接触发光元件、其制造方法以及指纹识别装置

摘要

本发明涉及能够薄型化、增加光构图的辉度，从而改善指纹图像的质量的接触发光元件与其制造方法及使用该接触发光元件的指纹识别装置。本发明的接触发光元件包括：透明绝缘层(11)，形成于透明绝缘层上的透明电极层(12)，形成于透明电极层上的发光层(13)，形成于发光层上的浸透调节层(14)，形成于浸透调节层上的遮光层(15)，形成于所述遮光层上的第一保护层(16)，和形成于所述第一保护层上的具有耐磨损性的第二保护层(17)。

说明书

技术领域

本发明涉及接触发光元件与其制造方法及使用该接触发光元件的指纹识别装置，更详细地说，涉及能够薄型化、增加光构图的辉度，从而改善指纹图像的质量的接触发光元件与其制造方法及使用该接触发光元件的指纹识别装置。

背景技术

作为生命体识别装置，有指纹识别元件，指纹识别装置是由光源、棱镜(prism)、透镜(lens)、图像传感器(image sensor)及控制部件构成的。

如果手指接触棱镜表面，从光源产生的光透过棱镜之后，照射到接触棱镜的手指。照射到手指上的光变换成基于指纹的隆起和谷线部分的光构图之后，通过棱镜照射到图像传感器上，图像传感器将其变换成电气信号后输出。控制部接收从图像传感器输出的电气信号，根据手指的指纹产生指纹图像，从该指纹图像算出奇异点之后，与预先储存的指纹图像比较，从而确认身份。

发明要解决的问题

然而，现有的使用光源或棱镜的光学式指纹识别装置由于使用了棱镜等光学系统，很难薄型化，由于接触棱镜的手指上照射了光，指纹的隆起和谷线会产生散射光，从而具有使光的辉度减小、指纹图像的质量降低等问题。

本发明的目的是为了解决所述的问题点，提供能够薄型化、增加光构图的辉度，改善指纹图像质量的接触发光元件与其制造方法及使用它的指纹识别装置。

用于解决课题的方法

为了实现这样的目的，本发明的接触发光元件的特征在于包括：透明绝缘层；透明电极层，形成于透明绝缘层上，连接交流电源，接受交流供电；发光层，形成于透明电极层上，在接触物体后，通过供给透明电极层的交流流过物体产生的电场，产生基于发光物体的接触面构图的光构图，通过透明电极层，照射透明绝缘层；浸透调节层，形成于发光层上，调节黑色颜料向发光层的浸透，防止外部光渗透发光层；遮光层，形成于浸透调节层上，防止外部光透过浸透调节层；第一保护层，形成于遮光层之上，防止水分浸透遮光层，提供粘结力；和形成于第一保护层上的具有耐磨损性的第二保护层。

本发明的接触发光元件的制造方法的特征在于包括：提供透明绝缘层；使用溅镀(spattering)或蒸镀方法在透明绝缘层上镀铟锡氧化物(ITO)材料，形成透明层；将聚合物粘胶20～30wt％，缓聚剂(retarder)35～39wt％，发光体粉末40～50wt％及辉度及色相调节添加剂0.1～5wt％混合后，用丝印法镀在透明电极上，形成发光层；将聚合物粘胶15～35wt％，黑色颜料5～25wt％，缓聚剂20～35wt％，可塑剂10～15wt％及BaTiO₃粉末42～63wt％混合，用丝印法镀在发光层上，形成浸透调节层；将黑色颜料1～5wt％，聚酯(polyester)5～30wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯15～23wt％及二甲苯(xylene)50～71wt％混合后，用丝网印刷法镀在浸透层上，形成遮光层；将黑色颜料5～10wt％，氟树脂5～15wt％，丙烯酸树脂10～25wt％，缓聚剂11～22wt％，可塑剂5～15wt％及BaTiO₃粉末40～55wt％混合后，用丝网印刷法镀在遮光层上，形成第一保护层；将醇酸树脂10～25wt％，三聚氰胺树脂5～35wt％，氢化聚合物1～35wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯5～10wt％，丙烯酸(类)树脂10～35wt％及二氧化硅(SiO₂)粉末0.1～2wt％混合后用丝网印刷法镀在第一保护层上，形成第二保护层。

本发明的指纹识别装置的特征在于包括：

接触发光元件，包括：透明绝缘层；透明电极层，形成于透明绝缘层上，连接交流电源，接受交流供电；发光层，形成于透明电极层上侧，接触物体后，通过供给透明电极层的交流电流过物体所产生的电场，产生基于发光物体的接触面构图的光构图，通过透明电极层，照射透明绝缘层；浸透调节层，形成于发光层上，调节黑色颜料向发光层的浸透，防止外部光侵入发光层；遮光层，形成于浸透调节层上，防止外部光透过浸透调节层；第一保护层，形成于遮光层上，防止水分浸透遮光层，提供粘结力；和形成于第一保护层上的具有耐磨性的第二保护层；

形成于接触发光元件的透明绝缘层下方，提供粘结力的透明粘结剂层；和

位于透明粘结层下方的图像传感器，通过透明粘结层提供的粘结力检测透过透明绝缘层的光构图，变换成电气信号后输出。

发明的效果

本发明的接触发光元件与其制造方法及使用它的指纹识别装置在接触物体的情况下，在物体中流过交流电而产生电场，由此根据物体的接触面构图而产生光构图，从而能够制造薄型的指纹识别装置，通过在发光层上添加辉度及色相调节添加剂，具有能够改善光构图的辉度的优点。

附图说明

图1是本发明的接触发光元件的截面图。

图2是显示本发明的接触发光元件的制造方法的图。

图3是显示图2所示聚合物粘胶的制造方法的流程图。

图4a至图4h是显示接触发光元件的试样混合比率的表。

图5a及图5b是使用本发明的接触发光元件的指纹识别装置的构成图。

符号说明：

10：接触发光元件

11：透明绝缘层

12：透明电极层

13：发光层

14：浸透调节层

15：遮光层

16：第一保护层

17：第二保护层

18：引线端子

20：交流电源

100：指纹识别装置

实施发明的最佳实施方式

下面通过参考附图，对根据本发明的接触发光元件与其制造方法及使用它的指纹识别装置进行说明。

图1是本发明的接触发光元件的截面图，图4a至图4h是显示接触发光元件的试样混合比率的表。

如图1，图4a至图4h所示，本发明的接触发光元件10由透明绝缘层11，透明电极层12，发光层13，浸透调节层14，遮光层15，第一保护层16及第二保护层17构成。

透明绝缘层11不仅作为基底部件从整体上支持本发明的接触发光元件10，同时也提供从发光层13产生的光构图的透射路径。

透明电极层12形成于透明绝缘层11上，连接交流电源20，接受交流供电。这样的透明电极层12由ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)形成，其一侧还具有连接交流电源20的引线端子18。

发光层13形成于透明电极层12上，在接触物体1后，利用供给透明电极层12的交流电流过物体1所产生的电场而发光，产生基于物体1的接触面构图的光构图，通过透明电极层12照射透明绝缘层11。即，如果物体1是人的情况下，产生基于物体1的接触面1a的隆线R和谷线V的光构图，进行照射。这样的发光层13如图4a所示，是由混合聚合物粘胶20～30wt％(即weight/percent：重量/百分比)，缓聚剂(retarder)35～39wt％，发光体粉末40～50wt％及辉度及色相调节添加剂0.1～5wt％组成。

发光层13的聚合物粘胶如图4b所示，是由混合粘胶30～65wt％，缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％组成，混合粘胶如图4c所示，由聚乙烯缩丁醛(polyvinyl butyral)20～35wt％和乙二醇单乙醚乙酸酯65～80wt％组成。环氧树脂采用了双酚-A(bispenol-A)环氧树脂，苯酚线型酚醛清漆及甲酚线型酚醛清漆中之一，发光体粉末采用了硫化锌(ZnS)，硫化锶(SrS)及氧化锌(ZnO)之一。辉度及色相调节添加剂根据设定的辉度及色相，采用锰(Mn)，铜(Cu)，氯(Cl)，铝(Al)，碘(I)，铽(terbium：Tb)，氟(F)之一。另外，为了增加发光辉度，辉度及色相调节添加剂中还含有碳酸钡(BaTiO₃)粉末或黑色颜料20～45wt％。

浸透调节层14形成于发光层13上，用来调节黑色颜料向发光层13的浸透，防止外部光侵入发光层13。如图4d所示，浸透调节层14由聚合物粘胶15～35wt％，黑色颜料5～25wt％，缓聚剂20～35wt％，可塑剂10～15wt％及BaTiO₃粉末42～63wt％组成。

浸透调节层14的聚合物粘胶如图4b所示，由混合粘胶30～65wt％，缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％组成。混合粘胶如图4c所示，由聚乙烯缩丁醛20～35wt％和乙二醇单乙醚乙酸酯65～80wt％组成，采用双酚-A环氧树脂，苯酚线型酚醛清漆及甲酚线型酚醛清漆之一，可塑剂采用N-环己基-p-甲苯磺酰胺，N-乙基-p-甲苯磺酰胺，二甲基甲酰胺及邻苯二甲酸二甲酯之一，黑色颜料采用炭黑粉末。

遮光层15形成于浸透调节层14上，以防止外部光透过浸透调节层14，其包括第一遮光层15a和第二遮光层15b。第一遮光层15a用于防止外部光透过浸透调节层14，第二遮光层15b防止外部光透过第一遮光层15a。这样的第一遮光层15a和第二遮光层15b如图4e所示，分别由黑色颜料1～5wt％，聚酯5～30wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯15～23wt％，以及二甲苯50～71wt％组成。黑色颜料可采用炭黑粉末。

第一保护层16形成于遮光层15上，防止水分浸透遮光层15，提供粘结力。这样的第一保护层16如图4f所示，由黑色颜料5～10wt％，氟树脂5～15wt％，丙烯酸树脂10～25wt％，缓聚剂11～22wt％，可塑剂5～15wt％及BaTiO₃粉末40～55wt％组成，黑色颜料可采用炭黑粉末。

第二保护层17形成于第一保护层16的上侧，具有耐磨损性。这样的第二保护层17如图4g及图4h所示，由醇酸树脂10～25wt％，三聚氰胺5～35wt％，氢化聚合物1～35wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯5～10wt％，丙烯酸树脂10～35wt％及二氧化硅粉末0.1～2wt％组成。特别地，为了防止水分浸透第一保护层16，氢化聚合物采用疏水性聚合物或耐污染的亲水性聚合物，如图4g所示，疏水性聚合物含量可为1～5wt％，如图4h所示，亲水性聚合物含量可为25～35wt％。

下面参考附图说明具有所述构成的本发明的接触发光元件10的制造方法。

图2显示了本发明的接触发光元件的制造方法，图3显示了图2所示的聚合物粘胶的制造方法的流程图，图4a至4h是显示接触发光元件的试样混合比率的表。

图2，图3，图4a至图4h显示了本发明的接触发光元件的制造方法首先，提供透明绝缘层11(S10)。在提供透明绝缘层11后，用溅镀或蒸镀的方法将ITO材料镀在透明绝缘层11上，形成透明电极层12(S20)。这样的透明电极层12的制造方法是用透明粘结剂(未示出)粘结ITO膜片(未示出)形成的。另外，步骤S20还具备连接用于向透明电极层12供给交流电的引线端子18的工艺(S80)。

形成透明电极层12后，将聚合物粘胶20～30wt％，缓聚剂35～39wt％，发光体粉末40～50wt％及辉度及色相调节添加剂0.1～5wt％混合后，用丝印法镀在透明电极层12上，形成发光层13(S30)。在形成发光层13时，发光体粉末采用硫化锌(ZnS)，硫化锶(SrS)及氧化锌(ZnO)之一，辉度及色相调节添加剂根据设定的辉度及色相，采用锰(Mn)，铜(Cu)，氯(Cl)，铝(Al)，碘(I)，铽(terbium：Tb)，氟(F)之一，为了增加发光层13的发光辉度，辉度及色相调节添加剂中还含有BaTiO₃粉末或黑色颜料20～45wt％。

形成发光层13后，将聚合物粘胶15～35wt％，黑色颜料5～25wt％，缓聚剂20～35wt％，可塑剂10～15wt％及BaTiO₃粉末42～63wt％混合，然后用丝印法镀在发光层13上，形成浸透调节层14(S40)。

浸透调节层14形成后，将黑色颜料1～5wt％，聚酯5～30wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯15～23wt％，以及二甲苯50～71wt％混合后用丝网印刷法镀在浸透调节层14上，形成遮光层15(S50)。在形成浸透调节层14时，可塑剂可采用N-环己基-p-甲苯磺酰胺，N-乙基-p-甲苯磺酰胺，二甲基甲酰胺及邻苯二甲酸二甲酯之一。

遮光层15的制造方法可将第一遮光层15a和第二遮光层15b分二次形成。即，形成浸透调节层14后，将黑色颜料1～5wt％，聚酯5～30wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯15～23wt％，以及二甲苯50～71wt％混合后用丝网印刷的方法镀在浸透调节层14上，形成第一遮光层15a。在第一遮光层15a形成后，将比第一遮光层15a粘度低的黑色颜料1～5wt％，聚酯5～30wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯15～23wt％，以及二甲苯50～71wt％混合后用丝网印刷法镀在第一遮光层15a上，形成第二遮光层15b。

在第一遮光层15a和第二遮光层15b形成后，将黑色颜料5～10wt％，氟树脂5～15wt％，丙烯酸树脂10～25wt％，缓聚剂11～22wt％，可塑剂5～15wt％及BaTiO₃粉末40～55wt％混合后用丝网印刷法镀在遮光层15上(即第二遮光层15b上)，形成第一保护层16(S60)。

在形成第一保护层16后，将醇酸树脂10～25wt％，三聚氰胺甲醛树脂5～35wt％，氢化聚合物1～35wt％，乙二醇单乙醚乙酸酯5～10wt％，丙烯酸(类)树脂10～35wt％及二氧化硅SiO₂粉末0.1～2wt％混合后用丝网印刷法镀在第一保护层16上，形成第二保护层17(S70)。在形成第二保护层17的方法中，根据第二保护层17的机能，氢化聚合物可为疏水性或亲水性的。为此，氢化聚合物采用疏水性聚合物或亲水性聚合物。这里，疏水性聚合物含量可为1～5wt％，亲水性聚合物含量可为25～35wt％。

在所述接触发光元件的制造方法中，步骤S30及步骤S40采用的混合聚合物粘胶的制造方法如附图3所示，首先，将聚乙烯缩丁醛20～35wt％和乙二醇单乙醚乙酸酯65～80wt％混合，形成混合粘胶(S11)。形成混合粘胶后，将混合粘胶30～65wt％和缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％混合(S12)。混合粘胶30～65wt％和缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％的混合经20～35分钟的超声波处理(S13)。超声波处理之后，将混合的混合粘胶30～65wt％和缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％在30～50℃下进行30～50小时的热处理(S14)。这里，混合粘胶30～65wt％和缓聚剂40～65wt％及环氧树脂10～55wt％混合时所用的环氧树脂采用双酚-A环氧树脂，苯酚线型酚醛清漆及甲酚线型酚醛清漆之一。

下面参考附图说明使用通过所述过程制造的接触发光元件10的指纹识别装置。

图5a及图5b是使用本发明的接触发光元件构成的指纹识别装置。这里，图5a所示的指纹识别装置为半导体式，图5b所示的指纹识别装置是光学式的。

图5a所示的指纹识别装置100由接触发光元件10、透明粘结剂层30及图像传感器40构成。

接触发光元件10由透明绝缘层11，透明电极层12，发光层13，浸透调节层14，遮光层15，第一保护层16及第二保护层17构成，由于和图1所示的接触发光元件10相同，省略了其详细的说明。透明粘结剂层30形成于接触发光元件10的透明绝缘层11下侧，提供粘结力。图像传感器40位于透明粘结剂层30的下侧，利用透明粘结剂层30提供的粘结力粘结，检测透过透明绝缘层11的光构图，变换成电气信号输出。这里，图像传感器40采用CMOS图像传感器或CCD图像传感器之一，由控制部2接收从图像传感器40输出的电气信号，产生基于物体1的接触面1a的构图产生的指纹图像，接触的物体1a如果是人，则确认指纹图像是否是已登录的人。

图5b所示的指纹识别装置100显示了本发明的指纹识别装置100的其他的实施例的光学式指纹识别装置100。光学式指纹识别装置100是由大接触发光元件10，透镜50及图像传感器60构成。接触发光元件10与图5a所示的接触发光元件10相同，因此省略其说明。

透镜50设置在接触发光元件10的透明绝缘层11的下侧，照射透过透明绝缘层11的光构图。图像传感器60接收从透镜50照射的光。这样的图像传感器60可采用CMOS图像传感器或CCD图像传感器之一。图像传感器60设置在透镜50的下侧，检测通过透镜50照射的光构图，变换成电气信号输出到控制部2。控制部2接收从图像传感器60输出的电气信号，产生基于物体1的接触面1a的构图的指纹图像，在物体1为人的手指的情况下，提取指纹形成的指纹图像，确认是否是已经登录的人。

产业上利用的可能性

本发明的接触发光元件与其制造方法及使用它的指纹识别装置能够在生体识别领域应用。