采用重叠的网格线和用于从网格线延伸感测表面的导电探头的传感器制造技术

电传感器形成网格，以检测邻近放置的对象的表面特征，如指纹。网格包括多个平行的驱动线和多个平行的拾取线，该驱动线可连接到驱动源，该拾取线被定向为大体上垂直于该驱动线并重叠该驱动线。驱动线通过绝缘介电层与拾取线分开。驱动线和拾取线穿过的重叠界定阻抗敏感的电极对，其用作检测邻近放置的对象的表面特征的像素。一个或多个导电探头从一个或多个相应的阻抗敏感的电极对，通过绝缘材料的覆盖层，延伸到感测表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请依据美国法典第35条119款的规定要求于2014年2月21日提交的美国临时专利申请编号为61/942,892以及于2014年2月24日提交的美国临时专利申请编号为61/943,733的申请日期的权益，上述专利的各自的公开内容通过引用并入本文。公开领域本公开描述了用于感测位于传感器附近或周围的对象的传感器，如指纹传感器。背景在电子感测市场中，有用于感测在给定位置的对象的各种传感器。这样的传感器被配置为感测对象的电子特性，以便感测在传感器附近或周围的对象的存在，以及所感测的对象的其他特征和特性。传感器可被配置为通过测量参数，如温度、重量或各种发射(如接近传感器或与传感器接触的对象的光子、磁或原子发射)来无源地检测对象的特性。这方面的示例是非接触式红外温度计，其检测对象发射的黑体辐射光谱，对象的温度可从该黑体辐射光谱被计算。其他传感器通过用刺激物(如电压或电流)直接刺激对象，随后使用结果信号以确定对象的物理或电特性来工作。这方面的示例是流体检测器，其由两个端子组成，一个用电压源刺激介质，而第二个测量电流，以确定导电流体(如水)的存在。二维阵列的阻抗数据可通过在线感测阵列之上移动对象并随后执行二维图像的逐行重建来创建。这方面的示例是刷取式电容式指纹传感器(swipedcapacitivefingerprintsensor)，其在手指跨越它拖动时测量指纹脊和指纹谷之间的电容差值。这样的传感器在使用单独的线信息的事实后,重建二维的指纹图像。获取二维图像的更简单的方式是创建二维感测阵列。然而，这样的传感器由于在阵列中所需的大量感测点而在成本上过高。这方面的示例是二维电容式指纹传感器。当前制造许多这样的传感器，但耗费150mm2或更大的硅面积，并因此对于许多应用来说成本过高。这些不同类型的电传感器已经用在各种应用中，譬如用于测量如指纹的特性的生物计量传感器、医学应用或流体测量监控器。通常，各种设备的感测元件连接到处理器，该处理器被配置为处理对象信息并能够对对象特征进行解释。在本领域中有对于这样的设备的需要，该设备可提供用在不同应用(如指纹感测和/或认证)中的准确并可靠的传感器。专利技术概述以下内容给出了简化的概述，以便提供本文中所描述的一些方面的基本了解。该概述并不是所要求保护的主题的广泛概述。其既不旨在指明所要求保护的主题的关键或决定性的元素，也不旨在描写所要求保护的主题的范围。其唯一的目的是以简化的形式给出一些概念，作为后面给出的更详细的描述的前言。公开内容的方面体现在一个或多个导电探头中，该导电探头从传感器的拾取元件的表面向设置在该拾取元件上的覆盖层的表面延伸电传感器的感测表面。例如，传感器可将多个拾取元件和多个驱动元件布置在网格图案中，并将多个导电探头放置在多个交叉位置，以便在覆盖层的附近或表面创建感测位置的网格。公开内容的另外方面体现在集成于设备中的指纹传感器中，该设备具有由绝缘材料(例如，玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯)制成的覆盖层。指纹传感器包括被定位在覆盖层之下的至少一个驱动线(窄的、细长驱动元件)，其中该驱动线被配置为承载可耦合到邻近放置的对象的信号。指纹传感器还包括被定位在覆盖层之下的至少一个拾取线(窄的、细长的拾取元件)，其中该拾取线被定向成大体上垂直于驱动线。拾取线和驱动线可由介电层(例如，如卡普顿的柔性聚合物基板)分开。驱动线和拾取线可在驱动线穿过拾取线的位置(“交叉位置”)形成阻抗敏感的电极对。指纹传感器还包括基本上穿过覆盖层延伸的至少一个导电探头，如柱形导体。导电探头可被定位成邻近交叉位置，使得导电探头的第一端接近阻抗敏感的电极对。例如，导电探头的第一端可接触阻抗敏感的电极对的至少一部分。导电探头的第二端可界定在覆盖层的外部表面(例如，顶部表面)上或附近的指纹感测位置。在实施例中，覆盖层可以是触摸使能的设备的屏幕的部分，使得指纹传感器被集成到触摸使能的设备中。在实施例中，导电探头骑跨拾取元件的边缘。例如，导电探头能够被放置成使得导电探头的一半直接越过拾取元件，而导电探头的另一半没有直接越过拾取元件。其他实施例可能涉及直接越过拾取元件的导电探头的横截面区域对没有直接越过拾取元件的导电电极的横截面区域之间的其他比率(例如，5％/95％、10％/90％、95％/5％或任何其他比率)。在实施例中，传感器包括驱动线和拾取线的m×n矩阵。每个驱动线可永久地或通过开关连接到激活电路。每个拾取线可永久地或通过开关连接到缓冲器或放大器。在一些实例中，m＝n。在这样实例中的传感器可被称作网格传感器。在一些实例中，m<<n。在这样实例中的传感器可被称作刷取传感器或线传感器。m×n拾取线形成m×n阻抗敏感的电极对。传感器可被配置为同时激活多个阻抗敏感的电极对，以在多个位置检测指纹特征。例如，向一个驱动线提供驱动信号可将驱动信号耦合到多个交叉位置处的多个拾取线，从而激活在这些位置的阻抗敏感的电极对。在如传感器是刷取/线传感器的实施例中，激活电路适于接收来自触摸使能的显示设备的输入。激活电路可基于来自触摸使能的显示设备的输入来激活驱动线组中的一个。输入可包括手指越过触摸使能的显示设备移动的速度和方向。在实施例中，传感器包括邻近于导电探头的至少一个接地的探头。接地的探头可保护导电探头不受噪声(例如，串扰)的影响，并且可更好地聚焦在相应的拾取元件处接收的信号。在一些情况下，接地层被放置在覆盖层和阻抗敏感的电极对之间，且接地的探头连接到该接地层。在实施例中，导电探头(例如，导电柱)可利用制造技术形成，如铣削、激光打孔、蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)，机械打孔或任何其他技术。驱动元件和/或拾取元件可位于覆盖层上或其下面。在一个示例中，驱动元件和/或拾取元件可通过涉及金属溅射、光刻以及蚀刻的技术在覆盖层上被直接处理。在一个示例中，驱动元件在安装到覆盖层的底侧的分开的基板上被处理。在实施例中，驱动元件和/或拾取元件在覆盖层中一体形成。例如，线被蚀刻到覆盖层中并填充有导电材料，以形成驱动元件和/或拾取元件。传感器可被实施为具有任何模式。在实施例中，其可形成为近似设备制造商(例如，智能手机制造商)标志的形状。本公开的其他特征和特性，以及操作的方法、结构的相关元件的功能以及部件的组合在基于参考附图的以下的描述和所附权利要求的情况下将变得更加清晰，所有这些形成了本说明书的部分，其中相似的参考数字指定不同附图中的相应部分。附图简述被纳入本文中并形成说明书的部分的附图图示了本公开的各种非限制性的实施例。在附图中，共同的参考数字指示相同的或功能类似的元件。图1根据本公开的实施例图示了电传感器的顶部透视视图。图2根据本公开的实施例图示了电传感器的底部透视视图。图3根据本公开的实施例图示了电传感器的透视视图。图4根据本公开的实施例图示了电传感器的顶部视图。图5-11根据本公开的实施例图示了电传感器的侧视图。图12图示了驱动和感测复用电路的实施例，该驱动和感测复用电路使用了储能电路以补偿输入加载效应。图13图示了驱动和感测复用电路的实施例，该驱动和感测复用电路使用级联的缓冲器用于每个感测，以补偿加载效应。图14图示了驱动和感测复用电路的实施例，该驱动和感测复用电路使用专用的缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹传感器，包括：第一导体，所述第一导体形成为驱动线；第二导体，所述第二导体形成为拾取线，其中，所述驱动线被定向为基本上垂直于所述拾取线；介电层，所述介电层分开所述驱动线和所述拾取线；覆盖层，所述覆盖层由绝缘材料形成并位于所述拾取线重叠所述驱动线的交叉位置之上；以及导电探头，所述导电探头被嵌入在所述覆盖层内并具有第一端和第二端，其中，所述第一端接近所述交叉位置且所述第二端接近所述覆盖层的顶部表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 US 61/942,892;2014.02.24 US 61/943,7331.一种指纹传感器，包括：第一导体，所述第一导体形成为驱动线；第二导体，所述第二导体形成为拾取线，其中，所述驱动线被定向为基本上垂直于所述拾取线；介电层，所述介电层分开所述驱动线和所述拾取线；覆盖层，所述覆盖层由绝缘材料形成并位于所述拾取线重叠所述驱动线的交叉位置之上；以及导电探头，所述导电探头被嵌入在所述覆盖层内并具有第一端和第二端，其中，所述第一端接近所述交叉位置且所述第二端接近所述覆盖层的顶部表面。2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，所述导电探头被配置和定向成使得所述导电探头的厚度在所述交叉位置处部分地重叠所述拾取线。3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其中，所述导电探头被配置和定向成使得所述导电探头的一半厚度在所述交叉位置处重叠所述拾取线，且所述导电探头的一半厚度重叠邻近所述拾取线的绝缘材料。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述导电探头的所述第一端与所述拾取线接触。5.根据权利要求1-3中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述导电探头的所述第一端通过介电区域与所述拾取线分开。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述导电探头的所述第二端与所述覆盖层的所述顶部表面共面。7.根据权利要求1-6中的任一项所述的指纹传感器，还包括电连接到接地电势的第二导电探头。8.根据权利要求7所述的指纹传感器，还包括介于所述覆盖层和所述驱动线以及所述拾取线之间的接地层，其中，所述第二导电探头电连接到所述接地层。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述指纹传感器结构是触摸使能设备的触摸屏幕的部分。10.根据权利要求1-9中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述覆盖层由选自由以下项组成的组中的材料形成：玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯以及柔性聚合物基板。11.根据权利要求1-10中的任一项所述的指纹传感器，其中，所述导电探头由选自由以下项组成的组中的材料形成：铜、铟锡氧化物、由碳纳米管、石墨粉末或铜制成的导电膏、包括银、铜或石墨的导电粘合剂以及导电聚合物。12.根据权利要求1-11中的任一项所述的指纹传感器，还包括激活电路，所述激活电路被配置为向所述驱动线提供信号。13.根据权利要求12所述的指纹传感器，还包括与所述驱动线相关联的开关，所述开关被配置为选择性地将所述驱动线连接到所述激活电路。14.根据权利要求1-13中的任一项所述的指纹传感器，还包括检测电路，所述检测电路被配置为检测在所述拾取线处的信号。15.根据权利要求14所述的指纹传感器，还包括与所述拾取线相关联且被配置为选择性地将所述拾取线连接到所述检测电路的开关。16.根据权利要求1-15中的任一项所述的指纹传感器，还包括绝缘层，所述绝缘层在所述覆盖层的所述顶部表面上高于所述导电探头。17.一种指纹传感器，包括：第一导电层，所述第一导电层形成为多个平行的驱动线；第二导电层，所述第二导电层形成为多个平行的拾取线，其中，所述多个平行的驱动线被定向为基本上垂直于所述多个平行的拾取线；介电层，所述介电层将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛瑞德·G·班克利三世，R·W·伯恩斯特因，N·W·克里斯蒂，G·I·贝瑞德霍特，O·斯洛格达尔，
申请(专利权)人：艾戴克斯公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO