本發(fā)明涉及計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種指紋識別面板及裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，近年來，移動銀行、手機(jī)錢包、網(wǎng)絡(luò)購物等電子商務(wù)業(yè)務(wù)在智能移動設(shè)備上的應(yīng)用日趨廣泛。相應(yīng)地，公眾對于集成的電子元器件性能以及網(wǎng)絡(luò)信息安全的要求也越來越高。指紋由于具有唯一性和穩(wěn)定性而使其成為個人身份識別的一種有效手段。電容式指紋識別是目前研究的熱點。電容式指紋識別基于對指紋的電容檢測實現(xiàn)，一方面響應(yīng)于指紋識別傳感器中的一個或多個電容極板之間，另一方面響應(yīng)于用戶手指的嵴和峪(諸如用戶的手指的表皮，或可能用戶的手指的皮下層)之間的不同的電容度量，來提供指紋信息的集合。

2013年蘋果公司率先為旗下發(fā)布的新款“iphone”智能手機(jī)添加了指紋識別的功能。自此以后各大手機(jī)廠商先后開發(fā)并應(yīng)用了類似的識別技術(shù)，將指紋傳感器集成到智能手機(jī)中，用于屏幕解鎖以及替代傳統(tǒng)的密碼輸入來進(jìn)行無線支付等功能。相繼華為、三星也添加了指紋識別功能。

然而，目前市場上出現(xiàn)的若干種商用指紋識別器大多基于成熟的單晶硅或者多晶硅基cmos工藝設(shè)計與制造，用金屬構(gòu)成電極與互連線，雖然成本較低，體積較小，且技術(shù)較為成熟，但是它們都有一個共同的缺陷：整個指紋識別模塊無法做成透明的，不能與便攜式電子設(shè)備(如智能手機(jī)或平板電腦)的透明觸摸面板陣列集成。這種不透明的硅基指紋識別模塊占據(jù)顯示面板之外的區(qū)域，限制手機(jī)的有效顯示面積，與當(dāng)今智能手機(jī)大屏化、窄邊化的趨勢格格不入。另外，從操作體驗上來看，硅基指紋識別器配置在home鍵或手機(jī)背面，并不直觀易用，如果是滑動掃描式的使用起來則更加不便捷；傳統(tǒng)硅基指紋識別器掃描面積一般是5mm×5mm，所獲得的指紋信息畢竟有限，從安全性來看，有一定的安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種集成透明指紋感測陣列和透明信號處理電路的指紋識別面板及裝置，減少了信號在傳輸?shù)倪^程中的損耗，避免了外界信號的干擾，能跟精確的識別出指紋信號。

本發(fā)明提供的指紋識別面板，具有兩層結(jié)構(gòu)，一層為透明指紋感測陣列，另一層為透明信號處理電路；

所述透明指紋感測陣列和所述透明信號處理電路之間設(shè)置有透明絕緣薄膜，所述透明絕緣薄膜上設(shè)置有通孔，所述透明指紋感測陣列和所述透明信號處理電路之間通過所述通孔連接；

所述透明指紋感測陣列包括多個透明導(dǎo)電面板；工作時，所述透明導(dǎo)電面板響應(yīng)于外部的手指感應(yīng)形成電容，所述透明信號處理電路通過所述通孔對所述透明導(dǎo)電面板進(jìn)行充電，并在充電結(jié)束后獲取所述電容所存儲的電壓值進(jìn)行輸出。

作為一種可實施方式，所述透明信號處理電路包括透明矩陣分層連線以及多個透明信號處理單元；

所述透明矩陣分層連線連接透明信號處理單元和外部的掃描電路；

工作時，掃描電路對所述透明矩陣分層連線施加脈沖掃描信號，使所述脈沖掃描信號依次傳輸至各個所述透明信號處理單元。

作為一種可實施方式，所述透明矩陣分層連線包括電源線、行掃描線以及列輸出線。

作為一種可實施方式，所述透明信號處理單元包括輸入控制晶體管單元、采樣保持電路、運算放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；

所述輸入控制晶體管單元，連接所述透明導(dǎo)電面板，用于對所述透明導(dǎo)電面板進(jìn)行充電；

所述采樣保持電路、運算放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次連接；所述采樣保持電路還連接所述透明導(dǎo)電面板，充電結(jié)束后，所述透明導(dǎo)電面板的放電信號依次經(jīng)過所述采樣保持電路、運算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出。

作為一種可實施方式，所述透明導(dǎo)電面板和所述透明信號處理單元一一對應(yīng)，通過所述通孔連接。

作為一種可實施方式，多個所述透明導(dǎo)電面板對應(yīng)一個所述透明信號處理單元，通過所述通孔連接。

作為一種可實施方式，所述透明指紋感測陣列連接一透明玻璃基板。

作為一種可實施方式，所述透明信號處理電路連接一透明玻璃基板。

作為一種可實施方式，所述透明信號處理電路由薄膜晶體管搭建而成。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種指紋識別裝置，包括上述指紋識別面板，還包括掃描電路、透明玻璃基板以及主控模塊；

所述指紋識別面板，位于所述透明玻璃基板上，并連接所述掃描電路和主控模塊；

所述指紋識別面板中的透明導(dǎo)電面板響應(yīng)于所述透明玻璃基板上的手指感應(yīng)形成電容；所述主控模塊控制所述掃描電路對所述指紋識別面板中的透明信號處理電路施加脈沖信號，通過所述透明信號處理電路對所述透明導(dǎo)電面板進(jìn)行充電；在充電結(jié)束后，所述透明信號處理電路獲取所述電容所存儲的電壓值輸出至所述主控模塊，所述主控模塊根據(jù)所述電壓值對所述手指感應(yīng)進(jìn)行識別。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的指紋識別面板及裝置，將透明指紋感測陣列和透明信號處理電路集成為一體，其中透明指紋感測陣列在下層直接沉積在透明玻璃基板表面時，手指在透明玻璃基板的另一面觸摸，就能夠感應(yīng)出較大的電容值，減少了耦合電容和線的寄生電容的影響，適合于玻璃較厚的應(yīng)用；如果透明指紋感測陣列在上層，透明信號處理電路在下層，則增加了感應(yīng)電容面板之間的間距，適合于玻璃較薄的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的指紋識別面板及裝置，針對不同的識別應(yīng)用提供了不同的結(jié)構(gòu)，減少了信號在傳輸?shù)倪^程中的損耗，消除了線寄生電容以及耦合電容對識別出來的信號的干擾，提高了指紋識別的精度。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明實施例一提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為圖1a所示的指紋識別面板的截面示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為本發(fā)明實施例三提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為圖3a所示的指紋識別面板的截面示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例四提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例五提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例六提供的指紋識別面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例七提供的指紋識別裝置的電路原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的部分實施例，而不是全部實施例。

請參閱圖1a和圖1b，本發(fā)明實施例一提供的指紋識別面板，圖示結(jié)構(gòu)為直流工作模式。該面板結(jié)構(gòu)包括上下兩層，下面一層為透明指紋感測陣列，上面一層為透明信號處理電路。透明指紋感測陣列是由多個透明導(dǎo)電面板11組成的陣列，生長在透明玻璃基板10上。位于上層的透明信號處理電路包括透明矩陣分層連線以及多個透明信號處理單元12。透明指紋感測陣列和透明信號處理電路之間隔著一層透明絕緣薄膜13，通過通孔131連接。透明絕緣薄膜相當(dāng)于位于上層的透明信號處理電路的基板。

各個透明導(dǎo)電面板11相互之間不連通，其長和寬小于指紋嵴和峪(指紋嵴為指紋線凸出來的部分，指紋峪為指紋線凹進(jìn)去的部分)的寬度，以保證每條指紋嵴和峪(寬度300～500um)都能與透明導(dǎo)電面板11形成一個電容，電容的大小由透明導(dǎo)電面板11的面積以及透明玻璃基板10的厚度決定。為了保證識別的精度，同時減少非完全感測到的點，透明導(dǎo)電面板11的面積應(yīng)達(dá)到足夠小。透明導(dǎo)電面板11組成的透明指紋感測陣列的面積根據(jù)實際應(yīng)用來設(shè)計(圖示中為二行二列，實際列數(shù)和行數(shù)不以此為限)。

透明矩陣分層連線包括電源線(未示出)、行掃描線14、列輸出線15。透明信號處理單元12包括輸入控制晶體管單元、采樣保持電路、運算放大電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。輸入控制晶體管單元連接透明導(dǎo)電面板11，對透明導(dǎo)電面板11進(jìn)行充電；充電結(jié)束后，透明導(dǎo)電面板11的放電信號依次經(jīng)過采樣保持電路、運算放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出。

行掃描線14由多根行線構(gòu)成，連接外部的掃描電路以及每行多個輸入控制晶體管單元。輸入控制晶體管單元由行的脈沖信號控制其打開還是關(guān)斷，其另一端連接著透明導(dǎo)電面板11。透明信號處理單元12的輸出端連接列輸出線15。列輸出線15根據(jù)所測信號所需的精度來確定，越高精度的信號則需要越多根列輸出線15。

上述指紋識別面板的工作方式如下：

當(dāng)手指接觸到透明玻璃基板10的背面(與生長透明指紋感測陣列相對的一面)時，手指指紋嵴以及峪會與位于透明玻璃基板10另一面的透明導(dǎo)電面板11感應(yīng)形成大小不同的電容c1和c2，由于指紋嵴與透明玻璃基板10完全接觸時，指紋峪與玻璃之間未完全接觸，隔著一定間距的空氣，所感應(yīng)出來的電容實際是透明玻璃基板10部分電容和空氣部分電容的串聯(lián)，導(dǎo)致c1和c2相差1-10倍。

透明信號處理電路通過輸入行線14上的脈沖信號打開輸入控制晶體管單元，并對透明信號處理單元12下方的透明導(dǎo)電面板11進(jìn)行充放電，根據(jù)感應(yīng)電容的大小不同，放電出來的電荷量也不同，然后透明信號處理電路通過列輸出線15將信號輸出。

參見圖1b，透明導(dǎo)電面板11直接生長在透明玻璃基板10上。透明指紋感測陣列和透明信號處理電路之間隔著一層透明絕緣薄膜，通過通孔131連接。透明絕緣薄膜相當(dāng)于位于上層透明信號處理電路的基板。上層可見部分為透明信號處理單元12和列輸出線15。

參見圖2，本發(fā)明實施例二提供的指紋識別面板，與實施例一相比，上下兩層的位置進(jìn)行交換。下面一層位透明信號處理電路，上面一層為透明指紋感測陣列。

位于下層的透明信號處理電路由透明信號處理單元22和透明矩陣分層連線(示出了行掃描線24、列輸出線25)，生長在透明玻璃基板20上，上面覆蓋著一層透明絕緣薄膜23。

位于上層的透明指紋感測陣列由多個透明導(dǎo)電面板21組成的陣列構(gòu)成，上下兩層通過通孔231連接。在該結(jié)構(gòu)上再生長一層絕緣薄膜即可將手指直接放在該絕緣薄膜上進(jìn)行指紋識別。如不在背面生長絕緣薄膜，手指可以在透明玻璃基板20的另一面，隔著玻璃進(jìn)行指紋識別。

對于手指放在透明玻璃基板背面，實施例一和實施例二應(yīng)用于不同厚度的玻璃基板，具體如下：

實施例一中，透明指紋感測陣列在下層，直接沉積在玻璃基板表面時，手指在玻璃基板的另一面感應(yīng)出較大的電容值，并減少了耦合電容和線的寄生電容的影響，適合于玻璃基板較厚的應(yīng)用。

實施例二中，透明指紋感測陣列在上層，透明信號處理電路在下層，增加了感應(yīng)電容面板之間的間距，適合于玻璃基板較薄的應(yīng)用。

對于在雙層結(jié)構(gòu)之上再生長一層絕緣薄膜，手指直接放在薄膜上進(jìn)行指紋識別，適用于實施例二提供的指紋識別面板。該識別方式由于手指感應(yīng)形成的電容的距離可根據(jù)實際生長的絕緣薄膜厚度控制，而且絕緣薄膜比玻璃基板薄1-4個數(shù)量級，使得感應(yīng)形成的電容較大，對透明信號處理電路的要求就會相應(yīng)降低，提高了透明指紋識別的質(zhì)量。

參見圖3a和圖3b，本發(fā)明實施例三提供的指紋識別面板，圖示結(jié)構(gòu)為交流工作模式。該面板結(jié)構(gòu)包括上下兩層，下面一層為透明指紋感測陣列，上面一層為透明信號處理電路。透明指紋感測陣列和透明信號處理電路之間隔著一層透明絕緣薄膜33，通過通孔331連接。透明絕緣薄膜33相當(dāng)于上層透明信號處理電路的基板。

與實施例一相比，位于下層的透明指紋感測陣列設(shè)置在透明玻璃基板30上，其中的透明導(dǎo)電面板31面積相對變小，同時，數(shù)量對應(yīng)增加。位于上層的透明信號處理電路包括透明信號處理單元32以及透明矩陣分層連線(示出了行掃描線34、列輸出線35)。行掃描線34由多根行線構(gòu)成，連接外部的掃描電路以及每行多個輸入控制晶體管單元。每個透明信號處理單元32通過兩個通孔331與兩個透明導(dǎo)電面板31連接。透明信號處理單元32通過通孔331給一個透明導(dǎo)電面板31施加交流信號，交流信號通過感應(yīng)電容傳輸?shù)诫娙莸牧硪粋€極板，再傳輸回對應(yīng)相鄰的另一個透明導(dǎo)電面板31，再將傳回的交流信號通過通孔33傳回透明信號處理單元32，經(jīng)過信號處理再通過列輸出線35輸出。

如圖3b所示，每一個透明信號處理單元32對應(yīng)兩個透明導(dǎo)電面板31，上層可見部分為透明信號處理單元32和列輸出線35。

參見圖4，本發(fā)明實施例四提供的指紋識別面板，與實施例三相比，上下兩層的位置進(jìn)行交換。下面一層透明信號處理電路，包括透明信號處理單元42以及透明矩陣分層連線(示出了行掃描線44、列輸出線45)。透明信號處理電路生長在透明玻璃基40上，上面覆蓋著一層透明絕緣薄膜43。上面一層為由多個透明導(dǎo)電面板41組成的透明指紋感測陣列，上下兩層通過通孔431連接。在該結(jié)構(gòu)上再生長一層絕緣薄膜即可將手指直接放在該絕緣薄膜上進(jìn)行指紋識別。如不在背面生長絕緣薄膜，手指可以在透明玻璃基板40的另一面，隔著透明玻璃基板40進(jìn)行指紋識別。

參見圖5，本發(fā)明實施例五提供的指紋識別面板，包括上下兩層，下面一層為透明指紋感測陣列，上面一層為透明信號處理電路。透明指紋感測陣列是由多個透明導(dǎo)電面板51組成的陣列，生長在透明玻璃基板58上。與實施例一相比，下面一層的透明導(dǎo)電面板51的面積不變，同時數(shù)量也不變。位于上層的透明信號處理電路包含透明信號處理單元52、行掃描線54、列輸出線55、輸入控制晶體管單元56以及輸出列線單元57。行掃描線由多根行線構(gòu)成，連接掃描電路以及每行多個輸入控制晶體管單元56。

實施例五與實施例一的區(qū)別點在于，實施例五提供的指紋識別面板中，多個透明導(dǎo)電面板51對應(yīng)一個透明信號處理單元52。具體如圖5所示，每個透明信號處理單元52通過四個通孔53與四個透明導(dǎo)電面板51連接(具體數(shù)量可根據(jù)信號處理電路的設(shè)計變化)。透明信號處理電路通過輸入行掃描線54上的脈沖信號打開輸入控制晶體管單元，并對透明信號處理單元52下方的四個透明導(dǎo)電面板51同時進(jìn)行充放電，經(jīng)過對四個放電信號的處理，然后透明信號處理電路將四個信號按順序輪流輸出到列輸出線55上。

參見圖6，本發(fā)明實施例六提供的指紋識別面板，與實施例五相比，上下兩層的位置進(jìn)行了交換。上面一層為透明指紋感測陣列，下面一層為透明信號處理電路。透明指紋感測陣列由多個透明導(dǎo)電面板61組成。透明信號處理電路由透明信號處理單元62以及透明矩陣分層連線(示出了行掃描線44、列輸出線45)構(gòu)成，生長在透明玻璃基板60上，上面覆蓋著一層透明絕緣薄膜63。四個透明導(dǎo)電面板61通過四個通孔631與一個透明信號處理單元62連接。在該結(jié)構(gòu)上再生長一層絕緣薄膜即可將手指直接放在該絕緣薄膜上進(jìn)行指紋識別。如不在背面生長絕緣薄膜，手指可以在透明玻璃基板30的另一面，隔著透明玻璃基板60進(jìn)行指紋識別。

上述實施例一至六中的指紋識別面板，通過掃描電路對矩陣分層連線施加脈沖掃描信號，信號依次傳輸?shù)礁鱾€透明信號處理單元，通過分劃多層結(jié)構(gòu)以保障線路之間的連通，減小寄生電容。

根據(jù)識別精度的要求以及性能，透明導(dǎo)電面板和透明信號處理單元可一一對應(yīng)通過多個通孔進(jìn)行連接，也可多個透明導(dǎo)電面板對應(yīng)一個透明信號處理單元。如只需要進(jìn)行觸控識別，只需將透明導(dǎo)電面板的面積做大即可。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了一種指紋識別裝置，該裝置的工作原理與上述指紋識別面板的工作原理相同，重復(fù)之處不再冗述。

本發(fā)明實施例七提供的指紋識別裝置，包括上述實施例中的指紋識別面板，還包括掃描電路、透明玻璃基板以及主控模塊，指紋識別面板位于透明玻璃基板上，并連接掃描電路和主控模塊。

指紋識別面板中的透明導(dǎo)電面板響應(yīng)于透明玻璃基板上的手指感應(yīng)形成電容；主控模塊控制掃描電路對指紋識別面板中的透明信號處理電路施加脈沖信號，通過透明信號處理電路對透明導(dǎo)電面板進(jìn)行充電；在充電結(jié)束后，透明信號處理電路獲取電容所存儲的電壓值輸出至主控模塊，主控模塊根據(jù)電壓值對手指感應(yīng)進(jìn)行識別。

具體地，作為一種可實施方式，如圖7所示，主控模塊70控制掃描電路71，通過多根行掃描線對透明信號處理電路逐行施加脈沖信號，脈沖信號向電容極板72(即透明導(dǎo)電面板)進(jìn)行充電；充電完成后，電容進(jìn)行放電，放電信號經(jīng)過采樣保持電路73，再經(jīng)過運算放大電路74，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路75，最后通過列輸出線輸出給主控模塊70。

本發(fā)明實施例提供的指紋識別面板及裝置的空間結(jié)構(gòu)和識別形式，簡化了外圍電路，提高了識別的精度，消除了線寄生電容以及耦合電容對識別出來的信號的干擾，并針對不同的識別應(yīng)用提供了不同的結(jié)構(gòu)模型。

本發(fā)明實施例提供的指紋識別面板具有透明指紋感測陣列和透明信號處理電路上下兩層的結(jié)構(gòu)，對應(yīng)不同的設(shè)計應(yīng)用。其中透明指紋感測陣列在下層直接沉積在透明玻璃基板表面時，手指在透明玻璃基板的另一面觸摸，就能夠感應(yīng)出較大的電容值，減少了耦合電容和線的寄生電容的影響，適合于玻璃較厚的應(yīng)用。如果透明指紋感測陣列在上層，透明信號處理電路在下層，則增加了感應(yīng)電容面板之間的間距，適合于玻璃較薄的應(yīng)用。透明信號處理電路相對于透明指紋感測陣列的面板層數(shù)多，厚度更厚。

需要特別說明的是，本發(fā)明實施例提供的指紋識別面板，將透明指紋感測陣列和透明信號處理電路片集成在一個片上，片上所有的電路單元均基于透明薄膜晶體管實現(xiàn)，通過薄膜沉積得到。

本發(fā)明通過將透明信號處理電路直接與透明指紋感測陣列集成在一起，減少了信號在傳輸?shù)倪^程中的損耗，避免了外界信號的干擾，能更精確的識別出指紋信號。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。