TWI597670B

TWI597670B - 指紋辨識電極結構

Info

Publication number: TWI597670B
Application number: TW105100226A
Authority: TW
Inventors: 劉子維
Original assignee: 晨星半導體股份有限公司
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-09-01
Also published as: US10387705B2; US20170193275A1; TW201725535A

Description

指紋辨識電極結構

本發明係關於一種指紋辨識電極結構，尤指一種電容式指紋辨識器之指紋辨識電極結構。

隨著科技日新月異，可攜式電子裝置，例如：智慧型手機(smart phone)、平板電腦(tablet PC)或是筆記型電腦(laptop PC)等，已成為了人們生活中必備之工具。隨著其功能越來越多元，其中通常儲存有個人資料，例如電話簿、相片、個人資訊，具有一定的隱密性。雖然目前已有利用密碼保護的方式來避免電子裝置為他人所使用，但密碼容易泄露或遭到破解，安全性較低。並且，使用者需記住密碼才能使用電子裝置，帶給使用者許多不便。因此，目前另發展出利用辨識個人指紋的方式來達到身份認證的目的。

傳統電容式指紋辨識器透過複數條驅動電極以及複數條感應電極所形成的格子狀結構偵測指紋上的波峰與波谷，藉此辨識出指紋的圖案。當傳統電容式指紋辨識器組合至可攜式電子裝置中時，指紋辨識器通常設置於玻璃板下方，必須隔著玻璃板偵測指紋。儘管指紋辨識器仍可偵測到手指的觸摸，但相較於手指整體造成的電容變化，可偵測到的波峰與波谷的訊號差異非常微弱，如此容易造成指紋辨識器對指紋辨識的不正確，進而產生誤判。有鑑於此，設計出可提升鑑別率之指紋辨識器實為業界努力的目標。

本發明之目的在於提供一種指紋辨識電極結構，以提升指紋辨識器的鑑別率。

為達上述之目的，本發明提供一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，並用於偵測一手指之指紋。指紋辨識電極結構包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣層。第一導電層包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔並分別沿著一第一方向延伸。第二導電層包括複數條第二觸控電極條以及複數個浮置電極，第二觸控電極條彼此分隔且分別沿著不同於第一方向之一第二方向延伸，且第一觸控電極與第二觸控電極條相交錯，其中第二觸控電極條與浮置電極彼此分隔，第二導電層與手指之間的間距小於第一導電層與手指之間的間距，且各第一觸控電極條位於任兩相鄰之第二觸控電極條之間的一部分與浮置電極中之至少一者重疊。絕緣層設置於第一導電層與第二導電層之間。

為達上述之目的，本發明另提供一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，並用於偵測一手指之指紋。指紋辨識電極結構包括一第一導電層、一第二導電層以及一絕緣層。第一導電層包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔且分別沿著一第一方向延伸，其中各第一觸控電極條包括一第一條狀部、複數個第一分支部以及複數個第二分支部，且各第一分支部與各第二分支部沿著不同於第一方向之一第二方向分別從第一條狀部之兩側延伸出。第二導電層包括複數條第二觸控電極條，彼此分隔並分別沿著第二方向延伸，第一觸控電極條與第二觸控電極條相交錯並絕緣，且第二導電層與手指之間的間距小於第一導電層與手指之間的間距，其中各第二觸控電極條包括一第二條狀部、複數個第一主分支部、複數個第二主分支部、複數個第一次分支部以及複數個第二次分支部，各第一主分支部與各第二主分支部沿著第一方向分別從第二條狀部的兩側延伸出，且各第一次分支部與各第二分支部分別從各第一主分支部之兩側延伸出，各第一次分支部延伸至與各第一主分支部相鄰之各第一分支部與第二條狀部之間，各第二次分支部延伸至與各第一主分支部相鄰之各第二分支部與第二條狀部之間，其中第一主分支部、第二主分支部、第一次分支部與第二次分支部不與第一分支部以及第二分支部重疊。絕緣層設置於第一導電層與第二導電層之間。

為達上述之目的，本發明又提供一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，並用於偵測一手指之指紋。指紋辨識電極結構包括一第一導電層、一絕緣層以及一第二導電層。第一導電層包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔且分別沿著一第一方向延伸，其中各第一觸控電極條包括一第一條狀部以及複數個第一凸出部，且各第一凸出部從第一條狀部的上表面突出。絕緣層設置於第一條狀部上，且絕緣層包括複數個開口，其中各第一凸出部穿越各開口，且各第一凸出部之厚度大於絕緣層的厚度。第二導電層設置於絕緣層上，第二導電層包括複數條第二觸控電極條，彼此分隔並分別沿著不同於第一方向之一第二方向延伸，且第一觸控電極條與第二觸控電極條相交錯並絕緣，其中第二導電層與手指之間的間距小於第一導電層與手指之間的間距。

於本發明之指紋辨識電極結構中，透過設置與各第一觸控電極條重疊的浮置電極、設置額外的分支部、主分支部以及次分支部或設置穿越絕緣層之開口的凸出部，可增加各第一觸控電極條與各第二觸控電極條之間的耦合電容，進而增加指紋之波峰與指紋辨識電極結構之間之總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構之間之總耦合電容值的差異，進而提升鑑別率。

請參考第1圖與第2圖，第1圖繪示了為本發明第一實施例之指紋辨識器的上視示意圖，第2圖繪示了沿著第1圖之剖面線A-A’的剖面示意圖。如第1圖與第2圖所示，本實施例提供一種指紋辨識器10A，包括一基板12以及一指紋辨識電極結構14A。指紋辨識電極結構14A設置於基板12上，並用於偵測一手指之指紋。於本實施例中，基板12可為透明基板。舉例來說，透明基板可為玻璃基板、強化玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或印刷電路板(printed circuit board，PCB)，但不限於此。指紋辨識電極結構14A包括一第一導電層16A、一絕緣層18A以及一第二導電層20A，且第一導電層16A、絕緣層18A與第二導電層20A係依序形成於基板12上。本實施例之指紋辨識器10A可進一步黏貼於一覆蓋板上，當指紋辨識器10A進行指紋偵測時，手指即觸摸在覆蓋板上。此時覆蓋板介於手指與指紋辨識電極結構之間，使第二導電層20A與手指之間距小於第一導電層16A與手指之間的間距。舉例來說，覆蓋板可為玻璃基板、強化玻璃基板、石英基板、藍寶石基板或塑膠基板，但不限於此。於另一實施例中，基板可直接為覆蓋板，為使第二導電層與手指之間距小於第一導電層與手指之間的間距，第一導電層、絕緣層與第二導電層必須以反向次序堆疊，也就是以第二導電層、絕緣層與第一導電層之次序形成於基板上。

進一步而言，第一導電層16A包括複數條第一觸控電極條22A，彼此分隔並分別沿著一第一方向D1延伸。第二導電層20A包括複數條第二觸控電極條24A以及複數個浮置電極26A。第二觸控電極條24A彼此分隔且分別沿著不同於第一方向D1之一第二方向D2延伸，因此第一觸控電極條22A與第二觸控電極條24A相交錯。並且，絕緣層18A設置於第一導電層16A與第二導電層20A之間，以電性絕緣第一觸控電極條22A與第二觸控電極條24A。於本實施例中，兩相鄰之第一觸控電極條22A的中央之間的第一間距G1，也就是任一第一觸控電極條之中央以及與其相鄰之另一第一觸控電極條之中央之間隔(pitch)，小於或等於50微米。由於此範圍小於手指指紋的波峰與波谷之間的間距，不同的第一觸控電極條22A可分別與手指指紋的波峰與波谷產生不同的耦合電容。同理，兩相鄰之第二觸控電極條24A的中央之間的第二間距G2，也就是任一第二觸控電極條24A之中央以及與其相鄰之另一第二觸控電極條24A之中央之間隔，小於或等於50微米。因此，不同的第二觸控電極條24A亦可與手指指紋的波峰與波谷產生不同的耦合電容，藉此指紋辨識電極結構14A可偵測出手指的指紋。於本實施例中，第一觸控電極條22A與第二觸控電極條24A分別為長條狀，但不限於此。於另一實施例中，第一觸控電極條與第二觸控電極條可分別另包括分支部，以增加彼此相交錯之第一觸控電極條與第二觸控電極條之間的耦合電容。

此外，浮置電極26A彼此分隔並與第二觸控電極條24A彼此分隔，且各第一觸控電極條22A位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的一部分與浮置電極26A中之至少一者交錯並重疊。於本實施例中，各第一觸控電極條22A位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的部分係與兩浮置電極26A交錯並重疊，但本發明並不限於此。如前所述，浮置電極26A與第二觸控電極條24A分隔而電性絕緣，並且處於浮接狀態。與不同第一觸控電極條22A重疊之浮置電極26A係彼此分隔，以避免相鄰之第一觸控電極條22A的訊號相互干擾。由於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的間距需小於或等於50微米，因此本實施例之各浮置電極26A於第一方向D1上的寬度係小於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的間距的二分之一，以避免浮置電極26A與第二觸控電極條24A相接觸。本發明與各第一觸控電極條位於任兩相鄰之第二觸控電極條之間的部分重疊之浮置電極的數量與寬度並不限於上述，且在有限的任兩相鄰之第二觸控電極條之間的間距下，浮置電極的數量可依據其在第一方向上的寬度來做相對應調整。舉例而言，相鄰之第二觸控電極條24A之間可插入二至三個浮置電極。於另一實施例中，當各浮置電極在第一方向上的寬度接近任兩相鄰之第二觸控電極條之間的間距時，位於兩相鄰之第二觸控電極條之間並與同一第一觸控電極條重疊的浮置電極26A的數量為單一個。或者，當各浮置電極在第一方向上的寬度的數倍仍小於任兩相鄰之第二觸控電極條之間的間距時，位於兩相鄰之第二觸控電極條之間並與同一第一觸控電極條重疊的浮置電極的數量為複數個。

一般為判斷指紋辨識電極結構辨識指紋的能力，使用一鑑別率(SNR)參數。鑑別率公式如下：SNR＝△C/CR，其中△C為指紋之波峰與指紋辨識電極結構間總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構間總耦合電容值的差異，且CR為感應電極條與手指的耦合電容值。由於本實施例之指紋辨識電極結構14A中設計有浮置電極26A與位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間之第一觸控電極條22A重疊，相較於習知未具有浮置電極之指紋辨識電極結構，本實施例之指紋辨識電極結構14A與指紋之波峰間的總耦合電容以及指紋辨識電極結構14A與指紋之波谷間的總耦合電容的差異可有效地增加，進而提升指紋辨識電極結構14A的鑑別率，理由詳述如下。

於本實施例中，絕緣層18A並不具有開口，且覆蓋於第一觸控電極條22A與基板12上。並且，絕緣層18A的厚度可介於2000埃至3000埃之間或者大於10微米，其中絕緣層18A的厚度係取決於指紋辨識電極結構14A所使用的製程。舉例來說，當指紋辨識電極結構14A係透過網板印刷(Screen printing)製作時，絕緣層18A的厚度大於10微米。當指紋辨識電極結構14A係透過微影與蝕刻製程製作時，絕緣層18A的厚度介於2000埃至3000埃之間。本發明的絕緣層厚度並不限於此。值得說明的是，當絕緣層18A的厚度介於2000埃至3000埃之間時，由於第一觸控電極條22A與浮置電極26A重疊，因此第一觸控電極條22A與浮置電極26A之間可具有較高的耦合電容，進而提高第一觸控電極條22A與第二觸控電極條24A之間的耦合電容。除此之外，當手指觸摸覆蓋板時，第一觸控電極條22A與手指之間的耦合電容還可透過浮置電極26A增加，以提升所偵測到波峰與波谷的耦合電容值。

於本實施例中，各第一觸控電極條22A可為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號，且各第二觸控電極條24A可為一感應電極條，分別用以感應指紋的波峰或波谷所產生的電容變化，進而產生一感應訊號。但本發明不限於此。於另一實施例中，各第一觸控電極條亦可為一感應電極條，分別用以感應指紋的波峰或波谷所產生的電容變化，進而產生一感應訊號，且各第二觸控電極條為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號。假設在本實施例以各第二觸控電極條24A作為感應電極條時，感應電極條與手指之間可產生一第一耦合電容值。在另一實施例以各第一觸控電極條作為感應電極條時，感應電極條會透過浮置電極與手指耦合，因此感應電極條與手指之間所產生之第二耦合電容值會大於前述第一耦合電容值。特別是，當絕緣層的厚度介於2000埃至3000埃之間時，在以各第一觸控電極條作為感應電極條的另一實施例中，浮置電極與感應電極條之間會有明顯的耦合效應，且浮置電極的電位會接近感應電極條的電位，進而增加第二耦合電容值。所以，本實施例之指紋辨識電極結構14A以各第二觸控電極條24A作為感應電極條之鑑別率較另一實施例以各第一觸控電極條作為感應電極條之鑑別率為佳。

值得一提的是，由於第二觸控電極條24A會直接與手指產生耦合，而較少透過浮置電極26A與手指產生耦合；因此，以各第二觸控電極條24A作為感應電極條時，相較於未具有浮置電極之指紋辨識電極結構，本實施例之感應電極條與手指之間之耦合電容值CR幾乎不會增加。由此可知，以各第二觸控電極24A條作為感應電極條之指紋辨識電極結構14A可在不提升感應電極條與手指之間之耦合電容值CR的情況下有效地增加與指紋之波峰之間的總耦合電容以及與指紋之波谷之間的總耦合電容的差異△C，進而提高鑑別率SNR。經實驗得知，相較於習知未具有浮置電極之指紋辨識電極結構，本實施例之指紋辨識電極結構14A之鑑別率可有效提升約略68％。

於本實施例中，指紋辨識器10A可另包括一保護層28，覆蓋於第二導電層20A與絕緣層18A上，用以保護第二觸控電極條24A以及浮置電極26A。於另一實施例中，以基板直接作為覆蓋板並以反向次序堆疊時，保護層係覆蓋於第一導電層上，用以保護第一觸控電極條。

本發明之指紋辨識器並不限於上述實施例。下文將繼續揭示本實施例之指紋辨識器之其他實施例，然為了簡化說明並突顯實施例之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。

請參考第3圖，其繪示了本發明第二實施例之指紋辨識器的上視示意圖。如第3圖所示，本實施例之指紋辨識器10B與第一實施例之差異在於，本實施例之各第一觸控電極條22A位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的部分與浮置電極26B中之單一者交錯並重疊，因此各浮置電極26B在第一方向D1上的寬度接近任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的間距。舉例來說，相較於習知未具有浮置電極之指紋辨識電極結構，本實施例之指紋辨識電極結構14B之鑑別率可有效提升約略35％。

請參考第4至6圖，第4圖繪示了本發明第三實施例之指紋辨識器的上視示意圖，第5圖繪示了本發明第三實施例之各第一觸控電極條的上視示意圖，第6圖繪示了本發明第三實施例之各第二觸控電極條的上視示意圖。如第4圖所示，本實施例之指紋辨識器10C與第一實施例之差異在於，本實施例之第二導電層20C並不包括浮置電極，而僅包括第二觸控電極條24C，且第一導電層16C之各第一觸控電極條22C包括一第一條狀部30C以及複數個分支部，且各第二觸控電極條24C包括一第二條狀部32C、複數個主分支部以及複數個次分支部。各第一觸控電極條之第一條狀部30C沿著第一方向D1延伸，各第二觸控電極條24C之第二條狀部32C沿著第二方向D2延伸，因此第一條狀部30C與第二條狀部32C彼此相交錯。分支部係從第一條狀部30C延伸出，且在垂直基板12的方向上不與第二觸控電極條24C重疊。主分支部從第二條狀部32C延伸出，且次分支部從主分支部延伸出。並且，主分支部與次分支部在垂直基板12的方向上不與第一觸控電極條22C重疊。

具體來說，如第5圖所示，各第一觸控電極條22C之分支部可包括複數個第一分支部34C以及複數個第二分支部36C。各第一分支部34C與各第二分支部36C沿著第二方向D2以及第二方向D2之反方向分別從第一條狀部30C之兩側延伸出。並且，各第二觸控電極條24C之主分支部可包括複數個第一主分支部38C以及複數個第二主分支部40C，且次分支部可包括複數個第一次分支部42C以及複數個第二次分支部44C。各第二主分支部40C與各第一主分支部38C沿著第一方向D1以及第一方向D1之反方向分別從第二條狀部32C的兩側延伸出，各第一次分支部42C延伸至與各第一主分支部38C相鄰之各第一分支部34C與第二條狀部32C之間，各第二次分支部44C延伸至與各第一主分支部38C相鄰之各第二分支部36C與第二條狀部32C之間，其中第一主分支部38C、第二主分支部40C、第一次分支部42C與第二次分支部44C在垂直基板12的方向上不與第一分支部34C以及第二分支部36C重疊。

於本實施例中，各第一觸控電極條22C之各第一分支部34C與各第二分支部36C分別位於任兩相鄰之第二條狀部32C之間，各第一分支部34C與各第二分支部36C以第一條狀部30C為對稱軸彼此對稱。再者，各第一觸控電極條22C之分支部另包括複數個第三分支部46C、複數個第四分支部48C、複數個第五分支部50C與複數個第六分支部52C。各第一觸控電極條22C之各第三分支部46C與各第四分支部48C位於任兩相鄰之第二條狀部32C之間，且分別從位於各第一分支部34C兩側之第一條狀部30C延伸出並與各第一分支部34C相接觸，使各第一觸控電極條22C位於兩相鄰之第二條狀部32C之間之各第一分支部34C、各第三分支部46C與各第四分支部48C可構成一第一三叉狀(trident-shaped)結構。各第一觸控電極條22C之各第五分支部50C與各第六分支部52C位於任兩相鄰之第二條狀部32C之間，且分別從位於各第二分支部36C兩側之第一條狀部30C延伸出並與各第二分支部36C相接觸，且各第一觸控電極條22C位於兩相鄰之第二條狀部之間之各第二分支部36C、各第五分支部50C與各第六分支部56C可構成一第二三叉狀結構。於一實施例中，各第一三叉狀結構對稱於各第二三叉狀結構，因此各第一三叉狀結構與各第二三叉狀結構可形成星號狀(asterisk-shaped)結構。

另外，如第6圖所示，各第二觸控電極條24C之各第一主分支部38C與各第二主分支部40C位於任兩相鄰之第一條狀部30C之間，各第一主分支部38C與各第二主分支部40C以第二條狀部32C為對稱軸彼此對稱。進一步來說，各第一次分支部42C延伸至各第一分支部34C與各第三分支部46C之間，且各第二次分支部44C延伸至各第二分支部36C與各第五分支部50C之間，其中位於兩相鄰之第一條狀部30C之間之各第一主分支部38C、各第一次分支部42C與各第二次分支部44C構成一第三三叉狀結構。並且，各第二觸控電極條24C之次分支部可另包括複數個第三次分支部54C以及複數個第四次分支部56C，各第三次分支部54C與各第四分支部56C分別從各第二主分支部40C之兩側延伸出，各第三次分支部54C延伸至各第一分支部34C與各第四分支部48C之間，各第四次分支部56C延伸至各第二分支部36C與各第六分支部52C之間，其中位於兩相鄰之第一條狀部30C之間之各第二主分支部40C、各第三次分支部54C與各第四次分支部56C構成一第四三叉狀結構。

此外，各第二觸控電極條24C之次分支部可另包括複數個第五次分支部58C、複數個第六次分支部60C、複數個第七次分支部62C以及複數個第八次分支部64C，且各第五次分支部58C、各第六次分支部60C、各第七次分支部62C以及各第八次分支部64C位於任兩相鄰之第一條狀部30C之間。具體來說，各第五次分支部58C與各第六次分支部60C分別從第二條狀部32C的兩側延伸出，並分別延伸至各第三分支部46C與第二條狀部32C之間以及各第四分支部48C與第二條狀部32C之間。各第七次分支部62C與各第八次分支部64C分別從第二條狀部32C的兩側延伸出，並分別延伸至各第五分支部50C與第二條狀部32C之間以及各第六分支部52C與第二條狀部32C之間。並且，各第一觸控電極條22C之星號狀結構以及第一條狀部30C於垂直基板12的方向上與各第二觸控電極條24C之各第三三叉狀結構、各第四三叉狀結構、各第五次分支部58C、各第六次分支部60C、各第七次分支部62C以及各第八次分支部64C不相交錯與重疊。

值得說明的是，本實施例之指紋辨識電極結構14C透過各第一觸控電極條22C之分支部以及各第二觸控電極條24C之主分支部以及次分支部的設計可提高相交錯之各第一觸控電極條與各第二觸控電極條之間的耦合電容，進而增加指紋之波峰與指紋辨識電極結構14C之間之總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構14C之間之總耦合電容值的差異。舉例來說，相較於習知格子狀結構之指紋辨識電極結構，本實施例之指紋辨識電極結構14C之鑑別率可有效增加約略26％。

於另一實施例中，第二導電層可另包括浮置電極，在垂直基板的方向上與第一觸控電極條重疊。舉例來說，浮置電極可與第一、第二、第三、第四、第五與第六分支部以及第一條狀部之至少一者重疊。或者，浮置電極在垂直基板的方向上不與第一觸控電極條以及第二觸控電極條重疊。

請參考第7圖至第9圖，第7圖繪示了本發明第四實施例之指紋辨識器的上視示意圖，第8圖繪示了本發明第四實施例之各第一觸控電極條之上視示意圖，第9圖繪示了本發明第四實施例之各第二觸控電極條之上視示意圖。如第7圖至第9圖所示，本實施例之指紋辨識器10D與第三實施例之差異在於，本實施例之各第一觸控電極條22D之各第三分支部46D與各第四分支部48D係分別從第一條狀部30C連接各第一分支部34C之一側沿著第二方向D2之反方向延伸出，且各第五分支部50D與各第六分支部52D分別從第一條狀部30C連接各第二分支部36C之一側沿著第二方向D2延伸出。各第三分支部46D與各第五分支部50D以第一條狀部30C為對稱軸彼此對稱，且各第四分支部48D與各第六分支部52D以第一條狀部30C為對稱軸彼此對稱，因此各第一觸控電極條22D可為一第一柵狀結構。

另外，本實施例之各第一次分支部42D係沿著第二方向D2延伸至各第一分支部34C與各第三分支部46D之間，且各第二次分支部44D沿著第二方向D2之反方向延伸至各第二分支部36C與各第五分支部50D之間。各第三次分支部54D沿著第二方向D2延伸至各第一分支部34C與各第四分支部48D之間，各第四次分支部56D沿著第二方向D2之反方向延伸至各第二分支部36C與各第六分支部52D之間。各第一次分支部42D與各第二次分支部以第一主分支部38C為對稱軸彼此對稱，且各第三次分支部54D與各第四次分支部56D以第二主分支部40C為對稱軸彼此對稱。

再者，於本實施例之各第二觸控電極條24D中，各第五次分支部58D設置於各第一次分支部42D與第二條狀部32C之間，並從第一主分支部38C連接各第一次分支部42D之一側沿著第二方向D2延伸至各第三分支部46D與第二條狀部32C之間；各第六次分支部60D設置於各第二次分支部44D與第二條狀部32C之間，並從第一主分支部38C連接各第二次分支部44D之一側沿著第二方向D2之反方向延伸至各第五分支部50D與第二條狀部32C之間；各第七次分支部62D設置於各第三次分支部54D與第二條狀部32C之間，並從第二主分支部40C連接各第三次分支部54D之一側沿著第二方向D2延伸至各第四分支部48D與第二條狀部32C之間；以及各第八次分支部64D設置於各第四次分支部56D與第二條狀部32C之間，並從第二主分支部40C連接各第四次分支部56D之一側沿著第二方向D2之反方向延伸至各第六分支部52D與第二條狀部32C之間。各第五次分支部58D與各第六次分支部60D以第一主分支部38C為對稱軸彼此對稱，且各第七次分支部62D與各第八次分支部64D以第二主分支部40C為對稱軸彼此對稱。因此，位於任兩相鄰之第一條狀部30C之間之各第一主分支部38C、各第二主分支部40C、各第一次分支部42D、各第二次分支部44D、各第三次分支部54D、各第四次分支部56D、各第五次分支部58D、各第六次分支部60D、各第七次分支部62D與各第八次分支部以及第二條狀部之一部分可形成一第二柵狀結構。並且，第一柵狀結構與第二柵狀結構彼此錯開且不相交錯與重疊。

值得說明的是，本實施例之指紋辨識電極結構14D可透過各第一觸控電極條22D之第一柵狀結構以及各第二觸控電極條24D之各第二柵狀結構提高相交錯之各第一觸控電極條22D與各第二觸控電極條24D之間的耦合電容，進而增加指紋之波峰與指紋辨識電極結構14D之間之總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構14D之間之總耦合電容值的差異。舉例來說，相較於習知格子狀結構之指紋辨識電極結構，本實施例之指紋辨識電極結構14D之鑑別率可有效增加約略66％。

請參考第10圖與第11圖，第10圖繪示了為本發明第五實施例之指紋辨識器的上視示意圖，第11圖繪示了沿著第10圖之剖面線B-B’的剖面示意圖。如第10圖與第11圖所示，本實施例之指紋辨識器10E與第一實施例之差異在於，本實施例之指紋辨識電極結構14E並不包括浮置電極。並且，各第一觸控電極條22E包括一第一條狀部30E以及複數個第一凸出部66E，且各第一凸出部66E從第一條狀部30E的上表面突出。絕緣層18E包括複數個第一開口68E，其中各第一凸出部66E穿越各第一開口68E，且各第一凸出部66E之厚度大於絕緣層18E的厚度。具體來說，各第一觸控電極條22E之各第一凸出部66E係位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間，且各第一凸出部66E穿越各第一開口68E，使各第一凸出部66E可在平行基板12上表面的方向上與相鄰的第二觸控電極條24A產生電容耦合，進而提高指紋之波峰與指紋辨識電極結構14E之間之總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構14E之間之總耦合電容值的差異。於本實施例中，絕緣層18E的厚度係大於10微米，但不限於此。於一實施例中，第二導電層20A的上表面與各第一凸出部66E的上表面可位於同一平面上。

於本實施例中，各第一觸控電極條22E為一感應電極條，分別用以感應指紋的波峰或波谷所產生的電容變化，進而產生一感應訊號，且各第二觸控電極條24A為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號，但本發明不限於此。於另一實施例中，各第一觸控電極條亦可為一驅動電極條，且各第二觸控電極條為一感應電極條。

請參考第12圖，其繪示了本發明第六實施例之指紋辨識器的上視示意圖。如第12圖所示，本實施例之指紋辨識器10F與第五實施例之差異在於，本實施例之第二導電層20F另包括複數個浮置電極26F，且浮置電極26F不與第一觸控電極條22E以及第二觸控電極條24A重疊。具體來說，本實施例之浮置電極26F與第二觸控電極條24A以及第一觸控電極條22E之第一凸出部66E彼此分隔且絕緣，使浮置電極26F處於浮接狀態。於本實施例中，任兩相鄰之第一觸控電極條22E與任兩相鄰之第二觸控電極條24A所圍繞出的區域中設置有四個浮置電極26F，且呈矩陣排列，但本發明並不以此為限，任兩相鄰之第一觸控電極條與任兩相鄰之第二觸控電極條所圍繞出的區域中設置的浮置電極的數量可為至少一個，且浮置電極的數量可隨其寬度來調整。

請參考第13圖，其繪示了本發明第七實施例之指紋辨識器的上視示意圖。如第13圖所示，本實施例之指紋辨識器10G與第六實施例之差異在於，本實施例之各第一觸控電極條22E位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的一部分在垂直基板12的方向上與浮置電極26G中之至少一者重疊。具體來說，各第一觸控電極條22E位於任兩相鄰之第二觸控電極條24A之間的部分係與兩浮置電極26G交錯並重疊，且浮置電極26G係與第二觸控電極條24A以及第一觸控電極條22E之第一凸出部66E彼此分隔，使浮置電極26G與第一觸控電極條22E以及第二觸控電極條24A電性絕緣。進一步而言，本實施例之各浮置電極26G分別設置於各第一凸出部66E與相鄰之第二觸控電極條24A之間。本發明與各第一觸控電極條位於任兩相鄰之第二觸控電極條之間的部分重疊之浮置電極的數量與寬度並不限為上述，且在有限的任兩相鄰之第二觸控電極條之間的間距下，浮置電極的數量可依據其在第一方向上的寬度來做相對應調整。

請參考第14圖與第15圖，第14圖繪示了本發明第八實施例之指紋辨識器的上視示意圖，第15圖繪示了沿著第14圖之剖面線C-C’的剖面示意圖。如第14圖與第15圖所示，本實施例之指紋辨識器10H與第五實施例之差異在於，本實施例之各第一觸控電極條22H的上視圖案係與上述第三實施例之各第一觸控電極條相同，且各第二觸控電極條24C的結構與上述第三實施例之各第二觸控電極條相同。也就是說，本實施例之各第一觸控電極條22H相較於第三實施例另包括複數個第一凸出部66H以及複數個第二凸出部70H，各第一凸出部66H從第一條狀部30C的上表面突出。為簡化說明，本實施例之各第一觸控電極條22H與各第二觸控電極條24C與上述第三實施例以及第五實施例相同的部分不多贅述。

於本實施例中，除了第一開口68E之外，絕緣層18H可另包括複數個第二開口72H，對應分支部設置。各第二凸出部70H分別從任一分支部的上表面突出，並分別穿越各第二開口72H。具體來說，各第二凸出部70H可分別設置於各第一分支部34C與各第二分支部36C上，並分別從各第一分支部34C與各第二分支部36C的上表面突出。於一實施例中，第二導電層20C的上表面與各第二凸出部70H的上表面亦可位於同一平面上。舉例來說，第一凸出部66H與第二凸出部70H均為矩形，但本發明不限於此。於另一實施例中，一部分之第二凸出部亦可設置於各第一觸控電極條之第三、第四、第五與第六分支部上。或者，第二凸出部中之一者覆蓋由第一分支部、第三分支部與第四分支部構成之第一三叉狀結構或由第二分支部、第五分支部與第六分支部構成之第二三叉狀結構，使第二凸出部亦具有三叉狀結構。

請參考第16圖，其繪示了本發明第九實施例之指紋辨識器的上視示意圖。如第16圖所示，本實施例之指紋辨識器10I與第八實施例之差異在於，本實施例之各第一觸控電極條22I的上視圖案係與上述第四實施例之各第一觸控電極條相同，且各第二觸控電極條24D的結構與上述第四實施例之各第二觸控電極條相同，也就是說，本實施例之各第一觸控電極條22I相較於第四實施例另包括複數個第一凸出部66I以及複數個第二凸出部70I。因此，本實施例之各第一觸控電極條22I與各第二觸控電極條24D與上述第四實施例以及第八實施例相同的部分不多贅述。

於本實施例中，位於各第一分支部34C與各第二分支部36C之間、各第三分支部46D與各第五分支部50D之間、各第四分支部48D與各第六分支部52D之間的第一條狀部30C上分別設置有第一凸出部66I。各第二凸出部70I係分別設置於各第一分支部34C、各第二分支部36C、各第三分支部46D、各第四分支部48D、各第五分支部50D與各第六分支部52D上，並分別從各第一分支部34C、各第二分支部36C、各第三分支部46D、各第四分支部48D、各第五分支部50D與各第六分支部52D的上表面突出。

於另一實施例中，第二凸出部中之一者可覆蓋各第一分支部34C、各第二分支部36C、各第三分支部46D、各第四分支部48D、各第五分支部50D與各第六分支部52D。或者，第一凸出部與第二凸出部可形成一柵狀結構。

請參考第17圖，其繪示了本發明第十實施例之指紋辨識器的上視示意圖。如第17圖所示，本實施例之指紋辨識器10J與第八實施例之差異在於，本實施例之第二導電層20J另包括複數個浮置電極26J，且浮置電極26J設置於第一觸控電極條22H與第二觸控電極條24D之間。具體來說，浮置電極26J中之一者可設置於第一分支部34C與第一次分支部42C之間、第一分支部34C與第三次分支部54C之間、第三分支部46C與第一次分支部42C之間、第三分支部46C與第五次分支部58C之間、第四分支部48C與第三次分支部54C之間、第四分支部48C與第六次分支部60C之間、第一條狀部30C與第五次分支部58C之間、第一條狀部30C與第六次分支部60C之間、第一條狀部30C與第七次分支部62C之間、第一條狀部30C與第八次分支部64C之間、第二分支部36C與第二次分支部44C之間、第二分支部36C與第四次分支部56C之間、第五分支部50C與第二次分支部44C之間、第五分支部50C與第七次分支部62C之間、第六分支部52C與第四次分支部56C之間或第六分支部52C與第八次分支部64C之間。於本實施例中，各第一觸控電極條22H之分支部與第一條狀部30C與各第二觸控電極條24C之次分支部之間均設置有浮置電極26J。

綜上所述，本發明之指紋辨識電極結構可透過設置與各第一觸控電極條重疊的浮置電極、設置額外的分支部、主分支部以及次分支部或設置穿越絕緣層之開口的凸出部，增加各第一觸控電極條與各第二觸控電極條之間的耦合電容，以增加指紋之波峰與指紋辨識電極結構之間之總耦合電容值以及指紋之波谷與指紋辨識電極結構之間之總耦合電容值的差異，進而提升鑑別率。以上所述僅為本發明之實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H、10I、10J 指紋辨識器 12 基板 14A、14B、14C、14D、14E、14H、14I、14J 指紋辨識電極結構 16A、16C、16E 第一導電層 18A、18E、18H 絕緣層 20A、20C、20F、20J 第二導電層 22A、22C、22D、22H、22I 第一觸控電極條 24A、24C、24D 第二觸控電極條 26A、26B、26F、26G、26J 浮置電極 28 保護層 30C、30E 第一條狀部 32C 第二條狀部 34C 第一分支部 36C 第二分支部 38C 第一主分支部 40C 第二主分支部 42C、42D 第一次分支部 44C、44D 第二次分支部 46C、46D 第三分支部 48C、48D 第四分支部 50C、50D 第五分支部 52C、52D 第六分支部 54C、54D 第三次分支部 56C、56D 第四次分支部 58C、58D 第五次分支部 60C、60D 第六次分支部 62C、62D 第七次分支部 64C、64D 第八次分支部 66E、66H、66I 第一凸出部 68E 第一開口 70H、70I 第二凸出部 72H 第二開口 D1 第一方向 D2 第二方向 G1 第一間距 G2 第二間距

第1圖繪示了為本發明第一實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第2圖繪示了沿著第1圖之剖面線A-A’的剖面示意圖。第3圖繪示了本發明第二實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第4圖繪示了本發明第三實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第5圖繪示了本發明第三實施例之各第一觸控電極條的上視示意圖。第6圖繪示了本發明第三實施例之各第二觸控電極條的上視示意圖。第7圖繪示了本發明第四實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第8圖繪示了本發明第四實施例之各第一觸控電極條之上視示意圖。第9圖繪示了本發明第四實施例之各第二觸控電極條之上視示意圖。第10圖繪示了為本發明第五實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第11圖繪示了沿著第10圖之剖面線B-B’的剖面示意圖。第12圖繪示了本發明第六實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第13圖繪示了本發明第七實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第14圖繪示了本發明第八實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第15圖繪示了沿著第14圖之剖面線C-C’的剖面示意圖。第16圖繪示了本發明第九實施例之指紋辨識器的上視示意圖。第17圖繪示了本發明第十實施例之指紋辨識器的上視示意圖。

10A 指紋辨識器 12 基板 14A 指紋辨識電極結構 16A 第一導電層 20A 第二導電層 22A 第一觸控電極條 24A 第二觸控電極條 26A 浮置電極 D1 第一方向 D2 第二方向 G1 第一間距 G2 第二間距

Claims

一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，該指紋辨識電極結構包括：一第一導電層，包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔並分別沿著一第一方向延伸；一第二導電層，包括複數條第二觸控電極條以及複數個浮置電極，該等第二觸控電極條彼此分隔且分別沿著不同於該第一方向之一第二方向延伸，且該等第一觸控電極條與該等第二觸控電極條相交錯，其中該等第二觸控電極條與該等浮置電極彼此分隔，該第二導電層與一手指之間的間距小於該第一導電層與該手指之間的間距，且各該第一觸控電極條位於任兩相鄰之該等第二觸控電極條之間的一部分與該等浮置電極中之至少一者重疊並絕緣；以及一絕緣層，設置於該第一導電層與該第二導電層之間。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中兩相鄰之該等第一觸控電極條的中央之間的間距以及兩相鄰之該等第二觸控電極條的中央之間的間距小於或等於50微米。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條位於任兩相鄰之該等第二觸控電極條之間的該部分與該等浮置電極中之複數者重疊。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號，且各該第二觸控電極條為一感應電極條，分別用以產生一感應訊號。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條為一感應電極條，分別用以產生一感應訊號，且各該第二觸控電極條為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中該絕緣層的厚度介於2000埃至3000埃之間。
如請求項1所述之指紋辨識電極結構，其中該絕緣層的厚度大於10微米。
一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，該指紋辨識電極結構包括：一第一導電層，包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔且分別沿著一第一方向延伸，其中各該第一觸控電極條包括一第一條狀部、複數個第一分支部以及複數個第二分支部，且各該第一分支部與各該第二分支部分別沿著不同於該第一方向之一第二方向以及該第二方向之反方向從該第一條狀部之兩側延伸出；一第二導電層，包括複數條第二觸控電極條，彼此分隔並分別沿著該第二方向延伸，該等第一觸控電極條與該等第二觸控電極條相交錯並絕緣，且該第二導電層與一手指之間的間距小於該第一導電層與該手指之間的間距，其中各該第二觸控電極條包括一第二條狀部、複數個第一主分支部以及複數個第二主分支部，各該第一主分支部與各該第二主分支部分別沿著該第一方向以及該第一方向之反方向從該第二條狀部的兩側延伸出；以及一絕緣層，設置於該第一導電層與該第二導電層之間。
如請求項8所述之指紋辨識電極結構，其中各該第二觸控電極條更包括複數個第一次分支部以及複數個第二次分支部，各該第一次分支部與各該第二次分支部分別從各該第一主分支部之兩側延伸出，各該第一次分支部延伸至與各該第一主分支部相鄰之各該第一分支部與該第二條狀部之間，各該第二次分支部延伸至與各該第一主分支部相鄰之各該第二分支部與該第二條狀部之間，其中該等第一主分支部、該等第二主分支部、該等第一次分支部與該等第二次分支部不與該等第一分支部以及該等第二分支部重疊。
如請求項9所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第三分支部、複數個第四分支部、複數個第五分支部與複數個第六分支部，各該第一觸控電極條之各該第三分支部與各該第四分支部分別從位於各該第一分支部兩側之該第一條狀部延伸出並與各該第一分支部相接觸，且各該第一觸控電極條之各該第一分支部、各該第三分支部與各該第四分支部構成一三叉狀(trident-shaped)結構，其中各該第一觸控電極條之各該第五分支部與各該第六分支部分別從位於各該第二分支部兩側之該第一條狀部延伸出並與各該第二分支部相接觸，且各該第一觸控電極條之各該第二分支部、各該第五分支部與各該第六分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項10所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一次分支部延伸至各該第一分支部與各該第三分支部之間，且各該第二次分支部延伸至各該第二分支部與各該第五分支部之間，其中各該第一主分支部、各該第一次分支部與各該第二次分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項10所述之指紋辨識電極結構，其中各該第二觸控電極條另包括複數個第三次分支部以及複數個第四次分支部，各該第三次分支部與各該第四分支部分別從各該第二主分支部之兩側延伸出，各該第三次分支部延伸至各該第一分支部與各該第四分支部之間，各該第四次分支部延伸至各該第二分支部與各該第六分支部之間，其中各該第二主分支部、各該第三次分支部與各該第四次分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項9所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第三分支部、複數個第四分支部、複數個第五分支部與複數個第六分支部，各該第一觸控電極條之各該第三分支部與各該第四分支部分別從該第一條狀部連接各該第一分支部之該側沿著該第二方向之反方向延伸出，且各該第一觸控電極條之各該第五分支部與各該第六分支部分別從該第一條狀部連接各該第二分支部之該側沿著該第二方向延伸出。
如請求項13所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一次分支部沿著該第二方向延伸至各該第一分支部與各該第三分支部之間，且各該第二次分支部沿著該第二方向之反方向延伸至各該第二分支部與各該第五分支部之間。
如請求項13所述之指紋辨識電極結構，其中各該第二觸控電極條另包括複數個第三次分支部以及複數個第四次分支部，各該第三次分支部與各該第四分支部分別從各該第二主分支部之兩側延伸出，各該第三次分支部沿著該第二方向延伸至各該第一分支部與各該第四分支部之間，各該第四次分支部沿著該第二方向之反方向延伸至各該第二分支部與各該第六分支部之間。
一種指紋辨識電極結構，設置於一基板上，並用於偵測一手指之指紋，該指紋辨識電極結構包括：一第一導電層，包括複數條第一觸控電極條，彼此分隔且分別沿著一第一方向延伸，其中各該第一觸控電極條包括一第一條狀部以及複數個第一凸出部，且各該第一凸出部從該第一條狀部的上表面突出；一絕緣層，設置於該第一條狀部上，且該絕緣層包括複數個開口，其中各該第一凸出部穿越各該開口，且各該第一凸出部之厚度大於該絕緣層的厚度；以及一第二導電層，設置於該絕緣層上，該第二導電層包括複數條第二觸控電極條，彼此分隔並分別沿著不同於該第一方向之一第二方向延伸，且該等第一觸控電極與該等第二觸控電極條相交錯並絕緣，其中該第二導電層與該手指之間的間距小於該第一導電層與該手指之間的間距。
如請求項16所述之指紋辨識電極結構，其中該第二導電層的上表面與各該第一凸出部的上表面位於同一平面上。
如請求項16所述之指紋辨識電極結構，其中兩相鄰之該等第一觸控電極條的中央之間的間距以及兩相鄰之該等第二觸控電極條的中央之間的間距小於或等於50微米，以及該絕緣層的厚度大於10微米。
如請求項16所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條為一感應電極條，分別用以產生一感應訊號，且各該第二觸控電極條為一驅動電極條，分別用以傳送一驅動訊號。
如請求項16所述之指紋辨識電極結構，其中該第二導電層另包括複數個浮置電極，與該等第二觸控電極條以及該等第一凸出部彼此分隔且絕緣。
如請求項20所述之指紋辨識電極結構，其中任兩相鄰之該等第一觸控電極條與任兩相鄰之該等第二觸控電極條所圍繞出的一區域中設置有至少一該浮置電極。
如請求項20所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條位於任兩相鄰之該等第二觸控電極條之間的一部分與該等浮置電極中之至少一者重疊。
如請求項16所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第一分支部以及複數個第二分支部，且各該第一分支部與各該第二分支部分別沿著該第二方向以及該第二方向之反方向從該第一條狀部之兩側延伸出，且各該第二觸控電極條包括一第二條狀部、複數個第一主分支部、複數個第二主分支部、複數個第一次分支部以及複數個第二次分支部，各該第一主分支部與各該第二主分支部分別沿著該第一方向以及該第一方向之反方向從該第二條狀部的兩側延伸出，且各該第一次分支部與各該第二分支部分別從各該第一主分支部之兩側延伸出，各該第一次分支部延伸至與各該第一主分支部相鄰之各該第一分支部與該第二條狀部之間，各該第二次分支部延伸至與各該第一主分支部相鄰之各該第二分支部與該第二條狀部之間，其中該等第一主分支部、該等第二主分支部、該等第一次分支部與該等第二次分支部不與該等第一分支部以及該等第二分支部重疊。
如請求項23所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第三分支部、複數個第四分支部、複數個第五分支部與複數個第六分支部，各該第一觸控電極條之各該第三分支部與各該第四分支部分別從位於各該第一分支部兩側之該第一條狀部延伸出並與各該第一分支部相接觸，且各該第一觸控電極條之各該第一分支部、各該第三分支部與各該第四分支部構成一三叉狀結構，其中各該第一觸控電極條之各該第五分支部與各該第六分支部分別從位於各該第二分支部兩側之該第一條狀部延伸出並與各該第二分支部相接觸，且各該第一觸控電極條之各該第二分支部、各該第五分支部與各該第六分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項24所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一次分支部延伸至各該第一分支部與各該第三分支部之間，且各該第二次分支部延伸至各該第二分支部與各該第五分支部之間，其中各該第一主分支部、各該第一次分支部與各該第二次分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項24所述之指紋辨識電極結構，其中各該第二觸控電極條另包括複數個第三次分支部以及複數個第四次分支部，各該第三次分支部與各該第四分支部分別從各該第二主分支部之兩側延伸出，各該第三次分支部延伸至各該第一分支部與各該第四分支部之間，各該第四次分支部延伸至各該第二分支部與各該第六分支部之間，其中各該第二主分支部、各該第三次分支部與各該第四次分支部構成另一三叉狀結構。
如請求項23所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第三分支部、複數個第四分支部、複數個第五分支部與複數個第六分支部，各該第一觸控電極條之各該第三分支部與各該第四分支部分別從該第一條狀部連接各該第一分支部之該側沿著該第二方向之反方向延伸出，且各該第一觸控電極條之各該第五分支部與各該第六分支部分別從該第一條狀部連接各該第二分支部之該側沿著該第二方向延伸出。
如請求項27所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一次分支部沿著該第二方向延伸至各該第一分支部與各該第三分支部之間，且各該第二次分支部沿著該第二方向之反方向延伸至各該第二分支部與各該第五分支部之間。
如請求項27所述之指紋辨識電極結構，其中各該第二觸控電極條另包括複數個第三次分支部以及複數個第四次分支部，各該第三次分支部與各該第四分支部分別從各該第二主分支部之兩側延伸出，各該第三次分支部沿著該第二方向延伸至各該第一分支部與各該第四分支部之間，各該第四次分支部沿著該第二方向之反方向延伸至各該第二分支部與各該第六分支部之間。
如請求項23所述之指紋辨識電極結構，其中各該第一觸控電極條另包括複數個第二凸出部，從該等第一分支部與該等第二分支部之上表面上突出。