CN107633200B - 电容式指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电容式指纹识别模组，用于识别手指的指纹，所述电容式指纹识别模组包括介电层和感应层，所述介电层为压电材料层，所述感应层包括与介电层层叠设置的电极元件；当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与电极元件之间形成电容或者手指引起电极元件之间所形成的电容产生变化，从而获取手指的指纹信息。采用压电材料层作为介电层，由于压电材料层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。本发明还提供一种电子设备，具有指纹识别感测灵敏度高的优点。

Description

电容式指纹识别模组及电子设备
【技术领域】
本发明涉及指纹识别技术领域，具体涉及一种电容式指纹识别模组及电子设备。
【背景技术】
随着指纹识别技术的发展，其广泛应用于电子产品中，如手机、平板电脑、门禁系统中，以简化解锁或交易支付等操作，其具有操作快捷，安全性高等优点。
目前指纹识别技术包括光学式指纹识别、电容式指纹识别和超声波指纹识别，其中电容式指纹识别具有成本低、体积小的优点，应用最为普遍。然而，目前电容式指纹识别芯片的感测灵敏度有限，已经无法满足用户需求。
【发明内容】
为克服现有指纹识别模组环境适应性差的缺点，本发明提供一种电容式指纹识别模组及电子设备。
本发明为解决上述技术问题的一技术方案是提供一种电容式指纹识别模组，用于识别手指的指纹，所述电容式指纹识别模组包括介电层和感应层，所述介电层为压电材料层，所述感应层包括与介电层层叠设置的电极元件；当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与电极元件之间形成电容或者手指引起电极元件之间所形成的电容产生变化，从而获取手指的指纹信息，所述电极元件包括若干阵列设置的单层电极板或双层电极板，所述单层电极板或双层电极板位于所述介电层的正投影区域内，当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与单层电极板之间形成一接触电容，利用该接触电容获取手指的指纹信息；或手指引起双层电极板所形成的电容产生变化，利用该电容的变化获取手指的指纹信息；电容式指纹识别模组进一步包括承载所述电极元件的TFT板，所述TFT板用于检测所述接触电容变化量或者所述双层电极板所形成的电容变化量；所述压电材料层是通过原位极化的方式形成于所述感应层上的压电膜，所述压电材料层的厚度小于9μm。
优选地，所述压电材料层的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物。
优选地，所述介电层远离感应层的一侧设有触摸层，所述触摸层远离介电层的表面为供手指进行接触的触摸面。
本发明还提供一种电子设备，其包括上述的电容式指纹识别模组。
与现有技术相比，本发明中提供的电容式指纹识别模组，压电材料层作为介电层，由于压电材料层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。且压电材料层各向异性性质突出，在垂直方向电荷能很好的进行移动，而在水平方向几乎没有电荷的移动，因此使得电容式指纹识别模组具有优良的感测灵敏度。
本发明还提供一种电子设备，其包括上述的电容式指纹识别模组，具有指纹识别感测灵敏度高的优点。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例电容式指纹识别模组的结构示意图。
图2是本发明第一实施例的第一种实施方式中，介电层、单层电极板与基板的结构示意图。
图3是本发明第一实施例的第一种实施方式中，介电层、单层电极板与基板的变形结构示意图。
图4是本发明第一实施例的第一种实施方式中，介电层、单层电极板与TFT板的结构示意图。
图5是本发明第一实施例的第一种实施方式中，介电层、单层电极板与放大器的结构示意图。
图6是本发明第一实施例的第二种实施方式中，介电层、双层电极板与基板的结构示意图。
图7是本发明第一实施例的第一种实施方式中，介电层、双层电极板与基板的变形结构示意图。
图8是本发明第一实施例电容式指纹识别模组的优选的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种电容式指纹识别模组1，用于识别手指的指纹，所述电容式指纹识别模组1包括介电层10和感应层20。所述介电层10为压电材料层，所述感应层20包括与介电层10层叠设置的电极元件(图未示)；当手指作用于所述介电层10远离感应层20的一侧时，手指与电极元件(图未示)之间形成电容或者手指引起电极元件(图未示)之间所形成的电容产生变化，从而获取手指的指纹信息。
针对电极元件，在该实施例中提供以下两种实施方式。
第一种实施方式
请参阅图2，所述电极元件包括若干阵列设置的单层电极板203，每个所述单层电极板203位于所述介电层10的正投影区域内，当手指作用于所述介电层10远离感应层20的一侧时，手指与单层电极板203之间形成一接触电容C1，利用该接触电容C1获取手指的指纹信息。
可以理解，图示中仅作为示意性的标示，实际上每个单层电极板203很微小即构成若干像素点，当手指作用于介电层10远离感应层20的一侧，会与若干单层电极板203之间形成一接触电容C1，对应于手指脊和谷的位置所形成的接触电容C1不同，利用所形成的多干接触电容C1从而形成相应的指纹图案。
一般来说，请一并参阅图2和图3，所述感应层20还可以包括用于承载单层电极板203的基板201。如图2中所示，所述单层电极板203可以是嵌设在所述基板201表面，或者是如图3所示，所述单层电极板203也可以是设置于所述基板201上。
在一些具体实施例中，请一并参阅图4和图5，所述的电容式指纹识别模组1进一步包括TFT板30或放大器40，所述TFT板30或放大器40用于感测所述的接触电容C1并形成电信号进行传送。其中，当使用TFT板30时，TFT板30即可实现承载单层电极板203的作用；当使用放大器40时，能更好的进行信号的放大，此时可以设置基板201(图5中未示出)承载单层电极板203。
第二种实施方式
请参阅图6，所述电极元件包括若干阵列设置的双层电极板205，也即所述双层电极板205包括第一电极板2051和第二电极板2052，所述双层电极板205构成电容C2且每个所述双层电极板205位于所述介电层10的正投影区域内，当手指作用于所述介电层10远离感应层20的一侧时，手指引起双层电极板205所形成的电容C2产生变化，利用该电容C2的变化获取手指的指纹信息。
可以理解，图示中仅作为示意性的标示，实际上每个双层电极板205很微小即构成若干像素点，当手指作用于介电层10远离感应层20的一侧，会影响若干双层电极板205所形成的电容C2并使其发生变化，即可测得变化量ΔC2，对应于手指脊和谷的位置变化量ΔC2不同，从而形成相应的指纹图案。
一般来说，请一并参阅图6和图7，所述感应层20还可以包括用于承载电极元件的基板201。如图6中所示，所述电极元件可以是嵌设在所述基板201表面，也即第一电极板2051和第二电极板2052分别嵌设在所述基板201相对的两表面；或者是如图7所示，所述电极元件也可以是设置于所述基板201上，也即第一电极板2051和第二电极板2052分别设置于所述基板201相对的两表面上。
当然在一些具体的实施例中，所述的电容式指纹识别模组1进一步包括TFT板30或放大器40，所述TFT板30或放大器40用于感测所述的电容C2并形成电信号进行传送。其设置方式请参照第一种实施方式，在此不再赘述，其只需达到能感测所述的接触电容C2并形成电信号进行传送即可。
本发明中提供的电容式指纹识别模组1，压电材料层作为介电层10，由于压电材料层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。且压电材料层各向异性性质突出，在垂直方向电荷能很好的进行移动，而在水平方向几乎没有电荷的移动，因此使得电容式指纹识别模组具有优良的感测灵敏度。
在一些优选的实施例中，请一并参阅图8，所述介电层10远离感应层20的一侧设有触摸层50，所述触摸层50远离介电层10的表面为供手指进行接触的触摸面。触摸层50能为介电层10提供保护，以延长该电容式指纹识别模组1的使用寿命。
在一些优选的实施例中，所述压电材料层是通过原位极化的方式形成于所述感应层20上。原位极化指的是将压电材料原位形成于所述感应层20上，并进行极化，其包括但不限于一般常见的镀膜方式形成，如化学气相沉积法，物理气相沉积法，浸涂，涂覆等等。首先，采用原位极化的方式能避免对感应层20造成损伤，良率高产品质量好。其次，所形成的压电材料层厚度小，其厚度小于30μm，能更好的符合产品轻薄化的需求；其中更好的是采用等离子体极化(具体可参见申请号为201710108374.9的中国专利申请)或X射线极化(具体可参见申请号为201611222575.3的中国专利申请)的方式形成所述压电材料层，其厚度能进一步降低至9μm以下。
所述压电材料层的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物，具有较高的介电常数。优选地，在本发明的一些实施例中，所述压电材料层的材料选用聚偏氟乙烯的共聚物为聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，为了获得介电常数较高的压电膜，所述聚偏氟乙烯与三氟乙烯的质量比的范围是(60-95)：(5-30)，优选地，其质量比的范围是(75-86)：(15-25)，进一步优选地，其质量比为80：20，所述聚偏氟乙烯和三氟乙烯共聚物较单独选用聚偏氟乙烯可降低成本，且其还具有较高的介电常数。
本发明第二实施例提供一种电子设备，其包括第一实施例中所提供的电容式指纹识别模组，本发明所提供的电子设备具有指纹识别感测灵敏度高的优点。
与现有技术相比，本发明所提供的电容式指纹识别模组，压电材料层作为介电层，由于压电材料层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。
进一步的是，所述压电材料层为通过原位极化方式所形成的压电膜。首先，采用原位极化的方式能避免对感应层造成损伤，良率高产品质量好。其次，所形成的压电材料层厚度小，能更好的符合产品轻薄化的需求；再有，所形成的压电材料层压电常数d33高，较高的压电常数d33能更好的信号的准确性，即有效提高所形成的指纹图案的精确度，使得本发明中的电容式指纹识别模组具有优良的感测灵敏度。
进一步的是，所述压电材料层的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物，具有较高的介电常数。
进一步的是，所述压电材料层的厚度小于30μm，能很好的符合产品轻薄化的需求。而且所述压电材料层的厚度能进一步小于9μm。
进一步的是，进一步包括TFT板或放大器，所述TFT板或放大器用于检测手指与电极元件之间所形成的电容或者手指引起电极元件之间所形成电容的变化量。使用TFT板时，TFT板即可实现承载电极元件(单层电极板或双层电极板)的作用；当使用放大器时，能更好的进行信号的放大。
进一步的是，所述电极元件包括若干阵列设置的单层电极板，每个所述单层电极板位于所述介电层的正投影区域内，当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与单层电极板之间形成一接触电容，利用该接触电容获取手指的指纹信息。或者，所述电极元件包括若干阵列设置的双层电极板，所述双层电极板构成电容且每个所述双层电极板位于所述介电层的正投影区域内，当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指引起双层电极板所形成的电容产生变化，利用该电容的变化获取手指的指纹信息。其可以根据实际情况进行选择。
进一步的是，所述介电层远离感应层的一侧设有触摸层，所述触摸层远离介电层的表面为供手指进行接触的触摸面。触摸层能为介电层提供保护，以延长该电容式指纹识别模组的使用寿命。
本发明还提供一种电子设备，其包括上述的电容式指纹识别模组，具有指纹识别感测灵敏度高的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电容式指纹识别模组，用于识别手指的指纹，所述电容式指纹识别模组包括介电层和感应层，其特征在于：所述介电层为压电材料层，所述感应层包括与介电层层叠设置的电极元件；当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与电极元件之间形成电容或者手指引起电极元件之间所形成的电容产生变化，从而获取手指的指纹信息，
所述电极元件包括若干阵列设置的单层电极板或双层电极板，所述单层电极板或双层电极板位于所述介电层的正投影区域内，当手指作用于所述介电层远离感应层的一侧时，手指与单层电极板之间形成一接触电容，利用该接触电容获取手指的指纹信息；或手指引起双层电极板所形成的电容产生变化，利用该电容的变化获取手指的指纹信息；
电容式指纹识别模组进一步包括承载所述电极元件的TFT板，所述TFT板用于检测所述接触电容变化量或者所述双层电极板所形成的电容变化量；
所述压电材料层是通过原位极化的方式形成于所述感应层上的压电膜，所述压电材料层的厚度小于9μm。
2.如权利要求1所述的电容式指纹识别模组，其特征在于：所述压电材料层的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物。
3.如权利要求1所述的电容式指纹识别模组，其特征在于：所述介电层远离感应层的一侧设有触摸层，所述触摸层远离介电层的表面为供手指进行接触的触摸面。
4.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1-3任一项所述的电容式指纹识别模组。
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