用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块制造技术

提供了通过使用屏幕下光学传感器模块来进行屏幕上指纹光学感应的设备和光学传感器模块，所述屏幕下光学传感器模块捕获并检测由显示屏幕发射的用于显示图像的、并且由屏幕组件的顶面反射回来的返回的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块优先权要求和相关专利申请本专利文件要求申请人深圳汇顶科技有限公司的以下在先专利申请的优先权和权益：(1)2016年1月31日提交的申请号为62/289,328、专利技术名称为“用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块”的美国临时专利申请；(2)2016年5月2日提交的申请号为62/330,833、专利技术名称为“用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块”的美国临时专利申请；以及(3)2016年6月7日提交的申请号为62/347,073、专利技术名称为“用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块”的美国临时专利申请。此外，本专利文件要求申请人深圳汇顶科技有限公司于2016年6月20日在USPTO提交的国际专利申请号为PCT/US2016/038445、名称为“具有光学感应性能的多功能指纹传感器”的优先权，其于2016年12月22日公开，公开号为WO2016/205832，本专利文件还要求于2015年6月18日提交的申请号为62/181,718的美国临时专利申请的优先权。上述专利申请的全部公开内容通过引用并入本专利文件的一部分。
本专利文件涉及在电子设备或系统中指纹的感应以及执行其他参数测量的一个或多个感应操作，所述电子设备或系统包括移动设备或可穿戴设备等便携式设备和更大的系统。
技术介绍
各种传感器在电子设备或系统中的实现可以提供某些期望的功能。对只有授权用户才能被识别并且与未授权用户区分开的计算机和计算机控制的设备或系统的安全访问的需求不断增长。例如，移动电话、数码相机、平板PC、笔记本电脑和其他便携式电子设备在个人、商业和政府的使用中越来越普及。供个人使用的便携式电子设备可以配备有一个或多个安全机制以保护用户的隐私。又如，用于组织或企业的计算机或计算机控制的设备或系统可以被保护于仅允许授权人员访问，以保护该组织或企业的设备或系统的信息或使用。存储在便携式设备和计算机控制的数据库、设备或系统中的信息可以具有应当被保护的某些特性。例如，存储的信息可以实质上是个人信息，如个人联系人或电话簿、个人照片、个人健康信息或其他个人信息，或是由组织或企业专有地使用的机密信息，如商业财务信息、雇员数据、商业秘密以及其他专有信息。如果访问电子设备或系统的安全性受到损害，则数据可能被未被授权获得访问的其他人访问，造成个人隐私的丧失或有价值机密信息的丢失。除了信息的安全性之外，保护对计算机和计算机控制的设备或系统的访问还允许保障由计算机或计算机处理器控制的设备或系统的使用，例如计算机控制的汽车以及ATM等其他系统。对移动设备等设备或电子数据库、计算机控制的系统等系统的安全访问可以以使用用户密码等不同方式实现。然而，密码可以容易地被传播或获得，并且密码的这种性质可以降低安全水平。而且，用户需要记住密码以使用受密码保护的电子设备或系统，并且如果用户忘记该密码，则用户需要采取某些密码恢复流程来获得认证或以其他方式重新获得对设备的访问。遗憾的是，在各种情况下，这些密码恢复流程可能对用户来说是负担，并且具有各种实际的限制和不便。个人指纹识别可以被利用于实现用户认证，以在增强数据安全性的同时减轻与密码相关联的某些不期望的效果。包括便携式或移动计算设备的电子设备或系统可以使用用户认证机制来保护个人或其他机密数据，并且防止未被授权的访问。电子设备或系统上的用户认证可以通过生物度量标识符的一种或多种形式来执行，这种生物度量标识符可以单独使用或在常规密码认证方法的基础上使用。生物度量标识符的一种形式就是人的指纹图案。指纹传感器可以内置在电子设备或系统中，以作为认证过程的一部分来读取用户的指纹图案，使得该设备或系统只能由授权用户通过认证该授权用户的指纹图案来解锁。
技术实现思路
传感器技术和本专利文件中描述的传感器技术的实现示例提供了一种光学传感器模块，该光学传感器模块使用来自显示屏幕的光进行基于此光的光学感应的一个或多个感应操作。一种用于实现所公开的光学传感器技术的适当的显示屏幕可以基于各种显示技术或配置，包括具有发光显示像素而不使用背光的显示屏幕，其中每个单独的像素生成用于在有机发光电二极管(OLED)显示屏幕或电致发光显示屏幕等屏幕上形成显示图像的一部分的光。所公开的光学传感器技术还可以适用于其他显示屏幕，如LCD显示屏幕。一方面，所公开的技术的实施可以提供通过使用屏幕下光学传感器模块进行屏幕上的指纹的光学感应，该屏幕下光学传感器模块捕获并检测返回的光，该返回的光是由显示屏幕发出的用于显示图像的光，并且该返回的光是由屏幕组件的顶面反射回来的。另一方面，所公开的技术的实施可以提供能够通过光学感应检测指纹的电子设备，该电子设备包括：设备屏幕，该设备屏幕提供触摸感应操作并且包括具有发光显示像素的显示面板结构，每个像素可操作以发光，以形成显示图像的一部分；顶部透明层，形成于该设备屏幕之上，作为用于该触摸感应操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自该显示结构的该光以将图像显示给用户的界面；以及光学传感器模块，位于该显示面板结构的下方，以接收由该显示结构的该发光显示像素中的至少一部分发出的并从该顶部透明层返回的光来检测指纹。另一方面，提供了一种用于为显示屏幕添加指纹感应的方法，包括在不改变设备屏幕的设计的条件下，将光学传感器模块放置在显示面板结构的下方，以接收由该显示结构的发光显示像素的至少一部分发出的并从顶部透明层返回的光，来检测指纹，其中，该设备屏幕提供触摸感应操作并且包括该显示面板结构，该显示面板结构具有用于发光以形成显示图像的该发光显示像素。另一方面，提供了一种能够通过光学感应检测指纹的电子设备，该电子设备包括设备屏幕，提供触摸感应操作并且包括具有发光显示像素的显示面板结构，每个像素可操作以发光，以形成显示图像；顶部透明层，形成于该设备屏幕之上，作为用于该触摸感应操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自该显示结构的该光以将图像显示给用户的界面；以及光学传感器模块，位于该显示面板结构下方，以接收由该显示结构的该发光显示像素中的至少一部分发出的并从该顶部透明层返回的光来检测指纹。该光学传感器模块包括光楔，位于该显示面板结构下方，以修改与该光楔接合的该显示面板结构的底面上的全反射条件，来允许从该显示面板结构提取出通过该底面的光；光学传感器阵列，接收来自该光楔的、从该显示面板结构提取的该光；以及光学成像模块，位于该光楔和该光学传感器阵列之间，以将来自该光楔的该光成像到该光学传感器阵列上。另一方面，提供了一种能够通过光学感应检测指纹的电子设备，该电子设备包括设备屏幕，提供触摸感应操作并且包括具有发光显示像素的显示面板结构，每个像素可操作以发光，以形成显示图像的一部分；顶部透明层，形成于该设备屏幕之上，作为用于该触摸感应操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自显示结构的该光以将图像显示给用户的界面；以及光学传感器模块，位于该显示面板结构下方，以接收由该显示结构的该发光显示像素中的至少一部分发出的并从该顶部透明层返回的光来检测指纹。该显示面板结构包括在该显示面板结构的该发光显示像素之间的开口或孔，以允许返回的该光穿过该显示面板结构到达该光学传感器模块。该光学传感器模块包括光学准直器阵列，以收集来自该显示面板结构的该返回的光，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够通过光学感应检测指纹的电子设备，包括：设备屏幕，提供触摸感应操作并且包括具有发光显示像素的显示面板结构，每个像素可操作以发光，以形成显示图像的一部分；顶部透明层，形成于所述设备屏幕之上，作为用于所述触摸感应操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自所述显示结构的所述光以将图像显示给用户的界面；以及光学传感器模块，位于所述显示面板结构下方，以接收由所述显示结构的所述发光显示像素中的至少一部分发出的并从所述顶部透明层返回的光来检测指纹。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.31 US 62/289,328;2016.05.02 US 62/330,833;1.一种能够通过光学感应检测指纹的电子设备，包括：设备屏幕，提供触摸感应操作并且包括具有发光显示像素的显示面板结构，每个像素可操作以发光，以形成显示图像的一部分；顶部透明层，形成于所述设备屏幕之上，作为用于所述触摸感应操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自所述显示结构的所述光以将图像显示给用户的界面；以及光学传感器模块，位于所述显示面板结构下方，以接收由所述显示结构的所述发光显示像素中的至少一部分发出的并从所述顶部透明层返回的光来检测指纹。2.如权利要求1中所述的设备，其中：所述显示结构包括显示面板基板，所述显示面板基板与所述光学传感器模块接合并且支持所述发光显示像素；以及所述光学传感器模块包括与所述显示面板基板接触的透明块，接收来自所述显示面板结构的光，还包括接收所述光的光学传感器阵列、以及将所述透明块中接收到的所述光成像到所述光学传感器阵列上的光学成像模块，其中，所述透明块的折射率低于所述显示面板基板的折射率。3.如权利要求1中所述的设备，其中：所述顶部透明层包括用于用户用手指触摸以进行指纹感应的指定的指纹感应区域；所述显示面板结构下方的所述光学传感器模块包括与显示面板基板接触的透明块，所述透明块接收来自所述显示面板结构发出的并从所述顶部透明层返回的光，还包括接收所述光的光学传感器阵列、以及将所述透明块中接收到的所述光成像到所述光学传感器阵列上的光学成像模块，其中，所述光学传感器模块相对于所述指定的指纹感应区域放置，并且被构造成：当与人的皮肤接触时，在所述顶部透明层的顶面处通过全内反射选择性地接收返回的光，而在未接触人的皮肤时，不接收来自所述指定的指纹感应区域的所述返回的光。4.如权利要求1中所述的设备，还包括：设备电子控制模块，耦合到所述显示面板结构，以向所述发光显示像素提供电源，并在睡眠模式下关闭所述发光显示像素的电源，其中，当所述光学传感器模块在所述顶部透明层的指定的指纹感应区域处检测到人的皮肤的存在时，所述设备电子控制模块用于将所述显示面板结构从所述睡眠模式唤醒。5.如权利要求4中所述的设备，其中：当所述显示面板结构处于所述睡眠模式时，所述设备电子控制模块用于操作一个或多个选择的发光显示像素间歇地发光，同时关闭其他发光显示像素的电源，将间歇发出的所述光指向所述顶部透明层的所述指定的指纹感应区域，以监控是否存在与所述指定的指纹感应区域接触的、用于将所述设备从所述睡眠模式唤醒的人的皮肤。6.如权利要求4中所述的设备，其中：所述显示面板结构除了包括所述发光显示像素外，还包括一个或多个LED灯，以及当所述显示面板结构处于睡眠模式时，所述设备电子控制模块用于操作所述一个或多个LED灯间歇地发光，同时关闭所述发光显示像素的电源，将间歇发出的所述光指向所述顶部透明层的所述指定的指纹感应区域，以监控是否存在与所述指定的指纹感应区域接触的、用于将所述设备从所述睡眠模式唤醒的人的皮肤。7.如权利要求1中所述的设备，其中：所述光学传感器模块除了用于检测指纹外，还用于通过光学感应检测不同于指纹的生物表征参数，以表明在所述顶部透明层处与检测到的指纹相关联的触摸是否来自活着的人，以及如果(1)检测到的指纹与授权用户的指纹匹配并且(2)检测到的所述生物表征参数表明所述检测到的指纹来自活着的人，设备电子控制模块用于授权用户访问所述设备。8.如权利要求1中所述的设备，其中：所述显示结构包括显示面板基板，所述显示面板基板与所述光学传感器模块接合并且支持所述发光显示像素；所述光学传感器模块包括透明块，所述透明块与所述显示面板基板接触，以接收来自所述显示面板结构的所述光，还包括接收所述光的光学传感器阵列、以及将所述透明块中接收到的所述光成像到所述光学传感器阵列上的光学成像模块。9.如权利要求1中所述的设备，包括：设备电子控制模块，耦合到所述显示面板结构，以向所述发光显示像素提供电源，并通过所述显示面板结构控制图像显示，以及在指纹感应操作中，所述设备电子控制模块操作关闭一帧中的所述发光显示像素并打开下一帧中的所述发光显示像素，以允许光学传感器阵列捕获具有所述发光显示像素照明和不具有所述发光显示像素照明的两个指纹图像来减少指纹感应中的背景光。10.如权利要求1中所述的设备，包括：设备电子控制模块，耦合到所述光学传感器模块，以接收通过感应手指的触摸获得的多个检测到的指纹的信息，其中所述设备电子控制模块测量所述多个检测到的指纹的变化并确定引起测量到的所述变化的触摸力。11.如权利要求10中所述的设备，其中：所述多个检测到的指纹的变化包括由于所述触摸力引起的指纹图像的变化、由于所述触摸力引起的触摸区域的变化或指纹脊的间距的变化。12.一种用于为显示屏幕添加指纹感应的方法，包括：在不改变设备屏幕的设计的条件下，将光学传感器模块放置在显示面板结构的下方，以接收由所述显示结构的发光显示像素的至少一部分发出的并从顶部透明层返回的光，来检测指纹，其中，所述设备屏幕提供触摸感应操作并且包括所述显示面板结构，所述显示面板结构具有用于发光以形成显示图像的所述发光显示像素。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮波，何毅，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44