CN109784264B - 光学指纹成像装置及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学指纹成像装置及显示器，涉及显示技术领域，用于解决自然光对指纹图像传感器识别手指表皮形成的反射光造成干扰的技术问题。其中，光学指纹成像装置包括：层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；所述OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像；所述显示模组还包括：位于所述盖板和所述OLED层之间的第一偏光片；所述光学转换模组包括第二偏光片；所述第二偏光片上设置有通孔区域，所述通孔区域与所述指纹识别层对应。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学指纹成像装置及显示器。
背景技术
光学指纹成像技术，是利用指纹图像传感器来采集手指皮肤表面的反射光，然后根据反射光形成手指皮肤表面的指纹图像。随着终端技术的发展，光学指纹成像技术被越来越多地应用在包含触摸屏的终端设备中。
现有技术中，主要是使用触摸屏中的OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二级管)作为发光源，OLED发出的光在到达触摸屏表面的手指表皮时发生反射，形成朝向触摸屏下方的指纹图像传感器传播的反射光。指纹图像传感器接收反射光，然后根据反射光生成指纹图像，从而达到指纹识别的目的。
但是，在实际应用中，除了OLED产生的光线外，周围自然环境中还存在着各种各样的干扰光线，这些干扰光线也会通过触摸屏被指纹图像传感器接收，从而对指纹图像传感器识别手指表皮形成的反射光造成干扰，降低了指纹的识别率。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种光学指纹成像装置及显示器，用于解决自然光对指纹图像传感器识别手指表皮形成的反射光造成干扰的技术问题。
第一方面，本发明提供一种光学指纹成像装置，包括：层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；所述OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像；所述显示模组还包括：位于所述盖板和所述OLED层之间的第一偏光片；所述光学转换模组包括第二偏光片；所述第二偏光片上设置有通孔区域，所述通孔区域与所述指纹识别层对应。
在一种可能的设计中，所述第一偏光片和第二偏光片的偏振方向不同。
在一种可能的设计中，所述通孔区域的开口面积与所述指纹识别层的面积相等。
在一种可能的设计中，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振方向垂直。
在一种可能的设计中，所述显示模组还包括：位于所述第一偏光片和所述OLED层之间的第一1/4波片；所述光学转换模组还包括：位于所述第二偏光片上方的第二1/4波片。
在一种可能的设计中，所述第二1/4波片的投影覆盖所述第二偏光片和所述指纹识别层。
在一种可能的设计中，所述显示模组还包括：位于所述第一偏光片和所述OLED层之间的第一1/2波片。
在一种可能的设计中，所述光学转换模组还包括：位于所述第二偏光片上方的第二1/2波片；且所述第二1/2波片的投影覆盖所述第二偏光片和所述指纹识别层。
在一种可能的设计中，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振方向相同。
本发明第二方面提供一种显示器，包括：如第一方面中任一项所述的光学指纹成像装置。
本发明提供的光学指纹成像装置及显示器，采用层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；所述OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像。其中，光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理，从而可以有效减少进入到指纹识别层的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。此外，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
图1为现有的光学指纹成像装置的结构示意图；
图2为图1的光学成像原理示意图；
图3为本发明实施例一提供的光学指纹成像装置的结构示意图；
图4为图3的光学成像原理示意图；
图5为本发明实施例二提供的光学指纹成像装置的结构示意图；
图6为图5的光学成像原理示意图；
图7为本发明实施例三提供的光学指纹成像装置的结构示意图；
图8为图7的光学成像原理示意图；
图9为本发明实施例四提供的光学指纹成像装置的结构示意图；
图10为图9的光学成像原理示意图。
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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为现有的光学指纹成像装置的结构示意图，如图1所示，包括：至少包含OLED层12和盖板11的显示组件10，以及位于显示组件10下方位置的指纹识别层20。当手指皮肤30接触到盖板11表面时，会形成一个触发信号，以自动开启指纹识别流程。具体地，图2为图1的光学成像原理示意图，如图2所示，由OLED层12发出的出射光穿过盖板11到达手指皮肤30的表面，并被手指皮肤30表面反射，形成朝向指纹识别层20传播的反射光。该反射光依次经过盖板11、OLED层12之后被指纹识别层20接收。但是，除了手指皮肤30形成的反射光之后，还存在外界的干扰光(例如：自然光)，这些干扰光也会经过盖板11、OLED层到达指纹识别层20，从而给指纹识别层20识别出手指皮肤30形成的反射光造成干扰，降低指纹识别层20的指纹识别精度。
针对上述问题，本发明旨在提供一种光学指纹成像装置及显示器，以降低外界干扰光对指纹识别层识别手指皮肤形成反射光所造成的影响，提升指纹识别层的指纹识别精度。
图3为本发明实施例一提供的光学指纹成像装置的结构示意图；如图3所示，本实施例的装置包括：层叠设置的显示模组40、光学转换模组50、指纹识别层60；显示模组40中包括：盖板41和OLED层42；OLED层42发出的光被盖板41表面覆盖的手指皮肤70反射，形成包含指纹信息的反射光；反射光依次经过显示模组40、光学转换模组50后被指纹识别层60接收，以形成指纹图像。其中，显示模组40还包括：位于盖板41和OLED层42之间的第一偏光片43；光学转换模组50包括第二偏光片51；第二偏光片51上设置有通孔区域52，通孔区域52与指纹识别层60对应。
需要说明的是，本实施例中，第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向不相同。可选地，当第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向垂直时，效果最佳。
具体地，图4为图3的光学成像原理示意图，如图4所示，由OLED层42发出的出射光依次经过第一偏光片43、盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。该反射光依次经过盖板41、第一偏光片43、OLED层42之后被指纹识别层60接收。而外界的干扰光(例如：自然光)经过盖板41、第一偏光片43、OLED层42后到达第二偏光片51。由于第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向垂直，因此干扰光在经过第一偏光片43后转换为第一方向的线偏光；该第一方向的线偏光到达第二偏光片51之后会被第二偏光片51完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
在一种可选的实施方式中，可以设置通孔区域52的开口面积与指纹识别层60的面积相等。
本实施例中，通过设置通孔区域52的开口面积与指纹识别层60的面积相等，可以有效消除指纹识别层60周围的干扰光。当然，在实际应用中，也可以设置通孔区域52的面积略小于指纹识别层60的面积，从而进一步减少进入指纹识别层60的干扰光。
本实施例，采用层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像。其中，光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理，从而可以有效减少进入到指纹识别层的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
图5为本发明实施例二提供的光学指纹成像装置的结构示意图；如图5所示，本实施例的装置包括：层叠设置的显示模组40、光学转换模组50、指纹识别层60；显示模组40中包括：盖板41和OLED层42；OLED层42发出的光被盖板41表面覆盖的手指皮肤70反射，形成包含指纹信息的反射光；反射光依次经过显示模组40、光学转换模组50后被指纹识别层60接收，以形成指纹图像。其中，显示模组40还包括：位于盖板41和OLED层42之间的第一偏光片43、位于第一偏光片43和OLED层42之间的第一1/4波片44；光学转换模组50包括第二偏光片51，以及位于第二偏光片51上方的第二1/4波片53；第二偏光片51上设置有通孔区域52，通孔区域52与指纹识别层60对应。
需要说明的是，本实施例中，第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同。
具体地，图6为图5的光学成像原理示意图，如图6所示，由OLED层42发出的出射光依次经过第一1/4波片44、第一偏光片43、盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。该反射光依次经过盖板41、第一偏光片43、第一1/4波片44、OLED层42、第二1/4波片53之后被指纹识别层60接收。而外界的干扰光(例如：自然光)经过盖板41、第一偏光片43、第一1/4波片44、OLED层42、第二1/4波片53后到达第二偏光片51。由于第一偏光片43与第二偏光片52的偏振方向相同，因此干扰光在经过第一偏光片43后转换为第一方向的线偏光；该第一方向的线偏光经过两个1/4波片之后会变成与第一方向的线偏光垂直的线偏光，该线偏光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例中，OLED层42发出的出射光以及外界的干扰光都为圆偏光(光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化)。当OLED层42发出的圆偏光经过第一1/4波片44时，圆偏光的偏振态旋转45度，此时仍然为圆偏光，当圆偏光经过第一偏光片43时，变成与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光；该线偏光穿过盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。反射光为与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光，反射光经过第一1/4波片44时，由于1/4波片能够使得线偏光变为圆偏振光；因此经过第一1/4波片44之后，反射光转换为圆偏振光；圆偏振光经过OLED层42后到达第二1/4波片53；由于1/4波片能够使得圆偏振光变为线偏光，因此反射光在经过第二1/4波片53之后变成与第一偏光片43的偏振方向垂直的线偏光；该线偏光最终被指纹识别层60接收。
进一步地，外界的干扰光为圆偏光，干扰光经过盖板41到达第一偏光片43，第一偏光片43将圆偏光转换为线偏光，线偏光经过第一1/4波片44之后转换为圆偏振光；圆偏振光经过OLED层42之后到达第二1/4波片53；第二1/4波片53将圆偏振光转换为与第一偏光片43的偏振方向垂直的线偏光。由于第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同，因此外界的干扰光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
在一种可选的实施方式中，第二1/4波片53的投影覆盖第二偏光片51和指纹识别层60。
本实施例，采用层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像。其中，光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理，从而可以有效减少进入到指纹识别层的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
图7为本发明实施例三提供的光学指纹成像装置的结构示意图；如图7所示，本实施例的装置包括：层叠设置的显示模组40、光学转换模组50、指纹识别层60；显示模组40中包括：盖板41和OLED层42；OLED层42发出的光被盖板41表面覆盖的手指皮肤70反射，形成包含指纹信息的反射光；反射光依次经过显示模组40、光学转换模组50后被指纹识别层60接收，以形成指纹图像。其中，显示模组40还包括：位于盖板41和OLED层42之间的第一偏光片43、位于第一偏光片43和OLED层42之间的第一1/2波片45；光学转换模组50包括第二偏光片51，第二偏光片51上设置有通孔区域52，通孔区域52与指纹识别层60对应。
需要说明的是，本实施例中，第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同。
具体地，图8为图7的光学成像原理示意图，如图8所示，由OLED层42发出的出射光依次经过第一1/2波片45、第一偏光片43、盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。该反射光依次经过盖板41、第一偏光片43、第一1/2波片45、OLED层42之后被指纹识别层60接收。而外界的干扰光(例如：自然光)经过盖板41、第一偏光片43、第一1/2波片45、OLED层42后到达第二偏光片51。由于第一偏光片43与第二偏光片52的偏振方向相同，因此干扰光在经过第一偏光片43后转换为第一方向的线偏光；该第一方向的线偏光经过1/2波片之后会变成与第一方向垂直的线偏光，该线偏光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例中，OLED层42发出的出射光以及外界的干扰光都为圆偏光(光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化)。当OLED层42发出的圆偏光经过第一1/2波片45时，圆偏光的偏振态旋转90度，此时仍然为圆偏光，当圆偏光经过第一偏光片43时，变成与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光；该线偏光穿过盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。反射光为与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光，反射光经过第一1/2波片45时，由于1/2波片能够使得线偏光偏转90度；因此经过第一1/2波片45之后，反射光转换为与第一偏光片的偏振方向垂直的线偏光；该线偏光经过OLED层42后被指纹识别层60接收。
进一步地，外界的干扰光为圆偏光，干扰光经过盖板41到达第一偏光片43，第一偏光片43将圆偏光转换为线偏光，线偏光经过第一1/2波片45之后转换为方向转换90度的线偏光；线偏光经过OLED层42之后到达第二偏光片51。由于第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同，因此外界的干扰光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例，采用层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像。其中，光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理，从而可以有效减少进入到指纹识别层的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
图9为本发明实施例四提供的光学指纹成像装置的结构示意图；如图9所示，本实施例的装置包括：层叠设置的显示模组40、光学转换模组50、指纹识别层60；显示模组40中包括：盖板41和OLED层42；OLED层42发出的光被盖板41表面覆盖的手指皮肤70反射，形成包含指纹信息的反射光；反射光依次经过显示模组40、光学转换模组50后被指纹识别层60接收，以形成指纹图像。其中，显示模组40还包括：位于盖板41和OLED层42之间的第一偏光片43；光学转换模组50包括第二偏光片51，以及位于第二偏光片51上方的第二1/2波片54；且第二1/2波片54的投影覆盖第二偏光片51和指纹识别层60；第二偏光片51上设置有通孔区域52，通孔区域52与指纹识别层60对应。
需要说明的是，本实施例中，第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同。
具体地，图10为图9的光学成像原理示意图，如图10所示，由OLED层42发出的出射光依次经过第一偏光片43、盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。该反射光依次经过盖板41、第一偏光片43、OLED层42、第二1/2波片54之后被指纹识别层60接收。而外界的干扰光(例如：自然光)经过盖板41、第一偏光片43、OLED层42、第二1/2波片54后到达第二偏光片51。由于第一偏光片43与第二偏光片52的偏振方向相同，因此干扰光在经过第一偏光片43后转换为第一方向的线偏光；该第一方向的线偏光经过1/2波片之后会变成与第一方向垂直的线偏光，该线偏光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例中，OLED层42发出的出射光以及外界的干扰光都为圆偏光(光矢量端点的轨迹为一椭圆，即光矢量不断旋转，其大小、方向随时间有规律的变化)。当OLED层42发出的圆偏光经过第一偏光片43时，变成与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光；该线偏光穿过盖板41到达手指皮肤70的表面，并被手指皮肤70表面反射，形成朝向指纹识别层60传播的反射光。反射光为与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光，反射光经过第一偏光片之后仍然为与第一偏光片43的偏振方向一致的线偏光，线偏光经过OLED层42之后到达第二1/2波片54，第二1/2波片54将线偏光的偏振角度转换90度后仍然为线偏光，该线偏光被指纹识别层60接收。
进一步地，外界的干扰光为圆偏光，干扰光经过盖板41到达第一偏光片43，第一偏光片43将圆偏光转换为线偏光，线偏光经过OLED层42之后到达第二1/2波片54，该线偏光在经过第二1/2波片之后转换为方向转换90度的线偏光。由于第一偏光片43与第二偏光片51的偏振方向相同，因此外界的干扰光到达第二偏光片52之后会被第二偏光片52完全吸收，从而减少了进入指纹识别层60的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例，采用层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像。其中，光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理，从而可以有效减少进入到指纹识别层的干扰光，提升指纹识别层中的指纹图像传感器的指纹识别精度。
本实施例还提供一种显示器，应用上述中任一项所述的光学指纹成像装置。
在本发明中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种光学指纹成像装置，其特征在于，包括：层叠设置的显示模组、光学转换模组、指纹识别层；所述显示模组中包括：盖板和OLED层；所述OLED层发出的光被所述盖板表面覆盖的手指皮肤反射，形成包含指纹信息的反射光；所述反射光依次经过所述显示模组、光学转换模组后被所述指纹识别层接收，以形成指纹图像；所述显示模组还包括：位于所述盖板和所述OLED层之间的第一偏光片；所述光学转换模组包括第二偏光片；所述第二偏光片上设置有通孔区域，所述通孔区域与所述指纹识别层对应；所述通孔区域的开口面积与所述指纹识别层的面积相等；所述光学转换模组能够对到达指纹识别层的外界自然光进行消光处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一偏光片和第二偏光片的偏振方向不同。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振方向垂直。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示模组还包括：位于所述第一偏光片和所述OLED层之间的第一1/4波片；所述光学转换模组还包括：位于所述第二偏光片上方的第二1/4波片。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二1/4波片的投影覆盖所述第二偏光片和所述指纹识别层。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示模组还包括：位于所述第一偏光片和所述OLED层之间的第一1/2波片。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学转换模组还包括：位于所述第二偏光片上方的第二1/2波片；且所述第二1/2波片的投影覆盖所述第二偏光片和所述指纹识别层。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一偏光片与所述第二偏光片的偏振方向相同。
9.一种显示器，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的光学指纹成像装置。
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