光学指纹传感器及其制作方法和指纹采集方法

光学指纹传感器及其制作方法和指纹采集方法
【技术领域】
[0001]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及其制作方法和指纹米集方法。
【背景技术】
[0002]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，光学成像技术成像效果相对较好，设备成本相对较低。
[0003]如图1所示，现有的光学指纹传感器模组由背光源1、光学指纹传感器2、保护盖板3和外壳等组成。当采集指纹图像时，人体指头4放置于保护盖板3上;背光源I的出射光11 (图1中每个向上的箭头都表示出射光11，图中用虚线圈包括全部箭头统一标注)透过光学指纹传感器2和保护盖板3，在人体指头4与保护盖板3的接触界面发生反射和透射;反射光12(图1中每个向下的箭头都表示反射光12，图中用虚线圈包括全部向下的箭头，并统一标注)透过保护盖板3，照射到光学指纹传感器2上;光学指纹传感器2内部的芯片(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4与光学指纹传感器3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12的特征，因此，光学指纹传感器2采集到的指纹图像直接反映了人体指纹的特征。
[0004]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。
[0005]现有光学指纹传感器的模组中，光学指纹传感器的结构有待改进。

【发明内容】

[0006]本发明解决的问题是提供一种光学指纹传感器，以优化光学指纹传感器的结构，提高光学指纹传感器的性能。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种光学指纹传感器，所述光学指纹传感器包括:基板;位于所述基板表面上的像素阵列区，所述像素阵列区包括多个像素，所述像素包括感光元件和像素开关;位于所述基板表面上的绑定区；多条扫描线，所述扫描线控制所述像素开关;M条数据线;还包括位于所述基板表面上的数据线选通区，所述数据线选通区位于所述像素阵列区和所述绑定区之间，所述数据线选通区中具有M个选通开关;所述数据线从所述像素阵列区延伸至所述数据线选通区，每条所述数据线连接至多个所述像素开关;所述数据线选通区中，在第一方向上，每连续相邻的η条所述数据线为一个数据线组，η为大于I的整数，M为大于η的整数;每个所述数据线组中，一条所述数据线与一个所述选通开关的输入端一一对应连接;每个所述数据线组中，全部所述选通开关的输出端连接至所述绑定区的一个输出引脚。
[0008]可选的，所述选通开关为TFT。
[0009]可选的，当η等于2，所述数据线选通区包括第一栅极控制线和第二栅极控制线，全部所述数据线组中第一个所述选通开关的栅极都连接至所述第一栅极控制线，全部所述数据线组中第二个所述选通开关的栅极都连接至所述第二栅极控制线；当η大于2，所述数据线选通区包括第一栅极控制线、第二栅极控制线直至第η栅极控制线，全部所述数据线组中第一个所述选通开关的栅极都连接至所述第一栅极控制线，全部所述数据线组中第二个所述选通开关的栅极都连接至所述第二栅极控制线，重复上述连接结构，直至全部所述数据线组中第η个所述选通开关的栅极都连接至第η栅极控制线。
[0010]可选的，所述光学指纹传感器还包括柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板绑定在所述绑定区。
[0011]可选的，所述光学指纹传感器还包括信号读出芯片。
[0012]可选的，所述信号读出芯片固定在所述柔性印刷电路板表面。
[0013]为解决上述问题，本发明还提供了一种光学指纹传感器的制造方法，包括:提供基板;在所述基板表面定义像素阵列区，所述像素阵列区包括多个像素，所述像素包括感光元件和像素开关;在所述基板表面定义绑定区；在所述基板表面定义多条扫描线，所述扫描线控制所述像素开关;在所述基板表面定义数据线选通区，所述数据线选通区位于所述像素阵列区和所述绑定区之间；形成M条数据线，M条所述数据线从所述像素阵列区延伸至所述数据线选通区中，每条所述数据线连接至多个所述像素开关;所述数据线选通区中，在第一方向上，将每连续相邻的η条所述数据线分为一个数据线组，η为大于I的整数，M为大于η的整数;在所述数据线选通区形成M个选通开关;在每个数据线组中，将一条所述数据线与一个所述选通开关的输入端一一对应连接;在每个数据线组中，将全部所述选通开关的输出端连接至所述绑定区的一个输出引脚。
[0014]可选的，所述选通开关采用TFT制作，将所述数据线连接至所述选通开关的源极。
[0015]可选的，当η等于2，还包括在所述数据线选通区形成第一栅极控制线和第二栅极控制线，将全部所述数据线组中第一个所述选通开关的栅极都连接至所述第一栅极控制线，将全部所述数据线组中第二个所述选通开关的栅极都连接至所述第二栅极控制线；当η大于2，还包括在所述数据线选通区形成第一栅极控制线、第二栅极控制线直至第η栅极控制线，将全部所述数据线组中第一个所述选通开关的栅极都连接至所述第一栅极控制线，将全部所述数据线组中第二个所述选通开关的栅极都连接至所述第二栅极控制线，重复上述连接方式，直至将全部所述数据线组中第η个所述选通开关的栅极都连接至所述第η栅极控制线。
[0016]可选的，所述制作方法还包括提供柔性印刷电路板，并将所述柔性印刷电路板绑定在所述绑定区。
[0017]可选的，所述制作方法还包括提供信号读出芯片。
[0018]可选的，将所述信号读出芯片固定在所述柔性印刷电路板表面。
[0019]为解决上述问题，本发明还提供了一种光学指纹传感器的指纹采集方法，光学指纹传感器包括:基板;位于所述基板表面上的像素阵列区，所述像素阵列区包括多个像素，所述像素包括感光元件和像素开关;位于所述基板表面上的绑定区；位于所述基板表面上的多条扫描线，所述扫描线控制所述像素开关;位于所述基板表面上的数据线选通区，所述数据线选通区位于所述像素阵列区和所述绑定区之间，所述数据线选通区中具有M个选通开关;M条数据线，所述数据线从所述像素阵列区延伸至所述数据线选通区，每条所述数据线连接至多个所述像素开关;所述数据线选通区中，在第一方向上，每连续相邻的η条所述数据线为一个数据线组，η为大于I的整数，M为大于η的整数;每个所述数据线组中，一条所述数据线与一个所述选通开关的输入端一一对应连接;每个所述数据线组中，全部所述选通开关的输出端连接至所述绑定区的一个输出引脚;所述指纹采集方法，包括:同一时刻，设定一个所述数据线组所连接的全部所述选通开关最多只有一个导通;设定所述扫描线依次连续输出扫描信号，即任何两条扫描线输出的扫描信号没有重叠，任何相邻两条扫描线输出的扫描信号之间没有间隔。
[0020]可选的，所述光学指纹传感器还包括信号读出芯片，所述指纹采集方法还包括:
[0021]设定一个所述数据线组中的每个所述选通开关都实现一次导通和一次关闭的最短时间为第一周期；
[0022]设定一条所述扫描线完成一次扫描信号传输的时间为第二周期；
[0023]设定所述信号读出芯片完成一次信号采集的时间为第三周期；
[0024]设定所述第一周期等于所述第二周期，并设定所述第二周期等于η倍所述第三周期。
[0025]可选的，在一个所述数据线组中，设定第一个所述选通开关的导通时间为第一导通时间段，设定第一个所述选通开关的关闭时间为第一关闭时间段，设定第二个所述选通开关的导通时间为第二导通时间段，设定第二个所述选通开关的关闭时间为第二关闭时间段，重复上述设定，直至设定第η个所述选通开关的导通时间为第η导通时间段，设定第η个所述选通开关的关闭时间为第η关闭时间段；
[0026]设定所述第一导通时间段的结束时刻与所述第二导通时间段的开始时刻相同，重复上述设定，直至设定所述第η导通时间段的结束时刻与所述第一导通时间段的开始时刻相同；
[0027]设定所述第一导通时间段和所述第三周期具有相同的开始时刻，设定所述第二导通时间段和所述第三周期具有相同的开始时刻，重复上述设定，直至设定所述第η导通时间段和所述第三周期具有相同的开始时刻。
[0028]可选的，设定所述第一周期的开始时刻与所述第二周期的开始时刻相同，并设定所述第二周期与所述第三周期具有相同的开始时刻。
[0029]可选的，所述光学指纹传感器还包括信号读出芯片，所述指纹采集方法还包括:
[0030]设定η等于2;
[0031]设定一个所述数据线组中的每个所述选通开关都实现一次导通和一次关闭的最短时间为第一周期；
[0032]设定一条所述扫描线完成一次扫描信号传输的时间为第二周期；
[0033]设定所述信号读出芯片完成一次信号采集的时间为第三周期；
[0034]设定所述第一周期等于两倍的所述第二周期，并设定所述第二周期等于两倍所述第三周期。
[0035]可选的，在一个所述数据线组中，设定第一个所述选通开关的导通时间为第一导通时间段，设定第一个所述选通开关的关闭时间为第一关闭时间段，设定第二个所述选通开关的导通时间为第二导通时间段，设定第二个所述选通开关的关闭时间为第二关闭时间段；
[0036]设定所述第一导通时间段的结束时刻与所述第二导通时间段的开始时刻相同，设定所述第二导通时间段的结束时刻与所述第一导通时间段的开始时刻相同；
[0037]设定所述第二周期与所述第三周期具有相同的开始时刻；
[0038]可选的，设定所述第一导通时间段、所述第一关闭时间段、所述第二导通时间段和所述第二关闭时间段都等于所述第二周期；
[0039]可选的，设定所述第一导通时间段、所述第一关闭时间段、所述第二导通时间段和所述第二关闭时间段的开始时刻都对应所述第二周期的中间时刻。
[0040]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0041]本发明的技术方案中，在光学指纹传感器的基板表面上，具有位于所述像素阵列区和所述绑定区之间的数据线选通区，所述数据线选通区中具有M个选通开关。所述光学指纹传感器还包括M条数据线，所述数据线从所述像素阵列区延伸至所述数据线选通区。所述数据线选通区中，在第一方向上，每连续相邻的η条数据线为一个数据线组，η为大于I的整数，M为大于η的整数。每个所述数据线组中，一条所述数据线与一个所述选通开关的输入端一一对应连接。每个所述数据线组中，全部所述选通开关的输出端连接至所述绑定区的一个输出引脚。由于先将数据线分成了不同的组，然后每一组中都只连接至一个输出引脚，因此，可以大幅减少输出引脚的数量，因此，后续输出引脚之间的间距能够大幅增大。此时，可以不必将信号采集芯片设置在基板上，从而减小基板的外围尺寸，基板上的结构更加简单，优化了光学指纹传感器的整体结构，方便后续封装结构的组装，降低了光学指纹传感器的成本，提高光学指纹传感器的可靠性。
【附图说明】
[0042]图1现有一种光学指纹传感器模组的结构示意图；
[0043]图2为一种现有光学指纹传感器的俯视图；
[0044]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；
[0045]图4是图2所示光学指纹传感器中，虚线框20Α包围结构的放大示意图；
[0046]图5是本发明实施例所提供的光学指纹传感器的俯视示意图；
[0047]图6是图5所示光学指纹传感器沿B-B点划线剖切得到的剖面示意图；
[0048]图7为图5和图6所示光学指纹传感器中，虚线框30Α包围结构的放大示意图；
[0049]图8为图7所示结构图沿C-C虚线剖切后对应的结构示意图；
[0050]图9为本发明实施例所提供的指纹采集方法中，各电学结构对应的信号时序图；
[0051]图10为本发明另一实施例所提供的指纹采集方法中，各电学结构对应的信号时序图；
[0052]图11为本发明另一实施例所提供的指纹采集方法中，各电学结构对应的信号时序图；
[0053]图12是本发明另一实施例所提供的光学指纹传感器的俯视示意图；
[0054]图13为图12所示光学指纹传感器中，虚线框40Α包围结构的放大示意图；
[0055]图14为图13所示结构图沿D-D虚线剖切后对应的结构示意图；
[0056]图15为本发明另一实施例所提供的指纹采集方法中，各电学结构对应的信号时序图；
[0057]图16为本发明另一实施例所提供的指纹采集方法中，各电学结构对应的信号时序图。
【具体实施方式】
[0058]由于光学指纹传感器要求解析度比较高，一般高达500dpi(dotsper inch，每英寸点数)以上，导致光学指纹传感器中数据线之间距离较小。现有光学指纹传感器中，相邻数据线的间距只有50μπι左右，甚至更小，这么小的间距很容易引起芯片和印刷电路板出现绑定不良的问题。
[0059]现有一种光学指纹传感器中，柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)采用薄膜在玻璃上工艺(Film On Glass，F0G)进行绑定。当数据线之间的间距只有50μπι左右甚至更小时，在柔性印刷电路板绑定过程中，极易出现绑定对位偏差的问题，FOG的对位偏差很大，造成柔性印刷电路板绑定不良的概率进一步提高。同时，由于柔性印刷电路板本身的制作工艺能力的限制，只要数据线之间的间距小于90μπι，相应的柔性印刷电路板制作成本大幅增加，而且制作良率则大幅降低。此外，FOG需要占用较大的空间，并且，FOG区域通常还需要用胶保护起来。在后续组装保护盖板时，需要避让FOG区域，导致整个光学指纹传感器的模组体积较大，厚度较厚，组装成本高，可靠性差。
[0060]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20，以及在玻璃基板20上的像素阵列区21和外围电路。所述外围电路区包括驱动电路24，信号读出芯片22和柔性印刷电路板23。像素阵列区21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230，像素阵列区21、信号读出芯片绑定区(未标注)和柔性印刷电路板绑定区(未标注)之间的连接线(各连接线在图3中未画出)。
[0061]上述光学指纹传感器中，将信号读出芯片22通过芯片在玻璃上工艺(ChipOnGlass，⑶G)的方式设置于玻璃基板20上(COG的对位偏差比FOG要相对小一些)。这样，在经过信号读出芯片22后，需要输出的导线数量大幅减小，即信号读出芯片22的输出连线数目相比于数据线而言大幅减少，输出连线之间的间距也因此能够大大增加，此时就很容易通过柔性印刷电路板23连接到控制系统中。
[0062]但是，当信号读出芯片22设置在玻璃基板20上时，由于信号读出芯片22相对而言具有较大高度，导致玻璃基板20上的全部结构上表面不平整，并且信号读出芯片22通过COG制作在玻璃基板20上时，同样要占用玻璃基板20表面较大的空间。而柔性印刷电路板23也需要占用玻璃基板20表面一定的空间，导致玻璃基板20表面空间不足。同时，为了保护信号读出芯片22和柔性印刷电路板23，还需要对信号读出芯片22和柔性印刷电路板23进行封胶处理。在后续组装保护盖板等结构时，同样需要避让信号读出芯片22和柔性印刷电路板23所在区域，由此导致整个光学指纹传感器的模组体积较大，厚度较厚，组装成本高，可靠性差。[0063 ]发明人进一步分析图2所示光学指纹传感器。
[0064]请参考图4，图4示出了图2所示光学指纹传感器中被虚线框20A包围部分的放大示意图。如图4中，像素阵列区21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211和多条第二轴向的数据线212所限定。每个所述像素包括信号像素开关213和光电转化单元214，并且所述像素还包括透光区域(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211连接到驱动电路24。数据线212连接到所述信号读出芯片绑定区。
[0065]从图4可知，现有光学指纹传感器的数据线一一连接至绑定区，并且，虽然没有显示，但是每条数据线都单独连接至一个输出引脚(pad)，所述输出引脚用于与信号读出芯片22相应的信号输入引脚进行绑定，实现电连接。当光学指纹传感器的解析度越高，数据线212越密集，因此输出引脚也越密集。
[0066]为此，本发明提供一种新的光学指纹传感器，所述光学指纹传感器包括基板，位于所述基板表面上的像素阵列区，所述像素阵列区包括多个像素，所述像素包括感光元件和像素开关，位于所述基板表面上的绑定区，以及位于所述基板表面上的数据线选通区。还包括多条扫描线，所述扫描线控制所述像素开关。所述数据线选通区位于所述像素阵列区和所述绑定区之间，所述数据线选通区中具有M个选通开关。所述光学指纹传感器还包括M条数据线，所述数据线从所述像素阵列区延伸至所述数据线选通区，每条所述数据线连接至多个所述像素开关。所述数据线选通区中，在第一方向上，每连续相邻的η条数据线为一个数据线组，η为大于I的整数，M为大于η的整数。每个所述数据线组中，一条所述数据线与一个所述选通开关的输入端一一对应连接。每个所述数据线组中，全部所述选通开关的输出端连接至所述绑定区的一个输出引脚。由于先将数据线分成了不同的组，然后每一组中都只连接至一个输出引脚，因此，可以大幅减少输出引脚的数量，因此，后续输出引脚之间的间距能够大幅增大，此时，可以不必将信号采集芯片设置在基板上，从而减小基板的外围尺寸，基板上的结构更加简单，优化了光学指纹传感器的整体结构，方便后续封装结构的组装，降低了光学指纹传感器的成本，提高光学指纹传感器的可靠性。
[0067]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。
[0068]本发明实施例提供一种光学指纹传感器，请结合参考图5至图8。
[0069]图5是本实施例所提供的光学指纹传感器的俯视示意图，图6是图5所示光学指纹传感器沿B-B点划线剖切得到的剖面示意图。如图5和图6所示，本实施例所提供的光学指纹传感器包括基板30，位于基板30表面上的像素阵列区31(实线框表示)，位于基板30表面上的数据线选通区320(虚线框表示)，位于基板30表面上的绑定区330(虚线框表示)，以及位于基板30表面上的驱动电路34。并且，在基板30表面上，数据线选通区320位于像素阵列区31和绑定区330之间。
[0070]光学指纹传感器还包括柔性印刷电路板33，柔性印刷电路板33的绑定端绑定在绑定区330。
[0071]光学指纹传感器还包括信号读出芯片35，信号读出芯片35固定在柔性印刷电路板33表面。并且，信号读出芯片35所在的柔性印刷电路板33表面非位于基板30表面上，而是在基板30上方以外的柔性印刷电路板33表面。可以从图5所示俯视示意图看到基板30和信号读出芯片35没有重叠部分，信号读出芯片35在基板30右边缘以外。
[0072]本实施例中，基板30可以为透明材料制成，具体材料可以为无机玻璃或者有机玻璃，也可以是其它有机透明树脂等。基板30通常具有两个面积最大的相对表面，上述各区形成在基板30的其中一个表面上。基板30的另一个最大面积的表面可以作为背面。
[0073]本实施例中，像素阵列区31中具有像素阵列，所述像素阵列可以用于光学信号的接收、转化和暂存。
[0074]本实施例中，绑定区330上具有输出引脚(未示出)，所述输出引脚用于与柔性印刷电路板33进行绑定。
[0075]本实施例中，驱动电路34可以是位于像素阵列区31的一侧，如图5中所示。其它实施例中，驱动电路34也可以是在像素阵列区31的两侧以上。
[0076]本实施例中，柔性印刷电路板33用于将光学指纹传感器与相应的主处理系统(主处理系统未示出，所述主处理系统可以为具有所述光学指纹传感器的电子装置的处理系统)电连接，以及将驱动电路34的信号输入连接到主处理系统，所述主处理系统可以通过柔性印刷电路板33向基板30上的电路结构供电。需要说明的是，其它实施例中，柔性印刷电路板33也可以采用其它结构代替，例如采用印刷电路板(PCB)代替。
[0077]本实施例中，信号读出芯片35用于将像素阵列区31中各像素所接收