用于减轻莫尔效应的显示器下光学指纹传感器布置结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于减轻莫尔效应的显示器下光学指纹传感器布置结构，具体公开了用于使具有感兴趣的结构特征的生物辨识特征对象成像的电子装置的系统和方法。所述电子装置包括：显示器，所述显示器包括成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于沿第一轴线的第一主要方向；以及光学传感器，所述光学传感器被安装在所述显示器下方，所述光学传感器平行于沿第二轴线的第二主要方向。第二轴线相对于第一轴线以一角度旋转以将莫尔图案调整成在所述感兴趣的结构特征的频率范围之外。

【技术实现步骤摘要】
用于减轻莫尔效应的显示器下光学指纹传感器布置结构
本公开大体涉及光学传感器，并且更具体地涉及减轻莫尔效应的显示器下光学指纹传感器布置结构。
技术介绍
物体成像被用于各种应用中。例如，生物辨识特征识别系统使生物辨识特征对象成像以用于鉴别和/或验证包括识别系统的装置的用户。生物辨识特征成像提供了可靠的非侵入方式来出于识别目的验证个体身份。各种类型的传感器可被用于生物辨识特征成像。指纹像其他生物辨识特征一样是基于独特的个人特征并且因此为识别个体提供了可靠机制。因此，指纹传感器具有许多潜在应用。例如，指纹传感器可被用于提供在静止应用（例如安全检查站）中的访问控制。指纹传感器也可被用于提供在移动装置中的访问控制，该移动装置例如手机、可穿戴智能装置（例如，智能手表和活动追踪器）、平板电脑、个人数据助理（PDA）、导航装置、以及便携式游戏装置。因此，一些应用，特别是与移动装置有关的应用，会需要既尺寸小又非常可靠的识别系统。在大多数移动装置中的指纹传感器是电容性传感器，其具有被构造成感测指纹的脊和谷特征的感测阵列。典型地，这些指纹传感器或者检测绝对电容（有时被称为“自电容”）或者检测转移电容（有时被称为“互电容”）。在任一情况下，在阵列中的每个感测元件处的电容根据是否存在脊或谷而变化，并且这些变化被电学检测以形成指纹的图像。虽然电容性指纹传感器提供某些优点，不过大多数商业可获得的电容性指纹传感器难以遍及较大距离感测到精细的脊和谷特征，从而需要指纹接触靠近感测阵列的感测表面。电容式传感器穿过厚的层来检测指纹仍然是一个重大的挑战，该厚的层例如是保护许多智能手机和其他移动装置的显示器的厚的玻璃盖片（coverglass）（有时被称为“盖板玻璃（coverlens）”）。光学指纹传感器提供对于电容性指纹传感器而言的替代品。最近，已经试图在显示器的活动区域中（例如在移动装置的显示器下）实施光学指纹传感器。例如像素和子像素的显示部件通常将由于显示部件的重复性而具有周期性。类似地，在可被安装在显示器下方的光学传感器上的各个光学传感器元件将具有它们自身的周期性。光学传感器元件和显示部件的组合周期性会导致莫尔效应，从而导致指纹图像的一些部分具有亮区和暗区，这进而会干扰分析例如脊和谷的指纹特征。
技术实现思路
一种实施例提供了一种用于使具有感兴趣的结构特征的生物辨识特征对象成像的电子装置。所述电子装置包括：显示器，所述显示器具有成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于沿第一轴线的第一主要方向；以及光学传感器，所述光学传感器被设置在所述显示器下方，所述光学传感器平行于沿第二轴线的第二主要方向。所述第二轴线相对于所述第一轴线具有角度，并且其中，所述角度将莫尔图案频率调整成在对应于所述感兴趣的结构特征的频率范围之外。另一实施例提供一种电子装置。所述电子装置包括：显示器，所述显示器具有成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于第一主要轴线；以及光学传感器，所述光学传感器具有成行的感测元件，所述成行的感测元件平行于第二主要轴线，所述光学传感器被构造成使指纹成像。所述光学传感器被设置在所述显示器下方并且被定向成使得所述第二主要轴线相对于所述第一主要轴线以角度Ɵ旋转，当使所述指纹成像时，所述角度Ɵ足以降低图像上的莫尔效应。再一实施例提供了一种用于确定相对于显示器安装光学传感器所呈的角度以减轻莫尔图案的装置，所述装置包括：第一构件，所述第一构件被构造成确定所述显示器的部件的频率；第二构件，所述第二构件被构造成确定所述光学传感器的部件的频率；第三构件，所述第三构件被构造成确定莫尔图案的频率；以及第四构件，所述第四构件被构造成基于所述显示器的部件的频率和所述传感器的部件的频率确定所述角度，其中，所述角度调整所述莫尔图案的频率。又一实施例提供了一种用于确定相对于显示器安装光学传感器所呈的角度以减轻莫尔图案的方法。所述方法包括：确定所述显示器的部件的频率；确定所述光学传感器的部件的频率；确定莫尔图案的频率；以及基于所述显示器的部件的频率和所述传感器的部件的频率确定所述角度，其中，所述角度调整所述莫尔图案的频率。附图说明图1是示例性输入装置的框图。图2是具有集成在活动显示区域内的光学传感器的电子装置的框图。图3是示出电子装置的示例的侧视图的框图，所述电子装置具有集成在活动显示区域内的光学传感器。图4A-4C示出光学传感器阵列和光学元件布置结构的俯视图的示例。图5A-5B示出了显示器像素和子像素布置结构的示例。图6是具有集成在活动显示区域内的光学传感器的电子装置的框图，其具有角度调整以减轻莫尔效应。图7示出了来自具有和没有传感器调整的集成在活动显示器内的光学传感器的图像。图8示出了来自具有和没有传感器调整的集成在活动显示器内的光学传感器的图像。图9示出成角度地形成在片材（die）上的感测元件的替代性实施例。图10示出了制造集成在显示器下的光学传感器的方法，其减轻了莫尔效应。具体实施方式下面的具体实施方式本质上仅是示例性的且并不意图限制本技术或者本技术的应用和使用。此外，不意图被在前述
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技术介绍
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技术实现思路
、附图说明、或下述具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论所约束。描述了一种用于在显示器下使用的光学指纹传感器。显示器具有对应于各个显示像素和子像素的间距的周期结构。光学指纹传感器也具有对应于各个传感器像素或元件的间距的周期结构。一种解决方案是将光学指纹传感器设计成使得所有传感器元件直接落在显示器中的开口下方，例如落在显示器的没有被显示像素占据的区域下方。然而，难以将传感器设计成完全匹配显示器中的开口。当试图设计可用于具有不同几何构型和结构特征的各种显示器的光学传感器时，所述问题甚至变得更加复杂。在指纹传感器没有完全匹配显示器中的开口时，莫尔图案会出现在任何得到的指纹图像中。当莫尔图案的频率与感兴趣的特征（例如指纹脊和谷）的频率处于相同量级时，指纹图像的劣化的量的问题就特别突出。本文所描述的光学指纹传感器被设计成通过如下方法来减轻莫尔效应：调整传感器元件相对于显示像素的角度或旋转，以使得莫尔图案的空间频率不干扰指纹图像。通过调整旋转角度，所公开的指纹传感器降低了莫尔效应幅值和/或导致莫尔频率处于感兴趣范围之外。特定旋转角度可以变化并且取决于显示结构（例如，像素、子像素、电极等等）和光学传感器结构（例如，传感器元件和诸如准直器的光学元件）的周期性。来看附图，图1是具有传感器100的示例性电子装置102的框图。传感器100可被构造成提供到电子系统（也被称为“电子装置”）的输入。将理解的是，传感器100被描述为被安装在显示器下的光学生物辨识特征传感器（例如，指纹传感器）。显示器可包括其他传感器，例如触摸式传感器，其可使用任何合适的感测技术，包括但不限于电容性或光学感测技术。电子系统的一些非限制示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，例如台式计算机、笔记本电脑、上网本、平板电脑、电子书阅读器、个人数字助理（PDA）、以及可穿戴计算机（诸如智能手表和活动追踪器装置）。实际上，本公开构想出具有显示器下的光学传感器的任意电子装置或系统。视情况而定，传感器100可使用如下中的任何一者或多者与电子系统的一些部分通信：总线、网络、以及其他有线或无线互联方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使具有感兴趣的结构特征的生物辨识特征对象成像的电子装置，包括：显示器，所述显示器包括成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于沿第一轴线的第一主要方向；以及光学传感器，所述光学传感器被设置在所述显示器下方，所述光学传感器平行于沿第二轴线的第二主要方向，其中，所述第二轴线相对于所述第一轴线具有角度，并且其中，所述角度将莫尔图案频率调整成在对应于所述感兴趣的结构特征的频率范围之外。

【技术特征摘要】
2017.02.22 US 15/4396831.一种用于使具有感兴趣的结构特征的生物辨识特征对象成像的电子装置，包括：显示器，所述显示器包括成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于沿第一轴线的第一主要方向；以及光学传感器，所述光学传感器被设置在所述显示器下方，所述光学传感器平行于沿第二轴线的第二主要方向，其中，所述第二轴线相对于所述第一轴线具有角度，并且其中，所述角度将莫尔图案频率调整成在对应于所述感兴趣的结构特征的频率范围之外。2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述生物辨识特征对象是指纹并且所述感兴趣的结构特征的频率范围对应于脊和谷的频率。3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述角度在20和30度之间。4.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述角度在26和27度之间。5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光学传感器包括具有成行的孔隙的光学元件以及具有成行的感测元件的传感器阵列，所述成行的孔隙和成行的感测元件平行于所述第二轴线。6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光学传感器包括具有成行的孔隙的光学元件以及具有成行的感测元件的传感器阵列，所述成行的孔隙平行于所述第一轴线并且所述成行的感测元件平行于所述第二轴线。7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光学传感器包括具有成行的孔隙的光学元件以及具有成行的感测元件的传感器阵列，所述成行的孔隙平行于所述第二轴线并且所述成行的感测元件平行于所述第一轴线。8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光学传感器包括被安装在片材上的感测元件阵列，所述片材具有平行于所述第一轴线的主要轴线并且所述感测元件阵列具有平行于所述第二轴线的主要轴线。9.一种电子装置，包括：显示器，所述显示器具有成行的像素元件，所述成行的像素元件平行于第一主要轴线；以及光学传感器，所述光学传感器具有成行的感测元件，所述成行的感测元件平行于第二主要轴线，所述光学传...

【专利技术属性】
技术研发人员：BL麦基，RJ格罗夫，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：新型
国别省市：美国,US