CN212723968U - 具备指纹防伪功能的触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种具备指纹防伪功能的触控显示装置，其中该触控显示装置可包含一触控显示面板以及一处理电路。该触控显示面板可包含多个显示单元以及一或多个码书，其中每一该显示单元包含一感测单元，而该一或多个码书可使对应的显示单元中的该感测单元接收到放置于该触控显示面板上的一物体的一感测信息。另外，该处理电路可自该感测单元取得该感测信息，并基于该感测信息以及一参考信息判断该物体是否为真实手指。

Description

具备指纹防伪功能的触控显示装置
技术领域
本实用新型涉及指纹防伪的应用，特别涉及一种具备指纹防伪功能的触控显示装置。
背景技术
自从智能手机问世以来，简易操作的安全性防护一直受到重视，诸如当下非常流行的指纹识别功能，其可辨别使用者的身份，并于验证通过后将手机解锁。即便制造商强调指纹识别的错误几率低于5万分之1，能够提供相当高的信息安全防护效果。但随着有心人士不断采用各种不同方式去成功地“欺骗”指纹识别***，也让指纹识别变得不再安全。举例来说，受害者可能在喝水的时候无意识地将指纹留在玻璃杯上，有心人士窃取到之后，可利用树脂、硅胶等材料制造出来的假指纹就能够骗过一般的指纹感测器。此外，随着3D打印技术的演进，指纹仿冒技术也不断地提升，令人防不胜防，因此识别指纹的真伪便成为本领域技术人员所研究的议题。
综上所述，实有需要一种新颖的指纹防伪技术来改善智能手机或其他指纹识别装置的安全性。
实用新型内容
本实用新型的一目的在于提供一种具备指纹防伪功能的触控显示装置，以解决上述问题。
本实用新型的另一目的在于提供一种具备指纹防伪功能的触控显示装置，以在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下改善指纹认证装置的准确性以及安全性。
本实用新型一实施例提供一种具备指纹防伪功能的触控显示装置，其中该触控显示装置可包含一触控显示面板以及一处理电路。该触控显示面板可包含多个显示单元，且每一该显示单元可包含一感测单元。该触控显示面板可另包含对应于该多个显示单元中的一或多组显示单元的一或多个码书(codebook)，其中该一或多个码书可用以使该一或多组显示单元内的该感测单元接收到放置于该触控显示面板上的一物体的一感测信息。该处理电路可自该该一或多组显示单元内的该感测单元取得该感测信息，并基于该感测信息以及一参考信息判断该物体是否为真实手指。
根据本实用新型的一实施例，码书以一预定密度分布于触控显示面板中。
根据本实用新型的又一实施例，一或多组显示单元内的感测单元仅接收到属于特定色谱的色谱信息。
根据本实用新型的又一实施例，码书包含：多个色谱分离器，设置于对应感测单元的上方，其中多个色谱分离器分别对应多个色谱，且多个感测单元分别仅接收到色谱信息中的分别属于多个色谱的分离后色谱信号。
根据本实用新型的又一实施例，处理电路分析于色谱信息中的分离后色谱信号之间的强度比例，并且将强度比例与对应于参考信息的参考比例作比较，以产生一比较结果。
根据本实用新型的又一实施例，当比较结果指出强度比例与参考比例的相似度大于一预定值，处理电路判断物体是真实手指；当比较结果指出强度比例与参考比例的相似度低于预定值，处理电路判断物体是伪手指。
根据本实用新型的又一实施例，处理电路采用类神经人工智能演算法，以将色谱信息与参考信息作比较以产生比较结果。
根据本实用新型的又一实施例，每一显示单元内的感测单元是制造于触控显示面板的一薄膜晶体管阵列基板。
根据本实用新型的又一实施例，一或多个码书是制造于触控显示面板的一彩色滤光片。
根据本实用新型的又一实施例，处理电路通过一数据传输电路自一或多组显示单元内的感测单元取得感测信息。
根据本实用新型的又一实施例，数据传输电路包含一读出集成电路以及一触控显示驱动整合电路。
本实用新型利用码书以及色谱分离器取得感测物的色谱组成，并且将该感测物的色谱组成与真实指纹的色谱组成作比较，以判断该感测物是否为真实指纹。此外，本实用新型还可利用类神经(neutral network，NN)网络(neutral network)作深度学习来进一步优化对于伪指纹影像的识别，以因应层出不穷、日新月异的骇客手段。另外，依据本实用新型的相关实施例来实施并不会增加许多额外的成本。因此，相关技术的问题可被解决，且整体成本不会增加太多。相较于相关技术，本实用新型能在没有副作用或较不可能带来副作用的状况下提升移动装置的安全性。
附图说明
图1为依据本实用新型一实施例的一种具备指纹防伪功能的触控显示装置的示意图。
图2A为图1所示的触控显示装置中的一触控显示面板的结构图。
图2B示出图1所示的触控显示装置中的数据传输电路内的某些电路封装成一薄膜覆晶封装的例子。
图3为依据本实用新型一实施例的一显示单元的示意图。
图4A为一码书的对应的一组显示单元的例子。
图4B为一码书的对应的一组显示单元的另一个例子。
图5为依据本实用新型一实施例的一种指纹防伪方法的工作流程。
附图标记说明：
50：触控显示装置
100：触控显示面板
120：处理电路
140：数据传输电路
10：上盖
20：偏光板
30：彩色滤光片
40：共电极层
60：薄膜晶体管阵列基板
60F：电路
60U：显示单元
61U：光感测器
70：背光模块
80：液晶层
310：上层板
320：液晶层
330：下层板
342：读出集成电路
344：触控显示驱动整合电路
A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9：显示单元
S510,S520,S530,S540：步骤
具体实施方式
在说明书及相关申请文件当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及相关申请文件并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及相关申请文件当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
本实用新型着重于提供一种液晶显示器(liquid crystal display,LCD)或有机发光二极管(organic light-emitting,OLED)显示器的内嵌式触控指纹防伪***。相较于On-Cell，In-cell是将触控层和显示层融合在一起，故能减少电路面积，因此更加地适用于移动装置、穿戴式装置的指纹防伪。
图1为依据本实用新型一实施例的一种具备指纹防伪功能的触控显示装置50的示意图，其中触控显示装置50可为智能手机，其包含指纹感测功能，但本实用新型并不以此为限，举例来说，本实用新型的技术可应用至固定式的指纹检测器，而不限于移动装置或穿戴装置。如图1所示，触控显示装置50可包含一触控显示面板100、一处理电路120、以及一数据传输电路140，其中该数据传输电路140耦接于该触控显示面板100与该处理电路之间。在本实施例中，触控显示面板100可用来进行触控显示，其中触控显示装置50的指纹识别功能可设置在触控显示面板100，例如触控显示装置50可通过触控显示面板100取得放置在触控显示面板100上的物体(例如手指)的信息(例如指纹信息)。另外，处理电路120可通过数据传输电路140自触控显示面板100取得该信息并进行相关处理(例如针对该指纹信息进行分析及比对)。在某些实施例中，处理电路120以及数据传输电路140可分别设置在不同封装中。在某些实施例中，处理电路120以及数据传输电路140可制造成设置同一封装中的不同集成电路或芯片。在某些实施例中，处理电路120以及数据传输电路140可整合在同一集成电路或芯片。
图2A为触控显示装置50中的触控显示面板100的结构图，其中图2A是以液晶显示面板为例，但本实用新型不限于此。如图2A所示，触控显示面板100在法向量方向上可包含多层，该多层例如可包含上盖10(例如一层玻璃材质，作为触控显示面板100的表层)、偏光板(polarizer)20、彩色滤光片(Color Filter，CF)30、共电极层(common electrode)40、液晶层(liquid crystal，LC)80、薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,TFT)阵列基板60以及背光模块70，但本实用新型不限于此。由于各层的一般用途应为熟习显示器领域者熟知的技术，为简明起见在此不赘述。另外，触控显示面板100还包含多个显示单元(例如显示单元60U)以及一电路60F(例如图1所示的数据传输电路140)，均设置在TFT阵列基板60。
为简明起见，在图2B中，上盖10、偏光板20、彩色滤光片30、共电极层40统称为一上层板(upper board)310，而TFT阵列基板60以及背光模块70统称为一下层板(lower board)330，其中间层320则例如为液晶层80。在图2B所示的实施例中，数据传输电路140可包含一读出集成电路(read out integrated circuit,ROIC)342以及一触控显示驱动整合(touchwith display driver,TDDI)电路344，且读出集成电路342以及触控显示驱动整合电路344可被封装成一薄膜覆晶封装(chip on film,COF)。例如，触控显示驱动整合电路344是将面板的驱动芯片和触控芯片整合成一颗芯片的技术解决方案，而本实用新型更进一步将读出集成电路342(例如指纹读取芯片)与触控显示驱动整合电路344整合在同一层。
请继续参考图3，图3为依据本实用新型一实施例的显示单元60U的示意图，其中显示单元60U可作为触控显示面板100中的至少一显示单元的例子。如图3所示，显示单元60U可包含多个显示区块(分别标示为“R”、“G”及“B”)，通过图2A所示的彩色滤光片30进行滤光后，显示区块可分别用来显示红色、绿色及蓝色影像。显示单元60U另包含一预留区块用以设置一感测单元(例如图3所示的光感测器61U)。
此外，触控显示面板100可另包含一或多个码书(codebook)，对应设置于显示单元60U上方，使光感测器61U接收到放置于触控显示面板100上的该物体的一感测信息，尤其光感测器61U仅接收到属于特定色谱(color spectrum)的色谱信息)。图4A为码书对应显示单元的例子，在本实施例中，仅以9个相邻的显示单元A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8及A9(例如以3×3的方式排列)作为范例，但本实用新型并不以此为限。
在本实施例中，码书包含九个色谱分离器(color spectrum divider)分别设置于显示单元A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8及A9的各自的感测单元，例如图3所示的光感测器61U，的上方。其中，九个色谱分离器分别对应不同的频带，显示单元A1～A9中的光感测器分别仅接收到该频带中的色谱信号。在一实施例中，色谱分离器可被制造于图2A所示的彩色滤光片30中。在另一实施例中，色谱分离器可采用额外的彩色滤光片，设置于感测单元的上方。需注意的是，在一实施例中，码书以一预定密度分布(例如均匀地分布)于触控显示面板100中，例如每N个显示单元就配置一个码书(N为正整数)，但本实用新型不限于此，可依照设计需求于触控显示面板100中的任何显示单元中配置码书。
在操作上，当触控显示装置50检测到有一物体放置在触控显示面板100上时，触控显示装置50可利用背光模块70朝上盖10的方向打光，光线经过显示区块打在该物体的表面并且被该物体反射后，带有与物体相关的信息(例如该物体的材质、表面纹路)的反射光会被感测单元接收。如此一来，读出集成电路342读出感测单元因应该反射光所产生的信号并输出至处理电路120，处理电路120可依据这些信号与预存信息进行比对。然而，针对在设置***书的位置，该反射光中仅有特定波长(或属于特定色谱)的光能通过码书中色谱分离器并且被感测单元接收。
例如，当该物体碰触的位置设置有图4A所示的码书时，显示单元A1内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第一色谱的部分，显示单元A2内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第二色谱的部分，显示单元A3内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第三色谱的部分，显示单元A4内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第四色谱的部分，显示单元A5内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第五色谱的部分，显示单元A6内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第六色谱的部分，显示单元A7内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第七色谱的部分，显示单元A8内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第八色谱的部分，而显示单元A8内的感测单元仅会接收到该反射光中的属于一第九色谱的部分。
基于上述运行，显示单元A1～A9中各自的感测单元所读出的信号可用来表示该反射光的色谱组成，而这个色谱组成会随着该物体的材质不同而有所变化。以指纹检测及识别为例，处理电路120可将色谱信息(例如，色谱组成)与对应于真实指纹的一参考信息进行比较以产生一比较结果，比较结果可指出该物体是否为真实手指。例如，处理电路120可分析于该色谱信息中的该分离后色谱信号之间的强度比例(例如该反射光中属于第一色谱至属于第九色谱之间的比例)，并且将此强度比例与对应于参考信息的一参考比例进行比较，以产生该比较结果。
可以理解的，在一实施例中，参考比例可通过预先分析来自真实指纹的反射光来取得。因此，当比较结果指出强度比例与参考比例的相似度大于一预定值，处理电路120可判断该物体是真实手指；反之，当比较结果指出强度比例与参考比例的相似度低于预定值，处理电路120则判断该物体是伪手指(例如利用树脂、硅胶等材料制造出来的假手指或是任何材质与真实皮肤相异的物体)。
需注意的是，上述码书不限于以特定的图样来排列，其中图4A所示的实施例的码书是对应于相邻的九个显示单元，但本实用新型不限于此。举例来说，设置有色谱分离器的显示单元可互不相邻(如图4B所示的图样，设置有色谱分离器的显示单元彼此以一或多个显示单元为间隔作排列)。只要上述每一码书能自该反射光将属于各色谱的部分作分离，均隶属于本实用新型的范围。
图5为依据本实用新型一实施例的一种指纹防伪方法的工作流程，其中该方法可应用于图1所示的触控显示装置50。需注意的是，图5所示的工作流程只是为了说明的目的，并非本实用新型的限制，其中一或多个步骤可在该工作流程中被新增、删除或修改。此外，假若可得到相同的结果，则这些步骤不一定要完全遵照图5所示的顺序来执行。
在步骤S510中，触控显示装置50可利用触控显示面板100取得放置于触控显示面板100上的一物体的信息(例如指纹信息)。
在步骤S520中，触控显示装置50可利用一或多个码书使得位于该码书下方的一或多组显示单元中的感测单元接收到该物体的一感测信息，尤其这些感测单元仅接收到属于特定色谱的色谱信息。
在步骤S530中，触控显示装置50可利用数据传输电路140将物体的信息(其可包含上述感测信息诸如上述色谱信息)传送至处理电路120。
在步骤S540中，触控显示装置50可利用处理电路120将色谱信息与对应于真实指纹的参考信息作比较以产生一比较结果，而该比较结果指出该物体是否为真实手指。
在一实施例中，处理电路120可采用类神经(neutral network，NN)人工智能演算法，将色谱信息与参考信息作比较。例如，***开发者可收集多个假指纹样本(诸如某些可能被用来制作假指纹的材料，例如树脂、硅胶等)以及至少一真实指纹样本，并且分别针对多个假指纹样本以及真实指纹样本作分析，分别取得真/假指纹样本的每一者对于有色光的反应。例如当有色光(例如白光)打在树脂上时，反射光可被解析成分别属于多个色谱的光信号以一第一比例组成；当有色光(例如白光)打在硅胶上时，反射光可被解析成分别属于该多个色谱的光信号以一第二比例组成；而当有色光(例如白光)打在真实皮肤上时，反射光可被解析成分别属于该多个色谱的光信号以一第三比例组成。在大量的收集真/假样本后，利用样本训练类神经人工智能演算法内的一或多个参数，依据类神经人工智能演算法计算得到一信心值(例如上述强度比例与参考比例之间的相似度)，决定信心值的门限值，例如，信心值大于多少即可被判断为真实手指，借此建立完善的分析***以及演算法以使处理电路120能利用类神经人工智能演算法辨别真实手指以及假手指。
总结来说，本实用新型的实施例所提供的触控显示装置以及相关指纹防伪方法能利用码书(例如其内的多个色谱分离器)对从物体反射回来的反射光进行色谱分离，在通过分析反射光的色谱组成判断该物体是否为真实指纹。由于假指纹难以使用与真实皮肤的材料制造，因此会具有与真实指纹不同的反射光色谱组成，而真实指纹与假指纹即可被本实用新型的实施例所提供的触控显示装置辨别。

Claims (8)

1.一种具备指纹防伪功能的触控显示装置，其特征在于，包含：
一触控显示面板，包含：
多个显示单元，每一该显示单元包含一感测单元；以及
一或多个码书，对应于所述多个显示单元中的一或多组显示单元，用以使该一或多组显示单元内的该感测单元接收到放置于该触控显示面板上的一物体的一感测信息；以及
一处理电路，自该一或多组显示单元内的该感测单元取得该感测信息，并基于该感测信息以及一参考信息判断该物体是否为真实手指。
2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该码书以一预定密度分布于该触控显示面板中。
3.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该一或多组显示单元内的该感测单元仅接收到属于特定色谱的色谱信息。
4.如权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于，该码书包含：
多个色谱分离器，设置于对应感测单元的上方，其中所述多个色谱分离器分别对应多个色谱，且所述多个感测单元分别仅接收到该色谱信息中的分别属于所述多个色谱的分离后色谱信号。
5.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述每一显示单元内的感测单元是制造于该触控显示面板的一薄膜晶体管阵列基板。
6.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该一或多个码书是制造于该触控显示面板的一彩色滤光片。
7.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该处理电路通过一数据传输电路自该一或多组显示单元内的该感测单元取得该感测信息。
8.如权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于，该数据传输电路包含一读出集成电路以及一触控显示驱动整合电路。
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