CN110909584A - 显示装置、指纹传感系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种指纹传感系统，包括显示装置和指纹检测模组。所述显示装置包括：显示模组，用于执行图像显示；保护层，位于所述显示模组上方。所述指纹检测模组包括：发射单元，用于透过所述显示装置的至少部分发射检测光束至外部手指，所述发射单元在所述保护层的上表面上具有照射区域；接收单元，用于透过所述显示装置的至少部分接收由外部手指透射或/和反射回来的所述检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号，所述接收单元在所述保护层的上表面具有视场区域；其中，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的30％。此外，本申请还提供一种具有上述指纹传感系统的电子设备。

Description

显示装置、指纹传感系统及电子设备

技术领域

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种显示装置、指纹传感系统及电子设备。

背景技术

目前，随着电子设备的全面屏发展，电子设备正面的非显示区域越来越窄，因此，屏下传感产品，例如屏下指纹传感产品，正在逐渐普及。

现有的屏下指纹传感装置主要采用的是OLED显示装置，通过OLED显示装置本身发出的可见光束照射到手指按压在屏幕上的部分，指纹感测模组透过所述OLED显示装置的三原色像素R、G、B之间的镂空区域接收由手指反射回来的可见光束，从而实现指纹感测。

然，非自发光的显示装置(例如，液晶显示装置)的结构显著不同于自发光的OLED显示装置的结构。例如，所述液晶显示装置包括液晶显示面板以及为所述液晶显示面板提供可见光束的背光模组。所述背光模组通常包括反射片、导光板、棱镜片、扩散片等相关光学膜片，所述相关光学膜片对检测光束存在吸收、散射等不利影响。另外，所述液晶显示面板的三原色像素R、G、B之间并不存在如OLED显示屏的镂空区域，所述液晶显示面板的各层对检测光束也同样存在吸收、散射等不利影响。因此，目前，对于非自发光的显示装置的屏下指纹感测装置，若采用与上述OLED屏下指纹相同的感测原理，指纹感测精度较低，因此，如何提高具有非自发光的显示装置的电子设备的屏下指纹传感精度亟待解决。

发明内容

本申请提供一种指纹传感系统与电子设备以解决上述技术问题。

本申请提供一种电子设备的指纹传感系统，包括：

显示装置，包括：

显示模组，用于执行图像显示；和

保护层，位于所述显示模组上方，所述保护层包括相对设置的上表面与下表面，所述上表面为背对所述显示模组一侧的表面，所述下表面为面对所述显示模组一侧的表面；和

指纹检测模组，包括：

发射单元，用于透过所述显示装置的至少部分发射检测光束至外部手指，所述发射单元在所述保护层的上表面上具有照射区域；和

接收单元，用于透过所述显示装置的至少部分接收由外部手指透射或/和反射回来的所述检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号，所述接收单元在所述保护层的上表面具有视场区域；

其中，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的30％。

在某些实施方式中，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的25％、20％、15％、10％、5％，或者所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积为0。

在某些实施方式中，所述保护层包括透明区域与第一非透明区域，所述第一非透明区域位于所述透明区域周围，所述透明区域用于透过可见光束，所述第一非透明区域用于遮挡可见光束，所述第一非透明区域对检测光束的透过率大于60％，其中，所述检测光束的波长不同于所述可见光束的波长；所述显示模组用于透过所述透明区域出射可见光束，以实现图像显示；所述发射单元用于透过所述第一非透明区域发射所述检测光束到外部手指，或/和，所述发射单元用于透过所述透明区域发射所述检测光束到外部手指。

在某些实施方式中，所述第一非透明区域包括相对设置的上表面与下表面，所述透明区域包括相对设置的上表面和下表面，所述保护层的上表面包括所述第一非透明区域的上表面和所述透明区域的上表面，所述保护层的下表面包括所述第一非透明区域的下表面和所述透明区域的下表面。

在某些实施方式中，所述第一非透明区域为从所述保护层的上表面延伸到所述保护层的下表面。

在某些实施方式中，所述第一非透明区域对检测光束的透过率大于70％、75％、80％、85％、或90％，且对所述可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。

在某些实施方式中，所述保护层包括透明基板和第一膜层，所述透明基板包括相对设置的上表面与下表面，所述第一膜层设置在所述透明基板的下表面的边缘区域上，所述第一膜层对所述检测光束的透过率大于60％，所述第一非透明区域包括所述第一膜层和所述透明基板正对所述第一膜层的部分。

在某些实施方式中，所述透明区域与所述第一非透明区域并行设置，且所述透明基板上包括位于所述透明区域的部分和位于所述第一非透明区域的部分。

在某些实施方式中，所述第一膜层对检测光束的透过率大于70％、75％、80％、85％、或90％，且所述第一膜层对可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。

在某些实施方式中，所述发射单元包括第一发射单元，所述第一发射单元设置在所述第一非透明区域下方。

在某些实施方式中，所述第一发射单元包括第一发光元件与第一光束调整元件，所述第一光束调整元件设置在所述第一发光元件的出光面一侧，用于调整所述第一发光元件的出光角度或/和用于传导所述第一发光元件出射的检测光束。

在某些实施方式中，所述第一发光元件与所述第一光束调整元件之间紧贴或紧邻或间隔设置。

在某些实施方式中，所述发射单元进一步包括第二发射单元，所述第二发射单元位于所述显示装置下方，且正对所述透明区域设置，所述第二发射单元透过所述透明区域出射所述检测光束至外部手指。

在某些实施方式中，所述第二发射单元在所述保护层的上表面上的垂直投影与所述第一发射单元在所述保护层的上表面上的垂直投影分别位于所述接收单元在所述保护层的上表面上的垂直投影的相对两侧或相邻两侧。

在某些实施方式中，所述第一发射单元的出光角度大于所述第二发射单元的出光角度。

在某些实施方式中，所述第一发射单元的出光角度的范围为100度至140度，所述第二发射单元的出光角度的范围为30度至50度。

在某些实施方式中，相较于所述第二发射单元在所述保护层的上表面上的照射区域，所述第一发射单元在所述保护层的上表面上的照射区域更邻近所述电子设备的底部边缘，所述视场区域靠近所述电子设备的所述底部边缘。

在某些实施方式中，所述第二发射单元在所述保护层的上表面的照射区域的面积小于所述第一发射单元在所述保护层的上表面的照射区域的面积。

在某些实施方式中，当所述指纹传感系统需要提示所述视场区域的位置时，所述显示装置在所述保护层的上表面上显示有提示图案，用于对所述视场区域的位置进行指示，以指引用户接触或接近所述视场区域；所述指示图案在所述保护层上的显示位置朝所述第一非透明区域偏离所述视场区域。

在某些实施方式中，所述检测光束为近红外光，所述显示装置为液晶显示装置。

在某些实施方式中，所述第一膜层为红外覆盖油墨。

在某些实施方式中，所述显示模组包括：

显示面板，位于所述保护层的下表面一侧，用于透过所述保护层的透光区域出射可见光束，以实现图像显示；和

背光模组，位于所述显示面板背对所述保护层的下表面的一侧，用于为所述显示面板提供可见光束；

所述接收单元位于所述背光模组下方，用于透过所述显示装置接收由外部手指透射或/和反射出来的检测光束，或，所述接收单元位于所述显示面板的内部，或，所述接收单元位于所述背光模组的内部。

在某些实施方式中，当外部手指放置在所述视场区域上方进行指纹检测时，所述检测光束透过所述照射区域入射进入外部对象的手指内部，在手指内部传输后从外部手指的指纹面一侧透射出来进入所述视场区域。

在某些实施方式中，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的25％、20％、15％、10％、5％。

本申请还提供一种电子设备，包括上述中任意一项所述的指纹传感系统。由于本申请的指纹传感系统在所述显示装置的上表面的照射区域与视场区域的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的30％，因此，所述指纹传感系统主要采用透射检测光束的方式来获得指纹信息，相比现有技术中普遍采用反射检测光束的方式来获得指纹信息，本申请的指纹感测系统的感测精度更高。相应地，具有上述指纹传感系统的电子设备的用户使用体验较好。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请实施方式的实践了解到。

附图说明

图1是本申请电子设备的一实施方式的正面示意图。

图2是图1所示电子设备的指纹传感系统的部分剖面示意图。

图3是指纹检测模组发出的检测光束在保护层的上表面的照射区域与指纹检测模组在保护层的上表面接收检测光束的视场区域的关系图。

图4是所述指纹传感系统的另一实施方式的部分剖面示意图。

图5是所述指纹传感系统的又一实施方式的部分剖面示意图。

图6是所述指纹传感系统的又一实施方式的部分剖面示意图。

图7是本申请电子设备的另一实施方式的正面示意图。

图8是所述指纹传感系统的又一实施方式的部分剖面示意图。

图9是本申请电子设备的又一实施方式的正面示意图。

图10是所述指纹传感系统又一实施方式的部分剖面示意图。

图11是所述指纹传感系统的又一实施方式的部分剖面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”等词仅在于方便描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或排列顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述技术特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“多层”的含义是两层或两层以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接或相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件之间的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或示例用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文仅对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复使用参考数字和/或参考字母，这种重复使用是为了简化和清楚地表述本申请，其本身不指示所讨论的各种实施方式和/或设定之间的特定关系。此外，本申请在下文描述中所提供的各种特定的工艺和材料仅为实现本申请技术方案的示例，但是本领域普通技术人员应该意识到本申请的技术方案也可以通过下文未描述的其他工艺和/或其他材料来实现。

进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节以便能够充分理解本申请的实施方式。然而，本领域技术人员应意识到，即使没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本申请的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本申请之重点。

请一并参阅图1与图2，图1为本申请的电子设备的正面示意图。图2为电子设备的指纹传感系统的一实施方式的部分剖面示意图。本申请提供了一种电子设备1，所述电子设备1例如但不局限为手机、笔记本电脑、平板电脑、触控交互屏、门、交通工具、机器人、自动数控机床等。所述电子设备1包括指纹传感系统100。所述指纹传感系统100为光学式指纹传感系统，用于执行指纹信息感测。所述电子设备1例如还包括处理器(图未示)。所述处理器用于将所述指纹传感系统100获得的指纹信息与预存的指纹信息模板进行比对，以对用户进行身份鉴权。如果身份鉴权通过，则电子设备1执行相应的功能，例如执行解锁、支付、启动预设应用程序等。然而，如果身份鉴权失败，电子设备1则不执行这些功能。另外，在某些变更实施方式中，所述处理器也可设置在所述指纹传感系统100中。

所述指纹传感系统100包括显示装置10和指纹检测模组20。所述显示装置10用于执行图像显示。所述指纹检测模组20用于透过所述显示装置10的至少部分发射或/和接收由外部手指反射或/和透射的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号，以获得指纹信息。其中，所述显示装置10为非自发光的显示装置。在本申请中的各实施例中，以所述显示装置10为液晶显示装置为例进行说明。然，可变更地，本申请的各实施例也适用于其它合适的非自发光的显示装置，并不局限于所述液晶显示装置，例如电子纸显示装置等。

需要说明的是，外部手指透射的检测光束是指检测光束进入手指，在手指内部传输并最后从手指出射出来的检测光束。

所述检测光束为非可见光，其波长与可见光束的波长不同。在本申请中，所述检测光束例如但不局限为近红外光。

在本申请中，“可见光束”是指在约400纳米(nm)和约700nm之间的范围内的波长。“近红外光”是指在约700nm和约2000nm之间的范围内的波长，例如在约800nm和约1200nm之间的范围内的波长。具体地，所述检测光束的波长例如为850nm或940nm。

所述显示装置10包括保护层11和显示模组12。所述保护层11包括上表面A和下表面B。所述上表面A与所述下表面B相对设置。所述显示模组12设置在所述下表面B的一侧，与所述保护层11层叠设置。所述显示模组12用于透过所述保护层11出射可见光束，以实现图像显示。其中，所述保护层11的上表面A为所述电子设备1的外表面。

所述保护层11包括透明区域T和非透明区域F。所述非透明区域F位于所述透明区域T的周围。所述透明区域T用于透过可见光束。所述非透明区域F用于遮挡可见光。所述显示模组12发出的可见光束通过所述透明区域T出射到电子设备1的外部，以实现图像显示。所述非透明区域F用于遮挡所述显示模组12发出的可见光束以及环境光中的可见光束，从而，使得用户在所述非透明区域F看不到电子设备1内部的元件。

通常，定义所述显示模组12显示图像的区域为显示区(未标示)，而所述显示区周围无法显示图像的区域为非显示区(未标示)。所述透明区域T正对所述显示区，且所述透明区域T在所述显示区的垂直投影位于所述显示区之中或与所述显示区完全重合。所述非透明区域F覆盖所述非显示区，且沿着背离所述显示区的方向超出所述非显示区。即，所述非透明区域F的面积大于所述非显示区的面积。

当用户使用电子设备1时，用户在所述电子设备1的正面实际能看到的显示区域与所述透明区域T大小相同。

所述非透明区域F包括第一非透明区域F1。所述第一非透明区域F1用于透过所述检测光束且遮挡可见光束。在本申请的实施方式中，所述第一非透明区域F1对所述检测光束的透过率大于60％、65％、70％、75％、80％、85％、或90％。当所述第一非透明区域F1对所述检测光束的透过率越大时，所述检测光束在穿透所述保护层11之后的强度越大。

另外，所述第一非透明区域F1对可见光束进行遮挡是指：所述第一非透明区域F1对可见光束的透过率小于10％、5％、或1％，甚至所述第一非透明区域F1对可见光束的透过率为0。当所述第一非透明区域F1对所述可见光束的透过率越小时，所述第一非透明区域F1对所述可见光束的遮挡越多。

所述第一非透明区域F1例如但不局限为通过吸收和/或反射所述可见光束，从而实现遮挡所述可见光束。

所述第一非透明区域F1包括相对设置的上表面(未标示)与下表面(未标示)。所述透明区域T包括相对设置的上表面(未标示)和下表面(未标示)。所述保护层11的上表面A包括所述第一非透明区域F1的上表面和所述透明区域T的上表面。所述保护层11的下表面B包括所述第一非透明区域F1的下表面和所述透明区域T的下表面。其中，所述第一非透明区域F1是从所述保护层11的上表面A延伸到所述保护层11的下表面B。

所述指纹检测模组20例如发射所述检测光束到所述第一非透明区域F1，所述检测光束进入所述第一非透明区域F1并从所述保护层11的上表面A出射到外部手指。所述指纹检测模组20进一步接收由所述外部手指透射或/和反射的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号。所述电信号用于获得指纹信息。

现有的电子设备的保护层的非透明区域对可见光束和检测光束的透过率均小于10％，因此，指纹检测模组从所述非透明区域透射出去的检测光束的光通量极小，无法实现指纹感测。

相对地，本申请电子设备1的保护层11的第一非透明区域F1对检测光束的透过率大于60％且对可见光束的透过率小于10％，因此，所述第一非透明区域F1在能实现遮挡可见光的同时还能满足指纹感测所需的检测光束的透过量。

进一步地，对于非自发光的显示装置10而言，当指纹检测模组20通过所述第一非透明区域F1出射所述检测光束到所述保护层11的外部时，如此可以减少检测光束在显示模组12中的行走路径，从而可以减少显示模组12对所述检测光束的吸收、散射等不利影响，进而提高电子设备1的指纹感测精度。

然，可变更地，本申请的上述技术方案也可适用于自发光的显示装置。所述自发光的显示装置例如但不局限于OLED显示器、Micro-LED显示区等等。

具体地，所述保护层11包括透明基板111和第一膜层113。所述透明基板111包括相对设置的上表面与下表面(未标示)。所述第一膜层113设置在所述透明基板111的下表面的边缘区域上。所述透明基板111的下表面面对所述显示模组12，所述透明基板111的上表面背对所述显示模组12。所述第一膜层113对所述检测光束的透过率大于60％、65％、70％、75％、80％、85％、或90％。所述第一非透明区域F1包括所述第一膜层113和所述透明基板111正对所述第一膜层113的部分。

另外，所述第一膜层113对所述可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。从而可遮挡可见光束并透过检测光束。所述第一膜层113例如但不局限于通过吸收和/或反射吸收可见光束来降低可见光束的透过率。

在本申请的实施例中，所述透明基板111为单层结构，其上表面为所述电子设备1的外表面，即所述透明基板111的上表面为所述保护层11的上表面A。在本实施例中，所述透明基板111的下表面为所述保护层11的下表面B上的部分。所述透明区域T与所述非透明区域F并行设置，所述透明基板111包括位于所述透明区域T的部分和位于所述非透明区域F的部分。

然，可变更地，所述透明基板111也可以为多层结构，所述多层结构彼此之间层叠设置，且尺寸并不局限于为相同。另外，所述多层结构之间为紧贴或紧邻设置。例如，所述第一膜层113位于所述透明基板111的相邻两层结构之间，所述相邻的两层结构则为紧邻或间隔设置。然，所述多层结构也可均位于所述第一膜层113的同侧，此时，所述多层结构彼此之间如为紧贴设置。

所述透明基板111包括软性结构或/和硬性结构。所述透明基板111例如由树脂、玻璃、蓝宝石等材料中的一种或几种制成。

所述第一膜层113对检测光束的透过率大于对可见光束的透过率。所述第一膜层113为单层结构或多层结构。当所述第一膜层113为多层结构时，所述第一膜层113对检测光束的透过率为各层结构对检测光束的透过率的乘积。例如，所述第一膜层113包括两层结构，所述两层结构对检测光束的透过率分别为A和B，则所述第一膜层113对检测光束的透过率为A与B的乘积。其中，当所述第一膜层113为多层结构时，所述多层结构例如为紧贴、紧邻或间隔设置。

当整个所述第一膜层113对检测光束的透过率大于60％且对可见光束的透过率小于10％时，则所述第一非透明区域F1包括整个所述第一膜层113。然，当整个所述第一膜层113中的部分对检测光束的透过率小于60％时，则所述第一非透明区域F1包括所述第一膜层113中对检测光束的透过率大于60％的部分。

所述第一膜层113例如为红外覆盖油墨。然，所述第一膜层113也可为其它合适的结构，例如为多层膜结构，能够对所述检测光束进行透射对可见光进行遮挡。

较佳地，所述第一膜层113至少覆盖所述检测光束在所述透明基板111的下表面的照射区域。所述非透明区域F为所述第一非透明区域F1，相应地，所述非透明区域F上均形成有所述第一膜层113。

现有技术中，电子设备上通常采用一般油墨来遮挡可见光束，所述一般油墨的价格要低于所述第一膜层113的价格。考虑到成本的问题，在本实施方式中，所述非透明区域F进一步包括第二非透明区域F2，所述第二非透明区域F2位于所述透明区域T的周围。所述第二非透明区域F2用于遮挡所述可见光束与所述检测光束。所述第二非透明区域F2对所述可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。

在本实施方式中，所述第二非透明区域F2对所述检测光束的透过率小于10％。然，可变更地，所述第二非透明区域F2对所述检测光束的透过率例如也可大于10％且小于50％，例如，所述第二非透明区域F2对所述检测光束的透过率为20％等。

所述第二非透明区域F2包括所述透明基板111和第二膜层115，所述第二膜层115设置在所述透明基板111的下表面的边缘区域上。所述第二膜层115对可见光束小于10％、5％、或1％。

在本实施方式中，所述第二膜层115为所述一般油墨，对所述检测光束的透过率小于10％、5％、或1％。然，可变更地，所述第二膜层115对所述检测光束的透过率例如也可大于10％且小于50％，例如，所述第二膜层115对所述检测光束的透过率为20％等。

所述第一膜层113与所述第二膜层115设置在所述透明基板111的下表面的不同位置上。

另外，可变更地，所述第一膜层113的面积也可小于所述检测光束在所述透明基板111的下表面的照射区域，只要满足从所述保护层11上方透射出去的检测光束的光通量能够满足指纹成像的需求即可。

所述上表面A和所述下表面B为相互平行的平面，在垂直所述平面的方向上，所述第一非透明区域F1对透过所述保护层11的检测光束的透过率大于60％。

所述显示模组12包括显示面板13与背光模组14。所述显示面板13设置在所述保护层11的下表面B的一侧，用于执行图像显示。所述背光模组14设置在所述显示面板13背对所述下表面B的一侧，用于为所述显示面板13提供可见光束。

所述显示面板13例如包括上基板131、与所述上基板131相对设置的下基板132、以及位于所述上基板131与下基板132之间的液晶层133。

所述指纹检测模组20包括发射单元21和接收单元23。所述发射单元21用于发射所述检测光束。所述接收单元23用于接收检测光束，并转换接收到的所述检测光束为相应的电信号，以获得指纹信息。

所述发射单元21包括第一发射单元25。所述第一发射单元25用于发射所述检测光束至所述第一非透明区域F1，所述检测光束进入所述第一非透明区域F1并从所述保护层11的上方出射到外部手指。

所述第一发射单元25包括第一发光元件251。所述第一发光元件251用于发出所述检测光束。所述第一发光元件251例如但不局限为LED灯、激光二极管、垂直腔面发射激光器等等。

当所述第一非透明区域F1对所述检测光束的透光率越大，相应地，所述第一发光元件251的发光功率可以相对降低，从而，所述第一发光元件251的体积较小，进而能够满足将所述第一发射单元25设置在所述第一非透明区域F1下方的需求。反之，当所述第一非透明区域F1对所述检测光束的透光率越小，则要求所述第一发光元件251的发光功率相对较高，导致散热较多而用户体验不好、以及所述第一发光元件251的体积较大导致无法满足电子设备1的轻薄化等的问题。

较佳地，所述第一非透明区域F1对所述检测光束的透过率大于70％，从而，所述第一发光元件251的发光功率例如达到100毫瓦左右可以满足感测需求。另外，因所述第一发光元件251的体积较小而能够设置在所述第一非透明区域F1的下方。

可变更地，在某些实施方式中，所述第一发射单元25可进一步包括第一光束调整元件253，设置在所述第一发光元件251的出光面上，用于调整所述第一发光元件251的出光角度或/和用于传导所述第一发光元件251出射的检测光束。所述第一光束调整元件253例如但不局限于用于将所述第一发光元件251的出光角度进行扩大或缩小。

所述第一光束调整元件253可与所述第一发光元件251之间间隔设置，也可以与所述第一发光元件251之间紧邻或紧贴设置。其中，相较于间隔设置，所述第一发光元件251与所述第一光束调整元件253之间紧邻设置的间隔要小很多。对于紧邻设置来说，两元件之间的距离范围例如为大于0毫米(mm)且小于1mm。对于间隔设置来说，两元件之间的距离范围例如为大于1mm。

在本实施方式中，所述第一发射单元25位于所述第一膜层113下方且与所述显示装置10并排设置在所述保护层11下方。所述第一发射单元25的出光面与所述第一非透明区域F1的下表面大致平行。

然，可变更地，所述第一发射单元25的部分元件与所述显示装置10并排设置在所述保护层11下方，部分元件位于所述显示装置10的下方。例如，所述第一发光元件251的至少部分位于所述显示装置10的下方，所述第一光束调整元件253的至少部分位于所述第一非透明区域F1的下方。所述第一发光元件251出射的检测光束通过所述第一光束调整元件253传导至所述第一非透明区域F1下方，然后经由所述第一非透明区域F1从所述保护层11的上方出射到外部的用户手指上。

需要说明的是，不管所述第一发射单元25采用何种结构以及何种位置设置方式，只要所述第一发射单元25发射的检测光束进入所述第一非透明区域F1并从所述保护层11的上表面A出射，均应落入本申请的保护范围。

所述接收单元23用于接收由外部手指透射或/和反射出来的所述检测光束，并转换接收到检测光束为相应的电信号以获得指纹信息。所述接收单元23例如包括图像传感器231及镜头233。所述镜头233用于将检测光束在所述图像传感器231上对焦形成指纹图像以用于指纹识别。所述图像传感器231例如但不限于为CMOS图像传感器、CCD图像传感器或者其他合适类型的光学传感器。然，可变更地，在其它实施方式中，所述接收单元23也可为其它合适的结构。

进一步地，所述接收单元23也可为其它合适的光电转换结构或成像结构，并不局限于上面所述的实施方式。

在本实施例中，所述接收单元23例如设置在所述背光模组14下方，用于透过所述显示装置10接收由外部手指透射或/和反射出来的检测光束。然，可变更地，所述接收单元23也可设置在所述显示装置10的内部。例如，所述接收单元23设置在所述显示面板13的内部或背光模组14的内部。又或者，所述接收单元23也可设置在所述显示面板13的旁侧等等合适位置。

由于本申请的保护层11包括所述第一膜层113，所述第一膜层113覆盖所述第一发射单元25在所述透明基板111的下表面的照射区域，所述保护层11对进入所述第一非透明区域F1并从所述保护层11出射的检测光束的透过率大于60％，相比于将发射单元设置背光模组下方、检测光束依次透过背光模组、显示面板、以及保护层之后的透光率要大很多，因此，由所述接收单元23透过所述显示装置10接收到的检测光束能够满足指纹成像需求。从而，对于包括非自发光的显示装置10的电子设备1，也能够实现屏下或屏内指纹感测。

所述接收单元23具有视场角，其在所述保护层11的上表面A具有视场区域TS。在本申请中，以一个接收单元23为例进行说明，相应地，所述接收单元23在所述保护层11的上表面A上的视场区域TS为1个。所述视场区域TS至少部分位于所述透明区域T之中。所述视场区域TS的面积小于所述透明区域T的上表面的表面积。所述视场区域TS邻近所述第一非透明区域F1。

然，可变更地，所述指纹检测模组20也可包括多个接收单元23。所述接收单元23在所述上表面A上具有多个视场区域TS，从而可以扩大指纹感测面积。甚至，所述多个视场区域TS可以扩展到整个透明区域T的上表面A。从而，实现全屏指纹感测。

发明人通过大量的创造性劳动分析与研究获得，相比于所述接收单元23接收外部手指反射的检测光束来获得指纹信息，所述接收单元23接收外部手指透射的检测光束来获得指纹信息更准确。

一般地，不管对于干手指还是湿手指，如果采用反射原理来区分指纹的谷和脊都会存在指纹成像对比度较低的问题。例如，当干手指按压所述视场区域TS时，指纹的脊、谷均和视场区域TS之间存在空气，导致谷、脊成像之后的对比度降低。再例如，当湿手指按压所述视场区域TS时，指纹的脊、谷均和视场区域之间存在水汽，水汽的折射率一般大于空气的折射率，导致谷、脊成像之后的对比度降低。

相对地，当采用透射原理来区分指纹的谷和脊时，检测光束在用户手指内部传输，然后从手指的谷和脊处分别透射出来。所述检测光束在谷和脊处主要发生折射并射出光强不同的检测光束。不管是干手指还是湿手指按压在所述视场区域TS，空气或水汽对从手指透射出来的光强不同的检测光束的影响基本不大，因此，脊和谷在指纹成像时的对比度较高。

请一并参阅图3，所述发射单元21在所述上表面A具有照射区域ZS。较佳地，所述视场区域TS与所述照射区域ZS之间的交叠区域DS的面积不大于所述视场区域TS的面积的30％。如此，外部手指表面反射的检测光束进入到所述视场区域TS的光通量相对较少，从而，能够减少对从所述上表面A透射到显示装置10中的检测光束的干扰，进而提高所述接收单元23的指纹感测精度。

所述视场区域TS与所述照射区域ZS之间的交叠区域DS的面积例如不大于所述视场区域TS的面积的30％、25％、20％、15％、10％、5％、或者甚至所述交叠区域DS的面积为0。当所述交叠区域DS的面积占所述视场区域TS的面积的比例越小，则透射的检测光束受到的杂散光影响就少，从而能够提高指纹感测精度。

在本实施方式中，所述发射单元21为所述第一发射单元25。通过设定所述第一发射单元25和所述接收单元23之间的位置关系、或/和设定所述第一发射单元25的出光角度、或/和设定所述接收单元23的视场范围等，从而对应设定所述视场区域TS与所述照射区域ZS之间的位置关系。

一般地，所述视场区域TS邻近所述电子设备1的底部边缘L。所述照射区域ZS位于所述电子设备1的底部，以满足用户的指纹感测时的使用习惯。所述照射区域ZS可部分位于所述透明区域T、部分位于所述第一非透明区域F1。

然，可变更地，所述照射区域ZS也可全部位于所述透明区域T之中。所述第一光束调整元件253对照射至所述第一非透明区域F1下方的检测光束进行角度调整即可。例如，所述检测光束进入所述第一非透明区域F1，最后从所述透明区域T的上表面出射到电子设备1的外部也是可以的。

在本实施方式中，所述第一发射单元25在所述上表面A的垂直投影与所述接收单元23在所述上表面A的垂直投影为间隔设置。所述间隔的大小范围例如为3mm至10mm。所述第一发射单元25的出光角度范围例如为100度至140度。

需要说明的是，对于本申请上述提出的根据手指透射的检测光束来实现指纹感测的实施方式，本申请的保护层11的非透明区域F上也可不设置所述第一非透明区域F1。所述第一非透明区域F1例如被替换为透明区域T1(如图4所示)。相应地，所述第一发射单元25发出的检测光束例如透过所述透明区域T1出射到外部手指。

另外，可变更地，在某些实施方式中，所述发射单元21也可透过所述透明区域T出射检测光束到外部手指，所述接收单元23根据外部手指透射的检测光束来实现指纹感测。

当所述指纹传感系统100需要提示所述视场区域TS的位置时，所述显示装置10在所述保护层11的上表面A上显示有提示图案，用于对所述视场区域TS的位置进行指示，以指引用户接触或接近所述视场区域TS。

所述指示图案在所述保护层11或显示装置10上的显示位置D(见图2)朝所述第一非透明区域F1偏离所述视场区域TS。从而，用户在使用时可以将手指向所述第一非透明区域F1偏移。相应地，从所述第一非透明区域F1进入所述外部手指内部的检测光束增多。进而能够提高所述指纹传感系统100的感测精度。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述显示位置D可以位于所述视场区域TS之中或与所述视场区域TS大小相当等等都是可以的。

本申请的上述透射检测光束的技术方案也可适用于自发光的显示装置。所述自发光的显示装置例如但不局限于OLED显示器、Micro-LED显示区等等。

请参阅图5，图5为所述指纹传感系统100的另一实施方式的部分剖面示意图。在本实施方式中，所述第一发射单元25与所述第一非透明区域F1的下表面之间存在预设夹角θ。所述预设角度θ为锐角，其角度θ大小的设置可以根据所述视场区域TS的位置等进行对应调整，满足所述交叠区域DS的面积不大于视场区域TS的面积的30％即可。所述预设夹角θ的角度范围例如但不局限于为大于0度小于45度。

请参阅图6，图6为所述指纹传感系统100的又一实施方式的部分剖面示意图。在本实施方式中，所述第一发射单元25的数量为多个，所述第一发射单元25排成一排，位于所述第一非透明区域F1的下方，从而增加照射区域ZS的面积。相应地，一方面能够提高检测光束的照射强度，另一方面能够增强用户手指在电子设备1的底部不同位置的使用体验。

所述多个第一发射单元25例如但不局限于等间隔排布。所述多个第一发射单元25中排位最中间的第一发射单元25在所述上表面A上的投影区域最靠近所述视场区域TS邻近所述电子设备1的底部边缘L一侧。

请一并参阅图7与8，图7为所述电子设备1的另一实施方式的正面示意图。图8为所述指纹传感系统100的又一实施方式的部分剖面示意图。在本实施方式中，所述发射单元21进一步包括第二发射单元27。所述第二发射单元27位于所述背光模组14的下方且正对所述透明区域T。所述第二发射单元27透过所述显示装置10发出所述检测光束至外部手指。其中，所述第一发射单元25和所述第二发射单元27在所述上表面A的垂直投影分别位于所述接收单元23在所述上表面A的垂直投影的相对两侧。

然，可变更地，在某些实施方式中，所述第一发射单元25和所述第二发射单元27在所述上表面A的垂直投影也可分别位于所述接收单元23在所述上表面A的垂直投影的相邻两侧。

所述第二发射单元27在所述保护层11的上表面A的照射区域ZS2的面积小于所述第一发射单元25在所述保护层11的上表面A的照射区域ZS1的面积。

例如，所述第一发射单元25的出光角度大于所述第二发射单元27的出光角度。可选地，所述第一发射单元25的出光角度的范围为100度至140度，所述第二发射单元27的出光角度的范围为30度至50度。

在本实施方式中，所述发射单元21在所述上表面A上的照射区域的面积为所述第二发射单元27在所述上表面A上的照射区域ZS2的面积与所述第一发射单元25在所述上表面A上的照射区域ZS1的面积之和。所述照射区域ZS1与所述视场区域TS的交叠面积为DS1，所述照射区域ZS2与所述视场区域TS的交叠面积为DS2。所述发射单元21在所述上表面A上的照射区域的面积与视场区域TS的面积的交叠面积为交叠面积DS1与交叠面积DS2之和。所述交叠区域的面积不大于所述视场区域TS的面积的30％。

通常，如图1所示，根据用户的使用习惯，当手指按压在所述电子设备1的视场区域TS上时，位于所述视场区域TS远离电子设备1底部边缘L一侧的指尖的面积较小，而位于所述视场区域TS靠近电子设备1底部边缘L一侧的手指部分的面积较大，因此，对于照射指尖的第二发射单元27采用小角度发光的实施方式，一方面能够提高入射到手指内部的检测光束的光通量，另一方面可以控制照射区域ZS与透射区域TS过多重叠，从而减少杂散光的产生。如此，可以提高所述指纹传感系统100的指纹感测精度。

所述第二发射单元27包括第二发光元件271。所述第二发光元件271用于发出检测光束。所述第二发光元件271例如但不局限为LED灯、激光二极管、垂直腔面发射激光器等。

可选地，所述第二发射单元27进一步包括第二光束调整元件273，设置在所述第二发光元件271的出光面上，用于对所述第二发光元件271的出光角度进行调整。所述第二光束调整元件273例如调整所述第二发光元件271的出光角度为30度至50度的范围内。

请一并参阅图9与图10，图9为本申请电子设备1的又一实施方式的正面示意图。图10为所述指纹传感系统100的又一实施方式的部分剖面示意图。在本实施方式中，所述指纹检测模组20包括多个发射单元21。所述多个发射单元21与上述实施方式中的第一发射单元25或/和第二发射单元27的设置不同。所述多个发射单元21均位于所述背光模组14下方，且正对所述透明区域T。所述多个发射单元21在所述上表面A上的垂直投影围绕所述视场区域TS设置。其中，越靠近所述电子设备1的底部边缘L的发射单元21的出光角度越大。邻近所述电子设备1的底部边缘L的发射单元21的出光角度大于远离所述电子设备1的底部边缘L的发射单元21的出光角度。

所述多个发射单元21透过所述显示模组12和所述保护层11的透明区域T发射检测光束至外部手指。所述接收单元23透过所述显示装置10接收由外部手指透射或/和反射的检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号以获得指纹信息。

在本实施方式中，所述非透明区域F上形成的可以均为所述第二膜层115。另外，所述电子设备1的边框可以做得更窄。

本申请上述的打光方案也可适用于自发光的显示装置。所述自发光的显示装置例如但不局限于OLED显示器、Micro-LED显示区等等。

请参阅图11，图11为所述指纹传感系统100的又一实施方式的部分剖面示意图。在本实施方式中，所述接收单元23设置在所述第一膜层113的正下方。所述发射单元21发射的检测光束透过所述显示模组12和所述保护层11的透明区域T出射到外部手指。由外部手指反射或/和透射的检测光束透过所述第一非透明区域F1出射到所述接收单元23。

此外，本申请还提供一种生物特征传感系统，所述生物特征传感系统用于感测外部对象的生物特征信息，所述生物特征信息例如但不局限于纹路(指纹、掌纹等)、血氧、心跳、深度信息或3D轮廓信息等等。所述电子设备1例如根据所述深度信息或3D轮廓信息构建外部对象的3D图或执行3D特征识别等。所述电子设备1例如血氧、心跳等信息判断所述外部对象是否为活体。

所述生物特征传感系统包括显示装置以及生物特征检测模组，所述生物特征检测模组位于所述显示装置的至少部分下方，所述显示装置例如为上述任一实施方式所述的显示装置10，所述生物特征检测模组用于透过所述第一非透明区域F1发射或/和接收检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号以获得生物特征信息。

当生物特征传感系统用于执行指纹信息感测时，所述生物特征检测模组例如为上述的指纹检测模组20，所述生物特征传感系统例如为上述的指纹传感系统100。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电子设备的指纹传感系统，其特征在于，包括：

显示装置，包括：

显示模组，用于执行图像显示；和

保护层，位于所述显示模组上方，所述保护层包括相对设置的上表面与下表面，所述上表面为背对所述显示模组一侧的表面，所述下表面为面对所述显示模组一侧的表面；和

指纹检测模组，包括：

发射单元，用于透过所述显示装置的至少部分发射检测光束至外部手指，所述发射单元在所述保护层的上表面上具有照射区域；和

接收单元，用于透过所述显示装置的至少部分接收由外部手指透射或/和反射回来的所述检测光束，并转换接收到的检测光束为相应的电信号，所述接收单元在所述保护层的上表面具有视场区域；

其中，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的30％。

2.如权利要求1所述的指纹传感系统，其特征在于，所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积不大于所述视场区域的面积的25％、20％、15％、10％、5％，或者所述视场区域与所述照射区域之间的交叠区域的面积为0。

3.如权利要求1所述的指纹传感系统，其特征在于，所述保护层包括透明区域与第一非透明区域，所述第一非透明区域位于所述透明区域周围，所述透明区域用于透过可见光束，所述第一非透明区域用于遮挡可见光束，所述第一非透明区域对检测光束的透过率大于60％，其中，所述检测光束的波长不同于所述可见光束的波长；所述显示模组用于透过所述透明区域出射可见光束，以实现图像显示；所述发射单元用于透过所述第一非透明区域发射所述检测光束到外部手指，或/和，所述发射单元用于透过所述透明区域发射所述检测光束到外部手指。

4.如权利要求3所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第一非透明区域包括相对设置的上表面与下表面，所述透明区域包括相对设置的上表面和下表面，所述保护层的上表面包括所述第一非透明区域的上表面和所述透明区域的上表面，所述保护层的下表面包括所述第一非透明区域的下表面和所述透明区域的下表面；其中，所述第一非透明区域为从所述保护层的上表面延伸到所述保护层的下表面。

5.如权利要求3所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第一非透明区域对检测光束的透过率大于65％、70％、75％、80％、85％、或90％，且对所述可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。

6.如权利要求4所述的指纹传感系统，其特征在于，所述保护层包括透明基板和第一膜层，所述透明基板包括相对设置的上表面与下表面，所述第一膜层设置在所述透明基板的下表面的边缘区域上，所述第一膜层对所述检测光束的透过率大于60％，所述第一非透明区域包括所述第一膜层和所述透明基板正对所述第一膜层的部分。

7.如权利要求6所述的指纹传感系统，其特征在于，所述透明区域与所述第一非透明区域并行设置，且所述透明基板上包括位于所述透明区域的部分和位于所述第一非透明区域的部分。

8.如权利要求6所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第一膜层对检测光束的透过率大于65％、70％、75％、80％、85％、或90％，且所述第一膜层对可见光束的透过率小于10％、5％、或1％。

9.如权利要求6所述的指纹传感系统，其特征在于，所述发射单元包括第一发射单元，所述第一发射单元设置在所述第一非透明区域下方。

10.如权利要求9所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第一发射单元包括第一发光元件与第一光束调整元件，所述第一光束调整元件设置在所述第一发光元件的出光面一侧，用于调整所述第一发光元件的出光角度或/和用于传导所述第一发光元件出射的检测光束。

11.如权利要求9所述的指纹传感系统，其特征在于，所述发射单元进一步包括第二发射单元，所述第二发射单元位于所述显示装置下方，且正对所述透明区域设置，所述第二发射单元透过所述透明区域出射所述检测光束至外部手指。

12.如权利要求11所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第二发射单元在所述保护层的上表面上的垂直投影与所述第一发射单元在所述保护层的上表面上的垂直投影分别位于所述接收单元在所述保护层的上表面上的垂直投影的相对两侧或相邻两侧。

13.如权利要求11所述的指纹传感系统，其特征在于，所述第一发射单元的出光角度大于所述第二发射单元的出光角度。

14.如权利要求13所述的指纹传感系统，其特征在于，第一发射单元的出光角度的范围为100度至140度，第二发射单元的出光角度的范围为30度至50度。

15.如权利要求12所述的指纹传感系统，其特征在于，相较于所述第二发射单元在所述保护层的上表面上的照射区域，所述第一发射单元在所述保护层的上表面上的照射区域更邻近所述电子设备的底部边缘，所述视场区域靠近所述电子设备的所述底部边缘。

16.如权利要求1所述的指纹传感系统，其特征在于，当所述指纹传感系统需要提示所述视场区域的位置时，所述显示装置在所述保护层的上表面上显示有提示图案，用于对所述视场区域的位置进行指示，以指引用户接触或接近所述视场区域；所述指示图案在所述保护层上的显示位置朝所述第一非透明区域偏离所述视场区域。

17.如权利要求6所述的指纹传感系统，其特征在于，所述检测光束为近红外光，所述第一膜层为红外覆盖油墨。

18.如权利要求1所述的指纹传感系统，其特征在于，当外部手指放置在所述视场区域上方进行指纹检测时，所述检测光束透过所述照射区域入射进入外部对象的手指内部，在手指内部传输后从外部手指的指纹面一侧透射出来进入所述视场区域。

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