CN107862250B - 指纹识别感测装置、电子设备和移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别感测装置和具有其的电子设备和移动设备。指纹识别感测装置包括：设备元件；指纹传感器组件，所述指纹传感器组件设在设备元件下方，所述指纹传感器组件能够耦合到用户手指的用户指纹；对用户手指的接近敏感的响应元件，所述响应元件与所述设备元件相连且所述响应元件的至少一部分高于所述指纹传感器组件。根据本发明实施例的指纹识别感测装置，不仅具有较好的指纹识别功能，而且响应元件响应性好，控制作用好。

Description

指纹识别感测装置、电子设备和移动设备

本申请为申请日为“2015-10-09”、申请号为“201510650265.0”、申请名称为“指纹识别感测装置、电子设备和移动设备”的分案

技术领域

本发明涉及识别和感测技术领域，更具体地，涉及一种指纹识别感测装置和具有该指纹识别感测装置的电子设备和移动设备。

背景技术

在相关技术中，指纹识别感测装置的设备元件、指纹识别传感器以及响应元件层叠设置。当指纹识别传感器设在设备元件与响应元件之间时，响应元件距离接触设备元件的用户手指较远，响应元件响应性较差；当响应元件位于指纹识别传感器与设备元件之间时，指纹识别传感器组件距离用户手指较远，指纹识别性能又会变差，导致指纹识别与响应控制之间存在着矛盾，指纹识别感测装置的结构有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种指纹识别感测装置，所述指纹识别感测装置不仅具有较好的指纹识别功能，而且响应元件响应性能好。

本发明还提出了一种具有上述指纹识别感测装置的电子设备。

本发明还提出了一种具有上述指纹识别感测装置的移动设备。

根据本发明实施例的指纹识别感测装置，包括：设备元件；指纹传感器组件，所述指纹传感器组件设在设备元件下方，所述指纹传感器组件能够耦合到用户手指的用户指纹；对用户手指的接近敏感的响应元件，所述响应元件与所述设备元件相连且所述响应元件的至少一部分高于所述指纹传感器组件，所述响应元件具有可变形的部分，以在所述设备元件被按压时变形以响应所述设备元件。

根据本发明实施例的指纹识别感测装置，不仅具有较好的指纹识别功能，而且响应元件响应性好，控制性能好。

另外，根据本发明实施例的指纹识别感测装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，指纹识别感测装置还包括基座，所述基座上设有装配孔，所述设备元件和所述指纹传感器组件设在所述装配孔内，所述响应元件与所述基座相连且位于所述指纹传感器组件的外周。

根据本发明的一些实施例，所述装配孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的径向尺寸大于所述第二孔段的径向尺寸，所述设备元件设在所述第一孔段内，所述指纹传感器组件的至少一部分设在所述第二孔段内。

根据本发明的一些实施例，所述响应元件设在所述第一孔段内，所述响应元件的一端与所述设备元件的下表面相连，另一端与所述第一孔段的底壁面或侧壁面相连。

根据本发明的一些实施例，所述指纹传感器组件包括能够以电容方式耦合到用户手指的指纹的一组电容性元件。

根据本发明的一些实施例，所述指纹传感器组件包括硅晶片和传感器电路，所述传感器电路设置在所述硅晶片的靠近用户手指的顶端。

根据本发明的一些实施例，所述硅晶片中形成有至少一个通孔和/或至少一个开槽，所述传感器电路与设在所述通孔和/或开槽内的接合线耦合。

根据本发明的一些实施例，所述指纹传感器组件还包括具有上部开口的封装层，所述传感器电路设在所述封装层内，所述传感器电路或所述传感器电路的线路从所述上部开口内露出。

根据本发明的一些实施例，所述指纹传感器组件还包括至少一个压缩的焊接元件，所述传感器电路与所述焊接元件耦合。

根据本发明的一些实施例，所述设备元件由玻璃、陶瓷和蓝宝石材料中的至少一种制成。

根据本发明的电子设备，包括根据本发明的指纹识别感测装置。

根据本发明的移动设备，包括根据本发明的指纹识别感测装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的指纹识别感测装置的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的指纹识别感测装置的结构示意图。

附图标记：

指纹识别感测装置100；

设备元件10；

指纹传感器组件20；硅晶片21；传感器电路22；

响应元件30；

基座40；装配孔41；第一孔段411；第二孔段412；底壁面401；侧壁面402。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的指纹识别感测装置100。

参照图1和图2所示，根据本发明实施例的指纹识别感测装置100可以包括设备元件10、指纹传感器组件20和响应元件30。指纹传感器组件20可以设在设备元件10下方，指纹传感器组件20能够耦合到用户手指的用户指纹。响应元件30与设备元件10相连且响应元件30的至少一部分高于指纹传感器组件20。响应元件30对用户手指的接近敏感。

换言之，设备元件10位于指纹传感器组件20的上面，当用户手指放置在设备元件10上时，指纹传感器组件20能够识别到用户手指的指纹，此时响应元件30也发生动作。具体而言，响应元件30可以对外发出控制信号，使其他部件可以控制，实现响应控制功能。

由于指纹传感器组件20设在设备元件10下方，指纹传感器组件20与用户手指较为接近，能够较好地对用户手指的指纹进行识别，识别性能好。同时，响应元件30不再设置在指纹传感器组件20的下方，响应元件30设置在比指纹传感器组件20更接近用户手指的位置处，响应元件30的响应性能提高，响应控制性能好。

可以理解的是，响应元件30的设置位置可以有多种，只要满足使响应元件30的至少一部分高于指纹传感器组件20的要求即可。可选地，如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，响应元件30还可以包括基座40，基座40上设有装配孔41，设备元件10和指纹传感器组件20设在装配孔41内，响应元件30与基座40相连且位于指纹传感器组件20的外周。

由此，响应元件30与指纹传感器组件20的安装互不影响，指纹传感器组件20和响应元件30可以同时距离设备元件10较近，即具有较好的指纹识别功能，也具有较好的响应控制作用，装配结构设计合理且便于制造。

进一步地，参照图1和图2所示，装配孔41可以包括第一孔段411和第二孔段412，第一孔段411的径向尺寸可以大于第二孔段412的径向尺寸，设备元件10可以设在第一孔段411内，指纹传感器组件20的至少一部分可以设在第二孔段412内。由此，不仅便于安装，而且可以保证设备元件10和指纹传感器组件20安装的准确性。

可选地，响应元件30可以设在第一孔段411内，响应元件30的一端可以与设备元件10的下表面相连，另一端可以与第一孔段411的底壁面401或侧壁面402相连。例如，在图1所示的示例中，响应元件30的一端与设备元件10的下表面相连，响应元件30的另一端与第一孔段411的底壁面401相连。再例如，在图2所示的示例中，响应元件30的一端与设备元件10的下表面相连，响应元件30的另一端与第一孔段411的侧壁面402相连。

在这两种结构中，当用户手指按在设备元件10上时，响应元件30的一端可以首先感受到，进而使响应元件30可以发生响应，响应性能好且便于制造和装配。

可选地，基座40可以采用例如SOS铝之类的阳极化铝构建。在实际使用时，指纹识别感测装置100可以按照图1和图2中所示的放置角度使用，也可以整体旋转一定的角度使用，例如，指纹识别感测装置100可以整体顺时针或逆时针旋转90度使用。设备元件10与基座40之间可以配合形成凹陷结构，如图1所示，基座40上可以设置倒角，凹陷结构的一部分可以由倒角形成。

凹陷结构可以将用户手指引向按钮，使用户手指可以被很好地定位，以便进行指纹识别。同时，基座40可以用来提供电绝缘或者被用来屏蔽电磁效应，带有提供电容隔离或其他电磁隔离的效果，使测量到的电容是用户手指和指纹传感器组件20之间的，而不是任何其他对象和指纹传感器组件20之间的，指纹检测更准确。

可以理解的是，响应元件30的形状可以形成为多种，例如，可以形成为图1中所示的直杆形，也可以形成为图2中所示的L形。当然，响应元件30还可以形成为其他形状，在此不再详细描述。

响应元件30的具体结构可形成为多种，例如，在本发明的一些具体示例中，响应元件30上可以设有对用户手指与设备元件10之间的耦合敏感的控制元件，例如控制电路，该控制元件与其他部件相连。当用户手指接触设备元件10时，响应元件30可以感受到并且对外发出控制信号，从而实现响应控制功能。响应元件30还可以具有可以变形的部分，当按压设备元件10时，响应元件30可以发生变形，以响应设备元件10，使用户可以具有下压触感。

可选地，根据本发明的一些实施例，指纹传感器组件20可以包括一组电容性元件，该组电容性元件能够以电容方式耦合到用户手指的指纹，从而实现对用户手指的指纹进行识别，识别性能好。

根据本发明的一些实施例，指纹传感器组件20可以包括传感器电路22和硅晶片21，传感器电路22设在硅晶片21上。传感器电路22可以用于测量用户手指的指纹(诸如用户手指的表皮上的脊和谷之间的电容)，带有提供关于用户手指的脊和谷的指纹图像信息的效果。其中，传感器电路22可以设置在硅晶片21的靠近用户手指的顶端。

具体而言，设备元件10可以位于硅晶片21的上方，传感器电路22可以设置在硅晶片21的顶面上。由此，指纹识别传感器电路22可以被放置得更靠近用户手指，并可以具有相对来说更好的分辨率和有效性。例如，传感器电路22可以直接印刷在硅晶片21的顶面上，传感器电路22可以与按钮部分重合，或者全部重合。

进一步地，硅晶片21中可以形成有至少一个通孔和/或至少一个开槽201，传感器电路22可以与设在通孔和/或开槽201内的接合线23耦合。也就是说，硅晶片21上可以单独设置通孔或者单独设置开槽201，或者通孔和开槽201均设置，当硅晶片21上设置有通孔时，通孔可以为一个也可以为多个，当硅晶片21上设置有开槽201时，开槽201可以为一个也可以为多个。开槽201和通孔内均设置有与其他部件或电路相连的接合线23，当传感器电路22可以通过与接合线23的连接实现与其他部件或电路的连接。

由此，可以方便的实现传感器电路22与其他电路或部件的连接，连接结构更规整。同时，接合线23设置在硅晶片21的通孔和/或开槽201内，而不必从硅晶片21的表面拱起，以将传感器电路22从硅晶片21连接到别处。由此，结合线不会占据硅晶片21和紧挨硅晶片21上方的对象之间的垂直空间，即可将传感器电路22连接至另一位置，例如，在硅晶片21底部的电路或硅晶片21侧面的电路)，指纹识别传感器组件需要的垂直空间量较小。

其中，通孔可以根据需要连接的其他电路或部件的位置进行设置，例如，通孔可以位于硅晶片21内，并且可以延伸至硅晶片21的侧面或者底面，以实现与硅晶片21的侧面或顶面上的其他电路相连。开槽201可以设置在硅晶片21的顶部或者顶部以及侧部上，以实现与硅晶片21的侧面或底面上的其他电路相连。如图1所示，开槽201设在硅晶片21的顶面上并且延伸至硅晶片21的侧面，使接合线23可以连接传感器电路22和侧部的电路等。

可选地，根据本发明的一些实施例，指纹传感器组件20还可以包括具有上部开口的封装层，传感器电路22可以设在封装层内，并且传感器电路22或传感器电路22的线路可以从上部开口露出。具体而言，封装层的上部的至少部分可以敞开形成上部开口，传感器电路22包括非线路部分和线路，线路可以从上部开口露出，非线路部分可以从上部开口内露出，或者不露出。由此，封装层可以保护传感器电路22，同时还可以保证传感器电路22的指纹识别功能。

其中，当传感器电路22从封装层内露出时，即传感器电路22的线路以及非线路部分均从封装层内向上露出时，可以使制造的硅晶片21尽可能合理的少用垂直空间，因为手指识别传感器的硅晶片21封装所使用的额外垂直空间的量相对来说有限。其中，对于制备封装层的材料不做限制，例如，可以为塑料、树脂或者陶瓷等。

可选地，指纹传感器组件20还可以包括至少一个压缩的焊接元件，传感器电路22可以与焊接元件耦合。例如，在本发明的一些具体实施方式中，硅晶片21被构建为包括一组焊球，该组焊球随机地(或伪随机地)与硅晶片21耦合。可选地，焊球不必包括实际焊料，但是可以包括其他导电材料，诸如金，其他可变形的金属，或响应于诸如压力之类的物理过程可以变形的其他导电或半导体材料。

对于具有封装层的指纹传感器组件20，焊球可以被封装在封装层中，接下来压缩焊球和封装层，到焊球和封装层被压缩的程度。由此，封装层基本上被挤压得远离焊球，并且焊球可以被安置在硅晶片21与诸如按钮之类的其他元件之间，以传导电信号。由于焊球或其他材料水平地在它们的层中分散，因此这还具有这样的效果：它们的层操作以从上方的一层传导到下面的一层，没有跨它们的层或在它们的层内的任何水平导电。

在硅晶片21耦合到按钮的情况下，这具有这样的效果：硅晶片21的电容极板和按钮的表面之间的导电增强；同时，由于用户手指的表皮和硅晶片21之间的距离缩短，用户手指和硅晶片21之间的电容增大，这又可使指纹传感器组件20实现对用户的指纹图像信息的卓越的电容感测，指纹识别较为准确。

可选地，设备元件10可以由玻璃、陶瓷和蓝宝石材料中的至少一种制成。具体采用什么材料，可以根据需要进行设置。进一步地，为了更好地识别指纹，设备元件10的适于与用户手指接触的部分可以采用各向异性电介质材料制成。例如，在本发明的一些实施例中，设备元件10可以包括按钮和显示元件中的至少一个，适于与用户手指接触的部分可以为按压部，按压部可以设在按钮上，也可以设置在显示元件上。按压部可以采用蓝宝石制成。其中，蓝宝石可以为单晶也可以为多晶。

蓝宝石具有各向异性，可以使传感器电路22较好地感测用户手指的表皮(或可任选地，用户的手指的皮下部分)。由此，传感器电路22可以借助于蓝宝石的各向异性，表现出与用户手指相对来说卓越的电容耦合，传感器电路22将获得相对来说卓越的一组指纹图像信息。

当然，与用户手指接触的部分，例如，按钮，还可以由下列材料或其等效物中的一个或多个制成：氧化铝、玻璃或经过化学处理的玻璃、经过化学处理的具有其至少某些特征的化合物，或具有类似性质的另一种化合物。类似地，在适用的情况下，传感器电路22还可以利用其他材料的电磁特性，以借助于这些电磁特性，表现出与用户手指的相对来说卓越的电容耦合。

根据本发明的一些实施例，设备元件10的与用户手指接触的部分可以形成为平面。由此，便于用户手指的放置以及用户指纹的采集。

根据本发明实施例的电子设备包括根据本发明实施例的指纹识别感测装置100。其中，电子设备可以为台式电脑等。根据本发明实施例的移动设备包括根据本发明实施例的指纹识别感测装置100。移动设备可以为手机或平板电脑等。其中，指纹识别感测装置100在电子设备或移动设备上的安装以及与其他部件的连接关系对于本领域的技术人员来说是可以理解并且容易实现的，在此不再赘述。

根据本发明实施例的电子设备以及移动设备的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”或“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种指纹识别感测装置，其特征在于，包括：

设备元件；

指纹传感器组件，所述指纹传感器组件设在设备元件下方，所述指纹传感器组件能够耦合到用户手指的用户指纹；

对用户手指的接近敏感的响应元件，所述响应元件与所述设备元件相连且所述响应元件的至少一部分高于所述指纹传感器组件，所述响应元件具有可变形的部分，以在所述设备元件被按压时变形以响应所述设备元件，所述响应元件位于所述指纹传感器组件的外周。

2.根据权利要求1所述的指纹识别感测装置，其特征在于，还包括基座，所述基座上设有装配孔，所述设备元件和所述指纹传感器组件设在所述装配孔内，所述响应元件与所述基座相连。

3.根据权利要求2所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述装配孔包括第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的径向尺寸大于所述第二孔段的径向尺寸，所述设备元件设在所述第一孔段内，所述指纹传感器组件的至少一部分设在所述第二孔段内。

4.根据权利要求3所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述响应元件设在所述第一孔段内，所述响应元件的一端与所述设备元件的下表面相连，另一端与所述第一孔段的底壁面或侧壁面相连。

5.根据权利要求1所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述指纹传感器组件包括能够以电容方式耦合到用户手指的指纹的一组电容性元件。

6.根据权利要求1所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述指纹传感器组件包括硅晶片和传感器电路，所述传感器电路设置在所述硅晶片的靠近用户手指的顶端。

7.根据权利要求6所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述硅晶片中形成有至少一个通孔和/或至少一个开槽，所述传感器电路与设在所述通孔和/或开槽内的接合线耦合。

8.根据权利要求6所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述指纹传感器组件还包括具有上部开口的封装层，所述传感器电路设在所述封装层内，所述传感器电路或所述传感器电路的线路从所述上部开口露出。

9.根据权利要求6所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述指纹传感器组件还包括至少一个压缩的焊接元件，所述传感器电路与所述焊接元件耦合。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的指纹识别感测装置，其特征在于，所述设备元件由玻璃、陶瓷和蓝宝石材料中的至少一种制成。

11.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别感测装置。

12.一种移动设备，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别感测装置。

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