CN107358216B - 一种指纹采集模组、显示装置及指纹识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹采集模组、显示装置及指纹识别方法，该指纹采集模组包括：感光元件和位于所述感光元件的感光面一侧的光学调制膜，所述光学调制膜包括微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层，所述遮光层位于所述感光元件和所述微透镜阵列之间，所述多个光学孔径与所述微透镜阵列中的微透镜一一对应设置。使用本发明的指纹采集模组，能够提高采集到的指纹图像的图像清晰度，从而能够提高指纹识别的速率和精准度。

Description

一种指纹采集模组、显示装置及指纹识别方法
技术领域
本发明涉及指纹采集技术领域，尤其涉及一种指纹采集模组、显示装置及指纹识别方法。
背景技术
目前，具有指纹采集模组的显示装置越来越受到关注，现有的显示装置中的指纹采集模组通常是在感光元件的感光面一侧设置带有小孔的遮光层，小孔能够将接收到的光束聚焦成像至感光元件的感光面上。然而，采用上述指纹采集模组采集的指纹图像的图像清晰度确难以达到预想的要求，从而对指纹识别的速率和精准度造成影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种指纹采集模组、显示装置及指纹识别方法，能够提高指纹采集模组采集的指纹图像的图像清晰度，从而提高指纹识别的速率和精准度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种指纹采集模组，包括：
感光元件和位于所述感光元件的感光面一侧的光学调制膜，所述光学调制膜包括微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层，所述遮光层位于所述感光元件和所述微透镜阵列之间，所述多个光学孔径与所述微透镜阵列中的微透镜一一对应设置。
优选地，所述光学孔径的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上。
优选地，所述光学调制膜还包括：透明膜层，位于所述遮光层和所述微透镜阵列之间。
优选地，所述微透镜阵列与所述遮光层直接接触设置。
优选地，所述微透镜和光学孔径的中心距满足：2*h*tanθ+d≤pitch<2*H*tanθ，其中，pitch为所述中心距，h为像距，即所述光学调制膜到所述感光元件的距离，H为物距，即待进行指纹采集的手指到所述光学调制膜之间的距离，θ为所述微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层组成的光学系统的视场角，d为所述光学孔径的直径。
本发明还提供一种显示装置，包括上述指纹采集模组。
优选地，所述显示装置为OLED显示装置，所述OLED显示装置还包括OLED显示面板。
优选地，所述指纹采集模组贴覆在所述OLED显示面板的一侧表面上。
优选地，所述指纹采集模组对应于所述OLED显示面板的显示区域设置，且设置在所述OLED显示面板的非出光侧。
本发明还提供一种指纹识别方法，应用于上述显示装置，所述方法包括：
获取所述感光元件感光面上每一分区内所采集的指纹图像；其中，每一分区对应一光学孔径；
对所有分区内所采集的指纹图形进行拼接，得到完整的指纹图像；
识别所述完整的指纹图像。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例中，在指纹采集模组的感光元件的感光面一侧设置微透镜阵列和具有光学孔径的遮光层，可以有效提高指纹采集模组采集的指纹图像的图像清晰度，从而提高指纹识别的速率和精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例一的指纹采集模组的结构示意图；
图2为本发明实施例二的指纹采集模组的结构示意图；
图3为本发明实施例三的OLED显示装置的结构示意图；
图4是采用现有技术中指纹采集模组的OLED显示装置采集的指纹图像的示意图；
图5是本发明实施例三中的OLED显示装置采集的指纹图像的示意图；
图6为本发明实施例的指纹识别方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例一的指纹采集模组的结构示意图，该指纹采集模组包括：感光元件101和位于所述感光元件101的感光面一侧的光学调制膜102，所述光学调制膜102包括微透镜阵列1021、用于承载微透镜阵列1021的透明膜层1022以及设置于所述感光元件与所述透明膜层1022之间的具有多个光学孔径1023的遮光层1024，所述多个光学孔径1023与所述微透镜阵列1021中的微透镜一一对应设置，所述光学孔径1023的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上。
图1中的虚线表示光束。
所述微透镜阵列1021包括多个呈阵列方式排列的微透镜，微透镜的直径可以是毫米、微米或者纳米量级尺寸。
微透镜阵列除了具有聚焦和成像的作用之外，还具有矫正像差的作用，因而，本发明实施例中，在感光元件的感光面一侧设置微透镜阵列，可以有效提高指纹采集模组采集的指纹图像的图像清晰度，从而提高指纹识别的速率和精准度。另外，微透镜阵列还具有体积小、质量轻、集成度高等优点，可以有效降低指纹采集模组的重量和所占的空间。
另外，在微透镜阵列1021和感光元件101之间设置具有多个光学孔径1023的遮光层1024，光学孔径1023能够使得被微透镜聚焦的成像光束在感光元件101的感光面上呈近轴细光束成像，最大限度减少像差的产生，使得感光元件能够采集到更清晰的指纹图像，提高了指纹采集模组的成像质量。
本发明实施例中，光学调制膜102还包括承载微透镜阵列1021的透明膜层1022。该透明膜层1022可以采用硬质材质制成，例如，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或PC(聚碳酸酯)等，也可以采用软质材质制成，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或COP等。采用的材质只要能够保证透明膜层1022的透明度，且能够在与感光元件贴合时呈平展状态即可。
本发明实施例中的光学调制膜102可以直接贴覆在感光元件101的感光面上，不需要改变感光元件101的结构，制作方法简单，实现成本低。
本发明实施例中的感光元件101的作用是将接收到的光线转换为电信号，感光元件101可以是CCD(电荷耦合)感光元件，也可以是CMOS(互补金属氧化物半导体)感光元件，或者是其他类型的感光元件。
上述实施例中，所述光学孔径1023的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上，从而保证光学路径的准确度，当然，在本发明的其他一些实施例中，光学孔径的中心与对应的所述微透镜的中心轴也可以稍有偏差。
请参考图2，图2为本发明实施例二的指纹采集模组的结构示意图，该指纹采集模组包括：感光元件101和位于所述感光元件101的感光面一侧的光学调制膜102，所述光学调制膜102包括微透镜阵列1021和设置于所述感光元件与所述微透镜阵列1021之间的具有多个光学孔径1023的遮光层1024，所述多个光学孔径1023与所述微透镜阵列1021中的微透镜一一对应设置，所述光学孔径1023的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上。
本发明实施例与实施例一中的指纹采集模组的区别在于，指纹采集模组不包括用于承载微透镜阵列1021的透明膜层，微透镜阵列1021直接与所述遮光层1024接触设置，该种结构能够进一步降低指纹采集模组的厚度，且也能够降低光束在透明膜层中的损失。
本发明实施例中，光学调制膜使指纹在感光元件上所呈的指纹图像是分区的，其中，每一分区对应一个光学孔径，因而，需要将每个分区中的指纹图像进行拼接，才能够得到完整的指纹图像，为了保证每个分区所成的指纹图像不发生重叠，且每个分区都能够有重复的指纹，以方便指纹图像的拼接，本发明实施例中，所述微透镜或光学孔径的中心距需要满足：2*h*tanθ+d≤pitch<2*H*tanθ，其中，pitch为所述中心距，h为像距，即所述光学调制膜到所述感光元件的距离，H为物距，即待进行指纹采集的手指到所述光学调制膜之间的距离，θ为所述微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层组成的光学系统的视场角，d为所述光学孔径的直径。
所述光学调制膜到所述感光元件的距离通常是指光学调制膜的厚度方向上的中心到所述感光元件的距离。待进行指纹采集的手指到所述光学调制膜之间的距离通常是指手指的指纹到光学调制膜的厚度方向上的中心之间的距离。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述任一实施例中所述的指纹采集模组。
由于本发明实施例中的显示装置采用了上述实施例中的指纹采集装置，因而能够采集到更为清晰的指纹图像，进一步提高了指纹识别的速率和精准度。
本发明实施例中的显示装置可以是OLED(有机电致发光二极管)显示装置，也可以为液晶显示装置，或者其他类型的显示装置。
当本发明实施例中的为OLED显示装置时，所述OLED显示装置还包括OLED显示面板，优选地，所述指纹采集模组直接贴覆在所述OLED显示面板的一侧表面上，指纹采集模组直接贴覆在OLED显示面板上，不需要改变现有的OLED显示面板，制作方法简单，成本较低。
优选地，所述指纹采集模组对应于所述OLED显示面板的显示区域(即AA区)设置，且设置在所述OLED显示面板的非出光侧，而非对应于OLED显示面板的非显示区域设置，从而可以减少OLED显示装置的非显示区域的面积，有利于窄边框或无边框的设计。
本发明实施例中，OLED显示面板包括有机发光二极管，有机发光二极管包括阳极、有机层(EL)和阴极，由于指纹采集模组对应于OLED显示面板的显示区域设置，且设置在所述OLED显示面板的非出光侧，因而，有机层发射的光束到达手指后，手指反射光束，反射的光束通过OLED显示面板的各膜层，到达指纹采集模组，从而可以采集到清晰的指纹图像。
请参考图3，图3为本发明实施例三的OLED显示装置的结构示意图，该OLED显示装置包括：OLED显示面板和指纹采集模组，所述指纹采集模组直接贴覆在所述OLED显示面板的非出光侧，且对应于所述OLED显示面板的显示区域设置。
该OLED显示面板包括：衬底基板201，设置在衬底基板201上的有机发光二极管202，用于封装有机发光二极管202的封装层203，以及封装盖板204。有机发光二极管202又包括阳极、有机层和阴极。
该指纹采集模组的结构请参见附图1所示的实施例，指纹采集模组包括：感光元件101和位于所述感光元件101的感光面之上的光学调制膜102，所述光学调制膜102包括微透镜阵列1021、用于承载透镜阵列1021的透明膜层1022以及设置于所述感光元件与所述透明膜层1022之间的具有多个光学孔径1023的遮光层1024，所述多个光学孔径1023与所述微透镜阵列1021中的微透镜一一对应设置，所述光学孔径1023的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上。
附图3中虚线为光束。
当进行指纹采集时，有机发光二极管202发光，发出的光束经封装层203和封装盖板204，照射至待进行指纹采集的手指300上，手指的指纹将光束反射回OLED显示面板，反射的光束经封装盖板204、封装层203、有机发光二极管202和衬底基板201，入射至光学调制膜102的微透镜阵列1021上，微透镜阵列1021对入射的光束进行聚焦成像，成像光束经透明膜层1022，在经光学孔径1023，光学孔径1023能够使得被微透镜阵列1021聚焦的成像光束在感光元件101的感光面上呈近轴细光束成像，最大限度减少像差的产生，使得感光元件能够采集到更清晰的指纹图像，提高了指纹采集模组的成像质量，进一步提高了OLED显示装置指纹识别的精准度。
上述实施例中，OLED显示面板还可以包括TP(触控面板)、CPOL(圆偏振片)、BP(TFT背板)等功能膜层，封装盖板204可以是封装剥离(Cover Glass)，也可以是封装薄膜(CoverFilm)。
请参考图4和图5，图4是采用现有技术中的指纹采集模组的OLED显示装置采集的指纹图像的示意图，图5是本发明实施例三中的OLED显示装置采集的指纹图像的示意图，从图4和图5可以看出，本发明实施例中的OLED显示装置采集的指纹图像明显更清晰，且没有发生变形，从而为后续的指纹识别算法提供更有效的图像，减少运算量，提高识别速率和识别精准度。
请参考图6，本发明实施例还提供一种指纹识别方法，应用上述显示装置，所述方法包括：
步骤61：获取所述感光元件感光面上每一分区内所采集的指纹图像；其中，每一分区对应一光学孔径；
步骤62：对所有分区内所采集的指纹图形进行拼接，得到完整的指纹图像；
步骤63：识别所述完整的指纹图像。
本发明实施例中，光学调制膜使指纹在感光元件上所呈的指纹图像是分区的，因而，需要将每个分区中的指纹图像进行拼接，才能够得到完整的指纹图像，为了保证每个分区所成的指纹图像不发生重叠，且每个分区都能够有重复的指纹，以方便指纹图像的拼接，本发明实施例中，所述微透镜或光学孔径的中心距需要满足：2*h*tanθ+d≤pitch<2*H*tanθ，其中，pitch为所述中心距，h为像距，即所述光学调制膜到所述感光元件的距离，H为物距，即待进行指纹采集的手指到所述光学调制膜之间的距离，θ为所述微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层组成的光学系统的视场角，d为所述光学孔径的直径。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种指纹采集模组，其特征在于，包括：
感光元件和位于所述感光元件的感光面一侧的光学调制膜，所述光学调制膜包括微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层，所述遮光层位于所述感光元件和所述微透镜阵列之间，所述多个光学孔径与所述微透镜阵列中的微透镜一一对应设置；
所述指纹采集模组直接贴覆在OLED显示面板的一侧表面上；
所述微透镜和光学孔径的中心距满足：2*h*tanθ+d≤pitch<2*H*tanθ，其中，pitch为所述中心距，h为像距，即所述光学调制膜到所述感光元件的距离，H为物距，即待进行指纹采集的手指到所述光学调制膜之间的距离，θ为所述微透镜阵列和具有多个光学孔径的遮光层组成的光学系统的视场角，d为所述光学孔径的直径。
2.根据权利要求1所述的指纹采集模组，其特征在于，所述光学孔径的中心位于对应的所述微透镜的中心轴上。
3.根据权利要求1所述的指纹采集模组，其特征在于，所述光学调制膜还包括：透明膜层，位于所述遮光层和所述微透镜阵列之间。
4.根据权利要求1所述的指纹采集模组，其特征在于，所述微透镜阵列与所述遮光层直接接触设置。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的指纹采集模组，所述显示装置为OLED显示装置，所述OLED显示装置还包括OLED显示面板，所述指纹采集模组贴覆在所述OLED显示面板的一侧表面上。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述指纹采集模组对应于所述OLED显示面板的显示区域设置，且设置在所述OLED显示面板的非出光侧。
7.一种指纹识别方法，其特征在于，应用于如权利要求5-6任一项所示的显示装置，所述方法包括：
获取所述感光元件感光面上每一分区内所采集的指纹图像；其中，每一分区对应一光学孔径；
对所有分区内所采集的指纹图形进行拼接，得到完整的指纹图像；
识别所述完整的指纹图像。
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