CN211529178U - 屏下指纹识别装置、背光模组、液晶显示屏和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种屏下指纹识别装置、背光模组、液晶显示屏和电子设备。屏下指纹识别装置适用于具有液晶显示屏的电子设备，该装置包括位于液晶显示屏的背光模组下方的指纹识别模组，背光模组包括扩散膜、导光板和反射膜，所述导光板相邻设置在扩散膜的下方，扩散膜面向导光板的表面具有多个间隔设置的第一微结构，第一微结构在扩散膜的下表面随机分布，并用于增大扩散膜和导光板之间的间距，反射膜相邻设置在导光板的下方，反射膜面向导光板的表面具有多个间隔设置的第二微结构，第二微结构在反射膜的上表面随机分布，并用于增大反射膜和导光板之间的间距。本申请的屏下指纹识别装置能够缓解或消除背光模组产生的薄膜干涉现象，保证指纹成像效果。

Description

屏下指纹识别装置、背光模组、液晶显示屏和电子设备

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种屏下指纹识别装置、背光模组、液晶显示屏和电子设备。

背景技术

指纹识别解锁已经成为大部分手机、平板电脑等移动终端都配备的基础功能。随着用户对于移动终端全面屏的追求，屏下指纹识别技术的应用越来越广泛，其中以屏下光学指纹识别技术最为普及。目前市面上具有屏下光学指纹识别功能的移动终端均采用有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏，但OLED显示屏的成本较高，因此采用液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)屏的屏下光学指纹识别技术正在逐步向商用化推进。

然而，当LCD显示屏的背光模组中的各层光学膜材贴合在一起时，由于各层光学膜材的厚度均较薄且为柔性材质，容易产生形变，因而相邻两层膜材之间会形成不均匀的空气间隙导致光线在各层光学膜材之间传播时出现光程差，满足光学上形成薄膜干涉的条件，产生薄膜干涉现象，即出现“牛顿环”，这种现象会对指纹成像效果造成严重干扰。

实用新型内容

本申请提供一种屏下指纹识别装置、背光模组、液晶显示屏和电子设备，能够缓解或消除背光模组产生的薄膜干涉现象，保证指纹成像效果。

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的电子设备，所述屏下指纹识别装置的指纹检测区域至少部分位于所述液晶显示屏的显示区域；

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检测区域上方的手指反射或透射形成的并透过所述液晶显示屏的指纹检测光，以获取所述手指的指纹图像；

其中，所述背光模组包括扩散膜、导光板和反射膜，所述导光板相邻设置在所述扩散膜的下方，所述扩散膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第一微结构，所述第一微结构在所述扩散膜的下表面随机分布，并用于增大所述扩散膜和所述导光板之间的间距，所述反射膜相邻设置在所述导光板的下方，所述反射膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第二微结构，所述第二微结构在所述反射膜的上表面随机分布，并用于增大所述反射膜和所述导光板之间的间距，不仅能够避免所述扩散膜和所述导光板之间，以及所述导光板与所述反射膜之间产生薄膜干涉，还能够避免所述第一微结构或所述第二微结构与所述导光板的导光槽之间形成摩尔条纹，因而能够提升指纹成像效果，以使屏下指纹识别装置获得清晰的指纹图像。

第二方面，本申请提供一种背光模组，适用于支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏，背光模组包括扩散膜、导光板和反射膜，所述导光板相邻设置在所述扩散膜的下方，所述扩散膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第一微结构，所述第一微结构在所述扩散膜的下表面随机分布，并用于增大所述扩散膜和所述导光板之间的间距，所述反射膜相邻设置在所述导光板的下方，所述反射膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第二微结构，所述第二微结构在所述反射膜的上表面随机分布，并用于增大所述反射膜和所述导光板之间的间距，不仅能够避免所述扩散膜和所述导光板之间，以及所述导光板与所述反射膜之间产生薄膜干涉，还能够避免所述第一微结构或所述第二微结构与所述导光板的导光槽之间形成摩尔条纹，提升指纹成像效果，以使屏下指纹识别装置获得清晰的指纹图像。

第三方面，本申请提供一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏，液晶显示屏的下方设置上述第一方面所述的屏下指纹识别装置，液晶显示屏包括液晶模组和上述第二方面所述的背光模组，背光模组位于液晶模组下方，用于为液晶模组提供背光，并将液晶显示屏上方的手指反射或透射形成的指纹检测光传输至背光模组下方的所述屏下指纹识别装置。

第四方面，本申请提供一种电子设备，可以包括第三方面所述的液晶显示屏和第一方面所述的屏下指纹识别装，所述液晶显示屏包括液晶模组和第二方面所述的背光模组，其中，所述背光模组位于所述液晶模组的下方。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种屏下指纹识别装置在具有显示屏的电子设备中的结构示意图；

图2为背光模组的两层光学膜材之间贴合间隙的示意图；

图3为图2的背光模组的两层光学膜材之间产生的薄膜干涉图样；

图4为本申请实施例一提供的一种背光模组的结构示意图；

图5为本申请实施例一提供的扩散膜的仰视图；

图6为本申请实施例一提供的导光板的结构示意图；

图7a至7c为本申请实施例一提供的液晶模组的示意图；

图8为本申请实施例一提供的另一种背光模组的示意图。

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。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种电子设备。

例如，智能手机、笔记本电脑、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。

本申请实施例的技术方案可以用于生物特征识别技术。其中，生物特征识别技术包括但不限于指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、人脸识别以及活体识别等识别技术。为了便于说明，下文以指纹识别技术为例进行说明。

本申请实施例的技术方案可以用于屏下指纹识别技术。屏下指纹识别技术是指将指纹识别模组安装在显示屏下方，从而实现在显示屏的显示区域内进行指纹识别操作，不需要在电子设备正面除显示区域外的区域设置指纹采集区域。具体地，指纹识别模组使用从电子设备的显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。这种返回的光携带与显示组件的顶面接触的物体(例如手指)的信息，位于显示组件下方的指纹识别模组通过采集和检测这种返回的光以实现屏下指纹识别。

实施例一

图1为一种屏下指纹识别装置在具有显示屏的电子设备中的结构示意图；图2为背光模组的两层光学膜材之间贴合间隙的示意图；图3为图2的背光模组的两层光学膜材之间产生的薄膜干涉图样；图4为本申请实施例一提供的背光模组的结构示意图；图5为本申请实施例一提供的扩散膜的仰视图；图6为本申请实施例一提供的导光板的结构示意图；图7a-图7c为本申请实施例一提供的液晶模组的示意图；图8为本申请实施例一提供的另一种背光模组的示意图。本申请实施例中，为了简化描述，相同的部件可以采用相同的附图标记。

如图1所示，本实施例提供一种屏下指纹识别装置1，适用于具有液晶显示屏2的电子设备，屏下指纹识别装置1的指纹检测区域至少部分位于液晶显示屏2的显示区域。具体的，本实施例提供的屏下指纹识别装置1可以适用于液晶显示屏2，该屏下指纹识别装置1为屏下光学指纹识别装置，可以应用在智能手机、平板电脑以及其它采用液晶显示屏2的移动终端或者电子设备上。

更具体的，在上述移动终端或电子设备中，该屏下指纹识别装置1可以设置在液晶显示屏2下方的局部区域，并与液晶显示屏2配合形成屏下指纹识别***。其中，该屏下指纹识别装置1的指纹检测区域可以具***于液晶显示屏2的至少部分显示区域之中。例如，通过将手指放置在液晶显示屏2的显示区域中对应的指纹检测区域上方，以使屏下指纹识别装置1获取并识别手指的指纹图像。

如图1所示，液晶显示屏2一般包括液晶模组21和背光模组22，背光模组22设置在液晶模组21下方，用于为液晶模组21提供背光源，以使液晶模组21能够显示画面供用户观看，液晶模组21还包括走线模块24设置在液晶模组21的非显示区域，实现液晶模组21与外界的电性连接。

具体的，屏下指纹识别装置1可以包括位于液晶显示屏2的背光模组22下方的指纹识别模组11，指纹识别模组11用于接收经指纹检测区域上方的手指反射或透射形成的并透过液晶显示屏2的指纹检测光，以获取手指的指纹图像。

如图1所示，屏下指纹识别装置1包括指纹识别模组11，指纹识别模组11可以包括指纹传感器112，指纹传感器112可以为光学指纹传感器112，指纹传感器112可以包括具有多个感应单元的光学感应阵列以及与该光学感应阵列电性连接的读取电路及其他辅助电路。该光学感应阵列的感应区域可以对应指纹传感器112的指纹识别区域。

其中，指纹传感器112可以位于液晶显示屏2的指纹检测区域下方，例如，指纹传感器112位于液晶显示屏2的指纹检测区域正对的背光模组22下方，通过将手指放置在液晶显示屏2的指纹检测区域上方，手指反射或透射形成的携带指纹信息的指纹检测光透过背光模组22传输至指纹传感器112，通过指纹传感器112的指纹识别区域获取和识别指纹图像。

另外，由于屏下指纹识别装置1对应的指纹检测区域可以位于液晶显示屏2的显示区域之中，在用户需要对采用上述屏下指纹识别装置1的移动终端或者电子设备进行指纹解锁或者其他指纹验证的时候，其只需将手指按压在该液晶显示屏2的指纹检测区域便可以实现指纹输入，因此，该液晶显示屏2的显示区域可以扩展至覆盖整个移动终端或者电子设备的正面，满足高屏占比的全面屏需求。

在一种可能的实施方式中，指纹识别模组11还可以包括光路引导结构111，光路引导结构111可以设置在指纹传感器112的上方；其中，光路引导结构111主要用于将手指按压在指纹检测区域时产生并透过液晶显示屏2的指纹检测光引导至指纹传感器112的光学感应阵列进行光学检测；指纹识别模组11还可以包括滤光层(图1未示出)，该滤光层可以设置在光路引导结构111和指纹传感器112之间，或者设置在光路引导结构111的上方，用于滤除用于滤掉非目标波段的光信号，透过目标波段的光信号，目标波段即为指纹检测光的波段，以避免上述非目标波段的光信号被光学感应阵列接收而影响指纹识别效果。当所述滤光层设置在光路引导结构111和指纹传感器112之间时，可选地，所述滤光层可以采用蒸镀工艺在指纹传感器112的光学感应阵列上进行镀膜，以集成在指纹传感器112中，从而降低指纹识别模组的厚度。

其中，本实施例提供的屏下指纹识别装置1中，指纹传感器112、光路引导结构111和所述滤光层可以封装为一个部件以形成指纹识别模组11。

光路引导结构111可以采用多种实施方案。在一种可能的实施方式中，光路引导结构111可以为光学透镜层，其包括一个或多个透镜，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组。光学透镜层可以用于将从手指反射或透射形成并透过液晶显示屏2的指纹检测光汇聚到其下方的指纹传感器112的光学感应阵列，以使得该光学感应阵列可以基于该指纹检测光进行光学成像，从而得到该手指的指纹图像。

可选地，光学透镜层在该一个或多个透镜的光路中还可以形成有针孔或者孔径光阑，该针孔或者孔径光阑可以配合该光学透镜层扩大该屏下指纹识别装置1的视场(Filedof View，FOV)，以提高该屏下指纹装置的指纹成像效果。

在另一种可能的实施方式中，光路引导结构111可以具体为在半导体硅片或者其他基底制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元，准直单元可以具体为具有一定深宽比的准直通孔；用户在液晶显示屏2进行指纹识别时，在液晶显示屏2上方的手指形成的并透过液晶显示屏2的指纹检测光中，入射角度与该准直单元的延伸方向基本一致的指纹检测光可以穿过准直单元并被其下方的感应单元接收，而入射角度过大的指纹检测光在该准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个感应单元基本只能接收到其正上方的指纹检测光，从而使得光学感应阵列分别利用各个感应单元检测到的指纹检测光来获取到手指的指纹图像。

在其他实施方式中，光路引导结构111还可以具体包括微透镜(Micro-Lens)层和光学膜层，该微透镜层包括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指纹传感器112的光学感应阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该光学感应阵列的一个或者多个感应单元。光学膜层可以形成在该微透镜层和该光学感应单元之间，其可以包括至少一个挡光层以及形成在挡光层和微透镜层之间或者形成在挡光层和光学感应阵列之间的介质层、钝化层或缓冲层等。其中该挡光层包括多个微孔，并采用特定光学设计来使微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，从而限定感应单元的接收光路的角度。

其中，该挡光层可以阻挡相邻微透镜之间的光学干扰，并且微透镜将接收到的指纹光信号以垂直或者倾斜的特定角度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。

可以理解的是，在实际应用中，液晶显示屏2还可以包括透明保护盖板23，比如玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其具***于液晶显示屏2的液晶模组21的上方并覆盖液晶模组21的正面。因此，本实施例中，所谓的手指按压在液晶显示屏2上，实际上可以具体是指按压在液晶模组21上方的透明保护盖板23或者覆盖透明保护盖板23表面的保护层(比如钢化膜或者其他保护膜)。

在一种可能的实施方式中，屏下指纹识别装置1还可以包括检测光源12，检测光源12用于发射探测光，探测光透过液晶显示屏2照射到指纹识别区域上方的手指，经手指反射或透射形成携带有指纹信息的指纹检测光。

如图1所示，本实施例中，屏下指纹识别装置1除了包括指纹识别模组11外，还包括检测光源12，检测光源12发射探测光，探测光可以透过液晶显示屏2照射到指纹检测区域上方的手指，探测光照射至手指后被手指反射或透射形成指纹检测光，形成的指纹检测光透过液晶显示屏2传输至背光模组22下方的指纹识别模组11，携带指纹信息的指纹检测光在指纹传感器112上形成指纹图像，通过指纹传感器112进行指纹识别。

为了避免指纹检测光与背光模组22提供的背光相互影响，如图1所示，在一种可能的实施方式中，探测光与背光模组22提供的用于显示画面的背光的波长可以不同。在实际应用中，背光模组22中可以包括背光源(图1中未示出)，背光源提供用于照亮液晶显示屏2的背光，通过背光模组22提供的背光以使液晶显示屏2显示画面。

本实施例中，屏下指纹识别装置1的检测光源12发射的探测光与背光模组22提供的背光的波长不同，这样可以避免探测光和背光之间相互影响，背光模组22的背光源发出的背光可以被全部用来照亮屏幕，以保证液晶显示屏2的亮度；而检测光源12发出的探测光则主要用来照射向指纹检测区域上方的手指，以使手指向指纹识别模组11反射或透射足够的光线，进而可以确保指纹传感器112获取到清晰度较好的指纹图像。可选的，检测光源12可以与液晶模组并排设置在透明保护盖板23的下方，并且位于透明保护盖板23下方的边缘区域，为了避免用户通过透明保护盖板23看到下方设置的检测光源12，可以给检测光源12上方的透明保护盖板23设置一层遮光层231，遮光层能够透过检测光源12发出的检测光，可选的，遮光层231可以为油墨层，所述油墨层能够透过红外光。在一种具体实施方式中，探测光可以为红外光，背光模组22提供的背光可以为可见光。本实施例中，屏下指纹识别装置1可以采用特定波长的非可见光源来作为指纹激励光源从而实现光学指纹识别，例如，检测光源12发出的探测光可以为红外光，即检测光源12为红外光源，示例性的，红外光源可以为红外LED光源、红外垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，简称：VCSEL)或者红外激光二极管(Laser Diode)。

检测光源12发出的红外光可以透过液晶模组21或者透明保护盖板23照射至液晶显示屏2的指纹检测区域上方的手指，并且红外光可在手指表面发生发射或者从手指表面透射形成红外指纹检测光，该红外指纹检测光携带有手指的指纹信息，其可以透过液晶显示屏2的液晶模组21和背光模组22，并传输到背光模组22下方的指纹识别模组11，指纹识别模组11通过光路引导结构111将指纹检测光引导至指纹传感器112的光学感应阵列，光学感应阵列可以接收指纹检测光并进一步根据指纹检测光获取手指的指纹信息。

背光模组22中的背光源提供的背光可以为可见光，通过可见光照亮液晶显示屏2，以使液晶显示屏2显示画面；这样屏下指纹识别装置1的检测光源12为红外光，红外光区别于背光的可见光，以避免检测光源12和背光源之间相互影响，使背光源发出的可见光全部用于照亮液晶显示屏2，检测光源12发出的红外光全部用于照射至手指以形成指纹检测光。

参见图1，背光模组22由上至下依次包括增亮膜221、扩散膜22、导光板223、反射膜224以及背板225，其中背板包括通孔2251以通过所述手指反射或透射形成的指纹检测光，指纹识别模组11具体可以设置在通孔2251的下方。当背光模组22中的各层光学膜材贴合在一起时，相邻两层膜材之间会形成不均匀的空气间隙导致光线在各层光学膜材之间传播时出现光程差，从而产生薄膜干涉现象。另外，对于光学膜材的对应背板225的通孔的区域，由于该区域没有背板225的支撑，加上光学膜材自身的重力，在对应背板225的通孔的区域，各层光学膜材均有不同程度的向背板225的通孔凹陷的现象，这也会导致各层光学膜材之间形成不均匀的空气间隙，产生薄膜干涉现象。具体参见图2和图3。

其中，图2为相邻两层光学膜材贴合时产生空气间隙的示意图，当指纹检测区域上方的手指反射或透射的指纹检测光经过各层光学膜材之间的不均匀的空气间隙时，光学膜材透射和反射的指纹检测光之间会产生薄膜干涉现象，进而会使指纹检测光形成“牛顿环”，参见图3。这会使指纹传感器112接收到的图像中包括清晰的“牛顿环”，因而严重干扰指纹成像。

为了使指纹传感器112能够获取到清晰的指纹图像，以确保指纹传感器112可有效识别指纹图像，避免指纹检测光在透过背光模组22的过程中产生薄膜干涉现象，避免各光学膜材之间产生“牛顿环”，本申请通过改变背光模组22中光学膜材的结构，以改变各光学膜材之间的空气间隙，破坏薄膜干涉的产生条件，来解决指纹检测光透过背光模组22时产生的薄膜干涉的问题，具体参见图4至图8。

图4示出了本申请背光模组的一个实施例，背光模组22可以包括扩散膜222和相邻设置在扩散膜222下方的导光板223，扩散膜222面向导光板223的表面具有多个间隔设置的第一微结构2221，第一微结构2221在扩散膜222的下表面随机分布，并用于增大扩散膜222和导光板223之间的间距，避免所述指纹检测光在透过扩散膜222和导光板223之间时产生薄膜干涉现象。

由于一般导光板的导光槽均为设计为规则排布，具有固定的排布周期，例如图4中导光板223上设置有导光槽2231，本实施例中的导光板223将在后面详细描述。相比于第一微结构2221采用规则的排布方式，第一微结构2221在扩散膜222的下表面呈现随机分布，或者可以称为不规则排布或分布时，可以有效避免扩散膜222下表面的第一微结构2221与导光槽2231形成摩尔条纹，而避免摩尔条纹形响指纹成像。

扩散膜222下表面设置随机分布的第一微结构2221不仅能够解决扩散膜222与导光板223之间产生薄膜干涉的问题，还能够避免第一微结构2221与导光槽2231之间形成摩尔条纹，因而能够提升指纹成像与识别的效果。

其中，第一微结构2221的形状和大小不做限定，可以根据实际情况来设置，作为一种可选的实施例，第一微结构2221可以为扩散膜222下表面形成的凸起结构，第一微结构2221的高度范围可以在1微米到10微米之间，可选的，第一微结构2221在水平方向的尺寸小于10微米，或者说第一微结构2221在水平方向的宽度小于10微米。

图5为图4背光模组22中一种扩散膜222的下表面的正视图，可以看到第一微结构2221在扩散膜的下表面呈现随机分布。

继续参见图4，背光模组22还可以包括反射膜224，反射膜224相邻设置在导光板223的下方，反射膜224用于将背光源射出的光线全都反射至导光板223，以使导光板223将光线全部由其正面射出，导光板223的正面为导光槽2231所在的面。其中，反射膜224面向导光板223的表面具有多个间隔设置的第二微结构2241，第二微结构2241在反射膜224的上表面随机分布，并用于增大反射膜224和导光板223之间的间距。类似于第一微结构2221，第二微结构2224在反射膜224的上表面呈现随机分布，或者可以称为不规则排布或分布时，不仅能够解决反射膜224与导光板223之间产生薄膜干涉的问题，还能够避免第二微结构2241与导光槽2231之间形成摩尔条纹，因而能够提升指纹成像与识别的效果。

其中，第二微结构2241的形状和大小不做限定，可以根据实际情况来设置，作为一种可选的实施例，第二微结构2241可以为反射膜224上表面形成的凸起结构，第二微结构2241的高度范围可以在1微米到10微米之间，可选的，第二微结构2241在水平方向的尺寸小于10微米，或者说第二微结构2241在水平方向的宽度小于10微米。图4中还给出了屏下指纹识别装置1的指纹识别模组11相对于背光模组22设置位置，指纹识别模组11设置于背光模组22的下方，具体指纹识别过程及原理可参见图1内容，这里不再赘述。

图6为图4中的导光板223的一种具体实施例。参见图6，在一种可能实施方式中，导光板223包括基材2232，基材2232的上表面设置有多个凸起的导光槽2231，导光槽2231沿导光板223的第一方向延伸，并沿导光板223的第二方向均匀间隔排列，导光槽2231沿所述第二方向的排列周期为T1。

可选地，所述第一方向平行于导光板223的长边，所述第二方向平行于导光板223的短边，或者所述第一方向平行于导光板223的短边，所述第二方向平行于导光板223的长边。

本实施例中，导光槽2231可以增强导光板223的导光作用，以使位于导光板223的一侧的背光源发出的背光更好的传输至导光板223的另一侧，使从导光板223的正面出射的面光源具有较为均匀的亮度。另外，多个导光槽2231和扩散膜222的第一微结构2221共同支撑在扩散膜222和导光板223之间，可以进一步增大扩散膜222和导光板223之间的间距，有效解决扩散膜222与导光板223之间的薄膜干涉的问题。可选的，导光槽2231沿所述第二方向的截面可以为弓形。所述弓形的导光槽2231具有一定的聚光作用，在起到增强导光板223的导光作用的同时，设置导光槽2231还可以增加从导光板223出射的光线的亮度，以增强液晶显示屏2的显示效果。作为一种可选的实施例，导光槽2231的高度范围可以在1微米到3微米之间，例如导光槽2231的高度可以为1.5微米，1.75微米，1.8微米，2微米或2.5微米等，优选的，导光槽2231的高度可以为1.75微米。所述弓形对应的圆弧的曲率半径的范围可以在30微米到150微米之间，例如，所述圆弧的曲率半径可以为30微米，40微米，50微米或70微米等，优选的，所述圆弧或导光槽2231的曲率半径可以为40微米。这样导光槽2231在导光板223的表面形成较为平缓的弓形柱状结构，导光槽2231可以提高导光板223的导光效果，同时，导光槽2231和扩散膜222的第一微结构2221接触时的稳定性较好。

需要说明的是，如前所述，本实施例中，通过将扩散膜222下表面的第一微结构2221设置为随机分布的形式，多个第一微结构2221和不同导光槽2231的不同部位接触，使得扩散膜222和导光板223之间的间隙在整体上较为均匀，扩散膜222与导光板223之间的间距由第一微结构2221和导光槽2231共同决定，这样不仅可以避免扩散膜222和导光板223之间产生薄膜干涉的问题，还能够避免第一微结构2221与导光槽2231之间形成摩尔条纹，因而能够提升指纹成像的效果。

值得注意的是，一般情况下液晶显示屏的液晶模组中包括呈阵列分布的液晶像素，导光槽2231可以沿第二方向均匀间隔排列，也即是以一定周期规则排列。因而若导光槽2231的排布周期设置不当会与液晶像素之间产生摩尔条纹，因而导致液晶显示屏出现摩尔条纹，干扰显示，从而影响显示效果，进一步也会影响指纹成像。一并参见图7a-7c以及图1，如图1、图7a-7c所示，液晶显示屏2还可以包括位于背光模组22上方设置的液晶模组21，液晶模组21中包括呈阵列分布的液晶像素2111，用于显示画面。液晶像素2111可以包括多个子像素2111a，本实施例中，液晶像素2111包括三个子像素2111a，可选的，三个子像素2111a可以为不同颜色的子像素，例如三个子像素2111a分别为红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。

作为一种可选的实施例，液晶像素2111中的三个子像素2111a的形状和大小均相同，如图7a，三个子像素2111a可以都为矩形且大小相等，此时，子像素2111a沿液晶模组21的第二方向的排列周期为T2，可以理解的是导光板223的第二方向与液晶模组211的第二方向相同，参见图7c，为了方便比较，这里将导光槽2231的排布周期相对于液晶模组21进行了标注。导光槽2231沿第二方向的排列周期为T1，并且T1>T2，即导光槽2231沿第二方向的排列周期T1大于子像素2111a沿第二方向的排列周期，以避免导光槽2231与子像素2111a的排列周期重叠而产生摩尔条纹，影响液晶显示屏2的显示效果，进而影响指纹成像与识别的效果。可选的，T1-T2≥60微米，此时，导光槽2231与子像素2111a之间几乎不产生摩尔条纹，不会影响液晶显示屏2的显示效果。

作为另一种可选的实施例，液晶像素2111中的三个子像素2111a的形状和大小可以不同，可选的，三个子像素2111a中至少两个子像素2111a的形状或大小不相同。例如，三个子像素2111a的形状都不相同，或者三个子像素2111a的大小都不相同；再例如，三个子像素2111a中，其中有两个子像素的形状不同，或者其中有两个子像素的大小不同。如图7b，三个子像素2111a中，有两个子像素2111a的形状不同，其中一个子像素2111a的形状为矩形，另外两个子像素2111a的形状为梯形，并且形状为矩形的子像素2111a位于形状为梯形的两个子像素2111a的中间。图7a和7b中子像素2111a的形状和大小仅为示意性，可选的，子像素2111a的形状还可以为其他形状，本实施例中不做限定，可根据实际需求设置。当液晶像素2111中至少有两个子像素2111a的形状或大小不同时，液晶像素2111沿液晶模组21的第二方向的排列周期为T3，可以理解的是导光板223的第二方向与液晶模组211的第二方向相同。导光槽2231沿第二方向的排列周期为T1，并且T1>T3，即导光槽2231沿第二方向的排列周期T1大于液晶像素2111沿第二方向的排列周期，以避免导光槽2231与液晶像素2111的排列周期重叠而产生摩尔条纹，影响液晶显示屏2的显示效果，进而影响指纹成像与识别的效果。可选的，T1-T3≥60微米，此时，导光槽2231与液晶像素2111之间几乎不产生摩尔条纹，不会影响液晶显示屏2的显示效果。可以理解的是，液晶像素2111中的颜色不同的三个子像素2111a的大小差异不能太大，否则将会出现显示的问题。

继续参见图6，在一种可能的实施方式中，导光板223的下表面包括多个间隔分布的导光粒子2233，具体的，基材2232的下表面设置有多个间隔分布的导光粒子2233。当背光源射出的光线射到各导光粒子2233时，导光粒子2233会将反射光向各个角度扩散，然后会破坏反射条件由导光板223正面射出，即由导光槽2231所在的面射出。通过不同部位的导光粒子2233，可以使导光板223均匀发光。

一并参见图4和图6，导光粒子2233支撑在导光板223和反射膜224之间，能够进一步增加导光板223和反射膜224之间的间距，通过对导光粒子2233设置合理的尺寸大小，可以将导光板223和反射膜224之间的间隙控制在合理范围内，以消除导光板223和反射膜224之间产生的薄膜干涉现象。本申请实施例对导光粒子2233的尺寸大小不做限定，可根据实际情况设定，作为一种可选的实施例，导光粒子2233的高度范围可以为3微米到5微米之间，例如，导光粒子2233的高度可以为3微米、3.5微米、4微米、4.5微米或5微米等，优选的，导光粒子2233的高度可以为4微米，此时不仅能够实现导光作用，还能够避免导光板223与反射膜224之间产生的薄膜干涉现象，提升指纹成像的效果，同时，也不会使背光模组22变得太厚，而最终影响终端用户的体验。可以理解的是，导光槽2231和导光粒子2233可以与基材2232的材质相同，可以通过蚀刻等方式在基材2232的两个表面分别形成导光槽2231和导光粒子2233，使导光槽2231、基材2232和导光粒子2233为一体成型结构。

在一种具体实施方式中，导光板223下表面不同区域的导光粒子2233的密度可以不同。本实施例中，导光粒子2233可以是以非均匀的形式分布在导光板223的下表面，其中，由于背光模组22的背光源设置在导光板223的一侧，因而导光板223中的离背光源较近的部位的光线较强，而离背光源较远的部位的光线较弱，因而导光板223上离背光源较近的区域的导光粒子2233的密度可以小于离背光源较远的区域的导光粒子2233的密度，以通过在不用区域设置不同密度的导光粒子2233使导光板223各个区域具有较为均匀的光强度。

参见图8，在一种可能的实施方式中，背光模组22还可以包括相邻设置在扩散膜222上方的增亮膜221，增亮膜221面向扩散膜222的表面具有多个间隔设置的第三微结构2211，第三微结构2211在增亮膜221的下表面随机分布，并用于增大增亮膜221和扩散膜222之间的间距。增亮膜221用于增强光线亮度，光线被扩散膜222均匀化后射向增亮膜221，通过增亮膜221可以进一步增大光线的亮度，以提高液晶显示屏2的亮度。

第三微结构2211支撑在增亮膜221和扩散膜222之间，以增大增亮膜221和扩散膜222之间的间隙，避免指纹检测光通过增亮膜221和扩散膜222之间时产生薄膜干涉现象，不仅如此，第三微结构2211在增亮膜221的下表面呈现随机分布，或者可以称为不规则排布或分布时，还能够避免第三微结构2211与导光槽2231之间形成摩尔条纹，因而能够提升指纹成像效果。具体的，第三微结构2211可以为嵌入增亮膜221下表面的微球结构，第三微结构2211的直径范围在4微米到10微米之间。通过将第三微结构2211设置为微球结构，可以进一步增强光亮度，提高液晶显示屏2的亮度。第三微结构2211有一部分嵌入增亮膜221下表面的基础上，暴露在增亮膜221下表面的第三微结构2211的高度仍然可以保证增亮膜221和扩散膜222之间不会产生薄膜干涉现象。示例性的，第三微结构2211的直径可以为4微米、5微米、6微米、7微米或8微米等，优选的，第三微结构2211的直径可以为5微米。

继续参见图8，增亮膜221的上表面可以具有多个间隔设置的第四微结构2212，第四微结构2212在增亮膜221的上表面随机分布。一并参见图1，液晶显示屏2还可以包括位于背光模组22上方的液晶模组21，增亮膜221位于背光模组22的最上层，因此第四微结构2212支撑在增亮膜221和液晶模组21之间，以增大增亮膜221和液晶模组21之间的间距，避免指纹检测光通过增亮膜221和液晶模组21之间时产生薄膜干涉现象，不仅如此，第四微结构2212在增亮膜221的上表面呈现随机分布，或者可以称为不规则排布或分布时，还能够避免第四微结构2212与导光槽2231之间形成摩尔条纹，因而能够提高指纹成像效果。具体的，第四微结构2212可以为嵌入增亮膜221上表面的微球结构，第四微结构2212的直径范围在4微米到20微米之间。第四微结构2212有一部分嵌入增亮膜221上表面的基础上，暴露在增亮膜221上表面的第四微结构2212的高度仍然可以保证增亮膜221和液晶模组21之间不会产生薄膜干涉现象。示例性的，第四微结构2212的直径可以为4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米或13微米等，优选的，第四微结构2212的直径可以为10微米。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例提供的屏下指纹识别装置适用于具有液晶显示屏的电子设备，且屏下指纹识别装置的指纹检测区域至少部分位于液晶显示屏的显示区域；屏下指纹识别装置包括指纹识别模组，指纹识别模组位于液晶显示屏的背光模组下方，指纹检测区域上方的手指反射或透射的携带指纹信息的指纹检测光透过液晶显示屏传输至指纹传感器，通过指纹传感器接收并识别指纹图像。其中，背光模组包括层叠设置的扩散膜和导光板，导光板位于扩散膜下方，通过在扩散膜的面向导光板一侧的表面上设置多个间隔分布的第一微结构，多个第一微结构支撑在扩散膜和导光板之间，可增大扩散膜和导光板之间的间距，进而增大了扩散膜和导光板之间的空气间隙，且可使各部位的空气间隙更为均匀，进而可避免指纹检测光在透过扩散膜和导光板之间时产生薄膜干涉现象，可以消除由薄膜干涉现象产生的“牛顿环”对指纹成像的干扰，保证指纹成像效果，以使指纹传感器获得清晰的指纹图像。

实施例三

在上述实施例一的基础上，本实施例提供一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏2，该液晶显示屏2的下方设置有实施例一所述的屏下指纹识别装置1，液晶显示屏2包括液晶模组21和背光模组22，背光模组22位于液晶模组21下方，用于为液晶模组21提供背光，并将液晶显示屏2上方的手指形成的指纹检测光传输至背光模组22下方的指纹传感器112。

屏下指纹识别装置1包括检测光源12和指纹识别模组11，其中，检测光源12用于向位于指纹检测区域上方的手指发射探测光，探测光照射到指纹检测区域上方的手指，经手指反射或透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11用于接收透过液晶显示屏2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，本实施例可以参考实施例一中对于背光模组22的描述，在本实施例中，不再对背光模组22作进一步阐述。

本实施例提供的液晶显示屏的下方设置有屏下指纹识别装置，液晶显示屏包括显示模组和位于显示模组下方的背光模组。其中，背光模组包括层叠设置的扩散膜和导光板，导光板位于扩散膜下方，通过在扩散膜的面向导光板一侧的表面上设置多个间隔分布的第一微结构，多个第一微结构支撑在扩散膜和导光板之间，第一微结构可增大扩散膜和导光板之间的间距，进而增大了扩散膜和导光板之间的空气间隙，且可使各部位的空气间隙更为均匀，进而可避免指纹检测光在透过扩散膜和导光板之间时产生薄膜干涉现象，可以消除由薄膜干涉现象产生的干涉光对指纹成像的干扰，保证指纹成像效果，以使指纹传感器获得清晰的指纹图像。

实施例四

本申请实施例还提供一种电子设备，可以包括实施例三中的液晶显示屏2以及实施例二中的屏下指纹识别装置，其中液晶显示屏2可以包括实施例一中的背光模组22以及液晶模组21，其中背光模组22位于液晶模组21的下方，这里不再赘述。

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 (42)

1.一种屏下指纹识别装置，适用于具有液晶显示屏的电子设备，其特征在于，所述屏下指纹识别装置的指纹检测区域至少部分位于所述液晶显示屏的显示区域；

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检测区域上方的手指反射或透射形成的并透过所述液晶显示屏的指纹检测光，以获取所述手指的指纹图像；

其中，所述背光模组包括扩散膜、导光板和反射膜，所述导光板相邻设置在所述扩散膜的下方，所述扩散膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第一微结构，所述第一微结构在所述扩散膜的下表面随机分布，并用于增大所述扩散膜和所述导光板之间的间距，所述反射膜相邻设置在所述导光板的下方，所述反射膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第二微结构，所述第二微结构在所述反射膜的上表面随机分布，并用于增大所述反射膜和所述导光板之间的间距。

2.根据权利要求1所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一微结构为所述扩散膜的下表面形成的凸起结构，所述第一微结构的高度范围在1微米到10微米之间。

3.根据权利要求1所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第二微结构为所述反射膜的上表面形成的凸起结构，所述第二微结构的高度范围在1微米到10微米之间。

4.根据权利要求1所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光板包括基材，所述基材的上表面设置有多个凸起的导光槽，所述导光槽沿所述导光板的第一方向延伸，并沿所述导光板的第二方向均匀间隔排列，所述导光槽沿所述第二方向的排列周期为T1。

5.根据权利要求4所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第一方向平行于所述导光板的长边，所述第二方向平行于所述导光板的短边；

或者，所述第一方向平行于所述导光板的短边，所述第二方向平行于所述导光板的长边。

6.根据权利要求4所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光槽的高度范围在1微米到3微米之间。

7.根据权利要求6所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光槽的高度为1.75微米。

8.根据权利要求4所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述导光槽沿所述第二方向的截面为弓形，所述弓形对应的圆弧的曲率半径的范围在30微米到150微米之间。

9.根据权利要求8所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述圆弧的曲率半径为40微米。

10.根据权利要求4-9中任一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述液晶模组中包括呈阵列分布的液晶像素，所述液晶像素包括三个形状和大小均相同的子像素，所述子像素沿所述第二方向的排列周期为T2，并且T1>T2。

11.根据权利要求10所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，T1-T2≥60微米。

12.根据权利要求4-9中任一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述液晶模组中包括呈阵列分布的液晶像素，所述液晶像素包括三个子像素，其中所述三个子像素中至少两个子像素的形状或大小不同，所述液晶像素沿所述第二方向的排列周期为T3，并且T1>T3。

13.根据权利要求12所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，T1-T3≥60微米。

14.根据权利要求12所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述三个子像素中的一个子像素的形状为矩形，另外两个子像素的形状为梯形，并且形状为矩形的所述一个子像素位于形状为梯形的所述两个子像素的中间。

15.根据权利要求4-9中任一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述基材的下表面设置有多个间隔分布的导光粒子，所述导光粒子的高度范围在3微米到5微米之间，所述导光槽、所述基材和所述导光粒子为一体成型结构。

16.根据权利要求1-9中任一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述背光模组还包括相邻设置在所述扩散膜上方的增亮膜，所述增亮膜面向所述扩散膜的表面具有多个间隔设置的第三微结构，所述第三微结构在所述增亮膜的下表面随机分布，以用于增大所述增亮膜和所述扩散膜之间的间距。

17.根据权利要求16所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述增亮膜的上表面具有多个间隔设置的第四微结构，所述第四微结构在所述增亮膜的上表面随机分布。

18.根据权利要求17所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述第三微结构为所述增亮膜的下表面形成的微球结构，所述第三微结构的直径范围在4微米到10微米之间；

所述第四微结构为所述增亮膜的上表面形成的微球结构，所述第四微结构的直径范围在4微米到20微米之间。

19.根据权利要求17所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述第四微结构用于增大所述增亮膜和所述液晶模组之间的间距。

20.根据权利要求1-9中任一项所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，还包括检测光源，所述检测光源用于发射探测光，所述探测光透过所述液晶显示屏照射到所述指纹识别区域上方的手指，经手指反射或透射形成携带有指纹信息的所述指纹检测光。

21.根据权利要求20所述的屏下指纹识别装置，其特征在于，所述探测光与所述背光模组提供的用于显示画面的背光的波长不同，所述探测光为红外光，所述背光模组提供的所述背光为可见光。

22.一种背光模组，适用于支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏，其特征在于，包括扩散膜、导光板和反射膜，所述导光板相邻设置在所述扩散膜的下方，所述扩散膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第一微结构，所述第一微结构在所述扩散膜的下表面随机分布，并用于增大所述扩散膜和所述导光板之间的间距，所述反射膜相邻设置在所述导光板的下方，所述反射膜面向所述导光板的表面具有多个间隔设置的第二微结构，所述第二微结构在所述反射膜的上表面随机分布，并用于增大所述反射膜和所述导光板之间的间距。

23.根据权利要求22所述的背光模组，其特征在于，所述第一微结构为所述扩散膜的下表面形成的凸起结构，所述第一微结构的高度范围在1微米到10微米之间。

24.根据权利要求22所述的背光模组，其特征在于，所述第二微结构为所述反射膜的上表面形成的凸起结构，所述第二微结构的高度范围在1微米到10微米之间。

25.根据权利要求22所述的背光模组，其特征在于，所述导光板包括基材，所述基材的上表面设置有多个凸起的导光槽，所述导光槽沿所述导光板的第一方向延伸，并沿所述导光板的第二方向均匀间隔排列，所述导光槽沿所述第二方向的排列周期为T1。

26.根据权利要求25所述的背光模组，其特征在于，所述第一方向平行于所述导光板的长边，所述第二方向平行于所述导光板的短边；

或者，所述第一方向平行于所述导光板的短边，所述第二方向平行于所述导光板的长边。

27.根据权利要求25所述的背光模组，其特征在于，所述导光槽的高度范围在1微米到3微米之间。

28.根据权利要求27所述的背光模组，其特征在于，所述导光槽的高度为1.75微米。

29.根据权利要求25所述的背光模组，其特征在于，多所述导光槽沿所述第二方向的截面为弓形，所述弓形对应的圆弧的曲率半径的范围在30微米到150微米之间。

30.根据权利要求29所述的背光模组，其特征在于，所述圆弧的曲率半径为40微米。

31.根据权利要求25-30中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述液晶模组中包括呈阵列分布的液晶像素，所述液晶像素包括三个形状和大小均相同的子像素，所述子像素沿所述第二方向的排列周期为T2，并且T1>T2。

32.根据权利要求31所述的背光模组，其特征在于，T1-T2≥60微米。

33.根据权利要求25-30中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述液晶模组中包括呈阵列分布的液晶像素，所述液晶像素包括三个子像素，其中所述三个子像素中至少两个子像素的形状或大小不同，所述液晶像素沿所述第二方向的排列周期为T3，并且T1>T3。

34.根据权利要求33所述的背光模组，其特征在于，T1-T3≥60微米。

35.根据权利要求33所述的背光模组，其特征在于，所述三个子像素中的一个子像素的形状为矩形，另外两个子像素的形状为梯形，并且形状为矩形的所述一个子像素位于形状为梯形的所述两个子像素的中间。

36.根据权利要求25-30中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述基材的下表面设置有多个间隔分布的导光粒子，所述导光粒子的高度范围在3微米到5微米之间，所述导光槽、所述基材和所述导光粒子为一体成型结构。

37.根据权利要求22-30中任一项所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括相邻设置在所述扩散膜上方的增亮膜，所述增亮膜面向所述扩散膜的表面具有多个间隔设置的第三微结构，所述第三微结构在所述增亮膜的下表面随机分布，以用于增大所述增亮膜和所述扩散膜之间的间距。

38.根据权利要求37所述的背光模组，其特征在于，所述增亮膜的上表面具有多个间隔设置的第四微结构，所述第四微结构在所述增亮膜的上表面随机分布。

39.根据权利要求38所述的背光模组，其特征在于，所述第三微结构为所述增亮膜的下表面形成的微球结构，所述第三微结构的直径范围在4微米到10微米之间；

所述第四微结构为所述增亮膜的上表面形成的微球结构，所述第四微结构的直径范围在4微米到20微米之间。

40.根据权利要求38所述的背光模组，其特征在于，所述液晶显示屏还包括位于所述背光模组上方的液晶模组，所述第四微结构用于增大所述增亮膜和所述液晶模组之间的间距。

41.一种支持屏下指纹识别功能的液晶显示屏，其特征在于，所述液晶显示屏的下方设置有权利要求1-21中任一项所述的屏下指纹识别装置，所述液晶显示屏包括液晶模组和权利要求22-40中任一项所述的背光模组，所述背光模组位于所述液晶模组下方，用于为所述液晶模组提供背光，并将所述液晶显示屏上方的手指反射或透射形成的指纹检测光传输至所述背光模组下方的所述屏下指纹识别装置。

42.一种电子设备，其特征在于，包括液晶显示屏和权利要求1-21中任一项所述的屏下指纹识别装置，所述液晶显示屏包括液晶模组和权利要求22-40中任一项所述的背光模组，其中，所述背光模组位于所述液晶模组的下方。

Images