TWI547885B - 指紋辨識裝置 - Google Patents

Description

指紋辨識裝置

本發明涉及一種指紋辨識裝置。

指紋辨識裝置以廣泛地應用於工業、國防、消防、電子等不同領域。一種典型的物質波式指紋辨識裝置為超音波感測器，通過壓電元件產生並接收超音波訊號以辨識指紋的圖像。然而，目前的超音波式指紋辨識裝置中用於連接壓電元件與指紋辨識驅動器的軟性電路板不易固定，穩定性差。

鑑於此，有必要提供一種指紋辨識裝置。所述指紋辨識裝置包括指紋辨識感應層、感應訊號處理模組以及膠體。所述指紋辨識感應層用於接收手指的觸摸，感應並採集該手指的指紋資訊並產生相應的感應訊號至該感應訊號處理模組。所述感應訊號處理模組用於接收並處理感應訊號進而辨識該指紋。所述感應訊號處理模組包括軟性電路板。所述軟性電路板的一端連接所述指紋辨識感應層，且該軟性電路板自與該指紋辨識感應層相綁定處經由該指紋辨識感應層的側面彎折至該指紋辨識感應層背離該感測面的一側。所述膠體塗布在所述軟性電路板的彎折處，並由所述軟性電路板及所述指紋辨識感應層所包圍。

相較於習知技術，本發明所提供的指紋辨識裝置由於軟性電路板 的彎折處設有膠體，能夠有效加強所述軟性電路板的機械強度，提高指紋辨識裝置的穩定性。

200、300‧‧‧指紋辨識裝置

200a、300a‧‧‧指紋辨識感應層

200b、300b‧‧‧感應訊號處理模組

210、310‧‧‧訊號發送層

220、320‧‧‧基板

221、321‧‧‧延伸端

230、330‧‧‧訊號接收層

240、340‧‧‧軟性電路板

250、350‧‧‧膠體

260、360‧‧‧驅動器

241、341‧‧‧第一部分

242、342‧‧‧第二部分

243、343‧‧‧第三部分

246、346‧‧‧光透射區

348‧‧‧通孔

圖1係本發明第一實施方式所提供的指紋辨識裝置的示意圖。

圖2係圖1中指紋辨識裝置的爆炸圖。

圖3係沿圖1中III-III切割線所作的剖面示意圖。

圖4係本發明第二實施方式所提供的指紋辨識裝置的示意圖。

圖5係圖4中指紋辨識裝置的爆炸圖。

圖6係沿圖4中VI-VI切割線所作的剖面示意圖。

下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。

請一併參閱圖1至圖3，本發明第一實施方式所提供的指紋辨識裝置200包括一指紋辨識感應層200a與一感應訊號處理模組200b。該指紋辨識感應層200a用於接收手指的觸摸，感應並採集該手指的指紋資訊並產生相應的感應訊號至該感應訊號處理模組200b。該感應訊號處理模組200b用於接收並處理感應訊號，進而達到辨識該指紋的目的。該指紋辨識感應層200a定義有一感測面，用於接收該手指的觸摸。該感應訊號處理模組200b包括一軟性電路板240與一驅動感應器260。該軟性電路板240的一端連接該指紋辨識感應層200a，另一端連接該驅動感應器260，且該軟性電路板240自與該指紋辨識感應層相綁定處經由該指紋辨識感應層200a的側面彎折至該指紋辨識感應層200a背離該感測面的一側。該指紋辨識裝置20進一步包括一膠體250，該膠體250塗布在該軟性電 路板240面向該指紋辨識感應層200a的側面的彎折處，用於加強該彎折處的機械強度，從而在該軟性電路板240彎折設置在該指紋辨識感應層200a背離該感測面的一側後，該膠體250對應該指紋辨識感應層200a的側面設置。在本實施例中，該膠體250可優選為光固化膠(UV Curing Type Glue)，從而能夠在紫外光的照射下固化。該驅動感應器260設置在該軟性電路板250上，優選地，設置在該軟性電路板250背離該指紋辨識感應層200a的一面。可變更地，該驅動感應器260也可設置在一電路板(圖未示)上，該軟性電路板250彎折延伸至指紋辨識感應層200a背離該感測面的一側後再經由該電路板與該驅動感應器260進行電性連接。在本實施例中，該該指紋辨識感應層200a可以為一超音波式指紋辨識感應層。

該指紋辨識感應層200a包括一訊號發送層210、基板220及一訊號接收層230。所述訊號發送層210與訊號接收層230相對設置。所述基板220位於所述訊號發送層210與訊號接收層230之間。該訊號接收層230的外表面定義該感應面。該基板220為一設置有薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)陣列的基板，用於並接受該訊號接收層230輸出的感應訊號。在本實施例中，該基板220包括一超出該訊號發送層210與該訊號接收層230所在處的延伸端221。

所述軟性電路板240的一端設置在該基板220的延伸端221背離所述訊號發送層210的表面，並向所述訊號發送層210遠離所述基板220的表面彎折，從而設置在該指紋辨識感應層200a的底側。具體地，所述軟性電路板240包括第一部分241、第二部分242及第 三部分243。其中，所述第一部分241位於所述訊號發送層210遠離所述基板220的表面。所述第二部分242在該基板220的延伸端221背離所述訊號發送層210的一面，並與所述基板220電性連接。所述第三部分243連接該第一部分241與第二部分242，為該軟性電路板240的彎折處。

所述膠體250塗布在對應該軟性電路板240的彎折處的第三部分242處，從而當軟性電路板240彎折後，該膠體250對應由所述訊號發送層210、基板220及訊號接收層230所組成的指紋辨識感應層200a的側面設置，被包圍在由所述第一部分241、第二部分242、第三部分243及所述訊號接收層210、基板220及訊號發送層230所組成的指紋辨識感應層200a所圍成的空間內。該膠體250用於支撐所述軟性電路板240對應彎折處的第三部分243以加強所述指紋辨識裝置200的機械強度。

所述訊號發送層210與所述訊號接收層230均包括壓電材料。在本實施方式中，所述訊號發送層210與訊號接收層230均包括聚二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)。其中，所述訊號發送層210用於產生振動以發出超音波，所述訊號接收層230用於接收被一放置於所述訊號接收層230上的手指反射回的超音波並將所述超音波轉化為電訊號。

在所述指紋辨識裝置200工作時，所述驅動器260控制所述訊號發送層210產生振動從而發出超音波，當手指放置在所述指紋辨識裝置200上時，所述超音波被手指反射至所述訊號接收層230，受手指指紋上凹與脊的形狀影響，被反射的超音波發生相應的變化，所述訊號接收層230將接收到的超音波轉化為電訊號，並將所 述電訊號傳遞至所述基板220中的薄膜電晶體陣列，所述通過所述薄膜電晶體陣列將所述電訊號轉化為指紋的灰度圖像，從而獲得指紋。

在本實施例中，所述軟性電路板240進一步包括與所述膠體250相對應的光透射區246，通過該光透射區246，光線，如紫外光能夠直接射向該膠體250。在本實施方式中，所述光透射區246定義在所述第一部分241與所述膠體250相對應的位置，可以理解，在其它實施方式中，所述光透射區246還可以定義在所述第二部分242或第三部分243與所述膠體250對應的位置。所述光透射區246對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%。在本實施方式中，所述光透射區246的材質選自對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質，例如聚碳酸酯(Polycarbonate；PC)或聚乙烯(Polyethylene；PE)等。由此，在固化所述膠體250時，紫外光能夠通過所述光透射區246充分照射到所述膠體250，使所述膠體250充分固化。可以理解，為方便所述軟性電路板240的製作，可以將所述軟性電路板240整體的基材均採用對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質。

在本實施方式中，所述膠體250中還可添加有光起始劑。優選地，所述光起始劑的含量占所述膠體250總含量的1%至10%。所述光起始劑的材料為1,2-二苯基乙二酮(Benzil)、二苯甲酮(Benzophenone)等苯基銅系化合物及其衍生物，以下分別為1,2-二苯基乙二酮與二苯甲酮的化學分子式：

1,2-二苯基乙二酮二苯甲酮

所述光起始劑能夠有效增加所述膠體250的固化速度，使所述膠體250更快的固化。同時，在本實施方式中，所述膠體250中還包括含量占所述膠體250總含量5%以上的丙烯酸酯官能團(Acrylic function group)。所述丙烯酸酯官能團能夠更為有效地提高所述膠體250的固化強度。

由此，由於所述軟性電路板240包括與所述膠體250相對應的光透射區246，使得光線能夠透過面積較大的光透射區246來固化膠體250，而不僅僅透過該軟性電路板240彎曲處的兩側面來側向照射所述膠體250，使得所述膠體250能夠充分固化，以提高所述指紋辨識裝置200的機械強度。同時，所述膠體250中的光起始劑與/或丙烯酸酯官能團分別能夠加速所述膠體250的固化速度並提高所述膠體250的固化強度，以進一步提高所述指紋辨識裝置200的機械強度。

請一併參閱圖4至圖6，本發明第二實施方式所提供的指紋辨識裝置300包括一指紋辨識感應層300a與一感應訊號處理模組300b。該指紋辨識感應層300a用於接收手指的觸摸，感應並採集該手指的指紋資訊並產生相應的感應訊號至該感應訊號處理模組300b。該感應訊號處理模組300b用於接收並處理感應訊號，進而達到辨識該指紋的目的。該指紋辨識感應層300a定義有一感測面，用於 接收該手指的觸摸。該感應訊號處理模組300b包括一軟性電路板340與一驅動感應器360。該軟性電路板340的一端連接該指紋辨識感應層300a，另一端連接該驅動感應器360，且該軟性電路板340自與該指紋辨識感應層相綁定處經由該指紋辨識感應層300a的側面彎折至該指紋辨識感應層300a背離該感測面的一側。該指紋辨識裝置30進一步包括一膠體350，該膠體350塗布在該軟性電路板340面向該指紋辨識感應層300a的側面的彎折處，用於加強該彎折處的機械強度，從而在該軟性電路板340彎折設置在該指紋辨識感應層300a背離該感測面的一側後，該膠體350對應該指紋辨識感應層300a的側面設置。在本實施例中，該膠體350可優選為光固化膠(UV Curing Type Glue)，從而能夠在紫外光的照射下固化。該驅動感應器360設置在該軟性電路板350上，優選地，設置在該軟性電路板350背離該指紋辨識感應層300a的一面。可變更地，該驅動感應器360也可設置在一電路板(圖未示)上，該軟性電路板350彎折延伸至指紋辨識感應層300a背離該感測面的一側後再經由該電路板與該驅動感應器360進行電性連接。在本實施例中，該該指紋辨識感應層300a可以為一超音波式指紋辨識感應層。

該指紋辨識感應層300a包括一訊號發送層310、基板320及一訊號接收層330。所述訊號發送層310與訊號接收層330相對設置。所述基板320位於所述訊號發送層310與訊號接收層330之間。該訊號接收層330的外表面定義該感應面。該基板320為一設置有薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)陣列的基板，用於並接受該訊號接收層330輸出的感應訊號。在本實施例中，該基板320包括一超出該訊號發送層310與該訊號接收層330所在處的延伸端 321。

所述軟性電路板340的一端設置在該基板320的延伸端321背離所述訊號發送層310的表面，並向所述訊號發送層310遠離所述基板320的表面彎折，從而設置在該指紋辨識感應層300a的底側。具體地，所述軟性電路板340包括第一部分341、第二部分342及第三部分343。其中，所述第一部分341位於所述訊號發送層310遠離所述基板320的表面。所述第二部分342在該基板320的延伸端321背離所述訊號發送層310的一面，並與所述基板320電性連接。所述第三部分343連接該第一部分341與第二部分342，為該軟性電路板340的彎折處。

所述膠體350塗布在對應該軟性電路板340的彎折處的第三部分342處，從而當軟性電路板340彎折後，該膠體350對應由所述訊號發送層310、基板320及訊號接收層330所組成的指紋辨識感應層300a的側面設置，被包圍在由所述第一部分341、第二部分342、第三部分343及所述訊號接收層310、基板320及訊號發送層330所組成的指紋辨識感應層300a所圍成的空間內。該膠體350用於支撐所述軟性電路板340對應彎折處的第三部分343以加強所述指紋辨識裝置300的機械強度。

所述訊號發送層310與所述訊號接收層330均包括壓電材料。在本實施方式中，所述訊號發送層310與訊號接收層330均包括聚二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)。其中，所述訊號發送層310用於產生振動以發出超音波，所述訊號接收層330用於接收被一放置於所述訊號接收層330上的手指反射回的超音波並將所述超音波轉化為電訊號。

在所述指紋辨識裝置300工作時，所述驅動器360控制所述訊號發送層310產生振動從而發出超音波，當手指放置在所述指紋辨識裝置300上時，所述超音波被手指反射至所述訊號接收層330，受手指指紋上凹與脊的形狀影響，被反射的超音波發生相應的變化，所述訊號接收層330將接收到的超音波轉化為電訊號，並將所述電訊號傳遞至所述基板320中的薄膜電晶體陣列，所述通過所述薄膜電晶體陣列將所述電訊號轉化為指紋的灰度圖像，從而獲得指紋。

在本實施例中，所述軟性電路板340進一步包括與所述膠體350相對應的光透射區346，通過該光透射區346，光線，如紫外光能夠直接射向該膠體350。在本實施方式中，所述光透射區346定義在所述第一部分341與所述膠體350相對應的位置，可以理解，在其它實施方式中，所述光透射區346還可以定義在所述第二部分342或第三部分343與所述膠體350對應的位置。在本實施方式中，所述光透射區346包括多個通孔348，所述多個通孔348的面積之和不低於所述光透射區346總面積的30%，以使得所述光透射區346對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%。進一步地，該通孔348在光透射區346上的排布以不影響軟性電路板340訊號走線的傳遞為准。在本實施方式中，所述通孔348為圓孔，且沿該軟性電路板340寬度方向上分佈在該光透射區346的兩相對兩側，軟性電路板340的中間部分用於設置軟性電路板340的走線。可以理解，在其它實施方式中，所述通孔348的形狀也可以是矩形、菱形或其它形狀的通孔。通孔348的排布方式與軟性電路板340的走線也可相應配合改變，以不妨礙軟性電路板訊號傳遞為准。由此，在固化所述膠體350時，紫外光能夠通過所述光透射區346充 分照射到所述膠體350，使所述膠體350充分固化。在本實施例中，該軟性電路板340的材質並不限定為對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質，優選地，該軟性電路板340的材質亦可選自對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質。

在本實施方式中，所述膠體350中還可添加有光起始劑。優選地，所述光起始劑的含量占所述膠體350總含量的1%至10%。所述光起始劑的材料為1,2-二苯基乙二酮(Benzil)、二苯甲酮(Benzophenone)等苯基銅系化合物及其衍生物。所述光起始劑能夠有效增加所述膠體350的固化速度，使所述膠體350更快的固化。同時，在本實施方式中，所述膠體350中還包括含量占所述膠體350總含量5%以上的丙烯酸酯官能團(Acrylic function group)。所述丙烯酸酯官能團能夠更為有效地提高所述膠體350的固化強度。

由此，由於所述軟性電路板340包括與所述膠體350相對應的光透射區346，使得光線能夠透過面積較大的光透射區346來固化膠體350，而不僅僅透過該軟性電路板340彎曲處的兩側面來側向照射所述膠體350，使得所述膠體350能夠充分固化，以提高所述指紋辨識裝置300的機械強度。同時，所述膠體350中的光起始劑與/或丙烯酸酯官能團分別能夠加速所述膠體350的固化速度並提高所述膠體350的固化強度，以進一步提高所述指紋辨識裝置300的機械強度。同時，對於本實施方式，即便是透光通孔348入射至膠體350局部地方的紫外光，但由於在膠體350中添加有上述光起始劑與/或丙烯酸酯官能團材料，加速反應，使得紫外光也能影 響到其他未被紫外光直射的膠體區域，從而獲得更優的膠體350固化效果，以進一步提高所述指紋辨識裝置300的機械強度。

可變更地，本發明之膠體350優選為光固化膠體，但可以理解，若選用熱固化膠體，亦能起到加強該軟性電路板之彎曲部分之強度之作用。但若選用熱固化膠體，則固化的溫度可能會損傷軟性電路板，需對制程溫度進行嚴格控制。

綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

200‧‧‧指紋辨識裝置

200a‧‧‧指紋辨識感應層

200b‧‧‧感應訊號處理模組

210‧‧‧訊號發送層

220‧‧‧基板

221‧‧‧延伸端

230‧‧‧訊號接收層

240‧‧‧軟性電路板

250‧‧‧膠體

260‧‧‧驅動器

241‧‧‧第一部分

242‧‧‧第二部分

243‧‧‧第三部分

246‧‧‧光透射區

Claims (15)

1. 指紋辨識裝置，其包括指紋辨識感應層、感應訊號處理模組以及膠體，所述指紋辨識感應層用於接收手指的觸摸，感應並採集該手指的指紋資訊並產生相應的感應訊號至該感應訊號處理模組，所述感應訊號處理模組用於接收並處理感應訊號進而辨識該指紋，所述感應訊號處理模組包括軟性電路板，所述軟性電路板的一端連接所述指紋辨識感應層，且該軟性電路板自與該指紋辨識感應層相綁定處經由該指紋辨識感應層的側面彎折至該指紋辨識感應層背離該感測面的一側，所述膠體塗布在所述軟性電路板的彎折處，並由所述軟性電路板及所述指紋辨識感應層所包圍，所述膠體為光固化膠，所述軟性電路板包括與所述膠體對應的光透射區。
2. 如請求項1所述的指紋辨識裝置，其中，所述光透射區對波長在315nm至400nm的光線的穿透率大於30%。
3. 如請求項2所述的指紋辨識裝置，其中，所述光透射區的材質選自對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質。
4. 如請求項3所述的指紋辨識裝置，其中，所述軟性電路板整體的基材均採用對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質。
5. 如請求項3至4中任一項所述的指紋辨識裝置，其中，所述對波長在315nm至400nm的光線的透光率大於30%的材質選自聚碳酸酯或聚乙烯。
6. 如請求項2、3、4中任一項所述的指紋辨識裝置，其中，所述光透射區包括多個通孔，所述多個通孔的面積之和不低於所述光透射區總面積的30%。
7. 如請求項6所述的指紋辨識裝置，其中，所述通孔為圓孔，且所述通孔沿 所述軟性電路板寬度方向上分佈在所述光透射區的兩相對兩側。
8. 如請求項2所述的指紋辨識裝置，其中，所述膠體添加有光起始劑，所述光起始劑的材料為苯基銅系化合物及其衍生物。
9. 如請求項8所述的指紋辨識裝置，其中，所述光起始劑的材料包括1,2-二苯基乙二酮(Benzil)或二苯甲酮(Benzophenone)。
10. 如請求項8所述的指紋辨識裝置，其中，所述光起始劑的含量占所述膠體總含量的1%至10%。
11. 如請求項2所述的指紋辨識裝置，其中，所述膠體中還包括丙烯酸酯官能團。
12. 如請求項11所述的指紋辨識裝置，其中，所述丙烯酸酯官能團的含量占所述膠體總含量5%以上。
13. 如請求項2所述的指紋辨識裝置，其中，所述指紋辨識感應層包括一訊號發送層、基板及一訊號接收層，所述訊號發送層與訊號接收層相對設置，所述基板位於所述訊號發送層與訊號接收層之間，所述基板包括一超出該訊號發送層與該訊號接收層所在處的延伸端，所述訊號發送層用於產生振動以發出超音波，所述訊號接收層用於接收被一放置於所述訊號接收層上的手指反射回的超音波並將所述超音波轉化為電訊號，所述基板用於將所述電訊號轉化為指紋的灰度圖像，從而獲得指紋。
14. 如請求項13所述的指紋辨識裝置，其中，所述軟性電路板包括第一部分、第二部分及第三部分，所述第一部分位於所述訊號發送層遠離所述基板的表面，所述第二部分在所述基板的延伸端背離所述訊號發送層的一面，並與所述基板電性連接，所述第三部分連接該第一部分與第二部分，為該軟性電路板的彎折處。
15. 如請求項14所述的指紋辨識裝置，其中，所述感應訊號處理模組還包括一驅動感應器，所述驅動感應器設置在所述軟性電路板背離所述指紋辨 識感應層的一面，所述軟性電路板的一端連接所述驅動感應器。