CN111095058A - 屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕 - Google Patents

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CN111095058A CN201980004398.7A CN201980004398A CN111095058A CN 111095058 A CN111095058 A CN 111095058A CN 201980004398 A CN201980004398 A CN 201980004398A CN 111095058 A CN111095058 A CN 111095058A
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Abstract

本申请提供一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕，屏下指纹识别装置，应用于具有液晶显示屏幕的电子设备，屏下指纹识别装置包括位于液晶显示屏幕的背光模组下方的指纹识别模组，背光模组包括导光板组件，其中，所述导光板组件用于通过增大位于其表面的微结构的高度使背光模组中和导光板相邻膜层的变形区域与导光板隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件时发生薄膜干涉，有助于消除导光板和与导光板相邻的膜层之间发生薄膜干涉现象。

Description

屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕
技术领域
本申请涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕。
背景技术
有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称：OLED)可以控制单独像素点的亮灭，采用OLED屏幕手机的光学屏下指纹识别技术已经进入商用时代。采用液晶显示屏幕(Liquid Crystal Display，简称：LCD)电子设备(如手机)的光学屏下指纹识别技术正在向商用化推进。
目前，液晶显示屏幕包括背光模组和位于背光模组上方的显示模组，一般情况下，背光模组的光学膜片包括自下而上堆叠设置的反射膜、导光板、匀光膜和增亮膜，各层膜片的作用不同。背光模组通过背光灯带提供均匀的可见光，可见光通过背光模组的光学膜片的处理后使得可见光均匀分布形成面光源，以照亮液晶显示屏幕的显示模组，从而进行画面的显示。
然而，背光模组中的光学膜片采用涤纶树脂(Polyethylene terephthalate，简称：PET)材料为基础，除导光板稍微厚一些，其它膜片厚度较薄(比如反射膜和匀光膜)，比较容易发生形变，容易出现两个膜片接触不均匀的情况，这样容易引发薄膜干涉现象。由于屏下指纹识别模组中的指纹传感器能够接收到薄膜干涉中的干扰纹路，进而会对指纹识别的效果造成干扰。
发明内容
本申请提供一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕，有助于消除导光板和与导光板相邻的膜层之间发生薄膜干涉现象。
第一方面，本申请提供一种屏下指纹识别装置，适用于具有液晶显示屏幕的电子设备，所述屏下指纹识别装置的指纹识别区域至少部分位于所述液晶显示屏幕的显示区域；
所述屏下指纹识别装置包括位于所述液晶显示屏幕的背光模组下方的指纹识别模组，所述指纹识别模组用于接收经所述指纹识别区域上方的手指形成的并透过所述液晶显示屏幕的指纹检测光，以获取所述手指的指纹图像；
其中，所述背光模组包括导光板组件，所述导光板组件包括导光板和位于所述导光板表面的且对所述液晶显示屏幕的背光进行导光的微结构，其中，所述导光板组件用于通过增大所述微结构的高度使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离，以避免所述指纹检测光在透过所述导光板组件时发生薄膜干涉。
在本申请的一种具体实施例中，所述屏下指纹识别装置包括检测光源，所述检测光源用于向位于所述指纹识别区域上方的手指发射探测光，所述探测光照射到所述指纹识别区域上方的手指并形成携带有指纹信息的所述指纹检测光。
在本申请的一种具体实施例中，所述探测光或者所述指纹检测光与所述背光模组提供的用于显示画面的所述背光的波长不同。
在本申请的一种具体实施例中，所述探测光和所述指纹检测光均为红外光，所述背光模组提供的所述背光为可见光。
在本申请的一种具体实施例中，所述导光板相邻膜层的变形区域位于所述背光模组靠近所述指纹识别区域的一侧，其中，所述导光板相邻膜层的变形区域内的变形为与所述导光板相邻的膜材凹向所述导光板的形变。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构位于所述导光板的上表面和下表面，所述微结构用于支撑所述背光模组中与所述导光板相邻的膜材，以使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构包括两种不同结构的导光结构，所述导光结构用于对所述背光进行引导。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构包括第一微结构和第二微结构，其中，所述第一微结构位于所述导光板的下表面且用于支撑所述背光模组的反射膜，所述第二微结构位于所述导光板的上表面且用于支撑所述背光模组的匀光膜。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构用于将所述导光板内全反射的所述背光打散，以使所述背光从所述液晶显示屏幕的正面发光；所述第二微结构用于对所述导光板内的所述背光进行导光的同时增加所述背光的亮度。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构的高度与所述第一微结构在所述导光板上的透射区域的密度成反比，其中，所述透射区域为所述导光板上用于使所述指纹检测光透过的区域。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构在所述透射区域内的密度小于所述第一微结构在所述导光板的背光引导区域的密度，或者所述透射区域为空白结构。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构为导光点，且所述第一微结构的高度为4.5um-5um。
在本申请的一种具体实施例中，所述导光板组件还用于通过增大所述第二微结构之间的间距，以使所述导光板和所述匀光膜的变形区域隔离。
在本申请的一种具体实施例中，所述第二微结构沿直线均匀排布在所述导光板的上表面，且所述第二微结构的表面为弧形结构。
在本申请的一种具体实施例中，所述第二微结构的曲率半径为40um时，所述第二微结构的高度为2um-5um，所述第二微结构之间的间距为70um-90um。
在本申请的一种具体实施例中，所述探测光和所述指纹检测光均为波长为940nm的红外光。
第二方面，本申请提供一种导光板组件，适用于支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕，述导光板组件包括导光板和位于所述导光板表面的且对所述液晶显示屏幕的背光进行导光的微结构，其中，所述导光板组件用于通过增大所述微结构的高度使所述液晶显示屏幕中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离，以避免被屏下光学指纹识别装置接收的指纹检测光在透过所述导光板组件时发生薄膜干涉。
在本申请的一种具体实施例中，所述导光板相邻膜层的变形区域位于所述液晶显示屏幕的背光模组靠近所述指纹识别区域的一侧，其中，所述导光板相邻膜层的变形区域内的变形为与所述导光板相邻的膜材凹向所述导光板的形变。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构位于所述导光板的上表面和下表面，所述微结构用于支撑所述背光模组中与所述导光板相邻的膜材，以使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构包括两种不同结构的导光结构，所述导光结构用于对所述背光进行引导。
在本申请的一种具体实施例中，所述微结构包括第一微结构和第二微结构，其中，所述第一微结构位于所述导光板的下表面且用于支撑所述背光模组的反射膜，所述第二微结构位于所述导光板的上表面且用于支撑所述背光模组的匀光膜；
所述第一微结构用于将所述导光板内全反射的所述背光打散，以使所述背光从所述液晶显示屏幕的正面发光；所述第二微结构用于对所述导光板内的所述背光进行导光的同时增加所述背光的亮度。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构的高度与所述第一微结构在所述导光板上的透射区域的密度成反比，其中，所述透射区域为所述导光板上用于使被所述屏下光学指纹识别装置的指纹识别模组接收的指纹检测光透过的区域。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构在所述透射区域内的密度小于所述第一微结构在所述导光板的背光引导区域的密度，或者所述透射区域为空白结构。
在本申请的一种具体实施例中，所述第一微结构为导光点，且所述第一微结构的高度为4.5um-5um。
在本申请的一种具体实施例中，所述导光板组件还用于通过增大所述第二微结构之间的间距，以使所述导光板和所述匀光膜的变形区域隔离。
在本申请的一种具体实施例中，所述第二微结构沿直线均匀排布在所述导光板的上表面，且所述第二微结构的表面为弧形结构。
在本申请的一种具体实施例中，所述第二微结构的曲率半径为40um时，所述第二微结构的高度为2um-5um，所述第二微结构之间的间距为70um-90um。
在本申请的一种具体实施例中，所述屏下光学指纹识别装置的发射的探测光和所述屏下光学指纹识别装置中的指纹识别模组接收的指纹检测光均为波长为940nm的红外光。
第三方面，本申请提供一种液晶显示屏指纹识别***，包括液晶显示屏幕和如上任一项所述的屏下指纹识别装置，所述液晶显示屏幕包括显示模组和位于所述显示模组之下的背光模组，所述背光模组位于所述指纹识别装置的指纹识别模组之上；其中，所述背光模组包括如上所述的导光板组件。
第四方面，本申请提供一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕，其包括显示模组和背光模组，所述背光模组设在所述显示模组之下，用于为所述液显示模组提供背光，并将在所述液晶显示屏幕上方的手指形成的指纹检测光传输至所述背光模组之下的指纹识别模组，其中所述背光模组包括如上任一项所述的导光板组件。
本申请提供一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕，通过增大导光板上的微结构的高度，使背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与导光板隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件时发生薄膜干涉，从而在实现屏下指纹识别功能的同时，能够避免由于背光模组的光学膜片的变形引发的两个膜片接触不均匀，对指纹识别效果的干扰，进而解决了现有背光模组的两个膜片接触不均匀，导致的薄膜干涉现象对指纹识别效果的干扰问题。
附图说明
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。
图1为现有的液晶显示屏指示识别***的结构示意图；
图2为现有的导光板组件的结构示意图；
图3是现有反射膜接触导光板的结构示意图；
图4是现有的导光板上的第二微结构的参数示意图；
图5是现有匀光膜接触导光板的结构示意图；
图6是本申请实施例一提供的导光板上的第一微结构加高后反射膜与导光板位置关系示意图；
图7是本申请实施例一提供的导光板上的第二微结构的参数示意图；
图8是本申请实施例一提供的匀光膜与导光板位置关系示意图；
图9是本申请实施例一提供的导光板组件的关系示意图。
附图标记说明：
液晶显示屏幕-10；显示模组-11；显示区域-111；非显示区域-112；背光模组-12；反射膜-121；导光板组件-122；导光板-1221；第一微结构-1222；第二微结构-1223；透射区域-1224；背光引导区域-1225；匀光膜-123；增亮膜-124；钢板-125；变形区域-126；间距-L；曲率半径-R；第二微结构的高度-H；屏下指纹识别装置-20；检测光源-21；指纹识别模组-22；光学元件-221；指纹传感器-222。
具体实施方式
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。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
正如背景技术中所描述的，参考图1至图5所示，背光模组12的光学膜片包括自下而上堆叠设置的反射膜121、导光板1221、匀光膜123和增亮膜124，各层膜片的作用不同。然而，背光模组12中的光学膜片PET材料为基础。然而，参考图3和图5所示，背光模组12中的光学膜片除导光板1221稍微厚一些，其它膜片厚度较薄，比如反射膜121和匀光膜123，比较容易发生形变，容易出现两个膜片接触不均匀的情况，这样容易引发薄膜干涉现象，比如，背光模组12中反射膜121的厚度为80um，导光板1221厚度450um左右，匀光膜123厚度为50um，增亮膜124厚度为70um。
由于屏下指纹识别模组22中的指纹传感器222能够接收到薄膜干涉中的干扰纹路，进而会对指纹识别的效果造成干扰。
为此，本申请提供一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕，能够消除或者减轻导光板1221与反射膜121和匀光膜123之间发生薄膜干涉现象。
本申请实施例提供一种屏下指纹识别装置及***、导光板组件和液晶显示屏幕，其中，屏下指纹识别装置20适用于具有液晶显示屏幕10的电子设备，其中电子设备可以包括但不限于采用液晶显示屏幕10的手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪、指纹锁等电子产品或部件。电子设备包括液晶显示屏幕10、本申请实施例提供的屏下指纹识别装置20和导光板组件122。
下面本申请实施例以采用液晶显示屏幕10的手机的应用场景为例，对本申请的屏下指纹识别装置20、导光板组件122、液晶显示指纹识别***和液晶显示屏幕10做进一步阐述。
实施例一
图6是本申请实施例一提供的导光板上的第一微结构加高后反射膜与导光板位置关系示意图，图7是本申请实施例一提供的导光板上的第二微结构的参数示意图，图8是本申请实施例一提供的匀光膜与导光板位置关系示意图，图9是本申请实施例一提供的导光板组件的关系示意图。
参考图6至图9所示，本申请实施例提供一种屏下指纹识别装置20，适用于具有液晶显示屏幕10的电子设备，屏下指纹识别装置20的指纹识别区域(在图中未标示)至少部分位于液晶显示屏幕10的显示区域111，以增大液晶显示屏幕10上显示区域111的面积，从而获得较好的用户体验度。其中，液晶显示屏幕10的显示区域111为液晶显示屏幕10或者手机上用于显示画面的区域。指纹识别区域可以具体为供用户进行手指按压以实现指纹输入操作的区域。
屏下指纹识别装置20包括位于液晶显示屏幕10的背光模组12下方的指纹识别模组22，指纹识别模组22用于接收经指纹识别区域上方的手指形成的并透过液晶显示屏幕10的指纹检测光，以获取手指的指纹图像。
其中，背光模组12包括导光板组件122，导光板组件122包括导光板1221和位于导光板1221表面的且对液晶显示屏幕10的背光进行导光的微结构，其中，导光板组件122用于通过增大微结构的高度使背光模组12中和导光板1221相邻膜层的变形区域126与导光板1221隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件122时发生薄膜干涉。
具体的，本实施例中，导光板组件122可以为一体化结构。其中，本实施例中，导光板1221和微结构可以通过注塑或者其他一体成形的方式形成的一体化结构。其中，导光板1221和微结构可以采用一种或几种对液晶显示屏幕10的背光(比如可见光)具有引导作用的材料制备而成(比如PEF)，在本实施例中，对于导光板组件122的具体形成方式和材料并不做进一步限定。
参考图1所示，背光模组12可以包括光学膜层组件和位于光学膜层组件下方且对光学膜层组件起到支撑作用的钢板125。其中，光学膜层组件具体可以包括导光板组件122、位于导光板组件122的出光面(即顶面)的匀光膜123和增亮膜124、位于导光板1221的底面的反射膜121。另外，背光模组12还可以包括背光光源(在图中未标示)，背光光源可以具体设置在导光板组件122的其中一个侧面，即导光板组件122朝向背光光源的侧面作为入光面。其中，导光板组件122主要用于通过入光面接收背光光源的提供的背光，并将背光转换为均匀平面光并从其出光面出射；反射膜121主要用于将从导光板组件122底面出射的背光反射回导光板组件122；匀光膜123和增亮膜124分别用于对导光板组件122的出光面出射的平面光进行匀光扩散以及增亮处理。钢板125主要用于对背光模组12的其他光学膜片进行支撑保护。正如背景技术中所描述的，由于背光模组12的光学膜层采用PET材料为基础，且匀光膜123和反射膜121较薄，容易发生变形，从而使得反射膜121或者匀光膜123的变形区域126(即朝向导光板组件122的一侧发生形变的区域)接触导光板1221不均匀。其中，反射膜121或者匀光膜123的变形区域126接触导光板1221不均匀可以为变形区域126内反射膜121或者匀光膜123与导光板1221的接触程度不同，导致变形区域126内反射膜121或者匀光膜123与导光板1221在接触点的***出现不同程度的间隙。
具体的，参考图1至图5所示，当反射膜121或者匀光膜123在朝向导光板1221的一侧发生形变时，虽然现有的导光板1221上的微结构能够对反射膜121或者匀光膜123起到支撑作用，但是现有的导光板1221上的微结构对于反射膜121或者匀光膜123的支撑度不够，使得反射膜121或者匀光膜123的变形区域126仍会与导光板1221出现不均匀的接触。
由于指纹识别模组22通过接收透过整个液晶显示屏幕10的且携带有指纹信息的指纹检测光，来实现指纹图像的读取。所以当指纹检测光透过该背光模组12的变形区域126时，由于反射膜121和/或匀光膜123的变形区域126接触导光板1221不均匀，指纹检测光在该变形区域126内的反射和透射现象相互干扰，使得导光板1221与其相邻的膜层之间(比如反射膜121和匀光膜123)会发生薄膜干涉，而指纹识别模组22中的指纹传感器222能够接收到薄膜干涉中的对指纹成像具有干扰的纹路(比如牛顿环或者其他干扰纹路)，进而会对指纹识别的效果造成一定程度的干扰。
比如，指纹传感器222会接收到牛顿环或者其他干扰纹路(比如条纹干扰纹路)，使得指纹图像被牛顿环或者其他干扰纹路覆盖，从而影响指纹图像的获取或者识别。或者，指纹传感器222在接收携带有指纹信息的指纹检测光的同时也会接收到牛顿环或者其他干扰纹路，由于指纹传感器222在接收到指纹检测光上携带的指纹信息后，按照一定的算法对指纹信息进行处理从而形成指纹成像，所以指纹传感器222接受到的牛顿环或者其他干扰纹路会对上指纹成像过程产生一定的干扰，从而影响指纹识别的效果。
需要说明的是，牛顿环或者其他干扰纹路均属于一种薄膜干涉现象。牛顿环是一些明暗相间的同心圆环，为光的一种干涉图样。牛顿环是典型的等厚薄膜干涉，即同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，使得牛顿环的形成条件较本申请的其他干扰纹路(比如条纹干扰纹路)的形成条件较为苛刻。
为此，参考图6至图8所示，本申请通过增大导光板1221上微结构的高度，使得微结构对反射膜121和匀光膜123起到更好的支撑效果，达到即使反射膜121和匀光膜123变形也无法接触到导光板1221的目的，即以使背光模组12和导光板1221相邻膜层的变形区域126(即反射膜121和匀光膜123)与导光板1221隔离，从而规避掉牛顿环或者其他干扰纹路产生的条件，以避免指纹检测光在透过导光板组件122时发生薄膜干涉，从而消除反射膜121和匀光膜123由于变形可能引发的薄膜干涉现象。因此，本申请实现屏下指纹识别功能的同时，能够避免由于背光模组12的光学膜片的变形引发的两个膜片接触不均匀，对指纹识别效果的干扰，进而解决了现有背光模组12的两个膜片接触不均匀，导致的薄膜干涉现象对指纹识别效果的干扰问题。
具体的，本实施例中，参考图1所示，屏下指纹识别装置20还可以包括检测光源21，检测光源21用于向位于指纹识别区域上方的手指发射探测光，探测光照射到指纹识别区域上方的手指并手指反射或者透射之后形成携带有指纹信息的指纹检测光。指纹检测光进一步穿过液晶显示屏幕10返回到指纹识别模组22。为保证携带有指纹信息的指纹检测光可以穿过液晶显示屏幕10，在本实施例中，背光模组12的至少部分区域为可透过指纹检测光的透光区域(在图中未标示)，透光区域可以具体为检测光源21的探测光及其在手指形成的指纹检测光在液晶显示屏幕10的传输路径所对应的区域，且其透射波段覆盖检测光源21的发射波段，以使探测光及其在手指形成的指纹检测光可以穿透背光模组12的透光区域。指纹识别模组22位于液晶显示屏幕10的透光区域之下，以便接收穿过背光模组12的透光区域返回的指纹检测光，并可以根据指纹检测光携带的指纹信息获取到手指的指纹图像。
作为一种可能的实现方式，本实施例中，检测光源21可以位于背光模组12的下方，并靠近指纹识别模组22设置或者集成在指纹识别模组22内部。或者，本实施例中，检测光源21还可以与背光模组12的背光光源一起设置在液晶显示屏幕10的非显示区域111。或者，检测光源21也可以设置在其他位置，在本实施例中，对于检测光源21的位置并不做进一步限定，只需保证检测光源21发射的探测光能够照射到显示模组11的指纹识别区域上方的手指，且经手指反射或透射形成的指纹检测光能够透过背光模组12的透光区域(在图中未标示)进入指纹识别模组22即可。
为了避免检测光源21发出的探测光对液晶显示屏幕10的显示效果造成干扰，本实施例中，探测光或者指纹检测光与背光模组12提供的用于显示画面的背光的波长不同，也就是说，检测光源21可以具体为与背光模组12提供的背光具有不同波段的光源，其可以用于发射特定波段的探测光，特定波段的探测光用于供指纹识别模组22进行屏下光学指纹检测。其中，特定波段的探测光可以为位于可见光波段之外的不可见光，比如红外光。
示例性的，本实施例中，背光模组12提供的背光可以为可见光，探测光和指纹检测光可以为红外光或其他波长位于可见光的波段之外且能够实现指纹识别的光信号，在本实施例中，探测光可以包括但不仅限于红外光。这样用户通过显示模组11无法看到或察觉上述用于指纹识别的探测光。因此，本申请实施例的指纹识别模组22不仅能够利用穿过背光模组12的指纹检测光实现屏下光学指纹检测，而且还能降低检测光源21发出的探测光液晶显示屏幕10的显示效果造成干扰，避免对图像的显示效果产生影响。
具体的，检测光源21可以为红外灯、红外的垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurface Emitting Laser，简称VCSEL)、红外的激光二极管(Laser Diode)等红外光源。
其中，本实施例中，检测光源21的发出探测光的光谱范围可以为780nm-1100nm。优选地，可以为波长为940nm的红外光。这样利用可见光和红外光在背光模组12的各类背光膜材中不同的特性，可以保证携带有指纹信息的指纹检测光在背光模组12的传输过程中失真小，确保指纹识别准确性高。另一方面，利用检测光源21发出的红外光来作为探测光，由于红外光的穿透能力比可见光强，可以更有效地增强穿透液晶显示屏幕10及其各个背光膜材的指纹检测光的信号，提高指纹识别效果。
具体的，本实施例中，指纹识别模组22可以包括光学元件221、滤光片(在图中未标示)和指纹传感器222，其中，滤光片位于光学元件221和指纹传感器222之间，光学元件221朝向背光模组12的一侧，光学元件221用于使得透过背光模组12的指纹检测光可以经过光学元件221的光路引导或者光学汇聚并进入指纹传感器222以实现指纹图像的光学成像。指纹传感器222也可以称为光学传感器、图像传感器、光学指纹传感器222、光学感应器或指纹检测感应器等，其可以具体包括光学成像芯片，或者具有一定光学叠层的光学成像芯片，其具有用于接收指纹检测光并对指纹检测光进行光电转换的多个光学感应单元的光学感应阵列。滤光片滤除指纹检测光的波段之外的其他红外光或者干扰光，以消除上述光线进入指纹传感器222对指纹识别造成干扰，从而提高指纹识别的效果。
具体的，滤光片可以位于指纹传感器222上方，或者也可以直接通过镀膜方式形成在指纹传感器222的光学感应阵列或者光路引导结构的上方。示例性的，本实施例中，滤光片包括但不仅限于红外截止滤光片(IR-Cut Filter，简称：IRCF)。
其中，光学元件221可以包括具有至少一个球面或非球面透镜的微距镜头以及用于承载微距镜头的物理组件，指纹传感器222及其上方的滤光片可以位于微距镜头的汇聚光路以实现指纹光学成像。
下面本申请实施例以波长为940nm的红外光为例，对本申请实施例中的导光板组件122做进一步阐述。屏下光学指纹识别装置的发射的探测光和屏下光学指纹识别装置中的指纹识别模组22接收的指纹检测光均为波长为940nm的红外光。
参考图6至图9所示，本申请实施例提供一种导光板组件122，适用于支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕10，导光板组件122包括导光板1221和位于导光板1221表面的且对液晶显示屏幕10的背光进行导光的微结构。为了使得微结构对反射膜121和匀光膜123起到更好的支撑效果，通过增大导光板1221上微结构的高度，以使背光模组12和导光板1221相邻膜层的变形区域126(反射膜121和匀光膜123)与导光板1221隔离，从而规避掉牛顿环或者其他干扰纹路产生的条件，以避免被指纹识别模组22中的指纹传感器222接受的指纹检测光在透过导光板组件122时发生薄膜干涉，对指纹识别效果的干扰。
具体的，本实施例中，导光板1221相邻膜层的变形区域126位于背光模组12靠近指纹识别区域的一侧，其中，导光板1221相邻膜层的变形区域126内的变形为与导光板1221相邻的膜材凹向导光板1221的形变(如图3和图5所示)。因此，当与导光板1221相邻的膜材发生变形时，其变形区域126凹向导光板1221为与导光板1221的之间发生薄膜干涉创造了条件。
具体的，参考图6至图9所示，本实施例中，微结构位于导光板1221的上表面和下表面，微结构用于支撑背光模组12中与导光板1221相邻的膜材，以使背光模组12中和导光板1221相邻膜层的变形区域126与导光板1221隔离。与此同时，通过导光板1221上的微结构能够对背光(可见光)起到更好的引导作用，将背光转换成均匀的平面光以照亮液晶显示屏幕10。
进一步的，参考图6至图9所示，本实施例中，微结构包括两种不同结构的导光结构，导光结构用于对背光进行引导。其中，微结构包括第一微结构1222和第二微结构1223，其中，第一微结构1222位于导光板1221的下表面且用于支撑背光模组12的反射膜121，第二微结构1223位于导光板1221的上表面且用于支撑背光模组12的匀光膜123。具体的，本实施例中，通过第一微结构1222和第二微结构1223能够对反射膜121和匀光膜123起到一定的支撑作用，将反射膜121和匀光膜123的变形区域126与导光板1221隔离。第一微结构1222用于将导光板1221内经反射膜121全反射的背光打散，以使背光从液晶显示屏幕10的正面发光；第二微结构1223用于对导光板1221内的背光进行导光的同时增加背光的亮度。本实施例通过导光板组件122将背光转换成均匀的平面光以照亮液晶显示屏幕10，以用于液晶显示屏幕10的显示。
应理解的是，在第一微结构1222的结构不变的基础上，第一微结构1222在导光板1221上的密度越大对于反射膜121的支撑作用越强。因此，本实施例中，第一微结构1222的高度与第一微结构1222在导光板1221上的透射区域1224的密度成反比，也就是说，第一微结构1222在透射区域1224的密度越大，第一微结构1222的高度越小，反之，当第一微结构1222在透射区域1224的密度越小，第一微结构1222的高度越大。其中，参考图2所示，透射区域1224为导光板1221上用于使指纹检测光透过的区域，也就是说，透射区域1224主要用于在手指形成的携带有指纹信息的指纹检测光可以顺利透过导光板1221并进入指纹识别模组22，以实现指纹识别，避免携带有指纹信息的指纹检测光受导光板1221的光路引导影响而无法正常进入指纹识别模组22从而造成指纹图像失真。可选地，在具体实施例中，指纹识别模组22可以至少部分位于导光板1221203的透射区域1224的垂直下方。
由于背光灯带靠近导光板1221的一侧(即入光面)，且靠近指纹识别区域设置，考虑到背光在传输过程中有一定的损耗，为了使液晶显示屏幕10的显示效果具有一定的均一性(即显示亮度基本一致)，本实施例中，第一微结构1222在导光板1221上呈不均匀分布(如图2所示，朝着背离背光光源的方向上，第一微结构1222的密度逐渐增大)。第一微结构1222在透射区域1224内的密度小于第一微结构1222在导光板1221的背光引导区域1225的密度，或者，上述透射区域1224为空白结构，即透射区域1224内未设置第一微结构1222(如图2所示)，以增大携带有指纹信息的指纹检测光在透射区域1224的透过率。其中，背光引导区域1225用于将背光光源提供的可见光转化为从导光板1221靠近显示模组11一侧的出光面出射的平面光，以照亮显示模组11，确保背光模组12能够正常提供背光。由于改变第一微结构1222在导光板1221上的密度，可能会对液晶显示屏幕10的显示效果造成一定的影响(显示可能会出现局部过量或者过暗)。因此本申请实施例通过增加第一微结构1222的高度，以使背光模组12和导光板1221相邻膜层的变形区域126(反射膜121和匀光膜123)与导光板1221隔离。
具体的，本实施例中，第一微结构1222可以为导光点，导光点又称导光网点，具体的，导光点可以为塑料颗粒、对于背光具有高反射的颗粒、或者其他能够实现改变光线且使光线向各个角度扩散的微小颗粒，即本实施例中，导光点包括但不仅限于塑料颗粒。参考图6所示，相较于现有技术中导光板1221底部导光点的高度(3um)，本实施例中，第一微结构1222的高度为4.5um-5um。当第一微结构1222的高度小于4.5um时，对于反射膜121的支撑强度不够，反射膜121的变形区域126可能会接触导光板1221不均匀，当第一微结构1222的高度大于5um时，第一微结构1222可能会在液晶显示屏幕10上显示出来，因此，在将反射膜121的变形区域126与导光板1221隔离的同时要保证液晶显示屏幕10的显示效果，将第一微结构1222的高度限制在上述范围内，而且在当第一微结构1222的高度在上述范围内时，反射膜121变形区域126与导光板1221之间的间距L大于探测光(比如940nm)的波长的一半，此时，探测光照射到该变形区域126内时，探测光的投射和反射作用干扰较少，从而有效的避免了薄膜干涉的发生。
由于匀光膜123的厚度为50um，容易变形，且与导光板组件122的接触面光滑，同样会导致薄膜干涉的问题。在上述基础上，参考图7所示，本实施例中，导光板组件122还用于通过增大第二微结构1223之间的间距L，以使导光板1221和匀光膜123的变形区域126隔离，从而破坏导光板1221和匀光膜123的变形区域126之间发生薄膜干涉的条件。
其中，参考图7至图9所示，本实施例中，第二微结构1223沿直线均匀排布在导光板1221的上表面，且第二微结构1223的表面为弧形结构。当第二微结构1223的曲率半径R为40um时，相较于现有技术中，第二微结构的高度H为1um，间距L普遍为40um，本实施例中，第二微结构的高度H为2um-5um，比如3um和4um，第二微结构1223之间的间距L为70um-90um，比如80um。相应的，当第二微结构的高度H大于5um时，由于第二微结构1223增高过大，将导致第二微结构1223可能会在液晶显示屏幕10上显示出来，从而影响液晶显示屏幕10的显示效果。因此，在将匀光膜123的变形区域126与导光板1221隔离的同时要保证液晶显示屏幕10的显示效果，将第二微结构的高度H和间距L限制在上述范围内，而且在当第二微结构的高度H和间距L在上述范围内时，匀光膜123变形区域126与导光板1221之间的间距L大于探测光(比如940nm)的波长的一半，此时，探测光照射到该变形区域126内时，探测光的投射和反射作用干扰较少，从而有效的避免了薄膜干涉的发生。
具体的，第二微结构1223可以为对背光具有导光性能的弧形导光结构，弧形导光结构可以采用塑料或者对于背光具有高反射的材料，其可以与第一微结构1222和导光板1221采用同一种材料通过注塑或者其他一体成形的工艺制备而成，在本实施例中，对于第二微结构1223的材料并不做进一步限定。
本申请提供一种屏下指纹识别装置，通过增大导光板上的微结构的高度，使背光模组中和导光板相邻膜层的变形区域与导光板隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件时发生薄膜干涉，从而在实现屏下指纹识别功能的同时，能够避免由于背光模组的光学膜片的变形对指纹识别效果的干扰问题。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本申请实施例提供一种液晶显示屏指纹识别***，包括液晶显示屏幕10和如实施例一中的屏下指纹识别装置20，液晶显示屏幕10包括显示模组11和位于显示模组11之下的背光模组12，背光模组12位于指纹识别装置的指纹识别模组22之上；其中，背光模组12包括上实施例中的导光板组件122。
具体的，本实施例可以参考实施例一中对于屏下指纹识别装置20和导光板组件122的描述，在本实施例中，不再对屏下指纹识别装置20和导光板组件122作进一步阐述。
液晶显示屏幕10一般包括显示模组11下方的背光模组12，指纹识别模组22位于背光模组12之下，背光模组12上形成有用于使指纹检测光透过的透光区域，透光区域可以是指背光模组12的相关光学膜层组件在探测光和指纹检测光的传输路径形成关于指纹检测光的波段是透光的区域，指纹识别模组22位于背光模组12的透光区域之下，以使指纹检测光透过背光模组12传输到指纹识别模组22。
具体的，本实施例中，透光区域可以为指纹检测光在液晶显示屏幕10的传输路径所对应的区域，且探测光的透射波段覆盖探测光的反射波段，以使探测光及其在手指形成的指纹检测光可以穿透背光模组12的透光区域。
需要说明的是，在实际应用中，可以根据需要对检测光源、背光模组的透光区域、以及指纹识别模组之间的相对位置进行调整，但是调整后的检测光源21、背光模组的透光区域、以及指纹识别模组之间的相对位置，需满足检测光源21发射的探测光能够照射到指纹识别区域上方的手指，且经手指反射或透射形成的指纹检测光能够透过背光模组12的透光区域进入指纹识别模组22。
本申请提供一种液晶显示屏指纹识别***，通过增大导光板上的微结构的高度，使背光模组中和导光板相邻膜层的变形区域与导光板隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件时发生薄膜干涉，从而在实现屏下指纹识别功能的同时，能够避免由于背光模组的光学膜片的变形对指纹识别效果的干扰问题。
实施例三
在上述实施例一的基础上，本申请实施例提供一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕10，其包括显示模组11和背光模组12，背光模组12设在显示模组11之下，用于为液显示模组11提供背光，并将在液晶显示屏幕10上方的手指形成的指纹检测光传输至背光模组12之下的指纹识别模组22。屏下指纹识别装置20包括检测光源21和指纹识别模组22，其中，检测光源21用于向位于指纹识别区域上方的手指发射探测光，探测光照射到指纹识别区域上方的手指并手指反射或者透射之后形成携带有指纹信息的指纹检测光，指纹识别模组22用于接收透过液晶显示屏幕10的并携带有指纹信息的指纹检测光，以获取手指的指纹图像。其中背光模组12包括如上任一项的导光板组件122。具体的，本实施例可以参考实施例一中对于导光板组件122的描述，在本实施例中，不再对导光板组件122作进一步阐述。
本申请提供一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕，通过增大导光板上的微结构的高度，使背光模组中和导光板相邻膜层的变形区域与导光板隔离，以避免指纹检测光在透过导光板组件时发生薄膜干涉，从而能够避免由于背光模组的光学膜片的变形对指纹识别效果的干扰问题。
在本申请的描述中，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申请中的具体含义。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。在本申请的描述中，“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。
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、***、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。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (30)

1.一种屏下指纹识别装置，适用于具有液晶显示屏幕的电子设备，其特征在于，所述屏下指纹识别装置的指纹识别区域至少部分位于所述液晶显示屏幕的显示区域；
所述屏下指纹识别装置包括位于所述液晶显示屏幕的背光模组下方的指纹识别模组，所述指纹识别模组用于接收经所述指纹识别区域上方的手指形成的并透过所述液晶显示屏幕的指纹检测光，以获取所述手指的指纹图像；
其中，所述背光模组包括导光板组件，所述导光板组件包括导光板和位于所述导光板表面的且对所述液晶显示屏幕的背光进行导光的微结构，其中，所述导光板组件用于通过增大所述微结构的高度使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离，以避免所述指纹检测光在透过所述导光板组件时发生薄膜干涉。
2.根据权利要求1所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述屏下指纹识别装置包括检测光源，所述检测光源用于向位于所述指纹识别区域上方的手指发射探测光，所述探测光照射到所述指纹识别区域上方的手指并形成携带有指纹信息的所述指纹检测光。
3.根据权利要求2所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述探测光或者所述指纹检测光与所述背光模组提供的用于显示画面的所述背光的波长不同。
4.根据权利要求3所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述探测光和所述指纹检测光均为红外光，所述背光模组提供的所述背光为可见光。
5.根据权利要求1所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光板相邻膜层的变形区域位于所述背光模组靠近所述指纹识别区域的一侧，其中，所述导光板相邻膜层的变形区域内的变形为与所述导光板相邻的膜材凹向所述导光板的形变。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述微结构位于所述导光板的上表面和下表面，所述微结构用于支撑所述背光模组中与所述导光板相邻的膜材，以使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离。
7.根据权利要求6所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述微结构包括两种不同结构的导光结构，所述导光结构用于对所述背光进行引导。
8.根据权利要求7所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述微结构包括第一微结构和第二微结构，其中，所述第一微结构位于所述导光板的下表面且用于支撑所述背光模组的反射膜，所述第二微结构位于所述导光板的上表面且用于支撑所述背光模组的匀光膜。
9.根据权利要求8所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一微结构用于将所述导光板内全反射的所述背光打散，以使所述背光从所述液晶显示屏幕的正面发光；所述第二微结构用于对所述导光板内的所述背光进行导光以及增亮。
10.根据权利要求8所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一微结构的高度与所述第一微结构在所述导光板上的透射区域的密度成反比，其中，所述透射区域为所述导光板上用于使所述指纹检测光透过的区域。
11.根据权利要求10所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一微结构在所述透射区域内的密度小于所述第一微结构在所述导光板的背光引导区域的密度，或者所述透射区域为空白结构。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一微结构为导光点，且所述第一微结构的高度为4.5um-5um。
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光板组件还用于通过增大所述第二微结构之间的间距，以使所述导光板和所述匀光膜的变形区域隔离。
14.根据权利要求13所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第二微结构沿直线均匀排布在所述导光板的上表面，且所述第二微结构的表面为弧形结构。
15.根据权利要求13或14所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第二微结构的曲率半径为40um时，所述第二微结构的高度为2um-5um，所述第二微结构之间的间距为70um-90um。
16.根据权利要求4-15中任意一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述探测光和所述指纹检测光均为波长为940nm的红外光。
17.一种导光板组件，适用于支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕，其特征在于，所述导光板组件包括导光板和位于所述导光板表面的且对所述液晶显示屏幕的背光进行导光的微结构，其中，所述导光板组件用于通过增大所述微结构的高度使所述液晶显示屏幕中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离，以避免被屏下光学指纹识别装置接收的指纹检测光在透过所述导光板组件时发生薄膜干涉。
18.根据权利要求17所述的导光板组件，其特征在于，所述导光板相邻膜层的变形区域位于所述液晶显示屏幕的背光模组靠近所述指纹识别区域的一侧，其中，所述导光板相邻膜层的变形区域内的变形为与所述导光板相邻的膜材凹向所述导光板的形变。
19.根据权利要求18所述的导光板组件，其特征在于，所述微结构位于所述导光板的上表面和下表面，所述微结构用于支撑所述背光模组中与所述导光板相邻的膜材，以使所述背光模组中和所述导光板相邻膜层的变形区域与所述导光板隔离。
20.根据权利要求17-19中任意一项所述的导光板组件，其特征在于，所述微结构包括两种不同结构的导光结构，所述导光结构用于对所述背光进行引导。
21.根据权利要求20所述的导光板组件，其特征在于，所述微结构包括第一微结构和第二微结构，其中，所述第一微结构位于所述导光板的下表面且用于支撑所述背光模组的反射膜，所述第二微结构位于所述导光板的上表面且用于支撑所述背光模组的匀光膜；
所述第一微结构用于将所述导光板内全反射的所述背光打散，以使所述背光从所述液晶显示屏幕的正面发光；所述第二微结构用于对所述导光板内的所述背光进行导光的同时增加所述背光的亮度。
22.根据权利要求21所述的导光板组件，其特征在于，所述第一微结构的高度与所述第一微结构在所述导光板上的透射区域的密度成反比，其中，所述透射区域为所述导光板上用于使被所述屏下光学指纹识别装置的指纹识别模组接收的指纹检测光透过的区域。
23.根据权利要求22所述的导光板组件，其特征在于，所述第一微结构在所述透射区域内的密度小于所述第一微结构在所述导光板的背光引导区域的密度，或者所述透射区域为空白结构。
24.根据权利要求21-23中任意一项所述的导光板组件，其特征在于，所述第一微结构为导光点，且所述第一微结构的高度为4.5um-5um。
25.根据权利要求21-23中任意一项所述的导光板组件，其特征在于，所述导光板组件还用于通过增大所述第二微结构之间的间距，以使所述导光板和所述匀光膜的变形区域隔离。
26.根据权利要求25所述的导光板组件，其特征在于，所述第二微结构沿直线均匀排布在所述导光板的上表面，且所述第二微结构的表面为弧形结构。
27.根据权利要求25或26所述的导光板组件，其特征在于，所述第二微结构的曲率半径为40um时，所述第二微结构的高度为2um-5um，所述第二微结构之间的间距为70um-90um。
28.根据权利要求17-27中任意一项所述的导光板组件，其特征在于，所述屏下光学指纹识别装置的发射的探测光和所述屏下光学指纹识别装置中的指纹识别模组接收的指纹检测光均为波长为940nm的红外光。
29.一种液晶显示屏指纹识别***，其特征在于，包括液晶显示屏幕和如权利要求1-16中任意一项所述的屏下指纹识别装置，所述液晶显示屏幕包括显示模组和位于所述显示模组之下的背光模组，所述背光模组位于所述指纹识别装置的指纹识别模组之上；其中，所述背光模组包括如权利要求17-28中任意一项所述的导光板组件。
30.一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏幕，其特征在于，包括显示模组和背光模组，所述背光模组设在所述显示模组之下，用于为所述液显示模组提供背光，并将在所述液晶显示屏幕上方的手指形成的指纹检测光传输至所述背光模组之下的指纹识别模组，其中所述背光模组包括如权利要求17-28中任一项所述的导光板组件。
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