CN112528942A - 指纹识别装置、显示屏和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种指纹识别装置、显示屏和电子设备，可以有效提高指纹识别的性能。该指纹识别装置应用于包括显示屏的电子设备，显示屏不包括偏振片，指纹识别装置包括：线偏振片阵列，线偏振片阵列中相邻的两个线偏振片的偏振方向不同，线偏振片阵列包括多组线偏振片且每组线偏振片包括至少两个相邻的线偏振片，每组线偏振片中线偏振片的偏振方向彼此不同；像素单元阵列，设置于线偏振片阵列下方，像素单元阵列包括多组像素单元，多组像素单元中的每组像素单元包括至少两个像素单元且与线偏振片阵列中的一组线偏振片对应，每组像素单元中的每个像素单元用于接收光信号，每组像素单元中至少两个像素单元的像素值用于获取指纹图像。
Description
技术领域
本申请实施例涉及指纹识别技术领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置、显示屏和电子设备。
背景技术
随着全面屏手机时代的到来，设置在屏下或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，指纹识别装置除了可以接收经过手指表面反射的带有指纹信息的指纹光信号以外，还会接收经过手指内部反射的光信号和环境光信号，指内部反射的光信号和环境光信号可能会影响指纹识别性能。
因此，如何避免指内部反射的光信号和环境光信号对指纹识别的影响，以提高指纹识别性能，是一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种指纹识别的装置、显示屏和电子设备，可以有效提高指纹识别的性能。
第一方面，提供了一种指纹识别装置，应用于包括显示屏的电子设备，所述显示屏不包括偏振片，所述指纹识别装置包括：线偏振片阵列，包括多组线偏振片，所述多组线偏振片中的每组线偏振片包括至少两个相邻的线偏振片，所述每组线偏振片中线偏振片的偏振方向彼此不同；像素单元阵列，设置于所述线偏振片下方，所述像素单元阵列包括多组像素单元，所述多组像素单元中的每组像素单元包括至少两个像素单元且与所述线偏振片阵列中的一组线偏振片对应，所述每组像素单元中的每个像素单元用于接收光信号，所述光信号包括光源发出的线偏振光信号经过所述显示屏上方的手指表面返回的第一光信号、所述光源发出的线偏振光信号经过所述显示屏上方的手指内部返回的第二光信号以及环境光信号，所述每组像素单元中至少两个像素单元的像素值用于获取指纹图像。
在一些可能的实施例中，所述每组线偏振片包括2个线偏振片。
在一些可能的实施例中，所述2个线偏振片的偏振方向互相垂直，且所述第一光信号的偏振方向与所述2个线偏振片中的一个线偏振片的偏振方向平行。
在一些可能的实施例中，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元U和像素单元V，其中，所述像素单元U的输出信号和所述像素单元V的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP等于所述像素单元U的输出信号和所述像素单元V的输出信号之间的差值的绝对值。
在一些可能的实施例中，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元U的输出信号、所述像素单元V的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
LION＝LIU+LIV-LIOP
其中，LIU为所述像素单元U的输出信号，LIV为所述像素单元V的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述每组线偏振片包括3个线偏振片。
在一些可能的实施例中，所述每组线偏振片包括3个步进为60°的线偏振片。
在一些可能的实施例中，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元X、像素单元Y和像素单元Z，其中，所述像素单元X、像素单元Y和像素单元Z中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
在一些可能的实施例中，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元X的输出信号、所述像素单元Y的输出信号、所述像素单元Z的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP等于任意两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
其中，LIX-Y为所述像素单元X的输出信号和所述像素单元Y的输出信号之间的差值，LIY-Z为所述像素单元Y的输出信号和所述像素单元Z的输出信号之间的差值，LIZ-X为所述像素单元Z的输出信号和所述像素单元X的输出信号之间的差值。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
LIOP＝|LIX-Y|+|LIY-Z|+|LIZ-X|
其中，LIX-Y为所述像素单元X的输出信号和所述像素单元Y的输出信号之间的差值，LIY-Z为所述像素单元Y的输出信号和所述像素单元Z的输出信号之间的差值，LIZ-X为所述像素单元Z的输出信号和所述像素单元X的输出信号之间的差值。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述每组线偏振片包括4个线偏振片。
在一些可能的实施例中，所述每组线偏振片包括4个步进为45°的线偏振片。
在一些可能的实施例中，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元A、像素单元B、像素单元C和像素单元D，其中，所述像素单元A、像素单元B、像素单元C和像素单元D中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
在一些可能的实施例中，所述像素单元A对应的偏振片的偏振方向与所述像素单元C对应的偏振片的偏振方向垂直，所述像素单元B对应的偏振片的偏振方向与所述像素单元D对应的偏振片的偏振方向垂直。
在一些可能的实施例中，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元A的输出信号、所述像素单元B的输出信号、所述像素单元C的输出信号、所述像素单元D的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
在一些可能的实施例中，所述像素值LIOP等于所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值的绝对值；或者
所述第一光信号的输出信号LIOP等于所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值的绝对值。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
其中，LIA-C为所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值，LIB-D为所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
LION＝LIA+LIB+LIC+LID-LIOP
其中，LIA为所述像素单元A的输出信号，LIB为所述像素单元B的输出信号，LIC为所述像素单元C的输出信号，LID为所述像素单元D的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
LIOP＝|LIA-C|+|LIB-D|
其中，LIA-C为所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值，LIB-D为所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值。
在一些可能的实施例中，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIA为所述像素单元A的输出信号，LIB为所述像素单元B的输出信号，LIC为所述像素单元C的输出信号，LID为所述像素单元D的输出信号。
在一些可能的实施例中，所述指纹识别装置设置在所述显示屏下方或所述显示屏内。
在一些可能的实施例中，所述显示屏包括显示像素层，当所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏内时，所述指纹识别装置与所述显示像素层设置在同一层。
在一些可能的实施例中，所述光源为所述显示屏的至少部分显示像素。
在一些可能的实施例中，所述显示屏为微型发光二极管Micro-LED显示屏，或者，所述显示屏为迷你发光二极管Mini-LED显示屏。
在一些可能的实施例中，所述光源为外置光源，所述外置光源设置于所述显示屏下方。
第二方面，提供一种显示屏，所述显示屏不包括偏振片，所述显示屏包括：显示像素层和第一方面及其任一种可能的实现方式中的指纹识别装置，其中，所述显示像素层与所述指纹识别装置设置在同一层。
第三方面，提供一种电子设备，包括：显示屏和第一方面及其任一种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在显示屏下方或显示屏内。
上述技术方案，在显示屏没有偏振片的条件下，指纹识别装置包括线偏振片阵列，且光源发出线偏振光信号，这样经过手指表面返回的第一光信号为线偏振光信号，经过手指内部返回的第二光信号为自然光信号，并且环境光信号也为自然光信号，这样就可以通过偏振差异将经过手指表面返回的第一光信号与(经过手指内部返回的第二光信号+环境光信号)区分开，这样可以避免第二光信号抵消第一光信号的情况，从而有效增强指纹信号量。此外，上述技术方案还可以减小经过手指内部返回的第二光信号和环境光信号对指纹识别的影响，从而进一步提高指纹识别性能。
附图说明
图1和图2是屏下光学指纹识别技术的原理示意性图。
图3是包括偏振片的显示屏的结构示意性图。
图4是本申请实施例的指纹识别装置的示意性图。
图5是本申请实施例的指纹识别装置设置在显示屏内的示意性图。
图6是本申请实施例的包括额外光源的指纹识别装置的示意性图。
图7是本申请实施例的一组线偏振片包括2个线偏振片对应的像素单元阵列的示意性图。
图8是图7对应的确定第一光信号的输出信号和自然光信号的输出信号的流程图。
图9是图7对应的第一光信号的角度示意性图。
图10是本申请实施例的一组线偏振片包括3个线偏振片对应的像素单元阵列的示意性图。
图11是图10对应的确定第一光信号的输出信号和自然光信号的输出信号的流程图。
图12是图10对应的第一光信号的角度示意性图。
图13和图14是图10对应的确定第一光信号的输出信号和自然光信号的输出信号的流程图。
图15是本申请实施例的一组线偏振片包括4个线偏振片对应的像素单元阵列的示意性图。
图16是图15对应的确定第一光信号的输出信号和自然光信号的输出信号的流程图。
图17是图15对应的第一光信号的角度示意性图。
图18和图19是图15对应的确定第一光信号的输出信号和自然光信号的输出信号的流程图。
图20是本申请实施例的电子设备的示意性框图。
图21是本申请实施例的显示屏的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
随着科学技术的不断发展，指纹识别技术应用在越来越多的电子设备中。其中，屏下(Under-display)光学指纹识别技术的应用最为广泛。
下面结合图1和图2简单介绍一下屏下光学指纹识别技术的原理。当手指110按压在显示屏120上的指纹识别区域时，光源可以向指纹识别区域上方的手指110发出光信号。其中，光信号的一部分会向下传播，称为屏幕漏光，光信号的另一部分会向上形成屏幕出射光信号，手指110会反射该屏幕出射光信号形成手指反射光信号，手指反射光信号主要可以分为两部分：如图1所示的手指表面反射光信号(为了便于描述，称为反射光信号)以及如图2所示的手指内部反射光信号(为了便于描述，称为透射光信号)。
继续参考图1，由于指纹脊(ridge)与显示屏120紧密贴合且折射率相近，光路2上的光信号的反射率较低，由于指纹谷(valley)与显示屏120中间有空气，且显示屏120的折射率大于空气的折射率，因此光路1上的光信号的反射率较高。具体而言，假设显示屏120的折射率为1.5，空气折射率为1，手指110的折射率为1.4，则指纹脊a点的反射率
指纹谷b点的反射率
指纹谷c点的反射率
则指纹脊的总反射率为0.12％，指纹谷的总反射率为ηb+ηc＝6.78％。因此，指纹脊的反射光信号较少从而可以形成暗纹，指纹谷的反射光信号较多从而可以形成亮纹。
与图1相反，图2中指纹脊的光信号的透射率较高，而指纹谷处的光信号的透射率较低。同样假设显示屏120的折射率为1.5，空气折射率为1，手指110的折射率为1.4，则图2中指纹脊a点的透射率
指纹谷b点的透射率
指纹谷c点的透射率
则指纹脊的总透射率为99.88％，指纹谷的总透射率为93.33％。因此，指纹脊的透射光信号较多从而可以形成亮纹，指纹谷的反射光信号较少从而可以形成暗纹。
图1的反射光信号或图2的透射光信号经过指纹识别装置130中的光学层后，被光学指纹传感器(也称为光学指纹芯片、传感器、传感器芯片、芯片等)所接收并转换为相应的电信号，即指纹识别信号。基于指纹识别信号便可以获得指纹图像数据，并进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备中实现光学指纹识别功能。
光学层可以包括但不限于透镜、光阑和滤光片等。其中，透镜可以用于汇聚光线，例如，可以将图1所示的从手指110反射回来的反射光信号汇聚到其下方的指纹传感器。光阑可以用于选择光线，滤光片可以用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号。
当然，指纹识别装置130也可以部分或者全部集成至电子设备的显示屏120内部，从而形成屏内(In-display)光学指纹系统。
上文提到的光源可以是显示屏120，即显示屏120为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、微型发光二极管(Micro-LED)显示屏或者迷你发光二极管(Mini-LED)显示屏。或者，光源也可以是额外光源，即光学指纹装置130可以采用内置光源或外置光源来提供用于进行指纹识别的光信号。在这种情况下，显示屏120可以为非自发光显示屏，比如液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)或者其他的被动发光显示屏。
显示屏120可以包括盖板1201、线偏振片(Polarizer，PL)1202、1/4波片(Quarter-Wave Plate)1203、密封基板1204、显示像素层1205、背板1206等结构，如图3所示。具体地，盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其设置于显示屏120的最上方并覆盖电子设备的正面。因此，本申请实施例中，所谓的手指110按压在显示屏120实际上是指手指110按压在显示屏120上方的盖板。显示像素层可以用于发射光信号，密封基板和背板分别用于保护和承载显示像素层，线偏振片和1/4波片可以用于形成圆偏振片，圆偏振片用于抑制显示屏120对环境光的反射。
线偏振片可以将环境光或圆偏振光转换为线偏振光，其允许振动方向平行于其偏振化方向的光信号通过，同时吸收振动方向垂直于该偏振方向的光信号。其中，偏振光指光矢量的振动方向不变或具有某种规则的变化的光波，线偏振光可以指光矢量只沿一个固定的方向振动的光波，圆偏振光指光波的电场振动方向的两个正交分量相位相差90°而振幅相同的偏振光。
线偏振片可以是任何用来产生线偏振光的光学器件。例如线偏振片可以是由具有线偏振功能的材料形成的薄层。例如，线偏振片可以由两片光学玻璃夹着一片有定向作用的微小偏光性质晶体(如云母)组成。在其他可替代实施例中，线偏振片也可以替换为线栅起偏器，其可以由许多平行的金属线组成，放置在一个平面内。例如，在每毫米约2160条的透明光栅上镀涂金属铝膜，形成透明及反射的线栅(即线栅起偏器)。线栅起偏器的作用与偏振片类似，当环境光通过线栅后，和铝线条平行的偏振光被吸收而通过与铝线条垂直的偏振光。例如，线栅起偏器可以由两片光学玻璃之间的夹层涂有聚乙烯膜或聚乙烯氰等的具有栅栏状结构的结晶物，所述结晶物只允许振动方向与栅栏状的结构的缝隙相同的光通过。
需要说明的是，环境光可以包括各种偏振方向的光，即射入显示屏120的光信号包括各个偏振方向上的光信号。
由于后续屏幕显示技术更倾向于自发光路线，非自发光显示屏可能会逐步淘汰，然而OLED显示屏也存在亮度低、寿命短、效率低、响应速度慢、密度低等缺点。Micro-LED显示屏或Mini-LED显示屏等新型显示屏可以解决OLED显示屏存在的上述缺点，或将成为未来显示屏的发展方向。此外，相对于OLED显示屏，Micro-LED显示屏或Mini-LED显示屏没有偏振片以及密封板等叠层，可以实现轻薄化的终端需求。
此外，在指纹识别的过程中，环境光信号会影响指纹识别的性能。比如，随着外部环境的变化，环境光信号的光强也会随之发生变化，从而影响指纹识别的效果。此外，从前述光信号的反射率和透射率的分析中可以看出，指纹谷处的反射光信号较强从而指纹谷处的指纹图像为白线，指纹脊处的反射光信号较弱为从而指纹脊处的指纹图像为黑线。与之相反，指纹谷处的透射光信号较弱从而指纹谷处的指纹图像为黑线，指纹脊处的透射光信号较强从而指纹脊处的指纹图像为白线。因此，反射光信号和透射光信号会相互抵消一部分，即透射光信号会影响反射光信号，从而进一步影响指纹识别性能。
因此，在显示屏没有偏振片的情况下，如何减小环境光信号和透射光信号对指纹识别的影响，以提高指纹识别性能，是一项亟待解决的问题。
鉴于此，本申请实施例提出了一种指纹识别装置，通过偏振差异可以区分出反射光信号与透射光信号+环境光信号，可以有效减小环境光信号和透射光信号对指纹识别的影响，从而可以提高指纹识别性能。
需要说明的是，本申请实施例中的指纹识别装置也可以称为光学指纹识别模组、光学指纹装置、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。
以下，结合图4至图19，详细介绍本申请实施例的指纹识别装置。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。
图4是本申请实施例的指纹识别装置200的示意性结构图。该指纹识别装置200可以应用于包括显示屏的电子设备，该显示屏不包括偏振片。如图4所示，该指纹识别装置200可以包括：
线偏振片阵列210，包括多组线偏振片，多组线偏振片中的每组线偏振片包括至少两个相邻的线偏振片，每组线偏振片中线偏振片的偏振方向彼此不同；
像素单元阵列220，设置于线偏振片阵列210下方，像素单元阵列220包括多组像素单元，多组像素单元中的每组像素单元包括至少两个像素单元且与线偏振片阵列中的一组线偏振片对应，每组像素单元中的每个像素单元用于接收光信号，该光信号可以包括光源发出的线偏振光信号经过显示屏上方的手指表面返回的第一光信号2201、光源发出的线偏振光信号经过显示屏上方的手指内部返回的第二光信号2202以及环境光信号2203，每组像素单元中至少两个像素单元的像素值用于获取指纹图像。
其中，第一光信号2201为线偏振光信号，第二光信号2202和环境光信号2203为自然光信号(为了后文描述方便，将第二光信号和环境光信号统称为自然光信号)。
可选地，线偏振片阵列210中相邻的两个线偏振片的偏振方向可以不同。线偏振片的特性可以参考前述内容描述的线偏振片，其可以为独立的线偏振片结构，也可以为线偏振膜或者其他具有线偏振功能的结构。像素单元可以采用光电二极管(Photo Diode，PD)、金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)等器件。
本申请实施例中，在显示屏没有偏振片的条件下，指纹识别装置包括线偏振片阵列，且光源发出线偏振光信号，这样经过手指表面返回的第一光信号为线偏振光信号，经过手指内部返回的第二光信号为自然光信号，并且环境光信号也为自然光信号，这样就可以通过偏振差异将经过手指表面返回的第一光信号与自然光信号区分开，这样可以避免第二光信号抵消第一光信号的情况，从而可以有效增强指纹信号量。此外，本申请实施例还可以减小自然光信号对指纹识别的影响，从而进一步提高指纹识别性能。
从图4中可以看到，显示屏120从上到下包括盖板1201、表面光学层1207、显示像素层1205、背板1206等结构，没有线偏振片和1/4波片。其中，表面光学层1207可以用于保护显示像素层1205，并且可以用于防眩光，显示像素层1205包括由多个显示像素形成的显示像素阵列，显示像素可以提供光源用于显示画面。
图4中的指纹识别装置200设置在显示屏120的下方，在本申请实施例中，指纹识别装置200也可以设置在显示屏120内。如图5所示，指纹识别装置200设置在显示屏120内，在这种情况下，显示屏120除了可以包括盖板1201、表面光学层1207、显示像素层1205以及背板1206等结构之外，还可以包括感光层1208，感光层1208可以包括指纹识别装置200、光学层和驱动电路等结构。
可选地，感光层1208可以设置在显示像素层1205的上方，该设置方式可以减少其他光信号(如漏光)的干扰。
或者，感光层1208可以如图5所示的那样与显示像素层1205设置在同一层，如此可以一起制作显示屏120的驱动电路和指纹识别装置200的驱动电路，从而降低显示屏120的制造复杂度。为了减少其他光信号对第一光信号的干扰，可以像素单元阵列220或其他结构周围设置挡光层，以阻挡其他光信号的干扰。
当然，感光层1208也可以设置在显示像素层1205的下方。
图4和图5所示的指纹识别装置200的光源为显示屏120的至少部分显示像素，即显示屏120为具有自发光显示像素(显示单元)的显示屏，显示屏120可以发出线偏振光信号。可选地，显示屏120可以为Micro-LED显示屏或Mini-LED显示屏。
在其他实现方式中，如图6所示，光源也可以为外置光源230，外置光源230可以发出线偏振光信号。其中，外置光源230可以为但不限于红外LED灯，该外置光源230可以设置在显示屏120下方，可与指纹识别装置200分离设置。
需要说明的是，本申请实施例对光源发出线偏振光信号的实现方式不作具体限定，任何可以使得光源发出线偏振光信号的实现方式都可以包括在本申请实施例的范围内。
可选地，在本申请实施例中，线偏振光信号的角度可以是预先设置好的。
可选地，在本申请实施例中，线偏振片阵列210可以设置于显示屏120至像素单元阵列220之间的光路中的任意位置。例如，线偏振片阵列210可以设置于显示屏120的下表面。再例如，线偏振片阵列210可以通过固定装置设置在显示屏120与像素单元阵列220之间，该固定装置可以包括但不限于支架、胶层等。再例如，线偏振片阵列210还可以与像素单元阵列220一起集成在光学指纹传感器的芯片中。具体地，可以采用蒸镀工艺在像素单元阵列220上进行镀膜形成线偏振片阵列210，例如，可以通过原子层沉积、溅射镀膜、电子束蒸发镀膜、离子束镀膜等方法在像素单元阵列220上方制备偏振薄膜。或者，也可以采用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺在像素单元阵列220上制备多个金属线栅微偏振器作为偏振单元，该金属线栅微偏振器结构为周期性的金属线栅阵列，其中金属线栅的宽度与间距为几十至几百纳米。
本申请实施例对每组线偏振片包括的线偏振片的数量以及每组像素单元包括的像素单元的数量不作具体限定。例如，如图4所示，线偏振片阵列210包括第一线偏振片组211，像素单元阵列220包括第一像素单元组221，线偏振组211与像素单元组221对应，线偏振组211包括2个线偏振片，该2个线偏振片的偏振方向不同，且像素单元组221包括2个像素单元。当然，每组线偏振片也可以包括3个线偏振片，该3个线偏振片的偏振方向都不同，且每组像素单元也可以包括3个像素单元；或者，每组线偏振片也可以包括4个线偏振片且每组像素单元也可以包括4个像素单元等。
线偏振片阵列210中不同组线偏振片包括的线偏振片的数量可以相同也可以不同。比如，每组线偏振片包括的线偏振片的数量都可以为2。再比如，线偏振片组211包括2个线偏振片，其他线偏振片组包括3个或4个线偏振片。
与线偏振片阵列210类似，像素单元阵列220中不同组像素单元包括的像素单元的数量可以相同也可以不同。
可选地，在本申请实施例中，每组像素单元中至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以用于确定该组像素单元对第一光信号的输出信号，其中，第一光信号的输出信号用于获取指纹图像。进一步地，每组像素单元中的像素单元的输出信号和该组像素单元对第一光信号的输出信号也可以用于确定自然光信号的输出信号。
其中，像素单元的输出信号与像素单元的光照度成线性关系。具体地，像素单元的输出信号与像素单元的光照度成正比关系。
为了更加清楚地描述本申请实施例的方案，下面以每组线偏振片包括2个线偏振片、3个线偏振片或4个线偏振片为例描述本申请实施例，但应理解，本申请并不限于此。
实施例1：每组线偏振片包括2个线偏振片
该2个线偏振片的偏振方向之间可以呈任何角度，可选地，该2个线偏振片的偏振方向可以互相垂直。比如，图7示出了像素单元阵列220的俯视图，从图7可以看出，一组像素单元对应的一组线偏振片中的其中一个线偏振片的偏振方向为0°，另一个线偏振片的偏振方向为90°。
在这种情况下，一组像素单元中的两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以用于确定该组像素单元对第一光信号的输出信号，一组像素单元中的两个像素单元的输出信号以及第一光信号的输出信号可以用于确定该组像素单元对自然光信号的输出信号。
以像素单元组221为例进行说明，像素单元组221包括像素单元U和像素单元V，像素单元U和像素单元V接收的光信号包括第一光信号和自然光信号。如图8所示，可以先获取相邻的像素单元U和像素单元V各自的输出信号LIU和LIV，然后，对像素单元U的输出信号LIU和像素单元V的输出信号LIV做差，则差值或差值的绝对值可以为第一光信号的输出信号LIOP。进一步地，还可以根据像素单元U的输出信号LIU、像素单元V的输出信号LIV和第一光信号的输出信号LIOP，确定自然光信号的输出信号LION。其中，LION＝LIU+LIV-LIOP。
结合图9举例说明，需要说明的是，为了对比不同线偏振片应用下不同数据处理方式的信噪比，本申请实施例将第一光信号的噪声信号和自然光信号的噪声信号也进行了计算。假定第一光信号的角度为α，α∈[0,π]，输出信号为LIP，光量子噪声为NP，自然光信号的输出信号为LIN，光量子噪声为NN。
像素单元U的输出信号LIU和光量子噪声NU分别为：
像素单元V的输出信号LIV和光量子噪声NV分别为：
将像素单元U的像素值和像素单元V的像素值求和，可以得到像素单元组211的输出信号LIU+V和像素单元组211的噪声信号NU+V：
LIU+V＝LIU+LIV＝LIP+LIN
将像素单元U的像素值和像素单元V的像素值做差，即可消除自然光信号，剩余第一光信号。其中，第一光信号的输出信号LIOP和噪声信号NOP分别可以为：
LIOP＝LIU-V＝LIU-LIV＝LIP*cos(2α)
当然，第一光信号的输出信号LIOP也可以为像素单元V的输出信号LIV减去像素单元U的输出信号LIU的值。
由上述公式可以看出，当α＝0或α＝π/2，即第一光信号的偏振方向与像素单元U和像素单元V对应的线偏振片中的其中一个线偏振片的偏振方向平行时，第一光信号的输出信号LIOP最大，(LIOP)max＝LIP。
此时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
LION＝LIU+V-LIOP＝LIN
具体而言，当α＝0时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别为：
LION＝2*LIV＝LIN
当α＝π/2时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别为：
LION＝2*LIV＝LIN
实施例2：每组线偏振片包括3个线偏振片
该3个线偏振片的偏振方向之间可以呈任何角度，可选地，图10示出了像素单元阵列220的俯视图，从图10中可以看出，一组像素单元对应的一组线偏振片可以包括步进为60°的线偏振片。示例性地，一组线偏振片可以包括偏振方向分别为0°、60°和120°的3个线偏振片。
在这种情况下，一组像素单元中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以用于确定该组像素单元对第一光信号的输出信号。此外，一组像素单元中的每个像素单元的输出信号以及该组像素单元对第一光信号的输出信号可以用于确定自然光信号的输出信号。
以像素单元组221为例进行说明，像素单元组221包括像素单元X、像素单元Y和像素单元Z。在一种实现方式中，像素单元组221中任意两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以作为第一光信号的输出信号LIOP。此外，像素单元X的输出信号LIX、像素单元Y的输出信号LIY和像素单元Z的输出信号LIZ以及第一光信号的输出信号LIOP也可以用于确定自然光信号的输出信号LION。
示例性地，如图11所示，可以先获取相邻的像素单元X的输出信号LIX、像素单元Y的输出信号LIY和像素单元Z的输出信号LIZ，然后对像素单元X的输出信号LIX和像素单元Y的输出信号LIY做差，并对差值取绝对值，则差值的绝对值可以为第一光信号的输出信号LIOP。进一步地，还可以根据像素单元X的输出信号LIX、像素单元Y的输出信号LIY和像素单元Z的输出信号LIZ和第一光信号的输出信号LIOP，确定自然光信号的输出信号LION。其中，
结合图12举例说明，假定第一光信号的角度为α，α∈[0,π]，输出信号为LIP，光量子噪声为NP，自然光信号的输出信号为LIN，光量子噪声为NN。
像素单元X的输出信号LIX和光量子噪声NX分别为：
像素单元Y的输出信号LIY和光量子噪声NY分别为：
像素单元Z的输出信号LIZ和光量子噪声NZ分别为：
将像素单元X的像素值、像素单元Y的像素值和像素单元Z的像素值求和再除3/2，可以得到像素单元组211的输出信号LIX+Y+Z和噪声信号NX+Y+Z：
将像素单元X的输出信号LIX和像素单元Y的输出信号LIY之间的差值LIX-Y作为第一光信号的输出信号LIOP，并将像素单元X的光量子噪声NX和像素单元Y的光量子噪声NY之间的差值NX-Y作为第一光信号的噪声信号NOP，即：
可以看出，当α＝5π/12或α＝11π/12时，第一光信号的输出信号LIOP最大，
此时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
当然，像素单元Y的输出信号LIY与像素单元Z的输出信号LIZ之间的差值LIY-Z也可以作为第一光信号的输出信号LIOP，像素单元Y的光量子噪声NY和像素单元Z的光量子噪声NZ之间的差值NY-Z也作为第一光信号的噪声信号NOP；或者，像素单元Z的输出信号LIZ与像素单元X的输出信号LIX之间的差值LIZ-X也可以作为第一光信号的输出信号LIOP，像素单元Z的光量子噪声NZ和像素单元X的光量子噪声NX之间的差值NZ-X也作为第一光信号的噪声信号NOP。
在另一种实现方式中，像素单元组221中三个两两像素单元的输出信号之间的差值可以用于确定第一光信号的输出信号LIOP。
作为一种示例，如图13所示，可以将LIX-Y、LIY-Z和LIZ-X的平方相加后再开方，从而可以得到第一光信号的输出信号LIOP：
并且，可以将NX-Y、NY-Z和NZ-X的平方相加后再开方，得到第一光信号的噪声信号NOP：
此时，继续参考图13，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
作为另一种示例，如图14所示，可以将LIX-Y、LIY-Z和LIZ-X分别取绝对值后再相加，以得到第一光信号的输出信号LIOP：
同时，可以将NX-Y、NY-Z和NZ-X的平方相加后再开方，以得到第一光信号的噪声信号NOP：
可以看出，当α＝π/12或α＝3π/12或α＝5π/12或α＝7π/12或α＝9π/12或α＝11π/12时，第一光信号的输出信号LIOP最大，
在该示例中，继续参考图14，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
实施例3：每组线偏振片包括4个线偏振片
该4个线偏振片的偏振方向之间可以呈任何角度，可选地，图15示出了像素单元阵列220的俯视图，从图15中可以看出，一组像素单元对应的一组线偏振片可以包括步进为45°的线偏振片。示例性地，一组线偏振片可以包括偏振方向分别为0°、45°、90°和135°的4个线偏振片。
在这种情况下，一组像素单元中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以用于确定该组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号。此外，一组像素单元中的每个像素单元的输出信号以及该组像素单元对第一光信号的输出信号可以用于确定自然光信号的输出信号。
以像素单元组221为例进行说明，像素单元组221包括像素单元A、像素单元B、像素单元C和像素单元D。其中，像素单元A对应的线偏振片的偏振方向与像素单元C对应的线偏振片的偏振方向垂直，像素单元B对应的线偏振片的偏振方向与像素单元D对应的线偏振片的偏振方向垂直。例如，像素单元A对应的偏振片的偏振方向为0°，像素单元B对应的偏振片的偏振方向为45°，像素单元C对应的偏振片的偏振方向为90°，像素单元D对应的偏振片的偏振方向为135°。但应理解，像素单元A、像素单元B、像素单元C以及像素单元D各自对应的线偏振片的偏振方向并不限于该举例。
需要说明的是，图15所示的像素单元的设置方式仅是示例，不应构成对本申请实施例的限定。比如，像素单元A和像素单元C也可以相邻设置，像素单元C可以设置在图15所示的像素单元D的位置或像素单元B的位置。
在一种实现方式中，像素单元组221中任意两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值可以作为第一光信号的输出信号LIOP。
示例性地，如图16所示，可以先获取相邻的像素单元A的输出信号LIA、像素单元B的输出信号LIB、像素单元C的输出信号LIC和像素单元D的输出信号LID，然后对像素单元A的输出信号LIA和像素单元B的输出信号LIB做差，并对差值取绝对值，则差值的绝对值可以为第一光信号的输出信号LIOP。进一步地，还可以根据像素单元A的输出信号LIA、像素单元B的输出信号LIB、像素单元C的输出信号LIC、像素单元D的输出信号LID和第一光信号的输出信号LIOP，确定自然光信号的输出信号LION。其中，LION＝LIA+LIB+LIC+LID-LIOP。
当然，也可以对像素单元B的输出信号LIB和像素单元D的输出信号LID做差，并对差值取绝对值，则差值的绝对值可以为LIOP。
由于像素单元A对应的线偏振片的方向与像素单元C对应的线偏振片的偏振方向垂直，像素单元B对应的线偏振片的方向与像素单元D对应的线偏振片的偏振方向垂直，因此将像素单元A的输出信号和像素单元C的输出信号之间的差值的绝对值作为LIOP，或者，将像素单元B的输出信号和像素单元D的输出信号之间的差值的绝对值作为LIOP的计算量最小，使得可以降低指纹识别过程的耗时，从而提高指纹识别的效率。
结合图17举例说明，假定第一光信号的角度为α，α∈[0,π]，输出信号为LIP，光量子噪声为NP，自然光信号的输出信号为LIN，光量子噪声为NN。
像素单元A的输出信号LIA和光量子噪声NA分别为：
像素单元B的输出信号LIB和光量子噪声NB分别为：
像素单元C的输出信号LIC和光量子噪声NC分别为：
像素单元D的输出信号LID和光量子噪声ND分别为：
将像素单元A的像素值和像素单元C的像素值分别做差，可以得到输出信号LIA-C和噪声信号NA-C：
LIA-C＝LIA-LIC＝LIP*cos(2α)
将像素单元B的像素值和像素单元D的像素值分别做差，可以得到输出信号LIB-D和噪声信号NB-D：
LIB-D＝LIB-LID＝LIP*sin(2α)
将像素单元A的像素值、像素单元B的像素值、像素单元C的像素值和像素单元D的像素值求和再除2，可以得到像素单元组211的输出信号LIA+B+C+D和噪声信号NA+B+C+D：
将像素单元A的输出信号LIA和像素单元C的输出信号LIC之间的差值LIA-C作为第一光信号的输出信号LIOP，并将像素单元A的光量子噪声NA和像素单元C的光量子噪声NC之间的差值NA-C作为第一光信号的噪声信号NOP，即：
LIOP＝LIA-C＝LIP*cos(2α)
可以看出，当α＝0或α＝π/2时，第一光信号的输出信号LIOP最大，(LIOP)max＝LIP。
此时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
LION＝LIA+B+C+D-LIOP＝LIN
具体而言，当α＝0时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
LION＝2*LIC＝LIN
当α＝π/2时，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
LION＝2*LIA＝LIN
当然，像素单元B的输出信号LIB与像素单元D的输出信号LID之间的差值LIB-D也可以作为第一光信号的输出信号LIOP，像素单元B的光量子噪声NB和像素单元D的光量子噪声ND之间的差值NB-D也作为第一光信号的噪声信号NOP。
在另一种实现方式中，两对任意两个像素单元的输出信号之间的差值可以用于确定第一光信号的输出信号LIOP。例如，像素单元A的输出信号LIA和像素单元C的输出信号LIC之间的差值LIA-C，以及像素单元B的输出信号LIB与像素单元D的输出信号LID之间的差值LIB-D可以用于确定第一光信号的输出信号LIOP。
作为一种示例，如图18所示，可以将LIA-C和LIB-D的平方和进行开方，以得到第一光信号的输出信号LIOP：
可以将NA-C和NB-D的平方和进行开方，即可得到第一光信号的噪声信号NOP：
此时，继续参考图18，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
LION＝LIA+B+C+D-LIOP＝LIN
作为另一种示例，如图19所示，可以将LIA-C和LIB-D分别取绝对值后再相加，即可得到第一光信号的输出信号LIOP：
并且，可以将NA-C和NB-D的平方和进行开方，以得到第一光信号的噪声信号NOP：
可以看出，当α＝π/8或α＝3π/8或α＝5π/8或α＝7π/8时，第一光信号的输出信号LIOP最大，
在该示例中，继续参考图19，自然光信号的输出信号LION和噪声信号NON分别可以为：
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。
上述内容描述了在每组线偏振片包括2个线偏振片、3个线偏振片以及4个线偏振片的条件下，得到第一光信号的输出信号LIOP、第一光信号的噪声信号NOP、自然光信号的输出信号LION以及自然光信号的噪声信号NON的计算过程。下面将在同等条件下，以12个像素单元为周期对上述内容描述的不同偏振片的应用进行对比。
(1)在指纹识别装置200不包括线偏振片阵列210时，每个像素单元的输出信号为(LIP+LIN)，输出噪声信号为
将12个像素单元的像素值取平均，可以看出，每个像素单元的平均输出信号不变，平均输出噪声为
并且，在指纹识别装置200不包括线偏振片阵列210时，第一光信号和自然光信号无法进行区分。
(2)在指纹识别装置200包括线偏振片阵列210，且每组线偏振片包括2个偏振方向互相垂直的线偏振片时，12个像素单元可以分为6组。
每组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号LIOP＝LIP*cos(2α)，噪声信号
6组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'和平均噪声信号NOP'分别为：
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
6组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'和平均噪声信号NON'分别为：
当然，也可以按照特殊方式处理，即当α＝0或α＝π/2时，每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
6组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
(3)在指纹识别装置200包括线偏振片阵列210，且每组线偏振片包括3个偏振方向互相垂直的线偏振片时，12个像素单元可以分为4组。
a、每组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号
噪声信号
4组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，采用前述内容的计算方法，可以得出第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
4组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
b、每组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号
噪声信号
4组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
4组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
c、每组像素单元对处理后的第一光信号的最大输出信号
最小输出信号(LIOP)min＝1.5*LIP，噪声信号NOP＝
4组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
4组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
(4)在指纹识别装置200包括线偏振片阵列210，且每组线偏振片包括4个偏振方向互相垂直的线偏振片时，12个像素单元可以分为3组。
a、每组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号LIOP＝LIP*cos(2α)，噪声信号
3组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
3组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
也可以按照特殊方式处理，即当α＝0或α＝π/2时，自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
3组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
b、每组像素单元对处理后的第一光信号的输出信号LIOP＝LIP，噪声信号
3组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
3组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
c、每组像素单元对处理后的第一光信号的最大输出信号
最小输出信号(LIOP)min＝LIP，噪声信号
3组相邻的像素单元组的第一光信号的输出信号取平均后，第一光信号的平均输出信号LIOP'＝LIOP，第一光信号的平均噪声信号
每组像素单元对处理后的自然光信号的输出信号LION＝LIN，噪声信号
3组相邻的像素单元组的自然光信号的输出信号取平均后，自然光信号的平均输出信号LION'＝LIN，自然光信号的平均噪声信号
进一步地，表1示出了不同线偏振片应用下第一光信号的参数对比，表2示出了不同线偏振片应用下自然光信号的参数对比。其中，表1和表2中的双方向线偏振片表示一组线偏振片包括2个线偏振片，三方向线偏振片包括一组线偏振片包括3个线偏振片，四方向线偏振片包括一组线偏振片包括4个线偏振片。
表1
其中，表1中偏振方向敏感中的“不敏感”表示第一光信号的输出信号与α无关，比如三方向偏振片方式b的情况下，第一光信号的输出信号
可以看出，第一光信号的输出信号LIOP与α无关。
表1中偏振方向敏感中的“强敏感”表示第一光信号的输出信号与α有关，且信噪比可能会降到0。如两方向偏振片的情况下，第一光信号的输出信号LIOP＝LIP*cos(2α)，可以看出，第一光信号的输出信号LIOP与α有关，且在α＝π/4时，LIOP＝0，信噪比为0。
表1中的偏振方向敏感中的“弱敏感”表示第一光信号的输出信号与α有关，且信噪比不会下降的很厉害，即信噪比不会降到0。
表2
可以看出，在指纹识别装置200中设置线偏振片阵列210可以消除自然光信号对指纹识别性能的影响。
可选地，在本申请实施例中，指纹识别装置200还可以包括处理单元240，该处理单元240可以用于确定上文中的第一光信号的输出信号LIOP、第一光信号的噪声信号NOP、自然光信号的输出信号LION以及自然光信号的噪声信号NON。
其中，处理单元240可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，处理单元240还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
可选地，在本申请实施例中，指纹识别装置200还可以包括：光学组件，设置在显示屏120和像素单元阵列220之间，用于在待识别物体按压显示屏120的指纹识别区域时将光信号引导或会聚到像素单元阵列220。
光学组件可以包括至少一个光阑层和微透镜阵列。至少一个光阑层设置有多个通光小孔，微透镜阵列设置于至少一个光阑层上方，用于在待识别物体按压在显示屏120时，将第一光信号、第二光信号和环境光信号汇聚至至少一个光阑层的多个通光小孔，第一光信号、第二光信号和环境光信号通过至少一个光阑层的多个通光小孔传输至像素单元阵列220。
该至少一个光阑层可以通过半导体工艺生长或者其它工艺形成在像素单元阵列220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像素单元阵列220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。该至少一个光阑层可以阻挡相邻微透镜之间的光学干扰，并使得像素单元所对应的光信号通过所述微透镜汇聚到所述通光小孔内部并经由通光小孔传输到像素单元以进行光学指纹成像。
该微透镜阵列由多个微透镜形成，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在至少一个光阑层上方，并且每一个微透镜可以分别对应于像素单元阵列220的其中一个像素单元。
应理解，光学组件可以设置在显示屏120至像素单元阵列220之间光路中的任意位置，例如：设置在像素单元阵列220与线偏振片阵列210之间。
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图20所示，该电子设备300可以包括显示屏310以及指纹识别装置320。该指纹识别装置320可以为前述实施例中的指纹识别装置，并设置在显示屏310下方或显示屏310内。
应理解，显示屏310可以为非折叠显示屏，也可以为可折叠显示屏，即柔性显示屏。
作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能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。该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。
电子设备300还可以包括电路板，电路板设置在指纹识别装置320的下方。指纹识别装置320可以通过背胶粘接在电路板上，并通过焊盘及金属线焊接与电路板实现电性连接。指纹识别装置320可以通过电路板实现与其他外围电路或者电子设备300的其他元件的电性互连和信号传输。例如，指纹识别装置320可以通过电路板接收电子设备300的处理单元的控制信号，并且还可以通过电路板将来自指纹识别装置320的指纹检测信号输出给终端设备的处理单元或者控制单元等。
本申请实施例还提供了一种显示屏，如图21所示，该显示屏400可以包括显示像素层410和指纹识别装置420，该指纹识别装置420可以为前述实施例中的指纹识别装置。显示像素层410可包括由多个显示像素形成的显示像素阵列。显示屏400可以发出线偏振光，即显示像素可以发出线偏振光，显示屏400的至少部分显示像素可以作为指纹识别装置420的光源，用于进行指纹识别。
其中，指纹识别装置420可以设置在显示像素层410的上方或者下方，或者指纹识别装置420与显示像素层410设置在同一层。
进一步地，显示屏400还可以包括盖板、表面光学层以及背板。盖板、表面光学层以及背板在显示屏400内的具体设置方式可以参考图5，为了内容的简洁，此处不再赘述。
需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。
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(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、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 (34)
1.一种指纹识别装置，其特征在于，应用于包括显示屏的电子设备，所述显示屏不包括偏振片，所述指纹识别装置包括：
线偏振片阵列，包括多组线偏振片，所述多组线偏振片中的每组线偏振片包括至少两个相邻的线偏振片，所述每组线偏振片中线偏振片的偏振方向彼此不同；
像素单元阵列，设置于所述线偏振片阵列下方，所述像素单元阵列包括多组像素单元，所述多组像素单元中的每组像素单元包括至少两个像素单元且与所述线偏振片阵列中的一组线偏振片对应，所述每组像素单元中的每个像素单元用于接收光信号，所述光信号包括光源发出的线偏振光信号经过所述显示屏上方的手指表面返回的第一光信号、所述光源发出的线偏振光信号经过所述显示屏上方的手指内部返回的第二光信号以及环境光信号，所述每组像素单元中至少两个像素单元的像素值用于获取指纹图像。
2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每组线偏振片包括2个线偏振片。
3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述2个线偏振片的偏振方向互相垂直，且所述第一光信号的偏振方向与所述2个线偏振片中的一个线偏振片的偏振方向平行。
4.根据权利要求2或3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元U和像素单元V，其中，所述像素单元U的输出信号和所述像素单元V的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP等于所述像素单元U的输出信号和所述像素单元V的输出信号之间的差值的绝对值。
6.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元U的输出信号、所述像素单元V的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
7.根据权利要求6所述指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
LION＝LIU+LIV-LIOP
其中，LIU为所述像素单元U的输出信号，LIV为所述像素单元V的输出信号。
8.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每组线偏振片包括3个线偏振片。
9.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每组线偏振片包括3个步进为60°的线偏振片。
10.根据权利要求8或9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元X、像素单元Y和像素单元Z，其中，所述像素单元X、像素单元Y和像素单元Z中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元X的输出信号、所述像素单元Y的输出信号、所述像素单元Z的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
12.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP等于任意两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值。
13.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
14.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
其中，LIX-Y为所述像素单元X的输出信号和所述像素单元Y的输出信号之间的差值，LIY-Z为所述像素单元Y的输出信号和所述像素单元Z的输出信号之间的差值，LIZ-X为所述像素单元Z的输出信号和所述像素单元X的输出信号之间的差值。
15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
16.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
LIOP＝|LIX-Y|+|LIY-Z|+|LIZ-X|
其中，LIX-Y为所述像素单元X的输出信号和所述像素单元Y的输出信号之间的差值，LIY-Z为所述像素单元Y的输出信号和所述像素单元Z的输出信号之间的差值，LIZ-X为所述像素单元Z的输出信号和所述像素单元X的输出信号之间的差值。
17.根据权利要求16所述的指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIX为所述像素单元X的输出信号，LIY为所述像素单元Y的输出信号，LIZ为所述像素单元Z的输出信号。
18.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每组线偏振片包括4个线偏振片。
19.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述每组线偏振片包括4个步进为45°的线偏振片。
20.根据权利要求18或19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述至少一组像素单元包括第一像素单元组，所述第一像素单元组包括像素单元A、像素单元B、像素单元C和像素单元D，其中，所述像素单元A、像素单元B、像素单元C和像素单元D中的至少两个像素单元的输出信号之间的差值的绝对值用于确定所述第一像素单元组对所述第一光信号的输出信号LIOP，所述第一光信号的输出信号LIOP用于获取所述指纹图像。
21.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述像素单元A对应的偏振片的偏振方向与所述像素单元C对应的偏振片的偏振方向垂直，所述像素单元B对应的偏振片的偏振方向与所述像素单元D对应的偏振片的偏振方向垂直。
22.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二光信号和所述环境光信号为自然光信号，所述像素单元A的输出信号、所述像素单元B的输出信号、所述像素单元C的输出信号、所述像素单元D的输出信号以及所述第一光信号的输出信号LIOP用于确定所述第一像素单元组对所述自然光信号的输出信号LION。
23.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP等于所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值的绝对值；或者
所述第一光信号的输出信号LIOP等于所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值的绝对值。
24.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
其中，LIA-C为所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值，LIB-D为所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值。
25.根据权利要求23或24所述的指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
LION＝LIA+LIB+LIC+LID-LIOP
其中，LIA为所述像素单元A的输出信号，LIB为所述像素单元B的输出信号，LIC为所述像素单元C的输出信号，LID为所述像素单元D的输出信号。
26.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光信号的输出信号LIOP满足：
LIOP＝|LIA-C|+|LIB-D|
其中，LIA-C为所述像素单元A的输出信号和所述像素单元C的输出信号之间的差值，LIB-D为所述像素单元B的输出信号和所述像素单元D的输出信号之间的差值。
27.根据权利要求26所述的指纹识别装置，其特征在于，所述自然光信号的输出信号LION满足：
其中，LIA为所述像素单元A的输出信号，LIB为所述像素单元B的输出信号，LIC为所述像素单元C的输出信号，LID为所述像素单元D的输出信号。
28.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏下方或所述显示屏内。
29.根据权利要求28所述的指纹识别装置，所述显示屏包括显示像素层，当所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏内时，所述指纹识别装置与所述显示像素层设置在同一层。
30.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源为所述显示屏的至少部分显示像素。
31.根据权利要求30所述的指纹识别装置，其特征在于，所述显示屏为微型发光二极管Micro-LED显示屏，或者，所述显示屏为迷你发光二极管Mini-LED显示屏。
32.根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源为外置光源，所述外置光源设置于所述显示屏下方。
33.一种显示屏，其特征在于，所述显示屏不包括偏振片，所述显示屏包括：
显示像素层；
如权利要求1至32所述的指纹识别装置；
其中，所述显示像素层与所述指纹识别装置设置在同一层。
34.一种电子设备，其特征在于，包括：
显示屏，所述显示屏不包括偏振片；
以及如权利要求1至32中任一项所述的指纹识别装置，所述指纹识别装置设置在所述显示屏下方或所述显示屏内。
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