信息检测显示装置及其检测方法和显示方法
【专利摘要】一种信息检测显示装置及其检测方法和显示方法。其中，所述信息检测显示装置，包括：传感器；保护层，设置于所述传感器上方；还包括：设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学信息检测时作为光源。所述信息检测显示装置不仅具有光学指纹成像的功能，还具有感测手指触控的功能，还具有信息显示的功能，拓展了运用范围。
【专利说明】信息检测显示装置及其检测方法和显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电领域，尤其涉及一种信息检测显示装置及其检测方法和显示方法。
【背景技术】
[0002]指纹识别技术，是通过指纹传感器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。由于其使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁系统，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。
[0003]指纹识别技术首先要求能够进行指纹成像。指纹成像技术的实现方式有光学成像、电容成像、超声成像等多种技术。相对来说，光学成像技术，其成像效果相对较好，设备成本相对较低。
[0004]光学式指纹成像系统是一种利用光的折射和反射原理采集指纹的系统。如图1所示，现有光学式指纹成像系统主要由背光板101、光学指纹传感器102和保护玻璃103组成。当采集指纹图像时，人体指头104放置于保护玻璃103上。背光板101的出射光1011(图1中方向向上的长箭头所示)透过光学指纹传感器102和保护玻璃103，并在人体指头104与保护玻璃103的接触界面发生反射和透射，形成反射光线1012(图1中方向向下的短箭头所示)，反射光线1012透过保护玻璃103，照射到光学指纹传感器102上，光学指纹传感器102进行光电转换和信号处理，从而实现指纹图像的采集。人体指头104与保护玻璃103的接触面特征反映了人体的指纹特征，而且此接触面的特征会直接影响反射光1012的特征，因此，光学指纹传感器102采集到的图像直接反映了人体指纹的特征。
[0005]然而，现有指纹成像系统仅仅用于采集指纹图像，功能单一，因此现有指纹成像系统的运用受到限制。
【发明内容】
[0006]本发明解决的问题是提供一种信息检测显示装置及其检测方法和显示方法，所述信息检测显示不仅具有光学指纹成像的功能，还具有显示功能，还可以具有感测手指触控的功能，因此，所述信息检测显示装置的运用范围较广。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种信息检测显示装置，包括:
[0008]传感器；
[0009]保护层，设置于所述传感器上方；
[0010]还包括:
[0011]设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学信息检测时作为光源。
[0012]可选的，所述传感器包括透明基板和位于所述透明基板上的光学指纹成像阵列。
[0013]可选的，所述光学指纹成像阵列包括呈阵列排布的多个光学指纹成像像素，每个所述光学指纹成像像素具有透明区域和非透明区域。
[0014]可选的，所述光学指纹成像阵列的制作工艺，可以为非晶硅工艺、氧化物半导体工艺或者低温多晶硅工艺。
[0015]可选的，所述显示屏能够显示白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光和近红外光中的至少一种光线。
[0016]可选的，所述指光学指纹成像像素的透明区域占所述光学指纹成像像素总面积的5%?50%，所述光学指纹成像像素的长度小于或等于200微米，所述光学指纹成像像素的宽度小于或等于200微米。
[0017]可选的,所述显示屏包括多个显示单元,每个所述显示单元包括至少一个显示像素，位于同一显示单元的显示像素用于显示相同的颜色；所述显示单元的长度大于或者等于所述光学指纹成像像素的长度，所述显示单元的宽度大于或者等于所述光学指纹成像像素的宽度。
[0018]可选的，所述显示像素为黑白像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素。
[0019]可选的，所述显示屏为液晶显示屏、有机发光二极管显示屏或无机发光二极管显示屏，所述保护层的材料为光纤板、玻璃、蓝宝石或者塑料。
[0020]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的检测方法，运用如上所述的信息检测显示装置，所述光学指纹成像方法包括:
[0021]所述显示屏显示第一光线，所述第一光线包括白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光和橙光中的至少一种；
[0022]所述第一光线透过所述传感器和保护层，并照射至手指指纹，并被手指表皮或浅层皮肤指纹反射；
[0023]所述第一光线反射形成的第一反射光线传导至所述传感器；
[0024]所述传感器接收所述第一反射光线并进行处理，生成表皮或浅层皮肤指纹图像。
[0025]可选的，所述检测方法还包括:
[0026]在所述生成表皮或浅层皮肤指纹图像后，所述显示屏显示第二光线，所述第二光线包括红光和近红外光的至少一种；
[0027]所述第二光线透过所述传感器和所述保护层，并照射至手指，所述第二光线能够透过手指表皮和浅层皮肤，并被所述手指深层皮肤和静脉血管反射；
[0028]所述第二光线反射形成的第二反射光线传导至所述传感器；
[0029]所述传感器接收所述第二反射光线并进行处理，生成手指深层皮肤和静脉血管的初步图像；
[0030]对所述手指深层皮肤或静脉血管的所述初步图像与所述表皮或浅层皮肤指纹图像进行计算，得到最终的深层皮肤和静脉血管的图像。
[0031]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的检测方法，运用如上所述的信息检测显示装置，所述检测方法包括:
[0032]所述显示屏显示的光线照射手指指纹；
[0033]所述手指指纹的反射光线传导至所述传感器；
[0034]所述传感器接收所述反射光线并进行处理，生成指纹图像；
[0035]根据所述指纹图像位置计算手指触控位置。
[0036]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的显示方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述显示方法包括:
[0037]所述显示屏显示信息画面；
[0038]所述信息画面透过所述光学指纹传感器的透明区域；
[0039]所述信息画面透过所述保护层。
[0040]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的显示方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述显示方法包括:
[0041]所述显示屏显示信息画面；
[0042]所述光学指纹传感器采集指纹图像；
[0043]根据指纹图像感测手指的触控位置；
[0044]所述显示屏根据手指的触控位置刷新显示新画面。
[0045]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置，包括:
[0046]传感器；
[0047]保护层，设置于所述传感器上方；
[0048]还包括:
[0049]设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学信息检测时作为光源；
[0050]所述传感器包括透明基板和位于所述透明基板上的光学指纹成像阵列；
[0051]所述光学指纹成像阵列上方具有手指触控感测阵列；
[0052]所述手指触控感测阵列包括呈阵列排布的手指触控感测像素。
[0053]可选的，所述手指触控感测像素大于或等于所述光学指纹成像像素，每个所述手指触控感测像素具有一个平板电极，所述手指触控感测像素的平板电极与按在所述保护层上方的手指皮肤形成耦合电容。
[0054]可选的，所述手指触控感测像素的所述平板电极是透明导电材料。
[0055]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的检测方法，运用如上所述的信息检测显示装置，所述检测方法包括:
[0056]所述手指触控感测像素的平板电极与按在所述保护层上方的手指形成耦合电容；
[0057]读出所述手指触控感测像素上的信号；
[0058]根据所述手指触控感测像素上的信号，计算得出手指触控位置。
[0059]为解决上述问题，本发明还提供了一种信息检测显示装置的显示方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述显示方法包括:
[0060]所述显示屏显示信息画面；
[0061]所述手指触控感测阵列感测手的触控位置；
[0062]所述显示屏根据手指的触控位置刷新显示新画面。
[0063]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0064]本发明的技术方案中，信息检测显示装置包括传感器，设置于所述传感器上方的保护层和设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学指纹成像时作为光源。当进行指纹图像采集时，显示屏可以显示单色均匀图像或其他图像以作为光源。而当所述信息检测显示装置提供显示功能时，显示屏提供相应的画面信息，显示屏的显示光线透过传感器，到达用户眼睛，达到显示信息的功能。因此，所述信息检测显示装置相比现有光学式指纹成像系统而言，增加了显示信息的功能，拓展了运用范围。并且，由于信息检测显示装置具有显示信息的功能，因此，当所述信息检测显示装置进行指纹成像时，能够同时即时地将相应的信息直接反馈给用户，或者同时即时地提示用户进行相应操作，从而使指纹信息的运用更加多样化。
[0065]进一步，所述光学指纹成像阵列包括光学指纹成像像素，所述光学指纹成像像素包括透明区域和非透明区域。其中，所述透明区域面积占所述光学指纹成像像素总面积的5%?50%。如果透明区域的面积占光学指纹成像像素总面积低于5%，所述装置的显示功能将受到极大影响，即由于非透明区域面积太大，显示屏所显示的画面信息无法较好地透过传感器到达用户的眼睛；如果透明区域的面积占光学指纹成像像素总面积高于50%，则光学指纹成像像素中感光器件的面积受到较大的限缩，导致传感器无法较好地对指纹图像进行米集。
[0066]进一步，所述手指触控感测阵列包括阵列排布的手指触控感测像素，每个所述手指触控感测像素具有一个平板电极。所述平板电极与按在所述保护层上方的手指皮肤形成耦合电容，形成相应的耦合信号。没有手指触控的区域和有手指触控的区域对应的所述手指触控感测像素信号会不同。通过读出所述手指触控感测像素的信号，可计算得出手指触控的位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0067]图1是现有光学指纹成像系统的示意图；
[0068]图2是本发明实施例所提供的信息检测显示装置示意图；
[0069]图3是图2所示信息检测显示装置中传感器的示意图；
[0070]图4是图2所示信息检测显示装置中第一种情况的显示屏的示意图；
[0071]图5是图2所信息检测显示装置中第二种情况的显示屏的示意图；
[0072]图6是图2所示信息检测显示装置中第三种情况的显示屏的示意图；
[0073]图7是图2所示信息检测显示装置中第一种情况的显示像素与光学指纹成像像素对应关系不意图；
[0074]图8是图2所示信息检测显示装置中第二种情况的显示像素与光学指纹成像像素对应关系不意图；
[0075]图9是图2所示信息检测显示装置中第三种情况的显示像素与光学指纹成像像素对应关系不意图；
[0076]图10是本发明又一实施例所提供的信息检测显示装置示意图；
[0077]图11是图10所示信息检测显示装置中传感器的示意图。
【具体实施方式】
[0078]正如【背景技术】所述，现有光学指纹成像系统的，功能单一，运用受到限制。
[0079]为此，本发明提供一种新的信息检测显示装置，包括传感器，设置于所述传感器上方的保护层和设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器感进行光学指纹成像时作为光源。而当所述信息检测显示装置作为显示装置时，显示屏提供相应的显示功能，显示屏的显示光线通过传感器中的透明基板和光学指纹成像阵列像素的透明区域透射出来，达到显示信息的功能。因此，所述光学指纹成像装置相比现有光学式指纹成像系统而言，增加了显示信息的功能，拓展了运用范围。并且，由于信息检测显示装置具有显示信息的功能，因此，当所述信息检测显示装置进行指纹成像时，能够同时即时地将相应的信息直接反馈给用户，或者同时即时地提示用户进行相应操作，从而使指纹信息的运用更加多样化。
[0080]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0081]本发明一实施例提供一种信息检测显示装置。
[0082]请参考图2，示出了本实施例所提供的信息检测显示装置。所述信息检测显示装置包括传感器200和保护层400，保护层400设置于传感器200上方。图2中还显示了按压在保护层400表面的手指500。所述信息检测显示装置还包括设置于传感器200下方的显示屏300，显示屏300在传感器200进行光学指纹成像时可以显示单色均匀图像或其他图像作为光源。所述单色均匀图像具体可以为蓝色均匀图像、绿色均匀图像、白色均匀图像、黄色均匀图像、紫色均匀图像或者橙色均匀图像等。所述其他图像可以是上述各单色均匀图像的自由组合。
[0083]本说明书中，将正常使用信息检测显示装置时，定义离用户眼睛较近的一层结构为位于离用户眼睛较远一层结构的上方。相应地，正常使用信息检测显示装置时，离用户眼睛较远的一层结构位于离用户眼睛较近一层结构的下方。
[0084]本实施例中，显示屏300能够显示白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光和橙光中的至少一种光线。在某些情况下，显示屏300还能够显示红光和近红外光(近红外光无法被人眼识别)。
[0085]本实施例中，保护层400可以用于人体指头500按压在其表面，从而使指头500上的指纹易被传感器200所采集。保护层400的材料可以为光纤板、玻璃、蓝宝石或者塑料。
[0086]请参考图3，示出了传感器200的具体结构。所述信息检测显示装置中，传感器200包括透明基板201和位于透明基板201上的光学指纹成像阵列(未标注)，所述光学指纹成像阵列包括呈阵列排布的多个光学指纹成像像素(未标注)，每个光学指纹成像像素具有透明区域230和非透明区域(未标注)。光学指纹成像像素的非透明区域同时也属于整个光学指纹传感器中的非透明区域。
[0087]本实施例中，所述光学指纹成像阵列的制作工艺，可以是非晶硅工艺，也可以是氧化物半导体工艺，还可以是低温多晶硅工艺。
[0088]本实施例中，透明基板201的材料可以为玻璃或者塑料。
[0089]请继续参考图3，所述光学指纹成像阵列还包括多条信号线210和多条驱动线220，通常信号线210与驱动线220沿不同轴向排列，从而限定出多个所述阵列排布的光学指纹成像像素所在区域。所述光学指纹成像像素所在区域具有信号控制开关232和感光器件231。通常控制开关232和感光器件231不透明。而除了信号线210、驱动线220、信号控制开关232和感光器件231以外，所述光学指纹成像阵列的其他部分为透明区域，即:对于单个光学指纹成像像素所在区域而言，信号控制开关232和感光器件231位于非透明区域，而其它部分为透明区域。因此，光学面阵传感器具有透光和部分透明的性能。
[0090]本实施例中，对每个所述光学指纹成像像素而言，透明区域230的面积占光学指纹成像像素总面积的5%?50%。如果透明区域230的面积占光学指纹成像像素总面积低于5%，所述信息检测显示装置的显示功能将受到极大影响，即由于非透明区域面积太大，显示屏所显示的画面信息无法较好地透过传感器200到达用户的眼睛；如果透明区域230的面积占光学指纹成像像素总面积高于50%，则传感器200中感光器件231的面积受到较大的限缩，导致传感器200无法较好地对指纹图像进行采集。
[0091]为了使所述信息检测显示装置中的显示屏300发挥更好的显示功能，可以提高透明区域230面积占光学指纹成像像素总面积的比例。具体可以使透明区域230的面积占光学指纹成像像素总面积的 30%、35%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%或 50%。
[0092]本实施例中，所述光学指纹成像像素的长度可以为小于或等于200微米，所述光学指纹成像像素的宽度可以为小于或等于200微米。所述光学指纹成像像素制作得较小可以提高所述光学指纹传感器的感测分辨率。
[0093]请结合参考图4至图6，图4至图6示出了图2所示显示屏300可以具体具有的其中三种不同情况。
[0094]如图4所示，在本实施例的第一种情况下，显示屏300具体可以是液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD) 300A。液晶显示屏300A包括背光灯(未示出)、背光板310a、下偏光片320a、下基板330a、液晶层340a、上基板350a、上偏光片360a。下基板330a具有像素阵列(未示出)，下基板330a还具有给液晶层340a加偏压的下电极层(未示出)。上基板350a具有给液晶层340a加偏压的公共电极(未示出)。上基板350a还可以具有彩膜层(Color Filter, CF)，但是上基板350a也可以没有彩膜层。
[0095]需要说明的是，当上基板350a没有彩膜层时，显示屏300A中，所述背光灯具体可以包括两种灯:一种为发白光的LED灯，另一种为发近红外光的近红外光灯。通过设置近红外光灯，使显示屏300A能够显示近红外光。
[0096]如图5所示，在本实施例的第二种情况下，显示屏300具体可以是有机发光二极管显示屏(Organic Light-Emitting D1de, 0LED)300B。有机发光二极管显示屏 300B 包括基板310b和OLED层320b。OLED层320b的顶部具有公共电极(未示出)和彩膜层(未示出)。同样的，在某些例子中，OLED显示屏也可以没有彩膜层。
[0097]如图6所示，在本实施例的第三种情况下，显示屏300具体可以是(无机)发光二极管显示屏(Light Emitting D1de，LED) 300C。发光二极管显示屏300C包括印制电路基板(Printed Circuit Boar, PCB) 310c和LED阵列320c。发光二极管显示屏300C中的印制电路基板310c还可以替换成较薄的柔性线路板(Flexible Printed Circuit, FPC)。
[0098]本实施例中，无论上述三种情况的哪一种，显示屏300包括最小的显示组成单位均为显示像素。但是，本实施例以显示单元为最小的显示单位。其中，一个显示单元可以包括至少一个显示像素，并且，位于同一显示单元的显示像素用于显示相同的颜色。
[0099]由于位于同一显示单元的显示像素用于显示相同的颜色，因此，显示屏就能够以显示单元为最小的显示单位，而不必以显示像素为最小的显示单位。但当然，当一个显示单元仅包括一个显示像素时，显示屏的最小显示单位既是一个显示单元，也是一个显示像素。
[0100]本实施例中，为了保证位于传感器下方的显示屏能够清楚的显示相应的画面信息，控制一个显示单元的长度大于或者等于一个光学指纹成像阵列像素的长度，同时，一个显示单元的宽度大于或者等于一个光学指纹成像阵列像素的宽度。这种情况下，显示屏的显示分辨率小于或者等于光学指纹成像阵列像素的阵列排布密度，达到一个最小显示单位大于或者等于一个光学指纹成像阵列像素的效果。因此，虽然相应的画面信息的分辨率较低，但画面信息不易受光学指纹成像阵列像素非透明区域的遮挡影响。
[0101]请结合参考图7至图9，图2所示纹传感器200中光学指纹成像阵列像素与显示屏300中显示单元和显示像素的对应关系具体可以为如图7至图9所示。
[0102]如图7所示，在本实施例的第一种情况下，显示屏300可以包括多个显示单元301d。图7中，未显示出各显示像素，但图7中所示的一个显示单元301d可以包括至少一个显示像素，例如一个显示单元301d包括一个、两个或者三个以上的显示像素,但是在图7所示情况下，每个显示像素均为黑白像素。
[0103]如图7所示，一个显示单元301d正对呈两行两列排布的四个(2X2个)光学指纹成像阵列像素201i。这种情况下，显示屏300的显示分辨率较低，但是却可以减小光学指纹成像阵列中非透明区域(请参考图3相应内容)的遮挡作用对显示屏300所显示的画面信息的影响。
[0104]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，在所述显示像素为黑白像素时，也可以是一个显示单元正对一个光学指纹成像阵列像素。这是因为，由于每个显示像素均为黑白像素，即此时的显示屏可以为黑白液晶显示屏。由于显示屏的显示像素为黑白像素，故光学指纹成像阵列中非透明区域的遮挡作用对画面信息的影响较弱。此时，可以使一个显示单元正对一个光学指纹成像阵列像素，从而使显示屏的分辨率保持在较高的水平。
[0105]同样的，在本发明的其它实施例中，也可以使一个显示单元正对五个以上的光学指纹成像阵列像素，即此时显示单元面积增大。增大显示单元面积可以通过两个方法实现:一，使显示单元的显示像素面积增大；二，使显示单元包含的显示像素个数增多。无论使用何种方法，都使得显示屏的分辨率降低，但是不影响显示屏对画面信息的显示，同时当显示单元正对较多的光学指纹成像阵列像素时，进一步减小了光学指纹成像阵列像素中非透明区域对显示屏所显示的画面信息的影响。
[0106]如图8所示，在本实施例的第二种情况下，显示屏300可以包括多个显示单元(未标注)。图8中，显示四个显示像素301e，同时也是显示了四个显示单元，即图8中所示的一个显示单元仅包括一个显示像素301e。并且，图8所示情况下，一个显示像素301e包括红色子像素3011、绿色子像素3012和蓝色子像素3013。
[0107]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，当一个显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素时，每个显示单元也可以包括两个以上的显示像素。
[0108]如图8所示，一个所述显示像素301e (显示单元)正对呈三行三列排布的九个(3X3个)光学指纹成像像素201 j。这种情况下，显示屏300的显示分辨率更低，但是却可以进一步减小传感器200中光学指纹成像阵列非透明区域的遮挡作用对显示屏300所显示的画面信息的影响。
[0109]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，在显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素时，也可以使一个显示单元正对3X3个以上的光学指纹成像阵列像素，例如3X4个光学指纹成像阵列像素，4X3个光学指纹成像阵列像素或者5X3个光学指纹成像阵列像素。
[0110]当显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素时，通过设置一个显示单元正对至少3X3个光学指纹成像阵列像素，可以使显示像素和光学指纹成像阵列像素的对应关系更加规整，从而使显示屏在显示画面信息时，减小光学指纹成像阵列像素中非透明区域对显示屏所显示的画面信息的影响，并且同时达到彩色显示的效果。
[0111]如图9所示，在本实施例的第三种情况下，显示屏300可以包括多个显示单元(未标注)。图9中，显示一个显示像素301f，同时也即显示了一个显示单元。即图9中所示的一个显示单元仅包括一个显示像素301f。并且，图9所示情况下，一个显示像素301f包括红色子像素3015、绿色子像素3016、蓝色子像素3017和黄色子像素3014。
[0112]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，当一个显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素时，每个显示单元也可以包括两个以上的显示像素。
[0113]如图9所示，一个所述显示单元正对呈四行四列排布的十六个(4X4个)光学指纹成像阵列像素201k。这种情况下，显示屏300的显示分辨率更低，但是却可以进一步减小传感器200中光学指纹成像阵列非透明区域的遮挡作用对显示屏300所显示的画面信息的影响。
[0114]如图9所示，显示像素301k包括红色子像素3015、绿色子像素3016、蓝色子像素3017和白色子像素3014 (白色子像素3014可以被黄色子像素替换)，并且一个显示单元正对至少4X4个光学指纹成像像素201k。
[0115]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，在显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素(白色子像素可以被黄色子像素替换)时，也可以使一个显示单元正4X4个以上的光学指纹成像阵列像素，例如8X4个光学指纹成像阵列像素，8 X 8个光学指纹成像阵列像素或者12X 12个光学指纹成像阵列像素。
[0116]当显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素时，通过设置一个显示单元正对至少4X4个光学指纹成像阵列像素，可以使显示像素和光学指纹成像阵列像素的对应关系更加规整，从而使显示屏在显示画面信息时，减小光学指纹成像阵列像素中非透明区域对显示屏所显示的画面信息的影响，并且同时达到彩色显示的效果。
[0117]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，一个显示单元包括至少4 X 4个显示像素，每个显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素时，或者每个显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素时，每个显示单元正对至少4X4个光学指纹成像阵列像素(也就是说，一个显示像素正对一个光学指纹成像阵列像素)，并且光学指纹成像阵列像素的非透明区域正对黄色子像素或者白色子像素。
[0118]需要说明的是，在本发明的其它实施例中，当一个显示单元正对MXN个光学指纹成像阵列像素时，一个显示单元对应包括MXN个显示像素，其中M和N均为正整数，即使得一个显示像素正对一个光学指纹成像阵列像素。
[0119]与图1中的光学式指纹成像系统相比，本实施例所提供的信息检测显示装置将背光板101替换成显示屏300。当所述信息检测显示装置采集指纹时，显示屏300显示单色均匀或其它图像，例如显示屏300整体显示单一颜色(可以显示绿色或者白色)，从而起到背光板101的作用。而当所述信息检测显示装置作为显示装置时，显示屏300提供相应的显示功能，即显示屏300显示信息图案(画面信息)，并且显示屏300的显示光线通过传感器200中的透明基板和光学指纹成像阵列像素的透明区域透射出来，达到显示信息的功能。因此，所述信息检测显示装置相比现有光学式指纹成像系统而言，增加了显示信息的功能，拓展了运用范围。
[0120]本发明又一实施例还提供了一种信息检测显示装置的检测方法，所述检测方法具体为指纹成像方法(即指纹图像检测方法)，所述检测方法运用于上述实施例所提供的信息检测显示装置，所述指纹成像方法包括下述四个步骤，请结合参考图2。
[0121]步骤一，请参考图2，显示屏200显示第一光线(第一光线为图2中方向向上的长箭头所示，未标注)。
[0122]本实施例中，所述第一光线可以为白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光和橙光中的至少一种。
[0123]步骤二，请参考图2，所述第一光线透过传感器200和保护层400照射至手指500指纹。
[0124]当所述信息检测显示装置采集指纹图像时，人体指头500放置于保护层400上。显示屏300显示单一颜色或者多种颜色的第一光线照射手指500指纹。显示屏300照射出的第一光线透过传感器200 (具体从透明基板201和透明区域230透过，请结合参考图3)和保护层400，在人体指头500与保护层400的接触界面发生反射和透射。
[0125]步骤三，请参考图2，所述指纹的第一反射光线(第一反射光线为图2中方向向下的短箭头所示，未标注)传导至传感器200。
[0126]反射光线透过保护层400，照射到传感器200上，所述光学指纹成像阵列中的感光器件231 (请参考图3)能够接收相应的光线，因此所述第一反射光线可以被传感器200中的所述光学指纹成像阵列接收。
[0127]步骤四，请参考图2，传感器200接收所述第一反射光线并进行处理，生成表皮或浅层皮肤指纹图像。
[0128]传感器200的感光器件231接收所述第一反射光线后，会进行光电转换形成电信号，并将信号发送至相应的处理电路进行处理，实现指纹图像的采集，生成指纹图像。人体指头500与保护层400的接触面特征反映了人体的指纹特征，而且此接触面的特征会直接影响反射光的特征，光学指纹传感器采集到的图像直接反映了生成表皮或浅层皮肤指纹的特征。
[0129]本发明实施例所提供的信息检测显示装置在进行指纹图像采集时，采用了本发明实施例所提供的指纹成像方法(即所述检测方法)。但是，本发明实施例所提供的光学指纹成像装置在其它时间，还可以作为正常的显示装置用于显示各种画面信息。并且，可以通过所述光学指纹成像装置直接显示相应的画面信息提示用户将手指按压在保护层上，以进行相应的指纹图像采集，并且将采集结果直接通过上述信息检测显示装置反馈给用户，从而扩大运用范围。
[0130]本发明又一实施例还提供了另一种信息检测显示装置的检测方法，所述检测方法具体用于检测手指的深层皮肤指纹和静脉血管图像。所述方法包括下述九个步骤，请结合参考图2。
[0131]步骤一，请参考图2，显示屏300显示第一光线(第一光线为图2中方向向上的长箭头所示，未标注)。
[0132]本实施例中，所述可见光可以为白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光和橙光中的至少一种。
[0133]步骤二，请参考图2，所述第一光线透过传感器200和保护层400照射至手指500指纹。
[0134]当所述信息检测显示装置采集指纹图像时，人体指头500放置于保护层400上。显示屏300显示单一颜色或者多种颜色的第一光线照射手指500指纹。显示屏300照射出的第一光线透过传感器200 (具体从透明基板201和透明区域230透过，请结合参考图3)和保护层400，在人体指头500与保护层400的接触界面发生反射和透射。
[0135]步骤三，请参考图2，所述指纹的第一反射光线(第一反射光线为图2中方向向下的短箭头所示，未标注)传导至传感器200。
[0136]反射的光透过保护层400，照射到传感器200上，所述光学指纹成像阵列中的感光器件231 (请参考图3)能够接收相应的光线，因此所述第一反射光线可以被传感器200中的所述光学指纹成像阵列接收。
[0137]步骤四，请参考图2，传感器200接收所述第一反射光线并进行处理，生成表皮或浅层皮肤指纹图像。
[0138]传感器200的感光器件231接收所述第一反射光线后，会进行光电转换形成电信号，并将信号发送至相应的处理电路进行处理，实现指纹图像的采集，生成指纹图像。人体指头500与保护层400的接触面特征反映了人体的指纹特征，而且此接触面的特征会直接影响反射光的特征，光学指纹传感器采集到的图像直接反映了生成表皮或浅层皮肤指纹的特征。
[0139]至此，本实施例生成了表皮或浅层皮肤指纹图像，此过程也可以参考前述实施例所提供的检测方法相应内容。
[0140]步骤五，显示屏300显示第二光线(未示出)。
[0141]本实施例中，所述第二光线可以为红光和近红外光的至少一种。
[0142]步骤六，请参考图2，所述第二光线透过所述传感器和所述保护层，并照射至手指，所述第二光线能够透过手指表皮和浅层皮肤，并被所述手指深层皮肤和静脉血管反射。
[0143]需要特别说明的是，由于第二光线为红光或近红外光，因此，绝大部分第二光线能够透过手指表皮和浅层皮肤，并且在透过手指表皮和浅层皮肤后，能够被所述手指深层皮肤和静脉血管反射。
[0144]当所述信息检测显示装置采集指纹图像时，人体指头500放置于保护层400上。显示屏300显示红光和近红外光的至少一种光线照射手指500指纹。显示屏300照射出的所述第二光线透过传感器200 (具体从透明基板201和透明区域230透过，请结合参考图3)和保护层400，绝大部分所述第二光线能够透过手指500表皮和浅层皮肤，并且在透过手指500表皮和浅层皮肤后，在手指500深层皮肤和静脉血管发生反射。
[0145]步骤七，请参考图2，所述第二光线被反射后形成的第二反射光线传导至传感器200。
[0146]所述第二反射光线中，除了绝大部分由手指深层皮肤和静脉血管反射而来之外，有少部分来自手指500表皮和浅层皮肤反射的所述第二光线。这是因为，虽然所述第二光线绝大部分会透过手指500表皮和浅层皮肤，但是，仍然会有少部分第二光线会在手指500表皮和浅层皮肤发生吸收和反射。因此，有少部分第二光线被手指500表皮和浅层皮肤反射后形成第二反射光线，此部分的第二反射光线也会同时被传感器200吸收。所述第二反射光线透过保护层400，照射到传感器200上，并被传感器200的感光器件231 (请参考图3)接收。
[0147]步骤八，请参考图2，传感器200接收所述第二反射光线并进行处理，生成手指深层皮肤和静脉血管的初步图像。
[0148]事实上，所述初步图像为手指表皮、浅层皮肤指纹、深层皮肤和静脉血管混合图像。其原因如上所述:所述第二反射光线由两部分组成，绝大部分来自于手指深层皮肤和静脉血管的反射，少部分来自手指表皮和浅层皮肤的反射。
[0149]步骤九，对所述手指深层皮肤或静脉血管的初步图像与所述表皮或浅层皮肤指纹图像进行计算，得到最终的深层皮肤和静脉血管的图像。
[0150]具体的，所述计算可以为:将初步图像与表皮或浅层皮肤指纹图像进行作差，从而扣除手指表皮或浅层皮肤指纹图像，得到手指深层皮肤和静脉血管的图像。
[0151]本发明实施例还提供了一种信息检测显示装置的显示方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述显示方法包括下述三个过程，请结合参考图2。
[0152]过程一，请参考图2，显示屏300显示信息画面。
[0153]本实施例中，显示屏300可以显示各类信息。例如要求用户将手指按压在保护层400上以进行手指指纹检测，或者根据检测到的手指指纹显示对应的用户个人信息等。
[0154]过程二，请参考图2，所述信息画面透过所述传感器200。
[0155]具体的，请结合参考图3，所述信息画面可以通过传感器200中的所述透明区域230透过传感器200。
[0156]过程三，请参考图2，所述信息画面透过所述保护层400。
[0157]在透过保护层400之后，所述信息画面可以顺序到达用户眼睛，从而被用户所接收。
[0158]本发明实施例还提供了一种信息检测显示装置的检测方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述检测方法具体为感测触控的方法，所述感测触控的方法包括下述四个步骤，请结合参考图2。
[0159]步骤一，请参考图2，显示屏300的光线照射手指500指纹。
[0160]本实施例中，所述步骤一可参考前述两实施例步骤一的相应过程，相应的，所述光线可以为各可见光光线。
[0161]步骤二，请参考图2，所述手指500指纹的反射光线传导至传感器200。
[0162]本实施例中，所述步骤二同样可参考前述两实施例步骤二的相应过程，所述反射光线具体可以传导至所述光学指纹成像阵列。
[0163]步骤三，请参考图2，传感器200接收所述反射光线并进行处理，生成指纹图像。
[0164]本实施例中，所述步骤三同样可参考前述两实施例步骤三的相应过程，所述指纹图像除了可以是表皮或浅层皮肤指纹图像，还可以是手指深层皮肤和静脉血管图像。
[0165]步骤四，请参考图2，根据指纹图像计算手指触控位置。
[0166]本实施例中，在得到上述表皮或浅层皮肤指纹图像或者深层皮肤和静脉血管图像的同时，根据指纹图像在整个传感器对应的位置，也可以确定手指位于保护层400表面的位置，因此可以计算得到手指500位于传感器上方的具体位置，即确定触控位置。
[0167]本发明实施例还提供了一种信息检测显示装置的显示信息的方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述显示信息的方法包括下述四个过程，请结合参考图2。
[0168]过程一,请参考图2,显示屏200显示信息画面。
[0169]本实施例中，显示屏300可以显示各类信息。例如要求用户将手指按压在保护层400上以进行手指指纹检测，或者根据检测到的手指指纹显示对应的用户个人信息，或者要求用户进行相应触控操作的信息等。
[0170]过程二，请参考图2，传感器200采集指纹图像。
[0171]本实施例中，传感器200采集指纹图像的过程可以参考本说明书前述实施例相应内容。具体的，进行指纹图像的可以为传感器中的光学指纹成像阵列。
[0172]过程三，请参考图2，根据指纹图像感测手指500的触控位置。
[0173]本实施例中，可以根据前述实施例的检测方法感测手指500位置，具体的:根据指纹图像在整个传感器对应的位置，可以计算得到手指位于传感器上方的具体位置，而此位置即触控位置。
[0174]过程四，请参考图2，所述显示屏根据手指的触控位置刷新显示新画面。
[0175]本实施例中，根据手指的触控位置对显示屏300进行相应的刷新显示新画面操作，例如通过手指触控位置，打开相应的网页链接等。
[0176]本发明又一实施例提供了另一种信息检测显示装置。
[0177]请参考图10，示出了本实施例所提供的信息检测显示装置。所述信息检测显示装置包括传感器600和保护层800，保护层800设置于传感器600上方。图10中还显示了按压在保护层800表面的手指900。所述信息检测显示装置还包括设置于传感器600下方的显示屏700，显示屏700在传感器600进行光学指纹成像时显示单色均匀图像或其他图像作为光源。
[0178]本实施例中，保护层800可以用于人体指头900按压在其表面，从而使指头900上的指纹易被传感器600所采集。保护层800的材料可以为光纤板、玻璃、蓝宝石或者塑料。
[0179]请参考图11，为了实现感测触控的功能，传感器600包括透明基板、光学指纹成像阵列和位于所述光学指纹成像阵列上方的手指触控感测阵列(未标注)，所述手指触控感测阵列包括呈阵列排布的手指触控感测像素(未标注)。
[0180]图11中虽未显示，但是所述光学指纹成像阵列上方的手指触控感测阵列之间通常还具有绝缘层，所述绝缘层选择用透明材料制作。
[0181 ] 请继续参考图11，示出了传感器600的具体结构。所述信息检测显示装置中，传感器600包括透明基板601、位于透明基板601上的光学指纹成像阵列和位于光学指纹成像阵列上的手指触控感测阵列。所述光学指纹成像阵列包括呈阵列排布的多个光学指纹成像阵列像素，每个光学指纹成像阵列像素具有透明区域630和非透明区域(未标注)。
[0182]光学指纹成像阵列像素的非透明区域同时也属于整个传感器600中的非透明区域。所述手指触控感测阵列包括呈阵列排布的多个手指触控感测像素(未标注)，每个手指触控感测像素具有一个平板电极641。
[0183]本实施例中，所述光学指纹成像阵列的制作工艺，可以是非晶硅工艺，也可以是氧化物半导体工艺，还可以是低温多晶硅工艺。
[0184]本实施例中，指触控感测阵列像素(未标注)的平板电极641是透明导电材料。透明导电材料具体可以为铟锡氧化物(ITO)等。
[0185]本实施例中，透明基板601的材料可以为玻璃或者塑料。
[0186]请继续参考图11，所述光学指纹成像阵列还包括多条信号线610和多条驱动线620，通常信号线610与驱动线620沿不同轴向排列，从而限定出多个所述阵列排布的感测像素所在区域。
[0187]请继续参考图11，所述光学指纹成像阵列像素所在区域具有信号控制开关632和感光器件631。通常控制开关632和感光器件631不透明。而除了信号线610、驱动线620、信号控制开关632和感光器件631以外，所述光学指纹成像阵列的其他部分为透明区域，即:对于单个感测像素所在区域而言，信号控制开关632和感光器件631位于非透明区域，而其它部分为透明区域630。因此，传感器具有透光和部分透明的性能。
[0188]本实施例中，对每个所述光学指纹成像阵列像素而言，透明区域630的面积占光学指纹成像阵列像素总面积的5%?50%。如果透明区域630的面积占光学指纹成像阵列像素总面积低于5%，所述复合装置的显示功能将受到极大影响，即由于非透明区域面积太大，显示屏所显示的画面信息无法较好地透过传感器600到达用户的眼睛；如果透明区域630的面积占光学指纹成像阵列像素总面积高于50%，则传感器600中光学指纹成像像素的感光器件631的面积受到较大的限缩，导致传感器600无法较好地对指纹图像进行采集。
[0189]为了使所述复合装置中的显示屏700发挥更好的显示功能，可以提高透明区域630面积占光学指纹成像阵列像素总面积的比例。具体可以使透明区域630的面积占光学指纹成像阵列像素总面积的 30%,35%,40%,41%,42%,43%,44%,45%,46%,47%,48%、49%或 50%。
[0190]本实施例中，所述光学指纹成像阵列像素的长度可以为小于或等于200微米，所述光学指纹成像阵列像素的宽度可以为小于或等于200微米。所述光学指纹成像阵列像素制作得较小可以提高所述光学指纹成像阵列的成像分辨率。
[0191]参考图11，所述手指触控感测阵列在所述光学指纹成像阵列上方，所述手指触控感测像素大于等于所述光学指纹成像像素。所述手指触控感测像素的平板电极641通过导线640连接到传感器的外围，然后进入信号读出芯片。当人手手指900触控复合装置的保护层800时，人手手指900的皮肤与所述手指触控感测像素的平板电极641形成耦合电容，当信号读出时，有手指触控的区域的触控感测阵列像素的信号与没有手指触控的区域会有明显不同，通过信号的不同，来计算得出人手手指触控的位置。
[0192]更进一步的，也可以通过光学指纹成像阵列采集到的人手指指纹来计算得出人手手指触控的位置。
[0193]本实施例中，显示屏700同样可以为液晶显示屏、有机发光二极管显示屏或无机发光二极管显示屏，并且，显示屏700中显示像素与传感器600中的光学指纹感测像素的对应关系可以参考图7至图9相应内容。
[0194]本发明实施例还提供了另一种信息检测显示装置的检测方法，运用于如上所述的信息检测显示装置，所述检测方法包括下述三个步骤，请结合参考图10。
[0195]步骤一，请参考图10，手指触控感测像素与按在所述保护层800上方的手指900形成耦合电容。
[0196]具体的，手指900按在所述保护层800上方，从而手指900与位于光学指纹成像像素上方的平板电极641形成耦合电容，产生触控信号。
[0197]步骤二，请参考图10，读出所述手指触控感测像素上的信号。
[0198]本实施例中，可以通过相应的放大电路读出上述(触控)信号。
[0199]步骤三，请参考图10，根据所述手指触控感测像素上的信号，计算得出手指900的触控位置。
[0200]本发明又一实施例还提供了另外一种信息检测显示装置的显示方法，所述显示方法运用于如图10所示的信息检测显示装置，所述显示方法包括以下三个过程，请结合参考图10。
[0201]过程一,请参考图10,显示屏700显示信息画面。
[0202]本实施例中，显示屏700可以显示各类信息。例如要求用户将手指按压在保护层800上以进行手指指纹检测，或者根据检测到的手指指纹显示对应的用户个人信息，或者要求用户进行相应触控操作的信息等。
[0203]过程二，请参考图10，手指触控感测阵列感测手指900的触控位置。
[0204]本实施例中，手指触控感测阵列中的各手指触控感测像素与手指900发生f禹合，进而产生触控信号，并通过相应的信号读出电路读出触控信号，得到触控位置。
[0205]过程三，请参考图10，显示屏700根据手指900的触控位置刷新显示新画面。
[0206]具体的，显示屏700可以根据手指900的触控位置进行下列新画面的显示刷新，例如当触控位置为网页超链接时，可打开相应网页。
[0207]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种信息检测显示装置，包括: 传感器； 保护层，设置于所述传感器上方； 其特征在于，还包括: 设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学信息检测时作为光源。
2.如权利要求1所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述传感器包括透明基板和位于所述透明基板上的光学指纹成像阵列。
3.如权利要求2所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述光学指纹成像阵列包括呈阵列排布的多个光学指纹成像像素，每个所述光学指纹成像像素具有透明区域和非透明区域。
4.如权利要求2所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述光学指纹成像阵列的制作工艺为非晶硅工艺、氧化物半导体工艺或者低温多晶硅工艺。
5.如权利要求1所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述显示屏显示白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光、橙光、红光和近红外光中的至少一种光线。
6.如权利要求3所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述指光学指纹成像像素的透明区域占所述光学指纹成像像素总面积的5%?50%，所述光学指纹成像像素的长度小于或等于200微米，所述光学指纹成像像素的宽度小于或等于200微米。
7.如权利要求3所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述显示屏包括多个显示单元，每个所述显示单元包括至少一个显示像素，位于同一显示单元的显示像素用于显示相同的颜色；所述显示单元的长度大于或者等于所述光学指纹成像像素的长度，所述显示单元的宽度大于或者等于所述光学指纹成像像素的宽度。
8.如权利要求7所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述显示像素为黑白像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和黄色子像素；或者所述显示像素包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素。
9.如权利要求1所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏、有机发光二极管显示屏或无机发光二极管显示屏，所述保护层的材料为光纤板、玻璃、蓝宝石或者塑料。
10.一种信息检测显示装置的检测方法，运用于如权利要求1至9任意一项所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述光学指纹成像方法包括: 所述显示屏显示第一光线，所述第一光线包括白光、紫光、蓝光、青光、绿光、黄光和橙光中的至少一种； 所述第一光线透过所述传感器和保护层，并照射至手指指纹，并被手指表皮或浅层皮肤指纹反射； 所述第一光线反射形成的第一反射光线传导至所述传感器； 所述传感器接收所述第一反射光线并进行处理，生成表皮或浅层皮肤指纹图像。
11.如权利要求10所述的检测方法，其特征在于，还包括: 在所述生成表皮或浅层皮肤指纹图像后，所述显示屏显示第二光线，所述第二光线包括红光和近红外光的至少一种； 所述第二光线透过所述传感器和所述保护层，并照射至手指，所述第二光线能够透过手指表皮和浅层皮肤，并被所述手指深层皮肤和静脉血管反射； 所述第二光线反射形成的第二反射光线传导至所述传感器； 所述传感器接收所述第二反射光线并进行处理，生成手指深层皮肤和静脉血管的初步图像； 对所述手指深层皮肤或静脉血管的所述初步图像与所述表皮或浅层皮肤指纹图像进行计算，得到深层皮肤和静脉血管的图像。
12.一种信息检测显示装置的检测方法，运用于如权利要求1至9任意一项所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述检测方法包括: 所述显示屏显示的光线照射手指指纹； 所述手指指纹的反射光线传导至所述传感器； 所述传感器接收所述反射光线并进行处理，生成指纹图像； 根据所述指纹图像位置计算手指触控位置。
13.一种信息检测显示装置，包括: 传感器； 保护层，设置于所述传感器上方； 其特征在于，还包括: 设置于所述传感器下方的显示屏，所述显示屏在所述传感器进行光学信息检测时作为光源； 所述传感器包括透明基板和位于所述透明基板上的光学指纹成像阵列； 所述光学指纹成像阵列上方具有手指触控感测阵列； 所述手指触控感测阵列包括呈阵列排布的手指触控感测像素。
14.如权利要求13所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述手指触控感测像素大于或等于所述光学指纹成像像素，每个所述手指触控感测像素具有一个平板电极，所述手指触控感测像素的平板电极与按在所述保护层上方的手指皮肤形成耦合电容。
15.如权利要求14所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述手指触控感测像素的所述平板电极是透明导电材料。
16.一种信息检测显示装置的检测方法，运用于如权利要求13至15任意一项所述的信息检测显示装置，其特征在于，所述检测方法包括: 所述手指触控感测像素与按在所述保护层上方的手指形成耦合电容； 读出所述手指触控感测像素上的信号； 根据所述手指触控感测像素上的信号，计算得出手指触控位置。
【文档编号】G06K9/00GK104318205SQ201410514063
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】凌严 申请人:上海箩箕技术有限公司