CN109993027B - 一种指纹传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种指纹传感器，包括：电容式指纹传感模块，电容式指纹传感模块一侧设置指纹感应区，电容式指纹传感模块用于通过电容耦合的方式获取指纹传感器区的用户手指指纹，生成第一图像信号；光学指纹传感模块，位于电容式指纹传感模块远离指纹感应区的一侧，用于接收从指纹传感区的用户手指出射的光线生成第二图像信号。本发明实施例提高了指纹传感器的防假性能。

Description

一种指纹传感器
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹传感器。
背景技术
指纹由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹传感器通过采集用户的指纹进而实现指纹识别。
目前，指纹传感器包括电容式指纹传感器和光学指纹传感器，但是，现有的指纹传感器无论是电容式指纹传感器还是光学指纹传感器均只能采用单一的验证机制，因此容易被假指纹欺骗，防假性能差。
发明内容
发明提供了一种指纹传感器，以解决现有指纹传感器的验证机制单一的问题，提高指纹传感器的防假性能。
本发明实施例提供了一种指纹传感器，包括：
电容式指纹传感模块，所述电容式指纹传感模块一侧设置指纹感应区，电容式指纹传感模块用于通过电容耦合的方式获取指纹传感器区的用户手指指纹，生成第一图像信号；
光学指纹传感模块，位于电容式指纹传感模块远离指纹感应区的一侧，用于接收从指纹传感区的用户手指出射的光线生成第二图像信号。
可选的，电容式指纹传感模块包括：
第一透明保护层，所述第一透明保护层一侧设置指纹感应区；
第一透光电极层，设置于所述第一透明保护层远离所述指纹感应区的一侧，第一透光电极层包括多个沿第一方向排布的第一电极；
第一透明介质层，设置于第一透光电极层远离第一透明保护层的一侧；
第二透光电极层，设置于第一透明介质层远离第一透明保护层的一侧，第二透光电极层包括多个沿第二方向排布的第二电极；
介电层，设置于第二透光电极层远离第一透明保护层的一侧；
其中，第一电极和第二电极存在交叠区域。
可选的，第一方向和第二方向垂直。
可选的，该指纹传感器还包括功能电路，功能电路与第一电极和第二电极电连接。
可选的，第一电极和第二电极为金属导线，金属导线的线宽小于相邻两个金属导线的间距
可选的，第一电极和第二电极为透明导电膜；
可选的，第一透明介质层的材料为有机透明光学胶；介电层的材料为透光材料。
可选的，第一透明保护层的厚度小于300μm。
可选的，光学指纹传感模块包括光源和光学图像传感器；
光源用于发出光线照射指纹感应区的用户手指；
光学图像传感器，用于接收用户手指出射的光线，并生成第二图像信号。
可选的，光学指纹传感模块还包括光学结构；
光学结构设置于电容式指纹传感模块和光学图像传感器之间，用于反射和/或汇聚光线。
可选的，光学指纹传感模块包括光学相干断层扫描单元，用于扫描用户手指的指纹并生成第二图像信号。
本发明实施例通过设置指纹传感器包括电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块，电容式指纹传感模块实现通过电容耦合的方式获取指纹传感器区的用户手指指纹，生成第一图像信号；光学指纹传感模块位于电容式指纹传感模块远离指纹感应区的一侧，实现接收指纹传感区的用户手指出射的光线生成第二图像信号。本发明实施例解决了现有指纹传感器采用单一模式获取用户手指指纹容易被假指纹欺骗，防假性能差的问题，实现了分别使用电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块生成两个图像信号形成验证机制，达到了提高指纹传感器防假性能的效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种指纹传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的俯视图；
图4为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的工作原理图；
图5为本发明实施例提供的另一种电容式指纹传感模块的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种指纹传感器的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种指纹传感器的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种指纹传感器的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种指纹传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种指纹传感器的结构示意图，参见图1，该指纹传感器包括：
电容式指纹传感模块120，电容式指纹传感模块120包括的指纹感应区111，电容式指纹传感模块120用于通过电容耦合的方式获取指纹传感器区的用户手指100指纹，生成第一图像信号；
光学指纹传感模块130位于电容式指纹传感模块120远离指纹感应区111的一侧，用于接收指纹传感区111的用户手指100出射的光线生成第二图像信号。
其中，可选的，指纹传感器还包括壳体110，电容式指纹传感模块120和光学指纹传感模块130设置于壳体110内部。
电容式指纹传感模块120为透明的，允许用户手指100指纹反射的光线穿过电容式指纹传感模块120被光学指纹传感器130接收。
用户手指100的指纹是手指表面皮肤凹凸不平的纹路，包括突出的脊部和凹陷的谷部。
该指纹传感器的工作原理为：
电容式指纹传感模块120包括多个感测用户手指100指纹的感测点，当用户手指100触摸在电容式指纹传感模块120的指纹感应区111时，用户手指100的脊部和谷部与电容式指纹传感模块120的感测点的距离不同，因此，用户手指100脊部位置的感测点和用户手指100谷部位置的感测点感测的电容值不同，根据多个感测点感测的不同的电容值即可生成反应用户手指110的脊部和谷部的第一图像信号。
光学指纹传感模块130接收指纹传感区的用户手指100出射的光线，当光线照射在用户手指100的脊部时，光线直接被反射并透射出电容式指纹传感模块120被光学指纹传感模块130接收，用户手指100出射的光线的能量损失较小，光学指纹传感模块130接收的光线较亮；当光线照射在用户手指100的谷部时，由于用户手指100的谷部与指纹感应区111存在一定的距离，光线会穿射出电容式指纹传感模块120的指纹感应区111进入用户手指110谷部形成的凹陷区，光线经过多次反射后才能透射出电容式指纹传感模块120被光学指纹传感模块130接收，多次反射会使用户手指100出射的光线能量损失较大，光学指纹传感模块130接收的光线较暗，因此，根据光学指纹传感模块130接收用户手指100指纹反射的光线的明暗即可生成反应用户手指110的脊部和谷部的第二图像信号。
本发明实施例通过设置指纹传感器包括电容式指纹传感模块120和光学指纹传感模块120，电容式指纹传感模块120实现通过电容耦合的方式获取指纹传感器区的用户手指指纹，生成第一图像信号；光学指纹传感模块120位于电容式指纹传感模块120远离指纹感应区111的一侧，实现接收指纹传感区的用户手指出射的光线生成第二图像信号，兼具电容式指纹传感器和光学指纹传感器的功效，可以针对同一指纹可生成与该指纹对应的第一图像信号和第二图像信号。本发明实施例解决了现有指纹传感器采用单一模式获取用户手指指纹容易被假指纹欺骗，防假性能差的问题，实现了分别使用电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块生成两个图像信号形成验证机制，达到了提高指纹传感器防假性能的效果。
需要说明的是，电容式指纹传感模块120和光学指纹传感模块130可同时启用且互不干扰，根据实际使用需求，也可单独启动电容式指纹传感模块120或光学指纹传感模块130获取用户手指100的指纹。
图2为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的结构示意图。图3为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的俯视图，参见图2和图3，在上述各实施例的基础上，进一步地，电容式指纹传感模块120包括：
第一透明保护层121，第一透明保护层一侧设置指纹感应区111；
第一透光电极层122，设置于第一透明保护层121远离指纹感应区111的一侧，第一透光电极层122包括多个沿第一方向x排布的第一电极210；
第一透明介质层123，设置于第一透光电极层122远离第一透明保护层121的一侧；
第二透光电极层124，设置于第一透明介质层123远离第一透明保护层121的一侧，第二透光电极层124包括多个沿第二方向y排布的第二电极220；
介电层125，设置于第二透光电极层124远离第一透明保护层121的一侧；
其中，第一电极210和第二电极220存在交叠区域，可以看到第一电极210和第二电极220相互交叉形成网格，第一电极210和第二电极220交叉点(交叠区域)形成能够感测手指指纹的电容阵列，该电容阵列的电容值能够反映手指表面的外形。
在图3中，可选的，第一方向x和第二方向y垂直，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。
每一个第一电极210和每一个第二电极220的交叠区域为一个感测点230(电容)，多个感测点230形成感测点阵列。
图4为本发明实施例提供的一种电容式指纹传感模块的工作原理图，下面结合图3和图4对电容式指纹传感模块120的工作原理进行说明。当电容式指纹传感模块120被启用时，第一透光电极层122包括的多个第一电极210输入驱动信号，第二透光电极层124包括的多个第二电极220输出检测信号，各第一电极210和各第二电极220之间耦合，可以得到所有第一电极210和第二电极220形成的感测点230位置的电容值大小，即整个指纹感应区的二维平面的电容大小。
参见图4，当用户手指100接触指纹感应区时，用户手指100覆盖多个感测点230，若感测点230位置处为用户手指100指纹的脊部，则该感测点230的电容值变化为C1，若感测点230位置处为用户手指100指纹的谷部，则该感测点230的电容值变化为C2，因此根据指纹感应区的二维平面的电容变化量数据即可生成反应用户手指110的脊部和谷部的第一图像信号。
本发明实施例在上述各实施例的基础上，通过设置电容式指纹传感模块120包括第一透明保护层121；第一透光电极层122设置于第一透明保护层121远离光学指纹传感模块130的一侧，第一透光电极层122包括多个沿第一方向x排布的第一电极210；第一透明介质层123设置于第一透光电极层122远离第一透明保护层121的一侧；第二透光电极层124设置于第一透明介质层123远离第一透明保护层121的一侧，第二透光电极层124包括多个沿第二方向y排布的第二电极220；介电层125设置于第二透光电极层124远离第一透明保护层121的一侧；其中，第一电极210和第二电极220存在交叠区域，实现了电容式指纹传感模块120生成第一图像信号。
在上述各实施例的基础上，可选的，该指纹传感器还包括功能电路，功能电路与第一电极和第二电极电连接，用于向第一电极输入驱动信号，以及接收第二电极输出的检测信号。
可选的，第一电极和第二电极为金属导线，金属导线的线宽小于相邻两个金属导线的间距。需要说明的是，当金属导线的线宽很小时，对光学指纹传感模块接收用户手指出射的光几乎没有影响。其中，可选的，金属导线的间距为50μm。
可选的，第一电极和第二电极为透明导电膜，可选为氧化铟锡膜或掺铝的氧化锌膜等；
可选的，第一透明介质层的材料为有机透明光学胶；第一透明保护层的材料为透光材料，可选为玻璃或蓝宝石等。
可选的，第一透明保护层的厚度小于300μm。
图5为本发明实施例提供的另一种电容式指纹传感模块的结构示意图，参见图5，在上述实施例的基础上，进一步地，电容式指纹传感模块120还包括依次设置于第一透光电极层122远离介电层125一侧的第二透明介质层127和第二透明保护层126，第二透明保护层126和第二透明介质层127设置于第一透光电极层122和第一透明保护层121之间。
需要说明的是，本实施例中提供的另一种电容式指纹传感模块和图3所示的电容式指纹传感模块的区别仅仅是在第一透光电极层122和第一透明保护层121之间增设了第二透明保护层126和第二透明介质层127，二者的制备工艺不同，但工作原理类似，在此不再赘述。
图6为本发明实施例提供的另一种指纹传感器的结构示意图，参见图6，在上述各实施例的基础上，进一步地，在该指纹传感器中，光学指纹传感模块130包括光源131和光学图像传感器132；光源131用于发出光线照射指纹感应区的用户手指100；光学图像传感器132用于接收用户手指100出射的光线，并生成第二图像信号。
在图6中，示例性地，光源131可设置于电容式指纹传感模块120的两侧，光学图像传感器132可通过光学胶直接与电容式指纹传感模块120贴合，光学图像传感器132直接接受其上方的光线并生成第二图像信号。这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。
图7为本发明实施例提供的另一种指纹传感器的结构示意图，参见图7，在上述各实施例的基础上，进一步地，在该指纹传感器中，光学指纹传感模块130还包括光学结构133；
光学结构133设置于电容式指纹传感模块120和光学图像传感器132之间，用于反射和/或汇聚光线。
在图7中，示例性地，光学结构133包括凸透镜，光学图像传感器132设置于壳体110底部，光源131设置于光学图像传感器132两侧，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制。其中，指纹传感区的中心、光学结构133的主光轴和光学图像传感器132的中心三者共轴。
在本实施例中，光学指纹传感模块130启用后，光源131发出的光线照射到压在电容式指纹传感模块120指纹传感区上的用户手指100上，若光线照射在用户手指100的脊部，则光线直接被反射后透射出电容式指纹传感模块120被光学图像传感器132接收，用户手指100出射的光线的能量损失较小，光学图像传感器132接收的光线较亮；若光线照射在用户手指100的谷部，由于用户手指100的谷部与指纹感应区存在一定的距离，光线会穿射出电容式指纹传感模块120的指纹感应区进入用户手指110谷部形成的凹陷区，光线经过多次反射后才能透射出电容式指纹传感模块120被光学图像传感器132接收，多次反射会使用户手指100出射的光线能量损失较大，光学图像传感器132接收的光线较暗，因此，根据光学图像传感器132接收用户手指100指纹反射的光线的明暗即可生成反应用户手指110的脊部和谷部的第二图像信号。
需要说明的是，本实施例可采用上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120，通过上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120的工作原理可实现生成第一图像信号。
本发明实施例在上述各实施例的基础上，通过设置光学指纹传感模块130还包括光学结构133；光学结构133设置于电容式指纹传感模块120和光学图像传感器132之间，用于反射和/或汇聚光线，实现了光学指纹传感模块130生成第二图像信号，本实施例中的电容式指纹传感模块120可采用上述实施例提供的任意一种电容式指纹传感模块生成第一图像信号。本发明实施例提供的指纹传感器兼具电容式指纹传感器和光学指纹传感器的功效，可以针对同一指纹可生成与该指纹对应的第一图像信号和第二图像信号，解决了现有指纹传感器采用单一模式获取用户手指指纹容易被假指纹欺骗，防假性能差的问题，实现了分别使用电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块生成两个图像信号形成验证机制，达到了提高指纹传感器防假性能的效果。
图8为本发明实施例提供的又一种指纹传感器的结构示意图，参见图8，在上述各实施例的基础上，进一步地，在该指纹传感器中，光学指纹传感模块130还可以包括棱镜134，棱镜134的第一面与电容式指纹传感模块120相对指纹传感器区的一面贴合，光源131与棱镜134的第二面相对设置，透镜组133位于棱镜的第三面和光学图像传感器132之间，并靠近棱镜134第三面的一侧，与棱镜134的第三面相对设置。
在本实施例中，光学指纹传感模块130启用后，光源131发出的光线从棱镜134的第二面射入，光线均匀的照射到压在电容式指纹传感模块120指纹传感区上的用户手指100上，若光线照射在用户手指100的脊部，则光线直接被反射后透射出电容式指纹传感模块120从棱镜134的第三面射出，第三面射出的光线被光学图像传感器132接收，由于光线直接反射能量损失较小，故光学图像传感器132接收的光线较亮；若光线照射在用户手指100的谷部，由于用户手指100的谷部与指纹感应区存在一定的距离，光线会穿射出电容式指纹传感模块120的指纹感应区进入用户手指110谷部形成的凹陷区，光线经过多次反射后才能透射出电容式指纹传感模块120从棱镜134的第三面射出，第三面射出的光线被光学图像传感器132接收，由于光线多次反射能量损失较大，故光学图像传感器132接收的光线较暗，因此，根据光学图像传感器132接收用户手指100指纹反射的光线的明暗即可生成反应用户手指110的脊部和谷部的第二图像信号。
需要说明的是，本实施例可采用上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120，通过上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120的工作原理可实现生成第一图像信号。
在本实施例中，通过设置光学指纹传感模块130还包括棱镜134，棱镜134的第一面与电容式指纹传感模块120相对指纹传感器区的一面贴合，光源131与棱镜134的第二面相对设置，光学结构133位于棱镜的第三面和光学图像传感器132之间，并靠近棱镜134第三面的一侧，与棱镜134的第三面相对设置，实现了光学指纹传感模块130生成第二图像信号。通过采用上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120，实现了电容式指纹传感模块120生成第一图像信号。本发明实施例提供的指纹传感器兼具电容式指纹传感器和光学指纹传感器的功效，可以针对同一指纹可生成与该指纹对应的第一图像信号和第二图像信号，解决了现有指纹传感器采用单一模式获取用户手指指纹容易被假指纹欺骗，防假性能差的问题，实现了分别使用电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块生成两个图像信号形成验证机制，达到了提高指纹传感器防假性能的效果。
图9为本发明实施例提供的又一种指纹传感器的结构示意图，参见图9，在上述各实施例的基础上，进一步地，在该指纹传感器中，光学指纹传感模块130包括光学相干断层扫描单元135，用于扫描用户手指100的指纹并生成第二图像信号。
其中，光学相干断层扫描单元135可经过扫描，得到用户手指100大约0.5mm深度的内部结构的第二图像信号，获得与外部皮肤相同的指纹图像信号。通过设置光学相干断层扫描单元135可避免由于手指表面皮肤破损、污染等原因造成的第二图像信号不准确，使指纹传感器的准确性更高。
需要说明的是，本实施例可采用上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120，通过上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120的工作原理可实现生成第一图像信号。
本发明实施例在上述各实施例的基础上，通过设置光学指纹传感模块130包括光学相干断层扫描单元135，设置于壳体110内部，用于扫描用户的指纹并生成第二图像信号，实现了光学指纹传感模块130生成第二图像信号。通过采用上述任意实施例提供的电容式指纹传感模块120，实现了电容式指纹传感模块120生成第一图像信号。本发明实施例提供的指纹传感器兼具电容式指纹传感器和光学指纹传感器的功效，可以针对同一指纹可生成与该指纹对应的第一图像信号和第二图像信号，解决了现有指纹传感器采用单一模式获取用户手指指纹容易被假指纹欺骗，防假性能差的问题，实现了分别使用电容式指纹传感模块和光学指纹传感模块生成两个图像信号形成验证机制，达到了提高指纹传感器防假性能的效果。
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 (10)

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：
电容式指纹传感模块，所述电容式指纹传感模块一侧设置指纹感应区，所述电容式指纹传感模块用于通过电容耦合的方式获取所述指纹传感器区的用户手指指纹，生成第一图像信号；
光学指纹传感模块，位于所述电容式指纹传感模块远离所述指纹感应区的一侧，用于接收从所述指纹传感区的用户手指出射的光线生成第二图像信号；
所述光学指纹传感模块包括光源和光学图像传感器；
所述光源用于发出光线照射所述指纹感应区的用户手指；
所述光学图像传感器用于接收用户手指出射的光线，并生成所述第二图像信号；
所述电容式指纹传感模块为透明的，允许用户手指指纹反射的光线穿过所述电容式指纹传感模块被所述光学指纹传感器接收。
2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述电容式指纹传感模块包括：
第一透明保护层，所述第一透明保护层一侧设置所述指纹感应区；
第一透光电极层，设置于所述第一透明保护层远离所述指纹感应区的一侧，所述第一透光电极层包括多个沿第一方向排布的第一电极；
第一透明介质层，设置于所述第一透光电极层远离所述第一透明保护层的一侧；
第二透光电极层，设置于第一透明介质层远离所述第一透明保护层的一侧，所述第二透光电极层包括多个沿第二方向排布的第二电极；
介电层，设置于所述第二透光电极层远离所述第一透明保护层的一侧；
其中，所述第一电极和所述第二电极存在交叠区域。
3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向垂直。
4.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，还包括功能电路，所述功能电路与所述第一电极和所述第二电极电连接。
5.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的为金属导线，所述金属导线的线宽小于相邻两个所述金属导线的间距。
6.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极为透明导电膜。
7.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一透明介质层的材料为有机透明光学胶；所述第一透明保护层的材料为透光材料。
8.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一透明保护层的厚度小于300μm。
9.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述光学指纹传感模块还包括光学结构；
所述光学结构设置于所述电容式指纹传感模块和所述光学图像传感器之间，用于反射和/或汇聚光线。
10.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述光学指纹传感模块包括光学相干断层扫描单元，用于扫描所述用户手指的指纹并生成所述第二图像信号。
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