[发明专利]一种显示屏光学指纹识别电子装置及方法

说明书

本发明公开了一种显示屏光学指纹识别电子装置，包括自发光显示屏以及设置在该自发光显示屏识别区域下方的光学识别模组，所述光学识别模组包括自动对焦模块、图像传感器，当手指放置在识别区域时，所述自发光显示屏发出的光照射到手指上并被反射至自动对焦模块对焦后，在图像传感器上形成所述手指的指纹图像。一种显示屏光学指纹识别方法，需要进行指纹识别时，点亮所述自发光显示屏识别区域的像素点，在手指位于识别区域时，所述识别区域发出的光线照射到手指的谷线和脊线并进行反射，再透过像素点之间的空隙折射到所述自动对焦模块，并经过所述自动对焦模块对焦后，在图像传感器上形成清晰的指纹图像，所述图像传感器对该指纹图像进行采集，并将采集到的指纹图像发送至处理器。

技术领域

本发明涉及屏幕指纹识别、屏下指纹识别，具体涉及一种显示屏光学指纹识别电子装置及方法。

背景技术

现有市面上流行的指纹识别模组，大部分是主动电容式指纹传感器模组，其原理是基于半导体工艺的指纹传感器包括硅材质的管芯，其正面形成有传感器采集单元阵列、驱动电路、驱动电极和读出电路。可深入皮肤内层采集图像，发射激励信号到人体手指的表皮层。以波长远大于指纹间距的低能量射频信号激励表皮层，利用该激励信号来检测指纹表层与传感器电容阵列之间形成的不同的微弱电容，在临近皮肤表面的电磁场中得到反映并由微型阵列天线予以检测，从而实现指纹检测的技术。该技术的优势是指纹模组可以做的非常轻薄小巧且功耗较低，但其灵敏度很低，最多只能穿透300um的玻璃介质，而市面上通用的显示显示屏厚度都在700um以上，故电容式传感器无法用在显示屏下方。

为了能将电容式传感器用在显示屏下方，有一种折中的方案，即在显示屏的非显示区域的玻璃盖板下方挖盲孔，将电容式指纹传感器放置在盲孔里，以使得传感器能穿透300um的玻璃。但这种方案有三个明显的缺陷：1、该方案指纹传感器无法放置在显示区域，影响整体美观度，如手机无法做窄边框设计；2、盲孔区域的玻璃盖板厚度明显减少，容易受外力损坏；3、玻璃盖板挖盲孔的工艺非常复杂，良率很低。

另一种技术路径是采用超声波方案，该方案原理是利用指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指，由于超声波到达不同材质表面时被吸收、穿透和反射的程度不同，因而可以利用皮肤和空气对于声波阻抗的差异，对指纹的脊与谷所在的位置进行识别。该方案的优势是能够进行深层的皮下指纹识别且能够辨别活体，因而方案的安全性更高，但需要采用压电陶瓷的MEMS工艺，工艺难度非常大，成本高昂；另一个缺陷是穿透深度有限，超声指纹方案现在未能实现屏下识别。

跟显示屏天然结合的应该使用光学式指纹传感器，光学方案技术由来已久，主要基于光线折反射原理：发光单元发射出的光照射到手指上通过光路再折反射到接收单元，指纹的波峰与波谷因为对发射光吸收、反射的能量强度不同，因此接收单元通过感应识别能量差异，从而生成亮度不同的明暗条纹，即指纹图像信息。但传统的光学方案需要使用三角凌镜，故光路很长，体积很大，很难用于对体积有严苛要求的电子设备中。

为了大大减小传统光学式指纹传感器的体积，利用OLED(有机发光半导体)显示屏来实现，OLED是主动发光的，可以精确控制每一个显示像素点，所以OLED材质的显示屏是很理想的发射光光源，此外，OLED显示模组更薄，也可以减轻由于放置屏下指纹传感器带来的电子设备整体变厚的问题。目前采用OLED显示屏有两种技术路径：1、仍然是基于光线折反射原理，为了大大缩短光路，减小体积，利用小孔成像原理，在OLED显示屏下方直接堆叠COMS(图像传感器)光路结构。其技术原理是：OLED发光照射到手指上，光线透过像素之间的缝隙和显示屏下方的小孔，又称准直孔(Collimator Hole)，手指反射回的光线被COMS图像传感器搜集、处理以形成指纹图像。该方案需要定制专门的微透镜阵列(MicroLensArray)、光学空间滤光器阵列(Spatial Filter Array)，微透镜阵列需要经过MEMS(微机电系统)技术处理或化学处理。这两个阵列能够保证进入传感器的光线基本都是来自指纹的反射光，而非显示屏或是阳光。