CN204009946U - 指纹识别检测组件及其电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种指纹识别检测组件及其电子装置，指纹识别检测组件包括：盖板，具有第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述盖板的第二面设有一凹槽；和指纹传感模块，位于所述盖板的凹槽内，所述指纹传感模块识别检测操作于所述盖板的第一面的对应于所述指纹传感模块的感应区域的指纹；其中，所述指纹传感模块包括：指纹检测元件，位于所述盖板的凹槽的底部；以及指纹识别芯片，与所述指纹检测元件电性连接，所述指纹检测元件位于所述盖板的凹槽的底部与所述指纹识别芯片之间。本实用新型通过在盖板上的容置指纹传感模块的盖板的凹槽，减少盖板和指纹传感模块的整体厚度，有利于例如便携式终端等电子装置的薄型化，尤其适用于没有实体HOME键的手机。

Description

指纹识别检测组件及其电子装置

技术领域

本实用新型涉及指纹识别领域，特别是一种指纹识别检测组件以及具有该指纹识别检测组件的电子装置。

背景技术

随着便携式终端在人们日常生活中的广泛应用，现在的便携式终端的功能越来越强大，且这种多样化的功能方便了用户。但是，便携式终端在为用户提供更多便利性的同时，携带了太多的私人信息，如果这种便携式终端一旦丢失或者被盗，则这些信息由于没有进行相关的保护，因此很容易泄漏出去，给用户带来不便。因此，在便携式终端上做一些保密方面的设置显得非常必要。另外，相对于键盘锁和密码，利用指纹识别来进行保密更具保密性和便捷性。

一种具有指纹识别检测组件的便携式终端如图1所示，便携式终端为一手机1，指纹识别检测组件设置于手机1的S区域。指纹识别检测组件的结构如图2所示。指纹识别检测组件包括盖板11、引线12、指纹检测元件13、指纹识别芯片16、保护层17以及印刷电路板19。盖板11具有第一面a以及与第一面相对应的第二面b。指纹检测元件13设置于盖板的第一面a。保护层17覆盖于指纹检测元件13以保护指纹检测元件13。指纹识别芯片16设置于盖板11的第二面b。印刷电路板19也设置于盖板11的第二面b。指纹检测元件13、指纹识别芯片16以及印刷电路板19通过一引线12电性连接。

这种具有指纹识别检测组件的便携式终端的厚度H，相较于原有盖板11的厚度h有所增加，难以迎合现代便携式终端的薄型化需求。

另外，针对另一种具有指纹识别检测组件的便携式终端，其将指纹检测元件以及指纹识别芯片都设置于盖板下方，使得用户的手指与指纹检测元件的距离较远，而使得用户手指的指纹的最终成像效果较差。这种具有指纹识别检测组件的便携式终端的厚度，相较于原有盖板的厚度也有所增加，同样，难以迎合现代便携式终端的薄型化需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种指纹识别检测组件以及具有该指纹识别检测组件的电子装置，有利于改善用户指纹的成像效果并实现例如便携式终端等电子装置的薄型化。

根据本实用新型的一个方面，提供一种指纹识别检测组件，包括：盖板，具有第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述盖板的第二面设有一凹槽；和指纹传感模块，位于所述盖板的凹槽内，所述指纹传感模块识别检测操作于所述盖板的第一面的对应于所述指纹传感模块的感应区域的指纹；其中，所述指纹传感模块包括：指纹检测元件，位于所述盖板的凹槽的底部；以及指纹识别芯片，与所述指纹检测元件电性连接，所述指纹检测元件位于所述盖板的凹槽的底部与所述指纹识别芯片之间。

根据上述指纹识别检测组件，所述指纹传感模块还包括：柔性电路薄膜，所述指纹检测元件以及所述指纹识别芯片形成于所述柔性电路薄膜上。

根据上述指纹识别检测组件，所述指纹识别芯片以倒装芯片的方式电连接于所述柔性电路薄膜。

根据上述指纹识别检测组件，还包括：支撑件，其被所述指纹传感模块至少部分地包裹。

根据上述指纹识别检测组件，所述支撑件具有凹槽，以容置所述指纹识别芯片。

根据上述指纹识别检测组件，所述支撑件至少部分地通过粘合剂与所述柔性电路薄膜贴合。

根据上述指纹识别检测组件，所述粘合剂包括PSA胶和热固胶。

根据上述指纹识别检测组件，还包括颜色层，所述颜色层位于所述指纹检测元件与所述盖板的凹槽的底部之间。

根据上述指纹识别检测组件，所述颜色层包括油墨层。

根据上述指纹识别检测组件，还包括印刷电路板，所述印刷电路板与所述指纹传感模块电性连接。

根据上述指纹识别检测组件，所述印刷电路板位于所述盖板的第二面，至少覆盖所述盖板的凹槽的开口端。

根据上述指纹识别检测组件，还包括封装胶，所述封装胶至少填充于所述指纹传感模块与所述印刷电路板之间。

根据上述指纹识别检测组件，所述盖板为陶瓷盖板、强化玻璃盖板、钢化玻璃盖板、聚碳酸酯盖板或蓝宝石盖板。

根据上述指纹识别检测组件，所述盖板的凹槽的底部与所述盖板的第一面之间的厚度为10至500微米。

根据本实用新型的另一方面，一种具有指纹识别检测功能的电子装置，包括如上任意一项所述的指纹识别检测组件。

根据上述具有指纹识别检测功能的电子装置，所述盖板为触摸显示屏的盖板，所述指纹检测元件设置于所述触摸显示屏的非显示区。

本实用新型公开的技术方案，可以实现在例如便携式终端等电子装置上实现指纹识别，并且不需要借助实体按键，而是在如显示屏的非显示区盖板上进行指纹识别，扩展了指纹识别的实际应用。进一步地，通过在盖板上的容置指纹传感模块的凹槽，减少盖板和指纹传感模块的整体厚度，有利于例如便携式终端等电子装置的薄型化。同时，减小了用户手指与指纹检测元件之间的距离，以改善用户的指纹的最终成像效果。本实用新型尤其适用于没有实体HOME键的手机等。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为一种具有指纹识别检测功能的电子装置；

图2为图1中S区域的剖面图；

图3A为本实用新型提供的具有指纹识别检测功能的电子装置；

图3B为本实用新型第一实施例的图3A中S区域的剖面图；

图4为本实用新型第二实施例的图3A中S区域的剖面图；

图5为本实用新型第三实施例的图3A中S区域的剖面图；

图6为本实用新型第四实施例的图3A中S区域的剖面图；

图7为本实用新型第五实施例的图3A中S区域的剖面图；以及

图8为本实用新型实施例中指纹检测元件的一种电路原理图。

其中，附图标记说明如下：

1、2 便携式终端

S 非显示区域

200 指纹传感模块

201 支撑件

202 粘合剂

203 柔性电路板

20 柔性电路薄膜

11、21 盖板

a 第一面

b 第二面

c 凹槽

c1 底部

12 引线

13、23 指纹检测元件

230 驱动电路

231 感应电极

232 驱动电极

235 检测间隙

24 锡球

25 颜色层

16、26 指纹识别芯片

27 保护层

28 封装胶

19、29 印刷电路板

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本实用新型的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型。

本实用新型的附图仅用于示意相对位置关系和电连接关系，某些部位的层厚采用了夸示的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。

实施例1

参见图3A和图3B所示，本实用新型第一实施例的指纹识别检测组件包括盖板21、指纹传感模块以及印刷电路板29。

盖板21具有第一面a以及与第一面相对应的第二面b。第二面b设有一凹槽c。盖板21可以是如强化玻璃、钢化玻璃、聚碳酸酯、聚碳、陶瓷或蓝宝石材质等的盖板。盖板21优选高强度材质，以有效保护下部的元件。指纹传感模块包括一指纹检测元件23。指纹检测元件23容置于盖板21的凹槽c中。印刷电路板29与指纹检测元件23电性连接。印刷电路板29位于盖板21的第二面b。

在本实施例中，指纹传感模块包括一指纹检测元件23和一指纹识别芯片。指纹检测元件23容置于凹槽c内。指纹识别芯片可以集成于印刷电路板29或者位于印刷电路板29的下侧。

由于指纹检测元件23容置于盖板21的凹槽c中，指纹检测元件23更接近盖板21的触摸表面，减小了用户手指与指纹检测元件23之间的距离，有利于改善用户的指纹的最终成像效果。

实施例2

参见图3A和图4所示，本实用新型第二实施例的指纹识别检测组件包括盖板21、指纹传感模块、颜色层25、封装胶28以及印刷电路板29。

盖板21与第一实施例的盖板21相同具有第一面a以及与第一面相对应的第二面b。第二面b设有一凹槽c。

颜色层25位于凹槽c的底部c1，以作颜色装饰作用。颜色层25包括油墨层。该油墨层可以是黑色油墨层、灰色油墨层、白色油墨层或者其他颜色油墨层。在一些实施例中，颜色层25可以包括多层油墨层。例如，颜色层25包括一层黑色油墨层和一层白色油墨层。又例如，颜色层25包括多层颜色相同的油墨层。具体而言，利用不同油墨层的组合方式可以改进盖板的显示效果。例如，利用具有通孔的黑色油墨层与半透油墨层的组合，使得投射光线较为均匀和柔和，进而使得盖板的显示效果更为均匀柔和。

指纹传感模块包括指纹检测元件23以及指纹识别芯片26。指纹检测元件23与指纹识别芯片26皆容置于凹槽c内。指纹检测元件23与指纹识别芯片26电性连接，例如可以通过引线、锡球或者其他方式进行电性连接。指纹检测元件23以及指纹识别芯片26位于盖板21的凹槽c内。指纹检测元件23位于颜色层25的远离凹槽c的底部c1的一侧，指纹识别芯片26位于指纹检测元件23的远离颜色层25的一侧，也即指纹检测元件23位于颜色层25与指纹识别芯片26之间。因此，由于指纹检测元件23容置于盖板21的凹槽c中，指纹检测元件23更接近盖板21的触摸表面，减小了用户手指与指纹检测元件23之间的距离，有利于改善用户的指纹的最终成像效果。

指纹检测元件23可以通过按压式、擦划式或者主动电容式等方式检测操作于盖板21上的指纹。具体而言，为了使指纹检测元件23能够检测到操作于盖板21的第一面a的对应于指纹检测元件23的感应区域的指纹，凹槽c的底部c1与盖板21的第一面a之间的厚度为10至500微米。为了使指纹检测元件23能够更加敏感地检测到操作于盖板21上的指纹，凹槽c的底部c1与盖板21的第一面a之间的厚度优选地，为30至300微米。

通过指纹检测元件23与指纹识别芯片26的电性连接，指纹检测元件23将检测到的数据传输至指纹识别芯片26以进行处理。具体而言，指纹检测元件23检测到指纹脊和指纹谷产生的电容信号变化传递至指纹识别芯片26。指纹识别芯片26通过指纹检测元件23检测的电容信号变化以提供指纹图像。进一步地，获取的指纹图像是一幅含有较多噪声的灰度图像。因此，还需要对该指纹图像进行预处理以改善指纹图像的质量，增强指纹脊和指纹谷的对比度，将它变成一幅清晰的点线图，以便于进行特征提取。指纹图像的预处理包括有归一化、图像分割、增强、二值化和细化，在此不予赘述。

印刷电路板29位于盖板21的第二面b，并与指纹传感模块电性连接。印刷电路板29通过与指纹传感模块的电性连接，以获取指纹识别芯片26识别的指纹，并根据获取的指纹进行相应的操作。在本实施例中，指纹检测元件23与指纹识别芯片26皆容置于凹槽c内，使得印刷电路板29能够覆盖凹槽c的开口并封闭凹槽c。进一步地，为了稳固凹槽c内的器件，可以至少在所述指纹传感模块与所述印刷电路板之间填充封装胶。印刷电路板29通过多个锡球24与指纹检测元件23电性连接。在一个变化例中，印刷电路板29通过多个锡球24与指纹识别芯片26电性连接。又一变化例中，印刷电路板29可以通过引线与指纹检测元件23或者指纹识别芯片26电性连接。

实施例3

参见图5所示，本实用新型第三实施例的指纹识别检测组件包括盖板21、指纹传感模块、颜色层25、封装胶28以及印刷电路板29。其结构大致与第二实施例相同，其区别仅在于，印刷电路板29远离指纹传感模块的一侧还设置有柔性电路板203。柔性电路板203，优选地通过锡膏与印刷电路板29电性连接。在本实施例中，印刷电路板29双面导电。

实施例4

参见图6所示，本实用新型第四实施例的指纹识别检测组件包括：盖板21和指纹传感模块200。指纹传感模块200容置于盖板21第二面b的凹槽c内。指纹传感模块200包括：柔性电路薄膜20及形成于柔性电路薄膜20上的指纹检测元件23和指纹识别芯片26。

柔性电路薄膜20例如可以为聚酰亚胺薄膜(Polyimide film,PI film)，如图中所示，可以由两层聚酰亚胺树脂(Polyimide resin,PI resin)组成。

指纹检测元件23可以形成于柔性电路薄膜20上。包括至少一个检测元件，以感测用户手指的脊和谷，从而对用户的指纹进行识别。指纹检测元件23可以为一维结构也可以为二维结构，本实用新型不以此为限。

本实用新型中的指纹检测元件23可以为呈条状式分布的擦划式指纹检测元件，也可以为呈阵列式分布的按压式指纹检测元件，本实用新型不以此为限。此外，指纹检测元件23还可以与执行对用户的指纹的光学感测、红外感测、或其他感测的元件结合或组合地工作，这些元件本身可以耦合到用户手指的表皮、用户手指的皮下部分、或者表示用户的指纹的某种其他特征。

再次参考图6，指纹识别芯片26例如通过倒装芯片(flip chip)技术与柔性电路薄膜20电连接。将指纹识别芯片26的正面朝下朝向柔性电路薄膜20，无需引线键合，采用一定数量的金属球(例如锡球)，使指纹识别芯片26在电气上和机械上连接于柔性电路薄膜20。采用倒装芯片技术，因其无需引线键合，可以形成最短电路，降低了电阻；此外，通过采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善了电性表现。

指纹识别芯片26通过柔性电路薄膜20与指纹检测元件23电连接，从而使指纹检测元件23的信号传输到指纹识别芯片26中进行处理。

在一些实施例中，当指纹传感模块200贴合于一底板(图中未示出)上时，例如通过压敏胶进行粘合，可以在底板的顶表面上挖出一空间，形成一凹槽，以容置指纹识别芯片26。

此外，指纹识别检测组件还包括：柔性电路板(图中未示出)，指纹传感模块200通过柔性电路薄膜20上的连接部(图中未示出)与柔性电路板进行接合。通过在连接部上贴合ACF(异方性导电胶或异向性导电胶)，再与柔性电路板进行压接(bonding)，以电连接柔性电路薄膜20与柔性电路板。

指纹识别检测组件通过柔性电路板与外部电路(例如，智能手机或平板电脑等的处理电路)进行电连接。

此外，柔性电路板上还包括至少一个无源元件，例如电阻或电容等。

实施例5

图7为本实用新型第五实施例的图3A中S区域的剖面图。需要说明的是，此图为指纹识别检测组件结构的剖面分解示意图，为了更清楚地示意指纹识别检测组件的结构，图中各组件之间未直接相接，其不能用于限制本实用新型的指纹识别检测组件各组件之间的连接关系。

如图7所示，指纹识别检测组件包括：盖板21、指纹传感模块200、支撑件201。指纹传感模块200以及支撑件201容置于盖板21第二面b的凹槽c内。指纹传感模块200包括：柔性电路薄膜20及形成于柔性电路薄膜20上的指纹检测元件23和指纹识别芯片26。

其中柔性电路薄膜20、指纹检测元件23及指纹识别芯片26的说明同第四实施例中对柔性电路薄膜20和指纹检测元件23的说明，在此不再赘述。

如图7所示，支撑件201被指纹传感模块200所包裹，并且指纹传感模块200包裹了支撑件201的四个面。指纹传感模块200可以闭合地包裹支撑件201，即指纹传感模块200接口处的两个边可以之间不留间隙，也可以不闭合地包裹支撑件201，即如图中所示，指纹传感模块200接口处的两个边之间留有一间隙，本实用新型不以此为限。

柔性电路薄膜20与支撑件201之间至少部分地通过粘合剂202进行接合，以固定指纹传感模块200与支撑件201。例如，可以如图中所示，仅于水平面上使用粘合剂202接合，也可以在支撑件201与指纹传感模块200接触的任何表面上使用粘合剂202接合，本实用新型不以此为限。粘合剂202例如为压敏胶(PSA)或者热固胶。

为了容置指纹识别芯片26，在支撑件201的一个表面上挖掉一部分，形成一凹槽，以容置指纹识别芯片26。在一些实施例中，为了避免因用户手指按压指纹识别检测组件而使指纹识别芯片26产生损伤的现象，支撑件201上的挖掉部分的高度可以稍高于指纹识别芯片26，使按压时支撑件201不会触碰到指纹识别芯片，从而避免对指纹识别芯片26的破坏。

保护层27形成于至少部分的指纹传感模块200之上，且位于指纹检测元件23上方。颜色层25涂覆于指纹检测元件23之上，位于保护层27和柔性电路薄膜20之间。

如上所述的第一实施例至第五实施例中的指纹检测元件23的一种电路实现方式参见图8。

指纹检测元件23中的电极布线图案的至少一部分由导电网格构成。指纹检测元件23包括感应电极231以及多条驱动电极232。多条驱动电极232并排布置且彼此间隔开，多条驱动电极232分别与感应电极231间隔开地相对以形成多个检测间隙235。驱动电极232实质上彼此平行，并且连接至驱动电路230。感应电极231实质上垂直于驱动电极232而布置。每个驱动电极232通过检测间隙235与感应电极231分隔开。因此，指纹检测元件23包括位于各个驱动电极232和感应电极231之间的线性排列的检测间隙235。

当用户在垂直于感应电极231的方向上移动或挥动手指时(例如：沿H方向滑动手指)，驱动电路230以驱动信号顺序地激励驱动电极232。当指纹的指纹脊和指纹谷掠过检测间隙235时，施加至驱动电极232的驱动信号根据单个检测间隙235的电容被电容性地耦合至感应电极231。电容根据掠过检测间隙235的指纹脊和指纹谷而变化。电容性耦合的驱动信号被耦合至感应电极231，并由一感应电路检测来提供一行指纹图像。通过组合多片指纹图形可以形成完整的指纹图像。

参考上述第一实施例至第五实施例，本实用新型通过将指纹传感模块容置于盖板21的第二面b的凹槽c内，以减小整个指纹识别检测组件的厚度。并且，为了使指纹传感模块能够检测到操作于盖板21第一面a的对应于指纹检测元件23的感应区域的指纹，还将凹槽c的底部与盖板21第一面a之间的厚度控制在10至500微米之间。另外，凹槽c还具有保护其凹槽c中导电材料外力触而脱落，减少不良率等优点。

继续参考图3A至图7，根据本实用新型的另一个方面，还提供一种用于指纹识别检测的电子装置(例如手机、ipad等便携式终端或门禁装置)，包括上述的指纹识别检测组件。盖板21为触摸显示屏的盖板。盖板21的第一面a供用户操作。盖板21的第二面b设有一凹槽c以容置指纹检测元件23和指纹识别芯片26。具体而言，该凹槽c设置于触摸显示屏的非显示区，以供指纹检测元件23检测操作于触摸显示屏的非显示区的指纹。指纹检测元件23的信号通过与指纹识别芯片26的电性连接传递至指纹识别芯片26。颜色层25印刷在指纹检测元件23与凹槽c的底部之间以覆盖指纹检测元件23的颜色。触摸屏组件(图中未示出)设置于盖板21的第二面b的显示区域。电子装置还可以包括一后盖，罩盖电子装置背部。该电子装置可以在显示屏的透明盖板上进行指纹识别，实现原理如前，此处不再赘述。

综上可知，本实用新型的指纹识别检测组件及其电子装置可以实现在例如便携式终端等电子装置上实现指纹识别，并且不需要借助实体按键，而是在如显示屏的透明盖板上进行指纹识别，扩展了指纹识别的实际应用。进一步地，本实用新型通过在盖板上的容置指纹传感模块的凹槽，减少盖板和指纹传感模块的整体厚度，有利于例如便携式终端等电子装置的薄型化。同时，减少了用户手指与指纹检测元件之间的距离，以改善用户的指纹的最终成像效果。本实用新型尤其适用于没有实体HOME键的手机等。

以上具体地示出和描述了本实用新型的示例性实施方式。应该理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。

Claims (16)

1.一种指纹识别检测组件，其特征在于，包括：

盖板，具有第一面以及与所述第一面相对的第二面，所述盖板的第二面设有一凹槽；和

指纹传感模块，位于所述盖板的凹槽内，所述指纹传感模块识别检测操作于所述盖板的第一面的对应于所述指纹传感模块的感应区域的指纹；

其中，所述指纹传感模块包括：

指纹检测元件，位于所述盖板的凹槽的底部；以及

指纹识别芯片，与所述指纹检测元件电性连接，所述指纹检测元件位于所述盖板的凹槽的底部与所述指纹识别芯片之间。

2.如权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述指纹传感模块还包括：柔性电路薄膜，所述指纹检测元件以及所述指纹识别芯片形成于所述柔性电路薄膜上。

3.根据权利要求2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述指纹识别芯片以倒装芯片的方式电连接于所述柔性电路薄膜。

4.根据权利要求2所述的指纹识别检测组件，其特征在于，还包括：支撑件，其被所述指纹传感模块至少部分地包裹。

5.根据权利要求4所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述支撑件具有凹槽，以容置所述指纹识别芯片。

6.根据权利要求4所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述支撑件至少部分地通过粘合剂与所述柔性电路薄膜贴合。

7.根据权利要求6所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述粘合剂包括PSA胶和热固胶。

8.如权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，还包括颜色层，所述颜色层位于所述指纹检测元件与所述盖板的凹槽的底部之间。

9.如权利要求8所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述颜色层包括油墨层。

10.如权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，还包括印刷电路板，所述印刷电路板与所述指纹传感模块电性连接。

11.如权利要求10所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述印刷电路板位于所述盖板的第二面，至少覆盖所述盖板的凹槽的开口端。

12.如权利要求11所述的指纹识别检测组件，其特征在于，还包括封装胶，所述封装胶至少填充于所述指纹传感模块与所述印刷电路板之间。

13.如权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述盖板为陶瓷盖板、强化玻璃盖板、钢化玻璃盖板、聚碳酸酯盖板或蓝宝石盖板。

14.如权利要求1所述的指纹识别检测组件，其特征在于，所述盖板的凹槽的底部与所述盖板的第一面之间的厚度为10至500微米。

15.一种具有指纹识别检测功能的电子装置，包括如权利要求1至14中任意一项所述的指纹识别检测组件。

16.如权利要求15所述的具有指纹识别检测功能的电子装置，其特征在于：所述盖板为触摸显示屏的盖板，所述指纹检测元件设置于所述触摸显示屏的非显示区。