CN108647558B - 一种指纹识别显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种指纹识别显示设备，用以利用小尺寸指纹识别传感器实现全屏指纹识别，从而降低产品的成本，该指纹识别显示设备包括：显示面板和设于所述显示面板的非出光侧的指纹识别传感器，在所述指纹识别传感器与所述显示面板之间设有透镜结构和准直器；所述准直器设置于所述显示面板背离出光侧的表面，所述透镜结构设置于所述准直器背向所述显示面板的一侧表面，其中，所述指纹识别传感器的尺寸小于所述显示面板的尺寸；所述准直器用于接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到所述透镜结构；所述透镜结构用于将所述入射的准直光汇聚到所述指纹识别传感器。

Description

一种指纹识别显示设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种指纹识别显示设备。
背景技术
现有的指纹识别显示设备，一般包括：显示面板和指纹识别传感器，其指纹识别传感器通常具有全屏的面积，而指纹识别传感器的成本与其尺寸有关，尺寸越大其成本越高，这就造成了现有的指纹识别显示设备的成本居高不下。
基于此，如何利用小尺寸指纹识别传感器实现全屏指纹识别，从而降低产品的成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种指纹识别显示设备，用以利用小尺寸指纹识别传感器实现全屏指纹识别，从而降低产品的成本。
本发明实施例提供的一种指纹识别显示设备，包括：显示面板和设于所述显示面板的非出光侧的指纹识别传感器，在所述指纹识别传感器与所述显示面板之间设有透镜结构和准直器；所述准直器设置于所述显示面板背离出光侧的表面，所述透镜结构设置于所述准直器背向所述显示面板的一侧表面，其中，
所述指纹识别传感器的尺寸小于所述显示面板的尺寸；
所述准直器用于：接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到所述透镜结构；
所述透镜结构用于：将所述入射的准直光汇聚到所述指纹识别传感器。
本发明实施例提供的指纹识别显示设备，通过在显示面板的非出光侧，依次设置准直器、透镜结构、以及尺寸小于该显示面板的指纹识别传感器，由准直器接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到透镜结构，然后由透镜结构将入射的准直光汇聚到指纹识别传感器，以形成指纹图像，该方案利用小尺寸指纹识别传感器实现了全屏指纹识别，从而可以降低产品的成本。
可选地，所述透镜结构在所述显示面板所在平面上的正投影与所述显示面板完全重合，所述准直器在所述显示面板所在平面上的正投影与所述显示面板完全重合。
可选地，所述透镜结构分为多个透镜区域，所述指纹识别传感器分为多个识别区域；所述透镜区域与所述识别区域一一对应；每一个所述透镜区域中的透镜用于：将入射到该透镜区域的准直光汇聚到所述指纹识别传感器的对应的识别区域，以形成指纹图像。
可选地，每一个所述透镜区域中的透镜用于：将入射到该透镜区域的准直光汇聚到所述指纹识别传感器的对应的识别区域，以形成局部指纹图像；
所述指纹识别传感器还用于：将多个局部指纹图像合成为一个完整的指纹图像。
可选地，同一个所述透镜区域中的透镜的折射率相同，从所述透镜结构的边缘区域到所述透镜结构中与所述指纹识别传感器相对的区域，各所述透镜区域的折射率逐渐减小。
可选地，所述指纹识别传感器的中心与所述透镜结构的中心重合，相对于所述透镜结构的中心呈中心对称分布的各所述透镜区域中的透镜具有相同折射率。
可选地，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料不同，所述不同的透镜材料的折射率不同。
可选地，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料相同，所述透镜材料中掺杂有不同种的掺杂剂。
可选地，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料相同，所述透镜材料中掺杂有不同量的同种掺杂剂。
可选地，任意一个所述透镜区域中的透镜包括：第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的电光材料层；该透镜区域的折射率通过所述第一电极和所述第二电极上所加载的电压来控制。
可选地，所述准直器为光纤准直器。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种指纹识别显示设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的指纹识别显示设备中透镜结构和指纹识别传感器的俯视图；
图3为本发明实施例提供的指纹识别显示设备识别的指纹的第一种分布示意图；
图4为本发明实施例提供的指纹识别显示设备识别的指纹的第二种分布示意图；
图5为本发明实施例提供的指纹识别显示设备中透镜结构的截面示意图；
图6为本发明实施例提供的指纹识别显示设备中透镜结构的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的指纹识别显示设备中透镜结构的折射率分布示意图。
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。
需要说明的是，本发明附图中各层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
参见图1，本发明实施例提供的一种指纹识别显示设备，包括：显示面板11和设于显示面板11的非出光侧的指纹识别传感器12(出光方向如图1中实线箭头所示)，在指纹识别传感器12与显示面板11之间设有透镜结构13和准直器14；准直器14设置于显示面板11背离出光侧的表面，透镜结构13设置于准直器14背向显示面板11的一侧表面。
其中，指纹识别传感器12的尺寸小于显示面板11的尺寸。
准直器14用于接收手指15反射的光线(如图1中虚线箭头所示)，并将其转换成准直光入射到透镜结构13；准直器14例如可以为光纤准直器。
透镜结构13用于将入射的准直光汇聚到指纹识别传感器12。
指纹识别传感器12例如可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)或者电荷耦合元件(CCD)的光学器件。
上述指纹识别显示设备，通过准直器14接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到透镜结构13，然后由透镜结构13将入射的准直光汇聚到小尺寸的指纹识别传感器12，以形成指纹图像，由于处于屏幕上任意位置的手指反射的光线经准直器14和透镜结构13之后，均可汇聚到小尺寸的指纹识别传感器12上，以形成指纹图像，故可以利用小尺寸指纹识别传感器实现全屏指纹识别，从而可以降低产品的成本。
需要指出的是，上述显示面板11用于显示，以及作为指纹识别时的光源，该显示面板11例如可以为有机电致发光显示面板(OLED)，也可以为无机电致发光显示面板，本发明实施例对此并不进行限定。显示面板11的结构为现有技术，在此不再赘述。
透镜结构13与指纹识别传感器12之间存在间隔，该间隔中可以为空气，也可以填充折射率均匀的透光填充物，例如透明聚酰亚胺(PI)。
在一较佳实施方式中，如图1所示，透镜结构13在显示面板11所在平面上的正投影与显示面板11完全重合，准直器14在显示面板11所在平面上的正投影与显示面板11完全重合，即透镜结构13和准直器14均全屏覆盖显示面板11。
在一较佳实施方式中，如图2所示，透镜结构13分为多个透镜区域131(例如8乘8个区域)，指纹识别传感器12分为多个识别区域121(例如8乘8个区域)；每一个透镜区域131中的透镜用于：将入射到该透镜区域131的准直光汇聚到指纹识别传感器12的对应的识别区域121，以形成指纹图像。其中，划分的区域的个数可根据实际需要进行划分，本发明实施例对此并不进行限定。
需要指出的是，透镜区域的大小可以相同，也可以不同，本发明实施例对此并不进行限定。
需要说明的是，经过一个透镜区域131中的透镜汇聚的光线在指纹识别传感器12上可以成一个完整的指纹图像(如图3中阴影所示，指纹分布在1个区域)，也可以成局部指纹图像(如图4中阴影所示，指纹分布在4个区域)，本发明实施例对此并不进行限定。
若经过一个透镜区域131中的透镜汇聚的光线在指纹识别传感器12上成局部指纹图像，这样，如图4所示，每一个透镜区域131中的透镜用于：将入射到该透镜区域的准直光汇聚到指纹识别传感器12的对应的识别区域121，以形成局部指纹图像；
而指纹识别传感器12还可以用于：将多个局部指纹图像合成为一个完整的指纹图像。例如：指纹识别传感器12通过算法将多个局部指纹图像合成为一个完整的指纹图像。处理的算法可使用现有技术中的图像处理算法，在此不再赘述。
在一较佳实施方式中，如图2所示，同一个透镜区域131中的透镜的折射率相同，从透镜结构13的边缘区域到透镜结构13中与指纹识别传感器12相对的区域，各透镜区域131的折射率逐渐减小。
其中，指纹识别传感器12可以设置在显示面板11的非出光侧的任意位置，只要经过透镜结构13汇聚的光线能够照射到指纹识别传感器12即可，本发明实施例对此并不进行限定。
需要说明的是，在具体实施中，为了将入射到一个透镜区域131的准直光汇聚到指纹识别传感器的一个对应的识别区域121，透镜结构13靠近准直器的表面例如可以设置为平面，透镜结构13靠近指纹识别传感器12的表面例如可以设置为曲面，如图5所示。
透镜区域的折射率不同可以通过如下方式实现：
(1)折射率不同的各透镜区域中的透镜材料不同，不同的透镜材料的折射率不同。
例如：根据实际需要，采用折射率不同的材料共同制作透镜结构，即折射率不同的透镜区域使用不同的材料，折射率相同的透镜区域使用相同的材料。
(2)折射率不同的各透镜区域中的透镜材料相同，透镜材料中掺杂有不同种的掺杂剂。其中，掺杂剂例如可以为微纳尺寸金属小球(例如二氧化铈(CeO2)小球)或折射率不同的有机材料(例如有机硅)。
例如：可以先采用透明有机材料制作一个透镜，然后在预设折射率不同的各透镜区域分别注入不同种的金属小球，在预设折射率相同的各透镜区域分别注入同种的金属小球。
(3)折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料相同，所述透镜材料中掺杂有不同量的同种掺杂剂。其中，掺杂剂例如可以为微纳尺寸金属小球或折射率不同的有机材料。
例如：可以先采用透明有机材料制作一个透镜，然后往预设折射率不同的各透镜区域分别注入不同量的同种金属小球，往预设折射率相同的各透镜区域分别注入相同量的同种金属小球。
(4)如图6所示，透镜结构13中，任意一个透镜区域131的透镜包括：第一电极1311、第二电极1312、以及设置在第一电极1311和第二电极1312之间的电光材料层1313；其中，电光材料层1313中电光材料(例如：氛化磷酸二氢钾(DKDP)晶体、钮酸锉(LT)晶体等)在电场作用下，折射率随电场大小改变而改变。具体实施中，例如可以通过对第一电极1311和第二电极1312上加载电压来控制该透镜区域131的电场，从而控制该透镜区域131的折射率。其中，第一电极1311和第二电极1312可以为透明电极，例如透明的ITO。
需要指出的是，实现透镜区域的折射率不同，还可以采用上述各方式的组合，本发明实施例对此并不进行限定。
在一较佳实施方式中，如图7所示，指纹识别传感器12的中心与透镜结构13的中心重合，相对于透镜结构13的中心呈中心对称分布的各透镜区域131中的透镜具有相同折射率(例如图7中以相同图案表示的区域)。
需要指出的是，划分的区域形状不限于上述实施例中的矩形，例如：对于圆形显示设备，当指纹识别传感器12的中心与透镜结构13的中心重合，对区域的划分还可以划分为圆环状。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案中，指纹识别显示设备通过在显示面板的非出光侧，依次设置准直器、透镜结构、以及尺寸小于该显示面板的指纹识别传感器，由准直器接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到透镜结构，然后由透镜结构将入射的准直光汇聚到指纹识别传感器，以形成指纹图像，该方案利用小尺寸指纹识别传感器实现了全屏指纹识别，从而可以降低产品的成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种指纹识别显示设备，其特征在于，包括：显示面板和设于所述显示面板的非出光侧的指纹识别传感器，在所述指纹识别传感器与所述显示面板之间设有透镜结构和准直器；所述准直器设置于所述显示面板背离出光侧的表面，所述透镜结构设置于所述准直器背向所述显示面板的一侧表面，其中，
所述指纹识别传感器的尺寸小于所述显示面板的尺寸；
所述准直器用于：接收手指反射的光线，并将其转换成准直光入射到所述透镜结构；
所述透镜结构用于：将所述入射的准直光汇聚到所述指纹识别传感器；
所述透镜结构在所述显示面板所在平面上的正投影与所述显示面板完全重合，所述准直器在所述显示面板所在平面上的正投影与所述显示面板完全重合；
所述透镜结构分为多个透镜区域，所述指纹识别传感器分为多个识别区域；所述透镜区域与所述识别区域一一对应；每一个所述透镜区域中的透镜用于：将入射到该透镜区域的准直光汇聚到所述指纹识别传感器的对应的识别区域，以形成指纹图像；
所述透镜结构靠近所述准直器的表面为平面，所述透镜结构靠近所述指纹识别传感器的表面为曲面。
2.根据权利要求1所述的指纹识别显示设备，其特征在于，每一个所述透镜区域中的透镜用于：将入射到该透镜区域的准直光汇聚到所述指纹识别传感器的对应的识别区域，以形成局部指纹图像；
所述指纹识别传感器还用于：将多个局部指纹图像合成为一个完整的指纹图像。
3.根据权利要求1或2所述的指纹识别显示设备，其特征在于，同一个所述透镜区域中的透镜的折射率相同，从所述透镜结构的边缘区域到所述透镜结构中与所述指纹识别传感器相对的区域，各所述透镜区域的折射率逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的指纹识别显示设备，其特征在于，所述指纹识别传感器的中心与所述透镜结构的中心重合，相对于所述透镜结构的中心呈中心对称分布的各所述透镜区域中的透镜具有相同折射率。
5.根据权利要求3所述的指纹识别显示设备，其特征在于，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料不同，所述不同的透镜材料的折射率不同。
6.根据权利要求3所述的指纹识别显示设备，其特征在于，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料相同，所述透镜材料中掺杂有不同种的掺杂剂。
7.根据权利要求3所述的指纹识别显示设备，其特征在于，折射率不同的各所述透镜区域中的透镜材料相同，所述透镜材料中掺杂有不同量的同种掺杂剂。
8.根据权利要求3所述的指纹识别显示设备，其特征在于，任意一个所述透镜区域中的透镜包括：第一电极、第二电极、以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的电光材料层；该透镜区域的折射率通过所述第一电极和所述第二电极上所加载的电压来控制。
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