CN113569601A - 屏下指纹识别系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种屏下指纹识别系统及电子设备。该屏下指纹识别系统，包括显示屏和指纹识别模组，该显示屏包括液晶面板和位于该液晶面板下方的背光模组，该指纹识别模组位于该背光模组的下方；该背光模组包括基板和设置在该基板上的第一光源，该基板上具有遮光部和多个透光部，该第一光源发出的部分光经该液晶面板反射穿过该透光部进入该指纹识别模组的探测区域。本申请实施例提供的屏下指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别。
Description
技术领域
本申请涉及生物识别领域，尤其涉及一种屏下指纹识别系统及电子设备。
背景技术
随着科技的不断进步，手机等电子设备应用屏下指纹识别功能也越来越普遍。通过指纹触发，即能完成终端屏幕解锁、移动支付、应用程序解密等功能，简化了用户操作，也保障了用户信息安全。
目前，屏下指纹识别主要应用于有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED) 屏，利用OLED屏幕具有的自发光的屏幕像素作为光源，光线照射到手指上经过手指反射，透过手机屏幕和光学镜头，被屏下的传感器接收到，实现指纹图像采集和指纹识别。
但是，由于液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏幕依靠背光模组发光，只能全屏点亮，且无法形成有效的指纹检测光学回路，因此无法实现指纹图像采集和指纹识别。
发明内容
本申请提供一种屏下指纹识别系统及电子设备，能够适用于LCD屏的屏下指纹识别。
本申请实施例提供了一种屏下指纹识别系统，包括显示屏和指纹识别模组，该显示屏包括液晶面板和位于该液晶面板下方的背光模组，该指纹识别模组位于该背光模组的下方；
该背光模组包括基板和设置在该基板上的第一光源，该基板上具有遮光部和多个透光部，该第一光源发出的部分光经该液晶面板反射穿过该透光部进入该指纹识别模组的探测区域。在背光模组中的基板上通过设置多个透光部和遮光部，透光部能使指纹检测光透光部进入指纹识别模组，通过指纹识别模组接收该指纹检测光并检测手指的指纹信息，以使屏下指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别，以使指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别。第一光源发出的部分可见光在遮光部上反射，以照亮液晶面板与背光模组接触的层面，使得该液晶面板显示图像，以呈现给用户。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该遮光部为遮光膜，该透光部为设置在该遮光膜上的多个透光孔。由此，采用透光的基板，在基板上设置遮光膜，即可作为基板的遮光部，在遮光膜上设置透光孔，便于制造透光孔。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该遮光膜位于该基板背离该第一光源的表面；或者，该遮光膜位于该基板朝向该第一光源的表面。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该第一光源为多个LED芯片，该透光孔与该LED芯片交错设置。这样，使指纹检测光可以均匀的通过透光部进入指纹识别模组。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该透光孔的直径范围为5um～20um。由此，便于指纹识别模组进行指纹识别。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，相邻两个该透光孔之间的间距范围为 1.0mm～3.0mm。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该指纹识别模组与各该透光部围成的区域相对。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该指纹识别模组与该背光模组之间的距离范围为0.05mm～1.0mm。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该背光模组还包括第一红外透过膜和用于发出红外光的多个第二光源，各该第二光源位于该基板设置该第一光源的表面，该第一红外透过膜覆盖该透光部。透光部上覆盖的第一红外透过膜，使红外光可以透过透光孔，可见光无法透过透光孔，通过第二光源发出的红外光用于进行指纹识别。这样，在减小漏光的同时，且能实现指纹检测光穿过透光孔进入指纹识别模组。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该遮光膜和该红外透过膜分别位于该基板的相对侧；或者，该红外透过膜位于该遮光膜和该基板之间；或者，该遮光膜位于该红外透过膜和该基板之间。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该第二光源为红外LED芯片，且该红外LED芯片与该LED芯片间隔设置。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该红外透过膜为可透红外光的油墨层。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该透光部为设置在该基板上的通孔，该遮光部为设置在该基板上的第二红外透过膜。在基板与指纹识别模组相对的区域上设置通孔，将该通孔作为透光部。为了减小漏光。为了使基板具有遮光作用，在基板上覆盖第二红外透过膜，红外光可透过第二红外透过膜，可见光难以透过第二红外透过膜。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该红外透过膜位于该基板背离该第一光源的表面；
或者，该红外透过膜位于该基板朝向该第一光源的表面。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该通孔内具有可透光的绝缘件。这样，当电路板位于基板内时，通过绝缘件隔离电路板，避免电路板在通孔处发生漏电。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该通孔的直径范围为400mm～600mm。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，该指纹识别模组包括光路引导件和传感器，该光路引导件位于该传感器和该背光模组之间，该光路引导件用于将光引导至该传感器。
可选的，本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，还包括第一偏光片，该液晶模组具有第二偏光片，该第二偏光片朝向该背光模组，该第一偏光片的偏振方向与该第二偏光片的偏振方向相同。这样，能减小背光模组漏光。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括壳体和位于该壳体上的上述的屏下指纹识别系统。
本申请实施例提供的屏下指纹识别系统及电子设备，屏下指纹识别系统通过在背光模组中的基板上设置多个透光部和遮光部，透光部能使指纹检测光透光部进入指纹识别模组，通过指纹识别模组接收该指纹检测光并检测手指的指纹信息，以使屏下指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别，以使指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别。第一光源发出的部分可见光在遮光部上反射，以照亮液晶面板与背光模组接触的层面，使得该液晶面板显示图像，以呈现给用户。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电子设备的爆炸图；
图3为具有OLED自发光屏幕的手机的侧视图；
图4为具有第一种LCD屏幕的手机的侧视图；
图5为具有第二种LCD屏幕的手机的侧视图；
图6为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的背光模组的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和基板的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和基板的结构示意图；
图11a-图11i为图6中A处的第一光源和透光孔的排列方式图；
图12为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的液晶面板的结构示意图；
图13为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一种第一偏光片的位置示意图；
图14为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第二种第一偏光片的位置示意图；
图15为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图；
图16为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和第二光源的位置示意图；
图17a-17b为图15中B处的第一光源、第二光源和透光孔的排列方式图；
图18为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图；
图19为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第一种基板和衬底的位置示意图；
图20为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第二种基板和衬底的位置示意图；
图21为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第三种基板和衬底的位置示意图；
图22为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第四种基板和衬底的位置示意图；
图23为图18中C处的第一光源、第二光源和透光孔的排列方式图。
附图标记说明：
100-手机；200-显示单元；300-屏幕；400-光学镜头；500-指纹传感器；600-红外光源； 700-反射板；800-手指；900-反射片；110-扩散膜；120-导光板；130-发光二极管；
1-壳体；11-后盖；12-中框；121-中板；122-边框；
2-屏下指纹识别系统；21-显示屏；211-液晶面板；2111-指纹探测区域；2112-上基板；2113- 下基板；2114-液晶层；2115-上偏光片；2116-下偏光片；212-背光模组；2121-基板；2122- 第一光源；21221-硅胶；21222-荧光粉；21223-LED芯片；2123-遮光部；2124-透光部；2125- 扩散片；2126-增光片；2127-第二光源；2128-第一红外透过膜；2129-衬底；22-指纹识别模组；221-传感器；222-光路引导件；23-第一偏光片。
具体实施方式
本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备可以为手机、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)、可穿戴设备、虚拟现实设备或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(automated teller machine，ATM)等其他具有显示屏和指纹识别模组的电子设备，本申请实施例对此不做限定。
其中，在上述电子设备中，指纹识别模组可以具体为光学指纹装置，指纹识别模组可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(under-display)光学指纹识别系统。
下面以电子设备为手机的实施例，对本申请提供的电子设备进行详细说明，需要说明的是，下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的内容，在不同的实施例中不再进行重复说明。
应当理解的是，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及屏下指纹识别系统的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不对本申请构成任何限定。
图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；图2为本申请实施例提供的电子设备的爆炸图。参见图1和图2所示，本申请实施例提供的手机100，包括壳体1和位于壳体1 上的屏下指纹识别系统2。
在本申请中，屏下指纹识别系统2可以包括显示屏21和位于显示屏21下方的指纹识别模组22。显示屏21包括液晶面板211和位于液晶面板211下方的背光模组212，指纹识别模组22位于背光模组212的下方。其中，显示屏21和壳体1可以共同围成容纳腔，指纹识别模组22位于该容纳腔内。
其中，显示屏21可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)。应当理解的是，显示屏21可以包括显示器和触控器件，显示器用于向用户输出显示内容，触控器件用于接收用户在显示屏10上输入的触摸事件。显示屏21还可以包括透明保护盖，保护盖可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，透明保护盖板位于液晶面板211的上方并朝向液晶面板211的正面。因此，在本申请的实施例中，手指800按压在显示屏21可以具体是指按压在液晶面板211上方的透明保护盖板或者覆盖透明保护盖板表面的保护层(例如钢化膜或者其他保护膜)。
其中，壳体1可以包括后盖11和中框12，中框12位于显示屏21和后盖11之间，显示屏21与中框12的一面连接，后盖11与中框12的另一面连接，显示屏21、后盖11和中框 12共同围成可容纳指纹识别模组22的容纳腔。后盖11可以为金属后盖，也可以为玻璃后盖，还可以为塑料后盖，或者，还可以为陶瓷后盖，本申请实施例中，对后盖11的材质不作限定。
其中，中框12可以包括中板121和边框122，边框122沿着中板121的外周设置一周。例如，边框122可以包括相对设置顶边和底边，以及位于顶边和底边之间且相对设置的两个侧边。其中，边框122与中板121之间的连接方式包括但不限于焊接、卡接或一体注塑成型。其中，中板121的材料可以为铝、铝合金或者不锈钢材料。边框122的材料可以为金属、玻璃、塑胶或者陶瓷。需要说明的是，中板121和边框122的材料包括但不限于上述材料。
指纹识别模组22可以设置在中板121朝向液晶面板211的一面上，指纹识别模组22也可以设置在后盖11朝向中板121的一面上，此时，中板121上设置通孔，通孔与指纹识别模组22相对。可以根据手机100的厚度要求，以及手机100内部的零部件的排布，选择指纹识别模组22的位置，本实施例在此不做限定。
此外，为了实现手机100的正常通话等工作，手机100还可以包括但不限于控制电路板和电池等部件。
现有技术中，屏下指纹技术主要应用在主动矩阵有机发光二极体(Active-matrixorganic light emitting diode，OLED/AMOLED)等自发光的手机屏幕上。具体地，图3为具有OLED 自发光屏幕的手机的侧视图，其中，图3中-X方向的端部为该手机的顶端，图3中+X方向的端部为该手机的底端。参见图3所示，OLED屏幕包括显示单元200，该显示单元200为能够自发光的发光像素，该发光像素可以作为光源，当用户的手指触摸手机的屏幕300，发光像素发出的光线照射到用户的手指上，光线经过用户的手指反射，透过手机屏幕300和光学镜头400，经过被屏下的指纹传感器500接收到，以实现指纹图像采集和指纹识别。
与上述OLED/AMOLED等自发光的手机屏幕不同，LCD屏幕不能自发光，需要背光模组为液晶面板提供背光源。其中，LCD屏幕的背光源分为直下式LED背光源和侧入式LED 背光源。
具体地，图4为具有第一种LCD屏幕的手机的侧视图。其中，图4中-X方向的端部为该手机的顶端，图4中+X方向的端部为该手机的底端。参见图4所示，LCD屏幕具有侧入式LED背光源，LCD屏幕包括液晶面板211、背光模组212和红外光源600，背光模组212 和红外光源600位于液晶面板211的下方。其中，背光模组212可以包括反射片900、扩散膜110(其中，扩散膜110上可设置增亮膜)和导光板120，其中，导光板120位于反射片 900和扩散膜110之间，反射片900朝向指纹传感器500，反射片900可透红外，反射片900 不透可见光。红外光源600向液晶面板211提供红外光源，该红外光源经背光模组212中反射片900传入指纹传感器500中，以实现指纹图像采集和指纹识别。使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。导光板120的侧方具有发光二极管130，发光二极管130发出的可见光经背光模组212进入液晶面板211，以使液晶面板211显示图像，并呈现给用户。
图5为具有第二种LCD屏幕的手机的侧视图。图5中-X方向的端部为该手机的顶端，图5中+X方向的端部为该手机的底端。参见图5所示，LCD屏幕具有直下式LED背光源， LCD屏幕包括液晶面板211和背光模组212。其中，背光模组212包括反射板700和位于反射板700上的发光二极管130(Light Emitting Diode，LED)，反射板700不透光，发光二极管130向液晶面板211提供光源，该光源在背光模组212中的发射板700上反射，但无法穿透该背光模组212的反射板700，该反射的光可以照亮液晶面板211与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。
上述LCD屏幕中，由于背光模组212内反射的光无法穿透背光模组212，并且该反射的光仅用于LCD屏幕的全屏点亮。因此，当用户的手指800触摸手机的屏幕300时，无法形成有效的指纹检测光学回路，也就无法采集手指的指纹图像并进行指纹识别。
基于此，本申请实施例提供了一种屏下指纹识别系统，该屏下指纹识别系统能够适用于 LCD屏的屏下指纹识别。以下分别以不同场景为例，对本申请实施例提供的屏下指纹识别系统的具体结构进行详细说明。
场景一
图6为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图；图7为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源的结构示意图。参见图6和图7所示，屏下指纹识别系统2包括显示屏21和位于显示屏21下方的指纹识别模组22。显示屏21包括液晶面板211和位于液晶面板211下方的背光模组212，指纹识别模组22位于背光模组212 的下方。指纹识别模组22可以设置在该显示屏21下方的局部区域。
液晶面板211可以具有显示区域和非显示区域，或者，液晶面板211仅包括显示区域，即本实施例提供的手机100为全面屏手机。液晶面板211的显示区域上具有指纹探测区域2111，其中，指纹探测区域2111与指纹识别模组22相对。
背光模组212包括基板2121和设置在基板2121上的第一光源2122，基板2121上具有遮光部2123和多个透光部2124，第一光源2122发出的部分光经液晶面板211反射穿过透光部2124进入指纹识别模组22的探测区域，第一光源2122发出的部分经遮光部2123反射至液晶面板211上，以使液晶面板211显示图像，并呈现给用户。其中，第一光源2122用于向背光模组212提供可见光光源，该光源在背光模组212中发生反射，发射的光照亮液晶面板211与背光模组212接触的以上，以使该液晶面板211显示图像以呈现给用户。
其中，基板2121可以采用透明材质，示例性的，基板2121的材质为玻璃。采用玻璃制成的基板，成本低，透光性好。基板2121的材质为可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)，PET为高聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。PET 呈乳白色或浅黄色，PET制成的基板2121表面平滑有光泽，电绝缘性优良，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性较好。
为了增加第一光源2122的发光效率，且能使第一光源2122均匀发光，第一光源2122可以由硅胶21221、荧光粉21222和多个LED芯片21223封装而成。多个LED芯片21223呈阵列形式排布，在LED芯片21223上填充硅胶21221，然后在涂覆荧光粉21222，最后封装硅胶21221、荧光粉21222和LED芯片21223，从而形成第一光源2122。采用上述封装形成的第一光源2122，增加了LED的发光效率，上述封装法的衰减最小，且点亮1000小时后，衰减小于1.5％。其中，多个LED芯片21223呈环形阵列形式排布，多个LED芯片21223也可以呈矩形阵列形式排布。手机100一般呈矩形，因此，应用在手机100内的背光模组212，多个LED芯片21223呈矩形阵列形式排布。LED芯片21223激发荧光粉21222发出可见光(例如白色光)，荧光粉21222发出的可见光可以朝向液晶面板211，也可以朝向基板2121。其中， LED芯片21223可以为迷你LED芯片。
在本申请中，用户在需要对该手机100进行解锁或者其他指纹验证时，将手指800按压在位于该液晶面板211的指纹探测区域2111内，第一光源2122向液晶面板211提供可见光，第一光源2122发出的一部分可见光照射到液晶面板211的指纹探测区域2111上方的手指800。光线可以在手指800表面发生反射或者从手指800表面透射形成指纹检测光，该指纹检测光携带有用户手指800的指纹信息，该指纹检测光可以穿过液晶面板211和液晶面板211下方的背光模组212，通过背光模组212中基板2121上的透光部2124进入指纹识别模组22，指纹识别模组22接收该指纹检测光并进一步根据该指纹检测光检测手指300的指纹信息。
第一光源2122发出的另一部分可见光，照射到液晶面板211中除指纹探测区域2111之外的其他区域，该光线在背光模组212中反射，由于基板2121上具有遮光部2123，反射的光无法穿透该背光模组212中遮光部2123，经过遮光部2123反射的光可以照亮液晶面板211 与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。
本申请实施例提供的屏下指纹识别系统，包括显示屏21和指纹识别模组22，其中，显示屏21包括液晶面板211和位于液晶面板211下方的背光模组212，指纹识别模组22位于背光模组212的下方。通过在基板2121上的第一光源2122，在背光模组212中的基板2121 上设置遮光部2123和多个透光部2124。第一光源2122发出的部分可见光通过液晶面板211 照射到液晶面板211的指纹探测区域2111上方的手指800并形成指纹检测光，该指纹检测光经液晶面板211、背光模组212和背光模组212中基板2121上的透光部2124进入指纹识别模组22，通过指纹识别模组22接收该指纹检测光并检测手指300的指纹信息，以使屏下指纹识别系统能够适用于LCD屏的屏下指纹识别。第一光源2122发出的另一部分可见光在背光模组212中的遮光部2123上反射，以照亮液晶面板211与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。
请继续参见图6所示，指纹识别模组22与各透光部2124围成的区域相对，指纹识别模组22朝向光模组212的一面与背光模组212朝向指纹识别模组22的一面之间的距离范围为 0.5mm～1.0mm。即指纹识别模组22与背光模组212之间的距离H1大于或等于0.5mm，且小于或等于1.0mm。这样，保证在不额外增加手机100整体厚度的情况下，便于指纹识别模组22进行指纹识别。
图8为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的背光模组的结构示意图。参见图8所示，背光模组212的第一光源2122上还可以层叠设置扩散片2125和增光片2126。其中，背光模组212还包括扩散片2125，扩散片2125位于第一光源2122朝向液晶面板211 的一面，通过扩散片2125将光进行扩散，使光能够向液晶面板211方向传播，起到扩展视角的作用。背光模组212还包括增光片2126，增光片2126位于扩散片2125朝向液晶面板211 的一面，通过设置增光片2126，使光能均匀的射向液晶面板211。
其中，增光片2126可以为增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)，增亮膜又可以称为棱镜片或聚光片，在背光模组212中能够提高整个背光模组212发光效率的薄膜或薄片。利用增亮膜中的棱镜结构，通过折射、全反射、光积累等光学原理，可以使各方向的光线向中心视角集中，进而提升液晶面板211的亮度和控制可视角度。
第一光源2122中的LED芯片21223激发荧光粉21222发出可见光，可见光通过基板2121 上的遮光部2123，再依次通过扩散片2125和增光片2126均匀地射出。第一光源2122的厚度主要由遮光部2123与扩散片2125之间的腔体高度决定。在符合安装要求及发光亮度的前提下，遮光部2123与扩散片2125之间的腔体高度越大，光线从扩散片2125和增光片2126射出的均匀性越好。示例性的，背光模组212的厚度可以为1.5mm～2.5mm。即背光模组212的顶部与背光模组212的底部之间的距离H2为1.5mm～2.5mm。
在本申请的实施例中，遮光部2123起到了上述图5中的反射板700的作用。第一光源 2122发出的光线在背光模组212中反射，反射的光无法穿透该背光模组212中遮光部2123，经过遮光部2123反射的光可以照亮液晶面板211与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。其中，遮光部2123可以为遮光膜，透光部2124为设置在遮光膜上的多个透光孔，其中，透光孔的设置区域与指纹识别模组22的探测区域相对，指纹识别模组22的探测区域覆盖透光孔的成像范围。基板2121可以采用透明材质，遮光部2123 为镀在基板2121上的遮光膜。
遮光部2123可以位于基板2121的不同面，下面，结合具体的图对遮光部2123的位置进行说明。
图9为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和基板的结构示意图。参见图9所示，遮光膜位于基板2121背离第一光源2122的表面，即基板2121位于遮光部2123和第一光源2122之间。可以先在基板2121的第一表面上镀遮光膜，其中，在镀遮光膜的同时，在透光部2124的位置设置保护，留出透光孔的位置；或者，基板2121的第一表面整体镀遮光膜后，蚀刻出透光孔。然后将基板2121翻转至基板2121的第二表面，在基板2121的第二表面设置第一光源2122。其中，基板2121的第一表面与基板2121的第二表面相对。这样，便于在基板2121上镀遮光膜，且不影响第一光源2122的设置。
图10为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和基板的结构示意图；图11a-图11i为图6中A处的第一光源和透光孔的排列方式图。参见图10所示，遮光膜位于基板2121朝向第一光源2122的表面，即遮光部2123位于基板2121和第一光源2122 之间。可以先在基板2121的一面上镀遮光膜，其中，在镀遮光膜的同时，在透光部2124的位置设置保护，留出透光孔的位置；或者，基板2121的一面整体镀遮光膜后，蚀刻出透光孔。然后在遮光膜背离基板2121的表面上设置第一光源2122。这样，不需要翻转基板2121，简化了设置遮光膜、透光孔和第一光源2122的工序。
多个透光孔可以呈规则形式排布或者呈不规则形式排布，基板2121中具有用于为第一光源2122供电的电路板，因此，透光孔避开用于为第一光源2122供电的电路板即可。图11a 为图6中A处的俯视图。参见图6和图11a所示，在本申请中，多个透光孔可以呈矩形阵列形式排布，透光孔与LED芯片21223间隔且错开设置。示例性的，透光孔和LED芯片21223 位于不同列，透光孔和LED芯片21223也位于不同行，图11a中，沿着-Y的方向先设置第一行LED芯片21223，然后在设置第二行透光孔，第一行LED芯片21223与第二行透光孔错开，即透光孔位于相邻两个LED芯片21223之间，在设置第三行LED芯片21223，然后在设置第四行透光孔，依次类推。其中，透光孔可以位于四个LED芯片21223围成的矩形的中心。这样，使指纹检测光可以均匀的通过透光部2124进入指纹识别模组22，以使指纹识别模组22 均匀的接收该指纹检测光，并进一步根据该指纹检测光检测手指300的指纹信息。
在本申请中，透光孔的直径范围为5um～20um。也就是说，透光孔的直径大于或等于5um，且小于或等于20um。透光孔的直径不小于5um，经各透光孔进入指纹识别模组22的探测区域的光线相互影响，不便于指纹识别模组22进行指纹识别。透光孔的直径大于20um，可能会超出指纹识别模组22的探测区域的识别范围。因此，将透光孔的直径范围设置为5um～20um，便于指纹识别模组22进行指纹识别。
在本申请的实施例中，每行中相邻两个透光孔之间的距离范围H3为1.0mm～3.0mm，每列中相邻两个透光孔之间的距离范围H4为1.0mm～3.0mm。其中，每行中相邻两个透光孔之间的距离和每列中相邻两个透光孔之间的距离可以相等。在本申请中，每行中相邻两个LED 芯片21223之间的距离范围H5为1.0mm～3.0mm，每列中相邻两个LED芯片21223之间的距离范围H6为1.0mm～3.0mm。其中，每行中相邻两个LED芯片21223之间的距离和每列中相邻两个LED芯片21223之间的距离可以相等。
参见图11b所示，LED芯片21223和透光孔均呈矩形阵列形式排布，LED芯片21223和透光孔可以位于同一行。参见图11c所示，LED芯片21223和透光孔均呈矩形阵列形式排布，LED芯片21223和透光孔可以位于同一列。参见图11d所示，LED芯片21223呈矩形阵列形式排布，透光孔可呈菱形排布。参见图11e-图11h所示，LED芯片21223呈矩形阵列形式排布，透光孔可绕LED芯片21223排布，例如图11e中一个LED芯片21223周围均匀分布5 个透光孔，图11f和图11g中一个LED芯片21223周围均匀分布4个透光孔，图11h中一个 LED芯片21223周围分布3个透光孔。参见图11i所示，同一行的透光孔可呈波浪形式排布。图11a至图11i透光孔呈规则形式排布，这样，指纹检测光可均匀的通过透光部2124进入指纹识别模组22。
需要说明的是，图6中采用弯折剖切的方式展示第一光源2122和透光孔，第二光源2127 并未遮挡透光孔，第一光源2122和透光孔之间的具体位置可以参考图11a至图14。
在本申请中，为了能保证液晶面板211的正常显示图像的同时，能进行指纹识别，所有透光孔覆盖的区域仅占遮光膜的部分区域，且所有透光孔覆盖的区域小于或者等于指纹识别模组22的探测区域。示例性的，透光孔的数量可以为16个，透光孔以4乘4的阵列形式排布。其中，根据小孔成像的原理，指纹识别模组22的位置固定、指纹探测区域2111的位置固定，且指纹识别模组22和指纹探测区域2111之间的距离固定，透光孔与指纹探测区域2111 之间的距离大于透光孔与指纹识别模组22之间的距离，使指纹识别模组22能识别到更清晰的指纹。其中，透光孔可以为圆孔、方孔或者不规则的孔，透光孔的形状对于指纹识别模组 22识别指纹清晰度没有影响。
图12为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的液晶面板的结构示意图；图 13为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的背光模组的结构示意图。参见图6、图12和图13所示，在本申请中，液晶面板211包括上基板2112、下基板2113、以及上基板 2112和下基板2113之间的液晶层2114。上基板2112和下基板2113可以为玻璃基板。上基板2112和下基板2113之间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。上基板2112和下基板2113之间还具有配光膜、彩色滤光片等用于液晶面板211正常工作的部件，本实施例在此不再赘述。
液晶面板211还包括上偏光片2115和第二偏光片(也可称为下偏光片2116)，上偏光片 2115位于上基板2112背离液晶层2114的一面，下偏光片2116位于下基板2113背离液晶层 2114的一面。下偏光片2116朝向背光模组212。其中，上偏光片2115的偏振方向朝向第一方向，下偏光片2116的偏振方向朝向第二方向，第一方向和第二方向垂直。上偏光片2115和下偏光片2116能使按特定方向振动的光线通过，而不能使其它振动方向的光线通过(或通过率极小)的一种镜片，把上偏光片2115和下偏光片2116按其偏振方向互相垂直叠放在一起使液晶面板211不透光，以便液晶面板211成像。
为了减小背光模组212漏光，屏下指纹识别系统2还包括第一偏光片23，第一偏光片23 的偏振方向与下偏光片2116的偏振方向相同。其中，第一偏光片23位于第一光源2122与指纹识别模组22之间。示例性的，如图16所示，第一偏光片23位于基板2121朝向第一光源2122的一面。图14为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第二种第一偏光片的位置示意图。参见图14所示，第一偏光片23位于基板2121背离第一光源2122的一面。第一偏光片23还可以设置在指纹识别模组22朝向基板的一面上。只要在第一光源2122与指纹识别模组22之间设置偏振方向与下偏光片2116的偏振方向相同的第一偏光片23即可，本实施例在此不在赘述。
场景二
在上述场景一中，在基板2121上的遮光膜上设置透光孔，指纹检测光可以穿过透光孔进入指纹识别模组22，指纹识别模组22接收该指纹检测光并进一步根据该指纹检测光检测手指300的指纹信息。但是，第一光源2122发出部分可见光也会经透光孔传出背光模组212外，产生漏光，这样，照亮液晶面板211的可见光减小，从而影响液晶面板211显示图像。为了减小漏光，且能实现指纹检测光穿过透光孔进入指纹识别模组22。在本实施例中，增加了第二光源2127和第一红外透过膜2128。
场景二相对于场景一增加了第二光源2127和第一红外透过膜2128，场景二的其余结构和场景一相同，对于场景二和场景一相同的结构在上述场景一中进行了详细说明，此处不在一一赘述。下面，对于本实施例中的第二光源2127和第一红外透过膜2128进行详细说明。
图15为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图。参见图15所示，背光模组212还包括第一红外透过膜2128和用于发出红外光的多个第二光源2127，各第二光源2127位于基板2121设置第一光源2122的表面，第一红外透过膜2128覆盖透光部2124(即透光孔)。其中，第一光源2122中的LED芯片21223发出的可见光用于照亮液晶面板211。透光部2124上覆盖的第一红外透过膜2128，使红外光可以透过透光孔，可见光无法透过透光孔，通过第二光源2127发出的红外光用于进行指纹识别。这样，在减小漏光的同时，且能实现指纹检测光穿过透光孔进入指纹识别模组22。其中，第二光源2127可以为迷你红外LED芯片。
在本申请中，用户在需要对该手机100进行解锁或者其他指纹验证时，将手指800按压在位于该液晶面板211的指纹探测区域2111内，第二光源2127向液晶面板211提供红外光，第一光源2122发出的红外光照射到液晶面板211的指纹探测区域2111上方的手指800。红外光可以在手指800表面发生反射或者从手指800表面透射形成指纹检测光，该指纹检测光携带有用户手指800的指纹信息，该指纹检测光可以穿过液晶面板211和液晶面板211下方的背光模组212，通过背光模组212中基板2121上的具有第一红外透过膜2128的透光部2124 进入指纹识别模组22，指纹识别模组22接收该指纹检测光并进一步根据该指纹检测光检测手指300的指纹信息。
而第一光源2122发出的可见光，照射到液晶面板211上，该光线在背光模组212中反射，由于基板2121上具有遮光部2123和第一红外透过膜2128，反射的光无法穿透该背光模组212 中遮光部2123和第一红外透过膜2128，经过遮光部2123和第一红外透过膜2128反射的光可以照亮液晶面板211与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板211显示图像，以呈现给用户。
在本实施例中，第一红外透过膜2128的位置可以有以下四种。第一种第一红外透过膜 2128的位置，基板2121朝向第一光源2122的一面上设置遮光膜，基板2121朝向指纹识别模组22的一面上设置第一红外透过膜2128。第二种第一红外透过膜2128的位置，基板2121 朝向第一光源2122的一面上设置第一红外透过膜2128，基板2121朝向指纹识别模组22的一面上设置遮光膜。第三种第一红外透过膜2128的位置，第一红外透过膜2128位于遮光膜和基板2121之间。第四种第一红外透过膜2128的位置，遮光膜位于第一红外透过膜2128和基板2121之间。只要第一红外透过膜2128能覆盖透光部2124，防止第一光源2122发出的可见光经透光部2124传出背光模组212外，本实施例在此不做限定。
其中，第一红外透过膜2128为可透红外光的油墨层。即可以在基板2121、第一光源2122 的一面上或者遮光膜上刷一层可透红外光的油墨。也可以第一红外透过膜2128可以采用本领域技术人员熟知的可透红外的材质，在此不做限定。
每个透光部2124(即透光孔)可以覆盖一个第一红外透过膜2128，第一红外透过膜2128 可以与透光部2124的尺寸相等，第一红外透过膜2128也可以稍大于透光部2124。这样，能节省成本。第一红外透过膜2128可以覆盖各透光部2124围成的区域，或者，第一红外透过膜2128覆盖整个基板2121，这样，方便设置第一红外透过膜2128。
图16为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的第一光源和第二光源的位置示意图；图17a-17b为图15中B处的第一光源、第二光源和透光孔的排列方式图。参见图 16和图17a所示，第二光源2127为红外LED芯片，多个红外LED芯片呈阵列形式排布，且红外LED芯片与LED芯片21223间隔设置。其中，红外LED芯片可以与LED芯片21223 间隔覆盖整个基板2121。红外LED芯片与LED芯片21223间隔且均匀设置，使红外LED芯片发出的红外光和LED芯片21223发出的可见光较为均匀。其中，红外LED芯片和与红外 LED芯片相邻的两个LED芯片21223之间的距离相等，位于同一列的红外LED芯片可以与位于同一列的透光孔位于同一条直线上，这样，便于指纹识别模组22进行清晰的指纹识别。其中，透光孔的排列方式可以与上述场景一种透光孔的排布方式相同，本实施例在此不在赘述。
参见图17b所示，第二光源2127和LED芯片21223可以交错排布。
需要说明的是，图15中采用弯折剖切的方式展示第一光源2122、第二光源2127和透光孔，第二光源2127并未遮挡透光孔，第一光源2122、第二光源2127和透光孔之间的具体位置可以参考图20。
场景三
场景三与场景二中的遮光部2123和透光部2124不同，且场景三增加了光路引导件222 和衬底2129，场景三的其余结构和场景二相同，对于场景三和场景二相同的结构在上述场景二和场景一中进行了详细说明，此处不在一一赘述。下面，对于本实施例中的遮光部2123、透光部2124和光路引导件222进行详细说明。
图18为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统的结构示意图。参见图18所示，在本实施例中，透光部2124为设置在基板2121上的通孔，遮光部2123为覆盖基板2121 上的第二红外透过膜。其中，基板2121可以采用非透明的材质，基板2121也可以采用透明的材质。在基板2121与指纹识别模组22相对的区域上设置通孔，将该通孔作为透光部2124。为了减小漏光。为了使基板2121具有遮光作用，在基板2121上覆盖第二红外透过膜，红外光可透过第二红外透过膜，可见光难以透过第二红外透过膜。其中，第二红外透过膜的材质可以为红外油墨。第二红外透过膜可以为至少一层。
在本申请中，用户在需要对该手机100进行解锁或者其他指纹验证时，将手指800按压在位于该液晶面板211的指纹探测区域2111内，第二光源2127向液晶面板211提供红外光，第一光源2122发出的红外光照射到液晶面板211的指纹探测区域2111上方的手指800。红外光可以在手指800表面发生反射或者从手指800表面透射形成指纹检测光，该指纹检测光携带有用户手指800的指纹信息，该指纹检测光可以穿过液晶面板211和液晶面板211下方的背光模组212，通过背光模组212中基板2121上的第二红外透过膜和透光部2124进入指纹识别模组22，指纹识别模组22接收该指纹检测光并进一步根据该指纹检测光检测手指300 的指纹信息。
而第一光源2122发出的可见光，照射到液晶面板211上，该光线在背光模组212中反射，由于基板2121上具有遮光部2123，反射的光无法穿透该背光模组212中遮光部2123，经过遮光部2123反射的光可以照亮液晶面板211与背光模组212接触的层面，使得该液晶面板 211显示图像，以呈现给用户。
请继续参照图18所示，指纹识别模组22包括传感器221和光路引导件222，光路引导件222位于传感器221和背光模组212之间。光路引导件222用于将指纹检测光引导至传感器221，传感器221用于接收该指纹检测光并进一步根据该指纹检测光检测手指300的指纹信息。其中，传感器221可以包括具有多个感应单元的光学感应阵列以及与该光学感应阵列电连接的读取电路及其他辅助电路。该光学感应阵列的感应区域可以对应传感器221的指纹识别区域。其中，光路引导件222可以为透镜。设置光路引导件222可以将指纹检测光引导至传感器221，因此，可以选择识别区域较小的传感器221，或者，将传感器221设置在液晶面板211除下方的其他区域。其中，传感器221可以为红外传感器。
图19为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第一种基板和衬底的位置示意图；图20为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第二种基板和衬底的位置示意图；图21为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第三种基板和衬底的位置示意图；图22为本申请实施例提供的电子设备中屏下指纹识别系统第四种基板和衬底的位置示意图。参见图19至图22所示，由于在基板2121上设置通孔，以形成透光部2124。这样，在基板2121上镀第二红外透过膜时，通孔的位置需要进行保护，以便在基板2121上镀第二红外透过膜。这样，增加了工序，且第二红外透过膜在通孔处容易出现破损。因此，为了便于设置第二红外透过膜，背光模组212还包括衬底2129，衬底2129位于基板2121上，第二红外透过膜覆盖在衬底2129上。即在基板2121上设置衬底2129，将第二红外透过膜镀在衬底2129上，这样，避免直接在具有通孔的基板2121上镀第二红外透过膜，减少了工序，且第二红外透过膜不易破损。其中，衬底2129可以为透明PET塑料膜，或者透明TPU塑料膜。
如图19所示，遮光部2123(即第二红外透过膜)可以位于衬底2129朝向基板2121的一面。如图20所示，遮光部2123(即第二红外透过膜)也可以位于衬底2129背离基板2121 的一面。如图21所示，遮光部2123(即第二红外透过膜)位于衬底2129和基板2121之间。如图22所示，衬底2129位于遮光部2123(即第二红外透过膜)和基板2121之间。
在本申请中，基板2121内具有电路板，第二光源2127和LED芯片21223与电路板连接，通过电路板为第二光源2127和LED芯片21223供电。
图23为图18中C处的第一光源、第二光源和透光孔的排列方式图。参见图23所示，透光部2124(即通孔)内具有可透光的绝缘件。这样，当电路板位于基板2121内时，通过绝缘件隔离电路板，避免电路板在通孔处发生漏电。其中，绝缘件可以采用塑料、玻璃等透明且绝缘的材质，本实施例在此不做限定。
其中，透光部2124(即通孔)的直径范围为400um～600um。即通孔的直径大于或者等于400um，且小于或等于600um。当通孔小于400um，不便于在基板2121上设置通孔。当通孔大于600um，不便于指纹识别模组22进行指纹识别。
需要说明的是，图21中采用弯折剖切的方式展示第一光源2122、第二光源2127和透光 孔，第二光源2127并未遮挡透光孔，第一光源2122、第二光源2127和透光孔之间的具体位 置可以参考图23。
本申请对通孔的形状不做限定，通孔可以为方孔、菱形孔或者异形孔，相邻两个通孔之间的距离范围为400um～600um。
Claims (19)
1.一种屏下指纹识别系统，其特征在于，包括显示屏和指纹识别模组，所述显示屏包括液晶面板和位于所述液晶面板下方的背光模组，所述指纹识别模组位于所述背光模组的下方；
所述背光模组包括基板和设置在所述基板上的第一光源，所述基板上具有遮光部和多个透光部，所述第一光源发出的部分光经所述液晶面板反射穿过所述透光部进入所述指纹识别模组的探测区域。
2.根据权利要求1所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述遮光部为遮光膜，所述透光部为设置在所述遮光膜上的多个透光孔。
3.根据权利要求2所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述遮光膜位于所述基板背离所述第一光源的表面；或者，所述遮光膜位于所述基板朝向所述第一光源的表面。
4.根据权利要求2或3所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述第一光源为多个LED芯片，所述透光孔与所述LED芯片交错设置。
5.根据权利要求2或4所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述透光孔的直径范围为5um～20um。
6.根据权利要求2或4所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，相邻两个所述透光孔之间的间距范围为1.0mm～3.0mm。
7.根据权利要求1至6任一项所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述指纹识别模组与各所述透光部围成的区域相对。
8.根据权利要求1至6任一项所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述指纹识别模组与所述背光模组之间的距离范围为0.05mm～1.0mm。
9.根据权利要求2至8任一项所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述背光模组还包括第一红外透过膜和用于发出红外光的多个第二光源，各所述第二光源位于所述基板设置所述第一光源的表面，所述第一红外透过膜覆盖所述透光部。
10.根据权利要求9所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述遮光膜和所述红外透过膜分别位于所述基板的相对侧；或者，所述红外透过膜位于所述遮光膜和所述基板之间；或者，所述遮光膜位于所述红外透过膜和所述基板之间。
11.根据权利要求9所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述第二光源为红外LED芯片，且所述红外LED芯片与所述LED芯片间隔设置。
12.根据权利要求9所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述红外透过膜为可透红外光的油墨层。
13.根据权利要求9所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述透光部为设置在所述基板上的通孔，所述遮光部为设置在所述基板上的第二红外透过膜。
14.根据权利要求13所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述红外透过膜位于所述基板背离所述第一光源的表面；
或者，所述红外透过膜位于所述基板朝向所述第一光源的表面。
15.根据权利要求13或14所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述通孔内具有可透光的绝缘件。
16.根据权利要求13或14所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述通孔的直径范围为400mm～600mm。
17.根据权利要求13至16任一项所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，所述指纹识别模组包括光路引导件和传感器，所述光路引导件位于所述传感器和所述背光模组之间，所述光路引导件用于将光引导至所述传感器。
18.根据权利要求1至17任一项所述的屏下指纹识别系统，其特征在于，还包括第一偏光片，所述液晶模组具有第二偏光片，所述第二偏光片朝向所述背光模组，所述第一偏光片的偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向相同。
19.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体上的权利要求1至18任一项所述的屏下指纹识别系统。
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