CN104978557A - 指纹识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种指纹识别装置，包括层叠设置的手指触压面板和指纹识别模块，所述指纹识别模块包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块；每个所述指纹识别子模块包括基底和指纹识别层；所述基底包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面；所述指纹识别层为导电网格且设置在所述基底的第一表面；所述指纹识别子模块用于通过电容信号差异以捕获本区域内的指纹信息。由于指纹识别模块为导电网格结构，该导电网格结构是在弹性的、柔软的薄膜上制作传感器结构，不仅能保持与现有的指纹识别结构的高精度，还能简化生产工艺，实现更快的量产，并大大降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及指纹识别技术，尤其涉及一种指纹识别装置。
背景技术
随着电子存储技术的发展，一些电子设备（如手机和电脑）等内部存储有大量个人信息等重要资料，这些重要资料的安全性变得更为重要。目前，通常使用验证口令、图形等形式来实现对电子设备的密码保护，即用户通过预先输入数字、字母及其组合的口令，或者通过输入特定的图形至电子设备，来设定个人密码保护；在每次使用电子设备时，均要向电子设备输入上述口令或图形，电子设备通过将输入的口令或图形与预设的口令或图形进行比较，来鉴定用户身份的合法性，以此保护用户的个人隐私。
指纹识别是利用指纹唯一性和稳定性的特点来实现身份识别，且指纹无需用户记忆，并便于携带，所以指纹被越来越多的应用于克服传统身份鉴定方式的不足和不便；此外，指纹是指手指表面皮肤凹凸不平的纹路，由多种嵴状图形组成，凹点处和凸点处在与触摸平板接触时实际距离不同，因而产生的电容数值也不相同。
现有的指纹识别装置中的指纹识别模块为芯片传感器（chip sensor）结构，采用半导体技术形成，由于半导体技术的工艺复杂，因而增加了指纹识别装置的生产成本，此外，现有的芯片传感器（chip sensor）结构的基材柔韧性较差且较脆弱，当手指放置于其上时，容易压折，甚至损坏，而为了提高芯片传感器（chip sensor）结构的耐用性，现有技术中，会采用蓝宝石等晶体结构这种高硬度的部件以保护芯片传感器（chip sensor）结构，但蓝宝石的价格昂贵，这无疑更进一步增加了指纹识别装置的成本。
发明内容
本发明提供一种指纹识别装置，该指纹识别装置的制造成本低、指纹识别精度较高、干扰较低、操作简便且安全性高。
本发明提供的指纹识别装置，包括层叠设置的手指触压面板和指纹识别模块，所述指纹识别模块包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块；
每个所述指纹识别子模块包括基底和指纹识别层；所述基底包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面；所述指纹识别层为导电网格且设置在所述基底的第一表面；所述指纹识别子模块用于通过电容信号差异以捕获本区域内的指纹信息；
每个所述指纹识别子模块的最大宽度不大于100μm。
如上所述的指纹识别装置，优选地，相邻的所述指纹识别子模块之间的间距不大于100μm。
如上所述的指纹识别装置，优选地，所述第一表面上还开设有第一网格状凹槽，所述导电网格容设在所述第一网格状凹槽内。
如上所述的指纹识别装置，优选地，所述导电网格凸设在所述第一表面上。
如上所述的指纹识别装置，优选地，每个所述指纹识别子模块还包括引线电极，所述引线电极设于所述第一表面边缘，所述引线电极与所述指纹识别层电连接。
如上所述的指纹识别装置，优选地，所述第一表面边缘还开设有第二网格状凹槽，所述引线电极容设在所述第二网格状凹槽内。
如上所述的指纹识别装置，优选地，所述引线电极为凸设在所述第一表面边缘的网格状导电线或条状导电线。
如上所述的指纹识别结构，优选地，所述基底包括基底本体和基质层，所述基质层设于所述基底本体上，所述第一表面为所述基质层的远离所述基底本体一侧的上表面。
如上所述的指纹识别装置，优选地，所述第一网格状凹槽或所述第二网格状凹槽底部的横截面为V形、W形、弧形或波浪形。
如上所述的指纹识别装置，优选地，还包括多个独立的引线组，每个所述指纹识别子模块与所述多个独立的引线组一一相连，每个所述指纹识别子模块通过所述多个独立的引线组与外部设别电路电连接。
本发明提供的指纹识别装置，包括层叠设置的手指触压面板和指纹识别模块，指纹识别模块包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块；指纹识别子模块用于通过电容信号差异确定指纹的脊线或凹谷位置。通过各指纹识别子模块内的电容变化，以捕获指纹识别子模块内的指纹信息，并将指纹信息传送至外部识别电路，外部识别电路将接收到的指纹信息与预存储的指纹信息进行比对，最终完成用户的身份认证。由于指纹识别模块为导电网格结构，该导电网格结构是在弹性的、柔软的薄膜上制作传感器结构，不仅能保持与现有的指纹识别结构的高精度，还能简化生产工艺，实现更快的量产，并大大降低生产成本。并且，由于每个指纹识别子模块的最大宽度不大于100μm，保证了指纹识别装置的高精度，且每个指纹识别子模块独立的感测本区域内的指纹输入信号，避免了与其他的指纹识别子模块之间的干扰，确保指纹识别的准确性，从而解决电子设备安全与易用的矛盾。
附图说明
图1为本发明实施例提供的指纹识别装置的剖视图；
图2为图1所示的指纹识别装置中的指纹识别模块的主视图；
图3A-3D为本发明实施例提供的多种指纹识别模块的剖视图；
图4A-图4D为本发明实施例提供的电介质层上的网格状凹槽底部的不同实施方式的结构示意图；
图5A-图5D为本发明实施例提供的网格状凹槽的不同实施方式的示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的指纹识别装置的剖视图；图2为图1所示的指纹识别装置中的指纹识别模块的主视图；图3A-3D为本发明实施例提供的多种指纹识别模块的剖视图。如图1和2所示，本实施例提供的指纹识别装置，包括层叠设置的手指触压面板1和指纹识别模块2。手指触压面板1和指纹识别模块2之间可以通过黏合层3贴合。手指触压面板1可以为薄层结构的手指触压面板，手指触压面板1为指纹的输入区域，用户可以通过触摸手指触压面板1，将指纹信息输入。手指触压面板1的形状可以根据实际需要进行设定，例如，可以为正方形、矩形或圆形等其他形状的薄层。手指触压面板1的材料可以为塑料和玻璃等非导电材料，具体在本实施例中，手指触压面板1的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），厚度可以为1.0mm-1.5mm。
指纹识别模块2包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块21。如图2和图3A所示，每个指纹识别子模块21包括基底211和指纹识别层212，每个指纹识别子模块21相互独立，能够单独实现指纹的识别，用于通过电容信号差异以捕获本区域内的指纹信息。基底211包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；指纹识别层212为导电网格且设置在基底211的第一表面。基底211的材料优选为玻璃，也可以为绝缘材料玻璃、石英、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜，也可以为其他材质的薄膜，例如，基底211可以为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸酯塑料（PC）等。另外，基底211也可以由基底及在基底上的聚合物层形成的复合基底。指纹识别层212的导电网格由基底211上网格状凹槽内填充导电材料形成，导电材料可以为Cu、Ag、Ag-C、Al、Ni、Cr、Ni-P中的任意一种或几种。
在实际应用中，当人的手指触碰到手指触压面板1时，手指指纹的表面皮肤凹凸不平的纹路中的脊线或凹谷与手指触压面板1接触的实际距离不同，因而在指纹识别模块2上的各个指纹识别子模块21产生的电容数值也不相同，通过各指纹识别子模块21内的电容变化，电容变化的量值在皮法级别，因而各指纹识别子模块21传送的电流信号也存在差异，将这些微弱的电流信号差异通过外部识别芯片进行放大，并将所有大电容值的位置联系在一起，就可勾勒出人手指的纹路脉络，通过与预存储的指纹信息进行比对，可实现对用户身份的鉴定。
本实施例提供的指纹识别装置，包括层叠设置的手指触压面板1和指纹识别模块2，指纹识别模块2包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块21；指纹识别子模块21用于通过电容信号差异以捕获本区域内的指纹信息。通过各指纹识别子模块21内的电容变化，以捕获指纹识别子模块21内的指纹信息，并将指纹信息传送至外部识别电路，外部识别电路将接收到的指纹信息与预存储的指纹信息进行比对，最终完成用户的身份认证。由于指纹识别模块为导电网格结构，该导电网格结构是在弹性的、柔软的薄膜上制作传感器结构，不仅能保持与现有的指纹识别结构的高精度，还能简化生产工艺，实现更快的量产，并大大降低生产成本。该指纹识别装置中，由于每个指纹识别子模块21的最大宽度不大于100μm，保证了指纹识别装置的高精度，且每个指纹识别子模块21独立的感测本区域内的指纹输入信号，避免了与其他的指纹识别子模块21之间的干扰，确保指纹识别的准确性，从而解决电子设备安全与易用的矛盾。
在上述实施例提供的指纹识别装置技术方案的基础上，还可以对上述技术方案作进一步的改进，如图2所示，每个指纹识别子模块21可以均为矩形结构；每个指纹识别子模块21的最大宽度（J1或J2）不大于100μm，且相邻的指纹识别子模块21之间的间距(L1或L2)不大于100μm；每个指纹识别子模块21还可以为其他形状，例如正方形、圆形或梯形等形状，每个指纹识别子模块21最大横向宽度和最大纵向宽度不大于100μm，且相邻的指纹识别子模块21之间的间距不大于100μm。
由于人的指纹的嵴线宽度和凹谷处宽度均大致在150μm-300μm之间，在本实施例中，如图2所示，每个指纹识别字模块21最大宽度（J1或J2）不大于100μm，也就是说，每个指纹识别字模块21的面积（J1*J2）不大于100μm×100μm，优选的，J1*J2小于100μm*100μm。相邻的指纹识别子模块21之间的间距(L1或L2)不大于100μm，也就是说，在本实施例中，上下相邻指纹识别子模块21间的距离L1和左右相邻的指纹识别子模块21之间的距离L2均不大于100μm；优选的，上下相邻指纹识别子模块21间的距离L1和左右相邻的指纹识别子模块间21的距离L2均等于20μm。因此当手指置于指纹识别装置上时，同时可以有2-5个网格节点感应出不同电容信号以确定嵴线位置，能够准确感测指纹的输入信号，提高指纹识别装置的精确度和准确度。本实施例中，每个指纹识别子模块的面积不大于100μm×100μm，相邻指纹识别子模块21间的距离不大于100μm，可以提高指纹识别的精度；各个指纹识别子模块21独立地感测本区域内的指纹，当有指纹识别信号传导时，可以准确检测指纹信息，不会干扰到其他的指纹识别子模块21，可以确保指纹识别的准确性，并能够解决电子设备安全与易用之间的矛盾。
图3A-3D为本发明实施例提供的多种指纹识别模块的剖视图；参考图3A-3D，在上述实施例提供的指纹识别装置技术方案的基础上，进一步地，如图3A所示，在基底211的第一表面上还开设有第一网格状凹槽23，指纹识别层212的导电网格容设在第一网格状凹槽23内，即在第一网格状凹槽113内填充有导电材料，构成导电网格，形成指纹识别层212。进一步地，每个指纹识别子模块21还包括引线电极41，引线电极41设于基底211的第一表面边缘，引线电极41与指纹识别层212电连接。具体地，在基底211的第一表面边缘还开设有第二网格状凹槽24，引线电极41容设在第二网格状凹槽24内，引线电极41与指纹识别层212电连接。其中，第一网格状凹槽23和第二网格状凹槽24的宽度可以为0.2μm-5μm，深度可以为2μm-6μm，深度和宽度的比值大于等于0.8，这种设计方案能够很好的保证导电网格的导电性以及透过率。
如图3B所示，本实施例中，每个指纹识别子模块21的基底211包括基底本体2111和基质层2112，基质层2112远离基底本体2111的一侧表面为第一表面，第一网格状凹槽23开设于第一表面上，引线电极41通过丝网印刷或喷墨打印于第一表面的边缘，引线电极41与导指纹识别层212电连接。其中，第一网格状凹槽23的宽度为0.2μm-5μm，深度为2μm-6μm，引线电极41的最小宽度可以为10μm-200μm，高度可以为5μm-10μm。
如图3C所示，指纹识别层212的导电网格也可以为凸设在基底211第一表面上，同样，引线电极41为凸设在第一表面边缘的网格状导电线或条状导电线。指纹识别层212和引线电极41电连接。其中，指纹识别层1212和引线电极41的最小宽度可以为10μm-200μm，高度可以为5μm-10μm。
如图3D所示，本实施例中，基底211可以包括基底本体2111和基质层2112，第一表面为基质层2112远离基底本体2111的一侧表面，指纹识别层212凸设于第一表面之上，引线电极41凸设于第一表面的边缘，指纹识别层212与引线电极41电连接。其中，指纹识别层212和引线电极41的最小宽度可以为10μm-200μm，高度可以为5μm-10μm。
另外，如图2所示，进一步地，该指纹识别装置还包括多个独立的引线组4，每个指纹识别子模块21与多个独立的引线组4一一相连，每个指纹识别子模块21通过多个独立的引线组4与外部识别电路电连接。当用户手指与手指触压面板1接触后，指纹识别模块2感测指纹的输入信号，即每个独立的指纹识别子模块21感测各自区域内的指纹输入信号，并分别通过引线组4传送至外部识别电路，识别电路将检测到的指纹与预存储的指纹进行比对，以此实现指纹的识别，鉴别用户的身份。
图4A-图4D为本发明实施例提供的电介质层上的网格状凹槽底部的不同实施方式的结构示意图；如图3A、图3B以及图4A-图4D所示，在上述实施例技术方案的基础上，进一步地，网格状凹槽底部的横截面可以为V形、W形、弧形或波浪形等。图4A所示的网格状凹槽的沟槽底部为V形的微型槽，图4B所示的网格状凹槽的沟槽底部为W形的微型槽，图4C所示的网格状凹槽的沟槽底部为弧形的微型槽，图4D所示的网格状凹槽的沟槽底部为波浪形的微型槽。优选地，微型槽的深度可以为500nm-1μm。网格状凹槽采用上述结构形式，使得沟槽内的导电墨水在烘干的时候，导电墨水缩聚不容易出现烘干后的导电材料不会出现断开的现象。
图5A-图5D为本发明实施例提供的网格状凹槽的不同实施方式的示意图。如图3A、图3B以及图5A-图5D所示，第一网格状凹槽23及第二网格状凹槽24可以为规则网格或随机网格。优选地，第一网格状凹槽23及第二网格状凹槽24的沟槽宽度为d1，深度为h，其中，1μm≤d1≤5μm，2μm≤h≤6μm，h/d1>=0.8。
需要说明的是，除非另有定义，本申请文件中所使用的所有的技术和科学术语与属于指纹识别装置的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请文件中在指纹识别装置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，不是旨在于限制指纹识别装置。本申请文件所使用的术语“和／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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括层叠设置的手指触压面板和指纹识别模块，所述指纹识别模块包括多个相互独立且间隔设置的指纹识别子模块；
每个所述指纹识别子模块包括基底和指纹识别层；所述基底包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面；所述指纹识别层为导电网格且设置在所述基底的第一表面；所述指纹识别子模块用于通过电容信号差异以捕获本区域内的指纹信息；
每个所述指纹识别子模块的最大宽度不大于100μm。
2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，相邻的所述指纹识别子模块之间的间距不大于100μm。
3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一表面上还开设有第一网格状凹槽，所述导电网格容设在所述第一网格状凹槽内。
4.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述导电网格凸设在所述第一表面上。
5.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，每个所述指纹识别子模块还包括引线电极，所述引线电极设于所述第一表面边缘，所述引线电极与所述指纹识别层电连接。
6.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一表面边缘还开设有第二网格状凹槽，所述引线电极容设在所述第二网格状凹槽内。
7.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述引线电极为凸设在所述第一表面边缘的网格状导电线或条状导电线。
8.根据权利要求1-7任一所述的指纹识别结构，其特征在于，所述基底包括基底本体和基质层，所述基质层设于所述基底本体上，所述第一表面为所述基质层的远离所述基底本体一侧的上表面。
9.根据权利要求3或6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一网格状凹槽或所述第二网格状凹槽底部的横截面为V形、W形、弧形或波浪形。
10.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括多个独立的引线组，每个所述指纹识别子模块与所述多个独立的引线组一一相连，每个所述指纹识别子模块通过所述多个独立的引线组与外部识别电路电连接。
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