TWI744765B - 滑動式指紋識別方法及螢幕下光學指紋識別元件 - Google Patents

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Abstract

本發明關於滑動式指紋識別方法及螢幕下光學指紋識別元件，螢幕下光學指紋識別元件包括：蓋板、光學指紋識別單元、觸壓感應單元、以及控制器。螢幕下光學指紋識別元件在指紋識別區域內依據陣列佈設光學感應器，使所有光學感應器都單獨電連接所述驅動晶片。當觸壓感應單元偵測到手指觸碰或者按壓蓋板時，驅動晶片驅動所有光學感應器同步地進行指紋圖像資訊採集，從而手指只需從A至B地滑過指紋識別區域即可完成指紋識別操作。本發明用觸壓感應單元和實現全域掃描驅動的光學指紋識別單元，實現無需視覺輔助僅透過“滑掃”操作完成指紋識別操作，提升了使用者的使用體驗，提高了螢幕下光學指紋識別元件的效率。

Description

滑動式指紋識別方法及螢幕下光學指紋識別元件
本發明關於生物特徵識別裝置及其資料處理方法，特別是關於指紋識別元件及其資料處理方法。
習知技術螢幕下光學指紋識別元件，包括：蓋板，以及設置在蓋板下方的光學指紋識別單元。所述光學指紋識別單元在指紋識別區域內依據陣列佈設光學感應器，驅動光學感應器採集蓋板上手指指紋資訊。螢幕下光學指紋識別元件對採集的指紋資訊進行比對而完成指紋識別處理。習知技術螢幕下光學指紋識別元件的光學指紋識別單元大多採用逐行驅動或者逐列驅動的方式進行指紋資訊採集。以逐行驅動方式為例，對於n行光學感應器陣列，每行驅動採集指紋資訊需要m秒，那麼採集一幀完整的指紋資訊至少需要n×m秒。同理，逐列驅動採集一幀完整的指紋資訊也需要一段時間完成對所有光學感應器的驅動。因此，習知技術螢幕下光學指紋識別元件給使用者帶來以下限制：1.由於蓋板大多用光滑材質製成，無法透過觸感找到指紋識別區域，為了確保手指準確放入指紋識別區域，即使對於一個有長期使用同一螢幕下光學指紋識別元件經驗的使用者，都需要視覺觀察輔助才能確保手指準確放入指紋識別區域，而很難實現不需要看螢幕的“盲操作”；2.使用者需要將手指在指紋識別區域內保持不動才能獲得較好的指紋識別功效，無法透過“滑掃”指紋識別區域完成指紋識別。
由於上述限制，在使用習知技術螢幕下光學指紋識別元件時，需要至少兩步操作：第一步，透過按鍵等方式開啟顯示螢幕；第二步，看著顯示螢幕找到指紋識別區域，將手指放入指紋識別區域並保持，直到獲得指紋識別結果回饋。
上述操作並沒有給使用者帶來很好的指紋識別操作體驗。使用者更期待的體驗是無需視覺輔助，憑藉一個“滑掃”動作就能實現的指紋識別操作體驗。
本發明要解決的技術問題在於避免習知技術的不足之處，而提出一種無需視覺輔助的滑動式指紋識別方法，以及實現該方法的螢幕下光學指紋識別元件。
本發明解決所述技術問題可以透過採用以下技術手段來實現：提出一種滑動式指紋識別方法，用於螢幕下光學指紋識別元件，所述螢幕下光學指紋識別元件，包括：蓋板，設置在蓋板下方的光學指紋識別單元，為光學指紋識別單元採集指紋圖像提供所需光照的光源，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器。為螢幕下光學指紋識別元件設置能夠偵測手指對蓋板觸壓動作的觸壓感應單元。為螢幕下光學指紋識別元件設置至少一驅動晶片，以及用於採集蓋板上指紋光學圖像資訊的、兩個以上的光學感應器；將光學感應器在指紋識別區域內依據陣列佈設，並且每個光學感應器都單獨電連接所述驅動晶片，使驅動晶片能夠驅動所有光學感應器同時進行指紋圖像資訊採 集。在手指觸壓蓋板並滑過指紋識別區域的操作中，控制器按照如下過程完成所述滑動式指紋識別方法：當觸壓感應單元偵測到手指觸碰或者按壓蓋板時，開啟光學指紋識別單元，點亮光源，使驅動晶片驅動所有光學感應器同步地進行指紋圖像資訊採集，確保手指滑過指紋識別區域期間，光學指紋識別單元能夠採集至少一幀指紋圖像資料；對採集的指紋圖像資料進行指紋識別處理。
手指觸壓蓋板並滑過指紋識別區域的操作，包括手指直接觸壓蓋板上的指紋識別區域的操作。
本發明解決所述技術問題還可以透過採用以下技術手段來實現：設計、製造一種螢幕下光學指紋識別元件，用於電子設備，包括：蓋板，設置在蓋板下方的光學指紋識別單元，為光學指紋識別單元採集指紋圖像提供所需光照的光源，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器。螢幕下光學指紋識別元件還包括能夠偵測手指對蓋板觸壓動作的觸壓感應單元。所述螢幕下光學指紋識別元件還設置有至少一驅動晶片，以及用於採集螢幕上指紋圖像資訊的、兩個以上的光學感應器。光學感應器在指紋識別區域內依據陣列佈設，並且每個光學感應器都單獨電連接所述驅動晶片，使驅動晶片能夠驅動所有光學感應器同時進行指紋圖像資訊採集。所述控制器分別電連接所述光源、觸壓感應單元和驅動晶片。
具體而言，所述電子設備設置有顯示螢幕，透過該顯示螢幕可顯示特定內容提示使用者指紋識別區域所在。顯示螢幕包括從上至下依次疊放液晶顯示模組和背光模組，蓋板覆蓋著液晶顯示模組，光學指紋識別單元設於背光模組下方。
所述光源設於顯示螢幕的下方。
作為光源的替換實現手段，所述光源是指紋識別區域所對應的顯示螢幕的顯示裝置。
為實現偵測觸碰動作，所述觸壓感應單元是能夠偵測手指觸碰動作及觸碰位置的觸摸感應單元，該觸摸感應單元設置在蓋板的背面。
對於設置有顯示螢幕的電子設備，所述觸壓感應單元是能夠偵測手指觸碰動作及觸碰位置的觸摸感應單元，該觸摸感應單元集成於液晶顯示模組。
為實現偵測按壓動作，所述觸壓感應單元是能夠偵測手指按壓蓋板動作的壓力感應單元，該壓力感應單元設置在蓋板的正面或者背面上。
具體地，所述電子設備包括顯示器、行動通信終端、電腦、掌上型電腦、平板電腦、視/音訊播放設備和電子手錶。
同習知技術相比較，本發明“滑動式指紋識別方法及螢幕下光學指紋識別元件”的技術功效在於：本發明用觸壓感應單元和實現全域掃描驅動的光學指紋識別單元，實現無需視覺輔助僅透過“滑掃”操作完成指紋識別操作，提升了使用者的使用體驗，提高了螢幕下光學指紋識別元件的效率。
1:光學指紋識別單元
2:觸壓感應單元
3:顯示螢幕
4:光源
5:控制器
6:指紋識別區域
7:蓋板
9:手指
11:光學感應器
12:驅動晶片
31:液晶顯示模組
32:背光模組
A:點
B:點
〔圖1〕圖1是本發明“滑動式指紋識別方法及螢幕下光學指紋識別元件”較佳實施例的電器原理示意方塊圖；〔圖2〕圖2是所述較佳實施例的光學指紋識別單元1的佈設示意圖；〔圖3〕圖3是所述較佳實施例的側面剖視示意圖； 〔圖4〕圖4是所述較佳實施例的正面操作示意圖
以下結合附圖所示較佳實施例作進一步詳述。
本發明提出一種滑動式指紋識別方法，用於螢幕下光學指紋識別元件，如圖1至圖4所示，所述螢幕下光學指紋識別元件包括：用透光材料製成的蓋板7，設置在蓋板7下方的光學指紋識別單元1，為光學指紋識別單元1採集指紋圖像提供所需光照的光源4，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器5。所述螢幕下光學指紋識別元件設置能夠偵測手指9對蓋板7觸壓動作的觸壓感應單元2。如圖1和圖2所示，所述螢幕下光學指紋識別元件還設置至少一驅動晶片12，及設置用於採集蓋板7上指紋圖像資訊的、兩個以上的光學感應器11。驅動晶片12和所有光學感應器11是光學指紋識別單元1的組成部分。將光學感應器11在指紋識別區域6內依據陣列佈設，並且每個光學感應器11都單獨電連接所述驅動晶片12，使驅動晶片12能夠驅動所有光學感應器11同時進行指紋圖像資訊採集，從而實現所有光學感應器11同時開始感光，同時結束感光的全域掃描驅動。讓所有的光學感應器11在同一個時間段完成指紋掃描，可以避免逐行掃描的行與行之間信號紊亂的問題，只要掃描時間間隔相比使用者手指行動速度足夠快，就可以獲得足夠清晰的指紋圖像。
指紋識別區域6是為使用者設定的用於進行指紋識別操作的區域，該指紋識別區域6既可以以視覺可見的方式標識在蓋板7上，也可以透過其它方式顯現，甚至不需要為使用者標識，而透過說明書形式予以指明。指紋識別區域6可以位於蓋板7上的一部分，也可以是整個蓋板7。
在本發明中，控制器5應當至少具有控制指紋識別及資料處理的能力，除此之外，根據使用螢幕下光學指紋識別元件的電子設備的實際需求，控制器5還能夠具有其它資料處理和控制能力。本發明較佳實施例，如圖1所示，控制器5電連接顯示螢幕3，其應當具備對顯示螢幕3的控制和資料處理能力。
如圖4所示，在手指觸壓蓋板7並滑過指紋識別區域6的操作中，控制器5按照如下過程完成所述滑動式指紋識別方法：當觸壓感應單元2偵測到手指9觸碰或者按壓蓋板7時，開啟光學指紋識別單元1，點亮光源4，使驅動晶片12驅動所有光學感應器11同步地進行指紋圖像資訊採集，確保手指從A點至B點滑過指紋識別區域6期間，光學指紋識別單元1能夠採集至少一幀指紋圖像資料；對採集的指紋圖像資料進行指紋識別處理。
本發明較佳實施例，如圖4所示，將指紋識別區域6設置在蓋板7的邊緣中部。使用者將手指9觸碰或者按壓蓋板7的A點，觸壓感應單元2感應到蓋板7被觸碰或按壓後回饋至控制器5，控制器5控制光源4點亮、光學指紋識別單元1開啟；在手指9沿箭頭方向從A點行動至B點過程中，手指滑過指紋識別區域6期間，無需手指9停留，採用全域掃描驅動方式的光學指紋識別單元1就能夠獲取至少一幀指紋圖像。那麼，使用者只需要經過短暫的練習和熟悉，就能夠實現無需視覺輔助的“一掃而過”的滑動指紋識別操作。從而，本發明用觸壓感應單元2和實現全域掃描驅動的光學指紋識別單元1來實現無需視覺輔助僅透過“滑掃”操作完成指紋識別操作，提升了使用者的使用體驗，提高了螢幕下光學指紋識別元件的效率。本發明可採用獨立的一個或多個光源4用於點亮指紋識別區域6，也可借助顯示螢幕的顯示裝置產生的光線用於照亮指紋識別區域6。光學感應器11將拍攝到指紋光學圖像傳輸至驅動晶片12或控制器5進行比對。如果比對成功，則控制器5解鎖設備或完成指紋識別進行支付。
觸壓感應單元2的偵測方式包括能夠偵測對蓋板7觸碰動作的觸碰感應方式，能夠偵測對蓋板7按壓動作的按壓感應方式，以及既能夠偵測對蓋板7觸碰動作也能夠偵測對蓋板7按壓動作的觸壓感應方式。採用陣列式佈設電容感應器，對蓋板7的觸碰和/或按壓動作能夠使電容感應器的容值變化，透過偵測電容感應器的容值變化判斷觸碰和/或按壓動作的發生與否。
手指9觸壓蓋板7並滑過指紋識別區域6的操作包括手指直接觸壓蓋板7上的指紋識別區域6的操作，那麼此種情況下，手指無需滑動即可實現指紋識別操作，是更加便捷的操作方式。
基於上述方法，本發明還提出一種螢幕下光學指紋識別元件，用於電子設備，如圖1和圖3所示，所示，包括蓋板7，設置在蓋板7下方的光學指紋識別單元1，為光學指紋識別單元1採集指紋圖像提供所需光照的光源4，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器5。所述控制器5可以是單獨用於實現所述滑動式指紋識別方法的裝置，也可以是不僅用於所述滑動式指紋識別方法，還用於控制整個電子設備運行和資料處理的資料處理器。所述電子設備包括顯示器、行動通信終端、電腦、掌上型電腦、平板電腦、視/音訊播放設備和電子手錶。本發明螢幕下光學指紋識別元件還包括能夠偵測手指對蓋板7觸壓動作的觸壓感應單元2。如圖1和圖2所示，所述螢幕下光學指紋識別元件還設置有至少一驅動晶片12，以及用於採集螢幕上指紋圖像資訊的、兩個以上的光學感應器11。驅動晶片12和所有光學感應器11是光學指紋識別單元1的組成部分。光學感應器11在指紋識別區域6內依據陣列佈設，並且每個光學感應器11都單獨電連接所述驅動晶片12，使驅動晶片12能夠驅動所有光學感應器11同時進行指紋圖像資訊採集。所述控制器5分別電連接所述光源4、觸壓感應單元2和驅動晶片12。本發明較佳實施例的電子設備設置有顯示螢幕3，所述控制器5還電連接該 顯示螢幕3，既用於完成指紋識別控制及資料處理，也參與顯示螢幕3的資料處理。
本發明較佳實施例，如圖1和圖3所示，所述電子設備設置有顯示螢幕3，透過該顯示螢幕3可顯示特定內容提示使用者指紋識別區域6所在。所述特定內容例如：指紋狀圖形，示出指紋識別區域6的矩形、圓形或者橢圓形線條，文字說明等。如圖3所示，顯示螢幕3包括從上至下依次疊放液晶顯示模組31和背光模組32。顯示螢幕3還應當包括蓋板，在本實施例中，顯示螢幕3與螢幕下光學指紋識別元件共用蓋板7。蓋板7覆蓋著液晶顯示模組31，光學指紋識別單元1設於背光模組32下方。
本發明較佳實施例，如圖3所示，所述光源4設於顯示螢幕3的下方。
作為光源4的另一種實現方式，所述光源4是指紋識別區域6所對應的顯示螢幕3的顯示裝置，顯示螢幕3的顯示裝置包括液晶顯示模組31和背光模組32，運用它們發出的光為光學指紋識別單元1提供採集指紋圖像所需光照。指紋識別區域所對應的顯示螢幕是指指紋識別區域投射在顯示螢幕上形成的投影區域。
當採用觸碰感應方式偵測手指對蓋板7的觸碰動作時，所述觸壓感應單元2是能夠偵測手指觸碰動作及觸碰位置的觸摸感應單元，該觸摸感應單元設置在蓋板7的背面。當顯示螢幕集成有偵測觸碰功能時，該觸摸感應單元可集成於液晶顯示模組31，並將顯示螢幕作為觸摸感應單元為控制器5提供觸碰動作資訊。
當採用按壓感應方式偵測手指對蓋板7的按壓動作時，所述觸壓感應單元2是能夠偵測手指按壓蓋板7動作的壓力感應單元，該壓力感應單元設 置在顯示螢幕3的正面或者背面上。當顯示螢幕集成有偵測按壓功能時，可以將顯示螢幕作為壓力感應單元為控制器5提供按壓動作資訊。
顯然，當顯示螢幕既能夠偵測觸碰動作又能夠偵測按壓動作時，那麼該顯示螢幕能夠作為觸壓感應單元2為控制器5提供觸壓動作資訊。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術手段而非限制，儘管參照以上較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本發明所屬技術領域具通常知識者應當理解，可以對本發明的技術手段進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術手段的精神和範圍。本發明所屬技術領域具通常知識者還可在本發明精神內做其它變化等用在本發明的設計，只要其不偏離本發明的技術功效均可。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
6:指紋識別區域
7:蓋板
9:手指
A:點
B:點

Claims (10)

  1. 一種滑動式指紋識別方法，用於螢幕下光學指紋識別元件，所述螢幕下光學指紋識別元件包括：蓋板，設置在蓋板下方的光學指紋識別單元，為光學指紋識別單元採集指紋圖像提供所需光照的光源，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器；其特徵在於：為螢幕下光學指紋識別元件設置能夠偵測手指對蓋板觸壓動作的觸壓感應單元；為螢幕下光學指紋識別元件設置至少一驅動晶片，以及用於採集蓋板上指紋圖像資訊的、兩個以上的光學感應器；將光學感應器在指紋識別區域內依據陣列佈設，並且每個光學感應器都單獨電連接所述驅動晶片，使驅動晶片能夠驅動所有光學感應器同時進行指紋圖像資訊採集；在手指觸壓蓋板並滑過指紋識別區域的操作中，控制器按照如下過程完成所述滑動式指紋識別方法，當觸壓感應單元偵測到手指觸碰或者按壓蓋板時，開啟光學指紋識別單元，點亮光源，使驅動晶片驅動所有光學感應器同步地進行指紋圖像資訊採集，確保手指滑過指紋識別區域期間，光學指紋識別單元能夠採集至少一幀指紋圖像資料；對採集的指紋圖像資料進行指紋識別處理。
  2. 如請求項1所述的滑動式指紋識別方法，其中：手指觸壓蓋板並滑過指紋識別區域的操作包括手指直接觸壓蓋板上的指紋識別區域的操作。
  3. 一種螢幕下光學指紋識別元件，用於電子設備；包括蓋板，設置在蓋板下方的光學指紋識別單元，為光學指紋識別單元採集指紋圖像提供所需光照的光源，以及至少用於控制指紋識別及資料處理的控制器；其特徵在於：還包括能夠偵測手指對蓋板觸壓動作的觸壓感應單元；還設置有至少一驅動晶片，以及用於採集螢幕上指紋圖像資訊的、兩個以上的光學感應器；光學感應器在指紋識別區域內依據陣列佈設，並且每個光學感應器都單獨電連接所述驅動晶片，使驅動晶片能夠驅動所有光學感應器同時進行指紋圖像資訊採集；所述控制器分別電連接所述光源、觸壓感應單元和驅動晶片。
  4. 如請求項3所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述電子設備設置有顯示螢幕，通過該顯示螢幕可顯示特定內容提示使用者指紋識別區域所在；顯示螢幕包括從上至下依次疊放液晶顯示模組和背光模組，蓋板覆蓋著液晶顯示模組，光學指紋識別單元設於背光模組下方。
  5. 如請求項4所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述光源設於顯示螢幕的下方。
  6. 如請求項4所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述光源是指紋識別區域所對應的顯示螢幕的顯示裝置。
  7. 如請求項3所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述觸壓感應單元是能夠偵測手指觸碰動作及觸碰位置的觸摸感應單元，該觸摸感應單元設置在蓋板的背面。
  8. 如請求項4所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述觸壓感應單元是能夠偵測手指觸碰動作及觸碰位置的觸摸感應單元，該觸摸感應單元集成於液晶顯示模組。
  9. 如請求項3所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述觸壓感應單元是能夠偵測手指按壓蓋板動作的壓力感應單元，該壓力感應單元設置在蓋板的正面或者背面上。
  10. 如請求項3所述的螢幕下光學指紋識別元件，其中：所述電子設備包括顯示器、移動通信終端、電腦、掌上型電腦、平板電腦、視/音訊播放設備和電子手錶。
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