CN104700079A - 指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别模组，包括：盖板，包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面；指纹传感器，包括形成于所述盖板的第二表面一侧的指纹感应图形，被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号；控制元件，与所述指纹传感器电连接，被配置成处理所述指纹感应信号。还公开一种基于指纹识别的触控屏。本发明不仅可避免移动终端外观面开孔而导致应力集中、强度下降，同时便于使用者进行触控及观看，同时保证指纹识别模组具有较薄的厚度，利于提升指纹识别模组的指纹识别精度；另外，指纹识别模组中其他的部分，例如控制芯片的设置位置则更加灵活；指纹感应图形可以和触控图像一起形成，节省工艺。

Description

指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，特别是涉及一种指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏。

背景技术

指纹识别是指通过比较不同指纹的细节特征点来进行身份鉴别的技术。随着科学技术的发展，指纹识别的应用领域越来越广泛，除了门禁、考勤系统之外，笔记本电脑、手机等带有触控屏的设备都已实现了指纹识别功能。

然而，为了实现指纹识别功能，传统的指纹识别模组一般作为一个单独部分安装在盖板的下方。

对于安装指纹识别模组的终端设备，指纹识别模组需要安装于盖板下方。盖板作为用户的输入界面，需要一定的强度，因此盖板的厚度往往大于300微米。虽然盖板厚度的增加增大了盖板的强度，但是同时也会影响指纹识别模组对指纹的识别效率。

现有的电子产品为了实现指纹识别功能并满足盖板与基板的厚度要求，通常采用开设贯通孔或开设凹槽的方式，以容纳一整个指纹识别模组，一方面有足够的空间，另一方面感应指纹的距离也足够小。

然而，由于盖板与基板一般采用玻璃等材料制成，采用上述方法，则破坏了盖板与基板的整体结构，导致盖板或者基板容易损坏，降低了生产效率，增加了生产成本。

另外，指纹识别模组和盖板分别制作然后组装，工序较多。

发明内容

基于此，有必要针对屏幕面板无法同时保证指纹模块的识别效率和强度、工序较多的问题，提供一种增加指纹模块的识别效率并且不影响强度、工序少的指纹识别模组。

此外，还提供一种基于指纹识别的触控屏。

一种指纹识别模组，包括：

盖板，包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面；

指纹传感器，包括形成于所述盖板的第二表面一侧的指纹感应图形，被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号；

控制元件，与所述指纹传感器电连接，被配置成处理所述指纹感应信号。

在其中一个实施例中，所述盖板的部分为透明材料、部分为非透明材料，或所述盖板全部为透明材料；其中，透明材料为蓝宝石、玻璃或塑料，不透明材料为陶瓷。

在其中一个实施例中，所述盖板的厚度不大于100微米。

在其中一个实施例中，所述盖板的第二表面上设有颜色层，所述指纹传感器形成于所述颜色层上。

在其中一个实施例中，所述颜色层包括至少一层导电的油墨层。

在其中一个实施例中，还包括粘合层，所述粘合层形成于所述指纹传感器与所述盖板之间。

在其中一个实施例中，所述粘合层为光学透明树脂或光学胶带。

在其中一个实施例中，还包括电路基板，所述指纹传感器通过所述电路基板与所述控制元件连接。

在其中一个实施例中，所述电路基板的基材为聚酰亚胺薄膜。

在其中一个实施例中，还包括底板，所述底板自所述盖板的第二表面一侧与盖板叠合。

在其中一个实施例中，所述电路基板从所述底板边缘绕过。

在其中一个实施例中，所述底板上开设贯通槽，所述电路基板穿过所述贯通槽与所述控制元件连接。

在其中一个实施例中，所述底板为玻璃或塑料材质。

在其中一个实施例中，所述底板的厚度为300～400微米。

在其中一个实施例中，所述指纹传感器为滑擦式指纹传感器或按压式指纹传感器。

在其中一个实施例中，所述指纹传感器为一维电容式像素矩阵或二维电容式像素矩阵。

在其中一个实施例中，还包括触控感应线路，所述触控感应线路形成于所述盖板的第二表面。

在其中一个实施例中，所述盖板的第一表面对应所述指纹传感器的位置设有触摸槽。

在其中一个实施例中，所述盖板包括可视区和非可视区，可视区的厚度较厚，非可视区可包括两层：

基板层，包括相互平行的第一端面与第二端面；

盖板层，设置于所述基板层的所述第一端面一侧，包括盖板外端面与盖板内端面，所述指纹传感器位于所述第一端面与所述盖板层内端面之间，所述指纹传感器感应指纹的一端靠近所述第一端面，以识别用户的指纹。

一种基于指纹识别的触控屏，包括上述的指纹识别模组。

上述指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏，指纹识别模组不是作为独立的部分与盖板进行结合，而是将所述指纹传感器直接设置在所述盖板的第二表面一侧，这样不仅可避免移动终端外观面开孔而导致应力集中、强度下降，同时便于使用者进行触控及观看，同时保证指纹识别模组具有较薄的厚度，利于提升指纹识别模组的指纹识别精度；另外，指纹识别模组中其他的部分，例如控制芯片的设置位置则更加灵活；指纹感应图形可以和触控图像一起形成，节省工艺。

附图说明

图1为一实施例中应用基于指纹识别的触控屏的电子设备示意图；

图2为一实施例中指纹识别模组结构示意图；

图3为图2所示实施例中指纹识别模组沿A-A的剖面示意图；

图4为另一实施例中指纹识别模组结构示意图；

图5为图4所示实施例中指纹识别模组沿B-B的剖面示意图；

图6为又一实施例中指纹识别模组结构示意图；

图7为图6所示实施例中指纹识别模组沿C-C的剖面示意图；

图8为第四种实施例中指纹识别模组结构示意图；

图9为图8所示实施例中指纹识别模组沿D-D的剖面示意图；

图10为第五种实施例中指纹识别模组结构示意图；

图11为图10所示实施例中指纹识别模组沿E-E的剖面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏进行更全面的描述。附图中给出了指纹识别模组的首选实施例。但是，指纹识别模组可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对指纹识别模组的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，为一实施例中应用基于指纹识别的触控屏的电子设备示意图。其中所述电子设备为智能手机或平板计算机。在上述电子设备中，所述的盖板100用于电子设备人机交互的其中之一的I/O设备，在盖板100的一侧设有具有指纹识别功能的指纹感应区200。可以理解，在本发明的基于指纹识别的盖板100还可应用于行动电话、移动通信电话、电视、平板电脑、笔记本电脑、包含触摸显示屏的工业机床、航空触摸显示电子装置、GPS电子装置、一体化计算机及超级本等计算机设备。

请参照图2和图3，分别为一实施例中指纹识别模组的结构示意图和沿A-A的剖面示意图。

该基于指纹识别的触控屏包括盖板110、指纹传感器120、控制元件(图未示出)及触控感应线路130。

盖板110设有第一表面112和与第一表面112相对设置的第二表面114。在本实施例中，盖板110的部分为透明材料、部分为非透明材料，或所述盖板全部为透明材料；其中，透明材料为蓝宝石、玻璃或塑料，不透明材料为陶瓷。具体地，盖板110可采用玻璃、蓝宝石、透明树脂中的任意一种制成。较优的，所述盖板110可采用蓝宝石材料制成。优选地，盖板110的厚度为100微米。可以理解，在其他实施例中，控制盖板110不大于100微米即可。

指纹传感器120包括形成于盖板110的第二表面114一侧与的指纹感应图形，用于被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号。所述控制元件与指纹传感器120电连接，用于被配置成处理所述指纹感应信号。

触控感应线路130形成于盖板110的第二表面114。在本实施例中，盖板110选用透明的玻璃，因此还包括形成于盖板110的第二表面114的四周边缘处的颜色层，用于遮挡如指纹传感器等器件，从而使基于指纹识别的触控屏具有良好的外观。所述颜色层为导电的油墨层140，指纹传感器120设于油墨层140的下方。

在本实施例中，还包括粘合层(图中未示出)，所述粘合层形成于指纹传感器120与油墨层140之间以便指纹传感器120更好地贴合在盖板110的第二表面114上。所述粘合层可以为光学透明树脂(Optical Clear Resin，OCR)或光学胶带(Optical Clear Adhesive，OCA)。

指纹传感器120和所述控制元件一起可以实现指纹识别功能。指纹传感器120与所述控制元件通过电路基板150电连接。在本实施例中，电路基板150的基材为聚酰亚胺薄膜。可以理解，在其他实施例中，电路基板150的材料还可以为聚酯薄膜。进一步地，电路基板150的基材可采用两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin，PI resin)组成，其也可由一层聚酰亚胺基材结合一层其他材质的保护层树脂构成。本发明不以此为限。

具体的，指纹传感器120可以为具备指纹感应功能的任意元件，例如，指纹传感器120可以为一维指纹传感器(如一维电容式像素矩阵)，也可以为二维指纹传感器(如二维电容式像素矩阵)；指纹传感器120可以为呈条状分布的滑擦式指纹传感器，也可以为呈阵列分布的按压式指纹传感器。

具体的，对于滑擦式指纹传感器来说，在进行指纹识别时，当用户手指在所述指纹传感器上方滑动时，所述指纹传感器采集多幅指纹图像，并通过检测手指的初始位置、手指滑动的速度和方向重构整个指纹图像，最终形成整个手指的指纹图像。对于按压式指纹传感器来说，当用户手指在所述指纹传感器上方按压时，所述指纹传感器即可获取相应的指纹图像。此外，所述指纹传感器可以与执行对用户指纹的光学感测、红外感测、或其他感测的元件结合或组合地工作，这些元件本身可以耦合到用户手指的表皮、用户手指的皮下部分或者表示用户手指指纹的其他特征。

在本实施例中，指纹传感器120包括多个以矩阵形式设置的指纹识别单元。指纹识别单元包括感应电极和驱动电极。感应电极与驱动电极之间具有检测间隙，可构成一个基本电容器。当手指按压盖板第一表面112时，由于指纹脊的介电常数是空气的数倍，因此感应电极与驱动电极之间的电容耦合会根据是指纹脊还是指纹谷位于检测间隙上方有不同改变。

如此，指纹传感器120可判断出按压在盖板110的指纹脊和指纹谷，得到指纹图像，以进行指纹采集与识别。可以理解，指纹传感器110的工作原理不限于此，可以根据需要选用不同的指纹传感器。

所述控制元件与电路基板150电连接，用于被配置成控制指纹传感器120和处理所述指纹感应信号。所述控制元件可采用控制芯片或可实现控制功能的控制电路，如特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)。所述控制元件上通常会设置有至少一个焊点，因此可选的，可以通过焊接将所述控制元件贴附在电路基板150上。所述焊点可由任意适合的材料，例如金属制成，进一步具体来说，所述焊点可以由锡、铝、铜、银等材料制成，这里不对其进行限制。可以理解，所述控制元件与电路基板150的连接方式还可以采用硅通孔结构或倒装方式，这里也不进行特别限制。

在实际应用中，为了保护指纹传感器120，通常会在指纹传感器120的表面制备保护层，所述保护层可以为蓝宝石、类金刚石镀膜、强化玻璃或者陶瓷等，为了保证指纹识别的准确性，对保护层的厚度和平整性均有一定的要求。

请结合图4和图5，分别为第二种实施例中指纹识别模组结构示意图和沿B-B剖面示意图，其与第一种实施例大致相同，包括盖板210、指纹传感器220、控制元件(图未示出)及触控感应线路230。盖板210设有第一表面212和与第一表面212相对设置的第二表面214。指纹传感器220包括形成于盖板210的第二表面214一侧的指纹感应图形，用于被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号。在本实施例中，还包括形成于盖板210的第二表面214的四周边缘处的颜色层，用于遮挡如指纹传感器等器件，从而使基于指纹识别的触控屏具有良好的外观。所述颜色层为导电的油墨层240，指纹传感器220设于油墨层240的下方。

指纹传感器220和所述控制元件一起可以实现指纹识别功能。指纹传感器220与所述控制元件通过电路基板250电连接。在本实施例中，电路基板250的基材为聚酰亚胺薄膜。可以理解，在其他实施例中，电路基板150的材料还可以为聚酯薄膜。进一步地，电路基板250的基材可采用两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin，PI resin)组成，其也可由一层聚酰亚胺基材结合一层其他材质的保护层树脂构成。本发明不以此为限。

其不同之处在于，在本实施例中，该基于指纹识别的触控屏还包括底板260，底板260自盖板210的第二表面214一侧与盖板210叠合，电路基板250从底板260边缘绕过。指纹传感器220夹于盖板210与底板260之间。触控感应线路230设于底板260中靠近盖板210的表面。当然，触控感应线路230也可以如第一种实施例一样形成于盖板210的第二表面214。底板260为玻璃或塑料材质。底板260的厚度为300～400微米。

请结合图6和图7，分别为第三种实施例中指纹识别模组结构示意图和沿C-C的剖面示意图，其与第一种实施例大致相同，包括盖板310、指纹传感器320、控制元件(图未示出)及触控感应线路330。盖板310设有第一表面312和与第一表面312相对设置的第二表面314。指纹传感器320包括形成于盖板310的第二表面314一侧的指纹感应图形，用于被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号。触控感应线路330形成于盖板310的第二表面314。在本实施例中，还包括形成于盖板310的第二表面314的四周边缘处的颜色层，用于遮挡如指纹传感器等器件，从而使基于指纹识别的触控屏具有良好的外观。所述颜色层为导电的油墨层340，指纹传感器320设于油墨层340的下方。

指纹传感器320和所述控制元件一起可以实现指纹识别功能。指纹传感器320与所述控制元件通过电路基板350电连接。在本实施例中，电路基板350的基材为聚酰亚胺薄膜。可以理解，在其他实施例中，电路基板350的材料还可以为聚酯薄膜。进一步地，电路基板350的基材可采用两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin，PI resin)组成，其也可由一层聚酰亚胺基材结合一层其他材质的保护层树脂构成。本发明不以此为限。

其不同之处在于，在本实施例中，盖板310的第一表面312对应指纹传感器320的位置设有触摸槽以便用户可以很好地辨认指纹传感器的感应区。

请参考图8和图9，分别为第三种实施例中指纹识别模组结构示意图和沿D-D剖面示意图。其与第一种实施例大致相同，包括盖板410、指纹传感器420、控制元件(图未示出)及触控感应线路430。盖板410设有第一表面412和与第一表面412相对设置的第二表面414。指纹传感器420包括形成于盖板410的第二表面414一侧的指纹感应图形，用于被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号。在本实施例中，还包括形成于盖板410的第二表面414的四周边缘处的颜色层，用于遮挡如指纹传感器等器件，从而使基于指纹识别的触控屏具有良好的外观。所述颜色层为导电的油墨层440，指纹传感器420设于油墨层440的下方。

指纹传感器420和所述控制元件一起可以实现指纹识别功能。指纹传感器420与所述控制元件通过电路基板450电连接。在本实施例中，电路基板450的基材为聚酰亚胺薄膜。可以理解，在其他实施例中，电路基板450的材料还可以为聚酯薄膜。进一步地，电路基板450的基材可采用两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin，PI resin)组成，其也可由一层聚酰亚胺基材结合一层其他材质的保护层树脂构成。本发明不以此为限。

其不同之处在于，在本实施例中，该基于指纹识别的触控屏还包括底板460，底板460自盖板410的第二表面414一侧与盖板410叠合。底板460上开设贯通槽462，电路基板450从底板460上的贯通槽462与所述控制元件连接。指纹传感器420夹于盖板410与底板460之间。触控感应线路430形成于盖板410的第二表面414。底板460为玻璃或塑料材质。底板460的厚度为300～400微米。

可以理解的是，贯通槽462的形状可采用条形，其尺寸可与电路基板450适配。贯通槽462也可采用圆形或其他适用形状，只需保证其可供电路基板450穿过即可。

请结合图10和图11，分别为第五种实施例中指纹识别模组结构示意图和沿E-E的剖面示意图，其与第一种实施例大致相同，包括盖板510、指纹传感器520、控制元件(图未示出)及触控感应线路530。盖板510设有第一表面512和与第一表面512相对设置的第二表面514。指纹传感器520包括形成于盖板510的第二表面514一侧的指纹感应图形，用于被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号。触控感应线路530形成于盖板510的第二表面514。在本实施例中，还包括形成于盖板510的第二表面514的四周边缘处的颜色层，用于遮挡如指纹传感器等器件，从而使基于指纹识别的触控屏具有良好的外观。所述颜色层为导电的油墨层540，指纹传感器520设于油墨层540的下方。

指纹传感器520和所述控制元件一起可以实现指纹识别功能。指纹传感器520与所述控制元件通过电路基板550电连接。在本实施例中，电路基板550的基材为聚酰亚胺薄膜。可以理解，在其他实施例中，电路基板550的材料还可以为聚酯薄膜。进一步地，电路基板550的基材可采用两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin，PI resin)组成，其也可由一层聚酰亚胺基材结合一层其他材质的保护层树脂构成。本发明不以此为限。

其不同之处在于，在本实施例中，盖板510包括可视区和非可视区，可视区的厚度较厚，非可视区可包括两层：基板层512和盖板层514。

基板层512包括相互平行的第一端面5122与第二端面5124。盖板层514设置于基板层512的第一端面5122一侧，包括盖板外端面5142与盖板内端面5144，指纹传感器520位于第一端面5122与盖板层内端面5144之间，指纹传感器520感应指纹的一端靠近第一端面5122，以识别用户的指纹。

还提供一种基于指纹识别的触控屏，包括上述指纹识别模组。

上述指纹识别模组及基于指纹识别的触控屏，指纹识别模组不是作为独立的部分与盖板进行结合，而是将所述指纹传感器直接设置在所述盖板的第二表面一侧，这样不仅可避免移动终端外观面开孔而导致应力集中、强度下降，同时便于使用者进行触控及观看，同时保证指纹识别模组具有较薄的厚度，利于提升指纹识别模组的指纹识别精度；另外，指纹识别模组中其他的部分，例如控制芯片的设置位置则更加灵活；指纹感应图形可以和触控图像一起形成，节省工艺。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种指纹识别模组，其特征在于，包括：

盖板，包括第一表面和与所述第一表面相对设置的第二表面；

指纹传感器，包括形成于所述盖板的第二表面一侧的指纹感应图形，被配置成感应用户手指的指纹并生成指纹感应信号；

控制元件，与所述指纹传感器电连接，被配置成处理所述指纹感应信号。

2.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述盖板的部分为透明材料、部分为非透明材料，或所述盖板全部为透明材料；其中，透明材料为蓝宝石、玻璃或塑料，不透明材料为陶瓷。

3.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述盖板的厚度不大于100微米。

4.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述盖板的第二表面上设有颜色层，所述指纹传感器形成于所述颜色层上。

5.根据权利要求4所述的指纹识别模组，其特征在于，所述颜色层包括至少一层导电的油墨层。

6.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，还包括粘合层，所述粘合层形成于所述指纹传感器与所述盖板之间。

7.根据权利要求6所述的指纹识别模组，其特征在于，所述粘合层为光学透明树脂或光学胶带。

8.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，还包括电路基板，所述指纹传感器通过所述电路基板与所述控制元件连接。

9.根据权利要求8所述的指纹识别模组，其特征在于，所述电路基板的基材为聚酰亚胺薄膜。

10.根据权利要求8所述的指纹识别模组，其特征在于，还包括底板，所述底板自所述盖板的第二表面一侧与盖板叠合。

11.根据权利要求10所述的指纹识别模组，其特征在于，所述电路基板从所述底板边缘绕过。

12.根据权利要求10所述的指纹识别模组，其特征在于，所述底板上开设贯通槽，所述电路基板穿过所述贯通槽与所述控制元件连接。

13.根据权利要求10所述的指纹识别模组，其特征在于，所述底板为玻璃或塑料材质。

14.根据权利要求10所述的指纹识别模组，其特征在于，所述底板的厚度为300～400微米。

15.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹传感器为滑擦式指纹传感器或按压式指纹传感器。

16.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹传感器为一维电容式像素矩阵或二维电容式像素矩阵。

17.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，还包括触控感应线路，所述触控感应线路形成于所述盖板的第二表面。

18.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述盖板的第一表面对应所述指纹传感器的位置设有触摸槽。

19.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述盖板包括可视区和非可视区，可视区的厚度较厚，非可视区可包括两层：

基板层，包括相互平行的第一端面与第二端面；

盖板层，设置于所述基板层的所述第一端面一侧，包括盖板外端面与盖板内端面，所述指纹传感器位于所述第一端面与所述盖板层内端面之间，所述指纹传感器感应指纹的一端靠近所述第一端面，以识别用户的指纹。

20.一种基于指纹识别的触控屏，其特征在于，包括权利要求1～19任一项所述的指纹识别模组。