CN109934144A - 指纹输入装置和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种指纹输入装置和显示装置。该指纹输入装置包括背光源层、设置在背光源层光源侧上的图像传感器以及设置在图像传感器远离背光源层一侧上的准直层，背光源层出射的光进入准直层后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以预设角度入射图像传感器的像素阵列上，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

指纹输入装置和显示装置

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和显示装置。

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和显示装置。

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：

背光源层；

设置在所述背光源层光源侧上的图像传感器，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；以及

设置在所述图像传感器远离所述背光源层一侧上的准直层，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。

在其中一个实施例中，所述图像传感器包括：

设置在所述背光源层光源侧的透光基板；以及

设置在所述透光基板上远离所述背光源层光源侧的像素阵列层。

在其中一个实施例中，所述像素阵列层具有透光区域和非透光区域，所述透光区域使所述背光源层的出射光透过所述像素阵列层，所述非透光区域具有感测元件。

在其中一个实施例中，所述感测元件包括光电晶体管传感器和传感器像素。

在其中一个实施例中，所述准直层包括准直器。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板。

在其中一个实施例中，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。

一种指纹输入装置，包括：

背光源层；

设置在所述背光源层光源侧上的图像传感器，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；

设置在所述图像传感器远离所述背光源层一侧上的准直层，所述准直层具有手指接触面，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；

其中，所述图像传感器包括：

设置在所述背光源层光源侧的透光基板；

设置在所述透光基板上远离所述背光源层光源侧的像素阵列层；

所述像素阵列层具有透光区域和非透光区域，所述透光区域使光线透过所述像素阵列层，所述非透光区域具有感测元件；

所述感测元件包括光电晶体管传感器和传感器像素；

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。

一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的指纹输入装置。

上述指纹输入装置，包括背光源层、设置在背光源层光源侧上的图像传感器以及设置在图像传感器远离背光源层一侧上的准直层，背光源层出射的光进入准直层后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，提高光照的指向性，使得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。

上述显示装置，能够显示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为一实施方式的图像传感器的结构示意图；

图3为一实施方式的指纹输入装置的结构示意图；

图4为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包括背光源层110、设置在背光源层110光源侧上的图像传感器120以及设置在图像传感器120远离背光源层110一侧上的准直层130。

在本发明实施例中，背光源层110设置为向指纹反射提供光源，具体地，背光源层110出射的部分光进入准直层130后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130聚焦到图像传感器120上。其中，该光源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。在一个实施例中，背光源层110可包括LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)光源和导光板，LED光源可以是一个或多个。LED光源设置在导光板的其中一个侧面外或内嵌于导光板之内，LED光源发出的光在一定的发散角度内，照射进入导光板后产生散射，从而实现向准直层130方向照射。

在本发明实施例中，图像传感器120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。

在一个实施例中，参见图2，图像传感器120包括设置在背光源层110光源侧的透光基板1201以及设置在透光基板1201上远离背光源层110光源侧的像素阵列层1202。

其中，透光基板1201可以任意透过背光源层110的出射光，透光基板1201的材料包括但不限于玻璃或者塑料。透光基板1201的厚度可以根据实际需求进行设定。

其中，像素阵列层1202具有透光区域1202a和非透光区域1202b。具体地，透光区域1202a允许背光源层110的出射光透过像素阵列层1202，透光区域可以是与透光基板1201相同的材料，也可以是空气或者其他透光介质；非透光区域1202b具有感测元件，非透光区域1202b不允许背光源层110的出射光直接透过像素阵列层1202。感测元件能够感测被指纹反射的光，并根据发射的光产生与指纹相对应的图像信息。具体地，感测元件可用于测量被指纹反射的光的强度，并将所测量的强度转换为指纹对应的图像信息。感测元件以阵列的形式分布在像素阵列层1202上，包括光电晶体管传感器和传感器像素。在一个实施例中，每个感测元件包括a-Si TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)光电晶体管传感器和a-SiTFT。在另一个实施例中，每个感测元件包括a-Si:H TFT光电晶体管传感器和a-Si:H TFT。

像素阵列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。多个像素可以呈行列矩阵排布，像素行列之间可以设置相应的数据线和扫描线等线路结构。例如，排布方式可以为：多条扫描线沿第一轴向排布，多条数据线沿第二轴向排布的，扫描线和数据线限定出多个网格，各像素位于网格中。每个像素可以为矩形，矩形的每条边大小可以均小于或等于100μm。

在本发明实施例中，准直层130具有指纹接触面，该指纹接触面可以与目标对象接触。其中，目标对象可以是手指。当指纹接触面与目标对象接触时，背光源层120的出射光在指纹接触面被反射，准直层130将指纹反射的光聚焦在图像传感器120的像素阵列上，从而减少像素阵列层1202中像素之间的串扰，提高光照的指向性，使得图像传感器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。其中，准直层130允许任意背光源层110的出射光通过，但是当出射光通过准直层130在指纹接触面入射，入射光被反射回时，被反射回的光以预设角度入射至图像传感器120上。其中，预设角度的大小根据感测元件的位置进行设置。

在一个实施例中，参见图3，准直层130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，开孔的侧壁可以包括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度聚焦到感测元件上即可。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。

在一个实施例中，参见图3，准直层130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120上，具体地，入射到感测元件上。在一个具体的实施例中，倾角可以是90°。

其中，准直层130可以是单层结构，也可以是多层结构。当准直层130为单层结构时，例如准直层130为准直器时，准直器的开孔阵列的面积要大于感测元件的面积。在一个实施例中，准直层130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。

本实施例提供的指纹输入装置，包括背光源层110、设置在背光源层110光源侧上的图像传感器120以及设置在图像传感器120远离背光源层110一侧上的准直层130，背光源层110出射的光进入准直层130后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130以预设角度入射至图像传感器120的像素阵列上，从而减少像素之间的串扰，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10。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：

背光源层；

设置在所述背光源层光源侧上的图像传感器，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；以及

设置在所述图像传感器远离所述背光源层一侧上的准直层，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。

2.根据权利要求1所述的指纹输入装置，其特征在于，所述图像传感器包括：

设置在所述背光源层光源侧的透光基板；以及

设置在所述透光基板上远离所述背光源层光源侧的像素阵列层。

3.根据权利要求2所述的指纹输入装置，其特征在于，所述像素阵列层具有透光区域和非透光区域，所述透光区域使所述背光源层的出射光透过所述像素阵列层，所述非透光区域具有感测元件。

4.根据权利要求3所述的指纹输入装置，其特征在于，所述感测元件包括光电晶体管传感器和传感器像素。

5.根据权利要求1-4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。

6.根据权利要求5所述的指纹输入装置，其特征在于，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。

7.根据权利要求1-4任一项所述的指纹输入装置，其特征在于，所述准直层包括由多根光纤组成的光纤束构成的光纤板。

8.根据权利要求7所述的指纹输入装置，其特征在于，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。

9.一种指纹输入装置，其特征在于，包括：

背光源层；

设置在所述背光源层光源侧上的图像传感器，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；

设置在所述图像传感器远离所述背光源层一侧上的准直层，所述准直层具有手指接触面，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；

其中，所述图像传感器包括：

设置在所述背光源层光源侧的透光基板；

设置在所述透光基板上远离所述背光源层光源侧的像素阵列层；

所述像素阵列层具有透光区域和非透光区域，所述透光区域使光线透过所述像素阵列层，所述非透光区域具有感测元件；

所述感测元件包括光电晶体管传感器和传感器像素；

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。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1-9任一项所述的指纹输入装置。