CN106304848A - 集成触摸屏和指纹传感器组件 - Google Patents

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Abstract

本申请提供将一指纹检测模块集成到触摸屏上作为移动设备的组件的设备、系统和技术。集成触摸屏和指纹传感器的组件包含至少两个玻璃层粘合在一起，从而为触摸屏提供整体的机械强度。上玻璃层是钢化/强化玻璃盖，不含穿过此玻璃层的用于安装指纹检测模块的开口。下玻璃层是一支撑玻璃层，位于强化玻璃盖的下方，提供额外的机械强度，并包含一位于接近所述支撑玻璃层尾部的开口。集成触摸屏和指纹传感器组件也包含一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层开口内，并直接在强化玻璃盖的下方。

Description

集成触摸屏和指纹传感器组件
本申请为于2015年7月6日递交的、申请号为PCT/US2015/039273PCT申请的继续，本申请要求在2014年7月7日提交美国专利局、申请号为62/021,632的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及触摸屏设备和技术。
背景技术
使用移动计算设备如笔记本、平板、智能手机和游戏系统的用户，常规上需要在他们的设备上使用用户认证以保护个人数据，防止非授权进入。为用户满足日益增长的安全和隐私需求，除了传统的密码认证外，电子设备的用户认证可通过一种或多种形式的生物识别装置来实现。生物识别的常见形式的人的指纹模式。指纹传感器可集成到电子设备中来读取用户的指纹模式，这样所述设备就能通过识别认证用户的指纹模式而仅允许设备所有者解锁。特别地，指纹传感器可集成到带触摸屏的智能手机中，这样屏幕锁定的智能手可通过使用手指简单触摸一个键来解锁，而不用输入密码。
发明内容
本发明公开了集成指纹检测模块和触摸屏结构的设备和技术，包括将一触摸屏和一指纹检测模块物理上集成为一用于不同的设备如移动设备或可携带设备组件的设备、系统和技术。所述集成触摸屏和指纹传感器组件包括至少两个玻璃层粘合到一起来为触摸屏提供整体的机械强度。上玻璃层是钢化/强化玻璃盖，不含穿过此玻璃层的用于安装指纹检测模块的开口。下玻璃层是一支撑玻璃层，位于强化玻璃盖的下方，提供额外的机械强度。进一步，所述支撑玻璃层包含一个位于接近所述支撑玻璃层尾部的开口。所述集成触摸屏和指纹传感器组件也包含一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层开口内，并直接在强化玻璃盖的下方。所述集成触摸屏和指纹传感器组件还包含一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，并位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。所提出的屏和指纹传感器组件消除了在指纹传感器处的通过强化玻璃盖的大孔，因此提升了设备的外观和指纹传感器性能和可靠性、节省空间并大大减少了制造成本。
一方面，提供了一种触摸屏和指纹传感器组件，包含一触摸屏面板和一位于触摸屏面板外及靠近触摸屏面板的指纹传感器；一所述触摸屏和指纹传感器组件上层的强化玻璃盖，具有空间上连续的玻璃表面，以完全覆盖所述触摸屏板和位于触摸屏面板外及靠近触摸屏面板的所述指纹传感器模块；一支撑玻璃层位于强化玻璃盖的下方，并包括一穿过所述支撑玻璃层的开口。所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起为所述触摸屏提供必要的机械强度。所述的指纹传感器模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并在所述强化玻璃盖下方通过强化玻璃盖感应接触的物体，例如手指。
另一方面，移动设备的触摸屏和指纹传感器组件包括一位于所述触摸屏和指纹传感器组件上层的强化玻璃盖。所述触摸屏和指纹传感器组件还包括一位于所述强化玻璃盖下方的支撑玻璃层，带一开口。所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏和指纹传感器组件的机械强度。所述触摸屏和指纹传感器组件还包括一位于所述支撑玻璃层的开口内的指纹检测模块，并位于所述强化玻璃盖下方。
在一些实现中，所述触摸屏和指纹传感器组件也包括一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，并位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。
另一方面，一种集成了指纹检测机制的触摸屏电子设备，包括一框架，所述触摸屏和指纹传感器组件被框环绕和保护。所述触摸屏和指纹传感器组件还包括：一在触摸屏和指纹传感器组件上层的强化玻璃盖，用于接收物体的接触；一在强化玻璃盖下面的支撑玻璃层，包含一穿过所述支撑玻璃层的开口，其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏组件的机械强度；一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并位于所述强化玻璃盖下方。所述触摸屏电子设备还包括一在所述触摸屏组件和所述框架的后盖间的主电路板。
另一方面，一种用于装配触摸屏和指纹传感器组件的方法，包括如下步骤：准备一强化玻璃盖，不带安装指纹传感器模块的开口；准备一支撑玻璃层，带安装指纹传感器模块的开口；粘合所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层，其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层一起提供支撑触摸屏组件的机械强度；和将一指纹检测模块放置在所述支撑玻璃层的开口内，且将所述指纹检测模块连接在所述强化玻璃盖的下方。
本公开技术的上述以及其他方面，及其实现和实例在下文的实施方式中结合附图、说明书和权利要求进行详细的描述。
附图说明
图1显示装备有触摸屏和指纹传感器的移动设备100的剖面示意图。
图2A显示基于本申请中公开的技术的包括移动设备或可携带设备的多种设备的集成了指纹检测模块的触摸屏组件的示意图。
图2B显示了图2A中圆圈部分显示区域的放大图，包括如上描述的一些实施例中的开口和指纹传感器模块。
图2C显示指纹传感器模块212的顶视图。
图2D显示触摸屏和指纹传感器组件的一实施例，其中图2B中的金属环228重新配置为导电膜。
图3A显示触摸屏和指纹传感器组件中的强化玻璃盖的一实施例的顶视图和侧视图。
图3B显示触摸屏和指纹传感器组件中的支撑玻璃层的一实施例的顶视图和侧视图。
图4A和4B显示在一触摸屏组件、一指纹传感器组件或一集成触摸屏和指纹传感器组件中的强化玻璃盖的一实施例的顶视图和侧视(剖面)图。
图5显示如上描述的一些实施例中的装备有一触摸屏和指纹传感器组件的移动设备(如智能手机、平板电脑)的顶视示意图。
图6显示按如下描述的一些实施例中的使用一集成触摸屏和指纹开口组件来指纹认证的概念。
不同图之间相似的参考符号和定义表示相似的部件。
具体实施方式
具有指纹认证机制的电子设备，包括移动设备，例如智能手机、平板电脑和笔记本电脑，已经司空见惯。更多用户将最终获得装备有指纹检测能力的移动设备。当前，一些同时具有一触摸屏显示和一指纹检测模块的移动设备物理上将所述触摸屏区和所述批核检测模块分隔到设备表面的不同区域。进一步，所述指纹检测模块放置到设备表面的通过玻璃盖的孔中。这种设备需要玻璃盖相对较厚，孔需要精度高和制造公差非常小。指纹检测模块的外观类似一个机械按钮，对于习惯于没有机械按钮的触摸屏设备的用户来说没有视觉吸引力。
本申请中描述的实施例提供设备、系统和技术以将一个指纹检测模块集成到触摸屏上作为移动设备的一个组件。所述集成触摸屏和指纹传感器组件包括至少两个玻璃层粘合在一起来为触摸屏提供整体的机械强度。上玻璃层是钢化/强化玻璃盖，不含穿过此玻璃层的用于安装指纹检测模块的开口。下玻璃层是一支撑玻璃层，位于强化玻璃盖的下方，为所述触摸屏和指纹传感器组件提供额外的机械强度。进一步，所述支撑玻璃层包含一位于接近所述支撑玻璃层尾部的开口。所述集成触摸屏和指纹传感器组件也包含一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层开口内，并直接在强化玻璃盖的下方。所述集成触摸屏和指纹传感器组件还包含一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，并位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。集成触摸屏和指纹传感器组件的这种设计消除了在指纹传感器处的通过强化玻璃盖的大孔，因此提升了设备的外观和指纹传感器性能和可靠性、节省空间并大大减少了制造成本。
另一方面，一移动设备的触摸屏和指纹传感器组件包括一位于所述触摸屏和指纹传感器组件上部的强化玻璃盖。所述触摸屏和指纹传感器组件也包含一个在强化玻璃盖下面的支撑玻璃层，并包含一开口。所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏和指纹传感器组件的机械强度。所述触摸屏和指纹传感器组件也包含一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并位于所述强化玻璃盖下方。
在一些实现中，所述触摸屏和指纹传感器组件也包含一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，并位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。
另一方面，一种集成了指纹检测机制的触摸屏电子设备，包括一框架和一被框环绕和保护的触摸屏组件。所述触摸屏和指纹传感器组件进一步包括：所述触摸屏和指纹传感器组件最上层的强化玻璃盖，用于接收物体的接触；一在强化玻璃盖下面的支撑玻璃层，包含一穿过所述支撑玻璃层的开口，其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏组件的机械强度；一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并位于所述强化玻璃盖下方。所述触摸屏电子设备也包含一在所述触摸屏和指纹传感器组件和所述框架的后盖间的主电路板。
在另一方面，一种用于装配触摸屏和指纹传感器组件的方法，包括如下步骤：准备一强化玻璃盖，不带安装指纹传感器模块的开口；准备一支撑玻璃层，带安装指纹传感器模块的开口；粘合所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层，其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层一起提供支撑触摸屏组件的机械强度；和将一指纹检测模块放置在所述支撑玻璃层的开口内，且将所述指纹检测模块连接在所述强化玻璃盖的下方。
图1显示装备有一触摸屏和一指纹传感器的移动设备100的剖面示意图。所述移动设备100包含一钢化/强化玻璃盖102，具有空间上连续的玻璃表面，以完全覆盖所述触摸敏感区和所述指纹传感器模块。强化玻璃盖102包含一电容触摸区104，占据所述移动设备100的表面的主要部分，由于实现了下面的触摸屏显示组件，因此这提供了触摸敏感表面。具体地，电容触摸区104位于薄玻璃/膜层106和一个LCD显示模块108的上方，以形成所述触摸屏显示组件，其中所述薄玻璃/膜层106在强化玻璃盖102的电容触摸区104下方，与电容触摸区104接触用于电容触摸感应。更具体地，一个或两个薄玻璃/膜层106的表面涂装有带图案铟锡氧化物(ITO)层以打开电容触摸传感功能。注意所述强化玻璃盖102设计为触摸屏结构提供需要的机械强度的机械支撑。
强化玻璃盖102包含一位于电容触摸区104外的区域的开口110，适合指纹检测模块112穿过。所述指纹检测模块112包含一指纹感应上表面，位于开口110中，运行方式基于手指触摸感应上表面来感应触摸部分的指纹。指纹检测模块112的表面通过开口110暴露在外，用于接收手指的直接接触。开口110可能靠近强化玻璃盖102的边缘。制造一穿过较厚(如550微米～750微米)的玻璃盖的开口110需要非常高的精度，而且会对制造收益产生负面的影响。在一些实施例中，开口110在产生强化玻璃盖102的强化过程前就形成在玻璃盖上。
图2A显示基于本申请中公开的技术的包括移动设备或可携带设备的多种设备的集成了一指纹检测模块的触摸屏组件的示意图。与图1中的设计不同，强化玻璃上盖没有开口来暴露指纹传感上表面。相反，所述指纹传感器完全隐藏在强化玻璃上盖下面，不通过开口直接暴露，并设计为不直接接触手指来感应手指的指纹。更具体地，图2A显示按本申请中一些实施例描述的一种集成了一触摸屏和一指纹检测模块的移动设备的触摸屏组件200剖面示意图。如图2A所示，触摸屏组件200包含一强化玻璃盖202，用于保护所述触摸屏组件的触摸敏感区及表面上不是触摸敏感区的其它区域。本设计中的所述指纹传感器可通过指纹触摸强化玻璃盖202的上表面而不直接接触指纹传感器的上面来感应指纹。这让强化玻璃盖202能完全覆盖在空间上连续的没有开口的玻璃表面下的触摸屏组件和指纹传感器。在一些实施例中，强化玻璃盖202的厚度在100微米和400微米之间。选择强化玻璃盖202的厚度下面会进一步讨论。强化玻璃盖202可由图1所示的移动设备的强化玻璃盖102的基本一样的材料和/或过程来制造。然而，与强化玻璃盖102相比，强化玻璃盖202也包含一些不同。
值得注意地，强化玻璃盖202不含强化玻璃盖102上用于安装指纹检测模块的开口。由于消除了用于指纹传感器的开口钻孔过程，加工强化玻璃盖202比加工图1中带开口的强化玻璃盖102要简单得多。此外，消除开口使选择玻璃盖的材料更加灵活，例如，比蓝宝石便宜的材料与用于强化玻璃盖202。强化玻璃盖202的简化制造也让强化玻璃盖202的厚度明显比强化玻璃盖102薄。例如，强化玻璃盖202可在不影响机械完整性情况下制造为尽可能薄。较薄的强化玻璃盖202可有助于降低制造成本和处理时间。在一些实施例中，强化玻璃盖202的下边(即触摸面的反面)涂装彩色环氧层204，可以是黑色、白色或其它颜色。彩色环氧层204也能配置为特殊图案。
进一步如图2A所示，触摸屏组件200也包含一个支撑玻璃层206位于所述强化玻璃盖202下方，包含一穿过所述支撑玻璃层的孔或开口208(支撑玻璃层206的开口208的放大图见图2B)。在一些实施例中，支撑玻璃层206的厚度在100微米到400微米之间。支撑玻璃层206的厚度可以比强化玻璃盖202大或小。在一些实现中，支撑玻璃层206的厚度明显比强化玻璃盖202的大。开口208在支撑玻璃层206上的位置可以接近支撑玻璃层206的末端，与图1中强化玻璃盖的开口110的相对位置类似。在一些实施例中，开口208的尺寸大于5mmx5mm，开口208的形状可以是方形、圆形或其它形状。支撑玻璃层206可被回火增韧或无增韧处理。如果使用增韧处理，典型地会在开口208制造后进行。支撑玻璃层206的底边喷涂了花纹ITO层210，这在强化玻璃盖202上定义了有触摸感应功能的区域。
如图2A所示，强化玻璃盖202和支撑玻璃层206粘合在一起，形成一个整体的玻璃盖结构，其明显比单个的强化玻璃盖202和支撑玻璃层206厚和机械强度大。所述两个玻璃层也可以与一个薄的胶层粘合，例如一个环氧胶层。所述组合结构的厚度可以与图1中的强化玻璃盖102厚度相当。
触摸屏组件200也可以包含一指纹传感器模块212位于所述支撑玻璃层206的开口208内，并位于所述强化玻璃盖202的下方。指纹传感器模块212可以在当强化玻璃盖202和支撑玻璃层206粘合在一起时，通过开口208粘合到强化玻璃盖202上。指纹传感器模块212也可以在强化玻璃盖202和支撑玻璃层206粘合在一起后，通过开口208粘合到强化玻璃盖202上。
按本申请描述的一些实施例，图2B显示了图2A中圆圈211部分显示区域的放大图，包括如上描述的一些实施例中的开口208和指纹传感器模块212。指纹传感器模块212通过一非常薄的胶层214粘合到彩色环氧层204上。注意指纹传感器模块212不需要在开口208中安装得很严密，可以在模块边缘和开口208的边缘间有空隙，如图2B所示。这个空隙允许在将指纹传感器模块212与强化玻璃盖202和支撑玻璃层206集成时有大的集成公差。这样，强化玻璃盖202、支撑玻璃层206和指纹传感器模块212形成了一集成触摸屏和指纹检测组件。对比地，在图1的实施例中，指纹传感器模块102在物理上和机械上与触摸屏结构分离。
在本申请一实现中，指纹传感器模块212包含一印刷电路板(PCB)214，有集成电路和一指纹传感器芯片216用于采集指纹数据，其中指纹传感器芯片216的上表面粘合到彩色环氧层204上，同时指纹传感器芯片216的下表面贴合于PCB214的上表面上。指纹传感器模块212也能包含一柔性印刷电路(FPC)218，粘合到PCB214的下表面上用于将由指纹传感器芯片216采集的指纹传感器信号耦合到移动设备的主电路板(没有显示)上。因为指纹传感器芯片216位于强化玻璃盖202的下方，指纹传感通过由强化玻璃盖202创造的缝隙的电容完成，这就制造了一强化玻璃盖202的厚度设计限制。在一实施例中，强化玻璃盖202厚度在高敏感度要求薄的玻璃和高机械强度需要厚玻璃之间权衡决定。
图2C显示按本申请文件描述的一些实施例的指纹传感器模块212的俯视示意图。可以在图2C中看到，指纹传感器模块212包括离散的部件如固定在PCB214上表面的发送二极管(LEDs)224。指纹传感器模块212也包含光电探测器，例如光电二极管226，及一信号处理模块(没有显示)收集并决定接触到指纹传感器模块212的物体是否是人类。使用LED和光电探测器人类检测的更具体的描述在美国递交日期为2013年11月22日的申请号为61/908,026的专利“人类指纹检测模块”中描述，该专利通过引用结合在本申请中，作为本申请公开的一部分。除了人类检测，所述离散部件如LED 224和所述集成光电探测器如光电二极管226也能用于监控人类生物特征信号，如心跳、用户血液的氧饱和度水平(SpO2)及其它。
指纹检测模块212也可以包含一环绕指纹传感器芯片216的金属环228，粘合到彩色环氧层204上。类似指纹检测模块212的其余部分，金属环228可以由一薄的粘结层粘合到彩色环氧层204上。在一个实施例中，金属环228是电容触摸传感器的一部分，用于检测一物体与强化玻璃盖202的接触。例如，金属环228可作为一感应电极来检测是否有人类手指或物体接触到指纹检测模块212在一些实施中，金属环228也能作为信号电极。例如，在一设备到设备通讯设置中，金属环228作为一个发送和接收电极，到和从另一电容触摸屏电容耦合端口来发送和接收电信号。
在图2B的实施便中，金属环228整个位于开口208内。这种配置有两个后果：开口208的尺寸必须大到可以包含金属环228；而金属环228的尺寸不能很大，因为开口208的尺寸影响显示区。然而，大的金属环有助于增加电容感应的敏感度，尤其是当指纹传感器位于强化玻璃盖202下方时。
图2D显示触摸屏和指纹传感器组件的一实施例，其中图2B中的金属环228重新配置为导电膜。在图2D中可以看到，导电环层230夹在强化玻璃盖202和支撑玻璃层206之间。支撑玻璃层206的开口208可制造为刚好大到足够容纳没有金属环228的指纹检测模块212。因为导电环层230不局限于开口208内，环层230的表面可以比金属环228大。例如，图2D也显示了导电环层230和指纹检测模块212的俯视示意图。在一实施中，导电环层230在强化玻璃盖202的彩色环氧层上丝网印刷，并与指纹检测模块212通过缝隙232隔开。
图3A显示触摸屏和指纹传感器组件中的强化玻璃盖的一实施例的顶视图和侧视图。如图3A所示，强化玻璃盖302不带穿过强化玻璃盖302安装指纹传感器模块的开口。然而，指纹传感器位置由一传感器记号303标记在强化玻璃盖302上，例如，作为一印刷记号。传感器记号303帮助引导用户的手指至安装于强化玻璃下方的指纹传感器芯片处。强化玻璃盖302的底面涂装有彩色环氧层304，可配置为隐藏位于强化玻璃盖302下的指纹检测模块。还要注意，触摸敏感区305不与指纹传感器位置重合。
图3B显示触摸屏和指纹传感器组件中的支撑玻璃层的一实施例的顶视图和侧视图。如图3B所示，支撑玻璃层306包含一开口308与传感器记号303重合。支撑玻璃层306的底面涂装花纹ITO层310，用来在强化玻璃盖302上定义触摸感应功能的区域。
为得到显示在图2A中的触摸屏和指纹传感器组件，图3B中的支撑玻璃层306与图3A中的强化玻璃盖粘合，例如，使用一环氧粘合，此时彩色环氧层304夹在两个玻璃层间。接下来，一指纹检测模块被通过开口308粘合到强化玻璃盖302的下表面，例如，使用同样的环氧粘合来完成所述的触摸屏和指纹传感器组件。本申请公开的触摸屏和指纹传感器组件的多层结构消除了上玻璃层上在指纹传感器位置的通孔，提升了设备的外观和指纹传感器性能和可靠性、节省了空间并极大地减少了制造成本。
注意所述集成触摸屏和指纹传感器组件可在不同于移动设备的最后集成地的地方制造成一模块。因为开口308由环氧层304对用户隐藏，通过支撑玻璃层306钻开口308不需要与图1中的开口106同样级别的精度(例如武器位置、尺寸和粗糙度)，因此降低了制造成本、处理时间同时提升了产量。
图4A和4B显示在一触摸屏组件、一指纹传感器组件或一集成触摸屏和指纹传感器组件中的强化玻璃盖的一实施例的俯视图和侧视(剖面)图。在如图4A和4B的简化强化玻璃盖的实现中，强化玻璃盖的结构简化了，因为强化玻璃盖足够结实，不需要支撑玻璃层。缺少支撑层后，提供触摸感应功能(例如触摸传感器或指纹传感器或集成触摸和指纹传感器)的电路直接实现在玻璃盖450的底面上或粘合到玻璃盖450的底面上的高分子薄膜上。对一in-cell(即显示单元格)触摸解决方案中，提供触摸感应功能的电路实现或集成在旋转或粘合到玻璃盖450底面上的LCD模块上。通过消除支撑层，实现包含提供触摸感应的电路的强化玻璃盖被大大简化了。
简化的强化玻璃盖的实现显示在移动设备400中。例如，所述强化玻璃盖可作为具有一集成指纹传感器模块的触摸面板组件410的一部分来实现。在移动设备400上，其它传感器位置412也和物理按钮414和416(例如侧边按钮)的实施例同时显示。在一些实现中，一指纹传感器记号421可被显示在触摸面板组件410上或附近。指纹传感器芯片423可布置在带集成电路的背面PCB板425上。背面PCB板425可布置在柔性印刷电路(FPC)427上。在一些实现中，一彩色环氧材料层452可提供在玻璃盖450的背面，功能为(1)一个粘合材料和(2)提供需要的外观颜色。一空间，例如用于给指纹传感器模块提供空间的孔458可布置在玻璃盖450下方(及当包含彩色环氧材料层452时在彩色环氧材料层下方)。在一些实现中，金属环结构429可粘合到玻璃盖450(及彩色环氧材料层452，如果包含的话)的下面，环绕或紧邻指纹传感器芯片423.在一些实现中，薄环氧材料431可实现为将指纹传感器粘合到玻璃盖450(或彩色环氧材料层452，如果包含的话)。分散部件433，如LEDs，可固定在PCB425的底部。进一步，光探测器435，如光电二极管，可放置到PCB425、指纹传感器芯片423或这两者上。在一些实现中，增强玻璃盖450的厚度可以是100到300微米。
图4B显示可实现于触摸屏组件、指纹传感器组件或集成触摸屏和指纹传感器组件内的简化强化玻璃盖的侧视(剖面)图。增强玻璃盖450的一部分可以蚀刻成一槽结构(例如，一个空间)来提供空间或安装所述指纹传感器模块，或只是所述指纹传感器模块的指纹传感器芯片部件423。
图5显示如上描述的一些实施例中的装备有一触摸屏和指纹传感器组件的移动设备500(如智能手机、平板电脑)的顶视示意图。如图5及图2A-2D、3A-3B和4A-4B中所示，移动设备500包括一个如上描述的集成触摸屏和指纹检测模块组件502。移动设备500也包含侧边按钮504和506，其中一些按钮可配置为控制指纹感应和检测操作。所述指纹检测模块(不可见)用标记508标记在玻璃盖上。集成触摸屏和指纹检测模块组件502也为其它传感器如传感器510提供其它结构位置。
图6显示按本申请描述的一些实施例中的使用一集成触摸屏和指纹传感器组件(大体上与图2B中的集成触摸屏和指纹传感器组件类似)来指纹认证的概念。
如上描述，在集成触摸屏和指纹传感器组件中的指纹检测模块放置于支撑玻璃层606的开口608内。指纹检测模块包一PCB614、指纹传感器芯片616和FPC618，其中指纹传感器芯片616被金属环628环绕。进一步，指纹检测模块包括一个或多个安装于PCB614的上表面的LEDs624和一个或多个集成到指纹传感器芯片616中的发光二极管626。
在一些实现中，当一物体630，如人类手指，与强化玻璃盖602上由传感器标记603指示的位置接触时，金属环628检测到通过强化玻璃盖602的电容耦合信号，并激活LEDs624发出检测光。检测光被物体630反射，反射光由发光二极管626接收和测量。这样，LEDs624、发光二极管626和一个信号处理模块(没有显示)一起通过测量生物特征信号如心跳、用户血液的氧浓度水平(SpO2)及其它判断物体630是否是人类。一旦检测人类过程完成，标准指纹认证过程就通过指纹检测模块开始进行。
本申请文件中的不同触摸屏和指纹传感器组件的实现可用于多种系统和设备包括，但不仅限于移动电话、平板电脑、便携式电脑、无线设备、笔记本电脑、游戏机和多媒体设备。
虽然该专利文献包含许多细节，但这些不应被解释为对任何发明或要求保护的范围的限制，而是作为特征的描述，可能是特定发明的特定实施例的具体描述。在这篇专利文献中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以结合单个实施例实现。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在单独的多个实施例或在任何适当的子组合实现。此外，虽然以上描述的特征与在某些组合中所起的作用相同，甚至最初主张如此，但是要求的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从组合中删除，并且要求保护的组合可以针对一个子组合或一个子组合的变体。
类似地，虽然操作是以特定的顺序在附图中被描述，但这不应该被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或以连续顺序被执行，或者要求所有示出的操作都被执行，以达到期望的结果。此外，在该专利文献中描述的实施例的各种系统组件的分离不应被理解为要求所有这些分离。
本文仅描述一些实施方案和示例，其他实施方案、改进和变型都可以基于本文的描述获得。

Claims (43)

1.一种用于移动设备的触摸屏组件，包括：
一位于所述触摸屏组件上层的强化玻璃盖；
一位于所述强化玻璃盖下方的支撑玻璃层，包含一穿过所述支撑玻璃层的开口；
其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏组件的机械强度；及
一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并位于所述强化玻璃盖下方。
2.如权利要求1所述的触摸屏组件，还包含一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，其位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。
3.如权利要求1所述的触摸屏组件，还包含一夹在所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层间的彩色层，其中所述指纹检测模块连接到所述彩色层的由支撑玻璃层开口所暴露的区域上。
4.如权利要求3所述的触摸屏组件，其中所述彩色层配置为使用颜色和/或花纹来使所述指纹检测模块在用户从所述强化玻璃盖上方看所述触摸屏组件时不可见。
5.如权利要求3所述的触摸屏组件，还包含一个粘结层在提供颜色或花纹或颜色加花纹的层的底面，用于将所述指纹检测模块连接到提供颜色和/或花纹的层上。
6.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述指纹检测模块的边与开口的侧壁没有接触。
7.如权利要求1所述的触摸屏组件，还包含一透明导电薄膜(TCF)层，制作在所述支撑玻璃层的底面上。
8.如权利要求7所述的触摸屏组件，其中所述的TCF层包含一个铟锡氧化物(ITO)层。
9.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述指纹检测模块包括：
一集成电路的印刷电路板；和
一指纹传感器芯片用于采集指纹数据，其中所述指纹传感器芯片的第一边贴在印刷电路板上，所述指纹传感器芯片的第二边连接在提供颜色、花纹或颜色加花纹的层上。
10.如权利要求9所述的触摸屏组件，其中所述指纹检测模块还包括一在所述印刷电路板底面的柔性印刷电路，用于将从指纹传感器芯片采集的指纹传感器信号与移动设备的主电路板耦合。
11.如权利要求9所述的触摸屏组件，其中所述指纹检测模块还包括一环绕所述指纹传感器芯片的金属环结构，位于所述提供颜色和/或花纹的层的底面，其中所述金属环是检测物体与强化玻璃盖接触的电容触摸传感器的一部分。
12.如权利要求9所述的触摸屏组件，其中所述指纹检测模块还包括：
一个或多个发光源配置为发射检测光；及
一个或多个生物传感器配置为监控一个或多个人体生物特征信号。
13.如权利要求12所述的触摸屏组件，其中所述人体生物特征信号包括一心跳信号和一血液的氧饱和度水平。
14.如权利要求12所述的触摸屏组件，其中所述一个或多个生物传感器包括一个或多个光电探测器。
15.如权利要求12所述的触摸屏组件，其中所述一个或多个发光源包括一个或多个发光二级管(LED)芯片。
16.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述强化玻璃盖的厚度在100微米和400微米之间。
17.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述支撑玻璃层的厚度在100微米和550微米之间。
18.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述强化玻璃盖无需用于适合所述指纹检测模块穿过所述强化玻璃盖的开口。
19.如权利要求1所述的触摸屏组件，其中所述支撑玻璃层不需要强化。
20.一种集成了指纹检测机制的触摸屏电子设备，包括：
一框架；
一被框环绕和保护的触摸屏组件，其中所述触摸屏组件包括：
一在触摸屏组件最上层的强化玻璃盖，用于接收物体的接触；
一在强化玻璃盖下面的支撑玻璃层，包含一穿过所述支撑玻璃层的开口；
其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起，以提供支持所述触摸屏组件的机械强度；及
一指纹检测模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并位于所述强化玻璃盖下方。
一在所述触摸屏组件和所述框架的后盖间的主电路板。
21.如权利要求20所述的电子设备，其中所述触摸屏组件还包含一在强化玻璃盖表面形成的指纹传感器记号，并位于所述指纹检测模块的上方，指示指纹检测模块的位置。
22.如权利要求20所述的电子设备，其中所述的触摸屏组件还包含一夹在所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层间彩色层，其中所述指纹检测模块连接到彩色层的由支撑玻璃层开口所暴露的区域上。
23.如权利要求22所述的电子设备，其中所述彩色层配置为使用一颜色和/或花纹来使所述指纹检测模块在用户从所述强化玻璃盖上方看所述触摸屏组件时不可见。
24.如权利要求22所述的电子设备，其中所述的触摸屏组件还包含一粘结层，用于将所述指纹检测模块连接到所述彩色层上。
25.如权利要求20所述的电子设备，其中所述指纹检测模块的边与开口的侧壁没有接触。
26.如权利要求20所述的电子设备，其中所述的触摸屏组件还包含一透明导电薄膜(TCF)层，制作在所述支撑玻璃层的底面上。
27.如权利要求26所述的电子设备，其中所述的TCF层包含一铟锡氧化物(ITO)层。
28.如权利要求20所述的电子设备，其中所述指纹检测模块包括：
一有集成电路的印刷电路板；和
一指纹传感器芯片用于采集指纹数据，其中所述指纹传感器芯片的第一边贴在印刷电路板上，所述指纹传感器芯片的第二边连接在提供颜色、花纹或颜色加花纹的层上。
29.如权利要求20所述的电子设备，其中所述指纹检测模块还包括一在所述印刷电路板底面的柔性印刷电路，用于将从指纹传感器芯片采集的指纹传感器信号与移动设备的主电路板耦合。
30.如权利要求20所述的电子设备，其中所述指纹检测模块还包括一环绕所述指纹传感器芯片的金属环结构，位于所述提供颜色、花纹或颜色加花纹的层的底面，其中所述金属环是检测物体与强化玻璃盖接触的电容触摸传感器的一部分。
31.如权利要求20所述的电子设备，还包括一个或多个按钮安装在所述框架的一个或多个侧边上用于控制指纹传感器的操作。
32.如权利要求20所述的电子设备，其中所述强化玻璃盖的厚度在100微米和400微米之间。
33.如权利要求20所述的电子设备，其中所述支撑玻璃层的厚度在100微米和550微米之间。
34.如权利要求20所述的电子设备，其中所述强化玻璃盖无需用于适合所述指纹检测模块穿过所述强化玻璃盖的开口。
35.如权利要求20所述的电子设备，其中所述支撑玻璃层不需要强化。
36.一种用于装配触摸屏组件的方法，包括：
准备一个强化玻璃盖，不带安装指纹传感器模块的开口；
准备一个支撑玻璃层，带安装指纹传感器模块的开口；
粘合所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层，其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层一起提供支撑触摸屏组件的机械强度；及
将一个指纹检测模块放置在所述支撑玻璃层的开口内，且将所述指纹检测模块连接在所述强化玻璃盖的下方。
37.如权利要求36所述的方法，包括：
在所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层间放置一彩色层，其中所述指纹检测模块连接到彩色层的由支撑玻璃层开口所暴露的区域上。
38.一种具有触摸屏和指纹传感器的设备，包括：
一触摸屏，包括形成一个触摸敏感区域的一个或多个触摸敏感层；
一指纹传感器模块位于触摸敏感区外及靠近触摸敏感区；
一强化玻璃盖，具有空间上连续的玻璃表面，以完全覆盖所述触摸敏感区和所述指纹传感器模块；及
一支撑玻璃层位于强化玻璃盖的下方，直接与一个或多个触摸敏感层接触，并包括一穿过所述支撑玻璃层的开口，
其中所述强化玻璃盖和所述支撑玻璃层粘合在一起为所述触摸屏提供必要的机械强度；及
其中所述的指纹传感器模块位于所述支撑玻璃层的开口内，并在所述强化玻璃盖下方通过强化玻璃盖感应物体。
39.如权利要求38所述的设备，其中所述设备包括移动电话、平板电脑、便携式计算机、无线设备、笔记本电脑、游戏机或多媒体设备。
40.用于移动设备的触摸传感器组件，包括：
一在所述触摸传感器组件上面的强化玻璃盖；及
一在所述强化玻璃盖下方的指纹检测模块。
41.如权利要求40所述的触摸传感器组件，其中所述触摸传感器组件包括一触摸屏。
42.如权利要求41所述的触摸传感器组件，其中所述触摸传感器组件包括一集成指纹检测模块的触摸屏。
43.如权利要求40所述的触摸传感器组件，其中所述强化玻璃盖部分刻蚀以形成接收所述指纹检测模块的空间。
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