按壓式指紋識別傳感器及電子裝置制造方法
【專利摘要】本申請涉及按壓式指紋識別傳感器及電子裝置。一種按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，包括：基底；多個(gè)通孔，形成在所述基底中，排列為多個(gè)通孔行和多個(gè)通孔列的矩陣，其中設(shè)置有導(dǎo)電材料；多個(gè)第一電極，形成在所述基底的上表面上且與所述多個(gè)通孔電絕緣，排列為包括多個(gè)第一電極行和多個(gè)第一電極列的矩陣，每個(gè)第一電極行中的第一電極彼此電連接；多個(gè)第二電極，形成在所述基底的上表面上，分別位于所述多個(gè)通孔上方以與相應(yīng)通孔電連接，所述多個(gè)第二電極排列為包括多個(gè)第二電極行和多個(gè)第二電極列的矩陣，各第一電極行與各第二電極行交替布置，列方向上相鄰的第一電極和第二電極一一對應(yīng)地以一檢測間隙相對從而構(gòu)成多個(gè)電容型指紋識別單元。
【專利說明】按壓式指紋識別傳感器及電子裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及指紋識別傳感器，具體而言，涉及一種按壓式(area-type)指紋識別傳感器及包括該按壓式指紋識別傳感器的電子裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]人體某些生物特征(如指紋/掌紋)是人體獨(dú)一無二的特征，并且它們的復(fù)雜度能夠提供用于鑒別的足夠特征數(shù)量。
[0003]指紋/掌紋指紋等識別技術(shù)是目前最成熟且價(jià)格便宜的生物特征識別技術(shù)。指紋識別技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。我們不僅在門禁、考勤系統(tǒng)中可以看到指紋識別技術(shù)的身影，市場上還有更多指紋識別的應(yīng)用:如筆記本電腦、手機(jī)、汽車、銀行支付都可應(yīng)用指紋識別的技術(shù)。特別是隨著智能手機(jī)的不斷發(fā)展，將出現(xiàn)大量與指紋識別相關(guān)的需求，例如利用指紋識別解鎖手機(jī)、保護(hù)隱私信息、保證交易安全等。
[0004]用于指紋識別的傳感器包括電阻式傳感器、光學(xué)式傳感器、以及電容式傳感器等。
[0005]電容式指紋識別傳感器一般可分為滑擦式(swipe-type)和按壓式(area-type)?；潦絺鞲衅饕笥脩粼趥鞲衅魃戏揭砸欢Χ?、速度和方向滑動手指，對用戶的使用要求較高。按壓式傳感器只需用戶以一定力度在傳感器上方按壓，而無須滑動手指。
[0006]按壓式指紋識別傳感器一般被形成在單晶硅基板上，因此存在當(dāng)手指用力按壓時(shí)發(fā)生破裂問題。為了解決硅片在接收用戶無數(shù)次按壓或非正常按壓而易損壞的問題，現(xiàn)決一般采用硬度較高的藍(lán)寶石保護(hù)指紋傳感器的硅基材。但是，藍(lán)寶石成本較高，致使整個(gè)指紋識別系統(tǒng)成本較高。采用硅基材的指紋傳感器一般通過CMOS半導(dǎo)體工藝形成，該方法工藝復(fù)雜，導(dǎo)致基于硅基材的電容式指紋識別傳感器生產(chǎn)成本昂貴。
[0007]制造指紋識別傳感器需要在基材例如硅襯底上形成一定數(shù)量感應(yīng)單元和開關(guān)單元。若感應(yīng)單元的數(shù)量不足，則指紋識別的分辨率低，這將導(dǎo)致無法準(zhǔn)確進(jìn)行指紋識別、或者需要用戶多次輸入指紋而使用戶體驗(yàn)感差。另外，指紋識別傳感器的基材面積相對有限。在有限面積內(nèi)形成較高分辨率的指紋傳感器也是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。
[0008]需要一種新的按壓式指紋識別傳感器的方案。
[0009]在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本申請公開一種新穎的按壓式指紋識別傳感器及包括該按壓式指紋識別傳感器的電子裝置。
[0011]本公開的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開的實(shí)踐而習(xí)得。
[0012]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種按壓式指紋識別傳感器，包括:基底；多個(gè)通孔，形成在所述基底中，排列為多個(gè)通孔行和多個(gè)通孔列的矩陣，其中設(shè)置有導(dǎo)電材料；多個(gè)第一電極，形成在所述基底的上表面上且與所述多個(gè)通孔電絕緣，排列為包括多個(gè)第一電極行和多個(gè)第一電極列的矩陣，每個(gè)第一電極行中的第一電極彼此電連接；多個(gè)第二電極，形成在所述基底的上表面上，分別位于所述多個(gè)通孔上方以與相應(yīng)通孔電連接，所述多個(gè)第二電極排列為包括多個(gè)第二電極行和多個(gè)第二電極列的矩陣，各第一電極行與各第二電極行交替布置，列方向上相鄰的第一電極和第二電極對應(yīng)地以一檢測間隙相對從而構(gòu)成多個(gè)電容型指紋識別單元；多個(gè)列向?qū)Ь€，分別沿列方向形成在所述基底的下表面上，與所述多個(gè)通孔列一一對應(yīng)，覆蓋相應(yīng)的通孔并通過相應(yīng)的通孔電連接到第二電極。
[0013]根據(jù)一些實(shí)施例，所述基底為強(qiáng)化玻璃、鋼化玻璃、陶瓷或藍(lán)寶石。
[0014]根據(jù)一些實(shí)施例，第一電極為驅(qū)動電極或感應(yīng)電極，第二電極相應(yīng)地為感應(yīng)電極或驅(qū)動電極。
[0015]根據(jù)一些實(shí)施例，所述多個(gè)第一電極的寬度彼此相等且其寬度范圍為20 μ m-45 μ m,所述多個(gè)第一電極在行方向上等間距設(shè)置且其節(jié)距范圍為50 μ m-60 μ m,檢測間隙的大小彼此相等且在20 μ m-40 μ m范圍內(nèi)，列方向上相鄰的電容型指紋識別單元之間的距離等于或大于檢測間隙。
[0016]根據(jù)一些實(shí)施例，所述多個(gè)第一電極和所述多個(gè)第二電極包括金屬顆粒、石墨烯、碳納米管或?qū)щ姼叻肿硬牧稀?br> [0017]根據(jù)一些實(shí)施例，傳感器還包括保護(hù)層，覆蓋所述多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極，所述保護(hù)層包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV膠。
[0018]根據(jù)一些實(shí)施例，所述多個(gè)通孔通過激光微加工、化學(xué)蝕刻或者深反應(yīng)離子蝕刻形成。
[0019]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種電子裝置，包括如前述任一項(xiàng)所述的按壓式指紋識別傳感器。
[0020]根據(jù)一些實(shí)施例，所述電子裝置包括顯示區(qū)和非顯示區(qū)，所述按壓式指紋識別傳感器位于所述顯示區(qū)。
[0021]根據(jù)一些實(shí)施例，所述電子裝置包括顯示區(qū)和非顯示區(qū)，所述按壓式指紋識別傳感器位于所述非顯示區(qū)。
[0022]根據(jù)一些實(shí)施例，電子裝置還包括透明蓋板，所述透明蓋板的一部分用作所述指紋識別傳感器的基底。
[0023]根據(jù)本公開的一些實(shí)施例的按壓式指紋識別傳感器具有可靠性高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]通過參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施方式，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。
[0025]圖1示意性示出電容式指紋檢測元件的工作原理圖；
[0026]圖2示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的按壓式指紋識別傳感器的布局圖；
[0027]圖3示出當(dāng)手指按壓在指紋識別傳感器上方時(shí)獲得的多條線狀指紋圖像；
[0028]圖4示出多條線狀指紋圖案拼合成的一個(gè)完整指紋圖像；
[0029]圖5示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的按壓式指紋識別傳感器的電極結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0030]圖6示意性示出圖5的指紋識別傳感器沿一行的剖視圖；及
[0031]圖7示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的電子裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本公開將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略它們的詳細(xì)描述。
[0033]此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本公開的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實(shí)踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本公開的各方面。
[0034]本公開提供一種指紋識別傳感器及包括該指紋識別傳感器的電子裝置，可以降低成本，并可在有限面積基材上形成足夠數(shù)量驅(qū)動電極以提高指紋識別分辨率。
[0035]圖1示意性示出電容式指紋檢測元件的工作原理圖。
[0036]如圖1所示，電容式指紋檢測元件包括指紋識別單元，并覆蓋以保護(hù)層117。指紋識別單元可包括感應(yīng)電極101和驅(qū)動電極103，二者之間具有一檢測間隙107。指紋識別單元為多個(gè)，并可排列單行或多行，圖中僅示出一個(gè)指紋識別單元。指紋識別單元的感應(yīng)電極101和驅(qū)動電極103可構(gòu)成一個(gè)基本電容器。
[0037]當(dāng)手指190在指紋識別單元上方按壓或滑擦?xí)r，感應(yīng)電極101和驅(qū)動電極103之間的電容耦合會根據(jù)指紋脊192還是指紋谷194位于檢測間隙107上方而有不同改變。這是因?yàn)橹讣y脊的介電常數(shù)通常是空氣(指紋谷)的10至20倍。因此，指紋識別單元在指紋脊下比在指紋谷下具有更大等效電容。通過檢測指紋識別單元的電容變化(例如，通過從驅(qū)動電極容性耦合至感應(yīng)電極的信號的變化檢測電容變化)，可以判定位于該單元上方的是指紋脊還是指紋谷，從而得到指紋圖像。
[0038]圖2示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的按壓式指紋識別傳感器的布局圖。
[0039]如圖2所示，按壓式指紋識別傳感器可包括多個(gè)以矩陣形式設(shè)置的指紋識別單元200。指紋識別單元200可以使如圖1所示的指紋識別單元，例如包括感應(yīng)電極101和驅(qū)動電極103。
[0040]當(dāng)手指按壓在傳感器上方時(shí)，如圖2所示的按壓式指紋識別傳感器可一次獲得整個(gè)指紋圖像，而無需滑動手指。為了獲得整個(gè)指紋圖像，可對單個(gè)或一組指紋識別單元200進(jìn)行識別采樣，獲得反映指紋脊或指紋谷的單位指紋圖像，直到完成對所有單元的識別采樣。可以按行或按列對識別單元200進(jìn)行順序采樣，也可以進(jìn)行隨機(jī)采樣。
[0041]例如，如圖3所示，通過按行對指紋識別單元200進(jìn)行順序采樣，從一行指紋識別單元可獲得一條反映指紋脊和指紋谷的線狀指紋圖像。通過逐行采樣，可獲得多條行方向上的線狀指紋圖像。所述多條線狀指紋圖案可拼合成一個(gè)完整指紋圖像，如圖4所示。
[0042]圖5示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的按壓式指紋識別傳感器的電極結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖6示出圖5的電極結(jié)構(gòu)沿一行的剖視圖。
[0043]如圖5和6所示，按壓式指紋識別傳感器100包括基底111?；?11可為強(qiáng)化強(qiáng)化玻璃、鋼化玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石或其他基底。
[0044]多個(gè)通孔113形成在基底111中，排列為多行和多列的矩陣。通孔113中填充有導(dǎo)電材料，如銀、銅、金、鋁等金屬或者其組合?？赏ㄟ^諸如激光微加工、化學(xué)蝕刻或者深反應(yīng)離子蝕刻等工藝形成通孔113。
[0045]每個(gè)通孔113的形狀優(yōu)選為圓形，其直徑范圍在20-45 μ m，但本發(fā)明不以此為限。當(dāng)通孔113為多邊形時(shí)，所述直徑指其外接圓的直徑。
[0046]多個(gè)第一電極101和多個(gè)第二電極103形成在基底111的上表面上。多個(gè)第二電極103分別位于通孔113上方并與通孔113電連接。
[0047]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，利用通孔實(shí)現(xiàn)電連接，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)勢。
[0048]保護(hù)層161覆蓋多個(gè)第一電極101和多個(gè)第二電極103。保護(hù)層161覆蓋第一電極101和第二電極103。保護(hù)層161包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV膠。保護(hù)層可通過噴涂或印刷工藝形成。
[0049]多個(gè)第一電極101排列為包括多個(gè)第一電極行和多個(gè)第一電極列的矩陣。多個(gè)第二電極103也排列為包括多個(gè)第二電極行和多個(gè)第二電極列的矩陣。各第一電極行與各第二電極行交替布置。列方向上相鄰的第一電極101和第二電極103 對應(yīng)地以一檢測間隙G相對從而構(gòu)成多個(gè)電容型指紋識別單元200。
[0050]第一電極101為驅(qū)動電極或感應(yīng)電極，第二電極103相應(yīng)地為感應(yīng)電極或驅(qū)動電極。
[0051]多個(gè)第一電極101的寬度wl可彼此相等，其寬度范圍可為20 μ m-45 μ m。多個(gè)第一電極101在行方向上可等間距設(shè)置，其節(jié)距d范圍可為50 μ m-60 μ m。檢測間隙G的大小可彼此相等且在20 μ m-40 μ m范圍內(nèi)。列方向上相鄰的電容型指紋識別單元之間的距離G2可與檢測間隙G相同，或大于檢測間隙G。
[0052]多個(gè)列向?qū)Ь€105分別沿列方向形成在基底111的下表面上，覆蓋通孔113并與通孔113電連接。多個(gè)列向?qū)Ь€105分別與多個(gè)第二電極列一一對應(yīng)。每個(gè)列向?qū)Ь€105通過多個(gè)通孔113分別電連接到對應(yīng)的第二電極列中的多個(gè)第二電極103。
[0053]根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，一個(gè)第一電極行和一個(gè)列向?qū)Ь€105可定位一個(gè)指紋識別單元200。通過向第一電極行之一施加驅(qū)動信號，從列向?qū)Ь€105之一讀出感應(yīng)信號，可獲得相應(yīng)指紋識別單元的單元指紋圖像。
[0054]根據(jù)一些實(shí)施例，還可包括多條行引線和多條列引線(未示出)以傳遞驅(qū)動信號或感應(yīng)信號。多條行引線可分別與多個(gè)第一電極行電連接，多條列引線可分別與多個(gè)列向?qū)Ь€電連接。多條行引線也可通過基底中的另外形成的導(dǎo)電通孔延伸到襯底下表面。
[0055]第一和第二電極101和103、列向?qū)Ь€105的材質(zhì)可以相同，也可以不同。形成第一和第二電極的材料可選自ITO(氧化銦錫)、或金屬單質(zhì)顆粒如金、銀、銅、鋅、鋁的一種或兩種以上、金屬合金導(dǎo)電材料、石墨烯、碳納米管材料、納米導(dǎo)電材料如納米銀等，但本公開不限于此。
[0056]根據(jù)圖5和圖6的指紋識別傳感器可利用半導(dǎo)體工藝形成，例如，通過沉積、光刻、蝕刻等工藝形成。根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，也可通過印刷工藝形成如圖5-6所示的指紋識別傳感器。
[0057]圖7示意性示出根據(jù)本公開一示例實(shí)施方式的電子裝置500，其中可包括前述的指紋識別傳感器100。電子裝置500例如可以是智能手機(jī)、平板電腦等。
[0058]如圖7所示，電子裝置包括透明蓋板501。透明蓋板501包括顯示區(qū)511和非顯示區(qū)515。指紋識別傳感器可設(shè)置于顯示區(qū)511或非顯示區(qū)515。
[0059]根據(jù)一些實(shí)施例，透明蓋板501的一部分用作指紋識別傳感器100的基底。
[0060]以上具體地示出和描述了本公開的示例性實(shí)施方式。應(yīng)該理解，本公開不限于所公開的實(shí)施方式，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.一種按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，包括: 基底； 多個(gè)通孔，形成在所述基底中，排列為多個(gè)通孔行和多個(gè)通孔列的矩陣，其中設(shè)置有導(dǎo)電材料； 多個(gè)第一電極，形成在所述基底的上表面上且與所述多個(gè)通孔電絕緣，排列為包括多個(gè)第一電極行和多個(gè)第一電極列的矩陣，每個(gè)第一電極行中的第一電極彼此電連接； 多個(gè)第二電極，形成在所述基底的上表面上，分別位于所述多個(gè)通孔上方以與相應(yīng)通孔電連接，所述多個(gè)第二電極排列為包括多個(gè)第二電極行和多個(gè)第二電極列的矩陣，各第一電極行與各第二電極行交替布置，列方向上相鄰的第一電極和第二電極 對應(yīng)地以一檢測間隙相對從而構(gòu)成多個(gè)電容型指紋識別單元； 多個(gè)列向?qū)Ь€，分別沿列方向形成在所述基底的下表面上，與所述多個(gè)通孔列一一對應(yīng)，覆蓋相應(yīng)的通孔并通過相應(yīng)的通孔電連接到第二電極。
2.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，其中所述基底為強(qiáng)化玻璃、鋼化玻璃、陶瓷或藍(lán)寶石。
3.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，第一電極為驅(qū)動電極或感應(yīng)電極，第二電極相應(yīng)地為感應(yīng)電極或驅(qū)動電極。
4.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，所述多個(gè)第一電極的寬度彼此相等且其寬度范圍為20 μ m-45 μ m,所述多個(gè)第一電極在行方向上等間距設(shè)置且其節(jié)距范圍為50 μ m-60 μ m,檢測間隙的大小彼此相等且在20 μ m-40 μ m范圍內(nèi)，列方向上相鄰的電容型指紋識別單元之間的距離等于或大于檢測間隙。
5.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，所述多個(gè)第一電極和所述多個(gè)第二電極包括金屬顆粒、石墨烯、碳納米管或?qū)щ姼叻肿硬牧稀?br> 6.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，還包括保護(hù)層，覆蓋所述多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極，所述保護(hù)層包括DLC膜、AF膜、二氧化硅或UV膠。
7.如權(quán)利要求1所述的按壓式指紋識別傳感器，其特征在于，所述多個(gè)通孔通過激光微加工、化學(xué)蝕刻或者深反應(yīng)離子蝕刻形成。
8.一種電子裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的按壓式指紋識別傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置包括顯示區(qū)和非顯示區(qū)，所述按壓式指紋識別傳感器位于所述顯示區(qū)。
10.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置包括顯示區(qū)和非顯示區(qū)，所述按壓式指紋識別傳感器位于所述非顯示區(qū)。
11.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，還包括透明蓋板，所述透明蓋板的一部分用作所述指紋識別傳感器的基底。
【文檔編號】G06K9/00GK104077574SQ201410313098
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】譚強(qiáng), 丁國棟, 蔣亞兵 申請人:南昌歐菲生物識別技術(shù)有限公司, 南昌歐菲光科技有限公司, 深圳歐菲光科技股份有限公司, 蘇州歐菲光科技有限公司