CN111062327A - 指纹识别增强组件及制备方法、指纹识别传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了指纹识别增强组件及制备方法、指纹识别传感器。该指纹识别增强组件包括：透明基板，所述透明基板的一侧具有多个凹槽；压致发光微球，所述压致发光微球卡设在所述透明基板的所述凹槽中；柔性层，所述柔性层覆盖所述透明基板设置有所述压致发光微球的一侧。由此，该指纹识别增强组件可以增强指纹识别传感器的指纹识别能力，提高指纹识别传感器的灵敏度，减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，提高指纹识别传感器的工作效率，同时该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用。

Description

指纹识别增强组件及制备方法、指纹识别传感器

技术领域

本发明涉及电子领域，具体地，涉及指纹识别增强组件及制备方法、指纹识别传感器。

背景技术

随着科技的发展以及设备智能化的提高，指纹识别传感器广泛应用在手机、平板电脑、门锁、车门、打卡设备中，使得上述设备获得指纹识别功能，给人们的生活带来了极大的便利。

然而，目前的指纹识别传感器仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前的指纹识别传感器仍存在灵敏度较低的问题。具体的，目前有的指纹识别传感器识别能力较低，需要反复按指纹才能实现识别，有的指纹识别传感器需要通过复杂的程序软件并配合硬件来处理运算，不仅加大了开发的成本，还延长了识别的时间，导致识别过程灵敏度较低、准确率较低。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种指纹识别增强组件。该指纹识别增强组件包括：透明基板，所述透明基板的一侧具有多个凹槽；压致发光微球，所述压致发光微球卡设在所述透明基板的所述凹槽中；柔性层，所述柔性层覆盖所述透明基板设置有所述压致发光微球的一侧。由此，该指纹识别增强组件可以增强指纹识别传感器的指纹识别能力，提高指纹识别传感器的灵敏度，减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，提高指纹识别传感器的工作效率，同时该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用。

根据本发明的实施例，所述压致发光微球的直径不超过0.5mm。由此，可使得与指纹的脊对应的压致发光微球发生变形而发光，与指纹的谷对应的压致发光微球不发生变形而不发光，从而可使指纹识别增强组件呈现清晰的发光指纹图案，有利于电荷耦合器件捕捉到清晰的指纹图像，提高指纹识别的灵敏度和准确率。

根据本发明的实施例，所述压致发光微球由具有压致发光功能的高分子聚合物构成，或者，所述压致发光微球包括橡胶膜层和位于所述橡胶膜层内的液态压致发光材料。由此，可以利用压致发光材料受压发光的性能，使指纹识别增强组件可以呈现清晰的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率，并且上述高分子聚合物或者橡胶膜层具有良好的弹性，在外界压力撤销后，可以使压致发光微球恢复原来的形貌，使得压致发光微球可反复利用。

根据本发明的实施例，所述具有压致发光功能的高分子聚合物包括掺杂有螺吡喃的链状高分子，和苯乙烯腈类衍生物的至少之一。由此，可以利用上述材料构成压致发光微球。

根据本发明的实施例，所述橡胶膜层的厚度为30-60μm。由此，可以使压致发光微球具有较强的感应外界压力的能力，使压致发光微球具有较好的变形能力，提高指纹识别的灵敏度和准确率，同时可防止压致发光微球被挤破。

根据本发明的实施例，所述凹槽的开口宽度为所述压致发光微球直径的0.4-0.6倍。由此，在按压指纹识别增强组件时，可以使压致发光微球发生较大的变形，呈现更加清晰的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率，并且在外力撤销后，便于压致发光微球恢复原来的形状，防止压致发光微球卡在凹槽中无法恢复原状的情况发生。

根据本发明的实施例，所述凹槽呈阵列排布，且相邻两个凹槽之间的间距为180-220μm。由此，可以使凹槽密集排布，有利于呈现清晰完整的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率。

根据本发明的实施例，所述柔性层的厚度为15-20μm。由此，便于指纹识别增强组件感应外界压力，同时可防止压致发光微球发生移位或掉落。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备前面所述的指纹识别增强组件的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：提供透明基板粗坯，利用构图工艺，在所述透明基板粗坯的一侧形成多个凹槽，以获得透明基板；制备压致发光微球，并将所述压致发光微球卡设在所述透明基板的所述凹槽中；在所述透明基板设置有所述压致发光微球的一侧设置柔性层。由此，利用简单的方法即可获得指纹识别增强组件，且该指纹识别增强组件可以增强指纹识别传感器的指纹识别能力，提高指纹识别传感器的灵敏度，减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，提高指纹识别传感器的工作效率，同时该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种指纹识别传感器。根据本发明的实施例，该指纹识别传感器包括：前面所述的指纹识别增强组件；指纹识别传感组件，所述指纹识别传感组件具有手指接触面，所述指纹识别增强组件设置在所述手指接触面上，所述指纹识别传感组件包括电荷耦合器件，所述电荷耦合器件被配置为可接收所述指纹识别增强组件中压致发光微球发出的光。由此，该指纹识别传感器具有较高的灵敏度，可减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，具有较高的工作效率。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的指纹识别增强组件的结构示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的指纹识别增强组件工作原理示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的透明基板的结构示意图；

图4显示了根据本发明一个实施例的指纹识别增强组件的部分结构示意图；

图5显示了根据本发明一个实施例的制备指纹识别增强组件的方法的流程示意图；

图6显示了根据本发明一个实施例的指纹识别传感器的结构示意图。

附图标记说明：

100：透明基板；110：凹槽；200：压致发光微球；300：柔性层；1000：指纹识别增强组件；2000：指纹识别传感组件；2100：手指接触面。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种指纹识别增强组件。根据本发明的实施例，参考图1，该指纹识别增强组件包括：透明基板100、压致发光微球200和柔性层300，其中，透明基板100的一侧具有多个凹槽110，压致发光微球200卡设在透明基板100的凹槽110中，柔性层300覆盖透明基板100设置有压致发光微球200的一侧。由此，该指纹识别增强组件可以增强指纹识别传感器的指纹识别能力，提高指纹识别传感器的灵敏度，减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，提高指纹识别传感器的工作效率，同时该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用。

为了便于理解，下面首先对根据本发明实施例的指纹识别增强组件的工作原理进行简单说明：

目前基于拍照技术将指纹拍摄为图像的指纹识别传感器，通常是将手指放在光学镜片上，内置光源发出的光照射到手指上，并被手指反射，手指反射的光经棱镜投射在电荷耦合器件(CCD)上，电荷耦合器件捕捉到指纹图像后，经电路单元分析处理，实现指纹识别。然而，发明人发现，上述指纹识别传感器存在以下缺点：一、需要配置光源，且需要足够长的光程，因此，指纹识别传感器的尺寸较大。二、虽然指纹的脊和谷反射的光的强弱不同，但对比度依然较低，需要使用更灵敏的电荷耦合器件，即对电荷耦合器件的要求较高。三、电荷耦合器件捕捉的图片清晰度较低，需要经过复杂的图像处理、拟合，才能得到清晰的指纹图片来进行识别。四、无法有效识别过分干燥和过分油腻的手指的指纹。

根据本发明的实施例，该指纹识别增强组件可贴附在指纹识别传感器的面板上，在进行指纹识别时，手指按压指纹识别增强组件，指纹的脊和谷会使得柔性层发生变形，并进一步使得压致发光微球挤入透明基板的凹槽中，造成压致发光微球发生变形，压致发光微球受压发光，其中，与指纹的脊对应的压致发光微球被挤入凹槽中发生变形而发光，与指纹的谷对应的压致发光微球未发生变形(参考图2)，因此，与指纹的谷对应的部分不发光，从而可在指纹识别增强组件上呈现清晰的发光指纹图案(即提高指纹的清晰度)，利于电荷耦合器件提取清晰的指纹图像，清晰的指纹图像可以更好的实现指纹识别，从而提高指纹识别的灵敏度和准确率。

根据本发明的实施例，通过在指纹识别传感器上设置该指纹识别增强组件，一方面，由于压致发光微球可发光，因此，可省去专门针对指纹识别而设置的光源，如打卡设备、门锁、车门中的指纹识别传感器中的光源可省去，减小指纹识别传感器的尺寸，节省能耗，对于液晶显示面板等利用背光源同时实现显示以及指纹识别的装置，指纹识别增强组件的设置，可以提高指纹识别传感器的分辨率，进一步提高指纹识别的灵敏度和准确率。另一方面，有利于电荷耦合器件直接得到清晰的指纹图像，无需使用灵敏度更高的电荷耦合器件。再一方面，可减少复杂的图片处理程序，降低指纹识别传感器使用的硬件性能。再一方面，针对过分干燥和过分油腻的手指，由于是利用压致发光微球受压发光的特性，因此，指纹识别增强组件仍可以呈现清晰的发光指纹图案，提高指纹识别传感器的识别能力以及工作效率。并且，该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用，避免指纹识别传感器面板被划伤。

下面根据本发明的具体实施例，对该指纹识别增强组件的各个结构进行详细说明：

根据本发明的实施例，压致发光微球200的直径不超过0.5mm。发明人发现，若压致发光微球的直径过大，会存在指纹的脊和谷作用于同一个压致发光微球的风险，造成发光指纹图案模糊，从而无法有效区分指纹的脊和谷，无法有效实现指纹识别。本发明通过对压致发光微球的直径进行设计，可使得与指纹的脊对应的压致发光微球发生变形而发光，与指纹的谷对应的压致发光微球不发生变形而不发光，从而可使指纹识别增强组件呈现清晰的发光指纹图案，有利于电荷耦合器件捕捉到清晰的指纹图像，提高指纹识别的灵敏度和准确率。根据本发明的具体实施例，压致发光微球200的直径可以为0.5mm、0.4mm、0.3mm。

根据本发明的实施例，压致发光微球200可以是由具有压致发光功能的高分子聚合物构成的，或者，压致发光微球200可以包括橡胶膜层和位于橡胶膜层内的液态压致发光材料。由此，可以利用压致发光材料受压发光的性能，使指纹识别增强组件可以呈现清晰的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率，并且上述高分子聚合物或者橡胶膜层具有良好的弹性，在外界压力撤销后，可以使压致发光微球恢复原来的形貌，使得压致发光微球可反复利用。

需要说明的是，上述压致发光材料可以为在外力作用下发光的材料，或者，在外力作用下，发光颜色发生变化的材料。

关于具有压致发光功能的高分子聚合物以及液态压致发光材料的具体材料不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，具有压致发光功能的高分子聚合物可以包括掺杂有螺吡喃的链状高分子，和苯乙烯腈类衍生物的至少之一。

根据本发明的实施例，当压致发光微球200包括橡胶膜层和位于橡胶膜层内的液态压致发光材料时，橡胶膜层的厚度可以为30-60μm，如30μm、40μm、50μm、60μm。发明人发现，若橡胶膜层的厚度过大，则会降低压致发光微球感应外界压力的能力，影响指纹识别的灵敏度和准确率，若橡胶膜层的厚度过小，则在压致发光微球受挤压时容易被挤破，进而影响指纹识别增强组件的使用。本发明通过将橡胶膜层的厚度设置在上述范围内，可以使压致发光微球具有较强的感应外界压力的能力，使压致发光微球具有较好的变形能力，提高指纹识别的灵敏度和准确率，同时可防止压致发光微球被挤破。

根据本发明的实施例，凹槽110的开口宽度(如图3中所示出的D)可以为压致发光微球200直径的0.4-0.6倍，如0.4倍、0.5倍、0.6倍。由此，在按压指纹识别增强组件时，可以使压致发光微球发生较大的变形，呈现更加清晰的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率，并且在外力撤销后，便于压致发光微球恢复原来的形状，防止压致发光微球卡在凹槽中无法恢复原状的情况发生。也即是说，压致发光微球200与凹槽110一一对应设置，即一个凹槽110中卡设有一个压致发光微球200(参考图1和图4中的(b))，由此，可以保证需要发生变形的压致发光微球均能发生较大的变形，同时在外力撤销后，便于压致发光微球恢复原来的形状。

根据本发明的实施例，凹槽110呈阵列排布(参考图4中的(a))，相邻两个凹槽110之间的间距(如图3中所示出的L)可以为180-220μm，如180μm、200μm、220μm。即凹槽成行成列排布，且在任意行和任意列上，相邻两个凹槽之间的间距为180-220μm。发明人发现，若相邻两个凹槽之间的间距过大，则会降低指纹图案的完整度，若相邻两个凹槽之间的间距过小，则会降低凹槽侧壁的强度，影响压致发光微球的变形。本发明通过将相邻两个凹槽之间的间距设置在上述范围内，可以使凹槽密集排布，有利于呈现清晰完整的发光指纹图案，提高指纹识别的灵敏度和准确率。

根据本发明的实施例，柔性层300的厚度可以为15-20μm，如15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm。柔性层设置在透明基板设置有压致发光微球的一侧，即柔性层是紧贴附于压致发光微球上的，柔性层可以保护凹槽中的压致发光微球不会移位或者掉落，尤其是在压致发光微球变形后恢复原来形状时，由于压致发光微球具有弹性，恢复原来形状会使压致发光微球发生一定的弹跳，柔性层可以保证恢复形状后的压致发光微球重新卡设在原来的凹槽中，以保证指纹识别增强组件的使用。并且发明人发现，若柔性层的厚度过大，则会降低压致发光微球感应外界压力的能力，若柔性层的厚度过小，则无法对压致发光微球起到较好的保护作用。本发明通过将柔性层的厚度设置在上述范围内，可以使压致发光微球具有较强的感应外界压力的能力，使得压致发光微球发生较大的变形，同时使得压致发光微球变形后恢复原来形状时能够很好的卡设在原来的凹槽中，保证指纹识别增强组件具有良好的使用性能，提高指纹识别的灵敏度和准确率。

关于柔性层的材料不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本发明的具体实施例，构成柔性层300的材料可以为聚酰亚胺(PI)。

关于透明基板的具体材料不受特别限制，只要为硬质透明材料即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，透明基板100可以为玻璃基板或者塑胶基板。由此，可对压致发光微球起到良好的支撑、承载作用。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种制备前面描述的指纹识别增强组件的方法。根据本发明的实施例，参考图5，该方法包括：

S100：制备透明基板

根据本发明的实施例，在该步骤中，制备透明基板。根据本发明的实施例，制备透明基板可以包括：首先，提供透明基板粗坯，随后，利用构图工艺，在透明基板粗坯的一侧形成多个凹槽，以获得透明基板。关于透明基板的材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

关于构图工艺的具体方式不受特别限制，例如，根据本发明的实施例，可以首先通过曝光显影技术在玻璃基板上曝出用于形成凹槽的图案，然后利用氢氟酸对玻璃基板进行刻蚀，以形成多个凹槽。

关于凹槽的尺寸、排布以及间距，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

S200：制备压致发光微球，并将压致发光微球卡设在透明基板的凹槽中

根据本发明的实施例，在该步骤中，制备压致发光微球，并将压致发光微球卡设在透明基板的凹槽中。关于压致发光微球的材料、尺寸，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。关于压致发光微球的具体制备方式不受特别限制，例如，根据本发明的实施例，可以采用现有的制备弹性微球的设备和工艺制备本发明的压致发光微球，此处不再赘述。

根据本发明的实施例，压致发光微球制备好之后，将压致发光微球堆积在透明基板的凹槽中，并保持压致发光微球均匀分布，具体的，压致发光微球与凹槽一一对应设置，即一个凹槽中卡设一个压致发光微球，由此，可提高指纹识别的灵敏度和准确率。

关于凹槽尺寸与压致发光微球尺寸之间的关系，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

S300：在透明基板设置压致发光微球的一侧设置柔性层

根据本发明的实施例，在该步骤中，在透明基板设置压致发光微球的一侧设置柔性层。由此，柔性层可防止压致发光微球发生移位或者掉落，以保证指纹识别增强组件具有良好的使用性能。关于柔性层的厚度、材料，前面已经进行了详细描述，在此不再赘述。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种指纹识别传感器。根据本发明的实施例，参考图6，该指纹识别传感器包括：前面描述的指纹识别增强组件1000和指纹识别传感组件2000，指纹识别传感组件2000具有手指接触面2100，指纹识别增强组件1000设置在手指接触面2100上，指纹识别传感组件2000包括电荷耦合器件，电荷耦合器件被配置为可接收指纹识别增强组件1000中压致发光微球发出的光。由此，该指纹识别传感器具有较高的灵敏度，可减少重复识别的次数以及降低指纹识别程序的复杂度，具有较高的工作效率。

根据本发明的实施例，在手指按压指纹识别增强组件1000时，指纹的脊和谷会使得指纹识别增强组件1000中的柔性层发生变形，并进一步使得柔性层下方的压致发光微球挤入透明基板的凹槽中，造成压致发光微球发生变形，压致发光微球受压发光，其中，与指纹的脊对应的压致发光微球被挤入凹槽中发生变形而发光，与指纹的谷对应的压致发光微球未发生变形而不发光，从而可在指纹识别增强组件上呈现清晰的发光指纹图案，指纹识别传感组件2000中的电荷耦合器件可捕捉形成指纹图像，实现指纹识别，使得指纹识别传感器具有较高的灵敏度和准确率。由此，通过在指纹识别传感组件上设置指纹识别增强组件，可以使指纹识别传感器获得以下优点的至少之一：

(1)由于压致发光微球可发光，因此，可省去专门针对指纹识别而设置的光源，如打卡设备、门锁、车门中的指纹识别传感器中的光源可省去，减小指纹识别传感器的尺寸，节省能耗，对于液晶显示面板等利用背光源同时实现显示以及指纹识别的装置，指纹识别增强组件的设置，可以提高指纹识别传感器的分辨率，进一步提高指纹识别的灵敏度和准确率。

(2)有利于电荷耦合器件直接得到清晰的指纹图像，无需使用灵敏度更高的电荷耦合器件。

(3)可减少复杂的图片处理程序，降低指纹识别传感器使用的硬件性能。

(4)针对过分干燥和过分油腻的手指，由于是利用压致发光微球受压发光的特性，因此，指纹识别增强组件仍可以呈现清晰的发光指纹图案，提高指纹识别传感器的识别能力以及工作效率。

(5)该指纹识别增强组件还可以对指纹识别传感器起到保护作用，防止指纹识别传感器的面板被划伤。

需要说明的是，该指纹识别传感器还包括电路单元，通过电路单元对电荷耦合器件捕捉到的指纹图像进行分析处理，实现指纹识别。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”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而不是要求本发明必须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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、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。另外，需要说明的是，本说明书中，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。

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 (10)

1.一种指纹识别增强组件，其特征在于，包括：

透明基板，所述透明基板的一侧具有多个凹槽；

压致发光微球，所述压致发光微球卡设在所述透明基板的所述凹槽中；

柔性层，所述柔性层覆盖所述透明基板设置有所述压致发光微球的一侧。

2.根据权利要求1所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述压致发光微球的直径不超过0.5mm。

3.根据权利要求1所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述压致发光微球由具有压致发光功能的高分子聚合物构成，或者，所述压致发光微球包括橡胶膜层和位于所述橡胶膜层内的液态压致发光材料。

4.根据权利要求3所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述具有压致发光功能的高分子聚合物包括掺杂有螺吡喃的链状高分子，和苯乙烯腈类衍生物的至少之一。

5.根据权利要求3所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述橡胶膜层的厚度为30-60μm。

6.根据权利要求1所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述凹槽的开口宽度为所述压致发光微球直径的0.4-0.6倍。

7.根据权利要求6所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述凹槽呈阵列排布，且相邻两个凹槽之间的间距为180-220μm。

8.根据权利要求1所述的指纹识别增强组件，其特征在于，所述柔性层的厚度为15-20μm。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述的指纹识别增强组件的方法，其特征在于，包括：

提供透明基板粗坯，利用构图工艺，在所述透明基板粗坯的一侧形成多个凹槽，以获得透明基板；

制备压致发光微球，并将所述压致发光微球卡设在所述透明基板的所述凹槽中；

在所述透明基板设置有所述压致发光微球的一侧设置柔性层。

10.一种指纹识别传感器，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的指纹识别增强组件；

指纹识别传感组件，所述指纹识别传感组件具有手指接触面，所述指纹识别增强组件设置在所述手指接触面上，所述指纹识别传感组件包括电荷耦合器件，所述电荷耦合器件被配置为可接收所述指纹识别增强组件中压致发光微球发出的光。

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