TWI762049B - 光學指紋識別模組、顯示模組及指紋識別方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種光學指紋識別模組、顯示模組及指紋識別方法。光學指紋識別模組包括光柵結構和感光晶片；光柵結構包括多個光柵單元，光柵單元包括至少兩種方向不同的光柵，光柵用於對手指反射的信號光進行相位調變，光柵單元用於獲得至少兩種不同相位分佈的信號光；感光晶片用於根據至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得手指指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。由於人體真指紋具有深度資訊，而列印的2D指紋並不具有深度資訊，因此，本發明可以區分人體真指紋和列印的2D指紋，提高了指紋識別的安全性。

Description

光學指紋識別模組、顯示模組及指紋識別方法

本發明涉及指紋識別技術領域，更具體地說，涉及一種光學指紋識別模組、顯示模組及指紋識別方法。

光學指紋識別技術是通過採集手指反射或散射的光信號，來獲得指紋資訊，並將獲得的指紋資訊與存儲的指紋資訊進行對比，來實現指紋識別。但是，目前的光學指紋識別模組還無法區分人體真指紋和列印的2D指紋，如無法區分人體真指紋和指紋照片，導致現有的光學指紋識別模組的防偽性能和安全性較差。

有鑑於此，本發明提供了一種光學指紋識別模組、顯示模組及其指紋識別方法，以提高指紋識別的安全性。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種光學指紋識別模組，包括一光柵結構，該光柵結構包括多個光柵單元，該些光柵單元包括至少兩種方向不同的一光柵，該光柵用於對一手指反射的信號光進行相位調變，該些光柵單元用於獲得至少兩種不同相位分佈的信號光；以及一感光晶片，該感光晶片用於根據該至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得該手指之指紋的一深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。

依據一些實施例，該光學指紋識別模組還包括一鏡頭，該鏡頭和該感光晶片在該光學指紋識別模組的入射光路上依次排；以及該光柵結構位於該感光晶片的感光面上，或者，該光柵結構位於該鏡頭和該感光晶片之間的任意位置。

依據一些實施例，該些光柵單元至少包括一第一光柵、一第二光柵、一第三光柵和一第四光柵，該第一光柵、該第二光柵、該第三光柵和該第四光柵的方向不同；該第一光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第一相位分佈的信號光；該第二光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第二相位分佈的信號光；該第三光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第三相位分佈的信號光；該第四光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第四相位分佈的信號光；以及該感光晶片用於根據該第一相位分佈的信號光、第二相位分佈的信號光、第三相位分佈的信號光和第四相位分佈的信號光，獲得該手指的指紋的深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。

依據一些實施例，該第一光柵的方向為-45°或135°，該第二光柵的方向為90°，該第三光柵的方向為0°，該第四光柵的方向為45°。

依據一些實施例，該感光晶片包括多個感光單元，每個該感光單元都與一個該光柵對應設置。

依據一些實施例，該感光晶片包括多個感光單元，部分該感光單元與該光柵對應設置。

依據一些實施例，該些光柵單元內的該些光柵與相鄰的該些感光單元對應設置；以及五個呈米字形排列的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為16個該些感光單元。

依據一些實施例，該些光柵單元內的該些光柵與間隔排列的該些感光單元對應設置；以及相鄰的該光柵之間的間隔為1個該感光單元，四個相鄰的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為17個該些感光單元。

依據一些實施例，該些光柵單元內的該些光柵與間隔排列的該些感光單元對應設置，相鄰的該光柵之間的間隔為2個該些感光單元，四個相鄰的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為14個該些感光單元。

依據一些實施例，該光柵包括多個間隔設置的光柵柵體，該光柵柵體的材料包括金屬；並且，50nm≤w≤140nm，0.3≤d≤0.7，h≤240nm，其中，w為該光柵柵體的寬度，d為該光柵的占空比，h為該光柵的厚度。

一種顯示模組，包括如上任一項所述之光學指紋識別模組。

一種指紋識別方法，應用於如上任一項所述之光學指紋識別模組，該方法包括對一手指反射的信號光進行相位調變，並獲得至少兩種不同相位分佈的信號光；以及根據該至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得該手指之指紋的一深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。

與現有技術相比，依據一些實施例，本發明所提供的技術方案具有以下優點：

本發明於一些實施例所提供的光學指紋識別模組、顯示模組及其指紋識別方法，通過光柵對手指反射的信號光進行相位調製，通過至少兩種方向不同的光柵獲得至少兩種不同相位分佈的信號光，並根據所述至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得所述手指指紋的深度資訊，根據所述深度資訊識別所述手指的真假。由於人體真實指紋具有深度資訊，而列印的2D指紋並不具有深度資訊，因此，依據一些實施例，本發明可以區分人體真實指紋和列印的2D指紋，提高了指紋識別的安全性。

以上是本發明的核心思想，為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供了一種光學指紋識別模組，如圖1所示，圖1為本發明一個實施例提供的光學指紋識別模組的部分剖面結構示意圖，該光學指紋識別模組包括光柵結構1和感光晶片2。其中，光柵結構1包括多個光柵單元10，如圖2所示，圖2為本發明一個實施例提供的光柵單元10的俯視結構示意圖，該光柵單元10包括至少兩種方向不同的光柵101和102。

其中，光柵101用於對手指反射的信號光進行相位調變，光柵單元10用於獲得至少兩種不同相位分佈的信號光，感光晶片2用於根據至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得手指指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。

如光柵101對手指反射的信號光進行相位調變後，獲得第一相位分佈的信號光S1，並將第一相位分佈的信號光S1傳輸至感光晶片2，光柵102對手指反射的信號光進行相位調變後，獲得第二相位分佈的信號光S2，並將第二相位分佈的信號光S2傳輸至感光晶片2。感光晶片2的感光面接收第一相位分佈的信號光S1和第二相位分佈的信號光S2，感光晶片2內部的處理元件通過演算法將第一相位分佈的信號光S1生成的圖像和第二相位分佈的信號光S2生成的圖像合併，獲得手指指紋的立體圖像，該立體圖像包含指紋的深度資訊，從而可以根據深度資訊識別手指的真假。

由於方向不同的光柵101出射的信號光的相位分佈具有差異，因此，感光晶片2通過演算法處理將相位分佈具有差異的信號光合併後可以得到具有不同深度資訊的圖像。由於人體真指紋具有深度資訊，而列印的2D指紋並不具有深度資訊，因此，感光晶片2可根據深度資訊區分人體真指紋和列印的2D指紋，從而提高了指紋識別的安全性。

本發明的一些實施例中，如圖1和圖2所示，光柵結構1包括透明襯底11以及設置在透明襯底11上且間隔設置的多個光柵柵體1010，可選地，光柵柵體1010的材料包括金屬，如鋁、金、銀、銅、鉻等中的一種或多種。也就是說，光柵柵體1010可以是單層金屬，也可以是多層金屬或是金屬與氧化物的混合堆疊。其中，光柵柵體1010之間的間隔1011可以是空氣，也可以是二氧化矽等透明材料。

本發明實施例中，光柵101的方向為-90°≤θ≤90°，其中，θ指光柵柵體1010的延伸方向與X軸方向的夾角。並且，50nm≤w≤140nm，0.3≤d≤0.7，h≤240nm，其中，w1為光柵柵體1010的寬度，d為光柵101的占空比，h為光柵1010的厚度，d= w1/(w1+w2)，w2為光柵柵體1010之間的間隔1011的寬度。

可選地，本發明的一些實施例中，光柵結構1可以位於感光晶片2的感光面上，當然，本發明並不僅限於此，在其他的一些實施例中，光柵結構1還可以位於感光晶片2入光側的任意位置，只要保證入射到感光晶片2上的信號光是經過光柵結構1中的光柵相位調變後的光即可。

本發明的一些實施例中，如圖3所示，圖3為本發明一個實施例提供的光學指紋識別模組的部分剖面結構示意圖，光學指紋識別模組還包括鏡頭3，鏡頭3和感光晶片2在光學指紋識別模組的入射光路上依次排布，當然，在另一些實施例中，光學指紋識別模組還包括位於鏡頭3和感光晶片2之間的濾光片等，在此不再贅述。其中，光柵結構1位於鏡頭3和感光晶片2之間的任意位置。當然，本發明並不僅限於此，在一些實施例中，光柵結構1還可以位於鏡頭3的入光側。

本發明實施例中，光柵單元10可以包括兩種方向不同的光柵101，也可以包括四種方向不同的光柵101，也可以包括八種方向不同的光柵101在此不再一一贅述。本發明的一些實施例中，如圖4所示，圖4為本發明一個實施例提供的光柵單元的俯視結構示意圖，光柵單元10至少包括第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106，第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106的方向不同。

可選地，第一光柵103的方向為-45°，即第一光柵103的光柵柵體1010的延伸方向與X軸方向的夾角θ ₁ =-45°，第二光柵104的方向為90°，即第二光柵104的光柵柵體1010的延伸方向與X軸方向的夾角θ ₂ =90°，第三光柵105的方向為0°，即第三光柵105的光柵柵體1010的延伸方向與X軸方向的夾角θ ₃ =0°，第四光柵106的方向為45°，即第四光柵106的光柵柵體1010的延伸方向與X軸方向的夾角θ ₄ =45°。當然，本發明並不僅限於此，在其他的一些實施例中，可以根據實際需要對每個光柵的方向進行限定。

本發明的一些實施例中，第一光柵103用於對手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第一相位分佈的信號光S1；第二光柵104用於對手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第二相位分佈的信號光S2；第三光柵105用於對手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第三相位分佈的信號光；第四光柵106用於對手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第四相位分佈的信號光；感光晶片2用於根據第一相位分佈的信號光S1、第二相位分佈的信號光S2、第三相位分佈的信號光和第四相位分佈的信號光，獲得手指的指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。

本發明的一些實施例中，感光晶片2包括多個感光單元20，每個感光單元20都與一個光柵101對應設置，其中一些感光單元20與一個方向的光柵101對應設置，一些感光單元20與另一個方向的光柵101對應設置。當然，本發明並不僅限於此，在另一些實施例中，為了節省成本，減少光柵材料的使用，在保證能夠獲得深度資訊的基礎上，令部分感光單元20與光柵101對應設置，令另一部分感光單元20不與光柵101對應設置。

以光柵單元10包括4個光柵101，即第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106為例進行說明，本發明的一些實施例中，光柵單元10內的多個光柵101與相鄰的多個感光單元20對應設置，如圖5所示，圖5為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖，第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106相鄰設置，且與4個感光單元20對應設置，並且，五個呈米字形排列的光柵單元10構成光柵單元組G，相鄰的兩個光柵單元組G之間的最大間隔D1為16個感光單元20，相鄰兩個光柵單元10之間的最大間隔D2為4個感光單元20。

本發明的另一些實施例中，光柵單元10內的多個光柵101與間隔排列的多個感光單元20對應設置，相鄰的光柵101之間的間隔1011為1個感光單元20，如圖6所示，圖6為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖，第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106呈矩陣排列，第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106之間的間隔1011為1個感光單元20，並且，四個相鄰的光柵單元10構成光柵單元組G，相鄰的兩個光柵單元組G之間的最大間隔D1為17個感光單元20。

本發明的另一些實施例中，光柵單元10內的多個光柵101與間隔排列的多個感光單元20對應設置，相鄰光柵101之間的間隔1011為2個感光單元20，如圖7所示，圖7為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖，第一光柵103、第二光柵104、第三光柵105和第四光柵106之間的間隔1011為2個感光單元20，四個相鄰的光柵單元10構成光柵單元組G，相鄰的兩個光柵單元組G之間的最大間隔D1為14個感光單元20。

當然，本發明並不僅限於此，在另一些實施例中，可以根據實際情況對光柵101的排列情況進行限定。

本發明實施例還提供了一種顯示模組，包括如上任一實施例提供的光學指紋識別模組。如圖8所示，圖8為本發明一個實施例提供的顯示模組的剖面結構示意圖，顯示模組包括顯示面板A和位於顯示面板A下方的光學指紋識別模組B，其中，顯示面板A發出的光照亮指紋C，通過光學指紋識別模組B接收到指紋C反射或散射的信號光，光學指紋識別模組B中的光柵結構用於將信號光轉換為至少兩種不同相位分佈的信號光，光學指紋識別模組B中的感光晶片2根據至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得手指指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。

本發明實施例還提供了一種指紋識別方法，應用於如上任一實施例提供的光學指紋識別模組，如圖9所示，方法包括： 步驟S101：對手指反射的信號光進行相位調變，並獲得至少兩種不同相位分佈的信號光； 步驟S102：根據至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得手指指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。

參考圖1，光柵結構1中的光柵101對手指反射的信號光進行相位調變，光柵單元10獲得至少兩種不同相位分佈的信號光，感光晶片2根據至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得手指指紋的深度資訊，並根據深度資訊識別手指的真假。

可選地，光柵101對手指反射的信號光進行相位調變後，獲得第一相位分佈的信號光S1，並將第一相位分佈的信號光S1傳輸至感光晶片2，光柵102對手指反射的信號光進行相位調變後，獲得第二相位分佈的信號光S2，並將第二相位分佈的信號光S2傳輸至感光晶片2。感光晶片2的感光面接收第一相位分佈的信號光S1和第二相位分佈的信號光S2，感光晶片2內部的處理元件通過演算法將第一相位分佈的信號光S1生成的圖像和第二相位分佈的信號光S2生成的圖像合併，獲得手指指紋的立體圖像，該立體圖像包含指紋的深度資訊，從而可以根據深度資訊識別手指的真假。

由於方向不同的光柵101出射的信號光的相位分佈具有差異，因此，感光晶片2通過演算法處理將相位分佈具有差異的信號光合併後可以得到具有不同深度資訊的圖像。由於人體真指紋具有深度資訊，而列印的2D指紋並不具有深度資訊，因此，感光晶片2可根據深度資訊區分人體真指紋和列印的2D指紋，從而提高了指紋識別的安全性。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

1:光柵結構 10:光柵單元 101:光柵 1010:光柵柵體 1011:間隔 102:光柵 103:第一光柵 104:第二光柵 105:第三光柵 106:第四光柵 11:透明襯底 2:感光晶片 20:感光單元 3:鏡頭 S1:第一相位分佈的信號光 S2:第二相位分佈的信號光 A:顯示面板 B:光學指紋識別模組 C:指紋 G:光柵單元組 D1:相鄰的兩個光柵單元組之間的最大間隔 D2:相鄰兩個光柵單元之間的最大間隔 h:光柵的厚度 w1:光柵柵體的寬度 w2:光柵柵體之間的間隔的寬度 S101~S102:步驟

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的圖式獲得其他的圖式。 圖1為本發明一個實施例提供的光學指紋識別模組的部分剖面結構示意圖； 圖2為本發明一個實施例提供的光柵單元的俯視結構示意圖； 圖3為本發明一個實施例提供的光學指紋識別模組的部分剖面結構示意圖； 圖4為本發明一個實施例提供的光柵單元的俯視結構示意圖； 圖5為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖； 圖6為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖； 圖7為本發明一個實施例提供的光柵和感光單元的俯視結構示意圖； 圖8為本發明一個實施例提供的顯示模組的剖面結構示意圖；以及 圖9為本發明一個實施例提供的指紋識別方法的流程圖。

1:光柵結構 10:光柵單元 101:光柵 1010:光柵柵體 102:光柵 11:透明襯底 2:感光晶片 S1:第一相位分佈的信號光 S2:第二相位分佈的信號光 h:光柵的厚度

Claims (12)

1. 一種光學指紋識別模組，包括： 一光柵結構，該光柵結構包括多個光柵單元，該些光柵單元包括至少兩種方向不同的一光柵，該光柵用於對一手指反射的信號光進行相位調變，該些光柵單元用於獲得至少兩種不同相位分佈的信號光；以及 一感光晶片，該感光晶片用於根據該至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得該手指之指紋的一深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。
2. 如請求項1所述之光學指紋識別模組，其中： 該光學指紋識別模組還包括一鏡頭，該鏡頭和該感光晶片在該光學指紋識別模組的入射光路上依次排布；以及 該光柵結構位於該感光晶片的感光面上，或者，該光柵結構位於該鏡頭和該感光晶片之間的任意位置。
3. 如請求項1所述之光學指紋識別模組，其中： 該些光柵單元至少包括一第一光柵、一第二光柵、一第三光柵和一第四光柵，該第一光柵、該第二光柵、該第三光柵和該第四光柵的方向不同； 該第一光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第一相位分佈的信號光； 該第二光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第二相位分佈的信號光； 該第三光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第三相位分佈的信號光； 該第四光柵用於對該手指反射的信號光進行相位調變，以獲得第四相位分佈的信號光；以及 該感光晶片用於根據該第一相位分佈的信號光、第二相位分佈的信號光、第三相位分佈的信號光和第四相位分佈的信號光，獲得該手指的指紋的深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。
4. 如請求項3所述之光學指紋識別模組，其中，該第一光柵的方向為-45°或135°，該第二光柵的方向為90°，該第三光柵的方向為0°，該第四光柵的方向為45°。
5. 如請求項1所述之光學指紋識別模組，其中，該感光晶片包括多個感光單元，每個該感光單元都與一個該光柵對應設置。
6. 如請求項1所述之光學指紋識別模組，其中，該感光晶片包括多個感光單元，部分該感光單元與該光柵對應設置。
7. 如請求項6所述之光學指紋識別模組，其中： 該些光柵單元內的該些光柵與相鄰的該些感光單元對應設置；以及 五個呈米字形排列的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為16個該些感光單元。
8. 如請求項6所述之光學指紋識別模組，其中： 該些光柵單元內的該些光柵與間隔排列的該些感光單元對應設置；以及 相鄰的該光柵之間的間隔為1個該感光單元，四個相鄰的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為17個該些感光單元。
9. 如請求項6所述之光學指紋識別模組，其中，該些光柵單元內的該些光柵與間隔排列的該些感光單元對應設置，相鄰的該光柵之間的間隔為2個該些感光單元，四個相鄰的該些光柵單元構成一光柵單元組，相鄰的兩個該光柵單元組之間的最大間隔為14個該些感光單元。
10. 如請求項1所述之光學指紋識別模組，其中： 該光柵包括多個間隔設置的光柵柵體，該光柵柵體的材料包括金屬；並且，50nm≤w≤140nm，0.3≤d≤0.7，h≤240nm，其中，w為該光柵柵體的寬度，d為該光柵的占空比，h為該光柵的厚度。
11. 一種顯示模組，包括請求項1至10任一項所述之光學指紋識別模組。
12. 一種指紋識別方法，應用於請求項1至10任一項所述之光學指紋識別模組，該方法包括： 對一手指反射的信號光進行相位調變，並獲得至少兩種不同相位分佈的信號光；以及 根據該至少兩種不同相位分佈的信號光，獲得該手指之指紋的一深度資訊，並根據該深度資訊識別該手指的真假。

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