指纹识别装置和电子设备的制作方法

指纹识别装置和电子设备
1.本申请是申请日为2020年02月17日、中国申请号为202020182193.8、实用新型名称为“指纹识别装置和电子设备”的实用新型申请的分案申请。
技术领域
2.本申请实施例涉及指纹识别领域，并且更具体地，涉及一种指纹识别装置和电子设备。


背景技术：

3.随着手机全面屏时代的到来，屏下指纹的应用越来越广泛，其中以光学式屏下指纹最为普及。
4.光学指纹识别装置可以包括挡光层，挡光层上可以设置有小孔阵列，小孔阵列用于将经过显示屏上方的手指返回的光信号引导至指纹传感器芯片，指纹传感器芯片可以根据该光信号进行指纹识别。另外，挡光层上的非开孔区域用于吸收光信号，以防止有非开孔区域的光信号漏光到指纹传感器芯片，影响指纹传感器芯片的指纹检测性能。
5.目前的挡光层主要是通过涂布黑色矩阵(black matrix，bm)光阻的方式制作的，而指纹识别装置对挡光层材料的光学吸收性能要求非常高，目前市场上能够同时满足涂布作业方式与极致光学特性的材料相对较少，这在一定程度上限制了具有挡光层结构的指纹识别装置的开发和应用。


技术实现要素：

6.本申请实施例提供了一种指纹识别装置和电子设备，有利于具有挡光层结构的指纹识别装置的开发和应用。
7.第一方面，提供了一种指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，所述指纹识别装置用于设置在所述显示屏的下方，所述指纹识别装置包括：挡光层，滤光层和指纹传感器芯片；所述挡光层通过镀膜方式设置在所述滤光层的上表面，所述挡光层上设置有第一小孔阵列，所述第一小孔阵列用于将经过所述显示屏上方的手指返回的光信号引导至所述指纹传感器芯片；所述指纹传感器芯片设置于所述滤光层的下方，用于接收所述手指返回的光信号，所述光信号用于进行指纹识别。
8.基于本申请实施例提供的技术方案，挡光层不是采用涂布bm光阻的方式制作的，而是采用镀膜方式制作的，通过特定类型材料的膜层厚度与结构搭配，可以实现与bm光阻同等的光学效果，这在一定程度上能够丰富材料的选型，拓宽制备的途径，有利于指纹识别装置的开发和应用。另外，由于挡光层是通过镀膜方式制作的，因此，该挡光层可以通过镀膜方式直接镀在滤光层上，而无需在滤光层上增加额外的接触层来确保膜层间的粘附力或平坦性，从而能够减少光路膜层结构的数量以及简化工艺。
9.在一些可能的实现方式中，所述滤光层通过镀膜方式设置在所述指纹传感器芯片的上表面。
10.在一些可能的实现方式中，所述挡光层的厚度为0.5
‑
5μm。
11.在一些可能的实现方式中，还包括光学透明介质层，所述光学透明介质层设置在所述挡光层的上方，用于调整所述手指返回的光信号到所述指纹传感器芯片的光程。
12.在一些可能的实现方式中，还包括微透镜阵列，所述微透镜阵列设置在所述挡光层的上方，用于将所述手指返回的光信号引导至所述小孔阵列。
13.在一些可能的实现方式中，所述指纹传感器芯片包括具有多个感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于接收所述光信号，以进行指纹识别；所述指纹传感器芯片还包括金属图形层，所述金属图形层设置在所述感应阵列的上方，所述金属图形层上设置有第二小孔阵列，所述第二小孔阵列用于将所述光信号引导至所述感应阵列。
14.在一些可能的实现方式中，所述微透镜阵列中第一微透镜的中心、所述第一小孔阵列中第一小孔的中心、所述第二小孔阵列中第二小孔的中心、以及所述多个感应单元中第一感应单元的中心位于一条直线上。
15.在一些可能的实现方式中，所述挡光层是采用以下材料中的至少一种制作的：金属、非金属化合物和金属氧化物。
16.在一些可能的实现方式中，所述金属包括以下中的至少一种：铬、铜、纳米银，所述非金属化合物包括二氧化硅和/或氮化硅，所述金属氧化物包括氧化钛和/或氧化铌。
17.在一些可能的实现方式中，所述挡光层的非开孔区域对400nm～1200nm波段下光信号的反射率与透过率均小于0.1％。
18.在一些可能的实现方式中，所述挡光层上的小孔阵列是通过曝光显影后刻蚀或曝光显影后剥离工艺形成的。
19.在一些可能的实现方式中，所述滤光层用于滤除红外光和红光波段的光信号。
20.在一些可能的实现方式中，所述光学透明介质层对可见光波段的光信号的透过率大于98％。
21.在一些可能的实现方式中，所述光学透明介质层通过涂布方式设置在所述挡光层的上表面。
22.在一些可能的实现方式中，所述光学透明介质层通过镀膜方式设置在所述挡光层的上表面。
23.在一些可能的实现方式中，所述光学透明介质层是采用以下材料中的至少一种制作的：氮化硅、二氧化硅和氮氧化硅。
24.第二方面，提供一种电子设备，包括：显示屏，以及第一方面及其任一种可能的实现方式中的指纹识别装置。
附图说明
25.图1是本申请实施例所使用的电子设备的一种结构示意图。
26.图2是本申请实施例所使用的电子设备的另一种结构示意图。
27.图3是基于采用涂布方式制作的挡光层的指纹识别装置的示意性结构图。
28.图4是本申请实施例提供的一种基于采用镀膜方式制作的指纹识别装置的示意性结构图。
29.图5是本申请实施例提供的一种基于采用镀膜方式制作的指纹识别装置的示意性
结构图。
30.图6是本申请实施例提供的一种包括多个挡光层的指纹识别装置的示意性结构图。
31.图7是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。
具体实施方式
32.下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
33.伴随时代的发展和科技的进步，电子产品屏幕的屏占比越来越高，全面屏已经成为众多电子产品的发展趋势。为适应这种全面屏的发展趋势，电子产品中的感光器件例如指纹识别、前置摄像头等也将被放置在屏幕之下。屏下指纹识别技术应用最多的是屏下光学指纹识别技术，由于屏下光学指纹器件的特殊性，要求带有指纹信号的光能够透过屏幕传递到下方的指纹传感器，进而得到指纹信号。
34.以屏下光学指纹识别为例，对指纹识别过程进行详细描述。
35.应理解，本申请实施例可以应用于光学指纹系统，包括但不限于光学指纹识别系统和基于光学指纹成像的医疗诊断产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学成像技术的系统等。
36.作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、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，本申请实施例可以应用在其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(under
‑
display)光学指纹系统。或者，所述指纹识别装置也可以部分或者全部集成至所述电子设备的显示屏内部，从而形成屏内(in
‑
display)光学指纹系统。
37.如图1和图2所示为本申请实施例可以适用的电子设备的两个结构示意图，其中，图1为俯视图，图2为侧视图。该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在该显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，该感应阵列所在区域或者其感应区域为该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。如图1所示，该指纹检测区域103位于该显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，该光学指纹装置130还可以设置在其他位置，比如该显示屏120的侧面或者该电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将该显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到该光学指纹装置130，从而使得该指纹检测区域103实际上位于该显示屏120的显示区域。
38.应当理解，该指纹检测区域103的面积可以与该光学指纹装置130的感应阵列的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103的面积大于该光学指纹装置130感应阵列的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103也可以设计成与该光学指纹装置130
的感应阵列的面积基本一致。
39.因此，使用者在需要对该电子设备进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于该显示屏120的指纹检测区域103，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10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，即该显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。
40.作为一种可选的实现方式，如图2所示，该光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括感应阵列以及与该感应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制作在一个芯片(die)，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器，该感应阵列具体为光探测器(photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，该光探测器可以作为上述的光学感应单元；该光学组件132可以设置在该光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光层(filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而该导光层或光路引导结构主要用于将从手指处返回的光导引至该感应阵列进行光学检测。
41.在具体实现上，该光学组件132可以与该光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，该光学组件132可以与该光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将该光学组件132设置在该光检测部分134所在的芯片外部，比如将该光学组件132贴合在该芯片上方，或者将该光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。
42.其中，该光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，该光学组件132的该导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，该准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到该准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在该准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而该感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。
43.在另一种实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，该光学组件132可以包括一个透镜，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列，以使得该感应阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔，该针孔可以配合该光学透镜层扩大该光学指纹装置的视场，以提高该光学指纹装置130的指纹成像效果。
44.在其他实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(micro
‑
lens)层，该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在该光检测部分134的感应阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该感应阵列的其中一个感应单元。并且，该微透镜层和该感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层，更具体地，该微透镜层和该感应单元之间还可以包括具有微孔的挡光层，其中该微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，该挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得该感应单元所对应的光线通过该微透镜汇聚到该微孔内部并经由该微孔传输到该感应单元以进行光学指纹成像。应当理解，上述光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用，比如，可以在该准直器层或者该
光学透镜层下方进一步设置微透镜层。当然，在该准直器层或者该光学透镜层与该微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。
45.可选的，在某些实施例中，该光学指纹装置130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到该指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。
46.在其他替代实施例中，该光学指纹装置130可以具体包括多个光学指纹传感器；该多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在该显示屏120的下方，且该多个光学指纹传感器的感应区域共同构成该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。也即是说，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器的感应区域，从而将该光学指纹模组130的指纹检测区域103可以扩展到该显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。可替代地，当该光学指纹传感器数量足够时，该指纹检测区域130还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。
47.应当理解的是，在具体实现上，该电子设备10还包括透明盖板110，或者称为透明保护盖板110，该盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于该显示屏120的上方并覆盖该电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在该显示屏120实际上是指按压在该显示屏120上方的盖板110或者覆盖该盖板110的保护层表面。
48.应理解，本申请实施例中的该显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(organic light
‑
emitting diode，oled)显示屏或者微型发光二极管(micro
‑
led)显示屏。以采用oled显示屏为例，该光学指纹装置130可以利用该oled显示屏120位于该指纹检测区域103的显示单元(即oled光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在该指纹检测区域103时，显示屏120向该指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过该手指140内部散射而形成散射光。
49.应理解，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的嵴(ridge)与峪(valley)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹嵴141的反射光151和来自指纹峪142的发生过152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的感应阵列134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，从而在该电子设备10实现光学指纹识别功能。
50.随着手机全面屏时代的到来，屏下指纹的应用越来越广泛，其中以光学式屏下指纹最为普及。基于大量的工程技术研发，目前的光学指纹方案应用在oled屏下的性能仍然和传统电容式光学指纹有一定的性能差距，因此进一步提升屏下光学式指纹的性能非常迫切。
51.oled屏内自发光，屏幕厚度薄，且整体屏幕结构均为透光材料，以上三点特性决定了其可以搭配屏下光学指纹。但由于oled屏内有器件结构存在，该器件部分线路采用不可透光材料制成，导致光线透过oled屏的时候大部分光线被遮挡，实际透过oled屏到达屏下光学芯片采集区的信号非常微弱。
52.当前业界量产的屏下光学指纹芯片主要两种方案。一种是利用通孔小孔成像原理，小孔可以将手指反射的光信号引导至显示屏下方的传感器芯片，以进行指纹识别。理论上来说，小孔的孔径越小分辨率越高。但在实际的工业制造中，小孔的尺寸无法进一步缩小，从而限制其分辨率的提升。同时由于小孔只容许垂直方向的光信号进入，导致成像信号有限，无法提供足够的光信号到传感器芯片的采集区域。另一种方法利用光学透镜进行成像，此种方式与摄像头成像的原理类似，利用球面或非球面镜头聚光，以提升成像分辨率。另外，由于透镜具有汇聚光线的作用，因此，相比于小孔成像的方式，透镜成像能够引导较多的光信号到达传感器芯片。
53.屏下光学指纹技术一般采用屏幕的光作为光源，屏幕发出的光照射到接触屏幕的手指，经过手指的反射后携带手指的指纹信息，携带指纹信号的光线进入光学传感器中，从而得到指纹图像。
54.目前的指纹识别装置大多都采用微透镜
‑
小孔的结构，也就是说，该指纹识别装置可以包括微透镜阵列和挡光层，微透镜阵列可以设置在挡光层的上方，挡光层上设置有小孔阵列。微透镜阵列用于将手指反射的光信号汇聚至小孔阵列，小孔阵列可以将接收到的光信号引导至挡光层下方的指纹传感器芯片。指纹传感器可以根据接收到的光信号进行指纹识别。
55.微透镜具有汇聚光线的作用，从而能够提高指纹传感器芯片生成的图像的分辨率。小孔阵列具有筛选光信号的作用，例如小孔阵列不允许大角度的干扰光信号通过，仅允许期望的特定角度范围内的光信号通过，以提高指纹识别效果。
56.下面结合图3，对基于微透镜
‑
小孔结构的指纹识别装置进行描述。
57.该指纹识别装置可以包括指纹传感器芯片200，该指纹传感器芯片200可以包括具有多个感应单元209的感应阵列，该感应阵列可用于接收手指返回的光信号，以进行指纹识别。另外，指纹传感器芯片200上还可以设置有金属图形层201，该金属图形层201位于感应阵列的上方。该金属图形层201上设置有第二小孔阵列210，该第二小孔阵列210包括多个小孔，可用于将手指返回的光信号引导至感应阵列。
58.可以理解的是，该金属图形层201为指纹传感器芯片200内部的线路层，该金属图形层201相当于指纹传感器芯片200内部的挡光层，能够对手指返回的光信号进行筛选，将特定角度的光信号引导至感应阵列。
59.该金属图形层201中的第二小孔阵列210可以与指纹传感器芯片中的多个感应单元一一对应，第二小孔阵列210中的一个小孔与多个感应单元中的一个感应单元对应，该一个小孔能够将手指返回的光信号引导至对应的一个感应单元上。
60.该指纹识别装置还包括滤光层202，该滤光层202可以通过镀膜(溅射或蒸镀)的方式沉积在指纹传感器芯片200的上表面，滤光层202可以采用无机镀膜层材料进行制作，该滤光层202可用于滤除红光和红外光波段的光信号。
61.该指纹识别装置还可以包括挡光层204，该挡光层204上可以设置第一小孔阵列208，所述第一小孔阵列208包括多个小孔。该第一小孔阵列208可以是根据金属图形层201所在的位置或多个感应单元所在的位置在挡光层204上进行开孔形成的。第一小孔阵列208的开孔位置需要与金属图形层201中的第二小孔阵列210的位置以及多个感应单元的位置相匹配，也就是说，经过开孔后形成的第一小孔阵列208与指纹传感器芯片200的感应阵列
具有对应关系。
62.由于挡光层与无机镀膜层材料之间的黏附能力太差，因此可以在挡光层204和滤光层202之间设置粘附接触层203，以提高挡光层204和滤光层202之间的粘结强度。
63.此外，由于滤光层202可能是只在指纹传感器芯片200上作部分区域覆盖，为了避免其图形化边缘起伏的地形影响黑色矩阵光阻的涂布作业效果，可以在滤光层202和挡光层204之间增加粘附接触层203，该粘附接触层203还具有平坦化滤光层202表面的作用。
64.粘附接触层203可以为透明有机胶层，该粘附接触层203可以通过涂布的方式设置在滤光层202的上表面。
65.挡光层204可以通过涂布的方式设置在粘附接触层203的上表面，然后可以通过曝光显影后刻蚀工艺在挡光层204上开孔，形成第一小孔阵列208。
66.挡光层204上的开孔区域能够允许光信号通过；而挡光层204上的非开孔区域能够起到吸收光信号的效果，即阻止光信号通过。本申请实施例对非开孔区域的吸光效果具有严格要求，如在600～1100nm的波长范围内，非开孔区域的od值≥3，即透过率要小于0.1％。
67.指纹识别装置还可以包括透明光路层205，透明光路层205用于调节手指返回的光信号到指纹传感器芯片的光程。透明光路层205具有较好的透光特性，如透明光路层205对可见光波段的光信号的透过率大于98％，以保证手指返回的光信号经过透明光路层205后不会有太多的损失。透明光路层205的厚度可以根据实际需要进行设置，如透明光路层205的厚度可以为5～15μm。
68.指纹识别装置还可以包括微透镜阵列207，微透镜阵列207能够起到汇聚光线的作用，有利于提高指纹传感器芯片生成的指纹图像的分辨率。
69.指纹识别装置还可以包括接触层206，接触层206设置在微透镜阵列207和透明光路层205之间，用于平坦化透明光路层205的表面，以及提高微透镜阵列207与透明光路层205之间的粘结强度。
70.上述各光路层的厚度及开孔大小可以根据实际需求进行设置，本申请实施例对此不做具体限定。
71.在指纹识别过程中，红光波段和红外光波段的光信号会对指纹识别性能造成影响。例如，在室外阳光下进行指纹识别时，由于手指对红光和红外光的透过率较高，太阳光中的红光和红外光可以直接透过手指到达指纹传感器芯片，使得携带指纹信号的可见光湮没在红光和红外光的背景噪声中，导致屏下光学指纹传感器失效。因此，在实际使用中，可以通过挡光层204和滤光层202对红光波段和红外光波段的光信号进行吸收和截止，以消除红光和红外光对指纹检测的影响。
72.通常滤光层202可以全部或者部分覆盖指纹传感器芯片200，而挡光层204会进行图形化开孔。二者的作用可以具体如下：经过挡光层204的开孔区域的光信号可以再经过滤光层202的过滤，以过滤经过开孔区域的光信号中的红光和红外光，也就是说挡光层204下方的指纹传感器芯片仅会接收到极少部分用于防伪合成用的红光，而干扰指纹信号的红光和红外光几乎不会到达指纹传感器芯片。到达挡光层204上的非开孔区域的光信号则直接被黑色胶层吸收掉，即使有部分红光和红外光能够透过非开孔区域，也会被挡光层204下方的滤光层202过滤掉。
73.本申请实施例中的红光可以为波长在622nm至770nm之间的光信号，红外光可以为
波长在770nm～1mm之间的光信号。
74.在上述结构中，如果挡光层204的非开孔区域接收到的光信号漏光到指纹传感器芯片200，将会影响指纹传感器芯片200的检测性能，因此这种基于微透镜
‑
小孔结构的指纹识别装置对挡光层的性能要求比较严格。
75.目前的挡光层都是通过涂布方式制作的，然后在挡光层上经过曝光显影刻蚀工艺制作出小孔阵列。
76.涂布所采用的材料为黑色吸光材料，所选择的黑色吸光材料需要满足一定的光学特性，如在600nm～1100nm的波长范围内，黑色吸光材料的光密度(optical density，od)值大于或等于3，且对光线的透过率小于0.1。
77.但是，目前能够满足上述光学特性的黑色吸光材料的资源较少，这在一定程度上限制了基于微透镜
‑
小孔结构的指纹识别装置的开发和应用。
78.基于此，本申请实施例提供了一种指纹识别装置，能够有助于指纹识别装置的开发和应用。
79.如图4所示，该指纹识别装置适用于具有显示屏的电子设备，并且该指纹识别装置可设置在显示屏的下方。该指纹识别装置可以包括挡光层304、滤光层302和指纹传感器芯片300，该挡光层304通过镀膜方式设置在滤光层302的上表面，该挡光层304上设置有第一小孔阵列308，该第一小孔阵列308包括多个小孔。该第一小孔阵列308用于将显示屏上方的手指返回的光信号引导至指纹传感器芯片300。
80.该镀膜方式可以包括溅射或蒸镀等方式。
81.该指纹传感器芯片300可用于接收手指返回的光信号，该光信号可用于指纹识别。具体地，该指纹传感器芯片300可包括具有多个感应单元的感应阵列309，该感应阵列309可用于接收经过第一小孔阵列308的手指返回的光信号，以进行指纹识别。
82.该指纹传感器芯片300上还可以设置金属图形层301，该金属图形层301位于感应阵列309的上方。该金属图形层301上设置有第二小孔阵列310，该第二小孔阵列310包括多个小孔。该第二小孔阵列310可用于将手指返回的光信号引导至感应阵列309。
83.可以理解的是，该金属图形层301为指纹传感器芯片300内部的线路层。该金属图形层301可以相当于指纹传感器芯片300内部的挡光层，能够对手指返回的光信号进行筛选，将特定角度的光信号引导至感应阵列。
84.该金属图形层301中的第二小孔阵列310与指纹传感器芯片300中感应阵列309具有对应关系，第二小孔阵列310中的一个小孔与感应阵列309中的一个感应单元对应，该一个小孔能够将手指返回的光信号引导至对应的一个感应单元上。
85.挡光层304可以通过镀膜的方式设置在滤光层302的上表面，这样可以省略图3中的用于平坦化以及提升膜层粘附作用的接触层203，从而能够减少光路膜层结构的数量以及简化工艺。
86.该挡光层304的非开孔区域对特定波段的光信号的具有较强的吸收效果，如挡光层304的非开孔区域对400nm～1200nm波段下的光信号的反射率与透过率均小于0.1％，即od值大于或等于3，镀膜形成的挡光层可以实现与图3所示的黑色矩阵光阻同样的光学吸收效果，使得到达非开孔区域的400nm～1200nm波段下的大部分光信号都能被非开孔区域吸收。
87.本申请实施例对挡光层304所使用的材料不做具体限定，例如，该挡光层可以是采用以下材料中的至少一种制作的：金属、非金属化合物和金属氧化物。
88.非金属化合物例如可以包括非金属氧化物和/或氮化物。
89.该金属例如可以包括以下中的至少一种：铬(cr)、铜(cu)、纳米银(ag)；非金属氧化物例如可以为二氧化硅(sio2)；氮化物例如可以为氮化硅(sin
x
)；金属氧化物例如可以包括氧化钛(tio2)和/或氧化铌(nb2o5)。
90.挡光层304可以是使用上述两种或两种以上的材料制作的，且是通过将这些材料进行相互交叠沉积而形成的微纳叠层结构。
91.挡光层304不是采用涂布bm光阻的方式制作的，而是采用镀膜方式制作的，通过特定类型材料的膜层厚度与结构搭配，可以实现与bm光阻同等的光学效果，这在一定程度上能够丰富材料的选型，拓宽制备的途径，有利于指纹识别装置的开发和应用，能够缓解产能瓶颈。
92.另外，由于挡光层304是通过镀膜方式制作的，因此，该挡光层304可以通过镀膜方式直接镀在滤光层302上，而无需在滤光层302上增加额外的接触层来确保膜层间的粘附力或平坦性，从而能够减少光路膜层结构的数量以及简化工艺。
93.下面对挡光层304的形成过程进行描述，但本申请实施例并不限于此，只要能够达到同样的吸光效果的挡光层都在本申请的保护范围之内。
94.挡光层304主体可以为类三明治结构，在制作过程中，可以在底层先沉积300
‑
500nm的纳米银膜或铜膜，然后再沉积厚度为100
‑
200nm的介质隔离层sio2或tio2，最后在顶层沉积一层相对较薄的银膜，其厚度为10
‑
50nm，且具有表面纳米颗粒岛状结构，利用微纳结构与入射光波的电子耦合实现光学全吸收效果。
95.挡光层304的厚度例如可以为0.5
‑
5μm，优选的，挡光层304的厚度为0.5
‑
3μm。
96.挡光层304上的第一小孔阵列308可以是通过曝光显影后刻蚀或曝光显影后剥离(lift off)工艺等工艺形成的。
97.指纹识别装置中的滤光层可用于滤除非目标波段的光信号，以防止非目标波段的光信号对指纹识别造成影响。目标标段的光信号例如可以是用于指纹检测的光信号，非目标波段的光信号例如可以为红光和红外光波段的光信号，滤光层可用于滤除红光红外光波段的光信号。
98.本申请实施例对滤光层的设置方式不做具体限定。滤光层可以是直接通过镀膜的方式设置在指纹传感器芯片的表面，或者滤光层可以是和其他透明载体结合形成滤光片，然后该滤光片设置在指纹传感器芯片的表面。
99.优选的，滤光层可以通过镀膜方式设置在指纹传感器芯片的上表面，在该情况下，指纹传感器芯片不仅可用于根据接收的光信号进行指纹识别，还用于作为承载滤光层的基材，与滤光层一起形成滤光器。
100.滤光层除了可以设置在指纹传感器芯片与挡光层之间，还可以设置在挡光层的上方，在该情况下，挡光层可以通过镀膜方式设置在指纹传感器芯片的上表面，或者挡光层和指纹传感器芯片之间还可以增加介质层，挡光层可以通过镀膜方式设置在该介质层的表面。
101.该指纹识别装置还可以包括光学透明介质层305，该光学透明介质层305可以设置
在挡光层304的上方，用于调整手指返回的光信号到指纹传感器芯片的光程。
102.该光学透明介质层305具有较好的光线透过率，例如，该光学透明介质层305对可见光波段的光信号的透过率大于98％。
103.由于手指返回的光信号到指纹传感器芯片的光程会影响指纹传感器芯片的检测性能，因此，本申请实施例可以通过该光学透明介质层305对该光程的大小进行调整，使得指纹传感器芯片具有较好的检测性能。光学透明介质层的厚度越大，光程越长；光学透明介质层的厚度越小，光程越短。
104.本申请实施例中的光学透明介质层305的厚度例如可以为5
‑
15μm。
105.另外，挡光层304由于开孔图案化作业之后表面不再平整，光学透明介质层305还能起到平坦化光路叠层结构的作用。微透镜阵列307和光学透明结构305之间还可以增加接触层306，接触层306具有一定的粘附作用，能够提高光学透明介质层305和微透镜阵列307之间的粘结强度。
106.接触层306可以根据需求进行膜材以及厚度的限定，该接触层306通常可以为树脂类的有机层。
107.可选地，光学透明介质层305可以通过涂布或镀膜的方式设置在挡光层304的上表面。
108.涂布制作光学透明介质层的工艺比较成熟，操作比较方便，并且涂布方式形成的光学透明介质层的表面比较平整，因此，该光学透明介质层305可以通过涂布方式制作。
109.另外，由于挡光层304是通过镀膜方式制作的，从工艺的整合度、同步实施的角度考虑，光学透明介质层也可以采用镀膜的方式进行制作，如图5所示，图5中的光学透明介质层305’就是通过镀膜方式形成的。
110.由于光学透明介质层305’对光学透明度的要求比较高，因此可以选择无机氧化物层。例如，该光学透明介质层可以采用以下材料中的至少一种制作的：氮化硅、二氧化硅和氮氧化硅等。
111.由于镀膜方式制作的光学透明介质层305’的表面不平整，本申请实施例可以通过接触层306’平坦化光学透明介质层305’的表面。
112.在上述指纹识别装置的结构中，微透镜阵列307、挡光层304中的第一小孔阵列308、金属图形层301中的第二小孔阵列310、以及指纹传感器芯片300中的感应阵列309之间具有对应关系。微透镜阵列307中的第一微透镜的光心、第一小孔阵列308中的第一小孔的中心、第二小孔阵列310中的第二小孔的中心，与感应阵列309中的第一感应单元的中心相对应，也就是说，第一微透镜的光心、第一小孔的中心、第二小孔的中心与第一感应单元的中心位于或近似位于一条直线上，这样能够保证第一感应单元能够接收到手指返回的光信号，以进行指纹识别。
113.这四个中心所在的直线可以垂直于指纹传感器芯片的表面，也可以相对指纹传感器芯片的表面倾斜，本申请实施例对此不作具体限定。
114.图4和图5仅是以指纹传感器芯片外部包括一个挡光层为例进行描述的，本申请实施例并不限于此，指纹传感器芯片外部还可以包括两个或更多个的挡光层，多个挡光层可通过堆叠的方式进行设置。
115.如果指纹识别装置包括多个挡光层，则位于上层的挡光层上的小孔的孔径可以大
于位于下层的挡光层上的小孔的孔径。
116.上文均是以指纹识别装置包括微透镜
‑
小孔的结构进行描述，但本申请实施例并不限于此，指纹识别装置可以仅包括小孔阵列，而不包括微透镜阵列，下面结合图6进行描述。
117.如图6所示，指纹识别装置可以包括多个挡光层，如第一挡光层410和第二挡光层420，第一挡光层410和第二挡光层420可以是采用上文描述的镀膜方式制作的。
118.第一挡光层410可以通过曝光显影后刻蚀或曝光显影后剥离工艺制作小孔411，第二挡光层420也可以通过曝光显影后刻蚀或曝光显影后剥离工艺制作小孔421。
119.第一挡光层410上的小孔411的直径大于第二挡光层420上的小孔421的直径，以达到筛选光信号的目的。
120.第一挡光层410上的小孔411的中心、第二挡光层420上的小孔421的中心、以及感应阵列460中的感应单元461的中心位于一条直线上，使得感应阵列461能够接收到经过挡光层的手指返回的光信号。
121.第一挡光层410和第二挡光层420之间可以设置有第一介质层430，第一介质层430用于限定第一挡光层410和第二挡光层420之间的距离，该距离与感应阵列能够接收到的光信号的角度范围有关。在该情况下，第一介质层410可以通过镀膜方式设置在第一介质层430的上表面。
122.该指纹识别装置还可以包括滤光层450，该滤光层450用于滤除非目标波段的光信号。可选地，第二挡光层420可以通过镀膜的方式设置在滤光层450的上方。
123.该滤光层450可以设置在指纹传感器芯片400的上方。指纹传感器芯片400可以包括具有多个感应单元461的感应阵列460，该感应阵列460用于接收经过挡光层的手指返回的光信号，以进行指纹识别。
124.可选地，参见上文的描述，该指纹传感器芯片400还可以包括金属图形层440，该金属图形层440上设置有小孔441，该小孔441用于对手指返回的光信号进行筛选。金属图形层440也可以相当于一层挡光层，在该情况下，该指纹识别装置包括3个挡光层，该3个挡光层共同对手指返回的光信号进行筛选。
125.可选地，第一挡光层410上的小孔411的中心、第二挡光层420上的小孔421的中心、金属图形层440中的小孔441的中心、以及感应阵列460中的感应单元461的中心位于一条直线上，使得感应阵列461能够接收到经过挡光层和金属图形层的手指返回的光信号。
126.可选地，小孔421的孔径可以小于小孔411的孔径并大于小孔441的孔径。
127.本申请实施例中的微透镜阵列可用于引导垂直光，也可用于引导倾斜光，本申请实施例对此不作具体限定。
128.本申请实施例中的微透镜可以为圆形透镜，或者微透镜可以为多边形透镜，例如正方形透镜或六边形透镜。
129.可选地，本申请实施例中的光路层还可以包括其他的结构，例如可以包括准直孔阵列。
130.图7是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图。该电子设备700包括显示屏710以及指纹识别装置720。该指纹识别装置720可以设置在显示屏710的下方，以对显示屏710上方的手指进行指纹识别。
131.该显示屏710可以是上文描述的任一种显示屏，该显示屏710例如可以为自发光显示屏，如oled屏。
132.该指纹识别装置720可以为上文描述的任一种指纹识别装置，为简化描述，此处不再赘述。
133.需要说明的是，本申请实施例中的传感器芯片也可以称为指纹传感器。
134.需要说明的是，在本申请实施例和所附权利要求书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。
135.例如，在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
136.所属领域的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实施例的范围。
137.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，本申请实施例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、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
138.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，上述描述的设备、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。
139.在本申请提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电子设备、装置和方法，可以通过其它的方式实现。
140.例如，以上所描述的装置实施例中单元或模块或组件的划分，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，多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些单元或模块或组件可以忽略，或不执行。
141.又例如，上述作为分离/显示部件说明的单元/模块/组件可以是或者也可以不是物理上分开的，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/模块/组件来实现本申请实施例的目的。
142.最后，需要说明的是，上文中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。
143.以上内容，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例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实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。