指纹检测装置和电子设备制造方法及图纸

提供了一种指纹检测装置和电子设备，所述指纹检测装置适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，包括：微透镜阵列，包括多个微透镜；至少一个挡光层，设置在微透镜阵列的下方，且形成有多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方；光学感应像素阵列，设置在至少一个挡光层的下方，每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素。本申请的指纹检测装置不仅能够解决垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题以及单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题，还能够解决指纹检测装置的厚度过大、公差容忍度过差以及尺寸过大的问题。

Fingerprint detection device and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】指纹检测装置和电子设备
本申请实施例涉及指纹检测领域，并且更具体地，涉及指纹检测装置和电子设备。
技术介绍
随着终端行业的高速发展，生物识别技术越来越受到人们重视，更加便捷的屏下生物特征识别技术，例如屏下光学指纹识别技术的实用化已成为大众所需。屏下光学指纹识别技术是将光学指纹模组设置于显示屏下，通过采集光学指纹图像，实现指纹识别。随着终端产品的发展，对指纹识别性能的要求越来越高。然而，在某些情况下，例如，干手指的情况，干手指和显示屏的接触面积非常小，识别响应面积非常小，导致采集的指纹不连续，特征点容易丢失，影响了指纹识别的性能。因此，如何提升指纹识别的性能，成为一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
提供了一种指纹检测装置和电子设备，能够解决以下技术问题：1.垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题。2.单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题。3.指纹检测装置的厚度过大的问题。4.指纹检测装置的公差容忍度过差的问题。5.指纹检测装置尺寸过大的问题。第一方面，提供了一种指纹检测装置，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，包括：微透镜阵列，用于设置在所述显示屏的下方，且包括多个微透镜；至少一个挡光层，设置在所述微透镜阵列的下方，且形成有所述多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方；光学感应像素阵列，设置在所述至少一个挡光层的下方，且包括多个光学感应像素，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素；其中，所述每个微透镜的下方设置有多个光学感应像素，所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，所述光信号用于检测手指的指纹信息。针对问题1，通过为每个微透镜设计多个导光通道，并且使得所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方，可以使得每个微透镜下的多个光学感应像素分别能够接收到来自多个相邻的微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的倾斜光信号。当干手指纹与OLED屏接触不好时，垂直方向的指纹图像的指纹脊和指纹谷的对比度差，图像模糊到分辨不了指纹纹路，本申请通过合理的光路设计，让光路接收倾斜方向光信号，在能够较好的获取正常手指指纹的同时，可以更好的检测出干手指指纹图像。在正常生活场景下，例如洗完手、早晨起床、手指抹灰、低温等场景下手指通常较干，其角质层不均匀，其按压在OLED屏上时，手指局部区域会出现接触不良。这种情况的出现造成当前光学指纹方案对干手指纹识别的效果不好，本申请的有益效果就是提升干手指纹成像效果，让干手指纹图像变清晰。此外，所述光学感应像素阵列通过接收倾斜光信号还能够扩大所述光学感应像素阵列的视场角，例如可以所述指纹检测装置的视场由6x9mm2扩展到7.5x10.5mm2，进一步提升指纹识别效果。并且，每个微透镜下方设置有多个光学感应像素，使得透镜阵列的空间周期和光学感应像素阵列的空间周期不相等，进而能够避免指纹图像中出现莫尔条纹并提升指纹识别效果。针对问题2，通过为每个微透镜设计多个导光通道，并且使得所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方，可以形成单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路。即多个光学感应像素通过复用单个微透镜接收多个角度的光信号，由此可以对不同的物方孔径角的光束进行分割成像，有效提高了指纹检测装置的进光量，由此可以降低光学感应像素阵列的曝光时长，其中孔径角又称镜口角，是微透镜光轴上的物体点与微透镜的前透镜的有效直径所形成的角度。微透镜的孔径角越大，微透镜的进光量就越大，其与微透镜的有效直径成正比，与焦点的距离成反比。具体而言，由于每个微透镜下方的多个光学感应像素分别能够接收到来自多个相邻的微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的倾斜光信号，因此按照导光通道的方向，可以将所述光学感应像素阵列划分为多个光学感应像素组，其中每个光学感应像素组中的每个光学感应像素用于接收方向与同一光学感应像素组对应的导光通道的方向相同的倾斜光信号，即每个光学感应像素组可以基于接收到的倾斜光信号生成一张指纹图像，由此所述多个光学感应像素组可以用于生成多张指纹图像，在这种情况下，可以将所述多张指纹图像进行叠加，以获取一张高分辨率的指纹图像，进而基于这张高分辨率的指纹图像进行指纹识别。由此可见，由于每个微透镜可以通过多个导光通道向多个方向汇聚倾斜光信号，或者说所述光学感应像素阵列可以通过光路设计同时获取多张指纹图像，因此即使降低所述光学感应像素阵列的曝光时长，进而导致每张指纹图像的分辨率较低，也可以通过对分辨率较低的多张指纹图像进行处理，进而获得一张分辨率较高的指纹图像。也就是说，基于上述技术方案，可以保证指纹识别效果的同时降低所述光学感应像素阵列(即图像传感器)的曝光时长。针对问题3，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路可以对屏下指纹的物方光束进行非正对光成像(即倾斜光成像)，尤其是所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的光信号，由此能够扩大光学系统的物方数值孔径并缩短所述光学感应像素阵列的光路设计(即所述至少一个挡光层)的厚度，最终能够有效降低所述指纹检测装置的厚度。针对问题4，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路可以对屏下指纹的物方光束进行非正对光成像，能够扩大光学系统的物方数值孔径，进而提高系统的鲁棒性以及指纹检测装置的公差容忍度。其中数值孔径是微透镜的前透镜与被检物体之间介质的折射率(h)和孔径角(u)半数的正玄的乘积。针对问题5，通过单个微透镜与多光学感应像素搭配的成像光路和所述至少一个挡光层中设置的导光通道，可以在保证相邻两个光学感应像素不相互影响的情况下提升所述光学感应像素阵列中的光学感应像素的密度，进而能够降低所述指纹检测装置的尺寸。由上可知，本申请的技术方案通过对每个微透镜对应的多个导光通道的合理设计，可以使得光学感应像素阵列240只接收倾斜角度的光信号，并通过单个微透镜汇聚多个角度的倾斜光信号，解决了单物方远心微透镜阵列方案曝光时间过长的问题。换句话说，所述指纹检测装置不仅能够解决垂直光信号对干手指的识别效果过差的问题以及单物方远心微透镜阵列的曝光时间过长的问题，还能够解决指纹检测装置的厚度过大、公差容忍度过差以及尺寸过大的问题。在一些可能的实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道沿同一微透镜的光轴方向中心对称分布。通过中心对称的方式设置每个微透镜对应的多个导光通道，能够降低所述指纹检测装置的工艺复杂度。在一些可能的实现方式中，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道和第一平面形成预设夹角，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，其中，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹检测装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，包括：/n微透镜阵列，用于设置在所述显示屏的下方，且包括多个微透镜；/n至少一个挡光层，设置在所述微透镜阵列的下方，且形成有所述多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方；/n光学感应像素阵列，设置在所述至少一个挡光层的下方，且包括多个光学感应像素，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素；/n其中，所述每个微透镜的下方设置有多个光学感应像素，所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，所述光信号用于检测手指的指纹信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种指纹检测装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹检测，包括：
微透镜阵列，用于设置在所述显示屏的下方，且包括多个微透镜；
至少一个挡光层，设置在所述微透镜阵列的下方，且形成有所述多个微透镜中的每个微透镜对应的多个导光通道，所述每个微透镜对应的多个导光通道的底部分别延伸至相邻的多个微透镜的下方；
光学感应像素阵列，设置在所述至少一个挡光层的下方，且包括多个光学感应像素，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道的下方设置有一个光学感应像素；
其中，所述每个微透镜的下方设置有多个光学感应像素，所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，所述光信号用于检测手指的指纹信息。


2.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道沿同一微透镜的光轴方向中心对称分布。


3.根据权利要求1或2所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道中的每个导光通道和第一平面形成预设夹角，以使所述每个微透镜下方设置的多个光学感应像素分别用于接收经由相邻的多个微透镜汇聚的并通过对应的导光通道传输的光信号，其中，所述第一平面为与所述显示屏平行的平面。


4.根据权利要求3所述的指纹检测装置，其特征在于，所述预设夹角的范围为15度至60度。


5.根据权利要求3所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜对应的多个导光通道在所述第一平面的投影相对同一微透镜的光轴在所述第一平面的投影中心对称分布。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述每个微透镜下方的多个光学感应像素的分布呈多边形。


7.根据权利要求6所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多边形为矩形或菱形。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述至少一个挡光层为多个挡光层，不同挡光层中设置有所述每个微透镜对应的至少一个开孔，以形成所述每个微透镜对应的多个导光通道。


9.根据权利要求8所述的指纹检测装置，其特征在于，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的数量由上至下依次增大。


10.根据权利要求8或9所述的指纹检测装置，其特征在于，不同挡光层中的与同一微透镜对应的开孔的孔径由上至下依次减小。


11.根据权利要求8至10中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个挡光层中的底层挡光层中设置有所述每个微透镜对应的多个开孔，所述每个微透镜对应的多个导光通道分别穿过所述底层挡光层中的同一微透镜对应的多个开孔。


12.根据权利要求8至11中任一项所述的指纹检测装置，其特征在于，所述多个挡光层中的非底层挡光层在所述多个微透镜中相邻的两个微透镜的后焦点的中间位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，蒋鹏，李可，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44