CN116740772A - 一种正面发光的指纹识别模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及指纹识别模组技术领域，尤其涉及一种正面发光的指纹识别模组，包括电路板、感应芯片、IC芯片、封装盖板和光源，所述感应芯片具有相背设置的接触面和非接触面，所述接触面设有感应区和非感应区，所述IC芯片固定在所述非接触面上，所述IC芯片的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠，所述封装盖板盖合在所述非接触面和所述IC芯片上，所述电路板设置在所述封装盖板上，所述光源发出的光从所述接触面射出。本发明的正面发光的指纹识别模组，无需设置导光圈，并可实现正面的整面发光。
Description
技术领域
本发明涉及指纹识别模组技术领域，尤其涉及一种正面发光的指纹识别模组。
背景技术
指纹识别技术是一种用于识别和验证个体身份的生物识别技术，它通过采集和分析指纹图像，将指纹特征转化为数字化的数据，以实现对个体身份的准确识别。指纹识别模组广泛应用于手机、平板电脑、电脑、门禁系统等领域，为用户提供了便捷、安全的身份验证方式。
现有的指纹识别模组上附带有发光元件作为指示和装饰，如图1和图2所示，现有的指纹识别模组包括电路板1、指纹芯片2、封装盖板3、光源5和导光圈5，其中指纹芯片2和光源5固定在电路板1上，封装盖板3盖合在指纹芯片2上，导光圈5套设在指纹芯片、封装盖板3和光源5的四周，光源5发出的光从导光圈5射出，即光线环绕在指纹芯片2的四周射出。现有发光的指纹识别模组存在以下缺陷：（1）需要增加导光圈，成本高：（2）光线只能从导光圈射出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种正面发光的指纹识别模组，无需设置导光圈，实现整面发光。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种正面发光的指纹识别模组，包括电路板、感应芯片、IC芯片、封装盖板和光源，所述感应芯片具有相背设置的接触面和非接触面，所述接触面设有感应区和非感应区，所述IC芯片固定在所述非接触面上，所述IC芯片的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠，所述封装盖板盖合在所述非接触面和所述IC芯片上，所述电路板设置在所述封装盖板上，所述光源发出的光从所述接触面射出。
作为上述方案的改进，所述封装盖板由透光材料制成，所述封装盖板的透光率≥80%。
作为上述方案的改进，所述封装盖板具有相背设置的第一表面和第二表面，所述封装盖板在所述第一表面设有用于容纳所述IC芯片的凹槽。
作为上述方案的改进，所述第一表面上设有挡光层，所述挡光层的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠，所述光源发出的光从所述感应区射出。
作为上述方案的改进，所述第一表面上设有若干个导光点，所述导光点用于引导所述光源的光通量均匀分布在所述第一表面上。
作为上述方案的改进，所述第一表面设有图形区和非图形区，所述非图形区上设有挡光层，所述光源发出的光从所述图形区射出；
和/或，所述图形区上设有若干个导光点，所述光源发出的光从所述图形区均匀射出。
作为上述方案的改进，所述挡光层由反光材料或吸光材料制成；
和/或，所述挡光层通过丝网印刷、3D打印、喷墨打印、涂抹、喷涂、粘接中的一种方式在所述第一表面上形成。
作为上述方案的改进，所述感应芯片包括透光基板和指纹识别阵列，所述透光基板具有所述接触面和所述非接触面，所述指纹识别阵列设置在所述非接触面上并与所述IC芯片导电连接，且所述指纹识别阵列的垂直投影与所述感应区的垂直投影重叠。
作为上述方案的改进，所述透光基板为玻璃基板，所述玻璃基板的介电常数≥3，透光率≥85%；
和/或，所述接触面上设有保护层，所述保护层的透光率≥40%；优选地，所述保护层的透光率为40%~70%。
作为上述方案的改进，所述光源设置在所述电路板朝向所述感应芯片的一面；
或者，所述光源设置在所述电路板的侧面。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明的指纹识别模组将指纹芯片分开成感应芯片和IC芯片来设置，让光源发出的光直接从感应芯片射出，并使得感应芯片直接与手指接触，不仅实现了指纹识别模组的整面发光，还省去了导光圈，降低了成本。进一步地，还减少了手指与感应芯片之间的距离，提高了识别灵敏度。
本发明通过在接触面设置保护层，不仅可以保护玻璃基板，还可以遮挡指纹识别模组的内部结构，在不亮灯的情况下，用户看不到正面发光的指纹识别模组的内部结构，保护层的颜色可以与正面发光的指纹识别模组的应用环境保持一致；在亮灯的情况下，光线可以透过保护层射出，实现整面发光的效果。
本发明通过在封装盖板的表面设置挡光层，不仅可以让更多的光从感应区射出，提高指纹识别模组的出光亮度，还可以实现图形区域发光，进一步提高出光效果。
附图说明
图1是现有技术中指纹识别模组的俯视图；
图2是图1的AA剖视图；
图3是本发明指纹识别模组的俯视图；
图4是图3的BB剖视图；
图5是本发明感应芯片的结构示意图；
图6是本发明封装盖板第一种方案的结构示意图；
图7是本发明封装盖板第二种方案的结构示意图；
图8是本发明封装盖板第三种方案的俯视图；
图9是本发明发光指纹模组的另一种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图3~图5，本发明提供的一种正面发光的指纹识别模组，包括电路板1、感应芯片2、IC芯片3、封装盖板4和光源5，感应芯片2具有相背设置的接触面221和非接触面222，接触面221设有感应区2211和非感应区2212，IC芯片3固定在非接触面222上，IC芯片3的垂直投影与非感应区2212的垂直投影重叠，封装盖板4盖合在非接触面222和IC芯片3上，电路板设1置在封装盖板4上，光源6发出的光从接触面射出。即，光可以从感应区2211和非感应区2212射出。
需要说明的是，本发明光源6发出的光直接透过感应芯片2射出，从而实现正指纹识别模组的整面发光。另外，IC芯片2设置在非接触面上，减少了对指纹识别灵敏度的影响。
本发明的感应芯片2用于采集指纹信号，IC芯片3用于接收感应芯片2采集到的指纹信号，并进行信号处理和分析。
如图5所示，感应芯片2包括透光基板21和指纹识别阵列22，透光基板21具有相背设置的接触面221和非接触面222，指纹识别阵列22和IC芯片3分别设置在非接触面222上，且指纹识别阵列22与IC芯片3导电连接，用户手指按压在接触面221上。
具体的，接触面221设有感应区2211和非感应区2212，指纹识别阵列22的垂直投影与感应区2211的垂直投影重叠，IC芯片3的垂直投影与非感应区2212的垂直投影重叠，光源5发出的光从接触面（感应区2211和非感应区2212射出）射出。
优选地，透光基板21为玻璃基板，玻璃基板不仅可以作为指纹识别阵列22的制作载体，还可以作为指纹识别模组的封装盖板。
基于本发明电容式指纹识别模组的工作原理：人体皮肤和指纹识别阵列22之间存在电容耦合，导致指纹识别阵列22周围电场分布发生变化，从而产生电容变化。由于本发明的玻璃基板夹在人体皮肤和指纹识别阵列22之间，玻璃基板的介电常数越高，玻璃基板对人体皮肤与指纹识别阵列22之间的电容耦合影响越小。优选地，玻璃基板的介电常数≥3。更优地，玻璃基板的透光率≥85%。
普通白玻璃的透光率一般在82%~83%，由于本发明在玻璃基板的非接触面222上设置了指纹识别阵列22，这样会降低感应芯片2的整体透光率，为了提高本发明指纹识别模组的正面发光效率，优选透光率≥85%的玻璃基板。更优地，玻璃基板的介电常数≥5，透光率≥90%。
需要说明的是，本发明的指纹识别阵列22通过增材的方法形成，例如3D打印、喷墨打印、丝网印刷等，而指纹识别阵列22的原料可以为导电浆料，例如导电银浆、金浆、铜浆、碳浆、透明氧化物（ITO）、石墨烯等。
具体的，本发明的指纹识别阵列22设有与IC芯片3连接的第一连接点221，IC芯片3通过绑定工艺与第一连接点221形成固定导电连接，从而固定在非接触面222上并与感应芯片2形成导电连接。
感应芯片2和IC芯片3设置在电路板1上并与电路板1形成导电连接。本发明的电路板1包括PCB（Printed Circuit Board）和FPC（Flexible Printed Circuit）。具体的，感应芯片2和IC芯片3设置在PCB上，FPC用于连接感应芯片2和PCB。本发明的指纹识别阵列22设有与FPC连接的第二连接点222，FPC的一端可通过绑定工艺或焊接的方式与第二连接点222形成固定导电连接，FPC的另一端与PCB实现固定或可拆卸的导电连接。
本发明的封装盖板4盖合在指纹识别阵列22和IC芯片3上，用于保护在指纹识别阵列22和IC芯片3。具体的，封装盖板4具有相背设置的第一表面41和第二表面42，封装盖板4在第一表面41设有用于容纳IC芯片3的凹槽43，这样可以降低指纹识别模组的整体体积，如图6所示。
为了提高感应区的出光效果，封装盖板4由透光材料制成。优选地，封装盖板4的透光率≥80%。由于本发明的封装盖板4不需要与手指接触，因此可以采用价格便宜的PC、亚克力、PMMA等材料制成。
由于指纹识别阵列22和IC芯片3的透光率不一致，导致了光线不均匀，且用户可以从玻璃基板的接触面221看到指纹识别模组的内部结构。优选地，接触面221上设有保护层6，保护层6的透光率≥40%。本发明的保护层6一方面可以保护玻璃基板，另一方面可以遮挡指纹识别模组的内部结构。更优地，保护层6的透光率为40%~70%。在不亮灯的情况下，用户看不到正面发光的指纹识别模组的内部结构，只看到保护层6本身的颜色，保护层6的颜色可以与正面发光的指纹识别模组的应用环境保持一致，例如正面发光的指纹识别模组应用在门锁上，保护层6的颜色与门锁的颜色一致；在亮灯的情况下，光线可以透过保护层6射出。
为了进一步提高保护层6遮挡指纹识别模组内部结构的效果，优选地，第一表面41上设有挡光层44，挡光层44的垂直投影与非感应区2212的垂直投影重叠。这样挡光层44不仅可以遮挡IC芯片3的光线，还可以遮挡住非感应区2212，从而让更多的光从感应区2211射出，提高指纹识别模组的出光效果。
更优地，第一表面41上设有若干个导光点（图中未示出），导光点用于引导光源的光通量均匀分布在第一表面41上。具体的，导光点均匀设置在第一表面41与感应区2211对应的区域上，这样可以进一步提高感应区2211出光的均匀性。
在本发明的另一实施例中，挡光层44可以设置在第二表面42上，同样地，挡光层44的垂直投影与非感应区2212的垂直投影重叠，如图7所示。
在本发明的另一实施例中，第一表面41设有图形区411和非图形区412，非图形区412上设有挡光层44，光源4发出的光从图形区411射出，最终显示出目标图形发光，如图8所示。优选地，图形区411上设有若干个导光点，光源4发出的光从图形区411均匀射出，以及提高指纹识别模组的整体出光美感。
在本发明的另一实施例中，第二表面42设有图形区421和非图形区422，非图形区422上设有挡光层44，光源4发出的光从图形区421射出，最终显示出目标图形发光。优选地，图形区421上设有若干个导光点，光源4发出的光从图形区421均匀射出，以及提高指纹识别模组的整体出光美感。
本发明的光源5优选为LED灯珠，LED灯珠具有体积小，亮度高的特点，其可设置在PCB朝向感应芯片2的一面上（如图4所示），也可以设置在PCB帮的侧面上（如图9所示）。
为了提高正面发光的指纹识别模组的出光均匀性，LED灯珠设有至少2个，优选地，LED灯珠设有3个或4个；更优地，多个LED灯珠均匀分布。
本发明的光源5亮灯可以作为指示和装饰，具体的，当用户还没按压正面发光的指纹识别模组时，光源5亮灯可以用于指示按压的区域；但用户手指按压正面发光的指纹识别模组的感应区域后，光源5亮灯可以用于指示指纹识别状态，例如光源5亮绿灯表示指纹识别成功，光源5亮红灯表示指纹识别失败。除此之外，用户还可以根据实际需要设置光源5的指示规则。
本发明的指纹识别模组将指纹芯片分开成感应芯片和IC芯片来设置，让光源发出的光直接从感应芯片射出，并使得感应芯片直接与手指接触，不仅实现了指纹识别模组的整面发光，还省去了导光圈，降低了成本。进一步地，还减少了手指与感应芯片之间的距离，提高了识别灵敏度。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种正面发光的指纹识别模组，其特征在于，包括电路板、感应芯片、IC芯片、封装盖板和光源，所述感应芯片具有相背设置的接触面和非接触面，所述接触面设有感应区和非感应区，所述IC芯片固定在所述非接触面上，所述IC芯片的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠，所述封装盖板盖合在所述非接触面和所述IC芯片上，所述电路板设置在所述封装盖板上，所述光源发出的光从所述接触面射出。
2.如权利要求1所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述封装盖板由透光材料制成，所述封装盖板的透光率≥80%。
3.如权利要求1或2所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述封装盖板具有相背设置的第一表面和第二表面，所述封装盖板在所述第一表面设有用于容纳所述IC芯片的凹槽。
4.如权利要求3所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述第一表面上设有挡光层，所述挡光层的垂直投影与所述非感应区的垂直投影重叠，所述光源发出的光从所述感应区射出。
5.如权利要求3或4所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述第一表面上设有若干个导光点，所述导光点用于引导所述光源的光通量均匀分布在所述第一表面上。
6.如权利要求3所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述第一表面设有图形区和非图形区，所述非图形区上设有挡光层，所述光源发出的光从所述图形区射出；
和/或，所述图形区上设有若干个导光点，所述光源发出的光从所述图形区均匀射出。
7.如权利要求4或6所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述挡光层由反光材料或吸光材料制成；
和/或，所述挡光层通过丝网印刷、3D打印、喷墨打印、涂抹、喷涂、粘接中的一种方式在所述第一表面上形成。
8.如权利要求1所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述感应芯片包括透光基板和指纹识别阵列，所述透光基板具有所述接触面和所述非接触面，所述指纹识别阵列设置在所述非接触面上并与所述IC芯片导电连接，且所述指纹识别阵列的垂直投影与所述感应区的垂直投影重叠。
9.如权利要求8所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述透光基板为玻璃基板，所述玻璃基板的介电常数≥3，透光率≥85%；
和/或，所述接触面上设有保护层，所述保护层的透光率≥40%；优选地，所述保护层的透光率为40%~70%。
10.如权利要求8所述的正面发光的指纹识别模组，其特征在于，所述光源设置在所述电路板朝向所述感应芯片的一面；
或者，所述光源设置在所述电路板的侧面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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