TW201909035A - 具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置。此指紋辨識裝置包括一基底、一影像感測積體電路以及一特定波長發光二極體。影像感測積體電路配置於基底上，用以接收指紋影像。特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於基底，並耦接影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於基底之水平面具有一特定角度斜面，用以反射特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使特定波長光線被反射至相對於基底的上側。

Description

具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置
本發明係關於一種指紋辨識的技術，更進一步來說，本發明係關於一種具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置。
一般指紋辨識裝置，為了讓影像更清晰，會在影像感測積體電路的側邊額外設置一個特殊波長光的發光二極體。如第1圖所示，第1圖繪示為先前技術的指紋辨識裝置的結構示意圖。此指紋辨識裝置包括一影像感測積體電路100、印刷電路板101、一基底102以及一發光二極體103。又，如圖所示，此發光二極體103是採用側向發光二極體之封裝結構(Side View LED Package)。
第2圖繪示為先前技術的側向發光二極體之封裝結構的光路線示意圖。請參考第2圖，由於大部分的光行進路線會落在右側，而實際往上射入手指的光線 僅有約10%，故常常會導致光線不足，使得影像感測積體電路測得的指紋影像不清晰。
本發明的一目的在於提供一種具有輔助光源之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置，藉由特殊切面，將輔助光源反射至手指，藉此增加手指指紋影像的訊號雜訊比。
有鑒於此，本發明提供一種指紋辨識裝置，此指紋辨識裝置包括一基底、一影像感測積體電路以及一特定波長發光二極體。影像感測積體電路被配置於基底之上，用以接收指紋影像。特定波長發光二極體包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，上述特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於上述基底，並耦接上述影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。其中，上述特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於上述基底之水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使上述特定波長光線被反射至相對於上述基底的上側。
本發明另外提供一種指紋辨識裝置，此指紋辨識裝置包括一印刷電路板、一基底、一影像感測積體電路以及一特定波長發光二極體。基底被配置於印刷電路板。影像感測積體電路被配置於基底之上，用以接收指 紋影像。特定波長發光二極體包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，上述特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於上述印刷電路板上，並耦接上述影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。上述特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於上述印刷電路板之水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使上述特定波長光線被反射至相對於上述基底的上側。
本發明另外提供一種行動裝置，此行動裝置包括一控制電路、一顯示面板、一覆蓋保護層以及一指紋辨識裝置。顯示面板電性連接控制電路。覆蓋保護層被配置於顯示面板上。指紋辨識裝置包括一基底、一影像感測積體電路以及一特定波長發光二極體。影像感測積體電路被配置於基底之上，用以接收指紋影像。特定波長發光二極體包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，上述特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於上述基底，並耦接上述影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。其中，上述特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於上述基底之水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使上述特定波長光線被反射至相對於上述基底的上側。
本發明另外提供一種行動裝置，此行動 裝置包括一控制電路、一顯示面板、一覆蓋保護層以及一指紋辨識裝置。顯示面板電性連接控制電路。覆蓋保護層被配置於顯示面板上。指紋辨識裝置包括一印刷電路板、一基底、一影像感測積體電路以及一特定波長發光二極體。基底被配置於印刷電路板。影像感測積體電路被配置於基底之上，用以接收指紋影像。特定波長發光二極體包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，上述特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於上述印刷電路板上，並耦接上述影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。上述特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於上述印刷電路板之水平面具有一特定角度斜面，用以反射上述特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使上述特定波長光線被反射至相對於上述基底的上側。
依照本發明較佳實施例所述之指紋辨識裝置以及使用其之行動裝置，上述影像感測積體電路上更包括一空間濾波器(Spatial Filter)，被配置於該影像感測積體電路上，其中，上述空間濾波器具有多數個鄰接的光線通道，且其中，藉由上述光線通道，限制可進入上述影像感測積體電路之光線的角度，避免散射光線進入影像感測積體電路。在一較佳實施例中，上述空間濾波器的光線通道構成一二維陣列。在一較佳實施例中，上述空間濾波器的光線通道內包括光阻柱子。
本發明的精神在於將側向發光二極體 之封裝結構的特定波長發光二極體上製作一斜面。由於上述特定波長發光二極體的特定波長可穿透之封裝材料鑄模的折射率和空氣的折射率不同，導致發射到上述斜面的部分特定波長光線被全反射至上方，藉此，讓手指接收到更多的光線，也因此，手指指紋影像的訊號雜訊比被大大的提升。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
100‧‧‧影像感測積體電路
101‧‧‧印刷電路板
102‧‧‧基底
103‧‧‧發光二極體
301‧‧‧顯示面板
302‧‧‧控制電路
303‧‧‧覆蓋保護層
304‧‧‧以及本發明較佳實施例的指紋辨識裝置
401‧‧‧基底
402‧‧‧影像感測積體電路
403‧‧‧特定波長發光二極體
404‧‧‧特定波長發光二極體晶粒
405‧‧‧特定波長可穿透之封裝材料鑄模
406‧‧‧特定角度斜面
501‧‧‧空間濾波器
601‧‧‧多數個光線通道
701‧‧‧手指的指紋之凸起部分
702‧‧‧手指的指紋之凹下部分
703‧‧‧保護玻璃
704‧‧‧空間濾波器
705‧‧‧影像感測積體電路
801‧‧‧印刷電路板
901‧‧‧空間濾波器
第1圖繪示為先前技術的指紋辨識裝置的結構示意圖。
第2圖繪示為先前技術的側向發光二極體之封裝結構的光路線示意圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的行動裝置的示意圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。
第6圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之空間濾波器501的結構圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例之指 紋辨識裝置304的空間濾波器501之操作示意圖。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。
第10A圖繪示為特定波長發光二極體403之切面角度為0度時與亮度關係圖。
第10B圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為15度時與亮度關係圖。
第10C圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為30度時與亮度關係圖。
第10D圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為45度時與亮度關係圖。
在實施例與申請專利範圍中，空間相對術語，如“在...之下”，“以下”，“下”，“上方”，“上”等詞彙，可以在本文中用於便於描述，以描述一個元件或特徵的相對於另一元件(多個)或特徵(多個特徵)在圖所示中的對應關係。所屬技術領域具有通常知識者可以理解，除了在附圖中描述的方向，空間相對術語旨在涵 蓋裝置在使用或操作不同方向。舉例來說，如果裝置在圖中被翻轉，則被描述為“下方”或“之下”的元件或特徵將被定向為“上方”，因此，“下方”示範性術語可以包括上方和下方的方位。若所述裝置可被另外定位(旋轉90度或在其它方位)，上述的空間相對術語在此則用以作為所使用的空間相對描述做出相應的解釋。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的行動裝置的示意圖。請參考第3圖，在此實施例中，上述行動裝置包括包括顯示面板301、控制電路302、覆蓋保護層303以及本發明較佳實施例的指紋辨識裝置304。在此實施例中，覆蓋保護層303被配置在顯示面板上方，並且覆蓋整個行動裝置。指紋辨識裝置304則配置於覆蓋保護層303的下方。一般來說，若以目前智慧型手機為例，覆蓋保護層303是以保護玻璃(Protective Glass)實施。控制電路302電性連接顯示面板301以及指紋檢測裝置304，以控制顯示面板301以及指紋辨識裝置304。在此實施例中，指紋辨識裝置304被配置於覆蓋保護層303，也就是保護玻璃的下方，另外，在此較佳實施例中，指紋辨識裝置304被配置在虛擬觸控按鈕(HOME)下方。在另一實施例中，指紋辨識裝置304亦可以配置在實體按鈕下方。故本發明不以此為限。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。請參考第4圖，此指紋辨識裝置包括一基底401、影像感測積體電路402以及一特定波 長發光二極體403。影像感測積體電路402被配置於基底之上，用以接收指紋影像。特定波長發光二極體403包括一特定波長發光二極體晶粒404以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模405，其中，上述特定波長發光二極體403以側向發光二極體之封裝結構配置於上述基底401，並耦接上述影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線。在此實施例中，特定波長光線一般是指紅外線。然而，一般可見光亦可以作為本發明的實施例。故本發明不以此為限。
在此實施例中，上述特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於上述基底之水平面具有一特定角度斜面406。此特定角度斜面406可以讓部分特定波長光線被全反射。一般來說，封裝材料鑄模405是光密介質(較高折射率的介質)，而空氣是光疏介質(較低折射率的介質)。光線由光密介質進入光疏介質時，且入射角度大於大於臨界角時，會發生全反射。即便發射角度小於臨界角，仍有部分光線會被反射。由於全反射或反射的特定波長光線會射入待測物(手指)，因此，上方的手指會接收到大部分的特定波長光線。當上述特定波長光線進入手指中，藉由手指內部組織將上述特定波長光線散射，讓手指的指紋更加明亮，影像感測積體電路402能夠檢測到更加清晰的指紋。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。請參考第5圖，此指紋辨識裝 置除了包括上述基底401、上述影像感測積體電路402以及上述特定波長發光二極體403外，還包括一空間濾波器(Spatial Filter)501。空間濾波器501被配置於影像感測積體電路402上。空間濾波器501在此實施例中，主要的功能是將直射的光線導入影像感測積體電路402，並且阻擋、限制或吸收散射的光線進入影像感測積體電路402。
第6圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之空間濾波器501的結構圖。請參考第6圖，在此實施例中，空間濾波器501具有多數個光線通道601，其功能是讓直射光線進入影像感測積體電路402，並且藉由光線通道601阻擋、限制或吸收散射光進入影像感測積體電路402。空間濾波器501的光線通道601係具有光線吸收的功效，避免散射光線進入影像感測積體電路402之感光元件，故此空間濾波器501具有防止串擾(Crosstalk)與干涉(Interference)之功效。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的空間濾波器501之操作示意圖。請參考第7圖，701表示手指的指紋之凸起部分(ridge portion)；702表示手指的指紋之凹下部分(valley portion)；703表示保護玻璃(protective glass)；704表示空間濾波器；705表示影像感測積體電路。在此示意圖中，可以看到，直射的光線，會穿過空間濾波器704進入到影像感測積體電路705。手指的指紋之凹下部分造成的散射光線會被保護玻璃反射和被空間濾波器704中的非光線通道部分阻擋或吸 收，而手指的指紋之凸起部分造成的散射光線會被空間濾波器704中的非光線通道部分阻擋或吸收。因此，影像感測積體電路705便只會接收到實質上直射到影像感測積體電路705的光線，不會接收到散射光線，故可以提升指紋的影像品質。
又，在半導體製造過程中，為了製造出上述光線通道601，在製造時，會利用光線可以通過的光阻製作成柱狀光阻，之後才覆蓋鑄模材料。故可以形成如第6圖的空間濾波器501。因此，在此較佳實施例中，光線通道內部具有光阻柱子。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304之結構圖。請參考第8圖，在此實施例中，指紋辨識裝置除了包括一基底401、影像感測積體電路402以及一特定波長發光二極體403外，還包括一印刷電路板801。影像感測積體電路402被配置於基底之上，用以接收指紋影像。此特定波長發光二極體403同樣包括一特定波長發光二極體晶粒404以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模405，其中，上述特定波長發光二極體403以側向發光二極體之封裝結構配置於上述印刷電路板801，並耦接上述影像感測積體電路402，用以發射一特定波長光線。在此實施例中，特定波長光線一般是指紅外線。然而，一般可見光亦可以作為本發明的實施例。故本發明不以此為限。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例之指 紋辨識裝置304之結構圖。請參考第9圖，此指紋辨識裝置除了包括上述基底401、上述影像感測積體電路402、上述特定波長發光二極體403以及上述印刷電路板801外，還包括一空間濾波器(Spatial Filter)901。空間濾波器901被配置於影像感測積體電路402上。由於空間濾波器901之功能描述以及實施態樣已經在上述實施例中說明，故在此不予贅述。
第10A圖繪示為特定波長發光二極體403之切面角度為0度時與亮度關係圖。第10B圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為15度時與亮度關係圖。第10C圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為30度時與亮度關係圖。第10D圖繪示為本發明一較佳實施例之指紋辨識裝置304的特定波長發光二極體403之切面角度為45度時與亮度關係圖。請參考第10A圖~第10D圖，在第10A圖中，上述特定波長發光二極體403並未有任何切面，亮度範圍雖廣泛，但是亮度僅有1.76。在第10B圖中，上述特定波長發光二極體403切面角度15度，亮度範圍集中，且亮度高達28.3。
在第10C圖中，上述特定波長發光二極體403切面角度30度，亮度範圍集中，亮度高達25。在第10D圖中，上述特定波長發光二極體403切面角度45度，亮度範圍集中，且亮度高達27.8。故本發明實施例的 具有切面之特定波長發光二極體403可以讓光線能量更高、更集中，故射入手指的光線能量更強，也就是可以讓上述影像感測積體電路402所檢測到的影像之訊號雜訊比(Signal to Noise Ratio，SNR)更高。
綜上所述，本發明的精神在於將側向發光二極體之封裝結構的特定波長發光二極體上製作一斜面。由於上述特定波長發光二極體的特定波長可穿透之封裝材料鑄模的折射率和空氣的折射率不同，導致發射到上述斜面的部分特定波長光線被全反射至上方，藉此，讓手指接收到更多的光線，也因此，手指指紋影像的訊號雜訊比被大大的提升。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種指紋辨識裝置，包括：一基底；一影像感測積體電路，配置於該基底之上，用以接收指紋影像；以及一特定波長發光二極體，包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，該特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於該基底，並耦接該影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線；其中，該特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於該基底之水平面具有一特定角度斜面，用以反射該特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使該特定波長光線被反射至相對於該基底的上側。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之指紋辨識裝置，其中，該影像感測積體電路上更包括：一空間濾波器(Spatial Filter)，被配置於該影像感測積體電路上，其中，該空間濾波器具有多數個鄰接的光線通道，且其中，藉由該光線通道，限制可進入該影像感測積體電路之光線的角度，避免散射光線進入影像感測積體電路。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之指紋辨識裝置， 其中，該空間濾波器的光線通道構成一二維陣列。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之指紋辨識裝置，其中，該空間濾波器的光線通道內包括光阻柱子。
  5. 一種指紋辨識裝置，包括：一印刷電路板；一基底，配置於印刷電路板；一影像感測積體電路，配置於該基底之上，用以接收指紋影像；以及一特定波長發光二極體，包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，該特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於該印刷電路板上，並耦接該影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線；其中，該特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於該印刷電路板之水平面具有一特定角度斜面，用以反射該特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使該特定波長光線被反射至相對於該基底的上側。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之指紋辨識裝置，其中，該影像感測積體電路上更包括：一空間濾波器(Spatial Filter)，被配置於該影像感測積體電路上，其中，該空間濾波器具有多數個鄰接的光線 通道，且其中，藉由該光線通道，限制可進入該影像感測積體電路之光線的角度，避免散射光線進入影像感測積體電路。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之指紋辨識裝置，其中，該空間濾波器的光線通道構成一二維陣列。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之指紋辨識裝置，其中，該空間濾波器的光線通道內包括光阻柱子。
  9. 一種行動裝置，包括：一控制電路；一顯示面板，電性連接該控制電路；一覆蓋保護層，配置於該顯示面板上；以及一指紋辨識裝置，包括：一基底；一影像感測積體電路，配置於該基底之上，用以接收指紋影像；以及一特定波長發光二極體，包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，該特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於該基底，並耦接該影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線；其中，該特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於該基 底之水平面具有一特定角度斜面，用以反射該特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使該特定波長光線被反射至相對於該基底的上側。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之行動裝置，其中，該影像感測積體電路上更包括：一空間濾波器(Spatial Filter)，被配置於該影像感測積體電路上，其中，該空間濾波器具有多數個鄰接的光線通道，且其中，藉由該光線通道，限制可進入該影像感測積體電路之光線的角度，避免散射光線進入影像感測積體電路。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之行動裝置，其中，該空間濾波器的光線通道構成一二維陣列。
  12. 如申請專利範圍第10項所記載之行動裝置，其中，該空間濾波器的光線通道內包括光阻柱子。
  13. 一種行動裝置，包括：一控制電路；一顯示面板，電性連接該控制電路；一覆蓋保護層，配置於該顯示面板上；以及一指紋辨識裝置，包括：一印刷電路板； 一基底，配置於印刷電路板；一影像感測積體電路，配置於該基底之上，用以接收指紋影像；以及一特定波長發光二極體，包括一特定波長發光二極體晶粒以及一特定波長可穿透之封裝材料鑄模，其中，該特定波長發光二極體以側向發光二極體之封裝結構配置於該印刷電路板上，並耦接該影像感測積體電路，用以發射一特定波長光線；其中，該特定波長可穿透之封裝材料鑄模相對於該印刷電路板之水平面具有一特定角度斜面，用以反射該特定波長發光二極體晶粒所發射之特定波長光線，使該特定波長光線被反射至相對於該基底的上側。
  14. 如申請專利範圍第13項所記載之行動裝置，其中，該影像感測積體電路上更包括：一空間濾波器(Spatial Filter)，被配置於該影像感測積體電路上，其中，該空間濾波器具有多數個鄰接的光線通道，且其中，藉由該光線通道，限制可進入該影像感測積體電路之光線的角度，避免散射光線進入影像感測積體電路。
  15. 如申請專利範圍第14項所記載之行動裝置，其中，該空間濾波器的光線通道構成一二維陣列。
  16. 如申請專利範圍第14項所記載之行動裝置，其中，該空間濾波器的光線通道內包括光阻柱子。
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