CN108537097A - 指纹成像模组和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种指纹成像模组和电子设备，所述指纹成像模组包括：光源，用于产生入射光；发光层，用于透射所述入射光，并存储部分所述入射光的光能，还用于根据所储存的光能产生指示光；感测面，经所述发光层透射的入射光在所述感测面形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器，用于采集所述反射光以获得指纹图像。本发明技术方案在不进行指纹感测时，所述发光层能够使所述指纹成像模组发光；所以在暗光条件下，所述指示光能够起到指示作用，实现指示所述指纹成像模组位置的功能，有利于改善用户体现。

Description

指纹成像模组和电子设备
技术领域
本发明涉及指纹成像领域，特别涉及一种指纹成像模组和电子设备。
背景技术
指纹识别技术通过指纹成像模组采集到人体的指纹图像，然后与指纹识别***里已有指纹成像信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如：公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁***，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。
指纹识别技术中所采用成像模组的成像方式有光学式、电容式、超声波式等多种技术。其中一种是通过光学成像模组采集人体的指纹图像。光学式指纹成像模组的工作原理：人的手指按压在光学式指纹成像模组的保护盖板上时，光源发出的光形成入射光；入射光透过图像传感器(Sensor)和保护盖板后到投射到保护盖板与手指的界面，在手指和保护盖板相接触的位置处发生反射和折射；通过图像传感器采集所述反射光，将所述反射光的光信号转换为电信号，处理后即可得到手指的指纹图像。
但是，现有的指纹成像模组在不进行指纹感测时并不发光，从而在暗光环境中容易出现难以找到模组位置的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种指纹成像模组和电子设备，以使指纹成像模组发光而显示模组位置。
为解决上述问题，本发明提供一种指纹成像模组，包括：
光源，用于产生入射光；发光层，用于透射所述入射光，并存储部分所述入射光的光能，根据所储存的光能产生指示光；感测面，经所述发光层透射的入射光在所述感测面形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器，用于采集所述反射光以获得指纹图像。
可选的，所述发光层的材料为长余辉发光材料，所述指示光为可见光。
可选的，所述发光层的材料为稀土长余辉荧光材料。
可选的，所述发光层的厚度小于或等于100μm。
可选的，所述图像传感器包括：基板，所述基板具有朝向所述光源的第一面；所述发光层位于所述基板的第一面上。
可选的，所述基板的材料为玻璃。
可选的，所述指纹成像模组还包括：上盖板，位于图像传感器上，具有朝向所述图像传感器的第二面；所述发光层位于所述上盖板的第二面上。
可选的，所述上盖板的材料为玻璃。
可选的，形成所述发光层的工艺为喷涂或丝网印刷。
可选的，所述光源包括发光二极管。
可选的，所述发光层在所述感测面上投影的形状为方形、圆形或三角形。
可选的，所述图像传感器采集所述反射光并将所述反射光的光信号转换为电信号，并结合所述发光层在所述感测面上投影的形状，获得所述指纹图像。
相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：本发明的指纹成像模组。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
所述发光层能够透射所述入射光，并在所述入射光透射过程中，存储所述入射光的部分光能；所述发光层还能够根据所存储的光能产生指示光；因此，在不进行指纹感测时，所述发光层能够使所述指纹成像模组发光；所以在暗光条件下，所述指示光能够起到指示作用，实现指示所述指纹成像模组位置的功能，有利于改善用户体现。
本发明可选方案中，所述发光层的材料为光致发光材料，具体的，所述发光层的材料可以为长余辉发光材料。所以每一次在进行指纹感测时，所述发光层均能够在存储所述入射光的部分光能，而且长余辉发光材料能够缓慢释放所存储的光能，所以长余辉发光材料能够实现长时间发光，且无需外加电源，有利于所述指纹成像模组能耗的降低。
附图说明
图1是一种指纹成像模组的剖面结构示意图；
图2是本发明指纹成像模组一实施例的俯视结构示意图；
图3是图2所示指纹成像模组实施例中沿AA线的剖面结构示意图；
图4是图3所示指纹成像模组实施例在指纹感测时的光路示意图；
图5是本发明指纹成像模组另一实施例的剖面结构示意图；
图6是图5所示指纹成像模组实施例中沿B方向的俯视结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有的指纹成像模组在暗光环境中容易出现难以找到模组位置的问题。现结合一种指纹成像模组的结构分析其在暗光环境中难以定位的原因：
光学式指纹成像模组主要包括：保护盖板、光学传感器、集成芯片(IC)、柔性电路板(FPC)和柔性电路板上的电子器件(包括光源LED)、导光板、上保护壳体以及下保护壳体等主要部件。其中光学传感器是利用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)、低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)或氧化物半导体薄膜晶体管(OS TFT)等半导体工艺技术，在玻璃基板上制作的；之后经过切割、点胶、粘接等过程实现封装。
参考图1，示出了一种指纹成像模组的剖面结构示意图。
如图1所示，所述指纹成像模组为超薄型光学式指纹成像模组。所述指纹成像模组是通过光电转换原理实现指纹成像的，包括：光源11、位于所述光源11上的光学面阵传感器12以及位于所述光学面阵传感器12上的感测面13。
在采集指纹时，手指10按压于感测面13上；光源11产生的入射光投射至感测面13上，在手指10与所述感测面13接触的位置处发生反射和折射，所形成的反射光投射至光学面阵传感器12上；光学面阵传感器12采集所述反射光，并进行光电转换和信号处理，实现指纹图像的采集。
所述指纹成像模组集成于移动终端设备时，由于移动终端电池容量有限，为了降低所述指纹成像模组的能耗，延长待机时间，所述光源11仅仅在进行指纹感测时才产生入射光；而在未采集指纹时，所述光源11并不产生入射光，也就是说，所述指纹成像模组在待机状态时是不发光的。所以当所述移动终端位于暗光环境中时，所述指纹成像模组的位置很难确定，造成难以找到模组位置的问题。
为解决所述技术问题，本发明提供一种指纹成像模组，使所述指纹成像模组在不进行指纹感测时发出指示光，从而改善在暗光条件下难以找到模组位置的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图2和图3，示出了本发明指纹成像模组一实施例的结构示意图，其中图2示出了所述指纹成像模组实施例的俯视结构示意图；图3是图2所示实施例中沿AA线的剖面结构示意图。
所述指纹成像模组包括：
光源110，用于产生入射光；发光层120，用于透射所述入射光，并存储部分所述入射光的光能，根据所储存的光能产生指示光；感测面140，经所述发光层120透射的入射光在所述感测面130形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器130，用于采集所述反射光以获得指纹图像。
所述发光层120能够在透射所述入射光的过程中，存储所述入射光的部分光能，并根据所存储的光能产生指示光。所以所述指纹成像模组在不进行指纹感测时，所述发光层120所产生的指示光能够起到指示作用，实现显示所述指纹成像模组位置的作用，有利于改善集成所述指纹成像模组的电子设备的用户体现。
下面结合附图详细说明本发明指纹成像模组的技术方案。
结合参考图4，示出了图3所示指纹成像模组实施例在指纹感测时的光路示意图。
所述光源110用于产生入射光111。
本实施例中，所述光源110为面光源，包括发光二极管(图中未示出)和位于所述发光二极管一侧的导光板(图中未示出)。所述发光二极管用于形成初始光；所述发光二极管所产生的初始光投射进入所述导光板，经所述导光板反射形成光强分布更均匀的入射光111。将所述光源110设置为面光源的做法，能够有效的提高所述入射光111的均匀性，能够有效减小入射光111的入射角度，有利于提高所获的指纹图像的质量。
本发明其他实施例中，所述光源也可以为线光源或点光源等其他形式的光源。例如，所述光源可以为单个发光二极管。
所述光源110所产生的入射光111可以为可见光，也可以为不可见光。具体的，所述入射光111可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光等颜色。
所述发光层120位于所述入射光111的光路上，用于透射所述入射光111，在所述入射光111透射过程中，存储所述入射光111的部分光能；还用于根据所存储的光能，产生指示光121。
由于所述发光层120是根据所存储的光能而产生指示光121的，因此如图3所示，在未进行指纹感测时，所述发光层120也能够产生指示光121，从而实现所述指纹成像模组的发光，以显示模组位置。
具体的，所述发光层120的材料为长余辉发光材料。所述长余辉发光材料又称夜光材料。长余辉发光材料能够在光源激发下，发出可见光，并将所获得的部分光能储存起来；而且在激发停止后，长余辉发光材料还可以以光的形式将所存储的光能缓慢释放出来。因此，所述发光层120所产生的指示光121为可见光。
将所述发光层120的材料设置为长余辉发光材料的做法，能够使所述发光层120在所述入射光111的激发下即可产生所述指示光121，从而可以降低所述发光层120产生指示光121的能耗，有利于降低所述指纹成像模组的能耗。
本实施例中，所述发光层120的材料为稀土长余辉荧光材料。稀土长余辉荧光材料是在铝酸盐荧光材料的基础上掺杂稀土元素铕(Eu)和镝(Dy)，稀土长余辉荧光材料的余晖时间可以长达12个小时以上，所以将所述发光层120的材料设置为稀土长余辉荧光材料，能够使所述指纹成像模组在整个晚上(约为12小时)持续发光，从而能够有效提高所述指纹成像模组的用户体验。
具体的，所述稀土长余辉材料为SrAl2O4:Eu,Dy、CaAl2O4:Eu,Nd、Sr4Al14O25:Eu,Dy、Sr2MgSi2O7:Eu,Dy或Ca2MgSi2O7:Eu,Dy。需要说明的是，本实施例中，对所述稀土长余辉材料的具体成分仅为示例，本发明其他实施例中，所述发光层的材料可以为硫化钙长余辉发光材料，或者为其他长余辉荧光材料。
所述发光层120可以通过喷涂或丝网印刷的方式进行形成。
需要说明的是，所述发光层120的厚度不宜太大也不宜太小。
所述发光层120的厚度如果太大，则所述入射光111透射所述发光层120的光路过长，被所述发光层120存储的入射光111光能过大，会造成透射所述发光层120的入射光111的光强过小，可能会影响所述指纹图像的获取，而且所述发光层120厚度过大也不利于所述指纹成像模组体积的减小，不利于集成度的提高；所述发光层120的厚度如果太小，则所述入射光111透射所述发光层120的光路过短，所述发光层120存储的入射光111光能过少，不利于所述发光层120余辉时间的延长，不利于所述发光层120持续产生所述指示光121。所以本实施例中，所述发光层120的厚度小于或等于100μm。
具体的，所述发光层120的常用厚度为20μm，从而使所述发光层120能够有较好的发光效果，并且降低所述发光层120对入射光111的影响；在兼顾发光效果的同时，获得高质量的指纹图像。
所述感测面140用于接受触摸。如图4所示，在进行指纹感测时，透射所述发光层120的入射光111投射至所述感测面130上，发生反射和折射，形成携带有指纹信息的反射光142。
具体的，本实施例中，所述指纹成像模组还包括起保护作用的上盖板141，所述感测面140为所述上盖板141背向所述发光层120的表面。具体的，所述上盖板141的材料可以为玻璃。
所述图像传感器130用于采集所述反射光142，并将所述反射光142的光信号转换为电信号，从而获得所述指纹图像。
本实施例中，所述指纹成像模组为超薄型指纹成像模组，所述图像传感器130位于所述感测面140和所述光源110之间；所述发光层120位于所述图像传感器130和所述光源110之间。所以如图4所示，所述入射光111在透射所述发光层120之后，再透射所述图像传感器130，继而投射至所述感测面140上。
具体的，所述图像传感器130为面阵图像传感器，包括：基板131，所述基板131具有朝向所述光源110的第一面；所述发光层120位于所述基板131的第一面上。
所述基板131用于为所述图像传感器130的形成提供工艺基础和操作平台。所述基板131的材料可以为玻璃。本发明其他实施例中，所述基板的材料还可以为其他透光材料。
需要说明的是，本实施例中，所述基板132还包括：与所述第一面相背的操作面，所述图像传感器130还包括：位于所述基板131操作面上的感光层132以及覆盖所述感光层132的封装层133。
所述感光层132内具有感光器件，用于采集光信号并将光信号转换为电信号；其中，所述感光器件可以为感光二极管。
所述封装层133覆盖所述感光器件，从而实现所述感光器件与外部环境的隔离，有利于提高所述感光器件的稳定性，有利于提高所述指纹成像模组的稳定性。所述封装层133的材料可以为二氧化硅或氮化硅等材料。
在形成所述指纹成像模组的过程中，先在所述基板131的操作面上依次形成所述感光层132和封装层133；之后，将形成有感光层132和所述封装层133的基板131反转，在所述基板131的第一面上通过丝网印刷或喷涂的方式形成所述发光层120；之后再进行光源110以及上盖板141的装配。
在所述图像传感器130的形成工艺过程中实现所述发光层120的形成，无需对现有产线进行较大改动即可完成生产制造，无需增加额外的工艺和成本，从而能够控制形成所述发光层120、形成所述指纹成像模组的成本。
继续参考图2，所述发光层120在所述感测面140上的投影为圆形。所以在未进行指纹感测时，所述发光层120所产生指示光在所述感测面140上显示圆形图案。本发明其他实施例中，所述发光层在所述感测面上投影的形状还可以为方形或三角形等其他规则或不规则的形状。
所以通过改变所述发光层120的形状，控制所述发光层120在所述感测面140上投影的形状，从而实现在所述感测面140上显示图案的功能。例如，当所述发光层120的形状为某种徽标或者商标(logo)的形状时，所述指示光在所述感测面140上能够实现徽标或商标的显示，从而有利于提高所述指纹成像模组的美观度。
参考图5和图6，示出了本发明指纹成像模组另一实施例的结构示意图。其中图5是所述指纹成像模组实施例的剖面结构示意图，图6是图5所示实施例中沿B方向的俯视结构示意图。
本实施例与前述实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述发光层220位于所述感测面240和所述图像传感器230之间。
本实施例中，所述指纹成像模组还包括上盖板241，位于图像传感器230上，具有朝向所述图像传感器230的第二面；所述发光层220位于所述上盖板241的第二面上。
所述上盖板241用于隔离所述图像传感器230与外部环境，从而防止所述图像传感器230被刮伤，起到保护作用。具体的，所述上盖板241的材料可以为玻璃。本发明其他实施例中，所述上盖板的材料还可以为蓝宝石等其他透光材料。
所以所述入射光211在透射所述图像传感器230之后，投射至所述发光层220上；在透射所述发光层220的过程中，所述入射光211的部分光能被所述发光层220吸收并存储；透射所述发光层220的入射光211投射至所述感测面240上，在所述感测面240上形成反射光242。
所述发光层220在存储所述入射光211的部分光能的同时，根据所存储的光能产能所述指示光221，以实现所述指纹成像模组的发光，起到标示模组位置的作用。
如图6所示，本实施例中，所述发光层220在所述感测面240上的投影为“T”字形，因此所述指示光221能够在所述感测面240上显示“T”字形图案。本发明其他实施例中，所述发光层还可以为其他规则或不规则的形成，从而使所述指示光在所述感测面上呈现与之相对应的图案，有利于提高所述指纹成像模组的美观度。
需要说明的是，本实施例中，所述图像传感器230不仅用于采集所述反射光242，将所述反射光242的光信号转换为电信号；所述图像传感器230内还存储有所述发光层220在所述感测面240上投影形状的数据，所以所述图像传感器230还用于根据所述电信号，并结合所述发光层220在所述感测面240上投影的形状，获得所述指纹图像。
具体的，由于所述发光层220能够存储所述入射光的部分光能，因此透射所述发光层220的入射光投射至所述感测面240的光强与未透射所述发光层220的入射光投射至所述感测面240的光强并不一样，也就是说，所述发光层220的存在，会使影响所述入射光211投射至所述感测面240上光强的均匀度；特别是本实施例中，部分反射光242也会透射所述发光层220，所述发光层220还会存储部分反射光的光强，所以所述发光层220的存在会影响所形成反射光242的光强分布。但是由于发光层220的形状为已知规则形状，因此所述图像传感器230在将反射光光信号转换为电信号之后，可以结合所述发光层220在所述感测面240上投影，而形成指纹图像，从而校准所述发光层220对入射光211和反射光242的影响。这种做法能够有效的减小所述发光层220对指纹图像质量的影响，有利于获得高质量的指纹图像。
相应的，本发明还提供一种电子设备，包括本发明指纹成像。
所述指纹成像模组用于采集指纹图像。所述指纹成像模组为本发明指纹成像模组，具体技术方案参考前述指纹成像模组的具体实施例，本发明在此不再赘述。所述电子设备根据所述指纹成像模组所获得指纹图像，进行指纹识别。
在进行指纹感测时，所述发光层能够存储入射光的部分光能，并根据所存储光能产生指示光；在不进行指纹感测时，所述发光层依旧能够产生指示光，从而使所述指纹成像模组发光。特别是在暗光条件下，所述指示光能够标示所述指纹成像模组的位置，从而有利于模组位置的确定，也有利于所述电子设备位置的确定，从而能够改善所述电子设备的用户体验。
而且所述指示光根据所述发光层的形状，能够在所述感测面上形成图案，所以所述发光层还能够用于在所述感测面上显示图案，从而有利于所述电子设备外观美观程度的改善。具体的，所述电子设备可以为手机或平板电脑。
综上，所述发光层能够透射所述入射光，并在所述入射光透射过程中，存储所述入射光的部分光能；所述发光层还能够根据所存储的光能产生指示光；因此，在不进行指纹感测时，所述发光层能够使所述指纹成像模组发光；所以在暗光条件下，所述指示光能够起到指示作用，实现指示所述指纹成像模组位置的功能，有利于改善用户体现。而且，本发明可选方案中，所述发光层的材料为光致发光材料，具体的，所述发光层的材料可以为长余辉发光材料。所以每一次在进行指纹感测时，所述发光层均能够在存储所述入射光的部分光能，而且长余辉发光材料能够缓慢释放所存储的光能，所以长余辉发光材料能够实现长时间发光，且无需外加电源，有利于所述指纹成像模组能耗的降低。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种指纹成像模组，其特征在于，包括：
光源，用于产生入射光；
发光层，用于透射所述入射光，并存储部分所述入射光的光能，根据所储存的光能产生指示光；
感测面，经所述发光层透射的入射光在所述感测面形成携带有指纹信息的反射光；
图像传感器，用于采集所述反射光以获得指纹图像。
2.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述发光层的材料为长余辉发光材料。
3.如权利要求2所述的指纹成像模组，其特征在于，所述发光层的材料为稀土长余辉荧光材料。
4.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述发光层的厚度小于或等于100μm。
5.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述图像传感器包括：
基板，所述基板具有朝向所述光源的第一面；
所述发光层位于所述基板的第一面上。
6.如权利要求5所述的指纹成像模组，其特征在于，所述基板的材料为玻璃。
7.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述指纹成像模组还包括：上盖板，位于图像传感器上，具有朝向所述图像传感器的第二面；
所述发光层位于所述上盖板的第二面上。
8.如权利要求7所述的指纹成像模组，其特征在于，所述上盖板的材料为玻璃。
9.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，形成所述发光层的工艺为喷涂或丝网印刷。
10.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
11.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述发光层在所述感测面上投影的形状为方形、圆形或三角形。
12.如权利要求1所述的指纹成像模组，其特征在于，所述图像传感器采集所述反射光并将所述反射光的光信号转换为电信号，并结合所述发光层在所述感测面上投影的形状，获得所述指纹图像。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至权利要求12任意一项权利要求所述的指纹成像模组。
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