一种纹路识别器件及电子设备的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种纹路识别器件及电子设备。

背景技术：

如图1所示，光学式指纹识别器件中一般设置有多个光电传感器11，例如，光敏二极管器、光敏三极管器，背光源12为面光源，背光源12发出的光线照射至手指后发生漫反射，其中一部分光线会被光电传感器11接收，光电传感器11将接收到的光信号转换为对应的电信号，而光线经过手指指纹的波谷(后续称为谷)和波峰(后续称为脊)时发生反射，反射光的光能会有所差异。一般，光线经过谷反射的光能相对于脊处反射得到的光能较低，基于这种差异可进行指纹识别。

通常，背光源12发出的光线是发散的，即开始相邻的两条光线传播后会相离越来越远，此时，光线的传播路径是不可控的，背光源12发出的光线可能在发生多次漫反射后才到达手指指纹，此时光线的能量发生严重衰减，当光线的能量低于光电传感器11的感测下限值时，光电传感器11将无法感测到接收到的光信号，更无法判断出谷脊的相对位置，从而影响指纹识别器件进行指纹识别时的准确性。

技术实现要素：

本发明提供一种纹路识别器件及电子设备，可增加光电传感器接收到的光线的能量，以提高指纹识别的准确性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种纹路识别器件，包括相对设置的第一衬底基板和背光结构，所述第一衬底基板位于所述背光结构的出光侧，所述第一衬底基板背离所述背光结构的表面为纹路采集面，所述第一衬底基板上设置有多个光电传感器；其中，所述背光结构用于发出准直光，所述准直光由所述第一衬底基板的纹路采集面出射后经过所述纹路反射至所述光电传感器

进一步地，所述背光结构包括多个准直光源。

进一步地，所述光电传感器与所述准直光源一一对应设置。

进一步地，每个光电传感器在所述背光结构的投影面积，与所述准直光源的发光面积的比值为1/2。

进一步地，所述背光结构包括：透明介质层，所述透明介质层靠近所述第一衬底基板的一侧设置多个发光单元，所述透明介质层远离所述第一衬底基板的一侧设置有反射层；

其中，所述透明介质层中朝向所述反射层的一侧，设置有多个与所述反射层相贴合的弧状凸起，每个所述弧状凸起对应一个发光单元。

进一步地，所述发光单元包括OLED器件，所述OLED器件靠近所述第一衬底基板的一侧还设置有光源反射层；其中，所述OLED器件发出的光线沿远离所述第一衬底基板的一侧射出。

进一步地，所述发光单元包括OLED器件，所述OLED器件发出的光线沿远离所述第一衬底基板的一侧射出；其中，所述背光结构还包括承载所述发光单元的透明的第二衬底基板，所述第二衬底基板设置在所述发光单元靠近所述第一衬底基板的一侧。

进一步地，所述背光结构包括：第三衬底基板，所述第三衬底基板靠近所述第一衬底基板的一侧设置有反射层，所述反射层中设置有多个弧状凹槽，每个弧状凹槽靠近所述第一衬底基板的一侧设置有发光单元，所述发光单元与所述弧状凹槽之间填充有透光材料，以形成透明介质层。

进一步地，所述弧状凸起的表面为球冠状，所述球冠对应的球体半径大于所述发光单元到所述球冠顶点所在切面之间的距离。

进一步地，所述弧状凹槽的表面为球冠状，所述球冠对应的球体半径大于所述发光单元到所述球冠顶点所在切面之间的距离。

进一步地，所述准直光源为单色准直光源或白光准直光源。

进一步地，在每个光电传感器靠近所述背光结构一侧设置有遮光单元。

另一方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一项所述的纹路识别器件。

进一步地，所述纹路识别器件包括相对设置的第一衬底基板和背光结构，所述第一衬底基板上设置有多个光电传感器；其中，所述第一衬底基板为所述电子设备的彩膜基板，所述多个光电传感器设置在所述第一衬底基板上靠近所述背光结构的一侧，或设置在所述第一衬底基板上远离所述背光结构的一侧。

至此，本发明提供一种纹路识别器件及电子设备，包括相对设置的第一衬底基板和背光结构，第一衬底基板位于背光结构的出光侧，第一衬底基板背离背光结构的表面为纹路采集面，该第一衬底基板上设置有多个光电传感器；其中，该背光结构用于发出准直光，该准直光经过纹路采集面出射，而光电传感器用于接收该准直光经过纹路的反射光，那么，由于背光结构发出的准直光是平行光，光线的传播路径是可以控制的，该准直光可以直接照射到待识别的纹路，从而降低光线在传播过程中的衰减，这样，经过待识别的纹路发生反射后，可保证光电传感器能够感测到的反射光的光信号，从而提高纹路识别的准确性。

附图说明

图1为现有技术中光学式指纹识别器件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种纹路识别器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种准直光源的俯视图；

图4为采用准直光源的纹路识别器件与普通纹路识别器件的通光量仿真结果；

图5为本发明实施例提供的一种纹路识别器件的俯视图；

图6为谷和脊反射的光强的差值的仿真结果示意图；

图7为本发明实施例提供的一个准直光源的结构示意图一；

图8为本发明实施例提供的一个准直光源的结构示意图二；

图9为球面反射镜的成像原理示意图；

图10为本发明实施例提供的一个准直光源的结构示意图三；

图11为本发明实施例提供的一种背光结构的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的单色准直光源和白光准直光源的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种液晶显示面板的结构示意图一；

图14为本发明实施例提供的一种液晶显示面板的结构示意图二。

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。

另外，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该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供一种纹路识别器件，包括相对设置的第一衬底基板和背光结构，第一衬底基板位于背光结构的出光侧，第一衬底基板背离背光结构的表面为纹路采集面；其中，背光结构用于发出准直光，第一衬底基板上设置有多个光电传感器，该光电传感器用于接收准直光经过纹路采集面的反射光。

其中，第一衬底基板是上述多个光电传感器的承载基板，也就是说，这多个光电传感器可以设置在第一衬底基板靠近上述背光结构的一侧，也可以设置在第一衬底基板远离上述背光结构的一侧，本发明实施例对此不作任何限制。

另外，该纹路识别器件可用于识别指纹或任意具有纹路的受测物，本发明实施例对此不作任何限制，为方便阐述该纹路识别器件的工作原理，后续以指纹识别进行详细说明。

具体的，由于背光结构发出的准直光是平行光，光线的传播路径是可以控制的，因此，该准直光可以直接照射到纹路采集面的手指指纹，降低光线在传播过程中的衰减，这样，经过手指指纹的谷和脊发生反射后，可保证光电传感器能够感测到的反射光的光信号，从而提高指纹识别的准确性。

示例性的，如图2所示，为本发明提供一种纹路识别器件100，该纹路识别器件100包括相对设置的第一衬底基板21和背光结构22。

其中，背光结构22包括多个准直光源202，第一衬底基板21上设置有多个光电传感器201。

示例性的，以准直光源202为例，如图3所示，上述多个准直光源202可以是阵列排布的，也可以是呈蜂窝状排布的，后续实施例中不再赘述。

如图2所示，由于准直光源202发出的光线是平行光，光线从背光结构22到手指指纹之间的传播路径是可以控制的，该光线可以直接照射到手指指纹，从而降低光线在传播过程中的能量衰减，这样，经过手指指纹的谷和脊发生反射后，可保证光电传感器201能够感测到的反射光的光信号，从而提高指纹识别的准确性。

具体的，如图4所示，为采用准直光源202的纹路识别器件100与普通纹路识别器件的通光量仿真结果，可以看出，对于位置相同的10个光电传感器201和相同的手指指纹(即谷和脊)，采用准直光源202的纹路识别器件100进行指纹识别时，各个光电传感器201位置处的通光量均大于普通纹路识别器件的通光量，从而保证光电传感器201能够感测到的反射光的光信号，提高指纹识别的准确性。

进一步地，仍如图2所示，每一个光电传感器201与背光结构22的每一个准直光源202可以是一一对应设置的。

此时，如图5所示，为纹路识别器件100的俯视图，M*N个光电传感器201和M*N个准直光源202是阵列排布且一一对应的，假设a为每个光电传感器201在背光结构22的投影面积，b为对应的准直光源202的发光面积，此时，可设填充因子＝a/b。

当填充因子的数值发生变化时，各光电传感器201接收到的谷和脊反射的光强的差值也随之变化，如图6所示，为填充因子与谷和脊反射的光强的差值之间的仿真结果示意图，其中，准直光源202在水平面的发光面积b为定值，b＝12，通过改变a的取值，可以改变填充因子的取值，如图6所示，当a＝6，即填充因子为0.5时，光电传感器201接收到的谷和脊反射的光强的差值最大，有利于更加准确的判断出谷和脊的相对位置，提高指纹识别的准确性。

另外，仍如图2所示，每个光电传感器201在靠近背光结构22的一侧设置有遮光单元203，示例性的，该遮光单元203可以为遮光金属片，遮光单元203的面积可以等于或小于光电传感器201在第一衬底基板21的投影面积。

其中，遮光单元203可以遮挡准直光源202直接照射至光电传感器201的光线，使对应的光电传感器201不感应准直光源202直接出射的光线，这样，光电传感器201仅接收经手指指纹反射后的光线，从而根据该光线的光强确定谷和脊的相对位置。

具体的，如图2所示，上述背光结构22可以包括：透明介质层31，透明介质层31靠近第一衬底基板21的一侧设置有多个发光单元32，而透明介质层31远离第一衬底基板21的一侧设置有反射层34；

其中，透明介质层31中朝向反射层34的一侧，设置有多个与反射层34相贴合的弧状凸起33，每个弧状凸起33对应一个发光单元32。

示例性的，本发明实施例中提供了三种背光结构22内准直光源202的设计方案，以下将详细进行阐述。

方案一

仍如图2所示，发光单元32直接设置在透明介质层31中远离反射层34的一侧，此时，每个发光单元32可以视为一个点光源，发光单元32发出的光线经过弧状凸起33的弧面后，在反射层34发生反射后形成平行光，即准直光，该准直光可以直接照射至手指指纹的谷和脊，此时，背光结构22内形成间隔排布的遮光区和出光区，发光单元32发出的光线，经弧状凸起33的反射后，均从出光区射出，避免了光能的浪费，可提高纹路识别器件100的光利用率。

此时，上述发光单元32包括OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)器件。示例性的，如图7所示，为一个准直光源202的结构示意图，其中，发光单元32包括：设置在透明介质层31上的OLED器件301，以及设置在OLED器件301上的光源反射层302，OLED器件301发出的光线沿远离第一衬底基板21的一侧射出。

其中，光源反射层302是为了将OLED器件301向上发出的光线向下反射，使OLED器件301出光方向朝向弧状凸起33，例如，该光源反射层302可以为高反射率膜层，或者，该光源反射层302还可以包括相对设置的散射层和吸收层，吸收层靠近上述第一衬底基板21，散射层用于将OLED器件301向上发出的光线散射，最终由吸收层将这部分散射的光线吸收，只保留OLED器件301向下发出的光线，使OLED器件301发出的光线沿远离第一衬底基板21的一侧射出。

具体的，弧状凸起33的表面为球冠状，OLED器件301发出的光线照射至弧状凸起33和反射层34后，基于球面反射镜成像原理，可形成准直光。其中，如图8所示，球冠对应的球体半径为R1，OLED器件301可看作一个发光点，发光点到球冠上一点的距离为R2，当R1＞R2时，弧状凸起33便会对入射光产生准直化的效果，优选地，可以设置R1＝2R2。

具体地，如图9所示，为球面反射镜的成像原理示意图，AB的成像为A’B’，r为球面所在球的半径，l为物距，l’为像距，此时，根据球面反射镜成像公式可以得出：

那么，当l’趋于无限大时，像距无穷大，即物体所呈像在无穷远处，则使得经过球面反射的光近似为平行光，此时，上述球面反射镜成像公式变为：即r＝2l，而在本方案中，l为OLED器件301到球冠顶点所在切面之间的距离R2，r为弧状凸起33形成的球冠对应的球体半径R1，因此，当R1＝2R2时，弧状凸起33便会对入射光产生完全准直化的效果。

方案二

如图10所示，为一个准直光源202的结构示意图，此时背光结构22还包括承载发光单元32的透明的第二衬底基板35，第二衬底基板35设置在发光单元32靠近第一衬底基板21的一侧。

此时，准直光源202的形成原理与方案一类似，故此处不再赘述。

与方案一不同的是，此时发光单元32可以单纯的为OLED器件，OLED器件发出的光线也沿远离第一衬底基板21的一侧射出，无需在OLED器件上设置反射层来改变OLED器件的出光方向，因而方案二中准直光源202的结构更加简单。

其中，在方案一和方案二中，透明介质层31的材料可以为透明有机材料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，树脂等透明高分子材料，具体可以通过MASK制图工艺，以及纳米压印工艺、激光直写工艺或电子束直工艺来制作弧状凸起33，本发明实施例对此不作任何限定。在制作完弧状凸起33后，可利用蒸镀工艺在弧状凸起33的表面蒸镀一层反射型金属，形成反射层34，例如，可以选择使用银或铝作为上述反射型金属，形成的反射层34的厚度大于400A(埃)。

进一步地，为了防止反射层34内的反射型金属发生氧化，可以在反射层34上再蒸镀一层保护层，其材料可以为氮化硅(Si₃N₄)。

方案三

如图11所示，此时，背光结构22包括：第三衬底基板36，第三衬底基板36靠近第一衬底基板21的一侧设置有反射层34，该反射层34内设置有多个弧状凹槽，每个弧状凹槽靠近第一衬底基板21的一侧设置有发光单元32，其中，发光单元32与弧状凹槽之间填充有透光材料，以形成透明介质层31。

可以看出，与上述方案一或方案二中的背光结构22不同的是，在方案三中，将反射层34设置在第三衬底基板36上，并通过设置弧状凹槽，在弧状凹槽内填充透光材料，从而形成上述具有弧状凸起33的透明介质层31，其直准光的形成原理与方案一类似，故此处不再赘述。

与方案一和方案二类似的，在方案三中，透明介质层31可以为透明有机材料；而反射层34用于接收发光单元32发出的光线并反射，以形成准直光，实例性的，可以使用上述反射型金属，例如，银或铝制作图11中的反射层34；又或者，也可以只在反射层34中设有弧状凹槽的表面蒸镀反射型金属，本发明实施例对此不作任何限制。

需要说明的是，在方案一至方案三提供的不同结构的准直光源202中，发光单元32除了设置为OLED器件外，还可以设置为LED等点光源，本发明实施例对此不作任何限定。

而当发光单元32包括OLED器件时，由于OLED器件也可以用于显示，因此，背光结构22不仅可以为纹路识别器件100提供背光，还可以作为显示单元在纹路识别器件100内完成显示功能。

此时，背光结构22内的每一个准直光源202可作为一个亚像素单元实现显示功能，同时，准直光源202还可以为第一衬底基板21上的光电传感器201提供背光，使光电传感器201接收到经指纹反射后的光线，从而实现指纹识别功能，当然，本领域技术人员可以根据实际经验或算法设置准直光源202与光电传感器201之间的位置和大小关系，本发明实施例对此不作任何限制。

另外，如图12所示，方案一至方案三提供的不同结构的准直光源202，可以为单色准直光源，也可以为白光准直光源。以发光单元32包括OLED器件为例，当准直光源202为单色准直光源时，每个OLED器件内的发光材料可以为红(R)绿(G)蓝(B)三基色中的任意一种，当准直光源202为白光准直光源时，每个OLED器件内的发光材料可以为红绿蓝三种发光材料的叠加，这三种发光材料分别发出红绿蓝三基色的三种光，这三种光合光后形成白光。

进一步地，本发明的实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述任一项纹路识别器件100，该电子设备具体可以为终端中的手机、平板电脑和电视等；当然，该电子设备还可以为安全防护系统中的门禁和保险柜等具有指纹识别功能的装置，本发明实施例对此不作任何限制。

示例性的，如图2所示，纹路识别器件100中包括相对设置的第一衬底基板21和背光结构22，且第一衬底基板21包括多个光电传感器201。

此时，第一衬底基板21可以作为电子设备中中的彩膜基板，上述多个光电传感器201设置在彩膜基板(即第一衬底基板21)上靠近背光结构22的一侧，或设置在彩膜基板(即第一衬底基板21)上远离背光结构22的一侧。

例如，如图13所示，彩膜基板(即第一衬底基板21)和阵列基板42之间设置有液晶层43，彩膜基板和阵列基板42对盒后形成显示面板，此时，可以将纹路识别器件100中的光电传感器201，设置在液晶显示面板的液晶盒外，即将上述多个光电传感器201设置在彩膜基板上远离背光结构22的一侧，此时，背光结构22同时作为纹路识别器件100和液晶显示面板的背光。

又或者，如图14所示，可以将纹路识别器件100中的光电传感器201，设置在液晶显示面板的液晶盒内(如图14所示，该液晶盒包括彩膜基板、阵列基板42以及液晶层43)，即将上述多个光电传感器201设置在彩膜基板上靠近背光结构22的一侧，与图13类似的，背光结构22同时作为纹路识别器件100和液晶显示面板的背光。

其中，之所以将纹路识别器件100中的光电传感器201集成在彩膜基板上，是因为，相对于阵列基板，彩膜基板到手指指纹之间的距离更近，因此，光电传感器201接收到的经手指指纹反射出的光的能量更强，以保证光电传感器能够感测到的反射光的光信号，从而提高指纹识别的准确性。

当然，将上述多个光电传感器201设置在阵列基板42靠近背光结构22的一侧，或者，将上述多个光电传感器201设置在阵列基板42远离背光结构22的一侧，本发明实施例对此不作任何限制。

至此，本发明提供一种纹路识别器件及电子设备，包括相对设置的第一衬底基板和背光结构，第一衬底基板位于背光结构的出光侧，第一衬底基板背离背光结构的表面为纹路采集面，该第一衬底基板上设置有多个光电传感器；其中，该背光结构用于发出准直光，该准直光经过纹路采集面出射，而光电传感器用于接收该准直光经过纹路的反射光，那么，由于背光结构发出的准直光是平行光，光线的传播路径是可以控制的，该准直光可以直接照射到待识别的纹路，从而降低光线在传播过程中的衰减，这样，经过待识别的纹路发生反射后，可保证光电传感器能够感测到的反射光的光信号，从而提高纹路识别的准确性。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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权利要求的保护范围为准。