CN108565270A - 抗混叠成像元件、光学式传感器及电子设备 - Google Patents

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CN108565270A CN201711451539.9A CN201711451539A CN108565270A CN 108565270 A CN108565270 A CN 108565270A CN 201711451539 A CN201711451539 A CN 201711451539A CN 108565270 A CN108565270 A CN 108565270A
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Abstract

本发明公开一种抗混叠成像元件、光学式传感器以及电子设备。所述抗混叠成像元件包括多个光传输纤维，所述光传输纤维包括透光体以及位于所述透光体外周的非透光层。所述光学式传感器包括感光单元以及位于感光单元上的抗混叠成像元件。所述电子设备包括所述光学式传感器。

Description

抗混叠成像元件、光学式传感器及电子设备
技术领域
本发明涉及光电传感领域，尤其涉及一种抗混叠成像元件、光学式传感器及电子设备。
背景技术
目前，生物信息传感器，尤其是指纹识别装置，已逐渐成为移动终端等电子产品的标配组件。由于光学式指纹识别装置比电容式指纹识别装置具有更强的穿透能力，因此人们更多地考虑将光学式指纹识别装置应用于移动终端。但是，现有的光学式指纹识别装置应用于移动终端时，无法获得清晰、准确的指纹图像，需要改进。
发明内容
本发明实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施方式需要提供一种抗混叠成像元件、光学式传感器及电子设备。
本发明实施方式提供一种抗混叠成像元件，包括多个光传输纤维，所述光传输纤维包括透光体以及位于所述透光体外周的非透光层。
本发明实施方式的抗混叠成像元件相对于现有技术，不但结构简单，制备工艺成本降低，而且还使得光学式传感器采集到的生物特征信息更加清晰、准确。
在某些实施方式中，所述非透光层通过在所述透光体外周涂覆非透光材料而成。
在某些实施方式中，所述多个光传输纤维之间通过非透光材料的固化胶粘合。
在某些实施方式中，所述多个光传输纤维之间具有间隙，且所述间隙填充有所述非透光材料的固化胶。
在某些实施方式中，所述间隙通过真空灌胶实现填充。
在某些实施方式中，所述光传输纤维通过对一光棒进行拉丝形成所述透光体，且拉丝过程中在所述透光体外周涂覆非透光材料而成。
在某些实施方式中，所述透光体的横截面为圆形。
在某些实施方式中，所述透光体的横截面直径为5～50um。
在某些实施方式中，所述抗混叠成像元件的开口率大于或等于30％。
在某些实施方式中，所述抗混叠成像元件的开口率大于或等于50％。
在某些实施方式中，所述透光体包括石英、玻璃、塑料、红外的一种或多种材料。
在某些实施方式中，所述光传输纤维的一端面为光入射面，另一端面为光出射面。
在某些实施方式中，自所述光入射面进入所述透光体的光信号将发生折射，且当折射后的光信号射到所述透光体的侧面时，被所述非透光层吸收。
本发明实施方式提供一种光学式传感器，包括衬底、排列设置在所述衬底上的感光单元，位于所述感光单元上的抗混叠成像元件，所述抗混叠成像元件为上述任意一实施方式的抗混叠成像元件。
本发明实施方式光学式传感器由于采用上述任意一实施方式的抗混叠成像元件，使得光学式传感器采集到的生物特征信息更加清晰、准确，而且该抗混叠成像元件相对于现有技术，不但结构简单，制备工艺成本降低，而且还。
在某些实施方式中，所述抗混叠成像元件中透光体轴切面的长度与直径的比大于或等于5，且小于或等于50。
在某些实施方式中，每一感光单元对应多个光传输纤维。
在某些实施方式中，所述抗混叠成像元件中光传输纤维的轴线与所述衬底垂直。
在某些实施方式中，所述光学式传感器用于采集所述传感器上方物体的生物特征信息。
在某些实施方式中，所述生物特征信息包括指纹、掌纹、静脉、血压、心率、血氧浓度的一种或几种。
本发明实施方式提供一种电子设备，包括上述任意一实施方式的光学式传感器。
在某些实施方式中，所述电子设备包括显示屏，所述光学式传感器设置于显示屏下方，且位于显示屏的显示区域内。
由于该电子设备具有上述任一实施方式的光学式传感器，因此具有该光学式传感器具有的所有有益效果。另外，该光学式传感器可设置于电子设备的显示屏下方，不但实现了从电子设备中正面获取目标物体的生物特征信息，而且还使得电子设备正面的屏占比可以足够大，有利于电子设备朝全屏显示的方向发展。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施方式的实践了解到。
附图说明
本发明实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有的一种光学式指纹传感器的结构示意图；
图2是光学式指纹传感器的一个感光单元对应设置光纤的轴切面的结构示意图；
图3是本发明一实施方式的抗混叠成像元件的截面结构示意图；
图4是本发明一实施方式的光学式传感器中一个光传输纤维和一个感光单元的轴切面结构示意图；
图5a是图3的抗混叠成像元件中一个光传输纤维的一种光信号示意图；
图5b是图3的抗混叠成像元件中一个光传输纤维的另一种光信号示意图；
图6是本发明一实施方式中光传输纤维的制备流程示意图；
图7是本发明一实施方式的抗混叠成像元件的制备方法的流程示意图；
图8a是本发明一实施方式的抗混叠成像元件中光传输纤维的一种排列结构示意图；
图8b是本发明一实施方式的抗混叠成像元件中光传输纤维的另一种排列结构示意图；
图9是本发明另一实施方式的抗混叠成像元件的制备方法的流程示意图；
图10是本发明一实施方式的光学式传感器的剖面结构示意图；
图11是本发明又一实施方式的光学式传感器的结构；
图12是本发明另一实施方式的光学式传感器的电路结构示意图；
图13是图12中一个感光单元的一种具体结构示意图；
图14是图12中一个感光单元的另一种具体结构示意图；
图15是本发明一实施方式的光学式传感器的制备方法的流程示意图；
图16是本发明另一实施方式的光学式传感器的制备方法的流程示意图；
图17是本发明一实施方式的晶圆的正面结构示意图；
图18是本发明一实施方式的电子设备的正面结构示意图；
图19是图18中电子设备沿I-I线的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“接触”或“触摸”包括直接接触或间接接触。例如，下文中揭示的光学式传感器，其被设置在电子设备的内部，例如显示屏的下方，则用户手指通过保护盖板以及显示屏间接接触该光学式传感器。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本发明的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本发明。
参照图1，图1是现有的一种光学式指纹传感器的结构示意图。现有的一种光学式指纹传感器用于电子设备的身份识别，该光学式指纹传感器200位于电子设备的显示屏100下方，且至少部分位于显示屏100的显示区域内。光学式指纹传感器200包括多个排列设置的感光单元210。当物体的某个部位(例如，人体手指)放置在显示屏100上时，显示屏100发出的光信号到达手指后，部分光信号被手指吸收，部分光信号则发生反射；反射回来的光信号穿过显示屏100后到达光学式指纹传感器200，光学式指纹传感器200的感光单元210接收该反射光信号，并将接收到的光信号转换为相应的电信号，从而根据该转换后的电信号，获得物体的生物特征信息。这里的生物特征信息例如包括：指纹、掌纹、静脉、血压、心率、血氧浓度的一种或几种。物体例如但不限于人体，也可以为其它合适类型的生物体。
由于物体的生物特征信息是人体固有的生理特征，因此物体的生物特征信息将作为物体身份识别的重要依据，用来判断电子设备的使用者身份是否合法，进而控制电子设备进行相应的操作，例如解锁操作、查看资料、移动支付等等。
本发明实施方式中提及的电子设备例如但不局限为消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、金融终端产品等合适类型的电子产品。其中，消费性电子产品例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等。家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱、穿戴式设备等。车载式电子产品例如为车载导航仪、车载DVD等。金融终端产品如为ATM机、自助办理业务的终端等。
需要说明的是，若光学式指纹传感器还包括光源，则该光学式指纹传感器工作时，电子设备的显示屏可以不工作。如此，使得该光学式指纹传感器应用的电子设备不局限于显示屏结构，即还包括不带显示屏的电子产品。
进一步地，由于光信号经过显示屏100上方的物体反射后，反射光信号多且乱，再加上感光单元210之间的间距非常小，因此感光单元210上方的物体反射的光信号可能会被邻近的感光单元210接收，从而造成光学式指纹传感器200获得的生物特征信息不准确、不清晰。对此，有人提出采用光纤结构来解决该问题。如图2所示，图2是光学式指纹传感器的一个感光单元对应设置光纤的轴切面的结构示意图。在感光单元210上设置光纤220，该光纤220由内到外依次包括光密介质层221和光疏介质层222、塑料涂层223，光密介质层221为折射率较大的介质层，光疏介质层222为折射率较小的介质层，由此光密介质层221和光疏介质层222之间形成临界面L。由于临界面L两侧的折射率差，使得光信号从光纤220的入射面S1进入时，只有一定范围内的光信号能在临界面L发生全反射，直至从光纤的出射面S2射出。假设光纤发生全反射时的临界角为θ，则进入光纤入射面S1的入射角最大值βmax的计算公式如下：
其中，n0是空气中的折射率，n1是光密介质层221的折射率，n2是光疏介质层222的折射率。由于空气中的折射率为1，实质上该入射角最大值βmax仅与光密介质层221和光疏介质层222的折射率有关。由上式可知，入射角小于或等于该入射角最大值βmax的光信号能在临界面L发生全反射，并从光纤的出射面S2射出。
发明人研究后发现，虽然上述光纤结构能避免大于该入射角最大值βmax的光信号到达感光单元210，但该光学式指纹传感器采集到的生物特征信息仍然不够清晰，分析后发现主要原因有两个：其一，光纤结构的入射角最大值βmax过大，仍然有部分邻近的干扰信号，通过改变光纤介质层的折射率来减小光纤结构的入射角最大值βmax，虽然能使光学式指纹传感器采集到清晰的生物特征信息，但是该光纤结构的制备工艺成本也相应增加；其二，大于入射角最大值βmax的光信号进入光纤，经过光密介质层221和光疏介质层222的折射后，将在光疏介质层222与塑料涂层223的临界面上发生反射，反射后的光信号将重新进入光密介质层221，并从光纤的出射面S2射出。
因此，发明人提出一种新的结构，即抗混叠成像元件，既能解决制备工艺成本的问题，又能使得光学式传感器采集到更清晰、更准确的生物特征信息。
参照图3及图4，图3是本发明一实施方式的抗混叠成像元件的截面结构示意图，图4是本发明一实施方式的光学式传感器中一个光传输纤维和一个感光单元的轴切面结构示意图。该抗混叠成像元件30包括多个光传输纤维310，且每一光传输纤维310包括透光体311以及位于透光体311外侧的非透光层312。透光体311例如为光纤结构中的纤芯。非透光层312为由吸光材料形成，并包覆透光体311外侧的包层，且该非透光层312与透光体311之间紧密贴合。为了保证非透光层312与透光体311的紧密贴合，形成透光体311后在透光体311外周涂覆非透光材料(也就是吸光材料)，然后进行固化处理。当然，可变更地，非透光层312与透光体311还可以在分别独立制成后，再通过压紧、贴合在一起。
在某些实施方式中，该吸光材料包括金属氧化物、炭黑涂料、黑色油墨等。其中，金属氧化物中的金属例如但不限于铬(Cr)、镍(Ni)、铁(Fe)、钽(Ta)、钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)的一种或几种。
上述抗混叠成像元件30中，光传输纤维310的两端分别为入射端面301和出射端面302，光信号从入射端面301射入，从出射端面302射出，并到达感光单元32。当光信号从入射端面301射入透光体311时，由于介质差异，该光信号将发生折射，折射的光信号中大部分光信号将到达透光体311与非透光层312的临界面L＇上，从而被非透光层312吸收；其余光信号将与透光体311的轴线方向大致平行，从而从出射端面302射出，并到达感光单元32。
具体地，参照图5a，图5a是图3的抗混叠成像元件中一个光传输纤维的一种光信号示意图。当一入射光信号P1进入入射端面301时发生折射，且折射光信号P1＇到达透光体311与非透光层312的临界面L＇上，并被非透光层312吸收。
参照图5b，图5b是图3的抗混叠成像元件中一个光传输纤维的另一种光信号示意图。当一入射光信号P2进入入射端面301时发生折射，且折射光信号P2＇的方向与透光体311的轴线方向P3大致平行，并从出射端面302射出，被感光单元32接收。
进一步地，继续参照图4，假设光传输纤维310的轴切面中透光体311的宽度为D，高度为H；光传输纤维310中透光体311的介质折射率为n3，光传输纤维310以外的介质折射率为n4。根据折射原理可知，入射角最大值γmax的计算公式如下：
也就是说，入射角小于或等于该入射角最大值γmax的光信号，才能通过光传输纤维310的透光体311，并到达感光单元32。如此为了提高抗混叠成像元件30的抗混叠效果，则要减小该入射角最大值γmax。由上述公式(2)可知，该入射角最大值γmax与介质折射率以及透光体311轴切面的高度H和宽度D有关，因此要减小该入射角最大值γmax，可以有多种实现办法，例如增大抗混叠成像元件30的整体高度H(当然，也可以称为厚度)、减小光传输纤维310中透光体311轴切面的宽度D，以及减小光传输纤维310中透光体311的折射率n3，增大光传输纤维310以外介质的折射率n4。而且，该抗混叠成像元件30的结构简单，制备工艺成本也较低。另外，由于透光体311外侧为吸光材料层，因此进入抗混叠成像元件30的光信号不会从侧面漏出，而且也不会造成进入抗混叠成像元件30的光信号中入射角大于入射角最大值γmax的光信号从出射端面302射出，并到达感光单元32。因此，本发明实施方式的抗混叠成像元件30相对于现有技术，不但结构简单，制备工艺成本降低，而且还使得光学式传感器300采集到的生物特征信息更加清晰、准确。
在某些实施方式中，透光体311的横截面例如为圆形、正方形、长方形、椭圆形等等。而且该透光体311轴切面为长方形，且该轴切面的宽度D的取值范围为5～50μm，可以根据实际使用情况以及制备工艺，设置该宽度例如为10μm、15μm、20μm、30μm、35μm、40μm、45μm等等。
在某些实施方式中，透光体311例如包括石英、玻璃、塑料、红外等材料中的一种或多种材料。
进一步地，参照图6，图6是本发明一实施方式中光传输纤维的制备流程示意图。该光传输纤维的制备过程具体包括如下步骤：
S101，提供一光棒；
光棒例如包括石英、玻璃、塑料、红外等材料中的一种或多种材料的棒体。
S102，对光棒进行拉丝，形成光传输纤维的透光体311；
利用拉丝机，将光棒固定于拉丝机顶端，并逐渐加热至一定温度，例如2000℃。光棒位于加热侧的一端受热后逐渐融化并在端部积累成液体，待其自然垂下时，就形成光传输纤维的透光体311。
S103，在透光体311的外周喷涂非透光材料，形成光传输纤维的非透光层；
在形成的透光体311的外周均匀喷涂非透光材料，从而形成光传输纤维310的非透光层312。当然，可替换地，也可以将形成的透光体311放入非透光材料的溶胶内再取出。
S104，对光传输纤维的非透光层进行固化。
利用紫外线照射光传输纤维310，以使该光传输纤维310的非透光层312固化。当然，可变更地，也可以将该光传输纤维310自然冷却。
需要说明的是，上述光传输纤维310的制备过程都在无尘环境下进行，以保证光传输纤维310的光学质量。另外，上述步骤S103与步骤S102可以同时进行，即在形成透光体311的同时进行非透光材料的喷涂。
进一步地，参照图7，图7是本发明一实施方式的抗混叠成像元件的制备方法的流程示意图。该抗混叠成像元件的制备方法包括以下步骤：
S201，提供多个光传输纤维，该光传输纤维包括透光体以及位于透光体外侧的非透光层；
S202，将多个光传输纤维收拢，并固定。
具体地，例如按图6所示的制备方法制成多个光传输纤维，当然也不限于其他的制备方法制成。制成的光传输纤维包括上述各实施方式中描述的结构，例如包括透光体311以及位于透光体311外侧的非透光层312。然后再将该多个光传输纤维聚集在一起，并固定。例如一实施例中，在多个光传输纤维外周涂覆非透光材料的固化胶，以将多个光传输纤维粘合固定；或者另一实施例中，通过真空环境下在光传输纤维之间的间隙内填充非透光材料的固化胶，并对其进行固化。
进一步地，制备光传输纤维310后，将多个光传输纤维310按照预定的排列方式聚集在一起，形成抗混叠成像元件30。在某些实施方式中，聚集在一起的多个光传输纤维31的轴线相互平行，且光传输纤维310之间通过非透光材料的固化胶粘合。具体地，在该光传输纤维310外周涂覆一层固化胶，再将多个光传输纤维310聚集在一起，光传输纤维310由于外周的固化胶而粘合固定，从而形成抗混叠成像元件30。如图8a所示，该光传输纤维按照矩形排列的方式进行排列。如图8b所示，该光传输纤维按照类似蜂窝状结构进行排列。图8b所示的排列结构相对图8a所示的排列结构，光传输纤维之间的间隙较小。
在某些实施方式中，当多个光传输纤维310聚集在一起时，光传输纤维310之间具有间隙，该间隙填充有非透光材料的固化胶。具体地，先将光传输纤维310聚集在一起，再从光传输纤维310一端或两端同时进行灌胶，以使固化胶将光传输纤维310之间的间隙填满。进一步地，该灌胶过程将在真空环境下进行，以避免填充过程中存在气泡而影响抗混叠成像元件30的光学质量。
在某些实施方式中，上述抗混叠成像元件30的开口率大于或等于30％。优选地，该开口率大于或等于50％。为了既保证抗混叠效果又使得足量的光信号通过抗混叠成像元件30，可以根据实际使用情况来选取一个较佳值，例如55％、60％、70％等等。需要说明的是，抗混叠成像元件30的开口率为抗混叠成像元件30的横截面中透光区域占整个横截面积的百分比。
在某些实施方式中，间隙内填充的固化胶中非透光材料与光传输纤维310中非透光层312的材料一致。如此使得光传输纤维310的非透光层312与间隙内的固化胶完全融合，从而使得光传输纤维310之间的粘接更加稳定。
在某些实施方式中，上述步骤S103之后也可以对非透光层312进行半固化或不固化，待多个光传输纤维310聚集在一起后，再通过挤压处理，从而使得非透光层312将光传输纤维310之间的间隙填满。
进一步地，参照图9，图9是本发明另一实施方式的抗混叠成像元件的制备方法的流程示意图。在上述实施方式的基础上，步骤S202之后进一步包括：
S203，按照需要的大小和厚度对收拢固定的光传输纤维进行切割。
在抗混叠成像元件的实际使用中，将根据实际使用需求而设置其相应的大小和厚度。例如应用于光学式传感器中时，光学式传感器的形状可包括长方形、正方形、圆形等等，而且如前所述，通过调节抗混叠成像元件的厚度，可以减小抗混叠成像元件的入射角最大值，从而提高该光学式传感器的感测精度，而且制备工艺成本降低。因此，在制作抗混叠成像元件时，将较长的光传输纤维收拢并固定后，再对其进行横向切割，从而获得所需厚度的抗混叠成像板。同时，按照光学式传感器的实际大小对横向切割后的抗混叠成像板进行纵向切割，从而获得所需大小的抗混叠成像元件。这里的纵向切割是指沿光传输纤维的轴线平行的方向进行切割，横向切割是指沿与光传输纤维的轴线垂直的方向进行切割。
进一步地，在对收拢并固定的光传输纤维进行纵向切割后，为避免光传输纤维的透光体外漏而影响光学质量，本实施方式中在切割后的抗混叠成像元件的外周涂覆一层非透光材料。
在某些实施方式中，上述抗混叠成像元件例如应用于光学式传感器，以防止相邻的感光单元接收到的光信号相互干扰，而影响光学式传感器的感测精度。当然，该抗混叠成像元件还可以应用于其他光学部件中。
具体地，参照图10，图10是本发明一实施方式的光学式传感器的剖面结构示意图。该光学式传感器300用于采集传感器上方的物体的生物特征信息，该生物特征信息包括指纹、掌纹、静脉、血压、心率、血氧浓度中的一种或几种。该光学式传感器300例如包括衬底31、排列在衬底31上的多个感光单元32，位于感光单元32上的抗混叠成像元件30。该抗混叠成像元件30参照上述各实施方式描述的结构实施，用于使入射角小于入射角最大值γmax的光信号能穿过并到达感光单元32，其余的光信号均被抗混叠成像元件30吸收，因此提高了光学式传感器的感测精度，获得更清晰的、更准确的生物特征信息。
在某些实施方式中，抗混叠成像元件30中透光体轴切面的长度与宽度之间的比值取值范围为5～50，即比值大于或等于5，且小于或等于50。例如10、15、20、30、40等等。通过设置该比值，调整抗混叠成像元件30中光传输纤维的入射角最大值，以提高光学式传感器的感测精度。
在某些实施方式中，由于该抗混叠成像元件30中每个光传输纤维的透光体轴切面宽度较小，因此一个感光单元32对应多个光传输纤维，如此使得抗混叠成像元件30置于感光单元32上时，不需要进行对位，从而降低了光学式传感器的制备工艺成本，而且还提高了光学式传感器300的感测精度。
进一步地，上述光学式传感器300还包括光源33，该光源33例如设置于衬底31上，且位于感光区域外侧，该感光区域为多个感光单元32形成的感光区域。该光源33用于发出预定波长的光信号，例如白光信号、红外光信号、紫外光信号、荧光信号等等。
在某些实施方式中，请参照图11，图11是本发明又一实施方式的光学式传感器300的结构。在某些实施方式中，所述光学式传感器300进一步包括一封装体34，所述封装体34用于将所述衬底31以及所述衬底31上的所有器件进行封装，例如感光单元32、抗混叠成像元件30、光源33等进行封装。
在某些实施方式中，衬底31和衬底31上的多个感光单元32形成感光裸片(die)，该感光裸片(Die)为一半导体集成电路器件。该衬底31上例如还形成有与感光单元32电性连接的扫描线组和数据线组，扫描线组用于传输扫描驱动信号给感光单元32，以激活感光单元32执行光感测，数据线组用于将感光单元32执行光感测而产生的电信号输出。该衬底31例如但不限于硅基板等。
具体地，在某些实施方式中，请参照图12，图12是本发明另一实施方式的光学式传感器的电路结构示意图。感光单元32呈阵列分布，例如矩阵分布。当然，也可以为其他规则方式分布或非规则方式分布。扫描线组包括多条扫描线303，数据线组包括多条数据线304，多条扫描线303与多条数据线304相互交叉设置，且设置在相邻的感光单元32之间。例如，多条扫描线G1、G2…Gm沿Y方向间隔布设，多条数据线S1、S2…Sn沿X方向间隔布设。然，可变更地，该多条扫描线303与多条数据线304不限定图12中示出的垂直设置，也可以呈一定角度的设置，例如30°、60°等。另外，由于扫描线303和数据线304的导电性，因此处于交叉位置的扫描线303和数据线304之间通过绝缘材料进行隔离。
需要说明的是，上述扫描线303和数据线304的分布以及数量的设置并不局限于上述例举的实施方式，可以根据感光像素的结构的不同而对应设置相应的扫描线组和数据线组。
进一步地，多条扫描线303均连接一驱动电路35，多条数据线304均连接一信号处理电路36。驱动电路35用于提供相应的扫描驱动信号，并通过对应的扫描线303传输给相应的感光单元32，以激活该感光单元32执行光感测。该驱动电路35形成在衬底31上，当然也可以通过柔性电路板与感光单元32电性连接，即连接多条扫描线303。信号处理电路36通过数据线303接收相应的感光单元32执行光感测而产生的电信号，并根据该电信号来获取目标物体的生物特征信息。
在某些实施方式中，光学式传感器300还包括一控制器37，该控制器37用于控制驱动电路输出相应的扫描驱动信号，例如但不局限于逐行激活感光单元32执行光感测。该控制器37还用于控制信号处理电路36接收感光单元32输出的电信号，并在接收执行光感测的所有感光单元32输出的电信号后，根据该电信号生成目标物体的生物特征信息。
进一步地，上述信号处理电路36以及控制器37可形成在衬底31上，也可通过柔性电路板与感光裸片电性连接。
在某些实施方式中，如图13所示，图13是图12中一个感光单元32的具体结构示意图。该感光单元32包括一感光器件320和一开关器件322。该开关器件322具有一控制端C以及两信号端，例如第一信号端Sn1和第二信号端Sn2。其中，开关器件322的控制端C与扫描线304连接，开关器件322的第一信号端Sn1经感光器件320连接一参考信号L，开关器件322的第二信号端Sn2与数据线304连接。需要说明的是，图13示出的感光单元32仅用于举例说明，并不限于感光单元32的其他组成结构。
具体地，上述感光器件320例如但不限于光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、光电阻、薄膜晶体管的任意一个或几个。以光电二极管为例，通过在光电二极管的两端施加负向电压，此时，若光电二极管接收到光信号时，将产生与光信号成一定比例关系的光电流，接收到的光信号强度越大，产生的光电流则越大，光电二极管负极上的电压下降的速度也就越快，因此通过采集光电二极管负极上的电压信号，从而获得目标物体不同部位反射的光信号强度，进而获得目标物体的生物特征信息。可以理解的是，为了增大感光器件320的感光效果，可以设置多个感光器件320。
进一步地，开关器件322例如但不限于三极管、MOS管、薄膜晶体管中的任意一个或几个。当然，该开关器件322也可以包括其他类型的器件，数量也可以为2个、3个等。
以图13示出的感光单元32结构为例，该MOS管的栅极作为开关器件322的控制端C，MOS管的源极和漏极对应作为开关器件322的第一信号端Sn1和第二信号端Sn2。MOS管的栅极与扫描线303连接，MOS管的源极与光电二极管D1的负极连接，MOS管的漏极与数据线304连接。光电二极管D1的正极连接参考信号L，该参考信号L例如为地信号或负电压信号。
在上述感光单元32执行光感测时，通过扫描线303给薄膜晶体管TFT的栅极施加一扫描驱动信号，以驱动MOS管导通。此时，数据线304连接一正电压信号，当MOS管导通后，数据线304上的正电压信号经MOS管施加至光电二极管D1的负极，由于光电二极管D1的正极接地，因此光电二极管D1两端将施加一反向电压，使得光电二极管D1处于反向偏置，即处于工作状态。此时，当有光信号照射到该光电二极管D1时，光电二极管D1的反向电流迅速增大，从而引起光电二极管D1上的电流变化，该变化的电流可以从数据线304上获取。由于光信号的强度越大，产生的反向电流也越大，因此根据数据线304上获取到的电流信号，可以获得光信号的强度，进而获得目标物体的生物特征信息。
在某些实施方式中，上述参考信号L可以为正电压信号、负电压信号、地信号等。只要数据线304上提供的电信号与该参考信号L施加在光电二极管D1两端，使得光电二极管D1两端形成反向电压，以执行光感测，均在本发明限定的保护范围内。
可以理解的是，上述感光单元32中MOS管和光电二极管D1的连接方式并不局限于图13示出的连接方式，也可以为其他连接方式。例如，如图14所示，MOS管的栅极G与扫描线303连接，MOS管的漏极D与光电二极管D1的正极连接，MOS管的源极S与数据线304连接。光电二极管D1的负极连接正电压信号。
进一步地，参照图15，图15是本发明一实施方式的光学式传感器的制备方法的流程示意图。该制备方法包括以下步骤：
S301，提供一衬底；
衬底31例如但不限于硅基板，金属板、电路印刷版等等，当然，还可以为玻璃基板等基板。
S302，在衬底上形成多个感光单元；
在衬底31上分别形成感光单元32的感光器件320和开关器件322。另外，还将在该衬底31上形成数据线和扫描线，以及相应的电路结构，例如驱动电路35、信号处理电路36等等。
S303，提供一抗混叠成像元件，并将该抗混叠成像元件贴合于感光单元上。
该抗混叠成像元件30通过上述各实施方式的制备方法制成，且该抗混叠成像元件30将按照所需尺寸和厚度进行切割后，再贴合于感光单元32上。当然，若该抗混叠成像元件尺寸和厚度满足要求，则不用切割处理，直接贴合于感光单元32上。
进一步地，参照图16，图16是本发明另一实施方式的光学式传感器的制备方法的流程示意图。该制备方法包括以下步骤：
S401，提供一晶圆，所述晶圆包括间隔排列的多个光学式传感芯片；
参照图17，图17是本发明一实施方式的晶圆的正面结构示意图。该晶圆400包括衬底以及形成在衬底上的多个光学式传感电路，衬底上包括多个间隔设置的传感芯片区410，每个传感芯片区410内用于形成光学式传感芯片。该传感芯片区410呈阵列排列，且相邻的传感芯片区410之间形成切割区420。
S402，对晶圆进行切割，获得多个光学式传感芯片；
在切割区对晶圆进行切割，从而获得多个独立的光学式传感芯片。
S403，提供一抗混叠成像板，该抗混叠成像板包括多个光传输纤维；
按照上述抗混叠成像元件的制备方法制成光传输纤维条，即将多个光传输纤维条聚集在一起并固定形成。讲该多个传输纤维条按照抗混叠成像板所需的厚度进行横向切割，从而形成抗混叠成像板。
S404，按照光学式传感芯片的尺寸及形状，对抗混叠成像板进行切割，以获得与所述光学式传感芯片对应的抗混叠成像元件；
按照光学式传感芯片的尺寸及形状，对抗混叠成像板进行纵向切割，获得抗混叠成像元件。由于该抗混叠成像元件与光学式传感芯片的尺寸及形状一致，因此该获得的抗混叠成像元件不需要对位，直接贴合于光学式传感芯片上。当然，该抗混叠成像元件也可以按照光学式传感芯片的感测区的尺寸及形状，对抗混叠成像板纵向切割而成，如此节省了抗混叠成像元件的成本。
S405，将所述抗混叠成像元件与光学式传感芯片贴合，并封装。
将抗混叠成像元件与光学式传感芯片贴合，使得抗混叠成像元件至少位于光学式传感芯片的感测区上方。然后对贴合的抗混叠成像元件与光学式传感芯片进行封装，形成光学式传感器。
进一步地，参照图18和图19，图18是本发明一实施方式的电子设备的正面结构示意图，图19是图18中电子设备沿I-I线的剖面结构示意图。该电子设备1例如包括显示屏500、以及位于显示屏500下方的光学式传感器300。光学式传感器300的感测区域R2位于显示屏500的显示区域R1的局部位置，例如图18示出的显示区域R1的中下位置，便于单手触摸电子设备1进行指纹识别操作。当然，若电子设备1的尺寸和形状不同，则光学式传感器300的设置位置也将根据实际需要发生变化。
需要说明的是，图18中光学式传感器的感测区域R2在实际使用中，将不在显示屏中进行显示，或者以其他形式进行显示。
进一步地，该光学式传感器300参照上述各实施方式的光学式传感器实施。另外，该显示屏500与光学式传感器300之间通过光学胶粘合固定。
在某些实施方式中，显示屏上方还设有保护盖板600，用以避免显示屏500直接与物体接触而损坏显示屏500。以目标物体为手指为例，当手指位于电子设备1的保护盖板600上，且位于指纹识别区域R2内时，显示屏500发出的光信号到达手指后将发生反射，反射回来的光信号穿过显示屏500后到达光学式传感器300。光学式传感器300接收反射回来的光信号，并将接收到的光信号转换为相应的电信号。由于手指的谷部分和脊部分对光信号的反射程度不同，例如谷部分对光信号进行全反射，脊部分对光信号进行漫反射，因此根据转换后的电信号，获得手指的指纹图像，以此进行电子设备的使用者的身份识别。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种抗混叠成像元件，其特征在于：包括多个光传输纤维，所述光传输纤维包括透光体以及位于所述透光体外周的非透光层。
2.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述非透光层是通过在所述透光体外周涂覆非透光材料而成。
3.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述多个光传输纤维之间是通过非透光材料的固化胶粘合。
4.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述多个光传输纤维之间具有间隙，且所述间隙填充有所述非透光材料的固化胶。
5.如权利要求4所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述间隙通过真空灌胶实现填充。
6.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述光传输纤维是通过对一光棒进行拉丝形成所述透光体，且拉丝过程中在所述透光体外周涂覆非透光材料而成。
7.如权利要求6所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述透光体的横截面为圆形、正方形、长方形、椭圆形。
8.如权利要求6所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述透光体的轴切面为长方形，且该轴切面的宽度为5～50um。
9.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述抗混叠成像元件的开口率大于或等于30％。
10.如权利要求9所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述抗混叠成像元件的开口率大于或等于50％。
11.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述透光体包括石英、玻璃、塑料、红外的一种或多种材料。
12.如权利要求1所述的抗混叠成像元件，其特征在于：所述光传输纤维的一端面为光入射面，另一端面为光出射面。
13.如权利要求12所述的抗混叠成像元件，其特征在于：自所述光入射面进入所述透光体的光信号将发生折射，且当折射后的光信号射到所述透光体的侧面时，被所述非透光层吸收。
14.一种光学式传感器，其特征在于：包括衬底、排列设置在所述衬底上的感光单元，位于所述感光单元上的抗混叠成像元件，所述抗混叠成像元件为权利要求1-13中任意一项所述的抗混叠成像元件。
15.如权利要求14所述的光学式传感器，其特征在于：所述抗混叠成像元件中透光体轴切面的长度与直径的比值大于或等于5，且小于或等于50。
16.如权利要求14所述的光学式传感器，其特征在于：每一感光单元对应多个光传输纤维。
17.如权利要求14所述的光学式传感器，其特征在于：所述抗混叠成像元件中光传输纤维的轴线与所述衬底垂直。
18.如权利要求14所述的光学式传感器，其特征在于：所述光学式传感器用于采集所述传感器上方物体的生物特征信息。
19.如权利要求18所述的光学式传感器，其特征在于：所述生物特征信息包括指纹、掌纹、静脉、血压、心率、血氧浓度的一种或几种。
20.一种电子设备，其特征在于：包括权利要求14-19中任意一项所述的光学式传感器。
21.如权利要求20所述的电子设备，其特征在于：所述电子设备包括显示屏，所述光学式传感器设置于显示屏下方，且位于显示屏的显示区域内。
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