CN110348309A - 一种光学指纹感测器和显示屏 - Google Patents

一种光学指纹感测器和显示屏 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光学指纹感测器，包括：第一基板；多个感测器单元，设置在所述第一基板上，所述感测器单元包括感光二极管和与所述感光二极管电连接的薄膜晶体管；第一光学层，设置在多个所述感测器单元上，包括多个与所述感光二极管相对设置的凸透镜，以将光线聚焦至所述感光二极管。本申请还公开了一种显示屏。本申请的提供的光学指纹感测器可以在不增加厚度的前提下无限扩大面积，避免了指纹感测面积受光学指纹感测器厚度影响造成的局限性。

Description

一种光学指纹感测器和显示屏
技术领域
本申请涉及指纹感测技术领域，特别涉及到一种光学指纹感测器和显示屏。
背景技术
随着指纹感测技术的发展，越来越多的电子设备采用指纹识别以验证身份进行操作。一般的电子设备中，采用的指纹传感器大多为电容传感器、电阻传感器或超声波传感器，上述指纹传感器无法实现直接通过电子设备的显示屏采集指纹进行指纹识别，不符合全屏式电子设备的发展趋势。而对于采用光学指纹识别技术的电子设备，一般的做法是制成指纹感测芯片贴在电子设备内部，需要在显示屏下设置透镜组合以将采集的指纹聚焦到该指纹感测芯片上进行识别。然而利用透镜组合将指纹聚焦到一片指纹感测芯片中，为了增大指纹的感测面积，则需要增加透镜组合的厚度，造成指纹感测器厚度过大，因此指纹的感测面积受指纹感测器体积的影响存在一定的局限性。
发明内容
本申请的主要目的是提出一种光学指纹感测器，旨在解决现有技术指纹的感测面积受指纹感测器厚度影响存在局限性的问题。
为实现上述目的，本申请提出的一种光学指纹感测器，所述光学指纹感测器包括：第一基板；多个感测器单元，设置在所述第一基板上，所述感测器单元包括感光二极管和与所述感光二极管电连接的薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)；第一光学层，设置在多个所述感测器单元上，包括多个与所述感光二极管相对设置的凸透镜，以将光线聚焦至所述感光二极管。
可选地，所述光学指纹感测器还包括：第一隔离层，设置在多个所述感测器单元的间隙，以将多个所述感测器单元互相绝缘隔离；所述第一隔离层采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。
可选地，所述光学指纹感测器还包括：第一导电层，覆盖于多个所述感测器单元和所述第一光学层之间；所述第一导电层采用的材料为氧化铟锡。
可选地，所述光学指纹感测器还包括：第一封装层，覆盖于所述第一光学层上，以将所述光学指纹感测器绝缘封装；所述第一封装层采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。
可选地，所述光学指纹感测器还包括覆盖于所述第一封装层上的玻璃前板。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种显示屏，所述显示屏包括显示面板和设置于所述显示面板下方的如上述的光学指纹感测器。
可选地，所述显示面板包括：第二基板；多个LED单元，设置在所述第二基板上，所述LED单元包括发光二极管和与所述发光二极管电连接的薄膜晶体管；第二隔离层，设置在多个所述LED单元的间隙，以将多个所述LED单元互相绝缘隔离；第二导电层，覆盖于多个所述LED单元和所述第二隔离层上；第二光学层，设置于所述第二导电层上，包括多个与所述LED单元相对设置的凸透镜；第二封装层，覆盖于所述第二光学层上，以将所述显示面板绝缘封装。
可选地，所述显示面板为Micro LED显示面板。
可选地，所述光学指纹感测器安装于所述显示面板下方。
可选地，所述光学指纹感测器还包括玻璃前板，所述光学指纹感测器通过所述玻璃前板外挂在所述显示面板下方。
本申请的技术方案中，通过在第一基板上设置多个感测器单元，所述感测器单元包括光敏二极管和与其电连接的TFT，在光学指纹感测器接收到指纹时，第一光学层将指纹聚焦至光敏二极管，光敏二极管接收到指纹后产生光电流，将该光电流传输至TFT，以使TFT将光电流传输给指纹识别单元进行指纹识别，本申请的光学指纹感测器的结构可以任意扩大面积，而无需对其增加厚度，避免了指纹感测面积受光学指纹感测器厚度影响造成的局限性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请光学指纹感测器实施例的结构示意图；
图2为本申请光学指纹感测器实施例的工作电路图；
图3为本申请显示屏实施例的结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
参阅图1，本申请提出的一种光学指纹感测器，所述光学指纹感测器包括：第一基板11；多个感测器单元12，设置在所述第一基板11上，所述感测器单元12包括光敏二极管121和与所述光敏二极管121电连接的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)122；第一光学层13，设置在多个所述感测器单元12上，包括多个与所述光敏二极管121相对设置的凸透镜，以将光线聚焦至所述光敏二极管121。
具体地，第一基板11为由玻璃制成的面板结构，其厚度为0.5mm-0.7mm，用于提供多个感测器单元12的承载和固定平台以制成光学指纹感测器。多个感测器单元12均匀分布在第一基板11上，多个感测器单元12互相之间不接触。感测器单元12包括光敏二极管121和与光敏二极管121电性连接的TFT122，具体地，光敏二极管121的电极引脚与TFT122的源极或漏极电性连接。光敏二极管121用于在被光线照射下吸收光辐射产生光电流。在光敏二极管121产生光电流后，TFT122导通将所述光电流向外传输。具体地，TFT122将所述光电流传输至与TFT122电性连接的指纹识别单元进行指纹识别，当所述光电流中携带指纹信息时，指纹识别单元即可对该指纹信息进行身份匹配识别身份信息。本实施例中，光敏二极管121为PIN二极管，其在PN结之间，即P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层。其具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。当然，还可采用其他类型的光敏二极管，在本申请中并无限制。
由于光的散射现象，相邻的指纹线反射的光线之间会互相干扰，本实施例中，光学指纹感测器还包括第一光学层13，第一光学层13包括多个与光敏二极管121相对设置的凸透镜，凸透镜用于将光线聚焦至光敏二极管121上，以消除光的散射现象造成的干扰。本申请通过在第一基板11上均匀分布的多个感测器单元12进行光线采集，仅需要扩大面积即可扩大指纹感测面积，无需增加光学指纹感测器的厚度，使得光学指纹感测器的指纹感测面积不受其厚度影响，解决了由于光学指纹感测器的厚度限制从而造成对其指纹感测面积受限的局限性问题。
在其中一个实施例中，光学指纹感测器的工作电路图如图2所示，光敏二极管Vdiode的正极与偏置电压Vbias连接，负极通过TFTG[n]的源极或漏极连接，TFTG[n]的漏极或源极与一个运算放大器的反相输入端连接。光敏二极管Vdiode受光照产生的光电流时，TFTG[n]导通使光电流传输至运算放大器中进行放大后通过运算放大器的输出端Vout输出，当输出端Vout接入指纹识别单元时，指纹识别单元即可接收光电流进行指纹识别。具体地，运算放大器的正相输入端与基准电压Vref连接。运算放大器的反相输入端与输出端Vout之间连接有并联的积分电容Cfb和积分单元IntRst，用于对输入的光电流进行积分放大。光敏二极管Vdiode的两端并联有保护电容Cst，用于在偏置电压Vbias过高时保护光敏二极管Vdiode不被击穿。
在其中一个实施例中，所述光学指纹感测器还包括：第一隔离层14，设置在多个所述感测器单元12的间隙，以将多个所述感测器单元12互相绝缘隔离。所述第一隔离层14采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。由于SiOx和SiNx的相对介电常数较大，具有较好的致密性和绝缘性，用SiOx或SiNx在感测器单元12的间隙制成的第一隔离层14具有优良的绝缘性。第一隔离层14采用的材料还可以为SiOx和SiNx的组合。当然，还可采用其他绝缘材料制成第一隔离层14，在本申请中并无限制。
在其中一个实施例中，所述光学指纹感测器还包括：第一导电层15，覆盖于多个所述感测器单元12和所述第一光学层13之间。所述第一导电层15采用的材料为氧化铟锡(ITO)。ITO具有优良的导电性和透明性，本实施例采用ITO制成第一导电层15可以使光线通过第一光学层13透过第一导电层15照射入感测器单元12的光敏二极管121上。当然，第一导电层15还可采用其他具有透明性和导电性的材料制成，在本申请中并无限制。
在其中一个实施例中，所述光学指纹感测器还包括：第一封装层16，覆盖于所述第一光学层13上，以将所述光学指纹感测器绝缘封装，防止漏电对光学指纹感测器造成损伤或使其工作异常。所述第一封装层16采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。第一封装层16采用的材料还可以是SiOx和SiNx的组合。当然，第一封装层16采用的材料还可以是其他具有绝缘性的材料，在本申请中并无限制。
本申请的光学指纹感测器可以设置在显示面板下方，当用户在显示面板上按下指纹时，光学指纹感测器可以通过感测器单元12采集到指纹信息，并将指纹信息传输出去，例如传输至指纹识别单元进行指纹识别，从而实现了在显示面板上直接进行指纹识别的功能。
在其中一个实施例中，光学指纹感测器可以直接通过第一封装层16与显示面板接触，使光学指纹感测器安装固定在显示面板下发。在另一个实施例中，所述光学指纹感测器还包括覆盖于所述第一封装层16上的玻璃前板17。玻璃前板17用于保护第一封装层16上不被磨损造成光学指纹感测器的损坏。光学指纹感测器可以通过玻璃前板17外挂在显示面板下发。可以理解的是，光学指纹感测器可以通过玻璃前板17外挂在任意一个显示面板的下方以实现屏幕式指纹识别。
参阅图3，本申请还提出一种显示屏，所述显示屏包括显示面板和设置于所述显示面板下方的如上述任意一个实施例所述的光学指纹感测器。
所述显示面板包括：第二基板21；多个LED单元22，设置在所述第二基板21上，所述LED单元22包括发光二极管221和与所述发光二极管221电连接的TFT222；第二隔离层23，设置在多个所述LED单元22的间隙，以将多个所述LED单元22互相绝缘隔离；第二导电层24，覆盖于多个所述LED单元22和所述第二隔离层23上；第二光学层25，设置于所述第二导电层24上，包括多个与所述LED单元22相对设置的凸透镜；第二封装层26，覆盖于所述第二光学层25上，以将所述显示面板绝缘封装。
具体地，第二基板21为玻璃基板，用于提供多个LED单元22的承载和固定平台以制成显示面板。多个LED单元22均匀分布在第二基板21上，多个LED单元22互相之间不接触。LED单元22包括发光二极管221和与发光二极管221电性连接的TFT222，具体地，发光二极管221的电极引脚与TFT222的源极或漏极电性连接。发光二极管221用于在通电后发出背光点亮显示屏。发光二极管221采用的是微型发光二极管。在其中一个实施例中，所述显示面板为Micro LED显示面板。发光二极管221采用的是Micro LED，其亮度高、发光效率好、功耗低。第二隔离层23，设置在多个LED单元22的间隙，以将多个LED单元22互相绝缘隔离。所述第二隔离层23采用的材料为SiOx或SiNx中的一种，第二隔离层23采用的材料还可以为SiOx和SiNx的组合。当然，还可采用其他绝缘材料制成第二隔离层23，在本申请中并无限制。第二导电层24，覆盖于多个所述LED单元22和所述第二光学层25之间。所述第二导电层24采用的材料为氧化铟锡(ITO)。当然，第二导电层24还可采用其他具有透明性和导电性的材料制成，在本申请中并无限制。本实施例中，光学指纹感测器还包括第二光学层25，第二光学层25包括多个与发光二极管221相对设置的凸透镜，凸透镜用于将发光二极管221发出的光线聚焦，以以消除光的散射现象造成的干扰，从而更清晰的展示显示屏中所显示的内容。第二封装层26，覆盖于所述第二光学层25上，以将显示面板绝缘封装，防止漏电对显示面板造成损伤或使其工作异常。所述第二封装层26采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。第二封装层26采用的材料还可以是SiOx和SiNx的组合。当然，第二封装层26采用的材料还可以是其他具有绝缘性的材料，在本申请中并无限制。
在其中一个实施例中，所述光学指纹感测器安装于所述显示面板下方。在其中一个实施例中，所述光学指纹感测器还包括玻璃前板17，所述光学指纹感测器通过所述玻璃前板17外挂在所述显示面板下方。当用户在显示面板上按下指纹时，光学指纹感测器可以通过感测器单元12采集到指纹信息，并将指纹信息传输出去，例如传输至指纹识别单元进行指纹识别，从而实现了在显示面板上直接进行指纹识别的功能。同时由于本申请的光学指纹感测器可以在不增加其厚度的前提下无线扩大面积，可以在不改变厚度的情况下增大指纹感测区域的面积，增加了显示屏的可扩展性。通过增大指纹感测区域的面积，还可以实现多指的指纹识别，相对于仅进行单指的指纹识别，提高了安全性。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学指纹感测器，其特征在于，所述光学指纹感测器包括：
第一基板；
多个感测器单元，设置在所述第一基板上，所述感测器单元包括光敏二极管和与所述光敏二极管电连接的薄膜晶体管；
第一光学层，设置在多个所述感测器单元上，包括多个与所述光敏二极管相对设置的凸透镜，以将光线聚焦至所述光敏二极管。
2.如权利要求1所述的光学指纹感测器，其特征在于，所述光学指纹感测器还包括：
第一隔离层，设置在多个所述感测器单元的间隙，以将多个所述感测器单元互相绝缘隔离；所述第一隔离层采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。
3.如权利要求1所述的光学指纹感测器，其特征在于，所述光学指纹感测器还包括：
第一导电层，覆盖于多个所述感测器单元和所述第一光学层之间；所述第一导电层采用的材料为氧化铟锡。
4.如权利要求1所述的光学指纹感测器，其特征在于，所述光学指纹感测器还包括：
第一封装层，覆盖于所述第一光学层上，以将所述光学指纹感测器绝缘封装；所述第一封装层采用的材料为SiOx或SiNx中的一种。
5.如权利要求4所述的光学指纹感测器，其特征在于，所述光学指纹感测器还包括覆盖于所述第一封装层上的玻璃前板。
6.一种显示屏，所述显示屏包括显示面板和设置于所述显示面板下方的如权利要求1-5任一项所述的光学指纹感测器。
7.如权利要求6所述的显示屏，其特征在于，所述显示面板包括：
第二基板；
多个LED单元，设置在所述第二基板上，所述LED单元包括发光二极管和与所述发光二极管电连接的薄膜晶体管；
第二隔离层，设置在多个所述LED单元的间隙，以将多个所述LED单元互相绝缘隔离；
第二导电层，覆盖于多个所述LED单元和所述第二隔离层上；
第二光学层，设置于所述第二导电层上，包括多个与所述LED单元相对设置的凸透镜；
第二封装层，覆盖于所述第二光学层上，以将所述显示面板绝缘封装。
8.如权利要求6所述的显示屏，其特征在于，所述显示面板为Micro LED显示面板。
9.如权利要求6所述的显示屏，其特征在于，所述光学指纹感测器安装于所述显示面板下方。
10.如权利要求6所述的显示屏，其特征在于，所述光学指纹感测器还包括玻璃前板，所述光学指纹感测器通过所述玻璃前板外挂在所述显示面板下方。
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