CN211742124U - 指纹识别装置、显示屏和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及指纹识别装置、显示屏和电子设备，能够实现接收多角度光信号的同时，减小指纹识别装置的厚度。该显示屏自上至下分别包括：发光显示像素阵列所在的像素层和多个挡光层，每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道。该指纹识别装置包括：光学感应像素阵列，设置在该多个挡光层的下方，该多个导光通道中的每个导光通道对应一个光学感应像素，其中，该多个导光通道用于将经过手指的返回光信号中的不同方向的光信号传输至该光学感应像素阵列中的多个光学感应像素，每个光学感应像素用于接收经过对应导光通道传输的光信号，该光信号用于进行该手指的指纹识别。

Description

指纹识别装置、显示屏和电子设备

技术领域

本申请涉及生物识别领域，尤其涉及指纹识别装置、显示屏和电子设备。

背景技术

屏下光学指纹***已经在智能手机等电子产品中实现量产。目前大部分屏下指纹识别的原理是利用屏幕自发光照射手指指纹，经过手指的反射光穿过屏幕后，被屏下的光电检测设备采集与识别。

为了提高指纹信号的识别区域，接收到更多指纹的信息，屏下指纹器件内部通常会设计复杂的光路，从而能够实现接收到多角度光，并且可用于防伪等更高级的功能。但是这种复杂的光路会使屏下指纹器件变厚，不符合今后屏下指纹越做越薄的趋势。

实用新型内容

本申请提供了一种指纹识别装置、显示屏和电子设备，能够实现接收多角度光信号的同时，减小指纹识别装置的厚度。

第一方面，提供了一种指纹识别装置，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，所述显示屏自上至下分别包括：像素层和多个挡光层，所述像素层包括发光显示像素阵列，所述发光显示像素阵列用于发光并照射手指，所述多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道，所述多个挡光层中距离所述像素层最近的第一挡光层的通孔阵列的尺寸最小；所述指纹识别装置包括：光学感应像素阵列，设置在所述多个挡光层的下方，所述多个导光通道中的每个导光通道对应一个光学感应像素，其中，所述多个导光通道用于将经过所述手指的返回光信号中的不同方向的光信号传输至所述光学感应像素阵列中的多个光学感应像素，所述光学感应像素阵列中的每个光学感应像素用于接收经过对应导光通道传输的光信号，所述光信号用于进行所述手指的指纹识别。

因此，本申请实施例的指纹识别装置，设置在显示屏的下方，通过在显示屏中设置多个挡光层以形成不同方向的导光通道，进而引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计，一对一接收不同方向的光，经过处理后可以获得同一个指纹从多个观察角度完整的高质量图像，同时还可以大幅度减小指纹识别装置或者说感光器件的厚度。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述光学感应像素阵列接收到的光信号中相同方向的光信号用于生成同一指纹图像，所述光学感应像素阵列接收到的多个方向的光信号分别用于生成多个指纹图像。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个指纹图像中至少两个指纹图像之间的差异用于进行所述手指的指纹防伪认证。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的通孔阵列用于形成多组导光通道，所述第一挡光层中的一个通孔对应形成一组导光通道，所述一组导光通道包括方向不同的至少两个导光通道。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一挡光层中的每个通孔用于实现小孔成像。

在这种情况下，在显示屏中设置的多个挡光层中包括一层能够用于小孔成像的挡光层，还包括其他至少一个挡光层，在利用小孔成像原理进行成像后，能够引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述指纹识别装置还包括：微透镜阵列，设置在所述多个挡光层与所述光学感应像素阵列之间，用于将经过所述多个导光通道的不同方向的光信号分别汇聚至所述光学感应像素阵列中的多个光学感应像素。

在这种情况下，通过在显示屏中设置多个挡光层以形成不同方向的导光通道，进而引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的微透镜阵列，微透镜阵列将光信号汇聚至对应的光学感应像素阵列，也就是通过微透镜成像原理进行成像，并使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个导光通道中一个导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个导光通道中相交于所述多个挡光层下方的至少两个导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组导光通道中一组导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，同一组导光通道相对于所述第一挡光层中的对应的通孔对称分布，与所述同一组导光通道对应的多个光学感应像素相对于所述对应的通孔对称分布。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多组导光通道中的每组导光通道包括4个导光通道，所述4个导光通道对应于所述光学感应像素阵列中的4个光学感应像素。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，同一组导光通道对应的4个光学感应像素分别呈正方形分布。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述4个光学感应像素接收到的4个方向的光信号相互垂直。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的形状相同。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的全部通孔的形状相同且均为圆形。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的尺寸相同，所述多个挡光层中每个挡光层的通孔的尺寸自所述第一挡光层向下依次增加。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一挡光层中的小孔的直径小于或者等于5μm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中除第一挡光层以外的其他挡光层中的通孔的直径的取值范围为5μm-10μm。

第二方面，提供了一种显示屏，包括：像素层和多个挡光层，所述像素层包括发光显示像素阵列，所述发光显示像素阵列用于发光并照射手指，所述多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道，所述多个挡光层中距离所述像素层最近的第一挡光层的通孔阵列的尺寸最小，所述多个导光通道用于将经过所述手指的返回光信号中的不同方向的光信号分别传输至所述指纹识别装置，所述光信号用于进行所述手指的指纹识别。

因此，本申请实施例的显示屏，其中设置有多个挡光层以形成不同方向的导光通道，进而引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的对应的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计，一对一接收不同方向的光，经过处理后可以获得同一个指纹从多个观察角度完整的高质量图像，同时还可以大幅度减小指纹识别装置或者说感光器件的厚度。

结合第二方面，在第二方面的一种实现方式中，所述显示屏还包括：多层无机材料层，所述多层无机材料层分别用于与所述多个挡光层中每个挡光层的上表面贴合，还用于与每个挡光层的下表面贴合。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述显示屏还包括至少一层有机材料层，所述至少一层有机材料层包括：位于所述多个挡光层中相邻两个挡光层之间的两层无机材料层之间的有机材料层，和/或，位于所述多个挡光层中距离所述指纹识别装置最近的挡光层的下方的有机材料层。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的通孔阵列用于形成多组导光通道，所述第一挡光层中的一个通孔对应形成一组导光通道，所述一组导光通道包括方向不同的至少两个导光通道。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，同一组导光通道相对于所述第一挡光层中的对应的通孔对称分布。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多组导光通道中的每组导光通道包括4个导光通道。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，每个挡光层中属于同一组导光通道的通孔呈正方形分布。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述4个导光通道的方向相互垂直。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的形状相同。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的全部通孔的形状相同。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中的全部通孔的形状为圆形。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的尺寸相同。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中每个挡光层的通孔的尺寸自所述第一挡光层向下依次增加。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述第一挡光层中的小孔的直径小于或者等于5μm。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述多个挡光层中除第一挡光层以外的其他挡光层中的通孔的直径的取值范围为5μm-10μm。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述显示屏还包括：盖板，所述盖板位于所述像素层上方，用于保护所述像素层。

结合第二方面及其上述实现方式，在第二方面的另一种实现方式中，所述显示屏还包括：电路层，所述电路层位于所述像素层与所述第一挡光层之间。

第三方面，提供了一种电子设备，包括如上述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，和如第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的显示屏，所述指纹识别装置位于所述显示屏下方。

因此，本申请实施例的电子设备，通过在显示屏中设置多个挡光层以形成不同方向的导光通道，进而引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的对应的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计，一对一接收不同方向的光，经过处理后可以获得同一个指纹从多个观察角度完整的高质量图像，同时还可以大幅度减小指纹识别装置或者说感光器件的厚度。

结合第三方面，在第三方面的一种实现方式中，处理单元，用于：根据所述光学感应像素阵列接收到的多个方向的光信号，生成多个指纹图像；根据所述多个指纹图像，对所述手指进行指纹识别。

结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述处理单元用于：将所述光学感应像素阵列接收到的所述多个方向的光信号中方向相同的光信号，生成同一个指纹图像。

结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述处理单元还用于：根据所述多个指纹图像中至少两个指纹图像之间的差异，确定所述手指是否为真手指。

附图说明

图1是屏下指纹识别模组的示意图。

图2是根据本申请实施例的一种具有屏下指纹识别装置的电子设备的侧视图。

图3是根据本申请实施例的指纹检测区域在显示屏上位置的示意图。

图4是小孔成像的原理的示意图。

图5是根据本申请实施例的小孔成像的原理的示意图。

图6是根据本申请实施例的一个小孔与多个通孔之间对应关系的立体示意图。

图7是根据本申请实施例的小孔与多个通孔之间对应关系的平面示意图。

图8是图2所示的电子设备中显示屏的侧视图。

图9是根据本申请实施例的指纹图像处理的示意图。

图10是根据本申请实施例的另一种具有屏下指纹识别装置的电子设备的侧视图。

图11是透镜成像的原理的示意图。

图12是根据本申请实施例的透镜成像的原理的示意图。

图13是根据本申请实施例的多个挡光层、微透镜阵列以及光学感应像素阵列之间对应关系的立体示意图。

图14是根据本申请实施例的多个挡光层之间对应关系的平面示意图。

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。

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。

本申请实施例的技术方案可以用于生物特征识别技术。其中，生物特征识别技术包括但不限于指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、人脸识别以及活体识别等识别技术。为了便于说明，下文以指纹识别技术为例进行说明。

本申请实施例的技术方案可以用于屏下指纹识别技术。屏下指纹识别技术是指将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。具体地，指纹识别模组使用从电子设备的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。这种返回的光携带与显示组件的顶面接触或者接近的物体(例如手指)的信息，位于显示组件下方的指纹识别模组通过采集和检测这种返回的光以实现屏下指纹识别。其中，指纹识别模组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，从而检测出所述手指的指纹信息。

屏下光学指纹***已经在智能手机等电子产品中实现量产。目前大部分屏下指纹识别的原理是利用屏幕自发光照射手指指纹，经过手指的反射光穿过屏幕后，被屏下的光电检测设备采集与识别。

为了提高指纹信号的识别区域，接收到更多指纹的信息，屏下指纹器件内部通常会设计复杂的光路，从而能够实现接收到多角度光，并且可用于防伪等更高级的功能。例如，为了能够接收多角度的光，可以采用如图1所示的屏下指纹识别模组，这种指纹识别模组也可以称为外挂式传感器(Sensor)，在Sensor内部通过合理设计透镜以及光阑位置，进而设计光路。

具体地，如图1所示，指纹识别模组位于显示屏的下方，指纹识别模组可以包括透镜层，该透镜层中包括多个透镜，例如可以包括微透镜阵列。该指纹识别模组还包括多层光阑，例如，图1中以两层光阑为例，即光阑1和光阑2，该多层光阑均位于透镜层下方，该多层光阑可以形成多个方向的多个导光通道，以便于接收倾斜的光信号。在多层光阑之间还可以设置光路介质，例如，如图1所示的三个光路介质层，即光路介质1-3，其中，不同光路介质层的材料可以相同也可以不同。另外，在多层光阑的下方，该指纹识别模组还包括感光器件，以用于接收经过多层光阑中导光通过传输的多个方向的光信号，这些不同方向的光信号可以用于进行指纹识别。

如图1所示的这种屏下的外挂式Sensor，可以通过合理设置透镜和光阑，从而选择指定角度入射的光路投射到感光器件上，但是这种设计下的透镜与光阑的会占用该Sensor大部分的空间，也就是使得屏下指纹器件变厚，不符合今后屏下指纹越做越薄的趋势。

因此，为了解决上述问题，将***的光程变短，本申请实施例提供了多种指纹识别装置和电子设备。

图2示出了本申请实施例的一种电子设备100的局部侧视图。如图2所示，该电子设备100包括：显示屏120和指纹识别装置130，其中，指纹识别装置130位于显示屏120的下方，以实现屏下光学指纹识别。另外，如图2所示，显示屏120上方的“110”表示指纹识别的对象，例如，在用户进行指纹识别时，手指110触摸在显示屏120的上表面。

应理解，本申请实施例中的显示屏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-EmittingDiode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。在其他可替代实施例中，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。为了便于说明，下面以该显示屏120为OLED屏为例进行说明，即如图2所示，该显示屏120包括像素层121，该像素层121包括发光显示像素阵列，该发光显示像素阵列用于发光以显示图像，另外，在进行指纹识别时，该发光显示像素还可以用于用作光源，能够发光并照射手指110，从而产生经过手指110的返回的光信号。

具体地，指纹识别装置130可以利用显示屏120对应指纹检测区域124的发光显示像素(即OLED光源)作为光学指纹检测的激励光源。当手指110按压在所述指纹检测区域124时，显示屏120向所述指纹检测区域124上方的目标手指110发出一束光，该光在手指110的表面发生反射形成反射光或者经过所述手指110内部散射而形成散射光(透射光)。为便于描述，上述反射光和散射光统称为返回光。由于指纹的脊(ridge)与谷(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的返回光和来自指纹谷的返回光具有不同的光强，返回光经过传输最后被指纹识别装置130中的光学感应像素阵列所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在电子设备100实现光学指纹识别功能。

在其他替代方案中，指纹识别装置130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，指纹识别装置130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，本申请实施例并不限于此。

进一步地，显示屏120还可以具体为触控显示屏，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，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(TouchPanel，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。

应理解，本申请实施例中的指纹识别装置130包括光学感应像素阵列，该光学感应像素阵列所在区域或者其感应区域为该指纹识别装置130的感测区域，其对应于在显示屏120上的指纹检测区域(也可以称为指纹采集区域、指纹识别区域等)。例如，光学感应像素阵列中的每个光学感应像素可以是光探测器，即光学感应像素阵列具体可以为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器。其中，指纹识别装置130可以设置在该显示屏120下方的局部区域。

上述的指纹检测区域位于显示屏120的显示区域之中，根据光路的设置的不同，对应的指纹识别装置130的感测区域可能位于或者不位于显示屏120的指纹检测区域的正下方。另外，由于光路设置的不同，在本申请的一些实施例中，指纹识别装置130的光学感应像素阵列的所在区域的范围或者指纹识别装置130的感应区域的范围，与显示屏120上的指纹检测区域(或者说指纹识别装置130对应的指纹检测区域)的范围，可以相等或者不等，本申请实施例对此不做具体限定。例如通过反射式折叠光路设计或者其他光线设计，可以使得指纹识别装置130的感应区域的面积大于显示屏120上的指纹检测区域的面积。

应理解，本申请实施例的显示屏120中的指纹检测区域范围可以根据实际应用进行设置，并且可以设置为任意大小。例如，如图3所示，这里将本申请实施例的显示屏120中的指纹检测区域标记为124。可选地，如图3所示的左图，显示屏120的指纹检测区域124可以为面积较小且位置固定的，因此用户在进行指纹输入时需要将手指110按压到该指纹检测区域124的特定位置，否则指纹识别装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。这种情况下，通常可以将该指纹检测区域124设置为边长为2.5～3cm的正方形，从而能充分接收到指纹的信息，但具体尺寸可以根据实际屏幕尺寸和量产条件而设置。

可选地，如图3所示的中图或者右图，显示屏120也可以设计为半屏指纹识别屏幕和全屏指纹识别屏幕，也就是说指纹检测区域124可以占用显示屏120的一半、大半或者全部。例如，可以通过设置一个指纹识别装置，该指纹识别装置包括足够数量的光学感应像素，以增大指纹检测区域124的范围。再例如，也可以通过拼接方式，将多个指纹识别装置并排设置在所述显示屏120的下方，且该多个指纹识别装置的感应区域共同构成的电子设备100的感测区域，该感测区域对应于显示屏120的指纹检测区域124，使得该指纹检测区域124可以扩展到显示屏120的下半部分的主要区域，例如扩展到手指110惯常按压区域，或者扩展到半屏设置全屏，从而实现盲按式指纹输入操作。

针对电子设备100，在用户需要对该电子设备100进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指110按压在位于显示屏120的指纹检测区域124，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此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)，从而可以采用全面屏方案，即显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备100的正面。

在本申请实施例中，如图2所示，该显示屏120可以看作为多层结构，其中，除了上述的像素层121以外，还包括其他结构。具体地，自该显示屏120的上层至下层分别包括：像素层121和多个挡光层122和123。

对于该多个挡光层，可以包括两个或者更多个挡光层，考虑显示屏120的厚度，通常可以设置两层或者三层挡光层，例如，如图2所示，下文主要以122和123两层挡光层为例进行描述，但本发明并不限于此。

具体地，该多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道；其中，该多个挡光层中距离像素层121最近的一层挡光层的通孔的尺寸通常设置为最小的。相应的，如图2所示，对于在显示屏120下方的指纹识别装置130，其包括：光学感应像素阵列，设置在显示屏120的下方，也就是设置在多个挡光层122和123的下方，该多个挡光层122和123形成的多个导光通道中每个导光通道都对应一个光学感应像素。这样，该多个导光通道可以将经过上方的手指110的返回光信号中的不同方向的光信号传输至该光学感应像素阵列中的多个光学感应像素，而每个光学感应像素用于接收经过对应导光通道传输的光信号，该光信号用于进行手指110的指纹识别。

可选地，考虑到不同的成像原理，该显示屏120中的多个挡光层的设置方式可能不同，指纹识别装置130也可能不同。例如，可以采用小孔成像原理获得指纹图像，或者，也可以通过透镜成像原理获得指纹图像，下面将结合不同的实施例进行描述。

对于采用小孔成像原理进行成像的情况，可以将多个挡光层中的任意一层挡光层的通孔设置为用于进行小孔成像。为了便于描述，这里将多个挡光层中用于进行小孔成像的一层挡光层称为小孔成像层，而其他层仍然称为挡光层。例如，可以将多个挡光层中距离像素层121最近的一层挡光层设置为小孔成像层，如图2所示，即多个挡光层122与123中包括小孔成像层122和挡光层123。下面将分别对小孔成像层122和挡光层123进行详细描述。

对于小孔成像层122，该小孔成像层122包括小孔阵列，小孔成像层122中的每个小孔都可以实现小孔成像，即光照射手指110后，可以经过每个小孔实现小孔成像。

可选地，本申请实施例中的小孔成像层122中的每个小孔的形状可以相同也可以不同，例如，可以设置为圆形、正方形或者三角形等。另外，小孔成像层122中每个小孔的尺寸也可以相同或者不同，每个小孔的尺寸可以根据实际应用进行设置，例如根据屏体结构和光路来确定。通常情况下，小孔成像层122的小孔尺寸越小分辨率越高，但是透过的光强也越小，如果孔过小，光还会发生衍射。例如，为了满足小孔成像的要求，以圆孔为例，通常可以将小孔成像层122中的每个小孔的直径设置在小于或者等于5μm的范围内。为了便于描述，本申请各个实施例以及对应的各个附图以小孔阵列为尺寸相同的圆孔为例，但本申请实施例并不限于此。

对于挡光层123，该挡光层123包括通孔阵列，并且可以将该通孔阵列看作包括多组通孔，小孔成像层122中的每个小孔对应于该多组通孔中的一组通孔，该多组通孔中的每组通孔包括多个通孔。这样，如图2所示，对于小孔成像层122中的任意一个小孔，与之对应有多个通孔，该多个通孔中每个通孔与该小孔之间可以通过特定方向的光信号，以使得每组通孔和对应的小孔可以将返回光信号中的多个方向的光信号传输至下方的指纹识别装置130，其中，该多个方向为每个小孔与对应的多个通孔之间的连线方向。

可选地，本申请实施例中的挡光层123可以设置一层或者多层。例如，考虑显示屏厚度，如图2所示，挡光层123可以只设置一层。再例如，挡光层123也可以设置两层或者更多层，此时，具有多层的挡光层123可以形成导光通道，导光通道的方向可以根据光路进行设置，以使得通过小孔成像之后的返回光信号中不同方向的光信号传输至下方的指纹识别装置130。为了便于描述，下文中以及对应附图中主要以一层挡光层123进行描述，但本申请实施例并不限于此。

可选地，该挡光层123中的通孔的形状可以相同或者不同。例如，可以将同一层挡光层123中包括的通孔的形状设置为相同。挡光层123中通孔的形状可以根据实际应用设置为任意形状，例如，可以设置为圆形、正方形或者三角形等。为了便于说明，本申请以挡光层123中包括的全部通孔均为圆形为例。

可选地，挡光层123的通孔的尺寸可以根据实际应用而设置为任意数值，例如，通常挡光层123的通孔的尺寸会设置为大于小孔成像层122中小孔的尺寸，比如，该挡光层123中的圆形通孔的直径的取值范围可以为5μm-10μm。另外，挡光层123中不同通孔的尺寸可以相同或者不同，例如，可以将挡光层123中对应于小孔成像层122中同一小孔的一组通孔设置为尺寸相同，或者，也可以将挡光层123中的全部通孔设置为相同尺寸。为了便于说明，下面以挡光层123中全部通孔的尺寸相同为例进行描述。

相应的，如图2所示，对于在显示屏120下方的指纹识别装置130，其包括：光学感应像素阵列，设置在该挡光层123的下方，该挡光层123中的每个通孔对应一个光学感应像素。其中，该小孔成像层122中的每个小孔用于将经过该手指110后返回的光信号投射到该挡光层123；每个小孔对应的一组通孔用于将该返回光信号中的多个方向的光信号分别传输至该光学感应像素阵列中的多个光学感应像素，该光学感应像素阵列中的每个光学感应像素用于接收经过对应通孔传输的光信号，也就是说，对应于同一组通孔的多个光学感应像素阵列用于接收不同方向的光信号；该光信号用于进行该手指的指纹识别。

在本申请实施例中，小孔成像层122中的每个小孔可以实现小孔成像。具体地，图4示出了小孔成像的原理的示意图，如图4所示，“物”表示小孔成像的物侧，“像”表示小孔成像的像侧，中间为小孔。物侧的物体的每一个点发出的光中的一束光能够通过中间小孔投射到像侧，从而形成像，该像是与物侧的物体相同的。

然而，与图4不同的是，本申请实施例的显示屏120中小孔成像层122下方设置有挡光层123。具体地，如图5所示，挡光层123相当于在图4所示的中间小孔与像侧之间增加光阑，即挡光层123相当于图5中小孔与像侧之间的黑色表示的光阑。此时，由于小孔成像过程中，物与像之间的关系是一一对应的，所以增加的光阑也就是挡光层123可以实现光路选择，使得只有某些方向的光信号可以传输至像侧，另外一些光信号会被挡光层123阻挡。

应理解，根据如图5所示的光路可知，由于小孔成像层122下方设置有挡光层123，使得只有某些方向的光信号能够通过。具体地，如图6所示，对于小孔成像层122中的任意一个小孔而言，该小孔对应挡光层123中的一组通孔，该组通孔中可以包括至少两个通孔，例如，可以包括2个、4个或者9个等，而下文仅以4个为例进行说明，即如图6所示的编号1-4的4个通孔，但本申请实施例并不限于此。

可选的，一组通孔与对应小孔的相对位置可以根据实际应用进行设置，并且可以设置在任何位置。通常，可以将一组通孔设置为对称分布，例如，如图6所示，可以将一组通孔设置为相对于对应的小孔对称分布，即图6中的通孔1相对于小孔成像层122的小孔和通孔4对称，通孔2相对于小孔成像层122的小孔与通孔3对称；或者，这四个通孔相对于小孔成像层122的小孔都对称，也就是说这四个通孔在挡光层123呈正方形分布。下文将以如图6所示的四个通孔相对于小孔成像层122的小孔都对称为例进行说明，但本申请实施例并不限于此。

应理解，通过设置小孔成像层122与挡光层123之间的距离，以及设置挡光层123中通孔的分布，经过同一个小孔以及一组通孔的多个方向的光信号中每个光信号的角度可以设置为任意值。具体地，如图6所示，经过通孔1-4的四个方向的光信号与挡光层123之间的夹角可以为任意值。例如，在四个通孔相对于小孔成像层122的小孔都对称的情况下，这四个方向的光信号与挡光层123的夹角相同。其中，参考图5可知，由于挡光层123中通孔的孔径的设置，所以其传输的光信号大致呈锥形，所以如图6所示的四个通孔传输的光信号与挡光层123之间的夹角相同是指：四个方向的光信号对应呈四个锥形，这四个锥形与挡光层123之间的夹角相同。

可选地，该同一小孔对应的一组通孔传输的不同的光信号可以设置为彼此垂直，例如，如图6所示，将通过四个通孔的光信号设置为与挡光层123的夹角等于45°，此时，四个方向的光信号彼此垂直。

应理解，上述结合图6所示的立体图，对小孔成像层122的小孔和挡光层123的通孔进行了介绍；参考图6，图7对应示出了小孔成像层122的小孔和挡光层123的通孔的平面示意图。具体地，如图7所示，这里划分了9个方框，每个方框可以看作一个识别区域或者识别单元，每个方框可以对应如图3所示的指纹检测区域124中的一个小方格；对于该9个方框，图7还示出了小孔成像层122中的相邻的9个小孔，即图7中带有阴影的9个最小的圆圈；每个小孔对应有环绕的4个圆圈表示挡光层123中的一组通孔，即对应图6所示的一组4个通孔；另外，图7中还包括9个大圆圈，表示小孔成像层122将手指进行小孔成像之后的像的范围。由于设置有挡光层123，所以在像的范围内，只有挡光层123中通孔可以传输对应方向的光信号，即将该光信号传输至对应的光学感应像素阵列中的各个光学感应像素。另外，由于设置有小孔成像层122与挡光层123，所以大部分杂光在经过这两层后基本被过滤，这也使杂光造成的背景噪声有效降低。另外，为了使得如图7所示的相邻方框内的小孔成像之间光路不相互干扰，所以相邻方框表示的识别区域之间的宽度可以在满足接收信号完整和分辨率要求的前提下尽量大。

应理解，本申请实施例中的每个光学感应像素对应挡光层123中的一个通孔，并且每个光学感应像素设置在对应的小孔与通孔形成的光路上，这样可以使得同一组通孔的多个光学感应像素阵列可以接收多个方向的光信号，该多个方向为每个小孔与对应的多个通孔之间的连线方向。例如，图8示出了电子设备100的另一侧视图，与图2相对应，图8主要示出了显示屏120的侧视图。如图2或者图8所示，4条带有箭头的虚线表示两个不同方向的光信号，每个方向分别为小孔成像层122的一个小孔与挡光层123中的一个通孔之间的连线，箭头所指的位置对应设置光学感应像素阵列。

具体地，由于每个光学感应像素设置在对应的小孔与通孔形成的光路上，所以同一组的多个通孔对应的多个光学感应像素的分布的设置与对应通孔类似。例如，一个小孔对应的一组通孔包括4个通孔时，该4个通孔对应于该光学感应像素阵列中的4个光学感应像素，并且，该4个光学感应像素用于接收4个方向的光信号。再例如，在同一组多个通孔相对于对应小孔对称分布的情况下，那么与该同一组多个通孔对应的多个光学感应像素也相对于该对应的小孔对称分布，例如，同一组通孔包括的4个通孔在挡光层123呈正方形分布，那么对应的4个光学感应像素在感应平面也呈正方形分布。

应理解，如图8所示，手指110中4个区域A、B、C和D，经过小孔成像以及挡光层123中通孔的传输后，对应由a、b、c和d四个光学感应像素接收。也就是说，光信号最后从显示屏120的最底层出射，由对应的光学感应像素接收，根据光学感应像素的大小，假设其宽度分别为a、b、c和d，也就是光信号的出射宽度为a、b、c和d；对应的，接收到的指纹图像范围为A、B、C和D，那么***需要通过合理设置显示屏120中各个结构层的厚度与距离、小孔成像层122中小孔间距和小孔尺寸、挡光层123中通孔的尺寸与距离等，以使得a、b、c和d之间不能相互重叠，同时A、B、C和D之间没有遗漏的指纹图像，或者说A、B、C和D彼此之间可以重叠。

在本申请实施例中，显示屏120还可以包括其他结构层。例如，该显示屏120还可以包括：多层无机材料层。由于小孔成像层122和挡光层123通常是用不透光的金属材料，其与无机层的结合较好，与小孔成像层122的上表面和/或下表面贴合的可以为无机材料层，与挡光层123的上表面和/或下表面贴合的也可以为无机材料层。

再例如，该显示屏120还可以包括至少一层有机材料层，比如，在该小孔成像层122下方的无机材料层与该挡光层123的上方的无机材料层之间可以设置有机材料层，和/或，在显示屏120的最下方一层可以为有机材料层，比如，最下方一层可以是在该挡光层123的下方的无机材料层的下方。应理解，有机层是柔性屏幕固有的，根据屏结构其厚度规定在一定范围内，可在该范围内调整其厚度来调整光路结构；如果是刚性屏幕，没有有机层，则可以通过调整无机层的厚度来调整光路结构。

具体地，以如图8所示的显示屏120为例，自显示屏120的最下方至最上方，将各个层编号为1-11。其中，层7为小孔成像层122，层3为挡光层123。层1为有机材料层，是柔性基底层，例如，可以为有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(Active-matrixorganic light-emitting diode，AMOLED)固有基底，该层的厚度与材料选择要满足屏幕本身的要求和透光的要求。与层3和层7相邻的层2、4、6均为无机材料层，由于无机层与小孔成像层7和挡光层3成膜结构相似，接触好，不会发生脱落(Peeling)，所以可以选择用无机层包裹小孔成像层和挡光层；层8是缓冲层，也可以是无机材料层，还可以用于在上表面生长电路，即本申请实施例的显示屏120还可以包括电路层，即图8所示的层9。层5为有机材料层，位于两个无机材料层之间，其目的是增加屏幕的柔性，其厚度除了决定于屏幕本身的柔性需求，还决定于小孔在挡光层上的成像大小。层10为像素层121，即发光层，也包含柔性封装。

可选地，本申请实施例的显示屏120还可以包括盖板，例如，如图8所示的层11，是显示屏120的上表面并覆盖电子设备100的正面，用于保护该像素层，所以本申请实施例中，所谓的手指按110压在显示屏120上，实际上是指按压在显示屏120上方的盖板或者覆盖该盖板的保护层表面。可选地，盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板。

应理解，在如图6和图7所示的设置小孔成像层122、挡光层123以及指纹识别装置130中的光学感应像素的情况下，可以对应采集到4个方向的光信号。具体地，如图9所示，小孔成像层122中的一个小孔对应挡光层123中的4个通孔，则对应有4个光学感应像素接收4个不同方向的光信号，该4个方向的光信号在图9中编号为1-4，即图9中编号相同表示接收的光信号方向相同。也就是说，指纹识别装置130包括的光学感应像素阵列可以接收到如图9中左上角图所示的4个方向的光信号。

应理解，该光学感应像素阵列接收到的光信号中相同方向的光信号可以用于生成同一指纹图像，那么该光学感应像素阵列接收到的多个方向的光信号则可以用于生成多个指纹图像。可选地，该电子设备100还可以包括处理单元或者说处理器，该处理器用于生成指纹图像，以进行指纹识别。具体地，处理器获取这些光信号中方向相同的光信号，以图9所示的编号为1的光信号为例，即获取如图9右上角的图所示的光信号，每个光信号也就是指纹的一部分图像。由于小孔成像会将图像倒置，所以将获取的图像倒置，即获得如图9中右下角图所示，进而获得一张指纹图像。如图9所示，4个方向的光信号可以获得4张指纹图像。

可选的，获取的多张指纹图像中的至少一张可以用于进行指纹识别；另外，多张指纹图像中至少两张指纹图像还可以用于进行指纹防伪认证。具体地，可以利用多个指纹图像之间的差异用于进行该手指的指纹防伪认证，例如，如图9所示，对于编号1和编号2获得的两张指纹图像，二者之间的差异可以用于进行真假手指的判断。

因此，本申请实施例的电子设备100，通过在显示屏中设置小孔成像层以及挡光层，能够引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计，一对一接收不同方向的光，经过处理后可以获得同一个指纹从多个观察角度完整的高质量图像，同时还可以大幅度减小指纹识别装置或者说感光器件的厚度。

上文中介绍了采用小孔成像原理进行成像以获得指纹图像的实施例，下面接收采用透镜成像原理进行成像以获得指纹图像的实施例。

可选地，本申请实施例还提供了另一种具有指纹识别装置的电子设备。具体地，对照图2所示的电子设备100，图10示出了本申请实施例的电子设备200的侧视图。如图10所示，该电子设备200包括：显示屏220和指纹识别装置230，其中，指纹识别装置230位于显示屏220的下方，以实现屏下光学指纹识别。另外，如图10所示，显示屏220上方的“210”表示指纹识别的对象，例如，在用户进行指纹识别时，手指210触摸在显示屏220的上表面。

具体地，该显示屏220自上至下分别包括：像素层221和多个挡光层。其中，该像素层221与电子设备100中的像素层121一致，为了简洁，在此不再赘述。

对于该多个挡光层，可以包括两个或者更多个挡光层，考虑显示屏220的厚度，通常可以设置两层或者三层挡光层，例如，如图10所示，下文主要以222和223两层挡光层为例进行描述，但本发明并不限于此。

具体地，该多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道。这里将该多个挡光层中距离该像素层221最近的一层称为第一挡光层，即图10中的222表示第一挡光层，223可以表示第一挡光层下方的任意一层挡光层，这里称为第二挡光层，其中，第一挡光层222的通孔阵列的尺寸是多个挡光层中最小的。

可选地，多个挡光层中的通孔的形状可以相同或者不同，尺寸也可以相同或者不同。例如，可以将同一挡光层中的通孔的形状设置为相同，或者多个挡光层中的通孔的形状都设置为相同。再例如，可以将该多个挡光层中同一挡光层的通孔的尺寸设置为相同，该多个挡光层中每个挡光层的通孔的尺寸自该第一挡光层向下依次增加，即第一挡光层222的通孔尺寸最小，而最下方的挡光层的通孔尺寸最大。为了便于说明，下文的描述以及对应附图以多个挡光层中通孔均为圆形为例，并且同一挡光层中圆形通孔的直径相同，但本申请实施例并不限于此。

相应的，如图10所示，在显示屏220下方的该指纹识别装置230可以包括：微透镜阵列231和光学感应像素阵列232。其中，微透镜阵列231设置在该多个挡光层的下方；光学感应像素阵列232设置在该微透镜阵列231的下方，并且多个导光通道中的每个导光通道对应光学感应像素阵列232中的一个光学感应像素。

该多个导光通道用于将经过手指210的返回光信号中的不同方向的光信号传输至该微透镜阵列231，该微透镜阵列231用于将该不同方向的光信号分别汇聚至该光学感应像素阵列232中的多个光学感应像素，该光学感应像素阵列232中的每个光学感应像素用于接收经过对应导光通道传输的光信号，即该光学感应像素阵列232用于接收不同方向的光信号，该光信号用于进行该手指的指纹识别。

应理解，本申请实施例的电子设备200可以通过微透镜阵列231成像。具体地，图11示出了透镜成像的原理的示意图，如图11所示，“物”表示透镜成像的物侧，以垂直方向的箭头表示物侧的物体；“像”表示透镜成像的像侧，中间为透镜。如图11所示，物侧的物体的各个点发出的光(各种方向)经过中间的透镜重新汇聚在一起形成对应的点，从而在像侧成像。

然而，与图11不同的是，本申请实施例的显示屏220中设置有多层挡光层。具体地，如图12所示，多个挡光层相当于在图11所示的物侧与中间透镜之间增加多个光阑，即多个挡光层相当于图12中物侧与透镜之间的黑色表示的光阑，例如，图12示出了两层光阑。此时，由于透镜成像过程中，物与像之间的关系是一一对应的，所以增加的光阑也就是挡光层可以实现光路选择，使得只有某些方向的光信号可以经过透镜汇聚至像侧，另外一些光信号会被挡光层阻挡。

应理解，根据如图12所示的光路可知，由于透镜的上方设置有多个挡光层，使得只有某些方向的光信号能够经过透镜汇聚至光学感应像素阵列通过。具体地，为例便于描述，下面将多个挡光层形成的多个导光通道进行分组。如图13所示，对于第一挡光层222中的任意一个通孔而言，通过该通孔的导光通道为一组导光通道，也就是说，同一组导光通道会经过第一挡光层222中的同一个通孔，一组导光通道可以包括一个或者多个导光通道。例如，若每组导光通道包括一个导光通道，那么不同组导光通道的方向不同；若每组导光通道包括多个导光通道，那么同一组导光通道的方向也不相同，但是不同组导光通道中可以包括方向相同的导光通道。

以如图10或图13所示的两层挡光层为例，同一组导光通道对应第一挡光层222中的一个通孔，该组导光通道可以对应第二挡光层223中的一个或者多个通孔，例如，2个、4个或者9个等。下文以4个为例进行描述，该四个通孔对应四个不同方向的导光通道，但本申请实施例并不限于此。

应理解，同一组导光通道的方向可以根据实际应用进行设置，例如，可以通过调节不同挡光层之间的距离、各个挡光层中通孔的分布而设置为任意值。例如，同一组导光通道相对于该第一挡光层中的对应的通孔对称分布，相应的，与该同一组导光通道对应的多个光学感应像素也相对于该对应的通孔对称分布。如图13所示，第一挡光层222中的任意一个通孔对应第二挡光层223中的4个通孔，即每组导光通道包括4个导光通道，该4个导光通道对应于该光学感应像素阵列中的4个光学感应像素，挡光层223的同一组的4个通孔、对应形成的4个导光通道、以及下方对应的4个光学感应像素都可以相对于第一挡光层222的小孔呈对称分布。比如，图13中第二挡光层223的4个通孔和下方对应的4个光学感应像素分别呈正方形分布，并都相对于第一挡光层222的小孔对称。

应理解，通过设置多个挡光层之间的距离，以及各个挡光层中通孔的分布的设置，同一组导光通道传输的不同方向的光信号中每个光信号的角度可以设置为任意值。具体地，如图13所示，经过第二挡光层223的4个通孔的四个方向的光信号与第二挡光层223之间的夹角可以为任意值。例如，在四个通孔相对于第一挡光层222的通孔都对称的情况下，这四个方向的光信号与第二挡光层223的夹角相同。其中，参考图12可知，由于多个挡光层中通孔的孔径的设置，所以其传输的光信号大致呈锥形，所以如图13所示的四个通孔传输的光信号与第二挡光层223的夹角相同是指：四个方向的光信号对应呈四个锥形，这四个锥形与第二挡光层223的相同。

可选地，该同一组导光通道通过的不同的光信号可以设置为彼此垂直，例如，如图13所示，将通过第二挡光层223的四个通孔的光信号设置为与第二挡光层223的夹角等于45°，此时，四个方向的光信号彼此垂直。

应理解，经过导光通道传输的光信号会由微透镜阵列231进行汇聚，每个导光通道与微透镜阵列231的对应关系可以根据实际应用进行设置。例如，可以将多个挡光层形成的多个导光通道中一个导光通道对应该微透镜阵列231中的一个微透镜，即导光通道与微透镜一一对应；再例如，如图13所示，还可以将同一组导光通道对应微透镜阵列231中的一个微透镜；再例如，如图10所示，多个导光通道中相交于该多个挡光层下方的至少两个导光通道对应该微透镜阵列231中的一个微透镜，本申请实施例并不限于此。

应理解，本申请实施例中的每个光学感应像素对应一个导光通道，并且每个光学感应像素设置在对应的经过透镜汇聚的光路上，这样可以使得对应同一组导光通道的多个光学感应像素阵列可以接收多个方向的光信号，该多个方向为每个导光通道经过透镜汇聚之后方向。因此，本申请实施例中的光学感应像素阵列232中每个光学感应像素的位置的设置，与对应的导光通道有关，也与微透镜汇聚的光路位置有关。

应理解，上述结合图13所示的立体图，对多个挡光层的通孔进行了介绍；参考图13，图14对应示出了多个挡光层的通孔的平面示意图。具体地，如图14所示，这里划分了9组导光通道；对于该9组导光通道，每组导光通道对应第一挡光层222的一个通孔，即图14中带有阴影的9个最小的圆圈表示的第一挡光层222的9个通孔；这9个通孔中每个通孔对应有环绕的4个圆圈表示第二挡光层223中的一组通孔，即对应图13所示的第二挡光层223中一组4个通孔，若将每组通孔进行1-4的编号，则对应4个导光通道可以获得如图9所示的每组4个方向的光信号。

应理解，本申请实施例的光学感应像素阵列232获得不同方向的光信号可以用于生成多个指纹图像，其中，该光学感应像素阵列232接收到的光信号中相同方向的光信号用于生成同一指纹图像。另外，生成的该多个指纹图像中任意一个或者多个可以用于进行指纹识别，而多个指纹图像中不同指纹图像之间的差异也可以进行手指的指纹防伪认证。具体地，电子设备200与电子设备100类似，获得的指纹图像都是包括多个方向的光信号，因此电子设备200获得的指纹图像适用于图9的相关描述，为了简洁，在此不再赘述。

应理解，本申请实施例中的显示屏220具有多个挡光层，而显示屏120具有小孔成像层122和挡光层123，除此不同以外，显示屏220的描述适用于显示屏120的相关描述，为了简洁，在此不再赘述。

例如，显示屏220上可以设置指纹检测区域，该指纹检测区域的相关描述与显示屏120的指纹检测区域124的一致，为了简洁，在此不再赘述。

再例如，如图10和如图2所示，如果将显示屏220中的第一挡光层222替换显示屏120中的小孔成像层122，将显示屏220中的第二挡光层223替换显示屏120中的挡光层123，那么显示屏220的结构与显示屏120的可以完全相同。

再例如，该显示屏220也可以包括：多层无机材料层，该多层无机材料层分别用于与该多个挡光层中每个挡光层的上表面和下表面贴合。该显示屏220还可以包括至少一层有机材料层，该至少一层有机材料层包括：位于该多个挡光层中相邻两个挡光层之间的两层无机材料层之间的有机材料层，和/或，位于该多个挡光层中距离该指纹识别装置最近的挡光层的下方的有机材料层。

再例如，该显示屏220还可以包括：盖板，该盖板位于该像素层221上方，用于保护该像素层221。该显示屏220还可以包括：电路层，该电路层位于该像素层221与该第一挡光层220之间。

另外，本申请实施例中的光学感应像素阵列232中的任意一个光学感应像素可以与指纹识别装置130中的任意一个光学感应像素类似，例如，光学感应像素阵列232中的任意一个光学感应像素也可以为光探测器，为了简洁，在此不再赘述。

因此，本申请实施例的电子设备200，通过在显示屏中设置多个挡光层以形成不同方向的导光通道，进而引导具有特定方向的光信号透射至下方的指纹识别装置中的微透镜阵列，微透镜阵列将光信号汇聚至对应的光学感应像素阵列，使得光学感应像素阵列可以接收不同方向上的光信号，实现了屏内的多角度光路设计，一对一接收不同方向的光，经过处理后可以获得同一个指纹从多个观察角度完整的高质量图像，同时还可以大幅度减小指纹识别装置或者说感光器件的厚度。

应理解，对于本申请实施例中的电子设备100和电子设备200，其包括的指纹识别装置除了上述描述的微透镜阵列和/或光学感应像素阵列以外，还可以包括其他构件。例如，还可以与光学感应像素阵列电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺与光学感应像素阵列制作在一个芯片(Die)上，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器。再例如，光学感应像素阵列的上方还可以包括滤光层(Filter)或者其他光学元件，主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，滤光层可以针对每个光学感应像素分别设置以滤除干扰光，或者也可以采用一个大面积的滤光层同时覆盖光学感应像素阵列。

对于本申请的电子设备200，微透镜阵列231与光学感应像素阵列232可以封装在同一个光学指纹部件；或者，也可以将微透镜阵列231设置在光学感应像素阵列232所在的芯片外部，比如贴合在光学感应像素阵列232所在芯片的上方。

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及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，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***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，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，可以是电性，机械或其它的形式。

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，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能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(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (31)

1.一种指纹识别装置，其特征在于，适用于显示屏的下方以实现屏下光学指纹识别，所述显示屏自上至下分别包括：像素层和多个挡光层，

所述像素层包括发光显示像素阵列，所述发光显示像素阵列用于发光并照射手指，

所述多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道，所述多个挡光层中距离所述像素层最近的第一挡光层的通孔阵列的尺寸最小；

所述指纹识别装置包括：

光学感应像素阵列，设置在所述多个挡光层的下方，所述多个导光通道中的每个导光通道对应一个光学感应像素，

其中，所述多个导光通道用于将经过所述手指的返回光信号中的不同方向的光信号传输至所述光学感应像素阵列中的多个光学感应像素，所述光学感应像素阵列中的每个光学感应像素用于接收经过对应导光通道传输的光信号，所述光信号用于进行所述手指的指纹识别。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个挡光层中的通孔阵列用于形成多组导光通道，所述第一挡光层中的一个通孔对应形成一组导光通道，所述一组导光通道包括方向不同的至少两个导光通道。

3.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一挡光层中的每个通孔用于实现小孔成像。

4.根据权利要求2所述的指纹识别装置，其特征在于，还包括：

微透镜阵列，设置在所述多个挡光层与所述光学感应像素阵列之间，用于将经过所述多个导光通道的不同方向的光信号分别汇聚至所述光学感应像素阵列中的多个光学感应像素。

5.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道中一个导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

6.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个导光通道中相交于所述多个挡光层下方的至少两个导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

7.根据权利要求4所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多组导光通道中一组导光通道对应所述微透镜阵列中的一个微透镜。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，同一组导光通道相对于所述第一挡光层中的对应的通孔对称分布，与所述同一组导光通道对应的多个光学感应像素相对于所述对应的通孔对称分布。

9.根据权利要求8所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多组导光通道中的每组导光通道包括4个导光通道，所述4个导光通道对应于所述光学感应像素阵列中的4个光学感应像素。

10.根据权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，同一组导光通道对应的4个光学感应像素分别呈正方形分布。

11.根据权利要求9所述的指纹识别装置，其特征在于，所述4个光学感应像素接收到的4个方向的光信号相互垂直。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的形状相同。

13.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个挡光层中的全部通孔的形状相同且均为圆形。

14.根据权利要求12所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的尺寸相同，所述多个挡光层中每个挡光层的通孔的尺寸自所述第一挡光层向下依次增加。

15.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述第一挡光层中的小孔的直径小于或者等于5μm。

16.根据权利要求14所述的指纹识别装置，其特征在于，所述多个挡光层中除第一挡光层以外的其他挡光层中的通孔的直径的取值范围为5μm-10μm。

17.一种显示屏，其特征在于，包括：像素层和多个挡光层，

所述像素层包括发光显示像素阵列，所述发光显示像素阵列用于发光并照射手指，

所述多个挡光层中每个挡光层具有通孔阵列，以形成不同方向的多个导光通道，所述多个挡光层中距离所述像素层最近的第一挡光层的通孔阵列的尺寸最小，所述多个导光通道用于将经过所述手指的返回光信号中的不同方向的光信号分别传输至指纹识别装置，所述光信号用于进行所述手指的指纹识别。

18.根据权利要求17所述的显示屏，其特征在于，还包括：多层无机材料层，

所述多层无机材料层分别用于与所述多个挡光层中每个挡光层的上表面贴合、和与每个挡光层的下表面贴合。

19.根据权利要求18所述的显示屏，其特征在于，还包括至少一层有机材料层，

所述至少一层有机材料层包括：

位于所述多个挡光层中相邻两个挡光层之间的两层无机材料层之间的有机材料层，和/或，

位于所述多个挡光层中距离所述指纹识别装置最近的挡光层的下方的有机材料层。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的显示屏，其特征在于，所述多个挡光层中的通孔阵列用于形成多组导光通道，所述第一挡光层中的一个通孔对应形成一组导光通道，所述一组导光通道包括方向不同的至少两个导光通道。

21.根据权利要求20所述的显示屏，其特征在于，同一组导光通道相对于所述第一挡光层中的对应的通孔对称分布。

22.根据权利要求21所述的显示屏，其特征在于，所述多组导光通道中的每组导光通道包括4个导光通道，每个挡光层中属于同一组导光通道的通孔呈正方形分布，所述4个导光通道的方向相互垂直。

23.根据权利要求17至19中任一项所述的显示屏，其特征在于，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的形状相同。

24.根据权利要求23所述的显示屏，其特征在于，所述多个挡光层中的全部通孔的形状相同且均为圆形。

25.根据权利要求23所述的显示屏，其特征在于，所述多个挡光层中同一挡光层的通孔的尺寸相同，所述多个挡光层中每个挡光层的通孔的尺寸自所述第一挡光层向下依次增加。

26.根据权利要求25所述的显示屏，其特征在于，所述第一挡光层中的小孔的直径小于或者等于5μm。

27.根据权利要求25所述的显示屏，其特征在于，所述多个挡光层中除第一挡光层以外的其他挡光层中的通孔的直径的取值范围为5μm-10μm。

28.根据权利要求17至19中任一项所述的显示屏，其特征在于，还包括：盖板，所述盖板位于所述像素层上方，用于保护所述像素层。

29.根据权利要求17至19中任一项所述的显示屏，其特征在于，还包括：电路层，所述电路层位于所述像素层与所述第一挡光层之间。

30.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至16中任一项所述的指纹识别装置；和

如权利要求17至29中任一项所述的显示屏，所述指纹识别装置位于所述显示屏下方。

31.根据权利要求30所述的电子设备，其特征在于，还包括：处理单元，用于：

根据所述光学感应像素阵列接收到的多个方向的光信号，分别生成多个指纹图像；

根据所述多个指纹图像，对所述手指进行指纹识别。

Images