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1. WO2020133479 - OPTICAL FINGERPRINT IDENTIFICATION MODULE AND ELECTRONIC DEVICE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17  

附图

1A   1B   1C   1D   1E   1F   2A   2B   2C   2D   2E   3   4   5A   5B   6A   6B   6C  

说明书

发明名称 : 光学指纹识别模组及电子设备

技术领域

[0001]
本申请涉及生物识别技术,尤其涉及一种LCD屏下的光学指纹识别模组及电子设备。

背景技术

[0002]
随着生物识别技术的发展,越来越多的终端上配备了生物识别模组(例如光学指纹识别模组、虹膜识别模组或人脸识别模组),其中,生物识别模组的具体工作原理为:生物识别模组中的感应器接收经生物体反射后的光线并形成皮肤特征图像,将皮肤特征图像和存储的图像进行对比,完成指纹识别、活体检测等功能,生物识别模组在终端中应用时,往往设置在有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,简称OLED)显示屏或者LCD显示屏之下。
[0003]
目前,光学指纹识别模组在LCD显示屏中设置时,光学指纹识别模组位于LCD显示屏下,具体的,LCD显示屏包括液晶显示面板和背光模组,背光模组用于为液晶显示面板提供光源,光学指纹识别模组位于背光模组背离液晶显示面板的一侧,即背光模组位于光学指纹识别模组和液晶显示面板之间,其中,背光模组包括棱镜膜,棱镜膜上具有棱镜结构,该棱镜结构用于收拢中心视角的光线,增加正视角度的显示亮度,光学指纹识别模组的工作过程为:经手指反射后的光线传递至棱镜结构,在棱镜结构的侧面处经过折射并被光学指纹识别模组的感应器接收,形成指纹图像,指纹图像与存储的指纹图像进行对比完成指纹识别。
[0004]
然而,由于LCD显示屏中的背光模组具有棱镜结构,经手指反射后的光线经过棱镜结构后易造成光学指纹识别模组的有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变,从而不利于指纹识别。
[0005]
发明内容
[0006]
本申请提供一种光学指纹识别模组及电子设备,增大了成像视场,提高 了指纹成像质量,提高了指纹识别的准确度,解决了现有LCD屏下光学指纹识别模组的有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变的问题。
[0007]
本申请提供一种光学指纹识别模组,用于设置在LCD屏的背光模组下进行指纹识别,其中,光学指纹识别模组包括:
[0008]
光学传感元件和位于所述光学传感元件之上的光学元件,且所述光学元件上开设多个相互平行的光学孔,以使经手指反射的光线在所述背光模组的棱镜结构折射后部分折射光线穿过所述光学孔进入所述光学传感元件的传感区域。
[0009]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件和所述光学孔中的其中一个呈倾斜状态,且所述光学元件或者所述光学孔的倾斜角度与所述棱镜结构的棱镜夹角相匹配。
[0010]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件水平设置在所述光学传感元件之上,所述光学孔为与所述棱镜结构的棱镜夹角相匹配的倾斜孔。
[0011]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件上的所述光学孔为竖直孔,且所述光学元件在所述光学传感元件之上倾斜设置,以使所述光学元件上的所述竖直孔呈倾斜状。
[0012]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学传感元件呈倾斜状,且所述光学传感元件与所述光学元件平行。
[0013]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学孔或所述光学元件倾斜时,所述光学孔与竖直方向之间的夹角介于10°-50°。
[0014]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件采用不透光的材料制成。
[0015]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件上的所述光学孔为竖直孔,所述光学元件水平设在所述光学传感元件之上,且所述光学孔的内壁可对预设角度的折射光线进行全反射,以使所述部分折射光线经所述光学孔的内壁反射后进入所述光学传感元件的传感区域。
[0016]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件采用光纤制成,以使所述光学孔的内壁可对预设角度的折射光线全反射。
[0017]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件上开设所述光学孔的区域大于或等于所述光学传感元件的传感区域。
[0018]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述光学元件位于所述光学传感元件之上,且所述光学元件与所述光学传感元件之间具有间隔。
[0019]
本申请还提供一种电子设备,至少包括:液晶显示面板、背光模组和上述任一所述的光学指纹识别模组,其中,所述背光模组位于所述液晶显示面板和所述光学指纹识别模组之间。
[0020]
所述背光模组包括棱镜膜,所述棱镜膜上具有棱镜结构,且所述棱镜结构或者所述棱镜膜上具有可供经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜的表面。
[0021]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述棱镜膜上相邻两个所述棱镜结构之间设置间隔,所述间隔用于将经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜。
[0022]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述棱镜结构包括侧面和与所述侧面相连的顶面,且所述顶面用于将经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜。
[0023]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述顶面为平面,或者,所述顶面向外凸起的圆弧面。
[0024]
本申请的具体实施方式中,具体的,所述电子设备具有与所述光学指纹识别模组对应的指纹扫描区域,所述指纹扫描区域位于所述电子设备的显示屏幕的显示区域或者位于所述电子设备的非显示区域。
[0025]
本申请提供的光学指纹识别模组及电子设备,通过光学指纹识别模组包括光学传感元件和位于所述光学传感元件之上的光学元件,且所述光学元件上开设多个相互平行的光学孔,这样经手指反射的光线在所述背光模组的棱镜结构折射后部分特定角度的折射光线穿过所述光学孔进入所述光学传感元件的传感区域,形成指纹图像,由于光学元件上开设的多个相互平行的光学孔可以实现对特定角度的折射光线进行选择,这样使得光学指纹识别模组形成的指纹图像为完整的指纹图像,避开了无光线成像的阴影区域,从而防止了指纹图像的中心出现暗条的问题,因此,本实施例中,通过光学元件上设置多个相互平行的光学孔,光学孔实现了对棱镜结构折射后的特定角度的折射光线的选择,使得光学传感元件根据光学孔选择的光线形成完整的指纹图像,与现有技术相比,增大了成像视场,提高了指纹成像的质量,使得光学 指纹识别模组的指纹识别精度更高,解决了LCD屏下光学指纹识别模组生成指纹图像时有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变的问题。

附图说明

[0026]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]
图1A为现有光学指纹识别模组在LCD显示屏中设置时的结构示意图;
[0028]
图1B为图1A中光学指纹识别模组上指纹成像中形成的暗条的示意图;
[0029]
图1C为图1A中指纹中心区域的反射光线与棱镜膜和棱镜结构的示意图;
[0030]
图1D为现有光学指纹识别模组在LCD显示屏中设置时的又一结构示意图;
[0031]
图1E为图1D中光学指纹识别模组上指纹成像中形成的暗条的示意图;
[0032]
图1F为图1D中指纹中心区域的反射光线与两个棱镜膜和棱镜结构的示意图;
[0033]
图2A为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图;
[0034]
图2B为图2A中光学指纹识别模组的光学元件与棱镜结的俯视结构示意图;
[0035]
图2C为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组中光学元件与棱镜结构之间光线折射的示意图;
[0036]
图2D为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的又一结构示意图;
[0037]
图2E为图2D中光学指纹识别模组的光学元件与棱镜结构之间的示意图;
[0038]
图3为本申请实施例二提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图;
[0039]
图4为本申请实施例三提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图;
[0040]
图5A为本申请实施例四提供的电子设备的结构示意图;
[0041]
图5B为本申请实施例四提供的电子设备中光学指纹识别模组与液晶显示面板和背光模组的结构示意图;
[0042]
图6A为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的结构示意图;
[0043]
图6B为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的又一结构示意图;
[0044]
图6C为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的再一结构示意图。
[0045]
附图标记说明:
[0046]
10-背光模组; 11、13-棱镜膜; 111-平整区域; 12、14-棱镜结构;
[0047]
121-侧面; 122-顶面; 101-光线;
[0048]
101a-垂直反射光线; 102-折射光线; 103-阴影区域;
[0049]
20-液晶显示面板; 30-光学指纹识别模组; 301-光学元件;
[0050]
3011-光学孔; 302-光学传感元件; 40-手指。

具体实施方式

[0051]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0052]
正如背景技术所述,现有技术中,LCD显示屏下设置光学指纹识别模组30时存在有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变的问题,经发明人研究发现,出现这种问题的原因在于:如图1A-1C所示,现有的光学指纹识别模组30包括光学感应器31、带有光阑33的透镜32,LCD显示屏包括液晶显示面板20和背光模组10,背光模组10包括至少一张棱镜膜,棱镜膜上设有棱镜结构,其中图1A中,背光模组10包括一张棱镜膜11,棱镜膜11上具有棱镜结构12,当从手指40指纹界面反射的光线101传递至棱镜结构12时,在棱镜结构12的侧面发生折射后折射光线102进入透镜32的光阑33到达光学感应器31参与成像,但是指纹中心区域的小角度反射光线(如图1C 中所示的垂直反射光线101a)会在棱镜的不同侧面发生折射且倾斜方向相同的侧面折射后的折射光线102以相互平行的方式向外发散,这样该部分光线无法进入透镜32的光阑33,最终导致光学感应器31所检测的指纹图像中心会形成一个暗条311(即图1B中阴影部分),导致严重的视场损失以及指纹图像的畸变,而且,棱镜结构12的棱镜夹角越大指纹成像中心暗条的越宽,研究还发现,当背光模组10包括两张棱镜膜时,如图1D-1F所示,分别为棱镜膜11和棱镜膜13时,棱镜膜13上设有棱镜结构14,且棱镜结构12与棱镜结构14正交,此时,光学感应器31所检测的指纹图像中心会形成两条暗条311(如图1E所示),使得视场损失以及指纹图像的畸变更加严重。
[0053]
基于以上原因,本发明提供了一种光学指纹识别模组30,如下结合多个实例对本申请实施例提供的进行说明,示例如下:
[0054]
本申请下述各实施例提供的光学指纹识别模组30可应用于智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备、家电设备以及门禁系统等任一具有LCD的屏下光学指纹识别功能的电子设备中。LCD的屏下光学指纹识别可以在LCD中预设的局部区域实现。
[0055]
实施例一
[0056]
图2A为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图,图2B为图2A中光学指纹识别模组的光学元件与棱镜结的俯视结构示意图,图2C为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组中光学元件与棱镜结构之间光线折射的示意图,图2D为本申请实施例一提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的又一结构示意图,图2E为图2D中光学指纹识别模组的光学元件与棱镜结构之间的示意图。
[0057]
参见图2A-2C所示,光学指纹识别模组30设在LCD显示屏下,其中,LCD显示屏包括液晶显示面板20和背光模组10,其中,图2A中的背光模组10包括一张棱镜膜,即棱镜膜11,棱镜膜11上设置棱镜结构12,光学指纹识别模组30具体位于背光模组10之下,该光学指纹识别模组30可包括:光学传感元件302和位于光学传感元件302之上的光学元件301,且光学元件301上开设多个相互平行的光学孔3011,光学孔3011可实现对特定角度光线选择,这样经手指40反射的光线101在背光模组10的棱镜结构12折射后部分特定角度的折射光线102穿过光学孔3011进入光学传感元件302的传感区域,光学传感元件302 根据接收到的光线形成指纹图像。
[0058]
其中,本实施例中,手指40反射后的光线101从棱镜结构12的两个侧面入射后,根据入射侧面不同会形成两种折射光线102,而光学孔3011具体将棱镜结构12折射后的其中一种特定角度的折射光线102进行选择,最终形成指纹图像,而现有技术中,光学感应器3接收从透镜32的光阑33进入的光线形成指纹图像时,其中一部分指纹图像由棱镜结构12的同方向的侧面(例如左侧面)入射的反射光线经折射后进入透镜32的光阑33到达光学感应器31的感应区形成,另一部分指纹图像由棱镜结构12的另一方向的侧面(例如右侧面)入射的反射光线经折射后进入透镜32的光阑33到达光学感应器31的感应区形成,而指纹中心区域由于反射光线经棱镜结构12折射后无法进入透镜32的光阑33而形成暗条311,造成有效视场减少且指纹图像发生畸变,而本实施例中,经手指40反射的光线101从棱镜结构12的两个侧面入射形成两种折射光线102时,光学元件301的多个光学孔3011选择其中一种特定角度的折射光线102穿过(如图3所示),其余光线无法从光学孔3011中穿过参与成像,折射光线102进入光学传感元件302的传感区域直接形成完整的指纹图像,即通过光学元件301的光学孔3011对棱镜结构12折线后的特定角度的折射光线102进行选择,使得指纹图像由棱镜结构12其中一个侧面入射的反射光线直接形成,这样指纹中心区域的反射光线也参与成像,这样避开了无光线成像的阴影区域103,从而避免了指纹图像由棱镜结构12两个侧面折射后的两种折射光线102形成时指纹图像的中心出现暗条311的问题。其中,本实施例,光学孔3011对特定角度的折射光线102进行选择时,特定角度具体指某一个角度,不包括多种不同的角度,即本实施例中,光学孔3011对统一的一种角度的折射光线102进行选择,并非现有技术中如图1A中所示的不同角度的折射光线102进行选择。
[0059]
所以,本实施例中,通过光学元件301上设置光学孔3011,光学孔3011实现了对棱镜结构12折射后的特定角度的折射光线102的选择,使得光学传感元件302根据光学孔3011选择的光线形成完整的指纹图像,与现有技术相比,增大了成像视场,提高了指纹成像的质量,使得光学指纹识别模组30的指纹识别精度更高。
[0060]
其中,本实施例中,棱镜结构12与光学元件301之间的位置关系如图2B所示,棱镜结构12的延伸方向(如图2B中的箭头方向)与光学元件301长边延 伸方向(如图2B中的虚线方向)相互垂直。
[0061]
其中,本实施例中,光学元件301在光学传感元件302上设置时,光学元件301与光学传感元件302之间具有间隔,即光学元件301位于光学传感元件302的上方,设置时,可以将光学元件301通过支撑架设在光学传感元件302的上方,或者光学元件301通过光学胶粘在光学传感元件302上,此时光学元件301与光学传感元件302之间通过光学胶进行间隔。
[0062]
其中,光学传感元件302的传感区域往往与手指40的指纹区域相一致,为了保证指纹显示的完整性,本实施例中,光学元件301在光学传感元件302上设置时,具体的,光学元件301上开设光学孔3011的区域大于或等于光学传感元件302的传感区域,即光学元件301上用于开设光学孔3011的面积大于光学传感元件302的传感区域的面积,这样可以确保光学孔3011穿过的光线进入光学传感元件302的传感区域形成完成的指纹图像。
[0063]
其中,本实施例中,光学传感元件302具体为光学感应器,光学感应器具体可以包括滤光片和光学传感器,或者,本实施例中,光学感应器31具体为光学传感器。
[0064]
其中,本实施例中,经手指40反射的光线101具体可以通过背光模组10中的背光源发出的光线投射到手指40上进行反射,或者本实施例中,还可以单独设置发光装置,该发光装置用于提供指纹检测的光线,发光装置发出的光线经过按压在显示屏上的手指40的反射后,依次经过液晶显示面板20、背光模组10和光学元件301入射至光学传感元件302,以在光学传感元件302的传感区域生成用于指纹识别的指纹图像数据,其中,发光装置具体可以为红外光源,采用该红外光源作为指纹光源可避免显示屏的可见光对指纹检测干扰,保证指纹检测的准确度。并且,红外光源不可见,不会对显示屏的显示造成影响,即在保证指纹检测准确度的情况下,还可保证显示屏的显示效果。该红外光源例如可以为红外LED光源、红外的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,简称VCSEL)、红外的激光二极管(Laser Diode)等。
[0065]
本实施例提供的光学指纹识别模组30,通过包括光学传感元件302和位于光学传感元件302之上的光学元件301,且光学元件301上开设多个相互平行的光学孔3011,这样经手指40反射的光线101在背光模组10的棱镜结构12折射后 部分特定角度的折射光线102穿过光学孔3011进入光学传感元件302的传感区域,形成指纹图像,由于光学元件301上开设的多个相互平行的光学孔3011可以实现对特定角度的折射光线102进行选择,这样使得光学指纹识别模组30形成的指纹图像为完整的指纹图像,避开了无光线成像的阴影区域,从而防止了指纹图像的中心出现暗条的问题,因此,本实施例中,通过光学元件301上设置多个相互平行的光学孔3011,光学孔3011实现了对棱镜结构12折射后的特定角度的折射光线102的选择,使得光学传感元件302根据光学孔3011选择的光线形成完整的指纹图像,与现有技术相比,增大了成像视场,提高了指纹成像的质量,使得光学指纹识别模组30的指纹识别精度更高,解决了LCD屏下光学指纹识别模组30生成指纹图像时有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变的问题。
[0066]
其中,本实施例中,由于棱镜结构12的结构限定,使得经手指40反射后的光线101经棱镜结构12折射后,折射光线102均以一定倾斜角度向外出射,所以本实施例中,为了实现对特定角度的折射光线102进行选择,本实施例中,光学元件301和光学孔3011中的其中一个呈倾斜状态,且光学元件301或者光学孔3011的倾斜角度与棱镜结构12的棱镜夹角相匹配,这样呈倾斜状态的光学元件301或光学孔3011可以实现对特定倾斜角度的折射光线102进行选择,其中,本实施例中,由于光学孔3011是对棱镜结构12折射后的折射光线102进行选择,而折射光线102的折射角度与棱镜结构12的棱镜夹角θ相关,所以,本实施例中,为了实现对棱镜结构12折射后的折射光线102进行选择,本实施例中,光学元件301或光学孔3011倾斜的角度要与棱镜结构12的棱镜夹角θ相匹配,这样确保了反射光线在棱镜结构12的侧面折射后特定角度的折射光线102能穿过光学孔3011,其中,本实施例中,可以将光学元件301设置为倾斜状,这样使得光学孔3011呈倾斜,或者可以直接将光学孔3011设置为倾斜孔。
[0067]
本实施例中,如图2A所示,光学元件301水平设置在光学传感元件302之上,光学孔3011为与棱镜结构12的棱镜夹角θ相匹配的倾斜孔,即本实施例中,光学孔3011在光学元件301上设置时,将光学孔3011设置为倾斜孔,即光学元件301的内部为统一倾斜固定角度的光学孔3011,多个光学孔3011可实现对特定角度光线的选择,其中,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β与棱镜结构12的棱镜夹角θ相匹配,这样经手指40反射后的光线101在棱镜结构12的侧面折 射后,特定角度的折射光线102可以顺利通过倾斜的光学孔3011。
[0068]
其中,本实施例中,光学孔3011在光学元件301中倾斜设置时,具体的,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以介于10°-50°,例如,本实施例中,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以为30°或者25°等,其中,本实施例中,当背光模组10中包括单张棱镜膜11时(如图2A所示),此时,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以介于10°-40°,其中,棱镜结构12的棱镜夹角θ一般为90°,根据折射原理,如图2C所示,垂直入射光线经过背光模组10后的出射角为26°,所以,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以为26°,即本实施例中,背光模组10中包括单张棱镜膜11时,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β优选为26°,而当背光模组10中包括棱镜膜11和棱镜膜13,且棱镜结构12和棱镜结构14正交,这时,此时,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以介于20°-50°,且当棱镜结构12和棱镜结构14的棱镜夹角θ均为90°时,此时,垂直入射光线经过两张膜的棱镜膜结构折射后的出射角为36.7°,所以,本实施例中,当背光模组10包括两张棱镜膜时,此时,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β优选为36.7°。
[0069]
其中,本实施例中,当背光模组10包括棱镜结构12和棱镜结构14时,此时,如图2E所示,棱镜结构12和棱镜结构14相互垂直,棱镜结构14的延伸方向(如图2E中棱镜结构14上的箭头所示)与光学元件301的长边延伸方向(如图2E中的虚线所示)之间的夹角φ为30°~60°,例如本实施例中,φ可以为45°。
[0070]
其中,为了确保光学元件301中只有光学孔3011可供光线穿过进入光学传感元件302的传感区域,本实施例中,光学元件301采用不透光的材料制成,这样光学元件301上除光学孔3011之外的区域光线无法透过,其中,不透光的材料具体可以为对光线可吸收的吸收型材料,这样光线投射到光学元件301上未开设光学孔3011区域时被光学元件301吸收,无法从光学元件301透过进入光学传感元件302的传感区域。
[0071]
实施例二
[0072]
图3为本申请实施例二提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图。
[0073]
本实施例与上述实施例的区别为:本实施例中,参见图3所示,光学元件301上的光学孔3011为竖直孔,即光学孔3011在光学元件301上开设时,光学孔3011为与水平方向垂直的直孔,但是为了保证光学孔3011对特定角度的折射光线102进行选择,本实施例中,将光学元件301倾斜设置,这样光学元件301上的竖直光学孔3011与光学元件301一同倾斜特定角度,此时,呈倾斜状的光学孔3011与竖直方向之间的夹角β与棱镜结构12的棱镜夹角θ相匹配。
[0074]
其中,本实施例中,通过将光学元件301倾斜设置时,只要将光学元件301倾斜设置便可以保证多个竖直的光学孔3011一同倾斜,设置方便且可实现对棱镜结构12特定角度的出射光线的选择。
[0075]
其中,本实施例中,当光学元件301倾斜设置,而光学传感元件302水平设置时,光学元件301与光学传感元件302之间的间隔从一端到另一端逐渐增大,这样光学传感元件302上的传感区域为了保证光学孔3011穿过的光线均进入传感区域,往往需对光学元件301与光学传感元件302之间的位置进行特殊考虑,本实施例中,为了方便光学元件301与光学传感元件302进行设置,具体的,如图3所示,将光学传感元件302也设置为倾斜状,其中,光学元件301与光学传感元件302的倾斜角度相同,这样光学传感元件302与光学元件301平行,光学传感元件302的传感区域与光学孔3011正对设置,从光学孔3011穿出的光线直接投射到光学传感元件302的传感区域,不易出现光学孔3011穿出的光线由于与光学传感元件302之间的距离不同而出现光线投射到光学传感元件302的非传感区域上。
[0076]
其中,本实施例中,竖直的光学孔3011与光学元件301一同倾斜特定角度设置后,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β介于10°-50°,即光学元件301倾斜时需保证光学孔3011与竖直方向之间的夹角β介于10°-50°,其中,本实施例中,光学孔3011与竖直方向之间的夹角β可以为26°或者36.7°等。
[0077]
实施例三
[0078]
图4为本申请实施例三提供的光学指纹识别模组在LCD显示屏下设置时的示意图。
[0079]
本实施例与上述实施例的区别为:本实施例中,参见图4所示,光学元件301上的光学孔3011为竖直孔,即光学孔3011在光学元件301中为直孔,光学 元件301水平设在光学传感元件302之上,为了实现对特定角度的折射光线102进行选择,本实施例中,光学孔3011的内壁被设置成可对预设角度的折射光线102进行全反射,即本实施例中,光学孔3011的内壁对特定角度的折射光线102具备全反射的特性,这样可以针对性的选择入射光线,只有符合全反射条件的光线才能透过光学元件301到达光学传感元件302的传感区域,形成指纹图像。
[0080]
本实施例中,通过将光学孔3011的内壁具备全反射特性,这样实现对棱镜膜11出射光线的选择,从而避开无光线成像的阴影区域,提高指纹成像质量,有利于增大成像视场。
[0081]
其中,本实施例中,光学孔3011的全反射角与棱镜结构12的棱镜夹角θ相匹配,这样棱镜结构12折射后的特定角度的折射光线102可通过光学孔3011的全反射进入光学传感元件302的传感区域。
[0082]
其中,为了实现光学孔3011内壁全反射的特性,本实施例中,光学元件301具体采用光纤制成,由于光纤材料具有全反射的性能,所以光学元件301上开设光学孔3011时,光学孔3011的内壁可实现全反射特性,即本实施例中,光学元件301选用的材料与上实施例一和实施例二的材料不同,需要说明的是,本实施例中,光学元件301的材料包括但不限于光纤,还可以采用其他可进行全反射的材料。
[0083]
实施例四
[0084]
图5A为本申请实施例四提供的电子设备的结构示意图,图5B为本申请实施例四提供的电子设备中光学指纹识别模组与液晶显示面板和背光模组的结构示意图,图6A为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的结构示意图,图6B为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的又一结构示意图,图6C为本申请实施例四提供的电子设备中背光模组的棱镜结构与棱镜膜的再一结构示意图。
[0085]
本实施例提供一种电子设备100,该电子设备100具体为智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备、家电设备以及门禁系统等任一具有LCD显示屏的电子设备100,其中,本实施例中,如图5A-5B所示,至少包括:液晶显示面板20、背光模组10和上述任一实施例的光学指纹识别模组30,其中,背光模组10位 于液晶显示面板20和光学指纹识别模组30之间,其中,本实施例中,光学指纹识别模组30的结构具体参考上述实施例,本实施例中不再赘述。
[0086]
其中,本实施例中,背光模组10包括单张棱镜膜11,或者,背光模组10包括两张棱镜膜,分别为棱镜膜11和棱镜膜13,棱镜膜11上设有棱镜结构12,棱镜膜13上设有棱镜结构14,棱镜结构12与棱镜结构14正交,其中,本实施例中,图5B中只示出一张棱镜膜11和棱镜结构12,两张棱镜膜和两个棱镜结构的结构可以参考图2D和图2E所示,其中,背光模组10还包括导光板和背光源等其他结构,背光模组10的其他结构可以参考现有技术,本实施例中不再赘述。
[0087]
本实施例提供的电子设备100,通过包括上述光学指纹识别模组30,实现了对棱镜结构12折射后的特定角度的折射光线102的选择,使得光学传感元件302根据光学孔3011选择的光线形成完整的指纹图像,与现有技术相比,增大了成像视场,提高了指纹成像的质量,使得光学指纹识别模组30的指纹识别精度更高,因此,本实施例提供的电子设备100,实现了高精度的指纹识别,解决了LCD屏下光学指纹识别模组30生成指纹图像时有效视场减少以及所生成的指纹图像出现畸变的问题。
[0088]
其中,现有技术中,由于棱镜结构12的结构限定,使得经手指40反射的垂直反射光线101a在棱镜结构12的侧面无法垂直进入棱镜结构12中,所以,当光学指纹识别模组30的结构如图4所示时,需将光学元件301采用光纤制成,这样光学孔3011的内壁具备全反射的特性,对特定角度的折射光线102但是选用光纤材料时,成本较高,所以为了实现在光学元件301不采用光纤制成,且仍然选用如图4所示的光学指纹识别模组30对光线进行选择的目的,本实施例中,将棱镜结构12进行改变,具体的,棱镜结构12或者棱镜膜11上具有可供经手指40反射后的垂直光线垂直透过棱镜膜11的表面,即本实施例中,棱镜结构12或棱镜膜11可以实现垂直反射光线101a在棱镜结构12或棱镜膜11上垂直入射的目的,这样从棱镜膜11出射的垂直光线可以从竖直的光学孔3011穿过进入传感区域,所以,本实施例中,通过对棱镜膜11或棱镜结构12的改变,使得光学指纹识别模组30在光学元件301不采用光纤制成且光学元件301和光学孔3011均未进行倾斜设置的前提下仍实现了增大成像视场以及提高指纹成像质量的目的。
[0089]
本实施例中,如图6A所示,棱镜膜11上相邻两个棱镜结构12之间设置间隔,间隔用于将经手指40反射后的垂直光线垂直透过棱镜膜11,即本实施例中,在棱镜阵列间预留部分平整区域111实现垂直入射光线的垂直透过,这样垂直光线便可以从棱镜阵列间预留部分的平整区域111垂直入射,此时,光学指纹识别模组30中的光学元件301和光学孔3011不用倾斜设置,同时光学元件301的光学孔3011不需要具备全反射的特性,所以,本实施例中,光学元件301可以采用不透光材料制成,光学元件301水平设在光学传感元件302上,光学孔3011为直孔。
[0090]
或者,本实施例中,如图6B-6C所示,棱镜结构12包括侧面121和与侧面121相连的顶面122,且顶面122用于将经手指40反射后的垂直光线垂直透过棱镜膜11,即本实施例中,棱镜结构12包括侧面121和顶面122,经手指40反射后的垂直反射光线101a在顶面122处可以实现垂直入射,垂直反射光线101a经过棱镜膜11从竖直的光学孔3011穿处进入光学传感元件302的传感区域进行指纹成像。
[0091]
其中,本实施例中,如图6B所示,顶面122为平面,这样经手指40反射的垂直反射光线101a在棱镜结构12的平面处垂直入射,或者,如图6C所示,顶面122向外凸起的圆弧面,经手指40反射的垂直反射光线101a在棱镜结构12的弧形顶面122处垂直入射。
[0092]
其中,本实施例中,如图5A所示,电子设备100具有与光学指纹识别模组30对应的指纹扫描区域120,使用时,用户手指40可以放置在指纹扫描区域120被光学指纹识别模组30进行识别。
[0093]
其中,本实施例中指纹扫描区域120可以位于电子设备100的显示屏幕110的显示区域上(如图5A所示),例如,指纹扫描区域120可以设置在显示屏幕110的底端,这样用户可以直接在显示屏幕110的显示区域进行指纹输入;或者,指纹扫描区域120还可以位于电子装置的非显示区域上,例如,指纹扫描区域120可以位于电子设备100的壳体正面或背面上,或者电子设备100为手机时,指纹扫描区域120位于Home键上,本实施例中,指纹扫描区域120可以为独立的按钮区域。
[0094]
其中,本实施例中,指纹扫描区域120的形状包括但不限于圆形、方形、椭圆形或者不规则图形。
[0095]
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0096]
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非是另有精确具体地规定。
[0097]
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0098]
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。

权利要求书

[权利要求 1]
一种光学指纹识别模组,用于设置在LCD屏的背光模组(10)下进行指纹识别,其特征在于,包括: 光学传感元件(302)和位于所述光学传感元件(302)之上的光学元件(301),且所述光学元件(301)上开设多个相互平行的光学孔(3011),以使经手指反射的光线在所述背光模组(10)的棱镜结构折射后部分折射光线穿过所述光学孔(3011)进入所述光学传感元件(302)的传感区域。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)和所述光学孔(3011)中的其中一个呈倾斜状态,且所述光学元件(301)或者所述光学孔(3011)的倾斜角度与所述棱镜结构的棱镜夹角相匹配。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)水平设置在所述光学传感元件(302)之上,所述光学孔(3011)为与所述棱镜结构的棱镜夹角相匹配的倾斜孔。
[权利要求 4]
根据权利要求2所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)上的所述光学孔(3011)为竖直孔,且所述光学元件(301)在所述光学传感元件(302)之上倾斜设置,以使所述光学元件(301)上的所述竖直孔呈倾斜状。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学传感元件(302)呈倾斜状,且所述光学传感元件(302)与所述光学元件(301)平行。
[权利要求 6]
根据权利要求2-5任一所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学孔(3011)或所述光学元件(301)倾斜设置时,所述光学孔(3011)与竖直方向之间的夹角介于10°-50°。
[权利要求 7]
根据权利要求1-6任一所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)采用不透光的材料制成。
[权利要求 8]
根据权利要求1所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)上的所述光学孔(3011)为竖直孔,所述光学元件(301)水平设在所述光学传感元件(302)之上,且所述光学孔(3011)的内壁被设置成可对预设角度的折线光线进行全反射,以使所述部分折线光线经所述光学孔 (3011)的内壁反射后进入所述光学传感元件(302)的传感区域。
[权利要求 9]
根据权利要求8所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)采用光纤制成,以使所述光学孔(3011)的内壁可对预设角度的折线光线全反射。
[权利要求 10]
根据权利要求1-9任一所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)上开设所述光学孔(3011)的区域大于或等于所述光学传感元件(302)的传感区域。
[权利要求 11]
根据权利要求1-9任一所述的光学指纹识别模组,其特征在于,所述光学元件(301)位于所述光学传感元件(302)之上,且所述光学元件(301)与所述光学传感元件(302)之间具有间隔。
[权利要求 12]
一种电子设备,其特征在于,所述电子设置至少包括:液晶显示面板(20)、背光模组(10)和上述权利要求1-11任一项所述的光学指纹识别模组(30),其中,所述背光模组(10)位于所述液晶显示面板(20)和所述光学指纹识别模组(30)之间。
[权利要求 13]
根据权利要求12所述的电子设备,其特征在于,所述背光模组(10)包括棱镜膜(11),所述棱镜膜(11)上具有棱镜结构(12),且所述棱镜结构(12)或者所述棱镜膜(11)上具有可供经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜(11)的表面。
[权利要求 14]
根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,所述棱镜膜(11)上相邻两个所述棱镜结构(12)之间设置间隔,所述间隔用于将经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜(11)。
[权利要求 15]
根据权利要求13所述的电子设备,其特征在于,所述棱镜结构(12)包括侧面(121)和与所述侧面(121)相连的顶面(122),且所述顶面(122)用于将经手指反射后的垂直光线垂直透过所述棱镜膜(11)。
[权利要求 16]
根据权利要求15所述的电子设备,其特征在于,所述顶面(122)为平面,或者,所述顶面(122)向外凸起的圆弧面。
[权利要求 17]
根据权利要求12-16任一所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备具有与所述光学指纹识别模组(30)对应的指纹扫描区域(120),所述指纹扫描区域(120)位于所述电子设备的显示屏幕(110)的显示区域或者位于所述电子设备的非显示区域。

附图

[ 图 1A]  
[ 图 1B]  
[ 图 1C]  
[ 图 1D]  
[ 图 1E]  
[ 图 1F]  
[ 图 2A]  
[ 图 2B]  
[ 图 2C]  
[ 图 2D]  
[ 图 2E]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5A]  
[ 图 5B]  
[ 图 6A]  
[ 图 6B]  
[ 图 6C]