基于光学的指纹传感器、包含其的电子装置及其操作方法制造方法及图纸

一种基于光学的指纹传感器可以包含：第一光电二极管；第一金属屏蔽结构，其形成在第一光电二极管上并且包含第一开口的；第一色彩滤光器结构，其形成在第一金属屏蔽结构上并且包含暴露第一开口的第二开口；第二光电二极管，其与第一光电二极管以预定距离间隔开；第一纳米光学滤光器结构，其形成在所述第二光电二极管上；以及第一带限滤光器结构，其形成在纳米光学滤光器结构上。

Optical fingerprint sensors, electronic devices containing them and their operation methods

An optical-based fingerprint sensor may include: a first photodiode; a first metal shielding structure formed on the first photodiode and containing a first opening; a first color filter structure formed on the first metal shielding structure and containing a second opening exposing the first opening; and a second photodiode with a predetermined distance from the first photodiode. The first nanometer optical filter structure is formed on the second photodiode and the first band-limited filter structure is formed on the nanometer optical filter structure.

【技术实现步骤摘要】
基于光学的指纹传感器、包含其的电子装置及其操作方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0089143以及于2018年1月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2018-0001861的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
与示例实施例一致的设备和方法涉及电子装置，并且更特别地涉及基于光学的指纹传感器、包含基于光学的指纹传感器的电子装置以及电子装置的操作方法。
技术介绍
相关技术的描述电子装置基于包含在其中的各种电子电路/模块/芯片的操作来提供各种功能。诸如计算机、智能手机、平板计算机等的电子装置包含出于提供各种功能的目的的电子电路、模块或芯片。随着电子装置的安全性变得更加重要，电子装置可以进行各种用户认证功能，来仅向经认证的用户提供服务。例如，指纹检测和识别是广泛使用的用户认证的方法之一。电子装置可以通过以下方式来提供用户认证：检测用户的指纹并且确定检测到的用户指纹是否匹配预先储存的认证指纹(即参考指纹数据)。常规地，指纹识别方法已经包含电容式检测方法和基于光学的检测方法。在基于光学的指纹识别方法的情况下，安全水平可能相对较低，因为用户指纹可能更容易复制(或复写)。
技术实现思路
本公开的实施例在用户指纹的识别和检测中，通过确定识别的指纹是否是来自真人的手指的指纹还是假指纹，提供具有改进安全性的基于光学的指纹传感器、包含基于光学的指纹传感器的电子装置以及该电子装置的操作方法。根据示例实施例的方面，一种基于光学的指纹传感器包含：第一光电二极管；第一金属屏蔽结构，其形成在第一光电二极管上并且包含第一开口；第一色彩滤光器结构，其形成在第一金属屏蔽结构上并包含暴露第一开口的第二开口；第二光电二极管，其与所述第一光电二极管以预定距离间隔开；第一纳米光学滤光器结构，其形成在所述第二光电二极管上；以及第一带限滤光器结构，其形成在纳米光学滤光器结构上。根据示例实施例的一个方面，一种基于光学的指纹传感器可以包含：第一指纹像素，其基于从用户指纹反射的第一光强度来输出第一信号；第一光谱像素，其基于反射光的第一窄带光的第二强度来输出第二信号，该第一窄带光具有第一波长；以及传感器驱动器。传感器驱动器可以配置为基于第一信号来控制第一指纹像素和第一光谱像素以生成关于用户指纹的指纹图像信息，并且基于第二信号生成关于用户指纹的指纹光谱信息。根据示例实施例的一个方面，一种电子装置可以包含：显示面板，其包含多个显示像素；以及基于光学的指纹传感器，其配置为基于反射光来生成指纹图像信息和指纹光谱信息。反射光可以是从多个显示像素中的至少一个显示像素发射并且从用户指纹反射的光。基于光学的指纹传感器可以包含多个指纹像素，该多个指纹像素各配置为基于反射光生成第一电信号；多个光谱像素，该多个光谱像素的每一个配置为基于反射光的不同窄带光来生成第二电信号；以及传感器驱动器，其配置为基于来自多个指纹像素中的每一个的第一电信号来生成指纹图像信息，并且基于来自多个光谱像素中的每一个的第二电信号生成指纹光谱信息。根据示例实施例的一个方面，一种操作包含基于光学的指纹传感器的电子装置的方法可以包含：感测来自用户的触摸；响应于所感测的触摸，允许包含在显示面板中的多个显示像素的至少部分发射光；在从所述多个显示像素的所述至少一部分发出之后，基于从用户指纹反射的光获得指纹图像信息；基于反射光的多个窄带光获得指纹光谱信息；进行将获得的指纹图像信息和预设指纹图像信息比较的指纹匹配操作；进行将获得的指纹光谱信息和预设的指纹光谱信息比较的活体性检测操作；基于指纹匹配操作和活体性检测操作的结果来确定用户认证是否成功；并且根据确定的结果进行相应的操作。附图说明通过参考附图详细描述本公开的示例实施例，本公开的上述和其它目的和特征将变得显而易见，其中：图1是示出根据示例实施例的电子装置的框图；图2是示出图1的指纹感测像素阵列、触摸面板和显示面板的配置的视图；图3是示出图1的指纹感测像素阵列、触摸面板和显示面板的操作的视图；图4是示出图1的指纹像素和光谱像素的结构的视图；图5是示出图4的指纹像素和光谱像素的结构的立体图；图6A和6B是示出纳米光学滤光器的结构和光学特点的视图；图7示出了指示分别包含在光谱像素中的多个纳米光学滤光器的光学特点的图；图8示出了指示根据用户指纹的形式获得的光谱信息的曲线；图9A和9B是用于描述根据示例实施例的纳米光学滤光器的另一示例的视图；图10示出了指示分别包含在光谱像素中的多个纳米光学滤光器的光学特点的图；图11A至11D是示出根据示例实施例的指纹像素和光谱像素的各种结构的视图；图12A至12F是示出图1的指纹感测像素阵列的各种像素布置的视图；图13是示出根据示例实施例的包含指纹传感器的电子装置的框图；图14是示出根据示例实施例的包含指纹传感器的电子装置的框图；图15是示出根据示例实施例的包含指纹传感器的电子装置的框图；图16是示出根据示例实施例的电子装置的操作方法的流程图；图17是示出根据图11的操作方法进行应用处理器、触摸驱动集成电路、显示驱动集成电路和传感器驱动器中的每一个操作的视图；图18是示出根据示例实施例的电子装置的框图；图19是示出操作图18的电子装置的视图；图20是用于描述根据示例实施例的认证过程的概念图；以及图21是示出进行指纹检测功能的电子装置的示例实现方式的概念图。具体实施方式现在将参考附图详细地提及示例实施例。在附图中，省略了与说明无关的部分来清楚地描述示例实施例，并且贯穿说明书相同的附图标记指代相同的元件。就此而言，本示例实施例可以具有不同形式，并且不应该被解释为受限于在此阐述的描述。图1是示出根据示例实施例的电子装置的框图。参考图1，电子装置100可以包含指纹传感器110、触摸板121、触摸驱动集成电路(TDI)122、显示面板131、显示驱动集成电路(DDI)132和应用处理器(AP)101。在示例实施例中，电子装置100可以是各种电子装置——诸如便携式通信终端、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器(PMP)、数码相机、智能手机、平板计算机、膝上型计算机、可穿戴装置等——中的一种。指纹传感器110可以配置为感测或检测用户的指纹。就是说，指纹传感器110可以是指纹检测传感器或指纹识别传感器，其出于认证特定用户或向特定用户提供特定权限的目的而检测用户指纹。在示例实施例中，指纹传感器110可以是基于光学的指纹检测传感器。然而，本公开的范围和精神不限于此。指纹传感器110可以包含指纹感测像素阵列111和传感器驱动器112。指纹感测像素阵列111可以包含多个光学像素。多个光学像素中的每一个可以配置为检测来自外部的光的强度。在示例实施例中，可以将指纹感测像素阵列111的多个光学像素分成多个指纹像素FPX和多个光谱像素SPX。就是说，指纹感测像素阵列111可以包含多个指纹像素FPX和多个光谱像素SPX。多个指纹像素FPX中的每一个可以配置为感测从用户指纹反射的光。就是说，多个指纹像素FPX可以配置为捕获用户指纹的图像(即，指纹图像信息)。多个光谱像素SPX中的每一个可以配置为感测从用户指纹反射的光中的与特定波长或窄带波长(在下文中称为“窄带光”)相关联的光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学的指纹传感器，包括：第一光电二极管；第一金属屏蔽结构，其形成在所述第一光电二极管上并且包含第一开口；第一色彩滤光器结构，其形成在所述第一金属屏蔽结构上并且包含暴露所述第一开口的第二开口；第二光电二极管，其与所述第一光电二极管以预定距离间隔开；第一纳米光学滤光器结构，其形成在所述第二光电二极管上；以及第一带限滤光器结构，其形成在所述第一纳米光学滤光器结构上。

【技术特征摘要】
2017.07.13 KR 10-2017-0089143;2018.01.05 KR 10-2011.一种基于光学的指纹传感器，包括：第一光电二极管；第一金属屏蔽结构，其形成在所述第一光电二极管上并且包含第一开口；第一色彩滤光器结构，其形成在所述第一金属屏蔽结构上并且包含暴露所述第一开口的第二开口；第二光电二极管，其与所述第一光电二极管以预定距离间隔开；第一纳米光学滤光器结构，其形成在所述第二光电二极管上；以及第一带限滤光器结构，其形成在所述第一纳米光学滤光器结构上。2.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一金属屏蔽结构和所述第一纳米光学滤光器结构形成在设置在所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上的第一层中。3.根据权利要求2的所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一色彩滤光器结构和所述第一带限滤光器结构形成在设置在所述第一层上的第二层中。4.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一带限滤光器结构配置为使从用户指纹反射的光中属于第一带的第一宽带光通过。5.根据权利要求4所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一纳米光学滤光器结构包含各具有第一直径的多个孔，并且配置为仅使所述第一宽带光的第一窄带光通过，所述第一窄带光根据所述第一直径确定。6.根据权利要求4所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一纳米光学滤光器结构包括各具有第一直径的多个盘，并且配置为仅阻挡所述第一宽带光中根据所述第一直径确定的第一窄带光。7.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，还包括：第三光电二极管，其与所述第二光电二极管相邻；第二纳米光学滤光器结构，其形成在所述第二光电二极管上；以及第二带限滤光器结构，其形成在所述第二纳米光学滤光器结构上，其中所述第一纳米光学滤光器结构和所述第二纳米光学滤光器结构具有彼此不同的光学特点。8.根据权利要求7所述的基于光学的指纹传感器，还包括：第四光电二极管，其与所述第一光电二极管相邻；第二金属屏蔽结构，其形成在所述第四光电二极管上并且包含第三开口；以及第二色彩滤光器结构，其形成在所述第二金属屏蔽结构上并且包含暴露所述第三开口的第四开口。9.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一色彩滤光器结构包含：第一色彩滤光器，其配置为使从用户指纹反射的光中对应于第一色彩的第一光通过；以及第二色彩滤光器，其形成在所述第一色彩滤光器上，并且配置为传递所述反射光中对应于第二色彩的第二光。10.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一色彩滤光器结构包含：黑色色彩滤光器，其配置为阻挡从所述第一金属屏蔽机构反射的光。11.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，还包括：光学透镜，其形成在所述第一色彩滤光器结构上，并且配置为聚焦从用户指纹反射的光。12.根据权利要求1所述的基于光学的指纹传感器，还包括：红外截止滤光器结构，其形成在所述第一色彩滤光器结构上。13.一种基于光学的指纹传感器，包括：第一指纹像素，其配置为基于从用户指纹反射的光的第一强度来输出第一信号；第一光谱像素，其配置为基于所述反射光中具有第一波长的第一窄带光的第二强度来输出第二信号；以及传感器驱动器，其配置为：控制所述第一指纹像素和所述第一光谱像素，以基于所述第一信号生成关于所述用户指纹的指纹图像信息，并且基于所述第二信号生成关于所述用户指纹的指纹光谱信息。14.根据权利要求13所述的基于光学的指纹传感器，其中所述第一光谱像素包含：第一带限滤光器结构，其配置为使所述反射光中属于第一带的第一宽带光通过；第一纳米光学滤光器结构，其形成在所述第一带限滤光器结构下方并且配置为使所述第一宽带光的第一窄带光通过；以及第二光电二极管，其形成在所述第一纳米光学滤光器结构下方并且配置为基于所述第一窄带光来输出所述第二信号。15.根据权利要求14所述的基于光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旼哲，李宽熙，郑大英，赵相贤，赵元虎，高夏永，李种星，黄熙创，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR