CN208580410U - 电子设备及指纹识别装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电子设备及指纹识别装置，所述指纹识别装置包括绝缘材料基底，所述绝缘材料基底兼作为电子设备的后壳盖板，所述绝缘材料基底上形成有指纹感测阵列层。本申请实施例可以在电子设备的绝缘性材质的后壳盖板作为基底形成指纹识别装置。由于电子设备的后壳盖板一般是一体化设计，如此，就可以在所述后壳盖板上形成具有大面积指纹感测阵列的指纹识别装置，从而在保留电子设备的后壳盖板的一体化结构的同时，实现了广区域、自由位置的指纹识别，提升了用户体验，且由于可识别感应区域的增大，单次触摸所能采集的指纹特征信息也会增加，从而也有利于提高指纹识别的准确性和安全性。

Description

电子设备及指纹识别装置

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种电子设备及指纹识别装置。

背景技术

指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术，其广泛应用于电子设备、门禁系统、考勤系统等身份识别场景中。

目前规模使用的指纹识别技术主要为硅基电容式指纹识别技术。受制于硅基传感阵列的穿透能力以及电子设备的金属壳体的限制，一般需在电子设备(例如智能移动终端等)的正面盖板的有效显示区域之外做开孔或挖槽处理，或是在电子设备的后壳盖板指定位置做开孔或挖槽处理，以实现指纹识别的有效感测。

然而，受限于硅基电容式指纹识别技术本身的缺陷，以及电子设备大屏占比和全面屏的需求，上述开孔或挖槽的面积一般较小，即指纹识别感应区域的面积较小，这样不便于用户使用指纹识别功能，从而降低了用户体验。此外，在电子设备的正面盖板或后壳盖板上做开孔或挖槽处理，还破坏了相应盖板的一体化结构。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种电子设备及指纹识别装置，以实现在保留电子设备的后壳盖板的一体化结构的同时，增大指纹识别的感应区域，提高用户体验。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种指纹识别装置，包括绝缘材料基底，所述绝缘材料基底兼作为电子设备的后壳盖板，所述绝缘材料基底上形成有指纹感测阵列层。

较佳的，所述绝缘材料基底上形成有指纹感测阵列层，包括以下中的任一种：

所述绝缘材料基底的第一表面上形成有指纹感测阵列层；

所述绝缘材料基底为多层结构，所述指纹感测阵列层为所述多层结构中的夹层。

较佳的，所述绝缘材料基底为透明材料，所述指纹感测阵列层为生长在所述透明材料上生长的金属氧化物半导体集成电路。

较佳的，所述透明材料包括玻璃。

较佳的，所述指纹识别装置还包括处理单元、设置在所述指纹感测阵列层上的行列分层走线层和数据选择器；

所述数据选择器包括行扫描数据选择器和列感应数据选择器；

所述处理单元用于通过所述行扫描数据选择器向所述指纹感测阵列层提供脉冲激励信号，以及通过所述列感应数据选择器获取所述指纹感测阵列层采集的包含指纹特征信息的电压信号。

较佳的，所述指纹感测阵列层包括多个感测单元；所述行列分层走线层包括多条等间隔分布的行扫描线及列感应线；每相邻两行行扫描线与每相邻两列列感应线中间对应一个感测单元，每个感测单元包括：

感应电极，用于与触摸所述绝缘材料基底的第二表面的手指形成电容，并在脉冲激励信号的激励下输出包含指纹特征信息的电荷信号；

输入控制开关晶体管，与所述感应电极及对应的行扫描线电性连接，用于控制输出至所述感应电极的脉冲激励信号的通断；

输出放大电路，与所述感应电极及对应的列感应线电性连接，用于将所述感应电极感测到的电荷信号进行放大处理并转换为对应的电压信号。

较佳的，所述处理单元为CMOS集成电路，所述CMOS集成电路位于柔性电路板上；通过所述柔性电路板，所述CMOS集成电路分别与所述指纹感测阵列层及所述电子设备的主机系统相连。

较佳的，所述处理单元附着于所述指纹感测阵列层上，且与所述电子设备的主机系统相连。

较佳的，所述每个感测单元的长度和宽度均在20～150微米之间。

另一方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备具有后壳盖板，所述后壳盖板上形成有上述的指纹识别装置。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例可以在电子设备的绝缘性材质的后壳盖板作为基底形成指纹识别装置。由于电子设备的后壳盖板一般是一体化设计，如此，就可以在所述后壳盖板上形成具有大面积指纹感测阵列的指纹识别装置，从而在在保留电子设备的后壳盖板的一体化结构的同时，实现了广区域、自由位置的指纹识别，提升了用户体验，且由于可识别感应区域的增大，单次触摸所能采集的指纹特征信息也会增加，从而也有利于提高指纹识别的准确性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1a为本申请一实施例中智能移动终端的正视结构示意图；

图1b为本申请一实施例中智能移动终端的后视结构示意图；

图2a为本申请一实施例中指纹识别装置的侧视结构示意图；

图2b为本申请一实施例中绝缘材料基底的侧视剖视结构示意图；

图3为本申请一实施例中指纹识别装置的后视结构示意图；

图4为本申请一实施例中指纹感测阵列层的结构示意图；

图5为本申请一实施例中指纹识别装置的原理框图；

图6为本申请一实施例中指纹识别装置的处理单元的原理框图；

图7为本申请一实施例中指纹识别装置的使用状态示意图；

图8为本申请一实施例中指纹识别装置的制造方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

而且，为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。

在实现本申请的过程中，本申请的发明人发现：诸如智能移动终端等电子设备，大屏占比和全面屏是主流发展趋势，且在无线充电特性需求以及盖板类型材料制造工艺日渐成熟的行业背景下，玻璃类/陶瓷类等绝缘盖板类型材料已成为电子设备的后壳材质的重要选择方案之一。在此情况下，可考虑直接以电子设备的绝缘材质的后壳盖板作为基底，并在此基础上形成具有大面积指纹感测阵列的指纹识别装置(例如图1a和图1b所示)，以实现广区域指纹识别已成为可能。

有鉴于此，本申请提供了一种电子设备，所述电子设备具有后壳盖板和指纹识别装置，所述指纹识别装置是以所述后壳盖板作为基底而形成的。由于所述电子设备的后壳盖板一般是一体化设计，如此，就可以在所述后壳盖板上形成具有大面积指纹感测阵列的指纹识别装置。在本申请一实施方式中，所述电子设备例如可以为智能移动终端，所述智能移动终端可以包括但不限于智能手机、平板计算机等等。所述绝缘材料可以为透明材料(例如玻璃、树脂、透明陶瓷等等)，这样可有利于提高指纹识别的灵敏度。相应的，所述指纹感测阵列层可以为生长在所述透明材料上生长的金属氧化物半导体集成电路。

参考图2a和图3所示，在本申请一实施方式中，上述指纹识别装置可以包括绝缘材料基底1，所述绝缘材料基底1兼作为电子设备的后壳盖板，所述绝缘材料基底1的第一表面可上形成有指纹感测阵列层2，较佳的，所述第一表面为所述后壳盖板的内表面。当然，在其他实施方式中，所述第一表面也可以为所述后壳盖板的外表面，只是这样以来，在所述后壳盖板的外表面上形成指纹识别装置后，还需要在指纹识别装置外加上一个与述后壳盖板匹配的保护壳，这样可能会增加结构复杂性及成本。

在本申请另一实施方式中，参考图2b所示，所述绝缘材料基底1可以为多层结构，所述指纹感测阵列层2则可以为所述多层结构中的夹层。

此外，在所述指纹感测阵列层2上还可以形成有行列分层走线层3；在所述第一表面上还可以形成有所述指纹识别装置的处理单元4和数据选择器5，且所述处理单元4和数据选择器5可以是以所述第一表面作为衬底而形成的。在本申请一实施方式中，一般情况下，由于指纹感测阵列层上的感应单元的数量要远远大于处理器的I/O引脚的数量，为了实现二者的匹配，在本申请一些实施方式中就需要有上述的数据选择器5。其中，所述数据选择器5可包括行扫描数据选择器51和列感应数据选择器52；所述处理单元4可以用于通过所述行扫描数据选择器51向所述指纹感测阵列层2提供脉冲激励信号，以及通过所述列感应数据选择器52获取所述指纹感测阵列层2采集的包含指纹特征信息的电压信号。

当然，在本申请其他实施方式中，所述指纹感测阵列层2和行列分层走线层3也可以互换位置，只是这样以来，所述指纹感测阵列层2与可触摸在电子设备的后壳盖板上的第二表面上的手指之间的距离会稍微增大些，从而可能对指纹识别装置的识别灵敏度产生影响。

在本申请一实施方式中，结合图4所示，所述指纹感测阵列层4可以包括多个感测单元21；所述行列分层走线层3可以包括多条等间隔分布的行扫描线31及列感应线32，所述行扫描线31和列感应线32均作为信号传输线；每相邻两行行扫描线31与每相邻两列列感应线32中间对应一个感测单元21。

在本申请一实施方式中，结合图5所示，上述每个感测单元可以包括感应电极、输入控制开关晶体管和输出放大电路。其中，所述感应电极可以用于与触摸所述绝缘材料基底的第二表面的手指形成电容，并在脉冲激励信号的激励下输出包含指纹特征信息的电荷信号。所述输入控制开关晶体管可以与所述感应电极及对应的行扫描线电性连接，用于控制输出至所述感应电极的脉冲激励信号的通断。所述输出放大电路与所述感应电极及对应的列感应线电性连接，可以用于将所述感应电极感测到的电荷信号进行放大处理并转换为对应的电压信号。

这里需要说明的是，由于一般情况下，成人的指纹脊间距(或指纹谷间距)大致为200微米左右，为了实现有效的指纹识别，所述每个感测单元的长度和宽度均应小于200微米，较佳的，所述每个感测单元的长度和宽度可以是为20～150微米之间。

在本申请一实施方式中，所述绝缘材料基底的第二表面上还可以形成有油墨层，以形成所述电子设备的外观色彩和/或图案。

在本申请一实施方式中，结合图6所示，上述处理单元可以包括依次连接的采样保持电路、运算放大电路、模数转换电路和处理器，所述处理器可依次通过列感应线、列感应数据选择器、采样保持电路、运算放大电路和模数转换电路获取感测单元采集的包含指纹特征信息的电压信号。

在本申请一实施方式中，所述处理单元为CMOS集成电路，所述CMOS集成电路位于柔性电路板上；通过所述柔性电路板，所述CMOS集成电路分别与所述指纹感测阵列层及所述电子设备的主机系统相连。在本申请另一实施方式中，所述处理单元也可以直接附着于所述指纹感测阵列层上，从而形成COG(chip on glass)，并与所述电子设备的主机系统相连。通过上述设计和布置，有利于使电子设备的结构更加紧凑合理。

在本申请一实施方式中，结合图4和图5所示，所述处理单元4可依次通过所述行扫描数据选择器51、行扫描线31和输入控制开关晶体管向所有感测单元21提供相同的脉冲激励信号，其中，这里的提供可以是时序式的，例如可以是通过逐行扫描或者是一次扫描若干行的方式提供。在此基础上，例如图7所示，当有手指触摸电子设备的后壳盖板的第二表面时，手指与指纹识别装置的指纹感测阵列层上的一些感测单元的感应电极之间，就会形成多个以后壳盖板作为电介质的电容；相应的，手指的指纹谷和指纹脊所对应的感应电极上会形成不同的感应电容值；由于每个感测单元输入的脉冲激励信号是相同的，因此各个感应电极的电压是相同的，根据电量、电容和电压之间的关系(即Q＝CU)，可以确定这些感应电极会产生不同电荷值的电荷信号；电荷信号在被相应的输出放大电路进行放大处理并转换为对应的电压信号后，所述处理单元4可依次通过所述列感应线32、所述列感应数据选择器52获取包含指纹特征信息的电压信号，从而完成手指的指纹特征信息的采集。

相应的，与上述提供脉冲激励信号的方式类似，所述处理单元4采集包含指纹特征信息的电压信号时，也可以是时序式的。

参考图8所示，在本申请一实施方式中，上述的指纹识别装置可通过如下制造方法获得包括：

S101、提供绝缘材料基底，所述绝缘材料基底兼作为电子设备的后壳盖板。

S102、在所述绝缘材料基底的第一表面上形成指纹感测阵列层。

在本申请一实施方式中，所述在绝缘材料基底上形成指纹感测阵列层例如可以是在所述绝缘材料基底的第一表面上形成指纹感测阵列层。在本申请另一实施方式中，所述在绝缘材料基底上形成指纹感测阵列层例如还可以是将所述指纹感测阵列层作为夹层形成于所述绝缘材料内。

在本申请一实施方式中，还可以在所述指纹感测阵列层上形成行列分层走线层，并可以以所述第一表面作为衬底，形成指纹识别装置的处理单元和数据选择器。在本申请另一实施方式中，在形成所述行列分层走线层时，可以使用金属氧化物走线。在本申请另一实施方式中，还可以在所述绝缘材料基底的第二表面上形成油墨层。

在本申请一实施方式中，上述的形成可以采用淀积等工艺实现，在本申请一示例性实施方式中，上述的形成例如可以通过化学气相淀积(CVD)或物理气相淀积(PVD)等实现。

在本申请另一实施方式中，所述处理单元和所述数据选择器也可以选择预先通过CMOS工艺等制成的薄膜晶体管电路搭建，并通过贴合的方式封装到所述电子设备的后壳盖板的第一表面上。类似的，在本申请另一实施方式中，所述指纹感测阵列层也可以选择预先通过CMOS工艺等制成的薄膜晶体管电路搭建，并通过贴合的方式封装到所述电子设备的后壳盖板的第一表面上，这样可以降低成本。

由此可见，本申请实施方式可以在电子设备的绝缘性材质的后壳盖板的一个表面作为基底形成指纹识别装置。由于电子设备的后壳盖板一般是一体化设计，如此，就可以在所述后壳盖板上形成具有大面积指纹感测阵列的指纹识别装置，从而在在保留电子设备的后壳盖板的一体化结构的同时，实现了广区域、自由位置的指纹识别，提升了用户体验，且由于可识别感应区域的增大，单次触摸所能采集的指纹特征信息也会增加，从而也有利于提高指纹识别的准确性和安全性。

此外，由于本申请实施方式的基底是绝缘性材质的，其不需要像现有技术那样做开孔或挖槽处理，因而，本申请实施例还具有成本优势。本申请实施方式可广泛应用于诸如智能移动终端等各种电子设备。

还需要说明的是，除非上下文清楚地另有指示，本申请下述实施例使用的“一”、“一个”、“该”、“所述”等看似单数形式的术语，也可以包括复数形式。还需要说明的是，本申请下述实施例使用的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，意在指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、部件等的存在，但不排除一种或多种其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件等的存在或添加。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括绝缘材料基底，所述绝缘材料基底兼作为电子设备的后壳盖板，所述绝缘材料基底上形成有指纹感测阵列层。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述绝缘材料基底上形成有指纹感测阵列层，包括以下中的任一种：

所述绝缘材料基底的第一表面上形成有指纹感测阵列层；

所述绝缘材料基底为多层结构，所述指纹感测阵列层为所述多层结构中的夹层。

3.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述绝缘材料基底为透明材料，所述指纹感测阵列层为生长在所述透明材料上生长的金属氧化物半导体集成电路。

4.如权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述透明材料包括玻璃。

5.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括处理单元、设置在所述指纹感测阵列层上的行列分层走线层和数据选择器；

所述数据选择器包括行扫描数据选择器和列感应数据选择器；

所述处理单元用于通过所述行扫描数据选择器向所述指纹感测阵列层提供脉冲激励信号，以及通过所述列感应数据选择器获取所述指纹感测阵列层采集的包含指纹特征信息的电压信号。

6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹感测阵列层包括多个感测单元；所述行列分层走线层包括多条等间隔分布的行扫描线及列感应线；每相邻两行行扫描线与每相邻两列列感应线中间对应一个感测单元，每个感测单元包括：

感应电极，用于与触摸所述绝缘材料基底的第二表面的手指形成电容，并在脉冲激励信号的激励下输出包含指纹特征信息的电荷信号；

输入控制开关晶体管，与所述感应电极及对应的行扫描线电性连接，用于控制输出至所述感应电极的脉冲激励信号的通断；

输出放大电路，与所述感应电极及对应的列感应线电性连接，用于将所述感应电极感测到的电荷信号进行放大处理并转换为对应的电压信号。

7.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理单元为CMOS集成电路，所述CMOS集成电路位于柔性电路板上；通过所述柔性电路板，所述CMOS集成电路分别与所述指纹感测阵列层及所述电子设备的主机系统相连。

8.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述处理单元附着于所述指纹感测阵列层上，且与所述电子设备的主机系统相连。

9.如权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每个感测单元的长度和宽度均在20～150微米之间。

10.一种电子设备，所述电子设备具有后壳盖板，其特征在于，所述后壳盖板上形成有权利要求1至9任意一项所述的指纹识别装置。