CN110826373B - 指纹识别面板及识别指纹的方法和指纹识别装置 - Google Patents

指纹识别面板及识别指纹的方法和指纹识别装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种指纹识别面板，所述指纹识别面板包括封装层、多个发光元件和多个感光元件，所述感光元件设置在相邻两个所述发光元件之间，并且所述指纹识别面板还包括滤光介质层，所述滤光介质层设置在所述封装层和所述发光元件所在层之间，并且，所述滤光介质层覆盖所述感光元件，所述封装层设置在所述滤光介质层背离所述感光元件的一侧，并且，所述滤光介质层的折射率小于所述封装层的折射率。本发明还提供一种识别指纹的方法和一种指纹检测装置。所述指纹识别面板可以以价高的效率精确地识别指纹。

Description

指纹识别面板及识别指纹的方法和指纹识别装置
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，具体地，涉及一种指纹识别面板、一种识别指纹的方法和一种包括所述指纹识别面板的指纹识别装置。
背景技术
为了确保电子设备的安全性，很多电子设备中设置了指纹识别功能。例如，可以在显示面板中加入感光元件，使该显示面板具备指纹识别功能。
具备指纹识别功能的显示面板包括多个像素单元，每个像素单元中均设置有发光元件和感光元件。通过发光元件发光可以实现两种功能：一种是显示功能；另一种是指纹识别功能。
当识别指纹时，指纹按压在显示面板上，发光元件发出的光照射在指纹上，并由指纹反射至感光元件，根据感光元件输出的电流的大小可以确定指纹的形貌。
由于显示面板中像素单元分布密集，为了避免相邻点光源互相干扰，在指纹采集阶段，需要分时多次点亮所有的发光元件，然后通过不同阶段采集到的图像拼出完整的指纹。但是，这种采集方案耗时较长。
因此，如何提高指纹采集的效率成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种指纹识别面板、一种指纹识别方法、和一种包括所述指纹识别面板的指纹识别装置。利用所述指纹识别面板识别指纹时，具有较高的识别效率。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种指纹识别面板，所述指纹识别面板包括封装层、多个发光元件和多个感光元件，其中，所述感光元件设置在相邻两个所述发光元件之间，并且所述指纹识别面板还包括滤光介质层，所述滤光介质层设置在所述封装层和所述发光元件所在层之间，并且，所述滤光介质层覆盖所述感光元件，所述封装层设置在所述滤光介质层背离所述感光元件的一侧，并且，所述滤光介质层的折射率小于所述封装层的折射率。
优选地，所述封装层的折射率在1.5至1.7之间，所述滤光介质层的折射率在1.3至1.4之间。
优选地，所述滤光介质层的厚度为0.5μm至1μm，所述封装层位于所述滤光介质层上方的厚度为1μm至2μm。
优选地，所述指纹识别面板包括多个排成阵列的像素单元，每个所述像素单元中均设置有所述用于进行显示的发光元件。
优选地，所述封装层的外表面的一部分形成为指纹探测区，所述感光元件设置在所述指纹探测区对应的区域内，且所述滤光介质层位于所述指纹探测区对应的区域内。
优选地，所述滤光介质层包括多个滤光块，每个所述感光元件上方都覆盖有所述滤光块。
优选地，所述指纹识别面板还包括驱动电路，所述驱动电路包括发光控制子电路和识别子电路，所述发光控制子电路用于根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的发光元件发光，所述识别子电路用于根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
优选地，所述发光控制子电路还用于控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。
优选地，所述指纹识别面板包括指纹探测区，所述感光元件设置在所述指纹探测区内，且所述滤光介质层位于所述指纹探测区内，所述目标区域包括所述指纹探测区。
优选地，所述驱动电路还包括目标区域确定子电路，
所述目标区域确定子电路用于将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域；或者，所述目标区域确定子电路用于将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
作为本发明的第二个方面，提供一种利用指纹识别面板识别指纹的方法，其中，所述指纹识别面板为本发明所提供的上述指纹识别面板，所述方法包括：
根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的多个发光元件同时发光；
根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
优选地，在根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的多个发光元件同时发光的步骤中，控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。
优选地，所述封装层的外表面包括指纹探测区，所述感光元件设置在与所述指纹探测区对应的区域内，且所述滤光介质层也设置在于所述指纹探测区对应的区域内，所述目标区域对应于所述指纹探测区。
优选地，所述方法还包括确定目标区域的步骤，该确定目标区域的步骤包括：
将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域；或者，将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
作为本发明的第三个方面，提供一种指纹识别装置，所述指纹识别装置包括指纹识别面板，其中，所述指纹识别面板为本发明所提供的上述指纹识别面板。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是相关技术中具有指纹识别功能的显示面板的示意图；
图2是图1中指纹识别的原理图；
图3是相邻两个发光元件互相干扰的示意图；
图4是本发明所提供的指纹识别面板的示意图；
图5是本发明所提供的指纹识别面板识别指纹的原理图；
图6是发光元件的排列示意图；
图7是本发明所提供的识别指纹的方法的流程图；
图8是本发明所提供的驱动电路的模块示意图；
图9是展示指纹识别面板上指纹探测区的位置的示意图；
图10是展示指纹识别面板上指纹识别提示信息的示意图。
附图标记说明
110：感光元件 120：发光元件
200：滤光介质层 300：封装层
810：发光控制子电路 820：识别子电路
830：目标区域确定子电路
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，所述显示面板包括多个像素单元，每个像素单元中均设置有发光元件120(例如，有机发光二极管)，将感光元件110 设置在相邻两个发光元件120之间。由于发光元件120为点光源，因此，每个发光元件120在指纹上的有效辐射范围是一个环形，且指纹反射的光在感应面上的图像也是原指纹区域的放大图像。相邻地，如果相邻两个发光元件之间的距离过小，二者的发光区域会互相干扰。如图3所示，a为一个发光元件中能形成指纹图像区的光线范围，b 为有辐射、无图像区域，也是相邻两个光源之间的干扰区。
如图2所示，只有入射角超过封装层300与空气之间的界面的全反射临界角θ的光才能被反射回显示面板，并到达感光元件110 的感光面。图像①是脊暗线，图像②是谷暗线，二者形成为中心无效区，此处的指纹无法识别。其中，在区域I内的光线为4％反射的光线，区域II的光线为100％全反射光线，该全反射光线在感光元件110 上形成的图像④为谷亮线。区域I和区域II之间的区域的光线在感光元件110上形成的图像③为脊暗线。其中，图像③和图像④为指纹图像区。由此可知，指纹图像区的内边缘由全反射临界角确定，从指纹图像区的内边缘到指纹图象区的外边缘，光线的角度组件增加，光线强度则逐渐减小，外边缘的界限很难确定。因此，这才需要在指纹采集阶段分时多次点亮所有发光元件，从而避免相邻点光源互相干扰。分时多次点亮所有发光元件后，通过不同阶段采集到的图像拼出完整的指纹，进而导致了指纹识别过程中的长耗时。
作为本发明的一个方面，提供一种指纹识别面板，如图4所示，所述指纹识别面板包括封装层300、多个发光元件120和多个感光元件110，其中，感光元件110设置在相邻两个发光元件120之间。并且所述指纹识别面板还包括滤光介质层200，该滤光介质层200设置在发光元件120的出光侧，并且，滤光介质层200覆盖感光元件110。封装层300设置在滤光介质层200背离感光元件110的一侧，并且，滤光介质层200的折射率小于封装层300的折射率。
利用所述指纹识别面板进行指纹识别时，控制发光元件120发光。被识别者的指纹F覆盖在封装层300的表面，发光元件120发出的光穿过封装层300到达指纹F，并被指纹朝向封装层300反射。被指纹反射的光分别穿过封装层300和位于感光元件110上方的滤光介质层200到达感光元件。该感光元件根据接收到的光的强弱生成感应信号，并且，感光元件生成的感应信号可以确定指纹的具体形貌。
为了便于描述，将感光元件110上接收到指纹反射回的光线的区域称为指纹感应区，图5中示出了指纹感应区III的位置。
所述指纹识别面板具有两个光学界面：封装层300与空气之间的界面、封装层300与滤光介质层200之间的界面。因此，指纹感应区III的边界由以下两种光所限定：
在封装层300与空气的界面处的入射角度达到第一全反射临界角θc的光线以及在封装层300与滤光介质层200之间的界面处的入射角达到第二全反射临界角θe的光线。
具体地，只有在封装层300与空气的界面处的入射角超过第一全反射临界角θc的光线可以在该封装层300与空气的界面处发生反射，反射光线为L1，并且，在封装层300与空气的界面处的入射角小于第一全反射临界角θc的光线均通过折射从封装层300出射。入射角超过第二全反射临界角θe的光线到达封装层300与空气之间的界面后发生全反射，反射光线为L2，反射光线L2到达封装层300 与滤光介质层200之间的界面后，在该封装层300与滤光介质层200 之间的界面发生全反射，并且不会到达发光元件120的感光表面。
由此可知，只有入射角度在第一全反射临界角θc和第二全反射临界角θe之间的光可以到感光元件110的感光表面，这两种光确定了指纹感应区III的边界，此范围之外的光很少能够到达感光元件。在识别指纹时，指纹F覆盖封装层的表面，破坏全反射条件，因此，光线L1和光线L2之间的光线经过指纹的反射能够到达感光元件110 的感光表面，根据指纹感应区III处的发光元件产生的感应电流可以确定指纹的形貌。
在本发明所提供的指纹识别面板中，指纹感应区III的面积和位置均是确定的。通过调节封装层300的厚度以及滤光介质层200的厚度，可以使得各个发光元件120发出的光在封装层300和空气之间的界面上的光均为入射角在第一全反射临界角和第二全反射临界角之间的光，这样，在识别指纹时，可以驱动所有的发光元件120发光，并且，相邻的发光元件120发出的光不会影响到相邻的指纹感应区 III，可以获得倾斜的指纹边缘，既可以提高指纹识别的效率，又可以提高指纹识别的精度。
作为一种优选实施方式，如图6所示，可以通过设置各个发光元件120的位置而使得相邻发光元件120在封装层300与空气之间的界面上形成的发光区A边缘相切，从而可以减小指纹识别面板的厚度。
作为一种实施方式，封装层300的折射率在1.5至1.7之间。相应地，滤光介质层200的折射率不超过封装层300的折射率。进一步地，滤光介质层200的折射率在1.3至1.4之间。
需要解释的是，封装层300可以为一整层，可以为多层不同的光学膜层组合而成，在这种情况中，每一个光学膜层的折射率都在 1.5至1.7之间。
作为一种具体实施方式，所述滤光介质层的厚度为0.5μm至1μm，所述封装层位于所述滤光介质层上方的厚度为1μm至2μm。
在本发明中，对所述指纹识别面板的具体结构以及具体功能不做特殊的限定。例如，所述指纹识别面板可以仅用作指纹识别，当然，本发明并不限于此，例如，所述指纹识别面板还可以具有显示的功能。相应地，所述指纹识别面板包括多个排列成阵列的像素单元，每个所述像素单元中均设置有用于进行显示的发光元件。这种指纹识别面板即为一种可实现嵌入式(in display)指纹识别的显示面板。
优选地，所述发光元件为有机发光二极管。优选地，指纹识别面板可以包括多种不同颜色的发光元件120，以实现彩色显示。
例如，在图4中所示的实施方式中，发光元件120可以包括发红光(R)的有机发光二极管、发绿光(G)的有机发光二极管和发蓝光(B)的有机发光二极管。
当所述指纹识别面板用作显示面板时，可以在整个指纹识别面板中任意相邻两个发光元件120之间都设置感光元件110。当然，本发明并不限于此，为了确保显示效果，优选地，可以只在所述指纹识别面板的部分区域设置感光元件110。例如，在图9中所示的具体实施方式中，将指纹识别面板的封装层的外表面的部分区域设置为指纹探测区IV，相应地，将感光元件110设置在所述指纹探测区对应的区域内，且滤光介质层200位于所述指纹探测区对应的区域内。在指纹探测区IV之外的部分均未设置感光元件110以及滤光介质层200，可以节约指纹识别面板的总体成本。
在本发明中，对指纹探测区的具体位置不做特殊的限定，如图9 所示，可以将指纹探测区IV设置在显示面板的出光面的下侧部。
作为一种优选实施方式，所述滤光介质层包括多个滤光块，每个所述感光元件上方都覆盖有所述滤光块。
优选地，所述指纹识别面板还包括驱动电路。如图8所示，所述驱动电路包括发光控制子电路810和识别子电路820。
发光控制模块810用于根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的发光元件发光，识别子电路820用于根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
在本发明中，在识别指纹时发光的发光元件的数量并不做特殊的限定，只要能够识别出指纹的形貌即可。
优选地，发光控制模块810用于控制目标区域内的所有发光元件同时进行发光，从而提高指纹识别的效率。
在本发明中，对如何确定目标区域并不做特殊的限定。例如，当所述指纹识别面板包括指纹探测区时，所述目标区域为所述指纹探测区。
在本发明中，对目标区域的位置并不做特殊的限定。例如，指纹识别面板的整个出光面都可以形成为指纹探测区。
作为一种实施方式，当所述指纹识别面板包括所述指纹探测区时，所述目标区域包括所述指纹探测区。在指纹探测区的出光面的任意位置按压指纹均能够对指纹进行识别。这种实施方式可以应用于考勤装置中。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述驱动电路还包括目标区域确定子电路830。
目标区域确定子电路830用于将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域。
具体地，所述指纹识别面板可以用作显示图像。所述指纹识别面板可以显示指纹识别提示信息。例如，在图10中所示的实施方式中，所述指纹识别提示信息包括区域V中的“请按指纹”。目标区域确定子电路可以根据显示信息确定显示该指纹识别提示信息的区域V，并将其作为所述目标区域。
作为另一种实施方式，所述目标区域确定子电路用于将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
当指纹按压在指纹识别面板的出光面上时，该区域的亮度急剧下降，相应地，该区域的感应元件所产生的感应电流也会发生较大变化。因此，目标区域确定子电路可以将该区域确定为所述目标区域。
如上文中所述，由于驱动电路可以同时目标区域内所有发光元件发光，从而可以提高指纹识别的效率。在所述指纹识别面板中，发光元件发出的光可以互不干涉，因此，通过所述感光单元可以得到边界清晰的指纹图像，从而可以提高指纹识别的精度。
当识别指纹时，由于指纹覆盖在目标区域，因此，观看者无法看到被指纹覆盖的目标区域内所显示的内容，为了提高识别精度，优选地，发光控制子电路810控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。由于每个发光元件均能够发出较高的亮度，因此，指纹可以将更多的光反射至感光元件，从而可以提高识别精度。
作为本发明的第二个方面，提供一种利用指纹识别面板识别指纹的方法，其中，所述指纹识别面板为本发明所提供的上述指纹识别面板，如图7所示，所述方法包括：
在步骤S710中，根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的多个发光元件同时发光；
在步骤S720中，根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
优选地，在步骤S710中，控制所述目标区域内的所有发光元件同时发光，从而可以提高显示面板的发光效率。
所述驱动电路可以执行所述方法，具体地，发光控制子电路810 用于执行步骤S710，识别子电路820用于执行步骤S720。
当识别指纹时，由于指纹覆盖在目标区域，因此，观看者无法看到被指纹覆盖的目标区域内所显示的内容，为了提高识别精度，优选地，在步骤S710中，控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。
如上文中所述，所述封装层的外表面可以包括指纹探测区，所述感光元件设置在与所述指纹探测区对应的区域内，且所述滤光介质层也设置在于所述指纹探测区对应的区域内，相应地，所述目标区域对应于所述指纹探测区。
优选地，所述方法还包括确定目标区域的步骤，该确定目标区域的步骤包括：
将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域；或者，将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
在本发明所提供的指纹识别面板中，目标区域确定子电路可以执行上述确定目标区域的步骤。
作为本发明的第三个方面，提供一种指纹识别装置，所述指纹识别装置包括指纹识别面板，其中，所述指纹识别面板为本发明所提供的上述指纹识别面板。
在本发明中，对指纹识别装置的具体结构并不做特殊的限定，例如，所指纹识别装置可以是考勤装置、显示装置等任意电子设备。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种指纹识别面板，所述指纹识别面板包括封装层、多个发光元件和多个感光元件，其特征在于，所述感光元件设置在相邻两个所述发光元件之间，并且所述指纹识别面板还包括滤光介质层，所述滤光介质层设置在所述封装层和所述发光元件所在层之间，并且，所述滤光介质层覆盖所述感光元件，所述封装层设置在所述滤光介质层背离所述感光元件的一侧，并且，所述滤光介质层的折射率小于所述封装层的折射率；
所述指纹识别面板包括多个排成阵列的像素单元，每个所述像素单元中均设置有所述用于进行显示的发光元件。
2.根据权利要求1所述的指纹识别面板，其特征在于，所述封装层的折射率在1.5至1.7之间，所述滤光介质层的折射率在1.3至1.4之间。
3.根据权利要求2所述的指纹识别面板，其特征在于，所述滤光介质层的厚度为0.5μm至1μm，所述封装层位于所述滤光介质层上方的厚度为1μm至2μm。
4.根据权利要求1所述的指纹识别面板，其特征在于，所述封装层的外表面的一部分形成为指纹探测区，所述感光元件设置在所述指纹探测区对应的区域内，且所述滤光介质层位于所述指纹探测区对应的区域内。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹识别面板，其特征在于，所述滤光介质层包括多个滤光块，每个所述感光元件上方都覆盖有所述滤光块。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板还包括驱动电路，所述驱动电路包括发光控制子电路和识别子电路，所述发光控制子电路用于根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的发光元件发光，所述识别模块用于根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
7.根据权利要求6所述的指纹识别面板，其特征在于，所述发光控制子电路还用于控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。
8.根据权利要求6所述的指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板包括指纹探测区，所述感光元件设置在所述指纹探测区内，且所述滤光介质层位于所述指纹探测区内，所述目标区域包括所述指纹探测区。
9.根据权利要求6所述的指纹识别面板，其特征在于，所述驱动电路还包括目标区域确定子电路，
所述目标区域确定子电路用于将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域；或者，所述目标区域确定子电路用于将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
10.一种利用指纹识别面板识别指纹的方法，其特征在于，所述指纹识别面板为权利要求6或7所述的指纹识别面板，所述方法包括：
根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的多个发光元件同时发光；
根据所述目标区域内的感光元件产生的电流确定指纹形貌。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在根据指纹识别信号控制所述指纹识别面板的目标区域内的多个发光元件同时发光的步骤中，控制所述目标区域的发光元件按照预定灰阶发光。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述封装层的外表面包括指纹探测区，所述感光元件设置在与所述指纹探测区对应的区域内，且所述滤光介质层也设置在于所述指纹探测区对应的区域内，所述目标区域对应于所述指纹探测区。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定目标区域的步骤，该确定目标区域的步骤包括：
将显示指纹识别提示信息的区域确定为所述目标区域；或者，将预定时间段内输出的电流的变化值超过预定值的感光元件所对应的区域确定为所述目标区域。
14.一种指纹识别装置，所述指纹识别装置包括指纹识别面板，其特征在于，所述指纹识别面板为权利要求1至9中任意一项所述的指纹识别面板。
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