TWI621982B - 指紋識別裝置、其製造方法、顯示裝置 - Google Patents

指紋識別裝置、其製造方法、顯示裝置 Download PDF

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Abstract

一種指紋識別裝置，其包括依次層疊設置的一蓋片、一遮蔽層、一導電連接層、一壓電材料層及一信號發送單元，所述蓋片遠離所述遮蔽層的表面為一觸摸面，所述導電連接層夾設在所述蓋板與所述壓電材料層之間並將所述蓋板與所述壓電材料層黏合在一起，所述導電連接層與所述壓電材料層構成一信號接收單元。本發明還提供一種應用所述指紋識別裝置的顯示裝置及一種指紋識別裝置的製造方法。

Description

指紋識別裝置、其製造方法、顯示裝置
本發明涉及一種指紋識別裝置及其製造方法。
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、聲波式等。其中，聲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。
利用聲波式指紋識別裝置進行指紋偵測時，手指放置在聲波式指紋識別裝置的偵測表面，發送至手指的超聲波部分被吸收，另一部分被反射。由於手指指紋谷與脊處的介質分別為空氣及手指表皮，對超聲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谷和脊的系列電信號，最終形成對應指紋形狀的圖像。
習知技術的指紋識別裝置通常包括依次層疊設置的一蓋片、一信號接收單元、一信號發送單元、一薄膜電晶體陣列基板及一柔性電路板，所述蓋片再藉由一黏膠劑與所述信號接收單元進行貼合。所述蓋片上通常塗布一遮蔽油墨層及一彩色油墨層，當手指觸摸蓋片表面時，所述信號發送單元發射的超聲波依次穿過所述薄膜電晶體陣列基板、所述信號接收單元、所述黏膠劑、所述遮蔽油墨層、所述彩色油墨層和所述蓋片到達接觸 面並發生反射，再依次穿過所述蓋片、所述遮蔽油墨層、所述彩色油墨層和所述黏膠劑被所述信號接收單元接收。目前發現，超聲波傳輸路徑過長，傳輸路徑上的每層介質材料都會吸收所述超聲波，導致超聲波信號衰減過大，大大影響了聲波式指紋識別裝置的指紋偵測精度。
有鑑於此，有必要提供一種具有較高指紋偵測精度的指紋識別裝置及其製造方法。
一種指紋識別裝置，其包括依次層疊設置的一蓋片、一遮蔽層、一導電連接層、一壓電材料層及一信號發送單元，所述蓋片遠離所述遮蔽層的表面為一觸摸面，所述導電連接層夾設在所述蓋板與所述壓電材料層之間並將所述蓋板與所述壓電材料層黏合在一起，所述導電連接層與所述壓電材料層構成一信號接收單元。
一種指紋識別裝置的製造方法，包括：提供一蓋片，所述蓋片具有一觸摸面，在所述蓋片遠離所述觸摸面的表面上依次形成一遮蔽層和一層半固化態的導電連接材料，所述導電連接層的材料具有可固化性能；提供一壓電材料層，將其貼合在所述半固化態的導電連接材料上並固化所述導電連接材料形成一導電連接層。
相較於習知技術，本發明利用具有固化性能的導電連接材料固化過程中由半固化狀態轉變為固態的特性與壓電材料層貼合構成信號接收單元，同時將所述蓋片與所述壓電材料層黏合在一起，使得所述導電連接材料同時充當現有技術的指紋識別裝置中的彩色油墨層和信號接收單元的電極層，同時省掉了一層黏膠劑，有效縮短超聲波傳輸的路徑，進而有效減 少聲波信號衰減，提高聲波式指紋識別裝置的指紋偵測的精度；同時簡化了工藝製程，降低了工藝成本。
10‧‧‧指紋識別裝置
110‧‧‧蓋片
111‧‧‧接觸面
120‧‧‧信號接收單元
121‧‧‧導電連接層
122‧‧‧第一壓電材料層
130‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
140‧‧‧信號發送單元
141‧‧‧第一電極層
143‧‧‧第二電極層
142‧‧‧第二壓電材料層
150‧‧‧柔性電路板
170‧‧‧黏膠劑
20‧‧‧顯示裝置
210‧‧‧蓋板
211‧‧‧顯示區
212‧‧‧非顯示區
圖1為本發明一實施例的具有指紋識別裝置的電子裝置的示意圖。
圖2為本發明一較佳實施例的指紋識別裝置的剖面示意圖。
圖3為本發明一實施例的指紋識別裝置的製造方法的流程圖。
圖1為應用本發明一較佳實施例的指紋識別裝置10的顯示裝置20的示意圖。該顯示裝置20包括一透明蓋板210，所述透明蓋板210具有一用於顯示畫面的顯示區211及圍繞該顯示區211的非顯示區212。所述指紋識別裝置10設置在所述非顯示區212。該顯示裝置20可為智慧手機、平板電腦等。
請一併參閱圖2，圖2為指紋識別裝置10沿圖1中II-II線的剖視圖。所述指紋識別裝置10包括依次層疊的一蓋片110、一遮蔽層190、一導電連接層121、一第一壓電材料層122、一薄膜電晶體陣列基板130、一信號發送單元140以及一柔性電路板150。所述蓋片110與所述蓋板210共面。所述蓋片110遠離所述導電連接層121的表面即為進行指紋識別操作的接觸面111。
所述蓋片110的材質可以選自玻璃、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。
所述遮蔽層190的材料可為油墨或塗料等，所述遮蔽層190用於遮蔽所述第一壓電材料層122以及其以下的各層結構，以實現所述指紋識別裝置10的美觀性。為了印製ICON(圖示)需要，所述遮蔽層190為圖案化結 構，所述蓋片110未被所述遮蔽層190覆蓋的部分被所述導電連接層121覆蓋。
所述導電連接層121的材料為具有可固化性能的導電材料，其方塊電阻小於50mΩ/sq。所述導電連接層121將所述蓋片110與所述第一壓電材料層122進行黏合。同時，所述導電連接層121充當一電極層，與第一壓電材料層122配合構成所述指紋識別裝置的信號接收單元120。在本實施例中，所述導電連接層121的材料為導電油墨。在其它實施例中，所述導電連接層121的材料可為導電碳漿、導電銀漿等。為了印製ICON需要，所述導電連接層121還可以為不同顏色的。
所述第一壓電材料層122與所述薄膜電晶體陣列基板130藉由黏膠劑170進行貼合，所述薄膜電晶體陣列基板130藉由黏膠劑170與所述信號發送單元140的第一電極層141進行貼合，所述信號發送單元140的第二電極層143與所述柔性電路板150藉由黏膠劑170進行貼合。
所述第一壓電材料層122與所述第二壓電材料層142的材料可為如下物質中的一種或幾種的組合：聚二氟亞乙烯(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。
所述信號發送單元140包括依次層疊的一第一電極層141、一第二壓電材料層142及一第二電極層143。
所述柔性電路板150與所述第二電極層143的電性相連；同時所述柔性電路板150的一端延伸並沿所述指紋識別裝置10的側面環繞與所述導電連接層121及所述薄膜電晶體陣列基板130進行電性相連。
所述第一電極層141與所述第二電極層143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。
所述黏膠劑170厚度小於5微米。優選地，所述黏膠劑為環氧樹脂類黏膠劑。
當所述指紋識別裝置10工作時，外部電路(圖未示)藉由所述柔性電路板150對所述信號發送單元140的第一電極層141與第二電極層143施加電壓，使二者之間形成電場，所述第二壓電材料層142在電場作用下產生振動發射超聲波信號，所述超聲波信號穿過信號接收單元120到達所述蓋片110的接觸面111並經該接觸面111反射形成反射信號後再被所述信號接收單元120接收。當所述接觸面111上存在手指觸摸時，由於指紋脊與指紋谷對超聲波的反射率不同，傳輸到所述接觸面111的超聲波在指紋脊與指紋谷處反射的信號有所不同，所述反射信號被所述信號接收單元120接收，所述第一壓電材料層122在所述反射超聲波信號的作用下產生電荷，所述第一薄膜電晶體陣列基板130感應所述電荷並轉換為電信號，再藉由所述柔性電路板150傳遞到外部電路(圖未示)。
本實施例利用具有固化性能的導電連接材料在固化過程中由半固化狀態轉變為固態的特性與所述壓電材料層122貼合構成所述信號接收單元120，同時將所述蓋片110與所述壓電材料層122黏合在一起，使得所述導電連接材料同時充當現有技術的指紋識別裝置中的彩色油墨層和信號接收單元的電極層，同時省掉了一層黏膠劑，有效縮短超聲波傳輸的路徑，進而有效減少聲波信號的衰減，提高所述指紋識別裝置10的指紋偵測的精度；同時簡化了工藝製程，降低了工藝成本。
本發明提供上述實施例中指紋識別裝置10的製造方法，請參閱圖3，所述製造方法包括如下步驟：
步驟S301，提供一蓋片110，所述蓋片具有一觸摸面111，在所述蓋片110遠離所述觸摸面111的表面上依次形成一層圖案化的遮蔽層190和一層半固化態的導電連接材料。所述蓋片110未被所述遮蔽層190覆蓋的部分被所述導電連接材料覆蓋。
所述蓋片110的材質可以選自玻璃、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。
所述導電連接材料為具有固化性能的導電材料。在本實施例中，所述導電連接材料為導電油墨。在其它實施例中，所述導電連接材料可為導電碳漿、導電銀漿等。
步驟S302，提供一第一壓電材料層122，使所述第一壓電材料層122貼合在所述半固化態的導電連接材料上並固化所述導電連接材料形成導電連接層121，且所述第一壓電材料層122與所述導電連接層121緊密貼合構成一信號接收單元120。所述導電連接層121的方塊電阻小於50mΩ/sq。
所述壓電材料層122的材料可為聚二氟亞乙烯(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。
步驟S303，提供一薄膜電晶體陣列基板130，將所述薄膜電晶體陣列基板130藉由黏膠層170與所述第一壓電材料層122貼合。
步驟S304，提供一信號發送單元140，所述信號發送單元140包括依次層疊設置的第一電極層141、第二壓電材料層142及第二電極層143。使所述第一電極層141藉由黏膠層170與所述薄膜電晶體陣列基板130貼合。
步驟S305，提供一柔性電路板150，所述柔性電路板150藉由黏膠層170貼合；所述柔性電路板150與所述第二電極層143電性相連，所述柔性 電路板150的一端延伸並沿所述指紋識別裝置10的側面環繞與所述導電連接層121及所述薄膜電晶體陣列基板130進行電性相連。
本實施例利用具有固化性能的導電連接材料在固化過程中由半固化狀態轉變為固態的特性與所述壓電材料層122貼合構成所述信號接收單元120，從而無需在所述導電連接層121與所述第一壓電材料層122之間額外設置黏膠劑，省去了一黏膠劑層；同時所述導電連接層121充當所述信號接收單元120的電極，有效縮短超聲波傳輸的路徑，進而有效減少聲波信號的衰減，提高所述指紋識別裝置10的指紋偵測的精度；同時簡化了工藝製程，降低了工藝成本。

Claims (9)

  1. 一種指紋識別裝置，其包括依次層疊設置的一蓋片、一遮蔽層、一導電連接層、一壓電材料層及一信號發送單元，所述蓋片遠離所述遮蔽層的表面為一觸摸面，其改良在於，所述導電連接層夾設在所述蓋板與所述壓電材料層之間並將所述蓋板與所述壓電材料層黏合在一起，所述導電連接層與所述壓電材料層構成一信號接收單元，形成所述導電連接層的材料具有導電性和可固化性能。
  2. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，所述指紋識別裝置應用於一顯示裝置的非顯示區。
  3. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，所述導電連接層的方塊電阻小於50mΩ/sq。
  4. 如請求項1之指紋識別裝置，其中，所述指紋識別裝置還包括一薄膜電晶體陣列基板和一柔性電路板，所述蓋板、所述信號接收單元、所述薄膜電晶體陣列基板、所述信號發送單元依次層疊設置，且薄膜電晶體陣列基板與所述信號發送單元電性相連；所述柔性電路板與所述信號接收單元及所述信號發送單元均電性連接。
  5. 一種顯示裝置，其改良在於，如請求項1~4任意一項之指紋識別裝置應用於所述顯示裝置的非顯示區。
  6. 一種指紋識別裝置的製造方法，其改良在於，包括：提供一蓋片，所述蓋片具有一觸摸面，在所述蓋片遠離所述觸摸面的表面上依次形成一遮蔽層和一層半固化態的導電連接材料，所述導電連接層的材料具有可固化性能；提供一壓電材料層，將其貼合在所述半固化態的導電連接材料上並固化所述導電連接材料形成一導電連接層。
  7. 如請求項6之指紋識別裝置的製造方法，還包括：提供一薄膜電晶體陣列基板和一信號發送單元，使所述薄膜電晶體陣列基板與所述壓電材料貼合，所述信號發送單元與所述薄膜電晶體陣列基板貼合。
  8. 如請求項6之指紋識別裝置的製造方法，還包括：提供一柔性電路板，使所述柔性電路板所述信號發送單元貼合，且使所述柔性電路板分別與所述信號發送單元、所述導電連接層及所述柔性電路板電性相連。
  9. 如請求項6之指紋識別裝置的製造方法，其改良在於，所述導電連接材料為導電油墨、導電碳或導電銀漿。
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