光束；

R_es：节距；

W、W1、W2：宽度；

d1：第一方向；

d2：第二方向；

50：待测者；

60：指纹；

62：波峰；

100指纹感测模块；

100A、100B：指纹感测模块；

110：感测元件；

111：感测面；

112：感测单元；

120：光学准直层；

120A、120B：光学准直层；

122：遮光区；

124：透光区；

126A、126B：光学准直片；

127A：遮光部；

127B：遮光层；

128A：透光部；

128B：透光片；

130：光学盖板；

131：连接面；

133：接触面；

140：发光单元。

具体实施方式

图1依照本发明的第一实施例的一种指纹感测模块的示意图以及局部放大示意图。请参照图1，指纹感测模块100适于感测待测者50的手指的指纹60，且指纹感测模块100包括感测元件110、光学盖板130以及配置于光学盖板130及感测元件110之间的光学准直层120。感测元件110包括感测面111，且光学准直层120覆盖感测面111。换句话说，在本实施例的指纹感测模块100中，光束适于自光学盖板130往感测元件110传递，且上述光束需经过光学准直层120方能传递至感测元件110。

本实施例的光学准直层120包括多个遮光区122以及多个透光区124，且每个透光区124由部分这些遮光区122包围，即每个透光区124的四周都有多个遮光区122相邻。

本实施例的光学盖板130配置于光学准直层120上，且光学盖板130适于接触待测者50的手指，进而让待测者50的指纹60可以按压于光学盖板130上。

本实施例的光学盖板130适于自待测者50的手指传递感测光束L₁、感测光束L₂及感测光束L₃至光学准直层120，且光学准直层120的这些遮光区122适于遮蔽部分感测光束(此处以感测光束L₂为例)，另一部分感测光束(此处以感测光束L₁及感测光束L₃为例)适于经由这些透光区124传递至感测面111。

在本实施例的指纹感测模块100中，由于光学准直层120的每个透光区124都有被遮光区122包围，因此包围透光区124的遮光区122可以控制其所包围的透光区124下的部分感测面111所接收的感测光束，并避免来自指纹60的其他地方的散射光束传递至上述的透光区124下的部分感测面111。换句话说，若感测光束以过大的入射角进入本实施例的光学准直层120，则光学准直层120的遮光区122会遮挡上述入射角过大的感测光束，进而使感测元件110可以更精确的接收来自指纹60的不同位置的影像，并提升指纹感测模块100的感测精度。进一步来说，待测者50的指纹60具有多个波峰62，本实施例的指纹感测模块100可以让每个透光区124下的感测面111接收到来自两个以下的指纹60的波峰62的感测光束L₁、感测光束L₃，进而让感测元件110可以感测到一个可以轻易辨析的指纹影像或指纹信息。

具体来说，请参照图1中的局部放大示意图，本实施例的感测元件110包括多个感测单元112，这些感测单元112排列于感测面111，每个透光区124对应于这些感测单元112的其中之一。换句话说，本实施例的透光区124覆盖于这些感测单元112上，进而让感测单元112可以经透光区124接收感测光束。另一方面，遮光区122可以避免感测单元112接收到来自较远区域的指纹60的感测光束，进而确保感测单元112可以接受到来自其正上方的邻近区域的指纹的感测光束，进而使指纹感测模块100可以精确的感测待测者50的指纹60的影像信号。

请参照图1，详细来说，本实施例的指纹感测模块100还包括发光单元140，发光单元140适于往待测者50的手指的表面(即指纹60)发出感测光束。本实施例的发光单元140例如适于往待测者50的指纹60发出波长位于可见光波段或不可见光波段的感测光束，而感测元件110适于接收波长与感测光束的波长相同或相近的光束。

进一步来说，本实施例的光学准直层120的遮光区122适于吸收感测光束，即遮光区122适于吸收波长与感测光束波长相同或相近的光束，进而让指纹感测模块100可以提供准确的指纹感测。

具体来说，上述实施例中的感测元件110例如是感光耦合元件(Charged-Coupled Device,CCD)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)等图像感测器，而感光单元112例如是上述图像感测器的感测像素，但本发明不限于此。在其他实施例中，这些感光单元112还可以紧密排列于光学准直层120所覆盖的感测面111，即本发明的实施例的光学准直层120可以与各种图像感测器搭配，并提供良好的指纹感测效果。

图2依照本发明的第一实施例的一种指纹感测模块的俯视示意图，其中为了清楚说明本实施例的各元件位置及相对关系，省略显示了指纹感测模块的光学盖板。请参照图2，在本发明的第一实施例中，光学准直层120的这些遮光区122及这些透光区124沿着第一方向d1、及第二方向d2在感测面111上交替排列，第一方向d1垂直于第二方向d2，且第一方向d1与第二方向d2均垂直于感测面111的法向量。换句话说，本实施例的每个透光区124在第一方向d1上均位于两个遮光区122之间，且每个透光区124在第二方向d2上均位于两个遮光区122之间，因此这些遮光区122和这些透光区124以棋盘式的排列方式排列。由于本实施例的光学准直层120的每个透光区124都被四个遮光区122包围，因此可以让感测光束更准确地自指纹60传递至感测面111，进而提供良好的指纹感测效果。

请参照图2，本实施例的发光单元140例如配置于光学准直层120、光学盖板130和感光元件110的两侧，但本发明不限于此。在其他实施例中，发光单元140还可以配置于光学准直层120、光学盖板130和感光元件110的角落、四周、或上述的组合。

另一方面，本实施例的光学盖板130的材质的折射率与光学准直层120的这些透光区124的材质的折射率相同，因此这些透光区124可以在光学准直层120和感测元件110之间提供良好地光学传递效果。

请参照图2，本实施例的这些透光区124在第一方向d1上的宽度W1小于等于感测单元112在第一方向d1上的宽度，且这些透光区124在第二方向d2上的宽度W2小于等于感测单元112在第二方向d2上的宽度。请再一并参照图1，因此，本实施例的指纹感测模块100的光学准直层120可以良好地与待测者50的指纹60宽度批配。进一步来说，本实施例的相邻二遮光区122之间的节距实质上相同于感测元件110的感测单元112欲解析的距离R_es(即所欲感测的指纹中相邻二波峰之间的宽度)，且本实施例的指纹感测模块100符合其中h₁为光学盖板130在平行于感测面111的法向量的方向上的高度，h₂为光学准直层120在平行于感测面111的法向量的方向上的高度，W为每个透光区124在垂直于感测面111的法向量的方向上的最小宽度。因此，本实施例的光学准直层120的遮光区122可以提供良好地遮光效果，避免大角度的散射光形成无用信息，进而提升指纹感测模块100的感测精度。

另一方面，本实施例的光学准直层120符合：其中h₁和h₂各自为光学盖板110以及光学准直层120在平行于感测面111的法向量的方向上的高度。因此，本实施例的指纹感测模块100的光学准直层120中的透光区124的大小可以良好地与所欲检测的指纹60宽度批配，进而提供良好的指纹检测效果。

请参照图1，在本实施例中，光学盖板130还包括连接面131以及接触面133。接触面133适于接触待测者50的手指，连接面131连接光学准直层120，光学准直层120与感测元件110的感测面111连接，且接触面133、连接面131及感测面111互相平行。因此，光学准直层120的这些遮光区122和透光区124沿着垂直于感测面111的法向量的方向交替排列于感测面111及连接面131之间，因此可以让感测面111上所感测到的感测光束准确对应到接触面133上的指纹60。

本发明的实施例的遮光区并不限于上述实施例中的光学准直层120的遮光区122的配置方式。图3是依照本发明的第二实施例的一种指纹感测模块的局部放大示意图。请参照图3，本发明的第二实施例的指纹感测模块100A大致类似于上述第一实施例的指纹感测模块100，不同之处在于光学准直层120A还包括多个沿着感测面111的法线方向堆叠的光学准直片126A，每个光学准直片126A包括多个透光部128A以及多个遮光部127A。每个透光部128A位于这些透光区的其中之一，每个遮光部127A位于这些遮光区的其中之一。换句话说，本实施例的光学准直片120A的遮光区是由这些光学准直片126A的遮光部127A堆叠而成，而透光区是由这些光学准直片126A的透光部128A堆叠而成。

因此，本发明的第二实施例的光学准直层120A不但可以提升指纹感测模块100A感测指纹的精确度，光学准直层120A还可以藉由堆叠多个光学准直片126A来形成在感测元件110的感测面111上，进而降低指纹感测模块100A的制作难度。

图4是依照本发明的其他实施例的一种指纹感测模块的局部放大示意图。本发明的实施例中可以形成指纹感测模块的光学准直层的这些光学准直片并不限于上述指纹感测模块100A的光学准直片126A。请参照图4，在本发明的其他实施例中，更可以在多个透光片128B上印刷遮光层127B，进而形成多个光学准直片126B，进而堆叠成具有多个透光区及遮光区的光学准直层120B在感测元件110的感测面111上来形成指纹感测模块100B。因此，本实施例的光学准直层120B不但可以提升指纹感测模块100B的感测精度，还可以藉由堆叠多个光学准直片126B来形成在感测元件110的感测面111上，进而降低指纹感测模块100B的制作难度。

本发明的实施例的指纹辨识模块中的多个光学准直片上并不限于上述的印刷遮光层127B，还可以是由多个遮光片配置于光学准直片远离光学盖板的一侧的遮光部上而成，本发明并不限于此。

综上所述，本发明的实施例的指纹感测模块因为具有光学准直层配置于光学盖板和感测元件之间，且光学准直层具有多个透光区以及包围透光区的遮光区，因此当待测者的手指放置于光学盖板上时，来自待测者的手指表面的感测光束会部分被遮光区遮蔽，进而使感测元件可以更准确的感测待测者的手指表面上不同位置的指纹影像。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。