本实用新型涉及一种指纹感测模块，特别涉及一种屏幕下(under-display)指纹感测模块。
背景技术：
近年来，随着生物辨识技术逐渐成熟，许多不同的生物特征均可被用来辨识使用者的身份。其中，由于指纹辨识技术的辨识率及准确率较其它生物特征的辨识技术更好，故目前指纹辨识的应用层面较广。
一般指纹辨识技术主要是先使用感测模块感测使用者的指纹图案(pattern)，再提取指纹图案中独特的指纹特征并储存至存储器中，或是直接储存指纹图案。之后，当使用者进行指纹辨识时，指纹感测模块会感测指纹图案并且提取指纹特征，以便与先前所储存的指纹特征进行比对以进行辨识，或是也可直接与先前所储存的指纹图案进行比对。若二者相符，则使用者的身份得以确认。
首先请一并参阅图1、图2，其中图1表示一现有技术光学指纹感测装置的示意图，图2则表示图1中a1部分的剖视放大图。如图1所示的光学指纹感测装置主要包括一显示面板模块d、一底板b、一基材p(例如电路板)、一框架h、一光学透镜m1、一影像感测器s以及一红外线滤光元件f，其中前述基材p设置于底板b上，前述框架h以及影像感测器s设置于基材p上，前述光学透镜m1则是固定于框架h的一开孔内。
应了解的是，前述显示面板模块d包含有一显示元件d1以及设置于显示元件d1上方的一透光元件d2，其中显示元件d1可发出光线穿过透光元件d2并照向放置于透光元件d2上的一手指，然后光线会经由手指反射而穿出显示元件d1(如图1中的光线l所示)，接着依序穿过光学透镜m1以及红外线滤光元件f而到达影像感测器s。从图2中可以看出光线l在通过红外线滤光元件f后会到达影像感测器s内部的影像感测单元u，以利于进行后续的指纹数据储存与指纹辨识程序。
在进行指纹感测的过程中，由光源所产生的红外线光往往容易成为干扰噪声，故可能导致影像感测器的成像品质不佳而影响到指纹辨识的正确性，虽然图1、图2所公开的光学指纹感测装置可通过设置红外线滤光元件f过滤红外线光，以避免红外线光进入到影像感测单元s而影响其成像品质，但传统的红外线滤光元件f通常采用独立的红外线截止滤光片(infraredcut-offfiltersheet)，其由于具有相当的厚度而不利于光学指纹感测装置的薄型化。另一方面，前述红外线滤光元件f(光学膜片)通常需要通过组装或其他加工方式以固定在影像感测单元s上方，此种做法往往会增加制造成本与组装流程上的复杂度。
技术实现要素：
有鉴于前述现有技术问题点，本实用新型的一实施例提供一种光学指纹感测模块，用以感测设置于一显示面板模块上的一手指的指纹图案，包括一基材、设置于前述基材上的一影像感测器、设置于前述基材上的一框架、一光学透镜以及多个微透镜。前述光学透镜固定于前述框架且对应于前述显示面板模块的一感测区域，前述微透镜具有红外线截止材料且设置于影像感测器上方，其中显示面板模块所发出的光线经由放置于前述感测区域内的手指反射后，依序穿过前述光学透镜以及前述微透镜而到达前述影像感测器。
于一实施例中，在前述光学透镜与前述微透镜之间未设有任何红外线滤波元件。
于一实施例中，前述微透镜利用涂布、喷涂或压印的方式形成于前述影像感测器上。
于一实施例中，前述微透镜具有树脂材质。
于一实施例中，前述显示单元为有机发光二极管显示单元或薄膜晶体管液晶显示单元。
本实用新型的另一实施例提供一种光学指纹感测模块，用以感测设置于一显示面板模块上的一手指的指纹图案，包括一基材、设置于前述基材上的一影像感测器、设置于前述影像感测器上的一准直层。前述准直层具有多个准直结构，其中前述准直结构具有透光性且含有红外线截止材料，前述显示面板模块所发出的光线经由前述手指反射后穿过前述准直结构而到达前述影像感测器。
于一实施例中，在前述显示面板模块与前述准直层之间未设有任何红外线滤波元件。
于一实施例中，前述准直结构形成有多个准直孔，且前述准直结构设置于前述准直孔内。
于一实施例中，前述准直层为一光纤板，且前述准直结构具有光纤材质。
于一实施例中，前述显示单元为有机发光二极管显示单元或薄膜晶体管液晶显示单元。
本实用新型的优点和有益效果在于：
本实用新型借由在微透镜式(micro-lenstype)光学指纹影像感测装置中设置含有红外线截止材料的微透镜，或者借由在准直式(collimatortype)光学指纹感测装置的准直层内部形成含有红外线截止材料的准直结构，借此可不需要额外设置其他红外线截止滤光片，并能有效防止红外线光进入到影像感测器内部，以改善影像感测器的成像品质，从而提升指纹辨识的准确性。
附图说明
图1表示一现有技术光学指纹感测装置的示意图。
图2表示图1中a1部分的剖视放大图。
图3表示本实用新型一实施例的光学指纹感测装置示意图。
图4表示图3中a2部分的剖视放大图。
图5表示本实用新型另一实施例的光学指纹感测装置的示意图。
附图标记说明如下：
光学膜片a
底板b
准直层c
准直孔c0
准直结构c1
显示面板模块d
显示元件d1
透光元件d2
感测面d21
红外线滤光元件f
框架h
容纳空间h0
光线l
光学透镜m1
微透镜m2
基材p
感测区域r
影像感测器s
影像感测单元u
具体实施方式
以下说明本实用新型实施例的光学指纹感测模块。然而，可轻易了解本实用新型实施例提供许多合适的新型概念而可实施于广泛的各种特定背景。所揭示的特定实施例仅仅用于说明以特定方法使用本实用新型，并非用以局限本实用新型的范围。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包含技术及科学用语)具有与此篇公开所属的本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有一与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在此特别定义。
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下各实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，实施方式中所使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
请参阅图3，其中图3表示本实用新型一实施例的微透镜式(micro-lenstype)光学指纹感测装置的示意图。如图3所示，本实施例的光学指纹感测装置可用以感测一手指的指纹图案，其主要包含一显示面板模块d以及设置于显示面板模块d下方的一光学指纹感测模块，前述光学指纹感测模块主要包括一底板b、一基材p、一框架h、一光学透镜m1以及一影像感测器s，其中前述基材p设置于底板b上，前述框架h以及影像感测器s设置于基材p上，前述光学透镜m1则是固定于框架h的一开孔内。
举例而言，前述影像感测器s可为一电荷耦合元件(chargecoupleddevice,ccd)影像感测器或者cmos影像感测器(cmosimagesensor,cis)。另一方面，前述基材p则例如为一软性印刷电路板(flexibleprintedcircuitboard)，且前述底板b可采用较前述基材p硬度更高的塑胶或金属基板，以提供前述基材p以及影像感测器s足够的支撑强度。
在本实施例中，前述显示面板模块d包含有一显示元件d1以及设置于显示元件d1上方的一透光元件d2，其中前述透光元件d2例如为一平板玻璃(sheetglass)，且前述显示元件d1例如为一有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)显示元件、薄膜晶体管液晶(tft-lcd)显示元件、或者触控显示(touchdisplay)元件。
应了解的是，在前述显示元件d1内部设有多个发光单元，可用以作为一光源，从而能发出光线穿过透光元件d2并照向放置于透光元件d2上的一手指。
请继续参阅图3，前述框架h具有一中空结构，且其内部形成有一容纳空间h0，用以容纳前述影像感测器s。从图3中可以看出，当欲利用本实施例的光学指纹感测装置进行指纹感测时，可先将手指放置在透光元件d2上方的感测面d21，并使手指位于显示面板模块d的一感测区域r内；接着，由显示元件d1内部光源所发出的光线会穿过透光元件d2并到达位于感测区域r内的手指，然后光线会经由手指反射后穿出显示元件d1(如图3中的光线l所示)而到达光学透镜m1，且光线在通过光学透镜m1后可到达影像感测器s。
接着请参阅图4，其中图4表示图3中a2部分的剖视放大图。如图4所示，光线l在通过光学透镜m1的后会先进入影像感测器s表面上的多个微透镜m2(microlenses)，然后光线l会穿过前述微透镜m2而到达影像感测器s内部的影像感测单元u。
当影像感测器s接收到穿过光学透镜m1以及微透镜m2后的光线l时，便可将光信号转换为电信号，并借由前述基材p(例如电路板)将含有指纹信息的电信号传送到一处理器(未图示)，以进行后续的指纹数据储存与指纹辨识程序。
需特别说明的是，本实施例中的微透镜m2含有红外线截止材料(infraredcut-offmaterial)，借此可有效防止红外线光进入到影像感测器s内部的影像感测单元u，且不需要在前述光学透镜m1与多个微透镜m2之间额外设置其他红外线滤波元件，从而能降低制造成本并有利于光学指纹感测装置整体的微型化。此外，前述微透镜m2亦可同时含有树脂(resin)材质，以利于成形并附着在影像感测器s的表面。
如前所述，本实施例主要通过在影像感测器s上设置含有红外线截止材料的微透镜m2，借以阻隔由显示元件d1内部光源所产生的红外线光进入到影像感测器s内部，从而能避免其造成光信号中的噪声(noise)而影响到影像感测器s的成像品质。
举例而言，前述微透镜m2可通过涂布(coating)、喷涂(spray)加上黄光(photolithography)或蚀刻(etch)等半导体工艺或压印(imprinting)形成于影像感测器s的表面上。
在本实施例中，前述微透镜m2可以相互连接或相互分离，且其可以通过矩阵方式排列于影像感测器s的表面上，并对应于影像感测器s内部的影像感测单元u。
再请参阅图5，其中图5表示本实用新型另一实施例的准直式(collimatortype)光学指纹感测装置的示意图。从图5中可以看出，本实施例的光学指纹感测装置同样可用以感测一手指的指纹图案，其主要包含一显示面板模块d以及设置于显示面板模块d下方的一光学指纹感测模块，前述光学指纹感测模块主要包括一基材p、一影像感测器s、一准直层c(collimatinglayer)以及至少一光学膜片a，前述影像感测器s设置于基材p上，前述准直层c设置于影像感测器s上，前述光学膜片a则是设置于显示面板模块d和准直层c之间。
举例而言，前述影像感测器s可为一电荷耦合元件(chargecoupleddevice,ccd)影像感测器或者cmos影像感测器(cmosimagesensor,cis)。在本实施例中，前述影像感测器s以及准直层c可通过半导体工艺依序叠设于基材p之上，其中在准直层c内部形成有多个长条形的准直孔c0，且在每个准直孔c0内填满具有透光性的准直结构c1。
前述显示面板模块d主要包含有一显示元件d1以及设置于显示元件d1上方的一透光元件d2，其中前述透光元件d2例如为一平板玻璃(sheetglass)，且前述显示元件d1例如为一有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)显示元件、薄膜晶体管液晶(tft-lcd)显示元件、或者触控显示(touchdisplay)元件。
应了解的是，在前述显示元件d1内部设有多个发光单元，可用以作为一光源，从而能发出光线穿过透光元件d2并照向放置于透光元件d2上的一手指。
请继续参阅图5，当欲利用本实施例的光学指纹感测装置进行指纹感测时，可先将手指放置在透光元件d2上方的感测面d21；接着，由显示元件d1内部光源所发出的光线会穿过透光元件d2并到达前述手指，然后光线会经由手指反射后穿出显示元件d1，并通过前述光学膜片a而到达准直层c(如图5中的光线l所示)。举例而言，前述光学膜片a可包含一偏光膜(polarizingfilm)或是形成有多个孔洞(pinhole)的开孔层(pinholelayer)。
当光线l在通过前述光学膜片a之后，便可经由准直层c中的准直结构c1导引而到达影像感测器s内部的影像感测单元，以避免准直层c内部的光线彼此间产生光干扰(lightcross-talk)。需特别说明的是，本实施例中的准直结构c1含有红外线截止材料(infraredcut-offmaterial)，所以能有效地防止红外线光穿过准直层c而进入到影像感测器s内部，也因此不需要在光学膜片a中额外设置其他红外线滤波元件，从而能降低制造成本，并可有利于光学指纹感测装置整体的微型化。
举例而言，前述准直层c可为一光纤板(fiberopticplate,fop)，其中位于光纤板内部的准直结构c1具有光纤材质(例如玻璃或塑胶材质)，且在准直结构c1内部可掺杂有红外线截止材料，借此能同时兼具对光线进行准直(collimation)以及红外线滤波(irfiltering)等双重功效。
应了解的是，本实用新型的光学影像感测器为一种屏幕下指纹影像感测装置(under-displayfingerprintimagesensingdevice)，其光源可能来自于如有机发光二极管(oled)等低照度的发光体，故属于低照度的影像感测器(lowlightlevelimagingsensor)。基于上述原因，即便少量的红外线光进入到影像感测器s内部也可能会造成可观的噪声而影响到成像品质。
有鉴于此，本实用新型借由在微透镜式(micro-lenstype)光学指纹影像感测装置中设置含有红外线截止材料的微透镜，或者借由在准直式(collimatortype)光学指纹感测装置的准直层内部形成含有红外线截止材料的准直结构，借此可不需要额外设置其他红外线截止滤光片，并能有效防止红外线光进入到影像感测器内部，以改善影像感测器的成像品质，从而提升指纹辨识的准确性。
虽然本实用新型的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本实用新型的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中的技术人员可从本实用新型揭示内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果均可根据本实用新型使用。因此，本实用新型的保护范围包含上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本实用新型的保护范围也包含各个权利要求及实施例的组合。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开于上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
1.一种光学指纹感测模块，用以感测设置于一显示面板模块上的一手指的指纹图案，其特征在于，包括：
一基材；
一影像感测器，设置于该基材上；
一框架，设置于该基材上；
一光学透镜，固定于该框架且对应于该显示面板模块的一感测区域；以及
多个微透镜，具有红外线截止材料且设置于该影像感测器上方，其中该显示面板模块所发出的光线经由放置于该感测区域内的该手指反射后，依序穿过该光学透镜以及多个所述微透镜而到达该影像感测器。
2.如权利要求1所述的光学指纹感测模块，其特征在于，在该光学透镜与多个所述微透镜之间未设有任何红外线滤波元件。
3.如权利要求1所述的光学指纹感测模块，其特征在于，多个所述微透镜利用涂布、喷涂或压印的方式形成于该影像感测器上。
4.如权利要求1所述的光学指纹感测模块，其特征在于，多个所述微透镜具有树脂材质。
5.如权利要求1所述的光学指纹感测模块，其特征在于，该显示面板模块为有机发光二极管显示面板模块或薄膜晶体管液晶显示面板模块。
6.一种光学指纹感测模块，用以感测设置于一显示面板模块上的一手指的指纹图案，其特征在于，包括：
一基材；
一影像感测器，设置于该基材上；
一准直层，设置于该影像感测器上，具有多个准直结构，其中多个所述准直结构含有红外线截止材料，且该显示面板模块所发出的光线经由该手指反射后穿过多个所述准直结构而到达该影像感测器。
7.如权利要求6所述的光学指纹感测模块，其特征在于，在该显示面板模块与该准直层之间未设有任何红外线滤波元件。
8.如权利要求6所述的光学指纹感测模块，其特征在于，该准直层形成有多个准直孔，且多个所述准直结构设置于多个所述准直孔内。
9.如权利要求6所述的光学指纹感测模块，其特征在于，该准直层为一光纤板，且多个所述准直结构具有光纤材质。
10.如权利要求6所述的光学指纹感测模块，其特征在于，该显示面板模块为有机发光二极管显示面板模块或薄膜晶体管液晶显示面板模块。
技术总结