CN114795162A - 指静脉传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种指静脉传感器及电子设备，属于传感技术领域。指静脉传感器，包括：衬底、红外光源和红外探测器。由于红外光源中的第一发光元件与传感区之间的距离，小于红外光源中的第二发光元件与传感区之间的距离。因此，第一发光元件发出的近红外光线，会经过较短的距离射向传感区内的待检测物体。当待检测物体为用户的手指时，用户手指中的指关节与第一发光元件之间的距离较小，第一发光元件发射的近红外光线经过较短的距离就能够射向指关节，使得关节处的静脉分布图像的效果较好。并且该指静脉传感器的厚度较小，有利于将该指静脉传感器与其他组件集成在一个电子设备中，使得集成了该指静脉传感器的电子设备体积较小。

Description

指静脉传感器及电子设备

技术领域

本申请涉及传感技术领域，特别涉及一种指静脉传感器及电子设备。

背景技术

随着科学技术的快速发展，指静脉传感器的到了快速的发展。通过指静脉传感器能够对手指内的静脉特征进行检查。其中，指静脉是由手指内的多条静脉的形状和分布位置组成。

目前，指静脉传感器可以由近红外光源、反射镜和微距摄像头组成。其中，近红外光源可以发出近红外光线(波长范围为700纳米至1000纳米)，并射向用户的手指。之后，在近红外光线射向用户手指后，用户手指中的静脉内的血红蛋白会吸收射向手指中的静脉的近红外光线，未被吸收的部分近红外光线会经过慢反射射向反射镜，最后，微距摄像头会对从反射镜反射回来的近红外光线进行拍照。如此，即可得到用户手指内部的静脉分布图。

然而，设置了反射镜和微距摄像头的指静脉传感器的厚度通常较大，导致集成了该指静脉传感器的电子设备体积较大。

发明内容

本申请实施例提供了一种指静脉传感器及电子设备。可以解决现有技术的指静脉传感器的厚度通常较大的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种指静脉传感器，其特征在于，所述指静脉传感器具有传感区以及位于传感区周围的周边区，所述指静脉传感器包括：

衬底；

位于所述衬底上且分布在所述周边区内的至少一个红外光源，所述红外光源包括：至少一个第一发光元件和位于所述至少一个第一发光元件两侧的至少两个第二发光元件，所述第一发光元件与所述传感区之间的距离，小于所述第二发光元件与所述传感区之间的距离；

以及，位于所述衬底上且分布在所述传感区内的红外探测器，所述红外探测器被配置为：在待检测物体位于所述传感区内，且所述至少一个红外光源向所述待检测物体发射红外光线后，检测被所述待检测物体反射的红外光线。

可选的，所述红外光源还包括：电路板，所述至少一个第一发光元件和所述至少两个第二发光元件均与所述电路板电连接，所述电路板中用于连接所述第一发光元件的部分与所述传感区之间的距离，小于所述电路板中用于连接所述第二发光元件的部分与所述传感区之间的距离。

可选的，所述电路板呈条状，所述电路板具有与所述第一发光元件连接的第一条形部分，以及与所述第二发光元件连接的第二条形部分，所述第一条形部分与所述传感区之间的最小距离，小于所述第二条形部分与所述传感区之间的最小距离。

可选的，所述电路板为弧形条状的电路板。

可选的，在垂直于所述衬底的方向上，所述第一发光元件的高度小于所述第二发光元件的高度。

可选的，在同一个所述红外光源内，位于所述至少一个第一发光元件一侧的第二发光元件的个数，与位于所述至少一个第一发光元件另一侧的第二发光元件的个数相同。

可选的，所述衬底中用于承载所述至少一个红外光源和所述红外探测器的一面为弧形凹面，所述弧形凹面的弧形延伸方向与所述红外光源的整体延伸方向相交。

可选的，所述衬底中用于承载所述至少一个红外光源和所述红外探测器的一面为圆弧凹面，所述圆弧凹面的弧度的范围为：10°至60°。

可选的，所述第一发光元件的光轴与所述衬底之间的夹角，以及所述第二发光元件的光轴与所述衬底之间的夹角范围均为：30°至90°。

可选的，所述红外探测器包括：位于所述衬底上的多个驱动电路，位于所述多个驱动电路背离所述衬底一侧的半导体层，以及位于所述半导体层背离所述衬底一侧的透明电极层；

其中，所述半导体层分别与所述多个驱动电路和所述透明电极层电连接。

可选的，所述半导体层为整层设置的面状结构，或者，所述半导体层具有与所述驱动电路一一对应的多个半导体块，所述多个半导体块与所述多个驱动电路一一对应电连接。

可选的，所述红外探测器还包括：位于所述半导体层背离所述衬底一侧的封装层，以及位于所述封装层背离所述衬底一侧的光学准直层。

可选的，所述红外探测器还包括：滤光膜，所述滤光膜位于所述封装层与所述光学准直层之间，或者，所述滤光膜位于所述光学准直层背离所述衬底的一侧，且所述滤光膜用于过滤除所述红外光线之外的光线。

可选的，所述指静脉传感器还包括：位于所述红外探测器背离所述衬底一侧的感测电极，以及分别与所述感测电极、所述至少一个红外光源和所述红外探测器电连接的控制器。

另一方面，提供了一种电子设备，其特征在于，包括：壳体，以及与所述壳体连接的指静脉传感器，所述指静脉传感器为上述任一的指静脉传感器。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

一种指静脉传感器，包括：衬底、红外光源和红外探测器。由于红外光源中的第一发光元件与传感区之间的距离，小于红外光源中的第二发光元件与传感区之间的距离。因此，第一发光元件发出的近红外光线，会经过较短的距离射向传感区内的待检测物体。当待检测物体为用户的手指时，用户手指中的指关节与第一发光元件之间的距离较小，第一发光元件发射的近红外光线经过较短的距离就能够射向指关节，使得关节处的静脉分布图像的效果较好。并且用户手指中除指关节之外的其他部分与第二发光元件之间的距离较大，可以保证后续指静脉传感器通过红外光源感测到的静脉分布图像中用户手指中指关节处，以及除指关节外的部分的静脉分布图像差异较小。此外，本申请实施例提供的指静脉传感器的厚度较小，有利于将该指静脉传感器与其他组件集成在一个电子设备中，使得集成了该指静脉传感器的电子设备体积较小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的俯视图；

图2是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的工作示意图；

图3是本申请实施例提供的一种用户的手指放置在指静脉传感器上的效果图；

图4是本申请实施例提供的一种红外光源的俯视图；

图5是本申请实施例提供的另一种红外光源的俯视图；

图6是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的俯视图；

图8是图7示出的A-A’处的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的工作示意图；

图10是本申请实施例提供的一种红外探测器的膜层示意图；

图11是本申请实施例提供的另一种红外探测器的膜层示意图；

图12是本申请实施例提供的一种半导体层的膜层示意图；

图13是本申请实施例提供的又一种红外探测器的膜层示意图；

图14是本申请实施例提供的一种光学准直层的结构示意图；

图15是本申请实施例提供的一种光学准直层的俯视图；

图16是本申请实施例提供的另一种光学准直层的结构示意图；

图17是本申请实施例提供的再一种红外探测器的膜层示意图；

图18是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的结构示意图；

图19是本申请实施例提供的一种用户佩戴可穿戴设备的效果图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的俯视图。指静脉传感器000具有传感区00a以及位于传感区00a周围的周边区00b。指静脉传感器000可以包括：衬底100，位于衬底100上且分布在周边区00b内的至少一个红外光源200，以及位于衬底100上且分布在传感区00a内的红外探测器300。图1是以指静脉传感器000包含两个红外光源200为例进行示意性说明的，且这两个红外光源200位于传感区00a相对两侧的周边区00b内。

红外光源200可以包括：至少一个第一发光元件201和位于至少一个第一发光元件201两侧的至少两个第二发光元件202，第一发光元件201与传感区00a之间的距离，小于第二发光元件202与传感区00a之间的距离。

其中，红外探测器300被配置为：在待检测物体P位于传感区00a内，且至少一个红外光源200向待检测物体P发射红外光线后，检测被待检测物体P反射的红外光线。这里，待检测物体P可以为用户的手指、手掌或手腕等部位，红外光源200发出的红外光线可以为近红外光线，其波长的范围为：700纳米至1000纳米。

为了更清楚的看出指静脉传感器000的工作原理，请参考图2，图2是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的工作示意图。当待检测物体P(例如，其为用户的手指)位于指静脉传感器000的传感区00a内时，由于用户手指中的指静脉Q具有还原性的血红蛋白，该还原性的血红蛋白会吸收射向手指中的指静脉Q的近红外光线，而手指中的其他组织结构不会吸收近红外光线。因此，射向手指的近红外光线中未被吸收的部分近红外光线，会被手指中的其他组织结构反射，进而使得红外探测器300可以接收到该部分近红外光线。如此，指静脉传感器000可以通过该红外探测器300得到用户手指内部的静脉分布图像。

在本申请实施例中，由于各个红外光源200中的第一发光元件201与传感区00a之间的距离h1小于第二发光元件202与传感区00a之间的距离h2。因此，从第一发光元件201发出的近红外光线，会经过较短的距离射向传感区00a内的待检测物体P。

在这种情况下，当待检测物体P为用户的手指时，如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种用户的手指放置在指静脉传感器上的效果图，用户手指中的指关节K与第一发光元件201相邻，而用户手指中除指关节K之外的其他部分与第二发光元件202相邻。由于用户手指中的指关节K处的组织结构相较于除指关节K之外的其他部分的组织结构复杂。因此，需要保证射向指关节K处的近红外光线多于射向除指关节K之外的其他部分的近红外光线。为此，当各个红外光源200中的第一发光元件201与传感区00a之间的距离h1小于第二发光元件202与传感区00a之间的距离h2时，可以让用户手指中的指关节K与第一发光元件201之间的距离较小，而用户手指中除指关节K之外的其他部分与第二发光元件202之间的距离较大。

这样，距离传感区00a较近的第一发光元件201发射近红外光线中，射向用户指关节K处的近红外光线较多，距离传感区00a较远的第二发光元件202发射近红外光线中，射向用户手指中除指关节K之外的其他部分的近红外光线较多。为此，指静脉传感器000通过红外探测器300感测到的静脉分布图像中，指关节K处的静脉分布图像主要是基于第一发光元件201提供红外光线得到的图像，除指关节K之外的其他部分的静脉分布图像主要是基于第二发光元件202提供红外光线得到的图像。而第一发光元件201与传感区00a之间的距离较近，因此，第一发光元件201发射的近红外光线经过较短的距离就能够射向指关节K，使得关节处指静脉Q中的还原性血红蛋白能够吸收近红外光线较多，进而使得指静脉传感器000通过红外光源200感测到的用户指关节K处的静脉分布图像的效果较好。并且，第二发光元件202与传感区00a之间的距离较大，可以保证后续指静脉传感器000通过红外光源200感测到的静脉分布图像中用户手指中指关节K处，以及除指关节K外的部分的静脉分布图像差异较小。这样，指静脉传感器000通过红外光源200得到用户手指内部全部的静脉分布图像的效果较好。

在本申请中，相比于相关技术中需要在指静脉传感器中设置反射镜和微距摄像头，本申请提供的指静脉传感器000仅需采用红外光源200和红外探测器300，即可得到用户手指内部的静脉分布图像。示例的，相关技术中的静脉传感器的厚度为10毫米，本申请提供的指静脉传感器000的厚度仅为2毫米。如此，本申请实施例提供的指静脉传感器000的厚度较小，有利于将该指静脉传感器000与其他组件集成在一个电子设备中，使得集成了该指静脉传感器的电子设备体积较小。

综上所述，本申请实施例提供了一种指静脉传感器，包括：衬底、红外光源和红外探测器。由于红外光源中的第一发光元件与传感区之间的距离，小于红外光源中的第二发光元件与传感区之间的距离。因此，第一发光元件发出的近红外光线，会经过较短的距离射向传感区内的待检测物体。当待检测物体为用户的手指时，用户手指中的指关节与第一发光元件之间的距离较小，第一发光元件发射的近红外光线经过较短的距离就能够射向指关节，使得关节处的静脉分布图像的效果较好。并且用户手指中除指关节之外的其他部分与第二发光元件之间的距离较大，可以保证后续指静脉传感器通过红外光源感测到的静脉分布图像中用户手指中指关节处，以及除指关节外的部分的静脉分布图像差异较小。此外，本申请实施例提供的指静脉传感器的厚度较小，有利于将该指静脉传感器与其他组件集成在一个电子设备中，使得集成了该指静脉传感器的电子设备体积较小。

需要说明的是，由于通常指静脉传感器000检测的是用户手指从指尖至手掌一定长度范围内的指静脉Q。因此，指静脉传感器000中的红外探测器300的长度可以在25毫米至50毫米的范围内，指静脉传感器000中的红外探测器300的宽度可以在10毫米至25毫米的范围内。这样，当用户的手指位于指静脉传感器000的传感区00a内时，指静脉传感器000可以感测到用户手指中较长部分的指静脉分布图像。如此，在后续将指静脉传感器000集成在电子设备中，可以提高电子设备检测指静脉分布图像的准确性。

还需要说明的是，为了保证指静脉传感器000中的红外探测器300能够更好的感测到从用户手指反射回来的部分近红外光线，指静脉传感器000中的红外光源200与传感区00a之间需要有一定的距离。示例的，第一发光元件201与传感区00a之间的距离h1的范围为：2毫米至10毫米。

在本申请实施例中，在同一个红外光源200内，位于至少一个第一发光元件201一侧的第二发光元件202的个数，与位于至少一个第一发光元件201另一侧的第二发光元件202的个数相同。在同一个红外光源200内，当至少一个第一发光元件201的个数为多个时，各个第一发光元件201与传感区00a之间的距离相等，各个第二发光元件202与传感区之间的距离相等00a。这里，图1示出的是两个第一发光元件201和两个第二发光元件202的情况。这样，当至少一个第一发光元件201两侧的第二发光元件202发射的近红外光线时，可以保证射向用户手指中除指关节K外的部分的近红外光线的光强相同。

在本申请中，请参考图4，图4是本申请实施例提供的一种红外光源的俯视图。红外光源200还可以包括：电路板203，至少一个第一发光元件201和至少两个第二发光元件202均与电路板203电连接。这里，电路板203用于控制多个第一发光元件201和多个第二发光元件202发出近红外光线。电路板203中用于连接第一发光元件201的部分与传感区00a之间的距离h3，小于电路板203中用于连接第二发光元件202的部分与传感区00a之间的距离h4。这样，可以保证第一发光元件201与传感区00a之间的距离h1小于第二发光元件202与传感区00a之间的距离h2，进而使得用户手指内部全部的静脉分布图像的效果较好。

在本申请实施例中，请参考图5，图5是本申请实施例提供的另一种红外光源的俯视图。红外光源200中的电路板203呈条状，203电路板具有与第一发光元件201连接的第一条形部分2031，以及与第二发光元件2022连接的第二条形部分2032，第一条形部分2031与传感区00a之间的最小距离h5，小于第二条形部分2032与传感区00a之间的最小距离h6。这样，也可以保证指静脉传感器000能够感测到用户手指内部全部的静脉分布图像的效果较好。

需要说明的是，在指静脉传感器000的周边区00b内，电路板203中用于连接第一发光元件201的部分与传感区00a之间的区域还可以用于布置其他数据信号线，电路板203中用于连接第二发光元件202的部分与传感区00a之间的区域也可以用于布置其他数据信号线，有利于指静脉传感器000实现窄边框的效果，使得指静脉传感器000的传感区00a面积较大。

在本申请中，如图5所示，红外光源200中的电路板203为弧形条状的电路板。在其他可能的实现方式中，红外光源200中的电路板203还可以为其他不规则形状，本申请实施例对此不做限定。

在本申请实施例中，请参考图6，图6是本申请实施例提供的一种指静脉传感器的结构示意图。在垂直于衬底100的方向上，第一发光元件201的高度H1小于第二发光元件202的高度H2。这样，在垂直于衬底100的方向上，第一发光元件201的出光面相比于第二发光元件202的出光面更靠近衬底100。示例的，第一发光元件201的出光面相比于第二发光元件202的出光面相差0.01毫米至1毫米。这里，由于用户手指中的指关节处的指静脉更靠近于皮肤表面，因此，射向指关节处的近红外光线需要尽量垂直与指关节处的皮肤表面，使得指关节处的靠近皮肤表面的指静脉能够吸收射向指关节处的近红外光线。

在这种情况下，当用户手指中的指关节处位于传感区00a内，且用户手指中的指关节与第一发光元件201的出光面的距离较大时，第一发光元件201发出近红外光线，该近红外光线可以垂直射向用户手指中的指关节处，使得射向指关节处的近红外光线中的大部分能够被指关节处的靠近皮肤表面的指静脉吸收，进而使得指静脉传感器000通过红外光源200感测到的用户指关节处的静脉分布图像的效果较好。并且，当用户手指中的指关节与第一发光元件201的出光面的距离较大时，用户手指中的除指关节外的部分与第二发光元件202的出光面的距离较小，使得指静脉传感器感测到的静脉分布图像中用户手指中指关节处，以及除指关节外的部分的静脉分布图像差异较小。这样，指静脉传感器000通过红外光源200感测到的用户手指内部全部的静脉分布图像的效果较好。

在本申请实施例中，请参考图7和图8，图7是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的俯视图，图8是图7示出的A-A’处的结构示意图。指静脉传感器000中的衬底100中用于承载至少一个红外光源200和红外探测器300的一面为弧形凹面，弧形凹面的弧形延伸方向与红外光源200的整体延伸方向相交。这里，弧形衬底形成的凹面可以方便用户将手指放置在该弧形凹面内，以给用户带来更好的体验。

在这种情况下，由于衬底100为弧形凹面，因此，在垂直方向上，在弧形衬底100上的红外光源200的位置，相比于在弧形衬底100上的红外探测器300的最低位置较高，也即是，红外光源200与红外探测器300的最低处之间存在高度差H3。示例的，在垂直方向上，红外光源200与红外探测器300的最低处的高度差H3的范围为2毫米至10毫米。这样，当用户手指位于传感区00a内时，红外光源200发出的近红外光线距离用户手指的距离较小，使得红外光源200发出的近红外光线能够被用户手指中的指静脉充分吸收，进而使得指静脉传感器000感测到的静脉分布图像的效果更好。

并且，由于衬底100为弧形凹面，因此，指静脉传感器000感测到的指静脉分布图像不仅包含用户手指中指静脉分布的位置信息，而且还会包含用户手指中指静脉的深度信息。如此，本申请提供的指静脉传感器000感测得到的指静脉分布图像的安全性和准确地都相应的有大水平的提升。

在本申请实施例中，指静脉传感器000中的衬底100中用于承载至少一个红外光源200和红外探测器300的一面为圆弧凹面，圆弧凹面的弧度α的范围为：10°至60°。这里，该圆弧凹面对应的半径R范围可以为：5厘米至20厘米。

在本申请中，请参考图9，图9是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的工作示意图。第一发光元件201的光轴与衬底100之间的夹角，以及第二发光元件202的光轴与衬底100之间的夹角C1范围均为：30°至90°。这里，红外光源200的光轴是指：红外光源200发出的近红外光中射向用户手指中的指静脉Q的近红外光线所在的光路。这样，可以保证红外光源200发出的近红外光能够射向用户手指。

在本申请实施例中，由于红外光源200发出的近红外光线是发散的，因此，红外光源200发出的近红外光线具有发散角C2。该发散角C2是指：红外光源200发出的近红外光线中最外边界处的近红外光线之间的夹角。这里，近红外光线的发散角C2越大，红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1可选择的角度越多。这样，无论用户的手指较粗还是较细，在用户将手指放置在传感区00a内后，指静脉传感器000中的红外光源200发出的近红外光线均可以射向用户的手指，保证了指静脉传感器000能够基于用户手指反射回来的部分近红外光线生成指静脉图像。

需要说明的是，在其他可能的实现方式中，可以根据指静脉传感器000中衬底100的形状对红外光源200的发散角C2，以及红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1进行调节，以使红外光源200发出的光线可以射向用户的手指。本申请实施例对此不做限定。

还需要说明的是，如图1、图8和图9所示，红外光源200与传感区00a之间的距离(h1，h2)、红外光源200与红外探测器300的最低处的高度差H3、红外光源200的发散角C2和红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1之间可以有多种组合方式，以保证指静脉传感器000的生成的指静脉图像的效果更好。这里，可以根据如下关系对指静脉传感器000中的红外光源200进行调节：红外光源200与传感区00a之间的距离(h1，h2)越小，红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1越大；红外光源200与红外探测器300的最低处的高度差H3越小，红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1越大；近红外光线的发散角C2越大，红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1可选择的角度越多。示例的，若采用近红外光线的发散角C2越大，红外光源200的光轴与衬底100之间的夹角C1可选择的角度越多，对指静脉传感器000中的红外光源200进行调节。则其相应的有益效果可以参考上述实施例中的对应内容，本申请对此不做赘述。

在本申请实施例中，为了更清楚的看出红外探测器300的结构，请参考图10，图10是本申请实施例提供的一种红外探测器的膜层示意图。红外探测器300可以包括：位于衬底100上的多个驱动电路301，位于多个驱动电路301背离衬底100一侧的半导体层302，以及位于半导体层302背离衬底100一侧的透明电极层303。

其中，半导体层302分别与多个驱动电路301和透明电极层303电连接。这样，在透明电极层303上加载偏置电压后，指静脉传感器000中的半导体层302处于工作状态。如此，当用户的手指放置在指静脉传感器000的感测区00a内，且红外光源200发出近红外光线后，半导体层302感测到从用户手指中反射回来的部分近红外光线，半导体层302可以响应于所接收近红外光线，进而产生并存储光电流信号。之后，指静脉传感器000可以向驱动电路301中的栅极3022施加电压，即可将该光电流信号从驱动电路301以电信号的方式导出。

在本申请实施例中，每个驱动电路301可以包括：栅极3011、第一极3012、第二极3013、有源层3014和转接电极3015。其中，极3011、第一极3012、第二极3013和有源层3014可以组成一个薄膜晶体管，在该薄膜晶体管中，第一极3012和第二极3013均与有源层3014搭接，且有源层3014与栅极3011绝缘。例如，有源层3014与栅极3011可以通过栅极绝缘层3016绝缘。需要说明的是，薄膜晶体管中的第一极3012可以为源极和漏极中的一个，第二极3013可以为源极和漏极中的另一个。这里，驱动电路301中的转接电极3015与薄膜晶体管中的第二极3013电连接。

指静脉传感器000还可以包括：沿垂直且远离衬底100一侧层叠设置的平坦层400，该平坦层400中具有多个开孔V。这样，转接电极3015的一部分位于该开孔V内，转接电极3015的另一部分位于平坦层400背离衬底100的一侧。如此，半导体层302通过转接电极3015与驱动电路301中的薄膜晶体管电连接。这里，薄膜晶体管在衬底100上的正投影位于转接电极3015在衬底100上的正投影内，并且转接电极3015通常是由不透光的金属材料制备得到的。这样，转接电极3015可以对薄膜晶体管中的有源层3014进行遮挡，以避免有源层3014在干扰光线的照射下出现电压阈值偏移的现象。

需要说明的是，由于转接电极3015是由金属材料制备得到的，因此，在制造红外探测器300的过程中，为了防止金属材料制成的转接电极3015被氧化，影响转接电极3015与半导体层302的电连接效果。本申请在转接电极3015上背离衬底100的一侧设置了能够导电且不会氧化的保护电极3015a，以使转接电极3015不容易被氧化。还需要说明的是，为了使得转接电极3015和薄膜晶体管之间不会产生干扰，需要保证平坦层400的厚度较大。

在本申请中，半导体层302为整层设置的面状结构，或者，半导体层303具有与驱动电路301一一对应的多个半导体块，多个半导体块与多个驱动电路301一一对应电连接。

当半导体层302为整层设置的面状结构时，如图10所示，透明电极层303为整层设置的。这样，半导体层302中与各个转接电极3015电连接的部分即为半导体层302的一个感测单元，也即是为半导体层302中感测从用户手指中反射回来的部分近红外光线的一个最小单元。

当半导体层302具有与驱动电路301一一对应的多个半导体块302a，多个半导体块302a与多个驱动电路301一一对应电连接时，请参考图11，图11是本申请实施例提供的另一种红外探测器的膜层示意图。红外探测器300还可以包括：位于平坦层400背离衬底一侧的多个凸起结构304。凸起结构304位于任意两个转接电极3015之间。这样，与转接电极3015电连接的一个半导体块302a与即为半导体层302的一个感测单元。在这种情况下，当用户的手指放置在指静脉传感器000的感测区00a内，且红外光源200发出近红外光线后，各个半导体块302a可以响应于从用户手指中反射回来的部分近红外光线，每个半导体块302a均会产生光生载流子，凸起结构304可以防止相邻两个半导体块302a之间产生的光生载流子发生串扰，进而防止红外探测器300中各个感测单元感测到的光电流信号不准确。

在本申请实施例中，请参考图12，图12是本申请实施例提供的一种半导体层的膜层示意图。半导体层302为由电子传输层3021、光电转化层3022和空穴传输层3023叠加构成的PIN结构。其中，电子传输层3021可以由氧化锌、氧化锡等富含电子的材料制备得到，空穴传输层3023可以由聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐等富含空穴的材料制备得到，光电转化层3022可以由受体半导体材料和给体半导体材料相互混合得到的异质结结构。这里，受体半导体材料可以由富勒烯衍生物组成，给体半导体材料可以由聚噻吩-吡咯并吡咯二酮、聚3-乙基噻吩和寡聚噻吩以及苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩中的一种组成。

在本申请中，红外探测器300中的透明电极层303可以为氧化铟锡(英文：IndiumTin Oxides；简称：ITO)、掺铟氧化锌(英文：Indium-doped zinc oxide；简称：IZO)、聚噻吩的衍生物聚乙烯二氧噻吩(英文：Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)；简称：PEDOT)或银纳米线等透明导电材料制备的层状结构。

在本申请实施例中，请参考图13，图13是本申请实施例提供的又一种红外探测器的膜层示意图。红外探测器300还可以包括：位于半导体层302背离衬底100一侧的封装层305，以及位于封装层305背离衬底100一侧的光学准直层306。这里，封装层305用于对半导体层302提供保护，避免水氧侵蚀半导体层302。光学准直层306可以让从用户手指中反射回来的部分近红外光线中预设角度范围内的近红外光线穿过。这里，预设角度范围为：与光学准直层306的法线之间的夹角呈5°至10°的范围。如此，指静脉传感器000可以避免大角度的近红外光线射向半导体层302，从而对半导体层302造成干扰的情况。

需要说明的是，光学准直层306的法线即为垂直于光学准直层306表面的一条参考线。封装层305可以是由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的一层封装薄膜，或者，封装层305可以是由氧化硅、树脂材料、氧化硅层叠设置组成的封装薄膜。本申请实施例对此不作限定。

在本申请实施例中，光学准直层306的结构有多种，本申请实施例仅以以下两种结构为例进行示意性的说明：

第一种结构，请参考图14和图15，图14是本申请实施例提供的一种光学准直层的结构示意图，图15是本申请实施例提供的一种光学准直层的俯视图。光学准直层306由多个呈蜂窝状排布的准直单元306a组成，多个准直单元306a的高度相同，且多个准直单元306a背离衬底100的一侧共面。这里，准直单元306a可以为多个圆柱体，该圆柱体的侧壁由吸光材料制成，圆柱体的柱体由透明材料制成。示例的，该准直单元306a可以为包裹吸光材料的光纤。这样，即可让从用户手指中反射回来的部分近红外光线中大角度的近红外光线被准直单元306a中的侧壁的吸光材料吸收，让从用户手指中反射回来的部分近红外光线中预设范围内的近红外光线从准直单元306a中的透明材料穿过，并射向半导体层302。示例的，光学准直层306的厚度H4范围为：0.1毫米至0.4毫米，每个准直单元306a的直径r范围为：4微米至80微米。

第二种结构，请参考图16，图16是本申请实施例提供的另一种光学准直层的结构示意图。光学准直层306由多个呈蜂窝状排布的准直单元306a组成。每个准直单元306a可以包括：凸透镜3061、第一吸光结构3062和第二吸光结构3063。凸透镜3061可以将从用户手指中反射回来的部分近红外光线聚集在一个准直单元306a内。第一吸光结构3062可以吸收一个准直单元306a内的大角度的近红外光线，并且防止相邻两个准直单元306a内的近红外光线发生串扰。第二吸光结构3063可以将小角度的近红外光线中不符合预设范围内的光线吸收。这样，从用户手指中反射回来的部分近红外光线经过该准直单元306a后，仅有符合预设范围的小角度的近红外光线从开口t中射出，并射向半导体层302。

需要说明的是，上述两种结构中，至少一个准直单元306a在衬底100上的正投影位于转接电极3015在衬底100上的正投影内。这样，即可保证半导体层302中的每个感测单元均可以感测到从用户手指中反射回来的部分近红外光线。

在本申请实施例中，红外探测器300还可以包括：滤光膜307。如图13所示，滤光膜307位于封装层305与光学准直层306之间。或者，请参考图17，图17是本申请实施例提供的再一种红外探测器的膜层示意图。滤光膜307位于光学准直层306背离衬底100的一侧，且滤光膜305用于过滤除红外光线之外的光线。这样，即可保证半导体层302不会受到环境光线的干扰，有利于提高指静脉传感器000的传感效果。需要说明的是，滤光膜307可以为黑色油墨材料、反射性薄膜和仅能够让红外光线穿过的滤光片中任意一种。

在本申请中，请参考图18，图18是本申请实施例提供的另一种指静脉传感器的结构示意图。指静脉传感器000还可以包括：位于红外探测器300背离衬底100一侧的感测电极500，以及分别与感测电极500、至少一个红外光源200和红外探测器300电连接的控制器600。这里，感测电极500有两个。在用户将手指放置在指静脉传感器000的感测区00a内后，两个感测电极500均与用户将手指接触，使得用户两个感测电极500和控制器600之间形成回路。这样，控制器600在感测到该回路中的电流后，即可向红外光源200和红外探测器300施加电信号，以使红外光源200和红外探测器300能够进行工作。

并且，感测电极500还可以防止指静脉传感器000中产生静电，对红外光源200和红外探测器300造成影响。需要说明的是，上述实施例中的驱动电路301和透明电极303均与控制器600电连接。控制器600可以向透明电极303施加偏置电压，向驱动电路301中的栅极3011施加电压。

在本申请实施例中，指静脉传感器000还可以包括：位于红外探测器300周围一圈的虚拟电极700，虚拟电极700也与控制器600电连接，并且虚拟电极700的结构与红外探测器300中的结构相同。这里，在指静脉传感器000进行工作后，虚拟电极700导通但是不能接受近红外光线。这样，控制器600可以根据虚拟电极700上产生的电信号，对红外探测器300感测到的指静脉信息进行处理，去除由于电路本身带来的干扰，使得指静脉传感器000感测到的指静脉图像信息的效果更好。

综上所述，本申请实施例提供了一种指静脉传感器，包括：衬底、红外光源和红外探测器。由于红外光源中的第一发光元件与传感区之间的距离，小于红外光源中的第二发光元件与传感区之间的距离。因此，第一发光元件发出的近红外光线，会经过较短的距离射向传感区内的待检测物体。当待检测物体为用户的手指时，用户手指中的指关节与第一发光元件之间的距离较小，第一发光元件发射的近红外光线经过较短的距离就能够射向指关节，使得关节处的静脉分布图像的效果较好。并且用户手指中除指关节之外的其他部分与第二发光元件之间的距离较大，可以保证后续指静脉传感器通过红外光源感测到的静脉分布图像中用户手指中指关节处，以及除指关节外的部分的静脉分布图像差异较小。此外，本申请实施例提供的指静脉传感器的厚度较小，有利于将该指静脉传感器与其他组件集成在一个电子设备中，使得集成了该指静脉传感器的电子设备体积较小。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括：壳体，以及与壳体连接的指静脉传感器000，指静脉传感器000为上述任一的指静脉传感器000。这里，该电子设备可以为医疗设备、可穿戴设备和用于识别认证的设备。当电子设备为可穿戴设备时，可穿戴设备可以为智能手表、智能手环或智能戒指。请参考图19，图19是本申请实施例提供的一种用户佩戴可穿戴设备的效果图，若将该指静脉传感器集成在可穿戴设备中，则可穿戴设备具有识别使用者是否为授权用户的功能。例如，可穿戴设备可以通过指静脉传感器000检测使用者的指静脉图像，并根据检测到的指静脉图像判断这个使用者是否为授权用户。当可穿戴设备判断出这个使用者为授权用户，则可穿戴设备可以开启服务功能，以供使用者使用；当可穿戴设备判断出这个使用者为非授权用户，则可穿戴设备可以关闭服务功能，使用者无法正常使用这个可穿戴设备。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种指静脉传感器，其特征在于，所述指静脉传感器具有传感区以及位于传感区周围的周边区，所述指静脉传感器包括：

衬底；

位于所述衬底上且分布在所述周边区内的至少一个红外光源，所述红外光源包括：至少一个第一发光元件和位于所述至少一个第一发光元件两侧的至少两个第二发光元件，所述第一发光元件与所述传感区之间的距离，小于所述第二发光元件与所述传感区之间的距离；

以及，位于所述衬底上且分布在所述传感区内的红外探测器，所述红外探测器被配置为：在待检测物体位于所述传感区内，且所述至少一个红外光源向所述待检测物体发射红外光线后，检测被所述待检测物体反射的红外光线。

2.根据权利要求1所述的指静脉传感器，其特征在于，所述红外光源还包括：电路板，所述至少一个第一发光元件和所述至少两个第二发光元件均与所述电路板电连接，所述电路板中用于连接所述第一发光元件的部分与所述传感区之间的距离，小于所述电路板中用于连接所述第二发光元件的部分与所述传感区之间的距离。

3.根据权利要求2所述的指静脉传感器，其特征在于，所述电路板呈条状，所述电路板具有与所述第一发光元件连接的第一条形部分，以及与所述第二发光元件连接的第二条形部分，所述第一条形部分与所述传感区之间的最小距离，小于所述第二条形部分与所述传感区之间的最小距离。

4.根据权利要求3所述的指静脉传感器，其特征在于，所述电路板为弧形条状的电路板。

5.根据权利要求1所述的指静脉传感器，其特征在于，在垂直于所述衬底的方向上，所述第一发光元件的高度小于所述第二发光元件的高度。

6.根据权利要求1至5任一所述的指静脉传感器，其特征在于，在同一个所述红外光源内，位于所述至少一个第一发光元件一侧的第二发光元件的个数，与位于所述至少一个第一发光元件另一侧的第二发光元件的个数相同。

7.根据权利要求1至5任一所述的指静脉传感器，其特征在于，所述衬底中用于承载所述至少一个红外光源和所述红外探测器的一面为弧形凹面，所述弧形凹面的弧形延伸方向与所述红外光源的整体延伸方向相交。

8.根据权利要求7所述的指静脉传感器，其特征在于，所述衬底中用于承载所述至少一个红外光源和所述红外探测器的一面为圆弧凹面，所述圆弧凹面的弧度的范围为：10°至60°。

9.根据权利要求1至5任一所述的指静脉传感器，其特征在于，所述第一发光元件的光轴与所述衬底之间的夹角，以及所述第二发光元件的光轴与所述衬底之间的夹角范围均为：30°至90°。

10.根据权利要求1至5任一所述的指静脉传感器，其特征在于，所述红外探测器包括：位于所述衬底上的多个驱动电路，位于所述多个驱动电路背离所述衬底一侧的半导体层，以及位于所述半导体层背离所述衬底一侧的透明电极层；

其中，所述半导体层分别与所述多个驱动电路和所述透明电极层电连接。

11.根据权利要求10所述的指静脉传感器，其特征在于，所述半导体层为整层设置的面状结构，或者，所述半导体层具有与所述驱动电路一一对应的多个半导体块，所述多个半导体块与所述多个驱动电路一一对应电连接。

12.根据权利要求10所述的指静脉传感器，其特征在于，所述红外探测器还包括：位于所述半导体层背离所述衬底一侧的封装层，以及位于所述封装层背离所述衬底一侧的光学准直层。

13.根据权利要求11所述的指静脉传感器，其特征在于，所述红外探测器还包括：滤光膜，所述滤光膜位于所述封装层与所述光学准直层之间，或者，所述滤光膜位于所述光学准直层背离所述衬底的一侧，且所述滤光膜用于过滤除所述红外光线之外的光线。

14.根据权利要求要求1至5任一所述的指静脉传感器，其特征在于，所述指静脉传感器还包括：位于所述红外探测器背离所述衬底一侧的感测电极，以及分别与所述感测电极、所述至少一个红外光源和所述红外探测器电连接的控制器。

15.一种电子设备，其特征在于，包括：壳体，以及与所述壳体连接的指静脉传感器，所述指静脉传感器为权利要求1至14任一所述的指静脉传感器。

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