CN111461040A - 电子设备及其光学指纹识别模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子设备及其光学指纹识别模组，包括：光学元件，所述光学元件包括基板与光栅介质层，所述光栅介质层设置于所述基板上，其中，所述光栅介质层包括阵列排布的光栅重复单元；指纹传感器，所述指纹传感器用于接收所述光学元件导出的光信号，并根据接收到的光信号转化为电信号。本发明实施例提供的电子设备及其光学指纹识别模组用于减小电子设备的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电子设备及其光学指纹识别模组。
背景技术
随着光学技术和半导体技术的发展，以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)和有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器为代表的电子设备具有轻薄、功耗低、无辐射、色纯度佳以及对比度高等优点，已在显示领域占据了主导地位。
早期的电子设备采用电容式指纹识别方案，利用外挂的方案将电容式指纹识别模组置于home键位置，通过手指按压玻璃盖板，手指脊和谷产生不同的电信号，用以判断指纹信息。电容式指纹识别响应速度快，成本低。但是电容式指纹识别模组不透明，因此会牺牲一部分显示区域。受近两年兴起的全面屏浪潮的影响，兼具显示功能的全面屏指纹识别技术逐渐兴起。
目前，利用手指反射屏幕发出的光进行指纹识别，且不影响正常的显示效果的指纹识别技术受到广泛关注。如图1所示，光学指纹模组主要由光路结构3a、感光传感器2a、驱动芯片1a及封装层4a等组成，以“外挂”方式封装到OLED驱动基板5a下方，但是，该技术存在指纹识别模组厚度较大，从而造成电子设备体积较大。
故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电子设备及其光学指纹识别模组，用于减小电子设备的厚度。
本发明实施例提供一种光学指纹识别模组，包括：
光学元件，所述光学元件包括基板与光栅介质层，所述光栅介质层设置于所述基板上，其中，所述光栅介质层包括阵列排布的光栅重复单元；
指纹传感器，所述指纹传感器用于接收所述光学元件导出的光信号，并根据接收到的光信号转化为电信号。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光栅重复单元包括位于中心的第一光栅子单元和围绕所述第一光栅子单元的多个第二光栅子单元，沿第一方向排列的相邻两个所述第一光栅子单元的中心的间距等于沿第二方向排列的相邻两个所述第一光栅子单元的间距。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光栅重复单元为中心对称图形。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光学元件还包括缓冲层和光学功能膜层中的至少一者。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光学功能膜层由至少两种不同的无机材料以堆叠方式而形成。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光学元件还包括光栅金属层，所述光栅金属层设置在所述光栅介质层上。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述指纹传感器包括第一面和第二面，所述光学元件贴合在所述第二面或所述光学元件设置在所述指纹传感器的内部。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光学元件通过粘合层粘附在所述第二面。
在本发明实施例提供的光学指纹识别模组中，所述光学元件的厚度小于5微米。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述光学指纹识别模组和显示面板，所述光学指纹识别模组设置在所述显示面板上或集成于所述显示面板内。
相较于现有技术，在本发明实施例提供一种电子设备及其光学指纹识别模组中，将光栅重复单元以阵列形式设置在基板上，形成光学元件。一方面，本发明实施例提供的光学指纹识别模组的厚度较小，有效减小电子设备的厚度。另一方面，光学元件上的光栅重复单元为中心对称图形且呈周期性，使得光学指纹识别模组对0度和90度偏振方向具有相同的作用，极大降低了指纹反射光偏振方向不同带来的影响。
同时，本发明实施例光学元件还包括光学功能膜层，此光学功能膜层具有滤波片的特性，能够选择性透光RGB三色光中的一种或多种，且能一定程度上降低大角度入射光的透过率，结合光栅介质层，可以进一步提高指纹信号的信噪比。
最后，本发明实施例提供的光学指纹识别传感器可同时应用于液晶显示设备和OLED显示设备。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为现有技术中电子设备的结构示意图；
图2至图4为本发明实施例提供的光学指纹识别模组的示意图；
图5为本发明实施例提供的光学元件的示意图；
图6为本发明实施例提供的光学元件的俯视图；
图7和图8本发明实施例提供的光学元件中光栅重复单元的俯视图；
图9为本发明实施例提供的光学元件的示意图；
图10至图13为本发明实施例提供的电子设备的示意图。
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，请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，以下的说明是基于所示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其他具体实施例。本说明书所使用的词语“实施例”意指实例、示例或例证。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请结合图2和图5，本发明实施例提供一种光学指纹识别模组1，包括光学元件20和指纹传感器10，所述光学元件20包括基板200与光栅介质层210，所述光栅介质层210设置于所述基板200上，其中，所述光栅介质层210包括阵列排布的光栅重复单元2101；所述指纹传感器10用于接收所述光学元件20导出的光信号，并根据接收到的光信号转化为电信号。
具体的，在本发明实施例中，请参考图2和图3，所述指纹传感器10包括第一面101和第二面102，所述光学元件20贴合在所述第二面102或所述光学元件20设置在所述指纹传感器10的内部。进一步的，请参考图4，所述光学元件20通过粘合层30粘附在所述第二面102。具体的，光学元件20可以直接在指纹传感器10的第二面102上成型，或者是在形成指纹传感器10的过程中形成光学元件20。粘合层30的材料包括透明粘合材料，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类，以及丙烯酸类、氯乙烯类、聚碳酸酯类、聚苯乙烯类、聚氨酯类、聚乙烯、聚丙烯等各种聚烯烃类材料，以及TAC膜等高分子聚合物。
进一步的，请参考图5，光学元件20包括基板200和光栅介质层210，光栅介质层210设置在基板200上，光栅介质层210包括阵列排布的光栅重复单元2101。其中，所述光学元件20的厚度小于5微米。
基板200包括透明基板，例如，基板200的材料包括玻璃、氧化硅、氮化硅、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、环氧树脂等有机材料。光栅介质层310的材料包括硅、二氧化锆和三氧化二铝等无机材料。
具体的，请参考图6，所述光栅重复单元2101包括位于中心的第一光栅子单元2101a和围绕所述第一光栅子单元2101a的多个第二光栅子单元2101b，沿第一方向D1排列的相邻两个所述第一光栅子单元2101a的中心P的间距d1等于沿第二方向D2排列的相邻两个所述第一光栅子单元2101a的间距d2。其中，所述光栅重复单元2101为中心对称图形。例如，光栅重复单元2101的结构为矩形。沿第一方向D1排列的相邻两个所述第一光栅子单元2101a的中心P的间距d1和沿第二方向D2排列的相邻两个所述第一光栅子单元2101a的间距d2介于150纳米至1000纳米之间。需要说明的是，在本发明实施例中，光栅重复单元2101的结构包括其他中心对称图形，例如，如图7所示，光栅重复单元2101为正六边形。如图8所示，光栅重复单元2101的形状为圆形。需要说明的是，在本发明实施例中，光栅重复单元2101的形状还可以是菱形、平行四边形以及正偶数边形等。也就是说，本发明实施例中不限定第二光栅子单元2101b的数量，附图中只是一种示例，本发明还可以包括其他示例。本发明实施例中的光栅重复单元2101利用对称周期结构排布，光学指纹识别模组1对0度和90度偏振方向的光具有相同的作用，极大降低了指纹反射光偏振方向不同带来的影响。
可选的，所述光栅介质层210是通过纳米压印工艺在基板200上形成的。光栅介质层210包括多个光栅重复单元2101。应该理解的是，光栅重复单元2101包括二维光栅结构，并在基板200上以阵列形式排列。光栅介质层210的厚度介于50纳米至200纳米之间。二维光栅结构工作原理是利用多缝衍射原理使光分解为光谱。
可选的，如图9所示，在本发明实施例中，所述光学元件20还包括缓冲层220和光学功能膜层230中的至少一者。应该理解的是，光学元件20包括三种情况，第一，光学元件20包括基板200、缓冲层220和光栅介质层210，其中，缓冲层220设置在基板200上，光栅介质层设置在缓冲层220上。第二，光学元件20包括基板200、光学功能膜层230和光栅介质层210，其中，光学功能膜层设置在所述基板200上，光栅介质层210设置在光学功能膜层上。第三，光学元件20包括基板200、缓冲层220、光学功能膜层230和光栅介质层210，其中，缓冲层220设置在基板200上，光学功能膜层230设置在缓冲层220上，光栅介质层210设置在光学功能膜层230上，或者，光学功能膜层230设置在基板200上，缓冲层220设置在光学功能膜层230上，光栅介质层210设置在缓冲层220上。进一步的，所述光学功能膜层由至少两种不同的无机材料以堆叠方式而形成。例如，光学功能膜层由无机材料二氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)二氧化锆(ZrO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化二铌(Nb2O5)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化铟锡(ITO)或者氟化镁(MgF2)中的至少两种镀膜材料以堆叠方式制备而成。本发明实施例光学元件20还包括光学功能膜层230，此光学功能膜层230具有滤波片的特性，能够选择性透光RGB三色光中的一种或多种，且能一定程度上降低大角度入射光的透过率，结合光栅介质层210，可以进一步提高指纹信号的信噪比。
可选的，请继续参考图9，在本发明实施例中，所述光学元件20还包括光栅金属层250，所述光栅金属层250设置在所述光栅介质层210上，所述光栅金属层250的光栅金属单元2501设置在所述光栅重复单元2101上。
本发明实施例还包括一种电子设备，所述电子设备包括光学指纹识别模组1和显示面板，光学指纹识别模组10设置在所述显示面板上或集成于所述显示面板内。其中，电子设备包括液晶显示设备(Liquid Crystal Display，简称LCD)或有机电致发光显示设备(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)。该显示设备可以将光学指纹识别模组与LCD或OLED任一种集成为一体，一方面可以提供指纹识别的效果，另一方面可将部分制程在同一工艺中完成，简化制备过程。
如图10所示，以液晶显示设备为例，液晶显示设备包括背光模组2和液晶盒，其中，液晶盒包括第一偏光板31、阵列基板32、液晶层33、彩色滤光片基板34以及第二偏光板35。其中，所述阵列基板32叠放于所述第一偏光板31上方，所述彩色滤光片基板34叠放于所述阵列基板32的上方，液晶层33设置于所述彩色滤光片基板34与阵列基板32之间，所述第二偏光板35叠放于所述彩色滤光片基板34上方。所述液晶层33中的液晶材料包括聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLD)和聚合物网络液晶(Polymer NetworkLiquid Crystal，PNLD)。光学指纹识别模组设置所述液晶层33靠近所述彩色滤光片基板的一面。
可选的，如图11所示，在本发明实施例中，所述光学指纹识别模组1还可以设置在所述液晶层33靠近所述阵列基板32的一面。
可选的，如图12所示，在本发明实施例中，所述光学指纹识别模组包括光学元件20和指纹传感器10，其中，指纹传感器10设置在液晶层33靠近阵列基板32的一面，光学元件20设置在液晶层33靠近彩色滤光片基板34的一面。
示例的，如图13所示，当电子设备为OLED显示设备时，显示面板包括薄膜晶体管阵列基板41和面板42，光学指纹识别模组1设置在薄膜晶体管阵列基板41远离面板42的一面。
相较于现有技术，在本发明实施例提供一种电子设备及其光学指纹识别模组中，将光栅重复单元以阵列形式设置在基板上，形成光学元件。一方面，本发明实施例提供的光学指纹识别模组的厚度较小，有效减小电子设备的厚度。另一方面，光学元件上的光栅重复单元为中心对称图形且呈周期性，使得光学指纹识别模组对0度和90度偏振方向具有相同的作用，极大降低了指纹反射光偏振方向不同带来的影响。
同时，本发明实施例光学元件还包括光学功能膜层，此光学功能膜层具有滤波片的特性，能够选择性透光RGB三色光中的一种或多种，且能一定程度上降低大角度入射光的透过率，结合光栅介质层，可以进一步提高指纹信号的信噪比。
最后，本发明实施例提供的光学指纹识别传感器可同时应用于液晶显示设备和OLED显示设备。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种光学指纹识别模组，其特征在于，包括：
光学元件，所述光学元件包括基板与光栅介质层，所述光栅介质层设置于所述基板上，其中，所述光栅介质层包括阵列排布的光栅重复单元；
指纹传感器，所述指纹传感器用于接收所述光学元件导出的光信号，并根据接收到的光信号转化为电信号。
2.根据权利要求1所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光栅重复单元包括位于中心的第一光栅子单元和围绕所述第一光栅子单元的多个第二光栅子单元，沿第一方向排列的相邻两个所述第一光栅子单元的中心的间距等于沿第二方向排列的相邻两个所述第一光栅子单元的间距。
3.根据权利要求2所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光栅重复单元为中心对称图形。
4.根据权利要求1所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光学元件还包括缓冲层和光学功能膜层中的至少一者。
5.根据权利要求4所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光学功能膜层由至少两种不同的无机材料以堆叠方式而形成。
6.根据权利要求1所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光学元件还包括光栅金属层，所述光栅金属层设置在所述光栅介质层上。
7.根据权利要求1所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述指纹传感器包括第一面和第二面，所述光学元件贴合在所述第二面或所述光学元件设置在所述指纹传感器的内部。
8.根据权利要求7所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光学元件通过粘合层粘附在所述第二面。
9.根据权利要求1至8任一项所述的光学指纹识别模组，其特征在于，所述光学元件的厚度小于5微米。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的光学指纹识别模组和显示面板，所述光学指纹识别模组设置在所述显示面板上或集成于所述显示面板内。
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