指紋采集器采指面均勻感應(yīng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于感應(yīng)結(jié)構(gòu)，更具體地說，涉及一種指紋采集器采指面均勻感應(yīng)結(jié) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年指紋識別技術(shù)不斷發(fā)展，其使用也慢慢普及到人們的日常生活。因光學(xué)指紋 頭的光路結(jié)構(gòu)限制，傳統(tǒng)的光學(xué)指紋頭采指面手指感應(yīng)靈敏度分布不均勻，導(dǎo)致感應(yīng)觸發(fā) 信號能力不一致。隨之帶來的使用不便主要體現(xiàn)在以下幾方面:a)因感指靈敏度分布不均 勻，采指面水平面上識別手指按壓能力存在區(qū)域性，導(dǎo)致手指按壓采指面采指信號發(fā)送至 控制芯片敏感度不一致。b)手指按壓采指面時(shí)候觸碰效果不一，導(dǎo)致用戶使用體驗(yàn)、舒適度 受影響。c)因感應(yīng)片設(shè)計(jì)不精良，指紋模塊感應(yīng)靈敏度與鎖具適配麻煩、困難，感應(yīng)電容匹 配不良時(shí)，觸摸鎖具外殼也將觸發(fā)指紋模塊工作。
[0003] 感應(yīng)片材料常用方形可導(dǎo)電金屬片制成，用導(dǎo)線將金屬感應(yīng)片與相應(yīng)的處理芯片 引腳連接。識別手指觸碰原理主要是依據(jù)人手指帶有靜電，當(dāng)手指靠近感應(yīng)片時(shí)，帶靜電的 手指面與感應(yīng)片構(gòu)成一對正對電極，感應(yīng)片上聚集與手指電性相反的電荷，此時(shí)帶靜電的 手指面與感應(yīng)片形成一個(gè)臨時(shí)的電容元件。容性元件電容量的定義為兩個(gè)極板間為單位電 壓時(shí)，每個(gè)極板上容納的電荷量： p q
[0004] C =- kj ·?····?··?· ? I )
[0005] 式中電容值C大小僅由電容器件的結(jié)構(gòu)決定，數(shù)學(xué)算式為：
[0006]
[0007] 式中S為平行板間正對面積、d為平行板間距離、ε為平行板間絕緣介質(zhì)的介電系 數(shù)。由（1)式可知，當(dāng)S為固定值時(shí)，板間電壓與電容C成反比，帶靜電手指靠近感應(yīng)片時(shí)，感 應(yīng)片上電荷不斷聚集，若板間電容變化比設(shè)為Κ，那么有如下式子：
[0008] AC = Ca-Cb ..........(3)
[0009]
[0010] 當(dāng)K達(dá)到一定值時(shí)處理芯片檢測到有手指靠近，芯片即可依據(jù)要求輸出高低電信 號用于指紋模塊開發(fā)應(yīng)用。
[0011] 電容元件容值算式可知，容值C并非固定值，其與正對面積S、板間絕緣介質(zhì)ε成正 比，與板間距離d成反比。為便于及時(shí)感應(yīng)手指按壓采指面，傳統(tǒng)光學(xué)指紋模塊感應(yīng)片需安 裝于采指面棱鏡下方，且感應(yīng)片為矩形金屬片，那么當(dāng)手指以相同面積按壓采指面任何區(qū) 域時(shí)，即（2)式中S和ε為定值。這樣手指與感應(yīng)片產(chǎn)生的臨時(shí)容性元件C與手指面距感應(yīng)片 距離d成反比關(guān)系，即采指面距離感應(yīng)片距離越近手指與感應(yīng)片間的臨時(shí)容性元件C值越 大，如圖1所示。
[0012] 那么就導(dǎo)致相同面積手指在觸摸采指面時(shí)各區(qū)域的感應(yīng)靈敏度會(huì)不同，在感應(yīng)片 距離采指面最近的一端，甚至可能在手指還未觸摸到采指面同樣會(huì)觸發(fā)芯片識別到有手指 觸摸，導(dǎo)致誤觸發(fā)。
[0013] 現(xiàn)今技術(shù)為降低感應(yīng)靈敏度，防止誤觸發(fā)的方案是為感應(yīng)片并聯(lián)一個(gè)基礎(chǔ)電容 Cb，使電容變化量引起的電容變化比K值降低從而降低感應(yīng)片整體的靈敏度，用于解決最靈 敏端的誤觸問題，但是往往導(dǎo)致圖1中靠近d2端失去感應(yīng)觸發(fā)功能，這種方法無法徹底解決 采指面靈敏度分布不均勻的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0014] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種靈敏度分布均勻，匹配效果 好的指紋采集器采指面均勻感應(yīng)結(jié)構(gòu)。
[0015] 這種指紋采集器采指面均勻感應(yīng)結(jié)構(gòu)，包括感應(yīng)片、棱鏡和外殼，所述棱鏡的采指 面與感應(yīng)片形成夾角;所述感應(yīng)片沿與采指面形成夾角方向設(shè)有缺口或鏤空。
[0016] 作為優(yōu)選:所述感應(yīng)片的缺口為梯形、鋸齒形或SB。
[0017] 作為優(yōu)選:所述感應(yīng)片的鏤空為三角形、橢圓形或圓形。
[0018] 作為優(yōu)選:感應(yīng)片與棱鏡的采指面的正對面積S滿足函數(shù)關(guān)系式：
[0019] S = k· tana· L
[0020] a為所述棱鏡的采指面與感應(yīng)片的夾角角度，L為所述感應(yīng)片上任一點(diǎn)到感應(yīng)片與 Af 棱鏡的采指面相交處的距離;其中= AC為感應(yīng)觸發(fā)所需電容值的變化量，AC為固 ε 定值，ε為平行板間絕緣介質(zhì)的介電系數(shù)。
[0021 ]本實(shí)用新型的有益效果是：
[0022] 1.感指能力均勾
[0023]通過感應(yīng)芯片感應(yīng)原理可知電容式手指感應(yīng)片通過采集手指與感應(yīng)片間的電容 變化量以達(dá)到感指的能力，同時(shí)由于電容元件的容值與元件結(jié)構(gòu)相關(guān)，本實(shí)用新型基于電 容元件容值算式(2)中影響容值的三個(gè)參數(shù)中易于設(shè)計(jì)的板間正對面積S，進(jìn)行感指均勻分 布式設(shè)計(jì)。由變形算式(8)，通過計(jì)算合適的k值，將不同環(huán)境下需求感指電容變化量及板間 介電質(zhì)系數(shù)ε進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，可達(dá)到最大限度的感指能力均勻分布。
[0024] 2.感應(yīng)靈敏度匹配靈活
[0025]傳統(tǒng)的光學(xué)指紋模塊感應(yīng)片在應(yīng)對不同鎖具外殼時(shí)，為防止誤觸發(fā)，往往需依據(jù) 不同的模具修改算式(3)中的Cb值，以期望達(dá)到即不會(huì)誤觸發(fā)，又能保證感應(yīng)靈敏度足夠觸 發(fā)手指靠近。但是由于靈敏度分布不均勻，往往匹配電容Cb難以達(dá)到鎖具設(shè)計(jì)要求。本實(shí)用 新型通過修改感應(yīng)片與手指正對面積S的方式使得感指能力均勻分布于采指面同時(shí)，降低 了原本最靈敏處的觸發(fā)能力，這樣可大大降低感指誤觸發(fā)的情況。同時(shí)也可在感應(yīng)片設(shè)計(jì) 時(shí)可通過算式(4)與算式(7)計(jì)算同一環(huán)境下的比例系數(shù)k值，以達(dá)到最大程度的匹配。
【附圖說明】
[0026]圖1為觸摸采指面電容效應(yīng)圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型缺口方案結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型鏤空方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖5為本實(shí)施例感應(yīng)片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 附圖標(biāo)記說明：感應(yīng)片1、棱鏡2、外殼3。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。雖然本實(shí)用新型將結(jié)合較佳 實(shí)施例進(jìn)行描述，但應(yīng)知道，并不表示本實(shí)用新型限制在所