CN111222403B - 一种纹路识别装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种纹路识别装置及其控制方法，涉及显示技术领域，可提高纹路识别的准确性。一种纹路识别装置，包括发光结构、准直器、以及纹路识别层；所述准直器用于将所述发光结构发出的光线转换成准直光；所述纹路识别层可接收由所述发光结构出射至所述纹路识别装置外、且被反射的光线。

Description

一种纹路识别装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种纹路识别装置及其控制方法。

背景技术

随着纹路(例如指纹)检测技术的发展，其广泛地应用于手机、平板电脑、电视、门禁、以及保险柜等设备中。指纹检测技术主要有光学式、电容式、以及超声波式，其中，光学式指纹检测技术的检测范围更广、且成本较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种纹路识别装置及其控制方法，可提高纹路识别的准确性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种纹路识别装置，包括发光结构、准直器、以及纹路识别层；所述准直器用于将所述发光结构发出的光线转换成准直光；所述纹路识别层可接收由所述发光结构出射至所述纹路识别装置外、且被反射的光线。

可选的，所述纹路识别装置包括背光模组和设置于背光模组出光侧的液晶显示面板；所述背光模组包括光源，所述光源与所述发光结构同层设置；所述纹路识别层设置于所述液晶显示面板中。

可选的，所述准直器设置于所述背光模组中；所述准直器为凸透镜、凹面镜、光纤准直器中的一种；其中，所述凹面镜向所述发光结构的出光侧凸出；所述光纤准直器包括尾纤和透镜，所述尾纤设置于所述透镜与所述发光结构之间。

可选的，所述背光模组为侧入式背光模组，所述背光模组还包括导光板；所述导光板包括相对设置的底面和光出射面，所述底面设置有网点；所述网点用于使从所述准直器出射的光线，与所述光出射面呈60°～90°的角度射出。

可选的，所述准直器位于所述纹路识别层靠近纹路接触面一侧，所述准直器为光纤准直器；所述光纤准直器包括尾纤和透镜，所述透镜设置于所述尾纤与所述纹路识别层之间。

可选的，所述发光结构发出的光为不可见光。

可选的，所述准直器出射的光线的覆盖面积，大于所述纹路识别层面积。

可选的，所述液晶显示面板具有显示区，所述显示区包括子像素区域和非子像素区域；所述液晶显示面板包括黑矩阵和彩色滤光层，所述黑矩阵位于所述非子像素区域；所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层背离所述背光模组一侧；所述纹路识别层位于子像素区域和/或非子像素区域；或者，所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层与所述背光模组之间；所述纹路识别层位于所述子像素区域。

可选的，在所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层与所述背光模组之间的情况下，所述纹路识别装置还包括设置于所述纹路识别层与所述背光模组之间的遮光层；所述遮光层在所述背光模组上的正投影与所述纹路识别层在所述背光模组上的正投影重叠。

第二方面，提供一种如第一方面所述的纹路识别装置的控制方法，其特征在于，所述纹路识别装置的控制方法包括纹路识别阶段和显示阶段；在所述纹路识别阶段，至少控制所述发光结构发光；在所述显示阶段，控制所述光源发光。

本发明实施例提供一种纹路识别装置及其控制方法，包括发光结构、准直器、以及纹路识别层。利用准直器对发光结构发出的光进行准直校正，可使得照射到手指上的光线为准直光，或者经手指反射的光线为准直光，可避免手指的谷、脊反射的光线重合，从而改善纹路识别电路根据电信号得到的纹路图像的光斑不清晰的问题，可提高纹路识别装置的纹路识别的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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纹路识别装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种纹路识别装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种液晶显示面板的俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的一种液晶显示面板的俯视示意图；

图5为本发明实施例提供的一种发光结构与准直器的位置关系图；

图6为本发明实施例提供的一种发光结构与准直器的位置关系图；

图7为本发明实施例提供的一种发光结构与准直器的位置关系图；

图8为本发明实施例提供的一种导光板的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种纹路识别装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种纹路识别装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种纹路识别装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种纹路识别装置的结构示意图。

附图标记：

11-光学膜片；12-扩散板；13-光源；14-反射片；15-背板；16-胶框；17-黑黑胶；18-导光板；19-网点；21-发光结构；31-准直器；301-尾纤；302-透镜；41-纹路识别层；5-液晶显示面板；51-阵列基板；52-对盒基板；53-液晶层；54-彩色滤光层；55-黑矩阵；501-显示区61-下偏光片；62-上偏光片。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种纹路识别装置，如图1和图2所示，包括发光结构21、准直器31、以及纹路识别层41；准直器31用于将发光结构21发出的光线转换成准直光；纹路识别层41可接收由发光结构21出射至纹路识别装置外、且被反射的光线。

在一些实施例中，纹路识别装置可以是显示装置或打卡机等。

其中，若纹路识别装置为显示装置，显示装置例如可以是液晶显示器、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)显示装置、或量子点(Quantum DotLight Emitting Diodes，简称QLED)显示装置、或微发光二极管(Micro Light EmittingDiode Display，简称Micro LED)显示装置等。

在一些实施例中，纹路识别装置进行纹路识别的原理为：从发光结构21发出的光线出射到纹路识别装置外，被具有纹路的待检测物(例如手指、手掌等，下文均以手指表示)反射，经手指反射的反射光再照射到纹路识别层41上；纹路识别层41接收到反射光，将光信号转换为电信号，并将电信号发送至纹路识别电路；纹路识别电路根据接收的电信号得到纹路图像，通过与纹路识别装置中预存的纹路图像进行比较，以进行纹路识别。

此处，从发光结构21出射至纹路识别装置外的光线，若未经手指反射，实际直接出射到空气中，不会再次被反射回纹路识别装置中，进而也不会照射到纹路识别层41上，影响纹路识别。

在一些实施例中，发光结构21发出的光线可以先经过准直器31进行准直校正，之后才被手指反射，照射到纹路识别层41上。或者，发光结构21发出的光线出射到纹路识别装置外，并经手指反射，之后经准直器31进行准直校正，照射到纹路识别层41上。

可选的，若发光结构21发出的光线先经过准直器31校正，之后才被手指反射并照射到纹路识别层41上，则如图1所示，准直器31可以设置于纹路识别层41背离纹路识别装置的纹路接触面一侧，或者，如图2所示，准直器31也可以设置于纹路识别层41靠近纹路接触面一侧。

若发光结构21发出的光线经手指反射后，才经准直器校正，则如图2所示，准直器31设置于纹路识别层41靠近纹路接触面一侧。

在一些实施例中，纹路识别装置的纹路接触面，即，在纹路识别时，手指可以直接接触的表面。

以纹路识别装置为显示装置为例，纹路接触面即显示装置的显示面。

在一些实施例中，不对准直器31的具体结构进行限定，只要准直器31可以使光线以平行光出射即可。

示例的，准直器31例如可以是凸透镜、凹面镜、光纤准直器中的一种。

在一些实施例中，纹路识别层41可以包括多个纹路识别单元。不对纹路识别单元的具体结构进行限定，只要纹路识别单元可以将光信号转换为电信号即可。

示例的，纹路识别单元可以是光电二极管或光敏二极管。

相关技术中，由于发光结构21发出的光线向各个方向发散，进而经手指反射的反射光仍然发散，导致手指的谷、脊反射的光线在纹路识别层41上重合，从而使得纹路识别层41接收的反射光形成的光斑无法区分指纹的形貌，影响指纹识别的准确性。

本发明实施例提供一种纹路识别装置，包括发光结构21、准直器31、以及纹路识别层41。利用准直器31对发光结构21发出的光进行准直校正，可使得照射到手指上的光线趋于甚至为准直光，或者经手指反射的光线趋于甚至为准直光，可避免手指的谷、脊反射的光线重合，从而改善纹路识别电路根据电信号得到的纹路图像的光斑不清晰的问题，可提高纹路识别装置的纹路识别的准确性。

可选的，如图1和图2所示，所述纹路识别装置包括背光模组和设置于背光模组出光侧的液晶显示面板5；背光模组包括光源13，光源13与发光结构21同层设置；纹路识别层41设置于液晶显示面板5中。

在此基础上，纹路识别装置还包括设置于液晶显示面板5与背光模组之间的下偏光片61和设置于液晶显示面板5背离背光模组一侧的上偏光片62。

在一些实施例中，背光模组可以是直下式背光模组，也可以是侧入式背光模组。

若背光模组为直下式背光模组，如图1所示，直下式背光模组可以包括背板15、胶框16、设置在背板15上的光源13、设置在光源13上的扩散板12、以及设置在扩散板12出光侧的光学膜片11。此外，还可以包括反射片14和黑黑胶17。反射片14设置在背板15与光源13之间，黑黑胶17用于固定液晶显示面板5与胶框16。

若背光模组为侧入式背光模组，如图2所示，侧入式背光模组可以包括背板15、胶框16、设置在背板15上的导光板18、设置在导光板18出光侧的光学膜片11、以及设置在导光板18一侧的光源13。此外，还可以包括设置在背板15与导光板18之间的反射片44。此外，还可以包括黑黑胶17，黑黑胶17用于固定液晶显示面板5与胶框16。

其中，导光板48的断面形状例如可以是楔形或平板型等。

在一些实施例中，发光结构21和光源13可以是发光二极管(Light-EmittingDiode，简称LED)；或者，发光结构21和光源13也可以是冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescent Lamps，简称CCFL)。

在一些实施例中，发光结构21和光源13受同一芯片控制二者是否发光；或者，发光结构21和光源13也可以受不同芯片控制二者是否发光。

在一些实施例中，液晶显示面板5包括阵列基板51、对盒基板52、以及设置于阵列基板51与对盒基板52之间的液晶层53。

纹路识别层41可以设置在阵列基板51上；或者，纹路识别层41也可以设置在对盒基板52上；或者，纹路识别层41也可以设置在阵列基板51背离对盒基板52一侧；或者，纹路识别层41也可以设置在对盒基板52背离阵列基板51一侧。

在一些实施例中，液晶显示面板5具有显示区501，如图3所示，纹路识别层41在纹路接触面上的正投影的面积小于显示区501的面积；或者，如图4所示，纹路识别层41在纹路接触面上的正投影的面积等于显示区501的面积。

可选的，纹路识别层41在纹路接触面上的正投影的面积小于显示区的面积，这样一来，在进行纹路识别时，显示区501中除设置有纹路识别层41以外的其他区域还可以正常显示画面。

相关技术中，可将纹路识别层41集成在液晶显示器中，使液晶显示器具有纹路识别功能。然而，由于液晶显示器的背光模组发出的光的发散角度较大、且背光模组发出的光需经过较长的路径才能照射到纹路识别层41上用于指纹识别，因此，纹路识别层41接收的手指反射的光线的发散角度也较大，导致手指的谷、脊反射的光线在纹路识别层41上重合，从而使得纹路识别层41接收的手指反射的光线形成的光斑无法区分指纹的形貌，影响指纹识别的准确性。

基于此，本发明实施例的纹路识别装置可以用作液晶显示器，利用准直器31对发光结构21发出的光进行准直校正，可使得照射到手指上的光线趋于甚至为准直光，或者经手指反射的光线趋于甚至为准直光，可避免手指的谷、脊反射的光线重合，从而改善纹路识别电路根据电信号得到的纹路图像的光斑不清晰的问题，可提高液晶显示器的纹路识别的准确性。同时，使发光结构21与背光模组中的光源13同层设置，可简化纹路识别装置的制备工艺。

可选的，准直器31设置于背光模组中；准直器31为凸透镜、凹面镜、光纤准直器中的一种；其中，凹面镜向发光结构21的出光侧凸出；光纤准直器包括尾纤301和透镜302，尾纤301设置于透镜302与发光结构21之间。

即，从发光结构21出射的光线，先经过准直器31校正，之后再射出纹路识别装置被手指反射。

在一些实施例中，以背光模组为直下式背光模组为例，如图5和图7所示，当准直器31为凸透镜或光纤准直器时，准直器31设置于发光结构21与液晶显示面板5之间；如图6所示，当准直器31为凹面镜时，准直器31设置于发光结构21背离液晶显示面板5一侧。

在一些实施例中，以背光模组为侧入式背光模组为例，如图5和图7所示，当准直器31为凸透镜或光纤准直器时，准直器31设置于发光结构21与导光板18之间；如图6所示，当准直器31为凹面镜时，准直器31设置于发光结构背离导光板18一侧。

本发明实施例中，通过将准直器31设置在背光模组中，以在手指对光线进行反射之前，对发光结构21发出的光线进行准直校正，从而使得经手指反射的光线为准直光或小角度光线，改善谷、脊反射的光线在纹路识别层41上重叠的问题，可提高纹路识别的准确性。

可选的，如图8所示，背光模组为侧入式背光模组；导光板18包括相对设置的底面和光出射面，底面设置有网点181；网点181用于使从准直器31出射的光线，与光出射面呈60°～90°的角度射出。

在一些实施例中，导光板18可以为楔形导光板，且沿远离发光结构21的方向，楔形导光板的厚度逐渐减小，网点181的高度均相同。导光板18也可以为平板型导光板，且沿远离发光结构21的方向，网点181的高度越来越大。这样一来，更有利于导光板18起到匀光作用。

在一些实施例中，网点181用于使从准直器31出射的光线，与光出射面呈60°～90°的角度射出。

此处，光线从光出射面出射的角度，与光线从准直器31出射的角度、以及网点181中用于反射光线的表面的倾斜角度有关。

可选的，以光线从准直器31沿水平方向出射为例，为了使经网点181反射的光线与光出射面呈60°～90°的角度射出，可以使网点181的用于反射光线的表面中靠近底面的边沿到靠近光出射面的边沿，逐渐沿远离发光结构21的方向倾斜，且网点181中用于反射光线的表面与水平方向的锐角夹角为30°～45°。

本发明实施例中，对于侧入式背光模组来说，从准直器31出射的光线，还需进入导光板18，利用导光板18将点光源转换为面光源。本发明可以通过控制光线从导光板18出射时的出射角度，使光线以小角度从导光板18出射，以使得最终出射到纹路识别装置外的光线的强度，足以进行纹路识别。

可选的，如图2所示，准直器31位于纹路识别层41靠近纹路接触面一侧，准直器31为光纤准直器；光纤准直器31包括尾纤301和透镜302，透镜302设置于尾纤301与纹路识别层41之间。

可选的，光纤准直器例如可以设置在上偏光片62背离液晶显示面板5一侧。

本发明实施例中，通过将光纤准直器设置在纹路识别层41与纹路接触面之间，可使经手指反射的光线依次经过光纤准直器的尾纤301和透镜302后，以准直光的形式照射到纹路识别层41上，改善谷、脊反射的光线在纹路识别层41上重叠的问题，可提高纹路识别的准确性。

在此基础上，准直器31可以既设置于背光模组中，也设置于纹路识别层41与纹路接触面之间。

为了避免发光结构21发出的光影响液晶显示面板5的正常显示，可选的，发光结构21发出的光为不可见光。

此处，考虑到红外光对人眼无伤害，可选的，发光结构21发出的光为红外光。

可选的，准直器31出射的光线的覆盖面积，大于纹路识别层41面积。

本发明实施例中，通过使准直器31出射的光线的覆盖面积，大于纹路识别层41面积，可避免纹路识别层41接收的部分光线未经准直器31校正，从而影响纹路识别的准确性。

可选的，如图9-图11所示，显示区501包括子像素区域和非子像素区域；液晶显示面板5包括黑矩阵55和彩色滤光层54，黑矩阵55位于非子像素区域。纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54背离背光模组一侧；纹路识别层41位于子像素区域和/或非子像素区域。或者，纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54与背光模组之间；纹路识别层41位于子像素区域。

在一些实施例中，黑矩阵55和彩色滤光层54可以设置在阵列基板51上，也可以设置在对盒基板52上。

基于此，当黑矩阵55和彩色滤光层54可以设置在对盒基板52上时，如图9所示，若纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54背离背光模组一侧，则纹路识别层41设置在对盒基板52上；若纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54与背光模组之间，则纹路识别层41可以设置在对盒基板52上(图10)，也可以设置在阵列基板51上。

当黑矩阵55和彩色滤光层54可以设置在阵列基板51上时，如图11所示，若纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54背离背光模组一侧，则纹路识别层41可以设置在阵列基板51上(图11)，也可以设置在对盒基板52上；若纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54与背光模组之间，则纹路识别层41设置在阵列基板51上。

在一些实施例中，本领域的技术人员应该知道，显示区501中，设置有黑矩阵55的区域均为非子像素区域，除此以外的区域为子像素区域。

当纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层55背离背光模组一侧时，可选的，纹路识别层41位于非子像素区域。这样一来，不但可以避免纹路识别层41设置在子像素区域，影响液晶显示面板5的显示效果，还可以避免背光模组发出的光线直接照射到纹路识别层41中靠近背光模组的表面，影响纹路识别的准确性。

可选的，如图12所示，在纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54与背光模组之间的情况下，纹路识别装置还包括设置于纹路识别层41与背光模组之间的遮光层71；遮光层71在背光模组上的正投影与纹路识别层41在背光模组上的正投影重叠。

可选的，遮光层71在背光模组上的正投影完全覆盖纹路识别层41在背光模组上的正投影。

本发明实施例中，在纹路识别层41设置于黑矩阵55和彩色滤光层54与背光模组之间的情况下，通过在纹路识别层41与背光模组之间设置遮光层71，且遮光层71在背光模组上的正投影与纹路识别层41在背光模组上的正投影重叠，可避免背光模组发出的光线直接照射到纹路识别层41中靠近背光模组的表面，影响纹路识别的准确性。

本发明实施例还提供一种如前述任一实施例所述的纹路识别装置的控制方法，所述纹路识别装置的控制方法包括纹路识别阶段和显示阶段；在纹路识别阶段，至少控制发光结构21发光；在显示阶段，控制光源13发光。

其中，发光结构21和光源可以受同一芯片控制其发光；或者，发光结构21和光源13也可以受不同芯片控制其发光。

本发明实施例提供一种纹路识别装置的控制方法，在纹路识别阶段，利用准直器31对发光结构21发出的光进行准直校正，使得照射到手指上的光线为准直光，或者经手指反射的光线为准直光，从而避免手指的谷、脊反射的光线重合，以改善纹路识别电路根据电信号得到的纹路图像的光斑不清晰的问题，进而提高液晶显示器的纹路识别的准确性。在显示阶段，发光结构21不发光，可避免发光结构21影响液晶显示面板5的显示效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种纹路识别装置，其特征在于，包括背光模组和设置于背光模组出光侧的液晶显示面板；所述纹路识别装置包括发光结构、准直器、以及纹路识别层；

所述准直器用于将所述发光结构发出的光线转换成准直光；

所述纹路识别层位于所述液晶显示面板内，所述纹路识别层可接收由所述发光结构出射至所述纹路识别装置外、且被反射的光线；

所述准直器位于所述背光模组内，所述准直器为凸透镜、凹面镜、光纤准直器中的一种，所述凹面镜向所述发光结构的出光侧凸出；或者，所述准直器位于所述纹路识别层靠近纹路接触面一侧，所述准直器为光纤准直器。

2.根据权利要求1所述的纹路识别装置，其特征在于，

所述背光模组包括光源，所述光源与所述发光结构同层设置；所述纹路识别层设置于所述液晶显示面板中。

3.根据权利要求2所述的纹路识别装置，其特征在于，所述准直器设置于所述背光模组中，所述光纤准直器包括尾纤和透镜，所述尾纤设置于所述透镜与所述发光结构之间。

4.根据权利要求3所述的纹路识别装置，其特征在于，所述背光模组为侧入式背光模组，所述背光模组还包括导光板；

所述导光板包括相对设置的底面和光出射面，所述底面设置有网点；所述网点用于使从所述准直器出射的光线，与所述光出射面呈60°～90°的角度射出。

5.根据权利要求2所述的纹路识别装置，其特征在于，所述准直器位于所述纹路识别层靠近纹路接触面一侧，所述光纤准直器包括尾纤和透镜，所述透镜设置于所述尾纤与所述纹路识别层之间。

6.根据权利要求2-5任一项所述的纹路识别装置，其特征在于，所述发光结构发出的光为不可见光。

7.根据权利要求2-5任一项所述的纹路识别装置，其特征在于，所述准直器出射的光线的覆盖面积，大于所述纹路识别层面积。

8.根据权利要求2-5任一项所述的纹路识别装置，其特征在于，所述液晶显示面板具有显示区，所述显示区包括子像素区域和非子像素区域；所述液晶显示面板包括黑矩阵和彩色滤光层，所述黑矩阵位于所述非子像素区域；

所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层背离所述背光模组一侧；所述纹路识别层位于子像素区域和/或非子像素区域；

或者，所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层与所述背光模组之间；所述纹路识别层位于所述子像素区域。

9.根据权利要求8所述的纹路识别装置，其特征在于，在所述纹路识别层设置于所述黑矩阵和所述彩色滤光层与所述背光模组之间的情况下，所述纹路识别装置还包括设置于所述纹路识别层与所述背光模组之间的遮光层；

所述遮光层在所述背光模组上的正投影与所述纹路识别层在所述背光模组上的正投影重叠。

10.一种如权利要求2-9任一项所述的纹路识别装置的控制方法，其特征在于，所述纹路识别装置的控制方法包括纹路识别阶段和显示阶段；

在所述纹路识别阶段，至少控制所述发光结构发光；

在所述显示阶段，控制所述光源发光。