CN109564627A - 具光学指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置及手持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具光學指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置及手持装置。所述屏下光学指纹装置用以感测一特定对象的指纹并包括一光学输入装置；其中所述光学输入装置包括多个第一光感测元件，用以接收所述特定对象所反射的可见光，以及多个第二光感测元件，用以接收所述特定对象所反射或发出的不可见光，且不接收所述特定对象所反射的可见光；因此，所述光学输入装置通过的第二光感测元件所获得不可见光强弱，作为排除使用正确指纹的假手指来进行全屏手机操作的依据，有效提高光学指纹防伪功能。

Description

具光学指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置及手持装置

技术领域

本发明涉及光学指纹装置，尤其涉及一种具光学指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置。

背景技术

过去指纹撷取多以电容感测指纹为主，近几年来全屏手机成为趋势，其中光学式屏下指纹为目前的主流方法的一。

过去针对非生物假指纹防伪可通过电容式电路感测设计，来分辨真人手指以及采样假手指，但目前采用光学式屏下指纹感测技术的全屏手机，是通过光学反射撷取指纹影像进行指纹特征的鉴别，所以无法通过电气特性来分辨真人手指以及采样假手指。

这样一来，当有心人士取得合法使用者的指纹并制作假手指，使用假手指即可通过合法使用者的全屏手机指纹鉴别，进而盗用全屏手机。

因此，目前采用光学式屏下指纹感测技术的全屏手机在光学指纹上的防伪机制需要进一步改良及创新。

发明内容

本发明的目的的一在于公开一种具光学指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置及手持装置，来解决上述问题。

本申请的一实施例公开了一种具光学指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置。所述屏下光学指纹装置包括一光学输入装置；其中所述光学输入装置包括：多個第一光感測元件，用以接收所述特定对象所反射的可见光；以及至少一第二光感測元件，用以接收所述特定对象所反射或发出的不可见光，且不接收所述特定对象所反射的可见光。

本申请所公开的屏下光学指纹装置通过所述光学输入装置中的第一光感测组件获得显示屏外手指指纹的光学影像，再通过所述第二光感测组件进一步获得通过人体手指较大量反射的不可见光，据以分辨真、假手指。

本申请的另一实施例公开了一种具光学指纹防伪感测功能的手持装置。所述手持装置包括：一显示屏组件，包括一显示面板以及一保护盖板，所述显示面板具有一第一侧和相对于所述第一侧的一第二侧，所述保护盖板设置于所述显示面板的第二侧；以及一光学输入装置，包括：多個第一光感測元件，设置在所述显示面板的第一侧，用以接收所述特定对象所反射的可见光；以及至少一第二光感測元件，用以接收所述特定对象所反射或发出的不可见光，且不接收所述特定对象所反射的可见光。

本申请所公开的手持装置通过所述第一光感测组件来获得光学指纹影像，配合所述第二光感测组件可另外获得由人体手指较大量反射的不可见光，作为排除假手指的依据，提升手持装置的指纹防伪能力。

附图说明

图1A是本申请具光学指纹防伪感测功能的手持装置的外观示意图。

图1B是图1A的显示屏的结构示意图。

图2是本申请显示屏的光学输入设备的一实施例的上视图。

图3是图2的A-A割面线的剖面示意图。

图4是图2的A-A割面线的另一剖面示意图。

图5是图2的A-A割面线的再一剖面示意图。

图6是图2的A-A割面线的又一剖面示意图。

图7是本申请具光学指纹防伪感测功能的显示屏的第二实施例的结构示意图。

图8是本申请具光学指纹防伪感测功能的显示屏的第三实施例的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 显示屏

10 显示屏组件

100 手持装置

11 显示面板

11a 第二侧

11b 第一侧

12 保护盖板

20、20a、20b、20c 光学输入装置

30 第一光感测组件

31 第一基材

311 第一光感应区

32 第一彩色滤光片

33 第一透镜

40、40a、40b、40c 第二光感测组件

41 第二基材

411、411a 第二光感应区

42、42a 第二彩色滤光片

43、43a 第二透镜

431 光学涂层

L1 光线

L11 可见光

L12、L12’ 不可见光

50、51 对象

60 不可见光發射器

具体实施方式

在说明书及的前的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及的前的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及的前的权利要求书当中所提及的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。

本申请的具光学指纹防伪感测功能的显示屏可取得经由真实的人体(活体)手指反射或发出的不可见光，实现真、伪手指的区别，有效提高光学式屏下指纹防伪安全性，以下配合多个实施例及图式，详细说明本申请显示屏的技术内容。

首先请参阅图1A及图1B所示，本申请手持装置100用以感测一特定对象50、51的指纹，并包括有一显示屏1，所述显示屏的第一实施例包括有显示屏组件10及光学输入装置20。其中，手持装置100可为例如智能型手机、个人数字助理、手持式计算机***或平板计算机等任何手持式电子。

上述显示屏组件10至少包含有一显示面板11及一保护盖板12；其中显示面板11具有一第一侧和相对于所述第一侧11b的一第二侧11a，保护盖板12是设置在显示面板11第二侧11a。显示面板11通过驱动而发出不同波长范围的多种可见光L1，以显示彩色影像。在本实施例中，显示面板11可以是一种有机电激发光显示面板(OLED)，但不以此为限。

上述光学输入装置20是设置在显示屏组件10的显示面板11的第一侧11b，即所述显示面板11位于所述光学输入装置20和所述保护盖板12之间。光学输入装置20包括多个第一光感测组件30及至少一第二光感测组件40；再如图2所示，多个第一光感测组件30及第二光感测组件40可以是以矩阵方式排列。请注意，本发明对于光学输入装置20所包含的第一光感测组件30及第二光感测组件40数目均不加以限制,但所述多个第一光感測元件的數目多於所述至少一第二光感測元件，实际上光学输入装置20的第二光感测组件40的排列方式也不加以限制，可包括以任意方式排列的任意数目的像素14。较佳的，第二光感测组件40是以密度较疏的方式均匀排列在第一光感测组件30之中，例如n*n个第一光感测组件30中设置有一个第二光感测组件40，其中的n*n可以是4*4、8*8、16*16…等，可依不同应用调整。

当一特定对象50、51靠近显示屏组件10的保护盖板12时，对象50、51会反射显示面板11所发出的一部分可见光L11的光线。若特定对象50是人体的一部分，例如手指，则会同时反射不可见光L12；反之，若特定对象51非真实的人体的一部分，例如特定对象51是假手指，则会吸收大部分不可见光L12，而只会反射可见光L11以及相对于特定对象50来说相对小量的不可见光L12'，换句话说，不可见光L12'的强度可能为零、趋近于零或远小于不可见光L12，因此，藉由判断对象50和对象51所反射的不可见光的强度，便可分辨对象50和对象51是否是真实的人体。

光学输入装置20的第一光感测组件30是用来接收位在保护盖板12外的对象50、51所反射的可见光L11，并获得对象50、51的二维影像信息。在此所说的二维影像信息是二维的指纹影像；因此，可依据二维指纹影像进行指纹特征的鉴别。

光学输入装置20的第二光感测组件40则是用来接收位在保护盖板12外的对象50、51所反射不可见光L12和L12'，通过获得不可见光的强弱来进行真、假对象50、51的鉴别。在此所说的真对象50是指人体一部分，例如手指；反之，假对象51非人体的一部分。因此，可依据不可见光的强弱进行指纹真、伪的鉴别。较佳的，在这里所的不可见光L2是指不可见红外光，特别是指近红外光(光波长范围为800-2500nm)。

请参阅图3所示，图3中的光学输入装置20是上述光学输入装置的一个实施例的剖面示意图，由图中可知，每一第一光感测组件30包含第一基材31、第一光感应区311、第一彩色滤光片32以及第一透镜33，而每一第二光感测组件40包含第二基材41、第二光感应区411、第二彩色滤光片42以及第二透镜43a。在本实施例中，第一基材31和第二基材41相同，第一光感应区311和第二光感应区411相同，第一彩色滤光片32和第二彩色滤光片42相同，僅有第一透镜33和第二透镜43a不同。

请同时参阅图1及图3所示，在本实施例中，第一光感应区311及第二光感应区411是以相同感光材质分別掺杂在第一基材31和第二基材41中；第一彩色滤光片32及第二彩色滤光片42是分别设置在第一基材31和第二基材41上，以分别覆盖第一光感应区311及第二光感应区411；第一透镜33是设置在第一彩色滤光片32上，并允许可见光L11从第一透镜33外通过第一透镜33進入第一彩色滤光片32，可见光L11再通过第一彩色滤光片32并由第一光感应区311接收。通过第一光感应组件30可获得对象50或对象51的光学影像。第二透镜43a是设置在第二彩色滤光片42上，第二透镜43a具有一光学涂层431覆蓋於第二透镜43a的外侧面，光学涂层431可滤除可见光L11進入第二透镜43a，换句话说，第二透镜43a仅供不可见光L12、L12'通过。因此，藉由第二光感测组件40所接收到不可见光L12、L12'的强弱，可判断显示屏1外对象50、51是不是真的手指。

再请参阅图4所示，图4中的光学输入装置20a是上述光学输入装置20的另一个实施例的剖面示意图，由图中可知，每一第一光感测组件30包含第一基材31、第一光感应区311、第一彩色滤光片32以及第一透镜33，而每一第二光感测组件40a包含第二基材41、第二光感应区411、第二彩色滤光片42a以及第二透镜43。在本实施例中，第一基材31和第二光感测组件40a的第二基材41是共享相同材质的基材第一基材31和第二基材41相同，第一光感应区311和第二光感应区411相同，第一透镜33和第二透镜43相同，僅有第一彩色滤光片32和第二彩色滤光片42a不同。

请同时参阅图1及图4，在本实施例中，第一光感应区311及第二光感应区411是以相同感光材质分別掺杂在第一基材31和第二基材41中；第一彩色滤光片32及第二彩色滤光片42a是分别设置在第一基材31和第二基材41上，以分别覆盖第一光感应区311及第二光感应区411；其中第一彩色滤光片32可让特定波长范围的可见光L11通过，而第二彩色滤光片42a则仅让不可见光波长范围的不可见光L12、L12'通过，并滤除可见光L11。因此，藉由第二光感测组件40所接收到不可见光L12、L12'的强弱，可判断显示屏1外对象50、51是不是真的手指。

再请参阅图5所示，图5中的光学输入装置20b是上述光学输入装置20的再另一个实施例的剖面示意图，由图中可知，每一第一光感测组件30同样包含第一基材31、第一光感应区311、第一彩色滤光片32以及第一透镜33，而每一第二光感测组件40b也同样包含第二基材41、第二光感应区411a、第二彩色滤光片42以及第二透镜43。在本实施例中，第一基材31和第二基材41相同，第一彩色滤光片32和第二彩色滤光片42相同，第一透镜33和第二透镜43相同，僅有第一光感应区311和第二光感应区411a不同。

请同时参阅图1及图5，在本实施例中，第一光感应区311及第二光感应区411a是不同感光材质分別掺杂在第一基材31和第二基材41中；其中第一光感应区311是以对可见光敏感的材质掺杂在所述基材中，而第二光感应区411a是以对不可见光敏感的材质掺杂在所述基材中，以等效为(例如)红外光二极体。在本实施例中，当反射的可见光L11及不可见光L12、L12'进入第二光感测组件40b，只有不可见光L12、L12'会被第二光感应区411a所接收，因此藉由第二光感测组件40b所接收到不可见光L12、L12'的强弱，可判断显示屏1外对象50、51是不是真的手指。

请同时参阅图1及图6所示，图6中的光学输入装置20c是上述光学输入装置20的又另一个实施例的剖面示意图，由图中可知在本实施例中，光学输入装置20c的第二光感测组件40c是结合图3、图4及图5的实施例，具体来说，第二光感测组件40c包括图3的第二透镜43a、图4的第二彩色滤光片42a及图5的第二光感应区411a，同样可实现只接收显示屏1外对象所反射的不可见光L12，作为判断对象50是否为人体一部分的依据。此外，本发明的光学输入装置20的第二光感测组件40c也可以结合图3及图4的第二透镜43a与第二彩色滤光片42a，或结合图4及图5实施例的第二彩色滤光片42a及第二光感应区411a，或结合图3及图5实施例的第二透镜43a及第二光感应区411a，均可达成相同的效果。

如前所述，本申请的光学输入装置可经由对象50、51反射或发出的不可见光的強弱來判断对象50、51是否为人体的一部分。如图7所示，本申请的显示屏组件10可另包括一不可见光发射器60，不可见光发射器60可设置于保护盖板12和显示面板11之间，然而本揭露不以此为限；在某些实施例中，如图8所示，不可见光发射器60可設置于光学输入装置20旁，即显示面板11的內侧11b。

综上所述，本申请公开的一种具光学指纹防伪感测功能的显示屏于进行人体手指指纹识别时，通过所述光学输入装置中的第一光感测组件获得显示屏外手指指纹的光学影像，再通过所述第二光感测组件进一步获得通过人体手指较大量反射的不可见光，来排除使用具有正确指纹影像的非人体手指，增加了第二道的保护机制，本申请确实能补偿采用光学式屏下指纹感测技术的显示屏无法分辨真、假手指的缺陷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种具光學指纹防伪感测功能的屏下光学指纹装置，用以感测一特定对象的指纹，其特征在于，所述屏下光学指纹装置包括：

一光学输入装置，包括：

多個第一光感測元件，用以接收所述特定对象所反射的可见光；以及

至少一第二光感測元件，用以接收所述特定对象所反射或发出的不可见光，且不接收所述特定对象所反射的可见光。

2.如权利要求1所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，每一第一光感测组件包括：

一第一基材；

一第一光感应区，形成在所述第一基材中；

一第一彩色滤光片，设置在所述第一基材上，并覆盖所述第一光感应区；以及

一第一透镜，设置在所述第一彩色滤光片上。

3.如权利要求2所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，每一第二光感测组件包括：

一第二基材；

一第二光感应区，形成在所述第二基材中；

一第二彩色滤光片，设置在所述第二基材上，并覆盖所述第二光感应区；以及

一第二透镜，设置在所述第二彩色滤光片上。

4.如权利要求3所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，其中：

所述第二透镜包括一光学涂层以滤除可见光并供不可见光通过。

5.如权利要求3所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，其中：

所述第一彩色滤光片供特定可见光波长范围的光通过，并滤除非特定可见光波长范围的光；以及

所述第二彩色滤光片滤除可见光并供不可见光通过。

6.如权利要求3所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，其中：

所述第一光感应区是在所述第一基材上掺杂对可见光敏感的材质；以及

所述第二光感应区是在所述第二基材上掺杂对不可见光敏感的材质。

7.如权利要求1至6中任一项所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，其中不可见光是红外光。

8.如权利要求7所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，其中不可见红外光是近红外光。

9.如权利要求1至6中任一项所述的屏下光学指纹装置，所述屏下光学指纹装置用于一显示屏组件，包括一显示面板以及一保护盖板，所述显示面板具有一第一侧和相对于所述第一侧的一第二侧，所述保护盖板设置于所述显示面板的第二侧，其特征在于，所述光学输入装置设置于所述显示面板的第一侧，使所述显示面板位于所述光学输入装置和所述保护盖板之间。

10.如权利要求1至6中任一项所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，进一步包括一不可见光发射器，用来向所述特定对象发射不可见光，所述不可见光发射器设置在所述显示面板的第一侧。

11.如权利要求10所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，所述不可见光发射器相鄰所述光学输入装置。

12.如权利要求9所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，进一步包括一不可见光发射器，用来向所述特定对象发射不可见光，所述不可见光发射器设置在所述显示面板和所述保护盖板之间。

13.如权利要求1至6中任一项所述的屏下光学指纹装置，其特征在于，所述多个第一光感測元件與所述至少一第二光感測元件呈矩阵排列，且所述多个第一光感測元件的數目多於所述至少一第二光感測元件。

14.一种具光學指纹防伪感测功能的手持装置，用以感测一特定对象的指纹，其特征在于，所述手持装置包括：

一显示屏组件，包括一显示面板以及一保护盖板，所述显示面板具有一第一侧和相对于所述第一侧的一第二侧，所述保护盖板设置于所述显示面板的第二侧，；以及

一光学输入装置，包括：

多個第一光感測元件，设置在所述显示面板的第一侧，用以接收所述特定对象所反射的可见光；以及

至少一第二光感測元件，用以接收所述特定对象所反射或发出的不可见光，且不接收所述特定对象所反射的可见光。

15.如权利要求14所述的手持装置，其特征在于，每一第一光感测组件包括：

一第一基材；

一第一光感应区，形成在所述第一基材中；

一第一彩色滤光片，设置在所述第一基材上，并覆盖所述第一光感应区；以及

一第一透镜，设置在所述第一彩色滤光片上。

16.如权利要求15所述的手持装置，其特征在于，每一第二光感测组件包括：

一第二基材；

一第二光感应区，形成在所述第二基材中；

一第二彩色滤光片，设置在所述第二基材上，并覆盖所述第二光感应区；以及

一第二透镜，设置在所述第二彩色滤光片上。

17.如权利要求16所述的手持装置，其特征在于，其中：

所述第二透镜包括一光学涂层以滤除可见光并供不可见光通过。

18.如权利要求16所述的手持装置，其特征在于，其中：

所述第一彩色滤光片供特定可见光波长范围的光通过，并滤除非特定可见光波长范围的光；以及

所述第二彩色滤光片滤除可见光并供不可见光通过。

19.如权利要求16所述的手持装置，其特征在于，其中：

所述第一光感应区是在所述第一基材上掺杂对可见光敏感的材质；以及

所述第二光感应区是在所述第二基材上掺杂对不可见光敏感的材质。

20.如权利要求14至19中任一项所述的手持装置，其特征在于，其中不可见光是红外光。

21.如权利要求20所述的手持装置，其特征在于，其中不可见红外光是近红外光。

22.如权利要求14至19中任一项所述的手持装置，其特征在于，进一步包括一不可见光发射器，用来向所述特定对象发射不可见光，所述不可见光发射器设置在所述显示面板的第一侧。

23.如权利要求22所述的手持装置，其特征在于，所述不可见光发射器相鄰所述光学输入装置。

24.如权利要求14至19中任一项所述的手持装置，其特征在于，进一步包括一不可见光发射器，用来向所述特定对象发射不可见光，所述不可见光发射器设置在所述显示面板和所述保护盖板之间。

25.如权利要求14至19中任一项所述的手持装置，其特征在于，所述多个第一光感測元件與所述至少一第二光感測元件呈矩阵排列，且所述多个第一光感測元件的數目多於所述至少一第二光感測元件。