CN212061202U - 指纹感测模块与电子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种指纹感测模块与电子装置，指纹感测模块适于配置于显示面板的下方，且包括图像传感器、微透镜阵列及环境光阻绝过滤器。图像传感器配置于显示面板的下方，微透镜阵列配置于图像传感器与显示面板之间，且包括排成阵列的多个微透镜。环境光阻绝过滤器配置于图像传感器与微透镜阵列之间，且具有多个光通道，每一光通道皆被遮光体所围绕而成，其中来自这些微透镜的光束分别通过这些光通道而传递至图像传感器。微透镜阵列将接触显示面板的上表面的手指的指纹成像于图像传感器上，但不会将显示面板中的电极结构成像于图像传感器上。此指纹感测模块可产生对比度高的指纹图像，可抑制网纹干扰，且较不受环境光的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光学感测模块与电子装置，尤其涉及一种指纹感测模块与电子装置。
背景技术
随着可携式电子装置(例如智能手机或平板电脑等)朝向高屏占比发展，设置于装置正面的传统电容式指纹感测模块便不再适用，取而代之的则是屏下式指纹感测模块。
屏下式指纹感测模块可分为超声波式指纹感测模块与光学式指纹感测模块，其中又以光学式指纹感测模块较具量产性，且成本较低。传统的光学式指纹感测模块通过多片排列于光轴上的透镜来将显示面板上的指纹图像成像于显示面板下方的图像传感器上，但却有感测模块过厚的缺点，而使得可携式电子装置的厚度虽以缩减。
此外，在传统的光学式指纹感测模块中，多片透镜除了将显示面板上的指纹成像于图像传感器之外，也将显示面板中的电极结构成像于图像传感器，造成图像传感器所感测到的指纹图像中具有网纹干扰(moire)，进而降低了指纹识别的成功率与准确率。
另外，当传统的光学式指纹感测模块在感测指纹时，斜向入射的环境光也容易造成指纹图像的对比度下降，而影响了指纹识别的成功率与准确率。
实用新型内容
本实用新型是针对一种指纹感测模块，其可产生对比度高的指纹图像，可抑制网纹干扰，且较不受环境光的影响。
本实用新型的一实施例提出一种指纹感测模块，适于配置于显示面板的下方，且包括图像传感器、微透镜阵列及环境光阻绝过滤器。图像传感器配置于显示面板的下方，微透镜阵列配置于图像传感器与显示面板之间，且包括排成阵列的多个微透镜。环境光阻绝过滤器配置于图像传感器与微透镜阵列之间，且具有多个光通道，每一光通道皆被遮光体所围绕而成，其中来自这些微透镜的光束分别通过这些光通道而传递至图像传感器。显示面板具有受使用者的手指接触的上表面、朝向图像传感器的下表面及位于上表面与下表面之间的电极结构，微透镜阵列将接触上表面的手指的指纹成像于图像传感器上，但不会将电极结构成像于图像传感器上。
本实用新型的一实施例提出一种电子装置，包括显示面板及上述指纹感测模块，其中指纹感测模块配置于显示面板的下方。
在本实用新型的一实施例中，来自每一微透镜的光束通过一个对应的光通道而传递至图像传感器的多个对应的像素。
在本实用新型的一实施例中，图像传感器为薄膜晶体管图像传感器。
在本实用新型的一实施例中，遮光体为吸光体。
在本实用新型的一实施例中，环境光阻绝过滤器为光纤光学板。
在本实用新型的一实施例中，这些光通道分别为多个透光固体。
在本实用新型的一实施例中，遮光体为固化的液态硅胶。
在本实用新型的一实施例中，这些光通道分别为多个透光空间。
在本实用新型的一实施例中，这些光通道的每一个呈圆柱形、方柱形、圆锥形或方锥形。
在本实用新型的一实施例中，电极结构位于每一微透镜靠近显示面板的主点与靠近显示面板的焦点之间，且每一微透镜靠近显示面板的焦点位于上表面与微透镜之间。
本实用新型的一实施例提出一种电子装置，包括：显示面板；以及
指纹感测模块，配置于显示面板的下方，且包括：图像传感器，配置于所述显示面板的下方；微透镜阵列，配置于所述图像传感器与所述显示面板之间，且包括排成阵列的多个微透镜；以及环境光阻绝过滤器，配置于所述图像传感器与所述微透镜阵列之间，且具有多个光通道，每一光通道皆被遮光体所围绕而成，其中来自所述多个微透镜的光束分别通过所述多个光通道而传递至所述图像传感器，其中所述显示面板具有受使用者的手指接触的上表面、朝向所述图像传感器的下表面及位于所述上表面与所述下表面之间的电极结构，所述微透镜阵列将接触所述上表面的手指的指纹成像于所述图像传感器上，但不会将所述电极结构成像于所述图像传感器上。
在本实用新型的一实施例中，来自每一微透镜的光束通过一个对应的光通道而传递至所述图像传感器的多个对应的像素。
在本实用新型的一实施例中，所述图像传感器为薄膜晶体管图像传感器。
在本实用新型的一实施例中，所述遮光体为吸光体。
在本实用新型的一实施例中，所述环境光阻绝过滤器为光纤光学板。
在本实用新型的一实施例中，所述多个光通道分别为多个透光固体。
在本实用新型的一实施例中，所述遮光体为固化的液态硅胶。
在本实用新型的一实施例中，所述多个光通道分别为多个透光空间。
在本实用新型的一实施例中，所述多个光通道的每一个呈圆柱形、方柱形、圆锥形或方锥形。
在本实用新型的一实施例中，所述电极结构位于每一微透镜靠近所述显示面板的主点与靠近所述显示面板的焦点之间，且每一微透镜靠近所述显示面板的焦点位于所述上表面与所述微透镜之间。
在本实用新型的实施例的指纹感测模块与电子装置中，由于采用了微透镜阵列来将指纹图像会聚于图像传感器，且利用环境光阻绝过滤器的遮光体来避免大入射角度的环境光传递至图像传感器，因此可使图像传感器感测到对比度高的图像。此外，由于微透镜阵列将接触上表面的手指的指纹成像于图像传感器上，但不会将电极结构成像于图像传感器上，因此可以有效抑制图像传感器所感测到的指纹图像的网纹干扰。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的电子装置的剖面示意图；
图2为图1中的环境光阻绝过滤器的上视示意图；
图3为本实用新型的另一实施例的电子装置的剖面示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本实用新型的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为本实用新型的一实施例的电子装置的剖面示意图，而图2为图1 中的环境光阻绝过滤器的上视示意图。请参照图1与图2，本实施例的电子装置300包括显示面板200与指纹感测模块100，指纹感测模块100适于配置于显示面板200的下方，其中显示面板200例如为透明显示面板。举例而言，显示面板200可以是有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED) 显示面板、液晶显示面板(liquid crystal display panel)微发光二极管(micro light-emitting diode)显示面板或其他适当的透明显示面板。
在本实施例中，指纹感测模块100包括图像传感器110、微透镜阵列120 及环境光阻绝过滤器130。图像传感器110配置于显示面板200的下方，其中图像传感器例如为互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)图像传感器、电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)、薄膜晶体管图像传感器(thin film transistorimage sensor)或其他适当的图像传感器。
微透镜阵列120配置于图像传感器110与显示面板200之间，且包括排成阵列(例如是二维阵列)的多个微透镜122。环境光阻绝过滤器130配置于图像传感器110与微透镜阵列120之间，且具有多个光通道132，每一光通道132皆被遮光体134所围绕而成。
显示面板200所发出的光束201照射到按压于显示面板200的上表面(即表面S1)的手指50，接着光束201被手指50反射而穿透显示面板200并传递至微透镜阵列120，其中被手指50反射的光束201会携带着手指50的指纹52的资讯。然后，光束201通过微透镜122，且来自这些微透镜122的光束201分别通过这些光通道132而传递至图像传感器110。
在本实施例中，图像传感器110为薄膜晶体管(thin film transistor)图像传感器，其例如是通过在玻离基板上沉积薄膜以形成晶体管与光电二极管而制成。此外，此薄膜晶体管传感器可以布满整个显示面板200下方，以达到全屏幕指纹感测的效果。然而，在其他实施例中，图像传感器110也可以是位于显示面板200的局部区域(如指纹感测区)的下方，且图像传感器110 可以是传统的做在矽基板上的半导体图像传感器。
在本实施例中，来自每一微透镜122的光束201通过一个对应的光通道 132而传递至所述图像传感器110的多个对应的像素112。举例而言，每一个光通道132的下端与多个对应的像素112(例如是3×3个像素或2×2个像素) 光偶合。在本实施例中，遮光体134为吸光体，例如为黑色材料所形成。在本实施例中，遮光体134为固化的液态硅胶，其例如由液态硅胶射出成型技术形成。每一光通道132可以是一个透光空间，其中可布有空气、其他气体或透明液体，或者此透光空间为真空空间。或者，在另一实施例中，环境光阻绝过滤器为光纤光学板(fiber optical plate)，而这些光通道132分别为多个透光固体。也就是说，此光纤光学板具有的排成阵列的多个光纤即分别形成这些光通道132，而光纤周围则填充有遮光体134。在本实施例中，这些光通道132的每一个可呈圆柱形或方柱形。然而，在另一实施例中，如图3所示出，这些光通道132a的每一个可呈圆锥形或方锥形。
在本实施例的指纹感测模块100与电子装置300中，由于采用了微透镜阵列120来将指纹图像会聚于图像传感器110，且利用环境光阻绝过滤器130 的遮光体134来避免大入射角度的环境光60(即斜向入射的环境光)传递至图像传感器110，因此可使图像传感器110感测到对比度高的图像。在一实施例中，环境光阻绝过滤器130可过滤掉与微透镜122的光轴A的夹角超过10 度的倾斜入射光。图2中所绘示的光通道132是以10×10个为例，但事实上图2只是一个示意图，而环境光阻绝过滤器130的光通道132可以是M×N个，其中M可以等于N，也可以不等于N，M与N皆为大于1的正整数，而在一实施例中，微透镜122的数量可以小于图像传感器110的像素的数量。此外，由于本实施例的指纹感测模块100采用微透镜阵列120与环境光阻绝过滤器 130来取代传统沿着光轴排列的多片镜片，因此指纹感测模块100的厚度可以较薄，进而使包括显示面板200与指纹感测模块100的电子装置300可以较薄，其中电子装置300例如为智能手机、平板电脑、笔记型电脑或其他可携式电子装置。在一实施例中，显示面板200与图像传感器110的间距T1小于650微米。也就是说，电子装置300确实有较薄的厚度，而本实施例的指纹感测模块100兼具有较薄的厚度及对比度较高的指纹图像的优点。在一实施例中，环境光阻绝过滤器130的厚度T2落在50微米至250微米的范围内。
在本实施例中，显示面板200具有受使用者的手指50接触的上表面S1、朝向图像传感器110的下表面S2及位于上表面与下表面之间的电极结构210，电极结构210包括显示面板200的像素结构中所存在的不透光的电极。微透镜阵列120将接触上表面S1的手指的指纹成像于图像传感器110上，但不会将电极结构210成像于图像传感器110上。如此一来，便可以避免电极结构 210在图像传感器110所感测到的指纹图像中产生网纹干扰。在一实施例中，电极结构210位于每一微透镜122靠近显示面板200的主点(principal point) P1与靠近显示面板200的焦点F1之间，且每一微透镜122靠近显示面板200 的焦点F1位于上表面S1与微透镜122之间，如此可达到将接触上表面S1 的手指的指纹成像于图像传感器110上，但不会将电极结构210成像于图像传感器110上的效果。补充说明的是，每一微透镜122具有两个焦点，其中一个在靠近显示面板200的一侧，另一个在靠近图像传感器110的一侧，而上述焦点F1是指在靠近显示面板200的一侧的焦点。此外，每一微透镜122 具有两个主点，其中一个较靠近显示面板200，而另一个较靠近图像传感器 110，而上述主点P1是指较靠近显示面板200的主点。
在一实施例中，每一微透镜122的朝向显示面板200的表面S3为凸面，而每一微透镜122的朝向图像传感器110的表面S4皆为凹面，且每一微透镜 122为凸透镜，但本发明不以此为限。
在本实用新型的实施例的指纹感测模块与电子装置中，由于采用了微透镜阵列来将指纹图像会聚于图像传感器，且利用环境光阻绝过滤器的遮光体来避免大入射角度的环境光传递至图像传感器，因此可使图像传感器感测到对比度高的图像。此外，由于微透镜阵列将接触上表面的手指的指纹成像于图像传感器上，但不会将电极结构成像于图像传感器上，因此可以有效抑制图像传感器所感测到的指纹图像的网纹干扰。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种指纹感测模块，其特征在于，适于配置于显示面板的下方，且包括：
图像传感器，配置于所述显示面板的下方；
微透镜阵列，配置于所述图像传感器与所述显示面板之间，且包括排成阵列的多个微透镜；以及
环境光阻绝过滤器，配置于所述图像传感器与所述微透镜阵列之间，且具有多个光通道，每一光通道皆被遮光体所围绕而成，其中来自所述多个微透镜的光束分别通过所述多个光通道而传递至所述图像传感器，
其中所述显示面板具有受使用者的手指接触的上表面、朝向所述图像传感器的下表面及位于所述上表面与所述下表面之间的电极结构，所述微透镜阵列将接触所述上表面的手指的指纹成像于所述图像传感器上，但不会将所述电极结构成像于所述图像传感器上。
2.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，来自每一微透镜的光束通过一个对应的光通道而传递至所述图像传感器的多个对应的像素。
3.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述图像传感器为薄膜晶体管图像传感器。
4.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述遮光体为吸光体。
5.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述环境光阻绝过滤器为光纤光学板。
6.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述多个光通道分别为多个透光固体。
7.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述遮光体为固化的液态硅胶。
8.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述多个光通道分别为多个透光空间。
9.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述多个光通道的每一个呈圆柱形、方柱形、圆锥形或方锥形。
10.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述电极结构位于每一微透镜靠近所述显示面板的主点与靠近所述显示面板的焦点之间，且每一微透镜靠近所述显示面板的焦点位于所述上表面与所述微透镜之间。
11.一种电子装置，其特征在于，包括：
显示面板；以及
指纹感测模块，配置于显示面板的下方，且包括：
图像传感器，配置于所述显示面板的下方；
微透镜阵列，配置于所述图像传感器与所述显示面板之间，且包括排成阵列的多个微透镜；以及
环境光阻绝过滤器，配置于所述图像传感器与所述微透镜阵列之间，且具有多个光通道，每一光通道皆被遮光体所围绕而成，其中来自所述多个微透镜的光束分别通过所述多个光通道而传递至所述图像传感器，
其中所述显示面板具有受使用者的手指接触的上表面、朝向所述图像传感器的下表面及位于所述上表面与所述下表面之间的电极结构，所述微透镜阵列将接触所述上表面的手指的指纹成像于所述图像传感器上，但不会将所述电极结构成像于所述图像传感器上。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，来自每一微透镜的光束通过一个对应的光通道而传递至所述图像传感器的多个对应的像素。
13.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述图像传感器为薄膜晶体管图像传感器。
14.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述遮光体为吸光体。
15.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述环境光阻绝过滤器为光纤光学板。
16.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述多个光通道分别为多个透光固体。
17.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述遮光体为固化的液态硅胶。
18.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述多个光通道分别为多个透光空间。
19.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述多个光通道的每一个呈圆柱形、方柱形、圆锥形或方锥形。
20.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述电极结构位于每一微透镜靠近所述显示面板的主点与靠近所述显示面板的焦点之间，且每一微透镜靠近所述显示面板的焦点位于所述上表面与所述微透镜之间。
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