用于物体纹路的光学组件、显示组件及电子设备的制作方法

文档序号:17664348发布日期:2019-05-15 22:36阅读:89来源:国知局
用于物体纹路的光学组件、显示组件及电子设备的制作方法

本申请涉及显示技术领域,特别涉及一种用于物体纹路的光学组件、显示组件及电子设备。



背景技术:

目前,有机发光二极管(英文:organiclight-emittingdiode;简称:oled)显示装置因其自发光、对比度高、厚度薄、视角广及反应速度快等优点,在个人生活中所起的作用越来越重要,用户经常将许多重要个人信息和办公资料存储在显示装置中,因此,显示装置的安全性变得尤为重要。常见的提高显示装置的安全性的方式为:为显示装置设置密码,密码可以为口令、图形、或口令和图形相结合等形式。然而,上述方式在实际应用过程中存在一些问题,例如,若密码较简单,则存在容易泄露或者被破解的问题,若密码较复杂,则存在用户记忆难度大的问题。

相关技术中,为了提高显示装置的安全性,显示装置的显示组件采用指纹识别技术,其中,指纹识别技术中光学指纹识别技术被广泛采用。例如,采用光学指纹识别技术进行指纹识别的显示组件包括光源、光探测器和显示面板。光源和光探测器均设置在指定位置,光源用于发出光,光探测器用于在显示面板的显示侧存在用户手指时,接收用户手指反射的光,并根据接收到的光生成用于识别指纹的指纹图像的光信号。

然而上述显示组件无法实现全屏指纹识别,影响用户体验,识别可靠性较差。



技术实现要素:

本申请提供了一种用于物体纹路的光学组件、显示组件及电子设备,可以解决相关技术无法实现全屏指纹识别,影响用户体验,识别可靠性较差的问题。所述技术方案如下:

第一方面,提供了一种用于物体纹路的光学组件,应用于具有显示面板的电子设备,包括:光源、导光器件和光探测器阵列。其中,光源用于发出光,导光器件用于使光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,光探测器阵列用于在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。示例的,待识别物体可以为指纹或者掌纹。

在本申请中,导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,且该导光器件的面积大于或等于显示面板的面积。这样一来,在显示面板显示侧的任一位置上的物体都能够被检测到,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。

该光学组件的光源、导光器件和光探测器阵列的设置位置可以有多种,比如,光源可以设置在显示面板的一端的下方,也可以设置在显示面板的正下方;光探测器阵列可以设置在显示面板的非显示侧;导光器件可以设置在光探测器阵列和显示面板之间,也可以设置在显示面板的盖板或偏光片的下方。

示例的,光学组件可应用的电子设备可以为智能手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、可穿戴设备、数码相框、导航仪等具有显示功能的产品或部件。电子设备的显示面板可以为oled显示面板。

光学组件的光探测器阵列包括多个光探测器,比如显示面板每英寸可以对应设置500个光探测器,光探测器阵列可以覆盖整个显示面板。示例的,光探测器可以为高分辨率的图像传感器,比如可以为cmos、ccd等。

可选的,导光器件包括导光板和衍射光学器件,衍射光学器件设置在导光板上。其中,导光板的两侧均设置有光折射层,光折射层的折射率小于导光板的折射率。衍射光学器件用于将导光板中传播的光导向显示面板的显示侧。

导光板两侧的光折射层的折射率小于导光板的折射率,使得入射至导光板中的光在导光板与光折射层的界面上可以发生全反射,从而使得光源发出的光在导光器件中传播。

可选的,光折射层由空气或光学胶形成。导光板可以由对光具有高透过率的材料制成,示例的,导光板可以由pc、pmma、pdms或玻璃材料制成。

可选的,显示面板具有矩阵状排布的多个像素,每个像素包括多个子像素,示例的,每个像素可以包括3个子像素,也可以包括5个子像素。当每个像素包括3个子像素时,这3个子像素可以为红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。衍射光学器件包括矩阵状排布的多个衍射光栅,经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过,避免了显示组件显示的画面受到影响。可选的,可以通过调整衍射光栅的位置的方式,或者控制衍射光栅发出的衍射光的出射角的方式,使经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过。

在本申请中,衍射光学器件发出的衍射光的出射角可以小于预设角度值,使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面不发生全反射。

另外,衍射光学器件发出的衍射光的出射角也可以大于或等于预设角度值,使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射。当衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射时,相较于衍射光在显示面板的盖板和空气的界面不发生全反射,能够提高待识别物体的图像的清晰度,进而提高纹路识别的准确度。示例的,可以通过设置衍射光栅的光栅周期和调节入射至衍射光栅的光的入射角,使衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值。

其中,预设角度值θ1满足:θ1=arcsin(n2*sinθ2/n1),n1为导光板的折射率,n2为盖板的折射率,θ2为衍射光在盖板和空气的界面上的入射角,θ2满足:θ2>arcsin(n3/n2),n3为空气的折射率。

衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值,衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射,衍射光的反射率为100%,盖板与空气的界面反射的光的强度更大,这样一来,光探测器阵列根据盖板与空气的界面反射的光生成的光信号,和根据盖板与待识别物体的界面反射的光生成的光信号的差异更大,从而使处理器能够基于光探测器阵列生成的两种差异更大的光信号形成清晰度更高的待识别物体的图像。

假设待识别物体为指纹,为了进一步提高指纹图像的清晰度,可以增大第二界面反射的光的强度与第一界面反射的光的强度的差值。其中,第二界面指的是显示面板的盖板与空气(即指纹谷与盖板之间存在的空气)的界面,第一界面指的是盖板与指纹脊的界面。为了增大第二界面反射的光的强度与第一界面反射的光的强度的差值,可以使衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值,使衍射光在第二界面即显示面板的盖板和空气的界面发生全反射。由于第二界面反射的光的强度与第一界面反射的光的强度的差值更大,所以光探测器阵列根据第二界面反射的光生成的光信号和根据第一界面反射的光生成的光信号的差异更大,从而使处理器能够基于光探测器阵列生成的两种差异更大的光信号形成清晰度更高的指纹图像。

通常,显示面板包括:阵列基板、用于对阵列基板起覆盖和保护作用的封装层、依次设置在封装层远离阵列基板一侧的偏光片、光学透明胶和盖板。盖板可以为玻璃盖板。光学组件的导光器件可以设置在光探测器阵列和显示面板之间,或者,设置在显示面板的盖板或偏光片的下方。

可选的,光源设置可以在显示面板的一端的下方。将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低光学组件的厚度,降低包括光学组件的显示组件的厚度,进而降低包括显示组件的电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。

进一步的,为了提高光源的光利用率,进而提高纹路识别准确度,该光学组件还可以包括:光路准直器,光路准直器设置在光源和导光器件之间,光路准直器用于对光源发出的光进行汇聚并耦合至导光器件内。光源发出的光通过光路准直器被耦合至导光器件内,使得导光器件能够使光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,从而使光探测器阵列接收到的待识别物体反射的光的强度更高,提高了光源的光利用率,进而提高了纹路识别的准确度。

可选的,光路准直器包括汇聚透镜和耦合光栅。光源设置在汇聚透镜的焦距位置,耦合光栅设置在汇聚透镜和导光器件之间。汇聚透镜用于将光源发出的光汇聚为准直光束;耦合光栅用于将准直光束耦合至导光器件内。光源发出的光通过汇聚透镜和耦合光栅被耦合至导光器件内,使得导光器件能够将光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧。

示例的,可以采用纳米压印工艺在导光板远离显示面板的一侧形成耦合光栅。

可选的,用于物体纹路的光学组件的光源也可以设置在导光器件的侧壁上,在这种情况下,光学组件无需设置光路准直器,简化了光学组件的结构。

可选的,光源可以包括多个子光源,汇聚透镜可以包括多个子透镜,多个子光源与多个子透镜一一对应。示例的,子透镜可以为微透镜、柱透镜或准直器,准直器包括快轴准直器和慢轴准直器。

此外,光源也可以为一激光器,汇聚透镜可以为一微透镜或一柱透镜,激光器设置在微透镜或柱透镜的焦距位置。

可选的,多个衍射光栅为矩阵状等间距排布,且排布的间距为20微米~400微米。

可选的,每个衍射光栅的长度为5微米~30微米,宽度为5微米~30微米。

另外,针对于未来的全屏指纹识别技术,该光学组件能够使移动终端屏幕的厚度较小,能够得到满足指纹识别需求较清晰的指纹图像,可以很好地应用于未来的全屏指纹识别技术中,适应技术发展趋势。

第二方面,提供了一种显示组件,包括显示面板和第一方面所述的光学组件。由于该光学组件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求,进一步的,还提高了光源的光利用率,提高了纹路识别的准确度。

可选的,显示面板为oled显示面板。

第三方面,提供了一种电子设备,包括第二方面的显示组件和处理器(如cpu),处理器用于根据显示组件的光学组件得到的光信号形成待识别物体的图像。由于该电子设备的显示组件包括用于物体纹路的光学组件,该光学组件的导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,且导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了电子设备的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求,进一步的,还提高了光源的光利用率,提高了纹路识别准确度。

第四方面,提供了一种用于物体纹路的光学组件的制造方法,该方法包括:分别形成光源、导光器件和光探测器阵列。其中,光源用于发出光,导光器件用于使光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,光探测器阵列用于在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收待识别物体反射的光,并根据接收到的待识别物体反射的光生成用于指示待识别物体的图像的光信号。示例的,待识别物体可以为指纹或者掌纹。

该制造方法形成的导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了识别纹路可靠性,同时形成导光器件还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。

可选的,导光器件包括导光板和衍射光学器件,相应的,形成导光器件,包括:在导光板上形成衍射光学器件,之后,在形成有衍射光学器件的导光板的两侧形成光折射层,光折射层的折射率小于导光板的折射率,衍射光学器件用于将导光板中传播的光导向显示面板的显示侧。

可选的,显示面板具有矩阵状排布的多个像素,每个像素包括多个子像素,衍射光学器件包括矩阵状排布的多个衍射光栅,相应的,在导光板上形成衍射光学器件,可以包括:在导光板上形成多个衍射光栅,经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过,避免显示组件显示的画面受到影响。可选的,可以通过调整衍射光栅的位置的方式,或者控制衍射光栅发出的衍射光的出射角的方式,使经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过。

可选的,在导光板上形成多个衍射光栅,可以包括:通过纳米压印工艺在导光板上形成多个衍射光栅。示例的,多个衍射光栅为矩阵状等间距排布,排布的间距可以为20微米~400微米。每个衍射光栅021的长度可以为5微米~30微米,宽度可以为5微米~30微米。

可选的,形成光探测器阵列,包括:在显示面板的非显示侧形成光探测器阵列。示例的,可以在显示面板的非显示侧每英寸对应形成500个光探测器。光探测器阵列覆盖整个显示面板。

通常,显示面板包括盖板和偏光片,相应的,形成导光器件,可以包括:在显示面板靠近光探测器阵列的一侧形成导光器件,导光器件位于光探测器阵列和显示面板之间;或者,在显示面板远离光探测器阵列的一侧形成导光器件,导光器件位于显示面板的盖板或偏光片的下方。

可选的,形成光源,可以包括:在显示面板的一端的下方形成光源,使得光源的最外侧的边缘位于显示面板的垂直投影最外侧的边缘外。将光源形成在显示面板的一端的下方,可以降低光学组件的厚度,降低包括光学组件的显示组件的厚度,进而降低包括显示组件的电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。

另外,也可以在显示面板的一端形成光源,光源与显示面板位于同一层。

可选的,光学组件还包括:光路准直器,相应的,在显示面板的一端的下方形成光源之后,该方法还可以包括:在光源和导光器件之间形成光路准直器,光路准直器用于对光源发出的光进行汇聚并耦合至导光器件内。

光源发出的光通过光路准直器被耦合至导光器件内,使得导光器件能够使光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,从而使光探测器阵列接收到的待识别物体反射的光的强度更高,提高了光源的光利用率,进而提高了纹路识别准确度。

可选的,光路准直器包括汇聚透镜和耦合光栅,相应的,在光源和导光器件之间形成光路准直器,包括:在光源和导光器件之间形成汇聚透镜,使光源位于汇聚透镜的焦距位置;在汇聚透镜和导光器件之间形成耦合光栅,汇聚透镜用于将光源发出的光汇聚为准直光束,耦合光栅用于将准直光束耦合至导光器件内。示例的,可以采用纳米压印工艺在导光板远离显示面板的一侧形成耦合光栅。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是:

由于导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,由于导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的另一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图;

图3是本发明实施例提供的一种导光器件的侧视图;

图4-1是一种衍射光栅的结构示意图;

图4-2是入射至图4-1所示的衍射光栅的光线的传播路径示意图;

图5-1是本发明实施例提供的又一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图;

图5-2是本发明实施例提供的指纹反射光的示意图;

图5-3是图5-1所示的光学组件的俯视图;

图6是本发明实施例提供的一种衍射光栅的结构示意图;

图7是本发明实施例提供的再一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图;

图8-1是本发明实施例提供的入射至导光板的光的传播路径示意图;

图8-2是衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射时的光学组件的工作过程示意图;

图8-3是本发明实施例提供的指纹反射光的示意图;

图8-4是相关技术中oled显示面板的结构示意图;

图9-1是本发明实施例提供的又一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图;

图9-2是设置有指纹识别区域的移动终端屏幕的示意图;

图10-1是本发明实施例提供的一种形成导光器件的流程图;

图10-2是本发明实施例提供的在形成有衍射光学器件的导光板的两侧形成光折射层的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

目前,常见的提高显示装置的安全性的方式为:为显示装置设置密码,示例的,密码可以为口令、图形、或口令和图形相结合等形式。但这些方式在实际应用过程中均存在一些问题,例如,若密码较简单,则存在容易泄露或者被破解的问题;若密码较复杂,则存在用户记忆难度大的问题。相关技术中,为了提高显示装置的安全性,显示装置的显示组件常采用指纹识别技术,指纹识别技术为用户提供了很大的便利,提高了用户体验。

目前的指纹识别技术主要包括三种:电容指纹识别技术、超声指纹识别技术和光学指纹识别技术。相较于电容指纹识别技术和超声指纹识别技术,光学指纹识别技术更加备受关注。目前采用光学指纹识别技术进行指纹识别的显示组件包括光源、光探测器和显示面板。光源和光探测器均设置在指定位置,光源用于发出光,光探测器用于在显示面板的显示侧存在用户手指时,接收用户手指反射的光,并根据接收到的光生成用于识别指纹的指纹图像的光信号。之后,处理器(如cpu))根据显示组件得到的光信号形成指纹图像。由于光源和光探测器设置在指定位置,所以仅能实现局部识别,无法实现全屏指纹识别。

而本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件包括导光器件,该导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,且该导光器件的面积大于或等于显示面板的面积。这样一来,在显示面板显示侧的任一位置上的物体都能够被检测到,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别。

图1是本发明实施例提供的一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图,该光学组件应用于具有显示面板的电子设备。示例的,该电子设备可以为智能手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、可穿戴设备、数码相框、导航仪等具有显示功能的产品或部件。

该光学组件包括:光源21、导光器件22和光探测器阵列23。该光学组件的光源21、导光器件22和光探测器阵列23的设置位置可以有多种,比如,光源可以设置在显示面板的一端的下方,也可以设置在显示面板的正下方;光探测器阵列可以设置在显示面板的非显示侧;导光器件可以设置在光探测器阵列和显示面板之间,也可以设置在显示面板的盖板或偏光片的下方。其中,光源设置在显示面板的一端的下方指的是:光源的最外侧的边缘位于显示面板的垂直投影最外侧的边缘外。图1以光源21设置在显示面板00的一端的下方,光探测器阵列23设置在显示面板00的非显示侧,导光器件22设置在光探测器阵列23和显示面板00之间为例进行说明。

参见图1,光源21用于发出光。

导光器件22用于使光源21发出的光在导光器件22中传播,并将光导向显示面板00的显示侧,其中,导光器件22的面积大于或等于显示面板00的面积。图1示例性示出了导光器件22的面积大于显示面板00的面积。

光探测器阵列23用于在显示面板00的显示侧存在待识别物体001时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。该光探测器阵列23包括多个光探测器,比如显示面板每英寸可以对应设置500个光探测器,光探测器阵列23可以覆盖整个显示面板,也即是,光探测器阵列23所在区域的面积等于显示面板的面积。

示例的,待识别物体可以为指纹或者掌纹。显示面板可以为oled显示面板。

图1所示的导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积。光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。之后,处理器根据该光信号形成待识别物体的图像,并将该待识别物体的图像与预先存储于图像库中的图像进行比对,若两者吻合,则识别成功。由于导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低光学组件的厚度,降低包括光学组件的显示组件的厚度,进而降低包括显示组件的电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。

该光学组件的识别操作可以用于电子设备的解锁、快捷支付、快速登录软件等应用。以电子设备的解锁应用为例,若识别成功,用户便可以使用电子设备。

需要说明的是,关于处理器根据该光信号形成待识别物体的图像,并基于待识别物体的图像对待识别物体纹路进行识别的过程可以参考相关技术,本发明实施例对此不再赘述。

综上所述,本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件,由于导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,由于导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。

图2是本发明实施例提供的另一种用于物体纹路的光学组件和显示面板的结构示意图,该光学组件应用于具有显示面板的电子设备,如图2所示,该光学组件包括:光源21、导光器件22和光探测器阵列23。图2以光源21设置在显示面板00的一端的下方,光探测器阵列23设置在显示面板00的非显示侧,导光器件22设置在光探测器阵列23和显示面板00之间为例进行说明。

参见图2,光源21用于发出光。

导光器件22用于使光源21发出的光在导光器件22中传播,并将光导向显示面板00的显示侧,其中,导光器件22的面积大于或等于显示面板00的面积。图2示例性示出了导光器件22的面积大于显示面板00的面积。显示面板00包括盖板231。

光探测器阵列23用于在显示面板00的显示侧存在待识别物体001时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示待识别物体的图像的光信号。光探测器阵列23包括多个光探测器,比如显示面板上每英寸设置500个光探测器,光探测器阵列23可以覆盖整个显示面板。待识别物体可以为指纹或者掌纹。

可选的,光探测器可以为高分辨率的图像传感器,比如,光探测器可以为互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,cmos)、电荷耦合元件(charge-coupleddevice,ccd)等。

参见图2,导光器件22可以包括导光板221和衍射光学器件222,衍射光学器件222设置在导光板221上。

导光板221的两侧均设置有光折射层2210,光折射层2210的折射率小于导光板221的折射率。衍射光学器件用于将导光板中传播的光导向显示面板的显示侧。

其中,导光板可以由对光具有高透过率的材料制成,示例的,导光板可以由聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)或玻璃材料制成。具有高透过率的导光板便于使待识别物体反射的光通过导光板到达光探测器阵列。

导光板221两侧的光折射层2210的折射率小于导光板221的折射率,使得入射至导光板221中的光在导光板221与光折射层2210的界面上可以发生全反射,从而使得光源发出的光在导光器件中传播。假设导光板由折射率为1.585的pc材料制成,光折射层的折射率为1.3,则导光板中光在导光板和光折射层界面上发生全反射的临界角c1=arcsin(1.3/1.585)≈55°,所以,当入射至导光板中的光在导光板和光折射层的界面上的入射角大于55°,比如入射至导光板中的光在导光板和光折射层的界面上的入射角为60°时,光在导光板与光折射层的界面上便可以发生全反射。

示例的,光折射层可以由空气或光学胶形成,也即是,如图2所示,导光板221可以分别与显示面板00和光探测器阵列23之间设置有空气层,该空气层即为光折射层。或者,导光板221可以分别与显示面板00和光探测器阵列23之间设置有光学胶层,该光学胶层即为光折射层。本发明实施例对光折射层的形成方式不做限定。

如图2所示,衍射光学器件222用于将导光板221中传播的光导向显示面板00的显示侧。以便于光探测器阵列23在显示面板00的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。其中,光的导向方向为图2中u所指示的方向。

可选的,显示面板具有矩阵状排布的多个像素,每个像素包括多个子像素,示例的,每个像素可以包括3个子像素,也可以包括5个子像素。当每个像素包括3个子像素时,这3个子像素可以为红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。

图3示出了导光器件的侧视图,导光器件包括导光板221和衍射光学器件222。衍射光学器件222可以包括矩阵状排布的多个衍射光栅021,经过每个衍射光栅021的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过,这样一来,避免显示组件显示的画面受到影响。可选的,可以通过调整衍射光栅的位置的方式,或者控制衍射光栅发出的衍射光的出射角的方式,使经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过。

为了使读者更加深刻地理解本发明实施例,现对衍射光栅的结构和原理做一简单说明。首先,参见图4-1,图4-1示出了一种衍射光栅021的结构示意图,衍射光栅属于一种光学部件,其包括多个周期性排列的光栅齿0211。衍射光栅的光栅周期d指的是任意相邻的两个光栅齿的中心的距离,光栅周期的量级与光波长的量级为同一量级。衍射光栅的每个光栅齿0211的高度h的量级与光波长的量级也为同一量级。衍射光栅的光栅周期和每个光栅齿的高度可以根据实际需求来设置,示例的,衍射光栅的光栅周期可以为300纳米,每个光栅齿的高度可以为300纳米。

图4-2示出了入射至图4-1所示的衍射光栅的光的传播路径示意图,图4-2中,r1和r2均为入射至衍射光栅的光,为入射至衍射光栅的光的入射角,θ为入射至衍射光栅的光在衍射光栅上发生衍射时的衍射角,d为衍射光栅的光栅周期。由图4-2可以得到,θ和d之间存在如下关系:其中,λ为入射至衍射光栅的光的波长,m为入射至衍射光栅的光在衍射光栅上发生衍射时的衍射级次,m可以等于0、±1、±2等。m等于+1时的衍射为正一级衍射(正一级衍射的光称为正一级衍射光);m等于-1时的衍射为负一级衍射,依次类推,m等于+2时的衍射为正二级衍射。在衍射过程中,多级衍射可以同时存在。可选的,在实际应用中,可以通过调整衍射光栅的光栅齿的高度、光栅齿的占空比(占空比=c1/(c1+p1),c1为一个光栅齿的宽度,p1为与该光栅齿相邻的一个间隙的宽度)等参数的大小来调整每级衍射光的强度。而由公式可知,当采用衍射光栅对入射角为的光产生垂直于衍射光栅的正一级衍射光,也即是,θ=0°时,则有:所以有:也即是,当θ=0°时,衍射光栅的光栅周期与入射至衍射光栅的光的波长、入射至衍射光栅的光的入射角有关。

如图2所示,当入射至导光板221中的光到达衍射光学器件222时,入射角为的光经过衍射光学器件222所产生的0级衍射光携带了绝大部分的光能量,0级衍射光仍按照光原来的方向传播,在导光板内发生全反射,并在导光器件中传播。而入射角为的光经过衍射光学器件222所产生的正一级衍射光携带了少量的光能量,该正一级衍射光按照垂直于导光板221的方向朝显示面板的显示侧射出,其被导向显示面板的显示侧,进而到达待识别物体001,也即是,图4-2中入射至衍射光栅的光在衍射光栅上发生衍射时的衍射角θ为0°。假设,入射至衍射光栅的光的入射角为60°,入射至衍射光栅的光的波长λ为532纳米,那么基于公式可以得到,衍射光栅的光栅周期d=532/sin60°=614.3,即衍射光栅的光栅周期为614.3纳米。

在另一种可实现方式中,为了提高光源的光利用率,进而提高纹路识别准确度,用于物体纹路的光学组件还可以包括光路准直器,该光路准直器用于对光源发出的光进行汇聚并耦合至导光器件内。示例的,该光学组件可以如图5-1所示,该光学组件包括:光源21、导光器件22和光探测器阵列23。图5-1同样以光源21设置在显示面板00的一端的下方,光探测器阵列23设置在显示面板00的非显示侧,导光器件22设置在光探测器阵列23和显示面板00之间为例进行说明。

其中,光源21用于发出光。

导光器件22用于使光源发出的光在导光器件22中传播,并将光导向显示面板00的显示侧,其中,导光器件22的面积大于或等于显示面板00的面积。图5-1示例性示出了导光器件22的面积大于显示面板00的面积。

光探测器阵列23用于在显示面板00的显示侧存在待识别物体001时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。

导光器件22可以包括导光板221和衍射光学器件222,衍射光学器件222设置在导光板221上。衍射光学器件用于将导光板中传播的光导向显示面板的显示侧。衍射光学器件222可以包括矩阵状排布的多个衍射光栅021。导光板221的两侧均设置有光折射层2210,光折射层2210的折射率小于导光板221的折射率。

该光学组件还包括:光路准直器24,光路准直器24设置在光源21和导光器件22之间。光路准直器24用于对光源21发出的光进行汇聚并耦合至导光器件22内。

光源发出的光通过光路准直器被耦合至导光器件内,使得导光器件能够使光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,从而使光探测器阵列接收到的待识别物体反射的光的强度更高,提高了光源的光利用率,进而提高了纹路识别准确度。

可选的,如图5-1所示,光路准直器24可以包括汇聚透镜241和耦合光栅242。其中,光源21设置在汇聚透镜241的焦距位置,耦合光栅242设置在汇聚透镜241和导光器件22之间。

汇聚透镜241用于将光源21发出的光汇聚为准直光束。

耦合光栅242用于将准直光束耦合至导光器件22内。

光源发出的光通过汇聚透镜和耦合光栅被耦合至导光器件内,使得导光器件能够将光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧。

示例的,如图5-1所示,可以采用纳米压印工艺在导光板远离显示面板的一侧形成耦合光栅。另外,在实际应用中,还可以根据汇聚透镜的大小来确定耦合光栅在导光板上需要占用的区域面积大小。

假设显示面板的显示侧的待识别物体为指纹,那么图5-1所示的光学组件的工作过程可以为:光源21发出光,汇聚透镜241将光源21发出的光汇聚为准直光束,耦合光栅242将准直光束耦合至导光器件22的导光板221内。入射至导光板221中的光在导光板221与光折射层2210的界面上发生全反射,发生全反射的光经过衍射光栅021产生垂直于衍射光栅而传播的正一级衍射光(传播方向为图5-1中u所指示的方向)。正一级衍射光经过显示面板到达显示面板00的盖板231与指纹001的界面。而指纹是人体与生俱来、独一无二并可与他人相区别的不变特征,指纹是由指端皮肤表面上一系列的指纹脊和指纹谷组成的,这些指纹脊和指纹谷的组成细节通常包括指纹脊的分叉、指纹脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等细节,这些细节决定了指纹图像的唯一性。如图5-2所示,当手指接触盖板231表面时,指纹脊与盖板231接触,指纹谷与盖板231之间存在空气。由于与显示面板00的盖板231表面接触的指纹脊的折射率大于盖板231与指纹谷之间的空气的折射率,所以,指纹脊反射的光的强度与指纹谷反射的光的强度不同,这样一来,指纹001反射的光的强度就携带了指纹的区域信息,该区域信息用于指示指纹脊或指纹谷。最终,如图5-1所示,光探测器阵列23根据指纹脊反射的光生成的光信号和根据指纹谷反射的光生成的光信号不同,这样一来,处理器便可以基于光探测器阵列23生成的两种光信号形成指纹图像。

图5-1中其他标记含义可以参考图2。

图5-3示出了图5-1所示的光学组件的俯视图,如图5-3所示,光路准直器24设置在光源21和导光器件的导光板221之间。光路准直器24包括汇聚透镜241和耦合光栅242,光源21设置在汇聚透镜241的焦距位置。衍射光学器件包括矩阵状排布的多个衍射光栅021。

可选的,如图5-3所示,光源21可以包括多个子光源211,汇聚透镜241可以包括多个子透镜2411,多个子光源与多个子透镜一一对应。示例的,子透镜可以为微透镜、柱透镜或准直器,准直器包括快轴准直器和慢轴准直器。本发明实施例对子透镜的类型不做限定。

此外,光源也可以为一激光器,汇聚透镜可以为一微透镜或一柱透镜,激光器设置在微透镜或柱透镜的焦距位置。

可选的,如图5-3所示,多个衍射光栅021为矩阵状等间距排布,且排布的间距d可以为20微米~400微米。在实际应用中,衍射光学器件包括的多个衍射光栅可以与分辨率为600每英寸像素(pixelperinch,ppi)的显示面板配合使用。显示面板的分辨率越高,衍射光学器件包括的衍射光栅排布的间距越小。

示例的,如图6所示,每个衍射光栅021的长度a可以为5微米~30微米,宽度b可以为5微米~30微米。

在又一种可实现方式中,为了简化图5-1所示的光学组件的结构,可以将用于物体纹路的光学组件的光源设置在导光器件的侧壁上,在这种情况下,光学组件无需设置光路准直器。示例的,该光学组件可以如图7所示,该光学组件包括:光源21、导光器件22和光探测器阵列23。图7以光探测器阵列23设置在显示面板00的非显示侧,导光器件22设置在光探测器阵列23和显示面板00之间为例进行说明。参见图7,由于光源21设置在导光器件22的侧壁上,光源21和导光器件22位于同一层,这样,光学组件可以不用设置光路准直器。

图7中其他标记的含义可以参考图2和图5-1。

需要补充说明的是,本发明实施例中的用于物体纹路的光学组件,第一方面,衍射光学器件发出的衍射光的出射角(即入射至衍射光栅的光在衍射光栅上发生衍射时的衍射角)可以小于预设角度值,使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面不发生全反射。第二方面,衍射光学器件发出的衍射光的出射角可以大于或等于预设角度值,使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射,当衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射时,相较于第一方面,能够提高待识别物体的图像的清晰度,进而提高纹路识别的准确度。

其中,第一方面和第二方面所述的预设角度值θ1满足:θ1=arcsin(n2*sinθ2/n1),n1为导光板的折射率,n2为盖板的折射率,θ2为衍射光在盖板和空气的界面上的入射角。该入射角θ2满足:θ2>arcsin(n3/n2),其中,n3为空气的折射率。

假设待识别物体为指纹,为了进一步提高指纹图像的清晰度,可以增大第二界面反射的光的强度与第一界面反射的光的强度的差值。其中,第二界面指的是显示面板的盖板与空气(即指纹谷与盖板之间存在的空气)的界面,第一界面指的是盖板与指纹脊的界面。为了增大第二界面反射的光的强度与第一界面反射的光的强度的差值,可以使衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值,使衍射光在第二界面即显示面板的盖板和空气的界面发生全反射。

示例的,可以通过设置衍射光栅的光栅周期d和调节入射至衍射光栅的光的入射角使衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值。图8-1示出了入射至导光板221的光的传播路径示意图。如图8-1所示,盖板231中射向盖板231和空气的界面上的光的入射角为θ2,盖板231的折射率为n2,空气的折射率为n3,导光板221的折射率为n1,光折射层2210的折射率为n4,衍射光学器件发出的衍射光的出射角对应的预设角度值为θ1,光折射层2210中射向光折射层2210与显示面板00的界面上的光的入射角为ω,那么当θ2满足:θ2>arcsin(n3/n2)时,盖板231中射向盖板231和空气的界面上的光便可以发生全反射。示例的,盖板231的折射率n2为1.51,空气的折射率n3为1.0,那么当θ2>arcsin(1/1.51),也即是,θ2大于41.5°,比如为50°时,盖板231中射向盖板231和空气的界面上的光线便可以发生全反射。

相关技术中,假设光从第一介质射向第一介质与第二介质的界面,第一介质的折射率为m1,第二介质的折射率为m2,光在该界面上的入射角为ζ1,折射角为ζ2,那么则有:m1*sinζ1=m2*sinζ2,该公式称为折射定律公式。将该折射定律公式对应于图8-1,则有:n1*sinθ1=n4*sinω=n2*sinθ2,所以有:θ1=arcsin(n2*sinθ2/n1)。示例的,盖板231的折射率n2为1.51,导光板221的折射率n1为1.585,盖板231中射向盖板231和空气的界面上的光的入射角θ2为50°,那么预设角度值θ1=arcsin(n2*sinθ2/n1)=46.9,也即是,衍射光学器件发出的衍射光的出射角对应的预设角度为46.9°。当衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于46.9°时,盖板231中射向盖板231和空气的界面上的光便可以发生全反射。假设入射至衍射光栅的光的入射角为60°,衍射光学器件发出的衍射光的出射角为46.9°,入射至衍射光栅的光的波长λ为532纳米,则由(m等于+1)可以得到:衍射光栅的光栅周期d=532/(sin60°-sin46.9°)≈3911,也即是,衍射光栅的光栅周期为3911纳米。因此,如果将衍射光栅的光栅周期d设置为3911纳米,并将入射至衍射光栅的光的入射角设置为60°时,便可以使衍射光学器件发出的衍射光的出射角等于预设角度值即46.9°,进而使得衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射,从而提高了指纹图像的清晰度。

示例的,图8-2示出了衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射时,光学组件的工作过程示意图,图8-2以光源21设置在显示面板00的一端的下方,光探测器阵列23设置在显示面板00的非显示侧,导光器件22设置在光探测器阵列23和显示面板00之间为例进行说明。假设待识别物体为指纹,该光学组件的工作过程可以为:光源21发出光,汇聚透镜241将光源21发出的光汇聚为准直光束,耦合光栅242将准直光束耦合至导光器件的导光板221内。入射至导光板221中的光在导光板221与光折射层2210的界面上发生全反射,发生全反射的光经过衍射光栅021产生向显示面板的显示侧传播的正一级衍射光,正一级衍射光的出射角大于预设角度值。如图8-3所示,正一级衍射光分为两部分:第一部分正一级衍射光和第二部分正一级衍射光。第一部分正一级衍射光经过显示面板00到达显示面板00的盖板231和空气(即指纹谷与盖板之间存在的空气)的界面,第一部分正一级衍射光的出射角大于预设角度值,所以第一部分正一级衍射光在盖板231和空气的界面上发生全反射。假设到达盖板231和空气的界面上的第一部分正一级衍射光的强度为q1,那么由盖板231和空气的界面反射的光的强度也为q1。第二部分正一级衍射光到达盖板231和指纹脊的界面,由于盖板231的折射率与指纹脊的折射率相接近,所以盖板231和指纹脊不满足全反射条件,该第二部分正一级衍射光在盖板231和指纹脊的界面上不会发生全反射,第二部分正一级衍射光中的大部分光会射向并泄漏至指纹脊中。假设到达盖板231和指纹脊的界面上的第二部分正一级衍射光的强度为q2,如果用q3来表示由盖板231和指纹脊的界面反射的光的强度,则有:q2>q3>0。

由于第二界面(即盖板与空气的界面)反射的光的强度与第一界面(即盖板与指纹脊的界面)反射的光的强度的差值更大,所以光探测器阵列根据第二界面反射的光生成的光信号和根据第一界面反射的光生成的光信号的差异更大,从而使处理器能够基于光探测器阵列生成的两种差异更大的光信号形成清晰度更高的指纹图像。图8-2中的其他标记可以参考图5-1。

所以,在第二方面中,衍射光学器件发出的衍射光的出射角大于或等于预设角度值,可以使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射,衍射光的反射率为100%,盖板与空气的界面反射的光的强度更大,这样一来,光探测器阵列根据盖板与空气的界面反射的光生成的光信号,和根据盖板与待识别物体的界面反射的光生成的光信号的差异更大,从而使处理器能够基于光探测器阵列生成的两种差异更大的光信号形成清晰度更高的待识别物体的图像。

进一步的,基于该第二方面,可以通过控制衍射光栅发出的衍射光的出射角的方式,使经过衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过,避免显示组件显示的画面受到影响。

本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件可以应用于具有显示面板的电子设备,示例的,该显示面板可以为oled显示面板。图8-4示出了相关技术中oled显示面板的结构示意图,该显示面板包括:阵列基板831、用于对阵列基板831起覆盖和保护作用的封装层832、依次设置在封装层832远离阵列基板831一侧的偏光片833、光学透明胶834和盖板231。

可选的,用于物体纹路的光学组件的导光器件可以设置在图8-4所示的显示面板的盖板231的下方,即盖板与光学透明胶之间,或者设置在偏光片833的下方,即偏光片与封装层之间。图9-1示例性示出了导光器件22设置在显示面板00的盖板231的下方时该光学组件的结构示意图,该光学组件包括光源21、导光器件和光探测器阵列23。

光探测器阵列23可以设置在显示面板00的非显示侧,光源21可以设置在显示面板00的一端,也即是,光源21与显示面板00位于同一层。

导光器件可以包括导光板221和衍射光学器件,衍射光学器件设置在导光板221上。衍射光学器件可以包括矩阵状排布的多个衍射光栅021,经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过。导光板221的两侧均设置有光折射层2210,光折射层2210的折射率小于导光板221的折射率。

示例的,为了提高待识别物体的图像的清晰度,衍射光学器件发出的衍射光的出射角可以大于或等于预设角度值,使衍射光在显示面板的盖板和空气的界面发生全反射。

进一步的,参考图5-1,该显示组件还可以包括:光路准直器,光路准直器设置在光源和导光器件之间。光路准直器用于对光源发出的光进行汇聚并耦合至导光器件内。光路准直器可以包括汇聚透镜和耦合光栅。光源设置在汇聚透镜的焦距位置,耦合光栅设置在汇聚透镜和导光器件之间。汇聚透镜用于将光源发出的光线汇聚为准直光束,耦合光栅用于将准直光束耦合至导光器件内。

另外,光源21也可以如图7所示,设置在导光板221的侧壁上,以简化光学组件的结构,省去光路准直器的设置过程。

图9-1中的其他标号可以参考图2和图5-1。

本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件,导光器件将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积。光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,实现了全屏识别。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低光学组件的厚度,进而降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。进一步的,通过光路准直器使得光探测器阵列接收到的待识别物体反射的光的强度更高,提高了光源的光利用率,提高了纹路识别准确度。

需要补充说明的是,对于移动终端来说,全屏指纹识别技术是未来指纹识别技术的发展趋势,全屏指纹识别技术的目标是在移动终端屏幕的任意区域完成指纹检测和识别。全屏指纹识别技术可以提高移动终端的屏占比(屏占比指的是移动终端屏幕的面积与移动终端前面板的面积的比值),且能够为用户提供较好的指纹解锁体验。目前,全屏指纹识别技术面临的三大主要问题是:1、在指纹传感器与显示组件相集成的情况下,移动终端屏幕不能太厚;2、指纹反射的光通过移动终端屏幕复杂的层叠结构后需要形成较清晰的指纹图像;3、如图9-2所示,将指纹识别区域设置在移动终端屏幕上时,移动终端屏幕不能太厚。而本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件,针对于未来的全屏指纹识别技术,能够使得移动终端屏幕的厚度较小,能够得到满足指纹识别需求的较清晰的指纹图像,所以该光学组件可以很好地应用于未来的全屏指纹识别技术中,适应技术发展趋势。

综上所述,本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件,由于导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求,进一步的,还提高了光源的光利用率,提高了纹路识别的准确度。

本发明实施例还提供了一种显示组件,该显示组件可以如图1、图2、图5-1、图7、图8-2或图9-1所示,包括显示面板和对应图中所示的光学组件。其中,显示面板可以为oled显示面板。

本发明实施例还提供了一种电子设备,该电子设备可以包括图1、图2、图5-1、图7、图8-2或图9-1所示的显示组件和处理器(如cpu),该处理器用于根据显示组件的光学组件得到的光信号形成待识别物体的图像。

示例的,该电子设备可以为智能手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、可穿戴设备、数码相框、导航仪等具有显示功能的产品或部件。

综上所述,本发明实施例提供的电子设备,由于该电子设备的显示组件包括用于物体纹路的光学组件,该光学组件的导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,且导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了纹路识别可靠性。同时导光器件的使用还可以降低对光源数量的需求,进而降低了电子设备的成本。另外,将光源设置在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求,进一步的,还提高了光源的光利用率,提高了纹路识别准确度。

本发明实施例还提供了一种用于物体纹路的光学组件的制造方法,该方法可包括:

分别形成光源、导光器件和光探测器阵列。

其中,光源用于发出光。导光器件用于使光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,导光器件的面积大于或等于显示面板的面积。光探测器阵列用于在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号。

以图1为例,可以分别形成光源21、导光器件22和光探测器阵列23,然后,将形成的导光器件22和光探测器阵列23依次形成在显示面板的非显示侧,将形成的光源21形成在显示面板的一端的下方。

可选的,如图2所示,导光器件22可以包括导光板221和衍射光学器件222,相应的,如图10-1所示,形成导光器件,包括:

步骤1001、在导光板上形成衍射光学器件。

如图3所示,在导光板221上形成衍射光学器件222。

可选的,显示面板具有矩阵状排布的多个像素,每个像素包括多个子像素,衍射光学器件可以包括矩阵状排布的多个衍射光栅,相应的,如图3和图10-2所示,步骤1001可以包括:

在导光板221上形成多个衍射光栅021,经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过,避免显示组件显示的画面受到影响。可选的,可以通过调整衍射光栅的位置的方式,或者控制衍射光栅发出的衍射光的出射角的方式,使经过每个衍射光栅的光从显示面板中的多个子像素之间的空隙穿过。

示例的,在导光板上形成多个衍射光栅,可以包括:通过纳米压印工艺在导光板上形成多个衍射光栅。

示例的,多个衍射光栅为矩阵状等间距排布,排布的间距可以为20微米~400微米。每个衍射光栅021的长度可以为5微米~30微米,宽度可以为5微米~30微米。

步骤1002、在形成有衍射光学器件的导光板的两侧形成光折射层。

如图10-2所示,在形成有衍射光学器件222的导光板221的两侧形成光折射层2210。

光折射层的折射率小于导光板的折射率,衍射光学器件用于将导光板中传播的光导向显示面板的显示侧。

该光学组件包括的光源、导光器件和光探测器阵列的形成位置可以有多种,比如参考图2、图5-1、图7、图8-2或图9,形成光探测器阵列可以包括:在显示面板00的非显示侧形成光探测器阵列23。示例的,可以在显示面板的非显示侧每英寸对应形成500个光探测器。光探测器阵列覆盖整个显示面板。

比如参考图1、图2、图5-1、图7或图8-2,形成导光器件可以包括:

在显示面板00靠近光探测器阵列23的一侧形成导光器件22,导光器件22位于光探测器阵列23和显示面板00之间。

参见图8-4,显示面板包括盖板231和偏光片833,所以也可以参考图9-1,在显示面板00远离光探测器阵列23的一侧形成导光器件22,导光器件22位于显示面板00的盖板231的下方。

图9-1中的导光器件22也可以位于显示面板的偏光片的下方。

比如参考图1、图2、图5-1或图8-2,形成光源可以包括:在显示面板00的一端的下方形成光源21,使得光源的最外侧的边缘位于显示面板的垂直投影最外侧的边缘外。将光源形成在显示面板的一端的下方,可以降低光学组件的厚度,降低包括光学组件的显示组件的厚度,进而降低包括显示组件的电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求。

示例的,也可以参考图7,在导光器22的侧壁上形成光源21,光源21和导光器件22位于同一层,简化了图5-1所示的光学组件的制造过程。

示例的,也可以参考图9-1,在显示面板00的一端形成光源21,光源21与显示面板00位于同一层。

进一步的,如图5-1所示,光学组件还可以包括:光路准直器24,相应的,在显示面板的一端的下方形成光源之后,该方法还可以包括:

在光源21和导光器件22之间形成光路准直器24,该光路准直器24用于对光源21发出的光进行汇聚并耦合至导光器件22内。光源发出的光通过光路准直器被耦合至导光器件内,使得导光器件能够使光源发出的更多的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,从而使光探测器阵列接收到的待识别物体反射的光的强度更高,提高了光源的光利用率,进而提高了纹路识别准确度。

可选的,如图5-1所示,光路准直器24包括汇聚透镜241和耦合光栅242,相应的,在光源和导光器件之间形成光路准直器,包括:

在光源21和导光器件22之间形成汇聚透镜241,使光源21位于汇聚透镜241的焦距位置。

在汇聚透镜241和导光器件22之间形成耦合光栅242。

其中,汇聚透镜241用于将光源21发出的光汇聚为准直光束,耦合光栅242用于将准直光束耦合至导光器件22内。示例的,可以采用纳米压印工艺在导光板远离显示面板的一侧形成耦合光栅。

示例的,光源可以包括多个子光源,汇聚透镜可以包括多个子透镜,多个子光源与所述多个子透镜一一对应。示例的,子透镜可以为微透镜、柱透镜或准直器,准直器包括快轴准直器和慢轴准直器。

综上所述,本发明实施例提供的用于物体纹路的光学组件的制造方法,形成的导光器件能够将光源发出的光在导光器件中传播,并将光导向显示面板的显示侧,光探测器阵列在显示面板的显示侧存在待识别物体时,接收该待识别物体反射的光,并根据接收到的该待识别物体反射的光生成用于指示该待识别物体的图像的光信号,由于导光器件的面积大于或等于显示面板的面积,所以显示面板的任一位置都能完成纹路识别,实现了全屏识别,提高了用户体验,提高了识别纹路可靠性。同时形成导光器件还可以降低对光源数量的需求,进而降低了显示组件的成本。另外,将光源形成在显示面板的一端的下方,可以降低电子设备的厚度,满足用户对电子设备的使用需求,进一步的,形成的光路准直器还提高了光源的光利用率,提高了纹路识别准确度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的方法的具体步骤,可以参考前述装置实施例中的对应过程,在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的可选实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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