指纹识别装置和电子设备制造方法及图纸

一种指纹识别装置和电子设备，在实现指纹识别装置轻薄化的同时，提高指纹成像质量。指纹识别装置适用于显示屏的下方，包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，其中每个指纹识别单元包括：微透镜；至少一阻光层，其中每一层阻光层均设置有通光小孔，且在底层阻光层中设置有N个通光小孔，每个通光小孔的最大口径D

【技术实现步骤摘要】
指纹识别装置和电子设备本申请是申请日为2020年7月24日、申请号为202010724731.6、名称为“指纹识别装置和电子设备”的专利技术申请的分案申请。
本申请涉及光学指纹
，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。
技术介绍
由于未来手持电子产品日益小型化，目前镜头式的屏下光学指纹产品的尺寸难以适应这种趋势，急需向着厚度更薄、体积更小、集成化程度更高的方向发展。而当前存在的小型化方案中，利用准直孔成像的图像对比度与准直孔的深度有关，需要比较大的深度才能实现较高的成像质量，同时这种方案的光线利用率较低。利用微透镜聚焦的方案，受限于工艺和透镜面形，虽然光线利用率较高，但信号容易混叠，造成信号对比度偏低，指纹的成像质量不高。因此，如何在实现光学指纹识别装置轻薄化的同时，兼顾提高指纹成像质量，是一项亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，在实现指纹识别装置轻薄化的同时，兼顾提高指纹成像质量。第一方面，提供一种指纹识别装置，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，该指纹识别装置包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，该多个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：微透镜；至少一阻光层，该至少一阻光层中每一层阻光层均设置有通光小孔，且在该至少一阻光层的底层阻光层中设置有N个通光小孔，其中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透镜的最大口径CA满足0.02≤D1/CA≤0.4，以形成不同方向的N个导光通道，N为大于1的正整数；N个像素单元，设置在该至少一阻光层下方，该N个像素单元一一对应的设置于该N个导光通道的底部；其中，从该显示屏上方的手指反射或散射后返回的指纹光信号通过该微透镜会聚后，其中不同方向的N个目标指纹光信号分别经过该N个导光通道传输至该N个像素单元，该N个目标指纹光信号用于检测该手指的指纹信息以进行指纹识别。本申请实施例的技术方案中，指纹识别装置中一个微透镜对应N个像素单元，可以提高指纹识别装置的进光量，减小曝光时间，增大视场。与此同时，通过单个微透镜与多像素单元搭配的成像光路可以对指纹的物方光束进行非正对光成像(即倾斜光成像)，能够提高干手指的识别效果，且能够扩大光学系统的物方数值孔径并缩短像素阵列的光路设计的厚度，最终能够有效降低指纹识别装置的厚度。进一步地，综合考虑成本、工艺、指纹成像性能等因素，在至少一阻光层的底层阻光层中设置有N个通光小孔，其中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透镜的最大口径CA满足0.02≤D1/CA≤0.4，以实施对指纹识别装置的光学系统的结构以及参数进行约束限制，在实现超薄指纹识别装置的同时，能够进一步的降低杂散光对图像的影响，减少图像混叠，均衡图像的亮度以及对比度，实现包括指纹在内的各种目标较好的成像效果，从而进一步提高指纹识别装置的性能，提高指纹识别准确度。在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透镜的最大口径CA满足0.08≤D1/CA≤0.18。在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与该微透镜的最大口径CA满足0.12≤D1/CA≤0.14。在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至该微透镜的下表面之间的深度距离Z1满足0.25≤ROC/Z1≤0.75。通过本实施方式的技术方案，约束微透镜411的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至微透镜411的下表面之间的深度距离Z1满足0.25≤ROC/Z1≤0.75的条件，综合考虑了微透镜的焦点与底层阻光层的位置之间的比例关系，使得N个方向的目标指纹光信号中每个方向的目标指纹光信号被微透镜411会聚后，均聚焦或者接近聚焦于底层阻光层中各通光小孔，以提高图像质量和识别成功率。在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至该微透镜的下表面之间的深度距离Z1满足0.4≤ROC/Z1≤0.6。在一种可能的实施方式中，该微透镜的曲率半径ROC与该底层阻光层的下表面至该微透镜的下表面的深度距离Z1满足0.47≤ROC/Z1≤0.49。在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的位置满足0＜S1/Z1≤1，其中，S1为该底层阻光层中每个通光小孔的中心至该微透镜在该底层阻光层上投影的中心的距离。在本申请实施方式中，通过进一步约束底层阻光层中各通光小孔的位置，使得N个方向的目标指纹光信号更为准确的传输至底层阻光层中各通光小孔中，从而进一步的提高图像质量。在一种可能的实施方式中，该底层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤S1/Z1≤0.5。在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为多层阻光层，该多层阻光层中除该底层阻光层外，第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0≤Si/Z1≤1，其中，Si为该第i层阻光层中每个通光小孔的中心至该微透镜在该第i层阻光层上投影的中心的距离。在本申请实施方式中，通过约束底层阻光层外其它阻光层中多个通光小孔的位置，进一步优化导光通道的导光性能，即允许目标方向的光信号通过，而阻挡非目标方向的光信号，降低杂散光对于成像的影响。在一种可能的实施方式中，该第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤Si/Z1≤0.5。在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb与该指纹识别装置中像素单元的排列周期Pa满足1＜Pb/Pa≤4。在一种可能的实施方式中，Pb/Pa＝2，N＝4。在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足5μm≤Pb≤40μm。在一种可能的实施方式中，该指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足10μm≤Pb≤30μm。在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：保护层；该保护层设置于该底层阻光层上方，且与该底层阻光层、该N个像素单元一起集成于传感器芯片中。在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为两层阻光层，该两层阻光层中的顶层阻光层中设置有一个通光小孔，该多个导光通道在该顶层阻光层中的通光小孔重合。在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：红外滤光层，该红外滤光层为镀膜生长于该传感器芯片表面的滤光层，用于截止红外光。在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：粘附层，该粘附层为涂覆于该红外滤光层表面的平坦透明层，该顶层阻光层设置于该粘附层上方。在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：第一透明介质层，设置于该顶层阻光层上方并填充该顶层阻光层中的通光小孔。在一种可能的实施方式中，该指纹识别单元还包括：颜色滤光层，设置于该微透镜与该第一透明介质层之间，该颜色滤光层包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层或者白色滤光层。在一种可能的实施方式中，该至少一阻光层为两层阻光层，该两层阻光层中的顶层阻光层设置有一一对应于该N个像素单元的N个通光小孔。在一种可能的实施方式中，该顶层阻光层设置于该保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，所述指纹识别装置包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，所述多个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：/n微透镜；/n至少一阻光层，所述至少一阻光层中每一层阻光层均设置有通光小孔，且在所述至少一阻光层的底层阻光层中设置有N个通光小孔，其中，所述微透镜的曲率半径ROC与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面的深度距离Z

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，所述指纹识别装置包括呈阵列分布的多个指纹识别单元，所述多个指纹识别单元中的每个指纹识别单元包括：
微透镜；
至少一阻光层，所述至少一阻光层中每一层阻光层均设置有通光小孔，且在所述至少一阻光层的底层阻光层中设置有N个通光小孔，其中，所述微透镜的曲率半径ROC与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面的深度距离Z1满足0.25≤ROC/Z1≤0.75，且所述底层阻光层中每个通光小孔的中心至所述微透镜在所述底层阻光层上投影的中心的距离S1与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面的深度距离Z1满足0＜S1/Z1≤1，以形成不同倾斜方向的N个导光通道，N为大于1的正整数；
N个像素单元，设置在所述至少一阻光层下方，所述N个像素单元一一对应的设置于所述N个导光通道的底部；
其中，从所述显示屏上方的手指反射或散射后返回的指纹光信号通过所述微透镜会聚后，其中不同倾斜方向的N个目标指纹光信号分别经过所述N个导光通道传输至所述N个像素单元，所述N个目标指纹光信号用于检测该手指的指纹信息以进行指纹识别。


2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜的曲率半径ROC与所述底层阻光层的下表面至所述微透镜的下表面之间的深度距离Z1满足0.4≤ROC/Z1≤0.6。


3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述底层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤S1/Z1≤0.5。


4.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与所述微透镜的最大口径CA满足0.02≤D1/CA≤0.4。


5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述底层阻光层中每个通光小孔的最大口径D1与所述微透镜的最大口径CA满足0.08≤D1/CA≤0.18。


6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一阻光层为多层阻光层，所述多层阻光层中除所述底层阻光层外，第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0≤Si/Z1≤1，其中，Si为所述第i层阻光层中每个通光小孔的中心至所述微透镜在所述第i层阻光层上投影的中心的距离。


7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第i层阻光层中每个通光小孔的位置满足0.2≤Si/Z1≤0.5。


8.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb与所述指纹识别装置中像素单元的排列周期Pa满足1＜Pb/Pa≤4。


9.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，Pb/Pa＝2，N＝4。


10.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足5μm≤Pb≤40μm。


11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置中微透镜的排列周期Pb满足10μm≤Pb≤30μm。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：保护层；
所述保护层设置于所述底层阻光层上方，且与所述底层阻光层、所述N个像素单元一起集成于传感器芯片中。


13.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一阻光层为两层阻光层，所述两层阻光层中的顶层阻光层中设置有一个通光小孔，所述多个导光通道在所述顶层阻光层中的通光小孔重合。


14.根据权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：红外滤光层，
所述红外滤光层为镀膜生长于所述传感器芯片表面的滤光层，用于截止红外光。


15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：粘附层，
所述粘附层为涂覆于所述红外滤光层表面的平坦透明层，所述顶层阻光层设置于所述粘附层上方。


16.根据权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：
第一透明介质层，设置于所述顶层阻光层上方并填充所述顶层阻光层中的通光小孔。


17.根据权利要求16所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：
颜色滤光层，设置于所述微透镜与所述第一透明介质层之间，所述颜色滤光层包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层或者白色滤光层。


18.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一阻光层为两层阻光层，所述两层阻光层中的顶层阻光层设置有一一对应于所述N个像素单元的N个通光小孔。


19.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述顶层阻光层设置于所述保护层的上表面。


20.根据权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：
第二透明介质层，设置于所述顶层阻光层上方并填充所述顶层阻光层中的通光小孔。


21.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：红外滤光层，
所述红外滤光层为镀膜生长于所述第二透明介质层表面的滤光层，用于截止红外光。


22.根据权利要求21所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：
颜色滤光层，设置于所述红外滤光层上方，所述颜色滤光层包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层或者白色滤光层。


23.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别单元还包括：
第三透明介质层，设置于所述微透镜与所述颜色滤光层之间。


24.根据权利要求1至11中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一阻光层中的通光小孔为圆形通光小孔或者为圆角矩形孔，所述微透镜为球面透镜或者为非球面透镜。


25.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示屏；以及
根据权利要求1至24中任一项所述的指纹识别装置，所述指纹识别装置设置于所述显示屏下方，以实现屏下光学指纹识别。


26.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思超，王胤，林峻贤，蔡斐欣，
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