JP7553473B2 - 指紋センサ、指紋モジュール及び端末機器 - Google Patents

Description

本出願は、２０１９年５月９日に中国で提出された中国特許出願番号Ｎｏ．２０１９１０３８６３９６．０の優先権を主張しており、同出願の内容の全ては、ここに参照として取り込まれる。
本開示は、通信技術分野に関し、特に指紋センサ、指紋モジュール及び端末機器に関する。

科学技術の発展に伴って、一般的には、現在の端末機器のいずれにも指紋モジュールが配置されている。関連技術の指紋モジュールにおける指紋センサに複数の画素ユニットが設けられ、指紋センサ上の複数の画素ユニットに対して行走査と列走査を行うことにより、指紋センサ上の情報を露光し読み出して、指紋画像を生成する。ところが、関連技術において、行走査と列走査に必要となる時間は比較的に長く、指紋画像を生成する時間が比較的に長いことを招く。

本開示の実施例は、関連技術において指紋画像を生成する時間が比較的に長いという問題を解決するための指紋センサ、指紋モジュール及び端末機器を提供する。

上記技術課題を解決するために、本開示は、以下のように実現される。

第１の方面によれば、本開示の実施例は、指紋センサを提供する。前記指紋センサは、複数の画素セットを含むセンシングアレイを有し、各前記画素セットは、少なくとも一つの画素ユニットを含み、
前記複数の画素セットのうち、各行において隣接する二つの画素セットの間は、第１の制御線を介して電気的に接続され、前記複数の画素セットのうち、各列において隣接する二つの画素セットの間は、第２の制御線を介して電気的に接続され、
前記複数の画素セットは、少なくとも一つの第１の画素セットを含み、前記第１の画素セットは、少なくとも二つの前記画素ユニットを含み、且つ少なくとも二つの前記画素ユニットの間は、互いに電気的に接続される。

第２の方面によれば、本開示の実施例はさらに、指紋モジュールを提供する。この指紋モジュールは、レンズ、赤外線フィルタ及び上記の指紋センサを含み、前記レンズ、前記赤外線フィルタ及び前記指紋センサは、順次に積層して設けられる。

第３の方面によれば、本開示の実施例はさらに、端末機器を提供する。この端末機器は、上記の指紋モジュールを含む。

本開示の実施例では、行走査と列走査を行う時、複数の画素セットを走査すればよく、各画素ユニットを走査する必要がなく、走査の時間を短くして、指紋画像を生成する時間を短くした。

本開示の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下は、本開示の実施例の記述において使用される必要がある添付図面を簡単に紹介する。自明なことに、以下の記述における添付図面は、ただ本開示のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、それらの添付図面に基づいて、他の添付図面を取得することもできる。

本開示の実施例による指紋センサ上の画素セットの分布の構造概略図である。 本開示の実施例による第１の画素セットにおける画素ユニットの接続概略図である。 本開示の実施例による別の指紋センサ上の画素セットの分布の構造概略図である。 本開示の実施例による指紋モジュールにおけるレンズの光線伝送概略図である。 本開示の実施例による指紋モジュールの構造概略図である。 本開示の実施例による端末機器の指紋収集概略図である。

以下は、本開示の実施例における添付図面を結び付けながら、本開示の実施例における技術案を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、本開示の一部の実施例であり、全部の実施例ではない。本開示における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本開示の保護範囲に属する。

図１を参照して、図１は、本開示の実施例による指紋センサの感知面の構造概略図である。前記指紋センサはセンシングアレイを有し、前記センシングアレイは、複数の画素セット１を含み、各前記画素セット１は、少なくとも一つの画素ユニット１００を含み、
前記複数の画素セット１の各行において隣接する二つの画素セット１の間は、第１の制御線２を介して電気的に接続され、前記複数の画素セット１の各列において隣接する二つの画素セット１の間は、第２の制御線３を介して電気的に接続され、
前記複数の画素セット１は、少なくとも一つの第１の画素セット１０１を含み、前記第１の画素セット１０１は、少なくとも二つの前記画素ユニット１００を含み、且つ少なくとも二つの前記画素ユニット１００の間は、互いに電気的に接続される。

そのうち、本開示の実施例の動作原理は、以下を参照すればよい。

指紋センサに複数の画素セット１が設けられるため、指紋センサに対して行走査と列走査を行う時に、上記複数の画素セット１を走査すればよく、各画素ユニット１００を走査する必要がなく、行走査と列走査の時間を短くして、即ち、走査を行うトータルの時間を短くして、指紋画像を生成する時間を短くして、相応して、端末機器によって指紋ロックを解除する時間も短くした。

そのうち、第１の制御線２は、走査線と呼ばれてもよく、第２の制御線３は、データ線と呼ばれてもよい。

そのうち、第１の画素セット１０１は数について、ここでは限定しない。また、第１の画素セット１０１のいずれも指紋センサの感知面４に位置してもよく、但し、第１の画素セット１０１の感知面４における具体的な位置について、ここでは限定しない。例えば、第１の画素セット１０１は、感知面４におけるエッジに近い位置、及び／又は、中心位置に位置してもよい。

そのうち、各第１の画素セット１０１に含まれる複数の画素ユニット１００の電気的に接続される接続方式について、ここでは限定しない。例えば、上記複数の画素ユニット１００は、順次に接続されてもよく、隣接する二つの画素ユニット１００を電気的に接続し、且つ始めと終わりの二つの画素ユニット１００は電気的に接続されてもよく、一番目の画素ユニット１００を中間位置にある画素ユニット１００に電気的に接続してから、他の画素ユニット１００に電気的に接続してもよい。

例えば、第１の画素セット１０１が四つの画素ユニット１００を含む時、図２を参照して、上記四つの画素ユニット１００は、マトリックス状に分布されてもよく、上記四つの画素ユニット１００の電気的に接続される方式について、具体的には、図２を参照すればよく、即ち、左上の角に位置する第１の画素ユニットは、右下の角に位置する第３の画素ユニット及び右上の角に位置する第２の画素ユニットにそれぞれ電気的に接続されてもよく、且つ左下の角に位置する第４の画素ユニットは、第２の画素ユニットと第３の画素ユニットにそれぞれ電気的に接続されてもよい。

本開示の実施例では、行走査と列走査を行う時、複数の画素セット１を走査すればよく、各画素ユニット１００を走査する必要がなく、走査の時間を短くして、指紋画像を生成する時間を短くした。

選択的に、前記複数の画素セット１は、少なくとも一つの第２の画素セット１０２をさらに含み、前記第２の画素セット１０２は、少なくとも一つの前記画素ユニット１００を含む。

そのうち、第２の画素セット１０２が一つの画素ユニット１００を含む時、この時、第２の画素セット１０２は、この画素ユニット１００と同等としてもよい。第２の画素セット１０２が複数の画素ユニット１００を含む時、上記複数の画素ユニット１００同士は独立に表示されてもよく、上記複数の画素ユニット１００は、互いに電気的に接続されてもよい。

そのうち、第２の画素セット１０２及び第１の画素セット１０１の位置について、ここでは限定しない、例えば、第２の画素セット１０２は、指紋センサの感知面４の中心位置に位置してもよく、一方、第１の画素セット１０１は。指紋センサの感知面４のエッジ位置に位置してもよく、逆に、第１の画素セット１０１は、指紋センサの感知面４の中心位置に位置してもよく、一方、第２の画素セット１０２は、指紋センサの感知面４のエッジ位置に位置してもよい。

また、第２の画素セット１０２及び第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数は同じであってもよく、異なってもよい。選択的に、第２の画素セット１０２に含まれる画素ユニット１００の数は、第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より少ない。

説明すべきことは、画素セット１に含まれる画素ユニット１００の数が多いほど、且つ複数の画素ユニット１００が互いに電気的に接続される時、この画素セット１の指紋センサにおける対応位置の感光強度は大きい。

本開示の実施例では、複数の画素セット１は、第１の画素セット１０１と第２の画素セット１０２を含み、且つ第１の画素セット１０１は複数の画素ユニット１００を含み、第２の画素セットは少なくとも一つの画素ユニット１００を含むため、このように、指紋センサにおける第１の画素セット１０１又は第２の画素セット１０２の数を変更することによって、指紋センサの感光強度を変更することができる。

選択的に、図１を参照して、前記第２の画素セット１０２に含まれる画素ユニット１００の数は、前記第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より少ない。

例えば、第２の画素セット１０２は、二つの画素ユニット１００を含んでもよく、且つ上記二つの画素ユニット１００は互いに電気的に接続され、第１の画素セット１０１は、四つの画素ユニット１００を含んでもよく、且つ上記四つの画素ユニット１００は互いに電気的に接続される。

本開示の実施例では、第２の画素セット１０２に含まれる画素ユニット１００の数は、第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より少ないため、第２の画素セット１０２が位置する場所の感光強度は、第１の画素セット１０１が位置する場所の感光強度より低い。このように、指紋センサのある位置に、選択的に第１の画素セット１０１又は第２の画素セット１０２を設けて、この位置の感光強度を異なる数値に設置することができ、指紋センサ上の感光強度の設置の柔軟性を向上させる。

選択的に、図３を参照して、各前記第２の画素セット１０２のいずれも一つの前記画素ユニット１００を含む。

そのうち、第２の画素セット１０２が一つの画素ユニット１００を含む時、即ちこの時、第２の画素セット１０２はこの画素ユニット１００である。

本開示の実施例では、第２の画素セット１０２は一つの画素ユニット１００を含み、指紋センサの解像力が確保された場合、製造プロセスの難しさを低減させることができ、生産コストを低減する。

選択的に、前記指紋センサは感知面４を含み、前記感知面４は、第１の感知領域と第２の感知領域を含み、前記第１の感知領域は、前記感知面４における中心に近い領域であり、前記第２の感知領域は、前記感知面４における前記第１の感知領域以外の領域であり、
前記第１の画素セット１０１のいずれも前記第２の感知領域に位置し、前記第２の画素セット１０２のいずれも前記第１の感知領域に位置する。

そのうち、本開示の実施例の動作原理は、以下の記述を参照すればよい。

図４を参照して、図４における矢印は、光線の伝播方向を表し、図４における楕円形は凸レンズを表す。現在のレンズは、一般的には凸レンズを採用するため、凸レンズの集光作用で、凸レンズによって得られた画像において、画像の中間位置の輝度と鮮明度のいずれも画像のエッジ位置より高い。本開示の実施例では、第１の画素セット１０１のいずれも第２の感知領域に位置し、且つ上記第１の画素セット１０１に含まれる少なくとも二つの画素ユニット１００は互いに電気的に接続され、第１の感知領域に位置する第２の画素セット１０２に含まれる画素ユニット１００の数は、上記第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より少ない。このように、上記第１の画素セット１０１の第２の感知領域における対応位置の受信感度とフルウェル容量を向上させることができ、同じ露光時間と同じゲインの場合、上記第１の画素セット１０１の第２の感知領域における対応位置の感光強度を向上させることができ、得られた画像における相応位置の輝度と鮮明度を向上した。説明すべきことは、上記画像は、一般的には、指紋画像である。

そのうち、第１の感知領域は、感知面４の真中の領域に位置してもよい。また、第１の感知領域の形状について、ここでは限定せず、例えば、第１の感知領域は、矩形領域であってもよい。

そのうち、第２の感知領域は、感知面４における第１の感知領域以外の領域であってもよく、第１の感知領域が感知面４の中心に位置する時、第２の感知領域は、感知面４における第１の感知領域を囲む領域であってもよい。第２の感知領域の形状についても、ここでは限定しない、例えば、第１の感知領域が矩形領域である時、第２の感知領域は、矩形リング領域であってもよく、矩形リング領域のインナーリング領域は、即ち第１の感知領域である。

本開示の実施例では、第１の画素セット１０１のいずれも第２の感知領域に位置するため、このように、第２の感知領域の感光強度と感度を向上させることができ、得られた画像における第２の感知領域に対応する部分の輝度と鮮明度を向上させることができ、画像の結像品質を向上させる。

選択的に、前記第１の画素セット１０１の数は少なくとも二つであり、前記第２の感知領域は、第１のサブ感知領域と第２のサブ感知領域を含み、前記第１のサブ感知領域は、前記第１の感知領域と前記第２のサブ感知領域の間に位置し、前記第１の画素セット１０１はそれぞれ、前記第１のサブ感知領域及び前記第２のサブ感知領域に位置し、前記第１のサブ感知領域に位置する前記第１の画素セット１０１に含まれる前記画素ユニット１００の数は、前記第２のサブ感知領域に位置する前記第１の画素セット１０１に含まれる前記画素ユニッ１００の数より少ない。

例えば、第１の感知領域に位置する第２の画素セット１０２に含まれる画素ユニット１００の数は一つであってもよく、第１のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数は二つであってもよく、第２のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数は四つであってもよい。

第２の感知領域はさらに、第３のサブ感知領域と第４のサブ感知領域を含んでもよく、第３のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数は、第２のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より多くてもよく、第４のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数は、第３のサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数より多くてもよい。説明すべきことは、上記原理に基づいて、第２の感知領域はさらに第５のサブ感知領域などを含んでもよいことを類推してもよい。第２の感知領域に具体的に含まれるサブ感知領域の数及び各サブ感知領域の第２の感知領域における具体的な位置について、ここでは限定しない。

本開示の実施例では、凸レンズの集光作用によって、感知面４の中心位置から感知面４のエッジ位置に向かって、その感光強度は、漸次に低下する傾向となり、このように、第２の感知領域内の異なるサブ感知領域に位置する第１の画素セット１０１に含まれる画素ユニット１００の数を段階的に設置することにより、感知面４全体の感光強度をより均一にさせることができる。

選択的に、各前記第１の画素セット１０１のいずれもＭ＊Ｍ個の画素ユニット１００を含み、Ｍ＊Ｍ個の前記画素ユニット１００はアレイ状に分布され、前記Ｍは１より大きい正の整数である。

例えば、Ｍが２である時、即ち各第１の画素セット１０１は四つの画素ユニット１００を含み、且つ上記四つの画素ユニット１００はアレイ状に分布される。又は、Ｍが３である時、即ち各第１の画素セット１０１は九つの画素ユニット１００を含み、且つ上記九つの画素ユニット１００はアレイ状に分布される。

本開示の実施例では、各第１の画素セット１０１のいずれもＭ＊Ｍ個の画素ユニット１００を含み、Ｍ＊Ｍ個の画素ユニット１００はアレイ状に分布され、それによって、第１の画素セット１０１の指紋センサにおける対応位置の感光強度を比較的に均一にさせ、生成された指紋画像の品質を向上させる。

選択的に、少なくとも二つの前記画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は直列接続される。

そのうち、少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は直列接続されることは、第１の画素セット１０１に含まれる少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は直列接続されることであってもよい。

本開示の実施例では、第１の画素セット１０１に含まれる少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は直列接続されることは、第１の画素セット１０１全体の指紋センサにおける対応位置の感光強度を強めることができる。

選択的に、少なくとも二つの前記画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は並列接続される。

そのうち、少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は並列接続されることは、第１の画素セット１０１に含まれる少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は並列接続されることであってもよい。

本開示の実施例では、第１の画素セット１０１に含まれる少なくとも二つの画素ユニット１００における隣接する二つの画素ユニット１００は並列接続されることは、同様に、第１の画素セット１０１全体の指紋センサにおける対応位置の感光強度を強めることができる。

図５を参考して、本開示の実施例はさらに、指紋モジュールを提供する。この指紋モジュールは、レンズ５０１、赤外線フィルタ５０２及び上記の指紋センサ５０３を含み、前記レンズ５０１、前記赤外線フィルタ５０２及び前記指紋センサ５０３は、順次に積層して設けられる。

本開示の実施例は、上記の指紋センサ５０３を含み、指紋センサ５０３の構造は上記実施例を参照すればよく、具体的には、ここでは説明を省略する。本開示の実施例は、上記実施例における指紋センサ５０３を採用したため、本開示の実施例による指紋モジュールは、上記実施例における指紋センサ５０３と同じ有益な効果を有する。

本開示の実施例はさらに、端末機器を提供する。この端末機器は、上記の指紋モジュールを含む。

そのうち、端末機器はさらに、スクリーン６を含み、スクリーン６は液晶スクリーン（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）であってもよく、有機発光スクリーン（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ）であってもよく、スクリーン６の具体的なタイプについて、ここでは限定しない。

例えば、図６を参照して、スクリーン６がＯＬＥＤである時、端末機器によって指紋画像を生成する原理は以下の通りであってもよい。スクリーン６から出射された赤外光は、スクリーン６の上面の指紋７に遭遇すると戻り、戻った反射赤外光はレンズ５０１に入射され、赤外線フィルタ５０２を介して、指紋センサ５０３の感知面に到達し、指紋センサ５０３は光信号を電気信号に変換し、さらに端末機器のアナログ－デジタル変換器によってデータ収集を行い、指紋画像が形成される。説明すべきことは、図６における矢印方向は、赤外光及び反射赤外光の伝播方向を表す。

本開示の実施例における端末は、上記実施例の指紋センサ５０３を採用し、同様に、得られた画像の対応位置の輝度と鮮明度を向上させることができ、画像の結像品質を向上させる。

以上は、添付図面を結び付けながら、本開示の実施例を記述していたが、本開示は、上述した具体的な実施の形態に限らず、上述した具体的な実施の形態は例示的なものに過ぎず、制限性のあるものではない。当業者は、本開示による示唆を基にして、本開示の趣旨や請求項が保護する範囲から逸脱しない限り、多くの形式の変更を行うことができ、それらはいずれも本開示の保護範囲に入っている。

Claims (8)

1. 指紋センサであって、
   複数の画素セットを含むセンシングアレイを有し、各前記画素セットは、少なくとも一つの画素ユニットを含み、
   前記複数の画素セットのうち、各行において隣接する二つの画素セットの間は、一本の走査線を介して電気的に接続され、前記複数の画素セットのうち、各列において隣接する二つの画素セットの間は、一本のデータ線を介して電気的に接続され、
   前記複数の画素セットは、少なくとも一つの第１の画素セットを含み、前記第１の画素セットは、少なくとも二つの前記画素ユニットを含み、且つ少なくとも二つの前記画素ユニットの間は、互いに電気的に接続され、
   前記複数の画素セットは、少なくとも一つの第２の画素セットをさらに含み、前記第２の画素セットは、少なくとも一つの前記画素ユニットを含み、
   前記第２の画素セットに含まれる画素ユニットの数は、前記第１の画素セットに含まれる画素ユニットの数より少なく、
   前記指紋センサは、第１の感知領域と第２の感知領域を含む感知面を含み、前記第１の感知領域は、前記感知面における中心に近い領域であり、前記第２の感知領域は、前記感知面における前記第１の感知領域以外の領域であり、
   前記第１の画素セットのいずれも前記第２の感知領域に位置し、前記第２の画素セットのいずれも前記第１の感知領域に位置し、
   前記第１の画素セットの数は、少なくとも二つであり、前記第２の感知領域は、第１のサブ感知領域と第２のサブ感知領域を含み、前記第１のサブ感知領域は、前記第１の感知領域と前記第２のサブ感知領域の間に位置し、前記第１の画素セットはそれぞれ前記第１のサブ感知領域及び前記第２のサブ感知領域に位置し、前記第１のサブ感知領域に位置する前記第１の画素セットに含まれる前記画素ユニットの数は、前記第２のサブ感知領域に位置する前記第１の画素セットに含まれる前記画素ユニットの数より少ない、指紋センサ。
2. 各前記第２の画素セットのいずれも、一つの前記画素ユニットを含む、請求項１に記載の指紋センサ。
3. 各前記第１の画素セットのいずれもＭ＊Ｍ個の画素ユニットを含み、Ｍ＊Ｍ個の前記画素ユニットは、アレイ状に分布され、前記Ｍは１より大きい正の整数である、請求項１又は２に記載の指紋センサ。
4. 前記第１の画素セットが四つの画素ユニットを含み、前記四つの画素ユニットは、マトリックス状に分布され、左上の角に位置する第１の画素ユニット、右上の角に位置する第２の画素ユニット、右下の角に位置する第３の画素ユニット、及び、左下の角に位置する第４の画素ユニットを含み、
   左上の角に位置する前記第１の画素ユニットは、右下の角に位置する前記第３の画素ユニット及び右上の角に位置する前記第２の画素ユニットにそれぞれ電気的に接続され、且つ左下の角に位置する第４の画素ユニットは、第２の画素ユニットと第３の画素ユニットにそれぞれ電気的に接続される、請求項３に記載の指紋センサ。
5. 少なくとも二つの前記画素ユニットにおける隣接する二つの画素ユニットは、直列接続される、請求項１又は２に記載の指紋センサ。
6. 少なくとも二つの前記画素ユニットにおける隣接する二つの画素ユニットは、並列接続される、請求項１又は２に記載の指紋センサ。
7. レンズ、赤外線フィルタ及び請求項１～６のいずれか１項に記載の指紋センサを含み、前記レンズ、前記赤外線フィルタ及び前記指紋センサは、順次に積層して設けられる、指紋モジュール。
8. 請求項７に記載の指紋モジュールを含む、端末機器。

Images