CN111523448A - 光学指纹识别装置及具有屏下光学指纹识别的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学指纹识别装置及具有屏下光学指纹识别的电子设备，所述光学指纹识别装置包括微透镜阵列，包括若干微透镜，用于汇聚光信号；设于微透镜阵列下方的第一开孔层，包含若干第一开孔，微透镜的焦点落第一开孔内或附近；设于第一开孔层下方的光筛层，包括若干光筛单元，光筛单元对应一个微透镜设有至少两个筛光孔；光检测阵列，设有感光区域，包括与若干光筛单元对应的光电转换器件，用于将被微透镜阵列汇聚后先后经过第一开孔层及光筛层并抵达其上的光信号转换成电信号。本发明实施例的光学指纹识别装置可削减大角度光和边缘杂散光的干扰，提升成像质量。

Description

光学指纹识别装置及具有屏下光学指纹识别的电子设备

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种光学指纹识别装置以及运用或配置该屏下光学指纹识别装置的电子设备。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

光学指纹识别可采用CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)的成像原理，通过对生物指纹进行信号采取，并最终成像。将所成的图像与已经存储的图像进行对比，从而鉴别生物指纹相关的信息。

随着手机屏下指纹识别的需求不断增加，对于光学指纹装置的要求也越来越多样。其中，随着手机日趋轻薄化，从手指按压手机屏表面到光学芯片的指纹采集区的距离也不断压缩。对于各种光学指纹装置的薄型化方案，都会面临大角度光以及边缘杂散光的干扰(Cross Talk)问题。因此，如何降低甚至避免大角度光和边缘杂散光的干扰，以提高成像质量，是亟需解决的问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种光学指纹识别装置以及运用或配置该屏下光学指纹识别装置的电子设备，可至少一定程度上削减大角度光和/或边缘杂散光的干扰，提升成像质量。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种光学指纹识别装置，设于指纹识别区下方；包括：

微透镜阵列，包括若干微透镜，用于汇聚从所述指纹识别区向所述微透镜阵列反射回来携带有指纹信息的光信号；

第一开孔层，设于所述微透镜阵列下方，包含与若干微透镜一一对应的第一开孔，所述微透镜的焦点落在与之对应的第一开孔内或附近；

光筛层，设于所述第一开孔层下方，包括若干光筛单元；所述光筛单元对应一个微透镜设有至少两个用于供目标角度的光信号通过的筛光孔；

光检测阵列，设有感光区域；所述感光区域包括与若干光筛单元一一对应的光电转换器件，用于将被所述微透镜阵列汇聚后先后经过所述第一开孔层以及所述光筛层并抵达其上的光信号转换成电信号。

优选地，所述光筛层被配置为使所述筛光孔位于所述微透镜焦点以下一倍焦距以内的范围任意位置。

优选地，所述筛光孔的高径比大于等于1；所述高径比为所述筛光孔的深度与其最大径向尺寸的比值。

优选地，还包括：滤光层，设于所述光检测阵列表面，用于滤除非目标波段光信号。

优选地，所述光筛层设于所述光检测阵列的感光区域中。

优选地，所述光筛层设于所述感光区域的若干层金属层中的任意一层上。

优选地，所述光筛层设于所述感光区域的底层金属层。

优选地，所述第一开孔层设于所述感光区域的若干层金属层中。

优选地，所述第一开孔层位于所述光检测阵列的外部。

优选地，所述第一开孔层形成于所述光检测阵列的表面，所述第一开孔层上形成有第一介质层，所述微透镜阵列形成于所述第一介质层上。

优选地，所述光筛层设于所述光检测阵列的感光区域外部。

优选地，所述光筛层采用金属材料制作，形成在所述光检测阵列的上方。

优选地，还包括：第二介质层，设于所述光筛层与所述第一开孔层之间，所述第一开孔层形成于所述第二介质层上。

优选地，所述第一开孔层和所述微透镜阵列集成于一体设置贴附于感光区域外。

优选地，还包括：承载膜，微透镜阵列和第一开孔层分别设于承载膜的上下两侧。

优选地，还包括：第二开孔层，位于微透镜阵列与承载膜之间或者所述承载膜内。

优选地，还包括：第二开孔层，设于所述第一开孔层与所述微透镜阵列之间，所述第二开孔层的第二开孔与所述第一开孔层的第一开孔一一对应。

优选地，还包括：第三介质层，设于所述第一开孔层与所述第二开孔层之间，并填充于所述第一开孔内。

优选地，还包括：第四介质层，设于所述微透镜阵列与所述第二开孔层之间。

优选地，所述微透镜阵列紧贴所述第二开孔层设置。

优选地，一个光电转换器件对应所述微透镜阵列中一个或多个微透镜。

优选地，所述微透镜阵列的边缘沿着目标角度的光信号方向至所述光检测阵列投影超出所述感光区域与之对应的边缘的距离不小于200um。

优选地，所述光检测阵列为硅基半导体工艺制作的光检测阵列芯片。

一种具有屏下光学指纹识别的电子设备，包括：

显示屏，设有指纹识别区，用于供目标生物体接触；

激励光源，用于向所述目标生物体发射探测光；

如上述实施例所述的光学指纹识别装置，设于所述显示屏下与指纹识别区相应的位置，收集从所述指纹识别区反射回的目标指纹光信号；所述目标指纹光信号，经过所述微透镜阵列进行聚焦，聚焦的目标指纹光信号经过所述第一开孔层以及所述光筛层形成目标角度的光信号送入所述光检测阵列中感光区域进行感光和光电转换。

借由以上的技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明实施例提供的光学指纹识别装置，通过在微透镜的聚焦点以下的位置设置光筛层，可有效减少甚至消除大角度光和/或边缘杂散光的干扰，进而提高成像质量。

此外，在某些的实施例中，将第一开孔层设于光检测阵列之中，通过多个焦距更小的微透镜与光检测阵列中的第一开孔层相配合，利用光检测阵列自身的金属层以及位于金属层之间的介质层的厚度作为微透镜的部分焦距，实现光信号在光检测阵列中感光区域的成像，缩短成像距离。在能保证光检测阵列实现成像的前提下，实现光学指纹识别装置厚度的减薄。

在某些实施例中，为使光学指纹识别装置中，光学处理部分的结构尽量薄而实现光学指纹识别装置的整体厚度减薄。在这样的实施例中，在第一开孔层上方不宜做第二开孔层。尤其在第一开孔层和第二开孔层的制作工艺不是利用半导体工艺进行制作时，制作多层开孔层会导致光学处理部分的结构明显加厚。在制作有第二开孔层时，第二开孔层通常是起光阑作用，尽量滤除微透镜与微透镜之间的干扰光和其他非目标信号的噪声光。因此，在这些仅存在第一开孔层，而不存在第二或者第三开孔层时，需要在第一开孔层下方增加本申请中定义的光筛层。光筛层可以帮助滤除微透镜焦点下方，其他非目标信号的噪声光，从而提高光检测阵列中感光区域部分的成像质量。

在某些更进一步的实施例中，将光筛层也设于光检测阵列之中，可以利用光检测阵列中已有的结构制作一个光筛层或者利用半导体工艺制作一个光筛层，从而实现尽量降低光学指纹识别装置的整体厚度。

本发明实施例所提供的光学指纹识别装置，在实现薄型化的同时，光检测阵列的制作工艺并未复杂化，仍可以直接采用现有的CMOS图像传感器的制作工艺。若光筛层集成于光检测阵列中进行制作，并利用光检测阵列已有的金属层进行制作时，可以依据微透镜阵列的微透镜的参数以及所要滤除的噪声光的角度变化而调整光筛层及其参数。这样，在使得光学指纹识别装置达到薄型化的要求下，设置该光筛层而帮助提高该光学指纹识别装置的成像质量。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其他实施例中使用，与其他实施例中的特征相组合，或替代其他实施例中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1为根据本发明第一非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图2为根据本发明第二非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图3为根据本发明第三非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图4为根据本发明第四非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图5为根据本发明第五非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图6为根据本发明第六非限制性实施例的光学指纹识别装置的结构示意图；

图7为根据本发明各个非限制性实施例的光学指纹识别装置的光路示意图；

图8为根据本发明各个非限制性实施例的光学指纹识别装置包含的微透镜阵列、光筛层与光检测阵列之间的尺寸对比关系示意图；

图9为根据本发明各个非限制性实施例的光学指纹识别装置中的光筛单元的俯视结构示意图；

图10为图9中A-A截面的剖视图；

图11为现有技术一种已知实施例中采用微透镜阵列进行聚焦成像的光学指纹识别装置的结构示意图以及对应的光路示意图；

图12为采用图11所示的已知实施例的光学指纹识别装置的光透过率与光入射角之间的关系曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供一种光学指纹识别装置以及运用或配置该屏下光学指纹识别装置的电子设备。该屏下光学指纹识别装置可运用于包括但不限于屏下指纹解锁、用户身份验证、门禁权限获取等场景中。更具体的，本发明实施例用于屏下光学指纹的光学指纹识别装置可以被应用在包括但不限于移动智能手机、平板电子设备、计算机、GPS导航仪、个人数字助理、智能可穿戴设备等电子设备中。

为了实现电子设备的基本功能，本发明实施例中所提及的电子设备还可以包括其他必需的模块或部件。以移动智能手机为例，其还可以包括通信模块、电池等。需要说明的是，电子设备所包括的其他必需的模块或部件，可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本发明所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但应该理解，本发明在范围上并不因此而受到限制。

电子设备可以配置有显示屏，设有用于供目标生物体(例如用户的手指)接触的指纹识别区，所述指纹识别区可以为显示屏的上表面的部分区域。显示屏的下方可设有用于向目标生物体发射探测光的激励光源。

在一些实施例中，该显示屏可以为采用自发光单元作为显示像素的自发光显示屏，例如OLED显示屏或者LED显示屏。从而，显示屏可以作为激励光源，向目标生物体发射激励光，激励光经目标生物体反射形成目标光信号。这种激励光源通常为可见光，那么光学指纹识别装置检测的探测光一般对应为可见光。

当然，显示屏也可以是LCD显示屏或者其他被动发光显示屏等背光模组。这类电子设备可以配置有位于背光模组下方或者其他方位的额外光源作为所述激励光源。通常在背光模组的应用下，电子设备为光学指纹识别装置所配备的光源为红外光源，设于该显示屏下的光学指纹识别装置中感光像素单元对应感测的为红外光。

现有技术中一种已知实施例提供的光学指纹识别装置，是通过光学镜头模组来成像，光学指纹识别芯片设在光学镜头的下方。光学镜头方案的指纹识别模组有着严格的物距和像距要求，其同时存在一定比例的放大和缩小。由于这些光学上光程的要求导致这种方案的光学指纹识别装置难以实现薄型化。

为实现薄型化，相较于上一实施例，如图11所示，在现有技术提供的另一种已知实施例中，去除了传统的光学镜头，而主要依靠微透镜阵列进行聚焦成像。该光学指纹装置包括：由上至下依次设置的微透镜阵列13、开孔层14以及光检测阵列15，三者之间填充相应厚度的介质材料(未示出)而实现这三者之间光学间距的设置。开孔层14上设置的开孔141与光检测阵列15所包含的各光电转换器件151一一对应。微透镜阵列13所包含的微透镜131的焦点F＇会落在开孔141附近或者开孔141内。各光电转换器件151接收透过对应开孔141的信号光①＇进行成像。

虽然采用微透镜阵列成像方案能一定程度上使光学指纹识别装置的厚度减薄，但是其聚焦能力相对光学镜头来说偏弱。并且，随着像距和物距的缩短，其成像质量较易受到外界环境的干扰，比较容易产生畸变。

具体的，结合图12所示，信号光的透过率与入射角度之间大致呈正态分布。信号光的入射角度越接近0°(此时，信号光为垂直入射至微透镜阵列13)，其透过率越高。值得注意的是，这里所说的光透过率，大体上包括如下两种情形：

(1)信号光被某个微透镜131折射后，在与该微透镜131相对应的开孔141中或附近汇聚；如图11所示的信号光①＇的光路传播示意。

(2)信号光被某个微透镜131折射后，并不在与该微透镜131相对应的开孔141中或附近汇聚，而是在与该微透镜131相邻中的开孔141中或附近汇聚；亦或者，在与该微透镜131对应的开孔141之间间隔其他多个开孔141中的开孔141中或附近汇聚；如图11所示的信号光②＇的光路传播示意。

上述信号光②＇的入射角θ较大，其主要来源于大角度光和/或边缘杂散光。因此，当存大角度光和/或边缘杂散光时，经微透镜131的聚焦作用之后，这些信号光可能会在与之相邻的开孔141汇聚，并最终到达相邻的光电转换器件151。在此示意图中，仅是示例了相邻微透镜之间相互干扰的非目标信号光，然而在实际情况中，相互干扰的非目标信号光有可能是来自与此微透镜间隔预设距离的其他微透镜，并非与此相邻的微透镜。这样的非目标的信号光就相当于噪声光，易对光检测阵列15的成像形成干扰。这也是图12所示的光透过率-入射角曲线上会出现另一个较小峰值突变的原因，该峰值的出现即是源于上述信号光②＇的透过。

其中，所述入射角θ主要与微透镜对光的折射和汇聚参数，开孔层材料和距离的设置，以及微透镜与开孔层之间的介质层的相关参数相关。因此在不同装置参数的配置下，引起图12中小尖峰的θ角不同。例如，θ可能为45°、60°、70°，等等。此外，在微透镜与微透镜之间的间距较小时，微透镜之间的相互干扰也对成像带来了较大影响。

简言之，采用微透镜阵列进行聚焦成像的方案，相较于镜头模组的成像方案而言，确实可以使得光学指纹识别装置的整体厚度得到一定程度的减薄。不过，鉴于微透镜的聚焦能力相对于光学镜头而言偏弱，以及对微透镜成像的物距和像距的严格要求，采用微透镜阵列进行聚焦成像的方案，又会面临大角度光以及边缘杂散光的干扰(Cross Talk)问题，进而成像质量有待于进一步提高。

有鉴于此，本发明实施例提供以下的光学指纹识别装置，通过在微透镜的聚焦点以下的位置设置光筛层，可有效减少甚至消除大角度光和/或边缘杂散光的干扰，进而提高成像质量。在某些进一步的实施例中，将第一开孔层设于光检测阵列之中，这样可利用光检测阵列自身的金属层以及位于金属层之间的介质层的厚度作为微透镜的部分焦距，从而使得整个光学指纹识别装置的厚度减薄，实现光学指纹识别装置的薄型化。

在某些更进一步的实施例中，光筛层也设于光检测阵列之中，并设于第一开孔层之下，起到在微透镜阵列的焦平面下方的位置进行筛光，而滤除杂散光或非目标信号光的作用。

光检测阵列通常包含感光区域，感光区域包括若干个光电转换器件，常见的为光电转换二极管(PD，Photo Diode)。可以理解为，一个光电转换器件对应一个感光像素。感光区域除设有感光像素之外，还设有与感光像素连接的金属布线层，以将光电转换器件输出的电信号进行处理。对于半导体工艺制作的光检测阵列而言，金属层都是通过多层金属实现光检测阵列电路的布线。可以理解的是，金属层正常分布情况下是不会分布于光电转换器件感光部分的正上方，避免金属层影响感光部分的感光。

在本发明的大部分实施例中，为了简化光筛层的制作，光筛层可直接利用光检测阵列中的金属层制作。在以上所描述的第一开孔层也集成于光检测阵列的实施例中，第一开孔层也可直接利用光检测阵列中的金属层制作。籍此，实现光学指纹识别装置的薄型化同时，简化光学指纹识别装置的制作工艺。这样，指纹光信号经过微透镜阵列进行聚焦，聚焦的目标指纹光信号经过第一开孔层和光筛层后到达光电转换器件，由光电转换器件对其进行光电转换。

下面结合附图对于本发明的实施例做更进一步的描述和说明。

如图1至图6所示，在根据本发明各个非限制性实施例中，光学指纹识别装置设于指纹识别区的下方。当进行指纹检测时，有激励光源发射探测光照射置于指纹识别区上的手指，探测光被手指反射回来携带有指纹信号的光信号①为目标光信号。激励光源的类别可以依据该光学指纹识别装置所应用的电子设备的不同而会有所差别。由于在以上内容中已有描述，在这就不赘述。

本实施例的指纹识别装置也包括由：微透镜阵列1、光检测阵列2、光筛层3、第一开孔层41。微透镜阵列1包括若干微透镜101，用于汇聚从指纹识别区向微透镜阵列1反射回来携带有指纹信息的光信号①。微透镜101的截面形状可以如图1至图6所示，为圆顶形结构，其外表面为曲面，整体弧度可介于7～60°之间，通常为球面或者非球面而实现有效的聚光。在某些实施例中，微透镜101的俯视可以为六边形，利于微透镜101无缝连成一片。当然，微透镜101也可以为矩形或者是其他方便连成一片的形状，使得微透镜101和微透镜101之间仅起连接作用的面积尽可能小，进而充分利用微透镜阵列1的整个表面进行聚光。微透镜阵列1可以通过光刻胶工艺形成，或者其他压膜方式或其他方式。

在本实施例中，光检测阵列2包括通过半导体工艺在晶圆或硅基底上制作的感光像素阵列，对应于感光像素阵列的位置设有感光区域201，感光区域201形成于硅基底上。感光区域201的最下方形成有光电转换器件203，该光电转换器件203的上方形成有若干金属层(202a、202b、202c、202d)，金属层之间通过绝缘介质层(未示出)进行隔离。为避免金属层(202a、202b、202c、202d)干扰目标光信号①经过微透镜阵列1至光电转换器件203之间的光路，若干金属层(202a、202b、202c、202d)布线于微透镜阵列1的聚焦的光信号至光电转换器件203光路之外的位置。

如图1至图6所示，金属层之间可通过通孔204进行电性连接，底层金属层202d通过接触孔205与光电转换器件203进行连接，接触孔205制作于绝缘介质层6内。在顶层金属层202a表面可制作钝化层5，钝化层5保护光检测阵列2中的金属层不受污染和破坏。钝化层5为透光层，其为透明材料制成。例如，钝化层5可以为通过化学气相沉积(CVD)来气相沉积氮化硅形成的氮化硅层。

光筛层3设于第一开孔层41的下方，也即需要设于微透镜阵列1的焦平面的下方。结合图7至图9所示，光筛层3包括与若干光电转换器件203一一对应的光筛单元301，每个光筛单元301对应一个微透镜101设有至少两个用于供目标角度的光信号即上述光信号①通过的筛光孔302。对应于一个光电转换器件203的光筛单元301上的筛光孔302的个数越多越好，便于让尽可能多的目标指纹光信号透过光筛层3。由于一个光电转换器件203所对应的微透镜阵列1中微透镜101的个数可能是一个或是多个。第一开孔层41中的第一开孔411与微透镜101是一一对应关系，然而微透镜101与光筛层3中筛光孔302并非一一对应关系，一个微透镜101会对应多个筛光孔302。多个筛光孔302沿光信号①的传播方向位于与之对应的微透镜101的焦点F以下的位置。

如图9所示，光筛单元301上可设置密度较大的筛光孔302，筛光孔302包括但不限于如图9所示意的圆形孔，例如还可以包括椭圆、多边形(四边形、六边形等)、异形，等等，本实施例对此不作限定。

参照图10所示，进一步地，为有效的过滤预设角度的光和/或边缘杂散光，筛光孔302的高径比h/d可以适应性的进行调整。例如，当光筛层3主要是滤除θ角接近45度的干扰光时，高径比h/d可调整为大于等于1。所述高径比h/d为筛光孔302的深度h(也可以理解为光筛层3的厚度)与筛光孔302的孔径的最大尺寸d的比值。根据所要滤除形成图12中小尖峰对应的θ角，此θ角是干扰光与垂直于光电转换器件203方向之间的夹角，对应地，筛光孔302的高径比h/d可以适应性地调整。

需要说明的是，所述“孔径的最大尺寸”并不限定筛光孔302的截面形状一定为圆形。在某些实施例中，筛光孔302的截面形状可以为圆形，则“最大尺寸”指筛光孔302的直径。而在某些实施例中，筛光孔302的截面形状也可以为非圆形时，例如包括但不限于上述所列举的椭圆、多边形、异形等，则此时“最大尺寸”指筛光孔302的截面形状的外接圆的直径。

预设角度干扰光和/或噪声光，由于为非目标指纹光信号，若进入到光检测阵列2中非对应的光电转换器件203中，会导致光检测阵列2输出的图像质量较差。因此，小尖峰对应角度范围的干扰光或者噪声光应尽量予以滤除。本实施例通过在光检测阵列2的上方设置光筛层3，并采用筛光孔302的预设值高径比h/d的结构设计，可以有效过滤或者阻挡预设入射角度的干扰光进入光电转换器件203中。

具体的，如图1所示，光筛层3由不透光材料制成。入射至微透镜101的大于预设角度的斜角度光和边缘杂散光经微透镜阵列1以及第一开孔层41后，仍会存在一部分光②直接传播至光筛层3上，另一部分光③入射至筛光孔302中。其中，入射至光筛层3上的光②被阻挡拦截，而入射至筛光孔302中的光③的入射角度如果依然较大时，准确来说，当光③的入射光角度大于θ角时，即会被筛光孔302的孔壁阻挡和拦截。

cotθ＝h/d公式(1)

由于θ角与高径比h/d呈反相关系。因此，高径比h/d值越大，θ角就会越小，越大范围的大于θ角的干扰光或噪声光可以被设有此高径比筛光孔302的光筛层3挡住。当高径比值h/d做的较小时，θ角就会越大。那么只有大于此θ角的干扰光和噪声光可以被制作有此高径比值h/d的筛光孔302的光筛层3挡住，而小于等于此角度的噪声光或者干扰光无法被此光筛层3进行阻挡或者滤除的处理。例如，如若要滤除大于30度的干扰光或者噪声光，那么高径比h/d不可以小于√3，即约等于1.732。如若要滤除大于45度的干扰光或者噪声光，那么高径比h/d不可以小于1。若要滤除大于60度的干扰光或者噪声光，那么高径比h/d不可以小于√3/3，即约等于0.577。理论上，依此公式(1)依据实际光学指纹识别装置实际中预设干扰光和噪声光分布的角度范围进行光筛层的筛光孔设置。

通过在微透镜101焦点以下适当的位置处设置具有筛光孔302的光筛层3，可有效滤除微透镜101焦点下方的非目标光信号，降低这些非目标光信号对光检测阵列2成像的影响，直观的表现为图12中的小峰值消失或峰值降低，提升成像质量。

在某些实施例中，光筛层3被配置为使筛光孔302位于微透镜101焦点以下一倍焦距f以内的范围任意位置。也就是说，筛光孔302位于微透镜101以下一倍焦距f至二倍焦距2f之间的任意位置。上述设计的原因在于：光筛层3的作用是为了滤除微透镜101聚焦后的干扰光或者噪声光，比较适合设置在微透镜101的焦点以下，即一倍焦距f以下的位置。在一些优选的实施例中，为使得光筛层3可以起到预期的阻挡或者滤除来到达微透镜101焦点下方的预设角度的干扰光的作用，光筛层3可被配置为使筛光孔302的下限位置在微透镜101的1.2倍至1.4倍焦距之间。也就是，筛光孔302位于微透镜101以下一倍焦距f至1.2f～1.4f之间的任意位置。

如图8所示，在某些场景中，微透镜阵列1中位于边缘的微透镜101可能并不完整，而是呈部分圆顶状，如图8所示意的最右边的微透镜101。该边缘微透镜101的侧面可能会接收到不同角度的边缘杂散光④。此外，边缘保持完整形状的微透镜101，如图8所示意的最左边的微透镜101，也有可能接收到类似于上述的边缘杂散光④。如果微透镜阵列1的尺寸与感光区域201的尺寸完全相同，或者微透镜阵列1的尺寸小于感光区域201的尺寸，那么入射到边缘微透镜101的边缘杂散光④被折射后，可能会射向感光区域201，从而影响成像质量。有鉴于此，为避免这些边缘杂散光④被折射后最终到感光区域201，微透镜阵列1的边缘沿着目标角度的光信号方向①至光检测阵列2投影超出感光区域201与之对应的边缘的距离不小于预定距离L。籍此，被折射后的边缘杂散光④，至少大部分不会到达感光区域201。从而，降低感光区域201边缘附近的光电转换器所接收到的边缘杂散光④的量，使感光区域输出的边缘部分的成像质量得以提升。

在本实施例中，微透镜阵列1的俯视形状可与光检测阵列2的俯视形状相同，且微透镜阵列1的俯视面积大于光检测阵列2的俯视面积。这样，光筛层3可实现其沿微目标角度的光信号方向①的传播方向的投影对光检测阵列2的完整覆盖。此外，上述预定距离L可根据实际情况进行设定，本实施例对此不作限定。在某些具体的实施例中，预定距离L可以为6个感光像素的长度，更具体的，可以为200um。

在某些实施例中，为进一步削减被折射后的边缘杂散光④到达光检测阵列2的量，可以使下文述及第一开孔层41沿着目标角度的光信号方向①至光检测阵列2投影超出感光区域201与之对应的边缘的距离也不小于预定距离L。这样，被折射后的边缘杂散光④至少也可以被第一开孔层41去除一部分，继而降低边缘杂散光对感光区域边缘部分成像质量的影响。

在本实施例中，光筛单元301与光电转换器件203为一一的对应关系，而一个光筛单元301及光电转换器件203可以仅对应一个微透镜101，如图7所示意的实施例。当然，一个光筛单元301及光电转换器件203也可以对应多个微透镜101，如图1至图6所示意的实施例。

如图1至图7所示，第一开孔层41设于微透镜阵列1与光筛层3之间，设有与若干微透镜101一一对应的第一开孔411。第一开孔层41在感光区域201的投影覆盖光电转换器件203的感光部分。为保证光检测阵列2中感光区域的成像质量，第一开孔层41的位置基本或大致位于微透镜阵列1的焦平面附近。微透镜101的焦点F落在与之对应的第一开孔411内或附近，即微透镜101的成像平面靠近或落在第一开孔层41。携带指纹信号的光信号经过微透镜阵列1聚集后，经过第一开孔411后透过光筛层3后进入光检测阵列2中感光区域201，被感光区域201中光电转换器件203的感光部分接收。

具体地，微透镜阵列1与第一开孔层41之间的间距可以为0.8倍至1.2倍的微透镜阵列1的焦距。为提升信噪比，第一开孔411的面积可以为所对应的光电转换器件203的感光面积的0.01至0.05倍。具体的，第一开孔411的开孔尺寸可以在1微米左右。当然，第一开孔411的开孔尺寸可以对应不同的微透镜规格以及不同的指纹识别场景，从而第一开孔411的尺寸本申请并不作特别的限制。另外，第一开孔411的形状优选为圆孔，其还可以为规则的多边形孔或椭圆孔。

如图7所示，在某些实施例中，所述光学指纹识别装置还包括设于第一开孔层41与微透镜阵列1之间的第二开孔层42，第二开孔层42设有若干起光阑和/或起吸光作用的第二开孔422，若干第二开孔422与若干微透镜101一一对应。第二开孔422的形状可根据微透镜阵列1中微透镜101的形状设置。在上文例举微透镜101为六边形的情况下，第二开孔422的形状也可以设置为六边形，但本实施例并不于此为限。

由于同一角度的多束信号光被微透镜101折射后朝焦点F汇聚，因此这些原本相同角度的信号光被微透镜101折射后会逐渐向焦平面处聚拢，从而光路的覆盖面积逐渐减小。有鉴于此，为适配信号光的因折射发生汇聚而导致光路覆盖面积的变化，第一开孔层41开设的第一开孔411与第二开孔层42开设的第二开孔422一一对应，并且第二开孔422的开孔面积大于对应的第一开孔411的开孔面积。如此设计，应用第二开孔层42起光阑作用时，可以有效去除邻近的微透镜对此微透镜信号的干扰，可以一定程度缓解相邻微透镜与微透镜之间光信号的干扰。同时，第二开孔层42配合第一开孔层41可以进一步实现目标角度范围内的目标光信号的接收，而滤除或者阻挡非目标角度范围的光信号进入该光电转换器件203，帮助提高光检测阵列2的成像质量。

第二开孔层42与钝化层5之间设有滤光层8。在某些实施例中，滤光层8可通过蒸镀工艺形成在光检测阵列2的表面，即覆盖在钝化层5上。当然滤光层8也可以采用其他工艺制作于光检测阵列2的表面，例如溅射等其他工艺制作于光检测阵列2的表面。采用此类工艺制作的滤光层8通常厚度可以小于8um。具体地，该滤光层8可以只有5um左右。

在本实施例中，为实现光学指纹识别装置的薄型化，滤光层8要避免使用额外的载体而增加此光学指纹识别装置的整体厚度。滤光层8主要用于滤除非目标波段的光信号。例如，若此光学指纹识别装置是应用于可见光，此滤光层8的主要目的是滤除可见光之外的光，避免可见光之外的光对成像质量造成影响。若此光学识别装置应用于液晶显示的背光模组时，其激励光源通常为红外光，此滤光层8的主要目的是滤除红外光波段之外的可见光，此滤光层8的位置可以适应性进行调整。

在某些实施例中，第二开孔层42可以与滤光层8分开设置。当然分开设置时，两者之间也可以间隔设置有介质层。在其他实施例中，第二开孔层42和滤光层8也可以集成制作为同一层，滤光层8制作于第二开孔层42之上以及填充至第二开孔422内。如以上所描述，滤光层8只要位于微透镜阵列1至光电转换器件203之间的光路上，起到滤除非目标波段光信号即可。

在其他实施例中，第二开孔422可以仅与光电转换器件203一一对应。因此，在如图1至图6所示意的一个光电转换器件203对应多个微透镜101的情况下，第二开孔422可以与微透镜阵列1的微透镜101就并非一一对应的关系。

第一开孔层41采用不透光材料制成。在下文介绍的某些实施例中，若第一开孔层41采用金属材料制作，且该材料导致第一开孔层41对非目标角度范围的光有较强烈的反射作用时，则第一开孔层41的未开孔部分反射的光信号，可能会对成像造成影响。因此，第二开孔层42也可以设置为对这部分的杂散光进行吸收，以帮助提高光检测阵列2的成像质量。如图2所示的实施例部分示意出的第二开孔层42可以减少反射光、散射光⑤或非目标光⑥对感光区域201的干扰。

在其他实施例中，第二开孔层42在起着光阑的作用同时，还可以起到吸收反射光或者杂散光的作用。在此类实施例中，第二开孔层42可以根据装置的设计需要吸光材质，吸光材质通常可以为黑胶或者第一滤光层。若第二开孔层42材料为黑胶，该第二开孔层42可以通过胶粘附于滤光层8或者其他介质层上。若第二开孔层42为第一滤光层，第一滤光层与本申请中其他部分描述的滤光层8不同。该第一滤光层包括堆叠设置的第一子滤光层和第二子滤光层，若滤光层8是滤除可见光波段之外的光，则第二开孔层42中第一子滤光层为蓝色滤光层，第二子滤光层为绿色滤光层。

如图1至图4所示，在某些实施例中，第二开孔层42可紧贴微透镜阵列1。具体的，可以在第二开孔422中填充高透光的材料后形成微透镜阵列1，或者在第二开孔层42上直接形成微透镜阵列1。第二开孔422的制作方式可以依据第二开孔层42的材料相应改变，例如若第二开孔层42为黑胶材料制作，第二开孔422可以采用合适的模具制作。依据第二开孔422尺寸的不同采用对应的材料去制作第二开孔层42和相对应方式制作第二开孔422。

在另一些实施例中，第二开孔层42与微透镜阵列1之间间隔设置，两者之间可以增加一个预设厚度的介质层，即下文所述第四介质层12，如图6所示。该第四介质层12需要透光材料制作，以避免影响微透镜阵列1至第二开孔层42之间的光通量。

第二开孔422越靠近微透镜101时，其开孔面积越大。如图1至图4所示意的实施例中第二开孔层42的第二开孔422由于紧贴微透镜阵列1而更靠近微透镜阵列1，那么该实施例中的第二开孔422的面积会大于如图6所示意的实施例中第二开孔层42的第二开孔422的面积。第二开孔422是作为光阑的作用，因此其开孔面积是大于同一微透镜101光路中对应的第一开孔411的开孔面积。

下面将结合具体的附图来介绍光筛层3和第一开孔层41的设置以及位置设置情况。

由于光筛层3需要设在第一开孔层41的下方。那么，光筛层3和第一开孔层41的设置包括如下三种实施例：

实施例一：光筛层3和第一开孔层41均集成在光检测阵列2的内部。

实施例二：光筛层3集成光检测阵列2的内部，而第一开孔层41配置在光检测阵列2的外部。

实施例三：光筛层3和第一开孔层41均配置在光检测阵列2的外部。

如图1至图6所示，为根据本发明包含上述三种实施例的光学指纹识别装置的结构示意图，图1至图6中示意性的示出了感光区域201的光电转换器件203上方设置4层金属层202a、202b、202c和202d。但金属层的数量可根据实际情况进行设定，本实施例不因此举例为限。

在上述实施例一的主体技术方案下，光筛层3和第一开孔层41包括如下可行的实现方式：

光筛层3和第一开孔层41分别形成在其中两层金属层上。具体的，包括：光筛层3和第一开孔层41分别形成在中间的第二层金属层202c和第三层金属层202b上，如图1所示。或者，光筛层3和第一开孔层41分别形成在中间第二层金属层202c和顶层金属层202a上，如图2所示。亦或者，光筛层3和第一开孔层41分别形成在底层金属层202d和第三层金属层202b上，如图3所示。或者，光筛层3和第一开孔层41分别形成在底层金属层202d和顶层金属202a上，未具体示意出示意图。

由于第一开孔层41需设在光筛层3的上方。因此，在光筛层3设在底层金属层202d上的实施例中，第一开孔层41在光检测阵列2中制作得也越靠近光电转换器件203，其可以利用第一开孔层41至光检测阵列2的钝化层5以及金属层作为部分微透镜阵列1至第一开孔层41焦距的厚度越多，因此整体光学指纹识别装置的厚度可以做得更薄。

此外，由于第一开孔层41与光筛层3之间距离设置要求，信号光在第一开孔层41的第一开孔411内或附近汇聚，且光筛层3位于信号光的汇聚点以下不超过一倍焦距的位置。因此，在该实施例中，光筛层3与第一开孔层41之间的距离较近。实际中，当光筛层3设在底层金属层202d上，第一开孔层41可以设在与底层金属层202d相邻的第二层金属层202c，或第三层金属层202b即可。为使光筛层3中筛光孔302更好的滤除干扰光或者噪声光，筛光孔302与第一开孔层41中第一开孔411之间的间距可以大致在0.2至0.6倍微透镜焦距之间。

在此实施例中，第一开孔层41优选用中下层金属层制作，第一开孔411可以通过刻蚀对应层的金属层形成，同样微透镜阵列1的聚焦的像平面要在第一开孔层41的附近。因此，第一开孔层41至微透镜阵列1之间光程可以达到预设值。由此，第一开孔层41可以利用其他金属层的厚度以及金属层之间的介质层的总体厚度来使得微透镜阵列1至第一开孔层41之间的距离达到微透镜101至第一开孔层41之间焦距的要求。甚至，在其他的一些实施例中，光检测阵列2中只需要布置三层或者两层金属层就可以完成布线要求。但是为了增加金属层与金属层之间介质的整体厚度，可以增加一层或者两层金属层来满足微透镜阵列1至第一开孔层41之间的间距要求。

需要指出的是，上述附图及举例，仅是示意性的，并不限定光筛层3和第一开孔层41的一定是利用光检测阵列2中已有的金属层制作，也可以只做只起光学作用的金属层或者其他材料的第一开孔层41或者光筛层3。实际中，只是在光检测阵列2的半导体制作工艺中，若需要将第一开孔层41和光筛层3以及光筛层3之间的介质均集成进入光检测阵列2的感光区域201上面时，利用金属层去制作第一开孔层41或者光筛层3与半导体制作工艺更兼容，且无需引入新的工艺材料，降低利用半导体后段工艺制程去制作这两层的难度。利用光检测阵列2本身作为电性层的金属层去制作起光学功能作用的第一开孔层41以及光筛层3，可利于减薄整个光学指纹识别装置的整体厚度。

光筛层3集成于光检测阵列2的感光区域201中，可借助光检测阵列2自身所包含的不透光的金属层来形成光筛层3。在此介绍的光学指纹识别装置的实施例中，微透镜阵列1、滤光层8可以设于光检测阵列2之外。即光检测阵列2的钝化层5的表面。滤光层8可以蒸镀在光检测阵列2表面。当然该滤光层8可以采用别的工艺制作。该光学指纹识别装置还可以包括第二开孔层42，第二开孔层42也可以采用半导体工艺制作形成于光检测阵列2的表面，也其集成一体。在实施例中，第二开孔层42与第一开孔层41之间设置有第三介质层11。该第三介质层11可以包括滤光层8、钝化层5和第一开孔层41与钝化层5之间的其他介质层，或者还可以进一步包括滤光层8与第二开孔层42的其他介质层。因此，第三介质层11可以理解为在不同的具体实施例中，依据第一开孔层41和第二开孔层42设置的位置的不同，而包含的介质层会有些许变化。第二开孔层42仍旧可以用半导体工艺制作于第三介质层11表面。第二开孔层42可以采用金属材料制作，也可以采用其他不透光材料进行制作，例如黑色光刻胶等。

当然在此实施例中，还可以包括第三开孔层或者第四开孔层，进一步帮助滤除杂散光或者非目标范围的干扰光或者噪声光，帮助提高光检测阵列2的输出的成像质量。

在上述实施例二的技术精髓的指引下，光筛层3和第一开孔层41包括如下可行的设置方案：

光筛层3形成在任意一层金属层上。在第一开孔层41与微透镜阵列1之间的距离满足上文所述的要求，第一开孔层41形成于光检测阵列2的表面。光筛层3和第一开孔层41之间设于有第二介质层10。如图4所示实施例中，第一开孔层41具体设于光检测阵列2的钝化层5上，光筛层3可形成在顶层金属层202a；在此实施例中，第二介质层10由钝化层5构成。

在不同的实施例中，光筛层3和第一开孔层41之间的第二介质层10可以依据光筛层3与第一开孔层41具体设置的位置不同而不同。例如，当光筛层3位于光检测阵列2的感光区域201的底层金属层202d中时，第二介质层10会包括底层金属以上至光筛层3之间的所有介质层。若在一些实施例中，滤光层8设于光筛层3与第一开孔层41之间时，第二介质层10还可以包括滤光层8。在其他的实施例中，第二介质层10的厚度在无法满足使筛光孔302位于微透镜101的焦点以下预设距离的方案下，则可以在第一开孔层41与光筛层3之间再设置一层预设厚度的透明介质层。在其他实施例中，滤光层8也可以设于光筛层3至第一开孔层41之间作为第二介质层10的一部分，例如滤光层8形成于光检测阵列2表面，在第一开孔层41的下方。在此类实施例中，第一开孔层41与微透镜阵列1之间设置有预设厚度的第一介质层9。若在此类实施中，第一开孔层41与微透镜阵列1之间可以增设第二开孔层42，第一介质层9包括第二开孔层42以及其他介质层或者第三开孔层等。若滤光层8制作于第一开孔层41与微透镜阵列1之间，如图4所示，则第一介质层41可以包含滤光层8和第二开孔42。在此类实施例中，若第一介质层9的总体厚度未第一开孔层41至微透镜阵列1之间的光路路程需要达到预设值时，可以在第一介质层9中增加一层预设厚度的透明介质层。

如以上实施例中所描述的各层之间位置关系，第一开孔层41至微透镜阵列1是设于光检测阵列2表面。在一类具体的实施例中，第一开孔层41和微透镜101仍然是可以采用半导体工作进行制作而形成与光检测阵列2表面，与光检测阵列2集成于一体设置。且第一介质层9之间设置有第二开孔层42或者第三开孔层。通常在此类半导体工艺将光学结构层(微透镜阵列1至第一开孔层41)集成至光检测阵列2制作时，第一介质层9会填充进入该第一开孔层41的第一开孔411中，然后再在第一介质层9表面制作微透镜阵列1。虽然采用半导体工艺制作其光学结构层部分，可以使整个光学指纹识别装置的整体厚度减薄，但是由于此光学结构的制作采用半导体工艺制作，会延长整个光学指纹识别装置中半导体工艺制程，且占用半导体工艺产能，导体整体光学指纹识别装置的制作成本上升。且由于其光学结构层部分导致半导体工艺制程延长，也极大的占用了半导体工艺产线的产能。

如图5所示，在另一类实施例中，第一开孔层41和微透镜阵列1是集成化一体设置，与光检测阵列2为解离结构，两者通过第三方粘附材料43粘附而形成一体。此类实施例中，光学结构部分并非采用半导体工艺进行制作。第一开孔层41与微透镜阵列1之间的第一介质层9为预设厚度的承载膜62。微透镜阵列1和第一开孔层41分别设于承载膜62的上下两侧。在此类实施例中，第一介质层9并没有填充进入第一开孔层41的第一开孔411内。当然，在此类实施例中，第一介质层9还可以包括第二开孔层42。第二开孔层42设于微透镜阵列1与承载膜62之间或者承载膜62内。该解离结构的光学结构层不占用半导体工艺制程，同时制作成本可以比半导体工艺制作的光学结构层可以少很多。

由于上面描述的这类实施例中，光学结构层采用膜层结构进行制作而非半导体工艺制作，为尽量减少光学结构层制作的复杂度，或者引起光学结构层厚度增加太多，尽量不制作上面描述这类实施例中的第二开孔层42。为此为防止杂散光或者干扰光对光检测阵列带来影响，如以上内容所描述的光筛层3需要集成进入光检测阵列2之中，也即第一开孔层41下方，帮助去除影响成像质量的杂散光和信号光。

以下内容主要介绍实施例三的实施例。如图6所示，在此类实施例三的实施例中，光筛层3和第一开孔层41均配置在光检测阵列2的外部。在上述实施例三的技术精髓的指引下，光筛层3和第一开孔层41包括如下可行的设置方案：光筛层3和第一开孔层41之间间隔设置，两者之间间隔有第二介质层10。同上文描述，第二介质层10可包括上述的滤光层8，即滤光层8构成或作为第二介质层10。则在该实施例中，仅存在滤光层8。或者，在另一些实施例中，第二介质层10可以包括其他透光材料制作的介质层，以避免影响微透镜阵列1至光电转换器件203之间的光；在此实施例中，滤光层8也可以位于光筛层3与光检测阵列2之间，且设于光检测阵列2表面；亦或者，在该实施例中，第二介质层10同时存在透明介质层和滤光层8。

在实施例三的一类实施例中，光筛层3可以采用金属材料制作，形成在光检测阵列2上方。光筛层3与顶层金属层202a可间隔预设厚度的钝化层5。光筛层3采用金属材料制作，则光筛层3可采用工艺相对成熟的半导体工艺制作其上的筛光孔302，从而简化制造工艺，降低制作成本。当然光筛层3也可以采用其他不透光材料制作，例如黑色光刻胶。筛光孔302可以采用曝光工艺进行制作

由于在该实施例中，第一开孔层41和光筛层3均位于感光区域201的外部，难以通过半导体工艺使第一开孔层41和微透镜阵列1只形成在光检测阵列2的感光区域201而不形成在非感光区域。因此，在一个可行的实施例中，第一开孔层41和微透镜阵列1可集成于一体设置并贴附于感光区域201外，则第一开孔层41与微透镜阵列1可以为制备成本更低的贴膜结构。这样，将第一开孔层41和微透镜阵列1一体设置为贴膜结构，并贴附在感光区域201上。

具体的一体的光学结构层的贴膜方案可以包括以下内容，微透镜阵列1和第一开孔层41分别设于一承载膜(未示出)的上下两侧。该承载膜可以包括上述的滤光层8，或者滤光层8作为承载膜。则在该实施例中，承载膜的至少部分材料采用透光材料制作，以避免影响微透镜阵列1至光电转换器件203之间的光。

在光学结构层一体为贴膜方案的实施例中，该光学结构层还可以包括第二开孔层42。第二开孔层42可位于微透镜阵列1与承载膜之间，或者设于承载膜内。

在实施例三的另一类实施例中，设于光检测阵列2之外的光筛层3及光筛层3上方的第一开孔层41、微透镜阵列1也还是利用半导体工艺制作集成在光检测阵列2中感光区域201的表面。第二开孔层42可以紧贴微透镜阵列1设置，也可以在两者之间间隔设置有第四介质层12。第四介质层12的制作可以参见第三介质层11的制作，在此不作重复描述。甚至该光学结构层还可以制作第三开孔层和第四开孔层，以达到更好的在微透镜聚焦前滤除杂散光的效果。

本发明实施例提供的光学指纹识别装置，通过在微透镜101的聚焦点以下的位置设置光筛层3，可有效减少甚至消除大角度光和/或边缘杂散光的干扰，进而提高成像质量。

此外，在某些的实施例中，将第一开孔层41设于光检测阵列2之中，通过多个焦距更小的微透镜101与光检测阵列2中的第一开孔层41相配合，利用光检测阵列2自身的金属层以及位于金属层之间的介质层的厚度作为微透镜101的部分焦距，实现光信号在光检测阵列2中感光区域201的成像，缩短成像距离。在能保证光检测阵列2实现成像的前提下，实现光学指纹识别装置厚度的减薄。

在某些实施例中，为使光学指纹识别装置中，光学处理部分的结构尽量薄而实现光学指纹识别装置的整体厚度减薄。在这样的实施例中，在第一开孔层41上方不宜做第二开孔层42。尤其在第一开孔层41和第二开孔层42的制作工艺不是利用半导体工艺进行制作时，制作多层开孔层会导致光学处理部分的结构明显加厚。在制作有第二开孔层42时，第二开孔层42通常是起光阑作用，尽量滤除微透镜与微透镜之间的干扰光和其他非目标信号的噪声光。因此，在这些仅存在第一开孔层41，而不存在第二或者第三开孔层时，需要在第一开孔层41下方增加本申请中定义的光筛层3。光筛层3可以帮助滤除微透镜焦点下方，其他非目标信号的噪声光，从而提高光检测阵列2中感光区域部分的成像质量。

在某些更进一步的实施例中，将光筛层3也设于光检测阵列2之中，可以利用光检测阵列2中已有的结构制作一个光筛层3或者利用半导体工艺制作一个光筛层3，从而实现尽量降低光学指纹识别装置的整体厚度。

本发明实施例所提供的光学指纹识别装置，在实现薄型化的同时，光检测阵列2的制作工艺并未复杂化，仍可以直接采用现有的CMOS图像传感器的制作工艺。若光筛层3集成于光检测阵列2中进行制作，并利用光检测阵列2已有的金属层进行制作时，可以依据微透镜101的参数以及所要滤除的噪声光的角度变化而调整光筛层3及其参数。这样，在使得光学指纹识别装置达到薄型化的要求下，设置该光筛层3而帮助提高该光学指纹识别装置的成像质量。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从21到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容，可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种光学指纹识别装置，设于指纹识别区下方；其特征在于，包括：

微透镜阵列，包括若干微透镜，用于汇聚从所述指纹识别区向所述微透镜阵列反射回来携带有指纹信息的光信号；

第一开孔层，设于所述微透镜阵列下方，包含与若干微透镜一一对应的第一开孔，所述微透镜的焦点落在与之对应的第一开孔内或附近；

光筛层，设于所述第一开孔层下方，包括若干光筛单元；所述光筛单元对应一个微透镜设有至少两个用于供目标角度的光信号通过的筛光孔；

光检测阵列，设有感光区域；所述感光区域包括与若干光筛单元一一对应的光电转换器件，用于将被所述微透镜阵列汇聚后先后经过所述第一开孔层以及所述光筛层并抵达其上的光信号转换成电信号。

2.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层被配置为使所述筛光孔位于所述微透镜焦点以下一倍焦距以内的范围任意位置。

3.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述筛光孔的高径比大于等于1；所述高径比为所述筛光孔的深度与其孔径最大尺寸的比值。

4.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：滤光层，设于所述光检测阵列表面，用于滤除非目标波段光信号。

5.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层设于所述光检测阵列的感光区域中。

6.如权利要求5所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层设于所述感光区域的若干层金属层中的任意一层上。

7.如权利要求6所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层设于所述感光区域的底层金属层。

8.如权利要求5所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述第一开孔层设于所述感光区域的若干层金属层中。

9.如权利要求5所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述第一开孔层位于所述光检测阵列的外部。

10.如权利要求9所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述第一开孔层形成于所述光检测阵列的表面，所述第一开孔层上形成有第一介质层，所述微透镜阵列形成于所述第一介质层上。

11.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层设于所述光检测阵列的感光区域外部。

12.如权利要求11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光筛层采用金属材料制作，形成在所述光检测阵列的上方。

13.如权利要求11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：第二介质层，设于所述光筛层与所述第一开孔层之间，所述第一开孔层形成于所述第二介质层上。

14.如权利要求9或11所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述第一开孔层和所述微透镜阵列集成于一体设置贴附于所述感光区域外。

15.如权利要求14所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：预设厚度的承载膜，所述微透镜阵列和所述第一开孔层分别设于所述承载膜的上下两侧。

16.如权利要求15所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：第二开孔层，位于所述微透镜阵列与所述承载膜之间或者所述承载膜内。

17.如权利要求1至13任一所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：第二开孔层，设于所述第一开孔层与所述微透镜阵列之间，所述第二开孔层的第二开孔与所述第一开孔层的第一开孔一一对应。

18.如权利要求17所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：第三介质层，设于所述第一开孔层与所述第二开孔层之间，并填充于所述第一开孔内。

19.如权利要求18所述的光学指纹识别装置，其特征在于，还包括：第四介质层，设于所述微透镜阵列与所述第二开孔层之间。

20.如权利要求18所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜阵列紧贴所述第二开孔层设置。

21.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，一个光电转换器件对应所述微透镜阵列中一个或多个微透镜。

22.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述微透镜阵列的边缘沿着目标角度的光信号方向至所述光检测阵列投影超出所述感光区域与之对应的边缘的距离不小于200um。

23.如权利要求1所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述光检测阵列为硅基半导体工艺制作的光检测阵列芯片。

24.一种具有屏下光学指纹识别的电子设备，其特征在于，包括：

显示屏，设有指纹识别区，用于供目标生物体接触；

激励光源，用于向所述目标生物体发射探测光；

如权利要求1所述的光学指纹识别装置，设于所述显示屏下与指纹识别区相应的位置，收集从所述指纹识别区反射回的目标指纹光信号；所述目标指纹光信号，经过所述微透镜阵列进行聚焦，聚焦的目标指纹光信号经过所述第一开孔层以及所述光筛层形成目标角度的光信号送入所述光检测阵列中感光区域进行感光和光电转换。

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