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专利号: 2018800036279
申请人: 深圳市汇顶科技股份有限公司
专利类型:其他
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备,包括:

液晶显示(LCD)屏,提供触摸感测操作并且包括用于显示图像的LCD显示面板结构,其中,所述LCD显示屏包括(1)具有LCD显示像素的主显示区和具有LCD显示像素的外围显示区,其中,所述主显示区和所述外围显示区共同形成无缝连续的LCD显示区域,和(2)LCD背光模块,提供照亮所述主显示区和所述外围显示区的背光;

指定的外围显示区照明模块,相对于所述LCD屏放置,并且被构造成产生照明光,以及将所述照明光仅引导至所述外围显示区,以使所述外围显示区能够独立于所述主显示区显示图像或信息并且能够在所述LCD背光模块关闭时可操作以显示图像或信息;

顶部透明层,形成于所述LCD屏之上,作为用于所述触摸感测操作的用户触摸界面并且作为用于传输来自LCD屏的光以将图像或信息显示给用户的界面;以及光学传感器模块,位于所述LCD显示面板结构下方,并且被构造成接收来自与所述外围显示区接触或靠近的目标并穿过所述LCD屏的探测光来检测指纹。

2.如权利要求1中所述的设备,包括:

控制模块,耦合到所述主显示区、所述外围显示区、所述LCD背光模块和所述指定的外围显示区照明模块,以使所述指定的外围显示区照明模块能够在所述LCD背光模块关闭时照亮所述外围显示区来显示图像。

3.如权利要求2中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成控制所述外围显示区在所述外围显示区中显示用于用户放置手指以用于所述光学传感器模块的指纹感测的指纹感测区。

4.如权利要求2中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成,无论所述主显示区是否被照亮,控制所述外围显示区显示消息。

5.如权利要求2中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成,无论所述主显示区是否被照亮,控制所述外围显示区显示图标,所述图标允许用户通过触摸所述图标启动应用或执行功能。

6.如权利要求2中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成,无论所述主显示区是否被照亮,控制所述外围显示区显示信息。

7.如权利要求2中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成,无论所述主显示区是否被照亮,控制所述外围显示区在所述外围显示区中的不同位置处显示图标组,其中,图标允许用户通过触摸所述图标启动应用或执行功能。

8.如权利要求7中所述的设备,其中:

所述控制模块被构造成,无论所述主显示区是否被照亮,控制所述外围显示区通过以下方式在所述外围显示区中显示不同的图标组:允许一次显示一图标组,同时使用户能够在所述外围显示区中滑动手指以使用另一图标组替换当前显示的图标组。

9.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述LCD显示面板结构内并且位于所述外围显示区内的所述光学传感器模块上方。

10.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述外围显示区内的所述LCD显示面板结构下方。

11.如权利要求10中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述LCD显示面板结构的所述外围显示区下方并且靠近所述光学传感器模块。

12.如权利要求10中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括用于漫射光的光漫射器层和用于将所述LCD显示面板结构中的照明光重新引导回用于显示操作的LCD像素的光反射器层,所述光漫射器层和所述光反射器层中的每一层在所述光学传感器模块和所述指定的外围显示区照明模块上方的选定区域处包括孔或通道,以允许光被传输到达所述光学传感器模块并且允许来自所述指定的外围显示区照明模块的光照亮所述LCD显示面板结构的所述外围显示区中的LCD像素。

13.如权利要求10中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括用于漫射光的光漫射器层和用于将所述LCD显示面板结构中的照明光重新引导回用于显示操作的LCD像素的光反射器层,所述光漫射器层和所述光反射器层中的每一层在所述光学传感器模块和所述指定的外围显示区照明模块上方的不同于所述光漫射器层或所述光反射器层的其他部分的选定区域处包括修改区域,以允许光被传输到达所述光学传感器模块并且允许来自所述指定的外围显示区照明模块的光照亮所述LCD显示面板结构的所述外围显示区中的LCD像素。

14.如权利要求10中所述的设备,还包括:

产生探测光的一个或多个探测光源,所述探测光的一部分穿过所述LCD屏照亮所述LCD屏上方所述顶部透明层上的感测区域,所述光学传感器模块包括光学检测器的光学检测器阵列,所述光学检测器阵列被放置用于接收从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光,以及其中所述指定的外围显示区照明模块靠近所述LCD显示面板结构下方的所述一个或多个探测光源放置。

15.如权利要求14中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述一个或多个探测光源与所述光学传感器模块的所述光学检测器阵列之间。

16.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学检测器的光学检测器阵列,所述光学检测器阵列被放置用于接收从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光;以及所述光学传感器模块包括透镜,所述透镜用于收集从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光,并将收集到的所述探测光引导至所述光学检测器阵列上。

17.如权利要求16中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学反射器,所述光学反射器位于从所述顶部透明层到所述透镜的所述探测光的光路中,以将来自所述顶部透明层的所述探测光反射向所述透镜。

18.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学检测器的光学检测器阵列,所述光学检测器阵列被放置用于接收从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光;以及所述光学传感器模块中的所述光学检测器阵列被放置以不用透镜收集所述探测光。

19.如权利要求1中所述的设备,其中:

位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块被配置为所述光学传感器模块的至少一部分位于所述外围显示区下方,所述光学传感器模块被构造成接收来自与所述外围显示区接触或靠近的目标的并穿过所述LCD屏的探测光来检测指纹。

20.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学准直器的光学准直器阵列和光学传感器的光学检测器阵列,所述光学准直器阵列用于接收所述探测光,所述光学检测器阵列用于接收来自所述光学准直器阵列的用于光学感测的所述探测光。

21.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述顶部透明层包括用于用户用手指触摸以进行指纹感测的指定的指纹感测区域;

所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块包括与显示面板基板接触的透明块,所述透明块用于接收来自所述LCD显示面板结构的并从所述顶部透明层返回的光,其中,所述光学传感器模块相对于所述指定的指纹感测区域放置,并且被构造成:当所述顶部透明层的顶面与人的皮肤接触时,选择性地接收来自所述顶部透明层的顶面的经由光学准直器阵列的返回的光。

22.如权利要求21中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括用于漫射光的光漫射器层,并且所述光漫射器层在所述光学传感器模块上方的选定区域处包括孔或通道,以允许光被传输到达所述光学传感器模块。

23.如权利要求21中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括用于将所述LCD显示面板结构中的照明光重新引导回用于显示操作的LCD像素的光反射器层,并且所述光反射器层在所述光学传感器模块上方的选定区域处包括孔或通道,以允许光被传输到达所述光学传感器模块。

24.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括用于漫射光的光漫射器层和形成在所述LCD显示面板结构的底部区域上的光学反射器层,所述光漫射器层在所述光学传感器模块上方的选定区域处包括孔,以允许光被传输到达所述光学传感器模块,所述光学反射器层用于将光反射回所述LCD显示面板结构,其中,所述光学反射器层包括所述光学传感器模块上方的选定区域,以允许光被传输到达所述光学传感器模块。

25.如权利要求1中所述的设备,包括:

设备电子控制模块,耦合到所述显示面板结构,以向一个或多个探测光源提供电源,并在睡眠模式下关闭所述一个或多个探测光源的电源,其中,当所述光学传感器模块在所述顶部透明层的指定的指纹感测区域处检测到人的皮肤的存在时,所述设备电子控制模块用于将所述LCD显示面板结构从所述睡眠模式唤醒。

26.如权利要求25中所述的设备,其中:

所述设备电子控制模块用于,当所述LCD显示面板结构处于所述睡眠模式时,操作所述一个或多个探测光源间歇地发出所述探测光,同时关闭所述LCD显示面板结构的电源,将间歇发出的所述探测光引导至所述顶部透明层的所述指定的指纹感测区域,以监控是否存在与所述指定的指纹感测区域接触的人的皮肤,以用于将所述设备从所述睡眠模式唤醒。

27.如权利要求1中所述的设备,还包括:

设备电子控制模块,如果检测到的指纹与授权用户的指纹匹配,则授权用户访问所述设备。

28.如权利要求27中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块除了用于检测指纹外,还用于通过光学感测检测不同于指纹的生物表征参数,以表明在所述顶部透明层处与检测到的指纹相关联的触摸是否来自活着的人,以及如果(1)检测到的指纹与授权用户的指纹匹配并且(2)检测到的所述生物表征参数表明所述检测到的指纹来自活着的人,所述设备电子控制模块用于授权用户访问所述设备。

29.如权利要求28中所述的设备,其中:

所述生物表征参数包括心跳。

30.如权利要求28中所述的设备,其中:

所述生物表征参数包括不同探测波长下活的人体组织的不同光学吸收特性。

31.如权利要求1中所述的设备,包括:

设备电子控制模块,耦合到所述光学传感器模块,以接收通过感测手指的触摸获得的多个检测到的指纹的信息,其中所述设备电子控制模块测量所述多个检测到的指纹的变化并确定引起测量到的所述变化的触摸力。

32.如权利要求31中所述的设备,其中:

所述多个检测到的指纹的变化包括由于所述触摸力引起的指纹图像的变化、由于所述触摸力引起的触摸区域的变化或指纹脊的间距的变化。

33.如权利要求1中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括覆盖所述外围显示区的区域并且被光学耦合的外围显示区照明波导,以接收来自所述指定的外围显示区域照明模块的照明光,以及所述外围显示区照明波导被构造成分散所述照明光以仅照亮所述外围显示区。

34.如权利要求1中所述的设备,包括:

相对于所述外围显示区放置的一个或多个探测光源,以产生光谱范围内的可透过手指组织进入手指的所述探测光,以引起朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块的来自手指表面反射的探测光和由所述手指内部散射引起的返回的探测光。

35.如权利要求34中所述的设备,其中:

所述探测光的波长在650nm到950nm之间。

36.如权利要求34中所述的设备,其中:

所述探测光的波长在800nm到950nm之间。

37.如权利要求1中所述的设备,包括:

第一探测光源,位于所述外围显示区内的所述光学传感器模块附近的所述LCD面板结构下方,以探测波长产生光谱范围内的可透过手指组织进入手指的第一探测光,作为所述探测光的一部分,以引起来自手指表面反射的第一反射探测光和由所述手指内部散射引起的第一返回探测光,所述第一反射探测光和所述第一返回探测光朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块;以及第二探测光源,位于所述LCD面板结构外部并且在所述顶部透明层下方,以产生所述光谱范围内的进入手指的第二探测光,以引起由所述手指内部散射引起的第二返回探测光,所述第二返回探测光朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块,其中,所述光学传感器模块检测所述第一反射探测光、所述第一返回探测光和所述第二返回探测光的组合以进行指纹感测。

38.一种能够通过光学感测检测指纹的电子设备,包括:

液晶显示(LCD)显示面板结构,用于显示图像或信息并且用于提供触摸感测操作,所述LCD显示面板结构包括LCD层、光漫射层、波导层和光反射器层,所述LCD层用于通过处理主显示区和外围显示区中的照明背光显示图像或信息,所述主显示区和所述外围显示区共同形成无缝连续的LCD显示区域,所述光漫射层用于漫射所述主显示区和所述外围显示区中的所述照明背光,所述波导层用于接收所述照明背光并将接收到的所述照明背光引导至所述主显示区和所述外围显示区,以及所述光反射器层用于将照明背光重新引导入所述主显示区和所述外围显示区的用于显示操作的所述LCD层中,所述光漫射器层和所述光反射器层中的每一层被构造成在所述LCD显示面板结构的所述外围显示区中的选定区域处包括孔或通道,以允许光被传输;以及LCD背光模块,耦合到所述LCD显示面板结构的所述波导层,以向所述LCD层产生用于显示图像或信息的背光;

指定的外围显示区照明模块,被放置用于产生照明光并将所述照明光仅引导至所述外围显示区,使所述外围显示区能够独立于所述主显示区显示图像或信息并且能够在所述LCD背光模块关闭时可操作以显示图像或信息;

顶部透明层,形成于所述LCD显示面板结构之上,作为用于所述触摸感测操作的用户触摸界面;

光学传感器模块,位于所述LCD显示面板结构下方,以接收来自所述顶部透明层的并穿过所述LCD显示面板结构的探测光来检测指纹;以及一个或多个探测光源,与所述LCD背光模块分离,位于所述顶部透明层下方,以产生照亮所述外围显示区中所述顶部透明层上的指定的指纹感测区域的所述探测光,以用于用户放置手指,以用于所述光学传感器模块的光学指纹感测。

39.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述LCD显示面板结构内并且位于所述外围显示区内的所述光学传感器模块上方。

40.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述外围显示区内的所述LCD显示面板结构下方。

41.如权利要求40中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学检测器的光学检测器阵列,所述光学检测器阵列被放置用于接收从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光,以及所述指定的外围显示区照明模块靠近所述LCD显示面板结构下方的所述一个或多个探测光源放置。

42.如权利要求41中所述的设备,其中:

所述指定的外围显示区照明模块位于所述一个或多个探测光源与所述光学传感器模块的所述光学检测器阵列之间。

43.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学检测器的光学检测器阵列,所述光学检测器阵列被放置用于接收从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光,以及所述光学传感器模块包括透镜,所述透镜用于收集从所述顶部透明层引导回的用于光学感测的所述探测光,以及将收集到的所述探测光引导至所述光学检测器阵列上。

44.如权利要求43中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学反射器,所述光学反射器位于从所述顶部透明层到所述透镜的所述探测光的光路中,以将来自所述顶部透明层的所述探测光反射向所述透镜。

45.如权利要求38中所述的设备,其中:

位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块被配置为所述光学传感器模块的至少一部分位于所述外围显示区下方,所述光学传感器模块被构造成接收来自与所述外围显示区接触或靠近的目标的并穿过LCD屏的探测光来检测指纹。

46.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述光学传感器模块包括光学准直器的光学准直器阵列和光学传感器的光学检测器阵列,所述光学准直器阵列用于接收所述探测光,所述光学检测器阵列用于接收来自所述光学准直器的用于光学感测的所述探测光。

47.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述一个或多个探测光源以不同的光学波长产生所述探测光,使得所述光学传感器模块采集由与所述顶部透明层上的所述指定的指纹感测区域接触的目标反射的所述不同的光学波长下的探测光中的光学特性,以及设备控制模块可操作以处理采集的由所述目标反射的所述不同的光学波长下的探测光中的所述光学特性来确定所述目标是否是活着人的手指。

48.如权利要求38中所述的设备,其中:

所述LCD显示面板结构包括覆盖所述外围显示区的区域并且被光学耦合的外围显示区照明波导,以接收来自所述指定的外围显示区域照明模块的照明光,以及所述外围显示区照明波导被构造成分散所述照明光以仅照亮所述外围显示区。

49.如权利要求38中所述的设备,其中:

每个探测光源被构造成产生光谱范围内的可透过手指组织进入手指的所述探测光,以引起朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块的来自手指表面反射的探测光和由所述手指内部散射引起的返回的探测光。

50.如权利要求49中所述的设备,其中:

所述探测光的波长在650nm到950nm之间。

51.如权利要求49中所述的设备,其中:

所述探测光的波长在800nm到950nm之间。

52.如权利要求38中所述的设备,其中:

第一探测光源位于所述外围显示区内的所述光学传感器模块附近的所述LCD面板结构下方,以探测波长产生光谱范围内的可透过手指组织进入手指的第一探测光,作为所述探测光的一部分,以引起来自手指表面反射的第一反射探测光和由所述手指内部散射引起的第一返回探测光,所述第一反射探测光和所述第一返回探测光朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块;以及第二探测光源位于所述LCD面板结构外部并且在所述顶部透明层下方,以产生所述光谱范围内的进入手指的第二探测光,以引起由所述手指内部散射引起的第二返回探测光,所述第二返回探测光朝向位于所述LCD显示面板结构下方的所述光学传感器模块,其中,所述光学传感器模块检测所述第一反射探测光、所述第一返回探测光和所述第二返回探测光的组合以进行指纹感测。