CN111626100A - 屏下指纹装置及显示模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种屏下指纹装置及显示模组。该屏下指纹装置包括衬底和设置在衬底上的光敏传感阵列，所述光敏传感阵列包括多个感光单元；在所述光敏传感阵列上方设置有光路引导结构和滤光膜层；所述光路引导结构具有多个第一透光孔，所述滤光膜层包括多个滤光区域，每个滤光区域具有同种滤光膜，不同区域的滤光膜相同或不同；所述光路引导结构上与光敏传感器阵列的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔，滤光膜层上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；且所述至少部分感光单元用于接收自显示屏方向射向下方，穿过对应的滤光膜和第一透光孔的光谱信息。上述屏下指纹装置可以有效地实现活体指纹检测。

Description

屏下指纹装置及显示模组

技术领域

本发明涉及指纹识别及显示领域，尤其是涉及一种屏下指纹装置，以及包括该屏下指纹装置的显示模组。

背景技术

基于对全面屏的追求，屏下指纹技术已经广泛应用于手机等终端电子设备中，并且，随着技术的发展，指纹识别的精度越来越高。

但在现有技术中，手机等终端电子设备所采用的屏下指纹识别装置并不能很好地检测置于屏幕上所要识别的指纹是来自于真人的手指，或者是来自于“***”等携带有指纹纹理信息的载体。这样就存在着较大的安全隐患，即，可以获取某个人的指纹纹理信息，将其成形到“***”等载体上，即可破解该个人的手机等终端电子设备的指纹密码锁。

因此，目前亟需一种具有活体指纹识别功能的屏下指纹装置。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种屏下指纹装置，其可以改善现有技术中由于无法确定进行指纹识别的是真实手指，还是“***”等假的指纹纹理信息载体导致的安全隐患方面的问题。

本发明提供的屏下指纹装置，其包括衬底和设置在衬底上的光敏传感阵列，所述光敏传感阵列包括多个感光单元；在所述光敏传感阵列上方设置有光路引导结构和滤光膜层；所述光路引导结构具有多个第一透光孔，所述滤光膜层包括多个滤光区域，每个滤光区域具有同种滤光膜，不同滤光区域的滤光膜的种类相同或不同，同种的滤光膜允许透过的光的波段相同，不同种类的滤光膜允许透过的光的波段不同；所述光路引导结构上与光敏传感器阵列的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔，滤光膜层上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；且所述至少部分感光单元用于接收自显示屏方向射向下方，穿过对应的滤光膜和第一透光孔的光谱信息。

可选的，所述滤光膜层的滤光膜包括单通道滤光膜和/或多通道滤光膜；所述单通道滤光膜允许一种波段的光透过；所述多通道滤光膜允许两种以上波段的光透过。

可选的，所述单通道滤光膜和多通道滤光膜所允许透过的每种波段的光为单色可见光或红外光。

可选的，每种所述单色可见光为红色可见光、绿色可见光、蓝色可见光、黄色可见光、橙色可见光或青色可见光。

可选的，所述多通道滤光膜为允许红色可见光和红外光透过的多通道滤光膜；和/或，所述多通道滤光膜为允许红色可见光和绿色可见光透过的多通道滤光膜；和/或，所述多通道滤光膜为允许橙色可见光和蓝色可见光透过的多通道滤光膜。

可选的，所述滤光膜层的各所述滤光区域的滤光膜分为m种，且该m种滤光膜中的n种允许透过的光的波长在650～780纳米和/或800～1500纳米范围内；m、n为整数，且m≥2，m≥n≥2。

可选的，所述n种滤光膜允许透过的光的波长之间的间隔在10～100纳米内。

可选的，每个滤光区域内与感光单元对应的区域全部覆盖有滤光膜；或者，每个滤光区域内与第一透光孔对位、且与所述感光单元对应的区域覆盖有滤光膜。

可选的，多个所述滤光区域呈离散状态分布或连续分布。

可选的，呈离散状态分布的多个滤光区域以阵列方式间隔排布，或以二维码排布，或以米字型、十字型、回字型、口字型间隔排布；呈连续分布的多个滤光区域无间隔地排布为米字型、十字型、回字型或口字型。

可选的，每个所述滤光区域的滤光膜所允许透过的光的波段和显示屏上与所述滤光膜对应的像素发出的光的波段相同。

可选的，所述屏下指纹装置包括至少一个补光单元，所述补光单元设置在所述衬底的边缘区域，用于向显示屏上的指纹识别区域发射光线，每个补光单元发射的光线能透过至少一种所述滤光膜。

可选的，所述屏下指纹装置还包括微透镜层；所述微透镜层设置在所述光路引导结构的上方，且所述滤光膜层设置在微透镜层和光路引导结构之间。

可选的，所述光路引导结构包括透明绝缘层和遮光层，所述遮光层上与感光单元和滤光膜对应的位置设置有多个第一透光孔。

可选的，所述透明绝缘层和遮光层的数量为至少两层，且依次间隔设置；沿趋近所述光敏传感阵列方向，多个遮光层上与同一感光单元对应的第一透光孔的孔径递减。

可选的，所述滤光膜层设置在所述光路引导结构的上方；或者，所述滤光膜层设置在遮光层与光敏传感阵列之间；或者，在所述遮光层的数量为两个以上时，所述滤光膜层设置在任意两相邻遮光层之间。

可选的，所述光路引导结构还包括红外滤光层；在所述滤光膜层具有允许红外光透过的滤光膜时，所述红外滤光层上与所述允许红外光透过的滤光膜对应的位置设置有开孔。

可选的，所述遮光层上还设置有第二透光孔，且设置有第二透光孔的所述遮光层上方还具有至少一层遮光层，位于上方的所述遮光层上与所述第二透光孔对应的位置不透光。

可选的，最临近所述光敏传感阵列的遮光层上设置有所述第二透光孔。

可选的，每个滤光区域内与第一透光孔对位、且与感光单元对应的区域覆盖有滤光膜；每个滤光区域内与第二透光孔对位、且与感光单元对应的区域覆盖有滤光膜。

本发明的第二目的在于提供一种显示模组，其包括自发光显示屏和上述屏下指纹装置，所述屏下指纹装置设置在所述自发光显示屏的下方。

可选的，所述自发光显示屏包括OLED显示屏或Micro LED显示屏。

本发明具有下述的有益效果：

本发明提供的屏下指纹装置，其包括光敏传感阵列和位于光敏传感阵列上方的光路引导结构、滤光膜层，且光路引导结构上与光敏传感阵列的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔，滤光膜层上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；在进行指纹识别时，由于真实的手指和其他假的指纹纹理信息载体对光谱的吸收程度不同，从显示屏射向下方的光会经过滤光膜层上的滤光膜，和光路引导结构上的第一透光孔，被光敏传感阵列的感光单元接收，通过光敏传感阵列的感光单元对接收的光谱信息进行处理，可以识别出位于显示屏的指纹识别区域的是使用者的真实手指，还是“***”等假的指纹纹理信息载体，从而实现了活体指纹识别的功能。

本发明提供的显示模组，其包括上述屏下指纹装置，同样可以根据光敏传感阵列的感光单元接收的光谱信息，识别出位于显示屏的指纹识别区域的是使用者的真实手指，还是“***”等假的指纹纹理信息载体，从而实现了活体指纹识别的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的屏下指纹装置安装到显示屏上时的示意图；

图2为本发明实施例1的屏下指纹装置中各结构的俯视方向的示意图；

图3为图2中沿A1-A2方向的剖视示意图；

图4为本发明的实施例1的一个变型实施例的结构示意图；

图5为滤光膜层的一种替代排布方式的示意图；

图6为滤光膜层的另一种替代排布方式的示意图；

图7为滤光膜层的又一种替代排布方式的示意图；

图8为本发明实施例1的又一种变型实施例的结构示意图；

图9为本发明实施例4的屏下指纹装置中各结构的俯视方向的示意图；

图10为图9中沿A3-A4方向的剖视示意图；

图11为本发明实施例5的结构示意图；

图12为图11所示实施例进行活体指纹检测时的示意图。

图标：1-屏下指纹装置；2-显示屏；10-衬底；11-光敏传感阵列；12-光路引导结构；13-滤光膜层；14-微透镜；120-第一透光孔；121-透明绝缘层；122-遮光层；123-红外滤光层；15-补光单元；124-第二透光孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明所提供技术方案的具体实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的多个具体实施方式并非本发明所提供技术方案的全部实施方式。基于以下所描述的多个具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明要求保护的范围。

本发明提供一种屏下指纹装置，在其实施方式中，如图1～图3所示，屏下指纹装置1设置在显示屏2的下方，该显示屏2具体为自发光显示屏，例如OLED显示屏或者Micro LED显示屏。该屏下指纹装置1包括衬底10和设置在衬底10上的光敏传感阵列11，所述光敏传感阵列11包括多个感光单元。在所述光敏传感阵列11上方设置有光路引导结构12、滤光膜层13和微透镜14。光路引导结构12具有多个第一透光孔120，滤光膜层13包括多个滤光区域，每个滤光区域具有同种滤光膜，不同区域的滤光膜相同或不同，即滤光膜层13包括一种或多种滤光膜；其中，同种的滤光膜是指允许透过的光的波段相同，不同种类的滤光膜是指允许透过的光的波段不同。所述光路引导结构12上与光敏传感阵列11的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔120，滤光膜层13上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；且所述至少部分感光单元用于接收自显示屏2射向下方，穿过对应的所述滤光膜和第一透光孔120到达该感光单元上的光谱信息。

在使用过程中，当使用者的手指或者“***”等假的指纹纹理信息载体触摸到显示屏2的指纹识别区域时，显示屏2向使用者的手指方向发射光线，遇到使用者的手指或者“***”等假的指纹纹理信息载体会向下反射(为描述方便，将屏下指纹装置1相对于显示屏2的方向定义为下方，相反方向则为上方)，射向屏下指纹装置1，在微透镜14处经过光路处理，继续向下传播，穿过滤光膜层13上的滤光膜，以及第一透光孔120，到达光敏传感阵列11上的对应感光单元。由于使用者的真实手指和“***”等假的指纹纹理信息载体对于光谱的吸收是不同的，即，同样的光经过真实手指反射后，和经过“***”等假的指纹纹理信息载体反射后，其光谱信息是不同的。因此，在本实施方式中，光敏传感阵列11的感光单元对接收到的光谱信息进行处理，可以准确地判定放置到显示屏2的指纹识别区域的是使用者的真实手指，或者是“***”等假的指纹纹理信息载体，也即实现活体指纹检测功能。

(一)屏下指纹装置的实施例1

在本实施例中，参看图2和图3，图2所示为光路引导结构12、滤光膜层13和微透镜14在俯视方向的对应关系，图3为图2中沿A1-A2方向的剖视示意图。在图2中，每个小方格为光敏传感阵列11的一个感光单元，光路引导结构12上与每个感光单元对应的区域根据需要设置第一透光孔120，其中，内部具有小孔的方格表示光路引导结构12的与该感光单元对应的区域设置有第一透光孔120，而内部没有小孔的方格表示光路引导结构12的与该感光单元对应的区域没有设置第一透光孔120。滤光膜层13上与每个感光单元对应的区域也是根据需要设置滤光膜，在本实施例中，滤光膜层13上，多个滤光区域的滤光膜为单通道滤光膜，单通道滤光膜允许一种波段的光透过。具体地，如图所示，以R标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许红色可见光透过的滤光膜；以B标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许蓝色可见光透过的滤光膜；以Y标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许黄色可见光透过的滤光膜；以G标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许绿色可见光透过的滤光膜；以O标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许橙色可见光透过的滤光膜；以C标注的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为允许青色可见光透过的滤光膜；未标注任何图案的方格表示滤光膜层13上与该感光单元对应的区域为透明的，不起滤除特定波长的光的作用。

在本实施例中，滤光膜层13包括多种单通道滤光膜，分别允许红色可见光、绿色可见光、蓝色可见光、黄色可见光、青色可见光和橙色可见光透过，可以理解的是，在一定范围内，滤光膜层所包含的滤光膜的种类越多，对于光敏传感阵列11而言，其接收到的光谱信息就越丰富，对活体指纹的检测就会越准确，因此，本实施例中，屏下指纹装置对活体指纹的检测可以实现较高的精确度和成功率。当然，对于滤光膜层13而言，其包含的滤光膜的种类越多，制备成本就越高。实际中，对于滤光膜层13所包含的滤光膜，允许透过的光的波段可以是上述列举的各种可见光波段中的任意一种或多种，也可以是其他的光的波段。

实际中，由于感光单元只能接收准直光信息，并且每个感光单元是很小的，在本实施例中，如图2所示，以4个感光单元组成的2×2阵列与一个微透镜14对应，相应地，在光路引导结构12和滤光膜层13上，也是单个2×2阵列的感光单元所对应的区域与这个微透镜14对应。即每个微透镜14将从显示屏方向射向下方的光线进行光路处理，经过光路引导结构12的对应区域中设置的第一透光孔120，以及滤光膜层13的对应滤光区域的滤光膜，到达该2×2阵列的感光单元中的其中一个，由该感光单元对光谱信息进行处理。在图2所示的方案中，每个2×2阵列的感光单元中，滤光膜层13上与第一透光孔120对位、且与感光单元对应的区域设置有滤光膜，而其他的区域则可以不设置滤光膜。

如图3所示，所述光路引导结构12包括透明绝缘层121和遮光层122，且透明绝缘层121和遮光层122的数量为多层，其二者依次间隔设置。具体地，透明绝缘层121和遮光层122的数量均为两层，遮光层122在下，透明绝缘层121在上，依次设置；滤光膜层13设置在最上一层透明绝缘层121上。

一般地，在制备形成光路引导结构12时，通常采用沉积和刻蚀等半导体工艺；在以刻蚀等方法在遮光层122上形成第一透光孔120之后，进行相邻的一层的加工工艺时，该第一透光孔120内会填充有透明绝缘层121的材料。但在本实施例的图3中，以及后续的其他几个剖视附图中，为了更加简洁和清楚地表示，将第一透光孔120处以空白显示。

在进行指纹识别时，从上方射向下方的光穿过滤光膜层13后，依次穿过每层遮光层122上的第一透光孔120，到达位于下方的光敏传感阵列11的感光单元上。并且，优选地，沿趋近所述光敏传感阵列11方向，多个遮光层122上与同一感光单元对应的第一透光孔120的孔径递减。这样设置的情况下，位于上方的遮光层122的第一透光孔的孔径大，可以明显大于感光单元的尺寸大小，从而可以将更多的光引入到光敏传感阵列11的感光单元上，使感光单元接收到更多的光谱信息。一般地，位于最上的遮光层122上的第一透光孔120的孔径不超过10微米，位于最下的遮光层122上的第一透光孔120的孔径为2～3微米。

(二)上述实施例1的变型实施例

在上述实施例1中，滤光膜层13包括多种单通道滤光膜，分别允许红色可见光、绿色可见光、蓝色可见光、黄色可见光、青色可见光和橙色可见光等多种可见光透过；但在上述实施例1的基础上，作为一种变型，滤光膜层13可以包括允许红外光透过的滤光膜(例如是仅允许红外光透过的单通道滤光膜，或者允许红外光和其他波段的光透过的多通道滤光膜)。如图4所示，光路引导结构12包括红外滤光层123，红外滤光层123可以设置例如在最邻近衬底10的遮光层122与透明绝缘层121之间的位置。在具有允许红外光透过的滤光膜的本实施例中，在红外滤光层123上与该允许红外光透过的滤光膜对应的位置设置有开孔(图中未示出)，用于允许红外光通过该开孔被下方的光敏传感阵列11的感光单元接收，而在与其他的滤光膜对应的位置，红外滤光层123用于将红外光滤除。

在上述实施例中，滤光膜层13上一般包括两种以上的滤光膜。但也可以包括一种滤光膜，在此情况下，滤光膜层13上的部分区域设置有滤光膜，而其他的区域不设置滤光膜；光敏传感阵列11上的感光单元根据该两部分区域获得的光谱信息进行比对，可以实现活体指纹的检测。

在上述实施例1的基础上，作为又一种变型，遮光层122的数量并不限于2层，其最少可以为一层；还可以包括3层遮光层；当然也可以具有更多层的遮光层122。一般地，遮光层122的数量为在10层以内；在遮光层122再多时，就会带来屏下指纹装置1的厚度的显著增加，从而会在其他方面具有不良的影响。

在上述实施例1中，每个滤光区域内，与感光单元对应、且与第一透光孔120对位的区域设置有滤光膜，而还有部分区域为透明的，不起到将特定波长的光滤除的作用，但本发明并不限于此，在上述实施例1的基础上，作为第三种变型，滤光膜层13的每个滤光区域内与感光单元对应的区域内可以都覆盖有滤光膜，即，将透明区域也设置有滤光膜，这样设置便于方案设计，也便于工艺实现。例如，将滤光膜层设置为图5～图7所示的样式，也即是将滤光膜层13上的滤光膜设置为多个滤光区域的形式，其中的每个滤光区域具有同色的滤光膜。

具体在图5所示实施例中，滤光膜层13上的多个滤光区域呈阵列间隔地排布，每个滤光区域包括4×4个滤光膜，该4×4个滤光膜同色。当然，对于滤光区域的颜色，每个滤光区域都可以是各种颜色，并不限于图中所标示的颜色。

在图6所示实施例中，滤光膜层13上的多个滤光区域呈口字型间隔地排布，这样设置时，显示屏上与滤光膜层13的边缘区域对应的位置的像素发出用于进行活体指纹识别的光，而与滤光膜层13的中部区域对应的位置的像素则可以用于进行正常的显示，如显示指纹识别的标识。

在图7所示实施例中，多个滤光区域呈十字型间隔地排布，每个滤光区域包括4×4个滤光膜，该4×4个滤光膜同色。这样设置可以使在边缘区域和中部区域都可以进行活体指纹的识别，可以获得更好的活体指纹识别的效果。

除了图5～图7所示实施例外，滤光膜层13的多个滤光区域还可以呈其他的离散状态分布方式，例如米字型、回字型或其他形式排布，也可以呈二维码等随机的排布方式。以回字型排布方式为例，处于***的滤光膜可以为允许红外光透过的单通道滤光膜或多通道滤光膜，位于内侧的滤光膜可以为允许可见光透过的单通道滤光膜或多通道滤光膜；或者反之，处于***的滤光膜可以为允许可见光透过的单通道滤光膜或多通道滤光膜，位于内侧的滤光膜可以为允许红外光透过的单通道滤光膜或多通道滤光膜。

在多个滤光区域进行排布时，在图5～图7所示排布方案的基础上，还可以有相应的变化。例如，每个滤光区域包含的滤光膜可以为2×2、3×3、5×5等。以及，对于每个滤光区域，其所在范围内所有与感光单元对应的区域均可以具有滤光膜，或者仅与部分感光单元对应的区域具有滤光膜。以及，每个滤光区域的滤光膜的并不限于允许红色可见光、绿色可见光、蓝色可见光透过，其还可以是允许任意一种可见光或者红外光透过的滤光膜。以及，对于呈米字型、十字型、回字型或口字型的排布方案，以及其他可能的排布方案，各滤光区域并不限于间隔地排布方式，还可以以连续的方式进行排布。

在上述实施例1中，由于感光单元只能接收准直光信息，并且感光单元的面积较小，存在感光单元被显示屏的显示驱动电路遮挡的几率，因此，以4个感光单元组成的2×2阵列“合并”为一个大的单元，以保证接收到的信号足够使用，与一个微透镜14对应，但本发明并不限于此，在上述实施例1的基础上，作为第四种变型，与一个微透镜14对应的感光单元还可以是其他的数量和排布形式，例如，在图8所示的实施例中，以9个感光单元组成的3×3阵列“合并”为一个大的单元，与一个微透镜14对应。

在上述实施例1的基础上，作为第五种变型，滤光膜层13的设置位置并不限于在光路引导结构12的上方，在其他的变型实施例中，滤光膜层13可以设置在遮光层122与光敏传感阵列11之间；或者，在所述遮光层122的数量为两个以上时，滤光膜层13也可以设置在任意两相邻遮光层122之间。

在上述实施例1的基础上，作为第六种变型，滤光膜层13包括m种滤光膜，且在该m种滤光膜中，允许透过的光的波长在650～780纳米和800～1500纳米两个区间范围内的滤光膜的数量为n种；m、n为整数，且m≥2，m≥n≥2。也就是说，在滤光膜层13具有的多种滤光膜中，可以是所有的滤光膜允许透过的光的波长的范围均在650～780纳米和800～1500纳米的两个区间范围内；也可以是在具有多种允许透过的光的波段在上述两个区间范围内的滤光膜的前提下，还具有其他的、允许透过的光的波段在上述两个区间范围外的滤光膜。

具体地说，由于人的手指对波长在650～780纳米和800～1500纳米的光较为敏感，在显示屏的指纹识别区域被人的手指或进行指纹识别的其他指纹纹理信息载体向下反射的光经过上述滤光膜时，感光单元能够获得更丰富的信息，用于对活体指纹的识别，从而提升指纹识别的精确度。

可替代地，多个滤光区域的所述多种滤光膜，允许透过的光的波长还可以均在650～780纳米范围，或者均在800～1500纳米范围。

在允许透过的光的波长在650～780纳米和800～1500纳米的所述n种滤光膜中，不同滤光膜允许透过的光的波长的间隔为10～100纳米；考虑到滤光膜的加工工艺难度，不同滤光膜允许透过的光的波长的间隔可以选择为30纳米或50纳米。以50纳米为例，在波长650～780纳米范围内，可以设置650纳米、700纳米、750纳米等三种滤光膜。

(三)屏下指纹装置的实施例2

本实施例作为上述实施例1的进一步改进，在上述实施例1及其变型实施例的基础上，滤光膜层13上每个滤光区域的滤光膜所允许透过的光的波段和显示屏2上与该种滤光膜对应的像素发出的光的颜色相同。可以理解，显示屏2的某一颜色的像素所发出的光在显示屏的指纹识别区域遇到被手指或其他指纹纹理信息载体被反射后射向下方时会到达滤光膜层13上的对应滤光区域，遇到同色的滤光膜，就会有更多的光透过该滤光膜，从而可以便于光敏传感阵列11的感光单元更好和更准确地进行光谱的识别处理，有助于提高活体指纹检测的准确率和成功率等。具体在本实施例中，为实现该目的，滤光膜层13可以包括允许红色可见光透过的滤光膜、允许绿色可见光透过的滤光膜、允许蓝色可见光透过的滤光膜；该三种滤光膜分别只允许红色可见光、绿色可见光和蓝色可见光透过。这样设置，可以更好地满足将滤光膜层13的颜色与显示屏2上的像素颜色对应的要求，只需要将滤光膜层13上的某一滤光膜在大致的竖直方向上与显示屏2上的同色的像素对应即可。

(四)屏下指纹装置的实施例3

本实施例作为上述实施例1、实施例2的进一步改进，在上述实施例1及其变型实施例、实施例2的基础上，所述屏下指纹装置1包括至少一个补光单元15，所述补光单元15设置在所述衬底10的边缘区域，用于向显示屏2上的指纹识别区域发射光线，每个补光单元15发出的所述光线能透过至少一种所述滤光膜。例如，补光单元15发出白光，白光光线就可以透过多种滤光膜；而补光单元15发出红光，红光光线就可以透过允许红色可见光透过的滤光膜。通过设置补光单元15，一方面，可以在发射向显示屏2的指纹识别区域的光的亮度上进行增强，改善在暗光环境下由于显示屏2提供的光线不足，导致光敏传感阵列11的感光单元接收到的光谱信息较少以致对活体指纹的检测的成功率降低的问题，此时，补光单元15向显示屏2上的指纹识别区域发射光线，可以提供足够的光线，使从上方射向下方并由光敏传感阵列11的感光单元接收的光谱信息足够多，从而可以提高对活体指纹检测的成功率；另一方面，由于显示屏2能够产生的光的波长范围较窄，通过设置补光单元15，还可以在光谱范围上进行扩展，从而使光敏传感阵列11的感光单元接收到的光谱范围更宽，这样也可以增加光敏传感阵列11对活体指纹进行检测的准确率。

具体地，在本实施例中，所述补光单元15的数量为一个或多个。在补光单元15的数量为多个时，多个补光单元15的设置位置可以根据需要进行任意布置，例如，在衬底10的周边均匀布置，或者设置在衬底10的某一侧。

补光单元15具体可以为白光LED、单色光LED或红外光LED。例如，白光LED可以增加光的强度，同时扩展光敏传感阵列11的感光单元所能接收的光谱的宽度；在滤光膜层13上设置有允许黄色可见光、青色可见光透过的滤光膜时，还可以设置黄色、青色等对应的颜色的单色光LED；在滤光膜层13上设置有允许红外光透过的滤光膜时，可以设置红外光LED作为补光单元15。在补光单元15的数量为多个时，每个补光单元15的类型可以根据需要选择上述白光LED、单色光LED或红外光LED的任意一种，同时，根据需要设置每个补光单元15的位置。

(五)屏下指纹装置的实施例4

本实施例作为上述实施例1、实施例2、实施例3的进一步改进，在上述实施例1及其变型实施例、实施例2和实施例3的基础上，如图9和图10所示，所述遮光层122上还设置有第二透光孔124，在图9中以黑色圆点表示第二透光孔124；设置有第二透光孔124的遮光层122的上方还具有至少一层遮光层122，所述位于上方的遮光层122上与所述第二透光孔124对应的位置不透光。一方面，第二透光孔124的设置可以使从上方没有向下直射，而是斜向射往下方的光能够在经过多次反射后从第二透光孔124继续射向下层。另一方面，由于沿趋近于光敏传感阵列11的方向，多个遮光层122上第一透光孔120的孔径递减，光在经过第一透光孔120时，不可避免地会有部分光照射在某一遮光层122相比上方的遮光层122的突出的部分上，该部分光线可以在经过反射后经第二透光孔124射向下方。

如图10所示，若第二透光孔124所在遮光层122为最下的遮光层122，则经所述第二透光孔124的光会直接射向位于下方的光敏传感阵列11的感光单元，被光敏传感阵列11的感光单元接收，进行处理。若第二透光孔124所在遮光层122并不是最下的遮光层122，则经所述第二透光孔124的光会经过下方的遮光层122上的第一透光孔120后，再最终被光敏传感阵列11的感光单元接收，进行处理。

在本实施例中，与图2所示实施例类似，滤光膜层13的滤光区域中，与第一透光孔120对位、且与感光单元对应的区域设置有滤光膜，但在此之外，与第二透光孔124对位、且与感光单元对应的区域也设置有滤光膜，即如图9所示。

当然，在本实施例的变型实施例中，滤光膜层13的滤光区域中，所有与感光单元对应的区域均可以覆盖有滤光膜，以便于方案设计和工艺实现。

(六)屏下指纹装置的实施例5

本实施例作为上述实施例1～实施例4的进一步改进，滤光膜层13包括多通道滤光膜，所述多通道滤光膜允许两种以上波段的光透过。并且，多通道滤光膜的数量可以为一种或多种。

参看图11，在图11中，滤光膜层13上左侧的滤光膜为双通道滤光膜，其允许红色可见光和绿色可见光透过(在图中以R+G表示)；右侧的滤光膜也为双通道滤光膜，其允许橙色可见光和蓝色可见光透过(在图中以O+B表示)。

在进行活体指纹检测时，显示屏的与不同双通道滤光膜对应的区域可以发出不同的单色可见光，被手指或其他指纹纹理信息载体反射后，该单色可见光穿过对应的双通道滤光膜，被对应的感光单元接收。例如图12所示，图中红色可见光(以R箭头表示)从最左侧的双通道滤光膜透过，射向下方的感光单元；左起第二个双通道滤光膜，则是蓝色可见光(以B箭头表示)透过；最右侧的双通道滤光膜，则是橙色可见光(以O箭头表示)透过；右起第二个双通道滤光膜，则是绿色可见光(以G箭头表示)透过。

进一步地，对于双通道滤光膜，显示屏上的对应区域的像素交替地发出双通道滤光膜允许透过的两种光。以图12中最左侧的双通道滤光膜为例，显示屏的对应区域的像素首先发出红色可见光，该红色可见光从上方经该双通道滤光膜被对应的感光单元接收；然后，显示屏的对应区域的像素发出绿色可见光，该绿色可见光从上方经该双通道滤光膜被对应的感光单元接收。接收到红色可见光和绿色可见光的感光单元根据交替接收到的两种光的信息，进行活体指纹识别。

对于感光单元而言，其能接收到的光谱信息越多、越丰富，其对活体指纹检测的准确性就越高、越精细。因此，在一些情况下，出于精细检测的需要，滤光膜层13上设置的滤光膜的种类比较多，例如同时设置允许红色可见光、蓝色可见光、绿色可见光、黄色可见光、紫色可见光、橙色可见光以及红外可见光透过的滤光膜等等，这样就极大的提高了滤光膜层13的成本。

在本实施例中，将滤光膜层13的滤光膜设置为双通道滤光膜，每个滤光膜可以同时允许红色可见光和绿色可见光透过，或者同时允许橙色可见光和蓝色可见光透过，这样可以大幅度地减少滤光膜的种类数量，从而降低滤光膜层13的制备成本，以低成本的方式实现对活体指纹的精细检测。

需要说明的是，在本实施例中，多通道滤光膜除了可以是能同时允许两个波段的光透过的双通道滤光膜外，还可以是能允许三个、四个或更多个波段的光透过的滤光膜，这样可以更大幅度地减小滤光膜层13中所需要设置的滤光膜的种类数量，进一步降低滤光膜层13的制备成本。

此外，由于OLED显示屏可以发出红外光，而人的手指对红色可见光和红外光的反射比例较多，所述多通道滤光膜可以是同时允许红色可见光和红外光透过的双通道滤光膜或多通道滤光膜。这样设置可以更有效地利用OLED显示屏提供的光线，同时对活体指纹检测的精确度也可以更高。

综上所述，本发明提供的屏下指纹装置1，其包括光敏传感阵列11和位于光敏传感阵列11上方的光路引导结构12、滤光膜层13，且光路引导结构12上与光敏传感阵列11的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔120，滤光膜层13上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；在进行指纹识别时，由于真实的手指和其他假的指纹纹理信息载体对光谱的吸收程度不同，从显示屏2射向下方的光会经过滤光膜层13上的滤光膜，和光路引导结构12上的第一透光孔120，被光敏传感阵列11的感光单元接收，通过光敏传感阵列11的感光单元对接收的光谱信息进行处理，可以识别出位于显示屏2的指纹识别区域的是使用者的真实手指，还是“***”等假的指纹纹理信息载体，从而实现了活体指纹识别的功能。

本发明还提供一种显示模组，在其实施方式中，显示模组包括自发光显示屏和上述实施例中所提供的屏下指纹装置，所述屏下指纹装置设置在所述自发光显示屏的下方。

具体地，所述自发光显示屏包括OLED显示屏或Micro LED显示屏。

综上所述，本发明提供的显示模组，其包括上述实施例中的屏下指纹装置，同样可以根据光敏传感阵列的感光单元接收的光谱信息，识别出位于显示屏的指纹识别区域的是使用者的真实手指，还是“***”等假的指纹纹理信息载体，从而实现了活体指纹识别的功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种屏下指纹装置，其特征在于，所述屏下指纹装置包括衬底和设置在衬底上的光敏传感阵列，所述光敏传感阵列包括多个感光单元；在所述光敏传感阵列上方设置有光路引导结构和滤光膜层；

所述光路引导结构具有多个第一透光孔，所述滤光膜层包括多个滤光区域，每个滤光区域具有同种滤光膜，不同滤光区域的滤光膜的种类相同或不同，同种的滤光膜允许透过的光的波段相同，不同种类的滤光膜允许透过的光的波段不同；

所述光路引导结构上与光敏传感器阵列的至少部分感光单元对应的区域为第一透光孔，滤光膜层上与所述至少部分感光单元对应的区域为滤光膜；且所述至少部分感光单元用于接收自显示屏方向射向下方，穿过对应的滤光膜和第一透光孔的光谱信息。

2.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述滤光膜层的滤光膜包括单通道滤光膜和/或多通道滤光膜；

所述单通道滤光膜允许一种波段的光透过；所述多通道滤光膜允许两种以上波段的光透过。

3.根据权利要求2所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述单通道滤光膜和多通道滤光膜所允许透过的每种波段的光为单色可见光或红外光。

4.根据权利要求3所述的屏下指纹装置，其特征在于，每种所述单色可见光为红色可见光、绿色可见光、蓝色可见光、黄色可见光、橙色可见光或青色可见光。

5.根据权利要求2所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述多通道滤光膜为允许红色可见光和红外光透过的多通道滤光膜；和/或

所述多通道滤光膜为允许红色可见光和绿色可见光透过的多通道滤光膜；和/或

所述多通道滤光膜为允许橙色可见光和蓝色可见光透过的多通道滤光膜。

6.根据权利要求1或2所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述滤光膜层的各所述滤光区域的滤光膜分为m种，且该m种滤光膜中的n种允许透过的光的波长在650～780纳米和/或800～1500纳米范围内；

m、n为整数，且m≥2，m≥n≥2。

7.根据权利要求6所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述n种滤光膜允许透过的光的波长之间的间隔在10～100纳米内。

8.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，每个滤光区域内与感光单元对应的区域全部覆盖有滤光膜；或者

每个滤光区域内与第一透光孔对位、且与所述感光单元对应的区域覆盖有滤光膜。

9.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，多个所述滤光区域呈离散状态分布或连续分布。

10.根据权利要求9所述的屏下指纹装置，其特征在于，呈离散状态分布的多个滤光区域以阵列方式间隔排布，或以二维码排布，或以米字型、十字型、回字型、口字型间隔排布；

呈连续分布的多个滤光区域无间隔地排布为米字型、十字型、回字型或口字型。

11.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，每个所述滤光区域的滤光膜所允许透过的光的波段和显示屏上与所述滤光膜对应的像素发出的光的波段相同。

12.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述屏下指纹装置包括至少一个补光单元，所述补光单元设置在所述衬底的边缘区域，用于向显示屏上的指纹识别区域发射光线，每个补光单元发射的光线能透过至少一种所述滤光膜。

13.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述屏下指纹装置还包括微透镜层；

所述微透镜层设置在所述光路引导结构的上方，且所述滤光膜层设置在微透镜层和光路引导结构之间。

14.根据权利要求1所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述光路引导结构包括透明绝缘层和遮光层，所述遮光层上与感光单元和滤光膜对应的位置设置有多个第一透光孔。

15.根据权利要求14所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述透明绝缘层和遮光层的数量为至少两层，且依次间隔设置；

沿趋近所述光敏传感阵列方向，多个遮光层上与同一感光单元对应的第一透光孔的孔径递减。

16.根据权利要求14或15所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述滤光膜层设置在所述光路引导结构的上方；或者

所述滤光膜层设置在遮光层与光敏传感阵列之间；或者

在所述遮光层的数量为两个以上时，所述滤光膜层设置在任意两相邻遮光层之间。

17.根据权利要求14或15所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述光路引导结构还包括红外滤光层；

在所述滤光膜层具有允许红外光透过的滤光膜时，所述红外滤光层上与所述允许红外光透过的滤光膜对应的位置设置有开孔。

18.根据权利要求15所述的屏下指纹装置，其特征在于，所述遮光层上还设置有第二透光孔，且设置有第二透光孔的所述遮光层上方还具有至少一层遮光层，位于上方的所述遮光层上与所述第二透光孔对应的位置不透光。

19.根据权利要求18所述的屏下指纹装置，其特征在于，最临近所述光敏传感阵列的遮光层上设置有所述第二透光孔。

20.根据权利要求18或19所述的屏下指纹装置，其特征在于，每个滤光区域内与第一透光孔对位、且与感光单元对应的区域覆盖有滤光膜；

每个滤光区域内与第二透光孔对位、且与感光单元对应的区域覆盖有滤光膜。

21.一种显示模组，其特征在于，包括自发光显示屏和上述权利要求1～20任意一项所述的屏下指纹装置，所述屏下指纹装置设置在所述自发光显示屏的下方。

22.根据权利要求21所述的显示模组，其特征在于，所述自发光显示屏包括OLED显示屏或Micro LED显示屏。

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