CN207037681U - 光学生物识别模组、显示装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型部分实施方式提供了一种光学生物识别模组、显示装置以及电子设备。光学生物识别模组包括用于过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板、用于根据通过光学感应区域接收到的过滤后的光线生成生物识别信号的光学芯片以及用于将生物识别信号传输出去的线路板；光学芯片安装在线路板上，光通道阵列面板固定在光学芯片上且至少覆盖光学芯片的光学感应区域。采用本实用新型的光学生物识别模组，在光学芯片上固定了可以过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板，以确保光学芯片接收到的光线为与光通道阵列面板接近垂直的光；即，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性。

Description

光学生物识别模组、显示装置以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及生物识别技术领域，特别涉及一种光学生物识别模组、显示装置以及电子设备。

背景技术

随着生物识别技术的迅速发展，以指纹识别为代表的生物识别技术已经广泛应用于各种电子设备中，例如手机、平板电脑等。目前市场上绝大部分的电子设备采用的都是电容式指纹识别，其穿透厚度有限、受手指湿度影响，并且需要在电子设备的正面开孔或者减薄以保证较好的识别效果，同时为了更好的外观效果，指纹识别装置一般会居中放置；因此，指纹识别装置放置于电子设备正面时，限制了电子设备屏占比的提高。

目前，为了提高屏占比，电子设备可以采用集成于电子设备屏幕的下方的光学指纹识别装置。然而，发明人发现还存在以下问题：光学指纹识别装置是通过采集手指反射的光线并对采集的反射光线进行识别以获取指纹图像信息的，其中，指纹图像信息主要是通过对指纹的各个特征点(指纹的波峰和波谷)反射的光线进行识别而获得；然而，指纹的各个特征点反射的光线之间可能会相互干扰且非指纹特征点反射的光线也会对各个特征点反射的光线产生干扰，各个特征点反射的光线受到的这种干扰即为各个特征点反射的光线中的噪声，由于各个特征点反射的光线包含噪声，从而会导致对各个指纹特征点的识别产生误差，即会导致对指纹识别效果产生影响。

实用新型内容

本实用新型部分实施方式的目的在于提供一种光学生物识别模组、显示装置以及电子设备，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性。

本实用新型的一个实施方式提供了一种光学生物识别模组，包括用于过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板、用于根据通过光学感应区域接收到的过滤后的光线生成生物识别信号的光学芯片以及用于将生物识别信号传输出去的线路板；光学芯片安装在线路板上，光通道阵列面板固定在光学芯片上且至少覆盖光学芯片的光学感应区域。

本实用新型的一个实施方式还提供了一种显示装置，包括显示屏与上述的光学生物识别模组；光学生物识别模组固定于显示屏，且光学指纹识别模组利用显示屏的至少部分像素单元作为光源。

本实用新型的一个实施方式还提供了一种电子设备，包括上述的显示装置。

本实用新型相对于现有技术而言，在光学芯片上固定了可以过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板，以确保光学芯片接收到的光线为与光通道阵列面板接近垂直的光；即，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性。

另外，光通道阵列面板包括吸光层与位于所述吸光层中的多根光通道；每根所述光通道垂直设置于所述光学芯片与所述光通道阵列面板的接触面，且其侧壁被所述吸光层包覆。本实施方式提供了光通道阵列面板的具体结构，以满足实际设计需求。

另外，每根光通道的直径与光通道阵列面板的厚度的比值的范围是1:5至1:20，光通道阵列面板的分辨率大于或等于10线对每毫米。本实施方式提供了光通道阵列面板的具体分辨率范围，以及光通道的直径与光通道阵列面板的厚度的比值的具体范围。

另外，每根光通道的直径与光通道阵列面板的厚度的比值是1：10。本实施方式提供了一个较佳的光通道的直径与光通道阵列面板的厚度的比值，进一步提高了获取的生物识别信号的准确性。

另外，每根光通道的光透过率大于95％。

另外，吸光层的光透过率小于或等于5％。

另外，光通道阵列面板与光学芯片封装在一起。本实施方式中，将光通道阵列面板与光学芯片封装在一起，以便于实际应用。

另外，光学芯片包括基板以及固定在基板上的感应晶片；基板安装在线路板上；感应晶片通过基板与线路板电性连接。本实施方式提供了光学芯片的具体结构。

另外，光学生物识别模组为光学指纹识别模组。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本实用新型第一实施方式的电子设备的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式的生物识别模组的结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式的光通道阵列面板的俯视图；

图4是根据本实用新型第二实施方式的光通道阵列面板的剖视图；

图5是根据本实用新型第二实施方式的光通道阵列面板的局部示意图；

图6是根据本实用新型第三实施方式的生物识别模组的结构示意图；

图7是根据本实用新型第四实施方式的显示装置的结构示意图；

图8是根据本实用新型第四实施方式的包含触摸传感器的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本实用新型部分实施方式进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型第一实施方式涉及一种光学生物识别模组，应用于电子设备，例如手机、平板电脑等移动终端设备，也可以为其他类型的电子装置，例如打卡机等。光学生物识别模组可以为光学指纹识别模组，当应用于无显示屏的电子设备时，需要额外配置光源；当应用于带有显示屏的电子设备时，能够集成于电子设备的显示屏下方，有利于电子设备屏占比的提高，并且可以利用显示屏的至少部分像素单元作为光源，无需额外配置光源。

更具体地，电子设备的显示屏可以为液晶显示(LCD)显示屏、有机发光二极管(OLED)显示显示屏、微型发光二极管(Micro-LED)显示屏或者其他类型的平板显示屏；当电子设备应用在智能移动终端设备时，显示屏可以选择触控显示屏以兼具触控和显示功能，比如，触摸传感器可以安装在显示屏上或者集成在显示屏内部；光学指纹识别模组可以通过显示屏下(Under display)结构或者显示屏内(In display)结构的方式集成设置到显示屏，比如光学指纹识别模组可以采用一个独立功能模组并直接设置在显示屏的显示区下方，从而光学指纹识别模组可以集成复用显示屏的部分功能(比如采用显示屏的自发光显示像素作为光源等)。

本实施方式中以光学生物识别模组为光学指纹识别模组，应用于带有显示屏的电子设备为例进行说明。请参考图1，光学生物识别模组10安装在显示屏20的下方且具有光学感应区域21，光学生物识别模组10利用显示屏20的部分像素单元作为光源，其中，作为光源的像素单元至少覆盖光学感应区域21。当光学感应区域21上方的显示屏20区域存在生物体触摸时，作为光源的像素单元发射光线照射到生物体，生物体接收到光源发射的光线后发生反射，即产生生物体反射的光线。本实施方式中，生物体可以为手指，当像素单元发射的光线照射到手指上时，手指上的指纹特征点以及非指纹特征点均会产生发射，产生相应的反射光线。

本实施方式中，请参考图2，光学生物识别模组10包括光通道阵列面板1、光学芯片2以及线路板3。

光通道阵列面板1用于过滤生物体(例如为手指)反射的光线，以保证过滤后的光线中的噪声足够小，同时需具有一定的光透过率；光学芯片2用于根据通过光学感应区域21接收到的过滤后的光线生成生物识别信号；线路板3用于将生物识别信号传输出去。其中，这里的生物识别信号在本实施方式中可以理解为指纹图像信息，然不限于此。

请参考图2，光学芯片2安装在线路板3上，具体可以通过焊接的方式安装于线路板3；光通道阵列面板1固定在光学芯片2上且至少覆盖光学芯片2的光学感应区域21，其中，光通道阵列面板1可以通过透光胶膜4固定在光学芯片2上，透光胶膜4起粘接作用并为透明材料，透光胶膜4的光透过率越高，对光线影响越小，透光胶膜4可以由硅胶、树脂等有机材料制成。

光通道阵列面板1属于一种光学传输元件，能在传输生物体反射的光线的同时过滤生物体反射的光线中的噪声，即使得光学芯片2通过光学感应区域21接收到的过滤后的生物体反射的光线为与光通道阵列面板1接近垂直的光。光学芯片2根据过滤后的光线生成生物识别信号(例如为指纹图像信息)，该生物识别信号通过线路板3传输至电子设备的处理器中，以被进行下一步处理。

其中，本实施方式中光通道阵列面板1与光学芯片2封装在一起以形成一个集成元件，封装方式可以为塑封，请参考图2，图中斜线阴影部分表示塑封材料；然不限于此，光通道阵列面板1与光学芯片2也可以是独立的元件，两者通过透光胶膜4贴合在一起。

本实施方式相对于现有技术而言，在光学芯片上固定了可以过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板，以确保光学芯片接收到的光线为与光通道阵列面板接近垂直的光；即，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性。

本实用新型第二实施方式涉及一种光学生物识别模组，本实施方式是对第一实施方式的细化，主要细化之处在于：本实施方式中，光通道阵列面板1包括吸光层11与位于所述吸光层11中的多根光通道12。

本实施方式中，请参考图3和图4，两者分别为光通道阵列面板1的俯视图和剖视图。光通道阵列面板1包括吸光层11与位于所述吸光层中的多根光通道12，光通道12由高透光率的材料(例如为玻璃，然不以此为限)形成，；较佳的，光通道12的光透过率大于95％；多根光通道12按照一定的间距、规则排布于吸光层11中，例如，多根光通道12之间保持相同的间距，均匀排布，然不以此为限；并且，各光通道12垂直设置于光学芯片2与光通道阵列面板1的接触面上，相当于在光通道阵列面板1中设置多个透光通道且各个透光通道垂直于光学芯片2与光通道阵列面板1的接触面，以使垂直摄入光通道阵列面板1的光线可以通过。其中，各光通道12的侧壁均被吸光层11包覆。

本实施方式中，吸光层11由吸光材料构成；从图3可以看出，吸光材料填充在各光通道12之间，形成一个整体，即各光通道12与吸光层11形成一体化结构；本实施方式对吸光层11与各光通道12的结合方式不作任何限制，只要吸光层11能够包覆各光通道12的侧壁以吸收掉噪声即可。其中，吸光材料可以为黑玻璃或其他对光线具有高吸收、低透光率的材料，较佳的，吸光层11的光透过率小于或等于5％。

需要说明的是，图3(光通道阵列面板1的俯视图)中的光通道12的形状为圆形，然不限于此，光通道12还可以为其它形状，例如正方形、长方形、三角形等，本实施方式对此不作任何限制。

请参考图4，光通道阵列面板1的分辨率大于或等于10线对每毫米。其中，线对每毫米为分辨率的单位，指仪器在一毫米内能分辨出的线对数目，一般仪器能分辨的线对数越多，表示仪器的分辨率越好。请参考图5，为光通道阵列面板1的局部图，每根光通道12的直径D与光通道阵列面板1的厚度T的比值的范围是1:5至1:20。

较佳的，每根光通道12的直径D与光通道阵列面板1的厚度的比值是1：10，然而本实施方式对此不作任何限制，可以根据实际使用情况和效果来设定该比值。

需要说明的是，图4中只是示意性的描述了光通道阵列面板1中光通道12的排布，然而本实施方式对此不作任何限制，可以根据光学生物识别模组10的设计要求来设定。

本实施方式中，光通道12垂直设置于光学芯片2与光通道阵列面板1的接触面，显示屏20中作为光源的像素单元发射光线照射到生物体(以手指为例)上时，指纹特征点以及非指纹特征点均会产生反射。其中，各指纹特征点反射的光线大部分是垂直射入光通道阵列面板1，但也有很小一部分光线在传输过程中会向外发散而斜射入光通道阵列面板1；非指纹特征点反射的光线也是斜射入光通道阵列面板1。此处以一个指纹特征点为例进行说明：该指纹特征点反射的光线(这里是指相对于光通道阵列面板1接近垂直的光线)中混杂了其他指纹特征点发散出来的光线与非指纹特征点反射的光线(即混杂了相对光通道阵列面板1有倾斜角度的光线)；当该指纹特征点反射的光线通过光通道阵列面板1中的光通道12时，由于光通道12与光学芯片2相对垂直且其外部包裹了吸光层11，因此，光通道12仅允许该指纹特征点反射的光线中接近垂直射入光通道阵列面板1的光线通过，而将该指纹特征点反射的光线中混杂的相对光通道阵列面板1有倾斜角度的光线吸收掉(有倾斜角度的光线会投射到光通道12的侧壁上，从而被吸光层吸收)；即，光学芯片2仅能接收到与光通道阵列面板接近垂直的光线。

本实施方式中，光通道阵列面板1可以耐受260℃的高温，能在260℃高温下不发生形变、色变，并且光学性能不受任何影响。

本实施方式相对于第一实施方式而言，提供了光通道阵列面板的具体结构，以满足实际设计需求。

本实用新型第三实施方式涉及一种光学生物识别模组，本实施方式是对第一实施方式的细化，主要细化之处在于：本实施方式中，光学芯片2包括基板22与感应晶片23。

请参考图6，感应晶片23固定在基板22上，具体的固定方式可以为通过透光胶膜4固定于基板22；基板22安装在线路板3上，具体可以通过焊接的方式安装于线路板3。

感应晶片23通过另一透光胶膜5与光通道阵列面板1固定，请参考图1和图6，感应晶片23上与光通道阵列面板1的接触面形成光学感应区域21，感应晶片23通过金线6与基板22连接，并通过基板22与线路板3电性连接；感应晶片23的光学感应区域21接收经过光通道阵列面板1过滤后的生物体反射的光线，并根据该光线生成生物识别信号。该生物识别信号通过金线6传输到基板22，并通过基板22传输至线路板3(线路板3与电子设备的处理器连接，该生物识别信号通过线路板3传输至电子设备的处理器)。

本实施方式中，请参考图6，光学芯片2还包括绿油层24，绿油层24涂覆在基板22且面对透光胶膜4，绿油层24可以保护基板22上的线路，防止其氧化。

本实施方式相对于第一实施方式而言，提供了光学芯片的具体结构。需要说明的是，本实施方式也可以作为对第二实施方式的细化，可以达到相同的技术效果。

本实用新型第四实施方式涉及一种显示装置，应用于电子设备，例如手机、平板电脑等。显示装置包括显示屏20以及第一实施方式至第三实施方式任一项中的光学生物识别模组10。

请参考图1和图7，光学生物识别模组10固定于显示屏20，具体的，显示屏20包括自发光层201和不透光层202，不透光层202上设置有开口，光学生物识别模组10固定在显示屏20的不透光层202的开口中，且通过一透光胶膜7或者其它高透光率的粘接材料固定于显示屏20的自发光层201，并且固定时不透光层202的开口中需保证清洁，不存在异物、脏污、灰尘等影响光线传输的物质，以避免光学生物识别模组10接收生物体反射的光线时受到异物影响。光学生物识别模组10可以利用显示屏20的至少部分像素单元作为光源，即，光学生物识别模组10利用显示屏20的自发光层201的至少部分像素单元作为光源，光学生物识别模组10利用的自发光层201的像素单元面积至少覆盖光学感应区域21。

本实施方式中，不透光层202的开口大小根据光学生物识别模组10的尺寸和整个装置的布局要求来设定，本实施方式对此不作任何限制，但必须保证光学生物识别模组10能够接收到经过生物体反射的光线。

显示装置还包括面板30，主要由玻璃等透光材料制成，可以美化外观，同时保护显示屏20，作为显示屏20的支撑面。

较佳的，请参考图1和图8，显示装置还包括触摸传感器40，触摸传感器40安装在显示屏20上或集成于显示屏20中(图中触摸传感器40安装在显示屏20的自发光层201与面板30之间，然不以此为限，触摸传感器40还可以集成在显示屏20的自发光层201中)，并且，触摸传感器40至少覆盖光学感应区域21。

触摸传感器40用于在检测到光学感应区域21上方的显示屏20区域存在生物体触摸时通知处理器启动光学生物识别模组10，从而使得电子设备处于熄屏状态时，在接收到生物体触摸时，才启动光学生物识别模组10完成生物识别；较佳的，可以控制显示屏20在对应于光学感应区域21的区域处显示一个暗光提示图案(一个黑暗但是肉眼可以识别的图案)，以便于用户准确定位光学感应区域21。

本实施相对于现有技术而言，在光学芯片上固定了可以过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板，以确保光学芯片接收到的光线为与光通道阵列面板接近垂直的光；即，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性；同时，在接收到生物体触摸时才通知处理器启动光学生物识别模组，降低了功耗。

本实用新型第五实施方式涉及一种电子设备，例如为手机、平板电脑等。电子设备包括第四实施方式中的显示装置。

本实施方式相对于现有技术而言，在光学芯片上固定了可以过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板，以确保光学芯片接收到的光线为与光通道阵列面板接近垂直的光；即，利用光通道阵列面板过滤生物体反射的光线中的噪声，从而提高了获取的生物识别信号的准确性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (13)

1.一种光学生物识别模组，其特征在于，包括用于过滤生物体反射的光线的光通道阵列面板、用于根据通过光学感应区域接收到的过滤后的光线生成生物识别信号的光学芯片以及用于将所述生物识别信号传输出去的线路板；

所述光学芯片安装在所述线路板上，所述光通道阵列面板固定在所述光学芯片上且至少覆盖所述光学芯片的所述光学感应区域。

2.如权利要求1所述的光学生物识别模组，其特征在于，所述光通道阵列面板包括吸光层与位于所述吸光层中的多根光通道；

每根所述光通道垂直设置于所述光学芯片与所述光通道阵列面板的接触面，且其侧壁被所述吸光层包覆。

3.如权利要求2所述的光学生物识别模组，其特征在于，每根所述光通道的直径与所述光通道阵列面板的厚度的比值的范围是1:5至1:20，所述光通道阵列面板的分辨率大于或等于10线对每毫米。

4.如权利要求3所述的光学生物识别模组，其特征在于，每根所述光通道的直径与所述光通道阵列面板的厚度的比值是1：10。

5.如权利要求2所述的光学生物识别模组，其特征在于，每根所述光通道的光透过率大于95％。

6.如权利要求2所述的光学生物识别模组，其特征在于，所述吸光层的光透过率小于或等于5％。

7.如权利要求1所述的光学生物识别模组，其特征在于，所述光通道阵列面板与所述光学芯片封装在一起。

8.如权利要求1至7中任一项所述的光学生物识别模组，其特征在于，所述光学芯片包括基板以及固定在所述基板上的感应晶片；

所述基板安装在所述线路板上；

所述感应晶片通过所述基板与所述线路板电性连接。

9.如权利要求1所述的光学生物识别模组，其特征在于，所述光学生物识别模组为光学指纹识别模组。

10.一种显示装置，其特征在于，包括显示屏与如权利要求1至9中任一项所述的光学生物识别模组；

所述光学生物识别模组固定于所述显示屏，且所述光学生物识别模组利用所述显示屏的至少部分像素单元作为光源。

11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述光学生物识别模组固定在所述显示屏的不透光层的开口中。

12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：用于在检测到所述光学感应区域存在生物体触摸时通知处理器启动所述光学生物识别模组的触摸传感器，所述触摸传感器安装在所述显示屏上或集成于所述显示屏中，并且，所述触摸传感器至少覆盖所述光学感应区域。

13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求10至12中任一项所述的显示装置。