TWI585873B - 指紋識別裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

指紋識別裝置及其製造方法

本發明涉及一種指紋識別裝置尤指一種電容式指紋識別裝置及該指紋識別裝置的製造方法。

隨著科技的發展，方便用戶使用的指紋識別加密保護功能已逐漸整合到電子產品中以取代傳統的字元密碼加密功能。用於指紋識別的感測器通常包括光學式感測器、電阻式感測器及電容式感測器等。其中，電容式指紋識別感測器通常採用在指紋識別傳感元件的基板上佈設引線及感測器電極，並通過引線將感測器電極的電信號傳遞。然，隨著對指紋識別高解析度的需求，需佈設的引線密度隨之增加，當手指滑過電容式指紋識別感測器時，佈設於感測器電極周圍的引線容易產生干擾感應信號而影響準確地檢測出指紋感應信號。

有鑑於此，有必要提供一種指紋識別裝置，該指紋識別裝置，包括：指紋識別傳感元件及指紋識別控制晶片；所述指紋識別傳感元件包括基板、多個感測器電極、多根引線及導電層；所述基板包括多個外表面，所述多個外表面包括頂面、與該頂面相對的底面及連接該頂面及該底面的側面；所述感測器電極形成於所述頂面；所述指紋識別控制晶片設於所述底面，且所述指紋識別控制晶片具有分別與所述多個感測器電極對應的多個晶片接口；所述多根引線設置及分佈在所述外表面，且每一所述引線的一端與一所述感測器電極電連接，另一端與相應的晶片接口電連接；所述導電層覆蓋在該頂面未設置有該多個感測器電極的位置且與該多個感測器電極彼此絕緣。

還有必要提供一種指紋識別裝置的製造方法，該方法包括：提供基板，該基板包括多個外表面，該多個外表面包括頂面、與該頂面相對的底面；在該頂面上形成多個感測器電極，並在該多個外表面形成多根引線分別與所述多個感測器電極連接；在該頂面未設置有該感測器電極的位置形成與該多個感測器電極絕緣的導電層；組裝指紋識別控制晶片，使得該指紋識別控制晶片的晶片接口經由相應的引線與該多個感測器電極電性連接。

相較於習知技術，本發明所提供的指紋識別裝置及其製造方法，由於導電層將基板的頂面除感測器電極外的位置覆蓋，因而可將佈設於頂面的引線遮擋而避免在指紋檢測時，引線產生干擾感應信號而造成指紋檢測結果不準確。

10‧‧‧指紋識別裝置

100‧‧‧指紋識別傳感元件

110‧‧‧基板

111‧‧‧頂面

112‧‧‧底面

113‧‧‧側面

120‧‧‧感測器電極

130‧‧‧引線

131‧‧‧連接墊

140‧‧‧第一絕緣層

150‧‧‧導電層

151‧‧‧開口

160‧‧‧第二絕緣層

170‧‧‧保護膠

180‧‧‧指紋識別控制晶片

181‧‧‧晶片接口

190‧‧‧接觸保護層

191‧‧‧接觸感測面

D‧‧‧間隙

θ‧‧‧夾角

圖1為本發明所提供的指紋識別裝置的立體圖；圖2為沿圖1中II-II切割線所做的剖面示意圖；圖3為圖2沿III-III虛線的局部放大圖；圖4為圖1的局部分解圖；圖5為本發明所提供的指紋識別裝置的製造方法的流程圖。

下面結合附圖具體說明本發明內嵌式觸控顯示裝置的結構以及該內嵌式觸控顯示裝置的驅動方法。

請同時參照圖1，圖1為本發明所提供的指紋識別裝置10的立體圖。該指紋識別裝置10用於感測與識別指紋，在本實施例中，該指紋識別裝置10以一電容式指紋識別感測裝置為例進行說明。該指紋識別裝置10定義有一接觸感測面191，用於接收手指的觸摸。

請一併參閱圖2與圖4，圖2為沿圖1中II-II切割線所做的剖面示意圖，圖4為圖1圖1的局部分解圖。該指紋識別裝置10包括接觸保護層190、指紋識別傳感元件100及指紋識別控制晶片180。所述接觸保護層190覆蓋所述指紋識別傳感元件100以防止所述指紋識別傳感元件100顯露在外而易於破損。 所述接觸保護層190的表面形成所述接觸感測面191。所述指紋識別傳感元件100與所述指紋識別控制晶片180層疊設置並電性導通。當手指從所述接觸感測面191滑過或掠過，所述指紋識別傳感元件100感測到手指的指紋資訊，並將感測到的資訊傳遞給所述指紋識別控制晶片180，所述指紋識別控制晶片180將收集的來自所述指紋識別傳感元件100的資訊經過處理後輸出至一外部設備，通過該外部設備形成指紋圖像。所述指紋識別控制晶片180具有多個晶片接口181。所述多個晶片接口181用於將所述感測器電極120的電信號傳遞至所述指紋識別控制晶片180，此外所述晶片接口181還將所述指紋識別控制晶片180連接至外部電路。

所述接觸保護層190優選由高透防指紋AF膜或碳基材料例如類金剛石(DLC)或者非晶金剛石製成。所述指紋識別控制晶片180為專用積體電路(ASIC)。

所述指紋識別傳感元件100包括導電層150、第一絕緣層140、多個感測器電極120、基板110、多根引線130、保護膠170及第二絕緣層160。

所述基板110包括多個外表面，該多個外表面包括頂面111、與所述頂面111相對的底面112及連接該頂面111及該底面112的側面113。所述基板110可為強化玻璃、鋼化玻璃、陶瓷、藍寶石、PET膜或FPC基底。

該多個感測器電極120呈陣列狀形成於所述頂面111，所述指紋識別控制晶片180設於所述底面112，所述多根引線130彼此間隔地佈設於所述基板110的多個外表面，所述多根引線130的一端分別與所述多個感測器電極120對應連接，另一端與所述指紋識別控制晶片180的相應所述晶片接口181連接。 在本實施例中，每一所述引線130由依次連續分佈在該頂面111、該側面113及該底面112上的導電走線構成。

具體地，排設於所述側面113的所述多根引線130的一端延伸至所述頂面111分別與所述多個感測器電極120電連接，另一端延伸至所述底面112分別與所述多個晶片接口181電連接。每一所述引線130延伸至所述底面112的 一端形成一連接墊131，所述多個連接墊131分別與所述晶片接口181對應連接，所述感測器電極120及所述指紋識別控制晶片180通過所述引線130而形成電性導通。

為了保證所述指紋識別裝置10整體結構的穩定性，所述多根引線130均緊貼所述基板110佈置，並且，所述引線130延伸至所述頂面111或所述底面112的部分分別與位於所述側面113的部分之間形成夾角θ，所述夾角θ的大小大於或等於90度，但小於180度。

所述多根引線130外側覆蓋有一層保護膠170以固定和保護所述引線130。所述保護膠170的材質可選用聚甲基丙烯酸甲酯(亞克力)或環氧樹脂等絕緣材料，所述保護膠170的厚度在10~100μm。此外，還可以通過在所述側面113開設多個凹槽(圖未示)以分別容置所述多根引線130，以更好地將所述引線130定位。所述第二絕緣層160覆蓋除所述多個連接墊131以外的所述底面112，所述第二絕緣層160可防止排佈於所述底面112的所述引線130與所述晶片接口181串接而造成信號干擾。所述引線130的材料可選用氧化銦錫(ITO)或銀、銅、金、鋁等金屬材料，本實施方式的所述引線130選用ITO。

本實施例的所述多個感測器電極120排列成兩行，所述多個感測器電極120內形成有一電容器。每一所述感測器電極120的直徑在20~200μm之間。 所述感測器電極120選用的材料可以是但不限於氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、碳納米管(CNT)、銀納米線(AgNW)以及石墨烯等導電材料，本實施方式的所述感測器電極120選用ITO。

所述第一絕緣層140為絕緣材料，其覆蓋所述多個感測器電極120，其中，所述第一絕緣層140可選擇與所述第二絕緣層160相同的材料。

所述導電層150設置在所述第一絕緣層140上未設置有所述感測器電極120的位置，並藉由該第一絕緣層140與該感測器電極120絕緣設置。所述導電層150上具有貫穿所述導電層150的多個開口151，所述多個開口151分別與所述多個感測器電極120對應，使所述多個感測器電極120未被所述導電層150所覆蓋。其中，所述開口151的面積大於與之對應的所述感測器電極120的面積，所述開口151的邊緣與對應的所述感測器電極120的邊緣間具有間隙D，如圖3所示，該間隙D在0~30μm之間，故所述開口151的直徑在80~260μm之間。所述開口151可通過黃光刻蝕工藝或鐳射刻蝕工藝成型。所述開口151 的面積較大，因而，對刻蝕精度並無嚴格控制，簡化成型工藝，且可使所述開口151容易與所述感測器電極120準確對位。

進一步地，該導電層150接地設置，所述導電層150將除所述多個感測器電極120以外的區域覆蓋可起遮罩的作用，以防止延伸於所述頂面111的所述引線130在手指滑過以檢測指紋時產生干擾感應信號，並與所述感測器電極120產生的感應信號一併輸出至外部電路，而使得外部電路不能準確地檢測出所述感測器電極120上產生的感應信號。在本實施例中，該導電層150可通過在所述基板110的外表面上佈線的方式與所述晶片接口181中的接地腳進行電性連接從而實現所述導電層150的接地設置，也可通過在所述基板110上鑽孔的方式使得所述導電層150經由該鑽孔與位於所述基板110另一側的所述晶片接口181中接地腳進行電性連接從而實現該導電層150的接地設置。

所述接觸保護層190覆蓋所述導電層150及所述第一絕緣層140，以防止所述導電層150及所述第一絕緣層140顯露在外。形成於所述側面113的所述保護膠170將所述第一絕緣層140的一側、所述導電層150的一側及位於所述側面113的所述多根引線130一併覆蓋。

當手指滑過所述接觸感測面191時，由於指紋脊和指紋穀的等效電容值的不同會造成所述電容器的電容值的變化，故可根據該電容值變化判定是指紋脊還是指紋穀。所述感測器電極120將感測到的手指指紋的信號傳輸至所述指紋識別控制晶片180，所述指紋識別控制晶片180將接收到的指紋特徵的資訊經過處理轉化，最終通過所述外部設備形成指紋圖像。

由於所述多根引線130是通過沿在基板110的外表面排佈的方式自該感測器電極120所在處排線至相應的晶片接口181所在處，而無需經由通過對所述基板110進行鑽孔而形成的連接孔來達到連接所述感測器電極120與所述晶片接口181的目的，可避免在鑽孔制程時產生所述基板110崩裂(chipping)現象，有效減免對所述基板110的破壞，從而保證了所述基板110的強度。

請參閱圖5，為本發明的指紋識別裝置10的製造方法的流程圖，為方便說明，下列方法流程中之元件沿用前述元件標號。該方法包括如下步驟： 步驟S401，提供基板110，該基板110包括多個外表面，該多個外表面包括頂面111、與該頂面111相對的底面112及連接該頂面111及該底面112的側面113。

步驟S402，在該基板110的外表面形成一導電薄膜(未圖示)，圖案化該導電薄膜以在該基板110的頂面111形成多個感測器電極120、在該基板110的底面112形成分別與該多個感測器電極120對應之多個連接墊131及連接該多個感測器電極120與相應該多個連接墊131的多根引線130。其中，圖案化該導電薄膜的方法是採用黃光刻蝕工藝或鐳射刻蝕工藝。該導電薄膜的材質可選用氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、碳納米管(CNT)、銀納米線(AgNW)以及石墨烯等導電材料之一，可變更地，該引線130與該感測器電極120，可分別成型，亦可選用不同的導電材料。

步驟S403，形成覆蓋所述多個感測器電極120的第一絕緣層140及形成覆蓋所述底面112且暴露出該多個連接墊131的第二絕緣層160。其中通過形成所述第一絕緣層140及所述第二絕緣層160的技術可選用沉積技術、蒸鍍技術、噴塗技術及網印技術等之一。

步驟S404，在所述第一絕緣層140上沒有佈置所述感測器電極120的位置形成導電層150。

具體地，在所述第一絕緣層140覆蓋一導電材料層(未圖示)，並在該導電材料層上分別與所述多個感測器電極對應的位置開設多個開口151，從而形成所述導電層150。每一所述開口151的面積大於與之對應的所述感測器電極120的面積，所述開口151的邊緣與對應的所述感測器電極120的邊緣間具有間隙D，如圖3所示，該間隙D在0~30μm之間，故所述開口151的直徑在80~260μm之間。其中，於所述導電材料層開設所述開口151的方式可通過黃光刻蝕工藝或鐳射刻蝕工藝。

步驟S405，在所述側面113形成保護膠170以覆蓋所述導電層150一側、所述第一絕緣層140一側、位於所述側面113的所述多根引線130及所述第二絕緣層160一側。其中，形成所述保護膠170的方式可以選用噴塗技術或印刷技術。

步驟S406，在所述導電層150上形成接觸保護層190覆蓋所述導電層150及所述第一絕緣層140。

步驟S407，在所述底面112組裝指紋識別控制晶片180，該指紋識別控制晶片180具有多個晶片接口181，所述多個晶片接口181分別與所述多個 連接墊131對應連接，所述指紋識別控制晶片180與所述感測器電極120通過所述多根引線130電性導通。

上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明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。

10‧‧‧指紋識別裝置

100‧‧‧指紋識別傳感元件

120‧‧‧感測器電極

130‧‧‧引線

150‧‧‧導電層

170‧‧‧保護膠

180‧‧‧指紋識別控制晶片

181‧‧‧晶片接口

190‧‧‧接觸保護層

θ‧‧‧夾角

Claims (13)

1. 一種指紋識別裝置，包括：指紋識別傳感元件及指紋識別控制晶片；所述指紋識別傳感元件包括基板、多個感測器電極、多根引線及導電層；所述基板包括多個外表面，所述多個外表面包括頂面、與所述頂面相對的底面及連接所述頂面及所述底面的側面；所述多個感測器電極形成於所述頂面；所述指紋識別控制晶片設於所述底面，且所述指紋識別控制晶片具有分別與所述多個感測器電極對應的多個晶片接口；所述多根引線設置及分佈在所述外表面，且每一所述引線的一端與一所述多個感測器電極的其中一個電連接，另一端與相應的晶片接口電連接；所述導電層設置在所述頂面未設置有所述多個感測器電極的位置且與所述多個感測器電極彼此絕緣。
2. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，所述指紋識別傳感元件還包括保護膠，所述保護膠覆蓋位於所述側面的所述引線。
3. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，所述導電層接地。
4. 如請求項3所述的指紋識別裝置，其中，所述導電層通過在所述基板的外表面上佈線的方式或通過在所述基板上開孔以接線的方式與所述多個晶片接口中的接地腳連接而接地。
5. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，所述導電層上開設有分別與所述多個感測器電極對應的多個開口。
6. 如請求項5所述的指紋識別裝置，其中，每一所述開口面積大於與之對應的一個感測器電極的面積，所述開口與對應的所述一個感測器電極之間具有間隙。
7. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，每一所述引線依次連續分佈在所述頂面、所述側面及所述底面，每一所述引線位於所述側面的部分與位於所述頂面或所述底面的部分之間形成夾角，所述夾角的大小大於或等於90度，但小於180度。
8. 如請求項1所述的指紋識別裝置，其中，所述多根引線與所述多個感測器電極由圖案化同一導電薄膜而形成。
9. 一種指紋識別裝置的製造方法，該方法包括： 提供基板，所述基板包括多個外表面，該多個外表面包括頂面、與所述頂面相對的底面及連接所述頂面及所述底面的側面；在所述頂面上形成多個感測器電極，並在該多個外表面形成多根引線分別與所述多個感測器電極連接；在所述頂面未設置有所述多個感測器電極的位置形成與該多個感測器電極絕緣的導電層；組裝指紋識別控制晶片，使得該指紋識別控制晶片的晶片接口經由相應的引線與所述多個感測器電極電性連接。
10. 如請求項9所述的指紋識別裝置的製造方法，其中，該方法還包括：在所述側面形成保護膠覆蓋所述多根引線。
11. 如請求項9所述的指紋識別裝置的製造方法，其中，形成所述多個感測器電極及所述多根引線的方法包括：在所述基板的外表面形成一導電薄膜，圖案化該導電薄膜以分別形成所述感測器電極與所述多根引線。
12. 如請求項9所述的指紋識別裝置的製造方法，其中，所述導電層接地。
13. 如請求項9所述的指紋識別裝置的製造方法，其中，該方法還包括，圖案化所述導電層，以形成貫穿所述導電層且分別與所述多個感測器電極對應的多個開口。