CN110741381A - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种指纹识别装置和电子设备，能够减小指纹识别装置占用的屏下空间，且便于指纹识别装置的装配。所述指纹识别装置适用于具有显示屏的电子设备，包括：至少一个光学指纹传感器；柔性电路板，与所述至少一个光学指纹传感器电连接；所述柔性电路板的四周设置有第一胶层，用于连接所述柔性电路板与所述显示屏，以使所述至少一个光学指纹传感器位于所述显示屏的下方，所述至少一个光学指纹传感器用于接收经由所述显示屏上方的人体手指反射或散射而返回的指纹检测信号，所述指纹检测信号用来检测所述手指的指纹信息。

Description

指纹识别装置和电子设备
技术领域
本申请涉及光学指纹技术领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。
背景技术
目前屏下光学指纹识别装置的装配方案中，一种是将指纹识别模组中的指纹传感器芯片设置于显示屏下的支撑结构中，指纹传感器芯片与显示屏之间保证一定的距离，导致指纹识别模组占用屏下厚度空间较大；另一种是将指纹传感器芯片全贴合在显示屏的底部，即指纹传感器芯片的上表面和屏幕底部紧密粘结在一起，导致指纹识别模组与显示屏的装配灵活性差，不易拆卸和维修。
因此，如何减小指纹识别模组占用的屏下空间，且便于指纹识别模组的装配，成为一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够减小指纹识别装置占用的屏下空间，且便于指纹识别装置的装配。
第一方面，提供了一种指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，其特征在于，包括：
至少一个光学指纹传感器；
柔性电路板，与所述至少一个光学指纹传感器电连接；
所述柔性电路板的四周设置有第一胶层，用于连接所述柔性电路板与所述显示屏，以使所述至少一个光学指纹传感器位于所述显示屏的下方，所述至少一个光学指纹传感器用于接收经由所述显示屏上方的人体手指反射或散射而返回的指纹检测信号，所述指纹检测信号用来检测所述手指的指纹信息。
本申请实施例中，通过第一胶层将柔性电路板与显示屏连接，以使柔性电路板以及与其电连接的至少一个光学指纹传感器设置于显示屏下方，减小指纹识别装置占用的屏下空间，且该第一胶层设置在柔性电路板的四周，与显示屏的接触面积小，便于指纹识别装置的装配、拆卸和维修。
在一种可能的实施方式中，所述至少一个光学指纹传感器中光学指纹传感器包括：微透镜阵列，至少一阻光层和光检测阵列；
所述至少一阻光层设置于所述微透镜阵列下方，其中，所述阻光层设置有多个通光小孔；所述光检测阵列设置于所述阻光层下方；
其中，所述微透镜阵列用于将所述指纹检测信号汇聚至所述第一阻光层的多个通光小孔，所述指纹检测信号通过所述多个通光小孔传输至所述光检测阵列。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层用于连接所述显示屏的显示组件与所述柔性电路板。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层用于连接所述显示屏的遮光保护层与所述柔性电路板。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层用于连接所述显示屏的显示屏柔性电路板与所述指纹识别装置的柔性电路板。
在一种可能的实现方式中，所述至少一个光学指纹传感器的上表面与所述显示屏的发光层的下表面的距离小于或等于600μm。
在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板包括补强层和电路层，所述补强层设置于所述电路层下方；
其中，所述电路层中设置窗口，所述至少一个光学指纹传感器设置于所述补强层上，且位于所述窗口中。
在一种可能的实现方式中，所述至少一个光学指纹传感器通过第二胶层与所述补强层连接。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层为空心方形或圆形，设置于所述柔性电路板的非电路区域。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层外侧壁设置有第一密封胶，用于连接所述显示屏，所述第一胶层以及所述柔性电路板。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括：
滤光片，设置于所述至少一个光学指纹传感器和所述显示屏之间，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
在一种可能的实现方式中，所述滤光片对光的反射率小于1％。
在一种可能的实现方式中，所述滤光片和所述至少一个光学指纹传感器之间为空气间隙或者低折射率胶，所述低折射率胶的折射率小于1.3。
在一种可能的实现方式中，所述至少一个光学指纹传感器通过电连接装置与所述电路层电连接；
所述电连接装置低于所述滤光片的下表面。
在一种可能的实现方式中，所述第一胶层的上表面不高于所述滤光片的上表面。
在一种可能的实现方式中，所述柔性电路板的四周设置有第三胶层，用于连接所述柔性电路板与所述滤光片。
在一种可能的实现方式中，所述第三胶层为空心方形或圆形，设置于所述柔性电路板的非电路区域。
在一种可能的实现方式中，所述第三胶层与所述第一胶层之间的距离大于0.6mm。
在一种可能的实现方式中，所述第三胶层的胶宽度大于0.6mm。
在一种可能的实现方式中，所述第三胶层外侧设置有第二密封胶，用于连接所述滤光片，所述第三胶层以及所述柔性电路板。
在一种可能的实现方式中，所述补强层为金属补强板，和/或所述补强层的厚度范围为0.15mm～0.30mm，和/或所述补强层的表面粗糙度Ra>0.25μm，和/或所述补强层的平面度小于0.03mm。
第二方面，提供了一种电子设备，包括显示屏以及如第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的指纹识别装置，所述指纹识别装置设置于所述显示屏下方以实现屏下指纹检测。
附图说明
图1是本申请实施例所适用的终端设备的结构示意图。
图2是根据本申请实施例的一种指纹识别装置的结构示意图。
图3是根据本申请实施例的指纹识别装置中的光学指纹传感器的示意性结构图。
图4是根据本申请实施例的另一种指纹识别装置的结构示意图。
图5是根据图4所示的指纹识别装置的分体结构示意图。
图6是根据本申请实施例的显示屏的结构示意图。
图7是根据本申请实施例的电子设备的显示屏与指纹识别装置装配后的示意性结构图。
图8是根据图7所示的指纹识别装置的结构示意图。
图9是根据本申请实施例的另一种指纹识别装置的结构示意图。
图10是根据本申请实施例的另一种指纹识别装置的结构示意图
图11是根据本申请实施例的电子设备的示意性框图。
具体实施方式
随着智能终端步入全面屏时代，电子设备正面指纹采集区域受到全面屏的挤压，因此屏下(Under-display或者Under-screen)指纹识别技术越来越受到关注。屏下指纹识别技术是指将指纹识别装置(比如指纹识别模组)安装在显示屏下方，从而实现在显示屏的显示区域内部进行指纹识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置指纹采集区域。
屏下指纹识别技术可以包括屏下光学指纹识别技术、屏下超声波指纹识别技术或者其他类型的屏下指纹识别技术。
以屏下光学指纹识别技术为例，屏下光学指纹识别技术使用从设备显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。所述返回的光携带与所述顶面接触的物体(例如手指)的信息，通过捕获和检测所述返回的光实现位于显示屏幕下方的特定光学传感器模块。所述特定光学传感器模块的设计可以为通过恰当地配置用于捕获和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像。
应理解，本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，更具体地，可以应用于具有显示屏的电子设备。例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(automated teller machine，ATM)等其他电子设备，但本申请实施例对此并不限定。
还应理解，本申请实施例的技术方案除了可以进行指纹识别外，还可以进行其他生物特征识别，例如，活体识别等，本申请实施例对此也不限定。
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。
应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及指纹识别装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
如图1所示为本申请实施例可以适用的终端设备的结构示意图，所述终端设备10包括显示屏120和指纹识别模组130，其中，所述指纹识别模组130设置在所述显示屏120下方的局部区域。所述指纹识别模组130包括光学指纹传感器，所述光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，所述感应阵列133所在区域或者其感应区域为所述指纹识别模组130的指纹检测区域103。如图1所示，所述指纹检测区域103位于所述显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，所述指纹识别模组130还可以设置在其他位置，比如所述显示屏120的侧面或者所述终端设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将所述显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到所述指纹识别模组130，从而使得所述指纹检测区域103实际上位于所述显示屏120的显示区域。
应当理解，所述指纹检测区域103的面积可以与所述指纹识别模组130的感应阵列的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得所述指纹识别模组130的指纹检测区域103的面积大于所述指纹识别模组130感应阵列的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，所述指纹识别模组130的指纹检测区域103也可以设计成与所述指纹识别模组130的感应阵列的面积基本一致。
因此，使用者在需要对所述终端设备进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的终端设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，从而可以采用全面屏方案，即所述显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个终端设备10的正面。
作为一种可选的实现方式，如图1所示，所述指纹识别模组130包括光检测部分134和光学组件132，所述光检测部分134包括所述感应阵列以及与所述感应阵列电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器，所述感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元；所述光学组件132可以设置在所述光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光片(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，所述滤光片可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层或光路引导结构主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列进行光学检测。
在具体实现上，所述光学组件132可以与所述光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，所述光学组件132可以与所述光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将所述光学组件132设置在所述光检测部分134所在的芯片外部，比如将所述光学组件132贴合在所述芯片上方，或者将所述光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。
其中，所述光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，所述导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，所述准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到所述准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在所述准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而所述感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。
在另一种实施例中，所述导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列，以使得所述感应阵列可以基于所述反射光进行成像，从而得到所述手指的指纹图像。可选地，所述光学透镜层在所述透镜单元的光路中还可以形成有针孔，所述针孔可以配合所述光学透镜层扩大所述指纹识别模组的视场，以提高所述指纹识别模组130的指纹成像效果。
作为一种可选的实施例，所述显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，所述指纹识别模组130可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在所述指纹检测区域103时，显示屏120向所述指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过所述手指140内部散射而形成散射光，在相关专利申请中，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的嵴(ridge)与峪(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹嵴的反射光151和来自指纹峪的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被指纹识别模组130中的感应阵列134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于所述指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在所述终端设备10实现光学指纹识别功能。
在其他实施例中，所述指纹识别模组130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述指纹识别模组130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述终端设备10的光学指纹系统还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述终端设备10的保护盖板下方的边缘区域，而所述指纹识别模组130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达所述指纹识别模组130；或者，所述指纹识别模组130也可以设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述指纹识别模组130。当采用所述指纹识别模组130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面描述内容是一致的。
应当理解的是，在具体实现上，所述终端设备10还包括透明保护盖板110，所述盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述终端设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏120实际上是指按压在所述显示屏120上方的盖板110或者覆盖所述盖板110的保护层表面。
还应理解，在本申请实施例中，指纹识别模组中的感应阵列也可以称为像素阵列，感应阵列中的光学感应单元或感应单元也可称为像素单元。
需要说明的是，本申请实施例中的指纹识别模组也可以称为光学指纹识别模组、指纹识别装置、指纹识别模组、指纹模组、指纹采集装置等，上述术语可相互替换。
作为一种实现方案，在典型的OLED指纹识别装置中，一般是将指纹识别模组贴附在显示屏的下表面。例如，指纹识别模组为光学指纹芯片，所述光学指纹芯片通过胶材以全贴合方式完全固定在显示屏的下表面。在该指纹识别装置中，光学指纹芯片与显示屏的贴合面积大，导致光学指纹芯片不易装配、拆卸和维修。
在另一种实现方案中，在OLED指纹识别装置中，指纹识别模组至少需要2个光学镜片组成的光学镜头组件对指纹进行成像，指纹识别模组设置在OLED屏幕下方，与OLED屏幕之间保证一定的距离。例如可以将指纹识别模组安装在电子设备的中框的下表面，该中框可以作为该指纹识别模组与该显示屏之间的固定架，该中框的上表面可以与该显示屏的下表面边缘部分通过泡棉背胶贴合。在该指纹识别装置中，由于光学镜头的成像要求，所述指纹识别模组与OLED屏幕之间存在一定的间隙，导致指纹识别模组占用屏下厚度空间大。
为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种指纹识别装置，能够减小指纹识别模组占用的屏下空间，且便于指纹识别模组的装配、拆卸和维修。
图2为本申请实施例的一种指纹识别装置的结构示意图，适用于具有显示屏的电子设备。如图2所示，指纹识别装置20包括：
至少一个光学指纹传感器210；
柔性电路板220，与所述至少一个光学指纹传感器210电连接；
所述柔性电路板220的四周设置有第一胶层230，用于连接所述柔性电路板220与所述显示屏120，以使所述至少一个光学指纹传感器210位于所述显示屏120的下方，所述至少一个光学指纹传感器210用于接收经由所述显示屏上方的人体手指反射或散射而返回的指纹检测信号，所述指纹检测信号用来检测所述手指的指纹信息。
可选地，在某些实施例中，所述指纹识别装置20可以仅包括一个光学指纹传感器210，此时指纹识别装置20在所述显示屏120上的指纹检测区域的面积较小且位置固定。例如，所述光学指纹传感器210可以通过所述柔性电路板220设置在显示屏120的中间区域的下方，以符合用户的使用习惯，便于用户握持。
可选地，在其他替代实施例中，所述指纹识别装置20可以具体包括多个光学指纹传感器210。所述多个光学指纹传感器210可以通过拼接方式并排设置在所述柔性电路板220上，且与所述柔性电路板进行电连接，通过在所述柔性电路板220的周围设置第一胶层230连接所述柔性电路板220与所述显示屏120，以使得多个光学指纹传感器210并排设置在所述显示屏120的下方，且所述多个光学指纹传感器210的感应区域共同构成所述指纹识别装置20在所述显示屏120上的指纹检测区域。也即是说，所述指纹识别装置20的指纹检测区域可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器210的感应区域，从而将所述指纹识别装置20的指纹采集区域可以扩展到所述显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。可替代地，当所述光学指纹传感器210数量足够时，所述指纹检测区域还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。
可选地，所述至少一个光学指纹传感器210非接触式的设置在所述显示屏120的下方。
本申请实施例中，所述光学指纹传感器210固定安装于所述柔性电路板220后，可以通过所述柔性电路板220将所述光学指纹传感器120固定安装于电子设备的显示屏120的下方，避免了将所述光学指纹传感器210直接贴合在所述显示屏120上，能够降低所述光学指纹传感器210的安装难度和复杂度，并提高可维修性，且减小指纹识别装置占用的屏下空间。
此外，针对所述多个光学指纹传感器210的场景下，可以将所述多个光学指纹传感器210一次性固定安装于显示屏120的下方，能够降低安装复杂度，并提高安装效率。
可选地，如图3所示，所述光学指纹传感器210可以包括：微透镜阵列211，至少一阻光层212和光检测阵列213；
所述至少一阻光层212设置于所述微透镜阵列下方，其中，所述阻光层212设置有多个通光小孔；所述光检测阵列213设置于所述阻光层212下方；
其中，所述微透镜阵列213用于将所述指纹检测信号汇聚至所述第一阻光层212的多个通光小孔，所述指纹检测信号通过所述多个通光小孔传输至所述光检测阵列213。
所述光检测阵列213包括多个感应单元。所述感应单元用于接收经过手指反射的光信号并将所述光信号处理得到一个指纹图像单元，该指纹图像单元为指纹图像中一个单元像素。可选地，所述感应单元可以采用光电二极管(photo diode)、金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)等器件。可选地，所述感应单元对于特定波长光具有较高的光灵敏度和较高的量子效率，以便于检测相应波长的光信号。应理解，图3中的光检测阵列213也可以为图1中的感应阵列133，其相关功能和结构说明可以参考前述相关描述。
所述至少一阻光层212可以通过半导体工艺生长或者其它工艺形成在所述光检测阵列213上方，例如，通过原子层沉积、溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、离子束镀膜等方法在在光检测阵列213上方制备一层非透光材料薄膜，再进行小孔图形光刻和刻蚀，形成多个通光小孔。所述至少一阻光层212可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得所述感应单元所对应的指纹检测信号通过所述微透镜汇聚到所述通光小孔内部并经由所述通光小孔传输到所述感应单元以进行光学指纹成像。可选地，所述光检测阵列213与所述阻光层212之间，以及多层阻光层212之间通过透明介质层进行隔离。
所述微透镜阵列211由多个微透镜形成，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在所述至少一阻光层212上方，并且每一个微透镜可以分别对应于所述光检测单元212的其中一个感应单元。
采用本申请实施例的光学指纹识别传感器，在实现大面积高分辨率的识别指纹图像的同时，减小光学指纹识别传感器的厚度，从而提升光学指纹识别装置的性能。
在本申请实施例中，所述至少一个光学指纹识别传感器210可以电连接到所述柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)上，并通过所述柔性电路板220实现与其他外围电路或者电子设备的其他元件的电性互连和信号传输。比如，所述至少一个光学指纹识别传感器210可以通过所述柔性电路板220接收电子设备的处理单元的控制信号，并且还可以通过所述柔性电路板220将指纹信号输出给电子设备的处理单元或者控制单元等。
可选地，所述柔性电路板220可以包括覆晶薄膜(chip on FPC，COF)层和多个电子元器件。可选地，可以利用所述COF层作载体，将电子元器件直接封装在所述COF层上以形成芯片封装产品。其中，所述COF层也可以称为COF柔性封装基板，COF柔性封装基板指未安装芯片、元器件的封装型柔性基板，其作为印刷电路板(printed circuit board，PCB)的重要组成部分。
可选地，所述柔性电路板220上可以设置有图像处理器。所述图像处理器可以具体为微处理器(micro processing unit，MCU)，用于接收来自所述光学指纹传感器210通过所述柔性电路板220发送的指纹检测信号(例如指纹图像)，并基于指纹检测信号进行指纹识别。
具体地，所述光学指纹传感器210首先接收从用户手指反射回来的反射光并基于接收的光信号进行成像，以生成指纹图像；然后，将指纹图像通过所述柔性电路板220发送给图像处理器，以便图像处理器进行图像处理并得到指纹信号；最后，通过算法对指纹信号进行指纹识别。
可选地，所述柔性电路板220上可以设置有至少一个电容器，用于优化所述光学指纹传感器210采集的指纹检测信号。例如，所述至少一个电容器用于对所述光学指纹传感器210采集的指纹检测信号进行滤波处理。
可选地，所述柔性电路板220上可以设置有至少一个存储单元，用于存储所述微处理器处理得到的指纹信号。例如，所述至少一个存储单元为闪存(flash)。
可选地，如图4和图5所示，所述柔性电路板220可以包括补强层(stiffener)221和电路层222，所述补强层221设置于所述电路层222的下方，所述电路层222中设置窗口223，所述光学指纹传感器210设置于所述窗口223中，通过第二胶层201与所述补强层221连接，所述光学指纹传感器210通过电连接装置202与所述电路层222电连接。
可选地，所述补强层221为补强板，应理解，该补强板的材料可以为不锈钢补强板、铝箔补强板、玻璃纤维补强板或者其它有机材料补强板，本申请实施例对此并不限定。优选地，所述补强层221为金属补强板。
可选地，所述补强层221的厚度范围为0.15mm～0.30mm，以控制所述指纹识别装置20的厚度。
可选地，所述补强层221的表面粗糙度(surface roughness)采用轮廓算术平均偏差(Ra)来度量，所述补强层221的Ra大于某一阈值，例如0.25μm，以提高成像效果；具体而言，补强层221的表面粗糙度大于某一阈值时，其表面可以将光信号进行散射，能够有效减少显示屏210发出的并在指纹识别装置20的内部发生反射的光信号，进而避免光反射对成像造成影响；此外，补强层221的表面粗糙度大于某一阈值时，可以增加所述补强层221与其他部件之间的连接可靠度。比如所述补强层221和所述光学指纹传感器芯片210的连接可靠度以及所述补强层221与和所述电路层222之间的连接可靠度。
可选地，所述补强层221的平面度小于某一阈值，例如0.03mm，具体地，所述光学指纹传感器与所述补强层连接区域的平面度小于0.03mm，以保证所述光学指纹传感器与所述补强层连接的可靠性。
可选地，所述第二胶层201为芯片粘接薄膜(die attach film，DAF)，可以实现所述光学指纹传感器210与所述补强层221的超薄连接。
可选地，所述电连接装置202为任意的实现电气连接的装置，可以为引线键合(wire bonding，WB)装置。例如，电连接装置202可以为材料为金(Au)的绑定线(bondingwire)。
应理解，所述电连接也可以为一种微型的金属连接柱或者连接器等其他电连接方式，只要能够实现两个电气模块之间的电连接即可，本申请实施例对此并不限定。
可选地，如图5所示，所述第一胶层230为空心方形或圆形，设置于所述电路层222非电路区域。
可选地，所述第一胶层230为模组贴合双面胶(fingerprint module tape)，所述模组贴合双面胶的两面分别与所述显示屏120和所述柔性电路板220粘接。
可选地，如图4所示，所述第一胶层230外侧设置有第一密封胶231，用于连接所述显示屏120，所述第一胶层230以及所述柔性电路板220。具体地，可以通过点胶的方式将第一密封胶231形成在所述第一胶层230的外侧，以加强所述显示屏120与所述柔性电路板220之间的密封性，从而增强了对显示屏120和柔性电路板220之间的光学指纹传感器210的保护。
可选地，如图4和图5所示，所述指纹识别装置20还包括：滤光片240，所述滤光片240设置于所述光学指纹传感器210和所述显示屏120之间。用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
可选地，所述滤光片240的面积大于所述至少一个光学指纹传感器210的指纹检测区域面积。
可选地，所述滤光片240位于所述指纹检测区域的下方，所述滤光片240在所述显示屏120上的正投影覆盖所述指纹检测区域。
所述滤光片240可以包括一个或多个光学过滤器，一个或多个光学过滤器可以配置为例如带通过滤器，以允许OLED屏发射的光的传输，同时阻挡太阳光中的红外光等其他光组分。当在室外使用屏下所述指纹识别装置20时，这种光学过滤可以有效地减少由太阳光造成的背景光。一个或多个光学过滤器可以实现为例如光学过滤涂层，光学过滤涂层形成在一个或多个连续界面上，或可以实现为一个或多个离散的界面上。应理解，滤光片240可以制作在任何光学部件的表面上，或者沿着到经由手指反射形成的反射光至成所述光学指纹传感器210的光学路径上。
本申请实施例中，滤光片240用于来减少指纹感应中的不期望的环境光，以提高所述光学指纹传感器210对接收到的光的光学感应。滤光片240具体可以用于过滤掉特定波长的光，例如，近红外光和部分的红光等。例如，人类手指吸收波长低于580nm的光的能量中的大部分，如果一个或多个光学过滤器或光学过滤层被设计为过滤波长从580nm至红外的光，则可以大大减少环境光对指纹感应中的光学检测的影响。
可选地，所述滤光片240对光的反射率小于1％，从而能够保证所述光学指纹传感器210能够接收到足够的光信号，进而提升指纹识别效果。
例如，通过原子层沉积、溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、离子束镀膜等方法在所述滤光片240的进光面上进行无机镀膜，制备一层高透过率，低反射率的薄膜材料，以实现对光的超低反射。或者对滤光片240的进光面进行有机黑化涂层处理，即涂覆一层有机黑色涂料，该黑色涂料可以透过可见光，且对可见光的反射率小于1％。在本申请实施例中，所述滤光片的进光面为滤光片的上表面。
可选地，如图4和图5所示，所述柔性电路板220上还设置有第三胶层250，用于连接所述柔性电路板220与所述滤光片240。
可选地，如图5所示，所述第三胶层250为空心方形或圆形，设置于所述电路层222上非电路区域。
可选地，所述第三胶层250的胶宽度大于0.6mm，以保证所述柔性电路板220与所述滤光片240连接固定。
可选地，所述滤光片240与所述光学指纹传感器210之间可以是不填充任何辅助材料的空气间隙(air gap)，也可以填充一种折射率低于预设折射率的胶材，例如，所述预设折射率包括但不限于1.3。
需要注意的是，滤光片240通过光学胶填充贴合在光学指纹传感器210的上表面时，一旦光学指纹传感器210的上表面覆盖的胶厚不均匀，会存在牛顿环现象，从而影响指纹识别效果。本申请实施例中，所述滤光片240与指纹传感器210之间是空气层或者为低折射率胶，可以避免出现牛顿环问题，以提高指纹识别效果。
可选地，在一种可能的实施方式中，所述第三胶层250和所述第一胶层230均为空心方形，所述第三胶层250设置于所述第一胶层230的中空区域中，所述第一胶层230与所述第三胶层250之间有一定的空气间隙。
可选地，所述第一胶层230与所述第三胶层250之间的距离大于某一阈值，例如0.6mm。
可选地，所述电连接装置202低于所述滤光片240的下表面。即所述电连接装置202与所述滤光片240之间也填充有空气或者低折射率胶。
可选地，所述第一胶层230的上表面不高于所述滤光片240的上表面，以减小所述屏下指纹装置20占用的厚度空间。当所述第一胶层230的上表面与所述滤光片240的上表面平行时，所述滤光片240与所述显示屏120的下表面接触。
可选地，如图4所示，所述第三胶层250外侧设置有第二密封胶251，用于连接所述滤光片240，所述第一胶层230以及所述柔性电路板220。具体地，可以通过点胶的方式将第二密封胶251形成在所述第三胶层250的外侧，以加强所述滤光片240与所述柔性电路板220之间的密封性，从而增强了对滤光片240和柔性220之间的光学指纹传感器210的保护。
下面结合图6对本申请实施例的显示屏120的具体结构进行详细说明。
如图6所示，所述显示屏120可以包括显示组件125和遮光保护层126。
所述遮光保护层126包括遮光层127，设置于所述显示组件125的下方，所述遮光层127设置有开窗，所述指纹识别装置20通过所述开窗接收所述显示组件125发出的经由人体手指反射后形成的光信号，所述光信号用于指纹识别。
其中，所述指纹识别装置20中的光学指纹传感器210接触于所述显示组件125的下表面，或者，所述光学指纹传感器210和所述显示组件125的下表面存在间隙。其间隙可以是不填充任何辅助材料的空气间隙(air gap)，其可保证在当显示屏受到按压或者电子设备出现跌落或碰撞时均不会出现光学指纹传感器210接触到显示屏的下表面，也不会影响光学指纹传感器210的指纹识别的稳定性和性能。
所述显示组件125可以是所述显示屏120的发光层，例如，所述显示组件125可以是采用低温多晶硅技术(low temperature poly-silicon，LTPS)制成的OLED有机发光面板，其厚度超薄、重量轻、低耗电，可以用于提供较为清晰的影像。所述光学指纹传感器210和所述显示组件125之间存在间隙时，所述间隙可以小于或等于预设阈值，所述预设阈值包括但不限于600μm。
所述遮光层127还可以用作屏幕印刷(screen print)层或压花层，所述屏幕印刷层可以带有图文，所述图文可以用作商标图案等标识。所述遮光层127可以是用于遮蔽光的黑色片状层或者印刷层。
可选地，如图6所示，所述遮光保护层126还可以包括保护层128，用于保护所述显示屏120。类似于所述遮光层127，所述保护层128也设置有开窗，所述指纹识别装置20通过所述开窗接收所述显示组件125发出的经由人体手指反射后形成的光信号，所述光信号用于指纹识别。在其他实施例中，所述保护层128还可以称为缓冲(cushion)层或者后面板，或者可以一体化形成所述遮光保护层126。
所述保护层128还可以包括散热层。例如，所述保护层128可以包括至少一部分由金属材料形成的所述散热层。
可选地，如图6所示，所述显示屏120还可以包括布线层124，其可以包括用于所述光学指纹传感器210和/或所述显示屏120的电气连接的布线。
可选地，如图6所示，所述显示屏120还可以包括是偏光片(polarizer，POL)123。偏光片也可以称为偏振光片，用于产生偏振光。所述偏振光用于光信号成像。
可选地，如图6所示，所述显示屏120还可以包括盖板玻璃121，所述盖板玻璃121用于保护所述显示屏120。
可选地，如图6所示，所述盖板玻璃121和所述偏振片123之间可以通过光学透明胶(optically clear adhesive，OCA)122进行贴合。所述OCA 122可以是将光学亚克力胶做成无基材，然后在上下底层各贴合一层离型薄膜后形成的一种无基体材料的双面贴合胶带，简而言之，所述OCA 122可以是具有光学透明性质的一层无基材双面胶。
可替代地，所述OCA 122可以是任一种用于胶结透明光学元件(如镜头等)的粘胶剂，其只要具有无色透明、光透过率大于一定阈值(例如在90％以上)、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点即可。例如，所述OCA 122可替代为光学透明树脂(OCR)。
可选地，如图6所示，所述显示屏120还可以包括显示屏柔性电路板129，所述显示屏柔性电路板129的一端连接至所述显示屏。所述显示屏柔性电路板129可以包括COF层和所述显示屏120的驱动集成电路(integrated circuit，IC)芯片。
作为一种可能的实施方式，图7示出了本申请实施例的电子设备的显示屏与指纹识别装置装配后的示意性结构图。
本实施例中，通过第一胶层230及各零件尺寸，使得所述光学指纹传感器210和显示屏120的显示组件125的距离在600μm以内，进而使得屏结构的成像模糊，但指纹的结构的成像不受影响。由于所述光学指纹传感器210和显示屏之间的距离越小，指纹识别性能越好，因此在可靠性和制程能力允许的前提下，可以尽量缩小所述光学指纹传感器210和显示屏120之间的距离。
图8为图7的局部放大图，如图8所示，所述第一胶层230用于连接所述显示屏120的显示组件125与所述柔性电路板220。
具体地，在所述显示屏120的遮光保护层126上设置第一窗口，所述指纹识别装置20至少部分区域位于所述第一窗口中，其中，所述第一胶层230至少部分位于所述第一窗口中，所述第一胶层230经过所述第一窗口连接所述显示组件125与所述柔性电路板220。
可选地，所述光学指纹传感器210设置于所述第一窗口中，所述第一窗口在所述显示屏上的投影完全覆盖所述显示屏120的指纹检测区域，所述第一窗口完全覆盖所述光学指纹传感器210中的感应阵列213。
可选地，在本申请实施例中，所述第一密封胶231用于连接所述显示屏120中的显示组件125，所述第一胶层230以及所述柔性电路板220。具体地，可以通过点胶的方式将第一密封胶231形成在所述第一胶层230的外侧，以加强所述显示屏120中的显示组件125与所述柔性电路板220之间的密封性。
在本申请实施例中，所述第一胶层230的上表面与所述滤光片240的上表面位于同一平面上，均与所述显示组件125的下表面接触。
可选地，如图8所示，所述柔性电路板220还包括泡棉层223，所述泡棉层223设置于所述补强板221的下方。在本申请实施例中，所述光学指纹传感器210设置于柔性电路板220中补强板221的上表面，所述显示屏柔性电路板129弯折后，所述泡棉层223用于连接所述补强板221与所述显示屏柔性电路板129，所述泡棉层223粘贴在所述显示屏柔性电路板129的部分区域上。
可选地，在另一种可能的实施方式中，如图9所示，所述第一胶层230用于连接所述显示屏120的遮光保护层126与所述柔性电路板220。
具体地，在所述显示屏120的遮光保护层126上设置第二窗口，所述指纹识别装置20至少部分区域位于所述第二窗口中，其中，所述第一胶层230位于所述第二窗口外。可选地，所述第一胶层230位于所述第二窗口的四周边缘。
可选地，所述光学指纹传感器210设置于所述第二窗口下方，所述第二窗口在所述显示屏上的投影完全覆盖所述显示屏120的指纹检测区域，且所述第二窗口完全覆盖所述光学指纹传感器210中的感应阵列213。
可选地，在本申请实施例中，所述第一密封胶231用于连接所述显示屏120中的遮光保护层126，所述第一胶层230以及所述柔性电路板220。具体地，可以通过点胶的方式将第一密封胶231形成在所述第一胶层230的外侧，以加强所述显示屏120中的遮光保护层126与所述柔性电路板220之间的密封性。
可选地，所述第一胶层230的上表面低于所述滤光片240的上表面。
可选地，所述滤光片240位于所述第二窗口中。
可选地，所述滤光片240的上表面可以与所述显示组件125的下表面接触，所述滤光片240的上表面也可以与所述显示组件125的下表面之间保持一定的空气间隙。
在本申请实施例中，所述显示屏柔性电路板129弯折后，所述泡棉层223用于连接所述补强板221与所述显示屏柔性电路板129，所述泡棉层223粘贴在所述显示屏柔性电路板129的部分区域上。
可选地，在另一种可能的实施方式中，如图10所示，所述第一胶层230用于连接所述显示屏120的显示屏柔性电路板129与所述指纹识别装置20的柔性电路板220。
具体地，所述显示屏柔性电路板129弯折后，与所述显示屏的遮光保护层126连接固定。
具体地，在所述显示屏120的遮光保护层126上设置第三窗口，所述显示屏柔性电路板129上设置电路板窗口。所述指纹识别装置20至少部分区域位于所述第三窗口以及所述电路板窗口中，其中，所述第一胶层230位于所述电路板窗口外。可选地，所述第一胶层230位于所述电路板窗口的四周边缘。
可选地，所述电路板窗口设置于所述第三窗口下方。
可选地，所述电路板窗口与所述第三窗口的形状大小相同，所述电路板窗口设置于所述第三窗口的正下方，所述电路板窗口的中心和所述第三窗口的中心均位于同一垂直于所述光学指纹传感器210的垂直线上。
可选地，所述光学指纹传感器210设置于所述电路板窗口下方，所述电路板窗口以及所述第三窗口在所述显示屏上的投影完全覆盖所述显示屏120的指纹检测区域，且所述电路板窗以及所述第三窗口完全覆盖所述光学指纹传感器210中的感应阵列213。
可选地，在本申请实施例中，所述第一密封胶231用于连接所述显示屏120中的显示屏柔性电路板129，所述第一胶层230以及所述柔性电路板220。具体地，可以通过点胶的方式将第一密封胶231形成在所述第一胶层230的外侧，以加强所述显示屏120中的显示屏柔性电路板129与所述柔性电路板220之间的密封性。
如图11所示，本申请实施例还提供了一种电子设备30，该电子设备30可以包括上述显示屏120以及上述本申请实施例的指纹识别装置20，其中，所述光学指纹装置20设置于所述显示屏120下方。
该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备。
应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。
应理解，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，其特征在于，包括：
至少一个光学指纹传感器；
柔性电路板，与所述至少一个光学指纹传感器电连接；
所述柔性电路板的四周设置有第一胶层，用于连接所述柔性电路板与所述显示屏，以使所述至少一个光学指纹传感器位于所述显示屏的下方，所述至少一个光学指纹传感器用于接收经由所述显示屏上方的人体手指反射或散射而返回的指纹检测信号，所述指纹检测信号用来检测所述手指的指纹信息。
2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个光学指纹传感器中的光学指纹传感器包括：微透镜阵列，至少一阻光层和光检测阵列；
所述至少一阻光层设置于所述微透镜阵列下方，其中，所述阻光层设置有多个通光小孔；所述光检测阵列设置于所述阻光层下方；
其中，所述微透镜阵列用于将所述指纹检测信号汇聚至所述第一阻光层的多个通光小孔，所述指纹检测信号通过所述多个通光小孔传输至所述光检测阵列。
3.根据权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层用于连接所述显示屏的显示组件与所述柔性电路板。
4.根据权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层用于连接所述显示屏的遮光保护层与所述柔性电路板。
5.根据权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层用于连接所述显示屏的显示屏柔性电路板与所述柔性电路板。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个光学指纹传感器的上表面与所述显示屏的发光层的下表面的距离小于或等于600μm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述柔性电路板包括补强层和电路层，所述补强层设置于所述电路层下方；
其中，所述电路层中设置有窗口，所述至少一个光学指纹传感器设置于所述补强层上，且位于所述窗口中。
8.根据权利要求7所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个光学指纹传感器通过第二胶层与所述补强层连接。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层为空心方形或圆形，设置于所述柔性电路板的非电路区域。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层外侧设置有第一密封胶，用于连接所述显示屏，所述第一胶层以及所述柔性电路板。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括：
滤光片，设置于所述至少一个光学指纹传感器和所述显示屏之间，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
12.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光片对光的反射率小于1％。
13.根据权利要求11或12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光片和所述至少一个光学指纹传感器之间为空气间隙或者低折射率胶，所述低折射率胶的折射率小于1.3。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一个光学指纹传感器通过电连接装置与所述柔性电路板电连接；
所述电连接装置低于所述滤光片的下表面。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一胶层的上表面不高于所述滤光片的上表面。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述柔性电路板的四周设置有第三胶层，用于连接所述柔性电路板与所述滤光片。
17.根据权利要求16所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三胶层为空心方形或圆形，设置于所述柔性电路板的非电路区域。
18.根据权利要求16或17所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三胶层与所述第一胶层之间的距离大于0.6mm。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三胶层的胶宽度大于0.6mm。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第三胶层外侧设置有第二密封胶，用于连接所述滤光片，所述第三胶层以及所述柔性电路板。
21.根据权利要求7-20中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述补强层为金属补强板，和/或所述补强层的厚度范围为0.15mm～0.30mm，和/或所述补强层的表面粗糙度Ra>0.25μm，和/或所述补强层的平面度小于0.03mm。
22.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：显示屏以及，
根据权利要求1至21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指纹检测。
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