CN210605742U - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种指纹识别装置和电子设备，能够降低指纹识别装置的厚度。该指纹识别装置适用于具有显示屏的电子设备，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：微透镜阵列，所述微透镜阵列的表面覆盖有光学胶层，所述光学胶层用于粘结所述微透镜阵列和所述显示屏；传感器芯片，用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述微透镜阵列汇聚的光信号，并根据所述光信号生成所述手指的指纹图像。

Description

指纹识别装置和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及指纹识别领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。

背景技术

随着手机行业的高速发展，指纹识别技术越来越受到人们重视，屏下指纹识别技术的实用化已成为大众所需。屏下指纹识别技术中应用最多的是屏下光学指纹识别技术，屏下光学指纹识别技术可以采用屏幕发出的光作为光源，屏幕发出的光照射到屏幕上方的手指后会携带手指的指纹信息，携带指纹信息的光信号会被传感器芯片接收到，以进行指纹识别。

但是，目前人们对电子设备的厚度的要求越来越高，由于指纹识别装置的厚度会对电子设备的厚度产生影响，因此，如何减小指纹识别装置的厚度成为亟需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够降低指纹识别装置的厚度。

第一方面，提供了一种指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：微透镜阵列，所述微透镜阵列的表面覆盖有光学胶层，所述光学胶层用于粘结所述微透镜阵列和所述显示屏；传感器芯片，用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述微透镜阵列汇聚的光信号，并根据所述光信号生成所述手指的指纹图像。

本申请实施例提供的技术方案中，通过在微透镜阵列的表面覆盖光学胶层以将微透镜阵列粘结在显示屏上，这样能够改善微透镜阵列的热胀冷缩现象。此外，这种连接结构的指纹识别装置可以通过减小光学胶层的厚度达到减小指纹识别装置厚度的目的。光学胶层的厚度越小，指纹识别装置的厚度就越小，只要该光学胶层的设置能够保证光学胶层能够将微透镜阵列与显示屏粘贴牢靠即可。

在一些可能的实现方式中，所述光学胶层的设置使得所述微透镜阵列和所述显示屏之间没有空气间隙。

该光学胶层的设置能够保证微透镜阵列与显示屏之间的介质的折射率统一，能够简化微透镜阵列下方的光学元件的设计，使得微透镜阵列与其他光学元件之间的匹配变得容易。

在一些可能的实现方式中，所述光学胶层包括第一光学胶层和第二光学胶层，所述第一光学胶层覆盖在所述微透镜阵列的表面，所述第二光学胶层设置在所述第一光学胶层的上方，并用于粘结所述微透镜阵列和所述显示屏，所述第一光学胶层的折射率小于所述微透镜阵列中微透镜的折射率。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层中的与所述第二光学胶层接触的表面平整。

第一光学胶层的上表面保持平整，有利于提高第二光学胶层的粘结强度。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的折射率低于所述第二光学胶层的折射率。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的折射率小于1.4。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的折射率为1.1或1.2。

第一光学胶层的折射率越小，越接近空气的折射率，越能够降低指纹识别装置中各光学元件与光学胶层的匹配难度，光学指纹识别装置在设计上也会越简单。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的厚度大于所述微透镜阵列的厚度。这样能够保证第一光学胶层完全覆盖微透镜阵列，有利于实现微透镜阵列表面的平整。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的厚度比所述微透镜阵列的厚度大1～2μm。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层的厚度为5～10μm。

在一些可能的实现方式中，所述第一光学胶层对可见光波段的光信号的透过率大于80％，和/或，所述第二光学胶层对可见光波段的光信号的透过率大于90％。

对第一光学胶层和第二光学胶层设置一定的光透过率，能够保证有足够多的光信号进入到传感器芯片，提高指纹检测性能。

在一些可能的实现方式中，所述第二光学胶层的厚度大于10μm。

在一些可能的实现方式中，所述第二光学胶层为光学透明胶层OCA。

在一些可能的实现方式中，所述光学胶层的覆盖面积大于所述微透镜阵列的面积。

在一些可能的实现方式中，所述光学胶层的覆盖面积等于所述传感器芯片的面积。

在一些可能的实现方式中，所述光学胶层与所述传感器芯片的侧面上下齐平。

在一些可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括电路板，所述传感器芯片通过引线键合或硅通孔的方式电连接至所述电路板。

在一些可能的实现方式中，所述指纹识别装置包括光路层，所述光路层设置在所述微透镜阵列的下方，用于将经过所述微透镜阵列的光信号引导至所述传感器芯片。

在一些可能的实现方式中，所述光路层包括阻光层，所述阻光层上设置有小孔阵列，小孔阵列用于将经过所述微透镜阵列的光信号引导至所述传感器芯片。

在一些可能的实现方式中，所述光路层包括滤光层，所述滤光层用于滤除特定波段的光信号。

在一些可能的实现方式中，所述滤光层用于滤除红外和/或红光波段的光信号。

在一些可能的实现方式中，所述滤光层镀在所述传感器芯片的上表面。

第二方面，提供一种电子设备，包括：显示屏，以及第一方面及其任一种可能的实现方式中的指纹识别装置。

附图说明

图1是本申请实施例所使用的电子设备的一种结构示意图。

图2是本申请实施例所使用的电子设备的另一种结构示意图。

图3是传统的通过框贴方式连接的指纹识别装置的结构示意图。

图4是本申请实施例提供的一种指纹识别装置的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的结构示意图。

图8是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的结构示意图。

图9是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的结构示意图。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

伴随时代的发展和科技的进步，电子产品屏幕的屏占比越来越高，全面屏已经成为众多电子产品的发展趋势。为适应这种全面屏的发展趋势，电子产品中的感光器件例如指纹识别、前置摄像头等也将被放置在屏幕之下。屏下指纹识别技术应用最多的是屏下光学指纹识别技术，由于屏下光学指纹器件的特殊性，要求带有指纹信号的光能够透过屏幕传递到下方的指纹传感器，进而得到指纹信号。

以屏下光学指纹识别为例，对指纹识别过程进行详细描述。

应理解，本申请实施例可以应用于光学指纹系统，包括但不限于光学指纹识别系统和基于光学指纹成像的医疗诊断产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学成像技术的系统等。

作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑、游戏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，但本申请实施例对此并不限定，本申请实施例可以应用在其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。或者，所述指纹识别装置也可以部分或者全部集成至所述电子设备的显示屏内部，从而形成屏内(In-display)光学指纹系统。

如图1和图2所示为本申请实施例可以适用的电子设备的两个结构示意图，其中，图1为俯视图，图2为侧视图。该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在该显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，该感应阵列所在区域或者其感应区域为该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。如图1所示，该指纹检测区域103位于该显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，该光学指纹装置130还可以设置在其他位置，比如该显示屏120的侧面或者该电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将该显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到该光学指纹装置130，从而使得该指纹检测区域103实际上位于该显示屏120的显示区域。

应当理解，该指纹检测区域103的面积可以与该光学指纹装置130的感应阵列的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103的面积大于该光学指纹装置130感应阵列的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103也可以设计成与该光学指纹装置130的感应阵列的面积基本一致。

因此，使用者在需要对该电子设备进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于该显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，从而可以采用全面屏方案，即该显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。

作为一种可选的实现方式，如图2所示，该光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括感应阵列以及与该感应阵列电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器，该感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，该光探测器可以作为上述的光学感应单元；该光学组件132可以设置在该光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而该导光层或光路引导结构主要用于将从手指处返回的光导引至该感应阵列进行光学检测。

在具体实现上，该光学组件132可以与该光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，该光学组件132可以与该光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将该光学组件132设置在该光检测部分134所在的芯片外部，比如将该光学组件132贴合在该芯片上方，或者将该光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。

其中，该光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，该光学组件132的该导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，该准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到该准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在该准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而该感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。

在另一种实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，该光学组件132可以包括一个透镜，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列，以使得该感应阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔，该针孔可以配合该光学透镜层扩大该光学指纹装置的视场，以提高该光学指纹装置130的指纹成像效果。

在其他实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(Micro-Lens)层，该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在该光检测部分134的感应阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该感应阵列的其中一个感应单元。并且，该微透镜层和该感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层，更具体地，该微透镜层和该感应单元之间还可以包括具有微孔的挡光层，其中该微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，该挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得该感应单元所对应的光线通过该微透镜汇聚到该微孔内部并经由该微孔传输到该感应单元以进行光学指纹成像。应当理解，上述光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用，比如，可以在该准直器层或者该光学透镜层下方进一步设置微透镜层。当然，在该准直器层或者该光学透镜层与该微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。

可选的，在某些实施例中，该光学指纹装置130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到该指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。

在其他替代实施例中，该光学指纹装置130可以具体包括多个光学指纹传感器；该多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在该显示屏120的下方，且该多个光学指纹传感器的感应区域共同构成该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。也即是说，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器的感应区域，从而将该光学指纹模组130的指纹采集区域103可以扩展到该显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。可替代地，当该光学指纹传感器数量足够时，该指纹检测区域130还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。

应当理解的是，在具体实现上，该电子设备10还包括透明盖板110，或者称为透明保护盖板110，该盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于该显示屏120的上方并覆盖该电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在该显示屏120实际上是指按压在该显示屏120上方的盖板110或者覆盖该盖板110的保护层表面。

应理解，本申请实施例中的该显示屏120可以采用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)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，该光学指纹装置130可以利用该OLED显示屏120位于该指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在该指纹检测区域103时，显示屏120向该指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过该手指140内部散射而形成散射光。

应理解，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的嵴(ridge)与峪(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹嵴141的反射光151和来自指纹峪142的发生过152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的感应阵列134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在该电子设备10实现光学指纹识别功能。

随着手机全面屏时代的到来，屏下指纹的应用越来越广泛，其中以光学式屏下指纹最为普及。基于大量的工程技术研发，目前的光学指纹方案应用在OLED屏下的性能仍然和传统电容式光学指纹有一定的性能差距，因此进一步提升屏下光学式指纹的性能非常迫切。

OLED屏内自发光，屏幕厚度薄，且整体屏幕结构均为透光材料，以上三点特性决定了其可以搭配屏下光学指纹。但由于OLED屏内有器件结构存在，该器件部分线路采用不可透光材料制成，导致光线透过OLED屏的时候大部分光线被遮挡，实际透过OLED屏到达屏下光学芯片采集区的信号非常微弱。

当前业界量产的屏下光学指纹芯片主要两种方案。一种是利用通孔小孔成像原理，小孔可以将手指反射的光信号引导至显示屏下方的传感器芯片，以进行指纹识别。理论上来说，小孔的孔径越小分辨率越高。但在实际的工业制造中，小孔的尺寸无法进一步缩小，从而限制其分辨率的提升。同时由于小孔只容许垂直方向的光信号进入，导致成像信号有限，无法提供足够的光信号到传感器芯片的采集区域。另一种方法利用光学透镜进行成像，此种方式与摄像头成像的原理类似，利用球面或非球面镜头聚光，以提升成像分辨率。另外，由于透镜具有汇聚光线的作用，因此，相比于小孔成像的方式，透镜成像能够引导较多的光信号到达传感器芯片。

目前屏下光学指纹技术一般采用屏幕的光作为光源，通过光路照射到接触屏幕的指纹，然后带有指纹信号的光线进入光学传感器中，从而得到指纹图像。

基于光学透镜的指纹识别装置，最常见的是将指纹识别装置通过框贴的形式固定在屏幕上，从而实现指纹识别装置与屏幕的贴合。下面以屏下指纹识别方式为例，对指纹识别装置与显示屏的连接方式进行描述。

如图3所示，指纹识别装置可设置在显示屏400的下方，该指纹识别装置包括电路板200、传感器芯片300、光路层301以及微透镜阵列302。微透镜阵列302设置在光路层301的上方，用于将显示屏上方的手指返回的光信号汇聚到光路层上。光路层301设置在传感器芯片300的上方以及微透镜阵列302的下方，该光路层301用于将光信号引导至传感器芯片300。该传感器芯片300设置在电路板200上。具体地，该传感器芯片300可以通过引线键合或硅通孔的方式电连接至电路板200上。该传感器芯片300可用于根据经过光路层的光信号，生成手指的指纹信息，以进行指纹识别。

该电路板200可以通过框贴胶201将指纹识别装置固定在显示屏400上。框贴可以理解为仅在电路板的四周设置一圈框贴胶201，在电路板的中间区域不设置胶，通过四周的框贴胶201将指纹识别装置粘贴在显示屏上。

参考图3的结构可知，指纹识别装置的中间区域是裸露在空气中的，根据热胀冷缩的原理，在指纹识别装置受热的情况下，指纹识别装置会发生翘曲的现象。为了避免由于翘曲导致微透镜阵列302的表面挤压到显示屏400，影响指纹检测性能以及屏幕的使用体验，需要在微透镜阵列302的上表面与显示屏400的下表面之间预留一定的空气间隙303，以补偿指纹识别装置的向上突起。

基于上述原因，空气间隙层303的厚度具有最小值，该最小值要大于指纹识别装置的厚度的变化量，通常，该空气间隙层的厚度为50～100μm。

但是，随着技术的发展，用户对电子设备的厚度的要求越来越高，指纹识别装置的厚度在一定程度上也影响着电子设备的厚度，因此，如何减小指纹识别装置的厚度成为亟需解决的问题。

在图3所示的结构中，指纹识别装置的厚度受限于框贴这种连接方式，无法进一步缩小，而在用户需求的驱使下，本申请实施例提供了另一种指纹识别装置，能够进一步减小指纹识别装置的厚度。

如图4所示，该指纹识别装置适用于具有显示屏400的电子设备，该指纹识别装置可设置在显示屏400的下方，以形成屏下指纹识别装置。该指纹识别装置可包括微透镜阵列和传感器芯片，该微透镜阵列的表面覆盖有光学胶层，该光学胶层用于粘结微透镜阵列和显示屏，该传感器芯片用于接收显示屏上方的手指返回的并经过该微透镜阵列汇聚的光信号，并根据该光信号生成手指的指纹图像。

本申请实施例的方案不是采用框贴的方式将指纹识别装置粘贴在显示屏上，而是在微透镜阵列的表面设置光学胶层，通过光学胶层直接将微透镜粘贴在显示屏上，这样微透镜阵列的表面就不是裸露在空气中，而是通过光学胶层固定在显示屏上，这样即使在指纹识别装置受热的情况下，由于微透镜阵列的上表面被光学胶层固定住，因此微透镜阵列的热胀冷缩现象不是特别明显。

基于上述原理，本申请实施例可以通过减小光学胶层的厚度达到减小指纹识别装置厚度的目的。光学胶层的厚度越小，指纹识别装置的厚度就越小，因此，本申请实施例中，只要该光学胶层的厚度能够将微透镜阵列和显示屏粘贴牢靠即可，通常，光学胶层的厚度可以设置在20μm左右，该厚度小于图3所示的空气层303的厚度。

通常，微透镜阵列和指纹识别装置中的其他光学元件(如通光小孔)之间有对应关系，如果微透镜阵列发生翘曲，会导致微透镜阵列和其他光学元件之间发生移位，导致传感器芯片接收到的光信号变弱，影响指纹检测性能。通过光学胶层将微透镜阵列和显示屏连接的方案能够减小微透镜阵列的翘曲现象，从而有利于提高指纹检测性能。

本申请实施例中的光学胶层可以具有一定的流动性，该光学胶层的设置能够使得微透镜阵列和显示屏之间没有空气间隙，也就是说，该光学胶层能够填满相邻两个微透镜之间的缝隙，以将微透镜凹凸不平的表面填平。这样，微透镜阵列的上表面至显示屏之间的不同位置处的光学折射率能够保持统一，这样能够简化微透镜阵列下方的光学元件的设计，使得微透镜阵列与其他光学元件之间的匹配变得容易。

可选地，该光学胶层为低折射率的光学胶层，其折射率例如小于1.4。

传统的比较成熟的技术是采用图3所示的框贴的方式，指纹识别装置中各光学元件的光路设计都是根据空气层303的折射率进行设计的，空气的折射率通常为1。因此，光学胶层的折射率越接近空气的折射率，越能够降低指纹识别装置中各光学元件与光学胶层的匹配难度，光学指纹识别装置在设计上会越简单。

作为优选的实现方式，该光学胶层的折射率可以为1.1，或者可以为1.2。

如果存在一种光学胶层，其具有一定的流动性，能够填平微透镜阵列的表面，并且具有足够的粘结强度，能够将微透镜阵列和显示屏粘结牢靠，还具有较低的折射率，则采用该光学胶层是一种优选的实现方式。

如果这种光学胶层在技术上难以实现，本申请实施例还可以采用两个光学胶层以实现上述目的。如图5所示，光学胶层可以包括第一光学胶层305和第二光学胶层306。第一光学胶层305覆盖在微透镜阵列302的表面，第二光学胶层306设置在第一光学胶层305的上方，并用于粘结微透镜阵列302和显示屏400，该第一光学胶层305的折射率可以小于微透镜的折射率。

其中，第一光学胶层305为低折射率的光学胶层，即该第一光学胶层305的折射率小于预设阈值，例如小于1.4。

第一光学胶层305具有一定的流动性，能够填平微透镜阵列302的表面，使得微透镜阵列302和显示屏400之间没有空气间隙,。另外，第一光学胶层305中与第二光学胶层306接触的表面，即第一光学胶层305的上表面平整，这样第二光学胶层306能够将微透镜阵列302与显示屏400粘贴得更加牢靠。

本申请实施例中第一光学胶层305的折射率低于第二光学胶层306的折射率，低折射率的第一光学胶层能够简化光学指纹识别装置中各光学元件的设计。

该第一光学胶层305的折射率可以小于1.4，作为优选的实现方式，该第一光学胶层305的折射率可以为1.1或1.2，本申请实施例对此不作具体限定，当然，第一光学胶层305的折射率还可以为1.3。

第一光学胶层的厚度305可以大于微透镜阵列302的厚度，这样第一光学胶层305才能够完全覆盖微透镜阵列302，即第一光学胶层305能够覆盖住微透镜阵列302的最高点，使得覆盖胶层之后的微透镜阵列的表面平整。如图6所示，微透镜阵列的厚度为d2，第一光学胶层的厚度为d1，其中，d1＞d2。

通常，第一光学胶层305的厚度比微透镜阵列302的厚度大1～2μm即可，即d1-d2＝1～2μm。这样不仅能保证微透镜阵列的表面平整，而且对指纹识别装置的厚度不会造成太大影响。

第二光学胶层306具有一定的粘结强度，其能够将两个表面平整的光学元件粘贴牢靠。该第二光学胶层例如可以为光学透明胶层(optical clear adhesive，OCA)。

本申请实施例对第二光学胶层的厚度不做具体限定，可以根据需求进行选择，只要能够保证微透镜阵列和显示屏之间的粘结强度。该第二光学胶层的厚度d3例如可以大于10μm。

本申请实施例对第一光学胶层的成分不做具体限定，例如该第一光学胶层可以为基于树脂的光学胶层，该树脂例如可以为环氧树脂或酚醛树脂。

本申请实施例中，第一光学胶层和第二光学胶层需要具有一定的光透过率，以能够将显示屏上方的手指反射回来的光信号传输至传感器芯片300。

如果指纹识别装置采用自发光的显示屏作为光源，则第一光学胶层和第二光学胶层需要对可见光具有一定的光透过率。如果指纹识别装置采用外置光源(如红外光)作为光源，则第一光学胶层和第二光学胶层需要对红外光具有一定的光透过率。

以可见光为例，第一光学胶层305对可见光的透过率大于80％，和/或，第二光学胶层306对可见光波段的光信号的透过率大于90％。

本申请实施例中，图4所示的光学胶层304或图5所示的第一光学胶层305的覆盖面积大于微透镜阵列302的面积，这样才能保证将微透镜完全覆盖。

作为优选的实现方式，图4所示的光学胶层304或图5所示的第一光学胶层305的覆盖面积可以等于传感器芯片的面积，例如，光学胶层的传感器芯片的侧面保持齐平。这样外观上比较美观，且能够增加光学胶层的覆盖面积，使得微透镜阵列与显示屏粘结得更加牢靠。

本申请实施例对传感器芯片300与电路板200的连接方式不做具体限定，可以采用引线键合的方式进行连接，也可以采用硅通孔的方式进行连接。

图7示出的是采用引线键合连接的方式的示意性结构图。该方式也可以称为丝焊(Wire Bond，WB)的连接方式。在图7所示的结构中，电路板200可以为基板或者柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)材质，其厚度范围可以为50～300μm。电路板200上有金属焊垫(pad)202，传感器芯片300的侧边上有金属焊垫308，金属焊垫202和金属焊垫308通过金线(wire bond)302的方式连接，且可以通过点胶307实现对金线的保护，从而实现传感器芯片300与电路板200的电连接。

图8示出的是采用硅通孔的连接方式的示意性结构图。其中，电路板200可以为基板或者FPC材质，其厚度范围可以为50～300μm。电路板200上有金属焊垫203，传感器芯片300中形成通孔310，且其侧边有金属焊垫309，金属焊垫203和金属焊垫309通过通孔310进行连接，从而实现传感器芯片300与电路板200的电连接。

本申请实施例中的电路板也可以称为载板。

传感器芯片可以为硅片芯片，其可根据需求研磨减薄至特定厚度。

可选地，本申请实施例中的指纹识别装置还可以包括光路层301，该光路层301设置在微透镜阵列302的下方，用于将经过微透镜阵列302的光信号引导至传感器芯片300。

作为一个示例，如图9所示，该光路层可以包括阻光层312，该阻光层312上设置有小孔阵列313，该小孔阵列313用于将经过微透镜阵列302的光信号引导至传感器芯片300。

本申请实施例中的传感器芯片可以包括指纹传感器，指纹传感器可以包括多个感应阵列，多个感应阵列可以包括多个像素单元314，阻光层312可以形成于感应阵列的上方。阻光层312上可以设置有多个通光小孔313，微透镜阵列302可以设置在阻光层312的上方，微透镜阵列302可以包括多个微透镜。

微透镜阵列302可用于将手指返回的光信号汇聚至阻光层312上的多个通光小孔313，然后该多个通光小孔313可以将光信号引导至阻光层312下方的指纹传感器，经过通光小孔313的光信号可以被阻光层312下方的像素单元314接收到，像素单元314可以根据接收到的光信号进行指纹识别。

在本申请实施例中，微透镜阵列302中的每个微透镜都可以包含对应的通光小孔和像素单元，每个微透镜的中心与其对应的通光小孔的中心、像素单元的中心可以位于一条直线上，这样能够保证经过微透镜聚焦后的光信号能够被像素单元接收到。可选地，所述直线可以垂直于所述传感器芯片200所在的平面，还可以与所述传感器芯片200所在的平面之间的夹角小于90度。不难理解，当所述直线与所传感器芯片200所在的平面之间的夹角小于90度时，每个微透镜以及其对应的通光小孔、像素单元的中心，在水平方向上均有一定的间隔距离，所述间隔距离依据实际情况而定，只要能保证经过微透镜聚焦后的光信号能够被其对应的像素单元接收到即可。

本申请实施例的通光光学胶层将微透镜阵列粘结在显示屏上的方案，能够减小微透镜的翘曲，从而能够改善微透镜与其对应的通光小孔、像素单元之间的错位现象。微透镜与其对应的通光小孔、像素单元之间的错位现象严重的情况下，会导致像素单元接收到的光信号大大减小，影响指纹识别性能，而本申请实施例提供的方案能够改善该现象。

本申请实施例对阻光层的层数不作具体限定，指纹识别装置可以包括一个阻光层，也可以包括多个阻光层，多个阻光层可通过堆叠的方式进行设置。

可选地，本申请实施例中的光路层还可以包括滤光层311，该滤光层311可用于滤除特定波段的光信号，例如，该滤光层311可用于滤除非指纹检测波段的光信号。指纹检测波段的光信号可以理解为指纹传感器接收的手指反射的光信号。

如果指纹检测采用自发光屏幕发出的光作为光源，则该滤光层311可用于滤除红外和/或红光波段的光信号。

该滤光层311可设置在指纹识别装置中的任意表面上。例如，滤光层311可设置在传感器芯片200的上表面，以防止非指纹检测波段的光信号进入传感器芯片，影响指纹检测性能。

当然，该滤光层311还可以设置在其他表面上，例如该滤光层311可设置在挡光层的上表面或下表面，又例如，该滤光层311可设置在微透镜阵列302的表面。

本申请实施例中的微透镜阵列302可用于引导垂直光，也可用于引导倾斜光，本申请实施例对此不作具体限定。

本申请实施例中的微透镜可以为圆形透镜，或者微透镜可以为多边形透镜，例如正方形透镜或六边形透镜。

可选地，本申请实施例中的光路层还可以包括其他的结构，例如可以包括准直孔阵列。

本申请实施例描述的微透镜阵列与显示屏粘结可以指，整个指纹识别装置与屏幕进行粘连。

图10是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。该电子设备1000包括显示屏1010以及指纹识别装置1020。该指纹识别装置1020可以设置在显示屏1010的下方，以对显示屏1010上方的手指进行指纹识别。

该显示屏1010可以是上文描述的任一种显示屏，该显示屏1010例如可以为自发光显示屏，如OLED屏。

该指纹识别装置1020可以为上文描述的任一种指纹识别装置，为简化描述，此处不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例中的传感器芯片也可以称为指纹传感器。

需要说明的是，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”、“所述”、“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。

所属领域的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及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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实施例的范围。

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，本申请实施例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、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。

例如，以上所描述的装置实施例中单元或模块或组件的划分，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，多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些单元或模块或组件可以忽略，或不执行。

又例如，上述作为分离/显示部件说明的单元/模块/组件可以是或者也可以不是物理上分开的，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/模块/组件来实现本申请实施例的目的。

最后，需要说明的是，上文中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，可以是电性，机械或其它的形式。

以上内容，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例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实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，其特征在于，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：

微透镜阵列，所述微透镜阵列的表面覆盖有光学胶层，所述光学胶层用于粘结所述微透镜阵列和所述显示屏；

传感器芯片，用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述微透镜阵列汇聚的光信号，并根据所述光信号生成所述手指的指纹图像。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学胶层的设置使得所述微透镜阵列和所述显示屏之间没有空气间隙。

3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学胶层包括第一光学胶层和第二光学胶层，所述第一光学胶层覆盖在所述微透镜阵列的表面，所述第二光学胶层设置在所述第一光学胶层的上方，并用于粘结所述微透镜阵列和所述显示屏，所述第一光学胶层的折射率小于所述微透镜阵列中微透镜的折射率。

4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层中的与所述第二光学胶层接触的表面平整。

5.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的折射率低于所述第二光学胶层的折射率。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的折射率小于1.4。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的折射率为1.1或1.2。

8.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的厚度大于所述微透镜阵列的厚度。

9.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的厚度比所述微透镜阵列的厚度大1～2μm。

10.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层的厚度为5～10μm。

11.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一光学胶层对可见光波段的光信号的透过率大于80％，和/或，所述第二光学胶层对可见光波段的光信号的透过率大于90％。

12.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二光学胶层的厚度大于10μm。

13.根据权利要求3-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二光学胶层为光学透明胶层OCA。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学胶层的覆盖面积大于所述微透镜阵列的面积。

15.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学胶层的覆盖面积等于所述传感器芯片的面积。

16.根据权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光学胶层与所述传感器芯片的侧面上下齐平。

17.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括电路板，所述传感器芯片通过引线键合或硅通孔的方式电连接至所述电路板。

18.根据权利要求1-5中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置包括光路层，所述光路层设置在所述微透镜阵列的下方，用于将经过所述微透镜阵列的光信号引导至所述传感器芯片。

19.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路层包括阻光层，所述阻光层上设置有小孔阵列，小孔阵列用于将经过所述微透镜阵列的光信号引导至所述传感器芯片。

20.根据权利要求18所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路层包括滤光层，所述滤光层用于滤除特定波段的光信号。

21.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层用于滤除红外和/或红光波段的光信号。

22.根据权利要求20所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤光层镀在所述传感器芯片的上表面。

23.一种电子设备，其特征在于，包括：

显示屏；

以及如权利要求1-22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的下方。

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