CN107194303A - 玻璃盖板及其制作方法、光学指纹传感器 - Google Patents

Abstract

一种玻璃盖板及其制作方法、一种光学指纹传感器，所述玻璃盖板包括：玻璃基板；位于所述玻璃基板内的改性区域，所述改性区域的厚度小于玻璃基板的厚度，且所述改性区域的表面为玻璃基板的部分表面；位于所述改性区域内的若干全反射通路，所述全反射通路与玻璃基板的表面垂直且贯穿所述改性区域。上述玻璃盖板的改性区域既有较高的光透过性以及机械强度。

Description

玻璃盖板及其制作方法、光学指纹传感器

技术领域

本发明涉及指纹传感器领域，特别涉及一种玻璃盖板及其制作方法、一种光学指纹传感器。

背景技术

指纹成像识别技术，是通过指纹传感器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。由于其使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域。比如公安局和海关等安检领域、楼宇的门禁系统、以及个人电脑和手机等消费品领域等等。

指纹成像技术的实现方式有光学成像、电容成像、超声成像等多种技术。相对来说，光学成像技术，其成像效果相对较好，设备成本相对较低。

现有的笔记本电脑、平板电脑、手机等移动终端都会设置指纹识别功能以实现自动解锁和防盗功能，特别是手机的指纹识别更是应用广泛。在指纹识别传感器上通常安置一玻璃盖板作为指纹接触面，由于光在玻璃中传播时由于能量损耗，传播距离只有0.35mm，而玻璃盖板的厚度通常大于0.5mm。

因此传统的指纹识别模组安装方法为：首先在玻璃盖板上开设一通孔，然后在通孔内嵌入一厚度较小的特殊盖板，再将指纹识别模组安装在该特殊盖板下方，利用按压或触摸特殊盖板实现指纹识别模组采集指纹，当再次按压或触摸特殊盖板时，从而利用指纹信息触发指纹识别模组进行解锁或发送其他指令。

此种安装方法成为显式安装，一方面，工艺复杂，需增设一特殊盖板，成本高，另一方面，结构复杂，且影响移动终端的美观性，第三方面，在盖板上开设通孔，会降低盖板的机械强度，降低移动终端的使用寿命。

需要一种新的玻璃盖板，提高光线的传输性同时具有较高的机械强度。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种玻璃盖板及其制作方法、一种光学指纹传感器，提高玻璃盖板的光线传输性，且具有较高机械强度。

为解决上述问题，本发明提供一种玻璃盖板，包括：玻璃基板；位于所述玻璃基板内的改性区域，所述改性区域的厚度小于玻璃基板的厚度，且所述改性区域的表面为玻璃基板的部分表面；位于所述改性区域内的若干全反射通路，所述全反射通路与玻璃基板的表面垂直且贯穿所述改性区域。

可选的，所述改性区域的厚度与玻璃基板厚度差为0.1mm～0.3mm。

可选的，所述全反射通路为光纤结构，所述光纤结构包括改性层和被所述改性层包围的纤芯。

可选的，所述改性层的折射率小于纤芯折射率。

可选的，所述改性层的材料为激光改性玻璃。

可选的，所述改性层的材料为有机聚合物胶。

可选的，所述纤芯的材料为玻璃。

可选的，所述纤芯的直径为5μm～30μm。

可选的，所述纤芯的横截面为圆形、五边形、六边形或八边形。

可选的，所述改性层的宽度为5μm～20μm。

本发明还提供一种光学指纹传感器包括：上述玻璃盖板；位于所述玻璃盖板的改性区域下方的指纹识别模块；位于所述指纹识别模块下方的发光板。

可选的，所述指纹识别模块包括光学传感器。

可选的，所述改性区域的表面尺寸与指纹识别传感器的表面尺寸一致。

本发明还提供一种上述玻璃盖板的形成方法，包括：提供玻璃基板，所述玻璃基板包括改性区域，所述改性区域的厚度小于玻璃基板的厚度，且所述改性区域的表面为玻璃基板的部分表面；在所述改性区域内形成若干全反射通路，所述全反射通路与玻璃基板的表面垂直且贯穿所述改性区域。

可选的，所述全反射通路的形成方法包括：通过激光照射在改性区域内形成若干截面为环形的激光改性玻璃，所述激光改性玻璃作为改性层，所述激光改性玻璃的折射率小于玻璃基板的折射率；所述改性层包围的部分玻璃基板作为纤芯，所述纤芯与改性层构成光纤结构，作为全反射通路。

可选的，所述全反射通路的形成方法包括：通过激光照射在玻璃基板内烧灼形成贯穿改性区域的若干环形凹槽；在凹槽内填充介质材料作为改性层，所述介质材料的折射率小于玻璃基板折射率；所述改性层包围的部分玻璃基板作为纤芯，所述纤芯与改性层构成光纤结构，作为全反射通路。

可选的，被所述改性层包围的纤芯的横截面为圆形、五边形、六边形或八边形。

可选的，所述改性层的宽度为5μm～20μm。

可选的，所述纤芯的直径为5μm～30μm。

可选的，所述介质材料为有机聚合物胶。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的玻璃盖板具有改性区域，所述改性区域内具有若干全反射通路，光线在所述改性区域内通过全反射通路传播，发生全反射，可以减少能量损伤，提高光传播的穿透性。

进一步，全反射通路为光纤结构，所述光纤结构包括改性层和被所述改性层包围的纤芯。所述改性层的折射率小于纤芯折射率。从而使得光线在纤芯内传播时，在纤芯和改性层的界面上发生全反射，将光线限制在纤芯内传播，从而减少光线传播过程中发生散射等问题，减少光线传播过程中的能量损耗，提高光线在玻璃盖板内的传播距离。并且，全反射通路内的光线不会受到玻璃基板的散射作用，并且自然环境中的杂散光对全反射通路内的光线干扰较少，从而所述玻璃盖板可以减少杂散光。

进一步，所述改性区域的厚度与玻璃基板厚度差为0.1mm～0.3mm，使光通过的全反射通路具有足够的长度，使光具有较强的穿透性；并且使得玻璃基板保持较好的机械强度，提高使用寿命。

本发明技术方案提供玻璃盖板的制作方法，通过激光照射，形成改性区域内的改性层，或者通过激光在改性区域内形成凹槽，在所述高槽内填充介质材料作为改性层，工艺简单，成本较低。

本发明的技术方案还提供一种具有上述玻璃盖板的光学指纹传感器，包括：玻璃盖板；位于所述玻璃盖板内的改性区域下方的指纹识别模块；位于所述指纹识别模块下方的发光板。由于所述玻璃盖板的改性区域具有较高的透光性，发光板的出射光线、在玻璃盖板与人体指头的接触面的反射光都具有较大的光强，能量损失较少，且受外界杂散光的干扰较少，从而能够获得较为准确的指纹图像。

附图说明

图1是本发明实施例的玻璃盖板的结构示意图；

图2是本发明实施例的玻璃盖板的改性区域的局部示意图；

图3是本发明实施例的光学指纹传感器的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有的玻璃盖板由于厚度较大，光传播能量损耗大导致指纹识别模块无法直接安装在玻璃盖板下面，采用挖孔式结构会影响玻璃盖板的机械强度，且工艺复杂，成本较高。

本发明的实施例的玻璃盖板上形成改性区域，改性区域内具有光全反射通路，从而提高光的传输性能，且不影响玻璃盖板的机械强度，可以在玻璃盖板下面直接安装指纹模块，工艺简单，成本低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

请参考图1，为本发明的实施例中的玻璃盖板的结构示意图。

所述玻璃盖板包括：玻璃基板100；位于所述玻璃基板内的改性区域101，所述改性区域101的厚度小于玻璃基板100的厚度，且所述改性区域101的表面为玻璃基板100的部分表面；位于所述改性区域101内的若干全反射通路200，所述全反射通路200与玻璃基板100的表面垂直且贯穿所述改性区域101。光线在所述改性区域101内通过全反射通路传播，发生全反射，可以减少能量损伤，提高光传播的穿透性。

如果所述改性区域101的厚度过大会影响玻璃盖板的机械强度，而如果所述改性区域101的厚度过小，则光通过的全反射通路较短、穿透性较弱。本实施例中，所述改性区域101的厚度与玻璃基板厚度差d为0.1mm～0.3mm。

请参考图2，为所述改性区域的局部俯视示意图。所述改性区域101内的全反射通路200为光纤结构，所述光纤结构包括改性层201和被所述改性层201包围的纤芯202。

所述改性层201的折射率小于纤芯202折射率。从而使得光线在纤芯内传播时，在纤芯202和改性层201的界面上发生全反射，将光纤限制在纤芯202内传播，从而减少光线传播过程中发生散射等问题，减少光线传播过程中的能量损耗，提高光线在玻璃盖板内的传播距离。

并且，全反射通路200内的光线不会受到玻璃基板的散射作用，并且自然环境中的杂散光对全反射通路200内的光线干扰较少，从而所述玻璃盖板可以减少杂散光。

如果所述改性层201的宽度过小，在纤芯202内传播的光线仍会有部分透过所述改性层201，造成光能量损失；若所述改性层201的宽度过大，在形成同样数量的光纤结构的情况下，则会导致纤芯202的横截面尺寸减小，导致光线的传播路径变窄，影响透过的光线强度。本实施例中，所述改性层201的宽度为5μm～20μm。

本实施例中，所述改性层201的材料为激光改性玻璃，所述纤芯202的材料为玻璃。

具体的，所述激光改性玻璃为激光照射后的玻璃，一定能量的激光照射使得被照射部分的玻璃分子排列发生变化，从而使得被照射部分的折射率下降，形成激光改性玻璃作为改性层201。

所述纤芯202的直径为5μm～30μm，以确保具有足够宽的传播路径，使足够多的光线进入纤芯202内，从而使得从玻璃盖板另一侧能够获得足够的光强。

本实施例中，在光纤结构之间的空白区域也可以是激光改性玻璃，进一步避免光线从纤芯202中透过改性层202射出。

在本发明的其他实施例中，所述改性层201的材料还可以为折射率小于玻璃折射率的有机聚合物胶，对光的吸收系数较小，例如UV胶、光刻胶等。

本实施例中，所述纤芯202的横截面为圆形，在本发明的其他实施例中，所述线芯202的横截面还可以为五边形、六边形或八边形等多边形。

本发明的实施例还提供一种上述玻璃盖板的制作方法。

请参考图1至图2，所述玻璃盖板的制作方法包括：提供玻璃基板100，所述玻璃基板包括改性区域101，所述改性区域101的厚度小于玻璃基板100的厚度，且所述改性区域101的表面为玻璃基板100的部分表面；在所述改性区域内形成若干全反射通路200，所述全反射通路200与玻璃基板100的表面垂直且贯穿所述改性区域101。

本实施例中，所述全反射通路200的形成方法包括：通过激光照射在改性区域200内形成若干截面为环形的激光改性玻璃，所述激光改性玻璃作为改性层201，所述激光改性玻璃的折射率小于玻璃基板100的折射率；所述改性层201包围的部分玻璃基板作为纤芯202，所述纤芯202与改性层201构成光纤结构，作为全反射通路200。

本实施例中，形成截面为圆环形的激光改性玻璃，可以采用光源形状为圆形的激光对玻璃基板100进行照射形成所述截面为圆环形的激光改性玻璃作为改性层201。在其他实施例中，也可以采用点状激光光源对玻璃基板100进行照射，在照射过程中进行圆周运动。

一定能量的激光照射使得被照射部分的玻璃分子排列发生变化，从而使得被照射部分的折射率下降，形成激光改性玻璃作为改性层201。本实施例中，在光纤结构之间的空白区域也可以形成激光改性玻璃，进一步避免光线从纤芯202中透过改性层202射出。

在形成激光改性玻璃的过程中，通过控制激光照射的能量和时间，使形成的改性层的深度小于玻璃基板100的厚度，即使得改性区域101的厚度小于玻璃基板100的厚度。本实施例中，改性区域101的厚度与玻璃基板厚度差为0.1mm～0.3mm，既能够使玻璃盖板保持较好的机械强度，又能保证较长的全反射通路，提高光线在玻璃盖板内的穿透性。

在本发明的其他实施例中，所述全反射通路的形成方法包括：通过激光照射在玻璃基板100内烧灼形成贯穿改性区域101的若干环形凹槽；在凹槽内填充介质材料作为改性层201，所述介质材料的折射率小于玻璃基板100折射率；所述改性层201包围的部分玻璃基板作为纤芯202，所述纤芯202与改性层201构成光纤结构，作为全反射通路。

所述介质材料的材料可以为折射率小于玻璃折射率的有机聚合物胶，对光的吸收系数较小，例如UV胶、光刻胶等。

本实施例中，所述纤芯202的横截面为圆形，在本发明的其他实施例中，所述纤芯的横截面还可以是五边形、六边形或八边形等。

所述纤芯202的直径为5μm～30μm，以确保具有足够宽的传播路径，使足够多的光线进入纤芯202内，从而使得从玻璃盖板另一侧能够获得足够的光强。

所述改性层201的宽度为5μm～20μm，确保纤芯202内传播的光线不会透过所述改性层201而造成光能量损失，并且，在形成同样数量的光纤结构的情况下，保持纤芯202具有较大的横截面尺寸，从而使得光线具有较大的传播路径，提高透过的光线强度。

本发明的实施例还提供一种具有上述玻璃盖板的光学指纹传感器。

请参考图3，为所述光学指纹传感器的结构示意图。

所述光学指纹传感器包括：玻璃盖板10；位于所述玻璃盖板10内的改性区域101下方的指纹识别模块400；位于所述指纹识别模块400下方的发光板300。

所述玻璃盖板10的结构以及形成方法请参考上文，在此不作赘述。

所述发光板300作为光源，发光板300的出射光透过指纹识别模块400以及玻璃盖板10，在人体指头500与玻璃盖板10的接触界面上发生反射和投射；到达人体指头500与玻璃盖板10的接触界面的光的强度以及外界杂散光的影响对指纹识别的准确性有很大的影响。

所述指纹识别模块400包括光学传感器，能够进行光电转换和信号处理，以实现指纹图像的采集。本实施例中，所述改性区域200的表面尺寸与光学传感器的表面尺寸一致，在本发明的其他实施例中，所述改性区域300的表面尺寸等于或大于指纹识别模块的表面尺寸。

所述指纹识别模块400位于玻璃盖板10的改性区域101的正下方，使得发光板300的出射光透过指纹识别模块400之后，能够完全进入玻璃盖板的改性区域101内，通过全反射通路200向玻璃盖板的另一侧表面传输。

光线在所述全反射通路200内传输时，光线的能量损耗较小，且受到外界杂散光的干扰较小，从而使得光线在玻璃盖板100内具有较大的穿透性，具有较长的传输距离。

所述玻璃盖板100与人体指头500的接触面位于改性区域101的上方，从而使得较多的光线能够到达玻璃盖板100与人体指头500的接触面，发生反射后再次进入玻璃盖板100的改性区域200内，通过全反射通路200到达指纹识别模块400，从而获取指纹信息。玻璃盖板100与人体指头500的接触面的反射光在改性区域200内传播能量损耗较少，且受外界杂散光的干扰较少，从而能够获得较为准确的指纹图像。

并且，由于所述玻璃盖板10具有改性区域200，具有较高的光透过性，与现有技术相比不需要在玻璃盖板10上开孔、增设特殊盖板，从而可以是玻璃盖板10保持较高的机械强度，并且可以直接将指纹识别模块安装与玻璃盖板10下方，实现隐式安装，安装方法简单，有利于提高安装有上述光学指纹传感器的设备的美观度和使用寿命。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种玻璃盖板，其特征在于，包括：

玻璃基板；

位于所述玻璃基板内的改性区域，所述改性区域的厚度小于玻璃基板的厚度，且所述改性区域的表面为玻璃基板的部分表面；

位于所述改性区域内的若干全反射通路，所述全反射通路与玻璃基板的表面垂直且贯穿所述改性区域。

2.根据权利要求1所述的玻璃盖板，其特征在于，所述改性区域的厚度与玻璃基板厚度差为0.1mm～0.3mm。

3.根据权利要求1所述的玻璃盖板，其特征在于，所述全反射通路为光纤结构，所述光纤结构包括改性层和被所述改性层包围的纤芯。

4.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述改性层的折射率小于纤芯折射率。

5.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述改性层的材料为激光改性玻璃。

6.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述改性层的材料为有机聚合物胶。

7.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述纤芯的材料为玻璃。

8.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述纤芯的直径为5μm～30μm。

9.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述纤芯的横截面为圆形、五边形、六边形或八边形。

10.根据权利要求3所述的玻璃盖板，其特征在于，所述改性层的宽度为5μm～20μm。

11.一种光学指纹传感器，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一权利要求所述的玻璃盖板；

位于所述玻璃盖板的改性区域下方的指纹识别模块；

位于所述指纹识别模块下方的发光板。

12.根据权利要求11所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述指纹识别模块包括光学传感器。

13.根据权利要求12所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述改性区域的表面尺寸与光学传感器的表面尺寸一致。

14.一种玻璃盖板的制作方法，其特征在于，包括：

提供玻璃基板，所述玻璃基板包括改性区域，所述改性区域的厚度小于玻璃基板的厚度，且所述改性区域的表面为玻璃基板的部分表面；

在所述改性区域内形成若干全反射通路，所述全反射通路与玻璃基板的表面垂直且贯穿所述改性区域。

15.根据权利要求14所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，所述全反射通路的形成方法包括：

通过激光照射在改性区域内形成若干截面为环形的激光改性玻璃，所述激光改性玻璃作为改性层，所述激光改性玻璃的折射率小于玻璃基板的折射率；

所述改性层包围的部分玻璃基板作为纤芯，所述纤芯与改性层构成光纤结构，作为全反射通路。

16.根据权利要求14所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，所述全反射通路的形成方法包括：

通过激光照射在玻璃基板内烧灼形成贯穿改性区域的若干环形凹槽；在凹槽内填充介质材料作为改性层，所述介质材料的折射率小于玻璃基板折射率；

所述改性层包围的部分玻璃基板作为纤芯，所述纤芯与改性层构成光纤结构，作为全反射通路。

17.根据权利要求15或16所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，被所述改性层包围的纤芯的横截面为圆形、五边形、六边形或八边形。

18.根据权利要求17所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，所述改性层的宽度为5μm～20μm。

19.根据权利要求17所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，所述纤芯的直径为5μm～30μm。

20.根据权利要求17所述的玻璃盖板的制作方法，其特征在于，所述介质材料为有机聚合物胶。