CN112712027A - 指纹识别装置、显示屏模组和电子设备 - Google Patents

指纹识别装置、显示屏模组和电子设备 Download PDF

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CN112712027A CN202011608433.7A CN202011608433A CN112712027A CN 112712027 A CN112712027 A CN 112712027A CN 202011608433 A CN202011608433 A CN 202011608433A CN 112712027 A CN112712027 A CN 112712027A
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Abstract

本申请提供一种指纹识别装置、显示屏模组和电子设备，该指纹识别装置包括：超声发生装置、超声接收装置和信号处理模块，超声发生装置包括光源和吸光部件，吸光部件和超声接收装置用于贴于显示屏的下方，光源设置于吸光部件背离所述显示屏的一侧；其中，光源用于生成脉冲光；吸光部件用于吸收脉冲光，并产生超声信号；超声接收装置用于接收经显示屏的指纹检测区域上方的手指返回的超声信号的回波信号，并将回波信号转换为指纹电信号；信号处理模块与超声接收装置连接，用于接收指纹电信号，并根据指纹电信号生成指纹图像，实现了基于超声的屏下指纹识别，基于超声的强穿透性和高灵敏度，提高了指纹识别的精度。

Description

指纹识别装置、显示屏模组和电子设备
技术领域
本申请涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别装置、显示屏模组和电子设备。
背景技术
指纹识别已经成为大部分手机、平板电脑等移动终端都配备的功能。随着智能手机进入全面屏时代，手机的屏占比越来越大，屏下指纹识别技术顺势成为潮流。
目前，应用于有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)屏幕的屏下光学指纹识别技术已经进入商用时代。采用OLED屏幕的移动终端利用自发光显示单元作为光源进行屏幕打光，OLED屏幕在指纹检测区域的自发光显示单元发出的光线形成光斑照射至屏幕上方的手指上形成指纹检测光，指纹检测光返回并透过OLED屏幕之后，被OLED屏幕下方的光学指纹传感器接收，通过光学指纹传感器实现指纹图像采集，以进一步实现指纹识别。
然而，随着OLED屏幕的透光率越来越低，指纹检测光透过OLED屏幕的信号越来越弱，造成屏下光学指纹识别技术的困难，使得屏下光学指纹识别技术的识别精度较低，无法满足用户需求。
发明内容
本申请提供一种指纹识别装置、显示屏模组和电子设备，提出了一种基于超声的屏下指纹识别装置，利用超声的强穿透能力和高灵敏度，提高了指纹识别的精度。
第一方面，本申请实施例提供一种指纹识别装置，包括：
超声发生装置、超声接收装置和信号处理模块，所述超声发生装置包括光源和吸光部件，所述吸光部件和所述超声接收装置用于贴于显示屏的下方，所述光源设置于所述吸光部件背离所述显示屏的一侧；其中，所述光源用于生成脉冲光；所述吸光部件用于吸收所述脉冲光，并产生超声信号；所述超声接收装置用于接收经所述显示屏的指纹检测区域上方的手指返回的所述超声信号的回波信号，并将所述回波信号转换为指纹电信号；所述信号处理模块与所述超声接收装置连接，用于接收所述指纹电信号，并根据所述指纹电信号生成指纹图像。
本申请实施例中，通过超声发生装置基于光声效应生成超声信号，基于超声接收装置接收经过屏幕上方手指返回的超声信号的回波信号，进而将其转换为指纹电信号，通过信号处理模块对指纹电信号进行信号处理，生成指纹图像，实现了基于超声对用户手指指纹的识别，识别精度高，且指纹识别装置设计复杂度低、成本较低，易于实现。
在一种可能的实施方式中，所述超声接收装置为二维超声接收器阵列，所述二维超声接收器阵列由第一预设数量的超声接收器组成。
本申请实施例通过二维超声接收器阵列进行超声信号的接收和转换，相对于单个超声换能器，提高了超声信号的吸收率，从而使得所转换的指纹信号具有更高的强度，有利于提高成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述超声接收器上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述超声接收器的压电材料的两侧。
本申请实施例通过二维超声接收器阵列进行超声信号的回波信号的采集，且二维超声接收器阵列的各个超声接收器的走线简单，降低了装置的设计成本和复杂度。
在一种可能的实施方式中，所述超声接收器的压电材料包括AlN氮化铝材料、改性氮化铝材料、PVDF聚偏氟乙烯材料或者锆钛酸铅薄膜材料。
本申请实施例通过选取压电系数较高的压电材料，提高了超声接收器的灵敏度，进而提高了指纹识别的准确度。
在一种可能的实施方式中，所述超声发生装置包括至少两组所述光源和吸光部件，所述超声接收装置包括至少两组所述二维超声接收器阵列，其中，每组所述光源和吸光部件与相应的一组所述二维超声接收器阵列对应，不同组的所述二维超声接收器阵列对应不同的指纹检测区域。
本申请实施例提供了可扩展的超声发生装置和超声接收装置，从而使得显示屏上可用于指纹检测的区域更大，提高了指纹识别的便捷程度。还可以通过扩展多组超声发生装置和超声接收装置，形成多个子区域分布式接收指纹，从而缩小每组的超声接收装置的超声接收器阵列的面积，进一步降低成本。
在一种可能的实施方式中，所述二维超声接收器阵列呈方形，所述方形的长度至少为9mm，宽度至少为4mm。
本申请实施例通过设置方形的二维超声接收器阵列，方形结构有利于拼接和耦合，提高了二维超声接收器耦合的可靠性。通过限制二维超声接收器的尺寸，使得其满足指纹识别场景的需求，保证二维超声接收器可以接收到足够多的超声信号，以进行指纹成像和识别，提高指纹识别的有效性。
在一种可能的实施方式中，所述超声接收装置的两侧分别设置有所述超声发生装置。
本申请实施例，通过设置多组超声发生装置，增大了超声发生装置与超声接收装置的接触面积，从而使得更多地超声信号被超声发生装置吸收，进而提高超声成像质量和指纹识别精度。
在一个可能的实施例中，所述吸光部件包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述超声接收装置的一侧，所述第二部分位于所述超声接收装置的另一侧；所述光源分别设置于所述第一部分和所述第二部分的与所述显示屏相对的表面。
本申请实施例通过在超声接收装置的两侧均设置超声发生装置，提高了所产生的超声信号的强度，提高了指纹识别的精度。
在一种可能的实施方式中，所述超声接收装置呈长条形，所述超声发生装置设置于所述超声接收装置的两个长边对应的两侧。
本申请实施例通过设置长条形的超声接收装置，更有利于超声接收装置的耦合，提高耦合的可靠性；同时，将超声发生装置设置在超声接收装置长边的两侧，在降低成本的同时，使得两者的接触面积尽可能大，从而提高了超声接收装置对超声信号的吸收率，从而提高了成像质量。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件呈楔形或长条形。
本申请实施例通过将吸光部件呈倒楔形贴于显示屏下，使得超声信号可以以一定的角度，采用倾斜的方式打在显示屏上，从而提高了回波信号的强度，提高指纹识别的精度。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件包括用于与所述光源耦合的斜面、用于与所述显示屏耦合的连接面以及连接于所述斜面与所述连接面之间的立面；所述斜面与所述连接面呈预设角度，所述预设角度为锐角。
本申请实施例通过包括斜面的吸光部件，实现了将超声信号以倾斜的方式入射至显示屏，从而使得部分超声信号发生反射，部分超声信号传输至显示屏上方经手指返回至超声接收装置，通过增加发射的部分超声信号提高了超声接收装置吸收的超声信号的强度，提高了成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述光源的出光面平行于所述显示屏，所述吸光部件包括设置在所述光源出光面与所述显示屏之间的多个吸光子部件。
本申请实施例通过设置多个微型的吸光子部件组成的吸光部件，相对于单个的吸光部件，大大减小了吸光部件的厚度，从而减小了指纹识别装置整体的厚度，扩大了指纹识别装置的应用范围。
在一种可能的实施方式中，每一所述吸光子部件包括用于与所述显示屏耦合的第一连接面、第一斜面以及连接于所述第一斜面与所述第一连接面之间的第一立面，所述第一斜面至少部分与所述光源耦合，所述第一连接面与所述第一斜面呈预设角度，所述预设角度为锐角。
本申请实施例通过设置多个微型的吸光子部件组成的吸光部件以及每个吸光子部件的第一斜面，在减小指纹识别装置整体的厚度的同时，使得吸光部件产生的超声信号可以以倾斜的方式入射至显示屏，提高了超声接收装置吸收的超声信号的强度，提高了成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述光源的长度为所述超声接收装置的长度的一半。
由于超声接收装置自身的特点，其中间区域对超声信号的吸收更佳，本申请实施例通过对光源和超声接收装置的长度之间关系的限定，使得被显示屏反射的超声信号可以打到超声接收装置的中间区域，从而提高超声信号的转换效果，提高成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述预设角度由所述显示屏的厚度、所述吸光部件的尺寸、所述超声接收装置的尺寸以及所述光源与所述超声接收装置的相对位置关系确定。
本申请实施例，通过上述参数整定该预设角度，从而确定较佳的预设角度，以更好地提高超声接收装置对超声信号的吸收率，从而提高超声成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述预设角度θ满足下述关系式：
L2+L1+d-L/sinθ≥2h1×tanθ≥L1+d
其中，L2为所述超声接收装置的长度，L1为所述吸光部件的第二表面的长度，L为所述光源的长度，h1为所述显示屏的厚度，d为所述吸光部件与所述超声接收装置的距离。
在一种可能的实施方式中，所述预设角度θ满足下述关系式：
h×(cotθ+tanθ)＝L
其中，L为所述光源的长度，h为所述吸光部件的高度。
本申请实施例通过计算合适的预设角度，使得反射的超声信号尽可能多地被超声接收装置吸收，提高超声信号的吸收率，从而提高了回波信号的强度，提高了成像质量和指纹识别精度。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件包括与所述显示屏耦合的第一表面和与所述光源耦合的第二表面，所述第一表面与所述第二表面平行。
本申请实施例通过采用平贴的方式，设置吸光部件和光源，以更好地与显示屏耦合，提高耦合的可靠度，同时，采用平贴方式，使得吸光部件所产生的超声信号垂直打入显示屏，提高了到达手指处的超声信号的强度，进而增加指纹对应的超声回波信号的强度，提高指纹识别的精度。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件通过超声耦合层贴于所述显示屏的下方，所述吸光部件与所述超声耦合层的平面形成凹槽，所述超声耦合层填充所述凹槽，以使所述吸光部件与所述显示屏耦合。
本申请实施例通过具有凹槽或凹形上表面的吸光部件所形成的声透镜，吸收光能产生超声信号，提高了超声信号的聚焦效果，提高了指纹识别装置整体的灵敏度。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件包括至少一个条形凹槽，所述条形凹槽包括两个相对设置的侧壁以及弧形底面。
本申请实施例通过具有一条或多条凹槽的吸光部件所形成的声透镜，吸收光能产生超声信号，提高了超声信号的聚焦效果，提高了指纹识别装置整体的灵敏度。
在一种可能的实施方式中，所述光源为发光二极管LED或垂直腔面发射激光器VCSEL。
在一种可能的实施方式中，所述脉冲光的周期为1ns～80ns。
在一种可能的实施方式中，所述光源呈长条形，所述光源由第二预设数量的LED组成。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件为黑色硅胶材料。
在一种可能的实施方式中，所述黑色硅胶材料包括凹形上表面，以形成声透镜。
本申请实施例通过黑色硅胶材料的凹形表面形成的声透镜，从而可以控制超声信号的偏转方向，提高回波信号的强度以及指纹图像的质量。
在一种可能的实施方式中，所述吸光部件包括第三预设数量的黑色硅胶材料组成的黑色吸光点阵。
本申请实施例通过将吸光部件设置为黑色硅胶材料组成的黑色吸光点阵的形式，提高光吸光率的前提下，通过点阵的形式使得吸光部件可以微型化，从而减少指纹识别装置整体的尺寸，提高应用范围。在一种可能的实施方式中，所述超声发生装置还包括驱动模块，所述驱动模块用于为所述光源提供驱动信号，以控制所述光源生成所述脉冲光。
本申请实施例通过设置光源的驱动模块，可以实现对光源输出的脉冲光的周期、幅值等参数的控制，从而实现所产生的超声信号的控制，提高指纹识别装置的可控性。同时，采用高响应速度的驱动模块，可以提高指纹识别的效率。
第二方面，本申请实施例提供一种显示屏模组，包括：显示屏和和本申请第一方面及第一方面的可选方式对应的实施例提供的指纹识别装置。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，通包括：显示屏和和本申请第一方面及第一方面的可选方式对应的实施例提供的指纹识别装置。
本申请实施例提供的指纹识别装置、显示屏模组和电子设备，由超声发生装置、超声接收装置和信号处理模块组成了指纹识别装置，超声发生装置包括光源和吸光部件，吸光部件和超声接收装置通过超声耦合层贴于显示屏的下方，光源设置于吸光部件的与显示屏相对的表面；基于光声效应吸光部件吸收光源的脉冲光产生超声信号；超声接收装置接收经显示屏的指纹检测区域上方的手指返回的超声信号的回波信号，并将回波信号转换为指纹电信号；信号处理模块接收指纹电信号，并根据指纹电信号生成指纹图像，实现了基于超声的屏下指纹识别，基于超声的强穿透性和高灵敏度，提高了指纹识别的精度，同时该指纹识别装置具有设计简单、易于实现、可扩展性强等优点，降低了指纹识别模组的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种指纹识别装置所适用的显示屏的示意图；
图2为本申请实施例提供的指纹识别装置的安装示意图；
图3为本申请一实施例提供的指纹识别装置的结构示意图；
图4A为本申请图3所示实施例中二维超声接收器阵列的结构示意图；
图4B为本申请图4A所示实施例中超声接收器的结构示意图；
图5为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图；
图6A为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图；
图6B为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图；
图6C为本申请一个实施例提供的吸光部件的位置示意图；
图6D为本申请另一个实施例提供的吸光部件的位置示意图；
图6E为本申请图6D所示实施例中吸光部件的等效示意图；
图7为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图；
图8为本申请图5所示实施例中的吸光部件的结构示意图；
图9为本申请一个实施例提供的一种显示屏模组的结构示意图；
图10A为本申请一个实施例提供的一种电子设备的正面示意图；
图10B为图10A所示的电子设备的剖面示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
目前，OLED屏幕和液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)屏幕分别是在智能移动终端等电子装置中应用较为广泛的自发光显示屏幕和非自发光显示屏幕。OLED屏幕属于一种电流型的有机发光器件，具备身薄、省电、广视角、极高的反应速度、高对比度等众多优点，被广泛地应用于电视、电脑、手机等电子产品中。
在针对屏幕的指纹识别的场景中，大多依赖于光学指纹识别技术进行屏下指纹识别，通过将光学指纹传感器设置在OLED屏幕下方，OLED屏幕的自发光显示像素可以被利用作为指纹激励光源进行屏幕打光，具体地，OLED屏幕中位于指纹检测区域的自发光显示像素被驱动发光从而在指纹检测区域显示一个光斑，其发射的光线作为用于指纹识别的激励光照射到OLED屏幕上方的手指上，并经过手指散射、反射或者透射之后，形成携带有手指指纹信息的指纹检测光，该指纹检测光返回到OLED屏幕并透过OLED屏幕传输到下方的光学指纹传感器，光学指纹传感器可以接收该指纹检测光并将指纹检测光转换为相应的电信号，从而实现指纹图像采集。
然而，随着OLED屏幕的透光率越来越低，指纹检测光透过OLED屏幕的信号越来越弱，使得基于光学的指纹识别技术的精准度较低，无法满足用户需求。
随着超声换能器技术的不断发展，出现了基于超声换能器的指纹识别技术，具体为基于超声换能器生成和接收超声波，进而进行指纹成像和识别，由于将超声换能器作为超声收和发的主体，使得超声换能器的走线复杂、结构设计复杂，还需要兼顾收发耦合等问题，导致指纹识别装置的成本高昂。
本申请实施例提供的指纹识别装置、显示屏模组和电子设备的发明构思在于，将超声信号的收和发分离，即由超声发生装置产生超声信号，由超声接收装置或超声接收器接收超声信号对应的回波信息，降低了超声接收器走线的复杂度和设计成本，同时基于超声进行指纹识别，提高了指纹识别的精准度。
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例提供的指纹识别装置可以应用于本申请实施例提供的电子设备中，其中，电子设备可以是智能手机、相机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、游戏设备、指纹打卡机、指纹支付终端以及其他具有指纹识别功能的移动终端或者其他终端设备，本申请实施例对此并不限定。
图1为本申请实施例提供的一种指纹识别装置所适用的显示屏的示意图，需要了解的是，本申请所提供的指纹识别装置还可以适用于除显示屏之外的其他指纹录入器件，如玻璃、实体盖板、平板等，该指纹录入器件的厚度应小于或等于3mm，且满足超声信号传输的需求，如声阻抗较小的器件，从而使得超声信号可以穿过该指纹录入器件对指纹进行成像。图2为本申请实施例提供的指纹识别装置的安装示意图。显示屏可以是OLED屏幕，显示屏的厚度应小于或等于3mm，同时可以进行指纹成像和传输超声信号。如图1和图2所示，本申请所提供的指纹识别装置设置于该显示屏的下方，以对用户的指纹进行识别。
结合图1和图2，显示屏100上具有指纹检测区域111，可以理解的是，指纹检测区域111的至少部分检测区域应当位于显示屏100的显示区域内。当手指200位于显示屏100的显示区域内的指纹检测区域111上时，用于指纹识别的超声信号S1经过指纹检测区域111的手指200产生回波信号S2，回波信号S2，被屏下的指纹识别装置300接收和转换，生成指纹电信号，进而由相应的信号处理模块，根据该指纹电信号生成手指200的指纹图像，指纹图像可以进一步用于进行识别以对用户进行身份认证。
在一些实施例中，指纹检测区域111可以全部位于显示屏100的显示区域内，这样用户可以在显示屏100的任意位置进行指纹识别，同时，还可以提高采集的指纹图像的完整性。
相应的，指纹识别装置300也可以为多组，分别根据对应不同的指纹检测区域111，以对该区域的指纹进行识别。
图3为本申请一实施例提供的指纹识别装置的结构示意图，如图3所示，本申请实施例提供的指纹识别装置300可以包括：超声发生装置310、超声接收装置320和信号处理模块330，超声发生装置310包括光源311和吸光部件312，吸光部件312和超声接收装置320用于贴于显示屏100的下方，光源311设置于吸光部件312背离显示屏100的一侧。
其中，光源311用于生成脉冲光；吸光部件312用于吸收所述脉冲光，并产生超声信号；超声接收装置320用于接收经显示屏100的指纹检测区域上方的手指返回的所述超声信号的回波信号，并将所述回波信号转换为指纹电信号；信号处理模块330与超声接收装置320连接，用于接收所述指纹电信号，并根据所述指纹电信号生成指纹图像。
具体的，超声接收装置320可以通过超声耦合层贴于显示屏100的下方。超声耦合层可以降低超声阻抗，从而提高超声信号传输至显示屏100上方的强度，提高成像质量。
具体的，光源311可以设置在吸光部件312的与显示屏100相对的表面，或者是设置在除去与显示屏100耦合的吸光部件312的任意一个表面，还可以设置在吸光部件312背离显示屏100的一个侧边。如当吸光部件312为长条形时，显示屏100和光源311可以设置在该长条形的相对的两个表面上，当吸光部件312为楔形时，显示屏100和光源311可以设置该楔形的两个不同的表面上，或者，显示屏100设置在吸光部件312的顶面上，光源311设置在吸光部件312底边下方，只要满足吸光部件312能够吸收光源311发出的光信号以转换成超声信号即可。
具体的，当光源311生成脉冲光照射吸光部件312时，吸光部件312中的分子吸收该脉冲光中的光子之后，当满足一定条件时，吸收能量的分子的电子从低能级跃迁到高能级而处于激发态，而处于激发态的电子极不稳定，当电子从高能级向低能级跃迁时，会以热量的形式释放能量，释放的热量导致吸光部件312局部温度升高，温度升高后导致热膨胀而产生压力波，从而产生超声信号，即超声发生装置310是基于脉冲光产生超声信号。即吸光部件312将吸收的脉冲光的光能量转为热能，再将热能转换为机械能。通过选择合适的脉冲光的波长，可以提高吸光部件312转换光能为热能的效率。
本申请提供的基于脉冲光产生超声信号的方式，相对于传统的基于收发一体的超声换能器产生超声信号的方法，其超声信号的带宽更宽，从而使得超声发生装置310以及超声接收装置320的瞬时响应优于现有的收发一体的超声换能器。
具体的，当手指200按压在显示屏100上方，如指纹检测区域111时，超声发生装置310生成的超声信号通过显示屏100的下表面折射至显示屏100的上表面，由于手指指纹的谷脊与显示屏100上表面的声阻抗存在差异，从而导致手指200指纹的谷脊与显示屏100对应的超声信号的回波信号不同，从而超声信号的回波信号会携带手指200的指纹信息，超声接收装置320采集该回波信号，进而将回波信号转换为相应的指纹电信号，通过信号处理模块330的信号处理，生成手指200的指纹图像，以对该指纹图像进行认证。
具体的，光源311设置于吸光部件312的下表面，吸光部件312的上表面通过超声耦合层贴于显示屏100的下表面，用户则通过显示屏100的上表面进行指纹输入，如指纹解锁、指纹支付等。
超声耦合层的主要作用为将指纹识别装置300可靠粘贴于显示屏100下，超声耦合层还可以具备超声耦合功能。在一些实施例中，超声耦合层可以是胶水或者其他具备粘性的粘胶层，也可以是超声耦合剂，如甘油、凝胶、矿物油、植物油等中的任一项，本申请对此不进行限定。
在一些实施例中，光源311所生成的脉冲光的周期可以介于1ns～80ns之间，如5ns、10ns、15ns、30ns、60ns或者其他值。相应的，吸光部件312的波长应与脉冲光的周期相对应，以便于进行光能量的吸收。
在一些实施例中，光源311可以是发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)，当然也可以选择其他器件作为光源，本申请对此不进行限定。
在一些实施例中，超声接收装置320可以采用长窄条形状。相应的，光源311和吸光部件312也可以是呈长条形。采用长条形的各个部件，更有利于各个部件之间的拼接或者耦合，提高指纹识别装置耦合的可靠性。具体的，该长条形的光源可以是由第二预设数量的LED组成。其中，第二预设数量可以是2个、5个、10个或者其他数量，具体可以根据需求确定。
在一些实施例中，吸光部件312和光源311组成的超声发生装置310可以分别设置在超声接收装置320的两个长边对应的两侧，从而增加超声发生装置310与超声接收装置320的接触面积，进而使得超声接收装置320可以吸收更多的超声信号，提高超声信号的吸收率，从而提高指纹信号的成像质量，提高指纹识别的精度。
在一些实施例中，超声发生装置310可以分别设置在超声接收装置320的四周，以进一步增大接触面积。
具体的，可以在沿着吸光部件312的长边均匀设置多颗LED，以提高脉冲光的功率，从而使得吸光部件312可以吸收更多的光能量，进而生成较强的超声信号，以提高指纹成像质量和指纹识别精度。
在一些实施例中，该长条形的光源可以采用LED裸芯片紧密铺设的方式得到。
在一些实施例中，吸光部件312所采用的吸光材料可以是黑色的材料，以提高光声转换的效率。吸光部件312应优选吸光效率较高的材料，如可以是光衰减率至少为90％的吸光材料。
在一些实施例中，吸光部件312的吸光材料为黑色硅胶材料。
在一些实施例中，吸光部件312的厚度可以是微米级别，如3μm、5μm、8μm或者其他值。
在一些实施例中，超声发生装置310还包括驱动模块313，驱动模块313用于为光源311提供驱动信号，以控制光源311生成所述脉冲光。
具体的，驱动模块313可以根据指令或者自主生成驱动信号，以控制光源311生成脉冲光。
在一些实施例中，驱动模块313可以是高速、高电流、大功率的驱动模块。如可以是采用高响应速度的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管或MOS管)进行设计。驱动模块313的生成驱动信号的驱动时间则可以采用逻辑IO(Input Output，输入输出)电路控制。
通过驱动模块313快速驱动光源311生成脉冲光，提高了指纹识别的响应速度。
具体的，超声耦合层可以用于减少显示屏100的声阻抗，以提高超声信号的回波信号的强度。
在一些实施例中，超声接收装置320可以是二维超声接收器阵列，二维超声接收器阵列由第一预设数量的超声接收器组成。二维超声接收器阵列设置于显示屏100的指纹检测区域111的下方，以接收超声信号的回波信号。
在一些实施例中，二维超声接收器阵列的扫描方式可以是行扫描，也可以是面扫描。
在一些实施例中，第一预设数量可以32、64、128或者其他数值。
在一些实施例中，二维超声接收器阵列呈方形，如长方形，该方形的长度至少为9mm，宽度至少为4mm，以便于满足指纹识别的场景需求。
具体的，显示屏100的指纹检测区域111的大小通常为4*9mm2或6*6mm2，为了保证可以完整接收指纹检测区域111返回的超声信号，该二维超声接收器阵列对应的超声波感应区域的尺寸大于或等于该指纹检测区域111的尺寸。二维超声接收器阵列组成的超声波感应区域的宽度范围可以设置为4mm～8mm，长度的范围可以设置为9mm～15mm，以保证可以接收足够多的指纹信号进行指纹识别。
在一些实施例中，二维超声接收器阵列的超声接收器可以采用MEMS(Microelectromechanical System，微机电系统)工艺制造，以提高超声接收器的性能，如灵敏度、分辨率、耐压性等。同时，采用MEMS工艺制造的二维超声接收器阵列能够避免收发一体的超声换能器阵列制造时所需的高压CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，而采用低压CMOS工艺生产的二维超声接收器阵列以及其他相关元器件，从而降低制造成本。相对于收发一体的超声换能器，本申请实施例所提供的二维超声接收器阵列，结构设计更简单，且灵敏度更高，从而降低了指纹识别装置的成本以及提高了指纹成像的质量。
在一些实施例中，二维超声接收器的每个超声接收器上设置有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极分别设置于超声接收器的压电材料的两侧，以使当压电层接收超声信号的回波信号之后，产生感应电荷，该感应电荷即为指纹电信号，进而通过第一电极和第二电极传输至信号处理模块330进行信号处理，以生成指纹图像。
示例性的，图4A为本申请图3所示实施例中二维超声接收器阵列的结构示意图，如图4A所示，该二维超声接收器阵列包括多个超声接收器321，由该多个超声接收器321组成二维阵列，该二维阵列可以进行复制、扩展。每个超声接收器321的结构示意图如图4B所示。图4B为本申请图4A所示实施例中超声接收器的结构示意图，如图4B所示，二维超声接收器阵列的超声接收器321包括支撑部3211、压电层3212、第一电极3213和第二电极3214。
在一些实施例中，超声接收器321上设置的第二电极3214可以设置于压电层3212的上表面的任意位置处，以与第一电极3213形成通路，从而传输压电层3212基于超声信号的回波信号而生成的感应电荷。
在一些实施例中，二维超声接收器阵列的超声接收器321的第二电极3214或第一电极3213可以通过寻址的方式确定。
在一些实施例中，超声接收器321的压电层3212的压电材料可以是AlN氮化铝材料、改性氮化铝材料、PVDF聚偏氟乙烯材料或者锆钛酸铅薄膜材料(PZT)。当然也可以选择其他压电换能系数较高的压电材料，本申请对此不进行限定。
在一些实施例中，第一电极3213和第二电极3214可以是金属，如铜、铝等金属。
在一些实施例中，支撑部3211可以是单晶硅、多晶硅或者其他材料。
在一些实施例中，信号处理模块330与超声接收装置320电连接，接收超声接收装置320的指纹电信号，对该指纹电信号进行信号处理，从而得到指纹图像。其中，信号处理包括降噪处理、信号转换处理和指纹图像绘制等处理。
在一些实施例中，信号处理模块330可以为ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，还可以为调理电路和MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，还可以为调理电路、ADC(Analog to Digital Converter，模拟数字转换器)和FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门列阵)等等，当然也可以采用其他器件设计信号处理模块330，本申请对此不进行限定。
本实施例提供的指纹识别装置由超声发生装置、超声接收装置和信号处理模块组成了指纹识别装置，超声发生装置包括光源和吸光部件，吸光部件和超声接收装置通过超声耦合层贴于显示屏的下方，光源设置于吸光部件的与显示屏相对的表面；基于光声效应吸光部件吸收光源的脉冲光产生超声信号；超声接收装置接收经显示屏的指纹检测区域上方的手指返回的超声信号的回波信号，并将回波信号转换为指纹电信号；信号处理模块接收指纹电信号，并根据指纹电信号生成指纹图像，实现了基于超声的屏下指纹识别，基于超声的强穿透性和高灵敏度，提高了指纹识别的精度，同时该指纹识别装置具有设计简单、易于实现、可扩展性强等优点，降低了指纹识别模组的成本。
在一些实施例中，超声发生装置310设置于超声接收装置320的两侧，以提高超声信号的强度。
在一些实施例中，所述吸光部件312包括第一表面和第二表面，所述第一表面与显示屏100耦合，所述第二表面与所述光源311耦合，所述第一表面和所述第二表面所在的平面均与显示屏100所在的平面平行，从而使得吸光部件312平贴于显示屏100下，吸光部件312发射的超声信号可以垂直入射至显示屏100，从而使得更多的超声信号通过手指返回至超声接收装置320，以增加指纹信号的强度，提高成像质量。
在一些实施例中，所述第二表面所在的平面与所述显示屏所在的平面呈预设角度，该预设角度为锐角，从而使得吸光部件312呈倒楔形贴于显示屏100下，吸光部件312发射的超声信号以倾斜的方式入射至显示屏100，从而使得部分超声信号通过手指返回至超声接收装置320，部分超声信号经显示屏100反射之后被超声接收装置320吸收，增强了返回的超声信号的强度，进而提高了指纹成像的质量。
在一些实施例中，该预设角度可以为15°至60°之间，如30°、45°等。
本申请实施例通过将吸光部件呈一定角度设置于显示屏上，从而使得超声发生装置所生成的超声信号可以呈一定角度发射于显示屏上，进而提高了经过显示屏返回的超声信号的回波信号的强度，提高了超声成像的质量和指纹识别的精度。
在一些实施例中，吸光部件312与所述第二耦合面耦合的平面向下凹陷形成凹槽，所述超声耦合层填充所述凹槽，以使吸光部件312与显示屏100耦合。
本申请实施例通过具有凹形平面的吸光部件所形成的声透镜，吸收光能产生超声信号，提高了超声信号的聚焦效果，提高了指纹识别装置整体的灵敏度。
在一些实施例中，吸光部件312的形状为楔形或长方体形。采用长方体形的吸光部件312可以更可靠地与显示屏耦合，同时吸光部件312产生的超声信号垂直入射至显示屏100，提高手指处对应的超声信号的强度，进而提高其回波信号的强度，提高成像质量。采用楔形的吸光部件312，可以使得超声信号以倾斜方式入射至显示屏100，从而使得部分超声信号发生反射，部分超声信号传输至显示屏100上方经手指返回至超声接收装置320，通过增加发射的部分超声信号提高了超声接收装置320吸收的超声信号的强度，提高了成像质量和指纹识别精度。
图5为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图，本实施例是在图3所示实施例的基础上，对各个部件的位置关系进行进一步说明，本实施例中的吸光部件平贴于显示屏下，本实施例中的超声接收装置为二维超声接收器阵列，如图5所示，该指纹识别装置包括光源510、吸光部件520、二维超声接收器阵列530、超声耦合层540和信号处理模块。
其中，吸光部件520的第一表面s1与光源510耦合，第二表面s2通过超声耦合层540与显示屏100耦合，从图5中可以看出，第一表面s1和第二表面s2平行。
从图5可以看出，本实施例提供的指纹识别装置设置在显示屏100的下方，从上到下依次为超声耦合层540，设置在超声耦合层540下方的吸光部件520和二维超声接收器阵列530，该二维超声接收器阵列530为长条形，吸光部件520设置在二维超声接收器阵列530的长边的两侧，以及设置在每个吸光部件520下方的光源510。光源510用于输出脉冲光，相应的吸光部件520吸收该脉冲光，产生超声信号，该超声信号通过超声耦合层540传输至显示屏100的上方，经过手指后返回至二维超声接收器阵列530，被其吸收，从而得到相应的指纹信号，以进行指纹成像。
在一些实施例中，位于二维超声接收器阵列530左右两侧的超声发生装置相同，即第一部分和第二部分的吸光部件520除放置位置不同之外，其他参数均相同，且第一部分和第二部分的吸光部件520对应的光源510也是相同的光源。
具体的，吸光部件520和光源510的长度可以相等，从而使得吸光部件520可以吸收较多的脉冲光，增加吸光部件520输出的超声信号的强度。吸光部件520可以与二维超声接收器阵列530相邻设置，也可以间隔一段距离设置，图5中以相邻设置为例。
图6A为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图，本实施例中的吸光部件呈倒楔形贴于显示屏下，结合图5和图6A可知，本实施例中的吸光部件520通过超声耦合层540呈倒楔形贴于显示屏500下，图5中的吸光部件520则是采用平贴的方式通过超声耦合层540平贴于显示屏500的下方。
具体的，吸光部件520的斜面s1与光源510耦合，吸光部件520的连接面s2与显示屏100耦合，吸光部件520还包括立面s3，该立面s3连接于斜面s1与连接面s2之间，该立面s3与二维超声接收器阵列530的长边的一侧耦合。
具体的，光源510为长条形，且与斜面s1平行设置；吸光部件520的连接面s2通过超声耦合层540与显示屏100耦合，斜面s1与连接面s2呈预设角度θ，且预设角度θ为锐角。
具体的，光源510的出光面s4与吸光部件520的斜面s1平行，从而使得光源510输出的脉冲光以垂直形式射入吸光部件520中，提高吸光部件520吸收的脉冲光的强度，进而提高所产生的超声信号的强度。
采用倾斜的光源510，使得吸光部件520吸收脉冲光之后产生的超声信号b以一定角度入射至显示屏100，从而部分超声信号b发生反射，其回波信号被二维超声接收器阵列530吸收，从而增强了回波信号的强度，进而增强了指纹的成像质量。
进一步地，立面s3可以与连接面s2垂直。从而使得该立面s2可以更好地与二维超声接收器阵列530耦合，提高耦合可靠性，同时增大接触面积，使得二维超声接收器阵列530吸收更多地超声信号。
进一步地，在本实施例中，吸光部件520的纵截面为三角形，可以是直角三角形或者锐角三角形，图6A中以直角三角形为例。
在一些实施例中，预设角度由显示屏100的厚度、所述吸光部件的尺寸、所述超声接收装置的尺寸以及所述光源与所述超声接收装置的相对位置关系确定。
在一些实施例中，为了提高二维超声接收器阵列530吸收的超声信号的吸收率，可以设置二维超声接收器阵列530的长度为光源的长度的两倍。
在一些实施例中，光源510的出光面s4平行于显示屏100，吸光部件520包括设置在所述光源出光面与所述显示屏之间的多个吸光子部件。该多个吸光子部件可以在显示屏100的下方呈一排设置或者二维设置。
具体的，通过采用尺寸较小的各个吸光子部件组成的吸光部件，可以大大减少吸光部件的厚度，从而减小指纹识别装置整体的厚度，降低指纹识别装置对安装的要求，扩大应用范围。
图6B为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图，结合图6A和图6B可知，本实施例中的吸光部件520包括多个吸光子部件521。
其中，每个吸光子部件521包括第一连接面t1、第一斜面t2和第一立面t3，第一连接面t1通过超声耦合层与显示屏100耦合，第一斜面t2的至少部分与光源510耦合，第一立面t3连接于第一斜面t2与第一连接面t1之间，第一连接面t1与第一斜面t2呈预设角度θ，且预设角度θ为锐角。
在一些实施例中，每个吸光子部件的纵截面为直角三角形或锐角三角形。
在一些实施例中，第一斜面t2与第一立面t3相交于一条直线，该交线与光源510的出光面s4耦合。
具体的，吸光子部件的数量需要根据吸光子部件的尺寸、指纹检测区域的尺寸等尺寸信息确定。
图6C为本申请一个实施例提供的吸光部件的位置示意图，如图6C所示，本实施例采用单个吸光部件，中间的长方形结构表示超声接收装置，位于超声接收装置两侧的三角形分别表示吸光部件，每一吸光部件的下方的长方形表示光源，其中，超声接收装置的长度为L2，光源的长度为L，吸光部件的高度为h，吸光部件的长度为L1，吸光部件的楔形角度即上述预设角度为θ。在本实施例中，吸光部件与超声接收装置紧邻设置。
图6D为本申请另一个实施例提供的吸光部件的位置示意图，如图6D所示，与图6C中不同的是，本实施例中的吸光部件是由多个微型化后的吸光子部件组成，图6D中的三角形即表示该吸光子部件。在本实施例中吸光子部件的纵截面的形状为直角三角形。多个吸光子部件的整体长度可以与对应的光源的长度一致，均为L。
图6E为本申请图6D所示实施例中吸光部件的等效示意图，如图6E所示，多个微型化的楔形的吸光子部件组成的吸光部件可以等效为一个较大的楔形的吸光部件，等效的吸光部件的楔形角度与单个吸光子部件的楔形角度相同，均可以为上述预设角度θ。即采用多个微型化的吸光子部件组成的吸光部件可以达到与采用单个吸光部件相同的以倾斜方式发射超声信号的效果，同时，通过微型化的多个吸光子部件可以大大减小吸光部件的厚度，从而有利于整体结构的微型化。
在一些实施例中，包括上述图6A至图6D对应的实施例中，预设角度θ满足：
h×(cotθ+tanθ)＝L
其中，h为所述吸光部件的高度，L为光源的长度。当吸光部件包括多个吸光子部件时，所述吸光部件的高度为多个吸光子部件等效的吸光部件的高度，即图6E中的h。
在一些实施例中，包括上述图6A至图6D对应的实施例中，预设角度θ还可以满足下述关系式：
L2+L1+d-L/sinθ≥2h1×tanθ≥L1+d
其中，L2为超声接收装置长度，L1为吸光部件的第二表面s2的长度，L为光源的长度，h1为显示屏的厚度，d为吸光部件与超声接收装置的距离，d的取值可以为0或者大于0。
具体的，图6B或图6A中箭头所示方向的超声信号，经过显示屏一次发射之后，对应的水平方向的路径为2h1×tanθ，为了保证该方向的超声信号可以尽可能多地反射至超声接收装置，则需要保证该路径的最小值为L1+d，从而使得距离超声接收装置最远的该方向的超声信号可以到达超声接收装置，同时该路径的最大值为L2+L1+d-L/sinθ，以保证距离超声接收装置最近的该方向的超声信号不会超出超声接收装置，从而使得超声接收装置可以接收到较多的经显示屏反射的超声信号。
具体的，当预设角度θ满足上述表达式时，可以使得吸光部件输出的超声信号经一次反射之后，尽可能多地被超声接收装置吸收，从而尽量避免多次反射而使得超声信号衰减，提高了超声信号被反射部分的强度，从而提高了超声接收装置接收到的超声的回波信号的强度，提高了成像质量。
具体的，该预设角度θ可以理解为将吸光部件以楔形或倒楔形贴于显示屏下方的楔形角度。
在一些实施例中，为了提高超声接收装置吸收的超声信号的吸收率，可以设置超声接收装置的长度L2为光源的长度L的两倍。
图7为本申请另一个实施例提供的指纹识别装置的结构示意图，本实施例中的指纹识别装置700中光源、吸光部件和超声接收装置为多个。如图7所示，本实施例中的超声发生装置包括多组光源711和吸光部件721，超声接收装置包括多组二维超声接收器阵列720。即本申请所提供的指纹识别装置中的超声接收装置、光源和吸光部件可以进行复制扩展，形成多组超声发生模块和超声接收模块，每组超声发生模块由一个或多个光源711和与光源711相应数量的吸光部件721组成，每组超声接收模块由一个或多个超声接收装置720组成，采用分布式的方式接受指纹对应的回波信号，以增大超声信号的回波信号的接收面积，进而提高指纹检测区域的面积，以便于获取更为完整的指纹电信号，同时，提高了用户进行指纹认证的便捷度。
图8为本申请图5所示实施例中的吸光部件的结构示意图，如图8所示，本实施例中的吸光部件为黑色硅胶部件820，该黑色硅胶部件820的吸光材料为黑色硅胶材料，该黑色硅胶部件820包括凹形上表面，以形成声透镜，该黑色硅胶部件820通过超声耦合层840与显示屏耦合。
具体的，本实施例中的黑色硅胶部件820的上表面向下凹陷形成凹槽821，相应的，超声耦合层820填充该凹槽821，使得黑色硅胶材料820粘贴于显示屏的下方，可以是采用呈倒楔形或者平铺形式与显示屏连接。由黑色硅胶部件820的凹形上表面即上述凹槽821形成的声透镜，可以控制超声信号的偏转方向，起到聚焦的作用，从而提高超声信号的强度，进而提高回波信号的强度，提高指纹成像质量。
在一些实施例中，该凹槽821为条形凹槽，包括两个相对设置的侧壁以及弧形底面。凹槽821的数量可以为一条或者多条，本申请对此不进行限定。
在一些实施例中，吸光部件包括第三预设数量的黑色硅胶部件820组成的黑色吸光点阵，该黑色吸光点阵的上表面向下凹陷形成凹槽，以形成声透镜，以提高超声信号的强度。
图9为本申请一个实施例提供的一种显示屏模组的结构示意图，如图9所示，该显示屏模组包括显示屏910和指纹识别装置920。
其中，显示屏910可以是OLED屏幕，或者其他厚度较薄，如小于等于3mm，且可以传输超声的屏幕。指纹识别装置920设置于显示屏910的下方，可以是本申请图2至图8对应的任意一个实施例提供的指纹识别装置。
具体的，本实施例可以参考实施图2至图8对应的实施例中对于指纹识别装置和显示屏的描述，在本实施例中，不再对指纹识别装置和显示屏作进一步阐述。
图10A为本申请一个实施例提供的一种电子设备的正面示意图，图10B为图10A所示的电子设备的剖面示意图，如图10A和10B所示，该电子设备包括显示屏模组和外壳1030，其中，显示屏模组包括显示屏1010和指纹识别装置1020，显示屏模组可以为本申请图9所示实施例中提供的显示屏模组。
具体的，显示屏1010可以是OLED屏幕，或者其他厚度较薄，如小于等于3mm，且可以传输超声的屏幕。指纹识别装置1020设置于显示屏1010的指纹检测区域1011下方，可以是本申请图2至图8对应的任意一个实施例提供的指纹识别装置。
具体的，本实施例可以参考实施图2至图8对应的实施例中对于指纹识别装置和显示屏的描述，在本实施例中，不再对指纹识别装置和显示屏作进一步阐述。
在一些实施例中，电子设备可以是手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相机、导航仪、指纹锁等电子产品或部件。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (27)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：超声发生装置、超声接收装置和信号处理模块，所述超声发生装置包括光源和吸光部件，所述吸光部件和所述超声接收装置用于贴于显示屏的下方，所述光源设置于所述吸光部件背离所述显示屏的一侧；
其中，所述光源用于生成脉冲光；所述吸光部件用于吸收所述脉冲光，并产生超声信号；所述超声接收装置用于接收经所述显示屏的指纹检测区域上方的手指返回的所述超声信号的回波信号，并将所述回波信号转换为指纹电信号；
所述信号处理模块与所述超声接收装置连接，用于接收所述指纹电信号，并根据所述指纹电信号生成指纹图像。
2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收装置为二维超声接收器阵列，所述二维超声接收器阵列由第一预设数量的超声接收器组成。
3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收器上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别设置于所述超声接收器的压电材料的两侧。
4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收器的压电材料包括AlN氮化铝材料、改性氮化铝材料、PVDF聚偏氟乙烯材料或者锆钛酸铅薄膜材料。
5.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述二维超声接收器阵列呈方形，所述方形的长度至少为9mm，宽度至少为4mm。
6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收装置的两侧分别设置有所述超声发生装置。
7.根据权利要求6所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收装置呈长条形，所述超声发生装置设置于所述超声接收装置的两个长边对应的两侧。
8.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件呈楔形或长条形。
9.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件包括用于与所述光源耦合的斜面、用于与所述显示屏耦合的连接面以及连接于所述斜面与所述连接面之间的立面；所述斜面与所述连接面呈预设角度，所述预设角度为锐角。
10.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源的出光面平行于所述显示屏，所述吸光部件包括设置在所述光源出光面与所述显示屏之间的多个吸光子部件。
11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，每一所述吸光子部件包括用于与所述显示屏耦合的第一连接面、第一斜面以及连接于所述第一斜面与所述第一连接面之间的第一立面，所述第一斜面至少部分与所述光源耦合，所述第一连接面与所述第一斜面呈预设角度，所述预设角度为锐角。
12.根据权利要求8-11任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源的长度为所述超声接收装置的长度的一半。
13.根据权利要求9或11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述预设角度由所述显示屏的厚度、所述吸光部件的尺寸、所述超声接收装置的尺寸以及所述光源与所述超声接收装置的相对位置关系确定。
14.根据权利要求9或11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述预设角度θ满足下述关系式：
L2+L1+d-L/sinθ≥2h1×tanθ≥L1+d
其中，L2为所述超声接收装置的长度，L1为所述吸光部件的第二表面的长度，L为所述光源的长度，h1为所述显示屏的厚度，d为所述吸光部件与所述超声接收装置的距离。
15.根据权利要求9或11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述预设角度θ满足下述关系式：
h×(cotθ+tanθ)＝L
其中，L为所述光源的长度，h为所述吸光部件的高度。
16.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件包括与所述显示屏耦合的第一表面和与所述光源耦合的第二表面，所述第一表面与所述第二表面平行。
17.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件通过超声耦合层贴于所述显示屏的下方，所述吸光部件与所述超声耦合层耦合的平面形成凹槽，所述超声耦合层填充所述凹槽，以使所述吸光部件与所述显示屏耦合。
18.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件包括至少一个条形凹槽，所述条形凹槽包括两个相对设置的侧壁以及弧形底面。
19.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源为发光二极管LED或垂直腔面发射激光器VCSEL。
20.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述脉冲光的周期为1ns～80ns。
21.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光源由第二预设数量的LED组成，所述光源呈长条形。
22.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件的吸光材料为黑色硅胶材料。
23.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述吸光部件包括第三预设数量的黑色硅胶材料组成的黑色吸光点阵。
24.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声接收装置的数量均为多个，每一超声接收装置对应不同的指纹检测区域；对应于每一超声接收装置设置有至少一个所述超声发生装置。
25.根据权利要求1-7任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述超声发生装置还包括驱动模块，所述驱动模块用于为所述光源提供驱动信号，以控制所述光源生成所述脉冲光。
26.一种显示屏模组，其特征在于，包括显示屏和权利要求1-25任一项所述的指纹识别装置。
27.一种电子设备，其特征在于，包括外壳和权利要求26所述的显示屏模组。
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