指纹模组及电子设备
技术领域
本实用新型涉及指纹传感技术领域,特别涉及一种指纹模组及电子设备。
背景技术
超声波指纹识别技术是利用超声波进行指纹识别的。超声波指纹识别技术可以对指纹进行深入的分析采样,甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的三维特征,因此利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异,就可以区分指纹嵴与指纹峪所在的位置。而且超声波具有穿透材料的能力,且随材料的不同产生大小不同的回波,从而在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作,甚至可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石等设备进行识别。因此,超声波指纹识别技术越来越受到人们的重视。
然而,在传统工艺中,指纹模组的组装通常需要两次按压粘结工艺形成,两次粘结按压工艺会使得指纹模组的导电层与电路板的连接性能较差,进而导致指纹模组的性能较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种指纹模组及电子设备,仅需一次按压粘结工艺即可进行组装,操作简单,且不会产生较大间隙,具备优良性能。
本申请所述指纹模组包括TFT基板、压电层、导电层和电路板,所述TFT 基板包括承载区和延伸区,所述压电层和所述导电层依次层叠设置在所述承载区上,所述延伸区包括容置区和与所述容置区相邻的包围区,所述容置区内设置有金属管脚,所述导电层靠近所述包围区的一端设置有凸形结构,所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板上表面方向的投影落入所述包围区内,所述电路板的一端对应所述延伸区设置,所述电路板包括与所述包围区相对应的金手指,以及与所述容置区相对应的电连接件,所述凸形结构与所述金手指电连接,所述金属管脚与所述电连接件电连接。
本申请所述指纹模组,由于所述导电层包括所述凸形结构,所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板上表面方向的投影落入所述包围区内,在进行按压粘结工艺时,仅需一次按压粘结,即可使得所述凸形结构与所述金手指电连接且所述金属管脚与所述电连接件电连接,简化了操作流程,且使得所述导电层与所述电路板之间不会产生较大间隙,保持了优良性能。
其中,所述电路板的所述电连接件与所述金属管脚通过导电胶电连接,所述电路板的所述金手指与所述凸形结构通过所述导电胶电连接。所述导电胶的存在,能够使得所述电连接件与所述金属管脚电连接,所述金手指与所述凸形结构电连接,且所述导电胶的固化作用能够更好的维持指纹模组的结构稳定。
其中,所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板靠近所述压电层的表面方向的投影延伸至所述延伸区的第一边缘,所述第一边缘为所述延伸区沿第一方向上的边缘,在所述TFT基板靠近所述压电层的表面内,所述第一方向与所述承载区至所述延伸区的方向垂直。所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板上表面方向的投影延伸至所述延伸区的第一边缘,使得所述凸形结构的面积更大,更有利于与所述电路板的所述金手指电连接。
其中,所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板靠近所述压电层的表面方向的投影延伸至所述延伸区的第二边缘,所述第二边缘为所述延伸区沿第二方向上的边缘,在TFT基板靠近所述压电层的表面所在的平面内,所述第二方向为所述承载区至所述延伸区的方向。所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板上表面方向的投影延伸至所述延伸区的第二边缘,使得所述凸形结构的面积更大,更有利于与所述电路板的所述金手指电连接。
其中,所述凸形结构沿垂直于所述TFT基板靠近所述压电层的表面方向的投影同时延伸至所述延伸区的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘为所述延伸区沿第一方向上的边缘,在所述TFT基板靠近所述压电层的表面内,所述第一方向与所述承载区至所述延伸区的方向垂直,所述第二边缘为所述延伸区沿第二方向上的边缘,在TFT基板靠近所述压电层的表面所在的平面内,所述第二方向为所述承载区至所述延伸区的方向。在上述结构下,所述凸形结构的面积更大,更有利于与所述电路板的所述金手指电连接。
其中,所述凸形结构为环形,环形的所述凸形结构设有镂空区域,所述镂空区域沿垂直于所述TFT基板上表面方向的投影覆盖所述容置区。所述凸形结构设计为环形,使得所述凸形结构的面积更大,更有利于与所述电路板的所述金手指电连接。
其中,所述导电层背离所述压电层方向设置有固态胶膜,所述固态胶膜贴合在所述导电层上,用于保护所述导电层。所述固态胶膜的存在有利于保护所述导电层,防止导电层氧化失效。
其中,所述导电层包括第一导电层和第二导电层,在所述承载区至所述延伸区的方向上,所述第二导电层覆盖所述压电层的距离小于所述第一导电层覆盖所述压电层的距离,所述凸形结构由所述第一导电层延伸形成。
所述导电层通过所述导电胶膜与所述金手指电连接时,导电层不宜过厚,当导电层较厚时,所述导电胶膜的导电粒子会陷在导电层中,无法被压破,从而使得所述导电层与所述金手指之间可能形成开路,所述第二导电层覆盖所述压电层的距离小于所述第一导电层覆盖所述压电层的距离,使得位于按压粘结处的第一导电层的厚度适宜,且导电层的整体厚度保持不变,满足整体结构需要。
其中,所述导电胶膜包括异方性导电胶膜。所述异方性导电胶膜兼具单向导电和胶合固定的功能,能形成垂直导通、横向绝缘的稳定结构,既能保证所述电连接件与所述金属管脚、所述金手指与所述凸形结构导通,又能避免相邻两电极间导通短路。
本申请所述电子设备,包括任一项本申请所述的指纹模组。使用本申请所述电子设备进行指纹识别时,由于所述指纹模组仅需一次按压粘结工艺即可进行组装,组装操作简单,且电路板与导电层之间不会产生较大间隙,具备优良性能,所述电子设备的指纹识别准确性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统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实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统指纹模组的结构示意图。
图2是图1所示传统指纹模组中TFT基板与导电层的俯视图。
图3是图1所示传统指纹模组中导电层与金手指的连接部位在一种情况下的局部示意图。
图4是图1所示传统指纹模组中导电层与金手指的连接部位在另一种情况下的局部示意图。
图5是本申请实施例提供的一种指纹模组的结构示意图。
图6是图5所示指纹模组中TFT基板与导电层的俯视图。
图7是图5所示指纹模组中导电层与金手指的连接部位的局部示意图。
图8是图5所示指纹模组在一种实施方式下的结构示意图。
图9是图5所示指纹模组在另一种实施方式下的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
请一并参阅图1和图2,图1是传统指纹模组200的结构示意图。
图2是图1所示传统指纹模组200中TFT基板10与导电层20的俯视图。
在传统的工艺中,通常采用两次按压粘结的工艺来组装传统指纹模组200,在第一次按压粘结处103填充液态导电胶,通过按压电路板30和/或TFT基板 10,液态导电胶固化形成导电胶膜,导电胶膜使得TFT基板10的金属管脚11 与电路板30的电连接件32电连接,而且由于液态导电胶的流动性,在经过第一次按压粘结工艺后,液态的导电胶会因为挤压作用流动至第二次按压粘结处 104,再通过第二次按压粘结工艺(按压电路板30和/或TFT基板10),导电胶再次固化形成导电胶膜,导电胶膜使得导电层20与电路板30的金手指31电连接,从而满足指纹识别功能需求。然而,由于导电胶的固化速率较快,在第二次按压粘结之前,流动至第二次按压粘结处104的液态导电胶会提前固结,提前固结的导电胶在第二次按压粘结工艺时无法迅速排出,堆积在导电层20与电路板30之间,导电层20与电路板30呈拱形结构或两者之间形成较大间隙,传统的两次按压粘结工艺组装的传统指纹模组200性能较差。
请一并参阅图3和图4,图3是图1所示传统指纹模组200中导电层20与金手指31的连接部位在一种情况下的局部示意图。
图4是图1所示传统指纹模组200中导电层20与金手指31的连接部位在另一种情况下的局部示意图。
在经过第一次按压粘结工艺后,由于导电胶的固化速率较快,在导电胶因挤压作用流动至第二次按压粘结处104时,导电胶已达到较高程度的固化,流动性变差,在进行第二次按压粘结工艺时,导电胶膜不会迅速排出,而是堆叠在第二次按压粘结处104,导致导电层20与电路板30的金手指31之间形成较大的间隙,或者,导电层20与电路板30的金手指31之间呈拱形状态,上述两种情况均会使得传统指纹模组200的性能变差。
需要说明的是,第一次按压粘结处103对应TFT基板10的金属管脚11与电路板30的电连接件32相连接的部位,第二次按压粘结处104对应导电层20 与电路板30的金手指31相连接的部位。
请一并参阅图5、图6和图7,图5是本申请实施例提供的一种指纹模组100 的结构示意图。
图6是图5所示指纹模组100中TFT基板10与导电层20的俯视图。
图7是图5所示指纹模组100中导电层20与金手指31的连接部位的局部示意图。
本申请实施例提供的指纹模组100包括TFT基板10、压电层40、导电层 20和电路板30,TFT基板10包括承载区101和延伸区102,压电层40和导电层20依次层叠设置在承载区101上,延伸区102包括容置区1021和与容置区 1021相邻的包围区1022,容置区1021内设置有金属管脚11,导电层20靠近包围区1022的一端设置有凸形结构211,凸形结构211沿垂直于TFT基板10上表面方向的投影落入包围区1022内,电路板30的一端对应延伸区102设置,电路板30包括与包围区1022相对应的金手指31,以及与容置区1021相对应的电连接件32,凸形结构211与金手指31电连接,金属管脚11与电连接件32电连接。
在组装本申请实施例提供的指纹模组100时,由于导电层20包括凸形结构 211,且凸形结构211沿垂直于TFT基板10上表面方向的投影落入包围区1022 内,电路板30包括朝向包围区1022的金手指31与朝向容置区1021的电连接件32,因此,导电层20的凸形结构211、金手指31、金属管脚11与电连接件 32均位于第一次按压粘结处103,从而仅需通过一次按压粘结工艺,即可同时将凸形结构211与金手指31电连接,金属管脚11与电连接件32电连接,简化了组装操作。
同时,由于仅需一次按压粘结工艺即可完成组装,避免了因两次按压粘结工艺导致导电层20与电路板30的金手指31之间形成较大间隙或两者呈拱形结构,进而避免了指纹模组100的准确性下降,即本申请实施例提供的指纹模组 100具有优良的性能。
其中,TFT基板10的承载区101主要用于承载指纹模组100的其他必要部件,如导电层20和压电层40,TFT基板10的延伸区102划分有容置区1021和包围区1022,其中TFT基板10的金属管脚11设置在容置区1021内,包围区 1022与金属管脚11所在的容置区1021相邻,其中,包围1022容置区1021相邻的情况存在多种,包围区可以完全包围容置区,包围区也可以部分包围容置区。需要说明的是,在进行按压粘结工艺时,通常将导电胶涂抹在TFT基板10的延伸区102内,并覆盖容置区1021和部分包围区1022,以便于实现相应的电连接。
其中,电路板30的电连接件32与金属管脚11通过导电胶电连接,电路板 30的金手指31与凸形结构211通过导电胶电连接。使用导电胶进行连接,可以保证电路板30的电连接件32与TFT基板10的金属管脚11之间,以及电路板 30的金手指31与凸形结构211之间处于导通状态,且由于导电胶的固化作用,在导电胶固化后,会起到一定的支撑和保护作用,维持了本申请所述指纹模组 100的结构稳定性,在本申请实施例所述的指纹模组100中,导电胶采用异方性导电胶,异方性导电胶相较于传统的导电胶来说,还具有垂直导通、横向绝缘的特点,即在使用异方性导电胶进行电连接时,不仅能使所需导通的部件之间电连接,还能避免相邻的两电极间导通短路。需要说明的是,所使用的导电胶不仅限于异方性导电胶,可以为其他任意功能相同的导电胶。
其中,电路板30的一端对应TFT基板10的延伸区102设置,电路板30上设置有电连接件32和金手指31,电连接件32和金手指31均设置在电路板30 朝向TFT基板10的一面上,且均对应延伸区102的位置,可以理解的是,电连接件32设置在对应容置区1021的位置,以便于与TFT基板10上的金属管脚11电连接,金手指31设置在对应包围区1022的位置,以便于与凸形结构211 电连接,其中,金手指31由众多金黄色的导电触片组成,其表面镀金,从而具有较强的抗氧化性和传导性能。
其中,压电层40设置在TFT基板10的承载区101上,并且位于导电层20 与TFT基板10之间。其中,压电层40由压电材料构成,压电材料包括但不限于铁电高分子聚合物,压电层40的作用在于可以利用压电效应发射和接收超声波。在本申请所述指纹模组100中,需要发射超声波时,电路板30向导电层20 输出高频电信号,导电层20在被施加高频电信号后,可以激发压电层40发射超声波,压电层40发射的超声波穿过阻隔物后,传播至接触对象并反射回来,压电层40接收反射回来的超声波并将其转换为电信号,并将转换的电信号传递至TFT基板10,TFT基板10将该电信号经过相应的处理(例如放大)后发送至电路板30,从而完成指纹识别功能。
其中,导电层20设置在压电层40和电路板30之间,导电层20包括有凸形结构211,凸形结构211延伸至TFT基板10的延伸区102,具体的,凸形结构沿垂直于TFT基板10上表面方向的投影落入包围区1022内,以便于与电路板30的金手指31电连接,且凸形结构211在与电路板30的金手指31电连接的同时,能避免与TFT基板10的金属管脚11导通,金属管脚11与凸形结构 211不导通,TFT本身也就不会形成一个回路,进而也就不会影响指纹模组100 的性能。其中,导电层20由导电材料制成,导电材料包括但不限于银,进一步的,导电材料可以选择粒径较小的银浆,从而减小银浆边缘的锯齿现象和粗糙度,进而提高导电层20传导超声波的性能。
在一种实施方式中,在导电层20背离压电层40方向设置有固态胶膜50,固态胶膜50贴合在导电层20上,固态胶膜50的存在可用于保护导电层20,其覆盖在导电层20上可防止导电层20的氧化,进而防止因导电层20的氧化而导致的指纹模组100的性能变差,具体的,固态胶膜50为DAF层。可以理解的是,固态胶膜的存在还可以用于超声波匹配来提高穿透效果,固态胶膜50设置在导电层20与电路板30之间还能维持导电层20表面的光滑,避免导电层20 因表面凹凸不均而造成超声波影像不良的现象。
在一种实施方式中,导电层20包括第一导电层21和第二导电层22,在沿承载区101至延伸区102的方向上,第二导电层22覆盖压电层40的距离小于所述第一导电层21覆盖所述压电层40的距离,凸形结构211由第一导电层21 延伸形成。需要说明的是,导电层20与金手指31通过导电胶膜电连接,而在其电连接的部位(即对应延伸区102),导电层20不宜过厚,若在电连接处导电层20的厚度较厚,导电胶膜的导电粒子会陷在导电层20中,导电粒子无法被压破,也就无法使得导电层20与金手指31之间导通,进而形成开路,影响指纹模组100的功能。同时,由于结构需要,承载区101对应的导电层20厚度不宜过薄,因此,将导电层20划分为层叠设置的第一导电层21和第二导电层 22,其中,第一导电层21和第二导电层22共同组成的导电层20厚度较厚,能够满足结构需要。同时,在沿承载区101至延伸区102的方向上,第二导电层 22相较于第一导电层21内缩,凸形结构211由第一导电层21延伸形成,即与金手指31进行电连接的部位仅为第一导电层21的凸形结构211,厚度较薄,不会使导电粒子陷入,进而满足功能需求。
在一种实施方式中,凸形结构211沿垂直于TFT基板10靠近压电层40的表面方向的投影延伸至延伸区102的第一边缘,第一边缘为延伸区102沿第一方向上的边缘,在TFT基板10靠近压电层40的表面内,第一方向与承载区101 至延伸区102的方向垂直。当凸形结构211沿垂直于TFT基板10靠近压电层 40的表面方向的投影延伸至延伸区102的第一边缘时,凸形结构211的面积更大,更有利于与电路板30的金手指31电连接。
在一种实施方式中,凸形结构211沿垂直于TFT基板10靠近压电层40的表面方向的投影延伸至延伸区102的第二边缘,第二边缘为延伸区102沿第二方向上的边缘,在TFT基板10靠近压电层40的表面所在的平面内,第二方向为承载区101至延伸区102的方向。当凸形结构211沿垂直于TFT基板10靠近压电层40的表面方向的投影延伸至延伸区102的第二边缘时,凸形结构211的面积更大,更有利于与所述电路板30的所述金手指31电连接。
在一种实施方式中,凸形结构211沿垂直于TFT基板10靠近压电层40的表面方向的投影同时延伸至所述延伸区102的所述第一边缘和所述第二边缘。在上述结构中,凸形结构211的面积更大,更有利于与电路板30的金手指31 电连接。
需要说明的是,在工艺设计以及生产中,由于受误差或者工艺水平的限制,本申请实施例中的垂直可能不是严格的互相垂直,即本申请实施例提供的指纹模组100中,所述的垂直表示夹角接近90°,但不是90°,但本申请实施例提供的指纹模组100中因工艺所带来的垂直误差对于本领域的技术人员来说应该是能够接受的,且不影响本实用新型实施例目的的实现。
可以理解的是,在沿承载区101至延伸区102的方向上,凸形结构211延伸的距离范围为0.5mm~1.5mm。当凸形结构211延伸的距离位于0.5mm~1.5mm 范围内时,能够确保通过一次按压粘结,凸形结构211即可与金手指31电连接,且凸形结构211长度不会超过TFT基板10外边缘,从而不会造成所述指纹模组 100结构不稳定。
请一并参阅图8,图8是图5所示指纹模组100在一种实施方式下的结构示意图。
在一种实施方式中,导电层20的凸形结构211为环形,环形的凸形结构211 设有镂空区域,镂空区域沿垂直于TFT基板10上表面方向的投影覆盖容置区 1021。将凸形结构211进一步设计为环形结构,有利于增加凸形结构211的覆盖面积,也就更有利于凸形结构211与电路板30的金手指31之间进行电连接,而在环形的凸形结构211中间设置镂空区的目的在于,通过镂空区将TFT基板 10上的容置区1021露出,也就是使得凸形结构211不覆盖在TFT基板10的金属管脚11上,进而使得凸形结构211能够避免与金属管脚11电连接,即避免TFT基板10本身形成回路,保证了本申请所述指纹模组100能够正常工作。
请一并参阅图9,图9是图5所示指纹模组100在另一种实施方式下的结构示意图。
在一种实施方式中,指纹模组100还包括盖板60,盖板60主要起到保护指纹模组100其他部件的作用,盖板60可以设置在靠近TFT基板10一侧,也可以设置在靠近电路板30一侧,在此不限定盖板60的具体连接位置,盖板60覆盖于指纹模组100的其他部件上,从而起到保护的作用,从而提高本申请所述指纹模组100的可靠性,盖板60的顶面朝向接触对象,如用户的手指,且盖板 60由可被超声波穿透的材料制成,如玻璃、金属材料或复合材料等,以便于超声波能够穿透盖板60传播至接触对象,同时反射回的超声波能够穿透盖板60到达压电层40。
本申请实施例提供的指纹模组100,由于导电层20包括凸形结构211,凸形结构211沿垂直于TFT基板10上表面方向的投影落入包围区1022内,在进行按压粘结工艺时,仅需一次按压粘结,即可使得凸形结构211与金手指31电连接且金属管脚11与电连接件32电连接,简化了操作流程,且使得导电层20 与电路板30之间不会产生较大间隙,保持了优良性能。
本申请实施例提供一种电子设备,包括但不仅限于计算机、平板电脑、个人数字助理、手机等,电子设备包括上述实施方式提供的指纹模组100,需要说明的是,本实施例提供的电子设备中的指纹模组100与上述实施方式中指纹模组100的工作原理相同,在此不再进行赘述。
使用本申请实施例提供的电子设备进行指纹识别时,由于所述指纹模组100 仅需一次按压粘结工艺即可进行组装,组装操作简单,且不会产生较大间隙,具备优良性能,所述电子设备的指纹识别准确性更高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简介,未对上述实施例中的各个技术特征所以可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,可应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型的保护范围应以所复权利要求为准。