CN213184287U - 光学指纹器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学指纹器件，包括相对设置的若干微透镜和像素单元，通过在微透镜所在平面上方设置至少一层挡光层，减少了大角度入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，降低了大角度杂散光进入像素单元带来的噪声影响，提高了成像质量，改善了指纹识别效果。

Description

光学指纹器件

技术领域

本实用新型涉及一种光学指纹器件。

背景技术

目前的指纹识别方案有光学技术，硅技术（电容式/射频式），超声波技术等。其中，光学指纹识别技术是利用图像传感器对指纹进行成像，已被广泛应用于便携式电子装置中。

传统的光学指纹识别系统基本都是利用光的全反射原理，光源发出的光线照到压有指纹的透光层（例如有机、无机玻璃）外表，反射光线由图像传感器去取得，反射光的量依赖于压在玻璃外表的指纹脊和谷的深度，以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的中央后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到图像传感器，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃接触面吸收或者漫反射到别的中央，这样就在图像传感器上构成了指纹的图像。

而采用OLED（有机发光二极管）显示屏的屏下光学指纹系统的成像原理有所不同。OLED显示屏发出的光线照射到与显示屏直接接触或在显示屏附近的手指指纹后又返回到显示屏中，由于指纹谷脊与显示屏之间的距离不同，返回的光线中携带的信息可以包括指纹谷脊的空间图案和位置等，这些光线被位于显示屏下方的图像传感器的像素单元接收，从而形成包含指纹谷脊信息的图像。

现有技术的光学指纹器件通常包括相对设置的若干微透镜和像素单元，相邻的微透镜之间以及微透镜与像素单元之间设置有挡光层，以避免光线进入相邻像素单元的光电二极管中，造成像素单元之间的信号串扰，进而影响指纹识别效果。

然而，现有技术的光学指纹器件中的挡光层通常只能阻挡较小角度的入射光进入相邻像素单元，当入射光角度较大时，挡光层的阻挡效果有限，无法避免大角度的入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，并且大角度的杂散光也容易进入像素单元的光电二极管中，从而产生噪声，降低成像质量，因此，如何提高系统信噪比直接影响指纹识别效果，尤其是干手指的指纹识别效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学指纹器件，减少大角度入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，降低大角度杂散光进入像素单元带来的噪声影响，提高成像质量，改善指纹识别效果。

基于以上考虑，本实用新型提供一种光学指纹器件，包括：相对设置的若干微透镜和像素单元；所述微透镜所在平面上方至少有一层挡光层。

优选的，所述微透镜之间设置有支撑结构，所述支撑结构上方设置有至少一层透光层，所述透光层表面或多层透光层之间设置有挡光层。

优选的，最下方的一层透光层与所述支撑结构粘合。

优选的，所述微透镜所在平面下方至少有一层挡光层。

优选的，所述透光层表面或多层透光层之间设置有红外截止滤光膜。

优选的，所述红外截止滤光膜上方设置有至少一层挡光层。

优选的，所述微透镜所在平面下方至少有一层透光层，所述透光层表面或多层透光层之间设置有红外截止滤光膜。

优选的，所述像素单元的周围设置有焊盘，通过切割去除透光层的方式，暴露出所述焊盘。

优选的，所述像素单元表面设置有内透镜。

优选的，所述挡光层形成的用于光线通过的开口由上至下逐渐减小。

优选的，所述透光层包括玻璃，有机干膜或者透光胶。

优选的，靠近微透镜的透光层的折射率小于远离微透镜的透光层的折射率以及微透镜的折射率。

优选的，每个微透镜对应一个或多个像素单元。

本实用新型的光学指纹器件，包括相对设置的若干微透镜和像素单元，通过在微透镜所在平面上方设置至少一层挡光层，减少了大角度入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，降低了大角度杂散光进入像素单元带来的噪声影响，提高了成像质量，改善了指纹识别效果。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为根据本实用新型一个实施例的光学指纹器件的结构示意图；

图2为根据本实用新型另一实施例的光学指纹器件的结构示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提供一种光学指纹器件，包括相对设置的若干微透镜和像素单元，通过在微透镜所在平面上方设置至少一层挡光层，减少了大角度入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，降低了大角度杂散光进入像素单元带来的噪声影响，提高了成像质量，改善了指纹识别效果。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

图1示出本实用新型的光学指纹器件的一个优选实施例，该光学指纹器件包括设置于半导体衬底100中的若干像素单元101，其中每个像素单元101包括光电二极管104、金属互连层103、内透镜102。在未示出的其他实施例中，光学指纹器件也可以包括不具有内透镜的像素单元。此外，该光学指纹器件还包括与所述像素单元101相对设置的若干微透镜105。具体的，每个微透镜105可以对应一个或多个像素单元101。

与现有技术不同的是，本实用新型的光学指纹器件中，在微透镜105所在平面上方设置至少一层挡光层106，用于减少大角度入射光进入相邻像素单元101造成的信号串扰，降低大角度杂散光进入像素单元101带来的噪声影响，从而提高成像质量，改善指纹识别效果。

具体的，所述微透镜105之间设置有支撑结构107，所述支撑结构107上方设置有至少一层透光层108，在此示出为三层透光层108，其中最下方的一层透光层108通过粘合的方式与支撑结构107结合，其他透光层108可以通过粘合或涂覆的方式形成。优选的，靠近微透镜105的透光层108的折射率小于远离微透镜105的透光层108的折射率以及微透镜105的折射率，以便实现对入射光更好的汇聚效果。透光层108的材质可以为玻璃，有机干膜或者透光胶。支撑结构107的材质可以与透光层108的材质相同，或者不同。

于所述透光层108表面或多层透光层108之间设置挡光层106，由于挡光层106设置于微透镜105所在平面上方，可以有效减少大角度入射光进入相邻像素单元101造成的信号串扰，降低大角度杂散光进入像素单元101带来的噪声影响，从而大大提高了成像质量，改善了指纹识别效果。

优选的，所述透光层108表面或多层透光层108之间还设置有红外截止滤光膜110，在此示出为两层红外截止滤光膜110，以减少入射光中的红外光进入像素单元造成噪声串扰和图像失真。优选的，所述红外截止滤光膜110上方设置有至少一层挡光层106。

此外，所述微透镜105所在平面下方至少有一层透光层109，在此示出为三层透光层109。同样的，透光层109的材质可以为玻璃，有机干膜或者透光胶。所述透光层109表面或多层透光层109之间还设置有至少一层红外截止滤光膜112，在此示出为一层红外截止滤光膜112，以便进一步提高对于入射光中的红外光的过滤效果。所述透光层109表面或多层透光层109之间还设置有至少一层挡光层111，也就是说，所述微透镜105所在平面下方设置有至少一层挡光层111，在此示出为两层挡光层111，以便进一步提高对大角度入射光和杂散光的阻挡效果。

在本实施中，设置于微透镜105所在平面上方的挡光层106形成的用于光线通过的开口尺寸大体相同，设置于微透镜105所在平面下方的挡光层111形成的用于光线通过的开口尺寸由上至下逐渐减小。在未示出的其他实施例中，设置于微透镜105所在平面上方的挡光层106形成的用于光线通过的开口尺寸也可以由上至下逐渐减小，以起到更好的阻挡大角度入射光和杂散光的作用。

此外，本实用新型的光学指纹器件中，还可以在像素单元101的周围设置有焊盘（未示出），在光学指纹器件的形成过程中，可以通过机械切割或者激光切割去除透光层109的方式，暴露出所述焊盘，以便通过所述焊盘与外部电路进行电学连接。

本领域技术人员可以理解，位于微透镜105所在平面上方的透光层108、挡光层106、红外截止滤光膜110以及位于微透镜105所在平面下方的透光层109、挡光层111、红外截止滤光膜112的数量和位置均可根据实际需要进行选择，例如，图2示出另外一种优选实施例。

此外，在图2所示的优选实施例中，最接近像素单元101的一层透光层109可以仅覆盖像素单元101之间的区域，而不覆盖像素单元101所在区域，也就是说，最接近像素单元101的一层透光层109也可以如同微透镜105之间的支撑结构107一样，起到支撑上层结构的作用。

综上所述，本实用新型的光学指纹器件，包括相对设置的若干微透镜和像素单元，通过在微透镜所在平面上方设置至少一层挡光层，减少了大角度入射光进入相邻像素单元造成的信号串扰，降低了大角度杂散光进入像素单元带来的噪声影响，提高了成像质量，改善了指纹识别效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (12)

1.一种光学指纹器件，其特征在于，包括：

相对设置的若干微透镜和像素单元；

所述微透镜所在平面上方至少有一层挡光层；

所述微透镜之间设置有支撑结构，所述支撑结构上方设置有至少一层透光层，所述透光层表面或多层透光层之间设置有挡光层。

2.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，最下方的一层透光层与所述支撑结构粘合。

3.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，所述微透镜所在平面下方至少有一层挡光层。

4.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，所述透光层表面或多层透光层之间设置有红外截止滤光膜。

5.如权利要求4所述的光学指纹器件，其特征在于，所述红外截止滤光膜上方设置有至少一层挡光层。

6.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，所述微透镜所在平面下方至少有一层透光层，所述透光层表面或多层透光层之间设置有红外截止滤光膜。

7.如权利要求6所述的光学指纹器件，其特征在于，所述像素单元的周围设置有焊盘，通过切割去除透光层的方式，暴露出所述焊盘。

8.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，所述像素单元表面设置有内透镜。

9.如权利要求1或3所述的光学指纹器件，其特征在于，所述挡光层形成的用于光线通过的开口由上至下逐渐减小。

10.如权利要求1或6所述的光学指纹器件，其特征在于，所述透光层包括玻璃，有机干膜或者透光胶。

11.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，靠近微透镜的透光层的折射率小于远离微透镜的透光层的折射率以及微透镜的折射率。

12.如权利要求1所述的光学指纹器件，其特征在于，每个微透镜对应一个或多个像素单元。

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