CN110741384A - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别装置和电子设备，能够提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。该一种指纹识别装置用于设置于电子设备的显示屏下方，包括：透镜组件，包括至少一个光学透镜；光检测阵列，设置于所述透镜组件下方；1/4波片和线偏振结构，设置于所述显示屏至所述光检测阵列之间的光路中，所述1/4波片设置于所述线偏振结构的上方；其中，所述光检测阵列用于接收光信号经过所述透镜组件、所述1/4波片和所述线偏振结构的线偏振光信号，所述光信号包括经由手指反射或散射而返回的指纹光信号，用于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

随着全面屏手机时代的到来，设置在显示屏下或显示屏内的指纹识别装置在手机等终端设备中的应用也得到广泛发展。在指纹识别过程中，指纹识别装置除了接收经过手指反射的带有指纹信息的指纹光信号以外，还会接收大量的杂光信号，例如显示屏的漏光信号以及显示屏中各叠层结构反射的杂散光信号，造成指纹识别装置接收的光信号中指纹光信号占比小，进而影响指纹图像的质量和指纹识别的性能，给用户带来不良的体验。

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，能够提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。

第一方面，提供了一种指纹识别装置，用于设置于电子设备的显示屏下方，包括：

透镜组件，包括至少一个光学透镜；

光检测阵列，设置于所述透镜组件下方；

1/4波片和线偏振结构，设置于所述显示屏至所述光检测阵列之间的光路中，所述1/4波片设置于所述线偏振结构的上方；

其中，所述光检测阵列用于接收光信号经过所述透镜组件、所述1/4波片和所述线偏振结构的线偏振光信号，所述光信号包括经由手指反射或散射而返回的指纹光信号，用于检测所述手指的指纹信息。

本申请提供一种指纹识别方案，通过在光学指纹识别装置的光路中设置1/4波片和线偏振结构，使杂散的自然光经过1/4波片和线偏振结构光强减弱，而经过手指反射或散射而返回的指纹光信号经过1/4波片和线偏振结构后光强变化小，从而增大指纹光信号在总的光信号中的占比，提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片的快轴和所述线偏振结构的透光轴成45°夹角。

在一种可能的实现方式中，所述显示屏中包括圆偏振片，所述指纹光信号为经所述手指反射或散射而返回后，经过所述圆偏振片的圆偏振光信号。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片与所述线偏振结构之间存在空气间隙。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片与所述线偏振结构集成设置为圆偏振结构。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片与所述线偏振结构整体设置于：

所述显示屏与所述透镜组件之间，或者所述透镜组件中，或者所述透镜组件与所述光检测阵列之间。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片与所述线偏振结构整体设置于：

所述显示屏的下表面，或者所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，或者所述光检测阵列的表面。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片设置于所述显示屏与所述透镜组件之间，所述线偏振结构设置于所述透镜组件中，或者所述透镜组件与所述光检测阵列之间；

或者，所述1/4波片设置于所述透镜组件中，所述线偏振结构设置于所述透镜组件与所述光检测阵列之间。

在一种可能的实现方式中，所述1/4波片设置于所述显示屏的下表面，所述线偏振结构设置于所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，或者所述光检测阵列的表面；

或者，所述1/4波片设置于所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，所述线偏振结构设置于所述光检测阵列的表面。

在一种可能的实现方式中，所述线偏振结构为光学微结构阵列，设置在所述光检测阵列表面。

在一种可能的实现方式中，所述光学微结构阵列中多个光学微结构的排列方向与所述线偏振光信号的方向垂直。

在一种可能的实现方式中，所述光学微结构阵列集成在所述光检测阵列中。

在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括滤波片，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号，可进一步提高信号占比。

在一种可能的实现方式中，所述滤波片设置于所述显示屏至所述光检测阵列之间的光路中。

在一种可能的实现方式中，所述滤波片设置于所述显示屏、所述光检测阵列、所述光学组件中任一个光学透镜、所述线偏振结构和所述1/4波片中至少一者的表面。

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，其中，所述指纹识别装置设置于所述显示屏下方。

在一种可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管显示屏，包括圆偏振片。

附图说明

图1是本申请实施例所适用的电子设备的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种指纹识别装置的示意性结构图。

图3是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的示意性结构图。

图4是对应于图3的指纹识别装置的光信号传输示意图。

图5(a)至图5(c)是本申请实施例提供的一种指纹识别装置中各部分位置关系示意图。

图6(a)至图6(c)是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置中各部分位置关系示意图。

图7(a)至图7(f)是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置中各部分位置关系示意图。

图8是本申请实施例提供的一种线偏振结构的示意性结构图。

图9(a)至图9(b)是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置中各部分位置关系示意图。

图10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

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应理解，本申请实施例可以应用于光学指纹系统，包括但不限于光学指纹识别系统和基于光学指纹成像的产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学成像技术的系统等。

需要说明的是，为便于理解，在以下示出的实施例中，相同的结构采用相同的附图标记，并且为了简洁，省略对相同结构的详细说明。

作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他终端设备；更具体地，在上述终端设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。或者，所述指纹识别装置也可以部分或者全部集成至所述终端设备的显示屏内部，从而形成屏内(In-display)光学指纹系统。

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和光学指纹装置130，其中，所述光学指纹装置130设置在所述显示屏120下方的局部区域。所述光学指纹装置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光学指纹装置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，所述光学指纹装置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光学指纹装置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的面积可以与所述光学指纹装置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或者其他光路设计，可以使得所述光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积小于所述光学指纹装置130感应阵列的面积。在其他替代实现方式中，所述所述光学指纹装置130的指纹检测区域103也可以设计成与所述光学指纹装置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，所述光学指纹装置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层(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，所述滤光层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。

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，所述光学指纹装置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，被光学指纹装置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，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，所述盖板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上方的盖板或者覆盖所述盖板的保护层表面。

还应当理解，终端设备1还可以包括电路板150，该电路板设置在所述光学指纹装置130的下方。光学指纹装置130可以通过背胶粘接在所述电路板150上，并通过焊盘及金属线焊接与所述电路板150实现电性连接。光学指纹装置130可以通过电路板150实现与其他外围电路或者终端设备1的其他元件的电性互连和信号传输。比如，光学指纹装置130可以通过电路板150接收终端设备1的处理单元的控制信号，并且还可以通过电路板150将来自光学指纹装置130的指纹检测信号输出给终端设备1的处理单元或者控制单元等。

另一方面，在某些实施例中，所述光学指纹装置130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到所述指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。在其他替代实施例中，所述光学指纹装置130可以具体包括多个光学指纹传感器；所述多个光学指纹传感器可以通过拼接方式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的感应区域共同构成所述光学指纹装置130的指纹检测区域103。也即是说，所述光学指纹装置130的指纹检测区域103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的感应区域，从而将所述光学指纹装置130的指纹采集区域103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数量足够时，所述指纹检测区域103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。

还应理解，在本申请实施例中，光学指纹装置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，本申请实施例中的光学指纹装置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。

图2是本申请实施例提供的一种指纹识别装置10的示意性结构图，如图2所示，所述指纹识别装置10设置于显示屏120下方，所述指纹识别装置10用于接收经过手指反射的光信号并转换为电信号并进行指纹识别。所述显示屏120为OLED显示屏，包括盖板121，圆偏振片122，显示组件124以及玻璃衬底126。

其中，所述显示组件124包括有机发光层125，所述有机发光层125用于配合显示驱动电路实现显示功能，例如，所述有机发光层125可以是采用低温多晶硅技术(lowtemperature poly-silicon，LTPS)制成的OLED有机发光面板，具有多个发光像素单元，生长于所述玻璃衬底126上。所述圆偏振片122可以包括线偏振片和1/4波片，线偏振片设置于1/4波片上方，用于抑制显示屏120对环境光的反射，进而实现更高的显示对比度。所述盖板121可以通过胶层设置在圆偏振片122上，用于保护所述显示屏120。光学指纹传感器10放置或者贴合在玻璃衬底126的底部，由此可以在显示屏的显示区域中局部实现或全屏实现屏下光学指纹识别。

具体地，如图2所示，发光组件124中的有机发光层125发出的屏幕光，经过圆偏振片122光强衰减后，经过手指140反射后形成反射光信号再次经过圆偏振片122后，光强再次衰减形成圆偏振态的指纹光信号101，经过显示组件124和玻璃衬底126后，被指纹识别装置10接收。该指纹光信号101携带有手指指纹信息，用于指纹识别装置10进行指纹识别。

与此同时，所述有机发光层125向下发出的第一杂散光102以及经过显示组件内部的电路层或者其它结构反射或散射形成的其它杂散光103也可以经过玻璃衬底126直接被所述指纹识别装置10接收。由于第一杂散光102为有机发光层125直接向指纹识别装置10发出的自然光，没有经过显示屏中圆偏振片122的处理进行光强衰减，具有大的光强且可以包括各种偏振方向的光。而其它杂散光103为显示屏120中各叠层结构反射或散射的光信号，偏振方向杂乱不易滤除，并且也没有经过圆偏振片122的处理进行光强衰减，因而其它杂散光103的光强同样较大。

因此，所述指纹识别装置10同时接收第一杂散光102，其它杂散光103以及指纹光信号101时，用于指纹识别的指纹光信号101的光强较小，在接收的总光信号的光强中占比小，因而总光信号中指纹嵴和指纹峪的光强变化微弱，造成难以识别出指纹信号。

此外，第一杂散光102还携带有发光像素单元的信息，其它杂散光103还携带显示屏120中各叠层结构信息，在所述指纹识别装置10同时接收第一杂散光102，其它杂散光103以及指纹光信号101时，第一杂散光102和其它杂散光103携带的干扰信息，容易对指纹识别装置10对指纹光信号101的成像造成干扰，从而影响指纹图像的质量，极大的限制了指纹识别装置10的指纹识别性能。

由于上述第一杂散光102和其它杂散光103未经过圆偏振片122，因此第一杂散光102和其它杂散光103无偏振态，而指纹光信号为经过圆偏振片122的圆偏振光，指纹光信号与杂散光信号的偏振态不同，基于此，本申请提供一种指纹识别方案，通过设置1/4波片和线偏振结构，使杂散光经过1/4波片和线偏振结构后光强减弱，而指纹光信号经过1/4波片和线偏振结构后光强几乎不变，从而增大指纹光信号在总的光信号中的占比，降低杂散光信号对指纹成像的影响，提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。

以下，结合图3至图9，详细介绍本申请实施例的指纹识别装置。

图3是本申请实施例提供的一种指纹识别装置20的示意性结构图，用于设置在电子设备的显示屏120下方。

如图3所示，所述指纹识别装置20可以包括：

透镜组件300，包括至少一个光学透镜；

光检测阵列400，设置于所述透镜组件300下方；

1/4波片210和线偏振结构220，设置于所述显示屏120至所述光检测阵列400之间的光路中，所述1/4波片210设置于所述线偏振结构220上方；

其中，所述光检测阵列400用于接收光信号经过所述1/4波片210、所述线偏振结构220和所述透镜组件300的线偏振光信号，所述光信号包括经由手指反射或散射而返回的指纹光信号，用于检测所述手指的指纹信息。

具体地，所述透镜组件310为包括至少一个球面或非球面光学透镜的透镜组，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阵列400，以使得光检测阵列400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，所述透镜组件300在至少一个光学透镜的光路中还可以形成有针孔，所述针孔可以配合透镜组件300扩大所述指纹识别装置20的视场，以提高指纹识别装置20的指纹成像效果。

可选地，所述透镜组件300可以通过固定装置，例如支架，设置在所述显示屏120下方，并且设置在所述光检测阵列400上方。

可选地，在本申请实施例中，所述光检测阵列400可以为图1中的感应阵列133。

所述光检测阵列400可以为多个像素单元组成的像素阵列，所述光检测阵列400可以与所述光检测阵列400电性连接的读取电路及其他辅助电路通过半导体工艺制作在一个芯片中。所述多个像素单元用于接收经过所述1/4波片210、所述线偏振结构220和所述透镜组件300的线偏振光信号，并将该线偏振光信号处理得到电信号，可选地，所述多个像素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 oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)等器件。可选地，所述多个像素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。

具体地，所述1/4波片210可以是能够使得互相垂直的两光振动间产生附加光程差(即相位差Δj)的光学器件。其中，Δj＝2kπ(k为整数)时合成为线偏振光；Δj＝(2k+1)π/2，且θ＝45°时合成为圆偏振光。1/4波片210也可以称为四分之一波片(quarter-waveplate)。1/4波片330可以是具有精确厚度的双折射晶片。例如石英、方解石或云母等双折射晶片，其光轴与晶片表面平行。

1/4波片210接收的入射光被分解为寻常光(o光)和异常光(e光)，晶体对两种光的折射率不同，1/4波片210能使互相垂直的两光(o光和e光)间产生附加1/4光程差。例如，假设线偏振光入射到1/4波片210，且θ＝45°，则穿出1/4波片的光为圆偏振光；反之，圆偏振光通过1/4波片210后变为线偏振光。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面(垂直自然裂开面)成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ＝45°时，出射光为圆偏振光。

当光信号通过1/4波片210中折射率最小的轴时，传播速度最快，该1/4波片210中折射率最小的轴为所述1/4波片210的快轴，相对的，该1/4波片210中折射率最大的轴为所述1/4波片210的慢轴。可选地，所述1/4波片210还可以为其它能使互相垂直的两光(o光和e光)间产生附加1/4光程差的微结构。

具体地，所述线偏振结构220可以实现高消光比的偏振态的选择，可以将自然光或圆偏振光转换为线偏振光。即所述线偏振结构220可以允许振动方向平行于其透光轴方向的线偏振光通过，同时吸收振动方向垂直于器透光轴方向的线偏振光。具体地，所述线偏振结构可以为线偏振片(polarizer，PL)、偏振膜或者其它具有偏振态选择功能的微结构。

在本申请实施例中，1/4波片210设置于线偏振结构220上方，且二者均设置于所述显示屏120至所述光检测阵列400之间的光路中。只要满足1/4波片210在线偏振结构220的上方，1/4波片210和线偏振结构220可以设置在所述显示屏120至所述光检测阵列400之间的光路中的任意位置。

可选地，所述1/4波片210和所述线偏振结构220可以通过固定装置设置在所述显示屏120至光检测阵列400之间的光路中的任意位置。

可选地，在指纹识别装置20中，所述1/4波片210设置在显示屏120的下方，所述线偏振结构220设置在所述1/4波片下方，所述光学组件300设置在所述线偏振结构220下方，所述光检测阵列400设置在所述光学组件300下方。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，所述1/4波片210与所述线偏振结构220集成设置为圆偏振结构230，例如，所述1/4波片210和所述线偏振结构220通过透明光学胶材粘接在一起，形成圆偏振结构230。所述圆偏振结构230设置在所述显示屏120下方，所述光学组件300和所述光检测阵列400依次设置在所述圆偏振结构230的下方。

在另一种可能的实施方式中，所述1/4波片210与所述线偏振结构220还可以分离设置，所述1/4波片210与所述偏振结构230之间存在一定的空气间隙。

在图3所示的实施例中，1/4波片210接收屏幕下方传输的光信号，该光信号包括杂散光206和经过手指140反射且经过显示屏120中圆偏振片122的圆偏振态的第一指纹光信号204，其中，杂散光206为环境中的自然光、显示屏发出的屏幕光或者显示屏中各叠层的反射光中的一种或多种，且自然光、屏幕自然光或者显示屏中各叠层的反射光均为不具有偏振态的光信号，与圆偏振态的第一指纹光信号204不同。

所述圆偏振态的第一指纹光信号204经过1/4波片210后形成线偏振态的第二指纹光信号205，经过1/4波片后的光信号光强不变，因此，第二指纹光信号205的光强与指纹光信号204的光强相同。所述第二指纹光信号205经过线偏振结构220后，形成线偏振态的第三指纹光信号，该第三指纹光信号的光强不大于所述指纹光信号204的光强，具体地，第三指纹光信号的光强取决于所述1/4波片210的快轴与所述线偏振单元220的透光轴的夹角，特别地，当所述1/4波片210的快轴和线偏振结构220的透光轴成45°夹角时，所述第二指纹光信号205经过所述线偏振结构220后光能量不损失，因此，所述第三指纹光信号的光强与所述第二指纹光信号205以及第一指纹光信号204的光强相等。

可选地，如图3所示，所述显示屏120可以为图2中的OLED显示屏，包括：盖板121，圆偏振片122，显示组件124以及玻璃衬底126。其中，所述圆偏振片122可以包括第一线偏振片1221和第一1/4波片1222，且在显示屏120中，该第一线偏振片1221位于该第一1/4波片1222的上方。

具体地，如图4所示，所述显示组件124中的有机发光层125向手指向上发出无偏振态的第一屏幕光201。所述无偏振态的第一屏幕光201经过圆偏振片122(即第一1/4波片1222和第一线偏振片1221)后，其光强减半并形成第一线偏振光202，该第一线偏振光经过手指140散射或反射后，由于指纹粗糙表面对光线的退偏，形成无偏振态的第一指纹光信号203，该无偏振态的第一指纹光信号203经过圆偏振片122中的第一线偏振片1221后再次光强减半，形成线偏振态的第一指纹光信号，该线偏振态的第一指纹光信号经过第一1/4波片后，形成圆偏振态的第一指纹光信号204，该圆偏振态的指纹光信号204穿过显示屏120中的其它膜层结构，经过指纹识别装置20中的1/4波片210后，形成线偏振态的第二指纹光信号205，当所述1/4波片210的快轴和线偏振结构220的透光轴成45°夹角时，该线偏振态的第二指纹光信号205经过线偏振结构220之后，光强不衰减，仍旧输出线偏振态的第二指纹光信号205。

此外，如图4中所示，有机发光层125背向手指发出的屏幕光以及显示屏中各叠层的反射光形成杂散光206。该杂散光206为无偏振态的光信号，经过1/4波片210和线偏振结构220后，形成第二线偏振光207，该第二线偏振光207的光强不大于所述杂散光206光强的1/2。

可选地，所述杂散光206可以包括图2中的第一杂散光102和其它杂散光103，所述第一指纹光信号204可以为图2中的指纹光信号101。

综上所述，杂散光207和圆偏振态的第一指纹光信号204经过1/4波片210和线偏振结构220后，杂散光207的光强衰减一半，而第一指纹光信号204的光强衰减很少或者不变，因此光检测阵列400接收的偏振光信号中，用于指纹识别的指纹光信号占比提高，降低杂散光信号对指纹成像的影响，从而提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。

在本申请实施例中，所述1/4波片210与所述线偏振结构220在显示屏120至光检测阵列400的光路中有多种位置关系。

可选地，所述1/4波片210与所述线偏振结构220整体设置，即两者均设置于：

所述显示屏120与所述透镜组件300之间，或者所述透镜组件300中，或者所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。

在一种可能的实施方式中，所述1/4波片210与所述线偏振结构220整体设置于所述显示屏120与所述透镜组件300之间。例如，如图5(a)所示，所述1/4波片210与所述线偏振结构220可以集成设置为圆偏振结构230，所述圆偏振结构230设置于所述显示屏120与所述透镜组件300之间。可选地，所述圆偏振结构230设置于所述显示屏120下表面或者所述透镜组件300的上表面。

可选地，所述1/4波片210与所述线偏振结构220之间还可以分离设置，两者之间存在一定的空气间隙。在一种可能的实施方式中，例如图6(a)所示，所述1/4波片210设置在所述显示屏120的下表面，所述线偏振结构220设置在所述透镜组件300中最上方的光学透镜的上表面，所述线偏振结构220可以为水平结构，光学透镜的部分上表面与线偏振结构220接触。

在另一种可能的实施方式中，所述1/4波片210与所述线偏振结构220整体设置在所述透镜组件300的多个光学透镜中任意两个光学透镜之间。例如，如图5(b)所示，所述透镜组件300包括两个光学透镜，所述1/4波片210与所述线偏振结构220可以集成设置为圆偏振结构230，所述圆偏振结构230设置于两个光学透镜之间。可选地，所述圆偏振结构230设置于光学组件中任意一个光学透镜的表面。

可选地，所述1/4波片210与所述线偏振结构220之间还可以分离设置在两个光学透镜之间。例如图6(b)所示，所述1/4波片210设置在上方光学透镜的下表面，所述线偏振结构220设置在下方光学透镜的上表面，其中，两个光学透镜的部分表面与线偏振结构220和1/4波片接触，或者两个光学透镜的表面完全与线偏振结构220和1/4波片接触。

在另一种可能的实施方式中，所述1/4波片210与所述线偏振结构220整体设置在所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。例如，如图5(c)所示，所述1/4波片210与所述线偏振结构220可以集成设置为圆偏振结构230，所述圆偏振结构230设置于所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。可选地，所述圆偏振结构230设置于所述透镜组件300的下表面或者所述光检测阵列400的上表面。

可选地，所述1/4波片210与所述线偏振结构220之间还可以分离设置在所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。例如图6(c)所示，所述1/4波片210设置在所述透镜组件300中最下方的光学透镜的下表面，所述线偏振结构220设置在所述光检测阵列400的上表面。所述1/4波片210可以为水平结构，光学透镜的部分下表面与所述1/4波片210接触。

可选地，所述1/4波片210与所述线偏振结构220不是整体设置于显示屏120至光检测阵列400光路中的相同的位置，而是分别设置于所述显示屏120与所述透镜组件300之间，所述透镜组件300中，所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间，这三种位置中的不同位置，且1/4波片210设置于所述线偏振结构220上方。

在一种可能的实施方式中，如图7(a)～图7(b)中所示，所述1/4波片210设置于所述显示屏120与所述透镜组件300之间；可选地，如图7(a)所示，所述线偏振结构220设置于所述透镜组件300中两个光学透镜之间，应理解，当透镜组件300包括两个以上的光学透镜时，所述线偏振结构220可以设置于所述透镜组件300中任意两个光学透镜之间。可选地，如图7(b)所示，所述线偏振结构220设置于所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。

具体地，在一种可能的实施方式中，如图7(c)～图7(d)中所示，所述1/4波片210设置于所述显示屏120下表面；可选地，如图7(c)所示，所述线偏振结构220设置于所述透镜组件300中两个光学透镜中下方光学透镜的上表面，或者所述透镜组件300中两个光学透镜中上方光学透镜的下表面，应理解，当透镜组件300包括两个以上的光学透镜时，所述线偏振结构220可以设置于所述透镜组件300中任意光学透镜的表面。可选地，如图7(d)所示，所述线偏振结构220设置于所述光检测阵列400的上表面。

在另一种可能的实施方式中，如图7(e)中所示，所述1/4波片210设置于所述透镜组件300中，所述线偏振结构220设置于所述透镜组件300与所述光检测阵列400之间。

具体地，在一种可能的实施方式中，如图7(f)所示，所述1/4波片210设置于所述透镜组件300中两个光学透镜中下方光学透镜的上表面，或者所述透镜组件300中两个光学透镜中上方光学透镜的下表面，所述线偏振结构220设置于所述光检测阵列400的上表面。应理解，当透镜组件300包括多个光学透镜时，所述1/4波片210可以设置于所述透镜组件300中任意光学透镜的表面。

可选地，所述线偏振结构220为一种实现偏振态选择的微结构阵列，通过光栅耦合法来实现高消光比的偏振态选择。

可选地，如图8所示，所述微结构阵列的线偏振结构220为一种金属光栅结构，所述微结构为金属光栅栅条，微结构阵列为周期性的光栅栅条阵列，放置于一个平面中。可选地，如图8所示，多个光栅栅条沿平面中的X轴平行放置，每个光栅栅条平行于Y轴。其中，偏振方向与光栅栅条相互垂直的光信号，即偏振方向与X轴平行的光信号(以下简称为X偏振方向光信号)经过金属光栅时，会在光栅栅条表面激发等离子激元，因等离子激元间的共振效应导致该X偏振方向光信号有较强的透过率；反之，偏振方向与光栅栅条相互平行的光信号，即偏振方向与Y轴平行的光信号(以下简称为Y偏振方向光信号)不能在光栅栅条表面产生等离子激元，该Y偏振方向光信号偏振光信号被完全吸收，不能通过金属光栅，从而最终实现偏振态的选择。

可选地，所述微结构阵列的线偏振结构220可以通过半导体制程工艺生长于所述光检测阵列400中多个像素单元的上方。例如，通过原子层沉积、磁控溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、电子束刻蚀等方法在所述光检测阵列400中多个像素单元的上方制备金属光栅结构。

可选地，所述微结构阵列的线偏振结构220可以与所述光检测阵列400一起集成在光学传感器中。

可选地，在一种可能的实施方式中，所述1/4波片也可以为一种能使互相垂直的两光(o光和e光)间产生附加1/4光程差的微结构。该1/4波片微结构也可以采用微纳工艺制备在上述微结构阵列的线偏振结构220上，与线偏振结构220一起集成在光学传感器中。

可选地，如图9(a)所示，所述指纹识别装置20还可以包括滤波片500，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号(即指纹图像采集所需波段的光信号)。

可选地，所述滤波片500设置在所述显示屏120至所述光检测阵列400之间的光路中。

可选地，所述滤波片500可以设置在图5(a)～图5(c)，图6(a)～图6(c)以及图7(a)～图7(f)中显示屏120下表面至光检测阵列400上表面的任意位置。

可选地，所述滤波片500可以通过固定装置例如框胶设置在所述显示屏120至所述光检测阵列400之间的光路中。

可选地，所述滤波片500为光波长截止滤波片，用于滤除特定波段的光信号，有利于降低特定波段的环境光信号的影响，从而能够提升指纹识别性能。所述特定波段可以为红外波段，所述滤波片500可以为红外滤光片。

在本申请实施例中，在显示屏120与光检测阵列400的光路中增加滤波片500，可以进一步滤除光信号中非指纹光信号，例如，滤除环境中的红外光或者其它干扰波段，进一步提高用于指纹识别的指纹光信号在光检测阵列400接收的总的光信号中的占比，提高指纹图像的质量以及指纹识别装置的识别性能。

应理解，所述滤波片500可以设置于所述1/4波片210、所述线偏振结构220、所述光学组件300中的至少一者的上方或者下方，本申请实施例对此不做限定。

还应理解，所述滤波片500可以与所述显示屏120、所述1/4波片210、所述线偏振结构220、所述光学组件300、所述光检测阵列400中的至少一者分离设置或者集成设置。

具体地，分离设置时，所述滤波片500与所述显示屏120、所述1/4波片210、所述线偏振结构220、所述光学组件300、所述光检测阵列400中的至少一者之间有一定的空气间隙；集成设置时，所述滤波片500设置于所述显示屏120、所述1/4波片210、所述线偏振结构220、所述光学组件300、所述光检测阵列400中的至少一者的表面，彼此之间无空气间隙。

可选地，在一种可能的实施方式中，所述滤波片500设置在所述光检测阵列的表面可以与光检测阵列400一起集成在光学指纹传感器中，具体的，可以采用蒸镀工艺在所述光检测阵列上方进行镀膜形成所述滤波片500。

可选地，如图9(b)所示，所述滤波片500与所述线偏振结构220一起设置在所述光检测阵列的表面，与光检测阵列400一起集成在光学指纹传感器中，所述滤波片500可以位于所述线偏振结构220的上方或者下方，具体地，采用蒸镀工艺在所述光检测阵列上方依次进行镀膜形成所述滤波片500和线偏振结构220。

可选地，所述滤波片500还可以与所述线偏振结构220以及所述1/4波片一起设置在所述光检测阵列400的表面，与光检测阵列400一起集成在光学指纹传感器中。

如图10所示，本申请实施例还提供了一种电子设备2，该电子设备2可以包括显示屏120以及上述申请实施例的指纹识别装置20，所述指纹识别装置20设置于所述显示屏120下方。

可选地，所述显示屏120为有机发光二极管OLED显示屏或者微型发光二极管Micro-LED显示屏，所述显示屏120中包括圆偏振片122，用于将线偏振光转化为圆偏振光。

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 (17)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，用于设置于电子设备的显示屏下方，包括：

透镜组件，包括至少一个光学透镜；

光检测阵列，设置于所述透镜组件下方；

1/4波片和线偏振结构，设置于所述显示屏至所述光检测阵列之间的光路中，所述1/4波片设置于所述线偏振结构的上方；

其中，所述光检测阵列用于接收光信号经过所述透镜组件、所述1/4波片和所述线偏振结构的线偏振光信号，所述光信号包括经由手指反射或散射而返回的指纹光信号，用于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1/4波片的快轴和所述线偏振结构的透光轴成45°夹角。

3.根据权利要求1或2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述显示屏中包括圆偏振片，所述指纹光信号为经所述手指反射或散射而返回后，经过所述圆偏振片的圆偏振光信号。

4.根据权利要求1-3中任一项所述指纹识别装置，其特征在于，所述1/4波片与所述线偏振结构之间存在空气间隙。

5.根据权利要求1-3中任一项所述指纹识别装置，其特征在于，所述1/4波片与所述线偏振结构集成设置为圆偏振结构。

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1/4波片与所述线偏振结构整体设置于：

所述显示屏与所述透镜组件之间，或者所述透镜组件中，或者所述透镜组件与所述光检测阵列之间。

7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述1/4波片与所述线偏振结构整体设置于：

所述显示屏的下表面，或者所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，或者所述光检测阵列的表面。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述1/4波片设置于所述显示屏与所述透镜组件之间，所述线偏振结构设置于所述透镜组件中，或者所述透镜组件与所述光检测阵列之间；

或者，所述1/4波片设置于所述透镜组件中，所述线偏振结构设置于所述透镜组件与所述光检测阵列之间。

9.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，所述1/4波片设置于所述显示屏的下表面，所述线偏振结构设置于所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，或者所述光检测阵列的表面；

或者，所述1/4波片设置于所述透镜组件中任一个光学透镜的表面，所述线偏振结构设置于所述光检测阵列的表面。

10.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，所述线偏振结构为光学微结构阵列，设置于所述光检测阵列表面。

11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学微结构阵列中多个光学微结构的排列方向与所述线偏振光信号的方向垂直。

12.根据权利要求10或11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学微结构阵列集成在所述光检测阵列中。

13.根据权利要求1-12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波片，用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。

14.根据权利要求13所述的指纹识别装置，其特征在于，所述设置于所述显示屏至所述光检测阵列之间的光路中。

15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤波片设置于所述显示屏、所述光检测阵列、所述光学组件中任一个光学透镜、所述线偏振结构和所述1/4波片中至少一者的表面。

16.一种电子设备，其特征在于，包括：显示屏以及，

根据权利要求1至15中任一项所述的指纹识别装置；

其中，所述指纹识别装置设置于所述显示屏下方。

17.根据权利要求16所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管显示屏，包括圆偏振片。

Images