CN111353423A

CN111353423A - 指纹感测模块及指纹感测方法

Info

Publication number: CN111353423A
Application number: CN202010124714.9A
Authority: CN
Inventors: 林冠仪; 傅同龙
Original assignee: Egis Technology Inc
Current assignee: Egis Technology Inc
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-06-30
Also published as: KR20220016268A; US20220327668A1; WO2020253262A1

Abstract

本发明涉及一种适于配置在显示模块下的指纹感测模块，其包括多个感测元件以及信号处理器。显示模块将背景光束与标记光束投射至按压于显示模块上的手指。多个感测元件感测背景光束与标记光束经手指反射且穿过显示模块后产生的指纹图像。信号处理器电性连接至多个感测元件，其中信号处理器利用校正图像，将指纹图像转换为校正后的指纹图像。本发明亦涉及一种指纹感测方法。

Description

指纹感测模块及指纹感测方法

技术领域

本发明涉及一种感测模块及感测方法，且特别是有关于一种指纹感测模块及指纹感测方法。

背景技术

现有的屏下光学式指纹辨识的解决方案大多是运用在有机发光二极管(OLED)显示面板上，其主要原理是将可见光的图像撷取模块与有机发光二极管显示面板结合，利用有机发光二极管显示面板本身的透光性，将指纹用类似“拍照”的方式获取。

而位于有机发光二极管显示面板下方的图像撷取模块，其中互补式金属氧化物半导体(CMOS)感光元件在拍摄屏上的指纹纹路时，是无法避免会撷取到有机发光二极管显示面板内部的显示模块电路影像，使得拍到的指纹感测图像中包含有图像噪声(noise)，进而造成其成像质量不佳而不易完成指纹辨识。

再者，显示面板经手指按压后也会产生形变，使得感测到的指纹图像也随着产生形变，因此取得的指纹图像的可信度降低。

发明内容

本发明提供一种指纹感测模块及指纹感测方法，其具有良好的指纹感测效果。

本发明的一实施例的指纹感测模块适于配置在显示模块下。指纹感测模块包括多个感测元件以及信号处理器。显示模块将背景光束与标记光束投射至按压于显示模块上的手指。多个感测元件感测背景光束与标记光束经手指反射且穿过显示模块后产生的指纹图像。信号处理器电性连接至多个感测元件，其中信号处理器利用校正图像，将指纹图像转换为校正后的指纹图像。

本发明的一实施例的指纹感测方法包括：由显示模块提供背景光束与标记光束；由多个感测元件感测指纹图像，其中指纹图像为经显示模块将背景光束与标记光束投射至按压于显示模块上的手指，且多个感测元件感测背景光束与标记光束经手指反射且穿过显示模块后产生的；以及利用校正图像，将指纹图像转换为校正后的指纹图像光束。

基于上述，由于本发明实施例的指纹感测模块及指纹感测方法光束比较校正图像和指纹图像而产生校正后的指纹图像，因此，本发明实施例的指纹感测模块及指纹感测方法可降低图像噪声，减少显示模块被按压的影响，且能取得较佳的指纹图像。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明实施例的指纹感测模块产生校正图像的示意图；

图2为校正图像与指纹图像的一种示例；

图3为根据本发明实施例的指纹感测模块产生指纹图像的示意图；

图4为比较图2的校正图像与指纹图像而产生转换后的指纹图像的示例；

图5为根据本发明实施例的指纹感测方法的流程图。

附图标号说明

10：显示模块；

12：显示电路；

20：校正器；

100：指纹感测模块；

120：信号处理器；

122：存储器；

200：背景图像；

300、300’：标记图案；

301、301’：标记

500：校正图像；

600：指纹图像；

700、700’：指纹纹路图像；

A：指纹感测区域；

F：手指；

F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7：点；

L1、L2：曲线；

N、N’：图像噪声；

S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7：感测元件；

S100、S120、S140、S160：步骤。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1为根据本发明实施例的指纹感测模块产生校正图像的示意图。请参考图1，本发明的一实施例的指纹感测模块100适于配置在显示模块10下。指纹感测模块100包括多个感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7以及信号处理器120。显示模块10例如是有机发光二极管显示面板、主动矩阵有机发光二极管(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)显示面板或其他合适的透明显示面板，本发明并不加以限制。在其他实施例中，显示模块10也可以是液晶显示面板。此外，显示模块10可包括显示电路12。显示电路12例如是利用半导体制程等方式形成的薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)电路层。

在本实施例中，感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7可为感测芯片的一部分，例如是感测芯片的多个像素。感测芯片例如是互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像感测芯片或电荷耦合元件(charge coupled device,CCD)芯片。为方便说明，图1简单示意了七个感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，但本发明并不加以限制。

图2为校正图像与指纹图像的一种示例。请同时参考图1与图2，在本实施例中，显示模块10将背景光束与标记光束投射至放置于显示模块10上的校正器20。感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7感测背景光束与标记光束经校正器20反射且穿过显示模块10后产生的校正图像500。校正器20例如是白色、黑色的平板或其他反射率佳的平板，本发明不以此为限。图2的左上角示意了背景图像200与标记图案300。校正图像500包括背景图像200与标记图案300，其分别对应于背景光束与标记光束经校正器20反射且穿过显示模块10后产生的图像。背景图像200例如是白色图像、黑色图像、其他颜色的图像或其他合适的图像。标记图案300包括多个标记301，且标记301可为圆形、椭圆形或其他合适的形状。每个标记301可具有合适的颜色，但本发明并不加以限制。举例来说，标记图案300可为多个黑色圆形的图案。

图2下方示意了指纹感测区域A。指纹感测区域A例如是圆形或根据实际需求的其他合适形状。在本实施例中，背景光束与标记光束光束可在显示模块10的指纹感测区域A投射出，且指纹图像600为手指按压在显示模块10的指纹感测区域A上的图像。但本发明不以此为限，指纹感测区域A的范围也可为显示模块10的范围，也就是说，本发明实施例的指纹感测模块100及指纹感测方法可适用于全屏指纹感测。

在本实施例中，校正图像500可存储于信号处理器120的存储器122。也就是说，校正图像500在指纹感测模块100出厂前即已产生，并被存储于存储器122，以作为校正指纹图像600的用途。

图3为根据本发明实施例的指纹感测模块产生指纹图像的示意图。请同时参考图2与3，在本实施例中，显示模块10将背景光束与标记光束投射至按压于显示模块10上的手指F。感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7感测背景光束与标记光束经手指F反射且穿过显示模块10后产生的指纹图像600。图2的右上角示意了指纹图像600。指纹图像600包括指纹纹路图像700与标记图案300’，其分别对应于背景光束与标记光束经手指F反射且穿过显示模块10后产生的图像。相较于图2的左上角的校正图像500，指纹图像600中的标记图案300’的各个标记301’的位置与校正图像500中的标记图案300的各个标记301的位置或多或少有些不同。标记301’与标记301在位置上的差异反应了显示模块10被按压所产生的形变。因此，本发明实施例的指纹感测模块100利用校正图像500，将指纹图像600转换为校正后的指纹图像，使得指纹感测的效果较佳，且可信度提高。

图4为比较图2的校正图像与指纹图像而产生转换后的指纹图像的示例。请同时参考图2与图4，在本实施例中，信号处理器120比较校正图像500中的标记图案300的位置与指纹图像600中的标记光束经手指F反射且穿过显示模块10后产生的标记图案300’所对应的位置，将指纹图像600(例如图2的右上角)转换为转换后的指纹图像600’(例如图4)，再将转换后的指纹图像600’减去校正图像500(例如图2的左上角)而产生校正后的指纹图像，其中转换后的指纹图像600’包括转换后的指纹纹路图像700’。或以图1与图3为例，指纹图像600可由图3的曲线L2示意，且校正图像500可由图1的曲线L1示意。因此，可将曲线L2转换为转换后的指纹图像600’，再减去曲线L1，则指纹感测模块可取得校正后的指纹图像。

在另一实施例中，在信号处理器120比较校正图像500中的标记图案300的位置与指纹图像600中的标记光束经手指F反射且穿过显示模块10后产生的标记图案300’所对应的位置后，亦可将校正图像500转换为转换后的校正图像，并将指纹图像600减去转换后的校正图像，以产生校正后的指纹图像。以图1与图3为例，可将曲线L1转换为转换后的校正图像，再将曲线L2减去转换后的曲线L1，则指纹感测模块可取得校正后的指纹图像。

再者，请再参考图1至图3，一般来说，校正图像500包括了图像噪声N。图像噪声N例如是背景光束经过显示电路12所投影出的图像，或是显示模块10被触碰而造成的污垢、指纹残留等。图2中的图像噪声N’与图像噪声N的差异在于，图像噪声N’还反应了显示模块10被手指F按压的程度。以图1为例，曲线L1示意了图2的校正图像500。曲线L1在点M1、M3、M5、M7所对应的位置会穿透显示模块10的显示电路12，因此，相较于点M2、M4、M6，曲线L1在点M1、M3、M5、M7所对应的位置的光强度较低。依此类推，在图3中，曲线L2在点P1、P3、P5、P7所对应的位置会穿透显示模块10的显示电路12，因此，相较于点P2、P4、P6，曲线L2在点P1、P3、P5、P7所对应的位置的光强度较低。再者，在图3中，手指F在点F5、F6、F7的位置为指纹纹路中的脊部，使得曲线L2在点P5、P6、P7的位置可为指纹图像600亮度较高的位置，且手指F在点F1、F2、F3、F4的位置为指纹纹路中的谷部，使得曲线L2在点P1、P2、P3、P4的位置为指纹图像600亮度较低的位置。因此，比较上述标记图案300与标记图案300’后，可将曲线L2转换为转换后的L2，再减去曲线L1，则可取得校正后的指纹图像。或者是，比较上述标记图案300与标记图案300’后，将曲线L2减去转换后的曲线L1，亦可取得校正后的指纹图像。

除此之外，在本实施例中，信号处理器120电性连接至感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。信号处理器120例如是中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、可程序化控制器、可程序化逻辑装置(programmable logic device,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，信号处理器120的各功能可被实作为多个程序码。这些程序码会被存储在一个存储器122中，由信号处理器120来执行这些程序码。或者，在一实施例中，信号处理器120的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作信号处理器120的各功能。

图5为根据本发明实施例的指纹感测方法的流程图。请参考图5，本发明的一实施例的指纹感测方法包括以下步骤。由显示模块10提供背景光束与标记光束，步骤S100。由多个感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7感测指纹图像600，步骤S140，其中指纹图像600为经显示模块10将背景光束与标记光束投射至按压于显示模块10上的手指F，且多个感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7感测背景光束与标记光束经手指F反射且穿过显示模块10后产生的。利用校正图像500，将指纹图像600转换为校正后的指纹图像，步骤S160，其中校正图像500存储于信号处理器120的存储器122。校正图像600为经显示模块10将背景图像200与标记图案300投射至放置于显示模块10上的校正器20，且多个感测元件S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7感测背景图像200与标记图案300经校正器20反射且穿过显示模块10后产生的。

在本实施例中，指纹感测方法还包括：判断手指是否按压在显示模块10的指纹感测区域A上，步骤S120。

综上所述，由于本发明实施例的指纹感测模块及指纹感测方法比较校正图像和指纹图像而产生校正后的指纹图像，因此，本发明实施例的指纹感测模块及指纹感测方法可降低图像噪声的问题，且取得较佳的指纹图像。再者，由于图像噪声包括了背景光束经过显示电路所投影出的图像，显示模块被触碰而造成的污垢、指纹残留等，显示模块或指纹感测模块因温度变化造成的形变，显示模块长期使用后的形变，或指纹感测模块(使用广角透镜)受按压而造成边缘图像扭曲等成像失真，因此，本发明实施例的指纹感测模块及指纹感测方法可利用上述产生校正后的指纹图像的方法，使得取得的指纹图像较佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种指纹感测模块，适于配置在显示模块下，其特征在于，包括：

多个感测元件，其中所述显示模块将背景光束与标记光束投射至按压于所述显示模块上的手指，所述多个感测元件感测所述背景光束与所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的指纹图像；以及

信号处理器，电性连接至所述多个感测元件，其中所述信号处理器利用校正图像，将所述指纹图像转换为校正后的指纹图像。

2.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述校正图像存储于所述信号处理器的存储器。

3.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述信号处理器比较所述校正图像中的标记图案的位置与所述指纹图像中的所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的标记图案所对应的位置，将所述校正图像转换为转换后的校正图像，再将所述指纹图像减去所述转换后的校正图像而产生所述校正后的指纹图像。

4.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述信号处理器比较所述校正图像中的标记图案的位置与所述指纹图像中的所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的标记图案所对应的位置，将所述指纹图像转换为转换后的指纹图像，再将所述转换后的指纹图像减去所述校正图像而产生所述校正后的指纹图像。

5.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述背景图像与所述标记图案由所述显示模块的指纹感测区域投射出。

6.根据权利要求1所述的指纹感测模块，其特征在于，所述指纹图像为所述手指按压在所述显示模块的指纹感测区域上的图像。

7.一种指纹感测方法，其特征在于，包括：

由显示模块提供背景光束与标记光束；

由多个感测元件感测指纹图像，其中所述指纹图像为经所述显示模块将所述背景光束与所述标记光束投射至按压于所述显示模块上的手指，所述多个感测元件感测所述背景光束与所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的；以及

利用校正图像，将所述指纹图像转换为校正后的指纹图像。

8.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于，所述校正图像存储于信号处理器的存储器。

9.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于，所述校正后的指纹图像的产生方法为：

比较所述校正图像中的标记图案的位置与所述指纹图像中的所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的标记图案所对应的位置，将所述校正图像转换为转换后的校正图像，再将所述指纹图像减去所述转换后的校正图像而产生所述校正后的指纹图像。

10.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于，所述校正后的指纹图像的产生方法为：

比较所述校正图像中的标记图案的位置与所述指纹图像中的所述标记光束经所述手指反射且穿过所述显示模块后产生的标记图案所对应的位置，将所述指纹图像转换为转换后的指纹图像，再将所述转换后的指纹图像减去所述校正图像而产生所述校正后的指纹图像。

11.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于，还包括：

判断所述手指是否按压在所述显示模块的指纹感测区域上。

12.根据权利要求7所述的指纹感测方法，其特征在于，所述背景图像与所述标记图案由所述显示模块的指纹感测区域投射出。