一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法及系统与流程

本发明涉及指纹识别领域，尤其涉及一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法及系统。

背景技术：

随着指纹识别在手机等移动终端中的应用的推广，越来越多的指纹硬件设备中都开始植入指纹模组，但是在指纹模组的植入过程中，手机的结构势必要留出空间安放指纹模组，尤其在目前最求高屏占比的条件下，会导致给手机的整体设计带来不可阻扰的变化。如图1和图2所示，现有技术中的电极为双层电极，其依次包括第一电极10、薄膜11以及第二电极12，而电极加间隙在6mm左右，这样的电极分辨远远不够识别指纹间的电容电势差，也就是说，现有的显示屏无法实现指纹识别功能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法及系统，旨在解决现有的指纹识别设备中指纹模组占用空间大、给设计带来不便的问题。

本发明的技术方案如下：

一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法，其中，包括步骤：

对触控电极进行细分，将触控电极分为若干等份的细电极；

当显示屏检测到指纹时，通过增强电压和电流来驱动电子波移动，以获取指纹峰谷间的电容，然后进行数字转换，得到指纹图形，实现指纹识别。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法，其中，将触控电极分为100等份。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法，其中，当显示屏处于未解锁状态时，在显示屏的指纹侦测区显示指纹区域，并提示用户进行指纹解锁。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法，其中，当显示屏处于解锁状态时，根据识别的指纹进行触控操作。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法，其中，所述显示屏包括双层触控电极、以及位于双层触控电极之间的薄膜。

一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统，其中，包括：

细分模块，用于对触控电极进行细分，将触控电极分为若干等份的细电极；

识别模块，用于当显示屏检测到指纹时，通过增强电压和电流来驱动电子波移动，以获取指纹峰谷间的电容，然后进行数字转换，得到指纹图形，实现指纹识别。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统，其中，将触控电极分为100等份。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统，其中，当显示屏处于未解锁状态时，在显示屏的指纹侦测区显示指纹区域，并提示用户进行指纹解锁。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统，其中，当显示屏处于解锁状态时，根据识别的指纹进行触控操作。

所述的在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统，其中，所述显示屏包括双层触控电极、以及位于双层触控电极之间的薄膜。

有益效果：本发明直接将指纹识别嵌入到显示屏中，在不减少屏占比的设计条件下，同样能够进行指纹识别，同时能够让指纹在显示屏任意指定的地方进行读取并且解锁，增加了新的功能。

附图说明

图1为现有技术中触控电极的结构示意图。

图2为图1中A-A面的截面示意图。

图3为本发明中触控电极的结构示意图。

图4为图3中B部分的局部放大图。

图5为本发明中电子运动方向原理图。

图6为本发明中触控电极实现指纹识别功能的原理图。

具体实施方式

本发明提供一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的方法较佳实施例，其包括步骤：

对触控电极进行细分，将触控电极分为若干等份的细电极；

当显示屏检测到指纹时，通过增强电压和电流来驱动电子波移动，以获取指纹峰谷间的电容，然后进行数字转换，得到指纹图形，实现指纹识别。

本发明直接把指纹识别嵌入到显示屏（触摸屏）中，在不减少屏占比的设计条件下同样能够进行指纹识别，同时让指纹能在显示屏任意指定的地方进行读取并且解锁，提高相关的用户体验。本发明在原理及结构上的创新，利用当前触控技术，通过对触控电极的处理达到在算法上同时能够使用指纹识别及触控。

下面对本发明的原理进行详细说明。

本发明的显示屏包括双层触控电极、以及位于双层触控电极之间的薄膜，具体可参见图6，依次包括第一电极10（即第一触控电极）、薄膜11、第二电极12（即第二触控电极），第二电极12上设置有玻璃13。指纹有波峰和波谷之分，相邻的波峰和波谷之间的间隙在0.5mm左右，由于线太多不利于芯片对其动力进行驱动。如图3和图4所示，单个触控电极本身的宽度a为3mm，相邻触控电极的间隙b为6mm，所以本发明选择在触控电极的一个电极进行细分，6mm间隙的电极宽度按照30μm/30μm(电极粗为30μm及电极间的空隙分别为30μm)大约可以细分出100个细电极（称作为光栅电极）。即本发明可将触控电极中的一个电极分为100等份。

每一个细电极其识别的，其中0.236为6mm相对应的英寸。按上述公式计算出的PPI=423，大于常规指纹识别PPI=308的要求。

由于在电极非常细的情况下，由电容公式C=εS/4πkd（ε介电常数，S电极板之间面积，k为静电力常量，d为极板间的距离）可知，在电极变细的情况下唯一的变量是S，变为原电极的1/100，也就是电容信号衰减为原来的1/100。那么手指的指纹信号在当前条件下是无法被识别的。故本发明关键就在于怎样增强相关的信号，并且同时把电极整合成电容电极，同时实现触控与指纹识别。

电容量C=Q/U，Q是电子电量单位库仑，U是极板间的电压。而电极间电场强度E=QU/2。所以要保持电容量不变，同时电场强度增加，就需要Q，U以相同倍数的增加。因为Q=It（I是电流，t是时间），在时间一定的情况下增加电子电量就是增加电流。在高电场及电压下，会产生电子波，及电子漂移现象。如图5所示，电子方向会沿着电场线的反方向运动。

所以本发明就通过增强电压和电流来驱动电子波移动，以获取指纹峰谷间的电容，然后进行数字转换，得到指纹图形，实现指纹识别。

具体地，电子粒子具有波粒二相性，电子波的波长, h为普朗克常量，m为电子质量，v是电子发射初速度。因为，e是电子所带电荷，为常量。所以，即波长是电压成反比，电子在玻璃介质中以电场力的作用下同光传播效果一样，有折射和反射效果。

如图6所示，当电子波接触到指纹波峰时电子波进行反射，由接受层（第一电极10）接受电子由C=Q/U，得出该位置上的电容值，然后通过ADC进行转换成数字值。如果电子波遇到指纹波谷时，电子波产生折射后被皮肤吸收，在节点上电容值为0。这样就采集到指纹图形。根据采集到的指纹图形进行功能上的指纹配对及验证。

进一步，当显示屏处于未解锁状态时，在显示屏的指纹侦测区显示指纹区域，并提示用户进行指纹解锁。

也就是说，在显示屏处于锁定状态时，若检测到指纹输入，则在指纹侦测区显示指纹区域，从而提示用户在指纹区域进行指纹输入，以便进行解锁。

进一步，当显示屏处于解锁状态时，根据识别的指纹进行触控操作。

也就是说，当显示屏处于解锁状态时，那么根据识别的指纹进行触控操作。也就是说，分配给指纹的细电极短路成一个触控电极，作为触控传感器。

本发明通过100份的细电极来检测指纹峰谷间的微弱电容变化，由于普通的常规电容检测无法检测这么微弱的电压变化。所以本发明可通过高压驱动电子波移动，利用电场力来显著区分峰谷间的电压，由于峰谷皮肤和电极的距离不一样，所以两者的电容电场电压也不一样。从而识别和区分指纹峰谷的难题。也就是说本发明通过电压管理及电场力对电子波的驱动，来实现现有显示屏无法实现的功能。

基于上述方法，本发明还提供一种在显示屏中嵌入指纹识别功能的系统较佳实施例，其包括：

细分模块，用于对触控电极进行细分，将触控电极分为若干等份的细电极；

识别模块，用于当显示屏检测到指纹时，通过增强电压和电流来驱动电子波移动，以获取指纹峰谷间的电容，然后进行数字转换，得到指纹图形，实现指纹识别。

进一步，将触控电极分为100等份。

进一步，当显示屏处于未解锁状态时，在显示屏的指纹侦测区显示指纹区域，并提示用户进行指纹解锁。

进一步，当显示屏处于解锁状态时，根据识别的指纹进行触控操作。

进一步，所述显示屏包括双层触控电极、以及位于双层触控电极之间的薄膜。

综上所述，本发明直接将指纹识别嵌入到显示屏中，在不减少屏占比的设计条件下，同样能够进行指纹识别，同时能够让指纹在显示屏任意指定的地方进行读取并且解锁，增加了新的功能。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。