指紋傳感器的感測(cè)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)指紋傳感器的感測(cè)裝置。該裝置包括指紋輸入模塊和指紋識(shí)別模塊，指紋識(shí)別模塊包括指紋傳感器和指紋控制芯片，指紋傳感器包括電介質(zhì)層、多條電容式上極板和多條電容式下極板，上極板和下極板分別位于電介質(zhì)層的相對(duì)表面上，上極板與下極板通過(guò)電介質(zhì)層分離并交叉形成多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)，指紋控制芯片分別與下極板和指紋輸入模塊電性耦接，下極板和指紋輸入模塊接收指紋控制芯片發(fā)射的射頻信號(hào)。本實(shí)用新型采用雙極板指紋傳感器，射頻信號(hào)打在驅(qū)動(dòng)電極線路上的同時(shí)，還打在用戶(hù)與接觸面板如玻璃的接觸點(diǎn)手指部分，可以獲得更加清晰的指紋圖像信息，提高識(shí)別精確性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
指紋傳感器的感測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及生物特征識(shí)別技術(shù)，具體而言，涉及指紋傳感器的感測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人體某些生物特征(如指紋、掌紋等)是人體獨(dú)一無(wú)二的特征，并且它們的復(fù)雜程度可提供足夠的特征用于識(shí)別。
[0003]指紋/掌紋識(shí)別技術(shù)是目前最成熟且價(jià)格最低廉的生物特征識(shí)別技術(shù)。其中，指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，如門(mén)禁、筆記本電腦、手機(jī)、汽車(chē)、銀行支付等電子設(shè)備上均可應(yīng)用指紋識(shí)別技術(shù)。
[0004]手指表面皮膚凹凸不平的紋路由嵴線圖形組成，指紋識(shí)別即是利用指紋唯一性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別，且指紋無(wú)需用戶(hù)記憶，并便于攜帶。目前的指紋識(shí)別方式主要有圖像特征識(shí)別、激光特征識(shí)別和滑動(dòng)電容傳感。圖像特征識(shí)別和激光特征識(shí)別分別利用可見(jiàn)光和激光途徑將指紋嵴線信息提取、并利用算法進(jìn)行特征分析，識(shí)別不同個(gè)體;兩種方法均需要如CCD感光器、激光發(fā)生器等較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，不適于輕薄化的應(yīng)用。傳統(tǒng)滑動(dòng)電容傳感器常見(jiàn)于筆記本電腦，通過(guò)手指滑動(dòng)傳感器感應(yīng)面掃描指紋信息。指紋識(shí)別速度和空間簡(jiǎn)化度優(yōu)于前兩者，但是同樣不適于市場(chǎng)龐大、要求高度集成、柔性、可透光性的未來(lái)消費(fèi)電子領(lǐng)域。
[0005]如何使得指紋傳感器用在移動(dòng)電子設(shè)備，如智能手機(jī)等，且所感應(yīng)到的影像更加清晰及提高指紋識(shí)別的效率為業(yè)界持續(xù)研究的課題。
[0006]因此，需要一種新的指紋傳感器的感測(cè)裝置。
[0007]在所述【背景技術(shù)】部分公開(kāi)的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本實(shí)用新型的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型提供指紋傳感器的感測(cè)裝置，能夠增強(qiáng)感測(cè)信號(hào)，提高解析度。能夠在將射頻信號(hào)發(fā)射到感應(yīng)電極的同時(shí)，將所述射頻信號(hào)發(fā)射到用戶(hù)與指紋輸入模塊的接觸點(diǎn)手指部分。
[0009]本實(shí)用新型的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐而習(xí)得。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，一種指紋傳感器的感測(cè)裝置，包括指紋輸入模塊和指紋識(shí)別模塊，所述指紋識(shí)別模塊進(jìn)一步包括指紋傳感器和指紋控制芯片，所述指紋傳感器包括電介質(zhì)層、多條上極板和多條下極板，所述上極板和所述下極板分別位于所述電介質(zhì)層的相對(duì)表面上，所述上極板沿第一方向延伸設(shè)置，所述下極板沿與所述第一方向相交的第二方向延伸設(shè)置，所述上極板與所述下極板通過(guò)所述電介質(zhì)層分離并交叉形成多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)，所述指紋控制芯片分別與所述下極板和所述指紋輸入模塊電性耦接，所述下極板和所述指紋輸入模塊接收所述指紋控制芯片發(fā)射的射頻信號(hào)。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述上極板包括感應(yīng)電極，所述下極板包括驅(qū)動(dòng)電極。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述電介質(zhì)層采用透明的壓敏膠。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述電介質(zhì)層包括介電陶瓷粉。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述電介質(zhì)層的介電常數(shù)的取值范圍為大于6F/mD
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述介電常數(shù)的取值范圍為10_50F/m。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述指紋輸入模塊包括玻璃、藍(lán)寶石或陶瓷材料中的任意一種，其設(shè)置于所述指紋識(shí)別模塊之上。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式，所述指紋輸入模塊上有孔，并在所述孔中填入金屬材料形成導(dǎo)線，所述導(dǎo)線連通所述指紋輸入模塊和所述指紋控制芯片。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，一種電子設(shè)備，包括上述任一所述感測(cè)裝置。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的指紋傳感器的感測(cè)裝置，能夠增強(qiáng)感測(cè)信號(hào)，提高將指紋識(shí)別應(yīng)用于玻璃等類(lèi)似顯示屏的解析度。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本實(shí)用新型。
【附圖說(shuō)明】
[0021]【格式語(yǔ)】通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例，本實(shí)用新型的上述和其它目標(biāo)、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。
[0022]圖1示意性示出根據(jù)本實(shí)用新型示例第一實(shí)施方式的指紋傳感器的感測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2示意性示出根據(jù)本實(shí)用新型示例第二實(shí)施方式的指紋傳感器的感測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例;相反，提供這些實(shí)施方式使得本實(shí)用新型將更加全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。附圖僅為本實(shí)用新型的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。
[0025]此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本實(shí)用新型的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法、裝置、實(shí)現(xiàn)、材料或者操作以避免喧賓奪主而使得本實(shí)用新型的各方面變得模糊。
[0026]附圖中所示的一些方框圖是功能實(shí)體，不一定必須與物理或邏輯上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)?？梢圆捎密浖问絹?lái)實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。
[0027]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類(lèi)似的表述只是為了說(shuō)明的目的。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0028]指紋識(shí)別技術(shù)已變得廣泛使用，并且常常用來(lái)提供對(duì)電子設(shè)備和/或數(shù)據(jù)的安全訪問(wèn)。一般來(lái)說(shuō)，電容式指紋傳感器可用來(lái)通過(guò)測(cè)量經(jīng)過(guò)電容式傳感器的每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)的電容來(lái)確定指紋圖像。電容越高，相鄰或者上面的手指的表面距離電容式感應(yīng)點(diǎn)越近。因而，相比指紋谷下面的電容式感應(yīng)點(diǎn)，在指紋脊下面的電容式感應(yīng)點(diǎn)提供更高的電容。
[0029]電容式指紋傳感器至少存在兩種形式，即主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)電容式傳感器常用于電子設(shè)備，以提供用戶(hù)的生物特征安全性和識(shí)別。
[0030]主動(dòng)式電容式傳感器初始激勵(lì)被感測(cè)的手指的表皮。表皮的電容在每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)處測(cè)量。例如，通過(guò)在電容式感應(yīng)點(diǎn)陣列的調(diào)制頻率的低電壓階段和高電壓階段期間測(cè)量電容式感應(yīng)點(diǎn)的電壓和/或電荷，可測(cè)量出或確定出電容。電壓差可用來(lái)確定電容。
[0031]現(xiàn)有技術(shù)中的主動(dòng)式指紋傳感器同時(shí)將射頻信號(hào)發(fā)送到指紋傳感器的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極，從而激勵(lì)手指，并且由于手指的電壓電勢(shì)隨著調(diào)制而改變，因此在電容式感應(yīng)點(diǎn)陣列的每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)處的電壓和/或電荷改變。
[0032]在這種傳感器中，施加至所述指紋傳感器的電壓是有限的。通常，電壓不超過(guò)4伏的峰-峰電壓。超過(guò)此電壓可能將手指激勵(lì)到過(guò)高的電壓；而過(guò)度的激勵(lì)用戶(hù)手指會(huì)產(chǎn)生“刺痛”或者不舒服的感覺(jué)。雖然人可感測(cè)到刺痛的精確電壓隨著人的不同而變化，但是4伏的峰-峰電壓通常被視為閾值，超過(guò)該閾值可注意到這種感覺(jué)。
[0033]由于限制用于調(diào)制所述指紋傳感器的電壓以避免用戶(hù)感知，因此覆蓋傳感器的指紋輸入模塊例如玻璃的厚度也是有限的。傳感器和手指之間的玻璃越厚，產(chǎn)生的電容變得越衰減且指紋圖像變得越模糊。對(duì)于具有大約400微米的厚度或者大于大約400微米的玻璃或者對(duì)于具有大于100微米的厚度或者大于大約100微米的陶瓷材料來(lái)說(shuō)，指紋圖像可能變得不可靠，而指紋傳感器在通常的電子設(shè)備的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其玻璃或者陶瓷材料的厚度均有一個(gè)下限值，例如一般手機(jī)或平板電腦的顯示屏玻璃厚度為0.4mm以上，如果低于此下限值，屏幕容易壓壞或者摔碎。
[0034]由此，形成了一種指紋輸入模塊厚度與指紋圖像識(shí)別清晰度之間的矛盾，尤其是將指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于全屏指紋場(chǎng)合，需要增強(qiáng)其感測(cè)信號(hào)，提高觸摸屏的解析度。
[0035]圖1示意性示出根據(jù)本實(shí)用新型示例第一實(shí)施方式的指紋傳感器的感測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該感測(cè)裝置包括:指紋輸入模塊和指紋識(shí)別模塊，所述指紋識(shí)別模塊進(jìn)一步包括指紋傳感器和指紋控制芯片110(例如，可以為集成ASIC(Applicat1n SpecificIntegrated Circuits)CHIP，專(zhuān)用集成電路芯片)，所述指紋傳感器包括電介質(zhì)層130、多條上極板140和多條下極板120，所述上極板140和所述下極板120分別位于所述電介質(zhì)層130的相對(duì)表面上，所述上極板140沿第一方向延伸設(shè)置，所述下極板120沿與所述第一方向相交的第二方向延伸設(shè)置，所述上極板140與所述下極板120通過(guò)所述電介質(zhì)層130分離并交叉形成多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)，所述指紋控制芯片110分別與所述下極板120和所述指紋輸入模塊電性耦接，所述下極板120和所述指紋輸入模塊接收所述指紋控制芯片110發(fā)射的射頻信號(hào)。其中，所述上極板140與下極板120之間可以在感應(yīng)點(diǎn)形成電容。所述電介質(zhì)層130為透明或不透明的絕緣材料，并具有相背的兩個(gè)表面。
[0036]根據(jù)示例實(shí)施例，所述上極板包括感應(yīng)電極，所述下極板包括驅(qū)動(dòng)電極。其中所述感應(yīng)電極和所述驅(qū)動(dòng)電極分別與所述指紋控制芯片110電連接。
[0037]根據(jù)示例實(shí)施例，所述驅(qū)動(dòng)電極接收所述指紋控制芯片110發(fā)送的用于調(diào)制其電壓和/或操作頻率的射頻信號(hào)，同時(shí)，用戶(hù)在所述指紋輸入模塊上的手指接觸點(diǎn)與所述指紋控制芯片110電連接，將所述射頻信號(hào)傳送到用戶(hù)的手指，導(dǎo)致在所述指紋控制芯片更高的可檢測(cè)信號(hào)。
[0038]通過(guò)將所述手指接觸點(diǎn)與所述指紋控制芯片電連接，指紋識(shí)別模塊與手指之間的電容耦合可補(bǔ)償涂層的厚度。通過(guò)將所述手指接觸點(diǎn)與所述指紋控制芯片電連接，手指和所述指紋控制芯片的電容式感應(yīng)點(diǎn)之間的電容可以增大，從而獲得指紋的更好的分辨率和成像。在這里，所述驅(qū)動(dòng)電極上可以是一種射頻信號(hào)，打到手指的又是另一種射頻信號(hào)，打到手指的所述射頻信號(hào)可以是定電平信號(hào)，也可以而是高電平信號(hào)，例如0V-15V。
[0039]根據(jù)示例實(shí)施例，所述上極板包括多個(gè)相互絕緣分布的感應(yīng)電極(RXSensor)。例如，多個(gè)所述感應(yīng)電極之間可以平行分布，且多個(gè)所述感應(yīng)電極之間可以等間距分布。
[0040]所述下極板包括多個(gè)相互絕緣分布的驅(qū)動(dòng)電極(TX Sensor)。例如，多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電極之間可以平行分布，且多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電極之間可以等間距分布。
[0041]所述電容式指紋傳感器包括所述上極板和所述下極板交叉投影形成的多個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)。所述上極板與所述下極板的導(dǎo)電材料可以相同，也可以不同。例如可以為石墨烯、碳納米管，或者也可以為金、銀、銅、鋁和鋅中的一種或幾種的合金，還可以為上述金屬與有機(jī)粘結(jié)劑的混合物。
[0042]所述上極板和/或所述下極板的厚度可以為20nm?20um，其制作工藝可以采用鍍膜、激光鐳射、黃光工藝等方式，也可以采用傳統(tǒng)的印刷方式，如凹版或凸版印刷，本實(shí)用新型不限于此。
[0043]根據(jù)示例實(shí)施例，所述上極板和下極板的極板材料，可以采用高導(dǎo)電性納米材料如石墨烯，從而利用石墨烯的五大物理特性制作成指紋傳感器的感應(yīng)點(diǎn)具有以下優(yōu)勢(shì):導(dǎo)電性強(qiáng)制作成的感應(yīng)點(diǎn)阻抗可小于0.1歐姆;硬度超強(qiáng)，適合手指按壓，感應(yīng)點(diǎn)網(wǎng)格耐用年限長(zhǎng);透光性強(qiáng)，制作在手機(jī)或者平板電腦等顯示屏上而不影響其顯示效果;尤其適用做成全屏指紋應(yīng)用，因網(wǎng)格線路密集，石墨烯導(dǎo)熱性強(qiáng)，不會(huì)造成熱阻抗效應(yīng);表面積超大特性，可制成高分辨率的石墨烯感應(yīng)點(diǎn)網(wǎng)格。
[0044]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電介質(zhì)層采用透明的壓敏膠。
[0045]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電介質(zhì)層包括介電陶瓷粉。所述介電陶瓷粉可以用于增大所述電介質(zhì)層的介電常數(shù)，從而可以增大所述上極板和所述下極板之間的電容。
[0046]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電介質(zhì)層的介電常數(shù)的取值范圍為大于6F/m。例如，所述介電常數(shù)的取值可以是10-50F/m。
[0047]根據(jù)示例實(shí)施例，所述介電陶瓷粉可以包括氧化硅，氧化鋁，還可以有少量的氧化鈉、氧化鉀，氧化媽?zhuān)趸V，氧化鐵，氧化鈦等。
[0048]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電介質(zhì)層采用透明材料。
[0049]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋輸入模塊包括玻璃、藍(lán)寶石或陶瓷材料中的任意一種，其設(shè)置于所述指紋識(shí)別模塊之上。例如，可以采用厚度400微米以上的玻璃，也可以采用厚度250微米以上的藍(lán)寶石，或者采用厚度100微米以上的陶瓷材料。當(dāng)然，本發(fā)明中所述顯示元件采用任何可用的材料及任何可用的厚度均是可以，在此不作限定。但以現(xiàn)有技術(shù)而言，這幾種材料及其對(duì)應(yīng)的厚度的工藝良率高，購(gòu)買(mǎi)或者自制容易取得，從而可以降低成本。
[0050]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋輸入模塊上有孔，并在所述孔中填入金屬材料形成導(dǎo)線，所述導(dǎo)線連通所述指紋輸入模塊和所述指紋控制芯片。
[0051]所述電容式感應(yīng)點(diǎn)可按照各種頻率進(jìn)行調(diào)制。電容式感應(yīng)點(diǎn)可在高電壓期間并且再在低電壓期間測(cè)量所有電容式感應(yīng)點(diǎn)的電壓。也就是說(shuō)，提供給電容式感應(yīng)點(diǎn)的陣列的電壓可以一般類(lèi)似于方波，雖然在其它實(shí)施方式中，電壓可采用其它波形。所述指紋控制芯片還包括調(diào)制器，所述調(diào)制器可根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制電容式感應(yīng)點(diǎn)的調(diào)制或振蕩。在射頻信號(hào)周期的高和低部分期間所測(cè)量的、電容式感應(yīng)點(diǎn)電壓和/或電荷之間的差允許芯片確定每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)和手指的下面部分之間的電容以及因而確定該電容。從每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)的電容，可感測(cè)、測(cè)量和重建指紋。
[0052]電容式感應(yīng)點(diǎn)處的信號(hào)差可用來(lái)映射指紋。指紋傳感器的分辨率可隨著電容式感應(yīng)點(diǎn)密度、指紋傳感器的表面和手指之間的距離以及覆蓋指紋傳感器的指紋輸入模塊的厚度而變化。一般來(lái)說(shuō)，隨著指紋輸入模塊厚度增加，手指和指紋傳感器之間的電容變得越來(lái)越衰減，并且因此信號(hào)差也可以衰減?？赏ㄟ^(guò)將所述手指接觸點(diǎn)與所述指紋控制芯片電連接，導(dǎo)致在所述指紋控制芯片更高的可檢測(cè)信號(hào)。
[0053]每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)可電容耦接至手指的在電容式感應(yīng)點(diǎn)上面的一部分，即手指與所述指紋控制芯片的手指接觸點(diǎn):上面的手指部分和電容式感應(yīng)點(diǎn)之間的距離確定這兩者之間的電容并因而確定在電容式感應(yīng)點(diǎn)處記錄的信號(hào)。隨著距離減小，信號(hào)增大。每個(gè)電容式感應(yīng)點(diǎn)也電容耦接至其它鄰近的上面的手指部分，并且隨著距離增加，這造成模糊效果，其降低直接在手指脊和手指谷之下的電容式感應(yīng)點(diǎn)的總信號(hào)差。
[0054]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋輸入模塊和所述指紋識(shí)別模塊通過(guò)黏合層貼合。
[0055]所述指紋輸入模塊為用于指紋輸入的面板。指紋輸入模塊的形狀可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，可以為正方形、矩形、圓形等其他形狀。
[0056]所述黏合層為透明光學(xué)膠，如OCA光學(xué)膠或透明UV膠等。具體本實(shí)施例中使用OCA光學(xué)膠，厚度25μπι，以降低整體裝置的厚度。
[0057]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋傳感器還包括基材襯底及引線(例如，TXLine及RXLine)。所述下極板和所述上極板及所述電介質(zhì)層構(gòu)成所述指紋傳感器的導(dǎo)電電路，所述導(dǎo)電電路形成于所述基材襯底上。例如，所述引線可以位于應(yīng)用所述指紋傳感器的電子設(shè)備的不可視區(qū)域。根據(jù)示例實(shí)施例，為了降低所述指紋識(shí)別模塊的整體厚度，所述基材襯底的厚度不大于200μηι，所述電介質(zhì)層的厚度小于50μηι。
[0058]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電介質(zhì)層包括網(wǎng)格狀凹槽。所述驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極收容于所述網(wǎng)格狀凹槽內(nèi)，所述網(wǎng)格狀凹槽內(nèi)填充有導(dǎo)電材料，如銀、銅、金、鋁等金屬或者其組入口 ο
[0059]由于人指紋凸脊(Valley)寬度和凹谷(Ridge)處寬度均大致在150-300μπι之間，在本實(shí)用新型中，驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極的最大寬度不大于ΙΟΟμπι，可以保證單個(gè)感應(yīng)點(diǎn)內(nèi)能夠感測(cè)到脊線或者凹谷的數(shù)量不大于I個(gè)，從而保證同一檢測(cè)坐標(biāo)只能對(duì)應(yīng)一條脊線或者一條凹谷的位置;且相鄰驅(qū)動(dòng)電極之間的距離以及相鄰感應(yīng)電極之間的距離均不大于ΙΟΟμπι。當(dāng)手置于指紋輸入模塊上時(shí)，相鄰驅(qū)動(dòng)電極和相鄰感應(yīng)電極之間的距離均小于ΙΟΟμπ?，即各相鄰感應(yīng)點(diǎn)之間的距離小于ΙΟΟμπι，這樣保證同時(shí)可以有2-5個(gè)感應(yīng)點(diǎn)感應(yīng)出不同電容信號(hào)以確定脊線或者凹谷的位置，相比原有單個(gè)單元反映凸脊或者凹谷位置的模式，能夠準(zhǔn)確感測(cè)指紋的輸入信號(hào)，提高指紋之別裝置的精確度和靈敏度。
[0060]為保證指紋識(shí)別的精度，在本實(shí)施例中，下極板和上極板的最大寬度為50μπι;相鄰下極板之間或者相鄰上極板之間的最大距離為ΙΟμπι。
[0061]本實(shí)用新型實(shí)施方式的指紋傳感器采用凹槽狀的金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)電材料填充在凹槽內(nèi)，即節(jié)省了導(dǎo)電材料又能提高指紋傳感器的防劃抗刮能力;并且填充的導(dǎo)電材料主要為金屬銀等，價(jià)格便宜、降低了制造成本。此外，該指紋傳感器采用單層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)指紋信息的識(shí)別，降低了指紋傳感器的厚度;同時(shí)，鑒于指紋紋路間的平均距離為ΙΟΟμπι，故下極板和上極板的寬度均不大于ΙΟΟμπι，以及下極板和上極板配合形成的相鄰識(shí)別單元之間的距離也不大于ΙΟΟμπι，提高了指紋識(shí)別的精度。
[0062]為配合指紋控制芯片，可以將所述下極板和上極板設(shè)計(jì)為不同的導(dǎo)電圖案，例如菱形，也可以為其他圖形，本實(shí)用新型不以此為限。優(yōu)選的，所述下極板被設(shè)計(jì)為水平設(shè)置的條狀;所述上極板被設(shè)計(jì)為垂直設(shè)置的條狀，與所述下極板通過(guò)所述電介質(zhì)層分離并垂直。
[0063]本實(shí)施例的指紋傳感器，利用互相分離的上極板與下極板形成電容，根據(jù)電容變化而感測(cè)形成指紋圖案，不需要利用CMOS半導(dǎo)體工藝在硅基材襯底上形成指紋傳感器，從而可以避免使用單晶硅基板，降低了成本。
[0064]所述引線用以將多個(gè)所述感應(yīng)電極及多個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電極與指紋控制芯片連接。所述電介質(zhì)層的邊緣-不可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)開(kāi)設(shè)有網(wǎng)格狀凹槽，所述引線收容于網(wǎng)格狀凹槽中。同時(shí)，所述引線可通過(guò)絲網(wǎng)印刷或噴墨打印，以在所述電介質(zhì)層表面上形成凸起網(wǎng)格狀導(dǎo)電線或?qū)щ娋€段。凸起網(wǎng)格狀導(dǎo)電線或?qū)щ娋€段的最小寬度可以為ΙΟμπι?200μηι，高度可以為5um?10umo
[0065]網(wǎng)格狀凹槽和網(wǎng)格狀凹槽的寬度為0.2μηι?5μηι，深度為2μηι?6μηι，且深度和寬度的比值大于I。網(wǎng)格狀凹槽的網(wǎng)格形狀為規(guī)則或者不規(guī)則的網(wǎng)格，網(wǎng)格狀凹槽的網(wǎng)格形狀可以為正六邊形、正方形、菱形、矩形、平行四邊形、曲邊四邊形或隨機(jī)網(wǎng)格中的任意一種。對(duì)應(yīng)的，所述驅(qū)動(dòng)電極和所述感應(yīng)電極的網(wǎng)格形狀可以為正六邊形、正方形、菱形、矩形、平行四邊形、曲邊四邊形或隨機(jī)網(wǎng)格形狀。
[0066]采用上述的雙層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，每個(gè)感應(yīng)電極及每個(gè)驅(qū)動(dòng)電極分別一一連接一根引線。因采用了引線連接方式，與所述引線連接的所述指紋控制芯片通過(guò)感應(yīng)每個(gè)感應(yīng)點(diǎn)的電容變化大小而進(jìn)行判斷指紋脊或谷以形成指紋圖案時(shí)，對(duì)感應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行定位及計(jì)算。
[0067]與所述引線連接的所述指紋控制芯片在通過(guò)不同感應(yīng)點(diǎn)的電容值變化來(lái)形成指紋圖案時(shí)，因?yàn)殡娙菖c感應(yīng)點(diǎn)面積正相關(guān)，因此可以通過(guò)對(duì)應(yīng)感應(yīng)點(diǎn)面積計(jì)算出不同感應(yīng)點(diǎn)的電容值大小對(duì)各感應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分。
[0068]當(dāng)手指按壓所述指紋識(shí)別模塊時(shí)，根據(jù)上述方法，分別定位手指按壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的不同感應(yīng)點(diǎn)，然后再依次對(duì)該不同感應(yīng)點(diǎn)處的電容值變化進(jìn)行計(jì)算。
[0069]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述驅(qū)動(dòng)電極與所述感應(yīng)電極之間形成互電容。此時(shí)所述感應(yīng)電極和所述驅(qū)動(dòng)電極交叉的地方將會(huì)形成電容，也即所述感應(yīng)電極和所述驅(qū)動(dòng)電極分別構(gòu)成了電容的兩極。當(dāng)手指按壓到所述指紋識(shí)別模塊時(shí)，影響了各交叉點(diǎn)兩個(gè)電極之間的耦合，從而改變了電極之間的電容量。在檢測(cè)電容變化時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電極依次發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述感應(yīng)電極同時(shí)接收信號(hào)，這樣可以得到所有感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極交匯點(diǎn)處的電容值大小，根據(jù)二維電容變化量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每一個(gè)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)再根據(jù)電容值的變化量判斷各坐標(biāo)處對(duì)應(yīng)的是手指紋的脊或谷。此時(shí)其工作原理為:
[0070]所述感應(yīng)電極與所述驅(qū)動(dòng)電極初始形成一電容值C，在手指觸摸時(shí)手指帶走部分電容從而使得初始電容C減小至C’，且C’ <c，所述指紋控制芯片再根據(jù)電容值變化進(jìn)行判斷對(duì)應(yīng)位置的指紋為脊或谷。例如初始Cl = 1000，C2 = 1200;手指觸摸后對(duì)應(yīng)的電容變?yōu)?:1’ = 100，02’=900，則厶(:1 = 900，厶02 = 300。則指紋控制芯片可以有效區(qū)分(:1和02，并同時(shí)判斷如果AC大于或等于一閾值，例如500，則對(duì)應(yīng)指紋為脊;如果AC小于該閾值，則對(duì)應(yīng)指紋為谷。
[0071 ]手指在與所述指紋識(shí)別模塊接觸時(shí)，凸脊處和凹谷處實(shí)際距離不同表現(xiàn)為產(chǎn)生的電容值不同，且其量值在皮法(PF)級(jí)別，因而其傳送的電流信號(hào)也存在差異，將這些微弱的電流信號(hào)差異通過(guò)所述指紋控制芯片進(jìn)行放大，以此判斷指紋的凸脊處和凹谷處，各感應(yīng)點(diǎn)檢測(cè)本感應(yīng)點(diǎn)內(nèi)的電流信號(hào)，并將這些電流信號(hào)傳送至所述指紋控制芯片，根據(jù)電流信號(hào)的差異，探測(cè)出凸脊和凹谷的位置，從而勾勒出人手指的紋路脈絡(luò)，然后通過(guò)與預(yù)存儲(chǔ)的指紋進(jìn)行比對(duì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)身份的鑒定。
[0072]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋識(shí)別模塊還包括引線組，引線組連接至外部的IC處理芯片。所述指紋識(shí)別模塊接收所述指紋輸入模塊發(fā)送的指紋輸入信號(hào)，并可以通過(guò)引線組將指紋輸入信號(hào)傳送至外部IC處理芯片。
[0073]多條引線的導(dǎo)電材料與所述網(wǎng)格狀凹槽中的導(dǎo)電材料電連接，并與引線組電連接;每一條引線分別與每一下極板或者每一上極板電連接，引線可以為網(wǎng)格狀凹槽結(jié)構(gòu)，也可以為凸起的網(wǎng)格狀或者條狀的導(dǎo)電線或?qū)щ娋€段。
[0074]下極板或者上極板通過(guò)各自引線與引線組相連，每一下極板或者每一上極板與一對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)引線或者感測(cè)引線電連接，相鄰下極板或者相鄰上極板之間絕緣。
[0075]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，一種電子設(shè)備，包括上述任一所述感測(cè)裝置。
[0076]根據(jù)示例實(shí)施例，所述電子設(shè)備還包括顯示元件，所述指紋識(shí)別模塊設(shè)置于所述電子設(shè)備的所述顯示元件之下。這里的所述顯示元件可以用作上述的指紋輸入模塊。
[0077]根據(jù)示例實(shí)施例，所述指紋識(shí)別模塊可以配置于電子設(shè)備等的可視區(qū)，即與電子設(shè)備的顯示部件配合使用，用于電子設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的身份認(rèn)證，如銀行賬戶(hù)安全驗(yàn)證，則其電介質(zhì)層為透明的絕緣材料。
[0078]根據(jù)示例實(shí)施例，多個(gè)指紋傳感器可應(yīng)用于單個(gè)電子設(shè)備中。優(yōu)選的，所述多個(gè)指紋傳感器設(shè)置于所述電子設(shè)備的顯示元件之下，例如，指紋傳感器可被布置在電子設(shè)備的玻璃或者外表面之下。優(yōu)選的，指紋傳感器可按照陣列或者其它有序圖案來(lái)布置。所述指紋傳感器可隨機(jī)或者半隨機(jī)地置于表面之下。所述指紋傳感器可置于合并顯示器的電子設(shè)備的顯示疊層之內(nèi)或者之下，該電子設(shè)備諸如移動(dòng)電話、平板計(jì)算設(shè)備、計(jì)算機(jī)顯示屏幕等等。在這種實(shí)施方式中，指紋傳感器可通過(guò)顯示器和/或顯示器的玻璃電容地感測(cè)指紋。
[0079]所述電子設(shè)備包括外框，所述外框可以為電子設(shè)備的外殼或面板，所述外框可以為金屬材質(zhì)或絕緣材質(zhì)。所述芯片包括接地引腳，所述外框電連接至所述接地引腳。還可以包括FPC(柔性電路板)，所述指紋控制芯片設(shè)于所述FPC上，所述外框電連接至所述FPC的接地層。當(dāng)指紋傳感器檢測(cè)到有類(lèi)似手指物觸摸或觸碰時(shí)，指紋傳感器使所述感測(cè)裝置從較低電壓(休眠模式電壓，如0.5V)轉(zhuǎn)換為較高電壓(工作模式電壓，如5V)，從而使得類(lèi)似于手指物帶電產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的輻射電場(chǎng)，所述指紋控制芯片檢測(cè)類(lèi)似手指物發(fā)射出射頻電場(chǎng)，根據(jù)芯片表面檢測(cè)的像素內(nèi)電場(chǎng)大小描繪形成指紋影像。
[0080]此外，所述指紋識(shí)別模塊還包括一保護(hù)層，保護(hù)層覆蓋于所述指紋識(shí)別模塊之上，用以保護(hù)指紋傳感器和指紋控制芯片，保護(hù)層可以為UV膠、壓印膠或聚碳酸酯。
[0081]圖2示意性示出根據(jù)本實(shí)用新型示例實(shí)施方式的指紋傳感器的感測(cè)方法的流程圖。
[0082]如圖2所示，該方法包括:
[0083]在步驟S210，檢測(cè)到按壓信號(hào)，產(chǎn)生射頻信號(hào)；
[0084]在步驟S220，將所述射頻信號(hào)發(fā)送到所述指紋傳感器的下極板。
[0085]同時(shí)，在步驟S230，將所述射頻信號(hào)發(fā)送到用戶(hù)按壓的接觸點(diǎn)手指部分。
[0086]本實(shí)用新型實(shí)施例中其它內(nèi)容參考上述其它實(shí)施例中的內(nèi)容，在此不再贅述。
[0087]本實(shí)用新型公開(kāi)的指紋傳感器的感測(cè)裝置，具有以下技術(shù)效果:采用雙極板傳感器，將射頻信號(hào)打在驅(qū)動(dòng)線路上，同時(shí)還將另一種射頻信號(hào)打到用戶(hù)手指上，可以增強(qiáng)感測(cè)信號(hào)，提高將指紋應(yīng)用于全屏?xí)r的解析度。通過(guò)在玻璃上開(kāi)孔，填入導(dǎo)電材料形成導(dǎo)線，可以將手指射頻信號(hào)透過(guò)0.4mm以上玻璃。此外，該指紋傳感器的電介質(zhì)層采用透明及高介電常數(shù)材料，可以增加上下極板之間的電容，并通過(guò)在該高介電常數(shù)材料中加入介電陶瓷粉可以進(jìn)一步增加兩極板之間的電容。
[0088]以上具體地示出和描述了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式。應(yīng)可理解的是，本實(shí)用新型不限于這里描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式或?qū)崿F(xiàn)方法;相反，本實(shí)用新型意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種指紋傳感器的感測(cè)裝置，其特征在于，包括指紋輸入模塊和指紋識(shí)別模塊，所述指紋識(shí)別模塊進(jìn)一步包括指紋傳感器和指紋控制芯片，所述指紋傳感器包括電介質(zhì)層、多條電容式上極板和多條電容式下極板，所述上極板和所述下極板分別位于所述電介質(zhì)層的相對(duì)表面上，所述上極板沿第一方向延伸設(shè)置，所述下極板沿與所述第一方向相交的第二方向延伸設(shè)置，所述上極板與所述下極板通過(guò)所述電介質(zhì)層分離并交叉形成多個(gè)感應(yīng)點(diǎn)，所述指紋控制芯片分別與所述下極板和所述指紋輸入模塊電性耦接，所述下極板和所述指紋輸入模塊接收所述指紋控制芯片發(fā)射的射頻信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述上極板包括感應(yīng)電極，所述下極板包括驅(qū)動(dòng)電極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)層采用透明的壓敏膠。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)層包括介電陶瓷粉。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)層的介電常數(shù)的取值范圍為大于6F/m。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述介電常數(shù)的取值范圍為10-50F/mD7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述指紋輸入模塊包括玻璃、藍(lán)寶石或陶瓷材料中的任意一種，其設(shè)置于所述指紋識(shí)別模塊之上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述指紋輸入模塊上有孔，并在所述孔中填入金屬材料形成導(dǎo)線，所述導(dǎo)線連通所述指紋輸入模塊和所述指紋控制芯片。9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括上述權(quán)利要求1至8中任一所述感測(cè)裝置。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK205644573SQ201620176294
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日
【發(fā)明人】白安鵬, 馬炳乾, 孫文思
【申請(qǐng)人】南昌歐菲生物識(shí)別技術(shù)有限公司