CN209044569U - 触摸感测装置和包括该触摸感测装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

根据实施例的触摸感测装置包括：基板；边框，边框布置在基板上以限定感测区域，边框具有表现出导电性的接触部；指纹感测单元，布置在基板上的感测区域中；多个接触垫，多个接触垫彼此电气间隔开，并且布置在基板上，以便在面对接触部的同时彼此电气间隔开；连接单元，连接单元具有弹性和绝缘性，并布置在边框和多个接触垫之间，以便覆盖多个接触垫的每一个的一部分并且打开多个接触垫的每一个的其他部分，并且当边框被按压时，允许边框的接触部与多个接触垫的打开的其他部分接触，使得多个打开的其他部分彼此电连接；以及触摸控制器，触摸控制器执行控制，使得当所述接触垫的暴露的其他部分彼此电连接时，触摸感测装置从睡眠状态切换到操作状态。

Description

触摸感测装置和包括该触摸感测装置的电子设备

技术领域

实施例涉及触摸感测装置和包括该触摸感测装置的电子设备。

背景技术

指纹感测技术被广泛应用于生物识别和认证过程中。例如，包括在诸如智能电话的电子设备中所使用的指纹感测装置中的指纹传感器(或指纹识别传感器)用于感测人的指纹。

图1是示出传统指纹感测装置的示意截面图。

参照图1，传统的指纹感测装置包括基板10、指纹传感器20、边框30、垫(pad)40、开关50和后盖60。

指纹传感器20设置在由基板10的上表面上的边框30所限定的感测区域中。开关50设置在基板10的下表面上，后盖60设置在开关50的下方。开关50通过垫40连接到基板10。开关50被称为触觉开关或圆顶开关。

当用户的手指1触摸指纹传感器20时，由于手指施加的压力，开关50 的突起52按压后盖60。当按压后盖60时，指纹感测装置从睡眠状态切换到操作基板10和指纹传感器20的操作状态。

为了将指纹感测装置从睡眠状态切换到操作状态，如上所述，需要垫40、开关50和后盖60，因此指纹感测装置的结构复杂。

此外，通常使用表面安装技术(SMT)在基板10上形成边框30之后执行回流工艺。其结果是，边框30与基板10之间的粘合性变差。

实用新型内容

技术问题

实施例提供了具有简单的结构和改进的可靠性的触摸感测装置、包括该触摸感测装置的电子设备以及用于制造该感测装置的方法。

技术方案

在一个实施例中，触摸感测装置可以包括：基板；边框，所述边框设置在所述基板上用于限定感测区域，所述边框具有表现出导电性的接触部；指纹感测单元，所述指纹感测单元设置在所述基板上的所述感测区域中；多个接触垫，所述多个接触垫设置在所述基板上，以便在面对所述接触部的同时彼此电气(electrically)间隔开；连接单元，所述连接单元设置在所述边框和所述接触垫之间，以便覆盖所述接触垫的每一个的一部分并且暴露所述接触垫的每一个的其他部分，所述连接单元被配置为使得当所述边框被按压时，所述边框的接触部接触所述接触垫的暴露的其他部分，以允许所述暴露的其他部分彼此电连接，所述连接单元表现出弹性和绝缘性；以及触摸控制器，所述触摸控制器用于执行控制，使得当所述接触垫的暴露的其他部分彼此电连接时，所述触摸感测装置从睡眠状态切换到操作状态。

例如，所述接触部可以包括所述边框的下表面。

例如，所述连接单元可以包括用于将所述边框粘接到所述基板的绝缘双面粘合构件。

例如，所述连接单元可以具有0.5mm至3mm的厚度。

例如，所述接触垫可以包括：第一接触垫，所述第一接触垫设置在所述基板上，所述第一接触垫具有环形平面形状；以及第二接触垫，所述第二接触垫设置在所述第一接触垫的外侧，所述第二接触垫具有环形平面形状。所述第一接触垫和所述第二接触垫可以具有相同的中心。所述接触垫的暴露的其他部分的数量可以是多个，并且所述暴露的其他部分可以在平面上彼此对称。所述暴露的其他部分的宽度可以如下所示。

0.1W≤WS≤0.7W

其中，W表示其中设置有所述连接单元的连接区域的宽度，WS表示所述暴露的其他部分的宽度。

例如，所述触摸感测装置还可以包括：电源单元，所述电源单元用于供应电力；以及开关，所述开关设置在所述电源单元和所述基板之间，所述开关用于响应于控制信号执行切换，其中，当执行从所述睡眠状态到所述操作状态的切换时，所述触摸控制器可以生成所述控制信号。

例如，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫和所述连接单元可以设置在所述基板的第一表面上，并且所述触摸控制器可以设置在所述基板的与所述第一表面相对的第二表面上。

例如，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫、所述连接单元和所述触摸控制器可以被模块化。

例如，所述边框可以包括与所述指纹感测单元相对的下部，其中，所述边框从所述下部延伸，面向所述指纹感测单元的上表面上方的空间，并且具有向所述感测区域突出的截面形状。所述边框的上部上的突起与所述指纹感测单元的上表面可以在按压方向上彼此间隔开第一距离，并且所述边框的接触部与所述接触垫可以在按压方向上彼此间隔开第二距离。所述第一距离和所述第二距离可以是相等的。

在另一个实施例中，触摸感测装置包括：基板；边框，所述边框设置在所述基板上用于限定感测区域；指纹感测单元，所述指纹感测单元设置在所述基板上的所述感测区域中；多个接触垫，所述多个接触垫设置在所述基板上以便彼此电气间隔开；以及双面粘合构件，所述双面粘合构件设置在所述边框与设置有所述接触垫的所述基板之间，用于将所述边框粘接到所述基板上。例如，所述双面粘合构件可以表现出绝缘性和弹性。

例如，所述触摸感测装置还可以包括触摸控制器，所述触摸控制器用于确定所述接触垫是否彼此电连接，并响应于确定的结果控制所述触摸感测装置的操作。

例如，所述基板可以包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫和所述双面粘合构件设置在所述基板的第一表面上，所述触摸控制器设置在所述基板的第二表面上。

在又一个实施例中，电子设备包括所述触摸感测装置和主控制器，所述主控制器用于在所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫、所述双面粘合构件和所述触摸控制器未被模块化的情况下控制所述触摸感测装置，其中，所述触摸控制器包括在所述主控制器中。根据又一实施例，用于制造所述触摸感测装置的方法可以包括：准备具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的所述基板；将所述触摸控制器安装在所述基板的第二表面上；将所述指纹感测单元安装在所述基板的第一表面上；在所述指纹感测单元周围形成所述多个接触垫；在所述多个接触垫上形成所述连接单元；以及将所述边框安装在所述基板的第一表面上。

有益效果

在根据实施例的触摸感测装置和包括该触摸感测装置的电子设备中，消除了边框与基板之间的不良接触，并且通过更简单的结构实现了从睡眠状态到操作状态的切换。

附图说明

图1是示出传统指纹感测装置的示意截面图；

图2是示出包括根据实施例的触摸感测装置的电子设备的平面图；

图3是示出沿图2的I-I’线所取的触摸感测装置的实施例的截面图；

图4是示出图3所示的多个接触垫的实施例的平面图；

图5是示出图3的‘A’部分的放大截面图；

图6a至图6c是示出根据实施例的开口的多种数量和位置的平面图；

图7是示出了当用户按压边框时图3的‘A’部分变形的状态的放大截面图；

图8是示出图3的‘B’部分的放大截面图；

图9是示出图3所示的指纹感测单元的实施例的截面图；

图10是示出图3所示的指纹感测单元的另一实施例的截面图；

图11是示出根据实施例的触摸感测装置的操作的框图；以及

图12a至图12d是示出根据实施例的触摸感测装置的制造方法的过程截面图。

具体实施方式

现在将详细参考优选实施例，其示例在附图中示出。然而，实施例可以修改成各种其他形式。这些实施例不是限制性的，而是说明性的。这些实施例被提供以向本领域普通技术人员更全面地解释本公开。

在以下的实施例的描述中，应当理解，当每个元件被称为在另一个元件“上”或“下”时，它可以“直接地”在另一个元件之上或之下，或者可以关于其“间接地”地设置，使得在它们之间存在中间元件。

另外，当元件被称为在“上”或“下”时，可以基于该元件包括“在元件上”和“在元件下”。

此外，关系术语，如“第一”、“第二”、“在…上/上部/在…上方”和“在…下/下部/在…下方”，仅用于区分一个物体或元件与另一个物体或元件，而不必要求或涉及这些物体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。

下面，将参照附图描述根据实施例的触摸感测装置200和包括触摸感测装置200的电子设备1000。方便起见，将使用笛卡尔坐标系(x，y，z)来描述触摸感测装置200和包括该触摸感测装置200的电子设备1000。当然，也可以使用其他不同的坐标系。在附图中，笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴彼此垂直。然而，本公开不限于此。也就是说，x轴、y轴和z轴可以相对于彼此以倾斜角度来定义。

接下来将描述的触摸感测装置200可以是包括基板210、边框220和指纹感测单元230的任何装置。此外，触摸感测装置200将被描述为感测用户的指纹。然而，触摸感测装置200可以感测手写笔的触摸而不是用户的指纹。也就是说，对于被感测的对象，本公开不受限制。

此外，触摸感测装置200可应用于各种电子设备。例如，触摸感测装置 200可用于需要用户认证的领域。例如，解锁、准入或不否认在线交易、访问网站、访问包括电子邮件的设备系统、访问服务、更改密码或PIN、访问诸如门锁的物理对象、时间和考勤管理系统中的各种证据、使用移动电话、以及使用基于手指的输入设备/导航系统或基于手指的快捷方式，需要用户认证。以这种方式，触摸感测装置200可以用于需要用户认证、注册、批准或安全性的各种领域。

包括可以应用于如上所述的各种领域的触摸感测装置200的电子设备可以是诸如手机、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、笔记本电脑或平板电脑(tablet PC)的便携式终端，或是非便携式终端。然而，本公开不限于特定电子设备。

此外，根据本实施例的触摸感测装置200可以被封装或模块化，以便包括在电子设备1000中。然而，本公开不限于触摸感测装置200包括在电子设备1000中的具体形式。

此外，为了便于理解根据本实施例的触摸感测装置200，将通过示例的方式描述图2所示的电子设备1000。然而，本公开不限于此。也就是说，根据实施例的触摸感测装置200可以包括在与图2所示的电子设备1000不同的各种电子设备中。

图2是示出包括根据实施例的触摸感测装置200的电子设备1000的平面图。

参照图2，根据实施例的电子设备1000可以包括盖玻璃100、触摸感测装置200和显示单元300。

盖玻璃100可设置在电子设备1000的前表面上，用于保护显示单元300。显示单元300可以用作触摸屏。

触摸感测装置200可以感测用户的指纹、用户的手指的运动或手写笔的接触以便操作指针。在图2中，触摸感测装置200被图示为设置在电子设备 1000的显示单元300下方。然而，本公开不限于此。在另一个实施例中，与图2中所示的不同，触摸感测装置200可以设置在显示单元300上或显示单元300旁边。也就是说，本公开不限于触摸感测装置200在电子设备1000中的位置。

图3是示出沿图2的I-I’线所取的触摸感测装置200的实施例的截面图。

图3所示的触摸感测装置200可以包括基板210、边框220、指纹感测单元230、多个接触垫240、连接单元250、触摸控制器260、接触部(CNT) 272和各种元件274。

基板210可以是印刷电路板(PCB)，例如完全柔性的柔性PCB，或者刚性PCB。然而，本公开不限于此。

基板210可以将指纹感测单元230连接到外部设备，或者可以协助指纹感测单元230与外部设备通信。此外，基板210可以驱动指纹感测单元230。因此，为了向指纹感测单元230发送电信号或与之相关的信息，基板210可以电连接到指纹感测单元230。

此外，虽然未示出，但是引线框架(未示出)可以进一步设置在基板210 下方。引线框架可以使用表面安装技术(SMT)附接到基板210的下部。

此外，基板210可以包括第一表面210-1和第二表面210-2。这里，第二表面210-2是与第一表面210-1相对的表面。

同时，边框220设置在基板210上以限定感测区域SA。这里，对应于图 2所示的指纹感测区域SA的实施例的感测区域SA其是设置有用于感测指纹的指纹感测单元230的区域。感测区域SA可以是手指或输入设备(如手写笔) 触摸的区域。

此外，边框220可以充当用于向手指发送用于感测指纹的驱动信号的天线。在这种情况下，边框220可以由金属(例如不锈钢)制成。或者，用于发送用于感测指纹的驱动信号的天线的功能可以由指纹感测单元230代替边框220来执行。

此外，边框220可以包括导电接触部。这里，接触部可以是当按压边框 220时向下移动以与接触垫240接触的部分，如下面将描述的。例如，如图3 所示，边框220的接触部可以包括边框220的下表面220-1。然而，本公开不限于此。也就是说，只要被手指触摸的边框220被按压以电连接接触垫240，接触部可以设置在边框220的任何部分。

边框220通常可以由导电或非导电材料制成，然而，边框220的接触部表现出导电性。

此外，接触垫240可以设置在基板210上，以便彼此电气间隔的同时面对接触部。

图4是示出图3所示的接触垫240的实施例的平面图。为了描述接触垫 240的平面形状，方便起见，在图4中省略了如图3中所示的边框220、指纹感测单元230和连接单元250。

在该实施例中，接触垫240可以包括第一接触垫242和第二接触垫244。第一接触垫242和第二接触垫244可以彼此电气间隔开，并且可以具有环形 (或圈形)平面形状。

此外，第一接触垫242和第二接触垫244可以设置在基板210上的边框区域BA中。这里，边框区域BA可以是其中限定感测区域的边框220设置在基板210上的区域。

第二接触垫244可设置在第一接触垫242的外侧。在图4中，第一接触垫242和第二接触垫244中的每一个被示为具有四边形环形 (quadrangular-ring-shaped)平面形状。然而，本公开不限于此。在另一实施例中，第一接触垫242和第二接触垫244中的每一个可以具有圆形环形平面形状、椭圆形环形平面形状或者除了四边形环形平面形状之外的多边形环形平面形状。

此外，第一接触垫242和第二接触垫244可能有相同的中心O。此外，第一接触垫242和第二接触垫244中的每一个可以由表现出导电性的材料制成。

图5是示出图3的‘A’部分的放大截面图。

参照图5，连接单元250设置在边框220和接触垫240之间。也就是说，连接单元250可以设置在边框220的接触部(其为边框220的下表面220-1) 和基板210的在基板210的边框区域BA中的第一表面210-1之间。

此外，连接单元250可以被设置成覆盖接触垫240的每一个的一部分并且暴露接触垫240的每一个的其他部分。

此外，接触垫240的没有被连接单元250覆盖但被暴露的其它部分(以下称为开口OP)的数量可以是单个或多个。

图6a至6c是示出根据实施例的开口OP的多种数量和位置的平面图。

为了描述设置有连接单元250的平面的形状，方便起见，在图6a至6c 中省略了边框220和指纹感测单元230。接触垫240和连接单元250的平面形状被示出。

如图6a至6c所示，开口OP的数量可以是多个。在开口OP的数量是多个的情况下，连接单元250的数量也是多个。

此外，开口OP可以在平面内彼此对称或不对称。例如，开口OP可以设置成在平面上彼此对称，并且可以暴露接触垫240的相同区域。

例如，如图6a所示，连接单元250可以包括第一开口至第四开口OP1至 OP4，它们在平面上彼此对称。在这种情况下，连接单元250可以包括四个连接单元250A(250A1、250A2、250A3和250A4，它们彼此间隔开)。第一开口OP1和第三开口OP3可以在z轴方向上彼此对称，并且第二开口OP2和第四开口OP4可以在y轴方向上彼此对称。

或者，如图6b所示，连接单元250可以包括在平面上的y轴方向上彼此对称的第五开口OP5和第六开口OP6，，或者如图6c所示，可以包括在平面上的z轴方向上彼此对称的第七开口OP7和第八开口OP8。

在图6b所示的情况下，连接单元250可以包括彼此间隔开的两个连接单元250B(250B1和250B2)。在图6c所示的情况下，连接单元250可以包括彼此间隔开的两个连接单元250C(250C1和250C2)。

此外，开口OP1至OP8的宽度W1至W8可以彼此相同或不同。在开口 OP1至OP8在平面上彼此对称的情况下，开口OP1至OP8的宽度W1至W8 是相同的。

在图6a中，第一开口OP1的第一宽度W1对应于两个连接单元250A1 和250A3之间的距离，第二开口OP2的第二宽度W2对应于两个连接单元 250A1和250A2之间的距离，第三开口OP3的第三宽度W3对应于两个连接单元250A1和250A4之间的距离，第四开口OP4的第四宽度W4对应于两个连接单元250A3和250A4之间的距离。

在图6b中，第五开口OP5的第五宽度W5对应于连接单元250B1的一侧250B1-1与连接单元250B2的一侧250B2-1之间的距离，第六开口OP6的第六宽度W6对应于连接单元250B1的另一侧250B1-2与连接单元250B2的另一侧250B2-2之间的距离。

在图6c中，第七开口OP7的第七宽度W7对应于连接单元250C1的一侧 250C1-1与连接单元250C2的一侧250C2-1之间的距离，而第八开口OP8的第八宽度W8对应于连接单元250C1的另一侧250C1-2与连接单元250C2的另一侧250C2-2之间的距离。

此外，连接单元250可以表现出绝缘性。为此，连接单元250可以包括绝缘材料。

此外，连接单元250可以表现出粘性以将边框220连接到基板210和接触垫240。为此，连接单元250可以实现为用于将边框220粘接到基板210和接触垫240的绝缘双面粘合构件(例如，双面胶带)。

图7是示出了当用户按压边框220时图3的‘A’部分变形的状态的放大截面图。

连接单元250可以表现出弹性。例如，当用户按压边框220时，如图7 所示，边框220的接触部220-1在负x轴方向上向下移动，并接触接触垫240 (242和244)的暴露的其他部分(即开口OP1至OP8)中的接触垫240(242 和244)。在这种情况下，由于接触部220-1表现出导电性，所以彼此电气间隔开的接触垫242和244通过接触部220-1彼此电连接。这样，连接单元250 可以表现出如此程度的弹性：使得当用户按压边框220时，接触部220-1向下移动并且接触接触垫242和244。此外，当用户停止按压操作时，即，当用户不触摸边框220时，由于连接单元250的弹性，边框220可以沿正x轴方向从图7所示的位置返回到图5所示的位置。

也就是说，如图5所示，当不按压边框220时，边框220的接触部220-1 以及接触垫242和244通过表现出绝缘性的连接单元250彼此电气间隔开，从而接触垫242和244不彼此电连接。然而，当按压边框220时，如图7所示，边框220的接触部220-1通过表现出弹性的连接单元250接触接触垫242 和244，从而接触垫242和244可以彼此电连接。

当边框220被连续使用时，即当边框220被反复按压时，连接单元250 的固有弹性可能劣化。在这种情况下，如果由于连续使用边框220导致连接单元250的弹性降低，即使在用户不按压边框220的状态下，当连接单元250 的厚度T小于例如0.5mm时，边框220的接触部220-1也可以接触接触垫240 (242和244)。此外，在连接单元250的厚度T大于3mm的情况下，当连接单元250的弹性低或当用户施加的力小时，即使用户按压边框220，边框220 的接触部220-1也可能难以接触接触垫240(242和244)。因此，连接单元250 的厚度T可以是0.5mm至3mm，例如1mm。然而，本公开不限于此。

另外，在接触垫的暴露的其它部分(即开口OP1至OP8)的宽度W1至 W8小于0.1W的情况下，接触垫240(242和244)的暴露表面小。因此，当边框220被按压时，接触部220-1可能难以接触接触垫240。这里，W表示设置有连接单元250的连接区域CA的宽度。W可对应于由图4中的虚线表示的连接区域CA在水平方向(例如y轴方向)上的宽度WH，或可对应于垂直方向(例如z轴方向)上的宽度WV。此外，在接触垫的暴露的其他部分的宽度W大于0.7W的情况下，即使当用户不按压边框时，接触部220-1也可以接触接触垫240。因此，接触垫的暴露的其他部分的宽度，即开口的宽度，可以由方程式1表示。然而，本公开不限于此。

[方程式1]

0.1W≤WS≤0.7W

其中，WS表示开口的宽度，并且例如可以是W1至W8。

另外，不同于图6a至6c中所示，在开口OP1至OP8不对称地布置而不是如图6a至6c中所示对称地布置的情况下，边框220的接触部220-1接触在开口OP1至OP8中暴露的接触垫240(242和244)的压力可能通常不均匀。因此，当重复地按压边框220时，接触部220-1或接触垫240(242和244) 中的至少一个的外观可能变形。因此，如前所述，开口OP1至OP8可以设置成在平面上彼此对称。为此，第一接触垫242和第二接触垫244可以具有相同的中心O，如图4和6a至6c所示。

图8是示出图3的‘B’部分的放大截面图。

参照图8，边框220可以包括下部220B和上部220T。边框220的下部 220B可以是边框的在水平方向(例如y轴方向)上与指纹感测单元230相对的部分。另外，边框220的上部220T从下部220B延伸，并且可以是边框的与指纹感测单元230的上表面230-1上方的空间相对的部分。边框220的上部 220T可以具有向感测区域SA突出的截面形状。边框220的上部220T的突起和指纹感测单元230的上表面230-1之间在按压方向(例如，x轴方向)上的第一距离d1可以等于边框220的接触部220-1和接触垫240(242和244)之间在按压方向上的第二距离d2。在第一距离d1和第二距离d2彼此相等的情况下，如上所述，当用户过度按压边框220时，能够防止接触垫240被边框 200损坏或者能够防止边框220的接触部220-1被接触垫240损坏。

图8是在用户不按压边框220的情况下的截面图。当用户按压边框220 时，边框220的上部220T的突起的下表面220-1可以接触指纹感测单元230 的上表面230-1。

同时，指纹感测单元230可以以半导体芯片的形式设置在基板210上，用于感测指纹。例如，如图3所示，可以使用表面安装技术(SMT)将指纹感测单元230设置在基板210的第一表面210-1上。

此外，指纹感测单元230可以包括指纹传感器，该指纹传感器具有感测区域，在该感测区域中像素以阵列的形式设置。指纹感测单元230可以感测由于指纹的脊和谷之间的高度差而引起的电容差异。为此，指纹感测单元230 可以在手指移动时扫描指纹的图像以获得指纹图像。例如，指纹感测单元230 可以感测指纹以读取片段指纹图像，并且可以将片段指纹图像组合为单个图像以实现完整的指纹图像。

此外，指纹感测单元230可以预存储关于指纹的特征点(例如指纹被划分的点，如Y形点)的信息，并且可以将从指纹图像获取的特征点与预存储的信息进行比较，以感测指纹是否相同。

此外，指纹感测单元230除了感测指纹之外，还可以感测手指是否存在或可以跟踪手指的运动。因此，可以移动诸如光标的指针，或者可以从用户接收所需信息或命令。

为此，指纹感测单元230可以包括用于向用户的指纹发送驱动信号的驱动电极(未示出)和用于接收从用户的指纹反射的信号的接收电极(未示出)。驱动电极可以由导电聚合物制成。因此，驱动电极可以用于发送驱动信号，并且可以具有各种形状和颜色。

本公开不限于指纹感测单元230感测指纹的方法。即，根据指纹感测单元工作的原理，可以将指纹感测单元230分类为超声波型指纹感测单元、红外型指纹感测单元或电容型指纹感测单元。

本公开不限于指纹感测单元230的具体结构。下面将描述指纹感测单元 230的说明性配置。

图9是示出图3所示的指纹感测单元230的实施例230A的截面图。

参照图9，根据实施例的指纹感测单元230A可以包括成型单元(molding unit)312、粘接单元314、指纹传感器316、导线318和保护膜320。

粘接单元314可设置在指纹传感器316和基板210之间。这里，基板210 对应于图3所示的基板210。因此，使用相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。

粘接单元314可以是环氧粘合剂，用于通过粘接将指纹传感器316固定到基板210上。然而，本公开不限于此。也就是说，在另一个实施例中，指纹感测单元230A可以不包括粘接单元314。在这种情况下，指纹传感器316 可以通过装配来耦接或紧固到基板210。

指纹传感器316可以接收从用户的指纹反射的信号。指纹传感器316可以包括以阵列的形式设置的像素。指纹传感器316可以感测由于用户指纹的脊和谷之间的高度差而导致的电容差异。此外，指纹传感器316可以接收由于手指的移动而来自指纹的电信号之间的差异。指纹传感器316可以包括驱动电极和接收电极。此外，指纹传感器316可以感测和处理指纹图像。指纹传感器316可以是集成IC。

保护膜320可以设置在指纹传感器316的上表面和成型单元312之间，用于保护指纹传感器316免受成型单元312的影响。根据情况，在指纹感测单元230A中可以省略保护膜320。

导线318可以将指纹传感器316电连接到基板210。例如，导线318可以包括金(Au)。

成型单元312可以设置在基板210上，同时围绕指纹传感器316和导线 318。成型单元312可以通过注射或模制(molding)来形成。成型单元312 可以使用液体聚合物形成。例如，成型单元312可以包括环氧树脂模塑料 (EMC：epoxy mold compound)、环氧树脂、油灰(putty)或聚邻苯二甲酰胺(PPA)树脂中的至少一种。为了减少或防止在制造成型单元312时由于热固性引起的塑性收缩，成型单元312可以包括硅胶。用作成型单元312的EMC 比通过一般注射形成的PC基材料更硬，从而预先使公差最小化，进一步改善平整度，并且减少在一般注射的情况下出现的削片压痕(chip mark)的发生率，即使在经历高温过程之后。另外，成型单元312使指纹感测单元230A能够紧密接触基板210的底表面，从而提高指纹感测单元230A的可靠性。

图10是示出图3所示的指纹感测单元230的另一实施例230B的截面图。

参照图10，根据本实施例的指纹感测单元230B可以包括传感器基板340、垫342、指纹传感器346、焊料单元348以及第一和第二下层(或底部填充层) 344和350。

传感器基板340可以包括第一表面340A和第二表面340B。传感器基板 340的第一表面340A是面向基板210的表面，而传感器基板340的第二表面 340B是与第一表面340A相对的表面。这里，基板210对应于图3所示的基板210。因此，使用相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。

传感器基板340接收用户指纹的脊和谷之间的电信号差。传感器基板340 可以包括驱动电极和接收电极。然而，本公开不限于此。也就是说，传感器基板340可能不一定包括驱动电极和接收电极。

指纹传感器346可以感测和处理指纹图像。指纹传感器346可以是集成 IC。

图9所示的指纹感测单元230A的指纹传感器316执行图10所示的传感器基板340和指纹传感器346的功能。相比之下，图10所示的传感器基板340 和指纹传感器346可以执行图9所示的指纹传感器316的功能的它们的部分。因此，包括图9所示的指纹感测单元230A的触摸感测装置200可以被称为“集成触摸感测装置”，并且包括图10所示的指纹感测单元230B的触摸感测装置 200可以被称为“可分离触摸感测装置”。

垫342起到将指纹传感器346电连接到传感器基板340的第一表面340A 的作用。为此，垫342可以设置在指纹传感器346和传感器基板340的第一表面340A之间。垫342可以由导电材料制成。然而，本公开不限于垫342的特定材料。

焊料单元348可以设置在传感器基板340的第一表面340A和基板210之间，用于将传感器基板340和基板210电互连。因此，焊料单元348可以由导电材料制成。然而，本公开不限于焊料单元348的特定材料。

第一下层344可以被设置成围绕指纹传感器346和传感器基板340之间的连接部。因此，垫342可以被第一下层344包围，以免受外部影响。

第二下层350可以设置在传感器基板340的第一表面340A和基板210的第一表面210-1之间，以便包围第一下层344、指纹传感器346和焊料单元348。

第一下层344和第二下层350可以由相同的材料或不同的材料制成。第一下层344和第二下层350中的每一个可以通过硬化液体EMC来形成。然而，本公开不限于第一下层344和第二下层350中的每一个的特定材料。此外，可以省略第一下层344或第二下层350中的至少一个。

同时，图9和图10所示的功能层330分别设置在指纹传感器316和346 上。在图9所示的情况下，在成型单元312设置在功能层330和指纹传感器 316之间的状态下，功能层330设置在指纹传感器316上。在图10所示的情况下，功能层330设置在传感器基板340的第二表面340B上。

功能层330可包括底漆层(primer layer)332、颜色层334或钝化层336 中的至少一个。

例如，如图9和图10所示，功能层330可以包括底漆层332、颜色层334 和钝化层336的全部。

或者，与图9和图10中所示的不同，功能层330可以包括钝化层336和底漆层332，但不包括颜色层334。作为另一种选择，功能层330可以包括钝化层336和颜色层334，但不包括底漆层332。作为另一种选择，功能层330 可以包括底漆层332和颜色层334，但不包括钝化层336。作为又一种选择，功能层330可以仅包括底漆层332、颜色层334或钝化层336。功能层330可以省略。

首先，底漆层332用作基底层。底漆层332可以实现为由反射材料制成的涂层，例如银涂层。例如，基底层可以包括粉碎成纳米分子(nanomoles) 的涂料和银(Ag)颗粒。基底层可以在指纹感测单元230A或230B上反射光，使得指纹感测单元230A或230B的颜色不暴露于外部。

例如，参照图9，基底层可以防止成型单元312的颜色暴露于外部。这样，基底层可以提高成型单元312的隐蔽性。此外，基底层可以防止可能由于制造成型单元312时的模具变化而偶尔出现的削片压痕可见，从而提供隐藏削片压痕缺陷的效果。

此外，底漆层332可用作一种有助于稳定施加颜色层334的粘合剂。

颜色层334可以设置在钝化层336和底漆层332之间。在功能层330不包括底漆层332的情况下，在图9所示的情况下，颜色层334可以设置在钝化层336和成型单元312之间，并且在图10所示的情况下可以设置在钝化层 336和传感器基板340之间。

颜色层334用于使触摸感测装置200的颜色与触摸感测装置200的周围相同或相似。例如，参照图9，由于成型单元312的颜色通常是黑色，所以颜色层334可以用来再现黑色以外的颜色，以便隐藏成型单元312。

颜色层334可包括粉碎成纳米分子的涂料和有色颜料。构成颜色层334 的粉碎成纳米分子的涂料可以是与构成底漆层332的粉碎成纳米分子的硅涂料相同的材料，并且可以是硅基材料。然而，本公开不限于此。通过将粉碎成纳米分子的涂料与具有纳米尺寸的有色颜料混合，可以赋予颜色层334颜色，由此颜色层可以具有颜色。这里，有色颜料可以包括二氧化钛(TiO₂)或二氧化镍(NiO₂)中的至少一种。然而，本公开不限于此。可以考虑要在颜色层334中实现的颜色来适当地选择有色颜料。

钝化层336设置在颜色层334上，并且可以根据其要实现的纹理以各种形式实现。例如，发线(hair lines)可以被图案化在钝化层336上。发线可以是细实线，并且可以以预定间隔图案化。此外，钝化层336可以具有各种其它图案。

此外，在涂覆钝化层336时，可以进一步添加单独的材料，例如珍珠材料，使得钝化层具有纹理。

钝化层336可使用紫外光(UV)固化涂料形成。UV固化涂料是利用UV 而不是热固性固化的涂料，UV固化涂料包括作为主要成分的树脂或低聚物、 UV固化单体(主要是丙烯酸)、光引发剂和其他添加剂。这里，光引发剂使涂料在接收紫外线时聚合。在添加涂料的情况下，UV固化涂料难以透射UV。因此，在大多数情况下，使用透明的紫外光固化涂料。仅添加涂料用于非常薄的涂布(painting)。由于UV固化涂料在短时间内固化，所以UV固化涂料在各方面都比较经济，而且在低温下可固化。另外，由于UV固化涂料被控制在比室温高约10℃的温度，所以UV固化涂料适合于耐热性低的产品，并且表现出高硬度和优良的耐摩擦性(friction resistance)。可以使用不含溶剂的 UV固化涂料和含有溶剂的UV固化涂料。由于UV固化涂料非常有光泽，所以UV固化涂料适用于平板涂布(plate painting)。

此外，功能层330可以具有涂层形式。然而，本公开不限于功能层的特定形式。

同时，尽管未示出，但是指纹触摸的触摸感测装置200的部分可以具有类似于手指形状的凹形形状。如上所述，在指纹触摸的触摸感测装置的部分具有凹形形状的情况下，增加了指纹触摸的触摸感测装置的部分的面积，由此可以获得关于指纹图像的更大量的数据。例如，在省略功能层330的情况下，成型单元312的上表面可以具有凹形形状，由此，成型单元的上表面与手指接触的面积增加。或者，在不省略功能层330的情况下，功能层330可以具有凹形形状，或者功能层330和成型单元312两者都可以具有凹形形状。然而，本公开不限于功能层330和成型单元312的特定形状。

此外，在实施例中，如图9所示，指纹传感器316可以通过导线318电连接到基板210。然而，本公开不限于此。也就是说，指纹传感器316可以使用各种方法电连接到基板210，而不使用导线318。在另一个实施例中，如图 10所示，指纹传感器346可以通过焊料单元348电连接到基板210。然而，本公开不限于指纹传感器316或346电连接到基板210的具体形式。

同时，触摸控制器260控制触摸感测装置200的操作。例如，触摸控制器260可以执行控制，使得触摸感测装置200从睡眠状态切换到操作状态，或者使得触摸感测装置200从操作状态切换到睡眠状态。

这里，睡眠状态是使触摸感测装置200的电力消耗最小化的状态。例如，睡眠状态可以是不向基板210或指纹感测单元230供应电力的状态。在睡眠状态下，可以向触摸控制器260提供预定量的电力。其原因是，必须向触摸控制器260提供预定量的电力，以便确定是否需要从睡眠状态切换到操作状态。

此外，操作状态是比睡眠状态消耗更多的电力的状态。操作状态可以是向基板210和指纹感测单元230供应电力并且触摸感测装置处于待机直到指纹触摸指纹感测单元230的状态。

触摸控制器260确定接触部220-1是否接触接触垫242和244的暴露的其他部分(即开口OP1至OP8)中的接触垫240(242和244)，由此接触垫242 和244彼此电连接。在第一接触垫242和第二接触垫244通过接触部220-1 彼此电连接的情况下，触摸控制器260可以执行控制，使得触摸感测装置200 从睡眠状态切换到操作状态。

图11是示出根据实施例的触摸感测装置200的操作的框图。触摸感测装置包括电源单元280、开关282、基板210和触摸控制器260。为了便于描述，除了触摸控制器260，在图11中省略了设置在基板210的第一表面210-1和第二表面210-2上的元件220、230、240、250、272和274。

电源单元280用于供应电力。在图11中，触摸感测装置200被示为包括电源单元280。然而，本公开不限于此。也就是说，在另一个实施例中，触摸感测装置200可以不包括电源单元280。在这种情况下，电源单元280可以包括在电子设备1000中，以便向触摸感测装置200供应电力。

开关282设置在电源单元280和基板210之间，并且响应于从触摸控制器260输出的控制信号CS执行切换操作。当执行从睡眠状态切换到操作状态时，触摸控制器260生成控制信号CS。例如，开关282可以在第一逻辑电平接通，以从电源单元280向基板210供应电力，并且可以在第二逻辑电平关断，以中断从电源单元280向基板210的电力供应。为此，当执行从睡眠状态切换到操作状态时，触摸控制器260可以输出第一逻辑电平的控制信号CS，并且当执行从操作状态切换到睡眠状态时，触摸控制器260可以输出第二逻辑电平的控制信号CS。

同时，边框220、指纹感测单元230、接触垫240和连接单元250可以设置在基板210的第一表面210-1上，并且触摸控制器260可以设置在基板210 的第二表面210-2上。此外，各种无源元件274，例如电阻器、电感器或电容器，可以进一步设置在基板210的第二表面210-2上。此外，将基板210连接到外部设备的接触部272可以进一步设置在基板210的第二表面210-2上。

此外，边框220、指纹感测单元230、接触垫240、连接单元250和触摸控制器260可以被模块化或不被模块化。

如图2所示，非模块化触摸感测装置200可以包括在移动电子设备1000 中，而与图2中所示不同，模块化触摸感测装置200可以包括在非移动电子设备中。

在触摸感测装置200未被模块化的情况下，图3所示的触摸控制器260 可以对应于电子设备1000的主控制器(未示出)，或者可以包括在主控制器中。这里，主控制器可以用于控制包括触摸感测装置200的电子设备1000。

以下，将参照附图描述根据实施例的触摸感测装置200的制造方法。

图12a至图12d是示出根据实施例的触摸感测装置200的制造方法的过程截面图。

首先，如图12a所示，触摸控制器260、连接器272和无源元件274可以使用表面安装技术(SMT)安装在基板210的第二表面210-2上。随后，进行回流工艺。这里，回流工艺可以是从焊膏中除去有机物质以硬化焊料的工艺。

随后，如图12b所示，使用表面安装技术将指纹感测单元230安装在基板210的第一表面210-1上。随后，进行回流工艺。

此时，如图12c和图4所示，在指纹感测单元230周围形成多个接触垫 240(242和244)，并且如图6a至图6c所示，在边框区域BA中形成诸如双面胶带的连接单元250(250A1至250A4、250B和250C)。

随后，如图12d所示，使用双面胶带250将边框220固定到基板210的第一表面210-1上。

在制造图1所示的传统触摸感测装置时，指纹传感器20设置在基板10 上，边框30使用表面安装技术安装在基板10上，并且进行回流工艺。其结果是，边框30与基板10之间的粘合性变差。

相比之下，在制造根据实施例的触摸感测装置200时，指纹感测单元230 被安装在基板210的第一表面210-1上，进行回流工艺，并且使用双面胶带 250将边框220粘接到基板210上。其结果是，可以降低缺陷率。

此外，在图1所示的传统触摸感测装置中，需要开关50和后盖60来实现执行从睡眠状态切换到操作状态的唤醒功能。

相比之下，在根据本实施例的触摸感测装置200中，唤醒功能由边框220、垫240和连接单元250执行，因此不需要单独的开关50或后盖60。因此，根据本实施例的能够执行唤醒功能的触摸感测装置的结构比传统的触摸感测装置的结构更简单。

尽管实施例已经参照其多个说明性实施例进行了描述，但是应该理解，这些实施例是说明性的而非限制性的，并且本领域技术人员可以设计将落入实施例的本质方面内的许多其他修改和应用。例如，各种变化和修改在实施例的具体构成元件中是可能的。此外，应当理解，与这些变化和修改相关的差异落入本公开所附权利要求所限定的精神和范围内。

各种实施例已在实施本实用新型的最佳模式中得以描述。

工业适用性

根据实施例的触摸感测装置可以用于需要用户认证、注册、批准或安全性的各个领域，电子设备可以用作诸如手机、智能电话、个人数字助理、便携式多媒体播放器、笔记本电脑或平板个人电脑的便携式终端或者用作非便携式终端。

Claims (20)

1.一种触摸感测装置，包括：

基板；

边框，所述边框设置在所述基板上用于限定感测区域，所述边框具有表现出导电性的接触部；

指纹感测单元，所述指纹感测单元设置在所述基板上的所述感测区域中；

多个接触垫，所述多个接触垫设置在所述基板上，以便在面对所述接触部的同时彼此电气间隔开；

连接单元，所述连接单元设置在所述边框和所述接触垫之间，以便覆盖所述接触垫的每一个的一部分并且暴露所述接触垫的每一个的其他部分，所述连接单元被配置为使得当所述边框被按压时，所述边框的接触部接触所述接触垫的暴露的其他部分，以允许所述暴露的其他部分彼此电连接，所述连接单元表现出弹性和绝缘性；以及

触摸控制器，所述触摸控制器用于执行控制，使得当所述接触垫的暴露的其他部分彼此电连接时，所述触摸感测装置从睡眠状态切换到操作状态。

2.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述接触部包括所述边框的下表面。

3.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述连接单元包括用于将所述边框粘接到所述基板的绝缘双面粘合构件。

4.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述连接单元具有0.5mm至3mm的厚度。

5.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述接触垫包括：

第一接触垫，所述第一接触垫设置在所述基板上，所述第一接触垫具有环形平面形状；以及

第二接触垫，所述第二接触垫设置在所述第一接触垫的外侧，所述第二接触垫具有环形平面形状。

6.根据权利要求5所述的触摸感测装置，其中，所述第一接触垫和所述第二接触垫具有相同的中心。

7.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述接触垫的暴露的其他部分的数量是多个，并且所述暴露的其他部分在平面上彼此对称。

8.根据权利要求7所述的触摸感测装置，其中，所述暴露的其他部分的宽度如下：

0.1W≤WS≤0.7W

其中，W表示其中设置有所述连接单元的连接区域的宽度，WS表示所述暴露的其他部分的宽度。

9.根据权利要求5所述的触摸感测装置，还包括：

电源单元，所述电源单元供应电力；以及

开关，所述开关设置在所述电源单元和所述基板之间，所述开关用于响应于控制信号执行切换，

其中，当执行从所述睡眠状态到所述操作状态的切换时，所述触摸控制器生成所述控制信号。

10.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫和所述连接单元设置在所述基板的第一表面上，并且所述触摸控制器设置在所述基板的与所述第一表面相对的第二表面上。

11.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫、所述连接单元和所述触摸控制器被模块化。

12.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述边框包括：

与所述指纹感测单元相对的下部；以及

从所述下部延伸的上部，所述上部面向所述指纹感测单元的上表面上方的空间，并且

其中，所述上部具有向所述感测区域突出的截面形状。

13.根据权利要求12所述的触摸感测装置，其中，所述边框的上部的突起与所述指纹感测单元的上表面在按压方向上彼此间隔开第一距离，并且所述边框的接触部与所述接触垫在按压方向上彼此间隔开第二距离。

14.根据权利要求13所述的触摸感测装置，其中，所述第一距离和所述第二距离彼此相等。

15.一种触摸感测装置，包括：

基板；

边框，所述边框设置在所述基板上用于限定感测区域；

指纹感测单元，所述指纹感测单元设置在所述基板上的所述感测区域中；

多个接触垫，所述多个接触垫设置在所述基板上以便彼此电气间隔开；以及

双面粘合构件，所述双面粘合构件设置在所述边框与设置有所述接触垫的所述基板之间，用于将所述边框粘接到所述基板上。

16.根据权利要求15所述的触摸感测装置，其中，所述双面粘合构件表现出绝缘性和弹性。

17.根据权利要求15所述的触摸感测装置，还包括触摸控制器，所述触摸控制器确定所述接触垫是否彼此电连接，并响应于确定的结果控制所述触摸感测装置的操作。

18.根据权利要求17所述的触摸感测装置，

其中，所述基板包括：

第一表面；以及

第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对，

其中，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫和所述双面粘合构件设置在所述基板的第一表面上，并且

其中，所述触摸控制器设置在所述基板的第二表面上。

19.根据权利要求17所述的触摸感测装置，其中，所述边框、所述指纹感测单元、所述接触垫、所述双面粘合构件和所述触摸控制器不是模块化的。

20.一种电子设备，包括：

根据权利要求1至19中任一项所述的触摸感测装置；以及

主控制器，所述主控制器用于控制所述触摸感测装置，

其中，所述主控制器包括所述触摸控制器。