CN109977880A - 一种生物识别装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物识别装置及终端设备，该装置包括：显示屏、光路调制组件、生物识别模块。光路调制组件包括棱镜反射片，光路调制组件位于显示屏的下方，用于采集按压盖板后的生物纹路产生的反射光，并通过棱镜反射片将所述发射光传输给生物识别模块，生物识别模块用于接收光路调制组件传输的反射光，将反射光转化为电荷信号，根据所述电荷信号进行生物识别。上述技术方案可以在不增大生物识别芯片面积的前提下，通过光路调制组件中的棱镜反射片实现光路的转换，从而可以实现在显示区域任意位置的生物识别。

Description

一种生物识别装置及终端设备

技术领域

本发明实施例涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种生物识别装置及终端设备。

背景技术

指纹作为独一无二的个人身份ID，出于其相对便捷，高度安全的特点，指纹识别技术已被广泛应用于个人移动设备的支付，身份识别等领域。在全面屏成为潮流的背景下，AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)屏幕搭配屏下光学指纹方案的技术突破，实现安全和视觉的完美结合，带来了极佳的用户体验。但目前的光学屏下指纹模组必须粘接在屏幕的特定位置，即仅支持此位置的指纹识别，无法实现全屏指纹识别。光学指纹模组CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器芯片为硅基半导体器件，如果单纯通过增大感光芯片面积，使其与屏幕尺寸一样大去支持全屏指纹识别，则会导致成本极高，产品无法普及。

发明内容

本发明实施例提供一种生物识别装置及终端设备，用以实现在显示区域任意位置的指纹识别。

本发明实施例提供一种生物识别装置包括：显示屏、光路调制组件、生物识别模块；

所述光路调制组件包括棱镜反射片，所述光路调制组件位于所述显示屏的下方，用于采集按压盖板后的生物纹路产生的反射光，并通过所述棱镜反射片将所述发射光传输给所述生物识别模块；

所述生物识别模块用于接收所述光路调制组件传输的反射光，将所述反射光转化为电荷信号，根据所述电荷信号进行生物识别。

上述技术方案中，可以在不增大生物识别芯片面积的前提下，通过光路调制组件中的棱镜反射片实现光路的转换，从而可以实现在显示区域任意位置的生物识别。

可选的，所述光路调制组件还包括透镜片；

所述透镜片具有通孔阵列，所述通孔阵列的每个通孔单元对应设置于所述显示屏的每个发光单元的漏光间隙；

所述棱镜反射片设置于所述透镜片上远离所述显示屏的一侧，所述棱镜反射片远离所述显示屏的一侧设有环状棱镜沟槽，所述环状棱镜沟槽的位置与所述通孔阵列相匹配，用于接收所述透镜片的通孔处射入的所述生物纹路产生的反射光，并将所述反射光反射给所述生物识别模块。

可选的，所述环状棱镜沟槽上的沟槽面向所述生物识别模块的一侧为垂直与所述显示屏的平面，另一侧为与所述显示屏成预设角度的夹角的斜面。

可选的，所述斜面面向所述生物识别模块的一侧设有反射涂层，用于将所述生物纹路产生的反射光反射给所述生物识别模块；所述斜面远离所述生物识别模块的一侧为吸光涂层。

可选的，所述环状棱镜沟槽上的沟槽以所述生物识别模块为圆心，预设间距扩散分布于显示区域。

可选的，所述沟槽的高度以所述生物识别模块为圆心，呈线性增长。

可选的，所述光路调制组件还包括红外滤光片；

所述红外滤光片固定于生物识别模块接收所述反射光的一侧，用于消除进入所述生物识别模块的反射光中的红外光；所述生物识别模块的另一侧固定于固定壳体上。

可选的，所述生物识别模块为多个；所述光路调制组件为多个，所述生物识别模块与所述光路调制组件一一对应。

可选的，所述生物识别模块为4个，所述光路调制组件为4个；

4个所述生物识别模块固定于所述显示区域的4个角。

相应的，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括上述生物识别装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种生物识别装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种生物识别模块安装位置的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种生物识别装置的光路传输的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种生物识别模块安装位置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种生物识别装置的结构，如图1所示，该生物识别装置可以包括显示屏102、光路调制组件和生物识别模块106。其还包括盖板101以及固定壳体109，包含显示屏102的显示组件可以通过密封泡棉圈与光路调制组件和固定壳体109粘接。

其中，上述光路调制组件可以包括棱镜反射片110，该光路调制组件位于上述显示屏102的下方，可以用于采集按压盖板101后的生物纹路产生的反射光，并通过棱镜反射片110将发射光传输给生物识别模块106。而生物识别模块106用于接收所述光路调制组件传输的反射光，将反射光转化为电荷信号，根据该电荷信号进行生物识别。在本发明实施例中，光路调制组件是完全位于显示屏102的下方，可以实现超高屏占比显示。

需要说明的是，上述生物识别模块106可以为指纹识别模块、掌纹识别模块等各种生物识别模块，可以为CMOS传感器。显示屏102可以为AMOLED材质的显示屏，或者是其它材质的显示屏，本发明实施例以AMOLED材质的显示屏为例进行描述。

如图1所示，在本发明实施例中，光路调制组件还包括透镜片104，该透镜片104具有通孔阵列，该通孔阵列的每个通孔单元对应设置于显示屏102的每个发光单元的漏光间隙处。而棱镜反射片110设置于透镜片104上远离显示屏102的一侧，棱镜反射片110远离显示屏102的一侧设有环状棱镜沟槽，环状棱镜沟槽的位置与通孔阵列相匹配，用于接收透镜片104的通孔处射入的生物纹路产生的反射光，并将反射光反射给生物识别模块106。其中，环状棱镜沟槽上的沟槽面向生物识别模块106的一侧为垂直与显示屏102的平面，另一侧为与显示屏102成预设角度的夹角的斜面。斜面面向生物识别模块106的一侧设有反射涂层，用于将生物纹路产生的反射光反射给生物识别模块106，斜面远离生物识别模块106的一侧为吸光涂层。环状棱镜沟槽上的沟槽以生物识别模块106为圆心，预设间距扩散分布于显示区域。沟槽的高度以生物识别模块106为圆心，呈线性增长。

可选的，光路调制组件还可以包括红外滤光片107，该红外滤光片107固定于生物识别模块106接收反射光的一侧，用于消除进入生物识别模块106的反射光中的红外光；生物识别模块106的另一侧固定于固定壳体109上。

进一步的，该生物识别装置还可以包括驱动芯片108，如图1所示，该驱动芯片108可以通过柔性电路板105与生物识别模块106进行通信，生物识别模块106生成的电荷信号可以通过柔性电路板105传输至该驱动芯片108上，由驱动芯片108与终端设备的控制板进行通信。在具体实现时，该驱动芯片108和柔性电路板105可以与生物识别模块106封装在一起，相应的，该驱动芯片108也可以位于生物识别装置外，通过柔性电路板105与生物识别模块106通信。本发明实施例对该驱动芯片108的位置不做具体限定。

具体的，如图1所示的光路调制组件中的透镜片104是由硅微通孔阵列组成的一种无源光学器件，本身不透光，位于屏幕下方，每个阵列通孔单元对应RGB子像素的发光单元漏光间隙，起光路准直和调制等作用。棱镜反射片110通过透明胶贴附于透镜片104下方，其下表面规律分布环状棱镜沟槽，位置和透镜片104的通孔对应。其中，面向生物识别模块106一侧为垂直面，远离的一侧可以为45°斜面，斜表面外侧均匀涂布或镀高反射涂层，内侧高反射涂层，外侧纯黑吸光。如图2，当生物识别模块106设计位于屏幕左下角时，棱镜反射片110的沟槽以生物识别模块106为圆心，呈同心圆规律分布于整个显示区域。如图1，棱镜反射片110的沟槽的反射斜面从圆心向外辐射，高度线性增长，保证每一个棱镜阵列和生物识别模块106之间的反射光路不被遮挡。红外滤光片107为一种光学镜片，采用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜，实现可见光区(430～565nm)高透，近红外(625～1100nm)截止的光学滤光片，用于消除红外光线对生物识别模块106的CMOS成像的影响。生物识别模块106为光电转换器件，垂直贴附于壳体侧壁，用于将反射光信号转化成电荷信号，再通过柔性电路板105，驱动芯片108实现与主机端的电气连接和数据传输交互。

当手指触摸到显示屏102幕任意位置触发指纹功能时，对应显示屏102区域被点亮，显示屏102的有机发光层103发出光线并照射到手指纹路，指纹的谷和脊位置反射光透过子像素的间隙到达透镜片104。通过透镜片104上的深孔阵列，信息光束被有效采集并准直向下传输。光束射入棱镜反射片110到达反射斜面时，在全反射涂层的作用下，被全反射并朝向生物识别模块106在XY平面汇聚传播到达红外滤光片107，再经过达红外滤光片107的过滤到达生物识别模块106，从而实现屏幕任意位置指纹光学信息的汇聚传输。如图3展现了一个环状指纹图像经过透镜片104准直，棱镜反射片110反射汇聚，到达生物识别模块106，指纹信息可见光分被有效复制保留的过程。生物识别模块106上的感光阵列匹配特殊算法，根据指纹谷和脊位置相对于空气界面对光线的折射率差异，对反射光进行处理分析，生成指纹图像，再经过内部调取指纹样本比对完成解锁。

如图2所示，因为屏幕任意位置的棱镜反射片110环状沟槽斜面均正对生物识别模块106，因此，当手指按压A、B、C位置时，纹路对应反射光均通过光路调制组件到达生物识别模块106，实现指纹信息的有效采集，从而完成任意位置指纹。

本发明实施例涉及到的手指按压屏幕唤醒对应位置指纹发光需要匹配触摸屏进行报点上传主机控制屏幕显示；也可以配合对应的压力触控技术实现，此处不做详细说明。

棱镜反射片110材质可以为聚酰亚胺或者玻璃；沟槽可以通过先涂布，再曝光显影的方式实现，也可以通过物理摩擦配向的方式实现。

环状棱镜沟槽的斜面上的高反射涂层可以采用光学镀膜，也可以采用丝印，曝光显影，移印工艺实现。斜面角度匹配生物识别模块106在Z向的安装位置和模组的厚度可以适当加大或减小，不局限于45°。环状阵列间距按照屏幕分辨率和尺寸，根据有机发光阵列单元的尺寸定制，建议0.001-0.01mm，斜面高度递增值推荐0.005-0.01mm，以便控制模组厚度，满足轻薄化要求。

可选的，本发明实施例中的生物识别模块106可以为多个，光路调制组件为多个，生物识别模块106与光路调制组件一一对应。例如，生物识别模块106为4个，光路调制组件为4个，4个生物识别模块106固定于显示区域的4个角。

具体可以见图4所示的结构，与图1相比，本发明实施例将显示屏102分成上，下，左，右四个中心对称部分，每个部分的边角各放置1个生物识别模块及其对应电气组件。这4个生物识别模块106分别为图4中的1061、1062、1063和1064。单个区域内的棱镜反射片110上的环状沟槽以对应区域的生物识别模块为圆心呈同心圆分布，斜面高度从圆心向外依次增高，其余结构与图1类似。当手指按压在D、E、F、G位置时，指纹光信息分别被对应角落的传感器识别，从而间接实现全屏指纹解锁。本发明实施例相较于一个生物识别模块103的技术方案，棱镜反射片110中的斜面高度由屏幕中心位置向四个角依次放射状递减，减少了高度累积，从而使得模组高度进一步减薄。

透镜片104的材料可选树脂，PMMA,PC等柔性材料，匹配柔性AMOLED屏，塑胶壳体，可进行一定角度的弯折，从而实现柔性全屏显示。

本发明实施例中的指纹及屏下光学指纹隐藏特征，不影响显示，可实现超高屏占比显示。

本发明实施例支持多指纹同时录入解锁，且支持指纹解锁位置自定义，提升终端安全等级。

本发明实施例提供的生物识别装置，可以在不增大CMOS传感器(生物识别模块)芯片面积的前提下，通过增加特殊的光学镜片实现光路转换，再匹配对应的指纹安装位置，实现显示区域任意位置的指纹识别。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括上述生物识别装置。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (10)

1.一种生物识别装置，其特征在于，包括：显示屏、光路调制组件、生物识别模块；

所述光路调制组件包括棱镜反射片，所述光路调制组件位于所述显示屏的下方，用于采集按压盖板后的生物纹路产生的反射光，并通过所述棱镜反射片将所述发射光传输给所述生物识别模块；

所述生物识别模块用于接收所述光路调制组件传输的反射光，将所述反射光转化为电荷信号，根据所述电荷信号进行生物识别。

2.如权利要求1所述的生物识别装置，其特征在于，所述光路调制组件还包括透镜片；

所述透镜片具有通孔阵列，所述通孔阵列的每个通孔单元对应设置于所述显示屏的每个发光单元的漏光间隙；

所述棱镜反射片设置于所述透镜片上远离所述显示屏的一侧，所述棱镜反射片远离所述显示屏的一侧设有环状棱镜沟槽，所述环状棱镜沟槽的位置与所述通孔阵列相匹配，用于接收所述透镜片的通孔处射入的所述生物纹路产生的反射光，并将所述反射光反射给所述生物识别模块。

3.如权利要求2所述的生物识别装置，其特征在于，所述环状棱镜沟槽上的沟槽面向所述生物识别模块的一侧为垂直与所述显示屏的平面，另一侧为与所述显示屏成预设角度的夹角的斜面。

4.如权利要求3所述的生物识别装置，其特征在于，所述斜面面向所述生物识别模块的一侧设有反射涂层，用于将所述生物纹路产生的反射光反射给所述生物识别模块；所述斜面远离所述生物识别模块的一侧为吸光涂层。

5.如权利要求3所述的生物识别装置，其特征在于，所述环状棱镜沟槽上的沟槽以所述生物识别模块为圆心，预设间距扩散分布于显示区域。

6.如权利要求4所述的生物识别装置，其特征在于，所述沟槽的高度以所述生物识别模块为圆心，呈线性增长。

7.如权利要求2所述的生物识别装置，其特征在于，所述光路调制组件还包括红外滤光片；

所述红外滤光片固定于生物识别模块接收所述反射光的一侧，用于消除进入所述生物识别模块的反射光中的红外光；所述生物识别模块的另一侧固定于固定壳体上。

8.如权利要求1所述的生物识别装置，其特征在于，所述生物识别模块为多个；所述光路调制组件为多个，所述生物识别模块与所述光路调制组件一一对应。

9.如权利要求8所述的生物识别装置，其特征在于，所述生物识别模块为4个，所述光路调制组件为4个；

4个所述生物识别模块固定于所述显示区域的4个角。

10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的生物识别装置。