CN111095272B - 指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置，指纹识别模组设置在显示面板下方，包括：光学透镜组、反光器以及指纹识别芯片，反光器的反射面面向显示面板外侧，且反光器的至少部分反射面面向指纹识别芯片的感应面，光学透镜组用于使显示面板表面的手指反射的光线汇聚并在感应面上成像，光学透镜组包括至少一个透镜，且至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角。本发明指纹识别的准确率较高。

Description

指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置。

背景技术

随着显示技术的发展，身份识别技术不断创新，变化与发展，特别是在手机终端的指纹识别技术已成为身份识别的中流砥柱。随着人们审美的变化，高占比屏幕日益成为主流元素，手机正在进入全面屏时代，屏下光学指纹识别系统搭配全面屏设计，给用户带来了极致的视觉感受和良好的使用体验。

光学式指纹识别是基于光学特性在屏幕下实现屏幕显示区指纹识别的一种方法。其中光学式指纹识别的成像原理为发射端射出光到手指上，指纹的波峰与波谷因对光吸收和反射能力不同而造成能量强度差异，屏幕下方的接收端可有效识别能量的差异，得到亮度不同的明暗条纹，即指纹图像信息。具体的，现有技术中的指纹识别模组一般包括由至少一个透镜构成的透镜组和指纹识别芯片等，外部光源射出红外光照射至显示面板表面的手指上，在手指上反射形成的指纹检测光透过显示面板而入射到透镜组上，透镜组将该指纹检测光汇聚并在指纹识别芯片上形成指纹图像，从而由指纹识别芯片对指纹图像进行采集和识别。

然而，在上述指纹识别模组中，透镜组在成像过程中存在非对称像差，会对指纹图像的成像造成干扰，因而现有技术的指纹识别模组存在指纹识别准确率不高的问题。

发明内容

本发明提供一种指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置，以解决现有技术中指纹识别准确率不高的问题。

本发明的第一方面提供一种指纹识别模组，其设置在显示面板下方，该指纹识别模组包括：光学透镜组、反光器以及指纹识别芯片，反光器的反射面面向显示面板外侧，且反光器的至少部分反射面面向指纹识别芯片的感应面，光学透镜组用于使显示面板表面的手指反射的光线汇聚并在感应面上成像，光学透镜组包括至少一个透镜，且至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角。

在本发明的具体实施方式中，光学透镜组还包括光圈，光圈设置在至少一个透镜侧方。

在本发明的具体实施方式中，光圈的轴线和水平方向具有小于90°的夹角。

在本发明的具体实施方式中，光学透镜组包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜和第二透镜，光圈设置在第一透镜和第二透镜之间，指纹识别光透过第一透镜、光圈、以及第二透镜后，照射至反光器的反射面上。

在本发明的具体实施方式中，第一透镜的物侧表面的光轴和水平方向平行。

在本发明的具体实施方式中，第一透镜的像侧表面的光轴和水平方向的夹角为θ1，满足5°<θ1<25°。

在本发明的具体实施方式中，第一透镜的焦距为f1，且第一透镜的像侧表面的曲率半径为R2，满足：f1/R2>-2；和/或，第一透镜的折射率n1满足：n1>1.50，第一透镜的色散系数v1满足：v1>53。

在本发明的具体实施方式中，光圈的轴线和水平方向的夹角为θ2，满足5°<θ2<25°。

在本发明的具体实施方式中，第二透镜的像侧表面的光轴和物侧表面的光轴与水平方向的夹角均为θ3，满足5°<θ3<25°。

在本发明的具体实施方式中，第二透镜的焦距为f2，且第二透镜的物侧表面的曲率半径为R3，第二透镜的像侧表面的曲率半径为R4满足：0<f2/R3<1.5；-2<f2/R4<0；和/或，第二透镜的折射率n2满足：n2>1.50，第二透镜的色散系数v2满足：v2>53。

在本发明的具体实施方式中，反射器的反射面到显示面板的下侧表面的间距小于1.7毫米；和/或，光学透镜组的整体焦距小于1.2毫米。

在本发明的具体实施方式中，第一透镜的像侧表面的光轴和水平方向的夹角θ1、光圈的轴线和水平方向的夹角θ2、以及第二透镜的像侧表面的光轴和物侧表面的光轴与水平方向的夹角θ3满足：θ1＝θ2＝θ3。

在本发明的具体实施方式中，至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面为旋转对称非球面。

在本发明的具体实施方式中，光学透镜组中，最靠近像侧的透镜的物侧表面和/或像侧表面为旋转对称非球面。

在本发明的具体实施方式中，光学透镜组还包括透红外滤光片，透红外滤光片设置在至少一个透镜侧方，或者设置在指纹识别芯片表面，以滤除可见光。

在本发明的具体实施方式中，透红外滤光片设置在光学透镜组中，最靠近物侧的透镜的物侧表面上。

在本发明的具体实施方式中，反光器和指纹识别芯片在显示面板的厚度方向上间隔设置，指纹识别芯片设置在反光器和显示面板之间，且光学透镜组设置在反光器和指纹识别芯片的侧方。

在本发明的具体实施方式中，指纹识别模组还包括固定支座，反光器、指纹识别芯片和光学透镜组均固定在固定支座上，固定支座和显示面板相对固定。

在本发明的具体实施方式中，固定支座包括底壁和侧壁，指纹识别芯片设置在底壁上，侧壁围绕指纹识别芯片的侧面外侧设置，侧壁上设有用于使指纹检测光通过的开口，光学透镜组设置在开口侧方，反光器固定遮挡在侧壁的顶端。

本发明的第二方面提供一种屏下光学指纹系统，包括显示面板、背光模组以及上述的指纹识别模组，背光模组用于为显示面板提供背光源，指纹识别模组设置在显示面板和背光模组之间。

在本发明的具体实施方式中，背光模组相对于显示面板倾斜设置，指纹识别模组设置在背光模组和显示面板的间距较大的一侧之间。

在本发明的具体实施方式中，指纹识别模组固定在显示面板上。

在本发明的具体实施方式中，指纹识别模组设置在与显示面板的非显示区域相对应的位置处。

在本发明的具体实施方式中，还包括光源组件，光源组件包括光源，光源的出光面朝向显示面板的指纹识别区域，以照射到手指上。

在本发明的具体实施方式中，光源组件设置在显示面板和指纹识别模组之间。

在本发明的具体实施方式中，光源为红外光源。

在本发明的具体实施方式中，光源组件还包括能够使红外光透过的透红外遮挡件，透红外遮挡件遮挡在显示面板和红外光源之间，以遮挡红外光源。

本发明的第三方面提供一种电子装置，包括上述的屏下光学指纹系统。

本发明提供一种指纹识别模组、屏下光学指纹系统及电子装置，指纹识别模组设置在显示面板下方，该指纹识别模组包括：光学透镜组、反光器以及指纹识别芯片，反光器的反射面面向显示面板外侧，且反光器的至少部分反射面面向指纹识别芯片的感应面，光学透镜组用于使显示面板表面的手指反射的光线汇聚并在感应面上成像，光学透镜组包括至少一个透镜，且至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角。通过使至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角，即使至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面相对于竖直方向倾斜一定角度设置，可以有效矫正非对称像差，从而提高指纹识别模组的指纹识别准确率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例一提供的指纹识别模组的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的指纹识别模组中光学透镜组的结构示意图；

图3为现有技术中的屏下光学指纹系统的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的屏下光学指纹系统的结构示意图；

图5为本发明实施例四提供的屏下光学指纹系统的另一种结构的示意图。

附图标记说明：

1-显示面板；2、82-背光模组；3、83-指纹识别模组；5、86-手指；11-第一表面；12-指纹识别区域；6-光源组件；8-光学透镜组；9-反光器；10-指纹识别芯片；101-感应面；61-光源；62-透红外遮挡件；63-水平板；64-竖直板；21-反射片；22-导光板；23、84-扩散片；24-下棱镜膜；25-上棱镜膜；26-第二表面；31-固定支座；32-底壁；33-侧壁；34-开口；81-光圈；80-液晶显示面板；85-棱镜膜。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的指纹识别模组的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的指纹识别模组中光学透镜组的结构示意图；如图1、2所示，指纹识别模组3设置在显示面板下方，指纹识别模组3包括光学透镜组8、反光器9以及指纹识别芯片10，反光器9的反射面面向显示面板外侧，且反光器9的至少部分反射面面向指纹识别芯片10的感应面101，指纹识别光透过光学透镜组8，并通过反光器9而反射至指纹识别芯片10的感应面101上，光学透镜组8用于使显示面板表面的手指由反射而形成的指纹识别光汇聚并在感应面101上成像。光学透镜组8包含至少一个透镜，本申请中，为了便于说明，将透镜的靠近手指的一侧称为该透镜的物侧表面，将透镜的靠近指纹识别芯片10的一侧称为像侧表面。并且，至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角。在上述方案中，通过使至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角，即使至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面倾斜一定角度设置，可以有效矫正非对称像差，从而提高指纹识别模组的指纹识别准确率。

正常情况下的透镜在直立设置时，物侧表面和像侧表面的光轴沿水平方向延伸，而本申请中的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴朝向像侧倾斜一个锐角角度。其中，透镜的一个表面的光轴，具体是指在该表面的中心处作切面，垂直于该切面并经过该中心处的直线就是光轴，例如以图1中靠近物侧的一个透镜为例来进行说明。该透镜的物侧表面的光轴以O1表示，像侧表面的光轴以O2表示，从图1中可以看出，像侧表面的光轴O2和水平方向具有一个锐角的夹角θ’，而物侧表面的光轴O1沿水平方向延伸。对应于上述的使透镜的像侧表面的光轴和水平方向具有夹角θ’。

上述结构的指纹识别模组3的识别过程为，由手指上形成的指纹检测光透过显示面板而入射到光学透镜组8上，并透过光学透镜组8而照射到反光器9上，经过反光器9而反射到指纹识别芯片10的感应面101上，这其中，光学透镜组8用于使指纹识别光汇聚，并在感应面101上成像。最后通过指纹识别芯片10对指纹图像进行采集和识别。

通过像上述这样在光学透镜组8和指纹识别芯片10之间设置反光器9，透过光学透镜组8的光线经过反光器9的反射才入射到指纹识别芯片10上，即对光路进行了折叠；与不设置反光器9的情况相比，在相同的像距的情况下，能够减小指纹识别芯片10和光学透镜组8之间的距离，从而减小指纹识别模组3的厚度尺寸。

其中，显示面板外侧是指显示面板的外部区域，指显示面板上方朝向使用者的区域，反光器9的反射面面向显示面板外侧是指反光器9的反射面朝向显示面板的上方设置，而反光器9的至少部分反射面面向指纹识别芯片10的感应面101，是为了保证透过光学透镜组8的指纹检测光能够经过反光器9的反射而入射到感应面101上。反光器9可以是红外反射镜或是其他具有反射面的反光器9。光学透镜组8主要的作用是使手指5上的指纹检测光形成缩小的、清晰的指纹图像的像，并将该指纹图像的像形成在指纹识别芯片10的感应面101上，因此，光学透镜组8可以包括至少一个用于聚光的透镜，例如可以包括至少一个凸透镜。指纹识别芯片10可以是通过自然白光或是红外光等其他一些特定波段的光线来采集和识别指纹信息，可以选择光学传感器。

进一步的，光学透镜组8还包括光圈81，光圈81设置在至少一个透镜侧方。光圈81是一个用来控制光线透过透镜的光量的装置，通过改变光圈81的结构尺寸来控制透镜的通光量。对于其设置位置，例如可以设置在相邻的两个透镜之间，也可以设置在最靠近物侧的透镜的侧方，也可以设置在最靠近像侧的透镜的侧方，具体位置不加以限制。当然，在至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角的情况下，可以考虑使光圈81的轴线和水平方向也具有小于90°的夹角，以便于和透镜配合使用。

进一步的，至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面为非球面，优选为旋转对称非球面，可以降低透镜成型误差，提高整个光学透镜组8的量产可行性。进一步优选的，可以是旋转对称的偶次非球面。此外，在光学透镜组8中，最靠近像侧的透镜的物侧表面和/或像侧表面为旋转对称非球面。这样可以通过调节非球面系数，矫正畸变和成像像差，提高光学透镜组8的成像质量，进而增加识别准确度。

此外，为了进一步减少可见光对指纹识别模组3的影响，还可以考虑使光学透镜组8包括透红外滤光片，透红外滤光片设置在至少一个透镜侧方，或者设置在指纹识别芯片10的表面，可以使带有指纹信号的红外检测光透过，并同时滤除可见光，能够提高光学透镜组8的成像质量，进而增加识别准确度。对于其设置位置，可以优选使透红外滤光片设置在光学透镜组8中，最靠近物侧的透镜的物侧表面上。对于该滤光片的形成方式，例如可以是通过蒸镀形成。

如上所述，光学透镜组8在进行指纹成像的过程中，容易发生畸变和成像像差，从而影响到模组的成像质量，降低指纹识别的准确度，因此对于光学透镜组8中各透镜的参数的选择十分重要。接下来以光学透镜组8由两个透镜和一个光圈81构成的情况为例进行说明。

如图2所示，光学透镜组8包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜82和第二透镜83，光圈81设置在第一透镜82和第二透镜83之间，指纹识别光透过第一透镜82、光圈81、以及第二透镜83后，照射至反光器9的反射面上。

可选的，第一透镜82的物侧表面的光轴和水平方向平行。进一步的，为了尽可能地矫正非对称性像差，提高光学透镜组8的成像质量，进而增加指纹识别的准确度，需要满足以下条件：

第一透镜82的像侧表面的光轴O2和水平方向的夹角为θ1，满足5°<θ1<25°。

另外，可选的，第一透镜82的焦距为f1，且第一透镜82的像侧表面的曲率半径为R2，满足：f1/R2>-2；和/或，第一透镜82的折射率n1满足：n1>1.50，第一透镜82的色散系数v1满足：v1>53。

可选的，光圈81的轴线O3和水平面的夹角为θ2，满足5°<θ2<25°。

可选的，第二透镜83的像侧表面的光轴O4和物侧表面的光轴O4与水平面的夹角均为θ3，满足5°<θ3<25°。

进一步的，第二透镜83的焦距为f2，且第二透镜83的物侧表面的曲率半径为R3，第二透镜83的像侧表面的曲率半径为R4，满足：0<f2/R3<1.5；-2<f2/R4<0；和/或，第二透镜83的折射率n2满足：n2>1.50，第二透镜83的色散系数v2满足：v2>53。

为了便于对手指5反射的指纹检测光线进行更好的汇聚成像，可以选择使θ1＝θ2＝θ3。

另外，可选的，为了降低成像模组对屏幕显示的影响，还需使反射器的反射面到显示面板1的靠近背光模组2的表面的间距小于1.7毫米；和/或，光学透镜组8的整体焦距小于1.2毫米。

下面以第一透镜82的物侧表面是平面，第一透镜82的像侧表面是平面，第二透镜83的物侧表面和第二透镜83的像侧表面是非球面、并且θ1＝θ2＝θ3为例来进行说明。

在本方案中，光学透镜组的整体焦距为f，显示面板的内侧表面到反光器的反射面的垂直距离为H，第二透镜的焦距为f2，第二透镜的物侧表面的曲率半径为R3，第二透镜的像侧表面的曲率半径为R4。

需要满足以下条件：f＝0.724毫米；H＝1.304毫米；θ＝15.031°；f2/R3＝1.105；f2/R4＝-0.992。

各个透镜的参数满足如下的表1：

表1：

表2是非球面透镜的非球面高次项系数A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16，其中A2的系数都为0：

表2：

下面继续介绍本申请的指纹识别模组，可选的，反光器9和指纹识别芯片10在显示屏的厚度方向上间隔设置，指纹识别芯片10设置在反光器9和显示面板1之间，且光学透镜组8设置在反光器9和指纹识别芯片10的侧方。

进一步的，为了将指纹识别芯片10、反光器9、光学透镜组8等元器件固定在显示面板1的内侧表面上，指纹识别模组3还包括固定支座31，反光器9、指纹识别芯片10和光学透镜组8均固定在固定支座31上，固定支座31和显示面板1相对固定。固定支座31可以是一体成型件，与分体形成再彼此粘合的情况相比，能够提高各元器件固定的精度。

另外，指纹识别芯片10是感光元件，为了尽量避免指纹识别模组3周围环境中的光线对指纹识别芯片10的干扰，还可以将固定支座31设置为能够对指纹识别芯片10的感光面进行遮挡的结构，具体可选的，固定支座31包括底壁32和侧壁33，所述指纹识别芯片10设置在底壁32上，侧壁33围绕指纹识别芯片10的侧面外侧设置，所述侧壁33上设有用于使指纹检测光通过的开口34，光学透镜组8设置在开口34侧方，反光器9固定遮挡在侧壁33的顶端。具体的，指纹识别芯片10的底端可以固定在电路板上，而电路板固定在底壁32上，此外，指纹识别芯片10的感应面101一般设置在顶面，指纹识别芯片10还具有和顶面的感应面101相邻的侧面，侧壁33可以围绕指纹识别芯片10的侧面外侧设置，侧壁33上的开口34侧方设有光学透镜组8，这样便于透过光学透镜组8的指纹识别光线进入到侧壁33内部，反光器9固定遮挡在侧壁33的顶端，这样可以通过反光器9、侧壁33、和底壁32共同围成一个可以容纳指纹识别芯片10的空间，同时该空间还具有开口34，便于透过光学透镜组8的光线进入并照射到反光器9上。

为了使反光器9和指纹识别芯片10在显示屏的厚度方向上间隔设置，还需要使侧壁33顶端距离底壁32的高度大于指纹识别芯片10的感应面101距离底壁32的高度。此外，对于反光器9的反射面和指纹识别芯片10的感应面101的距离的具体数值可以根据光学透镜组8的焦距、以及光学透镜组8和反光器9的距离等参数进行选择，这里不再赘述。

本实施例中，指纹识别模组设置在显示面板下方，指纹识别模组包括：光学透镜组、反光器以及指纹识别芯片，反光器的反射面面向显示面板外侧，且反光器的至少部分反射面面向指纹识别芯片的感应面，光学透镜组用于使显示面板表面的手指反射的光线汇聚并在感应面上成像，光学透镜组包括至少一个透镜，且至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角。在上述方案中，通过使至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面相对于竖直方向倾斜一定角度设置，可以有效矫正非对称像差，从而提高指纹识别模组的指纹识别准确率。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，第一透镜和第二透镜的部分镜头参数的选择作了改进，其余部分与实施例一相同，此处不再赘述。在实施例一的基础上，在本实施例中，第一透镜82的物侧表面是平面，第一透镜82的像侧表面是平面，第二透镜83的物侧表面和第二透镜83的像侧表面是非球面、并且θ1＝θ2＝θ3，光学透镜组8的整体焦距为f，显示面板的内侧表面到反光器的反射面的垂直距离为H，第二透镜83的焦距为f2，第二透镜83的物侧表面的曲率半径为R3，第二透镜83的像侧表面的曲率半径为R4。

需要满足以下条件：

f＝1.163毫米；H＝1.489毫米；θ＝14.374°；f2/R3＝1.378；f2/R4＝-0.543。

各个透镜的参数满足如下的表3：

表3：

表4是非球面透镜的非球面高次项系数A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16，其中A2的系数都为0：

表4：

本实施中，对第一透镜和第二透镜的部分镜头参数的选择作了改进，使得对成像像差和畸变的校正效果更好。

实施例三

本实施例在实施例一和二的基础上，对第一透镜82的像侧表面的曲面的类型，第一透镜82和第二透镜83的部分参数的选择作了改进，其余部分与实施例一相同，此处不再赘述。在实施例一的基础上，在本实施例中：

第一透镜82的物侧表面是平面，第一透镜82的像侧表面是非球面，第二透镜83的物侧表面和第二透镜83的像侧表面是非球面、并且θ1＝θ2＝θ3，光学透镜组的整体焦距为f，显示面板的内侧表面到反光器的反射面的垂直距离为H，第一透镜82的焦距为f1，第一透镜82的物侧表面的曲率半径为R1，第一透镜82的像侧表面的曲率半径为R2；第二透镜83的焦距为f2，第二透镜83的物侧表面的曲率半径为R3，第二透镜83的像侧表面的曲率半径为R4。

需要满足以下条件：

f＝0.658毫米；H＝1.305毫米；θ＝14.976°；f1/R1＝0；f1/R2＝-1.866；f2/R3＝0.881；f2/R4＝-1.124。

各个透镜的参数满足如下的表5：

表5：

表6是非球面透镜的非球面高次项系数A2、A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16，其中A2的系数都为0。

表6：

本实施中，对第一透镜的像侧表面的形状，第一透镜和第二透镜的部分镜头参数的选择作了改进，使得对成像像差和畸变的校正效果更好。

实施例四

图3为现有技术中的屏下光学指纹系统的结构示意图，图4为本发明实施例四提供的屏下光学指纹系统的结构示意图，图5为本发明实施例四提供的屏下光学指纹系统的另一种结构的示意图。如图3所示，现有技术的屏下光学指纹系统包括：液晶显示面板80、背光模组82指纹识别模组83，背光模组82设置在液晶显示面板80和指纹识别模组83之间，背光模组82由液晶显示面板80内侧朝向外侧包括：反射片、导光板、扩散片84、棱镜膜85、反射型偏光增亮膜等，指纹识别模组83一般包括成像装置和指纹识别芯片等。使用时，由外部光源射出红外光照射至手指86上，手指86上反射形成的指纹检测光透过背光模组82入射到指纹识别模组83上，指纹识别模组83利用成像装置将该指纹检测光形成指纹图像，并通过指纹识别芯片对指纹图像进行采集和识别。

然而，在上述屏下光学指纹识别系统中，手指86上形成的指纹检测光需要透过棱镜膜85和扩散片84才能到达指纹识别模组，棱镜膜85的存在会将指纹检测光分成左右两端，扩散片84的存在会对指纹检测光造成严重散射，这都会对指纹图像的成像造成干扰，因而该屏下光学指纹识别系统存在指纹识别准确率不高的问题，为了解决该问题，可以考虑将指纹识别模组设置在背光模组和显示面板之间，具体可选的，本实施例的屏下光学指纹系统包括显示面板1、背光模组2以及实施例一～实施例三提供的指纹识别模组3，背光模组2用于为显示面板1提供背光源，指纹识别模组3设置在显示面板1和背光模组2之间，用于接收显示面板1上方的手指5反射的光线、即手指5反射形成的指纹检测光而进行指纹识别。其中指纹识别模组3的具体结构和功能、原理均在实施例一～实施例三中进行了详细描述，此处不再赘述。

背光模组2一般位于显示面板1的背后，其功能是供应充足的亮度与分布均匀的面光源，以使显示面板1能够正常的显示影像。背光模组2由显示面板1内侧朝向外侧包括：反射片21、导光板22、扩散片23、下棱镜膜24、上棱镜膜25、反射型偏光增亮膜等。其中，背光模组2中的LED等发出的光源经过导光板22后形成面光源，经扩散片23、下棱镜膜24、上棱镜膜25和反射型偏光增亮膜后形成带有一定偏振状态的白光，为显示面板1提供光源。

本实施例所述的显示面板1可以是液晶显示面板，指纹识别模组3是采用光学式指纹识别技术的光学指纹识别模组3，用于接收显示面板1上方的手指5反射形成的指纹检测光而进行指纹识别。本实施例的指纹识别模组3设置在显示面板1和背光模组2之间，在显示面板1上方的手指5反射形成的指纹检测光能够透过显示面板1直接照射到指纹识别模组3上而进行指纹识别，与现有技术相比，手指5反射的光线无需经过背光模组2的棱镜膜、扩散片23等的成像干扰，可以直接照射到指纹识别模组3上而进行指纹识别，因而指纹识别的准确率较高。

同现有技术相比，本申请将指纹识别模组3设置在显示面板1和背光模组2之间，有可能使显示面板1和背光模组2之间的间隙较大，导致显示面板1的亮度有所下降，为了避免这种情况的发生，可以考虑将背光模组2和显示面板1彼此倾斜设置，以局部减小二者之间的间距，具体的，如图4所示，作为一种可选的实施方式，背光模组2相对于显示面板1倾斜设置，指纹识别模组3设置在背光模组2和显示面板1的间距较大的一侧之间。背光模组2相对于显示面板1倾斜设置可以是背光模组2和显示面板1之间彼此相对的表面之间倾斜设置，例如显示面板1包括朝向显示面板1内侧的第一表面11，背光模组2包括朝向显示面板1的第二表面26，第一表面11和第二表面26彼此相对设置，这里背光模组2相对于显示面板1倾斜设置时，第二表面26相对于第一表面11倾斜设置。背光模组2和显示面板1的间距具体可以指二者彼此相对的表面之间的距离，例如可以指第一表面11和第二表面26之间的间距。指纹识别模组3设置在背光模组2和显示面板1的间距较大的一侧之间，具体是指指纹识别模组3设置在第一表面11和第二表面26的间距较大的一侧之间。

第二表面26是背光模组2的出光面，第二表面26相对于第一表面11倾斜设置具体是指背光模组2和显示面板1整体非平行设置，使得背光模组2的出光面和显示面板1的第一表面11相对倾斜设置，而指纹识别模组3设置在第一表面11和第二表面26的间距较大的一侧之间，是指当第一表面11和第二表面26倾斜设置时，第一表面11和第二表面26上的不同部分之间的间距不同，例如参照图4所示的截面图，第一表面11和第二表面26的位于左侧的部分之间的间距大于第一表面11和第二表面26的位于右侧的部分之间的间距，这时可以使指纹识别模组3设置在第一表面11和第二表面26的位于左侧的部分之间。当然，这里以第一表面11和第二表面26的左侧部分之间的间距较大为例进行了说明，也可以是第一表面11和第二表面26的右侧部分之间间距较大，或者前侧部分(对应于纸面朝里的方向为前侧)的间距较大、或者后侧部分(对应于纸面朝外的方向为后侧)的间距较大，或者其它部分的间距较大，在上述这样的情况下，只要保证指纹识别模组3设置在该间距较大的部分即可，像上述这样的变换都落在本申请的范围内。此外，指纹识别模组3设置在第一表面11和第二表面26的间距较大的一侧之间，可以如图4所示那样设置在背光模组2的左端部位置处，也可以是稍微偏右一点的位置处，只要能够达到使指纹识别模组3大致设置在第一表面11和第二表面26的间距较大的左侧部分即可。

在指纹识别模组3设置在显示面板1和背光模组2之间的大前提下，若显示面板1和背光模组2平行设置，如图5的对比图所示，显示面板1和背光模组2之间的间距明显大于图4所示的情况，这样会降低显示面板1的亮度，影响到用户的使用体验。实际中显示面板1和背光模组2彼此倾斜的方式，考虑到用户的使用习惯，可以使显示面板1，即第一表面11水平设置，而将背光模组2倾斜设置，这样可以使第二表面26相对于第一表面11倾斜设置。当然，背光模组2的背离显示面板1的背侧表面也可以和第二表面26平行，以便于在该背侧表面和电子装置壳体之间形成能够容置电路板等元器件的空间，以进一步减小整个电子装置的厚度尺寸。

由于显示面板1一般和手机等电子装置的外壳水平设置，而本实施例中，背光模组2相对于显示面板1倾斜设置，因此为了保证指纹识别模组3能够对手指5形成的指纹检测光进行较好的识别，可以优选使指纹识别模组3固定在显示面板1上。

进一步的，还需要使指纹识别模组3设置在与显示面板1的非显示区域相对应的位置处。这样可以避免对显示面板1的正常显示造成影响。

此外，由于液晶显示面板1本身不能发光，为了使手指5形成指纹检测光，还需要设置光源61，具体可选的，本实施例的屏下光学指纹系统还包括光源组件6，光源组件6包括光源61，且光源61的出光面朝向显示屏的指纹识别区域12，以便于照射到手指5上，并使手指5通过反射该光源61的出射光而形成指纹检测光。这里的光源61可以是发光二极管等。当然，为了和背光源发出的面光源区分开，可以是光源61为红外光源，例如红外发光二极管等。

对于光源组件6的设置位置，可以使光源组件6设置在显示面板1和背光模组2之间，以便于使光源61发出的光透过显示面板1而照射到手指5上，更具体的，可以如图4所示，使光源组件6设置在指纹识别模组3和显示面板1之间。即、使光源组件6设置在指纹识别模组3的下方，与光源组件6和指纹识别模组3设置在相同高度的方案相比，能够尽量避免光源组件6发出的光对指纹识别芯片10造成干扰。

另外，为了防止在显示面板1的正面看到光源组件6，还可选择在红外光源61和显示面板1之间设置透红外遮挡件62，具体的，光源组件6还包括能够使红外光透过的透红外遮挡件62，透红外遮挡件62遮挡在显示屏和红外光源61之间，以遮挡红外光源61，使得红外光源61在显示面板1的正面不可见。当然，透红外遮挡件62可以使红外光源61发出的红外光透过，并不影响手指5表面指纹检测光的形成。如图2所示，透红外遮挡件62可以包括水平板63和竖直板64，水平板63和竖直板64均固定在第一表面11上，且水平板63的一端和竖直板64的一端连接，以使水平板63和竖直板64共同围成可容纳光源61的容纳腔。水平板63和竖直板64可以是透明件，并在表面涂覆有透红外油墨，以阻止可见光透过，并使红外光透过。

本实施例中，屏下光学指纹系统包括显示面板、背光模组以及上述的指纹识别模组，背光模组用于为显示面板提供背光源，指纹识别模组设置在显示面板和背光模组之间。通过将指纹识别模组设置在显示面板和背光模组之间，在显示面板上方的手指反射形成的指纹检测光能够透过显示面板直接照射到指纹识别模组上而进行指纹识别，与现有技术相比，手指反射的光线无需经过背光模组的棱镜膜、扩散片等的成像干扰，可以直接照射到指纹识别模组上而进行指纹识别，因而指纹识别的准确率较高。

实施例五

本实施例提供一种电子装置，该电子装置包括上述实施例四中的屏下光学指纹系统，该电子装置具体可以为液晶显示装置、电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪、指纹锁等电子产品或部件。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此并不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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 (20)

1.一种指纹识别模组，设置在显示面板下方，其特征在于，包括：光学透镜组、反光器以及指纹识别芯片，所述反光器的反射面面向所述显示面板外侧，且所述反光器的至少部分反射面面向所述指纹识别芯片的感应面，所述光学透镜组用于使所述显示面板表面的手指反射的光线汇聚并在所述感应面上成像，所述光学透镜组包括至少一个透镜，且所述至少一个透镜的物侧表面的光轴和/或像侧表面的光轴和水平方向具有小于90°的夹角；

所述至少一个透镜的物侧表面和/或像侧表面为旋转对称非球面；

所述光学透镜组中，最靠近像侧的所述透镜的物侧表面和/或像侧表面为旋转对称非球面；

所述光学透镜组还包括光圈，所述光圈设置在所述至少一个透镜侧方；

所述光学透镜组包括从物侧到像侧依次设置的第一透镜和第二透镜，所述光圈设置在所述第一透镜和第二透镜之间，所述指纹识别光透过所述第一透镜、所述光圈、以及所述第二透镜后，照射至所述反光器的反射面上；

所述第一透镜的像侧表面的光轴和水平方向的夹角为θ1，满足5°<θ1<25°；

所述光圈的轴线和水平方向的夹角为θ2，满足5°<θ2<25°；

所述第二透镜的像侧表面的光轴和物侧表面的光轴与水平方向的夹角均为θ3，满足5°<θ3<25°。

2.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述光圈的轴线和水平方向具有小于90°的夹角。

3.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，且所述第一透镜的像侧表面的曲率半径为R2，满足：f1/R2>-2；和/或，

所述第一透镜的折射率n1满足：n1>1.50，所述第一透镜的色散系数v1满足：v1>53。

4.根据权利要求3所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，且所述第二透镜的物侧表面的曲率半径为R3，所述第二透镜的像侧表面的曲率半径为R4满足：0<f2/R3<1.5；-2<f2/R4<0；和/或，

所述第二透镜的折射率n2满足：n2>1.50，所述第二透镜的色散系数v2满足：v2>53。

5.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述反射器的反射面到所述显示面板的下侧表面的间距小于1.7毫米；和/或，所述光学透镜组的整体焦距小于1.2毫米。

6.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第一透镜的像侧表面的光轴和水平方向的夹角θ1、所述光圈的轴线和水平方向的夹角θ2、以及所述第二透镜的像侧表面的光轴和物侧表面的光轴与水平方向的夹角θ3满足：θ1＝θ2＝θ3。

7.根据权利要求1-6任一项所述的指纹识别模组，其特征在于，所述光学透镜组还包括透红外滤光片，所述透红外滤光片设置在至少一个所述透镜侧方，或者设置在所述指纹识别芯片表面，以滤除可见光。

8.根据权利要求7所述的指纹识别模组，其特征在于，所述透红外滤光片设置在所述光学透镜组中，最靠近物侧的所述透镜的物侧表面上。

9.根据权利要求1-6任一项所述的指纹识别模组，其特征在于，所述反光器和所述指纹识别芯片在所述显示面板的厚度方向上间隔设置，所述指纹识别芯片设置在所述反光器和所述显示面板之间，且所述光学透镜组设置在所述反光器和所述指纹识别芯片的侧方。

10.根据权利要求9所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组还包括固定支座，所述反光器、所述指纹识别芯片和所述光学透镜组均固定在所述固定支座上，所述固定支座和所述显示面板相对固定。

11.根据权利要求10所述的指纹识别模组，其特征在于，所述固定支座包括底壁和侧壁，所述指纹识别芯片设置在所述底壁上，所述侧壁围绕所述指纹识别芯片的侧面外侧设置，所述侧壁上设有用于使所述指纹检测光通过的开口，所述光学透镜组设置在所述开口侧方，所述反光器固定遮挡在所述侧壁的顶端。

12.一种屏下光学指纹系统，其特征在于，包括显示面板、背光模组以及权利要求1-11任一项所述的指纹识别模组，所述背光模组用于为所述显示面板提供背光源，所述指纹识别模组设置在所述显示面板和所述背光模组之间。

13.根据权利要求12所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述背光模组相对于所述显示面板倾斜设置，所述指纹识别模组设置在所述背光模组和所述显示面板的间距较大的一侧之间。

14.根据权利要求13所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述指纹识别模组固定在所述显示面板上。

15.根据权利要求12所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述指纹识别模组设置在与所述显示面板的非显示区域相对应的位置处。

16.根据权利要求12-15任一项所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，还包括光源组件，所述光源组件包括光源，所述光源的出光面朝向所述显示面板的指纹识别区域，以照射到所述手指上。

17.根据权利要求16所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述光源组件设置在所述显示面板和所述指纹识别模组之间。

18.根据权利要求16所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述光源为红外光源。

19.根据权利要求16所述的屏下光学指纹系统，其特征在于，所述光源组件还包括能够使红外光透过的透红外遮挡件，所述透红外遮挡件遮挡在所述显示面板和所述红外光源之间，以遮挡所述红外光源。

20.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求12-19任一项所述的屏下光学指纹系统。