CN109960971B - 一种光学指纹检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光学指纹检测装置，其包括光学探测区域，光学探测区域由像素周期排列而成，每个像素包括感应区域，光学探测区域上贴合遮罩层，遮罩层中形成光学隧道，相邻光学隧道中心之间的距离不大于感应区域的最大内切圆的直径为D，避免由于贴合精度不高导致的部分像素探测不到光线的问题。

Description

一种光学指纹检测装置
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别涉及指纹传感器领域。
背景技术
指纹传感器分为电容式指纹传感器、超声波指纹传感器以及光学式指纹传感器，对于光学式指纹传感器，光源的光线被手指反射，像素阵列吸收该反射的光线，并将光能量转化为电信号以形成指纹图像，现有技术在像素上方设置光学隧道层以保证手指位置与其下方的像素位置对应，提高指纹图像的分辨率，现有技术可以采用光刻或者贴合的方式将光学隧道层形成在像素上。贴合方式是最常用的方式，通常一个像素上方对应设置一个光隧道，当贴合时，光学隧道通常难以与像素阵列精确对应，导致有些像素上方没有对应的光学隧道，影响图像质量。
发明内容
本发明公开一种光学指纹检测装置，包括：光学探测区域，其由多个像素周期性排列而成，所述像素包括感应区域，所述感应区域的最大内切圆的直径为D；遮罩层，其包括多个光学隧道，贴合在所述探测区域上方，可供特定角度的光线穿过，所述光学隧道周期性排列，相邻光学隧道中心之间的距离不大于D；发光层，位于所述遮罩层上方；透光层，位于所述发光层上方，其上表面为手指接触的表面；手指反射所述发光层的光线，手指反射的光线穿过所述光学隧道被所述像素探测。
由于本发明的光学指纹检测装置中，相邻光学隧道中心之间的距离不大于像素的感应区域的最大内切圆的直径，避免由于贴合精度不高导致的部分像素探测不到光线的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的光学检测装置的结构图。
图2A-2B是本发明实施例的两种光学遮罩层的示意图。
图3是本发明实施例的光学传感元件的结构图。
图4A-4C是本发明实施例的三种感应区域和光学隧道的尺寸示意图。
具体实施方式
如图1所示，光学指纹检测装置100包括自上而下的透光层10；发光层11；遮罩层中的多个光学隧道13；以及光学传感元件14。透光层10优选为玻璃材质，手指接触该透光层10；发光层11优选为显示装置，其能够透光，发光层11优选为OLED显示屏，所述发光层11发出的光能够透过所述透光层10，发光层11发出的光穿过透光层10并被手指反射，手指反射的光线穿过透光层10、发光层11以及光学隧道13被光学传感元件14探测，光学传感元件14将吸收的光能量转化为电信号，由于手指的“峰”和“谷”反射的光线强度不同，光学传感元件14在“峰”和“谷”位置的电信号强度不同，从而形成指纹图案；优选地，发光层11下方设置反射层12，发光层11向下发出的光被反射层12反射，使更多的光线能够穿过透光层10被手指反射，增强信号强度。
光学隧道13使特定方向的光线被光学传感元件14接收，减少杂散光，增强指纹图案的分辨率，优选地，光学隧道13垂直于光学传感元件14的平面，光学隧道13也可与所述光学传感元件14的平面非垂直，优选地，光学隧道13的横截面为圆形，也可以为其他形状，如正方形、六边形等任意形状，优选地，光学隧道13周期性地排列，优选地，所有光学隧道的方向一致。光学隧道的形成方式可以为：在遮罩层上形成透光区和非透光区，照射到透光区的光线进入光学隧道下方的像素，照射到非透光区的光线被阻挡，透光区形成光路通道构成光学隧道；遮罩层可以为多层结构，如多层金属，多层遮罩层的透光区垂直方向重叠的区域即光学隧道的位置，如图2A，两层遮罩层的透光区垂直方向的位置相同，两层透光区形成光路通道构成光学隧道224，光线通过光学隧道被像素223探测，遮罩层的层数可以根据需求而定，如图2B，是遮罩层的另一种实施方案，图示为四层遮罩层，应当说明的是，遮罩层的层数可以根据需求而定，多层遮罩层的透光区在垂直方向的位置不同，各层遮罩层的透光区形成光路通道构成光学隧道224。
光学传感元件14由周期排列的像素构成，像素的形状可为正方形、三角形等，优选地，像素的形状为正六边形，该结构能够增强像素点密度在各个方向的均匀性，使各个方向的分辨率更加均匀，如图3所示，光学传感元件14包括周期性排列的正六边形像素140，呈蜂窝状。下面以正六边形像素为例说明像素的感应区域以及光学隧道的尺寸关系，但本发明不仅仅限于正六边形，像素可为其它任意形状。如图4A-C，像素140包括感应区域141以及感应区域周边的电路布线等结构，感应区域141能够感应光线，并将光信号转化为电信号，感应区域可以是任意形状，例如图4A的正三角形，图4B的正方形以及如图4C的不规则形。为了避免形成光学隧道的遮罩层与光学传感元件14贴合时不能完全对准导致有的像素的感应区域上方无对应的光学隧道，即有些像素点是无用的，从而影响图像质量，本发明设置相邻光隧道142中心之间的距离不大于感应区域141最大内切圆的直径，如图4A，正三角形的最大内切圆是与正三角形的三个边同时相切的圆形，其直径为D，两个相邻光学隧道142中心之间的距离d不大于D。如图4B，感应区域141’为正方形，最大内切圆为与正方形四个边都相切的圆形，该圆形的直径为D’，其等于正方形的边长，两个相邻光学隧道142’中心之间的距离d’不大于D’。如图4C，感应区域141”为不规则图案,最大内切圆不一定与感应区域141”每个边相切，最大内切圆的直径为D”，相邻光学隧道142”中心之间的距离d”不大于D”。一个感应区域对应一个或多个完整的光学隧道，或者一个感应区域对应多个不完整的光学隧道，都能够达到本发明的目的。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种光学指纹检测装置，其特征在于，包括：
光学探测区域，其由多个像素周期性排列而成，所述像素包括感应区域，所述感应区域为正三角形、正方形或不规则形状，所述感应区域的最大内切圆的直径为D；
遮罩层，其包括多个光学隧道，贴合在所述探测区域上方，可供特定角度的光线穿过，所述光学隧道周期性排列，相邻光学隧道中心之间的距离不大于D，其中，所述遮罩层为多层结构，每层遮罩层包括透光区和非透光区，各层遮罩层的透光区形成光路通道构成所述光学隧道；
发光层，位于所述遮罩层上方；
透光层，位于所述发光层上方，其上表面为手指接触的表面；
手指反射所述发光层的光线，手指反射的光线穿过所述光学隧道被所述像素探测。
2.根据权利要求1所述的光学指纹检测装置，其特征在于，所述光学探测区域为蜂窝状，该像素为正六边形。
3.根据权利要求1或2所述的光学指纹检测装置,其特征在于，单个像素探测通过一个或多个所述光学隧道的光线。
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