在显示器下面的光学指纹传感器制造技术

一种光学传感器系统包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在输入表面下方的多个显示元件，其配置成发射光以提供显示器；设置在多个显示元件下方的孔径层；设置在孔径层下方的准直器层；以及设置在准直器层下方的多个光感测元件，其中所述多个光感测元件配置成检测来自感测区的、已经穿过孔径层和准直器层的光。

Optical fingerprint sensor underneath the monitor

An optical sensor system includes: an input surface providing a sensing area for a biometric object; a plurality of display elements arranged below the input surface configured to emit light to provide a display; an aperture layer arranged below the plurality of display elements; a collimator layer arranged below the aperture layer; and a collimator layer arranged below the aperture layer; and a collimator arranged below the aperture layer. A plurality of light sensing elements below the layer, wherein the plurality of light sensing elements are configured to detect light from the sensing area that has passed through the aperture layer and the collimator layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在显示器下面的光学指纹传感器相关申请的交叉引用本专利申请要求2016年1月29日提交的美国临时专利申请号62/289,172的优先权，其通过引用被结合。
技术介绍
包括触摸传感器装置(通常又称作触摸板或接近传感器装置)以及指纹传感器装置的输入装置广泛用于多种电子系统中。触摸传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，其中触摸传感器装置通常为了允许用户提供用户输入以与电子系统相交互的目的而确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。指纹传感器装置也通常包括感测区，其中指纹传感器装置通常为了与用户的用户认证或者识别有关的目的而确定指纹或者部分指纹的存在、位置、运动和/或特征。触摸传感器装置和指纹传感器装置可以因此用来为电子系统提供接口。例如，触摸传感器装置和指纹传感器装置通常用作较大计算系统的输入装置（诸如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板和指纹阅读器）。触摸传感器装置和指纹传感器还常常用在较小计算系统(诸如移动装置（诸如智能电话和平板）中集成的触摸屏)中。
技术实现思路
在示范实施例中，光学传感器系统包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在输入表面下方的多个显示元件，其配置成发射光以提供显示器；设置在多个显示元件下方的孔径层；设置在孔径层下方的准直器层；以及设置在准直器层下方的多个光感测元件，其中所述多个光感测元件配置成检测来自感测区的、穿过孔径层和准直器层的光。在另一个示范实施例中，光学传感器系统包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在输入表面下方的多个显示元件，其配置成发射光以提供显示器；设置在多个显示元件下方的包括多个针孔的针孔层；以及设置在针孔层下方的图像传感器，其中所述图像传感器配置成检测对应于生物计量对象的多个子图像，多个子图像的每个子图像由针孔层的相应针孔投影到图像传感器上。在又一个示范实施例中，光学传感器系统包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在输入表面下方的多个显示元件，其配置成发射光以提供显示器，其中所述多个显示元件包括对应于红色光的子像素和对应于绿色光的子像素；设置在多个显示元件下方的图像传感器，其配置成检测来自多个显示元件的、从感测区反射的光；以及处理器，其配置成使得多个显示元件以利用多个显示元件的红色光和绿色光交替地照亮生物计量对象，以及基于由图像传感器对反射自感测区的红色光和绿色光的检测来检测对应于生物计量对象的脉搏。在又一个示范实施例中，光学传感器系统包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在输入表面下方的多个显示元件，其配置成发射光以提供显示器；设置在多个显示元件下方的孔径层，其配置成衍射来自多个显示元件的、从感测区反射的光；以及设置在孔径层下方的图像传感器，其中所述图像传感器配置成检测衍射的光的衍射图案。在又一个示范实施例中，一种制造用于显示装置的光学生物计量传感器的方法包括：形成显示叠层，其中所述显示叠层包括为生物计量对象提供感测区的输入表面和配置成发射光以提供显示器的多个显示元件；形成生物计量对象传感器，所述生物计量对象传感器包括准直器层和多个光感测元件；形成孔径层；以及将生物计量对象传感器附连到显示叠层。在又一个示范实施例中，一种用于使用光学生物计量传感器来检测与生物计量对象有关的血管信息的方法包括：通过显示装置的多个显示元件，以交替的方式利用绿色光和红色光来照亮显示装置的覆盖透镜之上的生物计量对象；以及由显示装置的多个光感测元件在照亮期间来分别检测从覆盖透镜之上的感测区反射的绿色光和红色光，其中反射的光在被检测之前穿过显示装置的孔径层和准直器层；以及由显示装置的处理器基于检测的绿色光和红色光来检测对应于生物计量对象的脉搏。附图说明图1是示例输入装置的框图。图2A是另一个示例输入装置的框图。图2B是另一个示例输入装置的框图。图3A-图3B是示出具有触摸屏界面和指纹感测界面两者的示例电子装置的框图。图4是具有孔径层（在显示叠层中）和准直滤光层的示例光学指纹传感器的框图。图5是具有孔径层（在显示叠层下面）和准直滤光层的示例光学指纹传感器的框图。图6是示出在由挡光结构（该挡光结构收集了穿过孔径的光的大部分）形成的准直区域的顶端处的区域尺寸的趋势的示例图表。图7是示例光学指纹传感器的示意图，其示出了显示叠层和具有准直滤光层的（一个或多个）孔径层的可能的配置的细节。图8A是形如正方形的主要入口孔径的示例布局，其中最近的相邻孔径取向为使得最近的相邻孔径的侧面彼此面对。图8B是形如正方形的主要入口孔径的示例布局，其中最近的相邻孔径取向为使得最近的相邻孔径的侧面不彼此面对。图9是在显示叠层中具有针孔层的示例光学指纹传感器的框图。图10是感测穿过显示叠层中的孔径层的红色光和绿色光的示例光学指纹传感器的框图。图11是在显示叠层中具有孔径层的示例光学指纹传感器装置的框图，该显示叠层具有配置成将光衍射成为衍射图案的相对小的孔径。图12是示出了用于根据基于衍射的成像获取输入生物计量对象的图像的示范过程的流程图。具体实施方式以下详细的描述实际上是示范的而不是意在限制本公开或者本公开的应用和使用。此外，并不是意在通过前面的
技术介绍
和附图的简洁描述或者以下详细描述中提出的任何明确表达或暗示的理论来进行限制。本公开的示范实施例提供了用于位于显示器下面的光学传感器的光校准。通过使用孔径层连同准直器层，就使用相对容易制造的有成本效益的结构来实现光学感测系统的相对高的长宽比而言，取得了各种各样的优势。本文中也预期和讨论了其它示范实施例，这些实施例利用了针孔层、衍射成像以及关于显示器下面的光学传感器的脉搏检测。图1是示例输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统（未示出）提供输入。如本文档中使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、万维网浏览器、电子书阅读器、个人数字助理(PDA)和可佩带的计算机（诸如智能手表和活动追踪器装置）。电子系统的附加示例包括合成输入装置，诸如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。电子系统的其它示例包括诸如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外设。其它示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其它示例包括通信装置(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。输入装置100能够实现为电子系统的物理部分，或者能够与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入装置100可使用下列的任一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其它有线或无线互连。示例包括：I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。图1中，传感器105与输入装置100包含在一起。传感器105包括一个或多个感测元件，所述感测元件配置成感测由一个或多个输入对象在感测区中提供的输入。输入对象的示例包括手指、触控笔和手。感测区包含传感器105之上、周围、之中和/或附近的任何空间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学传感器系统，包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在所述输入表面下方的多个显示元件，所述多个显示元件配置成发射光以提供显示器；设置在所述多个显示元件下方的孔径层；设置在所述孔径层下方的准直器层；以及设置在所述准直器层下方的多个光感测元件，其中所述多个光感测元件配置成检测来自所述感测区的、已经穿过所述孔径层和所述准直器层的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 US 62/289172;2016.06.30 US 15/1997741.一种光学传感器系统，包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在所述输入表面下方的多个显示元件，所述多个显示元件配置成发射光以提供显示器；设置在所述多个显示元件下方的孔径层；设置在所述孔径层下方的准直器层；以及设置在所述准直器层下方的多个光感测元件，其中所述多个光感测元件配置成检测来自所述感测区的、已经穿过所述孔径层和所述准直器层的光。2.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述多个显示元件包括多个发光二极管（LED）或者有机发光二极管（OLED），其中所述多个LED或者OLED是来自所述感测区的所述光的来源。3.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述输入表面是覆盖透镜的一部分；以及其中所述光学传感器系统进一步包括位于所述多个显示元件和所述覆盖透镜之间的偏光膜。4.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述准直器层进一步包括：间隙或者透明层；以及多个挡光结构，其在所述间隙或者所述透明层下方形成准直器。5.根据权利要求4所述的光学传感器系统，其中所述多个挡光结构由被蚀刻的硅形成。6.根据权利要求4所述的光学传感器系统，其中所述多个挡光结构具有100um或者更低的高度。7.根据权利要求4所述的光学传感器系统，其中所述多个挡光结构具有垂直的壁。8.根据权利要求4所述的光学传感器系统，其中所述多个挡光结构具有倾斜的壁。9.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述孔径层和所述准直器层配置成提供至少15:1的长宽比用于穿过所述孔径层和所述准直器层的所述光。10.根据权利要求1所述的光学传感器系统，进一步包括：辅助光源，配置成向所述感测区提供光，其中来自所述光源的所述光从所述感测区反射，穿过所述孔径层并且由所述多个光感测元件感测。11.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述多个显示元件和所述孔径层是显示叠层的一部分。12.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述孔径层、所述准直器层和所述多个光感测元件是附连到显示叠层的光学生物计量传感器的一部分。13.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述孔径层的孔径与所述准直器层的相应光准直区域对齐，其中所述光准直区域设置在所述准直器层的挡光部分之间。14.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述多个显示元件在薄膜晶体管（TFT）层上形成；以及其中所述孔径层是所述薄膜晶体管（TFT）层的一部分。15.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述多个显示元件在薄膜晶体管（TFT）层上形成；以及其中所述TFT层包括除了所述孔径层的所述孔径之外的孔径。16.根据权利要求1所述的光学传感器系统，其中所述孔径层的孔径是非圆形的，以及所述孔径被取向为使得最接近的相邻孔径的侧面不彼此面对。17.一种光学传感器系统，包括：为生物计量对象提供感测区的输入表面；设置在所述输入表面下方的多个显示元件，所述多个显示元件配置成发射光以提供显示器；包括多个针孔的针孔层，所述针孔层设置在所述多个显示元件下方；以及设置在所述针孔层下方的图像传感器，其中所述图像传感器配置成...

【专利技术属性】
技术研发人员：E琼斯，P维克波尔德特，P史密斯，李英信，A吉，RA克伦克勒，BL麦基，
申请(专利权)人：辛纳普蒂克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US