CN108830214A - 指纹辨识装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种指纹辨识装置，包括一基板、一压电层、一导电层、以及一平坦层。压电层设置于基板之上。导电层设置于压电层之上，且导电层具有一凹凸微结构位于导电层的一上表面上。平坦层设置于导电层之上，且平坦层的一底部填补导电层的凹凸微结构。平坦层可减少噪声，并且避免导电层受到刮伤与氧化。

Description

指纹辨识装置及其制造方法

技术领域

本发明系关于一种指纹辨识装置，以及关于一种制造指纹辨识装置之方法。

背景技术

指纹辨识装置已广泛地应用于工业、国防、消防、电子等不同领域。然而，受限于指纹辨识装置中的导电层的材料性质与制造制程，所形成的导电层具有凹凸微结构位于导电层的表面上。当进行指纹辨识时，此凹凸微结构造成手指与导电层之间具有微小的间隙，从而导致噪声的增加。

发明内容

本发明之一态样系提供一种指纹辨识装置，包括一基板、一压电层、一导电层、以及一平坦层。压电层设置于基板之上。导电层设置于压电层之上，且导电层具有一凹凸微结构位于导电层的一上表面上。平坦层设置于导电层之上，且平坦层的一底部填补导电层的凹凸微结构。

在本发明某些实施方式中，平坦层的一上表面为实质上平坦。

在本发明某些实施方式中，平坦层的厚度为5～200微米。

在本发明某些实施方式中，压电层的一侧壁、导电层的一侧壁、以及平坦层的一侧壁彼此共平面。

在本发明某些实施方式中，压电层的另一侧壁、导电层的另一侧壁、以及平坦层的另一侧壁彼此共平面。

在本发明某些实施方式中，压电层的侧壁与基板的一上表面之间具有一锐角。

在本发明某些实施方式中，锐角为30°～70°。

在本发明某些实施方式中，压电层的一侧壁与基板的一侧壁之间的距离为50～500微米。

本发明之另一态样系提供一种指纹辨识装置之制造方法，包括下列步骤：(i)提供一基板；(ii)形成一压电材料于基板之上；(iii)形成一导电材料于压电材料之上，其中导电材料具有一凹凸微结构位于导电材料的一上表面上；(iv)形成一平坦层材料于导电材料之上，其中平坦层材料的一底部填补导电材料的凹凸微结构；以及(v)切割平坦层材料、导电材料、以及压电材料，以形成复数个堆叠结构，其中各堆叠结构包括一压电层、设置于压电层之上的一导电层、以及设置于导电层之上的一平坦层。

在本发明某些实施方式中，步骤(iv)包括下列子步骤：(a)将一高声波阻抗材料贴合于导电材料之上；(b)热压高声波阻抗材料；以及(c)烘烤高声波阻抗材料，从而形成平坦层材料。

以下将以实施方式对上述之说明作详细的描述，并对本发明之技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式之指纹辨识模组的俯视示意图。

图2为根据本发明一实施方式之沿着图1的线A-A截取的指纹辨识装置的剖面示意图。

图3为图2的一区域的放大图。

图4、图6为根据本发明一实施方式之形成指纹辨识装置的方法的各个阶段的立体示意图。

图5为图4的一区域的放大图。

图7、图8为根据本发明一实施方式之高声波阻抗材料贴片的剖面示意图。

附图标记：

10指纹辨识模组 100指纹辨识装置

110基板 120图像感测器

120′图像感测器结构层 121导电层

121′导电材料 121a、121b侧壁

121c凹凸微结构 122压电层

122′压电材料 122a、122b侧壁

131离型膜 131a间隙

132平坦层 132c间隙

132′平坦层材料 132″高声波阻抗材料

132a、132b侧壁 133离型膜

140盖板 200连接件

200′连接件结构层 210连接垫

W1距离 R1、R2区域

具体实施方式

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节之情况下实践本发明之实施例。

兹将本发明的实施方式详细说明如下，但本发明并非局限在实施例范围。

图1绘示根据本发明一实施方式之指纹辨识模组10的俯视示意图。如图1所示，指纹辨识模组10包括指纹辨识装置100和连接件200。指纹辨识装置100用于辨识触碰指纹辨识装置100的上表面的手指指纹。连接件200与指纹辨识装置100电性连接。连接件200包括连接垫210，且指纹辨识装置100通过连接件200的连接垫210连接至外部电路。

图2绘示根据本发明一实施方式之沿着图1的线A-A截取的指纹辨识装置100的剖面示意图。图3绘示图2的区域R1的放大图。如图2所示，指纹辨识装置包括基板110、图像感测器120、以及平坦层132。图像感测器120包括压电层122和导电层121。压电层122设置于基板110之上。

在一些实施例中，基板110包括具有薄膜电晶体的薄膜电晶体基板。在一些实施例中，基板110的厚度为90微米～500微米。在一些实施例中，压电层122包括聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)或聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(polyvinylidenefluoride-co-trifluoroethylene，PVDF-TrFE)。

在一些实施例中，压电层122的厚度为3微米～20微米，例如4微米、5微米、8微米、11微米、15微米或18微米。导电层121设置于压电层122之上。

在一些实施例中，导电层121包括金属，例如银、铜或镍。在一些实施例中，导电层121的厚度为5微米～30微米，例如6微米、8微米、11微米、15微米、20微米、25微米或28微米。

平坦层132设置于导电层121之上。在一些实施例中，平坦层132包括高声波阻抗材料，例如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺或聚碳酸酯。在一些实施例中，平坦层132为不透明的。

在一些实施例中，指纹辨识装置100进一步包括超音波产生器(未绘示)。在操作指纹辨识装置100时，超音波产生器产生频率大于20000Hz的超音波。超音波经由触碰指纹辨识装置100的上表面的手指而反射至压电层122。压电层122接收反射的超音波，并将超音波转化为电讯号。而导电层121用于将电讯号传递至具有薄膜电晶体的基板110。据此，薄膜电晶体接收电讯号，并将电讯号转化成指纹的灰度图像，从而用以辨识指纹。

在其他实施例中，指纹辨识装置100进一步包括电源供应组件(未绘示)，且此电源供应组件供应电能至压电层122。当压电层122接收电能时，由于压电材料的特性，压电层122会产生形变。因此，若供应特定频率的交流电，则可使压电层122产生震动而发出频率大于20000Hz的超音波。据此，压电层122通电振动而产生超音波，之后压电层122断电并转为侦测模式。随后，压电层122接收反射的超音波，并将超音波转化为电讯号。

然而，如前所述，受限于导电层121的材料性质与制造制程，导电层121具有凹凸微结构121c位于导电层121的上表面上(如图3所示)。在此揭露的指纹辨识装置100中，平坦层132的底部填补导电层121的凹凸微结构121c。此外，平坦层132的上表面为实质上平坦。如此，在进行指纹辨识时，手指将触碰实质上平坦的平坦层132，从而不受到导电层121的凹凸微结构121c的影响，减少了噪声。

另一方面，设置于导电层121之上的平坦层132可阻绝外界空气与物理碰撞，从而避免导电层121受到刮伤与氧化。在一些实施例中，平坦层132的厚度为5微米～200微米，例如6微米、8微米、11微米、50微米、100微米、150微米、188微米、192微米或195微米。当平坦层132的厚度小于5微米时，填补导电层121的凹凸微结构121c的效果不佳。但当平坦层132的厚度大于200微米时，则可能造成讯号强度的降低。

如图2所示，在一些实施例中，压电层122的第一侧壁122a、导电层121的第一侧壁121a、以及平坦层132的第一侧壁132a彼此共平面。在一些实施例中，压电层122的第二侧壁122b、导电层121的第二侧壁121b、以及平坦层132的第二侧壁132b亦彼此共平面。

压电层122的第一侧壁122a与基板110的上表面之间具有一锐角θ。此锐角θ为30°～70°，例如35°、40°、45°、50°、55°、60°或65°。类似地，压电层122的第二侧壁122b与基板110的上表面之间亦具有相同角度范围的另一锐角。第一侧壁122a、第一侧壁121a、以及第一侧壁132a彼此共平面，且第二侧壁122b、第二侧壁121b、以及第二侧壁132b亦彼此共平面。

于一实施例中，可藉由调整切割角度，来避免切割时平坦层材料、导电材料或压电材料的碎裂。在切割方向与基板110的上表面之间具有30°～70°的锐角时，切割质量最佳。因此，所形成的压电层122的第一侧壁122a与基板110的上表面之间具有30°～70°的锐角θ。

在一些实施例中，压电层122的第一侧壁122a与基板110的一侧壁之间的距离W1为50微米～500微米，例如70微米、90微米、120微米、150微米、200微米、300微米、400微米、450微米或480微米。

在一些实施例中，指纹辨识装置100进一步包括盖板140。盖板140设置于平坦层132之上。在一实施例中，盖板140包括玻璃盖板140。在一实施例中，盖板140的厚度为400微米～800微米。

本发明亦提供种指纹辨识装置100之制造方法。图4、图6为根据本发明一实施方式之形成指纹辨识装置100的方法的各个阶段的立体示意图。图5绘示图4的区域R2的放大图。

如图4所示，形成图像感测器结构层120′和连接件结构层200′于基板110之上。具体地，形成图像感测器结构层120′包括形成压电材料122′于基板110之上，以及形成导电材料121′于压电材料122′之上。如图5所示，导电材料121′具有凹凸微结构121c位于导电材料121′的上表面上。在一些实施例中，所形成的多个图像感测器结构层120′可沿着一方向排列，例如图4所绘示的四个图像感测器结构层120′。

如图6所示，形成平坦层材料132′于图像感测器结构层120′之上。平坦层材料132′的底部填补导电材料121′的凹凸微结构121c。形成平坦层材料132′包括将一高声波阻抗材料贴合于导电材料121′之上、热压高声波阻抗材料、以及烘烤高声波阻抗材料，从而形成平坦层材料132′。

图7为根据本发明一实施方式之高声波阻抗材料贴片的剖面示意图。如图7所示，高声波阻抗材料贴片包括第一离型膜131、第二离型膜133、以及夹在第一离型膜131与第二离型膜133之间的高声波阻抗材料132″。可撕除第一离型膜131以暴露出高声波阻抗材料132″。接着，可将暴露的高声波阻抗材料132″贴合于图像感测器结构层120′之上。作为本发明的高声波阻抗材料贴片不仅可为图7所示的片状，亦可为其他形状。

图8为根据本发明另一实施方式之高声波阻抗材料贴片的剖面示意图。在图8中，高声波阻抗材料贴片为卷曲状，且高声波阻抗材料贴片的第一离型膜131的各部分之间被第一间隙131a所隔开。而高声波阻抗材料132″的各部分被与第一间隙131a连通的第二间隙132c所隔开。可裁切高声波阻抗材料贴片至适当尺寸，并且类似地，撕除第一离型膜131以暴露出高声波阻抗材料132″，从而可将高声波阻抗材料132″贴合于图像感测器结构层120′之上。

在一些实施例中，烘烤高声波阻抗材料132″的温度为60℃～130℃，例如70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃。当烘烤温度超过130℃时，可能造成高声波阻抗材料132″底下的压电材料122′和导电材料121′剥离。但当温度低于60℃时，则所形成的平坦层材料132′附着度不佳。在一些实施例中，烘烤高声波阻抗材料132″的时间为20分钟～150℃分钟。在烘烤完成之后，撕除第二离型膜133以暴露出平坦层材料132′(如图6所示)。

接下来，进行一切割制程。在此切割制程中，平坦层材料132′、导电材料121′、以及压电材料122′被切割，从而形成多个堆叠结构。各堆叠结构包括压电层122、导电层121、以及平坦层132。随后，将盖板140贴合于堆叠结构之上，从而形成如图2所示的指纹辨识装置100。如前所述，调整切割角度，可避免切割时平坦层材料132′、导电材料121′或压电材料122′的碎裂。因此，在切割制程中，切割方向与基板110的上表面之间具有30°～70°的锐角。

由上述发明实施例可知，在此揭露的指纹辨识装置包括设置于导电层上的平坦层。平坦层可减少噪声，并且避免导电层受到刮伤与氧化。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，但其他实施方式亦有可能。因此，所请请求项之精神与范围并不限定于此处实施方式所含之叙述。

任何熟习此技艺者可明了，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种指纹辨识装置，其特征在于，包括：

一基板；

一压电层，设置于该基板之上；

一导电层，设置于该压电层之上，其中该导电层具有一凹凸微结构位于该导电层的一上表面上；以及

一平坦层，设置于该导电层之上，其中该平坦层的一底部填补该导电层的该凹凸微结构。

2.如权利要求1所述之指纹辨识装置，其中该平坦层的一上表面为实质上平坦。

3.如权利要求1所述之指纹辨识装置，其中该平坦层的厚度为5～200微米。

4.如权利要求1所述之指纹辨识装置，其中该压电层的一侧壁、该导电层的一侧壁、以及该平坦层的一侧壁彼此共平面。

5.如权利要求4所述之指纹辨识装置，其中该压电层的另一侧壁、该导电层的另一侧壁、以及该平坦层的另一侧壁彼此共平面。

6.如权利要求5所述之指纹辨识装置，其中该压电层的该侧壁与该基板的一上表面之间具有一锐角。

7.如权利要求6所述之指纹辨识装置，其中该锐角为30°～70°。

8.如权利要求1所述之指纹辨识装置，其中该压电层的一侧壁与该基板的一侧壁之间的距离为50～500微米。

9.一种指纹辨识装置之制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供一基板；

形成一压电材料于该基板之上；

形成一导电材料于该压电材料之上，其中该导电材料具有一凹凸微结构位于该导电材料的一上表面上；

形成一平坦层材料于该导电材料之上，其中该平坦层材料的一底部填补该导电材料的该凹凸微结构；以及

切割该平坦层材料、该导电材料、以及该压电材料，以形成复数个堆叠结构，其中各该堆叠结构包括一压电层、设置于该压电层之上的一导电层、以及设置于该导电层之上的一平坦层。

10.如权利要求9所述之指纹辨识装置之制造方法，其中形成一平坦层材料于该导电材料之上的步骤中，更包括：

将一高声波阻抗材料贴合于该导电材料之上；

热压该高声波阻抗材料；以及

烘烤该高声波阻抗材料，从而形成该平坦层材料。