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。

Off screen optical sensor module for on-screen fingerprint sensing

【技术实现步骤摘要】
用于屏幕上指纹感应的屏幕下光学传感器模块本申请是国际申请进入中国国家阶段日期为2017年3月20日、国家申请号为201780000132.6、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”的专利技术申请的分案申请。其中，所述国际申请的申请日为2017年1月25日、PCT申请号为PCT/CN2017/072575、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”。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面板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，以接收由该显示面板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，以接收由该显示面板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面板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，以接收由该显示面板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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学传感器模块，适用于具有显示面板结构的电子设备，其特征在于，所述光学传感器模块包括：/n光学传感器阵列，用于设置在所述显示面板结构的下方，以接收在所述显示面板结构上方的手指形成的并穿过所述显示面板结构返回的光，并基于所述返回的光检测所述手指的指纹；其中，所述返回的光是由所述显示面板结构的指纹照明区的至少部分发光显示像素的发出的照明光照射到所述显示面板结构上方的手指而形成的；/n所述显示面板结构的指纹照明区的至少部分发光显示像素用于为光学指纹检测提供所述照明光，并且，在所述光学传感器阵列进行指纹感应时，所述指纹照明区的发光显示像素的亮度被控制在以比用于普通显示图像的发光显示像素的亮度更高的水平下操作。/n

【技术特征摘要】
20160131 US 62/289,328;20160502 US 62/330,833;20161.一种光学传感器模块，适用于具有显示面板结构的电子设备，其特征在于，所述光学传感器模块包括：
光学传感器阵列，用于设置在所述显示面板结构的下方，以接收在所述显示面板结构上方的手指形成的并穿过所述显示面板结构返回的光，并基于所述返回的光检测所述手指的指纹；其中，所述返回的光是由所述显示面板结构的指纹照明区的至少部分发光显示像素的发出的照明光照射到所述显示面板结构上方的手指而形成的；
所述显示面板结构的指纹照明区的至少部分发光显示像素用于为光学指纹检测提供所述照明光，并且，在所述光学传感器阵列进行指纹感应时，所述指纹照明区的发光显示像素的亮度被控制在以比用于普通显示图像的发光显示像素的亮度更高的水平下操作。


2.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器模块的指纹感应区位于所述显示面板结构的显示区域，且所述显示面板结构的指纹照明区用于在进行指纹感应时照亮所述指纹感应区。


3.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述显示面板结构为有机发光半导体OLED显示面板，且所述OLED显示面板的相邻两个OLED显示像素之间的设置有开口或孔，以允许在所述OLED显示面板上方的手指形成并返回的光穿过所述OLED显示面板后传输至所述光学传感器阵列。


4.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器模块还包括控制模块，所述控制模块耦合至所述显示面板结构，用于在所述显示面板结构处于睡眠模式时关闭所述指纹照明区的发光显示像素的电源，或者，在所述显示面板结构处于唤醒模式时打开所述指纹照明区的发光显示像素的电源；其中，当所述光学传感器阵列检测到人的皮肤时，所述控制模块控制所述显示面板结构从所述睡眠模式切换至所述唤醒模式。


5.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器模块还包括光学透明块，所述光学透明块用于设置在所述显示面板结构下方，以将从所述显示面板结构返回的光成像至所述光学传感器阵列。


6.根据权利要求5所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学透明块的折射率被构造成小于所述显示面板结构的折射率，以从所述显示面板结构提取所述返回的光并输出给所述光学传感器阵列。


7.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器装置还包括成像透镜，所述成像透镜设置在所述显示面板结构和所述光学传感器阵列之间，用于将从所述显示面板结构返回的光成像在所述光学传感器阵列，以使所述光学传感器阵列检测所述手指的指纹。


8.根据权利要求7所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器装置还包括光学透明垫片，所述光学透明垫片位于所述成像透镜的前方，用于接收从所述显示面板结构返回的光，并将所述返回的光传输至所述成像透镜。


9.根据权利要求1所述的光学传感器模块，其特征在于，所述光学传感器装置还包括多个光学准直器的准直器阵列，所述准直器阵列设置在所述显示面板结构和所述光学传感器阵列之间，用于收集从所述显示面板结构返回的光并分离不同位置的光信号，并将收集到的光导向所述光学传感器阵列。


10.根据权利要求9所述的光学传感器模块，其特征在于，所述准直器阵列中的每一个光学准直器分别对应所述光学传感器阵列的一个或多个光学传感器，所述光学传感器阵列为互补金属氧化物半导体CMOS传感器阵列，所述...

【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