指紋識別模塊、指紋識別方法及觸控屏與流程

本發明涉及觸控技術領域，具體地，涉及一種指紋識別模塊、指紋識別方法及觸控屏。

背景技術：

隨著便攜式終端在人們日常生活中的廣泛應用，限制的便攜式終端的功能越來越強大，且這種多樣化的功能方便了用戶。但是，便攜式終端在為用戶提供更多便利性的同時，攜帶了太多的私人信息，如果這種便攜式終端一旦丟失或被盜，這些信息由于沒有進行相關的保護，很容易泄漏出去，給用戶帶來不便。因此，在便攜式終端上做一些保密方面的設置顯得非常必要。

眾所周知由于指紋的唯一性，讓指紋識別技術成為最為安全的生物識別技術之一。因此，越來越多的具備觸控屏的便攜式終端通過指紋識別來實現保密。目前，指紋識別模塊通常設置在顯示面板的非可視區域，例如，對于手機來說，指紋識別模塊通常設置在home鍵上或者手機背面，而無法做到在可視區域實現指紋識別，這是因為：如圖1所示，若將光學傳感器集成在陣列基板上時，其與手指接觸面之間的距離較大，導致被手指反射回來的光線中的一部分光線因發生散射而無法到達光學傳感器，從而造成光學傳感器因接收到的光線較少，而使形成的光學指紋圖案模糊，進而影響指紋識別精度。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種指紋識別模塊、指紋識別方法及觸控屏，其可以在實現在可視區域指紋識別的前提下，提高指紋識別精度。

為實現本發明的目的而提供一種指紋識別模塊，其包括光學傳感器和透鏡組件，其中，

所述光學傳感器包括用于接收指紋反射光的接收表面；

所述透鏡組件用于將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚。

優選的，所述透鏡組件包括微透鏡，所述微透鏡設置在所述光學傳感器的接收表面上，用于改變所述指紋反射光中相對于所述接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與所述接收表面相互垂直。

優選的，所述透鏡組件包括液晶透鏡，所述液晶透鏡用于在通電時，將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚。

優選的，所述透鏡組件包括微透鏡和液晶透鏡，其中，

所述液晶透鏡用于將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚；

所述微透鏡設置在所述光學傳感器的接收表面上，用于改變所述指紋反射光中相對于所述接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與所述接收表面相互垂直。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種觸控屏，其包括顯示面板和指紋識別模塊，所述指紋識別模塊采用了本發明提供的上述指紋識別模塊；所述指紋識別模塊集成在所述顯示面板上，且位于所述顯示面板的可視區域。

優選的，包括對盒設置的陣列基板和彩膜基板；

所述光學傳感器設置在所述陣列基板中；

所述透鏡組件包括液晶透鏡，或者包括微透鏡；或者包括微透鏡和液晶透鏡，其中，所述液晶透鏡設置在所述彩膜基板上，用于在通電時，將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚；所述微透鏡設置在所述光學傳感器的接收表面上，用于改變所述指紋反射光中相對于所述接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與所述接收表面相互垂直。

優選的，所述光學傳感器為多個，且呈陣列分布；

所述微透鏡的數量與所述光學傳感器的數量一致，且各個微透鏡一一對應地設置在各個光學傳感器的接收表面上。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種指紋識別方法，其包括：

將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚；

所述光學傳感器接收指紋反射光。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種，所述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚包括：

使用微透鏡改變所述指紋反射光中相對于所述接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與所述接收表面相互垂直。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種，所述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚包括：

使用液晶透鏡，并通過對所述液晶透鏡通電將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種，所述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚包括：

在使用微透鏡改變所述指紋反射光中相對于所述接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與所述接收表面相互垂直的同時，使用液晶透鏡，并通過對所述液晶透鏡通電將指紋反射光朝向所述光學傳感器的接收表面匯聚。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的指紋識別模塊、指紋識別方法及觸控屏的技術方案中，通過使用透鏡組件將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚，可以增加到達光學傳感器的接收表面的光線數量，從而可以提高形成的光學指紋圖案的清晰度，進而可以提高指紋識別精度，從而若將本發明提供的指紋識別模塊設置在觸控屏的顯示區域，也能夠達到對指紋識別精度的要求。

附圖說明

圖1為現有的指紋識別模塊的結構圖；

圖2為本發明實施例提供的指紋識別模塊的結構圖；

圖3為光學傳感器接收不同角度的光線的光路圖；

圖4為本發明實施例中微透鏡的光路圖；

圖5A為本發明實施例中液晶透鏡在不通電時的結構圖；

圖5B為本發明實施例中液晶透鏡在通電時的結構圖；以及

圖6為本發明實施例中液晶透鏡在通電時的折射率分布曲線圖。

具體實施方式

為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的指紋識別模塊、指紋識別方法及觸控屏進行詳細描述。

請一并參閱圖2～圖6，指紋識別模塊集成在觸控屏的陣列基板1中，且位于其可視區域內。該指紋識別模塊包括光學傳感器6和透鏡組件，其中，光學傳感器6為多個，且呈陣列分布在陣列基板1中，用于接收指紋反射光，并將其轉換為電信號發送至控制器，控制器根據該電信號形成光學指紋圖案，以進行識別操作。該指紋反射光是指在手指觸摸觸控屏的顯示面板時，由顯示面板發出的光線照射手指并反射回來的光線。每個光學傳感器6包括接收表面，用于接收上述指紋反射光。

透鏡組件用于將指紋反射光朝向光學傳感器6的接收表面匯聚。在本實施例中，透鏡組件包括微透鏡7和液晶透鏡4，其中，液晶透鏡4設置在彩膜基板3上，用于將指紋反射光朝向光學傳感器6的接收表面61匯聚。具體地，如圖5A和圖5B所示，液晶透鏡4包括相對設置的兩個基板41、位于兩個基板41之間的液晶層43以及位于液晶層43分別朝向兩個基板41一側的配向膜42。并且，與上層的基板41相鄰的配向膜42具有開口，該開口位于配向膜42靠近或者位于中心的位置。當液晶透鏡4不通電時，液晶層43未發生旋轉，呈如圖5A所示的狀態，此時顯示面板正常顯示。當需要進行指紋識別時，液晶透鏡4通電，此時液晶發生旋轉，而且在上述開口的作用下，使得不同位置處的液晶分子受到的電場作用不同，從而旋轉角度不同，呈如圖5B所示的狀態，進而使得液晶透鏡4不同位置處的液晶折射率不同，如圖6所示，對應開口處的折射率最大，且越遠離該開口，折射率逐漸減小，從而液晶透鏡4可以起到類似凸透鏡的功能，即，將指紋反射光朝向光學傳感器6的接收表面61匯聚。

微透鏡7的數量與光學傳感器6的數量一致，且各個微透鏡7一一對應地設置在各個光學傳感器6的接收表面61上。微透鏡7用于改變指紋反射光中相對于接收表面61傾斜的光線路徑，使之趨于與接收表面61相互垂直。如圖3所示，傾斜的指紋放射光在到達光學傳感器6的接收表面61上時，會因為表面膜層介質折射率的問題，一部分光線發生反射和折射，從而造成光轉換效率降低，同時影響接收表面61接收的光強均一性，進而造成光轉換效率的均勻性降低。為此，如圖4所示，通過在光學傳感器6的接收表面61上設置微透鏡7，其可以對傾斜的指紋放射光的路徑進行優化，使之盡可能垂直地照射在接收表面61上，以減少發生反射和折射的光線數量，從而可以提高光轉換效率及其均勻性，進而可以進一步提高指紋識別精度。

需要說明的是，在本實施例中，透鏡組件包括微透鏡7和液晶透鏡4，但是本發明并不局限于此，在實際應用中，透鏡組件還可以僅設置微透鏡7或者液晶透鏡4，這同樣可以起到將指紋反射光朝向光學傳感器6的接收表面匯聚的作用。

由于本發明提供的指紋識別模塊借助透鏡組件可以提高指紋識別精度，將其集成在觸控屏的陣列基板1中，且位于其可視區域內，即使光學傳感器7集成在陣列基板1上時，其與手指接觸面之間的距離較大，也仍然能夠獲得清晰的光學指紋圖案，實現指紋識別。當然，在實際應用中，指紋識別模塊還可以設置在其他任意具有觸控屏的電子產品中，本發明對此沒有特別的限制。

綜上所述，本發明實施例提供的指紋識別模塊，其通過使用透鏡組件將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚，可以增加到達光學傳感器的接收表面的光線數量，從而可以提高形成的光學指紋圖案的清晰度，進而可以提高指紋識別精度，從而若將本發明提供的指紋識別模塊設置在觸控屏的顯示區域，也能夠達到對指紋識別精度的要求。

作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種觸控屏，其包括顯示面板和指紋識別模塊，其中，指紋識別模塊采用了本發明實施例提供的上述指紋識別模塊；該指紋識別模塊集成在顯示面板上，且位于該顯示面板的可視區域。

在本實施例中，如圖2所示，觸控屏包括對盒設置的陣列基板1和彩膜基板3。光學傳感器6設置在陣列基板1上。透鏡組件包括微透鏡7和液晶透鏡4，其中，液晶透鏡4設置在彩膜基板3上，用于在通電時，將指紋反射光朝向光學傳感器6的接收表面61匯聚；微透鏡7設置在光學傳感器6的接收表面上，用于改變指紋反射光中相對于接收表面61傾斜的光線路徑，使之趨于與接收表面61相互垂直。由于微透鏡7和液晶透鏡4在上述實施例中已有了詳細描述，在此不再贅述。

在本實施例中，光學傳感器6為多個，且呈陣列分布在陣列基板1中，并且微透鏡7的數量與光學傳感器6的數量一致，且各個微透鏡7一一對應地設置在各個光學傳感器6的接收表面61上。但是，本發明并不局限于此，在實際應用中，光學傳感器6還可以采用其他任意分布方式，并且各個微透鏡7一一對應地設置在各個光學傳感器6的接收表面61上。

本發明實施例提供的觸控屏，其通過采用本發明實施例提供的上述指紋識別模塊，可以將指紋識別模塊集成在顯示面板上，且位于該顯示面板的可視區域，同時又能夠保證指紋識別精度，從而解決了目前指紋識別模塊只能設置在諸如home鍵或者手機背面等的非可視區域，或者設置在非可視區域，而指紋識別精度有限的問題。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種指紋識別方法，其包括：

將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚；

光學傳感器接收指紋反射光。

可選的，上述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚的步驟包括：

使用微透鏡改變指紋反射光中相對于接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與接收表面相互垂直。

或者，上述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚包括：

使用液晶透鏡，并通過對液晶透鏡通電將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚。

或者，上述將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚包括：

在使用微透鏡改變指紋反射光中相對于接收表面傾斜的光線路徑，使之趨于與接收表面相互垂直的同時，使用液晶透鏡，并通過對液晶透鏡通電將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚。

由于微透鏡和液晶透鏡具體結構和功能在上述實施例中已有了詳細描述，在此不再贅述。

本發明實施例提供的指紋識別方法，其通過將指紋反射光朝向光學傳感器的接收表面匯聚，可以增加到達光學傳感器的接收表面的光線數量，從而可以提高形成的光學指紋圖案的清晰度，進而可以提高指紋識別精度，從而若將本發明提供的指紋識別模塊設置在觸控屏的顯示區域，也能夠達到對指紋識別精度的要求。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。