[发明专利]包括三维图案的指纹感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及指纹感测装置。特别地，本发明涉及指纹感测装置中的表面图案。

背景技术

随着用于身份验证的生物计量装置的发展，特别是指纹感测装置的发展，已经导致装置被制造得更小、更便宜和更节能，对于这种装置的可能应用在不断增加。

特别地，由于小的形状因数、相对有利的成本/性能因数和高的用户接受度，指纹感测已经越来越多地应用于例如消费类电子装置中。

基于用于提供指纹感测元件和辅助逻辑电路的CMOS技术而构建的电容指纹感测装置越来越受欢迎，因为这种感测装置可以做得小并且节能，同时能够以高精度识别指纹。因此，电容指纹传感器有利地用于消费类电子产品例如便携式计算机、平板计算机以及移动电话如智能手机。

指纹传感器可以例如被布置在诸如智能手机或平板计算机的手持装置的前表面上，在此情况下，传感器通常被布置成具有与用于装置的显示器的覆盖玻璃在相同平面中的感测表面。为了使传感器与覆盖玻璃融合或者将指纹传感器与覆盖玻璃区分开，可能需要选择指纹传感器的特定颜色或图案。

然而，包含颜料的常规着色层相当厚，有时大于40μm以实现所需要的颜色和光泽度。厚度影响传感器性能，这是因为它增加了手指与感测芯片之间的距离。当涉及到产生包括不同颜色的图案的可能性时，目前已知的使用颜料的涂料溶液也受到限制，因为每种颜色需要单独的处理步骤，并且取决于应用技术，所得到的图案的分辨率限于大约100μm。

此外，彩色颜料是仅部分反射入射光的分子，并且颜色由涂料中分子的光吸收限定。取决于所需的颜色，必须发现具有所需特性的分子，并且颜色的微调相当困难。此外，由于颜色取决于材料特性，所以颜色可能随着颜料老化而变化。

发明内容

鉴于指纹感测装置的上述期望特性和现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种指纹感测装置和一种用于制造具有有色表面而无需使用颜料的指纹感测装置的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种指纹感测装置，包括：感测芯片，感测芯片包括感测元件的阵列，感测元件被配置成连接到读出电路，用于检测在感测元件中的每一个与放置在感测装置的感测表面上的手指之间的电容耦合；覆盖层，该覆盖层垂直地布置在该感测元件之上以覆盖该感测元件的至少一部分，其中，该覆盖层的外表面形成感测装置的感测表面；其中，所述覆盖层包括被配置成减少在可见光范围的预定子范围内的反射光的量的三维(3D)图案。

覆盖层垂直地布置在感测元件之上并不排除可以在覆盖层与感测元件之间布置额外的层。覆盖层包括三维图案意味着：图案包括在三维中具有扩展的单独特征。

本发明基于这样的认识：可以制造指纹传感器，其可以通过使用覆盖层来调整成具有期望的表面视觉外观，该覆盖层包括被配置成减少在可见光范围的预定子范围内的反射光的量的三维图案，从而实现感测装置的特定颜色。

由于指纹传感器通常包括某种类型的覆盖层以物理地保护感测元件。通过使用在覆盖层中包括的三维图案来实现关于指纹传感器的视觉外观的期望效果，而不会出现例如使用颜料时需要额外材料的情况。此外，可以通过关于尺寸、图案形状和材料组成调整三维图案来实现不同的颜色。此外，可以实现与使用颜料的目前使用方法的已知分辨率相比更高的分辨率。

根据本发明的一个实施方式，三维图案可以是等离激元阵列。等离激元阵列还可以包括其中纳米结构彼此电流隔离的等离激元纳米结构阵列。在本上下文中，纳米结构通常是指具有至少一个维度并且通常所有三个维度在纳米范围中的结构。纳米范围被认为达到1000nm并包括1000nm。

根据本发明的一个实施方式，选择纳米结构的尺寸、形状和分布以形成等离激元阵列，该等离激元阵列被配置成减少在可见光范围的预定子范围内的反射光的量。等离激元纳米结构可以是柱、立方体、孔、盘或具有任何形状的颗粒。入射光激发纳米级结构中的局部表面电子等离子体振荡。该结构具有基本上在可见光的波长的范围中的尺寸。通过激发局部表面等离激元，入射光被部分吸收。由于白光由不同波长的光谱组成，所以如果波长中的一些被吸收，则光会改变颜色。光的哪一部分被吸收取决于纳米结构的尺寸和周期性。这使得能够通过改变图案的尺寸和周期性来改变具有纳米结构的样品的颜色外观。由于等离激元作用取决于单独的导电纳米结构，所以纳米结构彼此电流隔离，使得不在相邻纳米结构之间形成导电路径。