TWI772892B - 具指紋感測功能的電子裝置及指紋感測方法 - Google Patents

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Abstract

一種具指紋感測功能的電子裝置，包括一顯示面板及一感測模組。顯示面板具有一表面，用以供一使用者的一手指按壓。感測模組設置於顯示面板下方。顯示面板在一指紋感測區顯示一亮區以對手指發出一照明光束，該感測模組相應取得一第一次指紋影像。顯示面板隨後在指紋感測區中顯示第一次指紋影像，以利用該第一次指紋影像作為光源形狀照亮手指，感測模組相應取得一第二次指紋影像。一種指紋感測方法亦被提出。

Description

具指紋感測功能的電子裝置及指紋感測方法
本發明是有關於一種具感測功能的電子裝置及感測方法，且特別是有關於一種具指紋感測功能的電子裝置及指紋感測方法。
隨著可攜式電子裝置朝向大屏占比發展，傳統配置於電子裝置的正面的電容式指紋感測器便不再適用，這是因為電容式指紋感測器會佔用電子裝置正面過多的面積，而導致屏佔比難以提升。在此趨勢之下，屏下式指紋感測模組便被發展出來。
在屏下式光學式指紋感測模組中，配置於顯示面板下方的感測模組感測器讀取按壓於顯示面板上的手指的指紋，以供指紋辨識用。然而，由於顯示面板的透光率低，大約只有1%至3%的光能夠穿透顯示面板。因此，來自手指且被感測模組感測器接收的光信號是微弱的，進而導致讀取到的指紋影像對比度低。對比度低的指紋影像較容易導致辨識失敗的情形。
本發明提供一種具指紋感測功能的電子裝置，其可有效提升指紋影像中亮紋與暗紋的對比。
本發明提供一種指紋感測方法，其可有效提升指紋影像中亮紋與暗紋的對比。
本發明的一實施例提出一種具指紋感測功能的電子裝置，包括一顯示面板及一感測模組。顯示面板具有一表面，用以供一使用者的一手指按壓。感測模組設置於顯示面板下方。顯示面板在一指紋感測區顯示一亮區以對手指發出一照明光束，感測模組相應取得一第一次指紋影像。顯示面板隨後在指紋感測區中顯示第一次指紋影像，以利用第一次指紋影像作為光源形狀照亮手指，感測模組相應取得一第二次指紋影像。
本發明的一實施例提出一種指紋感測方法，包括：利用一顯示面板在一指紋感測區顯示一亮區，以照亮按壓於顯示面板上的一手指；取得一第一次指紋影像；在指紋感測區中顯示第一次指紋影像，以照亮手指；以及取得一第二次指紋影像。
在本發明的實施例的具指紋感測功能的電子裝置及指紋感測方法中，由於將第一次取得的第一次指紋影像在指紋感測區中顯示以照亮手指，因此第二次取得的指紋影像便可以具有較高的對比，以使指紋辨識的成功率與準確率可以有效提升。
50:手指
52:指紋溝槽
54:指紋凸脊
60:第一次指紋影像
62:暗紋
64:亮紋
100:具指紋感測功能的電子裝置
110:顯示面板
111:照明光束
112:畫素
113:訊號光束
120:感測模組
122:影像感測器
124:成像元件
130:控制器
A1:指紋感測區
P110~P170:步驟
S1:第一表面
S2:第二表面
圖1為本發明的一實施例的具指紋感測功能的電子裝置的結構示意圖。
圖2為圖1的具指紋感測功能的電子裝置於指紋感測區所顯示的第一次指紋影像的示意圖。
圖3為本發明的一實施例的指紋感測方法的流程圖。
圖1為本發明的一實施例的具指紋感測功能的電子裝置的結構示意圖，而圖2為圖1的具指紋感測功能的電子裝置於指紋感測區所顯示的第一次指紋影像的示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例的具指紋感測功能的電子裝置100包括一顯示面板110、一感測模組120及一控制器130。具指紋感測功能的電子裝置100例如為智慧型手機、功能形手機、平板電腦、筆記型電腦、個人數位助理(personal digital assistant,PDA)或其他適當的電子裝置。顯示面板110具有相對的一第一表面S1及一第二表面S2，其中第一表面S1用以供一使用者的一手指50按壓。在本實施例中，顯示面板110例如為有機發光二極體(organic light-emitting diode,OLED)顯示面板。然而，在其他實施例中，顯示面板110也可以是液晶顯示面板或其他適當的顯示面板。在本實施例中，顯示面板110具有多個排成陣列的畫素112，畫素112對手指50發出照明光束111，而手指50將照明光束111反射成訊號光束113，其中 訊號光束113攜帶著手指50的指紋資訊。
感測模組120設置於顯示面板110下方，且用以讀取(例如是拍攝)手指50的指紋影像。在本實施例中，感測模組120可包括一影像感測器122與一成像元件124。來自手指50的訊號光束113透過成像元件124傳遞至影像感測器122，並使手指50的指紋在影像感測器122上成像，如此影像感測器122便可以感測到指紋影像。在本實施例中，成像元件124例如是成像鏡頭、準直器、透鏡陣列、光纖光學板(fiber optical plate)或其他適當的成像元件124。影像感測器122例如為互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)影像感測器或電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)。
控制器130電性連接至顯示面板110與感測模組120。當欲讀取指紋影像時，控制器130首先控制顯示面板110在一指紋感測區A1顯示一亮區。在本實施例中，此亮區為一均勻亮區，也就是說，控制器130首先控制指紋感測區A1中的畫素112都以相同亮度與顏色發光，而此均勻亮區例如為均勻綠色亮區、均勻白色亮區或其他顏色的均勻亮區。
同時，控制器130命令感測模組120讀取由手指50反射之訊號光束113，以獲得第一次指紋影像60。接著，控制器130控制顯示面板110在指紋感測區A1中顯示第一次指紋影像60，以利用第一次指紋影像60作為光源形狀照亮手指50，且控制器130命令感測模組120再次讀取由手指50反射之訊號光束113， 以獲得第二次指紋影像。
在操作中，手指50的指紋凸脊54會接觸到第一表面S1，而指紋溝槽52不會接觸到第一表面S1，所以指紋凸脊54會在指紋影像中形成亮紋，而指紋溝槽52會在指紋影像中形成暗紋。感測模組120所讀取到的第一次指紋影像與指紋感測區A1中所顯示的第一次指紋影像60是一對一映射(mapping)的關係，且指紋感測區A1所顯示的第一次指紋影像60的大小、指紋溝槽52及指紋凸脊54的位置與手指50一致。也就是說，在本實施例中，指紋感測區A1中所顯示的第一次指紋影像60的暗紋62位於手指50的指紋溝槽52下方，且指紋感測區A1中所顯示的第一次指紋影像60的亮紋64位於手指50的指紋凸脊54下方。一般而言，指紋凸脊54可以讓影像感測器122收到較多反射的光，因此較亮，以形成第一次指紋影像60中的亮紋64。所以，本實施例利用將第一次指紋影像60呈現在指紋感測區A1中，利用亮紋64使照射在指紋凸脊54的光強，利用暗紋62使照射在指紋溝槽52的光相對較弱。利用亮紋64與暗紋62的不同光強度，使指紋凸脊54與指紋溝槽52的對比拉大。也就是說，指紋溝槽52會被提供更弱的光強度，而指紋凸脊54則維持原本的高光強度，因此在第二次指紋影像中，指紋溝槽52所形成的暗紋會更暗，以使亮紋與暗紋的對比有效地提升，進而使指紋辨識的成功率與準確率可以有效提升。
在一實施例中，控制器130可直接以第二次指紋影像作 為最終指紋影像，以進行後續的指紋辨識流程。然而，在另一實施例中，控制器130亦可判斷第二次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異是否符合一預設範圍。符合預設範圍可以是指此亮度差異大於一預設值，或者是指此亮度差異大於或等於一預設值。其中亮度差異可以用亮紋的亮度減掉暗紋的亮度所得到的差值來表現，或者也可以用亮紋的亮度除以暗紋的亮度所得到的商來表現。
若亮度差異符合預設範圍，則將第二次指紋影像儲存成一最終指紋影像，控制器根據第二次指紋影像進行指紋辨識。反之，若亮度差異不符合預設範圍，則再次照亮手指50並取得指紋影像。舉例而言，若亮度差異不符合預設範圍，則再讀取N次手指50的指紋，以取得第N+2次指紋影像，直到第N+2次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異符合預設範圍為止，並將第N+2次指紋影像儲存成最終指紋影像，其中第N+2次指紋影像是控制器130命令顯示面板110在指紋感測區A1顯示第N+1次指紋影像來第N+2次對手指50發出照明光束111時所取得的指紋影像，且N為正整數。以下將會以流程圖來具體說明再拍攝N次手指的情形。
圖3為本發明的一實施例的指紋感測方法的流程圖。請參照圖1、圖2及圖3，本實施例的指紋感測方法可利用上述具指紋感測功能的電子裝置100來執行，指紋感測方法包括下列步驟。首先，執行步驟P110，利用顯示面板110在指紋感測區A1顯示亮區，以照亮按壓於顯示面板110上的手指50。接著，執行步驟P120，取得第一次指紋影像，並將第一次指紋影像作為基礎影像。 然後，執行步驟P130，控制顯示面板之發光像素在指紋感測區A1中顯示基礎影像，以再次對手指50發出照明光束111。之後，執行步驟P140，再次取得指紋影像，例如是取得第二次指紋影像。
在一實施例中，在步驟P140之後，可直接將此次獲得的第二次指紋影像作為最終指紋影像，進行後續的指紋辨識流程。然而，在本實施例中，在步驟P140之後，可執行步驟P150，判斷再次取得的指紋影像(例如是第二次取得的指紋影像)的亮紋與暗紋的亮度差異是否符合預設範圍。若判斷結果為是，則執行步驟P160，將再次取得的指紋影像(例如是第二次指紋影像)儲存成最終指紋影像，進行後續指紋辨識流程。若判斷結果為否，則執行步驟P170，將基礎影像置換成目前再次取得的指紋影像(例如，第二次指紋影像)。接著，回到步驟P130，再依序執行步驟P130、P140及P150。如果步驟P150的判斷結果為否，就一直不斷地依序執行步驟P170、P130、P140及P150，直到步驟P150的判斷結果為是，再終結迴圈，而執行步驟P160。如此一來，就可以確保最終指紋影像是亮紋與暗紋的對比度足夠的指紋影像。這樣的迴圈就是上述再次讀取N次手指50的指紋影像，以獲得第N+2次指紋影像，直到第N+2次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異符合預設範圍為止。本實施例的指紋感測方法的其他細節在上述具指紋感測功能的電子裝置100的實施例中已有詳細的描述，在此不再重述。
在一實施例中，控制器130例如為中央處理單元(central processing unit,CPU)、微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor,DSP)、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置(programmable logic device,PLD)或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，控制器130的各功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶體中，由控制器130來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，控制器130的各功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作控制器130的各功能。
綜上所述，在本發明的實施例的具指紋感測功能的電子裝置及指紋感測方法中，由於透過控制顯示面板在指紋感測區中顯示第一次取得的指紋影像，利用形狀為第一次指紋影像的光源對手指再次發出照明光束，因此，第二次取得的指紋影像中的亮紋與暗紋可以具有較高的對比，以使指紋辨識的成功率與準確率有效提升。
50:手指
52:指紋溝槽
54:指紋凸脊
100:具指紋感測功能的電子裝置
110:顯示面板
111:照明光束
112:畫素
113:訊號光束
120:感測模組
122:影像感測器
124:成像元件
130:控制器
A1:指紋感測區
S1:第一表面
S2:第二表面

Claims (13)

  1. 一種具指紋感測功能的電子裝置，包括：一顯示面板，具有一表面，用以供一使用者的一手指按壓；以及一感測模組，設置於該顯示面板下方，其中，該顯示面板在一指紋感測區顯示一亮區以對該手指發出一照明光束，該感測模組相應取得一第一次指紋影像，該顯示面板隨後在該指紋感測區中顯示該第一次指紋影像，以利用該第一次指紋影像作為光源形狀照亮該手指，該感測模組相應取得一第二次指紋影像，該指紋感測區中所顯示的該第一次指紋影像的暗紋位於該手指的指紋溝槽下方，且該指紋感測區中所顯示的該第一次指紋影像的亮紋位於該手指的指紋凸脊下方。
  2. 如請求項1所述的具指紋感測功能的電子裝置，其中若該第二次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異符合一預設範圍，則將該第二次指紋影像儲存成一最終指紋影像；若該第二次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異不符合該預設範圍，則再次拍攝該手指。
  3. 如請求項2所述的具指紋感測功能的電子裝置，其中若該第二次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異不符合該預設範圍則再次拍攝該手指的步驟包括：則再拍攝N次該手指，以獲得第N+2次指紋影像，直到該第N+2次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異符合該預設範圍為止， 並將該第N+2次指紋影像儲存成該最終指紋影像，其中該第N+2次指紋影像是電性連接該顯示面板以及該感測模組的一控制器命令該顯示面板在該指紋感測區顯示第N+1次指紋影像來第N+2次照亮該手指時所取得的指紋影像，且N為正整數。
  4. 如請求項3所述的具指紋感測功能的電子裝置，其中該控制器根據該最終指紋影像來進行指紋辨識。
  5. 如請求項2所述的具指紋感測功能的電子裝置，其中符合該預設範圍是指該亮度差異大於一預設值，或者符合該預設範圍是指該亮度差異大於或等於一預設值。
  6. 如請求項1所述的具指紋感測功能的電子裝置，其中該亮區為一均勻亮區。
  7. 如請求項1所述的具指紋感測功能的電子裝置，更包括一控制器，電性連接至該顯示面板與該感測模組，且用以控制該顯示面板所發出的該照明光束，且用以根據該感測模組所取得的指紋影像控制該光源形狀。
  8. 一種指紋感測方法，包括：以一控制器利用一顯示面板在一指紋感測區顯示一亮區，以照亮按壓於該顯示面板上的一手指；以該控制器取得一第一次指紋影像；該指紋感測區中顯示該第一次指紋影像，以照亮該手指；以及以該控制器取得一第二次指紋影像， 其中該指紋感測區中所顯示的該第一次指紋影像的暗紋位於該手指的指紋溝槽下方，且該指紋感測區中所顯示的該第一次指紋影像的亮紋位於該手指的指紋凸脊下方。
  9. 如請求項8所述的指紋感測方法，更包括：以該控制器判斷該第二次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異是否符合一預設範圍，若符合，則該控制器將該第二次指紋影像儲存成一最終指紋影像，若不符合，則該指紋感測區再次照亮該手指，使得該控制器再次取得指紋影像。
  10. 如請求項9所述的指紋感測方法，其中若不符合則該指紋感測區再次照亮該手指使得該控制器再次取得指紋影像的步驟包括：該控制器再取得第N+2次指紋影像，直到該第N+2次指紋影像的亮紋與暗紋的亮度差異符合該預設範圍為止，並且該控制器將該第N+2次指紋影像儲存成該最終指紋影像，其中該第N+2次指紋影像是在該指紋感測區顯示第N+1次指紋影像來照亮該手指時所取得的指紋影像，且N為正整數。
  11. 如請求項10所述的指紋感測方法，更包括該控制器根據該最終指紋影像來進行指紋辨識。
  12. 如請求項9所述的指紋感測方法，其中符合該預設範圍是指該亮度差異大於一預設值，或者符合該預設範圍是指該亮度差異大於或等於一預設值。
  13. 如請求項8所述的指紋感測方法，其中該亮區為一均勻亮區。
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