CN106845436B - 指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏 - Google Patents

指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏 Download PDF

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Abstract

本发明提供的指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏，其包括光学传感器和透镜组件，其中，光学传感器用于接收指纹反射光的接收表面；透镜组件用于将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚。本发明提供的指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏的技术方案中，通过使用透镜组件将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚，可以增加到达光学传感器的接收表面的光线数量，从而可以提高形成的光学指纹图案的清晰度，进而可以提高指纹识别精度，从而若将本发明提供的指纹识别模块设置在触控屏的显示区域，也能够达到对指纹识别精度的要求。

Description

指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏
技术领域
本发明涉及触控技术领域，具体地，涉及一种指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏。
背景技术
随着便携式终端在人们日常生活中的广泛应用，限制的便携式终端的功能越来越强大，且这种多样化的功能方便了用户。但是，便携式终端在为用户提供更多便利性的同时，携带了太多的私人信息，如果这种便携式终端一旦丢失或被盗，这些信息由于没有进行相关的保护，很容易泄漏出去，给用户带来不便。因此，在便携式终端上做一些保密方面的设置显得非常必要。
众所周知由于指纹的唯一性，让指纹识别技术成为最为安全的生物识别技术之一。因此，越来越多的具备触控屏的便携式终端通过指纹识别来实现保密。目前，指纹识别模块通常设置在显示面板的非可视区域，例如，对于手机来说，指纹识别模块通常设置在home键上或者手机背面，而无法做到在可视区域实现指纹识别，这是因为：如图1所示，若将光学传感器集成在阵列基板上时，其与手指接触面之间的距离较大，导致被手指反射回来的光线中的一部分光线因发生散射而无法到达光学传感器，从而造成光学传感器因接收到的光线较少，而使形成的光学指纹图案模糊，进而影响指纹识别精度。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏，其可以在实现在可视区域指纹识别的前提下，提高指纹识别精度。
为实现本发明的目的而提供一种指纹识别模块，其包括光学传感器和透镜组件，其中，
所述光学传感器包括用于接收指纹反射光的接收表面；
所述透镜组件用于将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚。
优选的，所述透镜组件包括微透镜，所述微透镜设置在所述光学传感器的接收表面上，用于改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
优选的，所述透镜组件包括液晶透镜，所述液晶透镜用于在通电时，将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚。
优选的，所述透镜组件包括微透镜和液晶透镜，其中，
所述液晶透镜用于将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚；
所述微透镜设置在所述光学传感器的接收表面上，用于改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种触控屏，其包括显示面板和指纹识别模块，所述指纹识别模块采用了本发明提供的上述指纹识别模块；所述指纹识别模块集成在所述显示面板上，且位于所述显示面板的可视区域。
优选的，包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板；
所述光学传感器设置在所述阵列基板中；
所述透镜组件包括液晶透镜，或者包括微透镜；或者包括微透镜和液晶透镜，其中，所述液晶透镜设置在所述彩膜基板上，用于在通电时，将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚；所述微透镜设置在所述光学传感器的接收表面上，用于改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
优选的，所述光学传感器为多个，且呈阵列分布；
所述微透镜的数量与所述光学传感器的数量一致，且各个微透镜一一对应地设置在各个光学传感器的接收表面上。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种指纹识别方法，其包括：
将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚；
所述光学传感器接收指纹反射光。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种，所述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚包括：
使用微透镜改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种，所述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚包括：
使用液晶透镜，并通过对所述液晶透镜通电将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种，所述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚包括：
在使用微透镜改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直的同时，使用液晶透镜，并通过对所述液晶透镜通电将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏的技术方案中，通过使用透镜组件将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚，可以增加到达光学传感器的接收表面的光线数量，从而可以提高形成的光学指纹图案的清晰度，进而可以提高指纹识别精度，从而若将本发明提供的指纹识别模块设置在触控屏的显示区域，也能够达到对指纹识别精度的要求。
附图说明
图1为现有的指纹识别模块的结构图；
图2为本发明实施例提供的指纹识别模块的结构图；
图3为光学传感器接收不同角度的光线的光路图；
图4为本发明实施例中微透镜的光路图；
图5A为本发明实施例中液晶透镜在不通电时的结构图；
图5B为本发明实施例中液晶透镜在通电时的结构图；以及
图6为本发明实施例中液晶透镜在通电时的折射率分布曲线图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的指纹识别模块、指纹识别方法及触控屏进行详细描述。
请一并参阅图2～图6，指纹识别模块集成在触控屏的阵列基板1中，且位于其可视区域内。该指纹识别模块包括光学传感器6和透镜组件，其中，光学传感器6为多个，且呈阵列分布在阵列基板1中，用于接收指纹反射光，并将其转换为电信号发送至控制器，控制器根据该电信号形成光学指纹图案，以进行识别操作。该指纹反射光是指在手指触摸触控屏的显示面板时，由显示面板发出的光线照射手指并反射回来的光线。每个光学传感器6包括接收表面，用于接收上述指纹反射光。
透镜组件用于将指纹反射光朝向光学传感器6的接收表面汇聚。在本实施例中，透镜组件包括微透镜7和液晶透镜4，其中，液晶透镜4设置在彩膜基板3上，用于将指纹反射光朝向光学传感器6的接收表面61汇聚。具体地，如图5A和图5B所示，液晶透镜4包括相对设置的两个基板41、位于两个基板41之间的液晶层43以及位于液晶层43分别朝向两个基板41一侧的配向膜42。并且，与上层的基板41相邻的配向膜42具有开口，该开口位于配向膜42靠近或者位于中心的位置。当液晶透镜4不通电时，液晶层43未发生旋转，呈如图5A所示的状态，此时显示面板正常显示。当需要进行指纹识别时，液晶透镜4通电，此时液晶发生旋转，而且在上述开口的作用下，使得不同位置处的液晶分子受到的电场作用不同，从而旋转角度不同，呈如图5B所示的状态，进而使得液晶透镜4不同位置处的液晶折射率不同，如图6所示，对应开口处的折射率最大，且越远离该开口，折射率逐渐减小，从而液晶透镜4可以起到类似凸透镜的功能，即，将指纹反射光朝向光学传感器6的接收表面61汇聚。
微透镜7的数量与光学传感器6的数量一致，且各个微透镜7一一对应地设置在各个光学传感器6的接收表面61上。微透镜7用于改变指纹反射光中相对于接收表面61倾斜的光线路径，使之趋于与接收表面61相互垂直。如图3所示，倾斜的指纹放射光在到达光学传感器6的接收表面61上时，会因为表面膜层介质折射率的问题，一部分光线发生反射和折射，从而造成光转换效率降低，同时影响接收表面61接收的光强均一性，进而造成光转换效率的均匀性降低。为此，如图4所示，通过在光学传感器6的接收表面61上设置微透镜7，其可以对倾斜的指纹放射光的路径进行优化，使之尽可能垂直地照射在接收表面61上，以减少发生反射和折射的光线数量，从而可以提高光转换效率及其均匀性，进而可以进一步提高指纹识别精度。
需要说明的是，在本实施例中，透镜组件包括微透镜7和液晶透镜4，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，透镜组件还可以仅设置微透镜7或者液晶透镜4，这同样可以起到将指纹反射光朝向光学传感器6的接收表面汇聚的作用。
由于本发明提供的指纹识别模块借助透镜组件可以提高指纹识别精度，将其集成在触控屏的阵列基板1中，且位于其可视区域内，即使光学传感器7集成在阵列基板1上时，其与手指接触面之间的距离较大，也仍然能够获得清晰的光学指纹图案，实现指纹识别。当然，在实际应用中，指纹识别模块还可以设置在其他任意具有触控屏的电子产品中，本发明对此没有特别的限制。
综上所述，本发明实施例提供的指纹识别模块，其通过使用透镜组件将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚，可以增加到达光学传感器的接收表面的光线数量，从而可以提高形成的光学指纹图案的清晰度，进而可以提高指纹识别精度，从而若将本发明提供的指纹识别模块设置在触控屏的显示区域，也能够达到对指纹识别精度的要求。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种触控屏，其包括显示面板和指纹识别模块，其中，指纹识别模块采用了本发明实施例提供的上述指纹识别模块；该指纹识别模块集成在显示面板上，且位于该显示面板的可视区域。
在本实施例中，如图2所示，触控屏包括对盒设置的阵列基板1和彩膜基板3。光学传感器6设置在阵列基板1上。透镜组件包括微透镜7和液晶透镜4，其中，液晶透镜4设置在彩膜基板3上，用于在通电时，将指纹反射光朝向光学传感器6的接收表面61汇聚；微透镜7设置在光学传感器6的接收表面上，用于改变指纹反射光中相对于接收表面61倾斜的光线路径，使之趋于与接收表面61相互垂直。由于微透镜7和液晶透镜4在上述实施例中已有了详细描述，在此不再赘述。
在本实施例中，光学传感器6为多个，且呈阵列分布在阵列基板1中，并且微透镜7的数量与光学传感器6的数量一致，且各个微透镜7一一对应地设置在各个光学传感器6的接收表面61上。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，光学传感器6还可以采用其他任意分布方式，并且各个微透镜7一一对应地设置在各个光学传感器6的接收表面61上。
本发明实施例提供的触控屏，其通过采用本发明实施例提供的上述指纹识别模块，可以将指纹识别模块集成在显示面板上，且位于该显示面板的可视区域，同时又能够保证指纹识别精度，从而解决了目前指纹识别模块只能设置在诸如home键或者手机背面等的非可视区域，或者设置在非可视区域，而指纹识别精度有限的问题。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种指纹识别方法，其包括：
将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚；
光学传感器接收指纹反射光。
可选的，上述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚的步骤包括：
使用微透镜改变指纹反射光中相对于接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与接收表面相互垂直。
或者，上述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚包括：
使用液晶透镜，并通过对液晶透镜通电将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚。
或者，上述将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚包括：
在使用微透镜改变指纹反射光中相对于接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与接收表面相互垂直的同时，使用液晶透镜，并通过对液晶透镜通电将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚。
由于微透镜和液晶透镜具体结构和功能在上述实施例中已有了详细描述，在此不再赘述。
本发明实施例提供的指纹识别方法，其通过将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚，可以增加到达光学传感器的接收表面的光线数量，从而可以提高形成的光学指纹图案的清晰度，进而可以提高指纹识别精度，从而若将本发明提供的指纹识别模块设置在触控屏的显示区域，也能够达到对指纹识别精度的要求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种指纹识别模块，其特征在于，包括光学传感器和透镜组件，其中，
所述光学传感器包括用于接收指纹反射光的接收表面；
所述透镜组件用于将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚；所述透镜组件包括液晶透镜，所述液晶透镜用于在通电时，将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚；所述液晶透镜包括相对设置的两个基板、位于两个所述基板之间的液晶层以及位于所述液晶层分别朝向两个所述基板一侧的配向膜；并且，与上层的基板相邻的配向膜具有开口，该开口位于所述配向膜靠近或者位于中心的位置。
2.根据权利要求1所述的指纹识别模块，其特征在于，所述透镜组件还包括微透镜，所述微透镜设置在所述光学传感器的接收表面上，用于改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
3.一种触控屏，其包括显示面板和指纹识别模块，其特征在于，所述指纹识别模块采用权利要求1-2任意一项所述的指纹识别模块；所述指纹识别模块集成在所述显示面板上，且位于所述显示面板的可视区域。
4.根据权利要求3所述的触控屏，其特征在于，包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板；
所述光学传感器设置在所述阵列基板中；
所述透镜组件包括液晶透镜，或者包括微透镜；或者包括微透镜和液晶透镜，其中，所述液晶透镜设置在所述彩膜基板上，用于在通电时，将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚；所述微透镜设置在所述光学传感器的接收表面上，用于改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直。
5.根据权利要求4所述的触控屏，其特征在于，所述光学传感器为多个，且呈阵列分布；
所述微透镜的数量与所述光学传感器的数量一致，且各个微透镜一一对应地设置在各个光学传感器的接收表面上。
6.一种指纹识别方法，其特征在于，包括：
使用液晶透镜，并通过对所述液晶透镜通电将指纹反射光朝向光学传感器的接收表面汇聚；所述液晶透镜包括相对设置的两个基板、位于两个所述基板之间的液晶层以及位于所述液晶层分别朝向两个所述基板一侧的配向膜；并且，与上层的基板相邻的配向膜具有开口，该开口位于所述配向膜靠近或者位于中心的位置；
所述光学传感器接收指纹反射光。
7.根据权利要求6所述的指纹识别方法，其特征在于，在所述使用液晶透镜，并通过对所述液晶透镜通电将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚的步骤中，
在使用微透镜改变所述指纹反射光中相对于所述接收表面倾斜的光线路径，使之趋于与所述接收表面相互垂直的同时，使用液晶透镜，并通过对所述液晶透镜通电将指纹反射光朝向所述光学传感器的接收表面汇聚。
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