CN107220637A - 一种压感式指纹识别系统 - Google Patents

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熊作平
张珽
井华
谷文
王冉
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Suzhou Neng Sida Electronic Science And Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种压感式触控设计，具体为一种压感式指纹识别系统通过采用新型纳米压敏材料，灵敏度高且输出线性，可以精确的采集指纹数据，且体积轻薄小巧、功耗小、成本低，包括压感部件、指纹部件、支撑片、电控模块，所述指纹部件(2)、支撑件(3)和压感部件依次连接，所述压感部件(1)包括第一电极层(11)、第一压敏层(12)、支撑层(13)、第二电极层(14)和第二压敏层(15)，所述第一压敏层(13)安装在第一电极层(11)上方，所述第二压敏层(15)安装在第二电极层(14)上方，所述第一压敏层(13)和第二压敏层(15)通过支撑层(13)连接，所述第一压敏层(13)和第二压敏层(15)之间存在间隙。

Description

一种压感式指纹识别系统
技术领域
本发明涉及一种压感式触控设计，具体为一种压感式指纹识别系统。
背景技术
随着社会生活各方面信息化的不断发展，指纹识别逐渐被广泛应用。而指纹识别技术的实现在很大程度上取决于指纹采集传感器，目前常用的指纹采集传感器有光学传感器、电容式传感器、电感式传感器、温度感应式传感器、超声波传感器等，但他们用于现代化消费电子领域中还存在一些不足，如光学传感器功耗高、体积大，且对干手指及汗多手指成像较模糊；超声波传感器成本高、难以大规模使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种压感式指纹识别系统通过采用新型纳米压敏材料，灵敏度高且输出线性，可以精确的采集指纹数据，且体积轻薄小巧、功耗小、成本低。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压感式指纹识别系统，包括压感部件、指纹部件、支撑片、电控模块，所述指纹部件、支撑件和压感部件依次连接，所述压感部件包括第一电极层、第一压敏层、支撑层、第二电极层和第二压敏层，所述第一压敏层安装在第一电极层上方，所述第二压敏层安装在第二电极层上方，所述第一压敏层和第二压敏层通过支撑层连接，所述第一压敏层和第二压敏层之间存在间隙，所述电控模块分别与压感部件和指纹部件电性连接。
作为优选，所述支撑层为环状支撑物，所述第一压敏层和第二压敏层分别位于支撑层的上端和下端。
作为优选，所述支撑层为条状物且位于第一压敏层和第二压敏层的侧面。
作为优选，所述第一压敏层和第二压敏层为具有三维孔状微结构的海绵状。
作为优选，所述第一压敏层和第二压敏层由纳米复合压敏材料制成，所述纳米复合压敏材料包括导电材料、高分子材料、分散体和助剂。
作为优选，所述第一压敏层和第二压敏层的厚度1μm—500μm。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种压感式指纹识别系统，包括指纹部件和支撑片，所述指纹部件设在支撑片上表面，所述指纹部件与压感部件的结构相同。
发明的有益效果是：本发明由压感部件、指纹部件、支撑片和控制模块组成，在指纹部件下方集成的压感部件为新型纳米软性薄膜压力传感器，用来感知测量手指按压的梯度压力，该传感器灵敏度高、厚度薄，符合现在手机轻薄小巧的设计原则。压感式指纹识别系统呈现一种“三明治”结构，从上往下依次为指纹识别sensor，中间支撑片，软性薄膜压力传感器。该传感器采用了具有合适杨氏模量的超薄薄膜衬底受压不易损坏，固定在支撑片上可以平整的置于指纹Sensor下面，实现与指纹sensor一体化，可以同时兼具防水和压敏双重体验。
附图说明
图1为本发明的压感式指纹识别系统的结构示意图。
图2为本发明的压感式指纹识别系统的压感部件的剖面示意图。
图3为本发明的压感式指纹识别系统的另一种实施方式的结构示意图。
附图说明：1、压感部件，11、第一电极层，12、第一压敏层，13、支撑层，14、第二电极层，15、第二压敏层，2、指纹部件，3、支撑片，4、电控模块。
具体实施方式
现在结合附图对发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明发明的基本结构，因此其仅显示与发明有关的构成。
如图所示，一种压感式指纹识别系统，包括压感部件1、指纹部件2、支撑片3、电控模块4，所述指纹部件2、支撑件3和压感部件1依次连接，所述压感部件1包括第一电极层11、第一压敏层12、支撑层13、第二电极层14和第二压敏层15，所述第一压敏层12安装在第一电极层11上方，所述第二压敏层15安装在第二电极层14上方，所述第一压敏层12和第二压敏层15通过支撑层13连接，所述第一压敏层12和第二压敏层15之间存在间隙，所述电控模块4分别与压感部件1和指纹部件2电性连接；所述支撑层13为环状支撑物，所述第一压敏层12和第二压敏层15分别位于支撑层13的上端和下端；所述支撑层13为条状物且位于第一压敏层12和第二压敏层15的侧面；所述第一压敏层12和第二压敏层15为具有三维孔状微结构的海绵状；所述第一压敏层12和第二压敏层15由纳米复合压敏材料制成，所述纳米复合压敏材料包括导电材料、高分子材料、分散体和助剂；所述第一压敏层12和第二压敏层15的厚度1μm—500μm。。
本发明由压感部件、指纹部件、支撑片和电控模块组成，在指纹部件下方集成的压感部件为新型纳米软性薄膜压力传感器，用来感知测量手指按压的梯度压力，该传感器灵敏度高、厚度薄，符合现在手机轻薄小巧的设计原则。压感式指纹识别系统呈现一种“三明治”结构，从上往下依次为指纹识别sensor，中间支撑片，软性薄膜压力传感器。该传感器采用了具有合适杨氏模量的超薄薄膜衬底受压不易损坏，固定在支撑片上可以平整的置于指纹Sensor下面，实现与指纹sensor一体化，可以同时兼具防水和压敏双重体验。
压感式指纹识别系统既具有指纹模组的所有功能，又具有压力感知的功能，而且还可根据压力的不同，输出不同的电信号，并通过电控模块输出不同的数字信号至终端，再搭配振荡器，增加压力分级，从而实现轻按、正常按压、重压等多重操作，继而达到不同的反馈实现不同的功能。比如在锁屏状态下轻触压感式指纹识别装置点亮屏幕(方便看时间等)，正常或重压启动指纹传感器实现屏幕解锁功能。在开屏使用的状态下轻触压敏指纹触控装置返回上一级菜单，重压返回桌面。
本发明的设计的压感式指纹识别系统，还可以是包括指纹部件和支撑片，所述指纹部件设在支撑片上表面，所述指纹部件与压感部件的结构相同，如图3所示，指纹部件为压感式指纹传感器，其采用基于新型纳米压敏材料的超薄软性薄膜压力传感器，在与指纹接触时对指纹脊线和谷线形成的凹凸部分会产生不同的弹性形变，从而产生不同的压力信号，变化的压力信号转化为相应强度变化的电信号得到指纹图像数据，再经过指纹图像预处理、细节点特征提取、去除伪细节点等指纹识别算法处理形成特征信息模板保存于系统模板库中。当再次进行指纹识别时，系统将录入的待识别指纹特征与保存于系统模板库中的指纹特征模板进行信息比对，如果相似度超过设定的阈值，则识别成功。本发明压感式指纹传感器使用时无指纹残留，手指干湿变化对信号影响较小。
本发明中的电控模块包括内置数字式控制器用于控制指纹数据的输出，当没有进行指纹采集的时候可让系统进入休眠状态以降低功耗；还包括采集电路，所述采集电路包括对采集的指纹数据进行模数转换后输出数字信号；同时还内置有指纹识别处理算法，通过该指纹识别处理算法进行指纹图像预处理、细节点特征提取、去除伪细节点等处理。其中，指纹图像的预处理针对有时候在获取指纹图像时手指按压不均匀、手指尖没有完全接触传感器表面而导致采集到的指纹图像部分区域信号强、部分区域信号弱的问题做了指纹图像规格化处理，将不同图像转换成具有相同灰度均值和方差的指纹图像，为后续处理提供一个相同的基准。
以上述依据发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种压感式指纹识别系统，包括压感部件(1)、指纹部件(2)、支撑片(3)、电控模块(4)，所述指纹部件(2)、支撑件(3)和压感部件(1)依次连接，所述压感部件(1)包括第一电极层(11)、第一压敏层(12)、支撑层(13)、第二电极层(14)和第二压敏层(15)，所述第一压敏层(12)安装在第一电极层(11)上方，所述第二压敏层(15)安装在第二电极层(14)上方，所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)通过支撑层(13)连接，所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)之间存在间隙，所述电控模块(4)分别与压感部件(1)和指纹部件(2)电性连接。
2.根据权利要求1所述的压感式指纹识别系统，其特征在于：所述支撑层(13)为环状支撑物，所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)分别位于支撑层(13)的上端和下端。
3.根据权利要求1所述的压感式指纹识别系统，其特征在于：所述支撑层(13)为条状物且位于第一压敏层(12)和第二压敏层(15)的侧面。
4.根据权利要求1所述的压感式指纹识别系统，其特征在于：所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)为具有三维孔状微结构的海绵状。
5.根据权利要求1所述的压感式指纹识别系统，其特征在于：所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)由纳米复合压敏材料制成，所述纳米复合压敏材料包括导电材料、高分子材料、分散体和助剂。
6.根据权利要求1所述的压感式指纹识别系统，其特征在于：所述第一压敏层(12)和第二压敏层(15)的厚度1μm—500μm。
7.一种压感式指纹识别系统，其特征在于：包括指纹部件(2)和支撑片(3)，所述指纹部件(2)设在支撑片(3)上表面，所述指纹部件(2)与压感部件(1)的结构相同。
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