CN111414830A - 指纹检测装置、触控面板和电子设备 - Google Patents

指纹检测装置、触控面板和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种指纹检测装置、触控面板和电子设备，目的是降低指纹检测装置的厚度。本发明公开了一种：指纹检测装置，包括：包括用于向手指发射光线的发光层和用于对手指指纹谷脊检测的指纹传感层，所述指纹传感层位于所述发光层下方，还包括：超表面层，所述超表面层位于所述发光层和所述指纹传感层之间，所述超表面层具有亚波长结构，所述发光层将光线发射至手指处，所述超表面层接收反射的手指指纹谷脊并在所述指纹传感层进行指纹成像，所述指纹传感层对所述指纹成像进行检测。从而本发明通过采用超表面层作为指纹成像的主体，能够大幅度降低指纹检测装置的厚度。

Description

指纹检测装置、触控面板和电子设备
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种指纹检测装置、触控面板和电子设备。
背景技术
近年来，随着技术的高速发展，具有生物识别功能的移动产品逐渐进入人们的生活工作中，指纹技术凭借着其唯一身份特性，备受人们重视，指纹识别技术已经在移动产品中进行了应用。
在现有技术中，OLED屏下指纹结构大部分采用光纤成像方案，但由于光纤厚度较厚，很难达到客户的需求。
因此，如何降低OLED屏下指纹结构的厚度成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种指纹检测装置、触控面板和电子设备，主要目的降低指纹检测装置的厚度。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种指纹检测装置，包括用于向手指发射光线的发光层和用于对手指指纹谷脊检测的指纹传感层，所述指纹传感层位于所述发光层下方，还包括：
超表面层，所述超表面层位于所述发光层和所述指纹传感层之间，所述超表面层具有亚波长结构，所述发光层将光线发射至手指处，所述超表面层接收反射的手指指纹谷脊并在所述指纹传感层进行指纹成像，所述指纹传感层对所述指纹成像进行检测。
在该技术方案中，所述超表面层包括：
光栅层，所述光栅层由金属栅格组成；
基底层，所述基底层设置在所述光栅层下方。
在该技术方案中，所述基底层为有机膜材。
在该技术方案中，所述基底层为硅片。
在该技术方案中，还包括：
第一遮光层，所述第一遮光层设置在所述基底层上，且所述金属栅格位于所述基底层上方的中间区域，所述第一遮光层位于所述金属栅格的两侧。
在该技术方案中，所述指纹传感层包括：
多个指纹传感器，每个所述指纹传感器包括一个光敏二极管和一个薄膜晶体管开关；
指纹传感基材，所述指纹传感基材设置在所述多个指纹传感器下方。
在该技术方案中，还包括：
第二遮光层，所述第二遮光层设置在所述基底层下方，并与所述第一遮光层对应；
滤光层，所述滤光层设置在所述指纹传感层靠近所述超表面层的一侧。
在该技术方案中，还包括：
OLED基底层，所述OLED基底层层叠设置在所述发光层靠近所述超表面层的一侧；
封装层，所述封装层层叠设置在所述发光层远离所述超表面层的一侧；
圆偏光片，所述圆偏光片层叠设置在所述封装层远离所述发光层的一侧；
遮光镜头，所述遮光镜头层叠设置在所述圆偏光片远离所述封装层的一侧，所述遮光镜头上按压所述指纹手指。
另一方面，本发明还提供一种触控面板，该触控面板包括如前所述的指纹检测装置。
再一方面，本发明还提供一种电子设备，该电子设备包括如前所述的指触控面板。
本发明提供的一种指纹检测装置、触控面板和电子设备，其中，指纹检测装置包括发光层、指纹传感层和超表面层，其中，超表面层设置在所述发光层下方，指纹传感层设置在超表面层下方，当手指按压在指纹检测装置上时，发光层向手指方向发射光线，光线在到达手指按压处后发生反射，从而将手指指纹谷脊反射至超表面层，超表面层具有亚波长结构，从而将手指指纹谷脊通过超表面层进行指纹成像，相较于现有技术中通过光纤作为对手指成像结构，光纤成像结构由连续曲面组成，受限于材料折射率、机械加工工艺等因素，其对于光波的调制能力通常也是连续的、范围受限的，通常通过光程的累积实现光的相位或者偏振的改变，该结构的厚度也较大，很难达到光纤和传感器的厚度小于0.3mm的客户规格，本发明通过将超表面层作为指纹成像结构，超表面层具有亚波长结构，可以打破折射光学中的光程限制，实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，并且可以将这些结构集成在平面，实现平面化的复杂功能，从而大幅降低器件厚度，从而本发明通过采用超表面层作为指纹成像的主体，能够大幅度降低指纹检测装置的厚度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明提供的一种指纹检测装置的结构示意图；
图2为本发明提供的另一种指纹检测装置的结构示意图；
图3为本发明提供的一种指纹传感器的结构示意图；
图4为本发明提供的一种指纹传感器与第一遮光层的示意图；
本发明附图标号如下：
指纹检测装置1，发光层12，指纹传感层14，指纹传感器142，指纹传感基材144，光敏二极管146，薄膜晶体管开148，超表面层16，金属栅格162，基底层164，第一遮光层18，第二遮光层20，滤光层22，OLED基底层24，封装层26，圆偏光片28，遮光镜头30，光学胶层32。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的指纹检测装置、触控面板和电子设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种指纹检测装置1，包括用于向手指发射光线的发光层12和用于对手指指纹谷脊检测的指纹传感层14，所述指纹传感层14位于所述发光层12下方，还包括：
超表面层16，所述超表面层16位于所述发光层12和所述指纹传感层14之间，所述超表面层16具有亚波长结构，所述发光层12将光线发射至手指处后，所述超表面层16接收反射的手指指纹谷脊并在所述指纹传感层14进行指纹成像，手指指纹谷脊反射至所述超表面层16进行指纹成像，所述指纹传感层14对所述指纹成像进行检测。如图2和图3所示，在本发明实施例中，指纹检测装置1包括发光层12、指纹传感层14和超表面层16，其中，超表面层16设置在所述发光层12下方，指纹传感层14设置在超表面层16下方，当手指按压在指纹检测装置1上时，发光层12向手指方向发射光线，光线在到达手指按压处后发生反射，从而将手指指纹谷脊反射至超表面层16，超表面层16具有亚波长结构，从而将手指指纹谷脊通过超表面层16进行指纹成像，相较于现有技术中通过光纤作为对手指成像结构，光纤成像结构由连续曲面组成，受限于材料折射率、机械加工工艺等因素，其对于光波的调制能力通常也是连续的、范围受限的，通常通过光程的累积实现光的相位或者偏振的改变，该结构的厚度也较大，很难达到光纤和传感器的厚度小于0.3mm的客户规格，本发明通过将超表面层16作为指纹成像结构，超表面层16具有亚波长结构，可以打破折射光学中的光程限制，实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，并且可以将这些结构集成在平面，实现平面化的复杂功能，从而大幅降低器件厚度，从而本发明通过采用超表面层16作为指纹成像的主体，能够大幅度降低指纹检测装置1的厚度。
且本发明通过采用超表面结构，相对于现有技术的光纤结构，降低了成本。
如图1和图2所示，下面结合附图和实施例对本发明进一步的详细说明。
在本发明实施例中，所述超表面层16包括：
光栅层，所述光栅层由金属栅格162组成；
基底层164，所述基底层164设置在所述光栅层下方。
在该实施例中，超表面层16包括光栅层和底基层，光栅层设置在基底层164上，光栅层具有亚波长结构，光栅层由金属栅格162组成，从而防止手指指纹谷脊在反射到光栅层上发生串扰。其中，光栅层由于具有具有亚波长结构，可以打破折射光学中的光程限制，实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，并且可以将这些结构集成在平面，实现平面化的复杂功能，即能够实现同透镜相同的功能，实现指纹成像，相对于小孔成像来说，本发明通过超表面层16的指纹成像增加了到达指纹传感层14的指纹光通量，可以降低指纹解锁时间，相比与准直结构来说，增加了光通量。
如图1所示，在本发明实施例中，所述基底层164为有机膜材。
在该实施例中，超表面层16包括光栅层和基底层164，光栅层由金属栅格162组成，基底层164为有机膜层，即金属栅格162设置在有机膜材上，基底层164采用较薄的有机膜材，厚度大概为10um，从而有机膜材的厚度较小，从而超表面层16的厚度可以做成在100um以内，大大降低了厚度，有利于超薄的超表面结构的形成。
如图图2所示，在本发明实施例中，所述基底层164为硅片。
在该实施例中，超表面层16包括光栅层和基底层164，光栅层由金属栅格162组成，基底层164为硅片，即金属栅格162设置在硅片上，将硅片打磨至nm到um量级。
如图1和图2所示，在本发明实施例中，还包括：
第一遮光层18，所述第一遮光层18设置在所述基底层164上，且所述金属栅格162位于所述基底层164上方的中间区域，所述第一遮光层18位于所述金属栅格162的两侧。
如图4所示，在该实施例中，在手指指纹谷脊向超表面层16反射时，由于超表面层16结构位于基底层164上方的中间位置，导致大角度的入射光无法通过超表面层16成像，或成像质量较差，从而本发明在基底层164上设置有第一遮光层18，第一遮光层18与金属栅格162位于同一平面，且设置在金属格栅的两侧，从而将大角度光进行遮挡，以避免照射到指纹传感器142上，阻挡超表面层16的成像角度，以避免影响超表面层16上的每个金属栅格162相邻成像单元的成像。
优选地，遮光层为光阑，光阑是指在光学***中对光束起着限制作用的实体。它可以是透镜的边缘、框架或特别设置的带孔屏。其作用可分两方面，限制光束或限制视场大小。
如图3所示，在本发明实施例中，所述指纹传感层14包括：
多个指纹传感器142，每个所述指纹传感器142包括一个光敏二极管146和一个薄膜晶体管148开关；
指纹传感基材144，所述指纹传感基材144设置在所述多个指纹传感器142下方。
在该实施例中，指纹传感层14包括多个指纹传感器142和指纹传感基材144，多个指纹传感器142设置在指纹传感基材144上，每个指纹传感器142包括一个光敏二极管146和一个薄膜晶体管148开关，当通过超表面层16对手指指纹谷脊进行指纹成像后，在进行指纹扫描时，每个指纹传感器142对对应位置的手指指纹成像进行扫描并检测，由于指纹谷脊间的差异，光源照射到手指上的会产生不同的反射，从而通过超表面层16对手指的指纹谷脊的成像也不同，从而到达光敏二极管146器件处的光强出现变化，产生不同的光电流差异，在控制薄膜晶体管148开关的控制下，依次读取出各个光敏二极管146器件的电流差异，即可实现对指纹的检测。
如图1和图2所示，在本发明实施例中，还包括：
第二遮光层20，所述第二遮光层20设置在所述基底层164下方，并与所述第一遮光层18对应；
滤光层22，所述滤光层22设置在所述指纹传感层14靠近所述超表面层16的一侧。
在该实施例中，指纹检测装置1还包括第二遮光层20，第二遮光层20设置在超表面层16的基底层164下方，从而防止光线在指纹传感器142与第一遮光层18之间发生多次反射造成串扰。
可选地，若第一遮光层18吸光效果好，则第二遮光层20可以不设置。
如图1和图2所示，在该实施例中，指纹检测装置1还包括还包括滤光层22，滤光层22设置在指纹传感层14靠近超表面层16的一侧，即在指纹传感层14与超表面层16之间设置滤光层22，滤光层22用于屏蔽环境光造成的杂光的影响。
优选地，滤光层22为涂覆在指纹传感层14上的滤光材料。
在本发明实施例中，还包括：
OLED基底层24，所述OLED基底层24层叠设置在所述发光层12靠近所述超表面层16的一侧；
封装层26，所述封装层26层叠设置在所述发光层12远离所述超表面层16的一侧；
圆偏光片28，所述圆偏光片28层叠设置在所述封装层26远离所述发光层12的一侧；
遮光镜头30，所述遮光镜头30层叠设置在所述圆偏光片28远离所述封装层26的一侧，所述遮光镜头30上按压所述手指。
如图1和图2所示，在该实施例中，指纹检测装置1还包括OLED基底层24、封装层26、圆偏光片28和遮光镜头30，其中，指纹检测装置1从上至下依次层叠设置有遮光镜头30、圆偏光片28、封装层26、发光层12、OLED基底层24、超表面层16、第二遮光层20、滤光层22和指纹传感层14，当用户的手指按压在遮光镜头30上时，发光层12向手指方向发出光线，光线在到达手指后发生反射，从而在超表面层16上进行指纹成像，位于超表面层16下方的指纹传感层14通过超表面层16上各个金属栅格162的指纹成像，超表面层16由于具有亚波长结构，可以打破折射光学中的光程限制，实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，并且可以将这些结构集成在平面，从而大幅降低器件厚度，实现平面化的复杂功能，从而超表面层16能够实现同透镜相同的功能，实现的指纹成像，位于超表面层16下方的指纹传感层14根据多个金属栅格162根据指纹成像对手指指纹进行检测，以实现指纹检测装置1对手指指纹的检测。
可选地，发光层12包括OLED像素电路及发光结构，且由于超表面材料对光波长范围有要求，光的波长在100nm以内，优选地，采用单色光OLED作为光源。
在该实施例中，在超表面层16靠近指纹传感层14设置有光学胶层32，用于将超表面层16与纹传感层进行固定，可选地，光学胶层32设置在第二遮光层20和滤光层22朝向超表面层16的一侧。
在该实施例中，在OLED基底层24朝向超表面层16的一侧也设置有光学胶层32，用于将OLED基底层24与超表面层16进行固定，厚度约为25um。
另一方面，本发明还提供了一种触控面板，包括如前所述的指纹检测装置，指纹检测装置设置在触控面板上，用户的手指按压触控面板上的指纹检测装置即可实现指纹的检测，该触控面板包括如前所述的指纹检测装置的全部技术特征，因此包括该指纹检测装置的全部有益技术效果，在此不再赘述。
本发明还提供了一种电子设备，包括如前所述的触控面板，该电子设备包括如前所述的触控面板的全部技术特征，因此包括该触控面板的全部有益技术效果，在此不再赘述。
本发明提供的一种指纹检测装置、触控面板和电子设备，其中，指纹检测装置包括发光层、指纹传感层和超表面层，其中，超表面层设置在所述发光层下方，指纹传感层设置在超表面层下方，当手指按压在指纹检测装置上时，发光层向手指方向发射光线，光线在到达手指按压处后发生反射，从而将手指指纹谷脊反射至超表面层，超表面层具有亚波长结构，从而将手指指纹谷脊通过超表面层进行指纹成像，相较于现有技术中通过光纤作为对手指成像结构，光纤成像结构由连续曲面组成，受限于材料折射率、机械加工工艺等因素，其对于光波的调制能力通常也是连续的、范围受限的，通常通过光程的累积实现光的相位或者偏振的改变，该结构的厚度也较大，很难达到光纤和传感器的厚度小于0.3mm的客户规格，本发明通过将超表面层作为指纹成像结构，超表面层具有亚波长结构，可以打破折射光学中的光程限制，实现相位、振幅、偏振等物理量的突变，并且可以将这些结构集成在平面，实现平面化的复杂功能，从而大幅降低器件厚度，从而本发明通过采用超表面层作为指纹成像的主体，能够大幅度降低指纹检测装置的厚度。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种指纹检测装置，包括用于向手指发射光线的发光层和用于对手指指纹谷脊检测的指纹传感层，所述指纹传感层位于所述发光层下方，其特征在于，还包括：
超表面层，所述超表面层位于所述发光层和所述指纹传感层之间，所述超表面层具有亚波长结构，所述发光层将光线发射至手指处，所述超表面层接收反射的手指指纹谷脊并在所述指纹传感层进行指纹成像，所述指纹传感层对所述指纹成像进行检测。
2.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述超表面层包括：
光栅层，所述光栅层由金属栅格组成；
基底层，所述基底层设置在所述光栅层下方。
3.根据权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于，
所述基底层为有机膜材。
4.根据权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于，
所述基底层为硅片。
5.根据权利要求2所述的指纹检测装置，其特征在于，还包括：
第一遮光层，所述第一遮光层设置在所述基底层上，且所述金属栅格位于所述基底层上方的中间区域，所述第一遮光层位于所述金属栅格的两侧。
6.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述指纹传感层包括：
多个指纹传感器，每个所述指纹传感器包括一个光敏二极管和一个薄膜晶体管开关；
指纹传感基材，所述指纹传感基材设置在所述多个指纹传感器下方。
7.根据权利要求5所述的指纹检测装置，其特征在于，还包括：
第二遮光层，所述第二遮光层设置在所述基底层下方，并与所述第一遮光层对应；
滤光层，所述滤光层设置在所述指纹传感层靠近所述超表面层的一侧。
8.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，还包括：
OLED基底层，所述OLED基底层层叠设置在所述发光层靠近所述超表面层的一侧；
封装层，所述封装层层叠设置在所述发光层远离所述超表面层的一侧；
圆偏光片，所述圆偏光片层叠设置在所述封装层远离所述发光层的一侧；
遮光镜头，所述遮光镜头层叠设置在所述圆偏光片远离所述封装层的一侧，所述遮光镜头上按压所述手指。
9.一种触控面板，包括如权利要求1至8中任一项所述的指纹检测装置。
10.一种电子设备，包括如权利要求9所述的触控面板。
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