CN210166799U - 低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备，指纹识别装置用于设置在配置有发光单元的显示屏的下方，显示屏设置有多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素；指纹识别装置包括：用于获取指纹信息的光感芯片；设置在光感芯片与显示屏之间的滤光层，滤光层包括多个第一区域和多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域交错设置，所述第二区域的透光率大于所述第一区域的透光率，每个第二区域的外轮廓尺寸小于子像素的外轮廓尺寸，至少部分信号光能经第二区域入射至光感芯片上。本申请提供的低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备，能够将像素开孔结构的高频噪声过滤，从而能够提高成像质量。

Description

低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及屏下指纹识别技术领域，具体涉及一种低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备。

背景技术

本部分的描述仅提供与本实用新型公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

屏下光学指纹识别技术由于不占用电子设备(例如智能手机)的表面空间而得到快速发展和应用。采用光学指纹识别技术需要采集人体指纹反射的光线，并将光信号转换为电信号，以生成指纹图像。

现有技术中的光学指纹识别装置通常应用于以OLED屏为代表的显示屏下。OLED显示屏是由透光的像素开孔和非透光的像素组成。使用时，OLED光源发出的光经显示屏到达其上方的手指，手指反射回的光线穿过显示屏上的透光区域，到达显示屏下方的光感芯片，从而成像。

由此，光感芯片在成像过程中会将像素开孔进行成像，所成的像素开孔图像是非指纹成像所需要的图像，在宏观上表现为密密麻麻的格点图像。这部分图像视为噪声图像，导致图像信噪比较低。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型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实用新型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。

实用新型内容

为实现上述目的，本申请提供了一种低通去噪结构的指纹识别装置以及电子设备，能够将像素开孔结构的高频噪声过滤，从而能够提高成像质量。提供的技术方案如下所述：

一种低通去噪结构的指纹识别装置，所述指纹识别装置用于设置在配置有发光单元的显示屏的下方，所述显示屏设置有多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素；所述指纹识别装置包括：用于获取指纹信息的光感芯片，所述光感芯片至少能接收自所述显示屏发出的经被识别物反射后的信号光；

设置在所述光感芯片与所述显示屏之间的滤光层，所述滤光层包括多个第一区域和多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域交错设置，所述第二区域的透光率大于所述第一区域的透光率，每个所述第二区域的外轮廓尺寸小于所述子像素的外轮廓尺寸，至少部分所述信号光能经所述第二区域入射至所述光感芯片上。

作为一种优选的实施方式，沿所述显示屏的厚度方向作投影，至少部分所述第二区域位于所述子像素或像素单元的开孔之间。

作为一种优选的实施方式，所述第二区域为具有周期的重复单元。

作为一种优选的实施方式，所述重复单元的周期是子像素或像素单元开孔周期的0.1～0.5倍。

作为一种优选的实施方式，所述第二区域的透光率在50％以上。

作为一种优选的实施方式，所述指纹识别装置包括：设置在所述显示屏与所述光感芯片之间的多个光学镜片。

作为一种优选的实施方式，所述滤光层位于所有所述光学镜片的上方；或者，

所述滤光层位于所有所述光学镜片的下方；或者，

所述滤光层位于任意相邻的两个所述光学镜片之间。

作为一种优选的实施方式，所述滤光层配置在指纹识别装置中，所述滤光层构成所述指纹识别装置的一部分。

作为一种优选的实施方式，所述指纹识别装置还包括：用于支撑所述光感芯片的支架，所述滤光层设置在所述支架上。

一种电子设备，所述电子设备配置有所述的低通去噪结构的指纹识别装置。

有益效果：

本申请实施方式提供的指纹识别装置在显示屏与光感芯片之间设置有滤光层，滤光层包括多个第一区域和多个第二区域，第二区域的透光率大于第一区域的透光率。从而，显示屏光源发出的光在经手指反射后，主要通过第二区域入射至光感芯片上。由于第一区域和第二区域交错设置，像素的网格在经过滤光层后会被打散。且所述第二区域的尺寸小于所述子像素的尺寸，从而在成像时，第二区域附近的像素网格投影图像被散射掉，使得像素网格无法正常成像。

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

针对一种实施方式描述和/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它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

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它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的低通去噪结构的指纹识别装置的结构示意图；

图2为本申请第二实施例提供的低通去噪结构的指纹识别装置的结构示意图；

图3为本申请第三实施例提供的低通去噪结构的指纹识别装置的结构示意图；

图4为本申请实施方式提供的一种滤光层的结构示意图。

1、光感芯片；2、显示屏；3、滤光层；31、第二区域；32、第一区域；4、光学镜片；5、支架；6、显示屏膜片单元。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。

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”、“上”、“下”、“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方式。

需要说明的是，上文所述的指纹识别，仅是运用用户生物特征中的一种常见的实施例。在可预想的实施例中，本领域技术人员可将本申请所提供实施例的技术方案扩展运用于任意合适的生物特征的验证场景中。例如通过获取用户的虹膜这一生物特征信息进行验证的场景，本实用新型实施例对此不作限定。

下文是以获取用户指纹信息作为主述场景来阐述的。但基于上文描述可知，本实用新型实施例的保护范围并不因此而受到限定。在本说明书中，将本实用新型实施例的低通去噪结构的指纹识别装置在正常使用状态下，指向或面对使用者的方向定义为“上”，将与之相反，或者背对使用者的方向定义为“下”。

下面将结合图1至图4对本实用新型实施例提供的低通去噪结构的指纹识别装置进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本实用新型的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。

具体的，将图1至图4中所示意的向上的方向定义为“上”，将图1至图4中所示意的向下的方向定义为“下”。值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本实用新型技术方案的方便，并不限定本实用新型实施例在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致装置方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。

光学指纹识别装置通常应用于以OLED屏为代表的显示屏下。OLED显示屏设置有多个像素单元，相邻两个像素单元之间形成开孔，所述开孔为透光区域。一般的，红、绿、蓝三色子像素构成一个像素单元，相邻子像素之间形成有像素开孔，即一个像素单元区域内具有多个像素开孔。使用时，OLED显示屏配制的光源发出的光经显示屏到达其上方的手指，手指反射回的光线再穿过显示屏上的透光区域，到达显示屏下方的光感芯片成像。在成像过程中，由于像素单元内存在有像素开孔，反射回来的光线能够将像素开孔结构进行成像，所成的像素开孔图像是非指纹成像所需要的图像，视为噪声图像，导致图像信噪比较低。由于所成的像素开孔图像表现为很多密密麻麻的格点，这部分高频噪声图像严重影响了光感芯片的成像质量。

如图1至图4所示，本申请实施方式提供的低通去噪结构的指纹识别装置用于设置在配置有发光单元的显示屏2的下方。显示屏2配置的发光单元具体可以OLED光源或者LED光源，本实用新型实施例对此不作限定。显示屏2的发光单元不仅用于提供指纹识别的激励光源，还能够用于显示。该激励光源在经显示屏2外表面上的手指反射后，能够形成携带有指纹信息的信号光。

在本实施例中，所述显示屏2为自发光显示屏。所述显示屏2包括基板和自发光显示层，所述自发光显示屏位于基板的下方。所述基板为透光基板，基板的材料可以为玻璃、PI树脂等制成。所述自发光显示层优选为OLED显示层，OLED显示层具备自发光能力，同时具有对比度高、厚度薄等优异特性。所述自发光显示层具有透光区域和非透光区域，位于所述透光区域的结构均能够透光，从而使得经手指反射后的信号光，至少部分能够从透光区域穿过，再到达光感芯片1。所述自发光显示层设置有多个像素单元，包括用于显示功能的发光器件，所述发光器件形成部分所述非透光区域，所述像素单元内的像素开孔以及相邻像素单元之间的间隙形成透光区域。

所述指纹识别装置设置在显示屏2的下方，能够接收所述信号光，从而获取指纹信息。指纹识别装置包括光感芯片1，该光感芯片1至少能接收自显示屏2发出的经被识别物反射后的信号光，并且，可以将该信号光转换为电信号，以生成指纹图像。光感芯片1进一步可以将该指纹图像发送给与之信号连接的图像处理器，图像处理器进行图像处理得到指纹信号，并通过算法对指纹信号进行指纹识别。

所述光感芯片1与所述显示屏2之间设置有滤光层3。请参阅图4所示，滤光层3包括多个第一区域32和多个第二区域31。第一区域32与第二区域31交错设置。所述交错设置可以是多个第一区域32与多个第二区域31间隔设置。其中，第二区域31的透光率大于第一区域32的透光率。从而，显示屏2光源发出的光在经手指反射后，仅能通过该第二区域31入射至光感芯片1上。

每个所述第二区域31的外轮廓尺寸小于显示屏2子像素的外轮廓尺寸。所述显示屏2子像素的外轮廓尺寸为子像素的面积尺寸，以子像素为矩形结构为例，所述子像素的外轮廓尺寸为长度尺寸和宽度尺寸，对应的，所述第二区域31的外轮廓尺寸均小于子像素的宽度尺寸和长度尺寸。从而在成像过程中，滤光层3的第一区域32能够将显示屏2上的像素所成的图像进行过滤，即，将显示屏2的像素格点所成的高频噪声过滤，提高了光感芯片的成像质量。

进一步的，所述第一区域32具有第一透光率，所述第二区域31具有第二透光率，第二透光率大于第一透光率。所述第一区域32可以为具有不透光或者透光率较低的无机或有机材料制成。第二区域31为具有透光性能的薄膜材料制成，所述第二区域31的透光率在50％以上。

所述第一区域32和第二区域31可以为整体结构，可以在第一区域32上设置开孔结构并在所述开孔结构上设置具有透光性能的薄膜材料，从而形成所述滤光层3。所述第一区域32和第二区域31也可以为组合结构，通过将具有透光性能的薄膜材料与具有不透光或者透光率较低的材料复合而形成所述滤光层3。本申请实施例滤光层3的结构不作具体限定。

在本实施例中，所述第一区域32为不透光的区域。即所述第一区域32由具有不透光特性的材料制成。从而，滤光层3表面分布有多个不透光区域和透光区域，使得成像时，像素网格投影图像被滤光层3打散，第二区域31附近的像素格点投影的图像被散射或折射掉，从而将高频噪声光滤掉。

多个所述第二区域31为具有透光性能的透光单元。其可以为圆形结构，也可以为椭圆形结构、矩形结构、椭圆形结构、多边形结构以及不规则结构，本申请实施例对此不作具体限定。所述透光单元在滤光层3上间隔设置。多个所述第二区域31形成滤光层3上的透光区域。该透光区域可以由相同图案的重复单元形成，可以由相同图案的随机单元形成，还可以由不同图案的随机单元形成。

在本说明书中，至少部分所述第二区域31位于所述子像素或像素单元的开孔之间。从而经手指反射后的信号光能通过像素之间的开孔经第二区域31入射至光感芯片1，进行成像。即，所述第二区域31对应于滤光层3上方的显示屏2的透光区域。在本实施例中，第二区域31的设置方式可以根据显示屏2子像素或像素单元的具体位置以及相邻像素之间的开孔大小进行调整。即，多个第二区域31的排列密度、具体位置、大小可以根据需要而变化。

需要说明的是，第二区域31的外轮廓尺寸必须小于子像素的外轮廓尺寸，从而能够防止成像过程中，将显示屏2上的像素开孔结构进行成像。由于像素开孔结构所成的像为像素格点图像，这部分图像为未携带指纹信息的高频噪声图像，若在光感芯片1上成像，将导致指纹图像信噪比比较低，成像质量变差。当信号光在返回至显示屏2时，能够仅通过显示屏2下方的第二区域31入射至光感芯片1上，而像素格点的成像被第二区域31以及第一区域32散射或阻挡。

优选的，第二区域31为重复单元。所述重复单元可以具有周期，该周期为第二区域31的重复周期。具体的，所述重复单元的周期可以是子像素开孔周期的0.1～0.5倍。所述重复单元的周期也可以是像素单元开孔周期的0.1～0.5倍。从而保证有部分重复单元能与相邻像素单元或者相邻子像素的开孔相面对，从而保证携带有指纹的信号光能够通过重复单元在光感芯片1上成像。一般情况下，指纹尺寸相比于子像素尺寸要大于两倍以上，通过设置本申请实施例的滤光层3，携带有指纹信息的信号光能经多个第二区域31入射到光感芯片1进行成像，而指纹图像之间的像素格点高频图像能够被过滤，从而提高了指纹图像的信噪比。

此外，为了使经手指反射回来的信号光尽可能多的入射至光感芯片1进行成像，可以在光到达光感芯片1之前，采用聚光结构来实现对广角光线的汇聚。在本说明书中，该聚光结构可以是设置在所述显示屏2与所述光感芯片1之间的多个光学镜片4。

多个光学镜片4均位于光感芯片1和显示屏2之间。光学镜片4可以包括凸透镜、微透镜以及凹透镜等，且凸透镜、微透镜以及凹透镜可为非球面凸透镜、微透镜以及凹透镜。即光学镜片4为非常规透镜。光学镜片4不仅可以汇聚光线，从而可以实现将广角范围内较为分散的信号光汇聚至光感芯片1上，还可以矫正光学畸变，进行光学成像，从而可方便光感芯片1对指纹图形的采集，提升成像质量。

在本说明书中，所述滤光层3可以位于所有所述光学镜片4的下方，如图1所示的第一实施例中的指纹识别装置；或者，所述滤光层3位于所有所述光学镜片4的上方，如图2所示的第二实施例中的指纹识别装置；或者，所述滤光层3位于任意相邻的两个所述光学镜片4之间，如图3所示的第三实施例中的指纹识别装置。

在本说明书中，如图1至图3所示，所述滤光层3可以配置在指纹识别装置中，所述滤光层3构成所述指纹识别装置的一部分。

具体的，所述指纹识别装置还包括：用于支撑所述光感芯片1的支架5，所述滤光层3设置在所述支架5上。所述支架5设置所述显示屏2下方，所述光学镜片4和所述光感芯片1均安装在所述支架5上。所述支架5的内壁设置有内螺纹，光学镜片4的镜筒外壁设置有外螺纹，镜筒与支架5通过螺纹的方式相配合连接。通过旋动镜筒，能够改变光学镜片4与显示屏2之间的距离。滤光层3也可以设置在支架5上。由此，滤光层3形成指纹识别装置自身结构的一部分。

所述显示屏2上方可以设置有显示屏膜片单元6。所述显示屏膜片单元6包括：显示屏1/4波片(图中未标注)和显示屏线偏光片(图中未标注)。显示屏1/4波片位于显示屏偏光片的下方。显示屏1/4波片可以采用有机材料制成，也可以采用无机材料制成，只要能实现相位延迟功能即可。显示屏线偏光片可以是采用有机材料制成，也可以采用无机材料制成，只要能实现偏光功能即可。

所述显示屏膜片单元6背离显示屏2的表面设置有盖板(未标注)，盖板具有透光区域，透光区域上形成有供用户按压的识别区域。所述透光区域可以占据盖板的上表面，盖板整体可以由透光材料制成，其上表面不存在光线无法透过的区域。

本申请实施方式还提供了一种电子设备，所述电子设备配置有所述的低通去噪结构的指纹识别装置。为了实现电子设备的基本功能，本实用新型实施例中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实用新型所提供的技术方案，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，本实用新型在范围上并不因此而受到限制。

具体的，当本实用新型实施例的低通去噪结构的指纹识别装置被配置于电子设备中时，电子设备可以基于该指纹识别装置获取用户的指纹特征信息，用以与存储的指纹信息进行匹配，以实现对当前用户的身份验证，从而确认其是否有相应的权限来对电子设备执行相关的操作。

本实用新型实施例的低通去噪结构的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。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (10)

1.一种低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置用于设置在配置有发光单元的显示屏的下方，所述显示屏设置有多个像素单元，每个所述像素单元包括多个子像素；所述指纹识别装置包括：

用于获取指纹信息的光感芯片，所述光感芯片至少能接收自所述显示屏发出的经被识别物反射后的信号光；

设置在所述光感芯片与所述显示屏之间的滤光层，所述滤光层包括多个第一区域和多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域交错设置，所述第二区域的透光率大于所述第一区域的透光率，每个所述第二区域的外轮廓尺寸小于所述子像素的外轮廓尺寸，至少部分所述信号光能经所述第二区域入射至所述光感芯片上。

2.如权利要求1所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，沿所述显示屏的厚度方向作投影，至少部分所述第二区域位于所述子像素或像素单元的开孔之间。

3.如权利要求1所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述第二区域为具有周期的重复单元。

4.如权利要求3所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述重复单元的周期是子像素或像素单元开孔周期的0.1～0.5倍。

5.如权利要求1所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述第二区域的透光率在50％以上。

6.如权利要求1所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置包括：设置在所述显示屏与所述光感芯片之间的多个光学镜片。

7.如权利要求6所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层位于所有所述光学镜片的上方；或者，

所述滤光层位于所有所述光学镜片的下方；或者，

所述滤光层位于任意相邻的两个所述光学镜片之间。

8.如权利要求1所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层配置在指纹识别装置中，所述滤光层构成所述指纹识别装置的一部分。

9.如权利要求8所述的低通去噪结构的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括：用于支撑所述光感芯片的支架，所述滤光层设置在所述支架上。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备配置有如权利要求1至9中任意一项所述的低通去噪结构的指纹识别装置。

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