CN102915430B - 指压板 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种指压板，适用于供一手指按压。指压板包含一压板层及一微结构层。压板层具有一第一材料折射率，压板层具有相对的一第一板面及一第二板面，第一板面用以供手指按压。微结构层具有相异于第一材料折射率的一第二材料折射率，微结构层设置于第二板面。借此，令一由微结构层射入至第一板面的光线能够于第一板面产生反射及散射以均匀发散能量。

Description

指压板

技术领域

本发明涉及一种指压板，尤其涉及一种用于指纹辨识装置的指压板。

背景技术

如美国专利第5177802号的专利案，现有技术的指压板装置主要包含有一取像元件、设置在取像元件上方的一导光板、及设置在导光板二侧的二发光元件。当发光元件发光时，导光板可以依据全反射原理，导引入射光投射至手指，再反射至取像元件，达到指纹辨识的效果。

然而，由于导光板是依据全反射原理导引入射光行进。因此，在组装的过程中，必须精确调整发光元件与导光板的入射角度，才能有效导引入射光投射至手指的各个部位，不但在组装上较困难，且组装成本较高，相当不符合经济效益。

此外，导光板上具有多个微结构，光线经由微结构的折射或散射而得以均匀的分布于导光板。然而，由于导光板是以模具射出成形的方式所制造，因此在射出成形的过程中，导光板上的微结构将较不易成形。并且，不同的指纹辨识***所对应的导光板上的微结构排列分布也都不同，如此将使得具有不同排列态样的微结构的导光板需要重新开模制作，造成生产成本的提高。

发明内容

本发明提供一种指压板，借以解决现有导光板是依据全反射原理导引入射光行进，使得发光元件于组装上较为困难的问题。

本发明所揭露的指压板，适用于供一手指按压。指压板包含一压板层及一微结构层。压板层具有一第一材料折射率，压板层具有相对的一第一板面及一第二板面，第一板面用以供手指按压。微结构层具有相异于第一材料折射率的一第二材料折射率，微结构层设置于第二板面。其中，一光线由微结构层射入，且于微结构层与压板层之间产生折射后，光线并于第一板面产生反射及散射，并再次于微结构层与压板层之间产生折射后，再由微结构层射出。

本发明所揭露的指压板，适用于供一手指按压。指压板包含一压板层、一微结构层、一介质层及一黏着层。压板层具有一第一材料折射率，压板层具有相对的一第一板面及一第二板面，第一板面用以供手指按压。微结构层具有相异于第一材料折射率的一第二材料折射率，微结构层设置于压板层具有第二板面的一侧。介质层具有相异于第一材料折射率与第二材料折射率的一第三材料折射率，介质层介于微结构层与压板层之间。黏着层具有相异于第一材料折射率、第二材料折射率与第三材料折射率的一第四材料折射率，黏着层介于介质层与压板层之间。其中，一光线由微结构层射入，且依序于微结构层与介质层之间、介质层与黏着层之间以及黏着层与压板层之间产生折射后，光线并于第一板面产生反射及散射，并再次依序于压板层与黏着层之间、黏着层与介质层之间以及介质层与微结构层之间产生折射后，再由微结构层射出。

根据上述本发明所揭露的指压板，利用多个微结构的设置，使光线均布于指压板，以照射于手指光线均匀、密集，进而有效提升指纹辨识率。并且，由于本发明的指压板包含不同折射率的材质层，使得光线进入指压板时可具有半反射及半散射的效果。因此，采用本发明的指压板的指纹辨识装置，并不需要限制其他元件的安装位置及角度，因而简化了指纹辨识装置的组装程序、组装成本、以及使指纹辨识装置的厚度能够更加薄化。此外，本发明的指压板的微结构层可利用滚压成型或是采用网版印刷的方式形成，因此可省下额外的模具费用。

有关本发明的特征、实作与功效，以下配合附图作最佳实施例详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例的指纹辨识装置的结构示意图。

图2所示为本发明一实施例的指压板的结构剖视图。

图3所示为本发明一实施例的光线进入微结构层的传输路径图。

图4所示为本发明一实施例的光线于指压板内的传输路径图。

图5A所示为本发明一实施例的光线于第一板面的传输路径图。

图5B所示为本发明一实施例的光线于第一板面的传输路径图。

图6所示为本发明另一实施例的指压板的结构剖视图。

图7所示为本发明另一实施例的光线于指压板内的传输路径图。

其中，附图标记说明如下：

10指压板

11压板层

111第一板面

112第二板面

12黏着层

13介质层

14微结构层

141微结构

1411第一锥面

1412第二锥面

20取像元件

30发光元件

具体实施方式

请参照图1及图2，图1所示为一实施例的指纹辨识装置的结构示意图，图2所示为一实施例的指压板的结构剖视图。

本发明一实施例的指压板10运用于一指纹辨识装置，指纹辨识装置包括一指压板10(Finger Board)、一取像元件20及至少一发光元件30。当一手指C放置在指压板10上时，可驱动发光元件30朝向指压板10发出一光线A。光线A进入到指压板10而照射至手指C，并产生明暗对比的指纹图样，使取像元件20达到撷取及辨识指纹的效果。其中，附图里的光线A的路径仅是举其中一实施例为例，但非用以限定本发明。

其中，指压板10包含一压板层11、一微结构层14、一介质层13及一黏着层12。压板层11的材质可为玻璃或是压克力，但不以此为限。就本实施例而言，压板层11的材质以压克力为例，其具有一第一材料折射率(约为1.49)。微结构层14的材质可为一紫外线固化剂，其具有一第二材料折射率(约为1.53)。介质层13的材质可为一对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)，其具有一第三材料折射率(约为1.57)。黏着层12的材质可为一光学胶(optically clear Adhesive，OCA胶)，其具有一第四材料折射率(约为1.48)。换句话说，压板层11、微结构层14、介质层13及黏着层12具有不同的材料折射率。

此外，压板层11具有相对的一第一板面111及一第二板面112，第一板面111用以供手指C按压。微结构层14设置于压板层11具有第二板面112的一侧，且微结构层14相对于压板层11的一侧具有多个微结构141。介质层13设置于微结构层14与压板层11之间，而黏着层12设置于介质层13与压板层11之间。

就实际制造而言，先于介质层13的一侧面上涂布有紫外线固化剂层，并借由模具、滚轮压印或平板压印于紫外线固化剂层上而形成多个微结构141(Micro-structure)，再借由对紫外线固化剂层施以光照而固化，以形成微结构层14。接着，将光学胶涂布于第二板面112上，并将介质层13贴覆于第二板面112，使介质层13介于微结构层14与压板层11之间。待光学胶固化形成黏着层12后，介质层13便可牢固地结合于压板层11的第二板面112上。换句话说，介质层13借由黏着层12而黏附于压板层11。

请同时参照图3，图3所示为一实施例的光线进入微结构层的传输路径图。本实施例的多个微结构141由微结构层14相对于介质层13的一侧所突出的锥状体。详细来说，这些微结构141的横断截面形状可由一第一锥面1411及一第二锥面1412构成一锥形结构。

借由上述的锥形结构配置，当手指C放置在压板层11的第一板面111时，可驱动发光元件30朝向指压板10发出一光线，使得光线由微结构层14的多个微结构141进入到指压板10。由于这些微结构141分布在微结构层14，使得指压板10面向发光元件30的一侧具有多个锥形结构的表面性质。如此一来，发光元件30所发出的入射光线，可通过多个微结构14的设计，改变入射光线的穿透路径及产生散射的现象，亦即让入射光线进入微结构14后让入射光线均匀布满于指压板10之中。

详言之，如图3所示，举例以一入射光线A1由空气射入到微结构14时，会产生一靠近法线M的透射光线B1及多个散射光线B2，并使透射光线B1与这些散射光线B2分别进入到指压板10的微结构层14之中。此外，入射光线A1亦有部分的光线会由微结构14表面处形成一反射光线A2。

如此一来，当有多道入射光线A1分别进入到多个微结构141时，可借由这些微结构141设计，将多道入射光线A1分成数量更多、更密集的透射光线B1及散射光线B2，使得指压板10整面均匀受光，并使得第一板面111相对于手指C的区域，都能具有足够的亮度。

值得一提的是，微结构层14的多个微结构141的深度、折射面夹角的变化，及配置的疏、密变化，都会改变光折射的效果，而能依据实际需求，对这些微结构141做适当的配置，以获得最佳的亮度及光辉度。

请接着参照图4，图4所示为一实施例的光线于指压板内的传输路径图。

如图4所示，当光线C1由微结构层14射入至介质层13时，由于微结构层14与介质层13具有相异的材料折射率，因此光线C1于微结构层14与介质层13之间产生折射而以光线C2的路径进入介质层13。接着当光线C2由介质层13射入至黏着层12时，由于介质层13与黏着层12具有相异的材料折射率，因此光线C2于介质层13与黏着层12之间再次产生折射而以光线C3的路径进入黏着层12。当光线C3由黏着层12射入至压板层11时，由于黏着层12与压板层11具有相异的材料折射率，因此光线C3于黏着层12与压板层11之间再次产生折射而以光线C4的路径进入压板层11。换句话说，当光线于指压板10内而由微结构层14至压板层11时，会历经有三次的折射现象。

请接着参照图5A及图5B，图5A所示为一实施例的光线于第一板面的传输路径图，图5B所示为一实施例的光线于第一板面的传输路径图。

如图5A所示，当光线D1由压板层11射至手指皮纹的波峰时，有部分的光线D1会穿透指纹波峰而产生一靠近法线M的透射光线F1。又因其指纹波峰表面凹凸不平，所以另有部分的光线D1会在接触波峰的区块上产生一反射光线E1及多个散射光线E2。由于光线D1由压板层11进入到手指，所以并不会产生全反射的光线。如此，光线D1作用在指纹波峰处，会形成一光亮度较微弱的暗区。

如图5B所示，当光线G1由压板层11射至手指皮纹的波谷时，因其指纹波谷在压板层11上形成一凹陷，亦即光线G1由压板层11进入到空气。并且，再加上压板10表面平整，所以当光线G1的入射角度大于临界角度θ时，即会产生一全反射的光线H1。如此，光线G4作用在指纹波谷处，会形成一光亮度较明显的亮区。进而形成明暗对比明显的指纹图样，使取像元件20能够撷取清晰的指纹影像。

综上所述，本实施例的指压板10并非以全反射的原理来令取像元件20撷取经由发光元件30照射后所呈现的指纹影像，如此将使得发光元件30与取像元件20的配置位置更具有弹性。相较于现有采用全反射原理的指压板的指纹辨识装置，由于全反射角度的条件限制，使得发光元件、取像元件以及指压板之间需有特定的相对位置、角度以及距离。如此，将不利现有的指纹辨识装置朝向薄型化的趋势发展。以实际尺寸相比较，现有的指纹辨识装置的厚度大约为11mm，而采用本实施例的指压板10的指纹辨识装置的厚度可薄化至5mm，如此更可验证出本实施例的指压板10的优点。

请参照图6及图7，图6所示为另一实施例的指压板的结构剖视图，图7所示为另一实施例的光线于指压板内的传输路径图。

由于本实施例与图2实施例的结构相似，因此针对相同处的结构以及光的传输路径便不再赘述。本实施例与图2实施例的差异在于，本实施例的指压板10并不具介质层13以及黏着层12。本实施例的微结构层14直接形成于压板层11的第二板面112上。并且，如图7所示，当光线K1由微结构层14射入至压板层11时，由于微结构层14与压板层11具有相异的材料折射率，因此光线K1于微结构层14与压板层11之间产生折射而以光线K2的路径进入压板层11。换句话说，当光线于指压板10内而由微结构层14至压板层11时，会历经有一次的折射现象。

根据上述本实施例所揭露的指压板，利用多个微结构的设置，使光线均布于指压板，以照射于手指光线均匀、密集，进而有效提升指纹辨识率。并且，由于本实施例的指压板包含不同折射率的材质层，使得光线进入指压板时可具有半反射及半散射的效果。因此，采用本实施例的指压板的指纹辨识装置，并不需要限制其他元件(如发光元件)的安装位置及角度。所以，本实施例的指压板可简化指纹辨识装置的组装程序、降低组装成本、提升安装时的方便性以及使指纹辨识装置的厚度能够更加薄化。此外，本实施例的指压板的微结构层可利用滚压成型或是采用网版印刷的方式形成，因此可省下额外的模具费用。

Claims (5)

1.一种指压板，适用于供一手指按压，其特征在于，包含：

一压板层，具有一第一材料折射率，该压板层具有相对的一第一板面及一第二板面，该第一板面用以供该手指按压；

一微结构层，具有相异于该第一材料折射率的一第二材料折射率；

一介质层，具有相异于该第一材料折射率与该第二材料折射率的一第三材料折射率；以及

一黏着层，具有相异于该第一材料折射率、该第二材料折射率与该第三材料折射率的一第四材料折射率；

其中，该介质层藉由该黏着层结合在该压板层的该第二板面，该微结构层设在该介质层远离该第二板面的另一侧面，该微结构层相对于该介质层的该侧面具有多个突出的微结构，该些微结构的横断截面形状分别由一第一锥面及一第二锥面构成一锥形结构，一光线经由该些微结构进入到该微结构层与该介质层之间、该介质层与该黏着层之间以及该黏着层与该压板层之间产生折射后，该光线并于该第一板面产生反射及散射，并再次依序于该压板层与该黏着层之间、该黏着层与该介质层之间以及该介质层与该微结构层之间产生折射后，再由该些微结构射出。

2.如权利要求1所述的指压板，其特征在于，该微结构层的材质为一紫外线固化剂。

3.如权利要求1所述的指压板，其特征在于，该压板层的材质为一压克力或一玻璃。

4.如权利要求1所述的指压板，其特征在于，该介质层的材质为一对苯二甲酸乙二酯。

5.如权利要求1所述的指压板，其特征在于，该黏着层的材质为一光学胶。