CN211554961U - 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，能够提升指纹识别的安全性以及提高指纹识别速度。该指纹识别装置适用于设置在显示屏的下方，包括第一滤光层和指纹传感器，所述第一滤光层设置在所述指纹传感器的上方，所述第一滤光层包括多个第一滤光单元，所述多个第一滤光单元设置在所述第一滤光层的与所述指纹传感器的边缘区域对应的区域；所述指纹传感器的边缘区域的感应单元用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述多个第一滤光单元过滤后的光信号，以检测所述手指是否为真手指；所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的光信号，以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

光学指纹识别装置的应用给用户带来了安全和便捷的用户体验，但是通过人工材料(例如，硅胶、白胶等)制造的指纹模具、打印的指纹图像等伪造的指纹是指纹应用中一个安全隐患。因此，如何识别指纹的真假，以提升指纹识别的安全性是一项亟需解决的问题。

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，能够提升指纹识别的安全性以及提高指纹识别速度。

第一方面，提供了一种指纹识别装置，所述指纹识别装置适用于设置在显示屏的下方，包括第一滤光层和指纹传感器，所述第一滤光层设置在所述指纹传感器的上方，所述第一滤光层包括多个第一滤光单元，所述多个第一滤光单元设置在所述第一滤光层的与所述指纹传感器的边缘区域对应的区域；所述指纹传感器的边缘区域的感应单元用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述多个第一滤光单元过滤后的光信号，以检测所述手指是否为真手指；所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的光信号，以生成所述手指的指纹图像。

本申请可以根据边缘区域的感应单元接收的光信号，确定位于显示屏上方的手指是否为真手指，通过中间区域的感应单元接收的光信号，可以获取用于指纹识别的指纹图像。即所述指纹识别装置采集一次指纹图像，不仅可以用来做真假识别，还可以做指纹识别，在不影响指纹识别效果的基础上，能够提高指纹识别的安全性。

另外，上述技术方案是将第一滤光单元设置在指纹传感器的边缘区域，而指纹图像主要是利用指纹传感器中间区域的感应单元生成的，这样，相比于设置在中间区域的滤光单元，设置在边缘区域的滤光单元对指纹图像的影响大大减小。在处理指纹图像时，可以无需对边缘区域的数据进行填充，直接根据中间区域的感应单元接收的光信号来生成指纹图像。由于省去了填充数据的处理过程，因此，本申请实施例的方案能够简化指纹识别过程，提高指纹识别速度。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光单元包括至少一种颜色的滤光单元。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光单元包括以下中的至少一种：红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、青色滤光单元和黄色滤光单元。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光单元至少包括红色滤光单元。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光单元包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。

通过设置多种颜色的滤光单元，能够提高真假指纹识别的准确度。

在一些可能的实现方式中，相邻的两个第一滤光单元的颜色不同。

在一些可能的实现方式中，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元的顺序依次排列。

在一些可能的实现方式中，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、红色滤光单元、绿色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、蓝色滤光单元的顺依次排列。

在一些可能的实现方式中，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、绿色滤光单元、红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、蓝色滤光单元的顺序依次排列。

在一些可能的实现方式中，红色滤光单元的数量大于其他颜色的滤光单元的数量。

将红色滤光单元的数量设计为大于其他颜色的滤光单元的数量，这样能够保证即使指纹识别装置中的第一滤光层和指纹传感器之间设置有红外滤光层，也能够保证用于真假指纹判别的红色指纹图像具有足够的亮度，提高了所述红色指纹图像的识别效果。

在一些可能的实现方式中，所述指纹传感器的边缘区域为所述指纹传感器最外侧的至少一圈感应单元所在的区域。

在一些可能的实现方式中，所述指纹传感器的边缘区域为所述指纹传感器最外侧的1圈或2圈或3圈感应单元所在的区域。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光层还包括透明区域，所述透明区域为所述第一滤光层中与所述指纹传感器的中间区域对应的区域，所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的并经过所述透明区域的光信号，以生成所述手指的指纹图像。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光层还包括多个第二滤光单元，所述多个第二滤光单元设置在所述第一滤光层的与所述指纹传感器的中间区域对应的区域，其中，所述多个第二滤光单元与所述多个第一滤光单元的颜色不同，所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的并经过所述多个第二滤光单元过滤后的光信号，以生成所述手指的指纹图像。

在一些可能的实现方式中，所述第二滤光单元为单色滤光单元。

在一些可能的实现方式中，所述第二滤光单元为绿色滤光单元。

采用绿光波段的指纹图像作指纹识别，能够提高指纹识别性能。

在一些可能的实现方式中，所述第二滤光单元用于滤除红外光信号。

在一些可能的实现方式中，所述第二滤光层为通过镀膜工艺形成在所述指纹传感器表面的一层滤光薄膜。

在一些可能的实现方式中，所述第一滤光层中的一个滤光单元与指纹传感器中的一个感应单元对应，所述一个感应单元用于接收所述手指返回的并经过对应的一个滤光单元过滤后的光信号。

在一些可能的实现方式中，还包括第二滤光层，所述第二滤光层设置在所述第一滤光层和所述指纹传感器之间，所述第二滤光层用于滤除红外光信号。

在一些可能的实现方式中，还包括微透镜阵列，所述微透镜阵列设置在所述第一滤光层的上方，用于将所述手指返回的光信号汇聚至所述指纹传感器的感应单元。

在一些可能的实现方式中，还包括至少一个挡光层，所述至少一个挡光层设置在所述微透镜阵列和所述指纹传感器之间，所述至少一个挡光层中的每个挡光层设置有小孔阵列，所述小孔阵列用于将所述微透镜阵列汇聚的光信号引导至所述指纹传感器的感应单元。

在一些可能的实现方式中，所述指纹传感器内部设置有金属布线层，所述金属布线层为所述至少一个挡光层的一个挡光层。

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是一种传统的滤光单元的分布示意图。

图4是多种颜色的滤光单元的分布示意图。

图5是本申请实施例提供的一种指纹识别装置的示意图。

图6-图8是本申请实施例提供的第一滤光层中多种颜色的滤光单元的分布示意图。

图9是本申请实施例提供的另一种指纹识别装置的示意性结构图。

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的指纹检测区域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。

随着技术的发展，指纹识别技术应用在越来越多的电子设备中，其中，光学指纹识别装置的应用最为广泛。

如图3所示，光学指纹识别装置可以包括指纹传感器330，指纹传感器330可以设置在显示屏310的下方。指纹传感器330可以包括多个感应单元，该多个感应单元可用于接收显示屏310上方的手指返回的光信号，该光信号可用于指纹识别。

光学指纹识别装置出于防伪或者其他目的，需要稳定识别手指返回的光信号中某一种或多种颜色光信号的分量。由于不同用户的手指对不同颜色的光信号的反射强度不同，因此，可以使用某一种或多种颜色的光信号来进行真假指纹识别。

为了检测某一种或多种颜色光信号的分量，可以在指纹识别装置中设置滤光层320，如图3所示。该滤光层320可以包括多个滤光单元，该多个滤光单元可以包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元，不同颜色的滤光单元可用于透过手指返回光信号中不同颜色的光信号，该光信号可用于真假指纹识别。例如，红色滤光单元可用于透过红色光信号，绿色滤光单元可用于透过绿色光信号，蓝色滤光单元可用于透过蓝色光信号。指纹传感器330的感应单元可用于接收手指返回并经过红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元过滤后的光信号，该光信号可用于检测手指是否为真手指。

其次，该滤光层320还可以包括透明区域，指纹传感器330的感应单元还用于接收手指返回的并经过该透明区域的光信号，该光信号可用于生成手指的指纹图像，以进行指纹识别。

目前，该多个滤光单元分布在滤光层的与指纹传感器的中间区域对应的区域，该多个滤光单元的分布形式有多种，图4示出了其中一种分布形式。

图4左侧示出的是多个滤光单元在指纹传感器上的分布区域的示意图，其中，每个阴影区域表示可用于设置滤光单元的区域，非阴影区域表示透明区域。

图4右侧示出的是一个阴影区域放大后的示意图。一个阴影区域可以包括多个滤光单元，该多个滤光单元可以与透明区域交叉设置，即两个相邻的滤光单元被透明区域间隔开。相邻的两个滤光单元的颜色可以不同。其中，一个滤光单元与传感器中的一个感应单元对应。

由于指纹图像主要是根据指纹传感器中间区域的感应单元感应的光信号生成的，而大量的滤光单元设置在指纹传感器的中间区域，并且由于滤光单元对手指返回的光信号进行了过滤，导致经过滤光单元过滤后的光信号的强度相比经过透明区域的光信号的强度弱。如果直接根据感应单元接收到的光信号来生成指纹图像，将会导致指纹图像部分位置出现突然变暗的现象，影响指纹识别性能。

为了解决上述问题，在指纹图像处理之前，需要用各种各样的算法来填充滤光单元位置处的数据。例如，可以使用滤光单元周围的像素点进行填充。

另外，由于目前使用最多的显示屏为自发光显示屏，如OLED屏幕，OLED屏幕本身是LED点阵，而指纹传感器的感应单元也是点阵。LED点阵发出的光会直接照射到指纹传感器上，影响指纹传感器中感应单元感应的光信号。有些感应单元上面正对着LED，有些感应单元没有和LED正对，使得不同感应单元受到LED的影响不一致。在对滤光单元位置处的数据进行填充时，不同位置处的像素点需要填充的数据大小不一致，这就进一步增加了填充的复杂度。

基于此，本申请实施例提供了一种指纹识别装置，能够避免指纹识别过程中的像素点填充，减小数据处理的复杂度。

如图5所示，该指纹识别装置40可适用于具有显示屏的电子设备，该指纹识别装置40可以设置在显示屏的下方。该指纹识别装置40可以包括第一滤光层420和指纹传感器400，第一滤光层420设置在指纹传感器400的上方。

该第一滤光层420可以包括多个第一滤光单元421，该多个第一滤光单元421设置在第一滤光层420的与指纹传感器400的边缘区域对应的区域。

指纹传感器400的边缘区域的感应单元412可用于接收显示屏上方的手指返回的并经过第一滤光单元421过滤后的光信号，以检测该手指是否为真手指。

指纹传感器的中间区域的感应单元411可用于接收手指返回的光信号，以生成手指的指纹图像。

通过感应单元412采集的光信号，可以确定位于显示屏上方的手指是否为真手指，通过感应单元411采集的光信号，可以获取用于指纹识别的指纹图像。即所述指纹识别装置采集一次指纹图像，不仅可以用来做真假识别，还可以做指纹识别，在不影响指纹识别效果的基础上，能够提高指纹识别的安全性。

另外，上述技术方案是将第一滤光单元设置在指纹传感器的边缘区域，而指纹图像主要是利用指纹传感器中间区域的感应单元生成的，这样，相比于设置在中间区域的滤光单元，设置在边缘区域的滤光单元对指纹图像的影响大大减小。在处理指纹图像时，可以无需对边缘区域的数据进行填充，直接根据中间区域的感应单元接收的光信号来生成指纹图像。由于省去了填充数据的处理过程，因此，本申请实施例的方案能够简化指纹识别过程，提高指纹识别速度。

指纹传感器的中间区域和指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器上相互不重叠的区域。

第一滤光单元可用于对手指返回的光信号进行过滤，仅允许特定颜色的光信号透过。

第一滤光单元可以为包括至少一种颜色的滤光单元，即第一滤光单元可以为单色滤光单元，也可以为包括两种或两种以上颜色的滤光单元。

例如，该第一滤光单元可以包括以下中的至少一种：红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、青色滤光单元和黄色滤光单元。

作为一种实现方式，该第一滤光单元至少包括红色滤光单元。

如果第一滤光单元为单色滤光单元，则该第一滤光单元可以为红色滤光单元。当然，第一滤光单元也可以是其它颜色的滤光单元。

如果第一滤光单元包括多种颜色的滤光单元，优选的，第一滤光单元可以包括红色滤光单元和其他非红色滤光单元。例如，第一滤光单元可以包括红色滤光单元和绿色滤光单元，或者第一滤光单元可以包括红色滤光单元和蓝色滤光单元，或者第一滤光单元可以包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。

通过设置多种颜色的滤光单元，能够提高真假指纹识别的准确度。

当第一滤光单元包括多种颜色的滤光单元时，不同颜色的滤光单元的数量与滤光单元的总数量之间的比值可以相等，也可以不相等，本申请实施例对此不作具体限定。

作为一种实现方式，可以将红色滤光单元的数量设计为大于其他颜色的滤光单元的数量，这样能够保证即使指纹识别装置中的第一滤光层和指纹传感器之间设置有红外滤光层，也能够保证用于真假指纹判别的红色指纹图像具有足够的亮度，提高了所述红色指纹图像的识别效果。

如果第一滤光单元包括多种颜色的滤光单元，则该多种颜色的滤光单元的排列顺序可以有多种，本申请实施例对此不作具体限定。

例如，任意相邻的两个滤光单元的颜色均不相同。又例如，部分相邻的两个滤光单元的颜色相同，另一部分相邻的两个滤光单元的颜色相同。

下面结合图6-图8，对滤光单元的排布形式进行描述。

图6和图7示出的是第一滤光单元包括两种颜色的滤光单元的情况，其中，两种颜色的滤光单元可以交替排布。

以第一滤光单元包括红色滤光单元和蓝色滤光单元为例，红色滤光单元和蓝色滤光单元交替出现，即第一滤光单元可以按照RBRB的顺序依次排列，如图6所示。

第一滤光单元也可以按照RRBRRB的顺序依次排列，如图7所示。或者，第一滤光单元也可以按照RRBRB的顺序依次进行排列，在该情况下，红色滤光单元的数量大于蓝色滤光单元的数量。

图8示出的是第一滤光单元包括三种颜色的滤光单元的情况，其中，这三种滤光单元可以以任意一种排列组合的方式进行排布。

以第一滤光单元包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元为例，第一滤光单元可以按照RGBRGB的顺序依次进行排列，如图8所示。或者，第一滤光单元可以按照RGRGBB的顺序依次进行排列。或者，第一滤光单元可以按照RRGGBB的顺序依次进行排列。

需要说明的是，上文中的R可以表示红色滤光单元，B表示蓝色滤光单元，G表示绿色滤光单元。

本申请实施例中，蓝色滤光片的波段范围可以是中心波段为440nm～475nm，上截止波段约为550nm，蓝光的透过率高于绿光和红光；绿色滤光片的波段范围可以是中心波段为520nm～550nm，上下截止波段约为620nm、460nm，绿光的透过率高于蓝光和红光；红色滤光片的波段范围可以是下截止波段约为550nm，红光的透过率高于绿光和蓝光。

本申请实施例对指纹传感器的边缘区域不作具体限定。例如，指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器最外侧的至少一圈感应单元所在的区域。举例说明，指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器最外侧的1圈感应单元所在的区域，如图5-图8所示。或者，指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器最外侧的2圈感应单元所在的区域。或者，指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器最外侧的3圈感应单元所在的区域。当然，指纹传感器的边缘区域可以为指纹传感器最外侧的1.5圈感应单元所在的区域。

由于本申请是使用指纹传感器的中间区域进行指纹成像的，为了保证中间区域能够获得尽可能完整的指纹图像，中间区域的面积不能小于一定阈值。因此，可以根据实际应用的需要设置中心区域的面积和形状。

例如，可以将中心区域的面积设置为大于边缘区域的面积，也就是说，中心区域的面积与边缘区域的面积之间的比值大于1或大于X，X大于1。

本申请实施例对中间区域和边缘区域的形状不作限定。例如，中间区域的形状可以是圆形、椭圆形、方形、菱形等各种形状。边缘区域可以为中间区域外侧的区域。

可选地，第一滤光层可以仅包括多个第一滤光单元，第一滤光层是一个镂空结构，该镂空区域为与指纹传感器的中间区域对应的区域，也就是说，该第一滤光层可以为由多个第一滤光单元围成的环形结构。如图8所示，区域720可以为镂空区域。

可选地，除了包括多个第一滤光单元外，第一滤光层还可以包括透明区域，该透明区域为第一滤光层中与指纹传感器的中间区域对应的区域，指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收手指返回的并经过该透明区域的光信号，以生成手指的指纹图像。如图8所示，区域720可以为第一滤光层的透明区域。

该透明区域可以理解为不对手指返回的光信号进行过滤的区域，或者，透明区域可以表示对光信号的透过率大于预设值的区域。该透明区域可以透过手指返回的大部分的光信号。在该情况下，指纹识别装置可以使用白光信号进行指纹图像的匹配。

可选地，如图5所示，除了包括多个第一滤光单元421外，第一滤光层420还可以包括多个第二滤光单元422。该多个第二滤光单元422设置在第一滤光层420的与指纹传感器400的中间区域对应的区域。该多个第二滤光单元422用于对手指返回的光信号进行过滤。

其中，该多个第二滤光单元422的颜色与该多个第一滤光单元421的颜色不同。

如果第一滤光单元包括多种颜色的滤光单元，则第二滤光单元与第一滤光单元中任意一种滤光单元的颜色都不同。例如，如果第一滤光单元包括红色滤光单元和蓝色滤光单元，则第二滤光单元为除红色滤光单元和蓝色滤光单元之外的其他滤光单元。或者，如果第一滤光单元包括多种颜色的滤光单元，则第二滤光单元与第一滤光单元的部分颜色不同。例如，如果第一滤光单元包括红色滤光单元和绿色滤光单元，则第二滤光单元可以为绿色滤光单元。

第二滤光单元可以为单色滤光单元，也就是说，第二滤光单元可用于透过某种特定颜色的光信号。例如，第二滤光单元可以为绿色滤光单元，即第二滤光单元仅允许手指返回的光信号中的绿色光信号透过，指纹传感器的中间区域的感应单元可接收该绿色光信号，该绿色光信号用于生成手指的指纹图像。

作为一种示例，第一滤光单元可以包括红色滤光单元和蓝色滤光单元，第二滤光单元包括绿色滤光单元，在该情况下，指纹识别装置可以使用红色光信号和蓝色光信号检测手指是否为真手指，而使用绿色光信号进行指纹图像的匹配。如图6和图7所示，第一滤光层包括红色滤光单元和蓝色滤光单元，而由红色滤光单元和蓝色滤光单元包围的区域620设置有绿色滤光单元。

一般情况下，相对于红光波段和蓝光波段而言，采用绿光波段的指纹图像作指纹识别，指纹识别性能更优，因此，第二滤光单元可优选使用绿色滤光单元。在该情况下，为了减少第一滤光单元对指纹识别性能的影响，第一滤光单元应该避免使用绿色滤光单元。

可选地，该第二滤光单元可用于滤除红外光信号，以防止环境中的红外光信号到达指纹传感器，影响指纹检测性能。作为一种示例，该第二滤光单元可仅用于滤除红外光信号，而透过其他非红外光信号。作为又一种示例，该第二滤光单元不仅用于滤除红外光信号，而且仅允许某种特定颜色的光信号透过，例如，第二滤光单元不仅用于滤除红外光信号，而且仅允许绿色光信号透过。

本申请实施例中的第一滤光层中的一个滤光单元可以与指纹传感器中的一个感应单元对应，该一个感应单元可用于接收手指返回的并经过对应的一个滤光单元过滤后的光信号。

图3-图7所示的滤光单元的形状均为方形，但这仅是一种示例，滤光单元的形状还可以为圆形、椭圆形、半圆形等其他形状。

本申请实施例中的指纹识别装置还可以包括第二滤光层，该第二滤光层设置在指纹传感器的上方，该第二滤光层可用于滤除红外光信号。由于手指在进行指纹识别时，环境中的红外光信号(如太阳光中的红外光信号)会穿过手指到达指纹传感器，对指纹识别性能造成影响。因此，本申请实施例可以通过增加第二滤光层，来减少红外光信号对指纹识别性能的影响。

第二滤光层可以设置在第一滤光层和指纹传感器之间，也可以设置在第一滤光层的上方，本申请实施例对此不作具体限定。该第二滤光层可以为通过镀膜工艺形成在指纹传感器表面的一层滤光薄膜。

另外，第一滤光层中的第二滤光单元也可以具有滤除红外光信号的作用，第二滤光单元和第二滤光层相结合，能够增强红外光信号的过滤效果。

指纹识别装置还可以包括微透镜阵列，该微透镜阵列可设置在第一滤光层的上方，用于将手指返回的光信号汇聚至指纹传感器的感应单元。

该指纹识别装置还可以包括至少一个挡光层，该至少一个挡光层设置在微透镜阵列和至少一个挡光层之间，该至少一个挡光层中的每个挡光层设置有小孔阵列，该小孔阵列用于将微透镜阵列汇聚的光信号引导至指纹传感器的感应单元。

当指纹识别装置包括多个挡光层时，该多个挡光层可以不相邻。例如，两个挡光层之间穿插有第一滤光层和/或第二滤光层。

下面结合图9，对本申请实施例的一种具体的指纹识别装置进行描述。图9为本申请实施例的指纹识别装置80的示意性侧剖图。

如图9所示，指纹识别装置80可包括微透镜阵列、位于微透镜阵列下方的至少一个挡光层以及位于至少一个挡光层下方的指纹传感器84。微透镜阵列可包括呈阵列分布的多个微透镜81，至少一个挡光层可包括挡光层83和挡光层85，指纹传感器可包括呈阵列分布的多个感应单元840。其中，所述微透镜阵列用于设置在显示屏的下方；所述至少一个挡光层设置在所述微透镜阵列的下方，所述至少一个挡光层中的每一个挡光层设置有小孔阵列；感应单元阵列设置在所述至少一个挡光层中的底层挡光层的小孔阵列的下方。例如，所述底层挡光层中小孔阵列中的小孔和感应单元阵列中的感应单元一一对应。

其中，所述微透镜阵列可包括呈阵列分布的多个微透镜，所述多个微透镜中的每一个微透镜可以为半球透镜或非半球透镜，例如方形透镜。在一些实施例中，所述至少一个挡光层为多个挡光层，所述多个挡光层中顶层挡光层中的小孔阵列中的一个开孔对应所述感应单元阵列中的一个或多个感应单元。可选地，所述多个挡光层中与同一感应单元对应的开孔由上至下孔径依次减小。在另一些实施例中，所述至少一个挡光层为一个挡光层，该挡光层的厚度大于预设阈值，以保证成像质量。可选地，指纹传感器的金属布线层设置在所述微透镜阵列的后焦平面位置，所述金属布线层在所述感应单元阵列中的每一个感应单元的上方形成有一个开孔，以形成所述底层挡光层，如图9所示的挡光层85。

如图9所示，在本申请的一些实施例中，所述指纹识别装置80还可以包括第一滤光层82。所述第一滤光层82包括多个第一滤光单元，所述多个第一滤光单元用于透过至少一种颜色的光信号；换言之，第一滤光单元821可以包括用于透过至少一种颜色的滤光单元。如图9所示，第一滤光单元可以包括滤光单元821和滤光单元822，滤光单元821和滤光单元822的颜色可以相同，如滤光单元821和滤光单元822均为红色滤光单元；或者，滤光单元821和滤光单元822的颜色可以不相同，如滤光单元821为红色滤光单元，滤光单元822为蓝色滤光单元。

该多个第一滤光单元设置在与第一滤光层82的与多个感应单元840中的边缘区域的感应单元对应的区域。例如，滤光单元822与感应单元842对应，感应单元842用于接收手指返回的并经过滤光单元822过滤后的光信号；滤光单元821与感应单元841对应，感应单元841用于接收手指返回的并经过滤光单元821过滤后的光信号。感应单元841和感应单元842接收的光信号可用于检测手指是否为真手指。

第一滤光层82还可以包括区域823，区域823为与多个感应单元840中的中间区域的感应单元对应的区域。例如，区域823位于与感应单元843对应的区域，感应单元843可用于接收手指返回的并经过区域823的光信号。感应单元843接收的光信号可用于生成手指的指纹图像，以进行指纹图像的匹配。

区域823可以为透明区域或镂空区域，该区域可不对手指返回的光信号进行过滤。在该情况，感应单元843接收的光信号可以为白光信号。例如，所述透明区可以是针对红色、绿色以及蓝色的光信号的透过率大于或等于预设阈值的介质，该镂空区域表示区域823为空气间隙。

区域823可以包括多个第二滤光单元，该多个第二滤光单元可对手指返回的光信号进行过滤，感应单元843可用于接收手指返回的并经过第二滤光单元过滤后的光信号。例如，第二滤光单元可用于过滤红外光信号和/或仅使某种颜色的光信号透过。作为一种可选的实现方式，第二滤光单元仅允许绿色光信号透过，在该情况下，感应单元843接收的是绿色光信号，该绿色光信号用于生成手指的指纹图像。

通过感应单元841和感应单元842采集的光信号，可以确定位于显示屏上方的手指是否为真手指，通过感应单元843采集的光信号，可以获取用于指纹识别的指纹图像。即所述指纹识别装置采集一次指纹图像，不仅可以用来做真假识别，还可以做指纹识别，在不影响指纹识别效果的基础上，能够提高指纹识别的安全性。另外，在指纹识别过程中，不需要对感应单元841和感应单元842采集的数据进行填充，能够简化指纹识别过程，提高指纹识别速度。

当第一滤光单元包括一种颜色的滤光单元时，由于不同的材料或不同用户的手指对同一颜色的光信号的反射、散射程度不同，因此，可以根据感应单元842和感应单元841接收的光信号的强度，确定指纹图像的真假，从而能够提升指纹识别的安全性。

当第一滤光单元包括两种或两种以上颜色的滤光单元时，对于不同的材料或不同用户的手指，其对不同颜色的光信号的反射和散射程度不同，可以对比不同颜色的光信号之间的强度差异，例如对比感应单元842和感应单元841接收到的光信号的强度差，确定指纹图像的真假，从而能够提升指纹识别的安全性。

需要说明的是，所述第一滤光层82可设置在微透镜阵列的上方，或第一滤光层82可设置在微透镜阵列和指纹传感器84之间。

在本申请的一些实施例中，请继续参见图9，指纹识别装置80还可包括透明介质层86。其中，透明介质层86可用于连接微透镜阵列、至少一个挡光层以及指纹传感器。例如，透明介质层86用于连接第一滤光层82、挡光层83、挡光层85以及指纹传感器84。

在本申请的一些实施例中，请继续参见图9，指纹识别装置80还可包括第一贴合层851，第一贴合层851用于将微透镜阵列贴合在第一滤光层82的上表面。第一贴合层851可以是任何形式的透明胶，以减少光信号在传输过程中的损耗。

在本申请的一些实施例中，请继续参见图9，指纹识别装置80还可包括第一平坦层881，该第一平坦层881设置在感应单元阵列的上方，以便于设置挡光层83。

指纹识别装置80还可以包括红外滤光层87，所述红外滤光层87可以设置在微透镜阵列的上方，或红外滤光层87可以设置在微透镜阵列和指纹传感器84之间，该红外滤光层87可用于滤除红外光信号。可选地，所述第一平坦层881设置在所述红外滤光层87的上表面。该红外滤光层87可设置在指纹传感器84的上表面，例如，该红外滤光层87可采用镀膜的方式直接镀在指纹传感器84的上表面。

可选地，多个第一滤光单元中用于透过红色光信号的滤光单元的个数大于用于透过其他颜色光信号的滤光单元的个数。

将用于透过红色光信号的滤光单元的个数设计为大于用于透过其他颜色光信号的滤光单元的个数，能够保证即使指纹识别装置中的第一滤光层和感应单元阵列之间设置有红外滤光层，也能够保证用于真假指纹判别的红色指纹图像具有足够的亮度，提高了红色指纹图像的识别效果。

图9所示的挡光层用于引导倾斜光信号，但本申请实施例并不限于此，挡光层还可用于引导垂直光信号。垂直光信号表示与指纹传感器的表面垂直的光信号。

应当理解，图9中各个组件或器件之间的位置关系仅为示例，能够实现本申请的设计需求的适当变形均属于本申请的保护范围内。

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 (24)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置适用于设置在显示屏的下方，包括第一滤光层和指纹传感器，所述第一滤光层设置在所述指纹传感器的上方，

所述第一滤光层包括多个第一滤光单元，所述多个第一滤光单元设置在所述第一滤光层的与所述指纹传感器的边缘区域对应的区域；

所述指纹传感器的边缘区域的感应单元用于接收所述显示屏上方的手指返回的并经过所述多个第一滤光单元过滤后的光信号，以检测所述手指是否为真手指；

所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的光信号，以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，所述第一滤光单元包括至少一种颜色的滤光单元。

3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光单元包括以下中的至少一种：红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、青色滤光单元和黄色滤光单元。

4.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光单元至少包括红色滤光单元。

5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光单元包括红色滤光单元、绿色滤光单元和蓝色滤光单元。

6.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，相邻的两个所述第一滤光单元的颜色不同。

7.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元的顺序依次排列。

8.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、红色滤光单元、绿色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、蓝色滤光单元的顺依次排列。

9.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个第一滤光单元按照红色滤光单元、绿色滤光单元、红色滤光单元、绿色滤光单元、蓝色滤光单元、蓝色滤光单元的顺序依次排列。

10.根据权利要求5所述的指纹识别装置，其特征在于，红色滤光单元的数量大于其他颜色的滤光单元的数量。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器的边缘区域为所述指纹传感器最外侧的至少一圈感应单元所在的区域。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器的边缘区域为所述指纹传感器最外侧的1圈或2圈或3圈感应单元所在的区域。

13.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光层还包括透明区域，所述透明区域为所述第一滤光层中与所述指纹传感器的中间区域对应的区域，

所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的并经过所述透明区域的光信号，以生成所述手指的指纹图像。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光层还包括多个第二滤光单元，所述多个第二滤光单元设置在所述第一滤光层的与所述指纹传感器的中间区域对应的区域，其中，所述多个第二滤光单元与所述多个第一滤光单元的颜色不同，

所述指纹传感器的中间区域的感应单元用于接收所述手指返回的并经过所述多个第二滤光单元过滤后的光信号，以生成所述手指的指纹图像。

15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二滤光单元为单色滤光单元。

16.根据权利要求15所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二滤光单元为绿色滤光单元。

17.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二滤光单元用于滤除红外光信号。

18.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一滤光层中的一个滤光单元与指纹传感器中的一个感应单元对应，所述一个感应单元用于接收所述手指返回的并经过对应的一个滤光单元过滤后的光信号。

19.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括第二滤光层，所述第二滤光层设置在所述第一滤光层和所述指纹传感器之间，所述第二滤光层用于滤除红外光信号。

20.根据权利要求19所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第二滤光层为通过镀膜工艺形成在所述指纹传感器表面的一层滤光薄膜。

21.根据权利要求1-10中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括微透镜阵列，所述微透镜阵列设置在所述第一滤光层的上方，用于将所述手指返回的光信号汇聚至所述指纹传感器的感应单元。

22.根据权利要求21所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括至少一个挡光层，所述至少一个挡光层设置在所述微透镜阵列和所述指纹传感器之间，所述至少一个挡光层中的每个挡光层设置有小孔阵列，所述小孔阵列用于将所述微透镜阵列汇聚的光信号引导至所述指纹传感器的感应单元。

23.根据权利要求22所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹传感器内部设置有金属布线层，所述金属布线层为所述至少一个挡光层的一个挡光层。

24.一种电子设备，其特征在于，包括：

显示屏；

以及如权利要求1-23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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