CN110490122A - 显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法 - Google Patents

Abstract

一种显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，适于电子装置，包含具有指纹感测区域的显示元件、控制器及指纹感测模组。此对齐方法包含：控制器启动显示元件以自指纹感测区域发出照射光束照向物件反射至指纹感测模组，其中照射光束的光源图样呈现离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度；指纹感测模组感测照射光束经物件反射后之反射光以得到原始数据，其中原始数据为指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；控制器调整光源图样位于显示元件的位置；指纹感测模组感测调整后的反射光以得到调整后数据，其中调整后数据为在调整光源图样位置后指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；依据原始数据以及调整后数据调整光源图样的位置。

Description

显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法

技术领域

本发明是有关于一种显示元件与感测模组的对齐方法，且特别是有关于一种电子装置中的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法。

背景技术

随着电子科技与制造技术的不断演进与改良，资讯电子产品亦一直推陈出新。电脑、手机、摄相机等电子产品已经是现代人必备的工具。此外，现今的智能型行动装置中，亦需要整合指纹辨识装置，以加强智能型行动装置的使用安全性并且支援更多智能型功能。

在目前，使用者可将手指按压于手机的显示器或盖板上以进行指纹辨识。然而，在感测的过程中，指纹感测模组周围的感测画素所感测到的反射光信号的亮度往往较低于中央处的感测画素所感测到的反射光信号的亮度，以致于周围的信号强度与中央处的信号强度具有落差，会影响指纹影像品质与指纹辨识的正确性。在目前的解决方法中，常以后端的软体来修正信号强度不均匀的现象，不过修正后的指纹影像仍是有副作用，例如会将杂讯放大而造成细节损失等副作用。因此，如何设计出可感测到均匀的反射光信号强度的指纹感测模组，是本领域技术人员致力于研究的。

发明内容

本发明提供一种显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，以解决所感测到的指纹影像品质不佳的问题。

本发明的一实施例提供一种显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，适于电子装置。电子装置包含显示元件、控制器以及指纹感测模组。显示元件具有指纹感测区域，控制器电性连接于显示元件以及指纹感测模组，而指纹感测模组是位于显示元件的下方。对齐方法包含：控制器启动显示元件以自指纹感测区域发出照射光束，照向位于指纹感测区域上方的物件，其中照射光束具有光源图样，且光源图样的光信号强度分布呈现离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度；指纹感测模组感测照射光束经物件反射后的反射光，以得到原始数据，其中原始数据为指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；控制器调整照射光束的光源图样位于显示元件的位置；指纹感测模组感测调整后的照射光束经物件反射后的反射光，以得到调整后数据，其中调整后数据为在调整照射光束的光源图样之后，指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；以及依据原始数据以及调整后数据调整照射光束的光源图样的位置。

在本发明的一实施例中，上述依据原始数据以及调整后数据调整照射光束的光源图样的位置包含：比较原始数据以及调整后数据以判断所感测的反射光信号强度值总和为降低或增加；若反射光信号强度值总和降低，则调整照射光束的光源图样沿第一方向上移动直至反射光信号强度值总和增加；以及若反射光信号强度值总和增加，则调整光源图样沿相反于第一方向的方向移动直至反射光信号强度总和增加。

在本发明的一实施例中，上述的依据原始数据以及调整后数据调整照射光束的光源图样的位置还包含：比较原始数据以及调整后数据以判断反射光信号强度总和为降低或增加；若反射光信号强度值总和降低，则调整光源图样沿第二方向上移动直至反射光信号强度值总和增加；以及若反射光信号强度值总和增加，则调整光源图样沿相反于第二方向的方向移动直至反射光信号强度总和增加。

基于上述，在本发明的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法中，电子装置会根据指纹感测模组所感测到的反射光信号强度总和，调整指纹感测区域所发出的光源图样在显示元件中的位置，以将光源图样的中心(也就是指纹感测区域的中心)对齐于指纹感测模组的中心，进而提升指纹感测模组的感测效能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法的步骤流程图。

图2为本发明一实施例中使用电子装置的示意图。

图3为本发明一实施例中显示元件的指纹感测区域所发出的照射光束的光信号强度分布图。

图4A至图4L为本发明一实施例中将光源图样对齐指纹感测模组的示意图。

图5为本发明另一实施例的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法的步骤流程图。

附图标号说明

10：手指

20：显示元件

22：指纹感测区域

40：导光模组

60：指纹感测模组

80：控制器

100：电子装置

200：曲面

A1：显示面积

A2：感测面积

B：照射光束

C：中心

D1：第一方向

D2：第二方向

L：光源图样

S100～S104、S200～S210：步骤

具体实施方式

图1为本发明一实施例的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法的步骤流程图。图2为本发明一实施例中使用电子装置的示意图。请同时参考图1及图2。本发明的一实施例提供一种显示元件20的指纹感测区域22与指纹感测模组60的对齐方法，此方法至少可应用于图2所绘示的电子装置100，但本发明并不限于此。电子装置100例如是智能型手机或平板电脑等可携式电子装置。电子装置100包含显示元件20、导光模组40以及指纹感测模组60，其中显示元件20具有指纹感测区域22，用来发出照射光束B照射至放置在指纹感测区域22上方的手指10，以进行指纹感测。

在本实施例中，显示元件20例如是显示面板、触控显示面板或上述与指压板的组合。举例而言，显示元件20例如为有机发光显示面板(Organic Light-Emitting Diodedisplay panel，OLED display panel)，但本发明并不限于此。替代地，显示元件20可以是触控显示面板，如具有多个触控电极的有机发光显示面板。所述多个触控电极可以形成在有机发光显示面板的外表面上或是内嵌于有机发光显示面板中，且多个触控电极可以藉由自容或互容的方式进行触控侦测。或者，显示元件20可以是指压板与显示面板的组合或指压板与触控显示面板的组合。

在本实施例中，导光模组40例如是光学透镜组、具有准直器(collimators)结构，以及/或是包含有微透镜(micro-lens)层及/或微孔(pin-holes)层。光学透镜组可以包含具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包含双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合，以应用于成像式指纹感测装置。举例而言，导光模组40由两片透镜所组成。但在其他实施例中，亦可以是三片透镜或四片透镜组成，本发明并不限于此。在一些实施例中，导光模组40亦可以包含准直器结构、光圈、及/或遮光元件等光学元件，以应用于非成像式指纹感测装置。故本发明导光模组40的型态及其种类并不加以限制。

在本实施例中，指纹感测模组60例如为由多个光电二极体(photodiode)阵列排列而成的感测装置，但本发明并不限于此。在进行感测时，使用者将手指10放置于或接近显示元件20的指纹感测区域22的上方，而显示元件20的指纹感测区域22所发出的照射光束B照射至手指10后反射，且依序通过显示元件20以及导光模组40，并且传递至指纹感测模组60，指纹感测模组60会感测反射光，并据以产生指纹影像以进行指纹辨识。指纹感测模组60的感测面积A2可以小于或等于指纹感测区域22的显示面积A1。

总括地说，指纹感测模组60是安装在显示元件20的下方，并且其位置对应于显示元件20的指纹感测区域22。而指纹感测区域22所发出的光，经使用者手指10反射后，会传递到达指纹感测模组60。因此，当显示元件20中指纹感测区域22所发出的光源亮度不均匀时，会形成非均匀的光源图样。而上述光源图样的中心必须与指纹感测模组60的中心对齐，以增加指纹感测效能。指纹感测模组60的所有感测画素所感测到的光亮度总和越小，则感测效能越佳。

在本实施例中，电子装置100还包含控制器80电性连接于指纹感测模组60及显示元件20，用以处理或计算指纹感测模组60所接收到的反射光信号，并据以控制光源图样的显示位置，也就是指纹感测区域22在显示元件20中的位置。控制器80例如为中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数位讯号处理器(digitalsignal processor,DSP)、可程式化控制器、可程式化逻辑装置(programmable logicdevice,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，控制器80的各功能可被实作为多个程序代码。这些程序代码会被储存在记忆体中，由控制器80来执行这些程序代码。或者，在一实施例中，控制器80的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软体或硬体的方式来实作控制器80的各功能。

图3为本发明一实施例中显示元件的指纹感测区域所发出的照射光束的光信号强度分布图。图4A至图4I为本发明一实施例中将光源图样对齐指纹感测模组的示意图。请先参考图1、图2、图3及图4A。首先，执行步骤S100，控制器80启动显示元件20以自指纹感测区域22发出照射光束B，照向位于指纹感测区域22上方的手指10，其中手指10也可以是其他可反射照射光束B的物件，本发明并不限于此。其中照射光束B具有光源图样L，且光源图样L的光信号强度分布离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度，例如，呈现离中心C越近则光信号强度越低的分布。详细而言，在本实施例中，显示元件20包含有多个显示画素排列成阵列，藉由控制施加至显示元件20的指纹感测区域22的每一个显示像素的电压值或电流值，可以控制每个显示像素的发光亮度。因此，当这些显示画素的电压值或电流值有所不同时，则可形成在不同位置具有不同发光亮度的光源图样L，例如，光源图样L呈现离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度。如图4A所绘示，光源图样L划分为四个区域，而离中心较近的区域的光信号强度会低于离中心较远的区域的光信号强度。也就是说，光源图样L呈现离中心处C越近则光信号强度越低的非均匀光源图样L，其中光源图样L中不同位置的光信号强度差异在图4A至图4L中是以灰阶样式呈现疏密效果，若点状样式越密集则表示光信号强度越低。

在另一实施例中，光信号强度分布系根据三维空间的高斯函数分布呈渐层光信号强度分布，如图3所绘示高斯函数分布曲面200，其中曲面200在垂直方向(Z轴)上的数值是表示在光源图样L中相对应的座标位置(X与Y轴)的光信号强度。

接着，执行步骤S101，指纹感测模组60感测照射光束B经物件反射后的反射光，以得到原始数据。具体而言，指纹感测模组60会感测照射光束B经物件反射后的反射光信号强度，而原始数据即为指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度的总和。在本实施例中，指纹感测模组60的面积小于显示元件20的指纹感测区域22的面积。但本发明并不限于此，例如，在其他实施例中，指纹感测模组60的面积可以等于显示元件20的指纹感测区域22的面积。具体而言，指纹感测模组60例如对应于显示元件20的指纹感测区域22中的六乘六矩阵排列的显示画素所涵盖的范围，如图4A所绘示。需说明的是，由于照射光束B的光源图样L呈现离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度，或是呈现离中心C越近则光信号强度越低的非均匀光源图样L，因此当指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总和达到最小时，则表示照射光束B的光源图样L的中心C已经对齐于指纹感测模组60的中心，因此指纹感测模组60可以具有最佳的感测效能。在图4A中，照射光束B的光源图样L的中心C并未对齐于指纹感测模组60的中心，因此尚需调整光源图样L的位置以达到最佳的感测效能。

请同时参考图1、图2及图4B。接着，执行步骤S102，控制器80调整照射光束B的光源图样L位于显示元件20的位置。详细而言，在步骤S102中，将光源图样L沿第一方向D1上移动，如图4B所绘示由左至右的方向，但本发明并不限于此。在一些实施例中，第一方向D1亦可以是由右至左的方向或其他方向。具体而言，在此步骤中，利用调整显示元件20的指纹感测区域22的发光以调整照射光束B的光源图样L的位置。也就是说，使显示元件20的指纹感测区域22的多个显示画素的光信号强度产生改变以使光源图样L在显示元件20上产生位移。举例而言，藉由控制显示元件20的指纹感测区域22中的显示画素的光信号强度，可将光源图样L向右位移一个显示画素，如图4B所绘示。

接着，执行步骤S103，指纹感测模组60感测调整后的照射光束B经物件反射后的光强度，以得到调整后数据，其中调整后数据为在调整照射光束B的光源图样L位置之后，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度的总和。举例而言，在图4B中，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度的总和即为调整后数据。

请同时参考图1、图2及图4C至图4F。接着，执行步骤S104，依据原始数据以及调整后数据调整照射光束B的光源图样L的位置。详细而言，在步骤S104中，可比较原始数据以及调整后数据并判断指纹感测模组60的所有感测画素所感测到的反射光信号强度的总和为减少或增加。若反射光信号强度值总和降低，则调整光源图样L继续沿第一方向D1上移动直至反射光信号强度值的总和增加为止。此外，若反射光信号强度值总和增加，则调整照射光束B的光源图样L沿相反于第一方向D1的方向移动直至反射光信号强度值的总和增加为止。

举例而言，在本实施例中，光源图样L的位置由图4A位移至图4B时，指纹感测模组60所感测到反射光信号强度总和较移动光源图样L前减少。故此，本实施例会将光源图样L继续沿第一方向D1向右平移一个显示画素的距离，如图4C所绘示。

光源图样L的位置由图4B位移至图4C后，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总和会较移动光源图样L前减少。本实施例会继续调整光源图样L的位置，以继续沿第一方向D1向右平移一个显示画素的距离，如图4D所绘示。

光源图样L的位置由图4C位移至图4D后，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总和会较移动光源图样L前减少。本实施例会继续调整光源图样L的位置，以继续沿第一方向D1向右平移一个显示画素的距离，如图4E所绘示。

光源图样L的位置由图4D位移至图4E后，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总和会较光源图样L移动前增加。本实施例会调整光源图样L的位置，以沿反向于第一方向D1向左平移一个显示画素的距离，如图4F所绘示。也就是说，光源图样L会回到与图4D相同的位置。

因此，藉由上述的步骤，本实施例可完成光源图样L在第一方向D1所在的维度上的位置调整。如图4F所示，光源图样L的中心C与指纹感测模组60的中心在第一方向D1上的坐标位置是相同的。

请同时参考图1、图2、图4F以及图4G。接着，本实施例会进行光源图样L在垂直于第一方向D1的第二方向D2上的位置调整。详细而言，本实施例会调整光源图样L的位置，使其沿第二方向D2或其反方向上移动。其中，第二方向D2垂直于第一方向D1，即如图4F所示的由下至上的方向，但本发明并不限于此。在本实施例中，光源图样L会在沿第二方向D2的反方向向下平移一个显示画素的距离，如图4G所绘示。

请同时参考图1、图2以及图4F至图4L。当光源图样L由图4F的位置移到图4G的位置时，指纹感测模组60所感测到反射光信号强度总和会增加，即高于光源图样L移动前反射光信号强度的总和，这表示光源图样L的中心C远离了指纹感测模组60的中心位置。因此，本实施例会将光源图样L沿第二方向D2向上平移一个显示画素的距离，如图4H所绘示，以回到与图4F相同的位置。

接着，当光源图样L由图4G的位置移到图4H的位置时，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总和会较移动光源图样L前减少。因此，本实施例会调整光源图样L沿第二方向D2向上平移一个显示画素的距离，如图4I所绘示。

接着，当光源图样L由图4H的位置移到图4I的位置时，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总合会较移动光源图样L前减少。故此，本实施例会调整光源图样L继续沿第二方向D2上向上平移一个显示画素的距离，如图4J所绘示。

接着，当光源图样L由图4I的位置移到图4J的位置时，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总合会较移动光源图样L前减少。故此，在接续步骤中，调整光源图样L继续沿第二方向D2上向上平移一个显示画素的距离，如图4K所绘示。

接着，当光源图样L的位置由图4J位移至图4K时，指纹感测模组60所感测到的反射光信号强度总合会增加，即高于光源图样L移动前的反射光信号强度的总和，这表示光源图样L的中心处C远离了指纹感测模组60的中心位置。故此，本实施例会将光源图样L沿第二方向D2的反方向向下平移一个显示画素的距离，如图4L所绘示，以回到与图4J相同的位置。因此，藉由上述的步骤，可完成光源图样L在第二方向D2所在维度上的位置调整。如图4L所绘示，光源图样L的中心C系对齐于指纹感测模组60的中心位置。

图5为本发明另一实施例的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法的步骤流程图。请同时参考图2及图5。本实施例的对齐方法，至少可应用于图2所绘示的电子装置100，但本发明并不限于此。首先，执行步骤S200，启动显示元件20的指纹感测区域22以发出照射光束B，其中照射光束B具有光源图样。接着，执行步骤S201，指纹感测模组60感测照射光束B经物件反射后的反射光信号强度总和。接着，执行步骤S202，调整光源图样沿第一方向或第二方向移动。在本实施例中，第一方向为水平方向，而第二方向为垂直方向，两方向相互垂直。为了方便说明，以下以沿第一方向移动为例。接着，执行步骤S203，指纹感测模组60感测光源图样经物件反射后的反射光信号强度总和。

接着，执行步骤S204，根据感测结果，判断反射光信号强度总和是否降低。若反射光信号强度总和降低，则执行步骤S205，继续调整光源图样沿第一方向或第二方向移动，并且重复执行步骤S203以及步骤S204，直至反射光信号强度总和增加为止。呈上述，若反射光信号强度的总和提升，则完成步骤S204。接着，执行步骤S206，调整光源图样沿第一方向的反向移动。接着，执行步骤S207，指纹感测模组60感测光源图样(照射光束B)经物件反射后的反射光信号强度总和。

接着，执行步骤S208，根据感测结果，判断反射光信号强度总和是否降低。若反射光信号强度的总和提升，则回到步骤S203。若反射光信号强度总和降低，则执行步骤S209，结束第一方向或第二方向(在本实施例即第一方向)的位置调整，并判断另一方向(在本实施例即第二方向)是否已调整。若另一方向(在本实施例即第二方向)尚未进行调整，则以类似的方式执行步骤S202至步骤S208以调整光源图样在第二方向上的位置。调整光源图样沿第二方向上移动的详细步骤及方式可参考调整光源图样沿第一方向上移动的详细步骤及方式，故不再赘述。呈上述，若另一方向(即第二方向)已调整，则完成步骤S209。最后，执行步骤S210，完成调整，也就是说，光源图样的中心已经对齐于指纹感测模组的中心。

综上所述，在本发明的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法中，电子装置会根据指纹感测模组所感测到的反射光信号强度总和，调整指纹感测区域所发出的光源图样在显示元件中的位置，以将光源图样的中心(也就是指纹感测区域的中心)对齐于指纹感测模组的中心，进而提升指纹感测模组的感测效能。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，适于电子装置，所述电子装置包含显示元件、控制器以及指纹感测模组，所述显示元件具有指纹感测区域，所述控制器电性连接于所述显示元件以及所述指纹感测模组，而所述指纹感测模组是位于所述显示元件的下方，所述对齐方法包含：

所述控制器启动所述显示元件以自所述指纹感测区域发出照射光束，照向位于所述指纹感测区域上方的物件，其中所述照射光束具有光源图样，且所述光源图样的光信号强度分布呈现离中心较近的第一区域的光信号强度小于离中心较远的第二区域的光信号强度；

所述指纹感测模组感测所述照射光束经所述物件反射后的反射光，以得到原始数据，其中所述原始数据为所述指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；

所述控制器调整所述照射光束的所述光源图样位于所述显示元件的位置；

所述指纹感测模组感测调整后的所述照射光束经所述物件反射后的反射光，以得到调整后数据，其中所述调整后数据为在调整所述照射光束的所述光源图样的位置之后，所述指纹感测模组所感测到的反射光信号强度的总和；以及

依据所述原始数据以及所述调整后数据调整所述照射光束的所述光源图样的位置。

2.根据权利要求1所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，所述控制器调整所述照射光束的所述光源图样位于所述显示元件的位置包含：

调整所述光源图样沿第一方向上移动。

3.根据权利要求2所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，依据所述原始数据以及所述调整后数据调整所述照射光束的所述光源图样的位置包含：

比较所述原始数据以及所述调整后数据以判断反射光信号强度总和为降低或增加；

若反射光信号强度值总和降低，则调整所述光源图样沿所述第一方向上移动直至反射光信号强度总和增加；以及

若反射光信号强度值总和增加，则调整所述光源图样沿相反于所述第一方向的方向移动直至反射光信号强度总和增加。

4.根据权利要求3所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，依据所述原始数据以及所述调整后数据调整所述照射光束的所述光源图样的位置还包含：

若反射光信号强度值总和在移动后由降低改为增加时，调整所述光源图样移动回到前次位置。

5.根据权利要求2所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，所述控制器调整所述照射光束的所述光源图样位于所述显示元件的位置还包含：

调整所述光源图样沿第二方向上移动，其中所述第二方向垂直于所述第一方向。

6.根据权利要求5所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，依据所述原始数据以及所述调整后数据调整所述照射光束的所述光源图样的位置还包含：

比较所述原始数据以及所述调整后数据以判断反射光信号强度总和为降低或增加；

若反射光信号强度值总和降低，则调整所述光源图样沿所述第二方向上移动直至反射光信号强度值总和增加；以及

若反射光信号强度值总和增加，则调整所述光源图样沿相反于所述第二方向的方向移动直至反射光信号强度总和增加。

7.根据权利要求6所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，依据所述原始数据以及所述调整后数据调整所述照射光束的所述光源图样的位置还包含：

若反射光信号强度值总和在移动后由降低改为增加时，调整所述光源图样移动回到前次位置。

8.根据权利要求1所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，所述显示元件为显示面板，包含多个显示画素排列成阵列。

9.根据权利要求8所述的显示元件的指纹感测区域与指纹感测模组的对齐方法，其特征在于，所述控制器调整所述照射光束的光源图样位于所述显示元件的位置包含：

所述控制器调整所述显示面板的所述指纹感测区域中的多个显示画素的发光亮度，使得所述光源图样以单一个显示画素为单位进行位移。