CN109886235A - 指纹输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹输入装置。该指纹输入装置包括发光层、设置在发光层非光源侧上的准直层以及设置在准直层远离发光层一侧上的图像传感器，发光层出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过准直层以预设角度入射至图像传感器的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，图像传感器能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。

Description

指纹输入装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种指纹输入装置。

背景技术

生物识别指纹技术在高度安全的网络社会中不断发展。由于成熟的技术，指纹识别已广泛用于安全，移民甚至金融认证应用。指纹传感方法的主流是电容型和光学型。电容式传感技术使用电容差来辨别指纹的脊和谷，然而，由于传感原理，串扰严重干扰信号并导致图像质量差。光学类型传感技术通常提供更好的图像质量，然而，由于棱镜和光学元件等庞大的体积却限制了它们的某些应用。

因此，示例性的指纹输入装置存在串扰严重干扰信号并导致图像质量差的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够改善图像质量的指纹输入装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种指纹输入装置，包括：

发光层；

设置在所述发光层非光源侧上的准直层，所述准直层设置为将指纹反射的光以预设角度入射至图像传感器上；以及

设置在所述准直层背离所述发光层一侧上的图像传感器，所述图像传感器设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息。

在其中一个实施例中，所述指纹输入装置还包括设置在所述发光层上的封装层。

在其中一个实施例中，所述指纹输入装置还包括设置在所述封装层上的透明盖板，所述透明盖板具有指纹接触面。

在其中一个实施例中，所述发光层包括：

设置在所述准直层上的驱动背板；以及

设置在所述驱动背板上的发光单元。

在其中一个实施例中，所述驱动背板包括透光区域和非透光区域；指纹反射的光通过所述透光区域入射至所述准直层。

在其中一个实施例中，所述驱动背板包括基板和设置在基板上的像素阵列，所述像素阵列上贴附有彩色滤光片；

所述发光单元包括相对设置的第一电极和第二电极，以及设置在所述第一电极和第二电极之间的有机发光层。

在其中一个实施例中，所述准直层包括准直器，所述准直器具有开孔阵列，所述开孔阵列设置为将指纹反射的光垂直入射到图像传感器上；或者所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板，多个所述光纤间隔且平行设置，所述光纤的光纤轴线与手指接触面的法线形成预定的倾角，所述光纤设置为将指纹反射的光沿倾角方向入射到图像传感器上。

在其中一个实施例中，所述图像传感器包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列。

在其中一个实施例中，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。

一种指纹输入装置，包括：

发光层；

设置在所述发光层非光源侧上的准直层，所述准直层设置为将指纹反射的光以预设角度入射至所述图像传感器上；

设置在所述准直层背离所述发光层一侧上的图像传感器，所述图像传感器设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息；

其中，所述发光层包括设置在所述准直层上的驱动背板以及设置在所述驱动背板上的发光单元；所述驱动背板包括透光区域和非透光区域，指纹反射的光通过所述透光区域入射至所述准直层；

所述准直层包括准直器，所述准直器具有开孔阵列，所述开孔阵列设置为将指纹反射的光垂直入射到图像传感器上；或者所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板，多个所述光纤间隔且平行设置，所述光纤的光纤轴线与手指接触面的法线形成预定的倾角，所述光纤设置为将指纹反射的光沿倾角方向入射到图像传感器上；

所述图像传感器包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。

上述指纹输入装置，包括发光层、设置在发光层非光源侧上的准直层以及设置在准直层远离发光层一侧上的图像传感器，发光层出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过准直层以预设角度入射至图像传感器的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，图像传感器能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。

附图说明

图1为一实施方式的指纹输入装置的结构示意图；

图2为对应图1指纹输入装置的发光层的结构示意图；

图3为对应图2发光层的驱动背板的结构示意图；

图4为对应图2发光层的发光单元的结构示意图；

图5为对应图2发光层的另一种发光单元的结构示意图；

图6为对应图1指纹输入装置的结构示意图；

图7为对应图1指纹输入装置的局部结构示意图；

图8为另一实施方式的指纹输入装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的可选的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参见图1，图1为本实施例中的指纹输入装置的结构示意图。

在本实施例中，指纹输入装置10包括发光层110、设置在发光层10非光源侧上的准直层120以及设置在准直层120背离发光层110一侧上的图像传感器130。

在本发明实施例中，发光层110设置为在发光侧发射具有一种或多种颜色的光。具体地，发光层110出射的光在指纹接触区域的传感表面入射，入射光被指纹反射回，被反射回的光通过准直层120以预设角度入射至图像传感器130上。其中，该光包括但不限于近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光中的一种或多种，根据发光层110的实际设置的不同，出光的颜色也可能不同。发光层110可以是单层的层结构，也可以是多层结构的组合，例如可以是显示面板。

在一个实施例中，参见图2，发光层110可包括设置在准直层120上的驱动背板111和设置在驱动背板上的发光单元112。

其中，驱动背板111包括透光区域和非透光区域，且透光区域和非透光区域交替出现。每个透光区域的宽度可以相等，也可以不相等；每个非透光区域的宽度也可以相等，也可以不相等。指纹反射的光可以通过透光区域入射至准直层。参见图3，在一实施例中，驱动背板111包括基板111a和设置在基板111a上的像素阵列111b，像素阵列111b设置在驱动背板111的非透光区域，像素阵列111b上贴附有彩色滤光片111c，彩色滤光片111c上包括分别对应红(R)、绿(G)、蓝(B)以及白(W)的色阻，通过像素阵列111b和彩色滤光片111c驱动发光单元112的全彩化。其中，像素阵列111b为TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)像素阵列。

其中，发光单元112可以是OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)器件、QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes，量子点发光二极管)器件或者TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display，薄膜晶体管液晶显示器)液晶显示器件中的一种，具体地，发光单元112还可以是AMOLED(Active-matrix organic lightemitting diode，有源矩阵有机发光二极体)器件。以OLED器件进行举例说明。参见图4，发光单元112包括相对设置的第一电极112a和第二电极112b，以及设置在第一电极112a和第二电极112b之间的一个或多个有机发光层112c(图4以一个有机发光层为例)。其中，第一电极112a为阳极，第二电极112b为阴极，该发光单元112为顶发射器件。有机发光层112c可以包括红光绿光发光层、蓝光发光层中的一种或者两种。需要说明的是，为了增强发光单元112的发光效率，发光单元112还可以增加相应的功能层，例如，参见图5，发光单元112可以包括：依次设置的阳极1121、空穴注入层1122、第一空穴传输层1123、蓝光发光层1124、第一电子传输层1125、第一电子注入层1126、中间连接器1127、第二空穴传输层1128、红光绿光发光层1129、第二电子传输层1130、第二电子注入层1131以及阴极1132。

在本发明实施例中，准直层120设置在发光层110非光源侧上，接收通过驱动背板111透光区域的指纹反射的光。当发光层110的出射光在指纹接触面被反射时，准直层120将指纹反射的光以预设角度入射至图像传感器130的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，提高光照的指向性，使得图像传感器130能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。其中，预设角度的大小根据实际像素阵列的位置进行设置。准直层120可以是单层结构，也可以是多层结构。在一个实施例中，准直层120的厚度可以为20μm-2000μm，由此在保证其能够起到相应的光准直作用，同时又避免整个指纹输入装置的厚度太大。

在一个实施例中，参见图6，准直层120包括准直器，准直器具有开孔阵列，开孔阵列设置为将指纹反射的光中高入射角的光切断，使指纹反射的光垂直入射到图像传感器上。需要说明的是，根据实际情况，在可接受的误差范围内，指纹反射的光也可以是接近90°入射，而不需要严格等于90°。具体地，指纹反射的光以90度或接近90度聚焦到感测元件上，从而准直层能够实现光准直的效果，减少像素之间的串扰。其中，开孔的形状包括但不限于圆柱形或者圆锥形，开孔的侧壁可以设置凹槽或者其他结构以进一步确保光的准直性。开孔内可以为空气、真空或者透光介质，只需要保证指纹反射的光以90度或接近90度聚焦到图像传感器130上即可。开孔阵列中，开孔数量以实际需求进行设定，在满足每个感测元件指示对应一个开孔的条件下，相邻开孔之间的距离越大，开孔的个数就越少，光的利用率就越低，因此，在一定情况下，可以尽量减小开孔之间的距离。

在另一个实施例中，准直层120还可以是包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板。其中，各光纤间隔且平行设置，各光纤的光纤轴线朝手指的基线倾斜，与手指接触面的法线形成预定的倾角，该倾角的大小根据感测元件的位置进行设置，光纤的顶端面收集被指纹发射的光，确保被反射回的光将通过各光纤沿倾角方向入射到图像传感器130上。在一个具体的实施例中，倾角可以是90°。

在本发明实施例中，图像传感器130设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与指纹相对应的图像信息。具体地，利用发光层110发射的光作为光源，当光源碰到指纹波峰的地方，会形成较强的反射光；若是碰到指纹波谷的地方，则形成较弱的反射光。图像传感器130利用所读到的信号强弱，可以重建指纹的形状。

在一个实施例中，图像传感器130包括光电晶体管传感器阵列131和传感器像素阵列132，传感器像素阵列132感测被指纹反射的光，光电晶体管传感器阵列131根据反射的光产生与指纹相对应的图像信息。

其中，传感器像素阵列132中的各像素的大小可以根据实际产品的需求进行选择设定。多个传感器像素可以呈行列矩阵排布。传感器像素阵列132可以设置在光电晶体管传感器阵列131上(图7以此例)，且各像素的设置具体对应在驱动背板131的透光部分的投影位置处，从而能够通过准直层120(以准直器为例)接收到反射回的光。传感器像素阵列132也可以与光电晶体管传感器阵列131并行设置在基板上。在一实施例中，光电晶体管传感器阵列131包括a-Si TFT光电晶体管传感器，传感器像素阵列132包括a-Si TFT像素，图像传感器130具有高的光学利用率，从而提高光信息传递的质量。在另一个实施例中，光电晶体管传感器阵列131包括a-Si:H TFT光电晶体管传感器，传感器像素阵列132包括a-Si:H TFT像素，图像传感器130具有更高的光学利用率，从而提高光信息传递的质量。

本实施例提供的指纹输入装置，包括发光层110、设置在发光层110非光源侧上的准直层120以及设置在准直层120远离发光层110一侧上的图像传感器130，发光层110出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过准直层120以预设角度入射至图像传感器130的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，提高光照的指向性，图像传感器120能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息。

本实施例还提供了另一种指纹输入装置20，参见图8，该指纹输入装置20包括发光层210、设置在发光层210非光源侧上的准直层220、设置在准直层220背离发光层210一侧上的图像传感器230、设置在发光层210上的封装层240以及设置在封装层240上的透明盖板250。其中，发光层210、准直层220以及图像传感器230参见上一实施例发光层110、准直层120以及图像传感器130的相关描述，在此不再赘述。

在本实施例中，为了防止发光层210受环境影响，隔绝氧气和湿气，从而提高发光层210发光的稳定性以及指纹输入装置的使用寿命，指纹输入装置还包括设置在发光层210上的封装层240。封装层240为透光层，可以是单层结构，也可以是多层的叠合；可以是基板，也可以是薄膜。封装层240的材料不受限定，例如可以是无机材料层，包括但不限于硅氧化物、硅氮化物等，可以作为水/氧的有效阻挡层；也可以是有机材料层，包括但不限于高分子聚合物、树脂等材料，可以作为柔性封装层。

在本实施例中，为了提高指纹输入装置的使用寿命，指纹输入装置20还包括设置在封装层240上的透明盖板250，以保护发光层210、准直层220以及图像传感器230。透明盖板具有指纹接触面，可以直接与手指接触。

本实施提供的指纹输入装置，包括发光层210、准直层220、图像传感器230、封装层240以及透明盖板250，发光层210出射的光被指纹反射回，被反射回的光通过准直层220以预设角度入射至图像传感器230的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，提高光照的指向性，图像传感器220能够进行检测并产生与指纹相对应的高质量的图像信息；同时，通过封装层240和透明盖板250可以进一步隔离环境对指纹输入装置20的影响，提高指纹输入装置20的稳定性和安全性，提高使用寿命。

本实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括如上实施例所述的指纹输入装置。本实施例提供的显示装置，能够显示与指纹相对应的高质量的图像信息。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种指纹输入装置，其特征在于，包括：

发光层；

设置在所述发光层非光源侧上的准直层，所述准直层设置为将指纹反射的光以预设角度入射至图像传感器上；以及

设置在所述准直层背离所述发光层一侧上的图像传感器，所述图像传感器设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息。

2.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述指纹输入装置还包括设置在所述发光层上的封装层。

3.根据权利要求2所述的指纹输入装置，其特征在于，所述指纹输入装置还包括设置在所述封装层上的透明盖板，所述透明盖板具有指纹接触面。

4.根据权利要求1-3任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述发光层包括：

设置在所述准直层上的驱动背板；以及

设置在所述驱动背板上的发光单元。

5.根据权利要求4所述的指纹输入装置，其特征在于，所述驱动背板包括透光区域和非透光区域；指纹反射的光通过所述透光区域入射至所述准直层。

6.根据权利要求4所述的指纹输入装置，其特征在于，所述驱动背板包括基板和设置在基板上的像素阵列，所述像素阵列上贴附有彩色滤光片；

所述发光单元包括相对设置的第一电极和第二电极，以及设置在所述第一电极和第二电极之间的有机发光层。

7.根据权利要求1-3任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述准直层包括准直器，所述准直器具有开孔阵列，所述开孔阵列设置为将指纹反射的光垂直入射到图像传感器上；或者所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板，多个所述光纤间隔且平行设置，所述光纤的光纤轴线与手指接触面的法线形成预定的倾角，所述光纤设置为将指纹反射的光沿倾角方向入射到图像传感器上。

8.根据权利要求1-3任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述图像传感器包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列。

9.根据权利要求8所述的指纹输入装置，其特征在于，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。

10.一种指纹输入装置，其特征在于，包括：

发光层；

设置在所述发光层非光源侧上的准直层，所述准直层设置为将指纹反射的光以预设角度入射至所述图像传感器上；

设置在所述准直层背离所述发光层一侧上的图像传感器，所述图像传感器设置为感测被指纹反射的光，根据反射的光产生与所述指纹相对应的图像信息；

其中，所述发光层包括设置在所述准直层上的驱动背板以及设置在所述驱动背板上的发光单元；所述驱动背板包括透光区域和非透光区域，指纹反射的光通过所述透光区域入射至所述准直层；

所述准直层包括准直器，所述准直器具有开孔阵列，所述开孔阵列设置为将指纹反射的光垂直入射到图像传感器上；或者所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板，多个所述光纤间隔且平行设置，所述光纤的光纤轴线与手指接触面的法线形成预定的倾角，所述光纤设置为将指纹反射的光沿倾角方向入射到图像传感器上；

所述图像传感器包括光电晶体管传感器阵列和传感器像素阵列，所述光电晶体管传感器阵列包括a-Si TFT光电晶体管传感器，所述传感器像素阵列包括a-Si TFT像素。