具有大感测区域的屏下光学传感器制造技术

提供在薄封装中具有大感测区域的光学感测。例如，实施例可以在集成到诸如智能手机的电子设备中的屏下光学指纹传感器的环境中操作。响应于穿过显示模块的反射探测光，反射结构被配置为将该反射探测光重新引导到折射结构上，并且该折射结构被配置为将该反射探测光会聚到光学传感器的输入孔中用于进行检测。一些实施例在具有微棱镜结构的增强面板的环境中操作，该微棱镜结构易于使该反射探测光模糊。在这样的环境中，实施例被配置用于离轴检测，以优选仅穿过某些微棱镜面的光，从而减轻模糊。模糊。模糊。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有大感测区域的屏下光学传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利文件要求于2019年9月2日提交的申请号为16/558,309的美国非临时专利申请的权益和优先权。上述专利申请的全部内容通过引用并入并作为本专利文件公开内容的一部分。


[0003]本公开涉及光学传感器，例如屏下(under
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screen)光学指纹传感器，其与移动计算设备的显示面板布置集成并用于提供大感测区域。

技术介绍

[0004]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。实现用户认证的传感器是各种设备和系统中传感器的一个示例，以保护个人数据并防止未授权访问，该设备和系统包括便携式或移动计算设备(例如，笔记本电脑、平板电脑、智能手机)、游戏系统、各种数据库、信息系统或更大型计算机控制系统。
[0005]电子设备或系统上的用户认证可以通过一种或多种形式的生物特征标识符来执行，这种生物特征标识符可以单独使用或与常规密码认证方法一起使用。生物特征标识符的一种普遍形式是人的指纹图案。指纹传感器可以内置在电子设备中，以读取用户的指纹图案，使得该设备只能由该设备的授权用户通过认证该授权用户的指纹图案来解锁。用于电子设备或系统的传感器的另一示例是类似腕带设备或手表等的可穿戴设备中的生物医学传感器，其检测用户的生物特征，例如，用户血液的特征、心跳。总之，不同的传感器可以设置在电子设备中，以实现不同的感测操作和功能。
[0006]指纹可用于认证访问电子设备、计算机控制系统、电子数据库或信息系统的用户，可以用作单独的认证方法或与诸如密码认证方法等的一种或多种其他认证方法结合使用。例如，包括诸如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等便携式或移动计算设备的电子设备和游戏系统可以利用用户认证机制，以保护个人数据并防止未经授权的访问。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应该被保护为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。便携式设备和计算机控制的数据库、设备或系统中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，则这些数据可能被其他人访问，造成个人隐私的丧失或有价值的机密信息的丢失。除了信息的安全性之外，对计算机和计算机控制的设备或系统的安全访问还允许保障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。
[0007]对设备(例如移动设备)或系统(例如电子数据库和计算机控制的系统)的安全访问可以通过不同方式实现，例如使用用户密码。然而，密码可以容易地传播或获取，并且密码的这种性质可以降低密码的安全级别。而且，由于用户需要记住密码以访问受密码保护
的电子设备或系统，如果用户忘记密码，则用户需要执行某些密码恢复程序来获得认证或以其他方式重新获得对设备或系统的访问。这些过程对用户来说可能是繁琐的，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，以增强数据安全性，同时减轻与密码相关联的某些不期望的影响。
[0008]包括便携式或移动计算设备的电子设备或系统可以通过一种或多种形式的生物特征标识符来利用用户认证，以保护个人或其他机密数据并防止未经授权的访问。生物特征标识符可以单独使用或与密码认证方法组合使用，以提供用户认证。生物特征标识符的一种形式是人的指纹图案。指纹传感器可以内置在电子设备或信息系统中，以读取用户的指纹图案，使得设备只能由该设备的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

[0009]实施例提供在薄封装中具有大感测区域的光学感测。例如，实施例可以在集成到诸如智能手机的电子设备中的屏下(under
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display)光学指纹传感器的环境中操作。响应于穿过显示模块的反射探测光，反射结构被配置为将该反射探测光重新引导到折射结构上，并且该折射结构被配置为将该反射探测光会聚到光学传感器的输入孔中用于进行检测。一些实施例在具有微棱镜结构的增强面板的环境中操作，该微棱镜结构易于使该反射探测光模糊。在这样的环境中，实施例被配置用于离轴检测，以优选仅穿过某些微棱镜面的光，从而减轻模糊。
附图说明
[0010]本文提及的并且构成本文一部分的附图示出了本公开的实施例。这些附图连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0011]图1是根据一些实施例的具有指纹感测模块的系统的示例的框图，其可以实现为包括光学指纹传感器。
[0012]图2A和图2B示出了根据一些实施例的电子设备的示例性实现方式，该电子设备具有触摸感测显示屏组件和位于该触摸感测显示屏组件下方的光学指纹传感器模块。
[0013]图3A和图3B示出了根据一些实施例的实现图2A和图2B中示出的光学指纹传感器模块的设备的示例。
[0014]图4A和图4B示出了根据一些实施例的用于实现图2A和图2B中示出的设计的、位于显示屏组件下方的光学指纹传感器模块的示例性实现方式。
[0015]图5A
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图5C示出了根据一些实施例的两种不同光学条件下来自顶部感测表面上的感测区的返回光的信号生成，以便于理解屏下光学指纹传感器模块的操作。
[0016]图6A
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图6C、图7、图8A
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图8B、图9和图10A
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图10B示出了根据一些实施例的屏下光学指纹传感器模块的示例设计。
[0017]图11A
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图11C示出了根据一些实施例的在不同的平铺条件下通过成像模块进行顶部透明层上的指纹感测区域的成像，其中成像设备将该指纹感测区域成像到光学传感器阵列上，并且该成像设备可以是光学透射的或光学反射的。
[0018]图12是示出了根据一些实施例的指纹传感器的示例性操作的流程图，该指纹传感器用于减少或消除指纹感测中来自背景光的不期望的贡献。
[0019]图13是示出了根据一些实施例的用于操作屏下光学指纹传感器模块以采集指纹图案的示例性过程的流程图。
[0020]图14
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图16示出了根据一些实施例的用于通过使用两种不同光色的光照亮手指来确定与LCD显示屏接触的物体是否是活人手指的一部分的示例性操作过程。
[0021]图17A和图17B分别示出了根据各种实施例的说明性便携式电子设备以及用于这种便携式电子设备的说明性显示模块的横截面。
[0022]图18A
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图18C示出了对称增强层的说明性部分的视图。
[0023]图19A
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图19C示出了非对称增强层的说明性部分的视图。
[0024]图20示出了覆盖在单个增强膜层上的说明性指纹感测区域。
[0025]图21示出了覆盖在具有两个增强膜层的增强面板上的说明性指纹感测区域，该增强膜层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子设备，包括：显示模块，限定显示平面；和屏下光学感测系统，位于所述显示模块下方，并包括：光学感测模块，具有定向为基本平行于所述显示平面的输入孔，所述光学感测模块用于根据接收到的照明能量获得光学信息；折射结构；以及，反射结构，用于接收穿过所述显示模块的反射探测光，并将所述反射探测光的光路重新引导至折射表面，其中，所述折射结构用于接收来自所述反射结构的反射探测光，并使所述反射探测光的光路弯曲，以会聚在所述光学感测模块的输入孔上，其中所述折射结构用于接收来自所述反射结构的反射探测光，并使所述反射探测光的光路弯曲，以会聚在所述光学感测模块的输入孔上。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述折射结构和所述反射结构被配置为使得在基本垂直于所述显示平面的第一方向上穿过所述显示模块的光路之一，被所述反射结构重新引导并被所述折射结构弯曲，从而在基本平行于所述显示平面的第二方向上进入所述光学感测模块的输入孔。3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述折射结构是整体式棱镜体，具有第一折射表面和第二折射表面，所述第一折射表面用于接收来自所述反射结构的反射探测光，所述第二折射表面用于将所述反射探测光传输至所述光学感测模块的输入孔，所述第一折射表面相对于所述第二折射表面成角度。4.根据权利要求3所述的电子设备，其中，所述第二折射表面定向为基本正交于所述显示平面。5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述反射结构是具有成角度的顶面的整体式棱镜体，所述整体式棱镜体的折射率被选择为对穿过所述显示模块之后入射到所述成角度的顶面上的反射探测光进行反射。6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述反射结构包括反射镜。7.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：照明源，设置在所述显示模块下方，以产生探测光并引导所述探测光穿过所述显示模块的至少一部分；以及，顶部透明层，设置在所述显示模块上方，并配置作为所述显示模块所产生的图像的输出接口，并且具有配置为接收来自所述照明源的所述探测光的光学感测区域，所述顶部透明层配置为响应于物体和所述顶部透明层的顶面之间的相互作用，使得所述探测光的一部分被所述顶面反射，所述反射探测光是所述探测光被所述顶面反射的部分。8.根据权利要求7所述的电子设备，其中，所述折射结构和所述反射结构被配置为使得穿过所述光学感测区域的中心的光路之一被所述反射结构重新引导并被所述折射结构弯曲，从而进入所述光学感测模块的输入孔的中心。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述光学感测模块包括透镜和光学传感器，定向为使得会聚在所述光学感测模块的输入孔上的所述反射探测光通过所述透镜聚焦到所述光学传感器上。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中：所述显示模块还包括具有多个微棱镜结构的增强层；所述反射探测光的光路的第一部分穿过所述多个微棱镜结构的第一棱镜面；所述反射探测光的光路的第二部分穿过所述多个微棱镜结构的第二棱镜面，使得所述光路的第一部分和第二部分发散；以及，所述光学感测模块被配置为根据接收到的仅与所述反射探测光的所述光路的第一部分相对应的照明能量获得所述光学信息。11.根据权利要求10所述的电子设备...

【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：