显示器下方生物特征成像装置制造方法及图纸

光学生物特征成像装置(100)，其被配置成布置在至少部分透明的显示面板(102)下方，并且被配置成捕获位于显示面板的相对侧的对象的图像，该光学生物特征成像装置包括：图像传感器(108)，其包括光电检测器像素阵列(109)；光重定向元件阵列(118；802，803；206)，每个光重定向元件被配置成将光重定向到像素阵列上；滤色器(111)，其被布置在光重定向元件阵列与图像传感器之间，滤色器包括光学上透射的相应滤色器元件(115，117)的至少两个滤色器阵列，第一颜色阵列包括第一滤色器元件，第二颜色阵列包括第二滤色器元件，滤色器阵列被布置成使得每个光电检测器像素至少部分地被至少第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示器下方生物特征成像装置
本专利技术涉及生物特征成像装置，该生物特征成像装置被配置成布置在至少部分透明的显示面板下方。本专利技术还涉及电子装置。
技术介绍
生物特征系统被广泛用作为增加诸如移动电话等的个人电子装置的便利性和安全性的手段。特别地，指纹感测系统现在被包括在所有新发布的诸如移动电话的消费电子装置的大部分中。光学指纹传感器为人们所知已经有一段时间，并且可以在某些应用中例如是电容式指纹传感器的可行替选。光学指纹传感器可以例如基于针孔成像原理和/或可以采用微通道，即，将入射光聚焦至图像传感器上的准直仪或微透镜。最近，人们对将光学指纹传感器布置在电子装置的显示器下面感兴趣。为了将光学指纹传感器安装在显示器下方，要求图像距离较小以减小光学指纹传感器的厚度。此外，要被成像的对象(即，指纹)通常位于离传感器的距离显著大于图像距离的位置处。该对象距离通常至少由包括屏幕保护器等的显示器厚度来限定。对图像距离和对象距离的要求导致图像传感器的像素大小必须小，以保持高分辨率，这需要相对昂贵的图像传感器。US2016/0266695描述了一种能够感测显示屏上的指纹的指纹感测显示器。US2016/0266695公开了特定波段的滤色器材料已经沉积在光学传感器阵列的一些像素上。使用彩色像素获取第一图像，并且使用非彩色像素获取第二图像。最后，对图像进行组合以产生具有较高分辨率的图像。尽管似乎US2016/0266695公开了一种通过不减小像素大小来提高分辨率的方法，但是在这方面仍有改进的空间。>
技术实现思路
鉴于现有技术的上述和其他缺点，本专利技术的目的是提供一种具有改进的成像分辨率的生物特征成像装置。根据本专利技术的第一方面，提供了一种光学生物特征成像装置，该光学生物成像装置被配置成布置在至少部分透明的显示面板下方，并且被配置成捕获位于透明显示面板的相对侧的对象的图像。生物特征成像装置包括图像传感器，该图像传感器包括光电检测器像素阵列。生物特征成像装置包括光重定向元件阵列。每个光重定向元件被配置成将光重新定向到光电检测器像素阵列上，滤色器被布置在光重定向元件阵列与图像传感器之间。滤色器包括光学上透射的各个滤色器元件的至少两个滤色器阵列。第一颜色阵列包括第一滤色器元件，第二颜色阵列包括第二滤色器元件。滤色器阵列被布置成使得图像传感器的每个光电检测器像素至少部分地被至少第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖。本专利技术基于以下实现：由至少两个不同的滤色器元件来覆盖光电检测器像素阵列的每个像素，例如，至少第一滤色器元件和第二滤色器元件。不同的滤色器元件被配置成过滤掉特定滤色器元件的相应透射带之外的波长的光。因此，每个滤色器具有与光的颜色(例如，第一颜色和第二颜色)相对应的光谱透射带。以此方式，可以获得至少两个图像，一个在第一光谱带中，并且另一个在第二光谱带中，等等，并且随后组合图像。这意味着光电检测器像素阵列中的每个像素获得至少两个图像的图像数据。对于给定的图像传感器，包括光电检测器像素阵列的图像传感器的采样频率(“dpi”)有效地增加。通过要求保护的专利技术，提供了一种生物特征成像装置，其易于集成在显示面板中，以提供显示器内(in-display)指纹感测功能，并且其中，可以提高图像装置采样频率和分辨率，而无需将图像传感器替换为具有较小像素的更昂贵的传感器。通过在不同光谱带中使用多次曝光，可以增加分辨率和采样频率而不用更换图像传感器。滤色器可以包括一组滤色器阵列，其中每个阵列被配置成允许特定光谱带中的光的透射。换言之，相应滤色器阵列的滤色器元件被配置用于相应的光谱透射带。滤色器元件的整个区域可以是光学上透射的。换言之，整个第一滤色器元件和整个第二滤色器元件可以是光学上透射的。在图像传感器上以滤色器层的形式设置滤色器，直接地或间接地在像素上，即，如果需要的话，在其间可以有例如保护层。然而，滤色器被布置成使得每个光电检测器像素至少部分地被来自每个滤色器阵列的一个滤色器元件覆盖。图像传感器的每个光电检测器像素至少部分地被来自每个滤色器阵列的一个滤色器元件覆盖，即，至少被第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖，这意味着光电检测器像素仅接收已经通过滤色器元件过滤的光。下方布置有生物特征成像装置的显示面板的外表面也可以被称为感测表面。所描述的生物特征成像装置的操作原理是：由显示面板中的像素发射的光将被放置在感测表面上的手指反射，并且所反射的光被光重定向元件接收，并随后重定向到光电检测器像素阵列中的单个像素或像素的相应子阵列上。在子阵列的情况下，可以针对每个子阵列捕获手指的一部分的图像。通过组合来自所有光重定向元件的图像，可以形成表示指纹的图像，并且可以执行随后的生物特征验证。根据实施方式，图像传感器可以优选地是基于薄膜晶体管(TFT)的图像传感器。这样的传感器为显示器下方(underdisplay)指纹成像传感器提供了经济有效的解决方案。TFT图像传感器可以是背照式TFT图像传感器或前照式TFT图像传感器。TFT图像传感器可以被布置为热区(Hot-zone)、大区域或全显示器解决方案。根据实施方式，图像传感器的每个光电检测器像素可以部分地被不透明部分覆盖。不透明部分(即非透明部分)被布置成阻挡部分光电检测器像素接收光。这实际上减小了像素的有效区域，但是有益地改善了图像传感器的调制传递函数(MTF)。不透明部分还可以用于改善图像传感器对称性。根据实施方式，每个光电检测器像素的被相应滤色器元件覆盖且不被不透明部分覆盖的区域可以是同样的。换言之，被配置成从来自每个滤色器阵列的相应滤色器元件接收过滤光的光电检测器像素的区域是同样的。因此，第一滤色器元件与交叠像素区域的组合所提供的有效像素尺寸与第二滤色器元件与交叠像素区域的组合所提供的有效像素尺寸是相等的。这提供了滤色器和不透明部分的直接配置，例如当不需要补偿对称性时。根据实施方式，每个光电检测器像素的被相应第一滤色器元件和第二滤色器片元件覆盖而不被不透明部分覆盖的区域可以是不同的。以此方式，如上所述，可以调整图像传感器不对称性。另外，可以补偿滤色器阵列的不同光谱带之间的光谱带透射率的变化。根据实施方式，生物特征装置可以包括不透明掩膜层，该不透明掩模层被布置成覆盖每个滤色器元件的部分，从而限定不透明部分和光学上透射的滤色器部分。这是一种与滤色器阵列的滤色器元件相结合地实现不透明部分的可能方式。滤色器部分是滤色器元件的以下部分：其未被不透明掩模层覆盖且被布置成覆盖光电检测器像素的至少一部分。根据实施方式，不透明部分被布置在与光学上透射的滤色器元件相同的层中。因此，有利地以与滤色器元件并排的方式布置不透明部分。这提供了由不透明部分和背对图像传感器的滤色器元件形成的平坦表面，这可以便于生物特征成像装置的组装。此外，通过并排布置不透明部分和滤色器元件，使得生物特征感测装置的总高度更低。这还提供了简化的制造。根据实施方式，透明显示面板可以包括颜色可控光源。可以根据实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学生物特征成像装置(100)，其被配置成布置在至少部分透明的显示面板(102)下方，并且被配置成捕获位于所述透明的显示面板的相对侧的对象的图像，所述生物特征成像装置包括：/n图像传感器(108)，其包括光电检测器像素阵列(109)；/n光重定向元件阵列(118；802，803；206)，其中，每个光重定向元件被配置成将光重定向到所述光检测器像素阵列上，/n滤色器(111)，其被布置在所述光重定向元件阵列与所述图像传感器之间，所述滤色器包括光学上透射的各个滤色器元件(115、117)的至少两个滤色器阵列，第一颜色阵列包括第一滤色器元件，第二颜色阵列包括第二滤色器元件，/n其中，所述滤色器阵列被布置成使得所述图像传感器的每个光电检测器像素至少部分地被至少第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181026 SE 1851329-11.一种光学生物特征成像装置(100)，其被配置成布置在至少部分透明的显示面板(102)下方，并且被配置成捕获位于所述透明的显示面板的相对侧的对象的图像，所述生物特征成像装置包括：
图像传感器(108)，其包括光电检测器像素阵列(109)；
光重定向元件阵列(118；802，803；206)，其中，每个光重定向元件被配置成将光重定向到所述光检测器像素阵列上，
滤色器(111)，其被布置在所述光重定向元件阵列与所述图像传感器之间，所述滤色器包括光学上透射的各个滤色器元件(115、117)的至少两个滤色器阵列，第一颜色阵列包括第一滤色器元件，第二颜色阵列包括第二滤色器元件，
其中，所述滤色器阵列被布置成使得所述图像传感器的每个光电检测器像素至少部分地被至少第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖。


2.根据权利要求1所述的光学生物特征成像装置，其中，所述图像传感器是薄膜晶体管图像传感器。


3.根据权利要求1和2中的任一项所述的光学生物特征成像装置，其中，所述图像传感器的每个光电检测器像素被不透明部分(305；405；705)部分地覆盖。


4.根据权利要求3所述的光学生物特征成像装置，其中，每个光电检测器像素的被相应滤色器元件覆盖且不被不透明部分覆盖的区域是同样的。


5.根据权利要求3所述的光学生物特征成像装置，其中，每个光电检测器像素的被相应的第一滤色器元件和第二滤色器元件覆盖且不被不透明部分覆盖的区域是不同的。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的光学生物特征成像装置，包括不透明掩膜层，所述不透明掩膜层被布置成覆盖所述滤色器元件中的每个滤色器元件的部分，从而在每个滤色器元件上限定不透明部分。


7.根据权利要求3至5中任一项所述的光学生物特征成像装置，其中，所述不透明部分被布置在与光学上透射的滤色器元件相同的层中。


8.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征成像装置，其中，所述光电检测器像素上的所述第一滤色器元件的布局和所述第二滤色器元件的布局在所述光电检测器像素阵列中重复。


9.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征成像装置，其中，所述透明显示面板包括颜色可控光源。


10.根据权利要求9所述的光学生物特征成像装置，其中，每个颜色阵列中的滤色器元件的光谱透射带被配置成与来自所述颜色可控光源的发射光的相应颜色相匹配。


11.根据权利要求9所述的光学生物特征成像装置，其中，不同颜色阵列中的滤色器元件的光谱透射带至少部分地分隔开。


12.根据前述权利要求中任一项所述的光学生物特征成像装置，其中，所述滤色器被夹在所述图像传感器与透明基板之间。


13.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷内·尼尔松，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE