CN110471218B - 一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，包括：背光单元，所述背光单元包括由下至上层叠设置的框体、反射膜、导光板、扩散膜、以及增光膜，所述框体的一侧设有背光光源；指纹检测单元，所述指纹检测单元包括用于发射红外线光束的发射装置、以及用于接收经外部反射后的红外线光束的接收装置；所述发射装置发出的红外线光束依次穿过所述反射膜、导光板、扩散膜、以及增光膜以检测外部的指纹信息并经反射后依次穿过所述增光膜、扩散膜、导光板及反射膜，由所述接收装置接收实现指纹识别。本发明保证了红外线光束可双向穿透，满足了屏下指纹识别的要求，同时保证屏幕的整体亮度，满足用户的使用需求。

Description

一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组
技术领域
本发明涉及背光技术领域，具体而言，涉及一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组。
背景技术
随着全面屏手机的兴起，不在屏幕外设置额外的指纹识别模组，将指纹识别模块的功能通过手机触摸屏幕来实现是未来发展的趋势。目前大多数全面屏手机是采用OLED屏幕，利用OLED的自发光特性，光线穿透玻璃盖板后遇手指指纹后反射，由屏幕下方的接收识别模块接收并识别。而OLED屏的成本较高，如何在较低成本的LCD屏上实现指纹识别功能是一个亟待解决的问题。
现有的背光模组一般包括框体、反射膜、导光板、扩散膜、增光膜、以及背光光源，目前的指纹识别模块一般采用红外线光束进行指纹识别，但现有背光模组中的反射膜、导光板、扩散膜以及增光膜的红外线光束穿透率低，无法满足屏下指纹识别的要求。为了解决上述问题，现有的方案是对反射膜、导光板、扩散膜以及增光膜使用可透红外线光束的材料，这种材料虽然提高了背光模组的红外线光束穿透率，但会降低屏幕的整体亮度，导致屏幕过暗，不能满足用户的需求。为此，如何在提高背光模组的红外线光束穿透率的同时，保证屏幕的整体亮度，是目前背光领域的难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其具有红
外线光束可穿透的特点，满足屏下指纹识别的要求，同时保证了屏幕的整体亮度。
一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，包括：背光单元，所述背光单元包
括由下至上层叠设置的框体、反射膜、导光板、扩散膜、以及增光膜，所述框体的一侧设有背光光源；指纹检测单元，所述指纹检测单元包括用于发射红外线光束的发射装置、以及用于接收经外部反射后的红外线光束的接收装置；所述发射装置发出的红外线光束依次穿过所
述反射膜、导光板、扩散膜、以及增光膜以检测外部的指纹信息并经反射后依次穿过所述增
光膜、扩散膜、导光板及反射膜，由所述接收装置接收实现指纹识别。
进一步的，所述增光膜包括用于使光线折射并改变其偏振方向的多层层叠设置的
不同折射率的基材层。
进一步的，所述基材层的数量为2~800层，每层基材层的折射率范围为1 .3~1.85。
进一步的，所述核心层的上表面及下表面均设有保护层。
进一步的，所述保护层为聚碳酸酯薄膜层。
进一步的，所述框体包括面板、垂直于所述面板周边的侧壁、以及贴设在所述侧壁
内侧的胶框。
进一步的，所述接收装置设于所述背光单元的下方，所述发射装置设于所述背光
单元的侧面，所述面板上设有用于透过红外线光束的一个或多个第一通光孔，所述第一通
光孔与所述接收装置的位置一一对应。
进一步的，所述接收装置和发射装置均设于所述背光单元的下方，所述面板上设
有用于透过红外线光束的一个或多个第一通光孔，所述第一通光孔与所述接收装置的位置
一一对应；所述第一通光孔的***设有多个第二通光孔，所述第二通光孔与所述发射装置
的位置一一对应。
进一步的，所述第二通光孔为两个，对称设于所述第一通光孔的两侧。
进一步的，所述第二通光孔为四个，等角度排列在所述第一通光孔的外周侧。
进一步的，所述第一通光孔和第二通光孔为圆形、矩形、腰型、星形、以及椭圆形中
的一种或组合。
进一步的，所述背光光源包括柔性电路板和LED灯珠，所述柔性电路板贴设在所述
框体的较短一边，所述LED灯珠排列在所述柔性电路板上。
进一步的，所述扩散膜靠近背光源的一侧设有用于使光线均匀发散的油墨层，所
述油墨层包括多个涂覆区，所述涂覆区的位置与所述LED灯珠的位置一一对应。
进一步的，所述涂覆区包括多个呈点状的墨点。
进一步的，所述涂覆区包括多条呈线形的墨线。
进一步的，所述涂覆区为圆形、矩形、或三角形中的一种。
进一步的，所述油墨层为可透红外线光束油墨。
进一步的，所述柔性电路板表面设有高反射率的白油层。
进一步的，所述导光板包括网点结构面和棱柱结构面，所述网点结构面包括多个
网点，所述棱柱结构面包括多条平行设置的棱柱，所述导光板对应所述接收装置设有微结
构区，所述微结构区内的网点面积与所述微结构区的总面积之比小于20%。
进一步的，所述微结构区内的棱柱面积与所述微结构区的总面积之比小于40%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置增光膜，在保证红外线光束可穿
透背光模组的同时，提高屏幕的整体亮度，从而满足使用的需求。扩散膜设有油墨层，一方
面可消除背光光源产生的亮斑，另一方面，油墨层采用可透红外线光束的油墨，从而保证了
红外线光束的穿透，提高了屏幕边缘的屏下指纹识别的准确度。框体的面板对应指纹识别
单元设有第一通光孔和第二通光孔，使红外线光束可双向穿透框体，保证了指纹识别的效
果。导光板对应接收装置设有微结构区，通过控制微结构区内的网点面积和棱柱面积与微
结构区的总面积之比，从而实现在保证白光亮度的同时，使足够的红外线在不改变其传播
方向的情况下穿透导光板本体，满足屏下指纹识别的需求。
附图说明
图1为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的结构示意图。
图2为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的增光膜的结构示意图。
图3为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的扩散膜和背光光源的结构示意图。
图4为图3中A部分的局部放大示意图。
图5为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的框体的结构示意图。
图6为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的框体的第一实施例的结构示意图。
图7为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的框体的第二实施例的结构示意图。
图8为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的导光板的网点结构面的结构示意图。
图9为本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组的导光板的棱柱结构面的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中
给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文
所描述的实施方式。
如图1至图9所示，一较佳实施例中，本发明的红外线可穿透及具有增亮效果的背
光模组主要包括背光单元以及未图示的指纹识别单元，其中，背光单元包括由下至上依次
层叠设置的框体1、反射膜2、导光板3、扩散膜4、以及增光膜5，框体1的一侧设有用于发射白光的背光光源6。指纹检测单元包括用于发射红外线光束的发射装置、以及用于接收经外部反射后的红外线光束的接收装置，本实施例中，发射装置可采用红外线灯珠，接收装置可采用摄像头。
请参考图2，增光膜5包括核心层51以及设于核心层51表面和底面的保护层52，核心层51包括层叠设置的多层不同折射率的基材层53。增光膜5用于使光线折射并改变其偏振方向，从而使更多的光线通过背光单元及LCD显示屏，以提高屏幕的整体亮度。本实施例中，保护层52采用聚碳酸酯薄膜（Polycarbonate，PC膜）。
需要说明的是，在现有技术中，LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示屏）主要
利用光的偏振性能实现图像和文字的显示，其一般包括下偏振片、液晶面板、以及上偏振
片，下偏振片与上偏振片均设有偏光轴，两者的偏光轴相互垂直，即相位差为90°，偏光轴用于设定偏振方向，只有与偏光轴的偏振方向相同的光线才能通过。光线由背光光源6发出，依次穿过反射膜2、导光板3、以及扩散膜4并到达下偏振片，此时只有与下偏振片的偏振方向一致的P偏振光才能通过，而与下偏振片的偏振方向不一致的S偏振光会被反射。本发明在背光模组与液晶显示屏之间设置增光膜5，增光膜5包括核心层51，该核心层51由多层不同折射率的基材层53层叠而成，使得上述S偏振光通过核心层51的折射及背光结构的各层作用后，改变其偏振方向，使其分解成P偏振光与S偏振光，其中P光允许通过下偏振片，而S偏振光则继续折射并反射，如此循环，直至通过下偏振片。以此实现增加光线的总通过量，提高视区的显示亮度。
本实施例中，基材层53的层数优选为2~800层，每层基材层53的折射率范围优选为1 .3~1 .85，其作用在于使光线在依次经过基材层53时，发生多次的折射，一方面确保改变光线的偏振方向，使其与下偏振片的偏振方向匹配；另一方面，由于光线依次经过不同折射率的介质，经多次折射后的光线更容易发生反射，使得这部分光线反射进入下偏振片，从而提高整体亮度。实施时，可根据实际需要，在背光模组设置一张或多张增光膜5。
请参考图3和图4，背光光源6包括柔性电路板61和LED灯珠62，柔性电路板61贴设在框体1的较短一边，LED灯珠62排列在柔性电路板61上。LED灯珠62的发光面朝向导光板3和扩散膜4。为了提高光源的亮度，本实施例中，柔性电路板61的表面涂有高反射率的白油层，从而避免光线被柔性电路板61吸收，使更多的光线反射进入导光板3。
扩散膜4靠近背光光源6的一侧设有用于消除入光面亮斑的油墨层41，该油墨层41通过丝印的方式印刷在扩散膜4上。油墨层41包括多个涂覆区42，涂覆区42的位置与LED灯珠62的位置一一对应。由于LED灯珠62的中间部分亮度较高，会在扩散膜4上形成一亮斑或光柱，通过在LED灯珠62前设置涂覆区42，可使光线均匀散开，从而消除亮斑和光柱。具体实施时，涂覆区42可由多个点状的墨点组成，或由多条线状的墨线组成，或由墨点和墨线共同组成。涂覆区42的形状可以是圆形、矩形或三角形，但不限于此。为了保证红外线光束可透过涂覆区42，涂覆区42采用可透红外线光束的油墨，从而保证了靠近屏幕靠近背光光源6的边缘部分的指纹识别的准确度。需要说明的是，该种可透过红外线光束的油墨采用现有市售的可透红外线光束油墨即可，在此不作赘述。
请参考图5至图7，框体1包括面板11、垂直于面板11周边的侧壁12、以及贴设在侧壁12内侧的胶框13。需要说明的是，指纹识别单元的接收装置设置在背光单元的下方，发射装置可设置在背光单元的下方或背光单元的侧面，且发射装置和接收装置的数量均可以是一个或多个。当接收装置和发射装置均设于背光单元的下方时，面板11对应接收装置和发射装置分别设有第一通光孔14和第二通光孔15，第二通光孔15以第一通光孔14为中心呈对称设置。第一通光孔14的数量和位置与接收装置的位置一一对应，第二通光孔15的数量和位置与发射装置的位置一一对应，使得有发射装置发出的用于识别指纹的红外线光束可自下而上穿透背光模组，并在照射外部指纹信息后反射并自上而下反向穿透背光单元并进入
接收装置。当发射装置设置在背光单元的侧面时，面板11对应接收装置设置第一通光孔14
即可，可以不开设第二通光孔15。
请参考图6，第一实施例中，第一通光孔14为一个，第二通光孔15为两个，对称设于第一通光孔14的两侧。请参考图7，第二实施例中，第一通光孔14为两个，第二通光孔为四个，等角度排列在其中一个第一通光孔14的外周侧。上述实施例只是为了说明第一通光孔14和第二通光孔15的具体排列方式，其他实施例中，可以不限于此，例如，第一通光孔14可以为两个以上，其可根据接收装置的位置和数量具体设置，第二通光孔15可以根据发射装置的数量和排列方式具体设置；此外，第一通光孔14和第二通光孔15可形成为圆形、矩形、腰型、星形、水滴形、梨形、椭圆形、以及不规则形状中的一种或组合。
请参考图8和图9，导光板3包括网点结构面31和棱柱结构面32。其中，网点结构面31包括多个网点33，网点33对侧入光线具有偏转光线反射角度的作用，而偏转角越大，光线越容易以有效视角方向射出，且射出距离越小，能量损失越小。棱柱结构面32包括多条平行设置的棱柱34，该棱柱34对于光线具有聚光作用，能够收缩大角度光线，使其偏转到有效视角内，从而增加亮度。
导光板3对应接收装置设有微结构区35。微结构区35内的网点33面积与微结构区
35的总面积之比小于20%。以网点33呈圆形，微结构区35呈矩形为例，微结构区35内的网点33面积与微结构区35的总面积之比满足：(n*πr²/H*L)*100%＜20%，其中，n为微结构区35内的网点33数量，r为网点33的半径，H为微结构区35的宽度，L为微结构区35的长度。需要说明的是，上述网点33的面积是指网点33与导光板3的连接面的面积。
微结构区35内的棱柱34的面积与微结构区35的总面积之比小于40%。以微结构区
35呈矩形为例，微结构区35内的棱柱34面积与微结构区35的总面积之比满足：(W/P)*100%＜40%，其中，W为棱柱34的宽度，P为相邻两棱柱34的中心之间的距离。需要说明的是，上述棱柱34的面积是指棱柱34与导光板3的连接面的面积。
通过控制微结构区35内的网点33面积和棱柱34面积与微结构区35的总面积之比，
实现平衡白光亮度和红外线光束的穿透率，即在保证白光亮度的同时，使足够的红外线在
不改变其传播方向的情况下穿透导光板3，满足屏下指纹识别的要求。
具体实施时，棱柱34的截面为圆弧形、梯形、以及三角形中的一种。网点33为圆弧形、圆台形、圆锥形、以及条形中的一种。微结构区35形成为圆形、矩形、三角形、以及椭圆形中的一种。其他实施例中，网点33、棱柱34、以及微结构区35的形状可不限于此。需要说明的是，上述面积计算公式只是为了举例说明，在计算网点33、棱柱34、以及微结构区35的面积时，需要根据具体实施时的形状进行计算。
在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外，当结合任何实施例描
述特定的特征或结构时，所主张的是，结合这些实施例的其它实施例来实现这种特征或结构在本领域技术人员的技术范围内。
本发明说明书中可能出现的“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“背面”、“正面”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等指示的方位或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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，“多种”或“多个”的含义是至少两种或两个，除非另有明确具体的限定。本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人
员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、
改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (21)

1.一种红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，包括：
背光单元，所述背光单元包括由下至上层叠设置的框体、反射膜、导光板、扩散膜、以及增光膜，所述框体的一侧设有背光光源；
指纹检测单元，所述指纹检测单元包括用于发射红外线光束的发射装置、以及用于接收经外部反射后的红外线光束的接收装置；其特征在于，
所述发射装置设于背光单元下方或侧方；
所述接收装置用于接收依次穿过所述增光膜、扩散膜、导光板及反射膜的红外线光束，实现指纹识别；
所述导光板包括网点结构面和棱柱结构面，所述网点结构面包括多个网点，所述棱柱结构面包括多条平行设置的棱柱，所述导光板对应所述接收装置设有微结构区；网点结构面的微结构区为网点，棱柱结构面的微结构区为棱柱，所述微结构区内的网点面积与所述微结构区的总面积之比小于20%；所述微结构区内的棱柱面积与所述微结构区的总面积之比小于40%；通过控制微结构区内的网点面积和棱柱面积与微结构区的总面积之比，实现平衡白光亮度和红外线光束的穿透率，即在保证白光亮度的同时，使足够的红外线在不改变其传播方向的情况下穿透导光板，满足屏下指纹识别的要求。
2.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述增光膜包括用于使光线折射并改变其偏振方向的多层层叠设置的不同折射率的基材层。
3.根据权利要求2所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述基材层的数量为2~800层，每层基材层的折射率范围为1.3~1.85。
4.根据权利要求3所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述增光膜还包括设于基材层上表面及下表面的保护层。
5.根据权利要求4所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述保护层为聚碳酸酯薄膜层。
6.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述框体包括面板、垂直于所述面板周边的侧壁、以及贴设在所述侧壁内侧的胶框。
7.根据权利要求6所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述接收装置设于所述背光单元的下方，所述发射装置设于所述背光单元的侧面，所述面板上设有用于透过红外线光束的一个或多个第一通光孔，所述第一通光孔与所述接收装置的位置一一对应。
8.根据权利要求6所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述接收装置和发射装置均设于所述背光单元的下方，所述面板上设有用于透过红外线光束的一个或多个第一通光孔，所述第一通光孔与所述接收装置的位置一一对应；所述第一通光孔的***设有多个第二通光孔，所述第二通光孔与所述发射装置的位置一一对应。
9.根据权利要求8所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述第二通光孔为两个，对称设于所述第一通光孔的两侧。
10.根据权利要求8所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述第二通光孔为四个，等角度排列在所述第一通光孔的外周侧。
11.根据权利要求7或8所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述第一通光孔和第二通光孔为圆形、矩形、腰型、星形、以及椭圆形中的一种或组合。
12.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述背光光源包括柔性电路板和LED灯珠，所述柔性电路板贴设在所述框体的较短一边，所述LED灯珠排列在所述柔性电路板上。
13.根据权利要求12所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述扩散膜靠近背光源的一侧设有用于使光线均匀发散的油墨层，所述油墨层包括多个涂覆区，所述涂覆区的位置与所述LED灯珠的位置一一对应。
14.根据权利要求13所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述涂覆区包括多个呈点状的墨点。
15.根据权利要求13所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述涂覆区包括多条呈线形的墨线。
16.根据权利要求13所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述涂覆区为圆形、矩形、或三角形中的一种。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述油墨层为可透红外线光束油墨。
18.根据权利要求12所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述柔性电路板表面设有高反射率的白油层。
19.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述棱柱的截面为圆弧形、梯形以及三角形中的一种。
20.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，网点为圆弧形、圆台形、圆锥形以及条形中的一种。
21.根据权利要求1所述的红外线可穿透及具有增亮效果的背光模组，其特征在于，所述微结构区为圆形、矩形、三角形以及椭圆形中的一种。
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