CN210721511U - 指纹识别装置 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别装置，包括：触屏，包括感测面及发光单元，所述发光单元发出光线，所述光线经过所述感测面形成反射光并输出；凸透镜组，所述凸透镜组包括透光基板及设于透光基板上的多个凸透镜，各所述凸透镜接收所述反射光以进行会聚，形成会聚光束；粘结部，所述粘结部具有相对的第一面及第二面，所述第一面位于相邻所述凸透镜之间的透光基板上，所述第二面与所述触屏相接触。所述粘结部有助于提高所述凸透镜组与所述触屏间距的一致性，改善所述指纹识别装置的成像质量。

Description

指纹识别装置

技术领域

本实用新型涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别装置。

背景技术

指纹识别装置可实现指纹自动采集，广泛应用于考勤机、门禁、手机或者平板电脑等设备上。

按指纹成像原理，指纹识别装置可分为光学指纹识别装置、半导体电容识别装置、半导体热敏识别装置、半导体压感识别装置等。

其中，光学指纹识别装置主要是利用光的折射和反射原理，光源射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗不同，CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)光学器件相应会收集到不同明暗程度的图片信息，从而完成指纹的采集。

光学指纹识别装置具有较强的环境适应性及良好的稳定性，且生产成本低，因而光学指纹识别装置应用较为广泛。

但是，现有光学指纹识别装置的结构仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种指纹识别装置，有助于提高所述凸透镜组与所述触屏间距的一致性，改善所述指纹识别装置的成像质量。

为解决上述问题，本实用新型提供一种指纹识别装置，包括：触屏，包括感测面及发光单元，所述发光单元发出光线，所述光线经过所述感测面形成反射光并输出；凸透镜组，所述凸透镜组包括透光基板及设于透光基板上的多个凸透镜，各所述凸透镜接收所述反射光以进行会聚，形成会聚光束；粘结部，所述粘结部具有相对的第一面及第二面，所述第一面位于相邻所述凸透镜之间的透光基板上，所述第二面与所述触屏相接触。

可选的，所述粘结部呈具有多个开口的层状结构，所述凸透镜位于所述开口内。

可选的，沿平行于所述感测面方向，所述粘结部厚度相等。

可选的，所述开口宽度与所述开口深度的比例小于10。

可选的，所述粘结部包括多个分立的粘结单元，所述粘结单元呈柱状。

可选的，全部所述粘结单元的高度相等。

可选的，相邻所述粘结单元的间距与所述粘结单元高度的比值小于10。

可选的，所述粘结部的材料为BOPP、PE、PVC、PU或CR。

可选的，所述粘结部的颜色呈黑色。

可选的，所述第二面高于所述凸透镜顶部。

可选的，所述凸透镜朝向所述透光基板的投影呈圆形或者圆角正方形。

可选的，所述指纹识别装置还包括：准直部，所述准直部接收所述凸透镜组输出的会聚光束，进行准直，形成准直会聚光束；光学传感器，接收所述准直部输出的准直会聚光束，形成指纹图像。

可选的，所述准直部包括：第一准直器，所述第一准直器设于所述光学传感器上；第二准直器，所述第二准直器设于所述第一准直器上。

可选的，所述准直部还包括：红外截止层，所述红外截止层位于所述第一准直器与所述第二准直器之间。

可选的，所述第一准直器包括第一准直单元，其中，所述第一准直单元包括：第一透光板；第一遮光网板，所述第一遮光网板具有多个第一网孔，所述第一遮光网板位于所述第一透光板上，或者，所述第一透光板位于所述第一遮光网板上。

可选的，所述第一准直单元的数量为一个或者多个。

可选的，当所述第一准直单元的数量为多个时，多个所述第一准直单元相堆叠，不同所述第一遮光网板的第一网孔一一对应。

可选的，所述第二准直器包括第二准直单元，其中，所述第二准直单元包括：第二遮光网板，所述第二遮光网板具有多个第二网孔，所述第二网孔与第一网孔一一对应；第二透光板，所述第二透光板位于所述第二遮光网板上，或者，所述第二遮光网板位于所述第二透光板上。

可选的，所述第二准直单元的数量为一个或者多个。

可选的，当所述第二准直单元的数量为多个时，多个所述第二准直单元相堆叠，不同所述第二遮光网板的第二网孔一一对应。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

所述指纹识别装置包括触屏、凸透镜组及粘结部。所述凸透镜组包括透光基板及设于透光基板上的多个凸透镜，所述凸透镜适于接收所述触屏输出的反射光以进行会聚从而形成会聚光束。所述粘结部具有相对的第一面及第二面，所述第一面位于相邻所述凸透镜之间的透光基板上，所述第二面与所述触屏相接触，以粘接所述凸透镜组与所述触屏。所述凸透镜组与所述触屏的间距与所述粘结部的厚度有关，在相邻所述凸透镜之间设置所述粘结部，有助于控制所述凸透镜组与所述触屏的间距，提高所述凸透镜组与所述触屏的间距的一致性，进而降低间距差异对不同所述凸透镜输出的会聚光束强度的影响，从而改善所述指纹识别装置的成像质量。

附图说明

图1是本发明一实施例的指纹识别装置的结构示意图；

图2是图1所示的指纹识别装置的粘结部的结构示意图；

图3是另一实施例的粘结部的结构示意图。

具体实施方式

现结合一种指纹识别装置进行分析，所述指纹识别装置包括：光学传感器，所述光学传感器顶部表面包括中心区域及边缘区域；凸透镜组，所述凸透镜组包括多个凸透镜，所述凸透镜组设于所述光学传感器顶部表面的中心区域上；触屏，所述触屏底部表面高于所述凸透镜顶部，所述触屏与所述凸透镜顶部间具有空气间隙，所述触屏与光学传感器顶部表面的边缘区域利用泡棉相粘接，以实现框贴。

当所述光学传感器顶部表面尺寸较大时，利用泡棉粘接所述触屏与光学传感器顶部表面的边缘区域，受框贴工艺公差影响，所述触屏相对所述光学传感器表面容易发生倾斜，又由于所述凸透镜组设于所述光学传感器顶部表面的中心区域上，因而容易造成不同所述凸透镜距所述触屏的间距差异大，使得所述触屏与所述凸透镜间的空气间隙厚度均一性差。所述空气间隙厚度均一性差会影响不同所述凸透镜的聚焦效果，进而影响所述光学传感器表面接收的光线强度的一致性，造成所述光学传感器形成的指纹图像质量差。

发明人对上述指纹识别装置进行了研究，经创造性劳动，发明人注意到，通过在相邻所述凸透镜之间设置粘结部，以粘结所述凸透镜组及所述触屏，能够改善所述凸透镜组与所述触屏间距的一致性，从而提高所述指纹识别装置的成像质量。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图1，一种指纹识别装置100，包括：触屏200、凸透镜组300、粘结部400、准直部500及光学传感器600。其中，所述触屏200包括感测面201 及发光单元210，所述发光单元210发出光线，所述光线经过所述感测面201 形成反射光101并输出。所述凸透镜组300包括透光基板310及设于透光基板310上的多个凸透镜320，各所述凸透镜320接收所述反射光101以进行会聚，形成会聚光束102。所述粘结部400粘接所述透光基板310及所述触屏 200。所述准直部500接收所述凸透镜组300输出的会聚光束102，进行准直，形成准直会聚光束103。所述光学传感器600接收所述准直部500输出的准直会聚光束103，形成指纹图像。

使用者将手指按压在所述感测面201，所述发光单元210发出的光线经手指表面反射形成所述反射光101。由于手指表面包括凹凸不平的脊及谷，其中，谷与所述感测面201相接触，而脊与所述感测面201间不相接触，使得脊与谷处形成的反射光101的强度具有差异，因而反射光101携带有指纹信息。

本实施例中，所述触屏200顶部表面作为所述感测面201，所述触屏200 还具有与所述感测面201相对的连接面202。

本实施例中，所述触屏200为OLED(Organic Light-Emitting Diode)屏。

所述OLED屏材料包括有机半导体材料及发光材料。在电场驱动下，有机半导体材料内的电子与空穴结合形成激子，使得发光材料分子激发发出可见光。

所述凸透镜320能够对所述反射光101的方向进行调制，减小部分所述反射光101的倾斜角度，使形成的会聚光束102的光线方向集中。

本实施例中，所述多个凸透镜320在所述透光基板310上阵列排布。全部所述凸透镜320的形状及大小相同。相邻所述凸透镜320间具有间距，所述间距露出所述透光基板310表面。

所述粘结部400具有相对的第一面401及第二面402，所述第一面401位于相邻所述凸透镜320之间的透光基板310上，所述第二面402与所述触屏 200相接触，以粘接所述凸透镜组300与所述触屏200。

所述凸透镜组300与所述触屏200的间距与所述粘结部400沿垂直于所述感测面201方向的厚度有关。通过提高位于不同的两个所述凸透镜320之间的粘结部400的厚度一致性，能够相应改善所述凸透镜组300与所述触屏 200的间距的一致性，降低所述凸透镜组300与所述触屏200的间距沿平行于所述感测面201方向上的差异。由此，所述粘结部400有助于保证不同所述凸透镜320的会聚效果的一致性，进而降低间距差异对不同所述凸透镜320 输出的会聚光束102的影响，提高与不同所述凸透镜320相对应的所述光学传感器600表面接收的准直会聚光束103强度的一致性，从而改善所述光学传感器600的成像质量。

参考图1及图2，本实施例中，所述粘结部400呈具有多个开口410的层状结构，所述开口410贯穿所述粘结部400，所述凸透镜320位于所述开口 410内。所述开口410的数量与所述凸透镜320的数量相同，所述开口410与所述凸透镜320一一对应。

本实施例中，沿平行于所述感测面201方向，所述粘结部400厚度相等，从而使所述透光基板310与所述触屏200的连接面202间的间距相等。又由于全部所述凸透镜320的形状及大小相同，因而不同所述凸透镜320距所述触屏200的连接面202的间距相等，以降低间距差异对不同所述凸透镜320 的聚焦效果造成的影响，使得所述光学传感器600形成的指纹图像更为清晰。

本实施例中，所述粘结部400厚度大于0.2毫米，即所述开口410的深度 h2大于0.2毫米。

所述开口410与所述凸透镜320相匹配。所述开口410与所述凸透镜320 底部的形状及大小相同。

本实施例中，如图2所示，所述凸透镜320朝向所述透光基板310的投影呈圆形，相应的，所述粘结部400的所述开口410呈圆形。

本实施例中个，所述凸透镜320底部直径大于或者等于10微米。所述凸透镜320的高度h1大于4微米。

参考图3，在其他实施例中，所述凸透镜320朝向所述透光基板310的投影呈圆角正方形，相应的，所述粘结部400的所述开口410呈圆角正方形。

如图1所示，本实施例中，所述第二面402高于所述凸透镜320顶部，由此，所述凸透镜320顶部与所述触屏200的连接面202间具有空气间隙。在组装过程中，所述空气间隙能够避免受公差影响所述凸透镜320顶部与触屏200相接触导致凸透镜320受损，从而能够起到保护所述凸透镜320的作用。

所述粘结部400为双面黏胶带材料或者泡棉材料。当所述粘结部400为双面黏胶带材料时，所述粘结部400材料为BOPP(Biaxially oriented polypropylene film，双向拉伸聚丙烯薄膜)、PE(polyethylene，聚乙烯)或者 PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)。当所述粘结部400为泡棉材料时，所述粘结部400材料为PU(polyurethane，聚氨酯)、CR(Neoprene，氯丁橡胶) 或者EPE(Expandable Polyethylene，发泡聚乙烯)。本实施例中，所述粘结部 400材料为PE。

所述粘结部400材料的可见光透过率小于10％，由此，部分斜入射所述开口410的反射光101照射至所述开口410侧壁能够被所述粘结部400吸收，因而所述粘结部400能够对所述触屏200输出的反射光101起到预准直作用。经所述粘结部400预准直处理的反射光101被所述凸透镜320接收，所述凸透镜320进而对所述反射光101进行会聚形成会聚光束102。

本实施例中，所述粘结部400的颜色呈黑色，一方面，能够提高所述粘结部400对可见光的吸收效果，从而改善所述粘结部400对所述反射光101 的预准直性能；另一方面，由于所述粘结部400的第二面402与所述触屏200 相接触，所述粘结部400的颜色呈黑色，使用者从所述感测面201观察所述触屏200不易发现所述触屏200与所述粘结部400的色差，用户体验更好。

若所述开口410的宽度d与所述开口410的深度h2的比例过大，斜入射所述开口410的反射光101容易从所述开口410穿出而不易被所述开口410 侧壁吸收，影响所述粘结部400的预准直效果。本实施例中，所述开口410 的宽度d与所述开口410的深度h2的比例小于10。

在另一实施例中，所述粘结部400包括多个分立的粘结单元(图中未示出)，所述粘结单元呈柱状。所述粘结单元的顶部表面作为所述第二面402，所述粘结单元的底部表面作为所述第一面401。

每一对相邻的所述凸透镜320间设置有一个所述粘结单元。全部所述粘结单元的高度相等，从而保证沿平行于所述感测面201方向，所述透光基板 310与所述触屏200的连接面202的间距相等。又由于全部所述凸透镜320的形状及大小相同，因而不同所述凸透镜320距所述触屏200的连接面202的间距相等，从而改善不同所述凸透镜320对接收的反射光101的聚焦作用的一致性，有利于改善成像质量。

所述粘结单元的材料为BOPP、PE、PVC、PU或CR。所述粘结单元的可见光透过率小于10％，部分斜入射至所述粘结单元侧壁的反射光101能够被所述粘结单元吸收，从而所述粘结单元能够对所述触屏200输出的反射光 101起到预准直作用。

所述粘结单元的颜色呈黑色，能够提升所述粘结单元对所述反射光101 的预准直性能，且减少所述粘结部400与所述触屏200的组装色差。

相邻所述粘结单元的间距与所述粘结单元高度的比值小于10。若相邻所述粘结单元的间距与所述粘结单元高度的比值大于或等于10，斜入射相邻所述粘结单元间的所述反射光101不易照射至所述粘结单元侧壁表面，影响所述粘结单元对所述反射光101的预准直效果。

如图1所示，本实施例中，所述准直部500包括：第一准直器510，所述第一准直器510设于所述光学传感器600上；第二准直器520，所述第二准直器520设于所述第一准直器510上。

所述第二准直器520接收所述凸透镜组300输出的会聚光束102，进行准直，形成第一准直会聚光束。所述第一准直器510接收所述第二准直器520 输出的第一准直会聚光束，进行准直，形成第二准直会聚光束。经所述第二准直器520及所述第一准直器510的两次准直处理，所述准直部500输出的第二准直会聚光束具有良好的方向一致性，有助于进一步改善所述光学传感器600形成的指纹图像质量。

本实施例中，所述准直部500还包括：红外截止层530，所述红外截止层 530位于所述第一准直器510与所述第二准直器520之间。

当在室外环境中使用所述指纹识别装置100时，使用者的手指按压所述触屏200的感测面201，太阳光中的红外光容易穿透使用者的手指，进而与携带有指纹信息的反射光101一同被所述凸透镜组300接收，导致所述凸透镜组300输出的会聚光束102内掺杂有所述红外光。所述红外截止层530能够起到滤除所述红外光的作用，有助于改善指纹图像的清晰度，以提高指纹识别装置100的识别准确率。

在其他实施例中，所述红外截止层还可以位于所述第二准直器与所述透光基板之间。此外，所述红外截止层还可以位于所述第一准直器与所述光学传感器之间。

所述第二准直器520包括第二准直单元，其中，所述第二准直单元包括：第二遮光网板522，所述第二遮光网板522具有多个第二网孔542，所述第二网孔542与第一网孔541一一对应；第二透光板521，所述第二透光板521位于所述第二遮光网板522上，或者，所述第二遮光网板522位于所述第二透光板521上。本实施例中，所述第二遮光网板522位于所述第二透光板521 上。

本实施例中，所述凸透镜320与所述第二网孔542一一对应。所述凸透镜320对准所述第二遮光网板522的第二网孔542，具体的，所述凸透镜320 底面圆心对准所述第二网孔542的中心。

本实施例中，所述第二遮光网板522材料为吸光材料。斜入射至所述第二网孔542侧壁的会聚光束102会被所述第二遮光网板522吸收。

所述第二透光板521材料为透明材料，光线可透射所述第二透光板521。

本实施例中，所述第二透光板521有助于延长所述会聚光束102通过所述第二准直器520的时间，有利于改善所述第二准直器520的准直性能。

所述第二准直单元的数量为一个或者多个。本实施例中，所述第二准直单元的数量为一个。

在其他实施例中，所述第二准直单元的数量为多个，多个所述第二准直单元相堆叠，不同所述第二遮光网板的第二网孔一一对应。

所述第一准直器510包括第一准直单元，其中，所述第一准直单元包括：第一透光板511；第一遮光网板512，所述第一遮光网板512具有多个第一网孔541，所述第一遮光网板512位于所述第一透光板511上，或者，所述第一透光板511位于所述第一遮光网板512上。本实施例中，所述第一透光板511 位于所述第一遮光网板512上。

本实施例中，所述第一遮光网板512材料为吸光材料。斜入射至所述第一网孔541侧壁的第一准直会聚光束会被所述第一遮光网板512吸收。

所述第一透光板511材料为透明材料，光线可透射所述第一透光板511。

本实施例中，所述第一透光板511有助于延长所述第一准直会聚光束通过所述第一准直器510的时间，有利于改善所述第一准直器510的准直性能。

所述第一准直单元的数量为一个或者多个。本实施例中，所述第一准直单元的数量为一个。

在其他实施例中，所述第一准直单元的数量为多个，多个所述第一准直单元相堆叠，不同所述第一遮光网板的第一网孔一一对应。

本实施例中，所述光学传感器600包括多个感光像素单元，所述感光像素单元与所述第一遮光网板512的第一网孔541相对应，适于接收相对应的所述第一网孔541输出的所述第二准直会聚光束。

本实施例中，所述光学传感器600为CMOS光学传感器。在其他实施例中，所述光学传感器600还可以为基于TFT(Thin Film Transistor)工艺的光学传感器。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：

触屏，包括感测面及发光单元，所述发光单元发出光线，所述光线经过所述感测面形成反射光并输出；

凸透镜组，所述凸透镜组包括透光基板及设于透光基板上的多个凸透镜，各所述凸透镜接收所述反射光以进行会聚，形成会聚光束；

粘结部，所述粘结部具有相对的第一面及第二面，所述第一面位于相邻所述凸透镜之间的透光基板上，所述第二面与所述触屏相接触。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述粘结部呈具有多个开口的层状结构，所述凸透镜位于所述开口内。

3.如权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，沿平行于所述感测面方向，所述粘结部厚度相等。

4.如权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述开口宽度与所述开口深度的比例小于10。

5.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述粘结部包括多个分立的粘结单元，所述粘结单元呈柱状。

6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，全部所述粘结单元的高度相等。

7.如权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，相邻所述粘结单元的间距与所述粘结单元高度的比值小于10。

8.如权利要求1至7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述粘结部的材料为BOPP、PE、PVC、PU或CR。

9.如权利要求1至7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述粘结部的颜色呈黑色。

10.如权利要求1至7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二面高于所述凸透镜顶部。

11.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述凸透镜朝向所述透光基板的投影呈圆形或者圆角正方形。

12.如权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括：

准直部，所述准直部接收所述凸透镜组输出的会聚光束，进行准直，形成准直会聚光束；

光学传感器，接收所述准直部输出的准直会聚光束，形成指纹图像。

13.如权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述准直部包括：

第一准直器，所述第一准直器设于所述光学传感器上；

第二准直器，所述第二准直器设于所述第一准直器上。

14.如权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述准直部还包括：红外截止层，所述红外截止层位于所述第一准直器与所述第二准直器之间。

15.如权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一准直器包括第一准直单元，其中，所述第一准直单元包括：

第一透光板；

第一遮光网板，所述第一遮光网板具有多个第一网孔，所述第一遮光网板位于所述第一透光板上，或者，所述第一透光板位于所述第一遮光网板上。

16.如权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一准直单元的数量为一个或者多个。

17.如权利要求16所述的指纹识别装置，其特征在于，当所述第一准直单元的数量为多个时，多个所述第一准直单元相堆叠，不同所述第一遮光网板的第一网孔一一对应。

18.如权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二准直器包括第二准直单元，其中，所述第二准直单元包括：

第二遮光网板，所述第二遮光网板具有多个第二网孔，所述第二网孔与第一网孔一一对应；

第二透光板，所述第二透光板位于所述第二遮光网板上，或者，所述第二遮光网板位于所述第二透光板上。

19.如权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二准直单元的数量为一个或者多个。

20.如权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，当所述第二准直单元的数量为多个时，多个所述第二准直单元相堆叠，不同所述第二遮光网板的第二网孔一一对应。

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