WO2020056771A1 - 指纹识别装置和电子设备 - Google Patents

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WO2020056771A1
WO2020056771A1 PCT/CN2018/107115 CN2018107115W WO2020056771A1 WO 2020056771 A1 WO2020056771 A1 WO 2020056771A1 CN 2018107115 W CN2018107115 W CN 2018107115W WO 2020056771 A1 WO2020056771 A1 WO 2020056771A1
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fingerprint
optical
fingerprint identification
identification device
display screen
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PCT/CN2018/107115
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曾利忠
武丹
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深圳市汇顶科技股份有限公司
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
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    • G06V40/1341—Sensing with light passing through the finger
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/60—OLEDs integrated with inorganic light-sensitive elements, e.g. with inorganic solar cells or inorganic photodiodes
    • H10K59/65—OLEDs integrated with inorganic image sensors

Definitions

  • the embodiments of the present application relate to the technical field of fingerprint recognition, and more particularly, to a fingerprint recognition device and an electronic device.
  • the under-screen fingerprint recognition technology uses a fingerprint sensor to collect the reflected light formed by the light emitted from the light source and reflected on the finger.
  • the reflected light carries the fingerprint information of the finger, thereby achieving under-screen fingerprint recognition.
  • a specific guide icon is displayed at a position corresponding to the position where the fingerprint sensor is placed on the display screen. The user needs to place a finger at the position shown by the guide icon to perform fingerprint recognition, so the user experience is poor.
  • the embodiments of the present application provide a fingerprint recognition device and an electronic device, which can improve the user experience in the fingerprint recognition process, and simultaneously improve the security of the fingerprint recognition.
  • a fingerprint recognition device which is applied to an electronic device having a display screen.
  • the fingerprint recognition device includes an optical fingerprint sensor module, and the optical fingerprint sensor module is configured to be arranged below the display screen so that The fingerprint collection area is at least partially within the display area of the display screen, wherein the optical fingerprint sensor module includes a plurality of sensor chips, and the sensing areas of the plurality of sensor chips respectively correspond to the fingerprint collection area.
  • the sensor chip corresponding to the part of the sub-area is in a working state.
  • the multiple sensor chips are all in a working state.
  • the multiple sub-areas are distributed on both sides of the display screen, or the multiple sub-areas are distributed on the same side of the display screen, or the multiple sub-areas are distributed on the display screen Middle area.
  • the multiple sub-regions can be distributed at any discrete or continuous position of the display screen, and can even be customized according to the needs of customers to meet the needs of different electronic devices.
  • the sizes of the multiple sub-areas are the same, or the sizes of the multiple sub-areas are not exactly the same.
  • the fingerprint recognition device further includes multiple optical path modulators, each of which corresponds to the multiple sensor chips, wherein each optical path modulator is configured to guide an optical signal. To the corresponding optical sensor array of the corresponding sensor chip.
  • the fingerprint recognition device further includes at least one common optical path modulator, wherein each common optical path modulator corresponds to at least one sensor chip and is used to respectively guide the optical signal to its corresponding one. Sensor chip on the optical sensing array.
  • the optical path modulator includes at least one of the following: an optical path collimator, a focusing lens, and a microlens array.
  • the optical path modulator is packaged with its corresponding sensor chip; or, the optical path modulator is installed in the fingerprint recognition device as a relatively independent component from the optical fingerprint sensor module. internal.
  • the fingerprint recognition device further includes multiple filtering units, each of the multiple filtering units corresponding to the multiple sensor chips, wherein each filtering unit is configured to select and transmit to its corresponding The wavelength of the light signal from the sensor chip.
  • the fingerprint recognition device further includes at least one common filtering unit, wherein each common filtering unit corresponds to at least one sensor chip and is used to select an optical signal transmitted to the corresponding sensor chip.
  • the wavelength corresponds to at least one sensor chip and is used to select an optical signal transmitted to the corresponding sensor chip. The wavelength.
  • a wavelength of the optical signal selected by the filtering unit includes a visible light wavelength or a near-infrared light wavelength.
  • the filtering unit is packaged with its corresponding sensor chip (for example, the sensor unit is packaged with the sensor chip by coating); or the optical path modulation above the filtering unit and its corresponding sensor chip is modulated
  • the filter unit is packaged together with its corresponding sensor chip and optical path modulator; or the filter unit is installed in the unit as a relatively independent component from the optical fingerprint sensor module and the optical path modulator. The inside of the fingerprint identification device is described.
  • the fingerprint recognition device further includes multiple control units, each of the multiple control units corresponding to the multiple sensor chips, wherein each control unit is configured to control a corresponding sensor chip.
  • Optical sensing array for optical signal detection.
  • the control unit can also respond to commands and transmit data from the main control unit of the device to which the fingerprint identification device is applied.
  • the fingerprint identification device further includes a common control unit, and the common control unit is configured to control the optical sensing arrays of the plurality of sensor chips to perform optical signal detection.
  • the common control unit can also respond to commands and transmit data from the main control unit of the device to which the fingerprint identification device is applied.
  • the fingerprint identification device does not include a control unit, and a main control unit of a device to which the fingerprint identification device is applied is configured to control the optical sensing arrays of the plurality of sensor chips for optical signal detection. .
  • the fingerprint recognition device further includes a fixing unit, the fixing unit is connected between the display screen and the optical fingerprint sensor module, and is configured to fix the optical fingerprint sensor module at Below the fingerprint collection area in the display screen.
  • the fingerprint recognition device further includes a fixing unit, and a middle frame is connected below the display screen, and light leakage is provided at the middle frame corresponding to the fingerprint collection area in the display screen.
  • the fixing unit is connected between the middle frame and the optical fingerprint sensor module, and is used for fixing the optical fingerprint sensor module below the light leakage window of the middle frame.
  • an electronic device including: a display screen and the fingerprint identification device in the first aspect or any possible implementation manner of the first aspect.
  • the display screen is a liquid crystal display (LCD) screen.
  • LCD liquid crystal display
  • the display screen is an organic light emitting diode OLED display screen
  • a light emitting layer of the display screen includes a plurality of organic light emitting diode light sources
  • the fingerprint identification device uses at least part of the organic light emitting diode light source as the light emitting layer. Fingerprint recognition light source.
  • the optical fingerprint sensor module in the fingerprint recognition device includes multiple sensor chips, the area of the fingerprint collection area on the display screen is increased, allowing the user's finger to be tested to have a larger range of movement, which improves The user experience during fingerprint recognition.
  • fingerprint information on a larger area of the finger can be collected, or fingerprint information of more fingers can be collected at the same time, which is equivalent to increasing the length of the fingerprint password and improving the security of fingerprint recognition. Sex.
  • FRR false rejection rate
  • FAR false acceptance rate
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an electronic device to which the present application is applicable.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electronic device shown in FIG. 1 along A'-A '.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a fingerprint recognition device according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present application.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a fingerprint recognition device according to another embodiment of the present application.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a fingerprint collection area according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a fingerprint collection area according to another embodiment of the present application.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an optical path modulator according to another embodiment of the present application.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a plurality of sensor chips sharing one optical path modulator according to another embodiment of the present application.
  • the fingerprint recognition technology under the optical screen uses the light returned from the top surface of the device display component for fingerprint sensing and other sensing operations.
  • the returned light carries information of an object (such as a finger) that is in contact with the top surface, and a specific optical sensor module located below the display screen is realized by collecting and detecting the returned light.
  • the optical sensor module can be designed to achieve the desired optical imaging by properly configuring the optical elements for collecting and detecting the returned light.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams of an electronic device 100 to which a fingerprint recognition device can be applied, wherein FIG. 1 is a schematic front view of the electronic device 100, and FIG. 2 is a part along the line A'-A 'of the electronic device 100 shown in FIG. Sectional structure diagram.
  • the electronic device 100 may include a display screen 120 and a fingerprint recognition module 140, wherein the display screen 120 has a display area 102, and the fingerprint recognition module 140 is disposed on the display screen 120.
  • the display screen 120 has a display area 102
  • the fingerprint recognition module 140 is disposed on the display screen 120.
  • the display screen 120 may be a self-luminous display screen, which uses a display unit with self-luminescence as a display pixel.
  • the display 120 may be an Organic Light-Emitting Diode (OLED) display or a Micro-LED display.
  • the display screen 120 may also be a liquid crystal display (Liquid Crystal Display, LCD) or other passive light-emitting display, which is not limited in this embodiment of the present application.
  • the fingerprint identification module 140 may be specifically an optical fingerprint identification module, which is mainly used to collect fingerprint information (such as fingerprint image information) of a user.
  • the fingerprint recognition module 140 may be disposed at least in a partial area below the display screen 120, so that the fingerprint collection area (or sensing area) 130 of the fingerprint recognition module 140 is located at least partially.
  • the area of the fingerprint collection area 130 may be different from the area of the fingerprint recognition module 140, for example, by designing a light path for lens imaging, a reflective folding light path design, or other light convergence or reflection, etc.
  • the light path design can make the area of the fingerprint collection area 130 of the fingerprint identification module 140 larger than the area of the fingerprint identification module 140.
  • the fingerprint collection area 130 of the fingerprint recognition module 140 may also be designed to be consistent with the area of the fingerprint recognition module 140.
  • the plurality of optical fingerprint sensors 142 of the fingerprint recognition module 140 may be individually packaged sensor chips, or may be fabricated into multiple chips (Die) and packaged in the same chip package. It can also be fabricated in different regions of the same chip (Die) through semiconductor processes.
  • the optical fingerprint sensor 142 may include a reading circuit and / or other auxiliary circuits that are electrically connected to the sensing array in addition to the optical sensing array described above.
  • an optical path modulator 144 may be further disposed above the optical fingerprint sensor 142.
  • the optical path modulator 144 can be attached as an independent optical component above the sensing array of the optical fingerprint sensor 142, or it can be integrated inside the chip of the optical fingerprint sensor 142 through a semiconductor process to achieve Ultra-thin fingerprint recognition module 140.
  • the optical path modulator 144 may be a light collimator using a through-hole array with a high aspect ratio, and is mainly used for collimating, modulating, and imaging the fingerprint detection light traveling downward to realize the slave finger The reflected light reflected from the surface is guided to the sensing array for optical detection to obtain fingerprint image information.
  • each optical path modulator 144 corresponds to an optical fingerprint sensor and is attached respectively. It is disposed above the corresponding optical fingerprint sensor 142.
  • the multiple optical fingerprint sensors 142 may also share a whole optical path modulator 144, that is, the optical path modulator 144 has a sufficiently large area to cover the sensing array of the multiple optical fingerprint sensors 142.
  • other optical elements such as a filter or a filter, may also be provided.
  • Other optical films are mainly used to isolate the influence of external interference light on optical fingerprint detection.
  • the filter can be used to filter out ambient light that penetrates a finger and enters the image recognition sensor 130 through the display screen 120. Similar to the optical path modulator 144, the filter can be used at Each optical fingerprint sensor 142 is separately set to filter out interference light, or a large area filter may be used to cover the multiple optical fingerprint sensors 142 at the same time.
  • the optical path modulator 144 may also be replaced by an optical lens (Lens).
  • a small hole may be formed by a light-shielding material above the optical lens to cooperate with the optical lens to converge fingerprint detection light to the optical fingerprint sensor 142 below.
  • each optical fingerprint sensor 142 may be configured with an optical lens for fingerprint imaging, or the multiple optical fingerprint sensors 142 may also use the same optical lens to implement light convergence and fingerprint imaging.
  • each optical fingerprint sensor 142 may even have two inductive arrays (Dual array) or multiple inductive arrays (Multi-Array), and two or more optical lenses may be configured to cooperate with the two One or more sensing arrays perform optical imaging, thereby reducing the imaging distance and enhancing the imaging effect.
  • the light-emitting layer of the display 120 has an array of OLED display units arranged in an array.
  • the fingerprint recognition module 140 can use the OLED display.
  • the OLED display unit (ie, the OLED light source) of the screen 120 located in the fingerprint collection area 130 is used as an excitation light source for fingerprint detection and identification.
  • the fingerprint identification module 140 may also use a built-in light source or an external light source to provide a light signal for fingerprint detection and identification.
  • the under-screen fingerprint recognition device can be applied not only to self-luminous displays such as OLED displays, but also to non-self-luminous displays, such as liquid crystal displays or other passive light-emitting displays.
  • the pair may further include an excitation light source for optical fingerprint detection.
  • the excitation light source may be an infrared light source. Or a light source with a specific wavelength of invisible light.
  • an infrared light source it can be disposed below the backlight module of the liquid crystal display or an edge area below the protective cover of the electronic device 100, and the fingerprint recognition module 140 is disposed on the backlight.
  • the backlight module through openings or other optical design of film layers such as diffusion sheet, brightness enhancement sheet, reflection sheet to allow fingerprint detection light to pass through the liquid crystal panel and the backlight module and reach the fingerprint identification module Group 140 of optical fingerprint sensors.
  • the optical sensing array of the fingerprint identification module 140 is specifically a photodetector array (also called a photodetector array), which includes a plurality of photodetectors distributed in an array.
  • the device can be used as an optical sensing unit as described above, and a micro lens can be formed above the light detector to improve the imaging effect of the fingerprint image.
  • the display unit of the fingerprint collection area 130 or an additional configured fingerprint detection excitation light source emits light.
  • the finger reflects and forms reflected light, where the reflected light can carry fingerprint information of the user's finger.
  • the reflected light is returned to the display screen 120 and received by the photodetector array of the fingerprint recognition module 140 below it and converted into a corresponding electrical signal, that is, a fingerprint detection signal.
  • the electronic device 100 can obtain the user's fingerprint information based on the fingerprint detection signal, and can further perform fingerprint matching verification to complete the identity verification of the current user in order to confirm whether he has the authority to perform corresponding operations on the electronic device 100. operating.
  • the electronic device 100 further includes a protective cover 110, which may be specifically a transparent cover, such as a glass cover or a sapphire cover, which is located on the display screen 120 Above and covers the front surface of the electronic device 100, and a surface of the protective cover 110 may further be provided with a protective layer. Therefore, in the embodiment of the present application, the so-called finger pressing on the display screen 120 may actually mean that the finger presses the cover 110 above the display screen 120 or the surface of the protective layer covering the cover 110.
  • a protective cover 110 which may be specifically a transparent cover, such as a glass cover or a sapphire cover, which is located on the display screen 120 Above and covers the front surface of the electronic device 100, and a surface of the protective cover 110 may further be provided with a protective layer. Therefore, in the embodiment of the present application, the so-called finger pressing on the display screen 120 may actually mean that the finger presses the cover 110 above the display screen 120 or the surface of the protective layer covering the cover 110.
  • a circuit board 150 such as a flexible printed circuit (FPC) may be further provided below the fingerprint recognition module 140, and the fingerprint recognition module 140 may be soldered to the circuit through a pad.
  • the board 150 is used for electrical interconnection and signal transmission with other peripheral circuits or other components of the electronic device 100 through the circuit board 150.
  • the fingerprint recognition module 140 may receive the control signal of the processing unit of the electronic device 100 through the circuit board 150, and may further output the fingerprint detection signal to the electronic device through the circuit board 150. 100 processing unit or control unit.
  • the fingerprint recognition module includes only one optical fingerprint sensor, so the area of the fingerprint recognition module is small and the position is fixed.
  • the fingerprint recognition module on the display screen A specific guide icon is displayed on the placed position, such as a fingerprint collection area, to guide the user to place a finger for fingerprint recognition. This has strict requirements on the position where the user presses his finger, and a specific icon needs to be displayed in the fingerprint collection area to guide the user to place his finger, so the user experience is poor.
  • the embodiment of the present application proposes to adopt the multi-sensor splicing scheme shown in FIG. 1 and FIG. 2 for off-screen fingerprint recognition to improve the user experience.
  • the fingerprint recognition in the embodiment of the present application will be described in detail below with reference to FIGS. 3 to 15. Device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a fingerprint identification device 300 according to an embodiment of the present application.
  • the fingerprint identification device 300 may be applied to an electronic device having a display screen.
  • the fingerprint identification device 300 includes an optical fingerprint sensor module 310.
  • the optical fingerprint sensor module 310 is configured to be arranged below the display screen so that the fingerprint collection area is at least partially within the display area of the display screen.
  • the optical fingerprint sensor module 310 includes a plurality of sensor chips. The sensing regions of the plurality of sensor chips respectively correspond to a plurality of sub-regions in the fingerprint collection region, wherein each sensor chip is used to detect a light signal from above the corresponding sub-region.
  • the sensing area of the sensor chip may be larger than or equal to the area occupied by the sensor chip physically.
  • each sensor chip can receive reflected light transmitted in a range larger than its physical area.
  • the sensing area of the sensor chip is larger than the area it physically occupies, and the sensing area corresponds to In a sub-area of the fingerprint collection area, the light signal reflected by the finger under test to the sub-area can be collected by the corresponding sensor chip.
  • the fingerprint recognition device further includes a fixing unit, which is connected between the display screen and the optical fingerprint sensor module, and is configured to fix the optical fingerprint sensor module in the fingerprint collection area of the display screen.
  • a fixing unit which is connected between the display screen and the optical fingerprint sensor module, and is configured to fix the optical fingerprint sensor module in the fingerprint collection area of the display screen.
  • the fixing unit is connected between the optical fingerprint sensor module and the display screen, and the optical fingerprint sensor module is fixed below the fingerprint collection area in the display screen.
  • the plurality of sensor chips in the optical fingerprint sensor module respectively correspond to a plurality of sub-areas in a fingerprint collection area in the display screen, and the optical signals reflected by each finger in each sub-area are directly transmitted to the corresponding sensor chip.
  • the fingerprint recognition device may perform fingerprint recognition on a finger above the fingerprint collection area according to the light signals transmitted over the plurality of sub-areas.
  • the fingerprint recognition device further includes a fixing unit, a middle frame is connected below the display screen, and a light leakage window is provided at the middle frame corresponding to the fingerprint collection area in the display screen, and the fixed unit is connected to the middle Between the frame and the optical fingerprint sensor module, the optical fingerprint sensor module is used to fix the optical fingerprint sensor module below the light leakage window of the middle frame.
  • a middle frame (referred to as a middle frame) of the whole machine is provided below the display screen, and a light leakage window is provided at a position of the middle frame corresponding to the fingerprint collection area.
  • the fixing unit is connected between the optical fingerprint sensor module and the middle frame, and the optical fingerprint sensor module is fixed below the light leakage window of the middle frame.
  • the plurality of sensor chips in the optical fingerprint sensor module respectively correspond to a plurality of sub-areas in a fingerprint collection area in the display screen, and a light signal reflected by each finger in each sub-area is transmitted to the corresponding sensor chip through the light leakage window.
  • the fingerprint recognition device may perform fingerprint recognition on a finger above the fingerprint collection area according to the light signals transmitted over the plurality of sub-areas.
  • the size of the sensor chip can be determined by the size of the optical sensing array (or light intensity sensing chip) included in the sensor chip.
  • the optical sensing array includes a plurality of sensing units (or photosensitive pixels).
  • the size of the optical sensing array or the number of photosensitive units of different sensor chips in the optical fingerprint sensor module may be the same or different.
  • Figures 6 and 7 show the distribution of two possible sensor chips.
  • the fingerprint collection area on the display screen includes 4 sub-areas. Among them, two sub-areas are located on the left side of the display screen to facilitate the user's fingerprint detection of the left-hand finger.
  • Two sensor chips can be set under the two sub-areas, and the size of the two sensor chips can be the same or different; the other 2 This sub-area is located on the right side of the display screen, so that the user can detect the fingerprint of the right-hand finger. Below these two sub-areas, two sensor chips can be set, and the size of the two sensor chips can be the same or different.
  • users When accessing the device, users can place their left-hand fingers in the 2 sub-areas on the left for fingerprint recognition, or put right-hand fingers in the 2 sub-areas on the right for fingerprint recognition, or in the sub-areas on both sides, respectively Place left and right fingers to improve the security of fingerprint recognition.
  • the fingerprint collection area on the display screen includes 6 sub-areas. These six sub-areas are located in the middle of the display, forming a large-area fingerprint collection area.
  • the finger can move freely in the large-scale fingerprint collection area, and the fingerprint information can be collected no matter where the finger is placed in the fingerprint collection area.
  • Six corresponding sensor chips can be set under the six sub-regions, and the sizes of the six sensor chips can be the same or different.
  • a sensor chip corresponding to the part of the sub-area is in a working state.
  • the fingerprint recognition device can determine the sensor chip that needs to be fingerprinted based on the position pressed by the user's finger, and these sensor chips that need to be fingerprinted to enter the working state to collect the optical signals, while the remaining sensor chips are Can be in a sleep state, thereby effectively reducing power consumption.
  • a common optical path modulator may be provided above the six sensor chips corresponding to the six sub-regions shown in FIG. 7.
  • the common optical path modulator is used to guide optical signals to the optical sensor arrays of the six sensor chips, respectively. on.
  • each optical path modulator may be respectively arranged above the six sensor chips corresponding to the six sub-regions shown in FIG. 7, and each optical path modulator is used to guide optical signals to the optical sensor arrays of the corresponding sensor chip, respectively. on.
  • an optical path modulator may be provided above the sensor chip corresponding to the left sub-region, and the sensor chip corresponding to the right sub-region Set another optical path modulator above.
  • the optical path modulator may be an optical path collimator made of a semiconductor silicon wafer or silicon oxide or nitride.
  • the optical path collimator has a plurality of collimation units.
  • Modulator's modulation unit Specifically, the modulation unit may be a through-hole with a high aspect ratio, so the plurality of collimation units may form a through-hole array of the optical path modulator.
  • the reflected light reflected from the finger the light incident on the modulation unit can pass through and be received by the optical sensing unit below it.
  • Each optical sensing unit can basically receive the fingerprint guided by the through hole above it. The light reflected from the lines, so that the optical sensor array can detect the fingerprint image of the finger.
  • the optical fingerprint sensor module may be installed on the display screen side using a fixed method as shown in FIG. 4.
  • the optical path modulator is in focus
  • the optical fingerprint sensor module can be installed on the side of the middle frame of the whole machine using a fixing method as shown in FIG. 5.
  • the fingerprint recognition device further includes a plurality of filter units, each of which corresponds to the plurality of sensor chips, wherein each filter unit is configured to select an optical signal transmitted to its corresponding sensor chip. The wavelength.
  • the fingerprint recognition device further includes at least one common filtering unit, wherein each common filtering unit corresponds to at least one sensor chip and is used to select a wavelength of an optical signal transmitted to the corresponding sensor chip.
  • the wavelength of the optical signal selected by the filtering unit may be, for example, a visible light wavelength (370 nm-780 nm) or a near-infrared light wavelength (800 nm-1500 nm). Optical signals outside the wavelength corresponding to the filter unit will not pass through the filter unit to the optical sensing array of the optical fingerprint sensor.
  • the filter unit is packaged with its corresponding sensor chip (for example, by being coated with the sensor chip by coating); or, the filter unit is packaged with an optical path modulator above the corresponding sensor chip; or, The filtering unit is packaged with its corresponding sensor chip and optical path modulator; or, the filtering unit is installed in the fingerprint identification device as a relatively independent component from the optical fingerprint sensor module and the optical path modulator.
  • a light source for example, a display screen, etc.
  • the optical path modulator modulates the reflected light reflected from the surface of the finger and directs the reflected light to the filtering unit.
  • the reflected light is received by the optical fingerprint sensor module after being filtered by the filtering unit, and the optical fingerprint sensor module can further detect the received reflected light to realize fingerprint recognition. It should be understood that the foregoing optical fingerprint device is only an exemplary structure.
  • the position of the filtering unit is not limited to the optical path modulator; for example, in an alternative embodiment, the The filtering unit may also be disposed between the optical path modulator and the display screen, that is, located above the optical path modulator; or, the optical component may include a two-layer filtering unit, both of which are respectively disposed on the optical path modulation Device above and below. In other alternative embodiments, the filtering unit may also be integrated into the optical path modulator, or may even be omitted, which is not limited in this application.
  • the optical sensing array of each sensor chip is controlled by a control unit, and the control unit can control the corresponding optical sensing array to perform corresponding operations by instructions, such as inputting a driving signal to the optical sensing array and Receive a sensing signal output by the optical sensing array, and determine fingerprint information according to the received sensing signal.
  • the optical fingerprint sensor module includes a common control unit for controlling the optical sensing arrays of the plurality of sensor chips to perform optical signal detection.
  • the common control unit can also respond to commands and transmit data from the main control unit of the device to which the fingerprint identification device is applied.
  • some optical sensing arrays share a control unit, for example, the corresponding sensor chip under the left sub-region in FIG. 6 is controlled by one control unit, and the corresponding sensor chip under the right sub-region is controlled by another control unit.
  • the fingerprint identification device does not include a control unit, and a main control unit of a device (for example, a terminal device, etc.) to which the fingerprint identification device is applied is configured to control the optical sensing arrays of the plurality of sensor chips for optical signal detection. .
  • optical sensor arrays in the multiple sensor chips may be packaged together, or may be individually packaged and then connected together, which is not limited herein.
  • the optical fingerprint sensor module may further include a light shielding device to prevent stray light from entering the optical fingerprint sensor module.
  • FIGS. 1 to 15 portions filled with the same pattern in FIGS. 1 to 15 indicate that they have the same function.
  • An embodiment of the present application further provides an electronic device.
  • the electronic device may include a display screen and the fingerprint identification device in various embodiments of the present application.
  • the display can be the display described in the above description, such as an LCD display or an OLED display.
  • the display screen is an organic light emitting diode display screen
  • the light emitting layer of the display screen includes a plurality of organic light emitting diode light sources
  • the fingerprint identification device uses at least part of the organic light emitting diode light source as an excitation light source for fingerprint identification.
  • the disclosed systems and devices may be implemented in other ways.
  • the device embodiments described above are only schematic.
  • the division of the unit is only a logical function division.
  • multiple units or components may be combined or Can be integrated into another system, or some features can be ignored or not implemented.
  • the displayed or discussed mutual coupling or direct coupling or communication connection may be indirect coupling or communication connection through some interfaces, devices or units, and may also be electrical, mechanical or other forms of connection.
  • the integrated unit When the integrated unit is implemented in the form of a software functional unit and sold or used as an independent product, it may be stored in a computer-readable storage medium.
  • the technical solution of this application is essentially a part that contributes to the existing technology, or all or part of the technical solution may be embodied in the form of a software product, which is stored in a storage medium
  • Included are instructions for causing a computer device (which may be a personal computer, a server, or a network device, etc.) to perform all or part of the steps of the method described in the embodiments of the present application.
  • the foregoing storage media include: U disk, mobile hard disk, read-only memory (ROM, Read-Only Memory), random access memory (RAM, Random Access Memory), magnetic disks or optical disks and other media that can store program codes .

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Abstract

本申请实施例公开了一种指纹识别装置和电子设备。该指纹识别装置应用在具有显示屏的电子设备，该指纹识别装置包括光学指纹传感器模组，所述光学指纹传感器模组用于设置在显示屏下方以使其指纹采集区域至少部分位于所述显示屏的显示区域之内，其中，所述光学指纹传感器模组包括多个传感器芯片，所述多个传感器芯片的感应区域分别对应于指纹采集区域中的多个子区域，其中，每个传感器芯片用于检测来自其对应的子区域上方的光信号。本申请实施例的技术方案，能够提升指纹识别过程中的用户体验，并同时提升指纹识别的安全性。

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技术领域，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。光学屏下指纹识别技术是通过指纹传感器采集光源发出的光线在手指发生反射形成的反射光，反射光中携带手指的指纹信息，从而实现屏下指纹识别。在进行指纹识别时，显示屏上对应于指纹传感器所安放的位置处会显示特定的引导图标，用户需要将手指放置在该引导图标所显示的位置从而进行指纹识别，因此用户体验不佳。
发明内容
本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，能够提升指纹识别过程中的用户体验，并同时提升指纹识别的安全性。
第一方面，提供了一种指纹识别装置，应用在具有显示屏的电子设备，所述指纹识别装置包括光学指纹传感器模组，所述光学指纹传感器模组用于设置在显示屏下方以使其指纹采集区域至少部分位于所述显示屏的显示区域之内，其中，所述光学指纹传感器模组包括多个传感器芯片，所述多个传感器芯片的感应区域分别对应于所述指纹采集区域中的多个子区域，其中，每个传感器芯片用于检测来自其对应的子区域上方的光信号。
在一种可能的实现方式中，当待测手指位于所述多个子区域中的部分子区域上方时，所述部分子区域对应的传感器芯片处于工作状态。
在一种可能的实现方式中，当待测手指位于所述多个子区域中的部分子区域上方时，所述多个传感器芯片均处于工作状态。
在一种可能的实现方式中，所述多个子区域分布在显示屏的两侧，或者所述多个子区域分布在所述显示屏的同一侧，或者所述多个子区域分布在所述显示屏的中间区域。
所述多个子区域可以分布在显示屏的离散或连续的任何位置，甚至可以 根据客户的需求为其定制，以满足不同电子设备的使用需求。
在一种可能的实现方式中，所述多个子区域的大小相同，或者所述多个子区域的大小不完全相同。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括多个光路调制器，所述多个光路调制器分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个光路调制器用于将光信号引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括至少一个公用的光路调制器，其中每个公用的光路调制器对应于至少一个传感器芯片且用于将光信号分别引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
在一种可能的实现方式中，所述光路调制器包括以下中的至少一种：光路准直器、聚焦透镜和微透镜阵列。
在一种可能的实现方式中，所述光路调制器与其对应的传感器芯片封装在一起；或者，所述光路调制器作为与所述光学指纹传感器模组相对独立的部件安装在所述指纹识别装置的内部。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括多个滤波单元，所述多个滤波单元分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个滤波单元用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括至少一个公用的滤波单元，其中每个公用的滤波单元对应于至少一个传感器芯片且用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
在一种可能的实现方式中，所述滤波单元选择的光信号的波长包括可见光波长或者近红外光波长。
在一种可能的实现方式中，所述滤波单元与其对应的传感器芯片封装在一起(例如通过镀膜的方式与传感器芯片封装在一起)；或者，所述滤波单元与其对应的传感器芯片上方的光路调制器封装在一起；或者，所述滤波单元与其对应的传感器芯片以及光路调制器封装在一起；或者，所述滤波单元作为与所述光学指纹传感器模组和光路调制器相对独立的部件安装在所述指纹识别装置的内部。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括多个控制单元，所述多个控制单元分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个控制单元用于控制其对应的传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
其中，该控制单元还能响应该指纹识别装置所应用的设备的主控单元的命令及传输数据。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括公用的控制单元，所述公用的控制单元用于控制所述多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
其中，该公用的控制单元还能响应该指纹识别装置所应用的设备的主控单元的命令及传输数据。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置不包括控制单元，所述指纹识别装置所应用的设备的主控制单元用于控制所述多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括固定单元，所述固定单元连接在显示屏和所述光学指纹传感器模组之间，用于将所述光学指纹传感器模组固定在显示屏内的所述指纹采集区域的下方。
在一种可能的实现方式中，所述指纹识别装置还包括固定单元，显示屏的下方连接有中框，所述中框的对应于所述显示屏内的所述指纹采集区域处设置有漏光窗口，所述固定单元连接在所述中框和所述光学指纹传感器模组之间，用于将所述光学指纹传感器模组固定在所述中框的所述漏光窗口下方。
第二方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏以及第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的指纹识别装置。
在一种可能的实现方式中，所述显示屏为液晶显示屏LCD显示屏。
在一种可能的实现方式中，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中所述指纹识别装置采用至少部分有机发光二极管光源作为指纹识别的激励光源。
基于上述技术方案，由于该指纹识别装置中的光学指纹传感器模组包括多个传感器芯片，因此增加了显示屏上的指纹采集区域的面积，允许用户的待测手指有较大的移动范围，提升了指纹识别过程中的用户体验。并且，多个传感器芯片拼接在一起时，可以采集到手指的更大面积上的指纹信息，或者同时采集到更多手指的指纹信息，相当于增加了指纹密码的长度，提高了指纹识别的安全性。另外，由于用户可以提供更多的有效的指纹特征，因此还降低了误拒绝率(False Rejection Rate，FRR)和误接受率(False Acceptance  Rate，FAR)，提高了指纹解锁的准确率，进一步提升了用户体验。
附图说明
图1是本申请可以适用的电子设备的平面示意图。
图2是图1所示的电子设备沿A’-A’的部分剖面示意图。
图3是本申请一个实施例的指纹识别装置的示意图。
图4是本申请另一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。
图5是本申请另一个实施例的指纹识别装置的结构示意图。
图6是本申请实施例的指纹采集区域的示意图。
图7是本申请另一个实施例的指纹采集区域的示意图。
图8(a)和图8(b)是本申请另一个实施例的指纹采集区域的示意图。
图9是本申请一个实施例的光路调制器的示意图。
图10是本申请另一个实施例的光路调制器的示意图。
图11是本申请另一个实施例的光路调制器的示意图。
图12是本申请另一个实施例的每个传感器芯片单独使用一个光路调制器的示意图。
图13是本申请另一个实施例的多个传感器芯片公用一个光路调制器的示意图。
图14是本申请一个实施例的每个光学感应阵列对应一个控制单元的示意图。
图15是本申请另一个实施例的多个光学感应阵列对应一个控制单元的示意图。
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。
随着电子设备步入全面屏时代，电子设备正面指纹采集区域受到全面屏的挤压，因此屏下(Under-display或者Under-screen)指纹识别技术越来越受到关注。屏下指纹识别技术是指将指纹识别模组(比如指纹识别模组)安装在显示屏下方，从而实现在显示屏的显示区域内进行指纹识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置指纹采集区域。
光学屏下指纹识别技术使用从设备显示组件的顶面返回的光来进行指 纹感应和其他感应操作。该返回的光携带与该顶面接触的物体(例如手指)的信息，通过采集和检测该返回的光，实现位于显示屏下方的特定光学传感器模块。光学传感器模块的设计可以为通过恰当地配置用于采集和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像。
应理解，本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备，例如智能手机、笔记本电脑、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。
图1和图2示出了指纹识别装置可以适用的电子设备100的示意图，其中图1为电子设备100的正面示意图，图2为图1所示的电子设备100沿A’-A’的部分剖面结构示意图。
如图1和图2所示，电子设备100可以包括显示屏120和指纹识别模组140，其中，所述显示屏120具有显示区域102，所述指纹识别模组140设置在所述显示屏120的下方。
所述显示屏120可以为自发光显示屏，其采用具有自发光的显示单元作为显示像素。比如显示屏120可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他替代实施例中，所述显示屏120也可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或者其他被动发光显示屏，本申请实施例对此不做限制。
另一方面，所述显示屏120例如可以为触控显示屏，其不仅可以进行画面显示，还可以检测用户的触摸或者按压操作，从而为用户提供一个人机交互界面。比如，在一种实施例中，所述电子设备100可以包括触摸传感器，所述触摸传感器可以具体为触控面板(Touch Panel，TP)，其可以设置在所述显示屏120表面，也可以部分集成或者整体集成到所述显示屏120内部，从而形成所述触控显示屏。
所述指纹识别模组140可以具体为光学指纹识别模组，其主要用于采集用户的指纹信息(比如指纹图像信息)。在本申请实施例中，所述指纹识别模组140可以至少设置在所述显示屏120下方的局部区域，从而使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域(或感应区域)130至少部分位于所述显示屏120的显示区域102，这里，指纹采集区域130的面积可以与指纹识别模组140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，可以使得所述指纹识别模组140的指纹采集区域130的面积大于指纹识别模组140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，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130也可以设计成与所述指纹识别模组140的面积相一致。
作为一种实施例，所述指纹识别模组140可以具体包括多个具有光学感应阵列的光学指纹传感器142(后面也称为传感器芯片)；所述多个光学指纹传感器142可以并排设置在所述显示屏120的下方。其中，每一个光学感应阵列142分别包括多个光学感应单元，且所述光学感应阵列的所在区域对应于其所在的光学指纹传感器的感应区域103，所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述指纹识别模组140的指纹采集区域130。也即是说，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130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或光学感应阵列的感应区域。如图1所示，所述指纹采集区域130位于所述显示屏120的显示区域102之中，由于采用多个光学指纹传感器并排设置的方式，所述指纹识别模组140的指纹采集区域130可以扩展到所述显示区域102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。在其他替代实施例中，当所述光学指纹传感器数量足够时，所述指纹采集区域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。因此，用户在需要对所述电子设备100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所述显示屏120的指纹采集区域130，便可以实现指纹输入操作。由于指纹采集和检测可以在所述显示屏120的显示区域102内部实现，采用上述结构的电子设备100无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，因而可以采用全面屏方案。因此，所述显示屏120的显示区域102可以基本扩展到所述电子设备100的整个正面。
在具体实施例中，所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142可以分别是独立封装的传感器芯片，也可以是制作为多个芯片(Die)之后封装在同一个芯片封装体之内，还可以是通过半导体工艺制作在同一个芯片(Die)的不同区域。另一方面，所述光学指纹传感器142除了包括如上所述的光学感应阵列以外，还可以与所述感应阵列电性连接的读取电路和/或其他辅助电路。作为一种可选的实现方式，如图2所示，所述光学指纹传感器142上方还可以设置有光路调制器144。以所述光路调制器144为例，其可以作为独 立的光学部件贴合在所述光学指纹传感器142的感应阵列上方，也可以通过半导体工艺集成在所述光学指纹传感器142的芯片内部，从而实现超薄的指纹识别模组140。具体地，所述光路调制器144可以是采用具有高深宽比的通孔阵列的光准直器，主要用于对向下传播的指纹检测光进行准直、调制和成像等，实现将从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列进行光学检测以获取指纹图像信息。
可选地，与所述指纹识别模组140的多个光学指纹传感器142相对应，所述光路调制器144可以有多个，每一个光路调制器144分别对应一个光学指纹传感器，并分别贴合设置在其对应的光学指纹传感器142的上方。或者，所述多个光学指纹传感器142也可以共享一个整体的光路调制器144，即所述光路调制器144具有一个足够大的面积以覆盖所述多个光学指纹传感器142的感应阵列。另外，在所述光路调制器144和所述光学指纹传感器142之间或者所述显示屏120与所述光路调制器144之间，还可以设置有其他光学元件，比如滤光片(Filter)或者其他光学膜片，其主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，所述滤光片可以用于滤除穿透手指并进过所述显示屏120进入所述图像识别传感器130的环境光，与所述光路调制器144相类似，所述滤光片可以在每个光学指纹传感器142分别设置进行干扰光滤除，或者也可以采用一个大面积滤光片同时覆盖所述多个光学指纹传感器142。
可替代地，所述光路调制器144也可以采用光学镜头(Lens)来代替，所述光学镜头上方可以通过遮光材料形成小孔配合所述光学镜头将指纹检测光汇聚到下方的光学指纹传感器142以实现指纹成像。相类似地，每一个光学指纹传感器142可以分别配置一个光学镜头进行指纹成像，或者，所述多个光学指纹传感器142也可以利用同一个光学镜头来实现光线汇聚和指纹成像。在其他替代实施例中，每一个光学指纹传感器142甚至还可以具有两个感应阵列(Dual Array)或者多个感应阵列(Multi-Array)，且同时配置两个或多个光学镜头配合所述两个或多个感应阵列进行光学成像，从而减小成像距离并增强成像效果。
本申请实施例以所述显示屏120采用OLED显示屏为例，所述显示屏120的发光层具有呈阵列式排布的OLED显示单元阵列，所述指纹识别模组140可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹采集区域130的OLED显 示单元(即OLED光源)作为指纹检测识别的激励光源。当然，应当理解，在其他替代实现方案中，该指纹识别模组140也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测识别的光信号。在这种情况下，屏下指纹识别装置不仅可以适用于如OLED显示屏等自发光显示屏，还可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，对还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源。以红外光源为例，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备100的保护盖板下方的边缘区域，而所述指纹识别模组140设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述指纹识别模组140的光学指纹传感器。
并且，所述指纹识别模组140的光学感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列(或称为光电探测器阵列)，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元，所述光探测器上方还可以形成有微透镜来提高指纹图像的成像效果。
当手指触摸、按压或者接近(为便于描述，在本申请中统称为按压)在所述指纹采集区域130时，所述指纹采集区域130的显示单元或者额外配置的指纹检测激励光源发出的光线在手指发生反射并形成反射光，其中所述反射光可以携带有用户手指的指纹信息。比如，所述光线被用户手指表面的指纹发生反射之后，由于手指指纹的纹脊和纹谷的反射光是不同的，因此反射光便携带有用户的指纹信息。所述反射光返回所述显示屏120并被其下方的指纹识别模组140的光探测器阵列所接收并且转换为相应的电信号，即指纹检测信号。所述电子设备100基于所述指纹检测信号便可以获得用户的指纹信息，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而完成当前用户的身份验证以便于确认其是否有权限对所述电子设备100进行相应的操作。
应当理解的是，在具体实现上，所述电子设备100还包括保护盖板110，所述盖板110可以具体为透明盖板，比如玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备100的正面，且所述保护盖板110表面还可以设置有保护层。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压所述显 示屏120实际上可以是指手指按压在所述显示屏120上方的盖板110或者覆盖所述盖板110的保护层表面。
另一方面，所述指纹识别模组140的下方还可以设置有电路板150，比如软性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，所述指纹识别模组140可以通过焊盘焊接到所述电路板150，并通过所述电路板150实现与其他外围电路或者所述电子设备100的其他元件的电性互连和信号传输。比如，所述指纹识别模组140可以通过所述电路板150接受所述电子设备100的处理单元的控制信号，并且还可以通过所述电路板150将所述指纹检测信号输出给所述电子设备100的处理单元或者控制单元等。
在一些实现方式的指纹识别装置中，指纹识别模组中仅包括一个光学指纹传感器，因此指纹识别模组的面积较小且位置固定，在需要进行指纹识别时，显示屏上的指纹识别模组所安放的位置例如指纹采集区域上，会显示特定的引导图标，用于引导用户放置手指以进行指纹识别。这就对用户手指按压位置的要求较为严格，并且需要在指纹采集区域显示特定的图标以引导用户放置手指，因此用户体验不佳。
鉴于此，本申请实施例提出采用例如图1和图2所示的多传感器拼接的方案进行屏下指纹识别，以提升用户体验，下面结合图3至图15详细描述本申请实施例的指纹识别装置。
图3示出了本申请一个实施例的指纹识别装置300的示意图。
如图3所示，指纹识别装置300可以应用在具有显示屏的电子设备，该指纹识别装置300包括光学指纹传感器模组310。其中，该光学指纹传感器模组310用于设置在显示屏下方以使其指纹采集区域至少部分位于该显示屏的显示区域之内，其中，该光学指纹传感器模组310包括多个传感器芯片，该多个传感器芯片的感应区域分别对应于该指纹采集区域中的多个子区域，其中，每个传感器芯片用于检测来自其对应的子区域上方的光信号。
应理解，本申请实施例中，传感器芯片的感应区域可以大于或者等于传感器芯片在物理上所占的区域。例如，基于光学成像原理，每个传感器芯片可以接收大于其物理面积的范围内传输来的反射光，这时，该传感器芯片的感应区域就大于其在物理上所占的区域，该感应区域对应于指纹采集区域中一个子区域，待测手指反射至该子区域的光信号可以被对应的该传感器芯片所采集。
可选地，该指纹识别装置还包括固定单元，该固定单元连接在显示屏和该光学指纹传感器模组之间，用于将该光学指纹传感器模组固定在显示屏内的该指纹采集区域的下方。
例如图4所示，固定单元连接在在光学指纹传感器模组与显示屏之间，并将该光学指纹传感器模组固定在显示屏内的指纹采集区域的下方。该光学指纹传感器模组中的多个传感器芯片分别对应于该显示屏内的指纹采集区域中的多个子区域，手指在每个子区域反射的光信号直接传输至与其对应的传感器芯片中。当多个传感器芯片分别采集到多个子区域上方传输来的光信号，该指纹识别装置可以根据该多个子区域上方传输来的这些光信号对指纹采集区域上方的手指进行指纹识别。
可选地，该指纹识别装置还包括固定单元，显示屏的下方连接有中框，该中框的对应于该显示屏内的该指纹采集区域处设置有漏光窗口，该固定单元连接在该中框和该光学指纹传感器模组之间，用于将该光学指纹传感器模组固定在该中框的该漏光窗口下方。
例如图5所示，显示屏下方设置有整机中框(简称中框)，该中框的对应于指纹采集区域的位置处设置有漏光窗口。该固定单元连接在光学指纹传感器模组与中框之间，并将该光学指纹传感器模组固定在中框的漏光窗口的下方。该光学指纹传感器模组中的多个传感器芯片分别对应于该显示屏内的指纹采集区域中的多个子区域，手指在每个子区域反射的光信号经过该漏光窗口传输至与其对应的传感器芯片中。当多个传感器芯片分别采集到多个子区域上方传输来的光信号，该指纹识别装置可以根据该多个子区域上方传输来的这些光信号对指纹采集区域上方的手指进行指纹识别。
应理解，本申请实施例对该光学指纹传感器模组中包括的传感器芯片的数量不做限定，并且对该多个传感器芯片的大小和分布位置不做限定。相邻的光学指纹传感器在拼接时允许一定范围内的拼接间隙。该多个光学指纹传感器的大小、分布和数量等均可以按照客户的需求为其定制。
传感器芯片的大小可以由其包括的光学感应阵列(或称为光强感应芯片)的大小决定，该光学感应阵列包括多个感应单元(或称为感光像素)。光学指纹传感器模组中的不同传感器芯片的光学感应阵列的大小，或者说感光单元的数量，可以相同或者不同。
可选地，这多个传感器芯片对应的多个子区域可以分布在显示屏的两 侧，或者该多个子区域分布在该显示屏的同一侧，或者该多个子区域分布在该显示屏的中间区域。
图6和图7示出了两种可能的传感器芯片的分布。如图6所示，显示屏上的指纹采集区域包括4个子区域。其中，2个子区域位于显示屏的左侧，以便于用户进行左手手指的指纹检测，这2个子区域的下方可以设置2个传感器芯片，这2个传感器芯片的大小可以相同或者不同；另外的2个子区域位于显示屏的右侧，以便于用户进行右手手指的指纹检测，这2个子区域的下方可以设置2个传感器芯片，这2个传感器芯片的大小可以相同或者不同。用户在访问设备时，可以在左侧的2个子区域内放置左手手指进行指纹识别，也可以在右侧的2个子区域内放置右手手指进行指纹识别，或者可以同时在两侧的子区域中分别放置左手手指和右手手指以提高指纹识别的安全性。
又如图7所示，显示屏上的指纹采集区域包括6个子区域。这6个子区域位于该显示屏的中间位置，形成了大面积的指纹采集区域。手指可以在该大面积的指纹采集区域内自由移动，手指无论放置在该指纹采集区域内的哪个位置，其指纹信息均能够被采集到。这6个子区域下方可以设置6个对应的传感器芯片，这6个传感器芯片的大小可以相同或者不同。
图6和图7中示出的子区域的面积是相等的，但本申请并不限于此，这多个子区域的面积也可以不相同，或者还可以具有不同的形状。
相比于显示屏下仅有一个传感器芯片，用户需要将手指放置在该传感器芯片对应的特定区域进行指纹识别的情况，显示屏下分布多个传感器芯片可以扩大用户手指的移动范围，提升了指纹识别过程中的用户体验。并且，多个传感器芯片拼接在一起时，可以采集到手指的更大面积上的指纹信息，相当于增加了指纹密码的长度，提高了指纹识别的安全性。
另外，显示屏下分布多个传感器芯片可以扩大指纹采集区域的面积，使得可以同时采集到更多手指的指纹信息。用户可以同时放置多个手指进行指纹识别，以提高指纹识别的安全性。例如图8(a)所示，假设终端设备或某项应用的访问被设置为需要同时对两个手指的指纹进行识别，那么用户可以在图8(a)所示的大面积的指纹采集区域内放置两个待测手指，从而通过该指纹采集区域下方的传感器芯片对这两个手指的指纹信息进行采集，获取了更多的指纹信息。例如图8(b)所示，假设终端设备或某项应用的访问被设置为需要同时对三个手指的指纹进行识别，那么用户可以在图8(b)所示的 大面积的指纹采集区域内放置三个待测手指，从而通过该指纹采集区域下方的传感器芯片对这三个手指的指纹信息进行采集，获取了更多的指纹信息。
由于用户可以提供更多的有效的指纹特征，因此降低了FRR和FAR，提高了指纹解锁的准确率，进一步提升了用户体验。
应理解，除了图6至图8所示的情况，该多个子区域还可以分布在显示屏的离散或连续的任何位置，甚至可以根据客户的需求为其定制，以满足不同电子设备的使用需求。
本申请实施例中，当待测手指位于指纹采集区域的多个子区域中的部分子区域上方时，该部分子区域对应的传感器芯片处于工作状态。也就是说，该指纹识别装置可以根据用户手指按压的位置，确定需要进行指纹图像采集的传感器芯片，需要进行指纹图像采集的这些传感器芯片进入工作状态进行光信号的采集，而其余的传感器芯片则可以处于休眠状态，从而有效地降低功耗。
例如，在图6中，当显示屏左侧的两个子区域上检测到有手指按压，则左侧的两个子区域对应的传感器芯片进入工作状态，采集该手指反射的光信号并进行指纹识别，而右侧的两个子区域对应的传感器芯片可以处于休眠状态，以节省功耗。而当显示屏右侧的两个子区域上检测到有手指按压，则右侧的两个子区域对应的传感器芯片进入工作状态，采集该手指反射的光信号并进行指纹识别，而左侧的两个子区域对应的传感器芯片可以处于休眠状态，以节省功耗。
当然，为了简化指纹识别的过程，当检测到用户手指按压指纹采集区域的部分子区域时，也可以同时控制该多个传感器芯片均进入工作状态。本申请实施例对此不做限定。
可选地，该指纹识别装置还包括多个光路调制器(或称为光路调理单元等)，该多个光路调制器分别对应于该多个传感器芯片，其中每个光路调制器用于将光信号引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列(或称为光强感应芯片、感应芯片等)上。
或者，可选地，该指纹识别装置还包括至少一个公用的光路调制器，其中每个公用的光路调制器对应于至少一个传感器芯片且用于将光信号分别引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
例如，可以在图7所示的6个子区域对应的6个传感器芯片的上方设置 一个公用的光路调制器，该公用的光路调制器用于将光信号分别引导至这6个传感器芯片的光学感应阵列上。
又例如，可以在图7所示的6个子区域对应的6个传感器芯片的上方分别设置6个光路调制器，每个光路调制器用于将光信号分别引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
又例如，在图6中所示的4个子区域对应的4个传感器芯片中，可以在左侧子区域对应的传感器芯片的上方设置一个光路调制器，并在右侧子区域对应的传感器芯片的上方设置另一个光路调制器。
该光路调制器还可以用于滤除杂散光以获得有效的光信号等。
其中，该光路调制器例如可以包括光路准直器、聚焦透镜、微透镜阵列、光纤阵列(有芯或无芯)等等。光学指纹传感器模组中的多个传感器芯片可以搭配使用不同类型的光路调制器，也可以使用相同类型的光路调制器。
可选地，该光路调制器与其对应的传感器芯片封装在一起；或者，该光路调制器作为与该光学指纹传感器模组相对独立的部件安装在该指纹识别装置的内部。
例如图9所示，该光路调制器可以具体为在半导体硅片或者硅氧化物或氮化物制作而成的光路准直器，其具有多个准直单元，该准直单元可以作为该光路调制器的调制单元。具体地，该调制单元可以为具有高深宽比的通孔，因此该多个准直单元可以构成该光路调制器的通孔阵列。在从手指反射回来的反射光中，入射到该调制单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，每一个光学感应单元基本上能够接收到其上方的通孔导引过来的指纹纹路的反射光，从而该光学感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。
当该光路调制器使用例如图9所示光路准直器时，可选地，该光路调制器的每一个调制单元可以分别对应光学感应阵列的其中一个光学感应单元(或称为感光像素)；可替代地，该调制单元跟该感应阵列的光学感应单元之间也可以采用非一一对应的关系来降低产生莫尔条纹干扰，比如一个光学感应单元可以对应于多个调制单元，或者，该调制单元也可以采用不规则排列的方式来实现跟该感应阵列的光学感应单元之间不具有特定的对应关系。当该光路调制器的调制单元采用不规则排列方式时，该光学指纹装置可以通过后期软件算法来对每一个感应单元检测到的反射光线进行校正。
又例如图10所示，该光路调制器可以具体为在半导体硅片或者硅氧化 物或氮化物制作而成的微透镜阵列，其具有多个微透镜，该微透镜可以作为该光路调制器的调制单元。在从手指反射回来的反射光中，入射到该调制单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，每一个光学感应单元基本上能够接收到其上方的通孔导引过来的指纹纹路的反射光，从而该光学感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。
又例如图11所示，该光路调制器可以具体为聚焦透镜。该聚焦透镜可以将指纹采集区域上方的手指反射的光信号引导至光学感应阵列。其中，每个传感器芯片的光学感应阵列上方可以设置一个聚焦透镜，该聚焦透镜用于将光信号引导至其下方相应的光学感应阵列。例如图12所示，每个光学感应阵列分别使用各自对应的聚焦透镜。因此，多个传感器芯片可以使用多个光路调制器。或者，多个传感器芯片可以共用同一个光路调制器，例如图13所示，多个光学感应阵列共用同一个聚焦透镜，该聚焦透镜用于将光信号分别引导至多个光学感应阵列。
可选地，当该光路调制器为光路准直器或微透镜阵列时，该光学指纹传感器模组可以使用如图4所示的固定方式安装在显示屏一侧，当该光路调制器为聚焦透镜时，该光学指纹传感器模组可以使用如图5所示的固定方式安装在整机中框一侧。
可选地，所述指纹识别装置还包括多个滤波单元，所述多个滤波单元分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个滤波单元用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
或者，可选地，所述指纹识别装置还包括至少一个公用的滤波单元，其中每个公用的滤波单元对应于至少一个传感器芯片且用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
当指纹识别装置仅包括一个公用的滤波单元，该滤波单元位于该光学指纹识别模组上方以选择传输至该光学指纹识别模组的光信号的波长。
该滤波单元所选择的光信号的波长例如可以是可见光波长(370nm-780nm)或者近红外光波长(800nm-1500nm)。在该滤波单元对应的波长之外的光信号将无法穿过该滤波单元到达光学指纹传感器的光学感应阵列。
可选地，该滤波单元与其对应的传感器芯片封装在一起(例如通过镀膜的方式与传感器芯片封装在一起)；或者，该滤波单元与其对应的传感器芯片上方的光路调制器封装在一起；或者，该滤波单元与其对应的传感器芯片 以及光路调制器封装在一起；或者，该滤波单元作为与该光学指纹传感器模组和光路调制器相对独立的部件安装在该指纹识别装置的内部。
光源(例如可以是显示屏等)发出的光线在该显示屏上方的待检测手指表面发生反射，该光路调制器对从手指表面反射回来的反射光进行调制，并将反射光导引至滤波单元，该反射光经过滤波单元的滤波后被光学指纹传感器模组接收，所述光学指纹传感器模组可以进一步对接收到的该反射光进行检测，以实现指纹识别。应当理解，前述的光学指纹装置仅是一种示例性的结构，在具体实现上，该滤波单元的位置并不局限在所述光路调制器的下方；比如，在一种替代实施例中，该滤波单元也可以设置在所述光路调制器和所述显示屏之间，即位于所述光路调制器上方；或者，所述光学组件可以包括两层滤波单元，二者分别设置在所述光路调制器的上方和下方。在其他替代实施例中，该滤波单元也可以集成到所述光路调制器内部，甚至也可以省略掉，本申请对此不做限制。
可选地，该指纹识别装置还包括多个控制单元，该多个控制单元分别对应于该多个传感器芯片，其中每个该控制单元用于控制其对应的传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
其中，该控制单元还能响应该指纹识别装置所应用的设备的主控单元的命令及传输数据。
例如图14所示，每个传感器芯片的光学感应阵列都由一个控制单元进行控制，该控制单元可以通过指令控制其对应的该光学感应阵列执行相应操作，例如向该光学感应阵列输入驱动信号并接收光学感应阵列输出的感应信号，并且根据接收到的感应信号确定指纹信息。
或者，可选地，该光学指纹传感器模组包括公用的控制单元，该公用的控制单元用于控制该多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
其中，该公用的控制单元还能响应该指纹识别装置所应用的设备的主控单元的命令及传输数据。
例如图15所示，该多个传感器芯片中的光学感应阵列均由相同的控制单元进行控制，该控制单元可以通过指令控制多个光学感应阵列执行相应操作，例如向其中的一些或全部光学感应阵列输入驱动信号并接收光学感应阵列输出的感应信号，并且根据接收到的感应信号确定指纹信息。
或者，可选地，部分光学感应阵列共用一个控制单元，例如图6中左侧 子区域下方相应的传感器芯片由一个控制单元控制，右侧子区域下方相应的传感器芯片由另一个控制单元控制。
或者，可选地，该指纹识别装置不包括控制单元，该指纹识别装置所应用的设备(例如终端设备等)的主控制单元用于控制该多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
该多个传感器芯片中的光学感应阵列可以封装在一起，也可以独立封装后再连接在一起，这里不做限定。
此外，该光学指纹传感器模组中还可以包括遮光装置以避免杂散光进入光学指纹传感器模组。
应理解，本申请实施例的指纹识别装置可以基于多个传感器芯片进行指纹识别，以确定检测到的指纹信息是否为授权用户的指纹信息。并且，可选地，该多个传感器芯片还可以对该手指的生物特征进行检测，以判断该手指是活体手指还是假体指纹，或者对该手指的触摸力进行检测。例如，可以基于该手指反射的光信号来测量血糖水平或血氧饱和度等信息，从而判断该手指是活体手指还是假体指纹。又例如，可以基于检测到的指纹图案变形、手指和屏幕表面之间的接触面积的变化、指纹脊变宽或血流的动态变化等确定手指按压的触摸力。
应理解，图1至图15中的相同图案填充的部分表示具有相同功能。
还应理解，本申请实施例对指纹识别装置300中各部件之间的连接方式不做任何限定。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括显示屏以及上述本申请各种实施例中的指纹识别装置。
该电子设备可以为任何具有显示屏的电子设备，其采用本申请实施例的技术方案实现屏下指纹识别。
显示屏可以采用以上描述中的显示屏，例如LCD显示屏或者OLED显示屏。
所述显示屏为有机发光二极管显示屏时，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中所述指纹识别装置采用至少部分有机发光二极管光源作为指纹识别的激励光源。
应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围。
应理解，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”、“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。
本领域普通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，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所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，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，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来实现本申请实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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，或者该技术方案的全部或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)执行本申请各个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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

  1. 一种指纹识别装置，应用在具有显示屏的电子设备，其特征在于，所述指纹识别装置包括光学指纹传感器模组，所述光学指纹传感器模组用于设置在显示屏下方以使其指纹采集区域至少部分位于所述显示屏的显示区域之内，其中，所述光学指纹传感器模组包括多个传感器芯片，所述多个传感器芯片的感应区域分别对应于所述指纹采集区域中的多个子区域，其中，每个传感器芯片用于检测来自其对应的子区域上方的光信号。
  2. 根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，当待测手指位于所述多个子区域中的部分子区域上方时，所述部分子区域对应的传感器芯片处于工作状态。
  3. 根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，当待测手指位于所述多个子区域中的部分子区域上方时，所述多个传感器芯片均处于工作状态。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个子区域分布在显示屏的两侧，或者所述多个子区域分布在所述显示屏的同一侧，或者所述多个子区域分布在所述显示屏的中间区域。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个子区域的大小相同，或者所述多个子区域的大小不完全相同。
  6. 根据权利要求1至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多个光路调制器，所述多个光路调制器分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个光路调制器用于将光信号引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
  7. 根据权利要求1至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至少一个公用的光路调制器，其中每个公用的光路调制器对应于至少一个传感器芯片且用于将光信号分别引导至其对应的传感器芯片的光学感应阵列上。
  8. 根据权利要求6或7所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路调制器包括以下中的至少一种：光路准直器、聚焦透镜和微透镜阵列。
  9. 根据权利要求6至8中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述光路调制器与其对应的传感器芯片封装在一起；或者，
    所述光路调制器作为与所述光学指纹传感器模组相对独立的部件安装 在所述指纹识别装置的内部。
  10. 根据权利要求1至9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多个滤波单元，所述多个滤波单元分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个滤波单元用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
  11. 根据权利要求1至9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至少一个公用的滤波单元，其中每个公用的滤波单元对应于至少一个传感器芯片且用于选择传输至其对应的传感器芯片的光信号的波长。
  12. 根据权利要求10或11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤波单元选择的光信号的波长包括可见光波长或者近红外光波长。
  13. 根据权利要求10至12中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述滤波单元与其对应的传感器芯片封装在一起；或者，
    所述滤波单元与其对应的传感器芯片上方的光路调制器封装在一起；或者，
    所述滤波单元与其对应的传感器芯片以及光路调制器封装在一起；或者，
    所述滤波单元作为与所述光学指纹传感器模组和光路调制器相对独立的部件安装在所述指纹识别装置的内部。
  14. 根据权利要求1至13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多个控制单元，所述多个控制单元分别对应于所述多个传感器芯片，其中每个控制单元用于控制其对应的传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
  15. 根据权利要求1至14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公用的控制单元，所述公用的控制单元用于控制所述多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
  16. 根据权利要求1至14中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置不包括控制单元，所述指纹识别装置所应用的设备的主控制单元用于控制所述多个传感器芯片的光学感应阵列以进行光信号检测。
  17. 根据权利要求1至16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固定单元，所述固定单元连接在显示屏和所述光学 指纹传感器模组之间，用于将所述光学指纹传感器模组固定在显示屏内的所述指纹采集区域的下方。
  18. 根据权利要求1至16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固定单元，显示屏的下方连接有中框，所述中框的对应于所述显示屏内的所述指纹采集区域处设置有漏光窗口，所述固定单元连接在所述中框和所述光学指纹传感器模组之间，用于将所述光学指纹传感器模组固定在所述中框的所述漏光窗口下方。
  19. 一种电子设备，其特征在于，包括：
    显示屏，以及
    根据权利要求1至18中任一项所述的指纹识别装置。
  20. 根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏LCD。
  21. 根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为有机发光二极管OLED显示屏，所述显示屏的发光层包括多个有机发光二极管光源，其中所述指纹识别装置采用至少部分有机发光二极管光源作为指纹识别的激励光源。
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