CN104063693B - 指纹识别检测组件及包含其的终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别检测组件及包含其的终端设备。该指纹识别检测组件包括：基片，于其上形成有多个通孔，所述多个通孔中设置有导电材料；以及，指纹识别传感元件，其形成于所述基片上，且与所述多个通孔中的导电材料电连接；其中，所述指纹识别传感元件包括：至少一第一感应电极；若干第一驱动电极，其与所述至少一第一感应电极间隔地相对设置，以定义多个第一检测间隙；至少一第二感应电极；若干第二驱动电极，其与所述至少一第二感应电极间隔地相对设置，以定义多个第二检测间隙。

Description

指纹识别检测组件及包含其的终端设备

技术领域

本发明涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别检测组件及包含其的终端设备。

背景技术

近年来，随着存储技术的发展，终端设备如智能手机、平板电脑等存储有大量个人信息等重要资料，其安全性变得更为重要。目前多使用口令、图形等形式来实现对其终端设备的密码保护。

然而，对于口令、图形等加密方式，用户需记住设定的口令和/或图形；此外，在公共场合，还存在密码泄露的危险。而为了提高安全性，往往需要增加口令和图形的复杂度，这无疑进一步增加了用户记忆的难度，造成安全与易用之间的冲突。

指纹是由手指表面皮肤凹凸不平的纹路组成，是人体独一无二的特征，其复杂程度可提供用于识别的足够特征。指纹识别即是利用指纹唯一性和稳定性的特点来实现身份识别，而无需用户记忆。

电容式指纹识别传感器在基材衬底上形成导电电路，当手指与传感器接触时，通过指纹脊的凸起和指纹谷的凹陷所产生的不同电容值来探测并形成指纹图案。

在通过指纹识别传感器来进行指纹识别时，人的手指指纹面与指纹识别传感器之间的距离不能过远，如果距离过远，则很难形成准确的指纹图案。

发明内容

本发明提供了一种指纹识别检测组件，以适用于终端设备上，尤其适用于透明盖板为一体式设计而无需内嵌实体按键的终端设备。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

本发明一方面公开了一种指纹识别检测组件，包括：基片，于其上形成有多个通孔，所述多个通孔中设置有导电材料；以及，指纹识别传感元件，其形成于所述基片上，且与所述多个通孔中的导电材料电连接；其中，所述指纹识别传感元件包括：至少一第一感应电极；若干第一驱动电极，其并列设置且彼此间隔，并与所述至少一第一感应电极间隔地相对设置，以定义多个第一检测间隙；至少一第二感应电极，其与所述至少一第一感应电极平行且并列设置，并位于所述至少一第一感应电极的、与所述若干第一驱动电极相反的一侧；若干第二驱动电极，其并列设置且彼此间隔，并与所述至少一第二感应电极间隔地相对设置，以定义多个第二检测间隙；所述若干第二驱动电极位于所述至少一第二感应电极的、与所述至少一第一感应电极相反的一侧。

于一个实施例中，指纹识别检测组件还包括：电路板，于其上形成有多个导电接口且与所述多个通孔电连接，使得所述指纹识别传感元件与所述电路板电连接。

于另一个实施例中，所述电路板的多个导电接口通过导电胶与所述多个通孔中的导电材料电连接。

于再一个实施例中，所述电路板和所述指纹识别传感元件分设于所述基片的两面，所述电路板通过所述多个通孔中的导电材料与所述指纹识别传感元件电连接。

于再一个实施例中，指纹识别检测组件还包括：保护层，其形成于所述指纹识别传感元件上。

于再一个实施例中，所述保护层的材料包括：类金刚石碳、二氧化硅、UV胶。

于再一个实施例中，所述若干第一驱动电极等间距设置及所述若干第二驱动电极等间距设置，且所述若干第一驱动电极的间距值范围及所述若干第二驱动电极的间距值范围均为40μm-60μm；所述若干第一驱动电极的宽度及所述多个第二驱动电极的宽度彼此相等，且所述若干第一驱动电极的宽度值范围及所述若干第二驱动电极的宽度值范围均为20μm-45μm；所述多个第一检测间隙的大小及所述多个第二间隙的大小彼此相等，且所述多个第一检测间隙大小及所述多个第二间隙大小均在20μm-40μm范围内；所述第一感应电极的宽度及所述第二感应电极的宽度相等，且所述第一感应电极的宽度及所述第二感应电极的宽度在20μm-45μm范围内。

于再一个实施例中，所述指纹识别传感元件还包括：所述指纹检测元件指纹识别传感元件还包括：至少一第一参考电极和至少一第二参考电极；其中，所述至少一第一参考电极与所述至少一第一感应电极平行地相对设置，并位于所述至少一第一感应电极的、与所述若干第一驱动电极相反的一侧；所述至少一第二参考电极与所述至少一第二感应电极平行地相对设置，并位于所述至少一第二感应电极的、与所述若干第二驱动电极相反的一侧。

于再一个实施例中，所述指纹识别传感元件还包括：若干第一虚设驱动电极和若干第二虚设驱动电极；其中，所述若干第一虚设驱动电极并列设置且彼此电连接，并与所述若干第一驱动电极对应地设置在所述至少一第一参考电极的、与所述至少一第一感应电极相反的一侧；所述若干第二虚设驱动电极并列设置且彼此电连接，并与所述若干第二驱动电极对应地设置在所述至少一第二参考电极的、与所述至少一第二感应电极相反的一侧。

于再一个实施例中，所述指纹识别传感元件通过溅镀、蒸镀、网印形成于所述基片上。

于再一个实施例中，所述多个通孔分一排或多排设置。

于再一个实施例中，所述多个通孔通过镭射蚀刻、化学蚀刻或深反应离子蚀刻形成于所述基片上。

于再一个实施例中，每个通孔的直径在20μm-45μm范围内。

本发明另一方面公开了一种终端设备，包括上述任一种指纹识别检测组件。

于一个实施例中，所述基片为所述终端设备的透明盖板。

本发明提供的指纹识别检测组件，将指纹识别传感器(即指纹识别元件)置于终端设备的透明盖板上，并通过穿孔的方式，电连接透明盖板下的电路板，以在终端设备上实现指纹检测功能；并通过形成于指纹识别传感器上的保护层对指纹识别传感器进行保护。该指纹识别检测组件可适用于透明盖板为一体式设计的终端设备。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本发明一个实施例的指纹识别检测组件的剖面图。

图2为通孔于基片上的排列方式的示意图。

图3为本发明一个实施例的指纹识别传感元件的排列示意图。

图4为本发明一个实施例的指纹识别传感元件的示意图。

图5为本发明另一个实施例的指纹识别传感元件的示意图。

图6为本发明实施例的电路板的俯视图。

图7为本发明另一个实施例的指纹识别检测组件的剖面图。

图8为本发明实施例的包含指纹识别检测组件的终端设备的示意图。

图9为本透明盖板的剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构。

所描述的特征或结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元等，也可以实践本发明的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本发明。

图1为本发明一个实施例的指纹识别检测组件的剖面图。如图1所示，指纹识别检测组件1包括：基片11，指纹识别传感元件12。

于基片11上形成有多个通孔111，多个通孔111中分别设置有导电材料，如银、铜、金、铝等金属或者其组合。

在一些实施例中，每个通孔111的形状优选圆形，由于在其制程中，如果通孔的直径制作的过大会导致基片面板容易断裂，而如果直径过小又无法实现填充工艺，因此通孔111的直径在20μm-45μm范围内，但本发明不以此为限。当通孔111为多边形时，其直径指其外接圆的直径。

形成多个通孔111于基片11上的制造工艺包括镭射蚀刻技术、化学蚀刻技术或者深反应离子蚀刻技术。

通孔111在基片11上的排列方式可以排列为一排，也可以排列为多排，本发明不以此为限。但当通孔111呈一排排列时，通孔的排布会过于密集，容易导致基片面板断裂，增加了制造工艺的难度，因此本发明优选两排的排列方式。

图2为通孔于基片上的排列方式的示意图，以两排的排列方式为例，各排通孔彼此平行且交错设置。

需要说明的是，为了简化示意图，图1中示意的剖面图是以多个通孔111排成一排的方式为例的。

指纹识别传感元件12形成于基片11之上，用于感测用户手指的脊和谷，以对用户的指纹进行识别，并与多个通孔电连接。指纹识别传感元件12与通孔111例如可以直接电连接，还可以通过引线电连接，本发明不以此为例。

在一些实施例中，基片11例如为具有指纹识别功能的终端设备的透明盖板，通过将指纹识别传感元件形成于终端设备的透明盖板之上，缩小了指纹识别传感元件与手指指纹面的距离，可提供更为准确的指纹识别结果。

图3为本发明一个实施例的指纹识别传感元件的排列示意图。如图3所示，指纹识别传感元件12包括：至少一第一感应电极121，多条第一驱动电极122，至少一第二感应电极123及多条第二驱动电极124。

请联合参考图4，如图3和图4所示，多条第一驱动电极122及多条第二驱动电极124均并列设置且彼此间隔，相邻的第一驱动电极122之间的间距d及相邻的第二驱动电极124之间的间距d彼此相等，d的范围在40μm-60μm；第一驱动电极122的宽度w1及第二驱动电极124的宽度w1彼此相等，w1的范围在20μm-45μm。

第一感应电极121与多条第一驱动电极122间隔地相对设置，以定义出多个第一检测间隙g1，g1的范围在20μm-40μm。

第一感应电极121的宽度w2与第二感应电极123的宽度w2相等，且w2的范围在20μm-45μm。

第二感应电极123与第一感应电极121平行且并列设置，并位于第一感应电极121的、与多条第一驱动电极122相反的一侧。

多条第二驱动电极124位于第二感应电极123的、与第一感应电极121相反的一侧；并与第二感应电极123间隔地相对设置，定义出多个第二检测间隙g2，g2的范围在20μm-40μm。

指纹识别传感元件12的材料包括：金属(纳米级别颗粒制成流体状，如纳米银浆)、石墨烯、碳纳米管或导电高分子材料。指纹识别传感元件12通过溅镀技术、蒸镀技术或网印技术形成于基片11上。

第一感应电极121与多条第一驱动电极122之间形成的耦合电容会根据指纹脊还是指纹谷位于检测间隙g1上方而有电容值的不同改变。这是因为指纹脊的介电常数通常是空气(指纹谷)的10至20倍。因此，该耦合电容在指纹脊下比在指纹谷下具有更大的等效电容值。通过检测该耦合电容的电容值变化(或其上的电压变化)，可以判定位于该检测间隙g上方的是指纹脊还是指纹谷，从而得到指纹图像。

在本实施例中，指纹图像可通过在手指扫过第一驱动电极122与第一感应电极121之间的第一检测间隙g1和第二驱动电极124与第二感应电极122之间的第二检测间隙g2而产生。这些信号可组合成指纹图像，与使用逐行扫描产生传真影像的方式相似。

通过共用第一驱动电极122、第二驱动电极124、第一感应电极121和第二感应电极123构成一双线成像器，用于产生准确的无变形指纹影像。通过手指先通过第一感应电极121或是第二感应电极123来确定手指扫过指纹传感区域时的方向，并且，通过比对第一感应电极121和第二感应电极123的信号变化来确定手指扫过指纹传感区域时的速度(例如：通过计算相同的指纹区域通过第一感应电极121和第二感应电极124的时间差来获得手指速度)，以此来得到更准确的指纹影像。

需要说明的是，上述图中的通孔111、指纹识别传感元件12的个数仅用于示例说明，而非限制本发明。实际的通孔111、指纹识别传感元件12的个数与实际制程相关。

此外，图3和图4中的指纹识别传感元件12的分布仅为示意之用，并非限制本发明。多条第一驱动电极122与多条第二驱动电极124对应的通孔111还可以分别设于第一感应电极121和第二感应电极123的两侧，并分别被设置成一排或多排。即多条第二驱动电极124也同多条第一驱动电极122一样为直线形，而不需要弯折。

图5为本发明另一个实施例的指纹识别传感元件的示意图。指纹识别传感元件12还包括至少一第一参考电极125、多条第一虚设驱动电极126、至少一第二参考电极127和多条第二虚设驱动电极128。

第一参考电极125与第一感应电极121平行地设置，并位于第一感应电极121的、与多条第一驱动电极122相反的一侧。

第二参考电极127与第二感应电极123品行地设置，并位于第二感应电极123的、与多条第二驱动电极124相反的一侧。

多条第一虚设驱动电极126并列设置且彼此电连接，并与多条第一驱动电极122对应地设置在第一参考电极125的、与第一感应电极121相反的一侧。

多条第二虚设驱动电极128并列设置且彼此电连接，并与多条第二驱动电极124对应地设置在第二参考电极127的、与第二感应电极123相反的一侧。

第一感应电极121和第一参考电极125通过第一差分滤波器161耦合至第一差分放大器162。尤其，第一感应电极121可以通过第一差分滤波器161耦合至第一差分放大器162的正向输入，而第一参考电极125可以通过第一差分滤波器161耦合至第一差分放大器162的反向输入。

第一差分放大器162通过电子方式减去第一感应电极121和第一参考电极125上的信号，使得噪声和寄生信号被消除。

第二感应电极123和第二参考电极127通过第二差分滤波器163耦合至第二差分放大器164。尤其，第二感应电极123可以通过第二差分滤波器163耦合至第二差分放大器164的正向输入，而第二参考电极127可以通过第二差分滤波器163耦合至第二差分放大器164的反向输入。

第二差分放大器164通过电子方式减去第二感应电极123和第二参考电极127上的信号，使得噪声和寄生信号被消除。

在具体实施时，第一差分滤波器161、第一差分放大器162、第二差分滤波器163及第二差分放大器164例如可以被置于指纹识别控制芯片16(参见图7)中。

图5中的虚线部分定义了指纹识别区域。

多条第一虚设驱动电极126和第二虚设驱动电极128由导线129互相电连接，并且通过导线129在指纹图像感测期间连接至参考电位，例如接地。

在一些实施方案中，相对于第一参考电极125设置的第一虚设驱动电极126的排列，匹配相对于第一感应电极121设置的驱动电极122的排列。因此，第一虚设驱动电极126的宽度、第一虚设驱动电极126之间的间距和间隙的大小可以分别与第一驱动电极122的宽度、第一驱动电极122之间的间距、和检测间隙的大小相同。

相对于第二参考电极127设置的第二虚设驱动电极128的排列，匹配相对于第二感应电极123设置的驱动电极124的排列。因此，第二虚设驱动电极128的宽度、第二虚设驱动电极128之间的间距和间隙的大小可以分别与第二驱动电极124的宽度、第二驱动电极124之间的间距、和检测间隙的大小相同。

再次参考图1，指纹识别检测组件1还包括：电路板13。电路板13例如为柔性电路板，其上包含有多个导电接口131，多个导电接口131与多个通孔111电连接。如图1所示，多个导电接口131与多个通孔111之间通过连接层14，其中连接层14例如为导电胶，包括：ACF(异方性导电胶或异向性导电胶)。电路板13还包括多条引线132，将多个导电接口131与指纹识别控制芯片(图中未示出)相电连接。

图6为本发明实施例的电路板的俯视图。如图6所示，电路板13上形成有多个导电接口131，为了与多个通孔111一一对接，例如其排列方式与通孔111的排列方式相同。导线132一一连接导电接口131。

除了图1所示的电连接方式外，多个导电接口131还可以通过引线及连接层与多个通孔111电连接。

图7为本发明另一个实施例的指纹识别检测组件的剖面图。如图7所示，指纹识别检测组件1’的通孔111通过引线18与电路板13上的导电接口(图中未示出)电连接，其中导电接口与引线18之间通过连接层14电连接，其中连接层14例如为导电胶，包括：ACF。与图1相同，图7也是以单排通孔111为例。

图7中，电路板13还包括连接器排座131，其例如通过电路板13上的引线(图中未示出)与电路板13上的多个导电接口电连接。

此外，图7中还示出了指纹识别控制芯片16可置于电路板13、与连接层14相反的一侧，且通过保护底座17进行保护。连接器排座131将电路板13上的引线从电路板的一面延伸到另一面，以连接指纹识别控制芯片16，从而使指纹识别传感元件12的信号传输到指纹识别控制芯片16。

参考图1或图7，为了保护指纹识别传感元件12，在指纹识别传感元件12上还可以形成一层保护层15。保护层15通过喷涂技术或印刷技术形成，保护层15的材料包括类金刚石碳(DLC)或光敏胶(UV胶)。

图8为本发明实施例的包含指纹识别检测组件的终端设备的示意图。如图8所示，终端设备2例如为智能手机，其屏幕可分为可视区21和非可视区22。以将指纹识别传感元件12设置在非可视区22为例进行说明。基片11例如为终端设备2的透明盖板，透明盖板例如为玻璃材料，第一感应电极121和多条第一驱动电极122，及第二感应电极123和多条第二驱动电极124分别形成于终端设备2的透明盖板上，并通过通孔111与该透明盖板下的电路板13电连接。

图9为本透明盖板的剖视图。如图9所示，以图2中两排通孔的设置方式为例，多个通孔111分别穿过透明盖板，其中填充导电材料，以电连接透明盖板上的指纹识别传感元件12与引线18。

本发明提供的指纹识别检测组件，将指纹识别传感器(即指纹识别元件)置于终端设备的透明盖板上，并通过穿孔的方式，电连接透明盖板下的电路板，以在终端设备上实现指纹检测功能；并通过形成于指纹识别传感器上的保护层对指纹识别传感器进行保护。该指纹识别检测组件可适用于透明盖板为一体式设计的终端设备。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。

Claims (13)

1.一种指纹识别检测组件，其特征在于，包括：

基片，于其上形成有多个通孔，所述多个通孔中设置有导电材料，其中，所述导电材料包括：银、铜、金以及铝中的至少一种；以及，

指纹识别传感元件，其形成于所述基片上，且与所述多个通孔中的导电材料电连接；

其中，所述指纹识别传感元件包括：

至少一第一感应电极；

若干第一驱动电极，其并列设置且彼此间隔，并与所述至少一第一感应电极间隔地相对设置，以定义多个第一检测间隙；

至少一第二感应电极，其与所述至少一第一感应电极平行且并列设置，并位于所述至少一第一感应电极的、与所述若干第一驱动电极相反的一侧；

若干第二驱动电极，其并列设置且彼此间隔，并与所述至少一第二感应电极间隔地相对设置，以定义多个第二检测间隙；所述若干第二驱动电极位于所述至少一第二感应电极的、与所述至少一第一感应电极相反的一侧；

所述基片为终端设备的透明盖板；

其中，所述指纹识别传感元件还包括：至少一第一参考电极和至少一第二参考电极；其中，

所述至少一第一参考电极与所述至少一第一感应电极平行地相对设置，并位于所述至少一第一感应电极的、与所述若干第一驱动电极相反的一侧；

所述至少一第二参考电极与所述至少一第二感应电极平行地相对设置，并位于所述至少一第二感应电极的、与所述若干第二驱动电极相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，还包括：电路板，于其上形成有多个导电接口且与所述多个通孔电连接，使得所述指纹识别传感元件与所述电路板电连接。

3.根据权利要求2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述电路板的多个导电接口通过导电胶与所述多个通孔中的导电材料电连接。

4.根据权利要求2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述电路板和所述指纹识别传感元件分设于所述基片的两面，所述电路板通过所述多个通孔中的导电材料与所述指纹识别传感元件电连接。

5.根据权利要求1或2所述的指纹检测组件，其特征在于，还包括：保护层，其形成于所述指纹识别传感元件上。

6.根据权利要求5所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述保护层的材料包括：类金刚石碳、二氧化硅、UV胶。

7.根据权利要求1或2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述若干第一驱动电极等间距设置及所述若干第二驱动电极等间距设置，且所述若干第一驱动电极的间距值范围及所述若干第二驱动电极的间距值范围均为40μm-60μm；所述若干第一驱动电极的宽度及所述多个第二驱动电极的宽度彼此相等，且所述若干第一驱动电极的宽度值范围及所述若干第二驱动电极的宽度值范围均为20μm-45μm；所述多个第一检测间隙的大小及所述多个第二间隙的大小彼此相等，且所述多个第一检测间隙大小及所述多个第二间隙大小均在20μm-40μm范围内；所述第一感应电极的宽度及所述第二感应电极的宽度相等，且所述第一感应电极的宽度及所述第二感应电极的宽度在20μm-45μm范围内。

8.根据权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述指纹识别传感元件还包括：若干第一虚设驱动电极和若干第二虚设驱动电极；其中，

所述若干第一虚设驱动电极并列设置且彼此电连接，并与所述若干第一驱动电极对应地设置在所述至少一第一参考电极的、与所述至少一第一感应电极相反的一侧；

所述若干第二虚设驱动电极并列设置且彼此电连接，并与所述若干第二驱动电极对应地设置在所述至少一第二参考电极的、与所述至少一第二感应电极相反的一侧。

9.根据权利要求1或2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述指纹识别传感元件通过溅镀、蒸镀、网印形成于所述基片上。

10.根据权利要求1或2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述多个通孔分一排或多排设置。

11.根据权利要求1或2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述多个通孔通过镭射蚀刻、化学蚀刻或深反应离子蚀刻形成于所述基片上。

12.根据权利要求1或2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，每个通孔的直径在20μm-45μm范围内。

13.一种终端设备，其特征在于，包括根据权利要求1-12任一项所述的指纹识别检测组件。