CN107844732A - 一种指纹感测器、指纹感测模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种指纹感测器，包括电容感测单元，所述电容感测单元的正面设置有至少一个通孔、凹槽或凸台，凹槽在竖直方向的投影在所述凹槽的开口内，或凸台在竖直方向的投影在凸台与电容感测单元的接触面内。除此之外，本发明还提供了一种指纹感测模组和电子设备，其中，指纹感测模组包括如上所述的指纹感测器和用于将指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖封装体的绝缘盖板、电路板，指纹感测器的电路连接端穿出封装体之后和电路板连接。通过在电容感测单元的正面设置通孔、凹槽或凸台，将现有的二维感应电场变为三维感应电场，增加了电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度。

Description

一种指纹感测器、指纹感测模组和电子设备

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，更具体地说，涉及一种指纹感测器、指纹感测模组和电子设备。

背景技术

参考图1，现有技术中的指纹感测器100包括信号处理单元101和多个电容感测单元102组成的电容感测阵列。

参考图2，现有技术中的指纹感测模组，包括指纹感测器102、一绝缘盖板200，绝缘盖板200覆盖指纹感测器102并作为手指接触面。

用户手指按压绝缘盖板后，手指300的指纹脊谷与指纹感测器的电容感测单元102之间形成电场线210，信号处理单元根据手指的脊和谷与电容感测单元之间所形成的电容值的大小来探测手指的脊和谷的位置从而进行指纹识别。但手指指纹面与电容感测单元之间的距离不能过远，如果距离过远，感应效果将变差，则很难准确的完成指纹识别，即在绝缘盖板的厚度增加时，感应效果将变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种指纹感测器和指纹感测模组，提高了感应灵敏度，提高了用户体验感。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种指纹感测器，包括电容感测单元，所述电容感测单元的正面设置有至少一个通孔、凹槽或凸台，所述凹槽在竖直方向的投影在所述凹槽的开口内，或所述凸台在竖直方向的投影在所述凸台与所述电容感测单元的接触面内。

其中，所述通孔的边长为所述电容感测单元厚度的二分之一。

其中，多个所述通孔、所述凹槽或所述凸台在所述电容感测单元的正面阵列排布设置。

其中，所述电容感测单元的正面同时设置有所述通孔、所述凹槽或所述凸台中的至少两种。

除此之外，本发明实施例还提供了一种指纹感测器，包括第一导电层和多块设置在所述第一导电层正上方并通过连通柱与所述第一导电层连通的第二导电块，相邻两个所述第二导电块与所述连通柱、所述第一导电层形成第一凹槽，相邻所述第二导电块之间具有预定长度的间距。

其中，所述连通柱的横截面直径小于所述第二导电块的横截面直径。

其中，所述第一导电层包括多块相互独立的第一导电块，相邻所述第一导电块之间具有预定长度的间距，所述第一导电块上方设置预定数量的所述第二导电块，所述第一凹槽为所述第一导电块与设置在同一所述第一导电块正上方的相邻两个所述第二导电块以及连接所述第一导电块与所述第二导电块的所述连通柱形成，相邻的所述第一导电块与设置在所述第一导电块上的第二导电块形成第二凹槽，所述第二导电块之间的间距与所述第一导电块之间的间距相等。

除此之外，本发明实施例还提供了一种指纹感测模组，包括如上所述的指纹感测器和用于将所述指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖所述封装体的绝缘盖板、电路板，所述指纹感测器的电路连接端穿出所述封装体之后和所述电路板连接。

其中，所述电路板和所述绝缘盖板位于所述封装体的两侧。

除此之外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的指纹感测模组。

本发明实施例提供的指纹感测器、指纹感测模组以及电子设备与现有技术相比，具有以下优点：

本发明实施例所提供的指纹感测器，包括电容感测单元，所述电容感测单元的正面设置有至少一个通孔、凹槽或凸台，所述凹槽在竖直方向的投影在所述凹槽的开口内，或所述凸台在竖直方向的投影在所述凸台与所述电容感测单元的接触面内。

本发明实施例提供的指纹感测器，包括设置在电容感测单元的第一导电层和多块设置在所述第一导电层正上方并通过连通柱与所述第一导电层连通的第二导电块，相邻两个所述第二导电块与所述连通柱、所述第一导电层形成第一凹槽，相邻所述第二导电块之间具有预定长度的间距。

本发明实施提供的指纹感测模组，包括如上所述的指纹感测器和用于将所述指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖所述封装体的绝缘盖板、电路板，所述指纹感测器的电路连接端穿出所述封装体之后和所述电路板连接。

本发明实施例提供的电子设备，包括如上所述的指纹感测模组。

所述指纹感测器、指纹感测模组以及电子设备通过在电容感测单元的正面设置凹槽或凸台，将现有的二维感应电场变为三维感应电场，增加了电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度，提高了触摸效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的感测器的结构示意图；

图2为感测器的使用示意图；

图3为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的一种具体实施方式的电场线示意图；

图4为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的一种具体实施方式的立体结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的另一种具体实施方式的电场线示意图；

图6为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的另一种具体实施方式的立体结构示意图；

图7为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的再一种具体实施方式的结构示意图；

图8为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的再一种具体实施方式中的一个单元的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现行的指纹感测器在绝缘盖板的厚度增加时，感应效果将变差。

基于此，本发明实施例提供了一种指纹感测器，包括电容感测单元，所述电容感测单元的正面设置有至少一个通孔、凹槽或凸台，所述凹槽在竖直方向的投影在所述凹槽的开口内，或所述凸台在竖直方向的投影在所述凸台与所述电容感测单元的接触面内。

除此之外，本发明实施例还提供了一种指纹感测器，包括设置在电容感测单元的第一导电层和多块设置在所述第一导电层正上方并通过连通柱与所述第一导电层连通的第二导电块，两个相邻所述第二导电块与所述连通柱、所述第一导电层形成第一凹槽，相邻所述第二导电块之间具有预定长度的间距。

除此之外，本发明实施还提供了一种指纹感测模组，包括如上所述的指纹感测器和用于将所述指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖所述封装体的绝缘盖板、电路板，所述指纹感测器的电路连接端穿出所述封装体之后和所述电路板连接。

用户通过触摸绝缘盖板实现指纹感测以及指纹验证。

本发明实施还提供了一种电子设备，包括如上述的指纹感测模组。

综上所述，本发明实施例提供的指纹感测器、指纹感测模组以及电子设备通过在电容感测单元的正面设置凹槽或凸台、通孔，将现有的二维感应电场变为三维感应电场，增加了电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度，提高了触摸效果

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图3-图6，图3-图4为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的一种具体实施方式的结构示意图；图5-图6为本发明实施例所提供的指纹感测器的电容感测单元的另一种具体实施方式的结构示意图。

参考图3-6，本发明提供的指纹感测器，包括电容感测单元10，所述电容感测单元10的正面设置有至少一个通孔、凹槽11或凸台12，所述凹槽11在竖直方向的投影在所述凹槽11的开口内，或所述凸台12在竖直方向的投影在所述凸台12与所述电容感测单元10的接触面内。

所述凹槽11在竖直方向的投影在所述凹槽11的开口内，或所述凸台12在竖直方向的投影在所述凸台与所述电容感测单元的接触面内，可以使得通过设置凹槽11或凹槽12增加的侧面积都可以有效的在触摸时与手指形成电场线。

在发明中，通过实验发现，当电容感测单元上的盖板的厚度达到一定厚度时，侧面电容的电场线长度可能与正面的电容的电场线强度相当，即侧边的面积已经可以等同于正面的面积。

而在通孔的边长为所述电容感测单元10的厚度的一半时，增加的有效的电场线接受面积最大，形成的触摸效果最好，而通常使用镂空的方式在所述电容感测单元10上形成通孔。

通孔的形成透过工艺的标准程序即可达成，是最优选的实施方式。如图3-图4所示，在电容感测单元从朝向绝缘盖板的表面向下形成一个凹槽，凹槽的底部及侧边均可形成电场线，相比平面结构的电容感测单元增加了凹槽侧边形成的电场线。

进一步的，还可在电容感测单元10从朝向绝缘盖板的表面向下穿孔，相比平面结构的电容感测单元，牺牲了孔的正面面积，但在电容感测单元的厚度较厚、从而孔的深度较深时，孔的侧面积可以弥补正面面积，仍旧达到增加电场线的效果。本实施例相比同面积的电容感测单元，从Z方向增加了电场线。在图5-6中，电容感测单元设置凸台的原理和凹槽相同，在此不重复赘述。

其中，图3中的20、30、40和图5中的50、60、70分别为三个相邻的电容感测单元。

因此，通过在电容感测单元10的正面设置凹槽11、凸台12或通孔，在保证电容感测单元10的正面面积不变的情况下，增加凹槽11、凸台12或通孔后，增加了电容感测单元10形成感应电场的侧面积，而增加的这部分侧面积能够与绝缘盖板形成感应电场，从而使得指纹感测器的整体的感应电场的强度提升，提高了感应效果。

所述凹槽11、所述凸台12或通孔的横截面的形状为圆形、正方形、多边形，或者是其它的形状。

因为间距越小，可以安排的凹槽、凸台的数量增加，所以间距应该是越小越好，但是实际上将受IC布线规则的最小金属宽度的限制。

由于凸台12、凹槽11或通孔的尺寸远小于电容感测单元10的尺寸，因此为尽可能提高感应电场的强度，提高感应效果，所述电容感测单元10的正面一般设置多个凸台12、凹槽11或通孔，多个凹槽11、多个凸台12或通孔呈点阵排列，这样能够使得电容感测单元10正面可以容纳更多的凸台12、凹槽11或通孔，提高感应效果。

需要说明的是，本发明对多个所述凹槽11、凸台12或通孔的点阵不做具体限定，可以是凸台12、凹槽11或通孔的中心位于正六边形的顶点上形成的点阵，也可以是凸台12、凹槽11或通孔的中心位于正方形的顶点形成的点阵，还可以是其它方式形成的点阵，本发明对此不作具体限定。

通孔的制作符合一般工艺的标准制作程序，在最上层导电层透过光罩的绘制即可达成.概念上的凹槽，凸台是在最上层导电层制造出厚度不同的区块,需要工艺上特别的配合才能实现.

为提高实用性，在本发明中，可以利用现有的导电层构成凹槽，如图7～图8所示。

在本实施例中，利用最上层导电层及其下方的导电层实现加强电场线的效果。参考图7，本实施例中，指纹感测器，包括设置在电容感测单元的第一导电层和多块设置在所述第一导电层正上方并通过连通柱81与所述第一导电层连通的第二导电块90，相邻两个所述第二导电块90与所述连通柱81、所述第一导电层形成第一凹槽82，相邻所述第二导电块90之间具有预定长度的间距。

需要指出的是，这里的第二导电块90是将第二导电层进行分割，形成多块第二导电块90。

为了增加电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度，所述连通柱的横截面直径小于所述第二导电块的横截面直径。

为进一步增加电容感测单元接收电场的有效面积，一般将第一导电层分割为多个第一导电块80，即所述第一导电层包括多块相互独立的第一导电块80，相邻所述第一导电块80之间具有预定长度的间距，所述第一导电块80上方设置预定数量的所述第二导电块90，所述第一凹槽82为所述第一导电块80与设置在同一所述第一导电块80正上方的相邻两个所述第二导电块90以及连接所述第一导电块80与所述第二导电块90的所述连通柱81形成，相邻的所述第一导电块80与设置在所述第一导电块80上的第二导电块90形成第二凹槽91，所述第二导电块91之间的间距与所述第一导电块80之间的间距相等。

即在本发明中，第一凹槽82是在由一块第一导电块80上，与设置在该第一导电块上的连通柱81、第二导电块90形成的，而第二凹槽91是由相邻的两块不同的第一导电块80，与设置在这两块第一导电块80上的连通柱81、第二导电块形成的，即第一凹槽82是第一导电块80的内部凹槽，第二凹槽91是不同的第一导电块80之间的凹槽。

需要指出的是，第二导电块90之间的间距与第一导电块80之间的间距没有必然联系，在设计时可以相同，也可以不同。

这样电容感测单元包括至少三层导电层，朝向绝缘盖板的导电层为顶层导电层并构成电容感测阵列，电容感测阵列的电容感测单元从正面向下穿孔，穿孔将电容感测单元至少分成第一子单元和第二子单元，而同一电容感测单元的各个子单元各自通过连通柱81连接下方导电层的同一导电单元，不同电容感测单元连接相邻导电层的不同导电单元。第一子单元和第二子单元也可同时连接第二层导电层外的其它导电层。

在又一实施例中，指纹感测器包括至少三层导电层，朝向绝缘盖板的导电层为顶层导电层并构成电容感测单元，相邻的两个电容感测单元各自从底面向下穿孔，并通过连通柱81连接下方导电层的同一导电单元。相邻的两个电容感测单元也可同时连接除第二层导电层外的其它导电层。

需要指出的是，每个第一导电块80上的第二导电块90的数量可以相同，也可以不同，一般为减少工艺难度，设计为相同数量。

优选的，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽的横截面为正方形。

优选的，所述第一凹槽或所述第二凹槽的边长为所述第二导电块的厚度的一半，通过计算这样提高的感应电场的强度较多。

而在本实施例中，并不仅限于最上的两层导电层形成凹槽，处于实际的需要，还可以设计利用更多层的导电层形成凹槽，来增加电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度，本发明对此不作具体限定。

除此之外，本发明实施例还提供了一种指纹感测模组，包括如上述任意一项所述的指纹感测器和用于将所述指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖所述封装体的绝缘盖板、指纹感测器的电路连接端穿出封装体之后和电路板连接。电路板可为柔性电路板(FPC)或PCB板。

一般所述电路板和所述绝缘盖板位于所述封装体的两侧，这样能够合理进行布置，降低厚度。

绝缘盖板可为具有一定硬度的保护膜，也可为玻璃绝缘盖板。

除此之外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的指纹感测器，或如上述所述的指纹感测模组。

综上所述，本发明实施例提供的指纹感测器、指纹感测模组以及电子设备，通过在所述电容感测单元的正面设置通孔，凹槽或凸台，将现有的二维感应电场变为三维感应电场，增加了电容感测单元接收电场的有效面积，提高了感应电场的强度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种指纹感测器，其特征在于，包括电容感测单元，所述电容感测单元的正面设置有至少一个通孔、凹槽或凸台，所述凹槽在竖直方向的投影在所述凹槽的开口内，或所述凸台在竖直方向的投影在所述凸台与所述电容感测单元的接触面内。

2.如权利要求1所述的指纹感测器，其特征在于，所述通孔的边长为所述电容感测单元厚度的二分之一。

3.如权利要求1所述指纹感测器，其特征在于，多个所述通孔、所述凹槽或所述凸台在所述电容感测单元的正面阵列排布设置。

4.如权利要求3所述的指纹感测器，其特征在于，所述电容感测单元的正面同时设置有所述通孔、所述凹槽或所述凸台中的至少两种。

5.一种指纹感测器，其特征在于，包括第一导电层和多块设置在所述第一导电层正上方并通过连通柱与所述第一导电层连通的第二导电块，相邻两个所述第二导电块与所述连通柱、所述第一导电层形成第一凹槽，相邻所述第二导电块之间具有预定长度的间距。

6.如权利要求5所述的指纹感测器，其特征在于，所述连通柱的横截面直径小于所述第二导电块的横截面直径。

7.如权利要求5所述的指纹感测器，其特征在于，所述第一导电层包括多块相互独立的第一导电块，相邻所述第一导电块之间具有预定长度的间距，所述第一导电块上方设置预定数量的所述第二导电块，所述第一凹槽为所述第一导电块与设置在同一所述第一导电块正上方的相邻两个所述第二导电块以及连接所述第一导电块与所述第二导电块的所述连通柱形成，相邻的所述第一导电块与设置在所述第一导电块上的第二导电块形成第二凹槽，所述第二导电块之间的间距与所述第一导电块之间的间距相等。

8.一种指纹感测模组，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的指纹感测器和用于将所述指纹感测器封装在腔体内的封装体、覆盖所述封装体的绝缘盖板、电路板，所述指纹感测器的电路连接端穿出所述封装体之后和所述电路板连接。

9.如权利要求8所述的指纹感测模组，其特征在于，所述电路板和所述绝缘盖板位于所述封装体的两侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的指纹感测模组。