CN114140834A - 光学式指纹感测设备及其驱动设备与操作方法 - Google Patents

光学式指纹感测设备及其驱动设备与操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学式指纹感测设备、驱动设备与操作方法。驱动设备包括显示驱动装置以及指纹感测驱动装置。显示驱动装置驱动显示面板以显示具有不同亮度的不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种。指纹感测驱动装置用以驱动显示面板去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。

Description

光学式指纹感测设备及其驱动设备与操作方法
技术领域
本发明涉及一种指纹感测设备，且特别涉及一种光学式指纹感测设备、驱动设备与操作方法。
背景技术
近来光学式指纹感测设备采用了全面屏(或大屏)光学式指纹感测技术。用户可以将手指压按在显示面板的任何地方，以便于进行光学式指纹感测。在撷取指纹影像的过程中，显示面板可以显示光斑(speckle)，以供应光源(入射光)至使用者的手指。手指的反射光可以被显示面板所感测。一般而言，指纹中的纹峰的反射光亮度大于指纹中的纹谷的反射光亮度。因此，显示面板可以撷取指纹影像。然而，环境光可能会影响光学式指纹感测设备的指纹感测。一般而言，环境光越强，指纹辨识越可能失败。
举例来说，当在强环境光中进行光学式指纹感测时，强环境光容易穿透手指而被显示面板所感测。在这样的情况下，显示面板的指纹感测结果包含了反射光成份与透射光成份。所述反射光成份是感测目标。所述反射光成份是显示面板所显示的光斑照射至手指后所产生的。一般而言，对于所述反射光成份而言，指纹中的纹峰的亮度大于指纹中的纹谷的亮度。所述透射光成份是穿透手指的强环境光所产生的。一般而言，对于所述透射光成份而言，指纹中的纹峰的亮度小于指纹中的纹谷的亮度。所述透射光成份会干涉(影响)所述反射光成份。因此，强环境光容易造成指纹信号飘移(异常)，进而导致后级电路无法分析指纹信号。
发明内容
本发明提供一种光学式指纹感测设备、驱动设备与操作方法，以降低环境光对指纹感测的负面影响。
根据本发明的实施例，上述的驱动设备包括显示驱动装置以及指纹感测驱动装置。显示驱动装置耦接至显示面板。显示驱动装置用以驱动显示面板以显示具有不同亮度的不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种。指纹感测驱动装置耦接至显示面板。指纹感测驱动装置用以驱动显示面板去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
根据本发明的实施例，上述的光学式指纹感测设备包括显示面板以及驱动设备。显示面板用以当手指接触显示面板时对所述手指进行指纹撷取操作。驱动设备包括显示驱动装置以及指纹感测驱动装置。显示驱动装置耦接至显示面板。显示驱动装置用以驱动显示面板以显示具有不同亮度的不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种。指纹感测驱动装置用以耦接至显示面板，以驱动显示面板去进行指纹撷取操作。指纹感测驱动装置用以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
根据本发明的实施例，上述的操作方法包括：当手指接触显示面板时，驱动显示面板以显示不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种；以及驱动显示面板去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
基于上述，本发明诸实施例所述指纹感测驱动装置可以在不同透射光强度以及(或是)不同反射光强度的情况下撷取同一个手指的多张不同指纹影像。光学式指纹感测设备可以处理这些不同指纹影像而产生一个经处理指纹影像，以降低环境光对指纹感测的负面影响。
附图说明
图1是光学式指纹感测设备的操作情境示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种光学式指纹感测设备的电路方块(circuitblock)示意图。
图3是依照本发明的一实施例说明图2所示显示面板与指纹感测驱动装置的电路方块示意图。
图4是依照一实施例说明图3所示信号的时序示意图。
图5是依照本发明的一实施例的一种光学式指纹感测设备的操作方法的流程示意图。
图6是依照本发明一实施例说明，指纹感测驱动装置在不同光帧亮度的情况下撷取2张指纹影像的示意图。
图7是依照本发明一实施例说明，环境光的亮度对指纹感测驱动装置的感测结果的关系曲线示意图。
图8是依照本发明一实施例说明显示面板所显示的帧的示意图。
附图标记说明
200：光学式指纹感测设备
210：显示面板
210_1、210_2、210_3、210_N：子区
220：驱动设备
221：指纹感测驱动装置
222：显示驱动装置
230：处理器
810：手指
820：环形光斑
830：环境光
FI：感测结果
Frame1、Frame2：指纹影像
L1、L2：关系曲线
L_amb：环境光的亮度
P：光学感测像素
Prd：指纹帧读取期间
Prst：指纹帧重置期间
Ro1、Ro2、Ro3、Ro4：源极线
RST：指纹帧重置操作
Rst0、Rst1、Rst2、Rst3、Rst(n-1)：重置扫描信号
RstClk：重置时钟
RstStart[1]、RstStart[1：N]：重置起始脉冲
S510、S520、S530：步骤
Sel0、Sel1、Sel2、Sel3、Sel(n-1)：读取扫描信号
SelClk：读取时钟
SelStart[1：N]：选择起始脉冲
SIG：指纹帧读取操作
SR：移位寄存器
Texp：曝光时间
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。
在本案说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成所述第一装置可以直接连接于所述第二装置，或者所述第一装置可以透过其他装置或某种连接手段而间接地连接至所述第二装置。本案说明书全文(包括权利要求)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名组件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量的上限或下限，亦非用来限制组件的次序。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
以下以多个实施例说明在强环境光中辨识指纹的多个对策。在一些实施例中，驱动设备可以通过显示面板对相同指纹进行多次光学式指纹感测以获得多个指纹影像，并利用这些指纹影像去减少环境光所产生的透射光成份，进而尽可能地避免指纹信号飘移。
图1是光学式指纹感测设备200的操作情境示意图。图2是依照本发明的一实施例的一种光学式指纹感测设备200的电路方块(circuit block)示意图。图1与图2所示光学式指纹感测设备200包括显示面板210以及驱动设备220。当手指接触显示面板210的触碰区域时，显示面板210可以对所述触碰区域所对应的指纹感测区进行指纹撷取操作。本实施例并不限制显示面板210的实施细节。举例来说，显示面板210可以包括习知的显示面板或是其他具有指纹感测功能的显示面板。依照不同的设计需求，驱动设备220的实现方式可以是硬件(hardware)、固件(firmware)、软件(software，即程序)或是前述三者中的多者的组合形式。
以硬件形式而言，驱动设备220可以实现于集成电路(integrated circuit)上的逻辑电路。驱动设备220的相关功能可以利用硬件描述语言(hardware descriptionlanguages，例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为硬件。举例来说，驱动设备220的相关功能可以被实现于一或多个控制器、微控制器、微处理器、特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、场可程序逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)及/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。
以软件形式及/或固件形式而言，驱动设备220的相关功能可以被实现为编程码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如C、C++或汇编语言)或其他合适的编程语言来实现驱动设备220。所述编程码可以被记录/存放在“非临时的计算机可读取媒体(non-transitory computer readable medium)”中。在一些实施例中，所述非临时的计算机可读取媒体例如包括只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带(tape)、碟(disk)、卡(card)、半导体内存、可程序设计的逻辑电路以及(或是)存储装置。所述存储装置包括硬盘(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(Solid-state drive，SSD)或是其他存储装置。中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器或微处理器可以从所述记录媒体中读取并执行所述编程码，从而实现驱动设备220的相关功能。
驱动设备220包括指纹感测驱动装置221以及显示驱动装置222。显示驱动装置222耦接至显示面板210。显示驱动装置222可以驱动显示面板210，以显示具有不同亮度的不同帧。其中，所述不同帧用于产生不同透射光强度以及(或是)不同反射光强度。在此并不限制显示驱动装置222的实施细节。依照实际设计，在一些实施例中，显示驱动装置222可以包括习知的显示驱动电路或是其他显示驱动电路。举例来说，在另一些实施例中，显示驱动装置222可以包括时序控制器、源极驱动器以及栅极驱动器(均未绘示于图2)。
指纹感测驱动装置221耦接至显示面板210。指纹感测驱动装置221可以驱动显示面板210，以对手指进行指纹撷取操作而撷取(获得)手指的指纹影像。基于显示驱动装置222对显示面板210的显示驱动，指纹感测驱动装置221可以在不同透射光强度以及(或是)不同反射光强度的情况下撷取同一个手指的多张不同指纹影像，然后将这些指纹影像提供/传送给处理器230。处理器230可以处理所述不同指纹影像以产生经处理指纹影像，以降低环境光对指纹感测的负面影响。处理器230可以使用所述经处理指纹影像进行指纹辨识。
图3是依照本发明的一实施例说明图2所示显示面板210与指纹感测驱动装置221的电路方块示意图。请参照图1与图3。显示面板210的光学感测像素数组包括多个光学感测像素P。本实施例并不限制光学感测像素P的实施细节。依照实际设计，在一些实施例中，光学感测像素P可以是习知的光学感测像素绘示其他光学感测像素。使用者的一或多个手指可以压按在光学式指纹感测设备200的显示面板210上。显示面板210的光学感测像素数组可以感测这个(这些)手指的指纹。因此当手指接触显示面板210时，显示面板210可以对所述手指进行指纹撷取操作。指纹感测驱动装置221耦接至显示面板210。指纹感测驱动装置221可以驱动显示面板210，以对手指进行指纹撷取操作而撷取(获得)手指的指纹影像。
在图2所示实施例中，显示面板210可以被切分为N个子区210_1、210_2、210_3、...、210_N，其中N为依照实际设计所决定的整数。移位寄存器SR可以被配置在显示面板210上。指纹感测驱动装置221可以输出的一个重置时钟RstClk与N个重置起始脉冲RstStart[1：N]给一些移位寄存器SR(如图3所示)。依照重置时钟RstClk与重置起始脉冲RstStart[1：N]的时序，一些移位寄存器SR可以输出扫描信号去扫描显示面板210的光学感测像素数组的这些光学感测像素P。
例如，图4是依照一实施例说明图3所示信号的时序示意图。请参照图3与图4。依照重置时钟RstClk与重置起始脉冲RstStart[1]的时序，在子区210_1中的移位寄存器SR可以输出n个重置扫描信号Rst0、Rst1、Rst2、Rst3、...、Rst(n-1)，其中n为依照实际设计所决定的整数。其他子区210_2至210_N可以参照子区210_1的相关说明去类推，故不再赘述。基于重置扫描信号Rst0至Rst(n-1)的扫描时序，在显示面板210的子区210_1中的光学感测像素数组可以进行一次完整重置扫描操作。光学感测像素数组进行一次完整重置扫描操作的期间可以被称为指纹帧重置期间Prst。
指纹感测驱动装置221可以输出的一个读取时钟(选择时钟)SelClk与N个选择起始脉冲SelStart[1：N]给另一些移位寄存器SR(如图3所示)。依照读取时钟SelClk与选择起始脉冲SelStart[1：N]的时序，这些移位寄存器SR可以输出读取扫描信号去扫描显示面板210的光学感测像素数组的这些光学感测像素P。例如，依照读取时钟SelClk与选择起始脉冲SelStart[1：N]的时序，在子区210_1中的这些移位寄存器SR可以输出读取扫描信号Sel0、Sel1、Sel2、Sel3、...、Sel(n-1)去扫描显示面板210的光学感测像素数组的这些光学感测像素P。基于读取扫描信号Sel0至Sel(n-1)的扫描时序，指纹感测驱动装置221可以经由显示面板210的源极线(感测线)Ro1、Ro2、Ro3与Ro4去感测(读取)这些光学感测像素P的光感测结果。光学感测像素数组进行一次完整读取扫描操作的期间可以被称为指纹帧读取期间Prd。
对于图3所示第一列(row)光学感测像素P而言，从重置扫描信号Rst0的脉冲(第一列光学感测像素P被重置)至读取扫描信号Sel0的脉冲(第一列光学感测像素P被读取)这段时间是第一列光学感测像素P的曝光时间Texp。指纹感测驱动装置221可以依据环境光来动态调整曝光时间Texp。指纹感测驱动装置221可以尽可能地缩短曝光时间Texp，甚至将指纹帧读取期间Prd在时间上部份重迭于指纹帧重置期间Prst。在完成指纹帧重置期间Prst与指纹帧读取期间Prd后，指纹感测驱动装置221可以撷取手指的一张指纹影像。
图5是依照本发明的一实施例的一种光学式指纹感测设备的操作方法的流程示意图。请参照图2与图5。当手指接触显示面板210时，在步骤S510中，受控于处理器230的显示驱动装置222可以驱动显示面板210以产生/显示不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种。依照实际设计，在一些实施例中，所述不同帧具有至少一特征，包括：形状、面积、全局亮度、局域亮度以及数量其中至少一种，以产生所述不同透射光强度以及(或是)所述不同反射光强度。
在步骤S520中，指纹感测驱动装置221可以驱动显示面板210去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度以及(或是)所述不同反射光强度的情况下撷取同一个手指的多张不同指纹影像。基于显示驱动装置222对显示面板210的显示驱动，指纹感测驱动装置221可以在不同透射光强度以及(或是)不同反射光强度的情况下撷取同一个手指的多张不同指纹影像，然后将这些指纹影像提供/传送给处理器230。
在步骤S530中，处理器230可以处理所述不同指纹影像以产生经处理指纹影像，以降低环境光对经处理指纹影像的负面影响。所述不同指纹影像的任何一个包括：由显示面板210显示的所述不同帧所贡献的反射光成份以及由环境光所贡献的透射光成份。显示面板210显示的所述不同帧用于产生不同指纹影像的反射光成份的不同强度。在获得具有不同反射光成份的多个指纹影像后，处理器230可以使这些指纹影像进行减法运算而产生经处理指纹影像，以降低环境光对经处理指纹影像的负面影响。处理器230可以使用所述经处理指纹影像进行指纹辨识。
举例来说(但不限于此)，触控驱动装置(未绘示)可以检测到手指在显示面板210上的触碰位置，然后触控驱动装置可以将触碰位置的相关信息回报给处理器230。在一些实施例中，依据触碰位置，处理器230可以将光斑图形添加在影像帧中，然后将添加了光斑图形的影像帧传输到显示驱动装置222。或者，在另一些实施例中，处理器230可以将触碰位置与影像帧提供给显示驱动装置222，然后显示驱动装置222可以依据触碰位置将光斑图形加入影像帧中。显示驱动装置222可以驱动显示面板210，以显示添加了光斑图形的影像帧(具有不同亮度的多个影像帧)。在显示面板210显示具有不同亮度的多个影像帧的过程中，指纹感测驱动装置221可以撷取多个指纹影像并将这些指纹影像提供给处理器230。处理器230可以处理这些指纹影像以产生经处理指纹影像，进而使用所述经处理指纹影像进行指纹辨识。
举例来说，用户可以在显示面板210的任何地方压按指头，以便于进行光学式指纹感测。在撷取指纹影像的过程中，显示面板210可以显示默认帧(例如光斑)以供应光源(入射光)至使用者的手指。显示面板210的光学感测像素数组可以感测手指的反射光，以便撷取指纹影像。一般而言，指纹的纹峰的反射光亮度大于指纹的纹谷的反射光亮度。在正常环境光下，环境光极难穿透手指，或者穿透手指的环境光非常微弱(显示面板210的光学感测像素数组无法感测)。在这样的情况下，显示面板210的指纹感测结果(指纹影像A)包含了反射光成份RV，如下述公式1所示。所述反射光成份RV相关于显示面板210的光帧照射至手指后所产生的反射光。
指纹影像A＝RV 公式1
当显示面板210在强环境光中进行光学式指纹感测时，强环境光可能会穿透手指而被显示面板210的光学感测像素数组所感测。显示面板210可以显示默认帧(例如光斑)以供应光源(入射光)至手指，而强环境光同时穿透手指至显示面板210。在这样的情况下，显示面板210的指纹感测结果(指纹影像B)包含了反射光成份RV与透射光成份-RV2，如下述公式2所示。
所述反射光成份RV相关于显示面板210的光照射至手指后所产生的反射光。对于所述反射光成份RV而言，指纹的纹峰的亮度大于指纹的纹谷的亮度。
所述反射光成份RV是感测目标。
指纹影像B＝RV+(-RV2) 公式2
公式2中的透射光成份-RV2是穿透手指的强环境光所产生的。对于所述透射光成份-RV2而言，指纹的纹峰的亮度小于指纹的纹谷的亮度。所述透射光成份-RV2的影像特性相反于所述反射光成份RV的影像特性。换句话说，所述透射光成份-RV2会干涉(影响)所述反射光成份RV。因此，强环境光容易造成指纹信号飘移(异常)，进而导致后级电路无法分析指纹信号。以下以多个实施例说明在强环境光中如何减少环境光所产生的所述透射光成份-RV2，进而尽可能地避免指纹信号飘移。
在纯强环境光的环境下(显示面板210不提供光帧)，显示面板210的指纹感测结果(指纹影像C)包含了透射光成份-RV2，如下述公式3所示。因为显示面板210没有提供光帧照射手指，因此指头没有反射光(或是反射光极其微弱)。
指纹影像C＝(-RV2) 公式3
本实施例将说明“在不同帧的不同亮度(或不同环境光亮度)的情况下撷取多张指纹影像，再使用这些指纹影像降低透射光成份-RV2的负面影响”的作法。举例来说，处理器230可以将所述指纹影像B(显示面板210显示的帧为高亮度)减去所述指纹影像C(显示面板210显示的帧为低亮度，或是帧的亮度为0)以产生经处理指纹影像，如下述公式4所示。因此，经处理指纹影像的透射光成份-RV2可以被有效去除。
经处理指纹影像＝指纹影像B-指纹影像C
＝RV+(-RV2)-(-RV2)＝RV 公式4
再举例来说，处理器230可以将所述指纹影像A(显示面板210显示的帧为高亮度)减去所述指纹影像C(显示面板210显示的帧为低亮度，或是帧的亮度为0)以产生经处理指纹影像，如下述公式5所示。因此，反射光成份RV中的纹峰与纹谷之间的亮度差异可以被增益。
经处理指纹影像＝指纹影像A-指纹影像C
＝RV-(-RV2) 公式5
为了进行以上运算，指纹感测驱动装置221可以在不同光帧亮度(或不同环境光亮度)的情况下多次撷取指纹影像，然后处理器230可以将这些指纹影像进行数据画面相减。图6是依照本发明一实施例说明，指纹感测驱动装置221在不同光帧亮度的情况下撷取2张指纹影像Frame1与Frame2的示意图。图6所示横轴表示时间。图6所示RST表示指纹帧重置操作。图6所示SIG表示指纹帧读取操作。图6所示Texp表示每一条扫描线的曝光时间。
基于重置扫描时序，在显示面板210的触碰区可以进行一次指纹帧重置操作RST。对于同一条扫描线而言，从指纹帧重置操作RST至指纹帧读取操作SIG这段时间是曝光时间Texp。在曝光时间Texp结束后，基于读取扫描时序，指纹感测驱动装置221可以进行一次指纹帧读取操作SIG以感测(读取)显示面板210的触碰区的光感测结果(例如指纹影像Framel)。针对显示面板210的每一条扫描线，同一条扫描线在完成指纹帧读取操作SIG后便可以再一次进行指纹帧重置操作RST，然后等曝光时间Texp结束后便可以再一次进行指纹帧读取操作SIG以感测(读取)显示面板210的触碰区的另一个光感测结果(例如指纹影像Frame2)。
在撷取指纹影像Framel时手指的透射光强度以及(或是)反射光强度可以不同于在撷取指纹影像Frame2时手指的透射光强度。例如，指纹感测驱动装置221可以在显示面板210所显示的帧为第一亮度的情况下撷取手指的指纹影像Frame1，然后指纹感测驱动装置221可以在显示面板210所显示的帧为第二亮度(低于第一亮度)的情况下撷取手指的指纹影像Frame2。或者，在另一些实施例中，指纹感测驱动装置221可以在显示面板210所显示的帧为第二亮度的情况下撷取手指的指纹影像Frame1，然后指纹感测驱动装置221可以在显示面板210所显示的帧为第一亮度(高于第二亮度)的情况下撷取手指的指纹影像Frame2。所述第一亮度与所述第二亮度可以依照设计需求来决定。举例来说，所述第一亮度可以是显示面板210的最大亮度或某个预设亮度，而所述第二亮度可以是0。
在撷取指纹影像的过程中，显示面板210所显示的帧可以供应光源(入射光)至使用者的手指。依照实际设计，显示面板210所显示的帧可以是单一色调的全帧影像，或是包括任意几何图形作为光斑(speckle)。显示驱动装置222可以调整显示帧的数据或是调整背光的亮度，来调整显示面板210所显示的帧(例如光斑)的亮度。举例来说，指纹感测驱动装置221可以在光斑亮度为“亮”的情况下撷取手指的指纹影像Frame1，然后指纹感测驱动装置221可以在光斑亮度为“暗”的情况下撷取手指的指纹影像Frame2。
图7是依照本发明一实施例说明，环境光的亮度对指纹感测驱动装置221的感测结果的关系曲线示意图。图7所示横轴表示环境光的亮度(强度)L_amb，或是环境光穿透手指所产生的透射光成份-RV2的亮度。图7所示中纵轴表示指纹感测驱动装置221的感测结果FI。在强环境光中，藉由调整显示面板210所显示的帧(例如光斑)的亮度，取得不同的两个指纹影像Frame1与Frame2。在强环境光中所撷取的指纹影像Frame1可以参照公式2的指纹影像B的相关说明，而在强环境光中所撷取的指纹影像Frame2可以参照公式3的指纹影像C的相关说明。图7绘示了，在光斑亮度为“亮”的情况下所撷取的指纹影像Frame1的关系曲线L1，以及在光斑亮度为“暗”的情况下所撷取的指纹影像Frame2的关系曲线L2。
在获得指纹影像Frame1与指纹影像Frame2后，处理器230可以从指纹影像Framel中减去指纹影像Frame2以产生经处理指纹影像，以降低环境光对经处理指纹影像的负面影响。光学式指纹感测设备200可以用此经处理指纹影像去进行指纹辨识。
当手指接触显示面板210时，显示面板210可以显示帧(例如光斑)作为撷取指纹影像的光源。在强环境光中，由于光斑的强度有限，可能无法使反射光成份RV大过透射光成份-RV2。若关闭光斑依然不够，可以改变光斑形状，来加强入射光强度。
举例来说，在一些实施例中，指纹感测驱动装置221可以通过显示面板210对手指进行光学式指纹感测以获得指纹影像Frame1。指纹感测驱动装置221可以将指纹影像Frame1回传给处理器230。处理器230可以对指纹影像Frame1进行影像分析，以辨识指纹影像Frame1中的多个特征点。依据特征点的数量或是指纹影像Frame1的清晰度，处理器230可以调整影像帧的显示参数，例如调整影像帧的光斑的形状、亮度、颜色或其他显示参数，甚至是关闭光斑(不要将光斑图形加入影像帧)。经调整的影像帧会重新被显示于显示面板210。基于经调整的影像帧，指纹感测驱动装置221可以再一次通过显示面板210对手指进行光学式指纹感测以获得另一个指纹影像Frame2。处理器230可以取得指纹影像Frame2，并对指纹影像Frame1与指纹影像Frame1进行影像运算以产生经处理指纹影像。处理器230根据指纹影像Frame 1与指纹影像Framel取得消除了环境光影响的经处理指纹影像。处理器230可以用此经处理指纹影像去进行指纹辨识。
综上所述，显示面板210显示的不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧。对应于所述第一帧和所述第二帧，指纹感测驱动装置221所撷取的不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像。换言之，指纹感测驱动装置221可以在第一光斑为第一亮度的情况下驱动显示面板210去撷取手指的第一指纹影像，以及指纹感测驱动装置221可以在第二光斑为第二亮度(低于第一亮度)的情况下驱动显示面板210去撷取手指的第二指纹影像。举例来说(但不限于此)，第二亮度可以为0。处理器230可以从第二指纹影像中减去第一指纹影像以产生经处理指纹影像，以降低经处理指纹影像的透射光成份。
图8是依照本发明一实施例说明显示面板210所显示的帧的示意图。当手指810接触显示面板210时，显示面板210可以在触碰区显示环形光斑820，如图8所示。环形光斑820环绕手指810的触碰区域，亦即指纹感测区域位于环形光斑820的内侧。在撷取指纹影像的过程中，显示面板210所显示的环形光斑820可以供应光源(入射光)至使用者的手指810。在强环境光830中，如图8所示，当手指810接触显示面板210的触碰区域时，环形光斑820可以从手指810的侧面将光线打入手指810中。手指810本身可以作为导光路径，使得环形光斑820的光线可以被导引到触碰区域(或指纹感测区域)。因此，环形光斑820的光线可以加强透射光成份-RV2(此时透射光成份-RV2由强环境光830与环形光斑820所贡献)。
换言之，在图8所示实施例中，显示面板210所显示的帧包括第一区域(例如环形光斑820的中心区域)以及第二区域(例如环形光斑820，即所述第一区域的外围环形区域)。指纹感测驱动装置221所撷取的这些指纹影像的任何一个包括：由显示面板210显示的所述不同帧之一的所述第一区域与所述第二区域所贡献的反射光成份以及第一透射光成份，以及由环境光所贡献的第二透射光成份。显示面板210显示的所述不同帧用于产生，在不同指纹影像的每一个中，所述反射光成份的不同强度以及所述第一透射光成份的不同强度。
举例来说，在图8所示实施例中，显示面板210显示的不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧。对应于所述第一帧和所述第二帧，指纹感测驱动装置221所撷取的不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像。在所述第一光斑与所述第二光斑可以是，有不同亮度(或颜色)的环形光斑820。在所述第一光斑的第一区域(例如环形光斑820的中心区域)为第一亮度且第一光斑的第二区域(例如环形光斑820，即所述第一区域的外围环形区域)为第二亮度的情况下，指纹感测驱动装置221驱动显示面板210去撷取手指的第一指纹影像。在第二光斑的第一区域(例如环形光斑820的中心区域)为第三亮度(低于第一亮度)且第二光斑的第二区域(例如环形光斑820，即所述第一区域的外围环形区域)为第四亮度(高于第二亮度)的情况下，指纹感测驱动装置221驱动显示面板210去撷取手指的第二指纹影像。举例来说(但不限于此)，第三亮度可以为0。处理器230可以从第二指纹影像中减去第一指纹影像以产生经处理指纹影像，以降低经处理指纹影像的透射光成份。
综上所述，上述诸实施例所述指纹感测驱动装置221可以在不同透射光强度以及(或是)不同反射光强度的情况下撷取同一个手指的多张不同指纹影像。处理器230可以处理指纹感测驱动装置221所提供的这些不同指纹影像而产生一个经处理指纹影像，以降低环境光对指纹感测的负面影响。因此在强环境光中，处理器230可以正确地进行指纹辨识。
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 (33)

1.一种驱动设备，其特征在于，所述驱动设备包括：
显示驱动装置，耦接至显示面板，用以驱动所述显示面板以显示具有不同亮度的不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种；以及
指纹感测驱动装置，用以耦接至所述显示面板，用以驱动所述显示面板去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
2.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述不同指纹影像被处理以降低环境光对所述经处理指纹影像的负面影响。
3.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述指纹感测驱动装置将所述不同指纹影像传送至处理器，以及所述处理器处理所述不同指纹影像以产生所述经处理指纹影像。
4.根据权利要求3所述的驱动设备，其特征在于，所述显示驱动装置受控于所述处理器以产生所述不同帧。
5.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述不同帧具有至少一个特征，包括：形状、面积、全局亮度、局域亮度以及数量，以产生所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种。
6.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述不同指纹影像的任何一个包括：由所述不同帧所贡献的反射光成份以及由环境光所贡献的透射光成份。
7.根据权利要求6所述的驱动设备，其特征在于，所述不同帧用于产生所述不同指纹影像的所述反射光成份的不同强度。
8.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述不同指纹影像中的任何一个包括：由所述不同帧之一的第一区域所贡献的反射光成份、由所述不同帧之一的第二区域所贡献的第一透射光成份，以及由环境光所贡献的第二透射光成份。
9.根据权利要求8所述的驱动设备，其特征在于，所述不同帧用于产生所述不同指纹影像的所述反射光成份的不同强度以及所述不同指纹影像的所述第一透射光成份的不同强度。
10.根据权利要求8所述的驱动设备，其特征在于，所述第一区域为所述不同帧的中心区域，所述第二区域为所述不同帧的外围环形区域。
11.根据权利要求6所述的驱动设备，其特征在于，所述不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧，所述不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像，所述指纹感测驱动装置在所述第一光斑为第一亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第一指纹影像，以及所述指纹感测驱动装置在所述第二光斑为低于所述第一亮度的第二亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第二指纹影像。
12.根据权利要求11所述的驱动设备，其特征在于，从所述第二指纹影像中减去所述第一指纹影像以产生所述经处理指纹影像以降低所述经处理指纹影像的所述透射光成份。
13.根据权利要求11所述的驱动设备，其特征在于，所述第二亮度为0。
14.根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧，所述不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像，所述指纹感测驱动装置在所述第一光斑的第一区域为第一亮度且所述第一光斑的第二区域为第二亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第一指纹影像，以及所述指纹感测驱动装置在所述第二光斑的第一区域为低于所述第一亮度的第三亮度且所述第二光斑的第二区域为高于所述第二亮度的第四亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第二指纹影像。
15.根据权利要求14所述的驱动设备，其特征在于，从所述第二指纹影像中减去所述第一指纹影像以产生所述经处理指纹影像。
16.根据权利要求14所述的驱动设备，其特征在于，所述第三亮度为0。
17.一种光学式指纹感测设备，其特征在于，所述光学式指纹感测设备包括：
显示面板，用以当手指接触所述显示面板时对所述手指进行指纹撷取操作；以及
驱动设备，包括：
显示驱动装置，耦接至所述显示面板，用以驱动所述显示面板以显示具有不同亮度的不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种；以及
指纹感测驱动装置，用以耦接至所述显示面板，以驱动所述显示面板去进行所述指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取所述手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
18.一种驱动设备的操作方法，所述驱动设备适于驱动显示面板，其特征在于，所述操作方法包括：
当手指接触所述显示面板时，驱动所述显示面板以显示不同帧，其中所述不同帧用于产生不同透射光强度和不同反射光强度中的至少一种；以及
驱动所述显示面板去进行指纹撷取操作，以在所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种的情况下撷取所述手指的多张不同指纹影像，其中所述不同指纹影像被处理以产生经处理指纹影像。
19.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
处理所述不同指纹影像以降低环境光对所述经处理指纹影像的负面影响。
20.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
传送所述不同指纹影像至处理器；以及
由所述处理器处理所述不同指纹影像以产生所述经处理指纹影像。
21.根据权利要求20所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
由所述处理器控制所述显示驱动装置以产生所述不同帧。
22.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述不同帧具有至少一个特征，包括：形状、面积、全局亮度、局域亮度以及数量，以产生所述不同透射光强度和所述不同反射光强度中的所述至少一种。
23.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述不同指纹影像的任何一个包括：由所述不同帧所贡献的反射光成份以及由环境光所贡献的透射光成份。
24.根据权利要求23所述的操作方法，其特征在于，所述不同帧用于产生所述不同指纹影像的所述反射光成份的不同强度。
25.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述不同指纹影像中的任何一个包括：由所述不同帧之一的第一区域所贡献的反射光成份、由所述不同帧之一的第二区域所贡献的第一透射光成份，以及由环境光所贡献的第二透射光成份。
26.根据权利要求25所述的操作方法，其特征在于，所述不同帧用于产生所述不同指纹影像的所述反射光成份的不同强度以及所述不同指纹影像的所述第一透射光成份的不同强度。
27.根据权利要求25所述的操作方法，其特征在于，所述第一区域为所述不同帧的中心区域，所述第二区域为所述不同帧的外围环形区域。
28.根据权利要求23所述的操作方法，其特征在于，所述不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧，所述不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像，所述操作方法还包括：
由所述指纹感测驱动装置在所述第一光斑为第一亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第一指纹影像；以及
在所述第二光斑为低于所述第一亮度的第二亮度的情况下驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第二指纹影像。
29.根据权利要求28所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
藉由从所述第二指纹影像中减去所述第一指纹影像来产生所述经处理指纹影像，以降低所述经处理指纹影像的所述透射光成份。
30.根据权利要求28所述的操作方法，其特征在于，所述第二亮度为0。
31.根据权利要求18所述的操作方法，其特征在于，所述不同帧包括具有第一光斑的第一帧和具有第二光斑的第二帧，所述不同指纹影像包括第一指纹影像与第二指纹影像，所述操作方法还包括：
在所述第一光斑的第一区域为第一亮度且所述第一光斑的第二区域为第二亮度的情况下，驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第一指纹影像；
在所述第二光斑的第一区域为低于所述第一亮度的第三亮度且所述第二光斑的第二区域为高于所述第二亮度的第四亮度的情况下，驱动所述显示面板去撷取所述手指的所述第二指纹影像。
32.根据权利要求31所述的操作方法，其特征在于，所述操作方法更包括：
藉由从所述第二指纹影像中减去所述第一指纹影像来产生所述经处理指纹影像。
33.根据权利要求31所述的操作方法，其特征在于，所述第三亮度为0。
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