ЭКРАННОЕ УСТРОЙСТВО ИДЕНТИФИКАЦИИ ОТПЕЧАТКОВ ПАЛЬЦЕВ И ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО
FINGERPRINT IDENTIFICATION DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к области биометрии и, в частности, к экранному устройству идентификации отпечатков пальцев и электронному устройству.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] С наступлением эпохи полного экрана разрабатывается технология идентификации (распознавания) отпечатков пальцев в экране. В настоящее время идентификация отпечатков пальцев в экране главным образом применяется к экранам на органических светоизлучающих диодах (OLED). Принцип состоит в том, что модуль идентификации отпечатков пальцев в экране OLED использует характеристики пропускания света самой панели OLED для приема света, излучаемого экраном OLED и отражаемого пальцем, для обнаружения отпечатков пальцев.
[0003] Однако поскольку принцип освещения и конструкция экрана жидкокристаллического дисплея (LCD) отличаются от экрана OLED, модуль подсветки экрана LCD непрозрачен. Вследствие этого схема идентификации отпечатков пальцев в экране OLED не может быть применена к экрану LCD.
[0004] Таким образом, желательно реализовать оптическую идентификацию отпечатков пальцев в экране LCD в данной области техники.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В связи с этим настоящее изобретение предлагает экранное устройство идентификации отпечатков пальцев и электронное устройство, которые могут быть применены в панели LCD для решения вышеупомянутых технических проблем.
[0006] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложено экранное устройство идентификации отпечатков пальцев. Экранное устройство идентификации отпечатков пальцев содержит панель отображения и модуль идентификации отпечатков пальцев. Панель отображения содержит модуль подсветки, жидкокристаллический слой и защитное стекло, которые последовательно уложены друг на друга. Кроме того, защитное стекло содержит область идентификации отпечатков пальцев, а модуль идентификации отпечатков пальцев содержит источник света, фотодатчик и направляющие свет слои, размещенные на защитном стекле.
[0007] При этом направляющие свет слои по меньшей мере покрывают участки противоположных сторон защитного стекла таким образом, что свет, испускаемый источником света, после отражения в защитном стекле, направляется в область идентификации отпечатков пальцев; и фотодатчик размещен в панели отображения и соответствует области идентификации отпечатков пальцев, для приема оптического сигнала источника света, испускаемого источником света, после отражения от пальца, в области идентификации отпечатков пальцев.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложено электронное устройство. Электронное устройство содержит экранное устройство идентификации отпечатков пальцев, и экранное устройство идентификации отпечатков пальцев содержит панель отображения и модуль идентификации отпечатков пальцев, при этом панель отображения содержит модуль подсветки, жидкокристаллический слой и защитное стекло, которые последовательно уложены друг на друга. Кроме того, защитное стекло содержит область идентификации отпечатков пальцев, а модуль идентификации отпечатков пальцев содержит источник света, фотодатчик и направляющие свет слои, размещенные на защитном стекле.
[0008] При этом направляющие свет слои по меньшей мере покрывают участки противоположных сторон защитного стекла, соответственно, так, что свет, испускаемый источником света, после отражения в защитном стекле, направляется в область идентификации отпечатков пальцев; и фотодатчик размещен в панели отображения и соответствует области идентификации отпечатков пальцев для приема оптического сигнала источника света, испускаемого источником света, после отражения от пальца в области идентификации отпечатков пальцев.
[0009] Технические решения, предусмотренные вариантами осуществления настоящего изобретения могут включать в себя следующие положительные результаты. Настоящее изобретение обеспечивает экранное устройство идентификации отпечатков пальцев и электронное устройство. Оптическое обнаружение отпечатков пальцев в экране достигается за счет наличия модуля идентификации отпечатков пальцев в панели отображения с модулем подсветки. Обеспечивается направление источника света модуля идентификации отпечатков пальцев в область идентификации отпечатков пальцев на защитном стекле посредством направляющих свет слоев, покрывающих защитное стекло, и затем принимается светочувствительным устройством, после отражения от пальца. В настоящем изобретении, благодаря направляющим свет слоям, предусмотренным на защитном стекле, свет, испускаемый источником света, проходит посредством отражения в защитном стекле, чтобы достигнуть схемы обнаружения светового сигнала таким образом, что обеспечивается оптическая идентификация отпечатков пальцев в экране для LCD.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Сопровождающие чертежи, которые включены в данное техническое описание и составляют его часть, иллюстрируют варианты осуществления в соответствии с изобретением, и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения. Специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что на основании настоящих чертежей могут быть получены другие чертежи без приложения творческих усилий.
Фиг.1 является схематичным структурным видом электронного устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 является схематичным структурным видом экранного устройства идентификации отпечатков пальцев в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 является схематичным структурным представлением модуля идентификации отпечатков пальцев в экранном устройстве идентификации отпечатков пальцев в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 является принципиальной схемой светочувствительного устройства для сбора сигналов в экранном устройстве идентификации отпечатков пальцев в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.5 является схематичным представлением импульсного сигнала принципиальной схемы на Фиг.4.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Теперь обратимся за подробностями к примерным вариантам осуществления, примеры которых проиллюстрированы на сопровождающих чертежах. Нижеследующее описание обращается к сопровождающим чертежам, на которых одни и те же позиции на разных чертежах представляют собой одни и те же или сходные элементы, если не указано иное. Реализации, изложенные в нижеследующем описании примерных вариантов осуществления, не представляют собой все реализации, которые соответствуют изобретению. Наоборот, они являются лишь примерами устройств и способов, которые соответствуют некоторым аспектам, относящимся к изобретению, как перечислено в прилагаемой формуле изобретения.
[0012] Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно ниже с обращением к сопровождающим чертежам, и нижеследующие варианты осуществления и признаки в вариантах осуществления могут быть объединены друг с другом без противоречий.
[0013] Как показано на Фиг.1, экранное устройство идентификации отпечатков пальцев вариантов осуществления настоящего изобретения может быть применено в различных электронных устройствах 100, и, в частности, в электронном устройстве 100 с экраном дисплея, например, в портативных или мобильных вычислительных устройствах, таких как смартфоны, компьютеры класса ноутбук, планшеты, игровые устройства и прочие электронные устройства, такие как электронные базы данных, автомобили, банкоматы (ATM) и т.д. Варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены вышеупомянутыми примерами и на чертежах в качестве примера показан смартфон.
[0014] Экранное устройство идентификации отпечатков пальцев включает в себя панель 10 отображения и модуль идентификации отпечатков пальцев. Панель отображения может представлять собой жидкокристаллический дисплей (LCD) или другой пассивный светоизлучающий дисплей. Например, панель 10 отображения может быть сенсорным экраном. Панель 10 отображения может не только отображать экран, но также обнаруживать пользовательскую операцию касания или нажатия, тем самым обеспечивая пользователю интерфейс взаимодействия типа человек-компьютер. Например, в варианте осуществления панель 10 отображения может включать в себя датчик касания и датчик касания может быть таким как сенсорная панель (TP), которая может быть размещена на поверхности экрана дисплея и может быть частично или полностью интегрирована с экраном, образуя сенсорный экран.
[0015] Как показано на Фиг.2, панель 10 отображения включает в себя модуль подсветки (не показан), слой 12 тонкопленочных транзисторов (TFT), жидкокристаллический слой 13 и защитное стекло 15, которые последовательно уложены друг на друга. Слой 12 TFT служит для возбуждения жидкокристаллического слоя 13. Следует иметь в виду, что панель 10 отображения настоящего изобретения не ограничивается этими структурными слоями и может включать в себя дополнительные структурные слои, такие как поляризатор, ITO прозрачный проводящий слой и пластиковую рамку в соответствии с требованиями пользователя.
[0016] Защитное стекло 15 настоящего изобретения включает в себя область 151 идентификации отпечатков пальцев, которая является светопроводящей областью, чтобы пользователь прижимал отпечаток пальца соответственно таким образом, чтобы модуль идентификации отпечатков пальцев мог идентифицировать отпечаток пальца. Область 151 идентификации отпечатков пальцев может быть размещена в любом положении защитного стекла 15 в соответствии с требованием пользователя, и защитное стекло 15 является прозрачной защитной крышкой.
[0017] Модуль идентификации отпечатков пальцев включает в себя источник 21 света, фотодатчик 25 и направляющие свет слои 24, размещенные на защитном стекле 15. Направляющие свет слои 24 по меньшей мере покрывают противоположные стороны частичного защитного стекла 15, соответственно, чтобы направлять свет, испускаемый источником 21 света, в область 151 идентификации отпечатков пальцев, после отражения в защитном стекле 15. В данном варианте осуществления источник 21 света может быть источником инфракрасного света, и источник инфракрасного света может быть источником света инфракрасного LED, инфракрасным лазером поверхностного излучения с вертикальным резонатором, инфракрасным лазерным диодом или аналогичным. Следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления источник 21 света также может быть другим видимым светом.
[0018] В варианте осуществления направляющие свет слои 24 покрывают отражающие свет точки на противоположных сторонах защитного стекла 15 так, что свет, испускаемый источником 21 света, может быть направлен в область 151 идентификации отпечатков пальцев, после отражения в защитном стекле 15. Положение точки отражения света связано с углом между защитным стеклом 15 и падающим светом от источника 21 света. Положение точки отражения света на защитном стекле 15 может быть вычислено посредством угла между падающим светом и защитным стеклом 15, как, впрочем, толщины защитного стекла 15. В другом предпочтительном варианте осуществления направляющие свет слои 24 могут быть размещены на защитном стекле 15 и иметь отверстие, соответствующее области 151 идентификации отпечатков пальцев, т.е. обе стороны защитного стекла 15 за исключением области 151 идентификации отпечатков пальцев покрыты направляющими свет слоями 24 так, что панель 10 отображения имеет эффект отображения однородного цветового тона, тем самым не допуская визуальной хроматической аберрации и не оказывая влияния на результат просмотра.
[0019] В варианте осуществления настоящего изобретения свет, испускаемый источником 21 света, отражается 2n раз и направляется в область 151 идентификации отпечатков пальцев, где n является натуральным числом больше или равным 1. Поскольку пользователь прижимает свой палец к верхней поверхности защитного стекла 15 во время идентификации отпечатков пальцев, то свет, испускаемый источником 21 света должен быть отражен 2n раз, чтобы облучить палец. Например, свет, испускаемый источником 21 света, падает на защитное стекло 15 от нижней поверхности защитного стекла 15, предпочтительно отражается от верхней поверхности защитного стекла 15, и затем вновь отражается в направлении нижней поверхности защитного стекла 15 и отражается в направлении верхней поверхности защитного стекла 15, совершая таким образом возвратно-поступательное движение.
[0020] Следует отметить, что верхняя поверхность и нижняя поверхность защитного стекла 15 определяются панелью 10 отображения на основании направления выхода света. Например, сторона защитного стекла 15 рядом с модулем подсветки является нижней поверхностью, а сторона отступя от модуля подсветки является верхней поверхностью.
[0021] При этом показатель преломления направляющего свет слоя 24 лежит между показателем преломления защитного стекла 15 и показателем преломления воздуха. В результате направляющий свет слой 24 может выполнять требование, чтобы свет мог быть полностью отражен и ограничен внутри защитного стекла 15. Кроме того угол падения света, испускаемого источником 21 света, и направляющего свет слоя 24 должен быть больше угла полного внутреннего отражения направляющего свет слоя 24. Угол падения света на направляющий свет слой является углом между испускаемым светом источника 21 света и направляющим свет слоем 24 в защитном стекле. В результате свет источника 21 света может быть полностью отражен в защитном стекле 15 посредством взаимодействия с направляющим свет слоем 24 в настоящем изобретении. Благодаря направляющему свет слою 24 полное отражение света не зависит от каких-нибудь неровностей или частиц на поверхности защитного стекла 15.
[0022] Фотодатчик 25 настоящего изобретения размещен в панели 10 отображения и соответствует области 151 идентификации отпечатков пальцев для приема оптического сигнала света, испускаемого источником 21 света, после отражения от пальца в область 151 идентификации отпечатков пальцев. Например, поскольку падающий свет источника 21 света на защитное стекло 15 находится под углом к защитному стеклу 15 и защитное стекло 15 имеет определенную толщину, то область 151 идентификации отпечатков пальцев как правило наклонена. Угол между центральной линией области 151 идентификации отпечатков пальцев и защитным стеклом 15 является дополнительным для угла между падающим светом источника 21 света и защитным стеклом 15. Соответственно, центральная точка фотодатчика 25 расположена на центральной линии области 151 идентификации отпечатков пальцев.
[0023] Кроме того, фотодатчик 25 также выполнен с возможностью формирования информации отпечатков пальцев у пальца в соответствии с принятым оптическим сигналом. Вследствие этого, когда пользователь желает разблокировать электронное устройство или выполнить другую верификацию отпечатков пальцев, пользователю требуется только прижать палец к области 151 идентификации отпечатков пальцев защитного стекла 15, чтобы реализовать ввод отпечатка пальца через функцию экранного модуля идентификации отпечатков пальцев так, что доступно полноэкранное решение.
[0024] Следует иметь в виду, что техническое решение вариантов осуществления настоящего изобретения может выполнять другую биометрию, такую как биометрическая идентификация, в дополнение к идентификации отпечатков пальцев, и варианты осуществления настоящего изобретения этим не ограничиваются.
[0025] В варианте осуществления настоящего изобретения размер защитного стекла 15 больше размера жидкокристаллического слоя 13, и источник 21 света располагается под защитным стеклом 15 за пределами жидкокристаллического слоя так, что источник 21 света не будет оказывать влияние на отображение жидкокристаллического слоя 13. В данном варианте осуществления источник 21 света размещен на краю панели 10 отображения и расположен на торцевой стороне жидкокристаллического слоя 13 и/или слоя 12 TFT, или торцевых сторонах других структурных слоев так, что может быть предотвращено влияние источника 21 света на область отображения в панели 10 отображения.
[0026] Следует иметь в виду, что в других вариантах осуществления источник 21 света может быть размещен между жидкокристаллическим слоем 13 и модулем подсветки в соответствии с требованиями к компоновке панели 10 отображения. Например, источник 21 света может быть размещен между жидкокристаллическим слоем 13 и слоем 12 TFT или между слоем 12 TFT и модулем подсветки.
[0027] Модуль идентификации отпечатков пальцев дополнительно включает в себя коллиматор 22, размещенный между источником 21 света и защитным стеклом 15, и коллиматор 22 также расположен под защитным стеклом за пределами жидкокристаллического слоя 13 так, что предотвращается влияние коллиматора 22 на отображение панели 10 отображения. Например, коллиматор 22 может быть размещен на торцевых сторонах жидкокристаллического слоя 13 и/или слоя 12 TFT, или на торцевых сторонах других структурных слоев. Свету, испускаемому источником 21 света, придается параллельность посредством коллиматора 22 и затем он направляется в защитное стекло 15, и коллиматор 22 служит для преобразования расходящегося света, испускаемого источником 21 света, в параллельный свет так, что оптический сигнал принимается фотодатчиком 25 с максимальной эффективностью.
[0028] Как показано на Фиг.3, фотодатчик 25 включает в себя различные оптические датчики 251 для приема соответствующего света разных путей, испускаемого источником 21 света. Свет разных путей может иметь разные цвета или длины волн. В данном варианте осуществления различные типы оптических датчиков 251 предусмотрены для приема света разных оптических путей так, что свету, которому придается параллельность посредством коллиматора 22, может быть придана параллельность и он может быть не смешан.
[0029] В дополнение, вновь обращаясь к Фиг.2, когда источник 21 света является источником инфракрасного света, модуль идентификации отпечатков пальцев дополнительно включает в себя проницаемую для инфракрасного излучения пленку 23, прикрепленную к защитному стеклу 15. Проницаемая для инфракрасного излучения пленка 23 размещена на стороне падения защитного стекла 15, соответствующей источнику 21 света, т.е. на нижней поверхности защитного стекла 15 на участке за пределами жидкокристаллического слоя 13. Благодаря исполнению проницаемой для инфракрасного излучения пленки 23 может быть отфильтрован другой рассеянный свет и только инфракрасный свет может быть пропущен в защитное стекло 15. Проницаемая для инфракрасного излучения пленка может быть инфракрасными чернилами.
[0030] В настоящем изобретении показатель преломления направляющего свет слоя 24 и защитного стекла 15 и угол падения света у источника света рассчитаны таким образом, что свету, испускаемому источником 21 света, должна быть придана параллельность посредством коллиматора 22, и затем он должен быть пропущен через проницаемую для инфракрасного излучения пленку 23. Посредством взаимодействия с направляющим свет слоем 24 падающий свет полностью отражается в защитном стекле 15, достигая области 151 идентификации отпечатков пальцев. Когда палец прижат к области 151 идентификации отпечатков пальцев, путь света, посредством полного отражения впадиной пальца и поглощения выступом пальца, будет формировать мощную контрастную силу света. Данный сигнал будет поступать на фотодатчик 25 в панели 10 отображения под тем же самым углом, так что световой сигнал собирается фотодатчиком 25, тем самым добиваясь формирования изображения отпечатка пальца.
[0031] Положение фотодатчика 25 дополнительно определяется в настоящем изобретении.
[0032] В варианте осуществления фотодатчик 25 настоящего изобретения расположен между слоем 12 TFT и жидкокристаллическим слоем 13. Особое положение фотодатчика 25 обеспечивается в соответствии с углом падающего света у источника 21 света и путем отражения в защитном стекле 15 так, что сигнал, отраженный пальцем, в итоге принимается фотодатчиком 25.
[0033] В другом варианте осуществления панель 10 отображения дополнительно включает в себя цветной фильтр 14, размещенный между жидкокристаллическим слоем 13 и защитным стеклом 15. Фотодатчик 25 расположен между жидкокристаллическим слоем 13 и цветным фильтром 14 или может быть расположен между цветным фильтром 14 и защитным стеклом 15. Особое положение фотодатчика 25 обеспечивается в соответствии с углом падающего света от источника 21 света и путем отражения в защитном стекле 15 так, что сигнал, отраженный пальцем, в итоге принимается фотодатчиком 25.
[0034] Как показано на Фиг.4 и Фиг.5 в сочетании с Фиг.2, модуль идентификации отпечатков пальцев дополнительно включает в себя схему обнаружения сигнала, электрически соединенную с фотодатчиком 25. Схема обнаружения сигнала взаимодействует с обнаруживающим фотодатчиком 25, чтобы получить световой сигнал, принятый фотодатчиком 25. Например, схема обнаружения сигнала включает в себя первый транзистор M1, второй транзистор M2 и третий транзистор M3. При этом затвор G первого транзистора M1 соединен с сигналом сброса, сток D первого транзистора M1 соединен с напряжением сброса, исток S первого транзистора M1 соединен с фотодатчиком 25; затвор G второго транзистора M2 соединен с фотодатчиком 25, сток D второго транзистора M2 соединен с напряжение источника питания, исток S второго транзистора M2 соединен со стоком D третьего транзистора M3; затвор G третьего транзистора M3 соединен с сигналом выбора, и исток S третьего транзистора M3 соединен со схемой сбора напряжения и землей, соответственно. При этом первый транзистор M1 и третий транзистор M3 используются в качестве переключателей.
[0035] Когда фоторезистор 25 выполняет обнаружение оптического сигнала, сток G первого транзистора M1 принимает напряжение сброса, чтобы сбросить фотодатчик 25. Между тем, в момент времени t1 напряжение точки P считывается схемой сбора напряжения (напряжение в точке P будет реагировать на напряжение в точке P через M2), и после накопления света за время T1 третий транзистор M2 вновь возвращается в t2, чтобы считать напряжение в точке P. Напряжение в итоге получается путем вычитания напряжений в эти два момента времени, чтобы получить совокупный оптический сигнал. Исполнение схемы обнаружения сигнала обеспечивает высокую гибкость в управлении временной привязкой сброса и считывания.
[0036] Настоящее изобретение предусматривает экранное устройство идентификации отпечатков пальцев и электронное устройство. Оптическая идентификация в экране выполняется за счет наличия модуля идентификации отпечатков пальцев в панели отображения с модулем подсветки. Источник света модуля идентификации отпечатков пальцев направляется в область идентификации отпечатков пальцев на защитном стекле посредством направляющих свет слоев, покрывающих защитное стекло, и затем принимается фотодатчиком, после отражения от пальца. Фотодатчик формирует информацию отпечатка пальца у пальца на основании принятого светового сигнала. В дополнение посредством исполнения на уровне архитектуры схемы обнаружения сигнала у фотодатчика, обеспечивается высокая гибкость в управлении временной привязкой сброса и считывания для идентификации отпечатков пальцев. В настоящем изобретении, посредством направляющих свет слоев, размещенных на защитном стекле, свет, испускаемый источником света, отражается в защитном стекле для распространения света, чтобы реализовать схему обнаружения оптического сигнала так, что доступна идентификация отпечатков пальцев в экране для LCD.
[0037] Применительно к варианту осуществления устройства, поскольку он по существу соответствует варианту осуществления способа, то в отношении него можно обратиться к связанному описанию варианта осуществления способа. Вышеупомянутые варианты осуществления устройства являются лишь иллюстративными, при этом блоки, описанные как отдельные компоненты, могут быть или не быть физически отдельными, а компоненты, показанные как блоки, могут быть или не быть физическими блоками, т.е. могут располагаться в одном месте, или быть распределены по множеству сетевых блоков. Некоторые или все модули могут быть выбраны в соответствии с фактическим требованием реализации для достижения цели варианта осуществления. Специалисты в соответствующей области техники поймут и реализуют варианты осуществления без приложения каких-либо творческих усилий.
[0038] Следует отметить, что в данном контексте относительные понятия, такие как первый и второй и т.д. используются только чтобы отличать один объект или операцию от другого объекта или операции и не обязательно требуют или подразумевают такие фактические отношения или очередность между этими объектами или операциями. Подразумевается, что понятия «включает в себя», «содержит» или их вариации подразумевают неисключающее включение таким образом, что процесс, способ, изделие или устройство, которое содержит множество элементов, включает в себя не только эти элементы, но также другие элементы, которые конкретно не перечислены, или элементы, которые являются неотъемлемыми для такого процесса, способа, изделия или устройства. Элемент, который определяется фразой «содержит…», не исключает присутствия дополнительных эквивалентных элементов в процессе, способе, изделии или устройстве, которое содержит элемент.
[0039] Выше подробно описаны способ и устройство, предусмотренные вариантами осуществления изобретения. Принципы и варианты осуществления настоящего изобретения описаны посредством конкретных примеров. Описание вышеупомянутых вариантов осуществления служит только для понимания способа и идей настоящего изобретения. В то же время, специалистами в данной области техники могут быть предусмотрены изменения в конкретных вариантах осуществления и применениях в соответствии с замыслом настоящего изобретения. Подводя итог вышесказанному, содержимое технического описания не следует толковать как ограничивающее изобретение.