指纹辨识装置的制作方法

本实用新型关于一种指纹辨识装置。

背景技术：

在目前的行动装置中，触控面板为相当普及的输入设备。为了提高用户数据的保密性，许多行动装置采用特定的认证机制来验证使用者。典型的认证机制会要求用户输入密码，若被输入的密码正确，则行动装置即能允许用户进行进一步操作。然而，这样的密码认证机制需要用户逐一输入密码的各个字符，故并不便于使用者的操作。因此，部分行动装置采用了指纹、人脸或虹膜等生物特征辨识来进行用户的验证。

以指纹辨识为例，行动装置可包含指纹辨识区。在指纹辨识区中，可分布多条电极线，以藉由电容感测的方式来感测指纹。一般来说，指纹辨识区系设置于非可视区，然而，由于行动装置逐渐朝窄边框的趋势发展，故非可视区的尺寸越来越窄，因此，如何将指纹辨识区设置于行动装置的可视区为相关领域的重要课题之一。

技术实现要素：

本实用新型之实施方式能够在不过度降低指纹辨识装置对外力冲击的耐受性，且不降低指纹辨识能力的情况下，将指纹感应电极设置于可视区。

于部分实施方式中，一种指纹辨识装置包含一盖板、一光学黏着层、一指纹感应层以及一应力分摊结构。盖板与光学黏着层的厚度总和小于或等于一值M，其中0.3毫米≤M≤0.45毫米。盖板与指纹感应层由光学黏着层所黏着的。指纹感应层设置于应力分摊结构上。应力分摊结构的硬度大于指纹感应层的硬度。

于上述实施方式中，由于指纹辨识装置包含应力分摊结构，故可助于分摊指纹辨识装置所承受的外力。举例来说，在对指纹辨识装置进行落球测试时，应力分摊结构可分摊此落球的撞击力。因此，应力分摊结构可提高指纹辨识装置对外力冲击的耐受性。此外，由于指纹辨识装置对外力冲击的耐受性已被提高，故指纹辨识层外的保护盖板的厚度需求可降低，故此指纹辨识装置可采用更薄的盖板。此薄化的盖板可助于防止盖板过厚而影响指纹辨识能力。如此一来，上述实施方式能够在不过度降低指纹辨识装置对外力冲击的耐受性，且不降低指纹辨识能力的情况下，将指纹感应电极设置于可视区。

以上所述仅是用以阐述本实用新型所能解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本实用新型的具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。

【附图说明】

图1绘示依据本实用新型一实施方式之指纹辨识装置的上视图；

图2绘示图1之指纹辨识装置沿着图1之2-2线的剖面图；

图3绘示图1之指纹辨识装置尚未组装于触控显示设备之前，在落球测试中的示意图；

图4为指纹辨识装置的之不同垂直位置所承受的应力表；

图5为当指纹辨识装置不具有应力分摊结构时，此指纹辨识装置在落球测试中，不同垂直位置所承受的应力表；

图6绘示依据本实用新型一实施方式之指纹感应层的上视图；

图7绘示依据本实用新型一实施方式之指纹感应层与盖板的叠构示意图；以及

图8绘示依据本实用新型另一实施方式之指纹辨识装置的剖面图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1绘示依据本实用新型一实施方式之指纹辨识装置的上视图。图2绘示图1之指纹辨识装置沿着图1之2-2线的剖面图。如图1及图2所示，指纹辨识装置可包含盖板100、指纹感应层200、遮光层300、导电黏着结构400、指纹辨识芯片500、应力分摊结构800与光学黏着层900。盖板100具有相对的内表面101以及外表面102。外表面102可为使用者触控操作面。于部分实施方式中，可在外表面102上设置防脏污、防指纹、抗刮或抗眩等功能层。于部分实施方式中，盖板100的材料可为透光材料，例如玻璃，但本实用新型并不以此为限。外表面102与内表面101可为经过化学或物理强化的表面，以提升对盖板100下方的遮光层 300以及指纹感应层200的保护效果。内表面101 具有相邻接的第一部分1011以及第二部分1012。于部分实施方式中，第二部分1012为内表面101 之靠近盖板100侧边的边缘区域，而第一部分 1011为内表面101的中间区域，且第二部分1012 可围绕第一部分1011。

遮光层300覆盖盖板100内表面101的第二部分1012，而露出第一部分1011，故内表面101的第二部分1012下方的组件会被遮光层300所遮蔽，而内表面101的第一部分1011下方的组件则不会被遮光层300所遮蔽。因此，遮光层300所露出的区域可定义为盖板100的可视区110，而遮光层300 所覆盖的区域可定义为盖板100的非可视区120。于部分实施方式中，遮光层300可包含不透光材料，例如：不透光的光阻材料或油墨，但本实用新型并不以此为限。可视区110可包含指纹辨识区112以及非指纹辨识区114。非指纹辨识区114 与指纹辨识区相邻。于部分实施方式中，非指纹辨识区114围绕指纹辨识区112。

指纹感应层200至少设置于盖板100的可视区 110内。于指纹辨识区112内(或正下方)的部分指纹感应层200能够提供指纹辨识的功能。指纹感应层200与盖板100的内表面101是藉由光学黏着层900黏着的。指纹感应层200设置于应力分摊结构800上。换句话说，指纹感应层200设置于光学黏着层900与应力分摊结构800之间。指纹辨识芯片500通过导电黏着结构400(如异方性导电胶 (Anisotropic Conductive Film；ACF))黏着于指纹感应层200上，而可电性连接指纹感应层200。如此一来，指纹辨识芯片500可藉由指纹感应层200 中的指纹感应电极所产生的电容变化来辨识使用者的指纹。在一些实施方式中，指纹辨识芯片 500与导电黏着结构400均位于遮光层300下方，故这些不透光的组件可被遮光层300所遮蔽。

在一些实施方式中，应力分摊结构800的硬度大于指纹感应层200的硬度，以助于分摊指纹辨识装置所承受的外力，从而提高指纹辨识装置对外力冲击的耐受性。举例来说，可参阅图3，本图绘示图1之指纹辨识装置尚未组装于触控显示设备700之前，在落球测试中的示意图。如图3所示，当落球B撞击盖板100的外表面102时，指纹辨识装置的不同垂直位置所承受的应力表可如图4所示，其中，指纹辨识装置的最顶垂直位置 P1所承受的应力之值为图4中的应力值S1，指纹辨识装置的最底垂直位置P2所承受的应力之值为图4中的应力值S2。由图4可看出，在此落球测试中，指纹辨识装置所承受的最大应力为应力值 S2，约为35兆帕(MPa)。

当指纹辨识装置不具有应力分摊结构800时，此指纹辨识装置在相同条件的落球测试中，不同垂直位置所承受的应力表如图5所示。由图5可看出，在此落球测试中，指纹辨识装置所承受的最大应力为应力值S3，约为80兆帕，明显大于图4 中的最大应力值S2(35兆帕)。由图4及图5可知，当指纹辨识装置具有应力分摊结构800时，应力分摊结构800能够有效分摊指纹辨识装置所承受的应力，以降低指纹辨识装置遭受撞击时，指纹辨识装置中所承受的最大应力值。因此，应力分摊结构800可提升指纹辨识装置对外力冲击的耐受性。

由于指纹辨识装置对外力冲击的耐受性已被应力分摊结构800提高，故盖板100的厚度需求可降低。也就是说，在一些实施方式中，指纹辨识装置可无须采用特别厚的盖板100来提高对外力冲击的耐受性。因此，此指纹辨识装置可采用更薄的盖板100。此薄化的盖板100可助于防止盖板 100与光学黏着层900形成过厚的迭合结构而影响指纹辨识能力。举例来说，盖板100与光学黏着层900之厚度总和可小于或等于值M，且0.3毫米≤M≤0.45毫米。当盖板100与光学黏着层900 之厚度总和满足上述条件时，指纹辨识芯片500 能够准确地完成指纹辨识。

在一些实施方式中，应力分摊结构800的厚度大于盖板100与光学黏着层900之厚度总和，藉此可助于应力分摊结构800能够有效地分摊指纹辨识装置所承受的应力。在一些实施方式中，应力分摊结构800与指纹感应层200的厚度总和大于 0.28毫米，举例来说，应力分摊结构800与指纹感应层200的厚度总和可大于0.28毫米并小于0.4毫米。在一些实施方式中，应力分摊结构800的材料包含玻璃等不可挠的透光材料。举例来说，应力分摊结构800可为玻璃板，此玻璃板与指纹感应层200的厚度总和大于或等于0.28，藉此可助于分摊指纹辨识装置所承受的应力。

在采用玻璃板做为应力分摊结构800的实施方式中，由于玻璃不具有可挠曲的性质，故指纹辨识芯片500下方的应力分摊结构800无法下折以提供更大的空间来安置指纹辨识芯片500。因此，在这样的实施方式中，光学黏着层900的厚度可大于遮光层300、导电黏着结构400与指纹辨识芯片500的厚度总和，以利指纹辨识芯片500能够安置于盖板100与应力分摊结构800之间，而不与遮光层300相干涉。

图6绘示指纹感应层200的上视图，图7绘示指纹感应层200与盖板100的叠构示意图。如第6及7 图所示，指纹感应层200可包含依序设置于盖板 100下方的第一电极层220、绝缘层230以及第二电极层240。也就是说，绝缘层230位于第一电极层 220与第二电极层240之间，而可隔开第一电极层 220与第二电极层240，使得第一电极层220与第二电极层240相绝缘。第一电极层220包含复数第一指纹感应电极222。第二电极层240设置于应力分摊结构800上，且包含复数第二指纹感应电极242。第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242 系以交错的形式排列于可视区110内。换句话说，第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242 在可视区110上的投影系相交的。绝缘层230可隔开第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242，而使第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242相绝缘。于部分实施方式中，第一指纹感应电极222可为驱动电极(Tx electrode)，第二指纹感应电极242可为接收电极(Rx electrode)，两者之间可产生电容。当使用者的手指触摸盖板100 的外表面102(可参阅图2)，此电容会变化，从而帮助感测使用者指纹的波峰与波谷。于其他实施方式中，第一指纹感应电极222可为接收电极，第二指纹感应电极242可为驱动电极。

于部分实施方式中，一第一指纹感应电极222 与另一邻近之第一指纹感应电极222相隔间距G1。一第二指纹感应电极242与另一邻近的第二指纹感应电极242相隔间距G2。此间距G1与G2可对应正常成年人的指纹的波谷间距(pitch)所设计。举例来说，正常成年人的指纹的波谷间距约为75微米，而第一指纹感应电极222之间的间距G1可小于75微米(例如：约为50至70微米)，第二指纹感应电极242之间的间距G2亦可小于75微米(例如：约为50至70微米)，以利感测使用者指纹的波峰与波谷，使得第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242的感应精度能够达到指纹辨识等级。

于部分实施方式中，第一指纹感应电极222 是由低方阻的材料所形成的，而提高第一指纹感应电极222的导电率以利指纹辨识。由于低方阻材料的透光率通常是不足的，故可能造成可视区110内的第一指纹感应电极222容易被使用者察觉。因此，为了降低第一指纹感应电极222被察觉的可能性，第一指纹感应电极222能够越窄越好。

于部分实施方式中，第一指纹感应电极222 的材料为金属，而可称为第一金属电极。举例来说，第一指纹感应电极222的材料可为钼铝钼合金、铜、银、钛、铌、钕或上述材料之任意组合，但本实用新型并不此为限。

于部分实施方式中，复数第一指纹感应电极 222沿着第一方向D1间隔性排列的。也就是说，相邻两第一指纹感应电极222之间的间距G1为沿着第一方向D1所量测的。

于部分实施方式中，复数第二指纹感应电极 242沿着第二方向D2间隔性排列的。第一方向D1 与第二方向D2相交。于部分实施方式中，第一方向D1与第二方向D2实质上垂直。相邻两第二指纹感应电极242之间的间距G2为沿着第二方向D2 所量测的。

于部分实施方式中，第一指纹感应电极222 在第一方向D1上的尺寸W2的范围约介于1微米至20微米。较佳来说，尺寸W2约介于2微米至12 微米。更佳来说，尺寸W2之范围约介于2微米至8 微米。于部分实施方式中，第二指纹感应电极242 在第二方向D2上的尺寸W4的范围约介于1微米至20微米。较佳来说，尺寸W2的范围约介于2微米至12微米。更佳来说，尺寸W2的范围约介于2 微米至8微米。于部分实施方式中，相邻两第一指纹感应电极222的最外侧的距离S1的范围约介于50微米至80微米，而相邻两第二指纹感应电极 242的最外侧的距离S2的范围亦约介于50微米至 80微米。藉由上述尺寸设计，可助于指纹感应层 200中的电极分辨率足够高，而利于指纹辨识。

于部分实施方式中，第一电极层220的厚度范围约介于0.01微米至2微米。较佳来说，第一电极层220的厚度范围约介于0.1微米至1微米。于部分实施方式中，绝缘层230的厚度范围约介于1微米至10微米。较佳而言，绝缘层230的厚度范围约介于3微米至10微米。于部分实施方式中，第二电极层240的厚度范围约介于0.01微米至2微米。较佳来说，第二电极层240的厚度范围约介于0.1 微米至1微米。于部分实施方式中，盖板100厚度范围约介于0.01毫米至2毫米。较佳来说，盖板100 的厚度范围约介于0.01毫米至0.55毫米。藉由上述厚度设计，第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242至盖板100的外表面102的距离不致于过远，从而利于指纹辨识。

于部分实施方式中，第一电极层220比第二电极层240更靠近盖板100。换句话说，第一指纹感应电极222比第二指纹感应电极242更靠近盖板100。故相较于第二指纹感应电极242而言，第一指纹感应电极222较容易被使用者察觉的。因此，第一指纹感应电极222可选择性地具有抗反射特征、雾化特征或黑化特征，以降低第一指纹感应电极222的可见性。举例来说，第一指纹感应电极222的材料可包含钼氧化物(MoOx)，例如，第一指纹感应电极222可为钼氧化物/铝/钼的层叠结构，其中钼氧化物比铝及钼更靠近盖板100。由于氧化处理而形成的钼氧化物可降低第一指纹感应电极222的反射率，故可降低第一指纹感应电极222的可见性。

于部分实施方式中，由于第二指纹感应电极 242比第一指纹感应电极222更远离盖板100，故第二指纹感应电极242较难被使用者察觉。因此，第二指纹感应电极242可不具有抗反射特征、雾化特征及黑化特征。也就是说，第二指纹感应电极242的材料可不包含钼氧化物。因此，在第一指纹感应电极222的材料包含钼氧化物的实施方式中，第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242的材料可不同。

于部分实施方式中，第一电极层220还可包含复数第一虚设电极224。此些第一虚设电极224是间隔性地排列于非指纹辨识区114内。此些第一虚设电极224分别与此些第一指纹感应电极222 对齐并绝缘，此些第一虚设电极224与此些第一指纹感应电极222包含相同材料。换句话说，第一虚设电极224与第一指纹感应电极222的排列方式相与材料相同，藉此可降低指纹辨识区112 与非指纹辨识区114之间的外观差异(例如色差)。

于部分实施方式中，复数第一虚设电极224 是沿着第一方向D1间隔性地排列，且相邻两第一虚设电极224之间的间距实质上等于相邻两第一指纹感应电极222之间的间距G1，以利第一虚设电极224与第一指纹感应电极222的排列方式相同。于部分实施方式中，第一虚设电极224在第一方向D1上的尺寸W5实质上等于第一指纹感应电极222在第一方向D1上的尺寸W2，以降低第一虚设电极224与第一指纹感应电极222之间的外观差异。第一指纹感应电极222与第一虚设电极 224是沿着第二方向D2间隔性地排列的。也就是说，第一指纹感应电极222与第一虚设电极224是对齐于第二方向D2，且彼此分隔。于部分实施方式中，当指纹辨识区112被非指纹辨识区114所围绕时，一第一指纹感应电极222位于两第一虚设电极224之间，并与此两第一虚设电极224均绝缘。举例来说，一第一虚设电极224、一第一指纹感应电极222与另一第一虚设电极224系沿着第二方向D2间隔性地排列的，使得第一指纹感应电极 222与此两第一虚设电极224绝缘。如此一来，可降低指纹辨识区112与其周遭的非指纹辨识区114之间的外观差异。

于部分实施方式中，由于第一虚设电极224 位于第一电极层220中，且第一电极层220比第二电极层240更靠近盖板100，故第一虚设电极224 比第二指纹感应电极242更靠近盖板100，而比第二指纹感应电极242更容易被使用者察觉。因此，第一虚设电极224可选择性地具有抗反射特征、雾化特征或黑化特征，以降低第一虚设电极224 的可见性。举例来说，第一虚设电极224的材料可包含钼氧化物(MoOx)，例如，第一虚设电极224 可为钼/铝/钼氧化物的层迭结构，其中钼氧化物比铝及钼更靠近盖板100。由于氧化处理所形成的钼氧化物可降低第一虚设电极224的反射率，故可降低第一虚设电极224的可见性。于部分实施方式中，第一指纹感应电极222与第一虚设电极224的材料均包含钼氧化物，以降低两者之间的外观差异。

于部分实施方式中，第二电极层240还可包含复数第二虚设电极244。此些第二虚设电极244间隔性地排列于非指纹辨识区114内。此些第二虚设电极244分别与此些第二指纹感应电极242对齐并绝缘，此些第二虚设电极244与此些第二指纹感应电极242包含相同材料。换句话说，第二虚设电极244与第二指纹感应电极242的排列方式与材料相同，藉此可降低指纹辨识区112与非指纹辨识区114之间的外观差异(例如色差)。

于部分实施方式中，复数第二虚设电极244 沿着第二方向D2间隔性地排列，且相邻两第二虚设电极244之间的间距实质上等于相邻两第二指纹感应电极242之间的间距G2，以利第二虚设电极244与第二指纹感应电极242的排列方式相同。于部分实施方式中，第二虚设电极244在第二方向D2上的尺寸W6实质上等于第二指纹感应电极 242在第二方向D2上的尺寸W4，以降低第二虚设电极244与第二指纹感应电极242之间的外观差异。第二指纹感应电极242与第二虚设电极244沿着第一方向D1间隔性地排列的。也就是说，第二指纹感应电极242与第二虚设电极244系对齐于第一方向D1，且彼此分隔。于部分实施方式中，当指纹辨识区112被非指纹辨识区114所围绕时，一第二指纹感应电极242位于两第二虚设电极 244之间，并与此两第二虚设电极244均绝缘。举例来说，一第二虚设电极244、一第二指纹感应电极242与另一第二虚设电极244系沿着第一方向D1间隔性地排列的，使得第二指纹感应电极 242与此两第二虚设电极244绝缘。如此一来，可降低指纹辨识区112与其周遭的非指纹辨识区 114之间的外观差异。

于部分实施方式中，由于第二虚设电极244 比第一虚设电极224更远离盖板100，故第二虚设电极244较难被使用者察觉。因此，第二虚设电极244可不具有抗反射特征、雾化特征及黑化特征。也就是说，第二虚设电极244的材料可不包含钼氧化物。因此，在第一虚设电极224的材料包含钼氧化物的实施方式中，第一虚设电极224 与第二虚设电极244的材料可不同，且在第一指纹感应电极222的材料包含钼氧化物的实施方式中，第一指纹感应电极222与第二虚设电极244的材料可不同。

于部分实施方式中，绝缘层230可整面性地位于可视区110内。也就是说，隔开每一第一指纹感应电极222与每一第二指纹感应电极242为一连续无中断的绝缘层体，而不是多个分散的绝缘块。这样的整面性设计可防止使用者察觉绝缘层 230。

于部分实施方式中，如图2所示，于部分实施方式中，指纹辨识装置还包含光学黏着层600以及触控显示设备700。触控显示设备700通过光学黏着层600黏着于应力分摊结构800。进一步来说，应力分摊结构800设置于指纹感应层200与触控显示设备700之间。触控显示设备700可为内嵌式 (in-cell)或外挂式(on-cell)的触控显示面板，但本实用新型并不以此为限。也就是说，触控显示设备700可包含显示面板与触控面板(未绘示于图中) 于其中，故触控显示设备700外的指纹感应层200 可无须提供触控功能，而独立地提供指纹辨识功能。

于部分实施方式中，如图1所示，非可视区120 具有按键图案H。指纹辨识区112至按键图案H的最短距离小于5毫米。进一步来说，指纹辨识区 112中的第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242(可参阅图6)至按键图案H的最短距离小于5毫米。由于指纹辨识芯片500系位于非可视区 120，故这样的设计可助于缩短第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242至指纹辨识芯片 500的距离，以降低第一指纹感应电极222与第二指纹感应电极242的信号传递至指纹辨识芯片 500所产生的损耗。于部分实施方式中，按键图案H可为非可视区120中的一开口，以露出按键 (例如：Home键)。于其他实施方式中，按键图案 H可为非可视区120中的油墨图案，此油墨图案可覆盖按键(例如：Home键)，且此油墨图案与非可视区120中的其他区域的颜色不同，以助于用户辨识按键的所在位置。

图8绘示依据本实用新型另一实施方式之指纹辨识装置的剖面图。如图8所示，本实施方式与图1所示实施方式之间的主要差异在于：本实施方式所示的应力分摊结构800a为可挠性薄膜，故此应力分摊结构800a可下折以提供更大的空间来安置指纹辨识芯片500。因此，在这样的实施方式中，光学黏着层900的厚度无须大于遮光层300、导电黏着结构400与指纹辨识芯片500的厚度总和。

在一些实施方式中，应力分摊结构800a的硬度可大于或等于9H铅笔硬度，以利提供足够的应力分摊的效果。也就是说，应力分摊结构800a可为硬度大于或等于9H铅笔硬度的可挠性薄膜。在一些实施方式中，硬度大于或等于9H铅笔硬度的可挠性薄膜的厚度与指纹感应层200的厚度的总和介于0.15毫米与0.2毫米之间。在这样的实施方式中，此硬度大于或等于9H铅笔硬度的可挠性薄膜的厚度可小于盖板100与光学黏着层900的厚度总和。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则的内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围的内。