利用集成到显示屏的光学检测器对显示屏上或接近显示屏的指纹或其他图案进行光学感测制造技术

提供设备和光学传感器模块，通过将光学传感器与整个显示面板上的显示像素(409R、409B、409G)交错，从而将整个显示表面上的显示面板上方的顶面用作光学感测表面，实现指纹或其他图案的屏上光学感测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用集成到显示屏的光学检测器对显示屏上或接近显示屏的指纹或其他图案进行光学感测优先权要求和相关专利申请本专利文件要求申请人和受让人深圳市汇顶科技股份有限公司于2018年8月7日提交的申请号为62/715,792、专利技术名称为“利用集成到显示屏的光学检测器对显示屏上或接近显示屏的指纹或其他图案进行光学感测”的美国临时专利申请的优先权和权益，其全部公开内容通过引用并入本专利文件的一部分。
本专利文件涉及在电子设备或系统中对诸如指纹和面部等图案进行光学感测以及执行其他参数测量的一种或多种感测操作，该电子设备或系统包括移动设备或可穿戴设备等便携式设备和更大的系统。
技术介绍
各种传感器可以在电子设备或系统中实现，以提供某些期望的功能。对只有授权用户才能被识别并且与未授权用户区分开的计算机和计算机控制的设备或系统的安全访问的需求不断增长。例如，移动电话、数码相机、平板PC、笔记本电脑和其他便携式电子设备在个人、商业和政府的使用中越来越普及。供个人使用的便携式电子设备可以配备有一个或多个安全机制以保护用户的隐私。又如，用于组织或企业的计算机或计算机控制的设备或系统可以被保护于仅允许授权人员访问，以保护该组织或企业的设备或系统的信息或使用。存储在便携式设备和计算机控制的数据库、设备或系统中的信息可以具有应当被保护的某些特性。例如，存储的信息可以实质上是个人信息，如个人联系人或电话簿、个人照片、个人健康信息或其他个人信息，或是由组织或企业专有地使用的机密信息，如商业财务信息、雇员数据、商业秘密以及其他专有信息。如果访问电子设备或系统的安全性受到损害，则数据可能会被未被授权获得访问的其他人访问，造成个人隐私的丧失或有价值机密信息的丢失。除了信息的安全性之外，保护对计算机和计算机控制的设备或系统的访问还允许保障由计算机或计算机处理器控制的设备或系统的使用，例如计算机控制的汽车以及ATM等其他系统。对移动设备等设备或电子数据库、计算机控制的系统等系统的安全访问可以以使用用户密码等不同方式实现。然而，密码可以容易地被传播或获得，并且密码的这种性质可以降低安全级别。而且，用户需要记住密码以使用受密码保护的电子设备或系统，并且如果用户忘记该密码，则用户需要采取某些密码恢复流程来获得认证或以其他方式重新获得对设备的访问。遗憾的是，在各种情况下，这些密码恢复流程可能对用户来说是负担，并且具有各种实际的限制和不便。个人指纹识别可以用于实现用户认证，以在增强数据安全性的同时减轻与密码相关联的某些不期望的效果。包括便携式或移动计算设备的电子设备或系统可以使用用户认证机制来保护个人或其他机密数据，并且防止未经授权的访问。电子设备或系统上的用户认证可以通过生物表征标识符的一种或多种形式来执行，这种生物表征标识符可以单独使用或在常规密码认证方法的基础上使用。生物特征标识符的一种形式就是人的指纹图案。指纹传感器可以内置在电子设备或系统中，以作为认证过程的一部分来读取用户的指纹图案，使得该设备或系统只能由授权用户通过认证该授权用户的指纹图案来解锁。
技术实现思路
本专利文件中描述的传感器技术和传感器技术的实现方式的示例提供了由光学传感器形成的光学传感器模块的设计，该光学传感器与显示面板的显示像素空间交错，用于在整个显示表面上将用于指纹的光学感测和附加的光学感测功能的显示面板上方的顶面用作用于感测指纹或其他图案(例如，手掌图案或面部图案)的光学感测表面。在所公开的光学感测的一些实现方式中，除了采集来自手指的反射光或散射光之外，该光学感测还可用于采集和处理探测光中的光学透射图案，该探测光透过与形成在外部手指皮肤上的外部指纹图案相关联的内部手指组织，从而提供三维形貌信息，用于改进的光学指纹感测。一方面，所公开的技术可以被实现为提供一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备，包括：显示面板，包括发光显示像素，该发光显示像素可操作以发射光，用于显示图像；顶部透明层，形成于该显示面板上方，作为用户触摸操作的界面和用于透射来自该显示面板的光以显示图像的界面，该顶部透明层包括指定指纹感测区域，供用户放置手指进行指纹感测；光学传感器模块，包括光学检测器组成的光学传感器阵列，该光学检测器空间分布在整个该发光显示像素上并与该发光显示像素空间交错，以在整个该显示面板上提供光学感测，每个光学检测器可操作以将携带该用户的指纹图案的接收光转换为表示该指纹图案的检测器信号；以及光学准直结构，呈空间分布使得每个光学准直结构耦合到相应的光学检测器，以在空间上选择将由该光学检测器检测的入射光。一方面，所公开的技术可以被实现为提供一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备。该设备包括显示图像的显示面板；顶部透明层，形成于该显示面板上方，作为用户触摸操作的界面和用于透射来自该显示面板的光以显示图像的界面，该顶部透明层包括指定指纹感测区域，供用户放置手指进行指纹感测；以及光学传感器模块，位于该显示面板下方以及该顶部透明层上的指定指纹感测区域下方，用于接收来自该顶部透明层的光以检测指纹，其中，该光学传感器模块包括光学检测器组成的光学传感器阵列，以将接收到的携带该用户的指纹图案的光转换为表示该指纹图案的检测器信号。该设备还包括额外照明光源，位于该光学传感器模块外不同位置处，用于产生不同照明探测光束，从而以不同照明方向照亮该顶部透明层上的指定指纹感测区域，每个额外照明光源被构造为产生光谱范围内的探测光，人的手指组织相对于该光谱范围内的探测光呈现光学透射，以使得每个照明探测光束中的探测光进入该顶部透明层上指定指纹感测区域上方的用户手指，从而通过该手指内组织的散射而产生散射探测光，该散射探测光朝向该顶部透明层传播并穿过该顶部透明层，以携带(1)指纹图案信息，以及(2)分别与该不同照明方向相关联的不同指纹形貌信息，其由该手指的脊和谷的内部组织的透射形成；以及探测照明控制电路，被耦合以控制该额外照明光源依次开启和关闭，以在不同时间生成该不同照明探测光束，一次生成一束光束，使得位于该显示面板下方的该光学传感器可操作以依次检测来自该不同照明探测光束的该散射探测光，从而采集(1)该指纹图案信息，以及(2)分别与该不同照明方向相关联的该不同指纹形貌信息。另一方面，所公开的技术可以被实现为提供一种用于操作电子设备通过光学感测检测指纹的方法，其中该电子设备包括显示图像的显示面板，形成于该显示面板上方、作为用于用户触摸操作的界面和用于透射来自该显示面板的光以显示图像的界面的顶部透明层，以及位于该显示面板下方的光学检测器组成的光学传感器阵列。该方法包括引导第一照明探测光束在第一照明方向上照亮该顶部透明层上方的指定指纹感测区域并进入该指定指纹感测区域上方的用户手指，从而通过手指内组织的散射而产生第一散射探测光，该第一散射探测光通过透过该手指的脊和谷的内部组织而朝向该顶部透明层传播并穿过该顶部透明层，以携带(1)表示该手指的脊和谷形成的指纹图案的第一二维透射图案，以及(2)第一指纹形貌图案，该第一指纹形貌图案与该第一照明方向上该手指的脊和谷的内部组织的照明相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备，包括：/n显示面板，包括发光显示像素，所述发光显示像素可操作以发射光，用于显示图像；/n顶部透明层，形成于所述显示面板上方，作为用户触摸操作的界面和用于透射来自所述显示面板的光以显示图像的界面，所述顶部透明层包括覆盖在所述显示面板上的光学感测区域，供用户放置手指进行指纹感测；/n光学检测器，空间分布在整个所述发光显示像素上并与所述发光显示像素空间交错，以在整个所述显示面板上提供光学感测，每个光学检测器可操作以将携带所述用户的指纹图案的一部分的接收光转换为检测器信号，所述光学检测器的多个检测器信号共同表示所述指纹图案；以及/n光学准直结构，呈空间分布使得每个光学准直结构耦合到相应的光学检测器，以在空间上选择将由所述光学检测器检测的入射光。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180807 US 62/715,7921.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备，包括：
显示面板，包括发光显示像素，所述发光显示像素可操作以发射光，用于显示图像；
顶部透明层，形成于所述显示面板上方，作为用户触摸操作的界面和用于透射来自所述显示面板的光以显示图像的界面，所述顶部透明层包括覆盖在所述显示面板上的光学感测区域，供用户放置手指进行指纹感测；
光学检测器，空间分布在整个所述发光显示像素上并与所述发光显示像素空间交错，以在整个所述显示面板上提供光学感测，每个光学检测器可操作以将携带所述用户的指纹图案的一部分的接收光转换为检测器信号，所述光学检测器的多个检测器信号共同表示所述指纹图案；以及
光学准直结构，呈空间分布使得每个光学准直结构耦合到相应的光学检测器，以在空间上选择将由所述光学检测器检测的入射光。


2.如权利要求1中所述的设备，其中：
所述光学检测器和所述发光显示像素形成在所述显示面板的同一层中。


3.如权利要求1中所述的设备，其中：
所述光学检测器和所述发光显示像素形成在所述显示面板的两个不同层中。


4.如权利要求1中所述的设备，其中：
所述光学检测器和所述发光显示像素形成在所述显示面板的同一层中，并且
所述光学检测器形成在薄膜晶体管层中。


5.如权利要求1中所述的设备，其中：
每个光学准直结构包括一个透镜。


6.如权利要求1中所述的设备，其中：
每个光学准直结构包括一个针孔。


7.如权利要求1中所述的设备，其中：
每个光学准直结构包括透镜和构造为包括针孔的针孔层的组合。


8.如权利要求7中所述的设备，其中：
所述透镜被放置以接收来自形成在所述显示面板上方的所述顶部透明层的入射光；和
所述针孔被定位在所述透镜和相应的光学检测器之间。


9.如权利要求8中所述的设备，还包括：
第二针孔层，构造为支撑第二针孔，
其中，所述第二针孔位于所述针孔和相应的光学检测器之间，以提供对透过所述针孔的光的附加空间过滤。


10.如权利要求1中所述的设备，还包括：
一个或多个光学滤波器，以阻挡或减少一定量的环境光进入光学传感器。


11.如权利要求10中所述的设备，其中：
所述一个或多个光学滤波器被设计为滤除红外光。


12.如权利要求10中所述的设备，其中：
所述一个或多个光学滤波器被设计为滤除UV光。


13.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备，包括：
显示面板，包括发光显示像素，所述发光显示像素可操作以发射光，用于显示图像；
顶部透明层，形成于所述显示面板上方，作为用户触摸操作的界面和用于透射来自所述显示面板的光以显示图像的界面，所述顶部透明层包括覆盖在所述显示面板上的感测区域，供用户放置手指进行指纹感测；

【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，皮波，
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