CN107563354A - 一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置 - Google Patents

一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置，涉及指纹识别技术领域。该指纹识别单元包括：依次层叠设置的第一介质层、第二介质层以及检测单元；还包括：光源，所述光源发出的光射入所述第一介质层；其中，所述第一介质层和/或所述第二介质层的折射率在手指指纹接触时会发生变化，以使所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射的条件改变；检测单元，用于检测所述光源发出的光是否透过所述第二介质层照射到所述检测单元上。用于实现指纹识别。

Description

一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示 装置
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置。
背景技术
随着生活水平的不断提高，各种终端设备已成为生活中的必需品，而用户对终端设备的要求也越来越高。对于安全性而言，因指纹具有个体唯一性特征，而使得指纹识别具有优良的隐私保护功能，因此指纹识别被广泛应用在各种终端设备中，以增加用户体验以及安全性。
发明内容
本发明的实施例提供一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置，提供了一种新型的指纹识别装置。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种指纹识别单元，包括：依次层叠设置的第一介质层、第二介质层以及检测单元；还包括：光源，所述光源发出的光射入所述第一介质层；其中，所述第一介质层和/或所述第二介质层的折射率在手指指纹接触时会发生变化，以使所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射的条件改变；检测单元，用于检测所述光源发出的光是否透过所述第二介质层照射到所述检测单元上。
优选的，在手指指纹未接触指纹识别单元时，所述光源发出的光射入所述第一介质层后，在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射；在手指指纹接触指纹识别单元时所述第二介质层的折射率增大和/或所述第一介质层的折射率减小，所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生折射和反射。
优选的，在手指指纹未接触指纹识别单元时，所述光源发出的光射入所述第一介质层后，在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生反射和折射；在手指指纹接触指纹识别单元时，所述第二介质层的折射率减小和/或所述第一介质层的折射率增大，所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射。
优选的，所述指纹识别单元还包括设置在所述检测单元远离所述第二介质层一侧的导热层；所述导热层与所述第一介质层和/或所述第二介质层接触。
优选的，所述检测单元包括开关单元，所述开关单元用于在所述光源发出的光的照射下处于打开状态，在未受到所述光源发出的光的照射下处于关闭状态。
进一步优选的，所述开关单元包括第一电极、第二电极以及与所述第一电极和所述第二电极均接触的半导体层。
优选的，所述检测单元用于检测特定波长的光是否照射到所述检测单元上，所述光源用于发出所述特定波长的光；其中，所述特定波长的光为非可见光。
优选的，所述指纹识别单元还包括覆盖所述检测单元的遮光层。
优选的，所述导热层的材料为遮光材料。
第二方面，提供一种指纹识别装置，包括多个上述的指纹识别单元。
优选的，所述指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线以及多条平行分布的第二电极线；所述第一电极线和所述第二电极线相互交叉且绝缘，所述第一电极线和所述第二电极线均与检测单元相连接。
进一步优选的，所述指纹识别装置还包括信号输入单元和处理单元；信号输入单元，用于向所述第一电极线输入信号；处理单元，用于在所述第一电极线输入信号时，检测所述第二电极线上的信号变化，并根据所述第二电极线上的信号变化确定所述指纹识别单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
第三方面，提供一种显示装置，包括上述的指纹识别装置。
第四方面，提供一种上述的指纹识别装置的指纹识别方法，包括：根据检测单元检测到的光源发出的光是否透过第二介质层，确定指纹识别单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
优选的，所述指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线、以及多条平行分布的第二电极线；所述第一电极线和所述第二电极线相互交叉且绝缘，所述第一电极线和所述第二电极线均与所述检测单元相连；所述指纹识别方法具体包括：逐行向所述第一电极线输入信号，并依次检测所述第二电极线上的信号变化，确定所述检测单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
本发明实施例提供一种指纹识别单元、指纹识别装置及其指纹识别方法、显示装置，当手指接触指纹识别单元时，手指指纹脊的热量会传导至第一介质层和/或第二介质层，引起第一介质层和/或第二介质层折射率的变化，而第一介质层和/或第二介质层折射率的变化会使得光源发出的光在第一介质层和第二介质层界面处发生全反射的条件改变，进而使得检测单元的检测结果发生变化(手指接触前检测不到光照，手指指纹接触后能检测到光照，或者手指接触前能检测到光照，手指指纹接触后检测不到光照)。由于手指指纹的谷没有与指纹识别单元接触，因而不会引起第一介质层和/或第二介质层折射率的变化，光在第一介质层和第二介质层界面处发生全反射的条件便不会变化，检测单元的检测结果因此也不会变化。根据检测单元的检测结果是否发生变化，便可以确定该指纹识别单元所在位置处对应的是指纹的脊还是谷，通过多个指纹识别单元的检测，从而可以得到指纹信息，以实现指纹识别。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图一；
图1(b)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图二；
图1(c)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图三；
图1(d)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图四；
图2(a)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图五；
图2(b)为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图六；
图3为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图七；
图4为本发明实施例提供的一种指纹识别单元的结构示意图八；
图5为本发明实施例提供的一种指纹识别装置的结构示意图一；
图6为本发明实施例提供的一种指纹识别装置的结构示意图二；
图7为本发明实施例提供的一种指纹识别装置的指纹识别方法的流程示意图。
附图标记：
01-指纹识别单元；10-第一介质层；20-第二介质层；30-检测单元；301-第一电极；302-第二电极；303-半导体层；40-光源；50-第三介质层；60-导热层；70-遮光层；80-第一电极线；90-第二电极线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种指纹识别单元01，如图1所示，包括：依次层叠设置的第一介质层10、第二介质层20以及检测单元30；还包括：光源40，光源40发出的光射入第一介质层10；其中，第一介质层10和/或第二介质层20的折射率在手指指纹接触时会发生变化，以使光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件改变；检测单元30，用于检测光源40发出的光是否透过第二介质层20照射到检测单元30上。
需要说明的是，第一，第一介质层10的材料和第二介质层20的材料均为透明材料。
在手指与指纹识别单元接触时，手指指纹的脊的热量会传导至第一介质层10和/或第二介质层20，使第一介质层10和/或第二介质层20的温度发生变化，从而使得第一介质层10和/或第二介质层20的折射率发生变化。此处，可以是在手指指纹接触时第一介质层10的折射率发生变化；也可以是在手指指纹接触时第二介质层20的折射率发生变化；当然还可以是，在手指指纹接触时第一介质层10和第二介质层20的折射率均发生变化。
本发明实施例中的指纹并不限于手指指纹，其它的指纹例如脚指指纹、手掌掌纹等都在本发明实施例的保护范围内。
在此基础上，第一介质层10和/或第二介质层20的折射率在指纹接触时会发生变化，对于折射率的变化规律，可以是折射率随温度的升高而增大，此时介质层的材料例如可以为硅纳米晶(nc-Si)，硅纳米晶是一种由大量硅细微晶粒和包围这些晶粒的晶间界面组成的纳米电子材料；也可以是折射率随温度的升高而减小，此时介质层的材料例如可以为玻璃。以折射率随温度的升高而增大为例说明折射率随温度的变化原理，温度升高使得电子能量增大，这样便增加了电子跃迁的概率，使得介质因光施加的电场产生极化程度增强，表现为材料的折射率增加。
第二，对于光源40的类型不进行限定，可以是点光源、线光源或面光源。
此外，对于光源40的设置位置不进行限定，可以如图1(a)所示，光源40设置在第一介质层10的侧面；也可以如图1(b)所示，光源40设置在第一介质层10远离第二介质层20的一侧，且朝向第一介质层10发光。当光源40设置在第一介质层10远离第二介质层20的一侧时，为了确保光源40发出的光射入第一介质层10可以在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，因此如图1(b)所示，光源40可以设置在第三介质层50中，第三介质层50的折射率大于第二介质层20的折射率。在此基础上，当光源40设置在第一介质层10远离第二介质层20的一侧时，为了确保光源40发出的光射入第一介质层10后可以在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，因而光源40发出的光不能垂直射入第一介质层10。当光源40设置在第一介质层10的侧面时，光源40可以设置在第一介质层10的一个侧面，或者两个侧面，或者三个侧面，或者四个侧面，对此不进行限定。
本发明实施例，在手指指纹接触指纹识别单元01(手指指纹接触指纹识别单元01是指在手指接触指纹识别单元01时，手指指纹的脊接触指纹识别单元01，手指指纹的谷不接触指纹识别单元01)的情况下，光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件改变，光源40发出的光射入第一介质层10后有两种状态，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，或者在第一介质层10和第二介质层20界面处发生折射和反射。
基于此，本发明实施例提供光源40在第一介质层10传播的两种状态。
第一种：如图1(c)所示，在手指指纹未接触指纹识别单元01时，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20的界面处发生全反射；如图1(d)所示，在手指指纹接触指纹识别单元01时第二介质层20的折射率增大和/或第一介质层10的折射率减小，光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生折射和反射。
此处，在手指指纹接触指纹识别单元01时，可以是第一介质层10的折射率减小；也可以是第二介质层20的折射率增大；当然还可以是第一介质层10的折射率减小，且第二介质层20的折射率增大。
具体原理是：参考图1(b)，根据折射率公式：n1×sinα1＝n2×sinα2；其中，n1为第一介质层10的折射率，n2为第二介质层20的折射率，α1为入射角，α2为折射角。当光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射时，α2＝90°，n1×sinα1≥n2，在手指指纹的脊接触指纹识别单元01时，由于手指指纹的脊的热量会传导至第一介质层10和/或第二介质层20，第一介质层10的折射率减小和/或第二介质层20的折射率n2增大，n1×sinα1＜n2，破坏全反射条件，因此光源40发出的光射入第一介质层10后会在第一介质层10和第二介质层20界面处发生折射和反射。
需要说明的是，当指纹脊的温度高于指纹谷的温度(也即环境温度)，若第二介质层20的折射率n2增大，则选取的第二介质层20的材料的折射率随温度升高而增大；若第一介质层10的折射率n1减小，则选取的第一介质层10的材料的折射率随温度升高而减小。当指纹脊的温度低于指纹谷的温度，则相反，此处不再赘述。
第二种：在手指指纹未接触指纹识别单元时，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生反射和折射；在手指指纹接触指纹识别单元时，第二介质层20的折射率减小和/或第一介质层10的折射率增大，光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射。
此处，在手指指纹接触指纹识别单元01时，可以是第一介质层10的折射率增大；也可以是第二介质层20的折射率减小；当然还可以是第一介质层10的折射率增大，且第二介质层20的折射率减小。
具体原理是：参考图1(b)，根据折射率公式：n1×sinα1＝n2×sinα2，光在第一介质层10中发生全反射的临界角为由于光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生反射和折射，因此入射角α1小于临界角，即在手指指纹接触指纹识别单元01时，由于手指指纹的脊的热量会传导至第一介质层10和/或第二介质层20，第一介质层10的折射率n1增大和/或第二介质层20的折射率n2减小，当时满足全反射条件，因此手指指纹的脊对应的位置处光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射。
需要说明的是，当指纹脊的温度高于指纹谷的温度(也即环境温度)，若第二介质层20的折射率n2减小，则选取的第二介质层20的材料的折射率随温度升高而减小；若第一介质层10的折射率n1增大，则选取的第一介质层10的材料的折射率随温度升高增大。当指纹脊的温度低于指纹谷的温度，则相反，此处不再赘述。
在光源40的第一种设置方式下，在手指指纹未接触指纹识别单元01时，由于光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，因而光源40发出的光不会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30检测不到光照；在手指指纹的脊接触到指纹识别单元01时，第二介质层20折射率增大和/或第一介质层10的折射率减小，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面发生反射和折射，因而光源40发出的光会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30可以检测到光照。根据检测单元30是否检测到光照，则可以判断指纹的脊和谷。
在光源40的第二种设置方式下，检测单元30同理也可以根据是否检测到光照，判断指纹的脊和谷，与上述光源40在第一种设置方式的判断方法类似，此处不再赘述。
基于上述，无论是在光源40的第一种设置方式下，还是在光源40的第二种设置方式下，手指在触摸指纹识别单元01时，手指指纹的脊会引起检测单元30的检测结果的变化(可以是由检测有光照到检测无光照的变化，也可以是由检测无光照到检测有光照的变化)，若检测单元30的检测结果发生变化便可以确定该指纹识别单元01所在位置对应的指纹的脊，由于手指指纹的谷不会将热量传递给第二介质层20和/第一介质层10，因而不会引起第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化，若检测单元30的检测结果没有发生变化(如一直可以检测到光照或一直检测不到光照)，便可以确定该指纹识别单元01所在位置对应的指纹的谷。
第三，对于检测单元30的类型不进行限定，以能够检测到是否有光照为准。检测单元30例如可以是光敏电阻。
本发明实施例提供一种指纹识别单元01，当手指接触指纹识别单元01时，手指指纹脊的热量会传导至第一介质层10和/或第二介质层20，引起第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化，而第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化会使得光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件改变，进而使得检测单元30的检测结果发生变化(手指接触前检测不到光照，手指指纹接触后能检测到光照，或者手指接触前能检测到光照，手指指纹接触后检测不到光照)。由于手指指纹的谷没有与指纹识别单元01接触，因而不会引起第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化，光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件便不会变化，检测单元30的检测结果因此也不会变化。根据检测单元30的检测结果是否发生变化，便可以确定该指纹识别单元01所在位置处对应的是指纹的脊还是谷，通过多个指纹识别单元01的检测，从而可以得到指纹信息，以实现指纹识别。
可选地，如图2(a)和图2(b)所示，指纹识别单元01还包括设置在检测单元30远离第二介质层20一侧的导热层60；导热层60与第一介质层10和/或第二介质层20接触。
其中，对于导热层60的材料，以能传导热为准。
此处，可以是如图2(a)所示，导热层60仅与第二介质层20接触；也可以是如图2(b)所示，导热层60与第一介质层10和第二介质层20均接触；当然还可以是导热层60仅与第一介质层10接触(本发明实施例附图中未示意出)。由于第二介质层20与导热层60距离较近，因而本发明实施例优选的，第二介质层20与导热层60接触。
本发明实施例，由于导热层60可以传导热，因而在手指与指纹识别单元01接触时，手指指纹的脊的热量可以通过导热层60传导至与其接触的介质层，因此设置导热层60可以增加指纹识别单元的指纹识别灵敏度。
可选地，检测单元30包括开关单元，开关单元用于在光源40发出的光的照射下处于打开状态，在未受到光源40发出的光的照射下处于关闭状态。
其中，对于开关单元的具体结构不进行限定，只要在光照时开关单元能够处于打开状态，在未受到光照时开关单元能处于关闭状态即可。
当检测单元30包括开关单元时，检测单元30的具体检测过程可以是：若开关单元处于打开状态，则可以得知光源40发出的光照射到开关单元上，使开关单元处于打开状态；若开关单元处于关闭状态，则可以得知光源40发出的光没有照射到开关单元上。根据开关单元的状态，则可以判断出光源40发出的光是否透过第二介质层20射到检测单元30上。
可选的，如图3所示，开关单元包括第一电极301、第二电极302以及与第一电极301和第二电极302均接触的半导体层303。
其中，对于第一电极301和第二电极302的材料不进行限定，例如可以为金属单质如Mg(镁)、Al(铝)、Cu(铜)、合金或金属氧化物如ITO(Indium tin oxide，氧化铟锡)、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化铟锌)等。此外，第一电极301的材料和第二电极302的材料可以相同，也可以不相同。本发明实施例优选的第一电极301和第二电极302同层同材料，这样第一电极301和第二电极302便可以通过一次构图工艺同时形成，从而简化了指纹识别装置的制作工艺。
此处，对于半导体层303的材料，以在光照时能由半导体转变为导体为准。在此基础上，可以是半导体层303在可见光的照射下由半导体转变为导体；也可以是半导体层303在紫外光或红外光的照射下由半导体转变为导体。
在此基础上，对于开关单元中第一电极301、第二电极302和半导体层303的设置位置不进行限定，可以是第一电极301、第二电极302和半导体层303设置在同一层；也可以是第一电极301、第二电极302与半导体层303层叠设置。为了减小指纹识别单元01在第一介质层10上的投影的面积，以便于设置更多的指纹识别单元01，本发明实施例优选半导体层303与第一电极301、第二电极302层叠设置，此时可以是半导体层303靠近第二介质层20，也可以是第一电极301、第二电极302靠近第二介质层20，为了使光源40发出的光能够更多地照射到半导体层303上，本发明实施例进一步优选的，半导体层303靠近第二介质层20。
本发明实施例，开关单元包括第一电极301、第二电极302以及与第一电极301和第二电极302均接触的半导体层303，半导体层303在光照时由半导体转变为导体，将第一电极301和第二电极302导通，这样便可以使开关单元处于打开状态。
本发明实施例的检测单元30用于检测光源40发出的光是否透过第二介质层20照射到检测单元30上，为了避免环境光照射到检测单元30上对检测结果的影响，本发明实施例提供了三种可选的实施方式。
实施方式一，检测单元30用于检测特定波长的光是否照射到检测单元30上，光源40用于发出特定波长的光；其中，特定波长的光为非可见光。
其中，非可见光例如可以是紫外光或红外光。当光源40发出的光为紫外光时，检测单元30的材料例如可以包括硫化镉、硒化镉等，此时检测单元30只能检测到紫外光；当光源40发出的光为红外光时，检测单元30的材料例如可以包括硫化铅、碲化铅、硒化铅、碲化铟等，此时检测单元30只能检测到红外光。
需要说明的是，环境光中虽然也有非可见光如红外光或紫外光，但是由于非可见光的量较小，检测单元30检测不到，因此可以忽略不考虑环境光中的非可见光。
基于此，由于光源40发出的光为非可见光，检测单元30只能检测到非可见光，因而外界环境光不能被检测单元30检测到，从而确保了指纹识别的准确性。
实施方式二，如图4所示，指纹识别单元01还包括覆盖检测单元30的遮光层70。
其中，对于遮光层70的材料不进行限定，以能遮光为准。遮挡层70的材料例如可以选取黑色树脂或石墨等。
实施方式三，在指纹识别单元01还包括导热层60的情况下，导热层60的材料为遮光材料。
此处，当导热层60的材料为遮光材料时，导热层60材料的选取可以和上述遮光层70的材料相同，此处不再赘述。
本发明实施例，当指纹识别单元01还包括覆盖检测单元30的遮光层70或导热层60的材料为遮光材料时，由于遮光层70或遮光材料可以阻挡外界环境光照射到检测单元30上，从而避免了外界环境光对检测单元30检测结果的影响，进而确保了指纹识别的准确性。
若光源40发出的光为非平行光，以在手指与指纹识别单元01未接触时，从光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射为例，为了确保从光源40发出的光全部都能在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，则必须要保证光源40发出的非平行光中入射角最小的光应可以在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，这样所有的非平行光才可以在第一介质层10中发生全反射，且在手指与指纹识别单元01接触时，在第二介质层20的折射率增加的情况下，若第二介质层20的折射率增加的不大，则非平行光中可能有部分光发生全反射，部分光发生折射和反射，这样会导致指纹识别装置的指纹识别效果不好。
基于此，本发明实施例优选的，光源40用于发出平行光。
本发明实施例光源40用于发出平行光，这样一来，相对于光源40发出非平行光，更容易控制光源40发出的所有平行光在第一介质层10和第二介质层20界面处全部发生全反射；或者，光源40发出的所有平行光全部在第一介质层10和第二介质层20界面处发生折射和反射
本发明实施例提供一种指纹识别装置，如图5所示，包括多个上述的指纹识别单元01。
其中，指纹识别装置可以包括多个相互独立的指纹识别单元01，当指纹识别单元01中第一介质层10的折射率不因手指与指纹识别单元01接触而变化时，可以如图5所示，多个指纹识别单元01的第一介质层10相互连接。此外，当指纹识别单元01包括遮光层70时，各个指纹识别单元01的遮光层70可以是连接的，也可以是相互断开的，对此不进行限定。
本发明实施例提供一种指纹识别装置，在手指触摸指纹识别装置时，由于指纹识别装置中每个指纹识别单元01都可以检测该指纹识别单元01所在位置处对应的是指纹的脊还是指纹的谷，通过多个指纹识别单元01的检测，便可以得到指纹信息，从而实现指纹识别。
优选的，如图6所示，指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线80以及多条平行分布的第二电极线90；第一电极线80和第二电极线90相互交叉且绝缘，第一电极线80和第二电极线90均与检测单元30相连接。
此处，第一电极线80逐行输入信号，当向第一行第一电极线80输入信号时，通过检测多条第二电极线90上的信号变化，便可以确定第一行多个指纹识别单元01对应位置处的指纹的脊和谷，当向第二行第一电极线80输入信号时，通过检测多条第二电极线90上的信号变化，便可以确定第二行多个指纹识别单元01对应位置处的指纹的脊和谷，依次类推，向第一电极线80逐行输入信号，从而可以获取指纹信息。
进一步优选的，指纹识别装置还包括信号输入单元和处理单元；信号输入单元，用于向第一电极线80输入信号；处理单元，用于在第一电极线80输入信号时，检测第二电极线90上的信号变化，并根据第二电极线90上的信号变化确定指纹识别单元01所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
其中，若第二电极线90上的信号发生变化，则指纹识别单元01所在位置对应指纹的脊；若第二电极线90上的信号未发生变化，则指纹识别单元01所在位置对应指纹的谷。在此基础上，第二电极线90上的信号发生变化，可以是由无信号变为有信号；也可以是由有信号变化无信号。
本发明实施例，信号输入单元向第一电极线80输入信号后，当手指接触指纹识别单元01时，由于手指指纹的脊会将热量传递给第二介质层20，使第二介质层20的折射率发生变化，因而影响光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处的传播方式，使得检测单元30的检测结果发生变化，由于手指指纹的谷没有与指纹识别单元01接触，因而不会使得检测单元30的检测结果发生变化，这样检测第二电极线90时，指纹的脊对应的指纹识别单元01所在位置处的第二电极线90上的信号会发生变化，指纹的谷对应的指纹识别单元01所在位置处第二电极线90上的信号不会发生变化，因此根据第二电极线90上的信号是否会发生变化，便可以确定指纹识别单元01所在位置是指纹的脊还是谷，进而可以获取指纹信息。
本发明实施例提供一种显示装置，包括上述的指纹识别装置。
此处，指纹识别装置可以设置在显示装置的显示区；也可以设置在显示装置的非显示区，例如设置在显示装置的背面(即与显示面相对的面)。当指纹识别装置设置在显示装置的显示区时，本领域技术人员应该明白指纹识别装置应不影响显示装置的正常发光，因此指纹识别单元01不应设置有遮光层70或导热层60的材料为遮光材料，可选的，可以使检测单元30用于检测特定波长的光，以实现指纹识别。
其中，显示装置可以是液晶显示装置，也可以是有机电致发光显示装置，对此不进行限定。
在此基础上，本发明实施例提供的显示装置可以是显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP4视频播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、导航仪、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)等。此外，显示装置还可以是显示面板。
本发明实施例提供一种显示装置，由于显示装置包括指纹识别装置，当手指接触指纹识别单元01时，手指指纹脊的热量会传导至第一介质层10和/或第二介质层20，引起第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化，而第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化会使得光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件改变，进而使得检测单元30的检测结果发生变化(手指接触前检测不到光照，手指指纹接触后能检测到光照，或者手指接触前能检测到光照，手指指纹接触后检测不到光照)。由于手指指纹的谷没有与指纹识别单元01接触，因而不会引起第一介质层10和/或第二介质层20折射率的变化，光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射的条件便不会变化，检测单元30的检测结果因此也不会变化。根据检测单元30的检测结果是否发生变化，便可以确定该指纹识别单元01所在位置处对应的是指纹的脊还是谷，通过多个指纹识别单元01的检测，从而可以得到指纹信息，以实现指纹识别。
本发明实施例还提供一种上述的指纹识别装置的指纹识别方法，如图7所示，包括：
S100、根据检测单元30检测到的光源40发出的光是否透过第二介质层20，确定指纹识别单元01所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
其中，若在手指指纹未接触指纹识别单元01时，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20的界面处发生全反射；在手指指纹接触指纹识别单元01时第二介质层20的折射率增大和/或第一介质层10的折射率减小，光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生折射和反射。在手指指纹未接触指纹识别单元01时，由于光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射，因而光源40发出的光不会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30检测不到光照；在手指指纹的脊接触到指纹识别单元01时，第二介质层20折射率增大和/或第一介质层10的折射率减小，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面发生反射和折射，因而光源40发出的光会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30可以检测到光照。根据检测单元30是否检测到光照，则可以判断指纹的脊和谷。
若在手指指纹未接触指纹识别单元时，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生反射和折射；在手指指纹接触指纹识别单元时，第二介质层20的折射率减小和/或第一介质层10的折射率增大，光源40发出的光在第一介质层10和第二介质层20界面处发生全反射。在手指指纹未接触指纹识别单元01时，由于光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面处发生反射和折射，因而光源40发出的光会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30可以检测到光照；在手指指纹的脊接触到指纹识别单元01时，第二介质层20折射率增大和/或第一介质层10的折射率减小，光源40发出的光射入第一介质层10后，在第一介质层10和第二介质层20界面发生全反射，因而光源40发出的光不会透过第二介质层20照到检测单元30上，检测单元30检测不到光照。根据检测单元30是否检测到光照，则可以判断指纹的脊和谷。
可选地，指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线80、以及多条平行分布的第二电极线90；第一电极线80和第二电极线90相互交叉且绝缘，第一电极线80和第二电极线90均与检测单元30相连。
指纹识别方法具体包括：逐行向第一电极线80输入信号，并依次检测第二电极线90上的信号变化，确定检测单元30所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
此处，第二电极线90上的信号是否变化指的是第二电极线90上由有信号变为无信号，或者是第二电极线90上由无信号变为有信号。
其中，逐行向第一电极线80输入信号，当向第一行第一电极线80输入信号时，通过检测多条第二电极线90上的信号是否变化，便可以确定第一行多个指纹识别单元01对应位置处的指纹的脊和谷，当向第二行第一电极线80输入信号时，通过检测多条第二电极线90上的信号是否变化，便可以确定第二行多个指纹识别单元01对应位置处的指纹的脊和谷，依次类推，向第一电极线80逐行输入信号，从而可以获取指纹信息。
本发明实施例，逐行向第一电极线80输入信号后，依次检测第二电极线90上的信号变化，若第二电极线90上的信号发生变化，则指纹识别单元01所在位置处对应指纹的脊；若第二电极线90上的信号没有发生变化，则指纹识别单元01所在位置处对应指纹的谷。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种指纹识别单元，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一介质层、第二介质层以及检测单元；
还包括：光源，所述光源发出的光射入所述第一介质层；
其中，所述第一介质层和/或所述第二介质层的折射率在手指指纹接触时会发生变化，以使所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射的条件改变；
检测单元，用于检测所述光源发出的光是否透过所述第二介质层照射到所述检测单元上。
2.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，在手指指纹未接触指纹识别单元时，所述光源发出的光射入所述第一介质层后，在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射；在手指指纹接触指纹识别单元时所述第二介质层的折射率增大和/或所述第一介质层的折射率减小，所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生折射和反射。
3.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，在手指指纹未接触指纹识别单元时，所述光源发出的光射入所述第一介质层后，在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生反射和折射；在手指指纹接触指纹识别单元时，所述第二介质层的折射率减小和/或所述第一介质层的折射率增大，所述光源发出的光在所述第一介质层和所述第二介质层界面处发生全反射。
4.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述指纹识别单元还包括设置在所述检测单元远离所述第二介质层一侧的导热层；所述导热层与所述第一介质层和/或所述第二介质层接触。
5.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述检测单元包括开关单元；
所述开关单元用于在所述光源发出的光的照射下处于打开状态，在未受到所述光源发出的光的照射下处于关闭状态。
6.根据权利要求5所述的指纹识别单元，其特征在于，所述开关单元包括第一电极、第二电极以及与所述第一电极和所述第二电极均接触的半导体层。
7.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述检测单元用于检测特定波长的光是否照射到所述检测单元上，所述光源用于发出所述特定波长的光；其中，所述特定波长的光为非可见光。
8.根据权利要求1所述的指纹识别单元，其特征在于，所述指纹识别单元还包括覆盖所述检测单元的遮光层。
9.根据权利要求4所述的指纹识别单元，其特征在于，所述导热层的材料为遮光材料。
10.一种指纹识别装置，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任一项所述的指纹识别单元。
11.根据权利要求10所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线以及多条平行分布的第二电极线；所述第一电极线和所述第二电极线相互交叉且绝缘，所述第一电极线和所述第二电极线均与所述检测单元相连接。
12.根据权利要求11所述的指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别装置还包括信号输入单元和处理单元；
所述信号输入单元，用于向所述第一电极线输入信号；
所述处理单元，用于在所述第一电极线输入信号时，检测所述第二电极线上的信号变化，并根据所述第二电极线上的信号变化确定所述指纹识别单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10-12任一项所述的指纹识别装置。
14.一种如权利要求10-12任一项所述的指纹识别装置的指纹识别方法，其特征在于，包括：
根据检测单元检测到的光源发出的光是否透过第二介质层，确定指纹识别单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
15.根据权利要求14所述的指纹识别方法，其特征在于，所述指纹识别装置还包括：多条平行分布的第一电极线、以及多条平行分布的第二电极线；所述第一电极线和所述第二电极线相互交叉且绝缘，所述第一电极线和所述第二电极线均与所述检测单元相连；
所述指纹识别方法具体包括：逐行向所述第一电极线输入信号，并依次检测所述第二电极线上的信号变化，确定所述检测单元所在位置对应的指纹的脊和谷，以获取指纹信息。
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