一种基于超透镜的屏下指纹传感器及显示设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于超透镜的屏下指纹传感器及显示设备，包括导光层、成像单元、光学感应单元及底座；光学感应单元包括感光单元阵列组成的感光面，所述光学感应单元置于底座上，导光层位于光学感应单元之上，对应感光元件的感应方向设有开窗，成像单元由超透镜或超透镜阵列组成，架设在导光层的开窗处；指纹传感器置于显示设备的面板下方，指纹反射的检测光经由超透镜或超透镜阵列收集并成像于光学感应单元的感光面，感光面感知目标波段光信号，感光面吸收指纹反射光并将其转化为电信号输出。本实用新型专利技术通过在导光层架设成像超透镜，有效的解决了传统屏下指纹传感器中光学透镜的引入带来的体积大、成本高、不易集成等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超透镜的屏下指纹传感器及显示设备
本技术涉及屏下指纹检测领域，更具体的说，涉及一种基于超透镜的屏下指纹传感器。
技术介绍
随着科技的发展，全面屏逐渐成为当代智能显示设备的主流设计。依托屏下指纹检测的智能解锁方案，因其方便、美观的整体特性，成为全面屏显示设备的主流解锁方案之一。现有屏下指纹传感器通常采用微透镜或微透镜阵列成像的方式，收集指纹反射的检测光并聚焦到光学感应单元上，进而实现对指纹图像的采集和处理。然而，传统光学透镜成像系统具有体积大、加工复杂、不易集成等缺点，难以满足当代智能显示设备对高集成化设计的需求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于超透镜的屏下指纹传感器及显示设备。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种基于超透镜的屏下指纹传感器，包括底座；光学感应单元，设置于所述底座上，所述光学感应单元包括感光单元阵列；导光层，位于光学感应单元之上，所述导光层对应指纹探测方向设有开窗；成像单元，包括超透镜或超透镜阵列，所述超透镜或超透镜阵列架设于导光层的开窗位置。优选地，所述超透镜包括：基板和设于所述基板表面的超表面结构单元,所述超表面结构单元呈阵列式排布；优选地，所述超表面结构单元周期性排列，处于阵列中不同位置的所述超表面结构单元的周期相同；优选地，所述超表面结构单元为正六边形或正四边形，所述超表面结构单元中心位置分别设有纳米结构；优选地，所述纳米结构为纳米柱结构；更优选地，所述纳米柱结构包括正纳米柱结构、负纳米柱结构、中空纳米柱结构、拓扑纳米柱结构中的一种或几种；优选地，所述纳米柱结构的横截面形状可为圆形、椭圆形、多边形和拓扑形状中的一种或两种以上的组合。优选地，所述纳米柱结构的高度≧300nm且≦2000nm，所述纳米柱结构的直径、边长和/或相邻的两个纳米柱结构间的最小间距≧80nm，所述纳米柱结构的最大深宽比，即纳米柱结构的高度与超透镜中纳米柱结构最小直径的比值，小于或等于20。优选地，所述基板为目标波段的透明基板，所述透明基板的厚度≧0.1mm且≦0.3mm，所述目标波段的波长范围为400-700nm,或900-1200nm。优选地，在所述超透镜的超表面结构单元的一侧镀有目标波段的增透膜，在所述超透镜的另一侧镀有与基板材料相匹配的目标波段的增透膜。优选地，所述超透镜为圆形或方形，所述圆形的超透镜的直径尺寸范围为0.5-3mm；所述方形的超透镜的边长尺寸范围为0.5-3mm；所述超透镜在目标波段范围内具有消色差的正透镜相位分布。优选地，所述超透镜的纳米结构一侧朝向所述光学感应单元的感光面；所述超透镜或超透镜阵列与所述感光单元阵列同轴安装；所述超透镜或超透镜阵列与所述感光单元阵列之间的间距为1-10mm；所述超透镜的焦距范围为1-10mm；所述光学感应单元的感光面、所述超透镜或超透镜阵列、显示设备面板间的间距满足成像条件。优选地，所述屏下指纹传感器适用于搭载OLED屏幕的显示设备或搭载LCD屏幕的显示设备。优选地，当用于搭载OLED屏幕的显示设备时，所述屏下指纹传感器的超透镜或超透镜阵列的目标波长范围为400-700nm；当用于搭载LCD屏幕的显示设备时，所述屏下指纹传感器的超透镜或超透镜阵列的目标波长范围为900-1200nm。另一方面，本专利技术还提供一种显示设备，该显示设备具有包括前述方案及优选方案所述的屏下指纹传感器，该指纹传感器设置在显示设备的显示面板下方。本技术的有益技术效果在于：本技术的屏下指纹传感器包括底座，具有感光单元阵列的光学感应单元设于底座上，光学感应单元之上具有导光层，导光层对应指纹探测方向设有开窗，包括超透镜或超透镜阵列的成像单元设于导光层的开窗位置，本技术的屏下指纹传感器通过在导光层架设成像超透镜，有效的解决了传统屏下指纹传感器中光学透镜的引入带来的体积大、成本高、不易集成等问题。具有本技术的屏下指纹传感器的显示设备，指纹传感器置于显示设备的面板下方，指纹反射的检测光由超透镜或超透镜阵列收集经导光层并成像于光学感应单元的感光面，感光面感知目标波段光信号，吸收指纹反射光并将其转化为电信号输出指纹图像，进行后续处理及指纹识别。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的和解释性的，并不能限制本技术。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1A是本技术实施例一提供的用于OLED显示设备的基于超透镜的屏下指纹传感器的结构示意图；图1B是本技术实施例二提供的用于LCD显示设备的基于超透镜的屏下指纹传感器的结构示意图；图2A是本技术实施例提供超透镜结构示意图；图2B是本技术实施例提供超透镜的正六边形结构单元排列示意图；图3A是本技术实施例提供超透镜的正纳米圆柱的结构示意图；图3B是本技术实施例一提供超透镜的正纳米柱结构在400-700nm入射光波长范围的透过率与纳米柱直径关系的示意图；图3C是本技术实施例一提供超透镜的正纳米柱结构在400-700nm入射光波长范围的光相位与纳米柱直径关系的示意图；图3D是本技术实施例二提供超透镜的正纳米柱结构在940nm波长处的光相位和横截面直径关系的示意图；图3E是本技术实施例二提供超透镜的正纳米柱结构在940nm波长处的透过率和横截面直径关系的示意图；图4是本技术实施例一提供400-700nm波段，焦距为2.73mm的超透镜表面纳米结构的分布示意图；图5是本技术实施例一提供目标波长为400-700nm的超透镜的镀膜膜系及厚度示意图；图6是本技术实施例一提供，3*3超透镜阵列分布示意图；图7A是本技术实施例一提供，屏下指纹传感器输出指纹图像示意图；图7B是本技术实施例二提供，屏下指纹传感器输出指纹图像示意图。附图标记说明：1：导光层；2：成像单元；3：光学感应单元；4：底座；5：开窗；6：手指；7：面板；21：基板；22：超表面结构单元；211：纳米结构；212：增透膜。具体实施方式本使用新型提供一种基于超透镜的屏下指纹传感器，包括：导光层、成像单元、光学感应单元及底座。其中导光层位于光学感应单元之上；导光层对应指纹探测方向设有开窗；成像单元由超透镜或超透镜阵列组成；超透镜或超透镜阵列架设于导光层开窗位置。屏下指纹传感器置于显示设备面板下方，指纹反射的检测光经由超透镜或超透镜阵列收集并成像于光学感应单元的感光面，感光面感知目标波段光信号，并将其转化为电信号以输出指纹图像，用于后期处理，该后期处理主要是将该指纹图像通过现有的图像对比技术与系统数据库中存储的指纹图像进行匹配，以判断是否进行指纹解锁。下面将结合附图和示例性实施例对本技术的技术方案进行清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超透镜的屏下指纹传感器，其特征在于，包括/n底座；/n光学感应单元，设置于所述底座上，所述光学感应单元包括感光单元阵列；/n导光层，位于光学感应单元之上，所述导光层对应指纹探测方向设有开窗；/n成像单元，包括超透镜或超透镜阵列，所述超透镜或超透镜阵列架设于导光层的开窗位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超透镜的屏下指纹传感器，其特征在于，包括
底座；
光学感应单元，设置于所述底座上，所述光学感应单元包括感光单元阵列；
导光层，位于光学感应单元之上，所述导光层对应指纹探测方向设有开窗；
成像单元，包括超透镜或超透镜阵列，所述超透镜或超透镜阵列架设于导光层的开窗位置。


2.根据权利要求1所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述超透镜包括：基板和设于所述基板表面的超表面结构单元,所述超表面结构单元呈阵列式排布。


3.根据权利要求2所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述超表面结构单元周期性地阵列式排列，处于阵列中不同位置的所述超表面结构单元的周期相同。


4.根据权利要求2所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述超表面结构单元为正六边形或正四边形，所述超表面结构单元中心位置分别设有纳米结构。


5.根据权利要求4所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述纳米结构为纳米柱结构。


6.根据权利要求5所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述纳米柱结构包括正纳米柱结构、负纳米柱结构、中空纳米柱结构、拓扑纳米柱结构中的一种或几种。


7.根据权利要求6所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述纳米柱结构的横截面形状为圆形、椭圆形、多边形和拓扑形状中的一种或两种以上的组合。


8.根据权利要求5所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述纳米柱结构的高度≧300nm且≦2000nm，所述纳米柱结构的直径、边长和/或相邻的两个纳米柱结构间的最小间距≧80nm，所述纳米柱结构的最大深宽比，即纳米柱结构的高度与超透镜中纳米柱结构最小直径的比值，小于或等于20。


9.根据权利要求2所述的屏下指纹传感器，其特征在于，所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44