CN109313703A - 屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备 - Google Patents

屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备。其中，屏下光学指纹识别系统，应用于具有背光模组的显示屏幕，所述屏下光学指纹识别系统包括指纹识别芯片和第一光源，所述第一光源发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，所述指纹识别芯片设置在所述背光模组下方，用于接收穿过所述背光模组且扩散度小于或等于设定阈值的携带有指纹信息的光线，所述携带有指纹信息的光线由手指对所述第一光源发出的光线进行反射形成。该屏下光学指纹识别系统能够应用于具有背光模组的显示屏幕(如LCD屏幕)中，从而满足LCD屏幕的屏下指纹识别的需求。

Description

屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备
技术领域
本申请实施例涉及传感设备技术领域，尤其涉及一种屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备。
背景技术
随着科技越来越发达，信息安全也越来越受到重视，电子设备比如手机等已经普遍实现了通过指纹识别来验证使用者的权限，进而保证信息安全。另一方面，随着人们对电子设备的轻薄化的要求越来越高，为了提升电子设备的屏占比，出现了在OLED屏幕下设置指纹识别模组的技术方案。
对OLED屏幕来说，将指纹识别模组设置在OLED屏幕下方，使用时，指纹信息可以由OLED屏幕的各像素(pixel)中间的透明小孔进行传输，所以，OLED屏幕可以比较轻松实现屏下光学指纹的应用。
但是对于某些屏幕如LCD屏幕来说，由于其显示原理与OLED屏幕不同，LCD屏幕中的背光模组的各层功能膜具有对光信号进行打散、模糊或者隔绝的效果，使得光线指纹识别的指纹信息在背光模组中被破坏，造成指纹识别准确性差，从而无法有效实现屏下指纹识别。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种屏下光学指纹识别系统、背光模组、显示屏幕及电子设备，用以克服现有技术中的LCD屏屏下指纹识别准确性差的问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种屏下光学指纹识别系统，应用于具有背光模组的显示屏幕，所述屏下光学指纹识别系统包括指纹识别芯片和第一光源，所述第一光源发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，所述指纹识别芯片设置在所述背光模组下方，用于接收穿过所述背光模组且扩散度小于或等于设定阈值的携带有指纹信息的光线，所述携带有指纹信息的光线由手指对所述第一光源发出的光线进行反射形成。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种背光模组，包括依次设置的反射部、导光部和扩散部，其中，所述反射部，用于使接收到的波长范围在预设波长范围内的光线通过，并将接收到的波长范围处于预设波长范围外的背光反射向所述导光部；所述导光部位于所述反射部上方，且设置有背光处理区域和指纹识别区域，所述指纹识别区域用于使至少部分波长范围在预设波长范围内的光线通过，所述背光处理区域用于将接收的背光转化为从所述导光部正面出射的光；所述扩散部位于所述导光部的上方，使接收到的至少部分波长范围在预设波长范围内的光线的扩散度小于或等于设定阈值。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种显示屏幕，所述显示屏幕包括如前述的屏下光学指纹识别系统和液晶显示单元，其中，所述屏下光学指纹识别系统中的指纹识别芯片设置在所述背光模组下方，所述液晶显示单元设置在所述背光模组上方。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括如前述的屏下光学指纹识别系统，或者，所述电子设备包括如前述的背光模组，或者，所述电子设备包括如前述的显示屏幕。
由以上技术方案可见，本申请实施例的屏下光学指纹识别系统的第一光源发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，使得手指反射该光线形成的携带有指纹信息的光线的波长范围也在预设波长范围内，根据需要该预设波长范围可以区别于背光模组的背光的波长范围。而携带有指纹信息的光线能够穿过背光模组到达指纹识别芯片，且在背光模组中的扩散度小于或等于设定阈值，避免了指纹识别芯片接收到的携带有指纹信息的光线失真，从而使指纹识别芯片能够根据接收到的携带有指纹信息的光线进行可靠准确的指纹识别。该屏下光学指纹识别系统能够应用于具有背光模组的显示屏幕(如LCD屏幕)中，从而满足LCD屏幕的屏下指纹识别的需求。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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示出了根据本申请的实施例的具有屏下光学指纹识别系统的显示屏幕的结构示意图；
图2示出了根据本申请的实施例的具有屏下光学指纹识别系统的显示屏幕的背光模组的结构放大的结构示意图；
图3示出了根据本申请的实施例的与屏下光学指纹识别系统配合的背光模组的导光部的结构示意图；
图4示出了根据本申请的实施例的背光模组的反射部的透光率光谱特性图；
图5示出了根据本申请的实施例的显示屏幕中背光模组采用第一种扩散部的结构示意图；
图6示出了根据本申请的实施例的显示屏幕中背光模组采用第二种扩散部的结构示意图；
图7示出了根据本申请的实施例的采用第一种背光模组的显示屏幕的结构示意图；
图8示出了根据本申请的实施例的采用第二种背光模组的显示屏幕的结构示意图；
图9示出了根据本申请的实施例的采用第三种背光模组的显示屏幕的结构示意图。
附图标记说明：
100、显示屏幕；101、背光模组；1011、反射部；1012、导光部；1012a、指纹识别区域；1012b、第一散射网点；1012c、第二散射网点；1013、扩散部；1014、偏光膜；1015、第二光源；102、液晶显示单元；103、保护盖板；301、指纹识别芯片；302、第一光源；200、手指。
具体实施方式
为使得本申请实施例的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而非全部实施例。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，都属于本申请实施例保护的范围。
下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。
根据本申请的一个实施例，提供了一种屏下光学指纹识别系统。如图1所示，该屏下光学指纹识别系统应用于具有背光模组101的显示屏幕100，屏下光学指纹识别系统包括指纹识别芯片301和第一光源302，第一光源302发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，指纹识别芯片301设置在显示屏幕100的背光模组101下方，用于接收穿过背光模组101且扩散度小于或等于设定阈值的携带有指纹信息的光线，携带有指纹信息的光线由手指200对第一光源302发出的光线进行反射形成。
由上可见，本实施例提供的屏下光学指纹识别系统的第一光源302发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，使得手指200反射该光线形成的携带有指纹信息的光线的波长范围也在预设波长范围内，根据需要该预设波长范围可以区别于背光模组101的背光的波长范围。而携带有指纹信息的光线能够穿过背光模组101到达指纹识别芯片301，且在背光模组101中的扩散度小于或等于设定阈值，避免了指纹识别芯片301接收到的携带有指纹信息的光线失真，从而使指纹识别芯片301能够根据接收到的携带有指纹信息的光线进行可靠准确的指纹识别。该屏下光学指纹识别系统能够应用于具有背光模组的显示屏幕(如LCD屏幕)中，从而满足LCD屏幕的屏下指纹识别的需求。
为了确保指纹识别的准确性，第一光源302发出的指纹检测用光线区别于其所应用的显示屏幕的背光模组101发出的光线。例如，若背光模组101发出的光线的波长范围为可见光的波长范围，则第一光源302发出的光线的波长范围为不可见光的波长范围。
预设波长范围可以根据需要具体设定，例如，在本实施例中，预设波长范围为红外光波长范围。当然，在其他实施例中，其也可以是紫外光波长范围等。
结合图1和图2，在本实施例中，将屏下光学指纹识别系统可以应用于LCD屏幕，进行屏下指纹识别。具体地，该LCD屏幕包括背光模组101、液晶显示单元102和保护盖板103。背光模组101具体包括扩散部1013、导光部1012和反射部1011等。
屏下光学指纹识别系统进行指纹识别的过程为：第一光源302发出的光线穿过LCD屏幕的背光模组101、液晶显示单元102和保护盖板103之后，被手指200反射向LCD屏幕，并形成携带有指纹信息的光线。该携带有指纹信息的光线依次通过保护盖板103、液晶显示单元102以及背光模组101的扩散部1013、导光部1012和反射部1011后到达位于LCD屏幕的背光模组101的下方的指纹识别芯片301，指纹识别芯片301根据接收到的携带有指纹信息的光线进行指纹识别。
在此过程中，由于保护盖板103和液晶显示单元102不会对携带有指纹信息的光线造成破坏，而该光线在通过背光模组101时的扩散度也小于或等于设定阈值，因此可以保证指纹识别芯片301的指纹识别准确度。
具体地，背光模组101中采用对倾斜入射的携带有指纹信息的光线的扩散度小于或等于预设阈值的扩散部1013，或者采用对不可见光的扩散度小于或等于预设阈值的扩散部1013，保证被手指200反射的携带有指纹信息的光线在经过背光模组101的扩散部1013时，至少部分光线的扩散度小于或等于设定阈值，进而保证扩散部1013不会对携带有指纹信息的光线造成破坏，使其失真，进而确保指纹识别的准确性。
为了确保到达指纹识别芯片301识别的准确性，背光模组101的导光部1012上设置有背光处理区域和指纹识别区域1012a，指纹识别区域1012a用于使所述携带有指纹信息的光线通过，背光处理区域用于将背光转化为从导光部1012正面出射的光，指纹识别芯片301对应于所述指纹识别区域1012a设置，且接收从指纹识别区域1012a穿过的携带有指纹信息的光线，用于进行指纹识别。
例如，指纹识别芯片301的至少部分位于指纹识别区域1012a的垂直下方；或者，指纹识别区域1012a与指纹识别芯片301偏离设置，以使指纹识别芯片301接收穿过指纹识别区域1012a且入射角度大于或等于入射角度阈值的携带有指纹信息的光线。这样设置是为了保证指纹识别芯片301接收的携带有指纹信息的光线的失真度较低。
背光模组101的反射部1011使接收到的波长范围在预设波长范围内的携带有指纹信息的光线通过，从而使其能够顺利到达指纹识别芯片301，且可以反射波长范围处于预设波长范围外的背光，以提升背光模组101的背光光强。
以下结合图1和图2，对本申请实施提供的背光模组进行进一步说明。根据本申请的实施例，背光模组包括依次设置的反射部1011、导光部1012和扩散部1013；其中，反射部1011用于使接收到的波长范围在预设波长范围内的光线通过，并将接收到的波长范围处于预设波长范围外的背光反射向导光部1012；导光部1012位于反射部1011的上方，且设置有背光处理区域和指纹识别区域1012a，指纹识别区域1012a用于使至少部分波长范围在预设波长范围内的光线通过，背光处理区域用于将接收的背光转化为从导光部1012正面出射的光；扩散部1013位于导光部1012上方，用于使接收到的至少部分波长范围在预设波长范围内的光线的扩散度小于或等于设定阈值。
其中，预设波长范围通常可以根据背光光源的波长范围进行设置，能使指纹识别用光源的波长范围与背光光源的波长范围进行区别即可。
由于反射部1011能够使接收到的波长范围在预设波长范围内的光线通过，又将接收到的波长范围处于预设波长范围外的背光反射向导光部1012，使得反射部1011既能够满足背光模组的需求，对光线进行反射，又能够使携带有指纹信息的光线通过到达指纹识别芯片301，避免携带有指纹信息的光线在反射部1011处失真。
相应地，导光部1012通过设置指纹识别区域1012a，使携带有指纹信息的光线通过，避免了携带有指纹信息的光线在导光部1012受到影响造成失真；而导光部1012的背光处理区域可以对背光进行处理，使其转化为从导光部1012正面出射的光线，确保背光模组能够正常提供背光。
扩散部1013主要用于对背光进行扩散处理，使其均匀和雾化，进而使得在背光模组的出光面上各处的光强更加均匀。为了避免扩散部1013对携带有指纹信息的光线进行扩散，造成失真，扩散部1013采用对携带有指纹信息的光线中的至少部分光线的扩散度小于或等于设定阈值的材料或结构。由此使得本申请的背光模组既能够满足显示屏幕(如LCD屏幕)的使用要求，为LCD屏幕提供背光，又能够确保携带有指纹识别信息的光线在通过背光模组时不会造成严重的失真，进而保证进行指纹识别时的识别准确性，使采用该背光模组的LCD屏幕能够实现屏下指纹识别。
下面对背光模组、使用背光模组的显示屏幕的具体结构和工作原理进行详细说明如下：
背光模组101主要用于为显示屏幕100提供亮度充足且均匀的背光，以使后续的液晶显示单元102根据需要对背光进行调制，从而显示不同的图像。保护盖板103可以是玻璃盖板，主要用于保护显示屏幕，且不会影响显示效果。
当屏下指纹识别系统应用至该显示屏幕100时，屏下指纹识别系统的第一光源302设置在背光模组101、液晶显示单元102和保护盖板103中的至少一个的下方，用于发出进行指纹识别的光线。
当手指200放置在显示屏幕上时，至少一部分进行指纹识别的光线被手指200反射向显示屏幕的内部，由于手指200的表面存在凹凸形成指纹，所以被手指200不同位置反射的光线也不同，即这些被手指200反射的光线中携带有指纹信息。最终携带有指纹信息的光线穿过背光模组101到达设置在背光模组101下方的指纹识别芯片301上，指纹识别芯片301根据获取到的携带有指纹信息的光线进行指纹识别。
如图2所示，在本实施例中，背光模组101主要包括反射部1011、导光部1012、扩散部1013以及第二光源1015等。
其中，第二光源1015为背光光源，主要用于发出背光，根据需要的不同可以采用不同的光源作为背光光源。例如，灯泡等，只要保证第二光源1015能够发出可见光即可。
相应地，为了区别背光光源，第一光源302用于发出指纹识别用光线(该光线的波长范围在预设波长范围内)。例如，第一光源302可以采用能够发射红外光的光源，以使指纹识别用光线的波长与作为背光的可见光的波长区别。但不限于红外光，在实际应用中，本领域技术人员也可以采用其它与背光的可见光相区别的光，如紫外光等等。
第一光源302可以根据需要选择合适的光源，例如，LED、VCSEL(垂直腔面发射激光器)或者CCFL管(冷阴极荧光灯管)等，其可隐藏在LCD屏幕下，或设置在其他合适的位置。第一光源302的发出的光线的光谱范围可以为780nm～1100nm。优选地，可以为850nm～940nm等。这样利用可见光和红外光在各类膜材中不同的特性，可以既保证背光均匀化，又保证携带有指纹信号的光线失真小，确保指纹识别准确性高。
可选地，背光模组包括至少一个该第一光源302。该第一光源302可以设置在背光模组101、液晶显示单元102和保护盖板103中的至少一个的下方。
在本实施例中，第二光源1015设置在导光部1012的一侧，背光从导光部1012的侧面进入导光部1012。导光部1012将第二光源1015发出的点光线或线光线等进行导光，并使其从导光部1012的正面出射。
根据需要的不同，导光部1012可以包括导光板或导光膜等，本申请对此不作限定。
以导光部1012包括导光板为例，可以利用光学级的亚克力或PC材料制成，其具有极高反射率且不吸光。常规的导光板会通过激光雕刻、V型十字网格雕刻、UV网版印刷等技术在底面印上第一散射网点1012b，该第一散射网点1012b是高反射材质。
导光板的光线转化过程为：当侧面的背光入射到导光板内后，如入射角满足全反射角，则背光光线会在导光板的正面形成全反射，到达导光板的底面，照射到第一散射网点1012b上的背光光线会由于第一散射网点1012b的散射作用形成垂直于导光板的正面(或与导光板的正面的夹角小于一定值)的出射光线，由此实现导光板的均匀发光。
可选地，为了提升导光和均匀光线的效果，导光板的正面上还设置有V-cut槽，第一散射网点1012b设置在导光板的底面上，V-cut槽和散射网点1012b配合将侧面背光转化为初步均匀化的正面点阵式出射光。
由于导光板上第一散射网点1012b和V-cut槽的存在，使得携带有指纹信息的光线在通过导光板时会受到破坏，造成通过导光板的携带有指纹信息的光线会造成失真，致使后续指纹识别芯片301根据接收到的携带有指纹信息的光线进行指纹识别的准确性不足，影响了屏下光学指纹识别的应用。
为了解决这一问题，本申请中，在导光板上设置背光处理区域和指纹识别区域1012a设置。背光处理区域用于对背光光线进行处理，使其转化为从导光板正面出射的光，以满足显示屏幕的显示需求。指纹识别区域1012a主要用于供光线直接通过，不会对光线造成影响，避免光线失真。需要说明的是，本申请中的指纹识别区域1012a主要用于供携带有指纹信息的光线通过。
具体地，在一种可行的方式中，背光处理区域中设置有多个第一散射网点1012b，指纹识别区域1012a中未设置第一散射网点。或者在指纹识别区域1012a中设置至少一个第一散射网点，且使在指纹识别区域1012a内的第一散射网点的密度小于背光处理区域内的第一散射网点的密度。通过不在指纹识别区域1012a中设置第一散射网点1012b等会对携带有指纹信息的光线产生破坏作用的结构，或尽量少设置，避免携带有指纹信息的光线的失真，进而确保指纹识别的准确性。一种导光板的结构示意图，如图3所示。
需要说明的是，根据指纹识别精度需求的不同，若在指纹识别区域1012a中设置第一散射网点1012b，则其密度可以根据具体需求确定。
通过使V-cut槽(图中未示出)和散射网点1012b避开指纹识别区域1012a，或者，将指纹识别区域1012a的V-cut槽和散射网点1012b作稀疏化处理，使携带有指纹信息的光线通过指纹识别区域1012a时不会受到破坏，或仅受到微量的破坏，保证通过后携带有指纹信息的光线的失真微小，进而确保后续指纹识别的准确性和可靠性。
可选地，为了确保显示屏幕的显示效果，使背光模组的出光均匀性好，背光处理区域中还设置有多个沿指纹识别区域1012a的外周设置的第二散射网点1012c。通过在指纹识别区域1012a的外周设置第二散射网点1012c，使得指纹识别区域1012a的周边的背光光线比较密集，且利用第二散射网点1012c可以调整其散射的背光光线向往指纹识别区域1012a散射，弥补导光板正面出射的背光光线在指纹识别区域1012a的光强不足的缺陷。
反射部1011设置在导光部1012的下方，其将背光模组101的各层的漏光反射向背光模组101的出光面，提高背光模组的效率，提升亮度。这些被反射回导光部1012内的光可以直接穿过导光部1012，从其正面出射，也可以在导光部1012内经过全反射、第一散射网点1012b和第二散射网点1012c等的散射之后，从导光部1012的正面出射。
但是由于在进行指纹识别过程中，携带有指纹信息的光线从显示屏幕正面传输到指纹识别芯片301的过程中会经过反射部1011，为了避免这些携带有指纹信息的光线也会被反射回去，造成指纹识别芯片301不能接受到光线进行指纹识别的问题。保证反射部1011能够反射背光光线，又能够使携带有指纹信息的光线通过，使指纹识别芯片301能够接收到光线进行指纹识别，在本实施例中，反射部1011包括反射膜，反射膜包括带通滤光片、高通滤光片和多层膜反射片中的至少之一。当反射膜为多层膜反射片(ESR)时，可以调节其具体膜材和结构，使其能够使红外光通过，并反射可见光。
这样在工作过程中，背光光线为可见光，其经过反射膜时被发射回去，而携带有指纹信息的光线为红外光，其可以顺利通过反射膜。本申请的反射膜的透光率光谱特性如图4所示，该反射部1011使波长在750nm～1100nm的光线通过，其他波长范围的光线将被反射部1011反射。
关于扩散部1013，其将从导光板正面出射的点阵式光束雾化，使光线更均匀，并使侧射光分散到正面，提高正面的亮度。由于其具有这样的作用，使得当携带有指纹信息的光线经过扩散部1013时，这些光线也会被雾化，导致信号失真。
为了在保留扩散部1013扩散背光光线的功能的情况下，又能使携带有指纹信息的光线能够顺利通过扩散部1013而不失真，本实施例中，采用使携带有指纹信息的光线中的至少部分光线的扩散度小于或等于设定阈值的扩散部1013。
下面将对扩散部1013的多种具体实现方式进行说明。
第一种扩散部1013包括采用对不同的波长的光线具有不同扩散性的膜材制成的扩散膜，此类扩散膜利用一定尺寸的扩散粒子对各种波长的光散射度不一样的原理实现光线扩散。在不同波长的光通过后，受到的散射度有很大的区别，波长相差越大，散射度就相差越大。
例如，扩散部1013包括第一扩散膜，第一扩散膜对波长范围在预设波长范围内的光线的扩散度小于或等于设定阈值。换而言之，第一扩散膜对携带有指纹信息的红外光的扩散度小于或等于设定阈值，从而保证携带有指纹信息的光线在经过第一扩散膜时不会失真。该设定阈值根据需要的指纹识别精度或配合的指纹识别芯片301的识别精度确定，例如，1％、5％或10％等。
由于该第一扩散膜对红外光和可见光这两种波长不同的光有着不同扩散特性，其对可见光(图5中虚线所示)具有较大的扩散性，而对红外光有较小或者没有扩散性，使得背光光线经过第一扩散膜后扩散为均匀光，而携带有指纹信息的光线不会产生改变，既可保证背光的均匀，又可让指纹信号保真。可见光和携带有指纹信息的光线在该第一扩散膜中的光路如图5所示。
针对此种扩散部1013，指纹识别芯片301可以对应于导光部1012上的指纹识别区域1012a设置，位于其正下方；或者，至少部分位于其正下方。
第二种扩散部1013包括对垂直入射的光具有扩散作用，对倾斜入射的光无扩散作用的第二扩散膜。该第二扩散膜的特性与玻璃类似。换而言之，第二扩散膜对入射角度大于或等于入射角度阈值(根据第二扩散膜的材质不同，入射角度阈值可以为不同的值，例如，LINTEC Corporation的OPTERIA DF series扩散膜)且携带有指纹信息的光线的扩散度小于或等于设定阈值。由于导光部1012将背光光线转化为正面出射的点阵光，而扩散部1013位于导光部1012的上方，背光光线基本上是垂直入射到第二扩散膜，其可以对背光光线进行较好的均匀扩散性；而通过手指200反射的携带有指纹信息的光线入射到第二扩散膜的入射角度比较分散，对于入射角度大于入射角度阈值的携带有指纹信息的光线，第二扩散膜对其的扩散性不好，扩散度小于或等于设定阈值，使得不会对其造成破坏，从而很好地对携带有指纹信息的光线保真。
针对此种扩散部1013，为了确保指纹识别的准确性，指纹识别芯片301偏离于导光部1012的指纹识别区域1012a设置，即指纹识别区域1012a与位于反射部1011下方的指纹识别芯片301偏离设置，以使指纹芯片接收入射角度大于或等于入射角度阈值且携带有指纹信息的光线。这样通过使LCD屏幕100上的指纹按压区域、导光部1012上的指纹识别区域1012a以及指纹识别芯片301的连线与竖直线之间形成一个夹角θ，从而使的到达指纹识别芯片301上的携带有指纹信息的光线为无失真的光线，进而保证了指纹识别的准确性。
采用第二扩散膜的LCD屏幕100的光线传播路径示意图如图6所示。其中，虚线所示为背光光线，实线所示为携带有指纹信息的光线。由图6中可见，从第二光源1015发出的可见光进入导光部1012，从导光部1012的正面出射，之后经过扩散部1013扩散后形成出射背光，进入液晶显示单元102之后通过保护盖板103出射。从第一光源104出射的指纹识别用的光线，经过背光模组101、液晶显示单元102和保护盖板103之后被手指200反射形成携带有指纹信息的光线，部分携带有指纹信息的光线在通过液晶显示单元102和保护盖板103之后，入射到扩散部1013的入射角度大于扩散部1013的入射角度阈值，扩散部1013对这部分携带有指纹信息的光线的扩散度极小，使得这部分携带有指纹信息的光线得以保真，其直接通过导光部1012的指纹识别区域和反射部1011到达指纹识别芯片301。指纹识别芯片301根据保真的携带有指纹信息的光线进行指纹识别，使得识别的准确率高，从而实现了LCD屏幕的屏下指纹识别。
第三种扩散部1013包括电控雾化膜，背光模组还包括与电控雾化膜连接的控制组件，控制组件控制电控雾化膜在通电时处于透明状态，在断电时处于雾化状态。
当显示屏幕(如LCD屏)正常显示时，不需要进行指纹识别，电控雾化膜处于不通电的雾化度很高的状态。当采集指纹数据，需要进行指纹识别时，电控雾化膜处于通电完全透明的状态。
此种情况下，导光部1012上的指纹识别区域1012a与位于反射部1011下方的指纹识别芯片301可以对应设置。即指纹识别芯片301有至少一部分位于指纹识别区域1012a的正下方。
可选地，为了提升LCD屏幕100的显示亮度，现有技术中，背光模组中会设置棱镜膜，将从扩散部1013过来的均匀光角度缩小，提高一定视角范围内的出射光亮度。由于棱镜膜的结构限制，使得其会对携带有指纹信息的光线造成影响，使其失真。为了解决这一问题，本实施例中，可以不设置棱镜膜，或者采用其他结构替代棱镜膜。
例如，背光模组还可以包括反射式偏光膜1014(DBEF层，dual brightnessenhancement film)，利用偏光膜1014替代现有的棱镜膜，偏光膜1014设置在扩散部1013的上方，用于提升亮度。该偏光层可以提高50％左右的亮度，且不会使携带有指纹信息的光线失真。
或者，直接通过增加光源的功率或数量的方式增加亮度，从而省略棱镜膜。
使用上述几种特殊膜材中的一种或多种替代原膜材，或将上述几种功能膜材中的两种或者多种合成为一种膜材，也可将上述膜材自由组合，随意搭配，只要使背光达到所需要求，指纹信号达到一定的信噪比，就可实现LCD屏下指纹检测应用。
下面例举几种具有不同结构和特性的且能够确保指纹识别准确性的背光模组101。
采用第一种背光模组101的显示屏幕100的结构如图7所示，其中虚线指示携带指纹信息的光线，实线指示背光光线。其包括可以使红外光通过的反射部1011、具有指纹识别区域1012a的导光部1012、对红外光扩散度极小的扩散部1013和DBEF膜(图中以1014指示)。由于红外光的特性和各层膜材对红外光的透过性，使得携带有指纹信息的红外光线通过DBEF膜、导光部1012和反射部1011时与通过一层玻璃的效果类似，在通过扩散部1013时有轻微散射，但对于指纹信号来说在可以接受范围内，不会让红外指纹信号失真的太多，可以比较真实还原指纹信号。而背光是可见光，反射部1011会把绝大部分可见光反射向显示屏幕100的显示面，导光部1012会通过补光的方式给指纹区域提供足够的光，扩散部1013对可见光的扩散性非常强，保证背光到达屏幕外仍然是均匀光，DBEF膜可以增亮，降低功耗。
采用第二种背光模组101的显示屏幕100的结构如图8所示，其中虚线指示携带指纹信息的光线，实线指示背光光线。其包括可以使红外光通过的反射部1011、具有指纹识别区域1012a的导光部1012、对入射角度大于入射角度阈值的红外光扩散度极小的扩散部1013和DBEF膜(图中以1014指示)。由于该扩散部1013对背光在垂直方向有匀光的作用，而手指200反射的携带有指纹识别信息的光线入射到扩散部1013时的入射角度大于入射角度阈值时，可以不被扩散部1013扩散均匀化，从而实现无失真地传输。
采用第三种背光模组101的显示屏幕的结构如图9所示，其中虚线指示携带指纹信息的光线，实线指示背光光线。背光模组101包括可以使红外光通过的反射部1011、具有指纹识别区域1012a的导光部1012、电控雾化膜作为扩散部1013和DBEF膜(图中以1014)。未用到指纹检测功能时，电控雾化膜不通电，扩散部1013呈雾化状态，起到散射匀光作用；用到指纹检测时，电控雾化膜通电，扩散部1013处于透明玻璃状态，携带有指纹信息的光线可以基本无损通过。
当然，除前述的扩散部1013、导光部1012和反射部1011外，其还可以是其他能够对背光光线进行均匀、提亮等，又可以使指纹信号满足识别的要求的结构即可。
可选地，根据本申请的一个实施例，提供一种显示屏幕，包括前述的屏下光学指纹识别系统和液晶显示单元，其中，所述屏下光学指纹识别系统中的指纹识别芯片301设置在所述背光模组101下方，所述液晶显示单元102设置在所述背光模组101上方。
该LCD屏幕的背光模组101可以提高各层膜材对红外光的指纹信号的保真度，利用各层膜材对红外光线的透光特性，进行合适的组合，保证红外指纹信号能失真较小地传输到指纹识别芯片301上，进而确保指纹识别的准确性。
根据本申请的实施例，提供一种电子设备，包括前述的屏下光学指纹识别系统，或者，包括前述的背光模组，或者，包括前述的显示屏幕。
该电子设备的屏下光学指纹识别系统可以设置在具有背光模组的显示屏幕的下方，且能够进行准确的指纹识别，从而可以提高电子设备的屏占比，实现全面屏。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请实施例进行了详细的说明，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精神和范围。

Claims (15)

1.一种屏下光学指纹识别系统，应用于具有背光模组的显示屏幕，其中，所述屏下光学指纹识别系统包括指纹识别芯片和第一光源，所述第一光源发出的指纹检测用光线的波长范围在预设波长范围内，所述指纹识别芯片设置在所述背光模组下方，用于接收穿过所述背光模组且扩散度小于或等于设定阈值的携带有指纹信息的光线，所述携带有指纹信息的光线由手指对所述第一光源发出的光线进行反射形成。
2.根据权利要求1所述的屏下光学指纹识别系统，其中，所述背光模组包括扩散部，所述携带有指纹信息的光线在通过所述背光模组的扩散部后，至少部分光线的扩散度小于或等于所述设定阈值。
3.根据权利要求1或2所述的屏下光学指纹识别系统，其中，所述背光模组包括导光部，所述导光部设置有背光处理区域和指纹识别区域，所述指纹识别区域用于使所述携带有指纹信息的光线通过，所述背光处理区域用于将所述第一光源产生的背光转化为从所述导光部正面出射的光，所述指纹识别芯片对应于所述指纹识别区域设置，且接收从所述指纹识别区域穿过的携带有指纹信息的光线。
4.根据权利要求3所述的屏下光学指纹识别系统，其中，所述指纹识别芯片的至少部分位于所述指纹识别区域的垂直下方；或者，所述指纹识别区域与所述指纹识别芯片偏离设置，以使所述指纹识别芯片接收穿过所述指纹识别区域且入射角度大于或等于入射角度阈值的携带有指纹信息的光线。
5.根据权利要求1-4任一项所述的屏下光学指纹识别系统，其中，所述背光模组包括反射部，所述反射部使接收到的波长范围在预设波长范围内的所述携带有指纹信息的光线通过，并反射接收到的波长范围处于预设波长范围外的背光。
6.一种背光模组，包括依次设置的反射部、导光部和扩散部；
其中，
所述反射部，用于使接收到的波长范围在预设波长范围内的光线通过，并将接收到的波长范围处于预设波长范围外的背光反射向所述导光部；
所述导光部位于所述反射部上方，且设置有背光处理区域和指纹识别区域，所述指纹识别区域用于使至少部分波长范围在预设波长范围内的光线通过，所述背光处理区域用于将接收的背光转化为从所述导光部正面出射的光；
所述扩散部位于所述导光部的上方，使接收到的至少部分波长范围在预设波长范围内的光线的扩散度小于或等于设定阈值。
7.根据权利要求6所述的背光模组，其中，所述背光处理区域和所述指纹识别区域设置在所述导光部的导光板上，所述背光处理区域中设置有多个反射光线的第一散射网点，所述指纹识别区域中未设置所述第一散射网点，或者所述指纹识别区域中的所述第一散射网点的密度小于所述背光处理区域内的所述第一散射网点的密度。
8.根据权利要求7所述的背光模组，其中，所述背光处理区域中还设置有多个将背光射向指纹识别区域的第二散射网点，所述第二散射网点沿所述指纹识别区域的外周设置。
9.根据权利要求6所述的背光模组，其中，所述反射部包括反射膜，所述反射膜包括带通滤光片、高通滤光片和多层膜反射片中的至少之一。
10.根据权利要求6所述的背光模组，其中，所述扩散部包括电控雾化膜，所述背光模组还包括与所述电控雾化膜连接的控制组件，所述控制组件控制所述电控雾化膜在通电时处于透明状态，在断电时处于雾化状态。
11.根据权利要求6所述的背光模组，其中，所述扩散部包括第一扩散膜，所述第一扩散膜对波长范围在所述预设波长范围内的光线的扩散度小于或等于所述设定阈值。
12.根据权利要求6所述的背光模组，其中，所述扩散部包括第二扩散膜，所述第二扩散膜对入射角度大于或等于入射角度阈值且由携带有指纹信息的光线的扩散度小于或等于所述设定阈值。
13.一种显示屏幕，所述显示屏幕包括如权利要求1-5中任一项所述的屏下光学指纹识别系统、权利要求6-12中任一项所述的背光模组和液晶显示单元，其中，所述屏下光学指纹识别系统中的指纹识别芯片设置在所述背光模组下方，所述液晶显示单元设置在所述背光模组上方。
14.根据权利要求13所述的显示屏幕，所述显示屏幕还包括保护盖板，所述屏下光学指纹识别系统的第一光源设置在所述背光模组、所述保护盖板和所述液晶显示单元中的至少一个的下方。
15.一种电子设备，所述电子设备包括如权利要求1-5中任一项所述的屏下光学指纹识别系统，或者，所述电子设备包括如权利要求6-12中任一项所述的背光模组，或者，所述电子设备包括如权利要求13或14所述的显示屏幕。
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