CN111680630B - 指纹识别组件和显示基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹识别组件和显示基板，属于显示技术领域，其可至少部分解决现有的显示基板的指纹识别单元因受环境光的影响而影响对指纹识别的问题。本发明的一种指纹识别组件，包括：光源，具有对应的第一侧和第二侧，光源用于发出信号光；光敏感应单元，位于光源的第一侧，光敏感应单元用于接收由位于光源的第二侧的手指的反射的信号光，以识别手指的指纹；遮光组件，位于光源和光敏感应单元之间，用于吸收经过手指且射向光敏感应单元的至少部分环境光。

Description

指纹识别组件和显示基板
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种指纹识别组件和显示基板。
背景技术
随着科学技术的发展，显示装置(如手机)的指纹识别成为人们日常生活不可缺少的。现有技术的一种显示装置中，在显示基板下方设置光敏感应单元，当手指位于显示基板上方的感应区，显示装置中的光源会发出信号光，通过光敏感应单元对手指的反射的信号光的感应，以实现对手指的指纹识别。
然而，在外界光线较强的环境下，环境光线进入手指后发生散射，使得一部分环境光穿透手指射至光敏感应单元，从而对手指的指纹的成像产生不良影响，进而影响对手指的指纹识别。
发明内容
本发明至少部分解决现有的显示基板的指纹识别单元因受环境光的影响而影响对指纹识别的问题，提供一种避免由于环境光而影响指纹识别的指纹识别组件。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种指纹识别组件，包括：
光源，具有对应的第一侧和第二侧，所述光源用于发出信号光；
光敏感应单元，位于所述光源的第一侧，所述光敏感应单元用于接收由位于所述光源的第二侧的手指的反射的信号光，以识别所述手指的指纹；
遮光组件，位于所述光源和所述光敏感应单元之间，用于吸收经过所述手指且射向所述光敏感应单元的至少部分环境光。
进一步优选的是，所述遮光组件包括：第一遮光层，所述第一遮光层包括多个第一透光区和多个第一遮光区；与所述第一遮光层叠置的第二遮光层，所述第一遮光层和所述第二遮光层之间具有间隔，所述第一遮光层比所述第二遮光层更靠近所述光源，所述第二遮光层包括多个第二透光区和多个第二遮光区，所述第一透光区与所述第二遮光区的形状相同且一一对应，且每个所述第二遮光区的面积大于对应的所述第一透光区的面积。
进一步优选的是，所述第一透光区与所述第二遮光区均为正六边形或者圆形。
进一步优选的是，多个所述第一透光区为阵列排布，多个所述第二遮光层为阵列排布，且所述第一透光区的中心与所述第二遮光区的中心对应。
进一步优选的是，在特定方向上，所述第二透光区的长度大于第一透光区的长度，其中，所述特定方向为平行于经过任意相邻两第一透光区的中心的方向。
进一步优选的是，所述遮光组件满足以下公式：0＜d/h＜tanθ0，其中，d表示在特定方向上任意所述第一遮光区覆盖与其对应的第二遮光区的长度，θ0表示所述光源发出的能够在所述手指发生全反射的所述信号光的入射角。
进一步优选的是，所述遮光组件满足以下公式：(d+a)/h＝tanθmax，其中，d表示在特定方向上任意所述第一遮光区覆盖与其对应的第二遮光区的长度，a表示在特定方向上第一透光区的长度，h表示所述第一遮光层与所述第二遮光层的距离，θmax表示所述光敏感应单元能够接收到的所述信号光的最大入射角。
进一步优选的是，所述遮光组件还包括：透明支撑层，位于所述第一遮光层和所述第二遮光层之间的间隔中，用于支撑所述第一遮光层和所述第二遮光层，所述透明支撑层的厚度为2微米至6微米。
进一步优选的是，所述光源为点光源。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板，所述显示基板包括：
阵列分布的多个像素单元，用于形成显示画面；
上述的指纹识别组件，所述指纹识别组件的光源为所述像素单元中的发光元件。
进一步优选的是，该显示基板还包括：背板，位于所述像素单元和遮光组件之间。
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为本发明的实施例的一种指纹识别组件的结构示意图；
图2为本发明的实施例的一种指纹识别组件的遮光组件的截面示意图；
图3a为本发明的实施例的一种指纹识别组件的第一遮光层的俯视结构图；
图3b为本发明的实施例的一种指纹识别组件的第二遮光层的俯视结构图；
图3c为本发明的实施例的一种指纹识别组件的遮光组件的俯视结构图；
图4a为本发明的实施例的一种指纹识别组件的第一遮光层的俯视结构图；
图4b为本发明的实施例的一种指纹识别组件的第二遮光层的俯视结构图；
图4c为本发明的实施例的一种指纹识别组件的遮光组件的俯视结构图；
图5为不同入射角度的环境光射入光敏感应单元的曲线图；
图6为不同入射角度的信号光透过遮光组件的透射率的曲线图；
其中，附图标记为：1、光源；2、光敏感应单元；3、遮光组件；31、第一遮光层；311、第一透光区；312、第一遮光区；32、第二遮光层；321、第二透光区；322、第二遮光区；4、透明支撑层；5、模组结构。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
实施例1：
如图1至图6所示，本实施例提供一种指纹识别组件，包括：
光源1，具有对应的第一侧和第二侧，光源1用于发出信号光；
光敏感应单元2(sensor)，位于光源1的第一侧，光敏感应单元2用于接收由位于光源1的第二侧的手指的反射的信号光，以识别手指的指纹；
遮光组件3，位于光源1和光敏感应单元2之间，用于吸收经过手指且射向光敏感应单元2的至少部分环境光。
其中，也就是说需要识别的手指和光敏感应单元2分别位于光源1的两侧，且遮光组件3位于光源1与光敏感应单元2之间。对于指纹识别的过程为：首先光源1发出的信号光照射在手指的指纹处，使得至少部分信号光发生反射；然后，发生反射的信号光经过遮光组件3最终照射在光敏感应单元2上，并在光敏感应单元2上成像，以实现指纹识别。
具体的，在上述纹识别的过程中，若外界光较强时，环境光能够进入手指后发生散射，使得一部分环境光穿透手指射向光敏感应单元2。而遮光组件3的设置能够阻挡环境光射至光敏感应单元2，进而避免环境光对指纹成像的影响，因此能够保证指纹识别组件的指纹识别性能。
本实施例的指纹识别组件中，通过设置遮光组件3能够减少照射在光敏感应单元2的环境光，从而避免环境光对指纹成像的影响，进而能够保证指纹识别组件的指纹识别性能。
优选的，光源1为点光源。需要说明的是，本实施例光源1也可以是其他类型的光源，如线光源等。
优选的，遮光组件3包括：第一遮光层31，第一遮光层31包括多个第一透光区311和多个第一遮光区312；与第一遮光层31叠置的第二遮光层32，第一遮光层31和第二遮光层32之间具有间隔，第一遮光层31比第二遮光层32更靠近光源1，第二遮光层32包括多个第二透光区321和多个第二遮光区322，第一透光区311与第二遮光区322的形状相同且一一对应，且每个第二遮光区322的面积大于对应的第一透光区311的面积。
其中，也就是说遮光组件3包括叠置的第一遮光层31和第二遮光层32。第一遮光层31包括多个第一透光区311和多个第一遮光区312，第二遮光层32包括多个第二透光区321和多个第二遮光区322。在位置关系上，第一透光区311与第二遮光区322对应，第一遮光区312与第二透光区321对应，且每个第二遮光区322的面积大于对应的第一透光区311的面积。
需要说明的是，在不设置遮光组件3时，环境光进入手指后，组织与血液会对环境光进行强烈的散射，为简化分析，假设环境光从手指射出时每个方向的辐亮度一致，即假设手指为朗博辐射体。按照朗博余弦定律，到达光敏感应单元2的环境光的强度为：
Iθ＝I0 cos(θ)，其中，I0表示从手指辐射出的光的强度，θ表示环境光照射在光敏感应单元2上入射角。如图5所示，由实验可得，能够射向光敏感应单元2的环境光的入射角大部分为小于40°(约为总光线的80％)，而入射角为大于40°的环境光的强度很小。由此可以认为，能够射向光敏感应单元2的环境光为小角度光。而由手指反射的信号光的入射角比较大，为大角度光。
由实验可得，本实施例的遮光组件3对于入射角较小的光吸收率大于入射角较大的光吸收率，如图6所示，其中信号光入射角度分布在42°至70°。
综上所述，本实施例的遮光组件3能够使大部分的手指反射的信号光通过，同时能够阻挡大部分的环境光，因此，本实施例的遮光组件3不仅能够保证信号光在光敏感应单元2成像，而且可以减少环境光对成像的影响，进而保证指纹识别组件的指纹识别性能。
优选的，第一透光区311与第二遮光区322均为正六边形或者圆形。
具体的，多个第一透光区311为阵列排布，多个第二遮光层32为阵列排布，且第一透光区311的中心与第二遮光区322的中心对应。
其中，图3a至图3c为第一透光区311与第二遮光区322均为圆形的情况，从上向下可以看出第一遮光层31的第一透光区311被第二遮光层32的第一遮光区312遮挡。
图4a至图4c为第一透光区311与第二遮光区322均为正六边形的情况，采用正六边形的结构，可以提高遮光组件3的开口率，使得遮光组件3进一步减小对信号光的吸收。
具体的，在特定方向上，第二透光区321的长度大于第一透光区311的长度，其中，特定方向为平行于经过任意相邻两第一透光区311的中心的方向。
其中，如图2所示，也就是说遮光组件3满足以下公式：c＞a，其中，a表示在特定方向上第一透光区311的长度，c表示在特定方向上第二透光区321的长度，从而能够保证光敏感应单元2接收到尽可能多的手指反射的光信号，以提高光敏感应单元2的成像性能。
进一步的，遮光组件3满足以下公式：0＜d/h＜tanθ0，其中，d表示在特定方向上任意第一遮光区312覆盖与其对应的第二遮光区322的长度，θ0表示光源1发出的能够在手指发生全反射的信号光的入射角。
其中，遮光组件3满足上述公式能够保证遮光组件3尽可能在遮挡住小角度环境光的同时不遮挡手指反射的信号光，从而进一步保证指纹识别组件的指纹识别性能。
需要说明的是，本实施例的指纹识别组件还包括用于放置手指的结构(如模组结构5)，当手指位于该结构的表面时，手指的指纹谷与该表面之间具有空气，因此，由光源1射向手指的信号光能够在该结构表面发生全反射，则θ0表示光源1发出的能够在手指发生全反射的信号光的入射角。
进一步的，遮光组件3满足以下公式：(d+a)/h＝tanθmax，其中，d表示在特定方向上任意第一遮光区312覆盖与其对应的第二遮光区322的长度，a表示在特定方向上第一透光区311的长度，h表示第一遮光层31与第二遮光层32的距离，θmax表示光敏感应单元2能够接收到的信号光的最大入射角。
其中，遮光组件3满足上述公式能够保证遮光组件3尽可能使手指反射的信号光透过，从而进一步保证指纹识别组件的指纹识别性能。
具体的，有实验可知，一般情况下为θ0约42°，θmax约为70°。且有：
0＜d小于h，d+a＝2.7h。
在制备遮光组件3的过程中，先确定第一遮光层31与第二遮光层32的距离h，再确定在特定方向上任意第一遮光区312覆盖与其对应的第二遮光区322的长度d，再确定在特定方向上第一透光区311的长度a，最后确定在特定方向上第二透光区321的长度c。
优选的，遮光组件3还包括：透明支撑层4(resin)，位于第一遮光层31和第二遮光层32之间的间隔中，用于支撑第一遮光层31和第二遮光层32，透明支撑层4的厚度为2微米至6微米。
其中，也就是说通过透明支撑层4将第一遮光层31和第二遮光层32支撑，使得第一遮光层31和第二遮光层32之间具有间隔。
需要说明的是，第二遮光层32与光敏感应单元2之间的间距这里不做要求。在条件允许的情况下，第二遮光层32可直接与光敏感应单元2的感光层做在一起，即光敏感应单元2像素采用差异化设计。
实施例2：
如图1至图6所示，本实施例提供一种显示基板，所述显示基板包括：
阵列分布的多个像素单元，用于形成显示画面；
实施例1的指纹识别组件，所述指纹识别组件光源1为所述像素单元中的发光元件。
其中，也就是说指纹识别组件的光源1与像素结构的发光单元是同一个结构。
本实施例的显示基板中，通过显示基板中像素单元的发光结构发出的光来形成光学指纹图案，同时还可以不设置光路结构，不仅减小了整个显示基板的厚度，同时也降低了显示基板的成本。
此外，该显示基板还包括：背板，位于像素单元和遮光组件3之间。
具体的，如图2所示，点光源1发出的射向指纹谷的信号光在模组结构5表面发生全反射的概率大，而点光源1发出的射向指纹脊的信号光在模组结构5表面发生全反射的概率小，因此会在光敏感应单元2上形成指纹的图案。具体的，该显示基板可为有机发光二极管(OLED)显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种指纹识别组件，其特征在于，包括：
光源，具有对应的第一侧和第二侧，所述光源用于发出信号光；
光敏感应单元，位于所述光源的第一侧，所述光敏感应单元用于接收由位于所述光源的第二侧的手指的反射的信号光，以识别所述手指的指纹；
遮光组件，位于所述光源和所述光敏感应单元之间，用于吸收经过所述手指且射向所述光敏感应单元的至少部分环境光；
第一遮光层，所述第一遮光层包括多个第一透光区和多个第一遮光区；
与所述第一遮光层叠置的第二遮光层，所述第一遮光层和所述第二遮光层之间具有间隔，所述第一遮光层比所述第二遮光层更靠近所述光源，所述第二遮光层包括多个第二透光区和多个第二遮光区，所述第一透光区与所述第二遮光区的形状相同且一一对应，且每个所述第二遮光区的面积大于对应的所述第一透光区的面积；
所述遮光组件满足以下公式：0＜d/h＜tanθ0，其中，d表示在特定方向上任意所述第一遮光区覆盖与其对应的第二遮光区的长度，h表示所述第一遮光层与所述第二遮光层的距离，θ0表示所述光源发出的能够在所述手指发生全反射的所述信号光的入射角，所述特定方向为平行于经过任意相邻两第一透光区的中心的方向。
2.根据权利要求1所述的指纹识别组件，其特征在于，所述第一透光区与所述第二遮光区均为正六边形或者圆形。
3.根据权利要求1所述的指纹识别组件，其特征在于，多个所述第一透光区为阵列排布，多个所述第二遮光层为阵列排布，且所述第一透光区的中心与所述第二遮光区的中心对应。
4.根据权利要求3所述的指纹识别组件，其特征在于，在特定方向上，所述第二透光区的长度大于第一透光区的长度。
5.根据权利要求3所述的指纹识别组件，其特征在于，所述遮光组件满足以下公式：(d+a)/h＝tanθmax，其中，d表示在特定方向上任意所述第一遮光区覆盖与其对应的第二遮光区的长度，a表示在特定方向上第一透光区的长度，θmax表示所述光敏感应单元能够接收到的所述信号光的最大入射角。
6.根据权利要求3所述的指纹识别组件，其特征在于，所述遮光组件还包括：
透明支撑层，位于所述第一遮光层和所述第二遮光层之间的间隔中，用于支撑所述第一遮光层和所述第二遮光层，所述透明支撑层的厚度为2微米至6微米。
7.根据权利要求1所述的指纹识别组件，其特征在于，所述光源为点光源。
8.一种显示基板，其特征在于，所述显示基板包括：
阵列分布的多个像素单元，用于形成显示画面；
权利要求1至权利要求7中任意一项所述的指纹识别组件，所述指纹识别组件的光源为所述像素单元中的发光元件。
9.根据权利要求8所述的显示基板，其特征在于，还包括：
背板，位于所述像素单元和遮光组件之间。
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