CN109923553B - 用于控制数字装置的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本申请的用于控制数字装置的方法可以使用能够同时识别复数个指纹的片来控制装置以便执行对应于单个指纹或复数个指纹的命令。因此，可以大大地提高用户的可用性，并且可以实现使用复数个指纹的复杂加密功能，使得可以大大地提高数字装置的安全性。

Description

用于控制数字装置的方法
技术领域
本发明涉及用于控制数字装置的方法，并且更具体地，涉及在配备有触摸屏显示器的数字装置中实现的方法，所述方法是这样的用于控制数字装置的方法：能够使用可以同时识别复数个指纹的指纹识别膜识别一个或更复数个指纹，并执行分别对应于单个指纹或复数个指纹的命令。本申请要求基于2016年11月30日提交的韩国专利申请第10-2016-0162148号和2017年11月2日提交的韩国专利申请第10-2017-0145403号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
根据便携式移动设备如智能手机和平板电脑的普遍化和使用频率的增加，这些设备的安全性变得越来越重要。特别是，使用这些设备维护电子商务和银行领域的安全性更为重要。用户的生物信息(例如，指纹、虹膜、面部或声音)可以用于识别或认证设备用户以进行安全性维护。近年来，应用通过指纹的用户认证技术的便携式移动设备也已经商业化。
另一方面，指纹识别方法可以分为光学方法、超声波方法、静电电容方法、电场测量方法和热感测方法等。应用常规指纹识别方法的数字装置需要单独的指纹识别传感器作为必要组件，并且当常规的指纹识别传感器与智能手机等的按键组合时，除了通过指纹识别的安全功能之外，还存在能够仅植入少量功能以便实现单独功能的限制。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供用于控制配备有触摸屏显示器的数字装置的方法。
本发明的另一个目的是提供使用能够同时识别复数个指纹的片来控制数字装置以便执行对应于单个指纹或复数个指纹的命令的方法。
本发明的又一个目的是提供使用能够同时识别复数个指纹的片和压力传感器来控制数字装置以便当识别出超过预设压力的指纹时执行对应于单个指纹或复数个指纹和压力的组合的命令的方法。
本申请的上述目的和其他目的全都可以通过以下详细描述的本申请来解决。
技术方案
常规的光学指纹识别方法可以分为用于检测与装置的透明指纹接触部分直接接触的指纹脊部分中散射的光的所谓的散射方法，以及用于检测从对应于指纹的谷部分的指纹接触部分的表面全反射的光的所谓的全反射方法。在前一种情况下，由于必须检测待散射的光，因此可能难以向传感器提供足以识别指纹图案的光量，并且散射光的路径可能与原始光源的光路重叠，使得可能降低对比度。此外，在散射方法中，还发生由光程差引起的梯形畸变。已经通过各种论文和专利提出了具有各种结构的装置以解决上述问题，但不能说散射方法由于使用庞大的棱镜等而不适用于便携式移动设备。另外，在后一种情况下，存在的优点是，可以确保比检测散射光的方法更大的光量，但如果在朝向传感器的全反射光沿着波导重复全反射的过程中全反射路径长，则从相邻指纹全反射的光可能彼此干扰，从而降低对比度。此外，当使用常规的全反射方法时，由于需要单独安装传感器或棱镜等，因此可能增加装置的尺寸，并且因为由于传感器位于波导的光源所在的一端的相对端处导致指纹识别装置的输入和输出结构非常有限，因此存在与具有大面积显示器的便携式移动设备的兼容性差的问题。
此外，通常，数字装置中使用的触摸面板使用静电式或电阻式触摸传感器，其中静电式或电阻式触摸传感器具有难以识别指纹的技术限制。因此，当前使用的数字装置配备有单独的指纹识别装置连同静电式或电阻式触摸面板，并且通常仅执行有限的功能，例如通过使用安装在装置中的指纹识别装置来解锁装置。
本发明人已经发现，使用光学指纹识别片可以识别单个或复数个指纹。当使用光学指纹识别片时，可以通过不需要单独的指纹识别装置在显示器上识别指纹以减小装置的尺寸。此外，由于可以在大面积显示器上识别复数个指纹，因此可以大大地提高数字装置的安全性，并且数字装置使其仅通过触摸显示器上的指纹来执行对应于单个指纹或复数个指纹的命令，由此可以提供其中大大地提高了用户的便利性的用于控制数字装置的方法。
为了解决上述现有技术的问题和实现上述目的，本申请提供了使用能够同时识别复数个指纹的片来控制数字装置的方法，所述片在单个层中包括第一光控制部，所述第一光控制部能够提供始终从片的表面层全反射的光；和第二光控制部，所述第二光控制部能够通过改变从第一光控制部提供且以预定角度从片的表面层全反射的光的一部分并发射其来向片的表面层提供全反射根据与片的表面层接触的指纹图案确定的光。
有益效果
根据本申请的用于控制数字装置的方法可以使用能够同时识别复数个指纹的片来控制装置以执行对应于单个指纹或复数个指纹的命令。本申请的片是可以提供具有高对比度的指纹信息并识别复数个指纹图案而彼此没有任何影响的片，其中其可以应用于具有大面积屏幕显示装置的数字装置，从而大大地提高了用户的可用性，并且其可以使用复数个指纹实现复杂的加密功能，从而大大地提高了数字装置的安全性。
附图说明
图1示意性地示出了根据本申请的一个实施方案的用于光学指纹识别的片的截面和包括所述片的装置。
图2是使用根据本申请的一个实施方案的片拍摄的指纹的图像。
图3是示出根据本申请的一个实施方案的指纹识别的示意图。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本申请的一个实施方案的片和包括其的装置。为了便于说明，所示的每个配置的尺寸或形状可以放大或缩小。
具体实施方式
本申请涉及用于控制数字装置的方法。在本申请中，术语数字装置包括例如执行数据、内容、服务、应用程序等的传输、接收、处理和输出中的至少一种或更多种的所有装置。数字装置可以通过有线/无线网络与另一数字装置、外部服务器等进行配对或连接(在下文中，称为“配对”)，从而传输/接收预定数据。此时，如有必要，可以在传输/接收之前将数据适当地转换。数字装置可以包括例如固定装置如网络电视、HBBTV(混合型广播宽带电视)、智能电视、IPTV(互联网协议电视)和PC(个人计算机)以及移动装置(或手持式装置)如PDA(个人数字助理)、智能手机、平板电脑和笔记本电脑二者。
本申请的示例性数字装置控制方法可以是在具有触摸屏显示器的数字装置中实现的方法。触摸屏显示器可以包括能够同时识别复数个指纹的片，所述片可以是这样的片，其包括：下基底层；和位于所述下基底层上且具有第一光控制部和第二光控制部的光控制层，所述第一光控制部可以设置成将以第一入射角(θ0)入射在所述第一光控制部的下表面上的光发射为具有不同于第一入射角(θ0)的第二入射角(θA)的光，所述第二光控制部可以设置成将以第二入射角(θA)入射在所述第二光控制部的上表面上的光发射为具有第二入射角(θA)的光和具有不同于第二入射角(θA)的第三入射角(θB)的光。如下所述，片可以是这样的片，其可以包括具有彼此不同的折射率的基底层，将以第一入射角入射的光发射为具有不同于第一入射角的第二入射角的光并识别显示器上的指纹。在一个实例中，本申请的片可以是光学指纹识别膜。
图3是示出应用本申请的控制方法的数字装置的示意图。本申请的控制方法是具有触摸屏显示器的数字装置(1)的控制方法，其中触摸屏显示器可以包括能够同时识别复数个指纹(100、200、300)的片(2)。该控制方法可以包括识别一个或更复数个指纹并执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令的步骤。本申请的用于控制数字装置的方法可以使用所述片同时识别复数个指纹并因此控制数字装置，以便仅通过触摸显示器上的指纹来执行存储在其中的各种命令，从而大大地提高用户的可用性。此外，由于可以在显示器上直接识别指纹，因此可以减小数字装置的体积而无需任何单独的指纹识别装置，从而使得与使用常规指纹识别装置的情况相比可以使产品小型化。
在一个实例中，本申请的控制方法可以通过将一种或更多种启发式(heuristicmethod)方法应用于一个或更复数个经识别的指纹来执行相应的命令。在本申请中，术语启发式方法(近似、发现或直觉方法)可以意指基于概率的假设决定并且可以意指用于确定对应于用户的具体行为的命令的统计算法。例如，当用户在触摸屏上向左扫过屏幕时，启发式方法可以意指诸如即使用户不精确地水平移动屏幕也通过确定用户的意图来移动屏幕的方法。
此外，在本申请的控制方法中，一种或更多种启发式方法可以是用于分别确定单个指纹或者复数个指纹的组合的相应命令的启发式方法。在通过将一种或更多种启发式方法应用于单个指纹或复数个指纹来独立地执行相应命令的情况下，即使当整个指纹未被识别以及仅识别指纹的一部分时，或者当关于复数个指纹的位置信息不同时，可以执行对应于用户的意图的命令，从而提高用户的可用性。
在一个实例中，独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令可以包括解锁数字装置。在本申请中，命令独立地对应于指纹的事实可以意指其中输入相同命令和/或不同命令以针对单个指纹或不同指纹的组合执行的状态。在本申请中，数字装置的锁定可以意指为了避免由于用户的粗心导致的激活或安全的目的而实现的锁定模式状态。在锁定模式状态下，除了诸如紧急呼叫的有限功能之外，数字装置可以处于不可用状态。本申请的控制方法可以通过同时识别复数个指纹同时解锁数字装置，并使用复数个指纹实现复杂的加密功能。这可以增强数字装置的安全性。
在本申请的一个实例中，独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令可以是应用程序的执行。应用程序可以意指在数字装置上运行的程序，其可以例示为在数字装置上运行的实用程序、查看器程序和/或游戏等，但不限于此。示例性应用程序可以包括电话、视频会议、电子邮件、即时通信、博客、数字摄影、数字视频记录、网页浏览、数字音乐回放、数字视频回放或数字键盘播放，但不限于此。通过独立地执行用于用户的单个指纹或复数个指纹的应用程序，用户可以通过单次触摸来运行期望的应用程序以大大地提高可用性。
在本申请的另一个实例中，独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令可以是一维垂直屏幕滚动命令、二维屏幕平移(translation)命令、屏幕放大或缩小命令、从显示项目组中的第一项目转换为显示项目组中的下一项目的命令、或者从显示项目组中的第一项目转换为显示项目组中的先前项目的命令，但不限于此于此。
在一个实例中，本申请的控制方法还可以包括由用户输入对应于单个指纹或复数个指纹的命令的步骤。命令可以是由用户预先输入到数字装置中的命令，其可以是由用户选择的命令或者由用户在预先在本申请的数字装置中输入的命令中任选地指定的命令。如上所述，当用户选择将对单个指纹或复数个指纹执行的命令时，可以控制以便执行用户对于单个指纹或复数个指纹想要的命令，从而提高数字装置的可用性。
在本申请的另一个实例中，触摸屏显示器可以包括在显示器背部的压力传感器。当在显示器上接触指纹时，压力传感器可以意指能够测量从指纹施加至显示器的压力的传感器。压力传感器没有特别限制，只要其可以感测施加至显示器的压力程度即可。示例性压力传感器可以包括电容式压力传感器、压电式压力传感器、基于微机电系统(MEMS)的压力传感器、压力传感器(pressure transducer)、基于硅的压力传感器、应变计、光学压力传感器、感应压力传感器，或使用其他合适的压力传感技术实现的压力传感器，但不限于此。
当本申请的数字装置包括压力传感器时，数字装置可以具有预设压力值。压力值可以意指施加在触摸屏显示器上的指纹的接触强度，并且可以意指接触的每单位面积的力。预设压力值可以是由用户设置的任何值，其可以根据各个用户而具有不同的值。
在一个实例中，当识别出超过数字装置的预设压力的指纹时，本申请的控制方法可以执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹和压力的组合的命令。除了上述对应于单个指纹或复数个指纹的命令之外，该方法还执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹和压力的组合的命令，由此可以输入更多种命令，并且可以仅通过触摸触摸屏显示器来驱动可以在数字装置中实现的各种命令。
在本申请的另一个实例中，本申请的数字装置可以包括其中的运动传感器。运动传感器可以是用于感测用户的运动的传感器。运动传感器没有特别限制，只要其可以感测用户的运动即可。示例性运动传感器可以例示为3轴加速计、3轴陀螺仪、地磁传感器等，但不限于此。
当本申请的数字装置包括运动传感器时，本申请的控制方法可以执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹和用户的运动的命令。除了上述对应于单个指纹或复数个指纹的命令之外，该方法还执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹和用户的运动的组合的命令，从而可以输入更多种命令并且可以仅通过触摸触摸屏显示器来驱动可以在数字装置中实现的各种命令。
随后，将描述应用于本申请的数字装置的控制方法的指纹识别片。
在与本申请有关的一个实例中，本申请的片可以是用于光学指纹识别的片或用于指纹输入的片。如下所述，本申请的片可以被配置成使得来源于外部光源的光可以以具有不同角度的两束光(光线)存在(入射)在片表面层上。一束光(光线)始终可以在片中全反射，另一束可以通过根据接触片外部的材料的图案确定在片的表面层处全反射并在全反射之后穿过片的下部而被位于片下部的传感器识别。
在这方面，图1示意性地示出了根据本申请的一个实施方案的用于光学指纹识别的片的截面和包括所述片的装置。如下将参照图1描述本申请。
本申请的片(60)可以包括下基底层(30)和位于下基底层(30)上的光控制层(20)。在本申请中，关于层间层合位置使用的术语“上”或“上方”可以意指不仅包括一个配置直接形成在另一个配置上的情况，而且还包括在这些配置之间插入第三配置的情况。
光控制层(20)包括第一光控制部(21)和第二光控制部(22)。光控制部可以为设置成仅对以特定角度入射的光执行预定功能的配置。因此，如下所述，第一光控制部(21)可以提供始终对片的表面层全反射的光。此外，第二光控制部(22)可以向片的表面层提供全反射根据与片表面层接触的指纹图案确定的光。
如图1所示，第一光控制部(21)可以将相对于第一光控制部(21)的下表面以第一入射角(θ0)入射的光发射为具有不同于第一入射角(θ0)的第二入射角(θA)的光(A)。在一个实例中，第一光控制部(21)的出射表面(从其发射具有第二入射角(θA)的光)可以为除第一光控制部(21)的下表面之外的任何其他表面。更具体地，本申请的片(60)可以被配置成使得具有第二入射角(θA)的光可以从第一光控制部(21)的侧表面和/或上表面发射。此外，第二光控制部(22)可以将相对于第二光控制部(22)的上表面以第二入射角(θA)入射的光发射为具有第二入射角(θA)的光(A)和具有不同于第二入射角(θA)的第三入射角(θB)的光(B)二者。在一个实例中，第二光控制部(22)的出射表面(从其发射具有第二入射角(θA)的光和具有第三入射角(θB)的光)可以为除第二光控制部(22)的下表面之外的任何其他表面。更具体地，本申请的片(60)可以被配置成使得具有第二入射角(θA)的光(A)和具有第三入射角(θB)的光(B)可以从第二光控制部(22)的侧表面和/或上表面发射。在本申请中，角度的单位为°(度)，术语“入射角”是由光从法线到放置在水平面上的片(或光进入层或光进入表面)的行进方向形成的角度，其可以意指大于0°至小于90°。根据沿着光的行进方向的每个配置的相对位置，术语入射角也可以被称为出射角。在本申请中，“下表面”可以意指透明基底层、光控制层或光控制部的面向或接触下基底层的一个表面，“上表面”可以意指具有相关下表面的透明基底层、光控制层或光控制部的相对的一个表面。根据光的行进路径，下表面或上表面可以被称为光进入表面或入射表面和光发射表面或出射表面。
由于如上所述本申请的光控制层(20)可以被分成其中光的角度或路径等可以彼此不同地控制的两个部，因此可以提供(发射)对于位于光控制层(20)上的透明基底层(10)，具体地，相对于透明基底层(10)，并且更具体地，片的表面层具有不同角度的两束光(A和B)，如图1所示。在本申请中，片的表面层可以意指例如透明基底层接触空气的上表面，或者透明基底层与具有图案(例如指纹)的物体直接或间接接触的上表面。
在一个实例中，本申请的片(60)还可以包括指纹可以接触的透明基底层(10)。当片(60)包括透明基底层(10)时，透明基底层(10)可以定位于光控制层(20)上。即，片(60)可以顺序地包括下基底层(30)、光控制层(20)和透明基底层(10)。在本申请中，关于层的特性使用的术语“透明”可以意指这样的情况：其中对波长为380nm至780nm的可见光的透射率的下限为65％或更大、70％或更大、75％或更大、80％或更大、85％或更大、90％或更大、或者95％或更大，并且上限为约100％，其在小于100％的范围内。
在包括透明基底层(10)的情况下，第一光控制部(21)可以将通过下基底层以第一入射角(θ0)入射在第一光控制部的下表面上的光朝向透明基底层(10)发射为具有不同于第一入射角(θ0)的第二入射角(θA)的光。在一个实例中，具有第二入射角(θA)的光可以从第一光控制部(21)的上表面和/或侧表面发射。此外，当透明基底层(10)直接位于光控制层(20)上时，透明基底层(10)的下表面可以为相对于具有第二入射角(θA)的光的光入射表面。
在包括透明基底层(10)的情况下，第二光控制部(22)可以将通过透明基底层(10)以第二入射角(θA)入射在第二光控制部(22)的上表面上的光朝向透明基底层(10)发射为具有第二入射角(θA)的光(A)和具有不同于第二入射角(θA)的第三入射角(θB)的光(B)。在一个实例中，具有第二入射角(θA)的光和具有第三入射角(θB)的光可以从第二光控制部(22)的上表面和/或侧表面发射。即，第二光控制部(22)可以将入射角为θA的光(A)的一部分转换为入射角为θB的光(B)。转换程度，即将以角度θA入射的光(A)转换为具有角度θB的光(B)的比率没有特别限制，其可以在大于0％至小于100％的范围内适当地调节。此时，θA和θB可以为在透明基底层(10)的内部从第一光控制部(21)发射的光和从第二光控制部(22)发射的光各自具有的(入射)角度。
可以通过上述配置读取与透明基底层接触的指纹的信息。具体地，根据本申请的一个实例的用于允许读取指纹信息的光的路径将描述如下。即，从光源经由下基底层入射在第一光控制部上的光通过第一光控制部被发射为具有角度θA的光，所述具有角度θA的光始终可以从透明基底层的上表面全反射到片的内部，并且无论指纹和透明基底层是否接触，从第一光控制部发射的具有角度θA的光都从透明基底层的上表面全反射，并入射在第二光控制部上。此外，第二光控制部将以角度θA入射的光的一部分转换为具有角度θB的光，并将光发射到透明基底层，剩余的未转换的光从下基底层的上表面(例如，光控制层与下基底层之间的界面)全反射。此后，发射到透明基底层的具有角度θB的光从作为透明基底层和指纹的接触部分的指纹的脊透射(或透射和散射)，并从作为透明基底层和指纹的非接触部分的指纹的谷全反射。从指纹的谷部分和透明基底层全反射的具有角度θB的光可以穿过光控制层和下基底层，并到达待识别的传感器。在本申请中，术语“界面”可以意指两个相邻层之间的边界表面，或者放置在光穿过的路径上的异种介质之间的边界表面。
根据本申请的一个实施方案，为了执行如上所述的功能，本申请的片可以如下构成或设置。
在一个实例中，第一光控制部和第二光控制部可以各自包括衍射光学元件或折射光学元件。
折射光学元件可以意指具有这样的特性的元件：其中光的行进方向或角度由与相邻介质的折射率差确定。当本申请的光控制部是折射光学元件时，可以考虑各个层之间的折射率来配置光控制部以满足本申请中描述的光路。
衍射光学元件可以意指具有这样的特性的元件：其中光的行进方向或角度由图案的形状和图案之间的间隔确定。当本申请的光控制部是衍射光学元件时，可以考虑各层之间的折射率和衍射图案来配置光控制部以满足本申请中描述的光路。
在一个实例中，本申请的光控制层可以包括衍射光学元件。具体地，第一光控制部和第二光控制部可以包括具有彼此不同的功能的衍射光学元件，其中衍射光学元件可以为膜形式的全息光学元件(holographic optical element，HOE)。全息术是用于在光敏介质中记录干涉图案以再现称为全息图的三维图像的技术。此外，全息膜可以意指其上记录有全息记录的膜，并且可以意指能够使用记录光在具有非常小的光敏颗粒的膜上记录干涉图案并使用再现光再现干涉图案的膜。由于全息膜可以仅对记录光执行功能并且可以不对除记录光之外的光执行所需的功能，因此当全息膜用于第一光控制部和第二光控制部时，特别有利于调节本申请中所需的光的角度、光路和/或光量。
全息膜可以包含光敏材料作为记录介质。作为光敏材料，可以使用光聚合物、光刻胶、卤化银乳剂、重铬酸盐明胶、照相乳剂、光热塑性材料或光折射材料等。在一个实例中，全息膜可以包含光聚合物作为光敏材料，并且具体地，全息膜可以为仅由光聚合物构成的膜，或者具有同时包括光聚合物层和用于该层的基底的双层结构的膜。在这种情况下，与光聚合物一起使用的基底可以为透明基底，并且可以为例如包含聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或三乙酰纤维素(TAC)等的基底，但没有特别限制。
在一个实例中，第一光控制部和第二光控制部的衍射效率可以彼此相同或不同。具体地，第一光控制部可以在其整个区域中具有相同的衍射效率，第二光控制部也可以在其整个区域中具有相同的衍射效率，其中光控制部的衍射效率可以彼此相同或不同。
在一个实例中，第一光控制部和第二光控制部可以为通过分别仅改变一个层上的记录光的角度或衍射图案而形成的一些区域。或者，光控制部也可以通过直接附接第一光控制部和第二光控制部或者通过经由另一介质附接它们来形成，使得单独制造的第一光控制部和第二光控制部可以形成单个层。
当满足上述透射率时，透明基底层的种类没有特别限制。例如，透明基底层可以包含玻璃或聚合物树脂。作为聚合物树脂，可以使用聚酯膜，例如PC(聚碳酸酯)、PEN(聚(萘二甲酸乙二醇酯))或PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))；丙烯酸类膜，例如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；或聚烯烃膜，例如PE(聚乙烯)或PP(聚丙烯)，但不限于此。在一个实例中，透明基底层可以具有其中层合有多种玻璃或聚合物树脂的配置。即使在具有这样的层合结构的情况下，透明基底层也可以设置成执行本申请中所需的功能并满足以下关系表达式。
在一个实例中，下基底层可以为满足折射率和以下将描述的关系表达式的压敏粘合层。压敏粘合层的种类或组成没有特别限制，并且可以为例如丙烯酸类压敏粘合层或有机硅压敏粘合层。在另一个实例中，除了压敏粘合材料之外，下基底层还可以包括上述透明树脂膜，其中这些可以用作压敏粘合材料的基底，或者可以用于赋予其他功能的目的。即使在具有这样的配置的情况下，下基底层也可以设置成执行本申请中所需的功能并满足以下关系表达式。
在本申请中，下基底层、光控制层和透明基底层可以具有相同或不同的折射率。在一个实例中，所述层可以各自独立地具有大于1至5或更小、或大于1至3或更小的范围内的折射率，并且层间折射率差可以为0.0001至2或更小。在光控制层的情况下，第一光控制部和第二光控制部的折射率可以在可以执行本申请中所需的功能的范围内被调节为相同或不同。
在一个实例中，下基底层的折射率可以小于光控制层的折射率和/或透明基底层的折射率。即，下基底层可以为低折射层。虽然没有特别限制，但当满足折射率关系时，下基底层与光控制层之间的折射率差可以为0.1或更小。
在一个实例中，透明基底层可以具有比光控制层高的折射率。虽然没有特别限制，但当满足折射率关系时，透明基底层与光控制层之间的折射率差可以为0.05或更小。
在本申请中，下基底层、光控制层、透明基底层或可以包含在其中的其他成分的厚度没有特别限制。例如，如果发挥本申请中描述的片的功能，则结构的厚度没有限制，其中例如，下限可以为0.1μm或更大、或1μm或更大，并且上限可以为1,000μm或更小、或500μm或更小。
本申请的片可以被配置成使得可以存在始终在片中全反射的具有角度θA的光。即，具有θA的光始终可以从透明基底层的上表面全反射，并且具有θA的光也可以从透明基底层的上表面全反射，可以从透明基底层穿过光控制层，并且可以从下基底层的上表面(例如，光控制层与下基底层之间的界面)全反射。
具体地，本申请的片可以被配置成使得从第一光控制部朝向透明基底层发射的具有角度θA的光满足以下关系表达式1和2。以下描述的关系表达式可以使用斯涅尔定律(Snell’s law)获得。
[关系表达式1]
θA＞(180°/π)x sin-1(n0/n1)
以上关系表达式1限定了从透明基底层向空气侧行进的具有角度θA的光从透明基底层的上表面(例如，透明基底层与空气层之间的界面)全反射的条件。在以上关系表达式1中，作为空气的折射率n0为1，n1为透明基底层的折射率。
[关系表达式2]
θA＞(180°/π)x sin-1(n3/n1)
以上关系表达式2限定了从透明基底层的上表面全反射的具有角度θA的光从透明基底层穿过光控制层并从下基底层的上表面(例如光控制层与下基底层之间的界面)全反射的条件。在以上关系表达式2中，n1为透明基底层的折射率，n3为下基底层的折射率。
在一个实例中，为了满足以上关系表达式2，从透明基底层的上表面全反射的具有角度θA的光必须穿透透明基底层和/或光控制层的上表面。例如，当透明基底层的折射率大于光控制层的折射率时，不应在透明基底层与光控制层之间的界面处发生全反射，因此θA必须满足以下关系表达式3。
[关系表达式3]
θA＜(180°/π)x sin-1(n2/n1)
以上关系表达式3限定了在透明基底层与光控制层之间的界面处不发生全反射的条件。在以上关系表达式3中，n1为透明基底层的折射率，n2为光控制层中的第一光控制部或第二光控制部的折射率，并且n1大于n2。
在本申请中，即使当具有不同高度的图案的物体接触透明基底层时，具有角度θA的光也可以为从透明基底层的上表面(接触表面)(在此透明基底层和物体直接接触)全反射的光。为了满足这一点，从第一光控制部发射的光的角度θA可以满足以下关系表达式4。
[关系表达式4]
θA＞(180°/π)x sin-1(nh/n1)
在以上关系表达式4中，n1为透明基底层的折射率，nh为具有不同高度的图案的物体直接接触透明基底层的部分的折射率。此时，具有不同高度的图案的物体可以为指纹，具有不同高度的图案的物体直接接触透明基底层的部分可以为指纹的脊。另一方面，具有不同高度的图案的物体与透明基底层的非接触部分可以为指纹的谷，由于谷部分被空气占据，因此谷部分的折射率可以视为1(＝n0)。
如上所述，在本申请中，片设置成能够提供始终在片中全反射的全反射光，使得从第一光控制部提供的具有角度(θA)的光满足预定的关系表达式。另一方面，在本申请中，具有角度(θA)的光为其中无论指纹是否接触都进行全反射的光，使得片中的光量可以保持在某一水平。此外，如下所述，由于用于指纹识别的具有角度(θB)的光来源于具有角度(θA)的光，因此无论指纹是否接触，用于产生指纹图像的具有角度(θB)的光也都可以具有在片中保持恒定的光量。
在本申请中，第二光控制部可以为提供无论指纹是否接触都产生的光(B)的配置。
具体地，第二光控制部可以为提供具有角度(θB)的光的配置，在该角度下，透明基底层的上表面上的全反射根据存在于透明基底层上的物体的存在或不存在来确定。即，具有角度(θB)的光可以为这样的光：当在透明基底层上不存在物体时，其从透明基底层的上表面(例如，透明基底层与空气之间的界面)全反射，但当具有不同高度的图案的物体接触透明基底层时，其从相对于透明基底层的物体的直接接触部分(脊)透射(或透射和散射)。
在一个实例中，本申请的片可以设置成使得具有角度(θB)的光可以通过满足以下关系表达式5从透明基底层的上表面(例如，透明基底层与空气之间的界面)全反射。此外，当具有不同高度的图案的物体接触透明基底层时，所述片可以被配置成使得具有角度(θB)的光可以通过满足以下关系表达式6从透明基底层的直接接触物体的上表面部分透射(或透射和散射)。
[关系表达式5]
θB＞(180°/π)x sin-1(n0/n1)
[关系表达式6]
θB＜(180°/π)x sin-1(nh/n1)
然而，在以上关系表达式5和6中，作为空气的折射率n0为1，n1为透明基底层的折射率，nh为具有不同高度的图案的物体中直接接触透明基底层的脊部分的折射率。如上所述，由于具有不同高度的图案的物体中的谷部分(其为与透明基底层的非接触部分)被空气占据，因此非接触部分的折射率可以视为1(＝n0)。
此外，在本申请中，片可以设置成使得从第二光控制部发射且入射在透明基底层上的具有角度(θB)的光可以从透明基底层的上表面全反射，然后穿透光控制层的上表面。当透明基底层的折射率大于光控制层的折射率时，在透明基底层与光控制层之间的界面处不得发生全反射，使得角度θB可以满足以下关系表达式7。
[关系表达式7]
θB＜(180°/π)x sin-1(n2/n1)
以上关系表达式7限定了在透明基底层与光控制层之间的界面处不发生全反射的条件。在以上关系表达式7中，n1为透明基底层的折射率，n2为光控制层中的第一光控制部或第二光控制部的折射率，并且n1大于n2。
此外，本申请的片可以设置成使得当从第二光控制部发射的具有角度θB的光从透明基底层的上表面全反射时，其可以穿过下基底层。穿过下基底层的光可以被传感器识别。为了使能够穿透下基底层的光存在于片中，当具有θB的光从透明基底层的表面层全反射并经由透明基底层和光控制层进入下基底层的上表面时，在光控制层与下基底层之间的界面处不应发生全反射。在这方面，θB可以满足以下关系表达式8。
[关系表达式8]
θB＜(180°/π)x sin-1(n3/n1)
以上关系表达式8限定了穿过下基底层的光存在的条件。在以上关系表达式8中，n1为透明基底层的折射率，n3为下基底层的折射率。
当如上所述从透明基底层的上表面全反射的光的角度θB满足以上关系表达式7和8时，存在于片的下部中的传感器可以识别穿过下基底层的光，如图1所示。即，本申请的片允许使用以下方法识别用户的指纹：确定从第二光控制部发射的具有角度(θB)的光中从透明基底层的接触空气的上表面全反射的光与从透明基底层和物体的接触部分透射(或透射和散射)的光之间的光量差。
因此，本申请不直接使用始终在片中全反射的光来进行指纹识别。具体地，当从第一光控制部提供的具有角度θA的光的一部分通过第二光控制部被转换成具有不同于θA的角度θB的光并朝向透明基底层发射时，使得可以存在始终全反射的光，以入射角θB朝向透明基底层发射的光从透明基底层的与外部物体接触的上表面全反射到片的内部并透射(或透射和散射)到片的外部，本申请使用这些光的光量差来进行指纹识别。即，在以角度θB的光中，从与指纹的非接触部分全反射并行进至传感器的光的光量与从和指纹的接触部分透射(或透射和散射)并减少的光的光量之间的差用于指纹识别。
此外，在本申请中，具有角度θB的光由无论指纹存在或不存在都始终在片中全反射的光产生。因此，在本申请中，可以通过使用始终在片内部全反射的光来使用于识别指纹的光的光量保持恒定，因此，在具有角度(θB)的光中，从透明基底层和空气的界面全反射的光与从透明基底层和物体的直接接触部分透射(或透射和散射)的光之间的差异可以被传感器更清楚地识别。此外，在本申请中，在无论指纹存在或不存在都产生的具有角度(θB)的光中，从透明基底层与空气之间的界面全反射的光和从透明基底层与物体的接触部分透射(或透射和散射)的光用于指纹识别，使得即使多个指纹图案与透明基底层接触，它们也可以被识别而不彼此影响。
在一个实例中，第一光控制部的投影区域(S1)可以小于第二光控制部的投影区域(S2)。在本申请中，术语“投影区域”可以意指在从上部或下部沿与片表面的法线方向平行的方向观察片时，观察相关配置的区域，例如正交投影区域。因此，不考虑由于区域比较目标配置的不均匀性等引起的实际区域的增加或减少。虽然没有特别限制，但S1:S2可以在5至40:60至95的范围内。
在与本申请有关的另一个实例中，本申请的数字装置还可以包括光源部。光源部意指能够向片照射光的配置。光源部的具体配置没有特别限制，只要可以执行上述功能即可。如图1所示，光源部(50)可以定位于片下基底层的一个表面上，更具体地，位于与下基底层(30)的第一光控制部(21)接触的一个表面的相反的一个表面上。从光源部(50)入射的光经由下基底层(30)入射在光控制层(20)的第一光控制部(21)上，由此可以向片(60)提供始终可以在片中全反射的光。在一个实例中，入射在第一光控制部上的光可以与第一光控制部的底表面垂直。在本申请中，术语“垂直”意指在不损害期望效果的范围内的大致垂直，例如，考虑到制造误差或变化等而使用其。此时，误差或变化可以在±10°内、±8°内、±6°内、±4°内、±2°内、±1°内、±0.5°内、±0.2°内、或±0.1°内。
在一个实例中，装置还可以包括传感器部。传感器部可以意指用于感测穿过下基底层的光的配置。传感器部的配置没有特别限制，只要可以执行上述功能即可，其中可以使用已知的传感器。如图1所示，传感器部(40)可以定位于片下基底层的一个表面上，更具体地，位于与下基底层(30)的第二光控制部(22)接触的一个表面的相反的一个表面上。如上所述，除了片中的全反射光之外，在直接接触指纹的透明基底层部分中全反射的光可以穿透下基底层以到达传感器部，其中传感器部可以基于到达的光的光量差识别接触透明基底层的物体(即指纹)的图案。在一个实例中，传感器部可以设置成具有透明特性。
在一个实例中，装置可以同时包括显示器和传感器部(40)。在这种情况下，装置可以顺序地包括传感器部和片，或者可以顺序地包括传感器部、显示器和片。此外，显示器和传感器部中的任一者也可以与光源部形成一个层。
图2是使用根据本申请的一个实施方案的片拍摄的指纹的图像。作为用于拍摄的片，使用顺序地包括对波长为532nm的光的折射率为1.41的下基底层、包括对波长为532nm的光的折射率为1.50的全息膜的光控制层和对波长为532nm的光的折射率为1.51的玻璃基底层(盖玻璃)的层合体。在光控制层的情况下，使用已知的光聚合物膜制造光控制层。具体地，在光控制层上记录衍射图案，使得第一光控制部可以发射基于片(透明基底层)的法线具有73°的入射光，第二光控制部可以发射基于片(透明基底层)的法线具有45°的角度的一些入射光。此后，基于片(透明基底层)的法线，用具有0°的外部光照射片，并用CCD(电荷耦合器件)拍摄通过使指纹与透明基底层的表面接触而出现在下基底层的底部的图像。
如上所述，已经参照作为本申请的示例性实施方案的图1和图2描述了本申请的发明，但本发明的保护范围不限于上述特定的实施方案和附图。此外，本技术领域所属技术领域的普通技术人员将理解，权利要求中描述的发明可以在所提出的本发明的技术精神和范围内进行各种改变或修改。
[附图标记说明]
10：透明基底层
20：光控制层
21：第一光控制部
22：第二光控制部
30：下基底层
40：传感器部和/或显示部
50：光源部
60：片
A：光A(角度θA)
B：光B(角度θB)
100、200、300：指纹

Claims (18)

1.一种用于控制数字装置的方法，使得当指纹接触显示器时，执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令，
其中所述装置的所述显示器包括指纹接触部分上的光学指纹识别片，
所述片包括下基底层；位于所述下基底层上且具有第一光控制部和第二光控制部的光控制层，
所述第一光控制部设置成将以第一入射角θ0入射在所述第一光控制部的下表面上的光发射为具有不同于所述第一入射角θ0的第二入射角θA的光，
所述第二光控制部设置成将以所述第二入射角θA入射在所述第二光控制部的上表面上的光发射为具有所述第二入射角θA的光和具有不同于所述第二入射角θA的第三入射角θB的光；以及
其中所述片还包括透明基底层，并且顺序地包括所述下基底层、所述光控制层和所述透明基底层；
其中所述片设置成使得从所述第一光控制部发射的具有角度θA的光能够通过满足以下关系表达式1和2从所述透明基底层的上表面和所述下基底层的上表面二者全反射：
[关系表达式1]
θA＞(180°/π)x sin-1(n0/n1)
[关系表达式2]
θA＞(180°/π)x sin-1(n3/n1)；
其中，作为空气的折射率n0为1，n1为所述透明基底层的折射率以及n3为所述下基底层的折射率。
2.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中对于一个或更多个经识别的指纹，应用一种或更多种启发式方法来执行相应的命令。
3.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述独立地对应于单个指纹或复数个指纹的命令为一维垂直屏幕滚动命令、二维屏幕平移命令、屏幕放大或缩小命令、从显示项目组中的第一项目转换为显示所述项目组中的下一项目的命令、或者从显示项目组中的第一项目转换为显示所述项目组中的先前项目的命令。
4.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述对应于单个指纹或复数个指纹的命令是由用户选择的命令或由用户指定的命令。
5.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中触摸屏显示器包括在所述显示器的背部上的压力传感器。
6.根据权利要求5所述的用于控制数字装置的方法，其中当识别出超过所述数字装置的预设压力的指纹时，执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹与压力的组合的命令。
7.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述数字装置包括运动传感器。
8.根据权利要求7所述的用于控制数字装置的方法，其中当识别在所述数字装置中预设的用户的移动时，执行独立地对应于单个指纹或复数个指纹和用户的移动的组合的命令。
9.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，
其中所述第一光控制部设置成将通过所述下基底层以所述第一入射角θ0入射在所述第一光控制部的下表面上的光朝向所述透明基底层发射为具有不同于所述第一入射角θ0的所述第二入射角θA的光，以及
所述第二光控制部设置成将通过所述透明基底层以所述第二入射角θA入射在所述第二光控制部的上表面上的光朝向所述透明基底层发射为具有所述第二入射角θA的光和具有不同于所述第二入射角θA的所述第三入射角θB的光。
10.根据权利要求9所述的用于控制数字装置的方法，其中所述第一光控制部和所述第二光控制部各自包括衍射光学元件或折射光学元件。
11.根据权利要求10所述的用于控制数字装置的方法，其中所述第一光控制部和所述第二光控制部各自包括全息膜。
12.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述片设置成使得从所述第一光控制部发射的具有角度θA的光能够通过满足以下关系表达式3从所述透明基底层的上表面全反射，并且然后穿透所述光控制层的上表面：
[关系表达式3]
θA＜(180°/π)x sin-1(n2/n1)
其中，n1为所述透明基底层的折射率，n2为所述光控制层中的所述第一光控制部或所述第二光控制部的折射率，并且n1大于n2。
13.根据权利要求12所述的用于控制数字装置的方法，其中当具有不同高度的图案的物体接触所述透明基底层时，所述片设置成使得从所述第一光控制部发射的具有角度θA的光通过满足以下关系表达式4从所述透明基底层的所述透明基底层直接接触所述物体的上表面全反射：
[关系表达式4]
θA＞(180°π)x sin-1(nh/n1)
其中，n1为所述透明基底层的折射率，以及nh为所述具有不同高度的图案的物体直接接触所述透明基底层的部分的折射率。
14.根据权利要求13所述的用于控制数字装置的方法，其中当所述具有不同高度的图案的物体接触所述透明基底层时，所述片设置成使得从所述第二光控制部发射的具有角度θB的光能够通过满足以下关系表达式5从所述透明基底层的接触空气的上表面全反射，以及从所述第二光控制部发射的具有角度θB的光能够通过满足以下关系表达式6穿透所述透明基底层的所述透明基底层直接接触所述物体的上表面：
[关系表达式5]
θB＞(180°π)x sin-1(n0/n1)
[关系表达式6]
θB＜(180°π)x sin-1(nh/n1)
其中，作为空气的折射率n0为1，n1为所述透明基底层的折射率，以及nh为所述具有不同高度的图案的物体直接接触所述透明基底层的部分的折射率。
15.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述片设置成使得从所述第二光控制部发射的具有角度θB的光能够通过满足以下关系表达式7从所述透明基底层的上表面全反射，并且然后穿透所述光控制层的上表面：
[关系表达式7]
θB＜(180°π)x sin-1(n2/n1)
其中，n1为所述透明基底层的折射率，n2为所述光控制层中的所述第一光控制部或所述第二光控制部的折射率，并且n1大于n2。
16.根据权利要求15所述的用于控制数字装置的方法，其中所述片设置成使得从所述第二光控制部发射的具有角度θB的光能够通过满足以下关系表达式8从所述透明基底层的上表面全反射以穿透所述光控制层和所述下基底层：
[关系表达式8]
θB＜(180°π)x sin-1(n3/n1)
其中，n1为所述透明基底层的折射率，以及n3为所述下基底层的折射率。
17.根据权利要求1所述的用于控制数字装置的方法，其中所述数字装置还包括光源部，并且所述光源部定位于与所述下基底层的所述第一光控制部接触的一个表面的相反的一个表面上。
18.根据权利要求17所述的用于控制数字装置的方法，其中所述光源部向所述第一光控制部发射垂直光。
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