CN106951816A - 光学指纹传感器模组 - Google Patents

Abstract

一种光学指纹传感器模组，光学指纹传感器模组包括：光学指纹传感器，所述光学指纹传感器具有透光基板和位于所述透光基板表面的器件层，所述器件层具有像素区，所述像素区具有多个像素，每个所述像素具有透光区域和非透光区域，所述非透光区域具有感光元件，所述透光区域使光线能够透过所述器件层的所述像素区；保护层，所述保护层位于所述光学指纹传感器上方；背光源；所述背光源位于所述像素区的下方，所述背光源发出的光线与所述保护层的上表面所成的夹角为锐角。所述光学指纹传感器模组结构得到改进且性能提高。

Description

光学指纹传感器模组

技术领域

本发明涉及光学指纹识别领域，尤其涉及一种光学指纹传感器模组。

背景技术

指纹成像识别技术，是通过光学指纹传感器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。由于其使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹成像识别技术已经大量应用于各个领域。比如公安局和海关等安检领域、楼宇的门禁系统、以及个人电脑和手机等消费品领域等等。指纹成像识别技术的实现方式有光学成像、电容成像、超声成像等多种技术。相对来说，光学指纹成像识别技术成像效果相对较好，设备成本相对较低。

如图1所示，现有的光学指纹传感器模组由背光源110、光学指纹传感器120、保护层130和外壳(未显示)等结构组成。当采集指纹图像时，人体指头140放置于保护层130上；背光源110的出射光111(图1中每个向上的箭头都表示出射光111，图中用虚线圈包围全部箭头以统一标注)透过光学指纹传感器120和保护层130，在人体指头140与保护层130的接触界面发生反射和透射；反射光112(图1中每个向下的箭头都表示反射光112，图中用虚线圈包围全部向下的箭头以统一标注)透过保护层130，照射到光学指纹传感器120上；光学指纹传感器120内部的电路(未示出)进行光电转换和信号处理，实现指纹图像的采集。由于人体指头140与保护层130的接触部分特征反映了人体的指纹特征，而且此接触部分的特征会直接影响反射光112的特征，因此，光学指纹传感器120采集到的图像直接反映了人体指纹的特征。

更多有关光学指纹传感器的内容可参考公开号为CN203405831U的中国实用新型专利。

现有光学指纹传感器模组的结构有待改进，性能有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光学指纹传感器模组，以优化光学指纹传感器模组的结构，提高光学指纹传感器模组的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种光学指纹传感器模组，光学指纹传感器模组包括：

光学指纹传感器，所述光学指纹传感器具有透光基板和位于所述透光基板表面的器件层，所述器件层具有像素区，所述像素区具有多个像素，每个所述像素具有透光区域和非透光区域，所述非透光区域具有感光元件，所述透光区域使光线能够透过所述器件层的所述像素区；

保护层，所述保护层位于所述光学指纹传感器上方；

背光源；

其特征在于，所述背光源位于所述像素区的下方，所述背光源发出的光线与所述保护层的上表面所成的夹角为锐角。

可选的，所述光学指纹传感器和所述保护层之间具有第一光学胶层，所述背光源发出的光线穿过所述透光基板，然后从所述透光区域穿过所述器件层，再进入所述第一光学胶层，再从所述第一光学胶层进入所述保护层。

可选的，所述光学指纹传感器和所述保护层之间具有第一光学胶层，所述背光源发出的光线从所述透光区域穿过所述器件层，然后穿过所述透光基板，再进入所述第一光学胶层，再从所述第一光学胶层进入所述保护层。

可选的，所述背光源包括至少一个LED灯，所述LED灯的光为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。

可选的，所述背光源包括两个或两个以上LED灯，所述两个或两个以上LED灯对称地分布在所述光学指纹传感器的下方，所述LED灯的光为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。

可选的，所述LED灯的出光面前面具有聚光透镜，所述聚光透镜能够使所述LED灯的光线转换为平行光或近平行光，所述背光源的光线先进入所述聚光透镜，再进入所述光学指纹传感器。

可选的，所述光学指纹传感器靠近所述背光源的表面还包括光增透层，所述光增透层能够增加所述背光源的光线进入所述光学指纹传感器的比例。

可选的，所述光学指纹传感器和所述背光源之间还包括透光介质层，所述背光源发出的光线先进入所述透光介质层，然后再进入所述光学指纹传感器。

可选的，所述透光介质层的侧表面或下表面为聚光面，所述背光源发出的光线从所述聚光面进入所述透光介质层，所述聚光面将所述背光源发出的光线转换为平行光或近平行光。

可选的，所述光学指纹传感器和所述透光介质层之间具有第二光学胶层，所述背光源发出的光线从所述透光介质层先进入所述第二光学胶层，再从所述第二光学胶层进入所述光学指纹传感器。

可选的，所述透光介质层的所述侧表面或下表面上还具有光增透层，所述光增透层能够增加所述背光源的光线进入所述透光介质层的比例。

可选的，所述透光介质层为玻璃层、塑料层或者光学胶层。

可选的，所述透光介质层的折射率为1.2以上。

可选的，所述透光介质层的所述聚光面为斜面、球冠面、椭球冠面、圆锥侧面或者棱锥侧面。

可选的，所述保护层为单层或者多层结构，所述保护层的上表面、下表面、和所述光学指纹传感器的上表面的至少其中之一具有滤光层。

可选的，所述器件层区还具有第一轴向排布的多条扫描线和第二轴向排布的多条数据线，所述扫描线和所述数据线限定出多个网格，所述像素位于所述网格中。

可选的，所述第一光学胶层是热敏光学胶层、光敏光学胶层或光学双面胶带。

可选的，所述第二光学胶层是热敏光学胶层、光敏光学胶层或双面光学胶带。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，提供一种新的光学指纹传感器模组，所述光学指纹传感器模组包括光学指纹传感器、保护层和背光源。所述光学指纹传感器具有透光基板和位于所述透光基板表面的器件层，所述器件层具有像素区，所述像素区具有多个像素，每个所述像素具有透光区域和非透光区域，所述非透光区域具有感光元件，所述透光区域使光线能够透过所述器件层的所述像素区。所述保护层位于所述光学指纹传感器上方。所述背光源位于所述像素区的下方，所述背光源发出的光线与所述保护层的上表面所成的夹角为锐角。由于将背光源设置在像素区的下方，从而使背光源发出的光线先穿过光学指纹传感器(穿过光学指纹传感器既包括从透光基板穿过，也包括同时从透光基板和像素区穿过)，再到达保护层，并且相应光线与保护层的上表面所成的夹角为锐角。此时，由于到达保护层的上表面的全部光线都与保护层的上表面成锐角，因此，到达保护层上表面的光线通常都能够按相应的偏移量，在保护层上表面和手指指纹的界面发生反射，并使大部分有效反射光线照射到像素区中离相应反射点基本相同偏移距离处的像素中，因此，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够很好的实现指纹图像识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。

进一步，背光源可以包括两个LED灯。在进行指纹图像采集时，既可以选择任意一个LED灯的光线作为指纹图像的成像光线，又可以轮流利用两个LED灯发出的光线进行成像，然后进行相应的图像计算，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

进一步，光学指纹传感器靠近背光源的表面还可以包括光增透层，光增透层能够增加背光源的光线进入光学指纹传感器的比例，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用更多光线进行指纹图像的采集，从而得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

进一步，在背光源的出光面前面设置聚光透镜，聚光透镜能够使背光源的光线转换为平行光或近平行光，背光源的光线先进入聚光透镜，再进入光学指纹传感器，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用平行光线或者近平行光线进行指纹图像的采集，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

进一步，光学指纹传感器和背光源之间还包括透光介质层。通过增加折射率大于空气的透光介质层，并且使光线从透光介质层的侧表面进入透光介质层，所以背光源的光线可以以更大的入射角角度到达保护层的上表面(即这些光线会以更加接近平行于保护层上表面的角度达到保护层上表面)。而光线的入射角大到一定角度后就会发生全反射(即入射角大于临界角，光线在保护层和空气的界面发生全反射)，此时图像的清晰度就会明显提高，从而保证后续得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

进一步，可以将透光介质层的侧表面或下表面制作成聚光面，聚光面能够使背光源的光线转换为平行光或近平行光，背光源的光线先通过聚光面进入透光介质层，再进入光学指纹传感器，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用平行光线或者近平行光线进行指纹图像的采集，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

进一步，透光介质层的侧表面或下表面还可以包括光增透层，光增透层能够增加背光源的光线进入透光介质层的比例，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用更多光线进行指纹图像的采集，从而得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

附图说明

图1现有一种光学指纹传感器模组的结构示意图；

图2为现有一种光学指纹传感器的俯视图；

图3为图2所示光学指纹传感器沿图2中A-A点划线剖切得到的剖面示意图；

图4是图2所示光学指纹传感器中，虚线框220A包围结构的放大示意图；

图5是图4所示光学指纹传感器所在的光学指纹传感器模组沿图4中B-B虚线剖切得到的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图6是本发明第一实施例所提供的光学指纹传感器模组中，光学指纹传感器和背光源的俯视示意图；

图7是本发明第一实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图8是本发明第二实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图9是本发明第三实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图10是本发明第四实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图11是本发明第五实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图12是本发明第六实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图；

图13是本发明第七实施例所提供的光学指纹传感器模组剖面结构示意图。

具体实施方式

现有一种光学指纹传感器中，采用如图2和图3所示结构，其中图2为光学指纹传感器的俯视图，图3为图2所示光学指纹传感器沿图2中A-A点划线剖切得到的剖面示意图。所述光学指纹传感器包括玻璃基板220，以及在玻璃基板220上的像素阵列区231和外围电路。所述外围电路区包括驱动电路234，信号读出芯片232和柔性印刷电路板233。像素阵列区231包括像素阵列，所述像素阵列用于光学信号的接收、转化和暂存。所述外围电路区还包括柔性印刷电路板绑定区233A，像素阵列区231、信号读出芯片232的绑定区和柔性印刷电路板233的绑定区之间的连接线(各连接线在图3中未画出)。

图4示出了图2所示光学指纹传感器中被虚线框220A包围部分的放大示意图。如图4中，像素阵列区231包括呈行列状阵列排布的多个像素(未标注)，所述像素所在的行和列由多条第一轴向的扫描线2311和多条第二轴向的数据线2312所限定。每个所述像素包括信号控制开关2313和光电转化单元2314，并且所述像素还包括透光区域(图4中未标注)，所述透光区域可透过光线，相应的背光可以通过所述透光区域穿过所述光学指纹传感器。扫描线2311连接到驱动电路234。数据线2312连接到信号读出芯片232的绑定区。

图5显示了具有上述光学指纹传感器的现有光学指纹传感器模组剖面结构示意图，图5的剖面位置为图4所示结构中沿B-B虚线所在位置，所述B-B虚线经过图4中的像素P1和像素P2。从图5可知，所述光学指纹传感器模组包括背光源200、导光板210、光学指纹传感器(未标注)、胶层240和保护层250，所述光学指纹传感器具有透光基板220和位于透光基板220表面的器件层230，图5显示像素P1和像素P2均具有非透光区域2301和透光区域2302。

现有光学指纹传感器模组中，背光源200通常是LED灯，并且设置在导光板210的其中一个侧面，背光源200发出的光在一定的发散角度内，照射进入导光板210。导光板210背部有一个个半球或半椭球型的小凸点211，导光板210内部的光线照射到小凸点211就会产生散射，从而改变光的方向，实现向上照射。导光板210底部(小凸点211下方)和其它侧面还具有反射膜(图5中未示出)，当光到达导光板210背面或其它侧面时，绝大部分会被重新反射回导光板210，从而继续由小凸点211将光散射至向上方向。

但是，由于导光板210底部小凸点211向上散射的光，有一定的角度分布范围，因此，不仅有垂直向上的，还有很多是斜向上的，甚至接近水平角度向上的(图中光线200a所示)。当光线200b以接近垂直(所述垂直是指光线与保护层250上表面垂直)的角度照射到保护层250时，在手指260接触界面发生反射透射后，反射光也会以接近垂直的角度照射到传感器，反射光会照射到指纹对应下方的像素或附近像素，会成较清晰的指纹图像。而光线200a以偏离垂直较大的角度，甚至接近水平的角度时，反射光则会照射到离指纹对应下方较远处的像素。上述光线200a和光线200b的信号就会相互干扰，则会形成较模糊的指纹图像。

由于保护层250必须具有相应的厚度，以实现一定的可靠性，因此，上述出现形成较模糊的指纹图像甚至无法形成有效指纹图像的情况对于现有光学指纹传感器模组而言，是近乎不可避免的。

为此，本发明提供一种新的光学指纹传感器模组，将背光源设置在像素区的下方，从而使背光源发出的光线先从穿过光学指纹传感器(穿过光学指纹传感器既包括从透光基板穿过，也包括同时从透光基板和像素区穿过)，再到达保护层，并且相应光线与保护层的上表面所成的夹角为锐角。此时，由于到达保护层的上表面的全部光线都与保护层的上表面成锐角，因此，到达保护层上表面的光线通常都能够按相应的偏移量，在保护层上表面和手指指纹的界面发生反射，并使大部分有效反射光线照射到像素区中离相应反射点基本相同偏移距离处的像素中，因此，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够很好的实现指纹图像识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。

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。

本发明第一实施例提供一种光学指纹传感器模组，请结合参考图6和图7。其中，图6是所述光学指纹传感器模组中光学指纹传感器320和背光源330的俯视示意图(或者说是光学指纹传感器模组省略保护层310后的俯视示意图)，图7是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图。需要说明的是，图7所示的剖面为沿图6所示C-C点划线剖切整个所述光学指纹传感器模组得到的剖面。

请结合参考图6和图7，所述光学指纹传感器模组包括保护层310、光学指纹传感器320和背光源330。

需要说明的是，图7显示光学指纹传感器320为一个整体结构，但事实上，它包括多个部分，例如图6所示光学指纹传感器320的俯视示意图中显示，光学指纹传感器320包括透光基板322和像素区321。具体的，图6中显示，所述光学指纹传感器320具有透光基板322和位于透光基板322表面的器件层(未全部显示，未标注)，所述器件层具有像素区321。

本实施例中，像素区321域呈矩形，像素区321的其中一条边长为E1，另一条相邻边长为E2，边长E1和边长E2的大小可以根据产品需要进行选择。像素区321具有多个像素(图6中未显示像素，与像素有关的内容可以结合参考图4和图5相应内容)，每个所述像素具有透光区域和非透光区域，所述非透光区域具有感光元件，所述透光区域使光线能够透过所述器件层的像素区321。

需要说明的是，所述器件层中，位于像素区321周边的其它区域也可以设置为可以透光，即，像素区321区域由于各个像素的透光区域而能够透光，而像素区321以外的区域可以在保证其相应结构和功能的基础上，在整个区域或者部分区域制作成透光结构。

需要说明的是，图7中，像素区321标注在两个长虚线之间，代表的是在图7所示剖面所在的平面中，像素区321位于整个光学指纹传感器320的两个长虚线之间，具体可以是在光学指纹传感器320位于两条虚线之间的各个层结构中(如图6所示，像素区321位于透光基板322上)。而整个光学指纹传感器320下方两条虚线之间的区域，则为像素区321正下方所在区域。本说明书其它实施例对应的剖面示意图中，对相应像素区的标注同样采用上述方法进行，在此一并说明。

图7中显示，保护层310位于所述光学指纹传感器320上方，而背光源330位于像素区321的下方，因此，背光源330发出的光线与保护层310的上表面所成的夹角为锐角。

背光源330发出的光线如图7中黑色单向箭头所示。由于背光源330位于像素区321的下方，因此，在图6所示俯视示意图中，背光源330位于像素区321的其中一侧。在图7所示的剖面图中，像素区321的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源330落在这个区域外。因此，图7显示的剖面中，在水平方向上，背光源330与像素区321的正下方所在区域之间具有第一距离D1(第一距离D1在图6中也有显示)，在竖直方向上，背光源330与整个光学指纹传感器320之间具有第二距离D2。由于像素区321为光学指纹传感器320的一部分，因此，在竖直方向上，背光源330到像素区321之间的距离必然大于等于第二距离D2。

由上述可知，由于第一距离D1和第二距离D2的存在，背光源330必然位于像素区321的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方，或者说所述下方为斜下方。本实施例中，可以通过调整第一距离D1和第二距离D2的大小，使背光源330处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

需要说明的是，在其他实施例中，如果背光源330的出光发散角足够大，或者不需要全部像素区都能正常成像时，背光源330也可以置于像素区321的内侧下方(或者说为正下方)，即俯视图上看，背光源330在像素区321的区域边缘或内部，此时第二距离D2为零或负数。本说明书其它实施例中，也可以将背光源置于像素区内侧下方，在此一并说明。

本实施例中，背光源330可以为一个LED灯，LED灯(发出)的光可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。

需要说明的是，其它实施例中，背光源330包括两个或两个以上LED灯，两个或两个以上LED灯可以对称均匀地分布在光学指纹传感器320的下方，每个LED灯(发出)的光都可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。当背光源330包括两个或两个以上LED灯时，每个LED灯的光可以都相同，也可以都不同，还可以部分LED灯的光相同，部分LED灯的光不同。

图中虽未显示，但本实施例中，光学指纹传感器320和保护层310之间可以具有第一光学胶层，器件层位于透光基板322与保护层310之间(所述第一光学胶位于器件层与保护层310之间)，背光源330发出的光线先穿过透光基板322，然后从透光区域穿过器件层，再进入第一光学胶层，再从第一光学胶层进入保护层310。

需要说明的是，其它实施例中，光学指纹传感器320和保护层310之间同样可以具有第一光学胶层，但是，透光基板322位于所述器件层与保护层310之间(所述第一光学胶位于透光基板322与保护层310之间)，背光源330发出的光线先从透光区域穿过器件层，然后穿过透光基板322，再进入第一光学胶层，再从第一光学胶层进入保护层310。

需要说明的是，所述第一光学胶层可以是热敏光学胶层、光敏光学胶层或光学双面胶带。

需要说明的是，所述器件层区还可以具有第一轴向排布的多条扫描线和第二轴向排布的多条数据线，扫描线和数据线限定出多个网格，所述像素位于网格中，此部分内容可以结合参考图4和图5相应内容。

本实施例中，保护层310为单层。需要说明的是，其它实施例中，保护层310也可以为多层结构，并且保护层310的上表面、下表面和所述光学指纹传感器上表面的至少其中之一具有滤光层。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组中，特别地将背光源330设置在像素区321的外侧下方，从而使背光源330发出的光线先穿过光学指纹传感器320(穿过光学指纹传感器320既包括从透光基板322穿过，也包括同时从透光基板322和像素区321穿过)，再到达保护层310，并且光线与保护层310的上表面所成的夹角为锐角。此时，由于到达保护层310的上表面的全部光线都与保护层310的上表面成锐角，因此，到达保护层310上表面的光线通常都能够按相应的偏移量，在保护层上表面和手指指纹的界面发生反射，并使大部分有效反射光线照射到像素区321中离相应反射点基本相同偏移距离处的像素中，因此，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够实现指纹图像的识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。

本发明第二实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图8，图8是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层410、光学指纹传感器420和背光源。保护层410和光学指纹传感器420可以参考前述实施例中保护层310和光学指纹传感器320相应内容，本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容也可以参考本说明书前述内容。

与前述实施例相同的，本实施例中，背光源位于像素区421的外侧下方，因此，背光源发出的光线与保护层410的上表面所成的夹角为锐角。但与前述实施例不同的是，如图8，本实施例中，背光源包括两个LED灯，分别为LED灯430和LED灯440。LED灯430和LED灯440发出的光线如图8中黑色单向箭头所示。LED灯430和LED灯440位于像素区421的外侧下方，在图8所示俯视示意图中，LED灯430和LED灯440位于像素区421的其中两侧的外侧下方。在图8所示的剖面图中，像素区421的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而LED灯430和LED灯440落在这个区域外。

因此，图8显示的剖面中，在水平方向上，LED灯430与像素区421的正下方所在区域之间具有第一距离F1，在竖直方向上，LED灯430与整个光学指纹传感器420之间具有第二距离F2。由于像素区421为光学指纹传感器420的一部分，因此，在竖直方向上，LED灯430到像素区421之间的距离必然大于等于第二距离F2。

由上述可知，由于第一距离F1和第二距离F2的存在，LED灯430必然位于像素区421的外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离F1和第二距离F2的大小，使LED灯430处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

同样的，图8显示的剖面中，在水平方向上，LED灯440与像素区421的正下方所在区域之间具有第一距离F3，在竖直方向上，LED灯440与整个光学指纹传感器420之间具有第二距离F4。由于像素区421为光学指纹传感器420的一部分，因此，在竖直方向上，LED灯440到像素区421之间的距离必然大于等于第二距离F4。由上述可知，由于第一距离F3和第二距离F4的存在，LED灯440必然位于像素区421的外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离F3和第二距离F4的大小，使LED灯440处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

需要说明的是，当背光源包括两个以上LED灯时(例如本实施例中具有LED灯430和LED灯440)，可以将全部LED灯中，离像素区421最近的距离作为背光源到像素区421的距离。

本实施例中，LED灯430和LED灯440(发出)的光均可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。并且，两个LED灯(发出)的光可以相同，也可以不同。需要说明的是，其它实施例中，背光源包括三个或三个以上LED灯，三个或三个以上LED灯可以对称均匀地分布在光学指纹传感器420的下方。例如，当背光源包括四个LED灯时，当像素区421的俯视形状为矩形时，四个LED灯可以对称地分布在矩形像素区421的四侧下方。其它实施例中，每个LED灯的光都可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光，每个LED灯的光可以都相同，也可以都不同，还可以部分LED灯的光相同，部分LED灯的光不同。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组中，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够实现指纹图像的识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。由于背光源包括LED灯430和LED灯440，因此，在进行指纹图像采集时，可以选择任意一个LED灯的光线作为指纹图像的成像光线，此时本实施例与实施例一的成像效果类似。

由于LED灯430和LED灯440的出射光有一定的发散角范围，而非平行光，故到达保护层上表面的不同区域的光的入射角有略微不同。所以保护层上表面的不同区域的反射光线照射到的像素离相应反射点的偏移距离有略微差别，由此会产生轻微的图像畸变。保护层越厚畸变的绝对量越大。所以本实施例中，还可以轮流利用两个LED灯发出的光线进行成像，然后进行相应的图像计算，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

其它实施例中，当背光源包括更多LED灯时，同样可以轮流利用各个LED灯发出的各组光线都进行成像，然后进行减噪和补偿等计算，从而得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

本发明第三实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图9，图9是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层510、光学指纹传感器520和背光源530。

本实施例中，背光源530位于像素区521的下方，背光源530发出的光线与保护层510的上表面所成的夹角为锐角。

本实施例中，背光源530发出的光线如图9中黑色单向箭头所示。由于背光源530位于像素区521的下方，因此，在图9所示剖面中，背光源530位于像素区521的其中一侧。并且，在图9所示的剖面图中，像素区521的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源530落在这个区域外。因此，图9显示的剖面中，在水平方向上，背光源530与像素区521的正下方所在区域之间具有第一距离G1，在竖直方向上，背光源530与整个光学指纹传感器520之间具有第二距离G2。由于像素区521为光学指纹传感器520的一部分，因此，在竖直方向上，背光源530到像素区521之间的距离必然大于等于第二距离G2。

由上述可知，由于第一距离G1和第二距离G2的存在，背光源530必然位于像素区521的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离G1和第二距离G2的大小，使背光源530处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容可以参考本说明书前述相应内容。

与前述实施例不同的，如图9，本实施例中，光学指纹传感器520靠近背光源530的表面还包括光增透层540，光增透层540能够增加背光源530的光线进入光学指纹传感器520的比例。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组中，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够实现指纹图像的识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。同时，光学指纹传感器520靠近背光源530的表面还包括光增透层540，光增透层540能够增加背光源530的光线进入光学指纹传感器520的比例，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用更多光线进行指纹图像的采集，从而得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

本发明第四实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图10，图10是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层610、光学指纹传感器620和背光源630。

本实施例中，背光源630位于像素区621的下方，背光源630发出的光线与保护层610的上表面所成的夹角为锐角。

本实施例中，背光源630发出的光线如图10中黑色单向箭头所示。由于背光源630位于像素区621的下方，因此，在图10所示剖面中，背光源630位于像素区621的其中一侧。并且，在图10所示的剖面图中，像素区621的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源630落在这个区域外。因此，图10显示的剖面中，在水平方向上，背光源630与像素区621的正下方所在区域之间具有第一距离H1，在竖直方向上，背光源630与整个光学指纹传感器620之间具有第二距离H2。由于像素区621为光学指纹传感器620的一部分，因此，在竖直方向上，背光源630到像素区621之间的距离必然大于等于第二距离H2。

由上述可知，由于第一距离H1和第二距离H2的存在，背光源630必然位于像素区621的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离H1和第二距离H2的大小，使背光源630处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容可以参考本说明书前述相应内容。

与前述实施例不同的，如图10，本实施例中，背光源630的出光面前面具有聚光透镜640，聚光透镜640能够使背光源630的光线转换为平行光或近平行光，背光源630的光线先进入聚光透镜640，再进入光学指纹传感器620。

本实施例中，所述聚光透镜640为凸透镜，此时，当背光源630离聚光透镜640的距离恰好等于凸透镜的焦距时，通过聚光透镜640的光均被调整为平行光。其它实施例中，所述聚光透镜640也可以为其它适合透镜，例如菲涅尔透镜。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组中，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够实现指纹图像的识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。同时，在背光源630的出光面前面设置聚光透镜640，聚光透镜640能够使背光源630的光线转换为平行光或近平行光，背光源630的光线先进入聚光透镜640，再进入光学指纹传感器620，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用平行光线或者近平行光线进行指纹图像的采集，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

本发明第五实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图11，图11是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层710、光学指纹传感器720和背光源730。

本实施例中，背光源730位于像素区721的下方，背光源730发出的光线与保护层710的上表面所成的夹角为锐角。

本实施例中，背光源730发出的光线如图11中黑色单向箭头所示。由于背光源730位于像素区721的下方，因此，在图11所示剖面中，背光源730位于像素区721的其中一侧。并且，在图11所示的剖面图中，像素区721的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源730落在这个区域外。因此，图11显示的剖面中，在水平方向上，背光源730与像素区721的正下方所在区域之间具有第一距离I1，在竖直方向上，背光源730与整个光学指纹传感器720之间具有第二距离I2。由于像素区721为光学指纹传感器720的一部分，因此，在竖直方向上，背光源730到像素区721之间的距离必然大于等于第二距离I2。

由上述可知，由于第一距离I1和第二距离I2的存在，背光源730必然位于像素区721的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离I1和第二距离I2的大小，使背光源730处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容可以参考本说明书前述相应内容。

与前述实施例不同的，如图11，本实施例中，光学指纹传感器720和背光源730之间还包括透光介质层740，背光源730发出的光线先进入透光介质层740，然后再进入光学指纹传感器720。透光介质层740的折射率总是大于空气的折射率的，并且，本实施例中，可以使背光源730发出的光线从透光介质层740的侧表面进入透光介质层740。所述侧表面通常为竖直面或者接近竖直的面。因此，本实施例通过增加折射率大于空气的透光介质层740，并且使光线从透光介质层740的侧表面进入透光介质层740，所以这些光线可以以更大的入射角角度到达保护层710的上表面(即这些光线会以更加接近于平行于保护层上表面的角度到达保护层710的上表面)。而光线的入射角大到一定角度后就会发生全反射(即入射角大于临界角，光线在保护层和空气的界面发生全反射)，此时图像的清晰度就会明显提高。

本实施例中，可以进一步选择透光介质层740的折射率在1.2以上，从而更进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

本实施例中，透光介质层740的材料可以具体为玻璃层、塑料层或者光学胶层。

需要说明的是，图中虽未显示，但本实施例中，在光学指纹传感器720和透光介质层740之间还可以具有第二光学胶层，背光源730发出的光线从透光介质层740先进入所述第二光学胶层，再从第二光学胶层进入光学指纹传感器720。第二光学胶层可以避免光学指纹传感器720和透光介质层740之间存在空气，进而防止光线在光学指纹传感器720和透光介质层740之间的空气中发生散射和折射，从而提高后续指纹图像的质量。

需要说明的是，其它实施例中，背光源730的出光面可以直接被相应的透光介质层740覆盖，从而使得背光源730发出的光线在从背光源射出后，直接进行透光介质层740，并且在光线到过保护层的整个光路中，都没有空气，从而进一步提高后续指纹图像的质量。

本发明第六实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图12，图12是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层810、光学指纹传感器820和背光源830。

本实施例中，背光源830位于像素区821的下方，背光源830发出的光线与保护层810的上表面所成的夹角为锐角。

本实施例中，背光源830发出的光线如图12中黑色单向箭头所示。由于背光源830位于像素区821的下方，因此，在图12所示剖面中，背光源830位于像素区821的其中一侧。并且，在图12所示的剖面图中，像素区821的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源830落在这个区域外。因此，图12显示的剖面中，在水平方向上，背光源830与像素区821的正下方所在区域之间具有第一距离J1，在竖直方向上，背光源830与整个光学指纹传感器820之间具有第二距离J2。由于像素区821为光学指纹传感器820的一部分，因此，在竖直方向上，背光源830到像素区821之间的距离必然大于等于第二距离J2。

由上述可知，由于第一距离J1和第二距离J2的存在，背光源830必然位于像素区821的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离J1和第二距离J2的大小，使背光源830处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

如图12，本实施例中，光学指纹传感器820和背光源830之间还包括透光介质层840，背光源830发出的光线先进入透光介质层840，然后再进入光学指纹传感器820。本实施例中，可以进一步选择透光介质层840的折射率在1.2以上，从而更进一步提高光学指纹传感器模组的性能。透光介质层840的材料可以具体为玻璃层、塑料层或者光学胶层。

本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容可以参考本说明书前述相应内容。

与前述实施例不同的，本实施例中，透光介质层840的所述侧表面为聚光面841，背光源830发出的光线从聚光面841进入透光介质层840，聚光面841将背光源830发出的光线转换为平行光或近平行光。

本实施例中，透光介质层840的聚光面841为椭球冠面。其它实施例中，透光介质层840的聚光面841也可以为斜面、球冠面、圆锥侧表面或者棱锥侧表面等。

需要说明的是，其它实施例中，也可以是透光介质层的下表面为聚光面。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组中，整个光学指纹传感器模组在不需要导光板的情况下，就能够实现指纹图像的识别，形成清晰的指纹图像，并且简化了光学指纹传感器模组的结构，降低了成本。更多本实施例所提供的光学指纹传感器模组的效果和优点可以参考前述实施例相应内容。并且，将透光介质层840的侧表面作为聚光面841，聚光面841能够使背光源830的光线转换为平行光或近平行光，背光源830的光线先进入透光介质层840，再进入光学指纹传感器820，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用平行光线或者近平行光线进行指纹图像的采集，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

本发明第七实施例提供另一种光学指纹传感器模组，请参考图13，图13是所述光学指纹传感器模组的剖面结构示意图，所述光学指纹传感器模组包括保护层910、光学指纹传感器920和背光源930。

本实施例中，背光源930位于像素区921的下方，背光源930发出的光线与保护层910的上表面所成的夹角为锐角。

本实施例中，背光源930发出的光线如图13中黑色单向箭头所示。由于背光源930位于像素区921的下方，因此，在图13所示剖面中，背光源930位于像素区921的其中一侧。并且，在图13所示的剖面图中，像素区921的正下方所在区域为两个长虚线之间所在的区域，而背光源930落在这个区域外。因此，图13显示的剖面中，在水平方向上，背光源930与像素区921的正下方所在区域之间具有第一距离K1，在竖直方向上，背光源930与整个光学指纹传感器920之间具有第二距离K2。由于像素区921为光学指纹传感器920的一部分，因此，在竖直方向上，背光源930到像素区921之间的距离必然大于等于第二距离K2。

由上述可知，由于第一距离K1和第二距离K2的存在，背光源930必然位于像素区921的下方，并且容易理解所述下方为外侧下方。本实施例中，可以通过调整第一距离K1和第二距离K2的大小，使背光源930处于合适位置，从而提高光学指纹传感器模组所形成的指纹图像清晰度。

如图13，本实施例中，光学指纹传感器920和背光源930之间还包括透光介质层940，背光源930发出的光线先进入透光介质层940，然后再进入光学指纹传感器920。本实施例中，可以进一步选择透光介质层940的折射率在1.2以上，从而更进一步提高光学指纹传感器模组的性能。透光介质层940的材料可以具体为玻璃层、塑料层或者光学胶层。本实施例中，透光介质层940的所述侧表面为聚光面941，背光源930发出的光线从聚光面941进入透光介质层940，聚光面941将背光源930发出的光线转换为平行光或近平行光。

本实施例光学指纹传感器模组的其它未提及的结构和内容可以参考本说明书前述相应内容。

与前述实施例不同的，透光介质层940的聚光面941上还具有光增透层950，光增透层950能够增加背光源930的光线进入透光介质层的比例。

本实施例所提供的光学指纹传感器模组，将透光介质层940的侧表面作为聚光面941，聚光面941能够使背光源930的光线转换为平行光或近平行光，背光源930的光线先进入透光介质层940，再进入光学指纹传感器920，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用平行光线或者近平行光线进行指纹图像的采集，从而得到更小畸变量和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

此外，透光介质层940的聚光面941上还具有光增透层950，光增透层950能够增加背光源930的光线进入透光介质层的比例，因此，在进行指纹图像采集时，能够利用更多光线进行指纹图像的采集，从而得到清晰度和准确度更高的指纹图像，进一步提高光学指纹传感器模组的性能。

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 (18)

1.一种光学指纹传感器模组，包括：

光学指纹传感器，所述光学指纹传感器具有透光基板和位于所述透光基板表面的器件层，所述器件层具有像素区，所述像素区具有多个像素，每个所述像素具有透光区域和非透光区域，所述非透光区域具有感光元件，所述透光区域使光线能够透过所述器件层的所述像素区；

保护层，所述保护层位于所述光学指纹传感器上方；

背光源；

其特征在于，所述背光源位于所述像素区的下方，所述背光源发出的光线与所述保护层的上表面所成的夹角为锐角。

2.如权利要求1所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述光学指纹传感器和所述保护层之间具有第一光学胶层，所述背光源发出的光线穿过所述透光基板，然后从所述透光区域穿过所述器件层，再进入所述第一光学胶层，再从所述第一光学胶层进入所述保护层。

3.如权利要求1所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述光学指纹传感器和所述保护层之间具有第一光学胶层，所述背光源发出的光线从所述透光区域穿过所述器件层，然后穿过所述透光基板，再进入所述第一光学胶层，再从所述第一光学胶层进入所述保护层。

4.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述背光源包括至少一个LED灯，所述LED灯的光为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。

5.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述背光源包括两个或两个以上LED灯，所述两个或两个以上LED灯对称地分布在所述光学指纹传感器的下方，所述LED灯的光为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光。

6.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述LED灯的出光面前面具有聚光透镜，所述聚光透镜能够使所述LED灯的光线转换为平行光或近平行光，所述背光源的光线先进入所述聚光透镜，再进入所述光学指纹传感器。

7.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述光学指纹传感器靠近所述背光源的表面还包括光增透层，所述光增透层能够增加所述背光源的光线进入所述光学指纹传感器的比例。

8.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述光学指纹传感器和所述背光源之间还包括透光介质层，所述背光源发出的光线先进入所述透光介质层，然后再进入所述光学指纹传感器。

9.如权利要求8所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述透光介质层的侧表面或下表面为聚光面，所述背光源发出的光线从所述聚光面进入所述透光介质层，所述聚光面将所述背光源发出的光线转换为平行光或近平行光。

10.如权利要求9所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述光学指纹传感器和所述透光介质层之间具有第二光学胶层，所述背光源发出的光线从所述透光介质层先进入所述第二光学胶层，再从所述第二光学胶层进入所述光学指纹传感器。

11.如权利要求10所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述透光介质层的所述侧表面或下表面上还具有光增透层，所述光增透层能够增加所述背光源的光线进入所述透光介质层的比例。

12.如权利要求9所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述透光介质层为玻璃层、塑料层或者光学胶层。

13.如权利要求12所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述透光介质层的折射率为1.2以上。

14.如权利要求9所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述透光介质层的所述聚光面为斜面、球冠面、椭球冠面、圆锥侧面或者棱锥侧面。

15.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述保护层为单层或者多层结构，所述保护层的上表面、下表面和所述光学指纹传感器上表面的至少其中之一具有滤光层。

16.如权利要求1-3任意一项所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述器件层区还具有第一轴向排布的多条扫描线和第二轴向排布的多条数据线，所述扫描线和所述数据线限定出多个网格，所述像素位于所述网格中。

17.如权利要求2或3所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述第一光学胶层是热敏光学胶层、光敏光学胶层或光学双面胶带。

18.如权利要求10所述的光学指纹传感器模组，其特征在于，所述第二光学胶层是热敏光学胶层、光敏光学胶层或双面光学胶带。