指纹识别按键及电子装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术，具体涉及一种指纹识别按键及电子装置。

背景技术：

现有的设有指纹识别模块的物理按键，只能识别出用户的指纹，而不能检测用户手指按压物理按键的力的大小，使得其应用范围受限，用户的使用体验未达到最佳。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种指纹识别按键及电子装置。

本实用新型实施方式的指纹识别按键包括依次顺序设置的盖板或保护涂层、指纹芯片、电路板、结合胶、压感薄膜及保护层；所述指纹芯片用于采集按压在所述盖板或保护涂层上的指纹信息；所述电路板包括指纹电路，所述指纹电路与所述指纹芯片电连接以控制所述指纹芯片工作；所述结合胶用于粘接所述电路板及所述压感薄膜；所述压感薄膜用于感应按压在所述盖板或保护涂层上的按压力并转化为对应的压感电信号；所述保护层设置有压感电路；所述压感电路与所述压感薄膜电连接以控制所述压感薄膜工作并输出所述压感电信号；所述保护层还用于保护所述压感薄膜。

上述指纹识别按键中，由于指纹识别按键包括指纹芯片及压感薄膜， 因此，指纹识别按键能够同时采集按压在指纹识别按键上的指纹及按压在指纹识别按键上的按压力的大小。

在某些实施方式中，所述压感电路与所述压感薄膜电连接以控制所述压感薄膜工作并输出压感信号包括：所述压感电路控制所述压感薄膜感应按压在所述盖板或保护涂层上的按压力并输出对应的压感电信号。

在某些实施方式中，所述电路板包括第一面，所述指纹电路形成在所述第一面上，所述指纹芯片设置在所述第一面上。

在某些实施方式中，所述保护层包括第二面，所述压感电路形成在所述第二面上，所述压感薄膜设置在所述第二面上。

在某些实施方式中，所述指纹电路与所述压感电路彼此独立非电连接或通过连接线电连接。

在某些实施方式中，所述结合胶为非导电性胶。

在某些实施方式中，所述指纹识别按键还包括垫片，所述垫片与所述压感薄膜分别设置在所述保护层的相背两侧。

本实用新型实施方式的电子装置包括本体、上述任意一项实施方式所述的指纹识别按键，所述指纹识别按键设置在所述本体上。

本实用新型的电子装置利用指纹识别按键的指纹芯片采集到的按压在指纹识别按键上的指纹信息，及压感电路输出的压感电信号控制电子装置执行不同的操作，扩大了应用范围，提升了用户体验。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括设置在所述本体内并与所述指纹识别按键电连接的控制装置，所述控制装置用于根据所述指纹信息控制所述电子装置执行第一操作或/和用于根据压感电信号控制所述电子装置执行第二操作。

在某些实施方式中，所述电子装置还包括设置在所述本体内并与所述指纹识别按键电连接的控制装置，所述控制装置包括存储模块、比较模块及控制模块。所述存储模块用于存储与预设按压力对应的预设压感电信号及作为指纹模板的首次采集到的指纹信息。所述比较模块用于比较所述压感电路产生的压感电信号与所述预设压感信号并输出第一比较结果，及用于比较非首次采集到的指纹信息与所述指纹模板并输出第二比较结果。所述控制模块用于根据所述第一比较结果控制指纹电路开关，及根据所述第二比较结果控制所述电子装置执行第一操作。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型某些实施方式的电子装置的示意图。

图2是图1中电子装置的指纹识别按键的结构示意图。

图3是本实用新型某些实施方式的电子装置的控制装置的模块示意图。

图4是本实用新型实施方式的指纹芯片与电路板的结构示意图。

图5是本实用新型实施方式的压感薄膜与保护层的结构示意图。

图6是本实用新型另一实施方式的指纹识别按键的结构示意图。

图7是本实用新型再一实施方式的指纹识别按键的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本实用新型的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，本实用新型实施方式提供的电子装置100包括指纹识别按键10、本体20以及控制装置30。指纹识别按键10设置在本体20上，控制装置30设置在本体20内并与指纹识别按键10电连接。电子装置100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、个人数位助理、智能手环、智能手表等穿戴式设备中的任意一种。本实施方式仅以电子装置100为手机作为示例进行说明。

请参阅图2，指纹识别按键10包括依次顺序设置的盖板11或保护涂层11、指纹芯片12、电路板13、结合胶17、压感薄膜14及保护层15。以图1所示的方向而言，指纹芯片12设置在盖板11或保护涂层11的下方，电路板13设置在指纹芯片12的下方，结合胶17设置在电路板13下方，压感薄膜14设置在结合胶17的下方，保护层15设置在压感薄膜14的下方；若将图1旋转180度，则指纹芯片12设置在盖板11或保护涂层11的上方，电路板13设置在指纹芯片12的上方，结合胶17设置在电路板13上方，压感薄膜14设置在结合胶17的上方，保护层15设置在压感薄膜14的上方，本实用新型指纹识别按键10顺序设置包括上述两种方式。

盖板11可为玻璃盖板、金属盖板，盖板11用于避免指纹芯片12与外界直接接触并避免指纹芯片12受到刮擦。

保护涂层11可为防指纹涂层、超硬层、防刮层等中的任意一种或多种组合形成，保护涂层11用于避免指纹芯片12与外界直接接触并避免指纹芯片12受到刮擦或避免油污粘附在保护涂层11上。

指纹芯片12用于采集按压在盖板11或保护涂层11上的指纹信息。指纹芯片12可以是光学指纹芯片、电容指纹芯片、超声波指纹芯片、压感指纹芯片、射频指纹芯片等中的任意一种。

电路板13为硬板，电路板13包括指纹电路131、及第一面133。指纹电路131形成在第一面133上并与指纹芯片12电连接以控制指纹芯片12工作。指纹电路131与指纹芯片12电连接以控制指纹芯片12工作包括：指纹电路131控制指纹芯片12采集按压在盖板11或保护涂层11上的指纹信息，指纹信息包括指纹的轮廓。本实施方式中，指纹芯片12通过粘胶胶合的方式安装在电路板13的第一面133上。

结合胶17为非导电性胶，用于粘接电路板13及压感薄膜17并避免电路板13与压感薄膜14电连接。结合胶17可以为富马酸二烯丙酯胶或液态非导电胶。

压感薄膜14由压感材料制成，当压感薄膜14受到压力作用时，压感薄膜14会依据压电效应将压力转化为电信号，也就是说，压感薄膜14用于感应按压在盖板11或保护涂层11上的按压力并转化为对应的压感电信号。本实施方式中，压感薄膜14由聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，PVDF)制成。

保护层15包括压感电路152及第二面154，压感电路152形成在第二面154上，压感薄膜14设置在第二面154上，压感电路152与压感薄膜14电连接以控制压感薄膜14工作并输出压感电信号。压感电路152与压 感薄膜14电连接以控制压感薄膜14工作并输出压感电信号包括：压感电路152控制压感薄膜14感应按压在盖板11或保护涂层11上的按压力并输出对应的压感电信号。保护层15由非导电性耐磨材料制成，还可用于保护压感薄膜14。非导电性耐磨材料包括高分子耐磨材料、陶瓷耐磨材料等。例如，高分子耐磨材料包括耐磨橡胶、聚氨酯、聚乙烯等。陶瓷耐磨材料包括碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等。

控制装置30与指纹电路131及压感电路152均为电性连接，用于根据指纹信息控制电子装置100执行第一操作，及用于根据压感电信号控制电子装置100执行第二操作。第一操作包括加密、解密、支付等等，例如，录入指纹信息以作为开启电子装置100本身的密码或者作为开启电子装置100内部应用程式的密码；或者，输入指纹信息以解锁电子装置100本身或者开启电子装置100内部应用程序；或者在利用电子支付程式时以指纹信息作为支付指令等。第二操作包括：(1)根据力度大小控制，例如微力执行浏览页面的切换、中力执行应用程式之间的切换、大力回到首页等；(2)根据压力次数控制，例如单击执行选中、双击执行开启，三击执行关闭等等。

本实用新型的电子装置100利用指纹识别按键10的指纹芯片12采集到的按压在指纹识别按键10上的指纹信息，及压感电路152输出的压感电信号控制电子装置100执行不同的操作，扩大了应用范围，提升了用户体验。

保护层15的设置使指纹识别按键10受到按压力发生移动时，能够避免压感薄膜14的底面与外部结构(图未示)摩擦而导致压感薄膜14磨损。同时，非导电性耐磨材料可减少保护层15的磨损，进而提高指纹识别按键 10的使用寿命。

由于PVDF压电膜质地柔软、重量轻，匹配状态好，PVDF压电膜在厚度方向的伸缩振动的谐频率很高，可以得到较宽的平坦响应，频响宽度远优于普通压电陶瓷换能器。因此，使用PVDF压电膜作为本实用新型实施方式的压感薄膜14，使得压感薄膜14能够将按压力较好地转化为压感电信号，进而使指纹识别按键10能够较好地识别按压力并进行相应操作。

请参阅图3，在某些实施方式中，控制装置30可包括存储模块32、比较模块34及控制模块36。存储模块32用于存储与预设按压力对应的预设压感电信号及作为指纹模板的首次采集到的指纹信息。比较模块34用于比较压感电路152产生的压感电信号与预设压感信号并输出第一比较结果，及用于比较非首次采集到的指纹信息与指纹模板并输出第二比较结果。控制模块36用于根据第一比较结果控制指纹电路131开关，及根据第二比较结果控制电子装置100执行第一操作。

举例来说，当按压在盖板11或保护涂层11的按压力较小时，压感薄膜14发生形变，压感电路152将压感薄膜14的形变大小转化为压感电信号，此时的压感电信号小于预设压感电信号，比较模块34比较压感电信号与预设压感信号并输出第一比较结果控制模块36根据第一比较结果控制指纹电路131关闭，指纹电路131控制指纹芯片12不对按压在盖板11或保护涂层11上的指纹信息进行采集。例如，压感薄膜14感应到按压在指纹识别按键10上的按压力小于一个预定阈值，如0.1牛顿时，指纹电路131控制指纹芯片12不对按压在指纹识别按键10上的指纹信息进行采集。如此，当手指不小心触碰到指纹识别按键10时，指纹芯片12不会立即识别指纹信息，进而避免误操作带来困扰，并有利于延长指纹芯片12的使用寿 命。

当按压在盖板11或保护涂层11上的按压力较大时，压感薄膜14发生形变，压感电路152将压感薄膜14的形变大小转化为压感电信号，此时的压感电信号大于或等于预设压感电信号，比较模块34比较压感电信号与预设压感信号并输出第一比较结果，控制模块36根据第一比较结果控制指纹电路131开启，指纹电路131控制指纹芯片12对按压在盖板11或保护涂层11上的指纹信息进行采集。例如，压感薄膜14感应到按压在指纹识别按键10上的按压力大于或等于一个预定阈值，如0.1牛顿时，指纹电路131控制指纹芯片12对按压在指纹识别按键10上的指纹信息进行采集。如此，当手指不小心触碰到指纹识别按键10时，指纹芯片12不会立即识别指纹信息，进而避免误操作带来困扰，并有利于延长指纹芯片12的使用寿命。

比较模块34比较非首次采集到的指纹信息与指纹模板并输出第二比较结果。控制模块36根据第二比较结果控制电子装置100执行第一操作。与前相同，此处的第一操作包括加密、解密、支付等等，例如，录入指纹信息以作为开启电子装置100本身的密码或者作为开启电子装置100内部应用程式的密码；或者，输入指纹信息以解锁电子装置100本身或者开启电子装置100内部应用程式；或者在利用电子支付程式时以指纹信息作为支付指令等。

请参阅图4，在某些实施方式中，指纹芯片12可通过焊接方式安装在电路板13的第一面133上。具体地，指纹芯片12包括芯片底面122，芯片底面122设置有多个第一焊垫124。电路板13的第一面133设置有多个第二焊垫135，第二焊垫135与指纹电路131电连接，也就是说，第二焊垫135为指纹电路131的电连接点。第一焊垫124与第二焊垫135直接电 连接进而实现指纹芯片12与指纹电路131电连接。

在某些实施方式中，指纹芯片12可采用螺纹连接、卡合、胶合、焊接其中之一或者多种组合的方式安装在电路板13的第一面133上。

请参阅图5，在某些实施方式中，压感薄膜14可通过焊接方式安装在保护层15的第二面154上。具体地，压感薄膜14包括薄膜底面142，薄膜底面142设置有多个第三焊垫144。保护层15的第二面154设置有多个第四焊垫156，第四焊垫156与压感电路152电连接，也就是说，第四焊垫156为压感电路152的电连接点。第三焊垫144与第四焊垫156直接电连接进而实现压感薄膜14与压感电路152电连接。

在某些实施方式中，压感薄膜14可采用螺纹连接、卡合、胶合、焊接其中之一或者多种组合的方式安装在保护层15的第二面154上。

上述实施方式中，指纹芯片12与电路板13、压感薄膜14与保护层15通过焊垫直接电连接使得指纹识别按键10的结构更紧凑、占用的空间更小。

在某些实施方式中，第一焊垫124与第二焊垫135、第三焊垫144与第四焊垫156也可以通过连接线间接电连接。

在某些实施方式中，如图1所示，指纹电路131与压感电路152彼此独立非电连接。

在某些实施方式中，如图6所示，指纹电路131与压感电路152电连接。具体地，电路板13包括与第一面133相背的第三面134，第三面134形成有与指纹电路131电连接的第五焊垫136，保护层15形成有与压感电路152电连接的第六焊垫158，第五焊垫136与第六焊垫158通过连接线40电连接。指纹电路131与压感电路152一并与控制装置30电连接。

如此，便于控制装置30控制指纹芯片12及压感薄膜14工作。

在某些实施方式中，电路板13还可为软板或软硬结合电路板。

具体地，当电路板13为软板时，电路板13具有可弯曲及具有较大的疲劳强度等优点，当电路板13因按压而发生形变时，设置在电路板13上的指纹电路131及压感电路152的电路结构不会受到损坏，进而提高指纹识别按键10的寿命。

请参阅图7，在某些实施方式中，指纹识别按键10还包括垫片16，垫片16与压感薄膜14分别设置在保护层15的相背两侧。

具体地，垫片16由具有变形后回复率较高的材料制成，如此，垫片16在按压力的作用下发生变形，盖板11或保护涂层11会根据垫片16的形变量大小移动相应的位移。用户通过感受盖板或保护涂层16的位移量确定按压力的大小，提升了使用指纹识别按键10的用户体验。

在某些实施方式中，垫片16包括泡棉。

具体地，泡棉包括CR泡棉或由具有变形后回复率较高的材料制成，如聚丙烯塑料发泡材料(EPP)。如此，垫片16发生的变形量与指纹识别按键10受到的按压力大小成正比，也就是说，按压力越大，垫片16的变形量越大。同时，盖板11或保护涂层11会根据垫片16的形变量大小移动相应的位移。用户通过感受盖板或保护涂层16的位移量确定按压力的大小，提升了使用指纹识别按键10的用户体验。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平 高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。