指纹识别系统及其形成方法与流程

技术邻域

本发明涉及光电领域，尤其涉及一种指纹识别系统和形成所述指纹识别系统的方法。

背景技术：

指纹在狭义上是指人手指的摩擦嵴(frictionridges)留下的印记。人类指纹具有精细、唯一和难以改变的特定，并且由于指纹会伴随着每个人的一生，因此适于作为人类个体的长期标识。因此，指纹可以被警察或者其他机关用作识别个人身份。

指纹识别是比较比较两份来自手指或者脚趾皮肤摩擦嵴印记样本的过程，从而确定这些样本是否可能来自于同一个体。所述指纹识别过程可以通过指纹识别系统自动执行。在光学指纹识别系统中，采用光源照射人手指表面。从手指反射的光线穿过玻璃盖板到达光电二极管阵列，所述光电二极管阵列用于捕获指纹的可视化图像。

但是，现有的指纹识别系统的灵敏度较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种指纹识别系统的形成方法，所述方法包括：提供玻璃盖板，所述玻璃盖板包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；在所述玻璃盖板的第一表面上形成盲孔；在所述玻璃盖板的第一表面或者第二表面上形成第一黏胶层，所述第一黏胶层的位置与所述盲孔的位置对应；提供指纹识别模块；以及将所述指纹识别模块与所述玻璃盖板通过所述第一黏胶层结合在一起。

在一些实施例中，所述玻璃盖板位于所述盲孔下的部分比位于所述盲孔周围的部分更薄。

在一些实施例中，所述玻璃盖板位于所述盲孔下的部分的厚度介于0.1mm至0.8mm之间。

在一些实施例中，所述盲孔为圆形、方形或者跑道形。

在一些实施例中，所述盲孔的侧壁和底表面之间的夹角大于或等于90度。

在一些实施例中，采用倒角工艺对所述盲孔的侧壁和底表面的连接部分进行倒角处理。

在一些实施例中，在所述玻璃盖板的第一表面形成盲孔包括：提供研磨装置，所述研磨装置包括研磨头；以及研磨所述玻璃盖板的第一表面形成盲孔。

在一些实施例中，所述研磨装置的旋转速度介于30000至50000转/每分钟。

在一些实施例中，在所述玻璃盖板的第一表面形成盲孔包括：在所述玻璃盖板的第一表面和第二表面分别形成第一抗刻蚀薄膜和第二抗刻蚀薄膜，其中所述第一抗刻蚀薄膜具有暴露出部分所述第一表面的开口；刻蚀所述开口暴露出的玻璃盖板形成所述盲孔。

在一些实施例中，采用氢氟酸溶液刻蚀所述玻璃盖板。

在一些实施例中，所述指纹识别模块包括：保护层，所述保护层通过所述第一黏胶层与所述玻璃盖板结合；位于所述保护层下的传感器层，所述传感器层适于获取指纹信号，并与所述保护层通过第二黏胶层结合；位于所述传感器层下的导光板，所述导光板与所述传感器层通过第三黏胶层结合；设置于所述导光板一端的光源，所述导光板适于将所述光源发射出的光线引导至所述传感器层；以及与所述传感器层电学连接的ic芯片，所述ic芯片适于处理所述传感器层获取到的指纹信号。

在一些实施例中，所述指纹识别模块包括：保护层，所述保护层通过所述第一黏胶层与所述玻璃盖板结合；位于所述保护层下的传感器层，所述传感器层适于获取指纹信号，并与所述保护层通过第二黏胶层结合；设置于所述传感器层一端的光源；以及与所述传感器层电学连接的ic芯片，所述ic芯片适于处理所述传感器层获取到的指纹信号。

在一些实施例中，所述第一黏胶层形成于所述盲孔的底表面上，所述指纹识别模块的一部分设置于所述盲孔内。

在一些实施例中，在所述玻璃盖板的第二表面上形成有凹槽，所述凹槽的位置与所述盲孔的位置对应。

在一些实施例中，所述第一黏胶层包括无影胶。

在一些实施例中，所述方法还包括：将所述指纹识别模块封装入外壳结构内。

对应地，本发明实施例还提供了一种指纹识别系统，所述指纹识别系统采用上面描述的方法形成。

附图说明

结合附图，本发明的上述和其它特征将从以下描述和所附权利要求书变得更充分明显。应理解，这些附图仅根据本发明的若干实施方案描绘，并且因此不应被视为对本发明范围的限制，本发明将通过使用附图来更明确且更详细地描述。

图1-14示意性地示出了本发明实施例的指纹识别系统的形成方法中的中间结构的示意图；

图15示意性地示出了具有本发明实施例的指纹识别系统的移动电话的结构示意图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，所述附图形成详细描述的一部分。在附图中，类似符号通常标识类似部件，除非上下文另外指示。在详细描述、附图和权利要求书中描述的示例性实施方案并不意味着限制。在不脱离本发明呈现的主题的精神或范围的情况下，可使用其它实施方案并且可做出其它改变。将容易理解的是，如本发明中大体所描述和各图中所示出的本发明的各方面可以多种不同的配置加以布置、替换、组合和设计，所有这些不同的配置都被明确涵盖并且成为本发明的一部分。

本发明实施例提供了一种指纹识别系统的形成方法。所述方法可以减小指纹识别系统中触摸区域上的玻璃盖板的厚度，从而可以提高指纹识别系统的灵敏度。以下对所述方法的步骤进行详细描述。

首先，参考图1，提供玻璃盖板100，其中，所述玻璃盖板100包括第一表面100a和与所述第一表面100a相对的第二表面100b。

在一些实施例中，所述玻璃盖板100的厚度介于0.15mm到0.9mm之间。在一些实施例中，所述玻璃盖板100可以被用于作为移动电话、计算机或者指纹鉴别装置的触摸屏。

接着，参考图2，在所述玻璃盖板100的第一表面100a上形成盲孔110。

在一些实施例中，所述盲孔110可以通过机械加工工艺形成。以下结合附图2-4对所述机械加工工艺进行描述。

如图2所示，提供研磨装置200。所述研磨装置200具有研磨头210。将所述研磨头210施加于所述玻璃盖板100的第一表面100a上，所述研磨头210旋转对所述玻璃盖板100的第一表面100a进行研磨，从而形成所述盲孔110。在形成所述盲孔110之后，所述盲孔110的侧壁与所述玻璃盖板100的第一表面100a垂直。在一些实施例中，所述研磨头210的旋转速度为30000至50000转/每分钟(rpm)。应当说明的是，所述研磨头210的旋转速度在不同实施方式中可以不同，本发明对此不作限制。例如，所述研磨头210的旋转速度可能取决于所述玻璃盖板100的材料。

在一些实施例中，如图3所示，所述研磨头210可能具有凸出部211。如果采用该研磨头210来形成所述盲孔110，所述盲孔110的侧壁与所述玻璃盖板100的第一表面100a之间的连接部分115具有弧形结构。所述弧形结构可以减小所述玻璃盖板100的内部应力。

需要说明的是，所述研磨头210的尺寸可以基于所述盲孔110的尺寸来确定。例如，如图4所示，所述研磨头210的尺寸与所述盲孔(未标示)的尺寸相同。

在一些实施例中，所述盲孔110可以采用刻蚀工艺形成。下面结合附图5和附图6对所述刻蚀工艺进行描述。

参考图5，在所述玻璃盖板100的第一表面100a上形成第一抗刻蚀薄膜130a，以及在所述玻璃盖板100的第二表面100b上形成第二抗刻蚀薄膜130b。所述第一抗刻蚀薄膜130a具有暴露出部分所述第一表面100a的开口131。

在一些实施例中，所述第一抗刻蚀薄膜130a和所述第二抗刻蚀薄膜130b为耐酸薄膜。例如，所述第一抗刻蚀薄膜130a和所述第二抗刻蚀薄膜130b可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜。接着，采用机械切割工艺在所述耐酸膜中形成所述开口131。在接下来的步骤中，所述盲孔110将会被形成于所述开口131暴露出的部分。

在其他实施例中，所述第一抗刻蚀薄膜130a和所述第二抗刻蚀薄膜130b为光敏薄膜。所述光敏薄膜可以为高分子化合物，例如，聚酰亚胺，环氧树脂，苯并环丁烯等。所述光敏薄膜中的开口131可以通过光刻工艺形成。

参考图6，通过采用具有所述开口131的光敏薄膜作为掩膜，对所述玻璃盖板100进行刻蚀形成所述盲孔110。在一些实施例中，可以采用湿法刻蚀工艺形成所述盲孔110。例如，可以将具有所述第一抗刻蚀薄膜130a和第二抗刻蚀薄膜130b的玻璃盖板100浸入hf溶液中。在其他实施例中，还可以通过干法刻蚀工艺形成所述盲孔110。

在所述玻璃盖板100的第一表面100a上形成盲孔110之后，所述玻璃盖板100的位于所述盲孔110之下的部分比所述盲孔110周围的部分更薄。在一些实施例中，所述玻璃盖板100的位于所述盲孔110之下的部分的厚度为0.1mm至0.8mm。例如，所述玻璃盖板100位于所述盲孔110之下的部分的厚度为0.2mm，0.26mm，或者0.3mm。在一些实施例中，所述盲孔110在俯视图中可以为圆形、方形或者跑道形。

应当说明的是，位于所述玻璃盖板100的第一表面100a上的盲孔110可以具有多种不同形状。在一些实施例中，所述盲孔110的侧壁与底表面之间的夹角为90度。在一些实施例中，可以采用倒角工艺对所述盲孔110的侧壁和底表面的连接部分进行倒角，从而可以将所述盲孔110的拐角平滑化。例如，如图7(a)所示，所述盲孔110的侧壁和底表面之间的连接部分具有弧形结构，或者，如图7(b)所示，所述盲孔110的侧壁和底表面之间的连接部分具有斜面结构。在一些实施例中，所述盲孔110的侧壁与底表面之间的夹角大于90度。例如，图7(c)所示，所述盲孔110的侧壁为斜面，所述侧壁和底表面之间的连接部分具有弧形结构。由于在上述结构中所述盲孔110的拐角已经被平滑化，因此在此前的机械加工工艺或者刻蚀工艺中形成的缺陷或者污染可以被去除，并且所述玻璃盖板100的内部应力也可以被减小。因此，所述盲孔110的结构强度得到了改善。

接着，在所述玻璃盖板100的第一表面100a上形成盲孔110之后，在所述玻璃盖板100的第一表面100a或者第二表面100b上形成第一黏胶层，其中，所述第一黏胶层的位置与所述盲孔110的位置对应。

在一些实施例中，参考图8，所述第一黏胶层410形成于所述玻璃盖板100的第一表面100a之上。具体地，所述第一黏胶层410形成于所述盲孔110的底表面上。

在一些实施例中，参考图9，所述第一黏胶层410形成于所述玻璃盖板100的第二表面100b之上。所述第一黏胶层410的位置与所述盲孔110的位置对应。

所述第一黏胶层410可以包括无影胶(uv胶)、光学胶带、双面胶带或者其他光学胶。在一些实施例中，所述第一黏胶层410的折射率与所述玻璃盖板100的折射率相等或者相近。

接着，提供指纹识别模块。图10示出了一个指纹识别模块300的结构示意图。如图10所示，所述指纹识别模块300包括保护层310、传感器层320、导光板330、光源340和ic芯片350。

所述保护层310可以在后续步骤中与所述玻璃盖板100结合。在一些实施例中，所述保护层310可以为光纤板(fibre-opticplate)。所述光纤板具有高透光率、低级间耦合损失等优点。在其他实施例中，所述保护层310可以为玻璃层、蓝宝石层或者透明塑料层。

所述传感器层320被配置位于所述保护层310之下，并与所述保护层310通过第二黏胶层420结合。所述传感器层320适于获取指纹信号。具体地，所述传感器层320包括多个光电二极管。所述多个光电二极管可以接收穿过所述保护层310的光学信号，并将所述光学信号转化为电学信号。

所述导光板330被设置位于所述传感器层320之下，并通过第三黏胶层430与所述传感器层结合。所述光源340被设置位于所述导光板330的一端。所述导光板330适于将从所述光源340发射的光线引导至所述传感器层320。本实施例中，所述光源340为发光二极管(led)。

所述ic芯片350与所述传感器层320电学连接，因此，所述ic芯片350可以获取并处理从所述传感器层320传输的指纹信号。在本实施例中，所述ic芯片350被设置位于所述传感器层320之上。

本实施例中，所述指纹识别模块300还包括柔性电路板(fpc)360。所述柔性电路板360被设置位于所述导光板330之下，并且通过第四黏胶层440与所述导光板330结合。所述柔性电路板360与所述传感器层320和/或所述ic芯片350电学连接。应当指出的是，所述第二黏胶层420、所述第三黏胶层430和所述第四黏胶层440可以与所述第一黏胶层410相同，或者也可以与所述第一黏胶层410不同。

所述指纹识别模块300的工作原理通过图11示出。为了简单起见，所述ic芯片350和所述柔性电路板360在图11中进行了省略。参考图11，在工作过程中，从所述光源340发射的光线进入所述导光板330。所述导光板330可以将所述入射光线转换为面光源，并引导所述入射光线朝向所述传感器层320。所述入射光线穿透所述传感器层320和所述保护层310，并照射手指380。由于手指380的摩擦嵴(frictionridges)具有不同的高度，从所述手指380反射的光线可能具有不同的强度。这些反射光线可以被所述传感器层320中的光电二极管检测到。因此，所述手指380的指纹信号就可以通过所述传感器层320获得。

在其他实施例中，所述指纹识别模块还可以具有其他不同的结构。如图12所示，所述指纹识别模块300包括保护层310、传感器层320、光源340、ic芯片350和柔性电路板层360。在后续步骤中，所述保护层310可以与所述玻璃盖板100结合。所述传感器层320被设置位于所述保护层310之下，且通过第二黏胶层420与所述保护层310结合。所述光源340被设置于所述传感器层320的一端。所述柔性电路板360被设置于所述传感器层320之下，且通过第三黏胶层430与所述传感器层320结合。所述ic芯片350被设置于所述传感器层320之上，且与所述传感器层320电学连接。所述ic芯片350适于处理所述传感器层320获取到的指纹信号。图12中所示的指纹识别模块与图10中所示的指纹识别模块的区别点在于，图12中的传感器层320具有将光源340发射的光线引导至传感器层的功能。图12中所示的指纹识别模块的工作原理与图10中所示的指纹识别模块的工作原理相似，此处不再赘述。

接着，通过第一黏胶层将所述指纹识别模块结合至所述玻璃盖板。

在一些实施例中，如图8所示，所述第一黏胶层410形成于所述玻璃盖板100的第一表面100a上，所述指纹识别模块300也被设置于所述玻璃盖板100的第一表面100a上。具体地，所述第一黏胶层410形成于所述盲孔410的底表面上，且所述指纹识别模块300的一部分被设置于所述盲孔410之内。在一些实施例中，如图9所示，所述第一黏胶层410形成于所述玻璃盖板100的第二表面100b上，并且所述指纹识别模块300也被设置于所述玻璃盖板100的第二表面100b上。

本发明实施例中，所述第一黏胶层410用于结合所述玻璃盖板100和所述指纹识别模块300。由于所述第一黏胶层410具有与所述玻璃盖板100和所述指纹识别模块300的保护层相同的折射率，可以减少在所述玻璃盖板100和所述指纹识别模块300之间的界面处发生散射的光线。因此，所述指纹识别系统的精度得到了提高。

进一步地，在本发明实施例中，所述玻璃盖板100在所述盲孔110下的部分比其他部分更薄。介于触摸区域和指纹识别模块300之间的玻璃的厚度被减小，使得在所述玻璃盖板100中的散射光线减少。因此，所述指纹识别系统的精度进一步得到了提高。

在一些实施例中，如果所述第一黏胶层410形成于所述玻璃盖板100的第一表面100a之上，且所述指纹识别模块300也设置于所述玻璃盖板100的第一表面100a上，可以在所述玻璃盖板100的第二表面100b上形成凹槽，并且所述凹槽的位置与所述盲孔的位置相对应。

在一个实施例中，如图13所示，在所述玻璃盖板100的第二表面100b上形成凹槽120，所述凹槽120具有弧形形状。在另一个实施例中，如图14所示，所述凹槽120也可以具有矩形形状。所述凹槽120可以进一步减小所述触摸区域和所述指纹识别模块300之间的玻璃的厚度。因此，所述指纹识别系统的精度可以得到进一步提高。

在一些实施例中，所述凹槽120可以通过研磨工艺或者刻蚀工艺形成。所述制造工艺在前面形成所述盲孔的步骤中已有描述，因此在此处不再赘述。在一些实施例中，所述盲孔110和所述凹槽120具有不同的尺寸，且没有相互对准，从而可以增加所述玻璃盖板的结构强度。

最后，所述指纹识别模块可以被封装在外壳结构内。

如图8、图9、图13或者图14所示，所述外壳结构包括中间壳结构510和背部壳结构520。在一些实施例中，所述指纹识别模块300可以被封装在所述中间壳结构510内，且与印刷电路板(pcb)530电学连接。接着，使用所述背部壳结构520封盖所述印刷电路板530和所述指纹识别模块300。

对应地，本发明还提供了一种指纹识别系统。所述指纹识别系统采用上文描述的方法形成。本发明的指纹识别系统可以应用于移动电话、计算机、或者指纹鉴别装置中。

参考图15，本发明的指纹识别系统20应用于移动电话10。例如，所述指纹识别系统20可以被用于识别用户的特有的指纹来解锁所述移动电话10。图15中的指纹识别系统20沿a-a1方向的剖面图如图8、图9、图13或图14所示。

本发明的多个方面和实施方案已被公开，从而其它方面和实施方案对本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明公开的各种方面和实施方案是出于说明目的，并且不意图是限制性的，其真实的范围和精神是由以上权利要求书指示。