CN112580415A - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种指纹识别装置和电子设备，指纹识别装置包括指纹识别模组，指纹识别模组包括指纹传感器和超表面光学元件；超表面光学元件位于指纹传感器的进光侧，用于将指纹检测光引导至指纹传感器，指纹传感器用于根据指纹检测光以获取手指的指纹图像。本申请通过超表面光学元件在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸和电子设备的轻薄化。

Description

指纹识别装置和电子设备

技术领域

本申请涉及生物识别技术领域，特别涉及一种指纹识别装置和电子设备。

背景技术

随着电子设备的日益普及，生物识别技术在日常生活中的普及程度显著提高，指纹特征由于其特殊性，在识别及信息安全方面都有重要的意义。

人们对光学指纹识别的要求也显著提升，其中，光学指纹识别效果和其外观表现是电子设备的两个重点考察方面。光学指纹识别装置的堆叠尺寸太大会影响电子设备的外观体验。目前，现有的指纹识别装置包括：设置在显示屏下方的镜头和用于固定镜头的镜筒，该镜头用于接收来自显示屏上方的经由人体手指反射形成的光信号，以用来检测手指的生物特征信息。虽然光学指纹识别装置在现有高端电子设备中还未普及，但是由于光学指纹识别装置具有操作简单、对安装有光学指纹识别装置的电子设备的外观影响较小，且能够满足用户对各种电子设备控制的需求，使得未来高档智能终端使用光学指纹识别装置的趋势越来越明显。

然而，现有的上述指纹识别装置的堆叠结构的尺寸较大(即高度偏大)，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，使得堆叠结构对组装工艺、空间要求高，容易影响整机的架构设计。

发明内容

本申请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的堆叠结构的尺寸，有助于电子设备的轻薄化。

本申请实施例第一方面提供一种指纹识别装置，其包括指纹识别模组，指纹识别模组包括指纹传感器和超表面光学元件；超表面光学元件位于指纹传感器的进光侧，用于将透过显示屏的指纹检测光引导至指纹传感器；指纹传感器用于根据指纹检测光以获取手指的指纹图像；其中，指纹检测光为经手指反射而形成的携带有指纹信息的探测光。

本申请通过将超表面光学元件设在指纹传感器的进光侧，并通过超表面光学元件将指纹检测光引导至指纹传感器，以使指纹传感器获取手指的指纹图像。这样一方面，由于超表面光学元件超薄和小型化的特点，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，能够降低堆叠结构对组装工艺、空间的要求，有助于电子设备的轻薄化。另一方面，相对现有技术中的指纹识别装置，本申请通过超表面光学元件能够通过提高指纹检测光的透过率，以提高指纹检测光的光线利用率，使得指纹传感器获得的指纹信息更加稳定，能够增强指纹识别效果和处理后的指纹图像的质量，进而提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件包括基底和微结构阵列，微结构阵列位于基底上，用于将指纹检测光汇聚至指纹传感器。这样通过微结构阵列能够对指纹检测光起到导作用，将透过微结构阵列的指纹检测光引导或者汇聚至指纹传感器上，以使指纹传感器获取指纹图像，实现指纹识别。

在一种可能的实现方式中，微结构阵列包括多个具有预设形状的微结构单元，每个微结构单元包括多个微结构，多个微结构排列形成预设形状的微结构单元。

这样通过微结构单元使得微结构在基底上呈规律性排布，在实现将指纹检测光汇聚至指纹传感器上的同时，可以通过改变微结构在基底上的排列方式，改变微结构单元的形状以及相邻两个微结构单元中心之间的距离，来满足不同的光路设计要求。

在一种可能的实现方式中，预设形状为四边形或者六边形。这样一方面能够使得微结构阵列中的微结构单元在基底上呈规律性排布，使得指纹检测光能够按照预设的光路设计传输至指纹传感器，在实现微结构阵列对指纹检测光的引导的同时，提高指纹识别效果；另一方面能够使得微结构单元和微结构阵列的结构更加多样化。

在一种可能的实现方式中，微结构的折射率大于基底的折射率。这样微结构和基底对于指纹检测光具有不同的折射率，可以对指纹检测光传播到指纹传感器上的光路进行修正，以达到需要的效果。

在一种可能的实现方式中，微结构为纳米级微柱。这样能够使得超表面光学元件具有超薄和小型化的特点，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，从而有助于实现电子设备的轻薄化。

在一种可能的实现方式中，微柱为旋转对称结构。这样一方面能够便于微柱的加工，以降低超表面光学元件和指纹识别装置的制造难度和制造成本，另一方面能够使得经微柱汇聚后的指纹检测光更有规律性。

在一种可能的实现方式中，微柱为圆柱体、四方体或者六方体。这样在实现对指纹检测光引导的同时，能够使得微柱和微结构阵列的结构更加多样化。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件的结构周期小于等于指纹检测光的1/2波长，结构周期为相邻两个微结构单元的中心之间的距离。这样能够使得微结构密集的排列在基底上，可以提高透过微结构的指纹检测光的光线强度，进而指纹检测光具有较高的光线利用率，从而有助于指纹识别效果的提高。

在一种可能的实现方式中，微结构的高度大于指纹检测光的1/2波长。这样能够延长指纹检测光在微结构内的传输路径或者提高指纹检测光透过微结构的概率，从而使得超表面光学元件对于指纹检测光具有更好的汇聚效果，以进一步提高指纹识别效果，进而提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件的结构周期为100nm-500nm，微结构的高度为300nm-500nm。这样在实现对指纹检测光具有更好的汇聚效果的同时，能够使得超面积光学元件具有超薄和小型化的特点。

在一种可能的实现方式中，指纹识别装置位于电子设备的显示屏朝向电子设备内部的一侧，超表面光学元件位于指纹传感器和显示屏之间，显示屏上具有指纹识别区域，指纹识别区域的至少部分位于显示屏的显示区域。

这样在实现指纹识别的基础上，由于超表面光学元件设在指纹传感器和显示屏之间，而非耦合在显示屏上，能够便于后期对于指纹识别装置的维护或者显示屏的返修，降低电子设备后期维护的成本。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件朝向指纹传感器的一面与指纹传感器之间的距离为0.005mm-0.3mm，超表面光学元件朝向显示屏的一面与指纹识别区域上的外表面之间的距离为0.5mm-2mm。

这样一方面可以满足光路的设计和指纹传感器的成像要求，另一方面在不改变电子设备的整机厚度的基础上，由于采用超表面光学元件使得指纹识别装置具有轻薄和小型化的特点，可以使得超表面光学元件与显示屏之间有较大的距离，有助于降低指纹识别装置的组装工艺。

在一种可能的实现方式中，基底朝向显示屏的一面设有微结构阵列，或者

基底朝向指纹传感器的一面设有微结构阵列，或者

基底朝向显示屏的一面和基底朝向指纹传感器的一面均设有微结构阵列。

这样在实现屏下指纹识别的基础上，一方面使得超表面光学元件和指纹识别装置具有多样化，另一方面，使得指纹识别装置可以适用于不同的应用场景，以提高指纹识别装置的适用性。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件为单面超表面透镜或者双面超表面透镜。这样可以使超表面光学元件的设计更加多样化，能够使指纹识别装置的适用性更广。

在一种可能的实现方式中，超表面光学元件通过粘结层粘结在指纹传感器上，其中，粘结层的厚度为0.005mm-0.3mm。这样一方面能够通过粘结层将超表面光学元件固定在指纹传感器上，另一方面能够通过调整粘结层的厚度来满足成像时对于像距的要求。

在一种可能的实现方式中，指纹识别模组的厚度小于等于1mm，其中，超表面光学元件的厚度小于等于200μm。这样一方面有助于降低指纹识别装置的组装工艺，另一方面有助于电子设备的轻薄化。

在一种可能的实现方式中，当显示屏为OLED显示屏时，指纹检测光为OLED显示屏发出的单色光经指纹识别区域上的手指形成的并用于指纹识别的光。这样能够避免可见光中的其他单色光对指纹识别效果造成干扰，以提高指纹识别的效果。

在一种可能的实现方式中，当显示屏为液晶显示屏时，指纹识别装置还包括检测光源，检测光源位于指纹传感器的侧方，与此同时，超表面光学元件位于检测光源的发光区域之外，以使检测光源发射的探测光照射到指纹识别区域。

这样一方面能够避免超表面光学元件对检测光源的发光区域进行遮挡，增强照射到指纹识别区域上方的手指的光线强度，以提高光线利用率和指纹识别效果；另一方面，能够使得检测光源和指纹识别装置的设置方式多样化。

在一种可能的实现方式中，探测光与用于画面显示的显示光的波长不同。这样能够避免检测光源发出的探测光对液晶显示屏的显示效果造成干扰。

在一种可能的实现方式中，检测光源为红外光源，显示光为可见光。这样用户通过液晶显示屏无法看到或察觉用于指纹识别的探测光，能够避免检测光源发出的探测光对图像的显示效果产生影响。

在一种可能的实现方式中，指纹识别模组还包括用于对指纹检测光进行过滤的滤光元件，

滤光元件位于显示屏的保护盖板的内部或表面上，或者

滤光元件位于超表面光学元件的内部或表面上，或者

滤光元件位于指纹传感器的表面上。

这样可以通过滤光元件滤除指纹检测光的波段之外的其他红外光或者干扰光，从而提高指纹识别的效果的同时，能够使得滤光元件的设置方式更加多样化。

在一种可能的实现方式中，滤光元件为通过涂覆或者镀膜形成的滤光膜层。这样可以使得滤光元件与保护盖板、超表面光学元件或者指纹传感器的贴合程度更高。

本申请实施例第二方面提供一种电子设备，其包括：显示屏，以及如上任意一项中的指纹识别装置，其中，指纹识别装置位于显示屏的朝向电子设备内部的一侧。

这样通过指纹识别装置中的超表面光学元件，将指纹检测光引导至指纹传感器，以使指纹传感器获取手指的指纹图像，一方面，能够减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，能够降低堆叠结构对组装工艺、空间的要求，有助于电子设备的轻薄化；另一方面，能够提高指纹检测光的光线利用率，使得指纹传感器获得的指纹信息更加稳定，能够增强指纹识别效果和处理后的指纹图像的质量，进而提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2是图1中的电子设备为手机时的拆分结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种安装有指纹识别装置的电子设备的原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种微结构阵列的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种微结构阵列的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种超表面光学元件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种超表面光学元件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种超表面光学元件的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种超表面光学元件的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种安装有指纹识别装置的电子设备的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的电子设备的显示屏中透明保护盖板和显示模组的拆分结构示意图；

图12为本申请实施例提供的第一种滤光元件的设置方式的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的第二种滤光元件的设置方式的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的第三种滤光元件的设置方式的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的第四种滤光元件的设置方式的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的电子设备的透明保护盖板、液晶面板和背光元件的拆分结构示意图；

图17为本申请实施例提供的又一种安装有指纹识别装置的电子设备的原理示意图。

附图标记说明：

100-手机；10-显示屏；10a-OLED显示屏；10b-液晶显示屏；11-保护盖板；12-显示模组；121-液晶面板；122-背光元件；13-显示区域；14-非显示区域；15-指纹识别区域；20-指纹识别模组；21-超表面光学元件；211-基底；212-微结构单元；2121-微结构；22-指纹传感器；23-检测光源；24-粘结层；25-滤光元件；26-第二电路板；30-中框；31-金属中板；32-边框；40-第一电路板；50-电池；60-后盖；200-手指。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

目前，电子设备中，由于光学指纹识别装置可以在电子设备(如手机)的任意位置安装而广受青睐，能够使得电子设备达到较高的屏占比，有助于电子设备的全面屏的实现。在使用电子设备进行指纹图像采集时，手指表面反射的光线被指纹传感器接收，以获取指纹信息。由于反射光线受周围环境影响较大，当周围环境发生变化时，采集到的指纹信息质量差距较大，会影响指纹传感器获得的指纹信息的稳定性，进而影响识别效果。除此之外，光学指纹识别装置的堆叠尺寸(即结构尺寸)太大，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，容易使得整机的厚度较大，影响电子设备的外观体验和用户的使用体验。因此，随着人们对光学指纹识别的要求也显著提升。

光学指纹识别效果和其外观是电子设备的两个重点考察方面。目前现有技术中的，屏下生物特征识别装置一般包括：设置在电子设备的显示屏下方的镜头和用于固定镜头的镜筒，该镜头用于接收来自显示屏上方的经由人体手指反射形成的光信号，并通过该光信号用来检测手指的生物特征信息，以获取人体的指纹信息；其中镜筒通过支架进行固定。

然而，该方案是利用传统的摄像头(比如3P镜头)成像方法，一方面，使得指纹识别装置的堆叠尺寸较大(即高度偏大)，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求(比如该案中光学指纹识别装置的上表面距离显示屏下表面1.3mm)的基础上，容易影响整机的架构设计(比如使得整机的厚度较大)，从而影响用户的使用体验；另一方面，不可避免的会受镜头四角与镜头中心相对照度(relative illumination，简称：RI)值差异，造成经处理后四周的信号量不足，从而无法用于指纹识别。

需要说明的是，现有技术中，根据镜头的构造，镜头一般可以采用1P、2P、3P、3P....1G、2G、3G...或者1P2G等混合表示，其中，P表示塑料镜片，G表示玻璃镜片，P或者G前面的数字是镜头中镜片的数量，比如2P可以理解为镜头是由两片塑料镜片构成。

现有技术中，对于照度的定义为物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度。相对照度则是中心照度与外围照度的比值，相对照度过高表现为图像中心较亮，而四周较暗。因此，现有技术中的镜头不可避免的会受镜头四角与镜头中心RI值差异，使得镜头四周较暗(即镜头四周用于指纹识别的光强较弱)，进而造成经处理后四周的信号量不足，无法用于指纹识别。

为此，本申请实施例提供一种指纹识别装置和电子设备，有助于减小指纹识别装置的堆叠尺寸，提高指纹识别效果，以提升用户在复杂环境(比如手指潮湿的状态等)下的指纹识别体验。

其中，本实施例中，电子设备可以包括但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，简称：UMPC)、手持计算机、对讲机、上网本、POS机、个人数字助理(personal digital assistant，简称：PDA)、可穿戴设备、虚拟现实设备等具有指纹识别功能的移动或固定终端。

下面本申请实施例中以手机为例，对本申请中安装有指纹识别装置的电子设备作进一步说明。

本申请实施例中，以手机100为上述电子设备为例进行说明，图1和图2分别示出了手机100的整体和拆分结构，参见图1所示，本申请实施例提供的手机100的显示屏10可以为水滴屏、刘海屏或挖孔屏，下述描述以刘海屏为例进行说明。参见图2所示，手机100可以包括：显示屏10和后盖60，显示屏10与后盖60之间可以设置中框30、第一电路板40和电池50。其中，第一电路板40和电池50可以设置在中框30上，例如，第一电路板40与电池50可以设置在中框30朝向后盖60的一面上，或者第一电路板40与电池50可以设置在中框30朝向显示屏10的一面上。

电池50可以通过电源管理模块与充电管理模块和第一电路板40相连，电源管理模块接收电池50和/或充电管理模块的输入，并为处理器、内部存储器、外部存储器、显示屏10、摄像头以及通信模块等供电。电源管理模块还可以用于监测电池50容量，电池50循环次数，电池50健康状态(漏电，阻抗)等中的一个或者多个参数。在其他一些实施例中，电源管理模块也可以设置于第一电路板40的处理器中。在另一些实施例中，电源管理模块和充电管理模块也可以设置于同一个器件中。

显示屏10可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及电子设备的各种菜单，还可以接受用户输入。显示屏10可以为有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，简称：OLED)显示屏，也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，简称：LCD)。需要说明的是，显示屏10可以平面屏，也可以为曲面屏。本实施例中以显示屏10为平面屏为例，对电子设备比如手机100进行说明。参考图1所示，当显示屏10为平面屏时，显示屏10上设有显示区域13和非显示区域14，其中，显示区域13为显示屏10或者手机100上用于显示画面的区域。相应的，非显示区域14为显示屏10或者手机100上的非画面显示区域，其中，非显示区域14位于显示区域13的外围。

后盖60可以为金属后盖，也可以为玻璃后盖，还可以为塑料后盖，或者，还可以为陶瓷后盖，本申请实施例中，对后盖60材质不作限定。

中框30可以包括金属中板31和边框32。边框32围绕金属中板31的外周设置一周。一般常说，边框32可以包括顶边框、底边框、左侧边框和右侧边框，顶边框、底边框、左侧边框和右侧边框围成方环结构的边框32。其中，金属中板31可以为铝板，也可以为铝合金，还可以为镁合金。边框32可以为金属边框，也可以为陶瓷边框。其中，金属中框30和边框32之间可以卡接、焊接、粘合或一体成型，或者金属中框30与边框32之间通过注塑固定相连。

需要说明的是，在一些示例中，手机100的后盖60可以与边框32相连形成一体成型(Unibody)后盖，例如手机100可以包括：显示屏10、金属中板31和电池盖，电池盖可以为边框32和后盖60一体成型(Unibody)形成的后盖。这样第一电路板40和电池50位于金属中板31和电池盖围成的空间中。

可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对手机100的具体限定。在本申请另一些实施例中，手机100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

为了实现指纹识别功能，如图2所示，手机100还包括位于显示屏10之下的指纹识别装置，电子设备的显示屏10上可以设置与指纹识别装置对应的指纹识别区域15，这样手指可以放置在指纹识别区域15上并与指纹识别区域15相接触进行指纹识别。需要说明的是，在一些其他示例中，指纹识别区域15的设置位置包括但不限于如图2所示的显示屏10上，例如指纹识别区域15还可以设置在边框32或者后盖60上。

下面对本申请中的指纹识别装置作进一步阐述。

图3为本申请实施例提供的一种安装有指纹识别装置的电子设备的原理示意图。

参考图3所示，指纹识别装置应用于具有显示屏10的电子设备，指纹识别装置可以包括位于显示屏10之下的指纹识别模组20。显示屏10上具有指纹识别区域15，指纹识别区域15的至少部分位于显示屏10的显示区域13(参见图1中所示)。例如，指纹识别区域15可以位于显示区域13上，或者指纹识别区域15的部分区域位于显示区域13上，部分区域位于非显示区域14上，以增大显示屏10上显示区域13的面积，有助于电子设备(比如手机100等)全面屏的实现，从而获得较好的用户体验度。其中，指纹识别模组20可以包括指纹传感器22和超表面光学元件21；超表面光学元件21位于指纹传感器22的进光侧。当指纹识别装置应用于电子设备比如手机100时，指纹识别装置可以位于电子设备的显示屏的朝向电子设备内部的一侧，此时超表面光学元件21可以位于指纹传感器22和显示屏10之间。这样超表面光学元件21能够用于将透过显示屏10的指纹检测光引导至指纹传感器22，指纹传感器22用于根据指纹检测光以获取手指200的指纹图像。当手指200放置在指纹识别区域15上进行指纹识别时，指纹检测光为经手指200反射而形成的携带有指纹信息的探测光。

其中，进光侧可以理解为指纹传感器22上指纹检测光进入的一侧。在实际应用中，指纹传感器22的进光侧可以理解为指纹传感器22朝向显示屏10的一侧。需要说明的是，本实施例中，指纹识别区域15可以具体为供用户进行手指200接触以实现指纹输入操作的区域。

其中，本实施例中，超表面光学元件21可以为基于超表面的光学元件，其中，超表面是由具有特殊电磁属性的人工原子按照一定的排列方式组成的二维平面结构，可实现对入射光的振幅、相位、偏振等灵活的调控，具有强大的光场操控能力。由于超表面光学元件21为基于超表面的光学元件，使得超表面光学元件21相对于传统透镜，在实现将透过显示屏10的指纹检测光汇聚引导至指纹传感器22的基础上，具有超薄和小型化的特点。具体的，参考图3所示，本申请通过将超表面光学元件21设在指纹传感器22和显示屏10之间，而非耦合在显示屏10上，这样便于后期对于指纹识别装置的维护或者显示屏10的返修，进而降低手机100的后期维护的成本。

需要说明的是，本申请实施例中的指纹识别装置通过超表面光学元件21直接将经指纹识别区域15上的手指200形成并透过显示屏10的指纹检测光引导至指纹传感器22，以使指纹传感器22获取手指200的指纹图像，从而进行指纹识别。因此，本申请的指纹识别装置能够提高指纹检测光的透过率，使得引导至指纹传感器22上的用于指纹识别的指纹检测光的光线强度更大，以提高指纹检测光的光线利用率，增强指纹识别效果，进而提升用户在复杂环境(比如手指200潮湿的状态)下的指纹识别体验。

其中，本实施例中，指纹传感器22与指纹识别区域15(即指纹采集区域)的物像比(即物体与该物体的像之间的比例)为大于1:1且小于等于2:1。也就是说，本实施例的指纹识别装置中手指200与该手指200在指纹传感器22上形成的像的比例为大于1:1且小于等于2:1，使得指纹传感器22的传感面积相对现有技术中物像比为1:1时的传感器面积较小，从而能更进一步的降低指纹识别模组20和电子设备的成本。

与传统透镜相比，超表面光学元件21具有超薄和小型化的特点，有助于实现搭载有超表面光学元件21的指纹识别模组20的轻薄化。相较于现有技术，超表面光学元件21有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸。也就是说，超表面光学元件21能够减小指纹识别装置的高度，能够便于指纹识别装置在手机100中的组装，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，能够降低指纹识别装置的堆叠结构对组装工艺、空间的要求。

其中，本实施例中的，指纹传感器22也可以称为光学传感器、图像传感器、光学指纹传感器、光学感应器或指纹检测感应器等，其可以具体包括光学成像芯片，或者具有一定光学叠层的光学成像芯片，其具有用于接收指纹检测光并对指纹检测光进行光电转换的多个光学感应单元的光学感应阵列。在本实施例中，指纹传感器22可以参考现有技术中的光学指纹传感器22的结构，在本实施例中，不再对其做进一步阐述。

具体的，本实施例中，指纹识别模组20可以为一种模组化结构，例如，指纹识别模组20可以为封装形成的整体结构。需要说明的是，本实施例中指纹识别模组20主要针对窄波段的光源进行设计，其中，窄波段的光源可以为包括可见光和红外光的波长范围的光源，比如波长为525nm的绿光或者波长为940nm的红外光。

作为一种可能的实施方式，本实施例中，指纹识别模组20可以设在手机100的中框30或者电子设备内部的其他位置上。示例性的，当指纹识别模组20设在手机100的中框30上时，指纹识别模组20可以嵌设在中框30上，即指纹识别模组20可以位于中框30的内部。或者，指纹识别模组20可以固定在中框30上背离显示屏10的一面，即指纹识别模组20固定在中框30朝向后盖60的一侧。亦或者，指纹识别模组20也可以固定在中框30靠近显示屏10的一面，即指纹识别模组20固定在中框30朝向显示屏10的一侧。在本实施例中，对于指纹识别模组20的固定方式并不做进一步限定。

本申请将超表面光学元件21设在指纹传感器22和显示屏10之间，并通过超表面光学元件21将透过显示屏10的指纹检测光引导至指纹传感器22，以获取手指200的指纹图像，一方面，由于超表面光学元件21具有超薄和小型化的特点，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，能够降低堆叠结构对组装工艺、空间的要求，有助于电子设备的轻薄化；另一方面，能够提高指纹检测光的透过率，使得引导至指纹传感器22上的用于指纹识别的指纹检测光的光线强度更大，以提高指纹检测光的光线利用率，使得指纹传感器22获得的指纹信息更加稳定，使得指纹传感器22图像处理有足够的信息可以利用，能够增强指纹识别效果和处理后的指纹图像的质量，进而提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。除此之外，由于超表面光学元件21设在指纹传感器22和显示屏10之间，而非耦合在显示屏10上，能够便于后期对于指纹识别装置的维护或者显示屏10的返修，降低手机100的后期维护的成本。

参考图3所示，本实施例中，超表面光学元件21可以包括基底211和位于基底211上的微结构阵列(在图中未标示)，微结构阵列用于将指纹检测光汇聚至指纹传感器22。也就是说，通过微结构阵列对指纹检测光起到导作用，将透过微结构阵列的指纹检测光引导或者汇聚至指纹传感器22上，以使指纹传感器22获取指纹图像。

需要说明的是，由于本申请通过超表面光学元件21，可以避免现有技术中采用镜头进行获取指纹信息而造成的经处理后四周的信号量不足，无法进行指纹识别的情况，因此，本申请通过超表面光学元件21的设计，在提高指纹检测光的光线利用率的基础上，能够使得指纹传感器22获得的指纹信息更加稳定，使得指纹传感器22的图像处理有足够的信息可利用，进而提高了处理后的指纹图像质量。

其中，基底211可以采用玻璃、塑料、石英或者其他能够使指纹检测光透过的光学透明材料，以尽可能的减小指纹检测光在基底211内的传输过程中造成的损耗，即本实施例中基底211所采用的材料包括但不仅限于玻璃或者塑料。示例性的，本实施例中基底211的厚度可以为100μm，考虑到公差的可能性，基底211的厚度可以基底211的厚底除了在100μm以外，还可以在100μm左右进行一定范围内(比如正负5％)的调整，具体的调整范围取决于指纹识别模组20和电子设备的厚度要求、以及指纹识别装置的光路设计。或者，本实施例中，基底211的厚度可以在光路设计允许的范围内出现一定的偏差，在本实施例中，对于上述范围和偏差并不做进一步限定。

在一种可能的实现方式中，参考图3所示，超表面光学元件21朝向指纹传感器22的一面与指纹传感器22之间的距离为0.005mm-0.3mm。也就是说，超表面光学元件21与指纹传感器22上的像距v为0.005mm-0.3mm。例如，超表面光学元件21朝向指纹传感器22的一面与指纹传感器22之间的距离为0.2mm。超表面光学元件21朝向显示屏10的一面与指纹识别区域15的外表面(如图3中所示指纹识别区域朝向手指200的一面)之间的距离为0.5mm-2mm。或者，当手指200放置在指纹识别区域15上进行指纹识别时，超表面光学元件21朝向显示屏10的一面与指纹识别区域15的外表面之间的距离也可以理解为超表面光学元件21朝向显示屏10的一面与手指200朝向显示屏10一面之间的距离为0.5mm-2mm。也就是说，超表面光学元件21与指纹传感器22上的物距u为0.5mm-2mm。例如，超表面光学元件21朝向显示屏10的一面与指纹识别区域15上的手指200之间的距离可以为1.5mm。本实施例中，通过超表面光学元件21与手指200以及指纹传感器22的距离分别为0.5mm-2mm和0.005mm-0.3mm，这样一方面满足光路的设计和指纹传感器22的成像要求，另一方面，在不改变电子设备如手机100的整机厚度的基础上，由于采用超表面光学元件21使得指纹识别装置具有轻薄和小型化的特点，使得超表面光学元件21与显示屏10之间有较大的距离，有助于降低指纹识别装置的组装工艺。

图4为本申请实施例提供的一种微结构阵列的结构示意图，图5为本申请实施例提供的另一种微结构阵列的结构示意图。

参考图4和图5所示，本实施例中，微结构阵列可以包括多个微结构单元212。相邻两个微结构单元212中心之间的距离为超表面光学元件21的一个结构周期L。每个微结构单元212包括多个微结构2121，多个微结构2121排列形成预设形状的微结构单元212。通过微结构单元212使得微结构2121在基底211上呈规律性排布，在实现将透过显示屏10的指纹检测光汇聚至指纹传感器22上的同时，通过改变微结构2121在基底211上的排列方式，改变微结构单元212的形状以及相邻两个微结构单元212中心之间的距离来满足不同的光路设计要求。

示例性的，参考图4所示，本实施例中，微结构单元212的预设形状可以为四边形。或者，如图5所示，微结构单元212的预设形状也可以为六边形，或者微结构单元212的预设形状可以为其他对称形状，即本实施例中，微结构单元212的预设形状包括但不限于为四边形或者六边形。

本实施例中，通过将微结构单元212的预设形状设计为四边形或者六边形，这样一方面能够使得微结构阵列中的微结构单元212在基底211上呈规律性排布，使得指纹检测光能够按照预设的光路设计传输至指纹传感器22，从而提高用于指纹识别的光线强度，提高指纹识别效果。另一方面，通过将微结构单元212的预设形状设计为四边形或者六边形，还能够使得微结构单元和微结构阵列的结构更加多样化。在实际应用中，可以通过改变微结构阵列中微结构单元212的预设形状，在实现将指纹检测光汇聚至指纹传感器22上实现指纹识别的同时，来满足指纹识别装置的不同的光路设计要求。因此，本实施例中，对于微结构单元212的上述预设形状并不做进一步限定。

本实施例中，微结构2121的折射率可以大于基底211的折射率，例如，微结构2121相较于基底211具有较高的折射率，以便通过微结构2121和基底211对于指纹检测光具有不同的折射率，从而对指纹检测光传播到指纹传感器22上的光路进行修正，以达到需要的效果。

本实施例中，微结构2121的材料可以为硅、二氧化钛、氮化硅、氮化镓或者其他对于指纹检测光具有高折射率的材料，即本实施例中，微结构2121的材料包括但不仅限于硅或者二氧化钛。

其中，本实施例中，微结构2121可以为纳米级微柱，例如，微结构2121的结构尺寸(比如高度和宽度等)均为纳米级，使得超表面光学元件21具有超薄和小型化的特点，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，在满足光学指纹识别装置的光路设计要求的基础上，能够降低堆叠结构对组装工艺、空间的要求，有助于电子设备的轻薄化。

在一种可能的实现方式中，微柱可以为旋转对称结构。当然，本实施例中，微柱包括但不限于为旋转对称结构，还可以为非旋转对称结构。本实施例通过旋转对称结构一方面便于微柱的加工，以降低超表面光学元件21和指纹识别装置的制造难度和制造成本，另一方面能够使得经微柱汇聚后的指纹检测光更有规律性。

需要说明的是，本实施例中，旋转对称结构为把一个平面图形绕着平面上一个定点旋转α(弧度，其中0°<α<360°)后，与初始图形重合的结构，这个定点叫做旋转对称中心，旋转的角度叫做旋转角。

示例性的，本实施例中，微柱可以为圆柱体、四方体、六方体或者其他旋转对称结构。或者，微柱也可以为非旋转对称结构，比如三棱柱等。这样在实现对指纹检测光引导的同时，能够使得微柱和微结构阵列的结构更加多样化。本实施例中，对于微结构2121的结构并不做进一步限定。

为了使得超表面光学元件21对指纹检测光具有更好的汇聚作用，本实施例中，超表面光学元件21的结构周期L小于等于指纹检测光的1/2波长。其中，参见图5所示，结构周期L为相邻两个微结构单元212的中心之间的距离。结构周期L小于等于指纹检测光的1/2波长时，能够使得微结构2121密集的排列在基底211上，通过在上述范围内调整超表面光学元件21的结构周期，能够提高透过微结构2121的指纹检测光的光线强度，提高指纹检测光的光线利用率，从而提高指纹识别效果。

图6为本申请实施例提供的一种超表面光学元件的结构示意图，图7为本申请实施例提供的一种超表面光学元件的结构示意图，图8为本申请实施例提供的另一种超表面光学元件的结构示意图。

进一步的，本实施例中，微结构2121的高度大于指纹检测光的1/2波长，以延长指纹检测光在微结构2121内的传输路径或者提高指纹检测光透过微结构2121的概率，从而使得超表面光学元件21对于指纹检测光具有更好的汇聚效果，能够进一步提高指纹识别效果，进而提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。

示例性的，本实施例中，超表面光学元件21的结构周期L可以为100nm-500nm。例如，超表面光学元件21的结构周期L可以为400nm或者240nm。微结构2121的高度h可以为300nm-500nm。例如，微结构2121的高度h可以为470nm或者400nm。具体的，本实施例中，超表面光学元件21的结构周期L和微结构2121的高度h取决于指纹检测光的波长。因此，在实际应用中，可以根据所采用的指纹检测光的波长在上述范围内进行相应的调整，本实施例中，不再对超表面光学元件21的结构周期L和微结构2121的高度h作进一步限定。

作为一种可能的实施方式，参考图6所示，本实施例中，基底211朝向显示屏10的一面设有微结构阵列。或者，参考图7所示，基底211朝向指纹传感器22的一面设有微结构阵列，或者，参考图8所示，基底211朝向显示屏10的一面以及基底211朝向指纹传感器22的一面分别设有微结构阵列，例如，基底211位于两个微结构阵列之间，使得透过显示屏10的指纹检测光先经基底211上方的微结构2121汇聚后透过基底211，然后再经基底211下方的微结构2121汇聚至指纹传感器22上，以获取指纹图像。通过基底211两面的微结构阵列的设置，使得指纹识别装置能够适用于对指纹识别要求更复杂的应用场景，以使得应用于指纹识别的指纹检测光具有较高的强度，使得指纹传感器22获得的指纹信息更加稳定，指纹传感器22有足够的指纹信息可利用，进而提高了处理后的指纹图像质量，提高了指纹识别的效果。通过上述三种微结构阵列可能的设置方式，在实现屏下指纹识别的基础上，一方面使得超表面光学元件21上微结构阵列可以有多种设置方式，以使超表面光学元件21和指纹识别装置具有多样化，另一方面，使得指纹识别装置可以适用于不同的应用场景，以提高指纹识别装置的适用性。

示例性的，参考图8所示，超表面光学元件21上设有位于基底211两面的微结构阵列时，超表面光学元件21可以采用如图6中所示的超表面光学元件与如图7中所示的超表面光学元件上下设置组合而成。或者，超表面光学元件21上可以具有两面共用一个基底211的微结构阵列(即双面超表面光学元件21)，使得微结构阵列分别位于超表面光学元件21朝向显示屏10的一面(即上表面)和超表面光学元件21朝向指纹传感器22的一面(即下表面)。此时，基底211两面的微结构阵列可以相对设置(即如图8中所示)，也可以在基底211上呈错位排布(即基底211两面的微结构阵列错开一定的距离)，只要满足光路的传输，能够将指纹检测光引导至指纹传感器22即可。在本实施例中，对于超表面光学元件21的两面微结构阵列的形成方式并不做进一步限定。

具体的，本实施例中，超表面光学元件21可以理解为一个超表面透镜，该超表面透镜可以为单面超表面透镜，或者，该超表面透镜可以为双面超表面透镜。这样可以使超表面光学元件21的设计更加多样化，能够使指纹识别装置的适用性更广。

在实际应用中，参考图9所示，超表面光学元件21可以通过粘结层24粘结或者其他的方式固定在指纹传感器22上。其中，粘结层24的厚度L1可以为0.005mm-0.3mm。也就是说，粘结层24的厚度L1等于超表面光学元件21与指纹传感器22的像距v，本实施例中，通过粘结层24一方面能够将超表面光学元件21固定在指纹传感器22上，另一方面能够通过调整粘结层24的厚度L1来满足成像时对于像距v的要求。

为了使得指纹识别装置轻薄化，本实施例中指纹识别模组20的厚度L2小于等于1mm。在满足光路设计和指纹成像要求的基础上，一方面，使得超表面光学元件21与手指200之间有较大的距离，有助于降低指纹识别装置的组装工艺；另一方面，有助于指纹识别装置和电子设备如手机100的轻薄化。需要说明的是，针对上述三种微结构阵列可能的设置方式(微结构阵列设置在基底211的一面或者两面)，指纹识别模组20的厚度L2均小于等于1mm。具体的，指纹识别模组20的厚度L2包括指纹传感器22、基底211、一面或者两面微结构阵列以及粘结层24的厚度L1，也就是说，指纹传感器22、基底211、一面或者两面微结构阵列以及粘结层24的总厚度小于等于1mm。

其中，超表面光学元件21的厚度L3小于等于200μm，在实现指纹识别的基础上，与现有技术中的指纹识别装置相比，能够使得指纹识别装置可以做到超薄的形态(厚度小于等于1mm)。这样一方面，有助于降低指纹识别装置的组装工艺，另一方面有助于电子设备如手机100的轻薄化。需要说明的是，当基底211的两面上均设有微结构阵列或者采用采用如图6和图7所示的两种超表面光学元件21组合而成超表面光学元件21时，可以根据在满足光路设计要求和成像要求的基础上，可以在实际应用中对于微结构2121的高度h和基底211的厚度进行适当的调整，以使超表面光学元件21的总厚度L3小于等于200μm，指纹识别模组20的厚度L2小于等于1mm即可。

具体的，本实施例中，显示屏10可以为OLED显示屏10a或者其他自发光的显示屏，或者显示屏10也可以为液晶显示屏(LCD)10b或者其他被动发光的显示屏，也就是说，本申请的指纹识别装置并不仅限于OLED显示屏10a或者液晶显示屏10b的应用场景，使得本申请的指纹识别装置的适用性更广。

在上述的基础上，下面对本申请采用OLED显示屏10a和液晶显示屏10b的不同应用场景，对于本申请的指纹识别装置做进一步阐述。

场景一

本申请将指纹识别装置应用于OLED显示屏10a为例，对本申请的指纹识别装置应用于自发光显示屏做进一步介绍。

图10为本申请实施例提供的另一种安装有指纹识别装置的电子设备的结构示意图。

参考图10所示，当指纹识别装置设在OLED显示屏10a的下方时，由于OLED显示屏10a自发光的特性，OLED显示屏10a向背离指纹识别模组20的方向(即OLED显示屏10a的上方)发光，以进行画面的显示。由于OLED显示屏10a需要进行画面显示，因此，OLED显示屏10a发出的用于画面显示的光为可见光。

众所周知的，可见光由多个不同波长范围的单色光，其中，单色光比如红光、橙光、黄光、绿光、青光、蓝光和紫光。当OLED显示屏10a发出的可见光照射到指纹识别区域15上方的手指200上时，OLED显示屏10a的可见光经手指200反射形成指纹检测光，透过OLED显示屏10a的指纹检测光经超表面光学元件21引导至指纹传感器22，以获取指纹信息。由此可知，经手指200形成的指纹检测光和OLED显示屏10a发出的光均为可见光。

为了提高指纹传感器22对于指纹检测光的识别效果，本实施例中，当显示屏10为OLED显示屏10a时，指纹检测光可以为OLED显示屏10a发出的单色光。该单色光需经指纹识别区域15上的手指200作用后，可以形成用于指纹识别的指纹检测光。也就是说，可以采用OLED显示屏10a发出的单色光作为用于指纹识别的光源，该光源经手指200反射后，可以被指纹传感器22接收，用于指纹识别。这样能够避免可见光中的其他单色光对指纹识别效果造成干扰，以提高指纹识别的效果。

在一些示例中，OLED显示屏10a的单色光中作为用于指纹识别的光源可以为绿光或者其他波长能够被指纹传感器22接收并识别的单色光，即本实施例中，OLED显示屏10a的单色光中作为用于指纹识别的光源包括但不仅限于绿光。当绿光作为用于指纹识别的光源时，一方面，绿光的波长范围(577nm～492nm)便于指纹传感器22进行指纹识别，另一方面，绿光作为指纹识别的光源时，能够起到护眼的作用，在实现屏下指纹识别的基础上，能够提高用户的体验度。

图11为本申请实施例提供的电子设备的显示屏中透明的保护盖板和显示模组的拆分结构示意图，图12为本申请实施例提供的第一种滤光元件的设置方式的结构示意图，图13为本申请实施例提供的第二种滤光元件的设置方式的结构示意图，图14为本申请实施例提供的第三种滤光元件的设置方式的结构示意图，图15为本申请实施例提供的第四种滤光元件的设置方式的结构示意图。

参考图11所示，OLED显示屏10a可以包括透明的保护盖板11和显示模组12，示例性的，保护盖板11可以为玻璃盖板或蓝宝石盖板。显示模组12可以为OLED显示模组，或者显示模组12可以为液晶显示模组。本场景以显示模组12为OLED显示模组为例，对本申请实施例的指纹识别装置做进一步阐述。

一般来说，显示屏10还可以包括触控板(Touch Panel，TP)。触控板(在图中未标识)可以设在显示模组12和保护盖板11之间(即TP on cell)。或者触控板可以设置在显示模组12的膜层中(即TP in cell)。显示模组12用于向用户输出显示内容，触控板用于接收用户在显示屏10上输入的触摸事件。

作为一种可能的实现方式，为了避免其他光线对指纹识别进行干扰，本实施例中，指纹识别模组20还包括滤光元件25，滤光元件25用于对指纹检测光进行过滤，使得指纹检测光中的其他光线在到达指纹传感器22前接受之前被过滤掉，避免其他光线进入指纹传感器22对指纹识别进行干扰，以减小信号处理难度。需要说明的是，指纹检测光中其他光线在该应用场景中包括除指纹检测光的波段之外的其他绿光或者干扰光(比如红光等)。

参考图12所示，本实施例中，滤光元件25可以位于OLED显示屏10a的保护盖板11的内部或者表面上。当滤光元件25位于保护盖板11的表面时，滤光元件25可以位于保护盖板11靠近指纹识别模组20的一面上。本实施例在指纹检测光透过OLED显示屏10a时，通过保护盖板11内部或者表面的滤光元件25将指纹检测光中的其他光线过滤掉，以减小信号处理难度。

或者，参考图13和图14所示，滤光元件25可以位于超表面光学元件21的内部或者表面上。此时，滤光元件25可以形成于超表面光学元件21的基底211的内部或者表面上。当滤光元件25位于超表面光学元件21的表面时，滤光元件25可以位于超表面光学元件21的基底211靠近指纹传感器22的一面。此时，滤光元件25可以嵌设在基底211靠近指纹传感器22的一面上，且位于基底211与微结构2121之间。或者，滤光元件25也可以位于基底211上并处于相邻两个微结构2121之间。本实施例中只要能够通过滤光元件25将指纹检测光中的其他光线过滤掉即可。

或者，滤光元件25可以位于超表面光学元件21的基底211靠近显示屏10比如OLED显示屏10a的一面(如图14中所示)。本实施例在指纹检测光透过超表面光学元件21时，就通过超表面光学元件21内部或者表面的滤光元件25将指纹检测光中的其他光线过滤掉，以减小信号处理难度。

或者，参考图15所示，滤光元件25也可以位于指纹传感器22的表面上。也就是说，滤光元件25可以位于指纹传感器22靠近超表面光学元件21的一面上，或者滤光元件25也可以形成在指纹传感器22的光学感应阵列或者光路引导结构的上方。本实施例在指纹检测光进入指纹传感器22内部的用于信息处理光学感应阵列时，就通过滤光元件25将指纹检测光中的其他光线过滤掉，以减小信号处理难度。

需要说明的是，在本实施例中，不论滤光元件25设在保护盖板11、超表面光学元件21或者指纹传感器22上，滤光元件25需设置在经手指200反射形成的指纹检测光在传输到指纹传感器22的光路上，以使滤光元件25能够对进入指纹传感器22的指纹检测光进行过滤。

通过上述几种滤光元件25的设置方式，一方面，在指纹检测光中的其他光线在到达指纹传感器22前接受之前被过滤掉，避免其他光线进入指纹传感器22对指纹识别进行干扰，以减小信号处理难度的基础上，使得滤光元件25的设置方式更加多样化，使得指纹识别装置更加多样化；另一方面，有助于指纹识别装置的轻薄化，在实现指纹识别基础上，以降低指纹识别装置对于电子设备如手机100内部装配空间的要求，进而降低指纹识别装置的装配难度。

具体的，本实施例中，滤光元件25可以为通过涂覆、镀膜或者其他工艺形成的滤光膜层，即本实施例中滤光膜层的形成方式包括但不仅限于涂覆或者镀膜。

示例性的，本实施例中，滤光膜层可以为采用现有技术中使绿光中的形成指纹检测光某一波段(比如525nm)透过而使非指纹检测光的波段截止的滤光材料形成的膜层，示例性的，该滤光材料可以为氟化镁、二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、氧化铌、五氧化二钽或者氧化锌，在本实施例中，对于该滤光材料不再做进一步限定。

本申请将超表面光学元件设在指纹传感器和显示屏之间，并通过超表面光学元件将透过显示屏的指纹检测光引导至指纹传感器，以获取手指的指纹图像，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，增强指纹识别效果，提升用户在复杂环境下的指纹识别体验。除此之外，还能够便于后期对于指纹识别装置的维护或者显示屏的返修，降低手机的后期维护的成本。

场景二

在上述场景一的基础上，与场景一不同之处在于，本场景将指纹识别装置应用于液晶显示屏(LCD)10b为例，对本申请的指纹识别装置应用于被动发光的显示屏做进一步介绍。

图16为本申请实施例提供的电子设备的透明保护盖板、液晶面板和背光元件的拆分结构示意图。

本场景中，液晶显示屏10b可以包括：透明的保护盖板11和显示模组12。其中，显示模组12为LCD。一般的，参考图16所示，显示模组12可以包括液晶面板121和背光元件122，背光元件122设在液晶面板121的下方，用于为液晶面板121提供一个背光(比如可见光)，以进行画面的显示。其中，指纹识别装置20位于背光元件122的下方。

图17为本申请实施例提供的又一种安装有指纹识别装置的电子设备的原理示意图。

具体的，参考图17所示，当显示屏10为液晶显示屏10b时，指纹识别装置还可以包括检测光源23。检测光源23位于指纹传感器22的一侧，且超表面光学元件21位于检测光源23的发光区域之外，以使检测光源23发射的探测光照射到显示屏10上的指纹识别区域15，用于指纹识别。超表面光学元件21位于检测光源23的发光区域之外，一方面，能够避免超表面光学元件21对检测光源23的发光区域进行遮挡，增强照射到指纹识别区域15上方的手指200的光线强度，进而提高光线利用率和指纹识别效果；另一方面，使得检测光源23和指纹识别装置的设置方式多样化。

需要说明的是，探测光和指纹检测光可以理解为检测光源23或者OLED显示屏10a发出的同一波长的光线。其中，探测光可以理解为检测光源23或者OLED显示屏10a发出的未经手指200反射的光线，比如OLED显示屏10a发出的并经手指20反射的单色光。指纹检测光可以理解为经手指200反射而形成的携带有指纹信息的探测光。

参考图17所示，检测光源23可以位于指纹传感器22的一侧且固定在指纹传感器22的第二电路板26上。指纹传感器22可以通过焊接、粘结或者其他方式固定在第二电路板26上，并与第二电路板26实现电连接。其中，第二电路板26可以通过连接器(比如板对板连接器，在图中未标示)与电子设备的第一电路板40电连接，从而实现对指纹传感器22和检测光源23的供电，具有兼容性强，方便适配的优势。或者，指纹传感器22的第二电路板26可以直接与电子设备的第一电路板40电连接，以实现对指纹传感器22和检测光源23的供电。

需要说明的是，第二电路板26可以为柔性电路板或者软硬结合的电路板，以便第二电路板26在与第一电路板40进行电连接时进行弯折。本实施例中，对于第二电路板26的类型并不做进一步限定。

或者，检测光源23也可以位于液晶显示屏10b的背光元件122的下方，并靠近指纹识别模组20设置或者集成在指纹识别模组20内部，此时检测光源23仍位于指纹传感器22的一侧。或者，本实施例中，检测光源23也可以设置在其他位置，在本实施例中，对于检测光源23的位置并不做进一步限定，只需保证检测光源23发射的探测光能够照射到LCD指纹识别区域15上方的手指200，且经手指200反射形成的指纹检测光能够透过背光元件122进入指纹传感器22即可。

进一步的，为了避免检测光源23发出的探测光对LCD的显示效果造成干扰，本实施例中，检测光源23发射的探测光与用于画面显示的显示光(比如LCD中背光元件122提供的背光)的波长不同。也就是说，检测光源23可以具体为与背光元件122提供的背光具有不同波段的光源，其可以用于发射特定波段的探测光，以用于供指纹识别模组20进行屏下光学指纹检测。其中，特定波段的探测光可以为位于可见光波段之外的不可见光，比如红外光。这样在屏下指纹识别的基础上，能够避免对图像的显示效果产生影响。

示例性的，本实施例中，背光元件122提供的背光可以为可见光。也就是说，上述显示光可以为可见光。具体的，本实施例中，检测光源23可以为红外光源或其他波长位于可见光的波段之外且能够实现指纹识别的光源。也就是说，探测光和指纹检测光可以为红外光或其他波长位于可见光的波段之外且能够实现指纹识别的光信号。在本实施例中，探测光可以包括但不仅限于红外光。显示光为可见光，即液晶显示屏10b中的背光元件122提供的背光为可见光，这样用户通过液晶显示屏10b无法看到或察觉上述用于指纹识别的探测光。因此，本申请实施例的指纹识别模组20不仅能够利用穿过液晶显示屏10b的指纹检测光实现屏下光学指纹检测，而且还能降低检测光源23发出的探测光对液晶显示屏10b的显示效果造成干扰，避免对图像的显示效果产生影响。

具体的，检测光源23可以为红外灯、红外的垂直腔面发射激光器(VerticalCavity Surface Emitting Laser，简称：VCSEL)、红外的激光二极管(Laser Diode)等红外光源。

其中，本实施例中，检测光源23的发出探测光可以为波长为850nm和940nm的红外光。这样利用检测光源23发出的红外光作为探测光，由于红外光的穿透能力比可见光强，可以更有效地增强穿透液晶显示屏10b的背光元件122中各个背光膜材的指纹检测光的信号，提高指纹识别效果。

与上述场景一的滤光元件25不同之处在于，本场景中，滤光元件25用于滤除指纹检测光的波段之外的其他红外光或者干扰光，以消除上述光线进入指纹传感器22对指纹识别造成干扰，从而提高指纹识别的效果。在本实施例中，不论滤光元件25设在保护盖板11、超表面光学元件21或者指纹传感器22上，滤光元件25需设置在经手指200反射形成的指纹检测光在传输到指纹传感器22的光路上，以使滤光元件25能够对进入指纹传感器22的指纹检测光进行过滤。在本场景中，对于滤光元件25的设置方式可以参考场景一中对于滤光元件25设置方式的描述，在本场景中不再做进一步赘述。

示例性的，本实施例中，滤光元件25包括但不仅限于红外截止滤光材料通过涂覆或者镀膜形成的滤光膜层，其中，该红外截止滤光材料可以为氟化镁、二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、二氧化钛、五氧化三钛、三氧化二钛、氧化铌、五氧化二钽或者氧化锌，在本实施例中，对于该红外截止滤光材料不再做进一步限定。

本申请将超表面光学元件设在指纹传感器和显示屏之间，并通过超表面光学元件将透过显示屏的指纹检测光引导至指纹传感器，以获取手指的指纹图像，有助于减小指纹识别装置的堆叠结构的尺寸，增强指纹识别效果，提升用户在复杂环境下的指纹识别体验；除此之外，还能够便于后期对于指纹识别装置的维护或者显示屏的返修，降低手机的后期维护的成本。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施。

Claims (24)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括指纹识别模组，所述指纹识别模组包括指纹传感器和超表面光学元件；所述超表面光学元件位于所述指纹传感器的进光侧，用于将指纹检测光引导至所述指纹传感器，所述指纹传感器用于根据所述指纹检测光以获取手指的指纹图像，所述指纹检测光为经手指反射而形成的携带有指纹信息的探测光。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件包括基底和位于所述基底上的微结构阵列，所述微结构阵列用于将所述指纹检测光汇聚至所述指纹传感器。

3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微结构阵列包括多个微结构单元，每个所述微结构单元包括多个微结构，所述多个微结构排列形成预设形状的所述微结构单元。

4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述预设形状为四边形或者六边形。

5.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微结构的折射率大于所述基底的折射率。

6.根据权利要求3-5中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微结构为纳米级微柱。

7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微柱为旋转对称结构。

8.根据权利要求7所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微柱为圆柱体、四方体或者六方体。

9.根据权利要求3-8中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件的结构周期小于等于所述指纹检测光的1/2波长，所述结构周期为相邻两个所述微结构单元的中心之间的距离。

10.根据权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述微结构的高度大于所述指纹检测光的1/2波长。

11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件的结构周期为100nm-500nm，所述微结构的高度为300nm-500nm。

12.根据权利要求2-11中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置位于电子设备的显示屏朝向所述电子设备内部的一侧，所述超表面光学元件位于所述指纹传感器和所述显示屏之间，所述显示屏上具有指纹识别区域，所述指纹识别区域的至少部分位于所述显示屏的显示区域。

13.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件朝向所述指纹传感器的一面与所述指纹传感器之间的距离为0.005mm-0.3mm，所述超表面光学元件朝向所述显示屏的一面与所述指纹识别区域的外表面之间的距离为0.5mm-2mm。

14.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述基底朝向所述显示屏的一面设有所述微结构阵列，或者

所述基底朝向所述指纹传感器的一面设有所述微结构阵列，或者

所述基底朝向所述显示屏的一面以及所述基底朝向所述指纹传感器的一面分别设有所述微结构阵列。

15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件为单面超表面透镜或者双面超表面透镜。

16.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超表面光学元件通过粘结层粘结在所述指纹传感器上，所述粘结层的厚度为0.005mm-0.3mm。

17.根据权利要求1-16中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模组的厚度小于等于1mm，其中，所述超表面光学元件的厚度小于等于200μm。

18.根据权利要求12-16中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，当所述显示屏为OLED显示屏时，所述指纹检测光为所述OLED显示屏发出的单色光经所述指纹识别区域上的手指形成的且用于指纹识别的光。

19.根据权利要求12-16中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，当所述显示屏为液晶显示屏时，所述指纹识别装置还包括检测光源，所述检测光源位于所述指纹传感器的一侧，且所述超表面光学元件位于所述检测光源的发光区域之外，以使所述检测光源发射的探测光照射到所述指纹识别区域。

20.根据权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述探测光与用于画面显示的显示光的波长不同。

21.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述检测光源为红外光源，所述显示光为可见光。

22.根据权利要求12-16中任意一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别模组还包括滤光元件，所述滤光元件用于对所述指纹检测光进行过滤；

所述滤光元件位于所述显示屏的保护盖板的内部或表面上，或者

所述滤光元件位于所述超表面光学元件的内部或表面上，或者

所述滤光元件位于所述指纹传感器的表面上。

23.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光元件为通过涂覆或者镀膜形成的滤光膜层。

24.一种电子设备，其特征在于，包括：显示屏，以及如上权利要求1-23中任意一项所述的指纹识别装置，其中，所述指纹识别装置位于所述显示屏的朝向所述电子设备内部的一侧。

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