CN109446937A - 屏下指纹识别仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屏下指纹识别仪，包括：信息获取模块，用于接收指纹识别的触发信号；控制模块，用于根据信息获取模块获取的触发信号控制显示屏随机产生散斑图或线条图；及至少一个光电传感器，置于显示屏上表面，用于将显示屏产生的散斑图或线条图透射到手指表面，并将手指反射回的光电信号转换为电信号；光电传感器为透射率大于70%的高透光光电传感器；指纹重构模块，用于根据显示屏产生的散斑图或线条图及光电传感器转换得到的电信号对手指表面的指纹进行重构；比对模块，与指纹重构模块连接，用于将重构得到的指纹与预设的指纹库进行比对，完成指纹识别。该屏下指纹识别仪结构简单、分辨率高，可以在显示屏任意位置对指纹成像。

Description

屏下指纹识别仪
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种屏下指纹识别仪。
背景技术
随着电子支付、网络安全等不断的发展，身份验证日益重要，最重要的方法之一便是生物识别。生物识别技术利用人体的指纹、虹膜等固有的生理特性或笔迹、声音、步态等行为特征进行个人身份的鉴定。生物识别安全、方便，识别率高。
在生物识别技术中，指纹识别技术最为方便，且可靠性高、价格便宜，故应用最为广泛。目前，指纹识已成为智能手机、平板，手提电脑等智能设备的标配，智能手机和平板中的指纹识别主要有：正面指纹识别、背部指纹识别、侧边指纹识别及屏幕指纹识别，其中，背部和侧边指纹识别在使用时需要把设备拿起来才能操作，给用户带来不方便；正面指纹识别需要在设备的正面开孔，影响美观的同时会降低屏占比，是以屏下指纹识别得以发展。
传统屏下指纹识别主要有2种，一种是将CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器置于OLED(Organic Light-EmittingDiode，有机发光二极管)屏下方，由OLED屏发射光线，照射到指纹表面后反射回CMOS传感器从而成像，但是这种方法只用于OLED屏，且需要在OLED屏下方放置CMOS传感器，成本高，很难实现在屏幕任意位置进行指纹成像；另一种是采用超声波成像，但是超声波成像分辨率不高。此外，使用这两种屏下指纹识别方法的设备厚度都较厚，不利于设备的轻薄化。
发明内容
本发明的目的是提供一种屏下指纹识别仪，有效解决了现有屏下指纹技术难以实现在屏幕任意位置对指纹成像、成本高、分辨率低等技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种屏下指纹识别仪，包括：
信息获取模块，用于接收指纹识别的触发信号；
控制模块，与所述信息获取模块连接，用于根据信息获取模块获取的触发信号控制显示屏随机产生散斑图或线条图；及
至少一个光电传感器，置于显示屏上表面，用于将显示屏产生的散斑图或线条图透射到手指表面，并将手指反射回的光电信号转换为电信号；所述光电传感器为透射率大于70％的高透光光电传感器；
指纹重构模块，分别与显示屏和光电传感器连接，用于根据显示屏产生的散斑图或线条图及光电传感器转换得到的电信号对手指表面的指纹进行重构；
比对模块，与所述指纹重构模块连接，用于将重构得到的指纹与预设的指纹库进行比对，完成指纹识别。
进一步优选地，在指纹重构模块中，通过计算显示屏产生的散斑图或线条图的入射散斑场与光电传感器转换得到的电信号之间的关联关系实现手指表面指纹的重构。
进一步优选地，所述光电传感器由二硫化钨或二硫化钼二维材料制备而成。
进一步优选地，所述显示屏随机产生由黑蓝两色组成的散斑图或线条图。
进一步优选地，所述光电传感器由带隙为2.5-2.8eV的半导体材料制备而成。
进一步优选地，所述光电传感器的厚度为50～200nm。
本发明提供的屏下指纹识别仪，有益效果在于：
1.通过显示屏产生随机散斑图或线条图，透过光电传感器照射到手指上，反射回来的光被光电传感器吸收并转换为电信号，进而利用成熟的鬼成像原理将电信号与随机散斑图或线条图关联计算对手指表面的指纹进行重构，简单方便，其无需使用CMOS等成像阵列，利用已有的显示屏，额外加一个或多个光电传感器即可实现目的，由光电传感器只需要连接2条导线，不会影响显示屏的正常显示，故同样适用于非OLED的显示屏，该屏下指纹识别仪结构简单、分辨率高，可以在显示屏任意位置对指纹成像。
2.光电传感器由二维材料或二维材料异质结构构制备而成，对光敏感的同时其厚度小于1nm(纳米)，相较于传统的屏下指纹识别装置(多在1mm(毫米)以上)来说，无疑更利于便携智能设备的集成，且此类光电传感器只吸收大约5～10％的光，对显示屏亮度影响较小。
3.由手指内部的血细胞的原因一般偏红色，蓝色为红色的补色，故显示屏动态随机产生由黑蓝两色两色组成的散斑图或线条图，有利于减小手指的内部光反射，只对指纹部分进行成像，提高成像质量。
4.当显示屏产生由黑蓝两色两色组成的散斑图或线条图时，光电传感器选用带隙为2.5-2.8eV(电子伏特)半导体材料制成，在成像地同时较强的吸收波长小于450nm的蓝光，减小蓝光对人眼睛的伤害。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及实现方式予以进一步说明。
图1为本发明中屏下指纹识别仪示意图；
图2为本发明中光电传感器与显示屏相对设置一种实施方式结构示意图；
图3为本发明中显示屏产生的随机散斑图示意图；
图4为本发明中光电传感器与显示屏相对设置另一种实施方式结构示意图。
附图标记说明：
1-信息获取模块，2-控制模块，3-显示屏，4-光电传感器，5-指纹重构模块，6-比对模块。
具体实施方式
下面结合附图和实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
如图1所示为本发明提供的屏下指纹识别仪示意图，从图中可以看出，在该屏下指纹识别仪中包括：信息获取模块1、控制模块2、显示屏3、至少一个光电传感器4、指纹重构模块5及比对模块6，其中，控制模块2与信息获取模块1连接，显示屏3与控制模块2连接，光电传感器4置于显示屏3上表面(如图2所示)，指纹重构模块5分别与显示屏3和光电传感器4连接，比对模块6与指纹重构模块5连接。
在工作过程中，信息获取模块1接收到指纹识别的触发信号之后，控制模块2根据信息获取模块1获取的触发信号控制显示屏3随机产生散斑图或线条图，如图3所示；之后光电传感器4将散斑图或线条图透射到手指表面。散斑图或线条图经由手指表面反射进入光电传感器4，被光电传感器4吸收并转换为电信号；以此，指纹重构模块5根据散斑图或线条图及电信号对手指表面的指纹进行重构；最后，比对模块6，将重构得到的指纹与预设的指纹库进行比对，完成指纹识别；若重构得到的指纹与指纹库中某一预设指纹比对成功，则识别成功，否则识别失败。
在该屏下指纹识别仪中，光电传感器4为透射率大于70％的高透光光电传感器，且由二硫化钨或二硫化钼二维材料制备而成。在指纹重构模块5中，通过计算显示屏3产生的散斑图或线条图的入射散斑场与光电传感器4转换得到的电信号之间的关联关系实现手指表面指纹的重构，具体，电信号I1和入射散斑场I2(x,y)的关联函数为：ΔG(x,y)＝<(I1-<I1>)[I2(x,y)-<I2(x,y)>]>，ΔG(x,y)即为指纹的图像矩阵，指纹重构模块5利用该二阶关联函数ΔG(x,y)通过压缩感知算法重构得到手指表面更清晰的指纹图像。
在另一实施方式中，显示屏3随机产生由黑蓝两色组成的散斑图或线条图，光电传感器4由带隙为2.5-2.8eV的半导体材料制备而成，如三氧化二铋，光电传感器4的厚度为50～200nm，提高成像质量，减小蓝光对人眼睛的伤害。
在另一实施方式中，如图4所示，在该屏下指纹识别仪中包括三个光电传感器4，在工作过程中，显示屏3在手指位置处产生动态随机散斑图或线条图由相应的光电传感器4接收，这时散斑场I2(x,y)范围减小，关联计算量减小，若采用线条图，此时电信号I1和入射散斑场I2(ρ)的关联函数为：ΔG(ρ)＝<(I1-<I1>)[I2(ρ)-<I2(ρ)>]>，ρ为曲线坐标，可以进一步减小关联计算的计算量。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种屏下指纹识别仪，其特征在于，所述屏下指纹识别仪中包括：
信息获取模块，用于接收指纹识别的触发信号；
控制模块，与所述信息获取模块连接，用于根据信息获取模块获取的触发信号控制显示屏随机产生散斑图或线条图；及
至少一个光电传感器，置于显示屏上表面，用于将显示屏产生的散斑图或线条图透射到手指表面，并将手指反射回的光电信号转换为电信号；所述光电传感器为透射率大于70%的高透光光电传感器；
指纹重构模块，分别与显示屏和光电传感器连接，用于根据显示屏产生的散斑图或线条图及光电传感器转换得到的电信号对手指表面的指纹进行重构；
比对模块，与所述指纹重构模块连接，用于将重构得到的指纹与预设的指纹库进行比对，完成指纹识别。
2.如权利要求1所述的屏下指纹识别仪，其特征在于，在指纹重构模块中，通过计算显示屏产生的散斑图或线条图的入射散斑场与光电传感器转换得到的电信号之间的关联关系实现手指表面指纹的重构。
3.如权利要求1或2所述的屏下指纹识别仪，其特征在于，所述光电传感器由二硫化钨或二硫化钼二维材料制备而成。
4.如权利要求1或2所述的屏下指纹识别仪，其特征在于，所述显示屏随机产生由黑蓝两色组成的散斑图或线条图。
5.如权利要求4所述的屏下指纹识别仪，其特征在于，所述光电传感器由带隙为2.5-2.8 eV的半导体材料制备而成。
6.如权利要求5所述的屏下指纹识别仪，其特征在于，所述光电传感器的厚度为50~200nm。
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