TW201842464A - 指紋識別裝置及電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種指紋識別裝置，其包括指紋識別模組和固設於該指紋識別模組上的補強板，該指紋識別模組用於發送超音波和接收超音波，該補強板與該指紋識別模組之間設置一空氣間隙層。本發明還提供應用該指紋識別裝置的電子裝置。本發明的指紋識別裝置和電子裝置可有效解決補強板導致指紋識別信號降低的問題。

Description

指紋識別裝置及電子裝置
本發明涉及一種指紋識別裝置及具有該指紋識別裝置的電子裝置。
近年來，智慧手機、平板電腦等電子裝置常利用指紋識別裝置實現資料保護、身份認證及程式控制等功能。指紋識別裝置可分為光學式、電容式、音波式等。其中，音波式指紋識別裝置因其不易受環境溫度、濕度的影響，且具有壽命長、解析度高等優點而廣被應用。
利用音波式指紋識別裝置進行指紋偵測時，手指放置在音波式指紋識別裝置的偵測表面，發送至手指的超音波部分被吸收，另一部分被反射。由於手指指紋穀與脊處的介質分別為空氣及手指表皮，對超音波的吸收率及反射率不同，因而可利用該差異產生對應指紋穀和脊的系列電信號，最終形成對應指紋形狀的圖像。
習知的指紋識別裝置通常包括一蓋板及藉由膠材貼合於該蓋板上的指紋識別模組，為防止用戶在指紋區的操作因個人習慣施加不同力量而降低該指紋識別模組與該蓋板的貼合強度，通常會在該指紋識別模組遠離該蓋板的一側貼合一補強板，用來提升該指紋識別模組與該蓋板的整體貼合強度。然而，該補強板與該指紋識別模組直接貼合會導致指紋識別信號大大降低。
有鑑於此，有必要提供一種指紋識別裝置，該指紋識別裝置具有較強的指紋識別信號。
一種指紋識別裝置，其包括指紋識別模組和固設於該指紋識別模組上的補強板，該指紋識別模組用於發送超音波和接收超音波，該補強板與該指紋識別模組之間設置一空氣間隙層。
本發明還提供一種應用該指紋識別裝置的電子裝置。
相較於習知技術，本發明在補強板與指紋識別模組之間設置有空氣間隙層，利用該空氣間隙層，該指紋識別模組發送的超音波信號朝向該補強板方向傳輸的部分得以被該空氣間隙層反射回，從而提升了該指紋識別裝置和電子裝置超音波信號的有效強度。
圖1為本發明一較佳實施例的電子裝置100的示意圖，本實施例中，該電子裝置100為智慧手機，其它實施例中，該電子裝置100還可為平板電腦、個人數位助理、導航儀等。該電子裝置100包括一前蓋110，該前蓋110具有一用於顯示畫面的顯示區111及圍繞該顯示區111的非顯示區112。該指紋識別裝置20嵌設於該前蓋110的非顯示區112。在其它實施例中，該指紋識別裝置10也可以設置於電子裝置100的任意位置。
請一併參閱圖2，圖2為圖1中指紋識別裝置20沿剖面線II-II方向的剖面示意圖。該指紋識別裝置20包括依次層疊的一蓋板25、一指紋識別模組21及一補強板22。該蓋板25嵌設於該前蓋110的非顯示區112，該蓋板25具有一外露的表面，即指紋識別面251，該指紋識別面251為該指紋識別裝置20進行指紋識別時的手指觸摸面。且該蓋板25的指紋識別面251與該前蓋110相平齊。該指紋識別模組21藉由黏膠200與該蓋板25貼合，該補強板22與該指紋識別模組21之間設置一空氣間隙層210，即，該空氣間隙層210位於該指紋識別模組21遠離該指紋識別面251的一側。該空氣間隙層210有多種實現方式，在本實施例中，該補強板22與該指紋識別模組21之間設置一中空的支撐框23，該支撐框23的中空部分形成該空氣間隙層210。即，該支撐框23設置在該補強板22與該指紋識別模組21的鄰近周緣處，該空氣間隙層210被所述支撐框23所圍繞。該支撐框23藉由黏膠200與該指紋識別模組21貼合。在本實施例中，該黏膠200僅僅設置在該指紋識別模組21被該支撐框23覆蓋的區域，為一口字型膠。在其它實施例中，該黏膠200還可覆蓋該指紋識別模組21未被該支撐框23覆蓋的區域，此時空氣間隙層210位於該黏膠200與該補強板22之間。該指紋識別裝置20還包括一軟性印刷電路板24（Flexible Printed Circuit, FPC），該軟性印刷電路板24的一端與該指紋識別模組21進行電連接從而實現電信號的傳輸，另一端延伸與該補強板22的一側貼合從而與蓋板25、指紋識別模組21及補強板22層疊設置，且軟性印刷電路板24藉由膠材與該指紋識別模組21、支撐框23及補強板22固定。在本實施例中，該支撐框23設置於該補強板22靠近該指紋識別模組21的一側，該軟性印刷電路板24的一端與該指紋識別模組21進行電連接，並藉由黏膠200與該補強板22遠離該指紋識別模組21的一側貼合。
在本實施例中，該指紋識別模組21包括一薄膜電晶體（Thin-film Transistor, TFT）陣列基板213，還包括依次層疊設置於該薄膜電晶體陣列基板213靠近該蓋板25一側的壓電層214及偏置電極層215。該軟性印刷電路板24的一端與該薄膜電晶體陣列基板213設置有該壓電層214的一側藉由異方性導電膜（Anisotropic Conductive Film，ACF）電連接。該指紋識別模組21對該壓電層214實行分時控制，該壓電層214兼具發送超音波信號和接收超音波信號的功能。在超音波發送時段，該壓電層214發送超音波；在超音波接收時段，該壓電層214接收超音波並產生電信號。
具體地，當該指紋識別裝置20工作處於超音波發送階段時，該壓電層214在電場作用下產生振動發射超音波信號，該超音波信號到達該蓋板25的指紋識別面251並經該指紋識別面251反射形成反射信號，此時該指紋識別裝置20處於超音波接收時段，該壓電層接收該反射超音波信號。該指紋識別面251上存在手指觸摸時，指紋脊與指紋穀對超音波的反射率不同，傳輸到該指紋識別面251的超音波在指紋脊與指紋穀處反射的信號有所不同，該壓電層214接收該反射信號產生感應電荷，該薄膜電晶體陣列基板213收集該感應電荷並轉換為電信號，再藉由該軟性印刷電路板24傳遞到外部電路（圖未示）。在本實施例中，該指紋識別裝置20可借助薄膜電晶體陣列基板213上的電極（圖未示）完成超音波信號的發射以及感應電荷的收集。
該蓋板25的材料可以選自玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、藍寶石、聚醚碸樹脂(Polyethersulfone Resin，PES)以及聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)等。
該壓電層214的材料可選自如下物質中的一種或幾種的組合：聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Fluoride, PVDF）、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛(PZT)、鉭鈧酸鉛（PST）、石英及偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物。
該偏置電極層215可以由導電率較好的金屬材料製成，例如，鋁、銅、鎳、金等高導電率材料，還可以由如透明氧化物導電材料(如氧化銦錫、氧化銦鋅)、銀、碳納米管或石墨烯等導電材料製成，但不限於以上材料。
該支撐框23的材料可為樹脂（聚醯亞胺、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、橡膠等）、油墨、金屬等。較佳地，該支撐框23的厚度為0.005mm至10mm之間。
該補強板22的材料可為金屬（鋁、銅、鐵等）、塑膠（PI、 PET、PU等）、塑鋼等。
由於該補強板22與該指紋識別模組21之間設置有空氣間隙層210，該壓電層214發送的超音波信號朝向該補強板22方向傳輸的部分得以被該空氣間隙層210反射回，從而提升了超音波信號的有效強度。
請參閱圖3，圖3為本發明一變更實施例的指紋識別裝置30的剖面示意圖。為方面說明，以下與上述實施例相同的元件採用相同的標號。
該指紋識別裝置30與指紋識別裝置20的結構基本相同，區別僅在於該軟性印刷電路板24的一端與該指紋識別模組21電連接，另一端延伸與該補強板22靠近該指紋識別模組21的一側貼合，從而與蓋板25、指紋識別模組21及補強板22層疊設置。此時，該支撐框23和空氣間隙層210設置於該軟性印刷電路板24靠近該指紋識別模組21的一側。
請參閱圖4，圖4為本發明另一變更實施例的指紋識別裝置40的剖面示意圖。該指紋識別裝置40與指紋識別裝置20的結構基本相同，區別僅在於指紋識別模組21的結構。在本實施例中，該薄膜電晶體陣列基板213的相對兩側分別設置有壓電層，以分別實現發送超音波和接收超音波的功能。具體地，該薄膜電晶體陣列基板213靠近該蓋板25的一側依次層疊設置接收壓電層211和接收電極層212，實現接收超音波信號的功能；該薄膜電晶體陣列基板213遠離該蓋板25的一側依次層疊設置第一發送電極層216、發送壓電層217和第二發送電極層218。此時，優選地，該接收壓電層211的材料為聚偏二氟乙烯，該發送壓電層217的材料為鋯鈦酸鉛。本實施例中，該空氣間隙層210形成在該第二發送電極層218與該補強板22之間。
以上已描述本發明的優選實施例，但本領域技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更與修改。倘若這些變更與修改屬於本發明權利要求極其等同技術範圍，則本發明也意圖包含這些變更與修改。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧前蓋
111‧‧‧顯示區
112‧‧‧非顯示區
20，30，40‧‧‧指紋識別裝置
25‧‧‧蓋板
251‧‧‧指紋識別面
200‧‧‧黏膠
21‧‧‧指紋識別模組
213‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
214‧‧‧壓電層
215‧‧‧偏置電極層
220‧‧‧異方性導電膜
23‧‧‧支撐框
210‧‧‧空氣間隙層
22‧‧‧補強板
24‧‧‧軟性印刷電路板
212‧‧‧接收電極層
211‧‧‧接收壓電層
216‧‧‧第一發送電極層
217‧‧‧發送壓電層
218‧‧‧第二發送電極層
圖1為本發明一較佳實施例的電子裝置的示意圖。
圖2為圖1中指紋識別裝置沿剖面線II-II方向的剖面示意圖。
圖3為本發明一變更實施例的指紋識別裝置的剖面示意圖。
圖4為本發明另一變更實施例的指紋識別裝置的剖面示意圖。
無

Claims (11)

  1. 一種指紋識別裝置，其包括指紋識別模組和固設於該指紋識別模組上的補強板，該指紋識別模組用於發送超音波和接收超音波，其改良在於，該補強板與該指紋識別模組之間設置一空氣間隙層。
  2. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，該指紋識別裝置還包括蓋板，該蓋板、該指紋識別模組及該補強板依次層疊設置；該蓋板包括遠離該指紋識別模組的指紋識別面，該空氣間隙層位於該指紋識別模組遠離該指紋識別面的一側。
  3. 如請求項2之指紋識別裝置，其中，該指紋識別模組包括一薄膜電晶體陣列基板及設置於該薄膜電晶體陣列基板靠近該蓋板一側的壓電層，該指紋識別模組對該壓電層實行分時控制，在超音波發送時段，該壓電層發送超音波；在超音波接收時段，該壓電層接收超音波。
  4. 如請求項2之指紋識別裝置，其中，該指紋識別模組包括一薄膜電晶體陣列基板、設置於該薄膜電晶體陣列基板靠近該蓋板一側的第一壓電層及設置於該薄膜電晶體陣列基板遠離該蓋板一側的第二壓電層，該第一壓電層接收超音波，該第二壓電層發送超音波。
  5. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，該指紋識別裝置還包括一軟性印刷電路板，該軟性印刷電路板的一端與該指紋識別裝置電連接，另一端延伸與該補強板貼合。
  6. 如請求項5之指紋識別裝置，其中，該軟性印刷電路板延伸與該補強板遠離該指紋識別模組的一側貼合。
  7. 如請求項5之指紋識別裝置，其中，該軟性印刷電路板延伸與該補強板靠近該指紋識別模組的一側貼合，且該空氣間隙層設置於該軟性印刷電路板靠近該指紋識別模組的一側。
  8. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，該補強板與該指紋識別模組之間設置一中空的支撐框，該支撐框的中空部分形成該空氣間隙層。
  9. 如請求項8之指紋識別裝置，其特徵在於：該支撐框的材料為樹脂或油墨或金屬。
  10. 如請求項8之指紋識別裝置，其特徵在於：該支撐框的厚度為0.005mm至10mm之間。
  11. 一種電子裝置，其改良在於，該電子裝置包括如請求項1-10任意一項之指紋識別裝置。
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