本公开涉及具有NFV准直器和TFT/有机成像器件的屏下光学指纹传感器。一种用于指纹感测的装置包括由透明层覆盖的触摸显示层。触摸显示层可发射光以对触摸透明层的手指表面进行照明。触摸显示层对于从表面到下层的反射光为透明的。下层包括准直器层和像素化图像传感器。准直器层可准直反射光，并且像素化图像传感器可感测准直的反射光。准直器可准直反射光，以实现在触摸透明层的手指表面的区域与在像素化图像传感器上形成的对应图像的区域之间的一对一的成像比率。
Off screen optical fingerprint sensor with nfv collimator and TFT / organic imaging device
【技术实现步骤摘要】
具有NFV准直器和TFT/有机成像器件的屏下光学指纹传感器相关申请的交叉引用本专利申请要求35U.S.C.§119下的2018年9月27日的提交的美国临时专利申请62/737,818的优先权的权益，该专利全文以引用方式并入本文。
本说明书整体涉及传感器技术，并且更具体地讲，涉及具有窄视场(NFV)准直器和基于薄膜晶体管(TFT)的有机成像器件的屏下光学指纹传感器。
技术介绍
指纹感测和匹配是用于个人识别或验证的可靠且广泛应用的技术。具体地讲，指纹识别的一种通用方法涉及：扫描人的样本指纹以形成图像，以及存储该图像作为人的独特特征。诸如出于验证的目的，可将样本指纹的特征同与已存储在数据库中的参考指纹相关联的信息进行比较，以确定对人的正确识别。对于电子设备，并且更具体地讲便携式设备例如便携式通信设备中的验证和/或认证而言，光学指纹传感器可能特别有利。光学指纹传感器可例如由便携式通信设备的外壳承载，并且其尺寸可设定为感测来自单个手指的指纹。在例如如上所述的集成到电子设备或主机设备中的光学指纹传感器的情况下，认证可例如由主机设备的处理器快速执行。光学指纹传感器面临的挑战包括随时间推移的性能的一致性，因为玻璃空气界面不足够稳定以用于小面积匹配。另一方面，使用互补金属氧化物半导体(CMOS)的大面积传感器不节省成本。不同的反射光线在不同角度的分隔是另一个挑战，因为许多照明图案必须用于分隔反射光线，这导致长(例如，几秒)的图像捕获时间。附图说明本主题技术的一些特征在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干实施方案。图1A至图1B是示出根据本主题技术的一个或多个方面的屏下光学指纹传感器的示例和对应信号水平图表的图。图2A至图2B是示出根据本主题技术的一个或多个方面的屏下光学指纹传感器的示例和对应信号水平图表的图。图3是示出根据本主题技术的一个或多个方面的示例性窄视场滤波器(NFVF)的信噪特征的图表。图4A至图4B是示出了光纤板和微孔阵列的示例的横截面视图的图。图5A至图5C是根据本主题技术的一个或多个方面的示例性微透镜阵列结构、示例性阵列配置和对应图表的横截面视图。图6是示出根据本主题技术的一个或多个方面的用于提供屏下光学指纹传感器的示例性方法的流程图。图7是示出无线通信设备的框图，在该无线通信设备内可实现本主题技术的一个或多个方面。具体实施方式下面示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体的细节旨在提供对本主题技术的透彻理解。然而，本主题技术不限于本文所述的具体细节，并且可在没有一个或多个具体细节的情况下来实践。在一些情况下，以框图形式示出了结构和部件，以便避免使本主题技术的概念模糊。本主题技术涉及一种具有窄视场(NFV)准直器和有机成像器件的用于指纹感测的装置。该装置包括触摸显示层、准直器层和像素化图像传感器。触摸显示层可以是由透明层(例如，覆盖玻璃层)覆盖的有机发光二极管(OLED)显示器，并且可以发射光以对触摸透明层的表面进行照明，并允许反射光从表面透射到包括准直器层和有机成像器件的下层。准直器层可准直反射光，并且有机成像器件为可感测准直的反射光的像素化图像传感器。在一个或多个具体实施中，准直器准直反射光，以实现在触摸透明层的手指表面的区域与在像素化图像传感器上形成的对应图像的区域之间的一对一的成像比率。换句话讲，穿过准直器层到达有机成像器件的像素的反射光透射穿过有机成像器件的大约等于像素的区域的区域。像素化图像传感器可以是基于薄膜晶体管(TFT)的有机成像器件。在一些实施方案中，准直器层为由与不透明分隔体材料捆绑在一起的一组光纤膜制成的光纤板。在一个或多个具体实施中，准直器层为包括嵌入不透明玻璃或树脂材料中的透明玻璃或树脂的微孔板。本主题技术的准直器层可实现大约+/-3度的NFV和在约-6dB至0dB的范围内的透射率。在一些具体实施中，在微孔板的顶部上形成微透镜层以分隔成角度的照明反射。触摸显示层和下层的总特征信噪比(FSNR)值大于约12dB。触摸透明层的表面为包括脊和谷的人手指的表面，并且准直器层的目的是分隔由谷的壁的成角度的照明产生的弱反射。图1A至图1B是示出根据本主题技术的一个或多个方面的屏下光学指纹传感器110的示例和对应信号水平图表100B的图。在图100A中示出了屏下光学指纹传感器110(下文称为“指纹传感器110”)的横截面视图，该图还示出了人手指102(下文称为“手指102”)。手指102的触摸表面被称为触摸指纹传感器110的“触摸表面”或仅“表面”。指纹传感器110包括透明层120、光学粘合剂层122、触摸显示层130、准直器层140和图像传感器150。透明层120可为玻璃盖或用于保护触摸显示层130的任何其他透明层。透明层120对于可见光谱内的光可为透明的。在一些具体实施中，透明层120对于紫外光(UV)和/或红外光(IR)也可为进一步透明的。透明层120可经由光学粘合剂层122附接到触摸显示层130。触摸显示层130对于从触摸表面到下层的反射光为透明的，并且可由有机发光二极管(OLED)制成。OLED包括发射电致发光层，该发射电致发光层为响应于电流发射光的有机化合物的膜。该有机化合物层位于两个电极之间，其中至少一个电极是透明电极，例如，由氧化铟锡(ITO)制成。OLED用于在多种设备和/或系统诸如电视屏幕、计算机监视器、便携式通信设备诸如移动电话、手持式游戏机和其他电子显示器中创建数字显示器。触摸显示层130可发射光(例如，可见光)以对触摸表面进行照明。准直器层140是指纹传感器110的重要部件，该准直器层在本主题技术中是特别感兴趣的，并且将在本文中更详细地讨论。准直器层140被配置为使得该准直器层可提供在触摸透明层120的手指表面的区域与在图像传感器150上形成的对应图像的区域之间的一对一的成像比率。图像传感器150为基于TFT的有机成像器件。基于TFT的有机成像器件是在基于TFT的电子读出底板上制造的有机成像器件。有机成像器件可以是有机半导体光电二极管阵列。有机半导体光电二极管可由例如有机物质诸如氯硼(例如，SubPc/C-60)的蒸发超薄(例如，<100nm)膜的叠堆制成，该叠堆在约300nm至650nm的波长范围内是敏感的。手指102被认为是垂直(例如，未润湿的或干燥的)手指，并且当触摸指纹传感器110时，该手指将脊区域104和谷区域106呈现到透明层120。在谷区域106中，由触摸显示层130发射的光可作为镜面反射部件103来从透明层120的顶部表面处的玻璃空气界面反射，或者进入手指并反射回在手指组织内的作为反射反射部件105的某个点处。在谷区域106中，也可存在来自从角度照明光线的手指102的皮肤的壁反射；与其他部件相比，该部件通常是弱的。在脊区域104中，由触摸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于指纹感测的装置，所述装置包括：/n触摸显示层，所述触摸显示层被透明层覆盖并且被配置为发射光以对触摸所述透明层的手指表面进行照明，其中所述触摸显示层对于来自所述手指表面的反射光为透明的并且允许所述反射光到达下层，所述下层包括：/n准直器层，所述准直器层被配置为准直所述反射光；和/n像素化图像传感器，所述像素化图像传感器被配置为感测所准直的反射光，/n其中所述准直器被配置为准直所述反射光，以实现在触摸所述透明层的所述手指表面的区域与在所述像素化图像传感器上形成的对应图像的区域之间的一对一的成像比率。/n
【技术特征摘要】
20180927 US 62/737,8181.一种用于指纹感测的装置，所述装置包括：
触摸显示层，所述触摸显示层被透明层覆盖并且被配置为发射光以对触摸所述透明层的手指表面进行照明，其中所述触摸显示层对于来自所述手指表面的反射光为透明的并且允许所述反射光到达下层，所述下层包括：
准直器层，所述准直器层被配置为准直所述反射光；和
像素化图像传感器，所述像素化图像传感器被配置为感测所准直的反射光，
其中所述准直器被配置为准直所述反射光，以实现在触摸所述透明层的所述手指表面的区域与在所述像素化图像传感器上形成的对应图像的区域之间的一对一的成像比率。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述触摸显示层包括有机发光二极管(OLED)显示器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述像素化图像传感器包括基于薄膜晶体管(TFT)的有机成像器件。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述准直器层包括光纤板，所述光纤板包括与不透明分隔体材料捆绑在一起的一组光纤膜，并且所述准直器层被配置为实现在约+/-0.5度至+/-10度的范围内的窄视场。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述准直器层包括微孔板，所述微孔板包括嵌入不透明玻璃或树脂材料中的透明玻璃或树脂，并且所述准直器层被配置为提供在约+/-0.5度至+/-10度的范围内的窄视场。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括微透镜层，所述微透镜层位于所述微孔板的顶部上并且被配置为分隔成角度的照明反射。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述准直器层的透射率在约-6dB至0dB的范围内。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述触摸显示层和所述下层的总特征信噪比(FSNR)值大于约12dB。
9.根据权利要求1所述的装置，其中触摸所述透明层的所述手指表面包括脊和谷，并且其中所述准直器层被配置为分隔由谷的壁的成角度的照明产生的反射。
10.一种通信设备，包括：
处理器；和
指纹感测装置，包括：
准直器层，所述准直器层设置在触摸显示层下方并且被配置为准直光；和
图像传感器，所述图像传感器被配置为感测所准直的光，
其中所述触摸显示层被配置为发射光以对触摸表面进行照明并且将反射光从所述触摸表面透射到所述准直器，并且其中所述准直器层被配置为准直所述反射光以实现在触摸所述透明层的所述手指表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·耶克·亚兹丹杜斯特，G·戈兹尼，D·塞特拉克，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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