指纹识别系统和使用该指纹识别系统感测指纹的方法与流程

本公开涉及指纹识别装置和显示装置，以及使用该指纹识别装置的移动终端。

背景技术：

生物识别技术识别人的诸如指纹和语音之类的不变的物理特征，以用于识别注册用户。生物识别中使用的生物识别数据的示例包括指纹、面部和虹膜。出于信息安全的目的，最近已将各种生物识别应用于各种信息装置。在高端智能手机领域，生物识别技术正被竞相应用。

指纹识别装置是大多数信息装置中使用的典型生物识别系统。然而，光学指纹识别装置的缺点在于：根据指纹状态和用户的环境，指纹识别率存在很大差异。

技术实现要素：

在一个实施方式中，一种指纹识别系统包括：显示面板，所述显示面板被配置为在屏幕上显示图像；光源装置，所述光源装置被配置为将光照射到设置在所述显示面板的所述屏幕上的透明基板上；图像传感器，所述图像传感器被配置为利用从与所述屏幕上的所述透明基板接触的指纹反射的光来获得指纹图像；以及图像传感器控制器，所述图像传感器控制器被配置为基于所述指纹图像的对比度来控制所述图像传感器的曝光时间以获得指纹图像。

在一个实施方式中，一种使用包括图像传感器的指纹识别系统来感测指纹的方法，该方法包括以下步骤：利用从与所述指纹识别系统接触的指纹反射的光获得指纹图像；以及基于所述指纹图像的对比度控制所述图像传感器的曝光时间以获得指纹图像。

在一个实施方式中，一种使用指纹识别系统感测指纹的方法，该方法包括以下步骤：在多个不同的曝光时间内感测所述指纹识别系统上的多个指纹；从所感测的指纹中选择在所述多个指纹中具有最高对比度的指纹；将所选指纹与先前存储的指纹进行比较；以及响应于与所述先前存储的指纹匹配的所选指纹，允许访问所述指纹识别系统。

附图说明

附图可被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的实施方式并且与说明书一起用于解释本公开的各种原理。

图1a和图1b示出了根据本公开的一个实施方式的定向光源装置。

图2是示出根据本公开的一个实施方式的图1a和图1b中所示的透明基板中的光路的截面图。

图3a和图3b示出了根据本公开的一个实施方式的位于显示面板上的定向光源装置。

图4是根据本公开的一个实施方式的显示面板上的定向光源装置的截面图。

图5示出了一般指纹的示例。

图6示出了干燥指纹的示例。

图7是根据本公开的一个实施方式的移动终端的框图。

图8示出了一般指纹和干燥指纹中的每一个的脊部-谷部对比度根据图像传感器的曝光时间的变化。

图9是示出根据本公开的第一实施方式的用于获得指纹图像的方法的流程图。

图10是示出根据本公开的第二实施方式的用于获得指纹图像的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的实施方式，在附图中例示了本公开的实施方式的示例。然而，本公开不限于下面公开的实施方式，并且可以按照各种形式来实现。这些实施方式被提供以使得本公开将被更完整地描述，并且将本公开的范围充分地传达给本公开所属领域的技术人员。本公开的特定特征可由权利要求的范围来限定。

在附图中所例示的用于描述本公开的实施方式的形状、尺寸、比例、角度、数字等仅是示例性的，除非这样指定，否则本公开不限于此。相同的附图标记始终表示相同的元件。在下面的描述中，已经省略了可能不必要地混淆本公开的主旨的与本文献相关的特定功能或配置的详细描述。

在本公开中，当使用术语“包括”、“具有”、“由…组成”等时，除非使用“仅”，否则可添加其它组件。单数表述可包括复数表述，只要它在上下文中不具有明显不同的含义即可。

在组件的说明中，即使没有单独的描述，它也被解释为包括误差边界或误差范围。

在描述位置关系时，当结构被描述为位于另一结构“上或上方”、“下或下方”、“紧挨着”另一结构时，该描述应被解释为包括这些结构彼此直接接触的情况以及在它们之间设置第三结构的情况。

术语“第一”、“第二”等可用于描述各种组件，但是这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅被用于将一个组件与其它组件区分的目的。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可被指定为第二组件，反之亦然。

本公开的实施方式的特征可彼此部分组合或完全组合，并且可按照各种方式在技术上连锁驱动。这些实施方式可独立地实现或者可彼此结合地实现。

根据本发明的实施方式的指纹识别装置是一种光学指纹识别装置并且感测与显示装置的屏幕接触的指纹图像。根据本公开的实施方式的指纹识别装置可应用于诸如液晶显示器(lcd)、电致发光显示器、场发射显示器(fed)和等离子体显示面板(pdp)之类的平板显示器。根据发光层的材料，电致发光显示器分类为无机发光显示器和有机发光显示器。有源矩阵有机发光二极管(oled)显示器包括各自具有能够自身发光的有机发光二极管的像素。oled显示器具有响应时间快、发光效率高、亮度高、视角宽等优点。此外，oled显示器可将黑色灰度级表示为全黑色，因此在对比度和颜色表示方面是优异的。在以下描述中，使用oled显示器作为显示装置的示例来描述本公开的实施方式。然而，实施方式不限于此。

在下面的实施方式中，以包含有机发光材料的oled显示器为重点来描述电致发光显示器。然而，本公开的技术构思不限于oled显示器，并且可应用于包含无机发光材料的无机发光显示器。

根据本公开的实施方式的指纹识别装置可使用图1a至图4中所示的定向光源装置和图像传感器将面光源照射到与显示装置的屏幕接触的指纹上。

图1a和图1b示出了根据本公开的一个实施方式的定向光源装置。更具体地，图1a是示出定向光源装置的横截面结构的截面图，图1b是示出图1a中所示的光路在定向光源装置的平面上的平面图。图2是示出图1a和图1b中所示的透明基板中的光路的截面图。图3a和图3b示出了根据本公开的一个实施方式的位于显示面板上的定向光源装置。更具体地，图3a是示出显示面板和定向光源装置的截面图，图3b是示出图3a中所示的光路和指纹感测区域的立体图。

参照图1a至图3b，根据本公开的一个实施方式的指纹识别装置包括可被设置在显示装置的屏幕上的定向光源装置sls。在一个实施方式中，定向光源装置sls包括透明基板cp、光源ls、光入射元件choe、光出射元件ehoe和低折射率层lr。透明基板cp可以是在其上显示显示装置的画面的显示面板的基板，或者是覆盖显示面板的盖基板。

定向光源装置sls是用于将准直光扩散到透明基板cp内的大面积中的光学装置。光源ls可提供准直光。光源ls将红外波段或可见波段的激光照射到光入射元件choe上。

光入射元件choe被设置在光源ls和透明基板cp之间，并且使来自光源ls的光以光能够在透明基板cp内被全反射的角度折射。光出射元件ehoe被设置在显示面板dp(参见图3b)与位于显示面板dp的屏幕上的透明基板cp之间。光出射元件ehoe使在透明基板cp内行进的光的一部分折射，以使得在透明基板cp内行进的光的一部分可经由透明基板cp的下表面朝向显示面板dp行进。低折射率层lr被设置在光出射元件ehoe与显示面板dp之间，并且低折射率层lr的折射率小于光出射元件ehoe的折射率。

光出射元件ehoe和光入射元件choe附接到透明基板cp的下表面。光出射元件ehoe是提供出射光l3的光学元件。显示面板dp的像素阵列被设置在光出射元件ehoe下方。显示装置的屏幕指示显示面板dp的像素阵列的在其上显示输入图像的区域。图像传感器iss附接在显示面板dp上，并且对从在显示面板dp的屏幕上的用户指纹反射的光进行光电转换，从而获得指纹图像。

光入射元件choe是对来自光源ls的光进行转换以使得来自光源ls的光在被扩散到透明基板cp中的同时具有准直特性的光学元件。光入射元件choe必须面向光源ls。来自光源ls的准直光可垂直入射在光入射元件choe上。由于光入射元件choe与图像识别没有直接关联，所以光入射元件choe可被设置在显示面板dp的边缘。

光出射元件ehoe和光入射元件choe可被设置在同一平面上。考虑到制造工艺，可将光出射元件ehoe和光入射元件choe形成在一个膜的单独区域中。光出射元件ehoe和光入射元件choe可以是全息元件。光出射元件ehoe和光入射元件choe可在全息图记录过程中被同时制造。在具有光出射元件ehoe的图案的主膜和具有光入射元件choe的图案的主膜在全息图记录过程中被彼此相邻地设置的状态下，用于光出射元件的全息图案和用于光入射元件的全息图案可被同时记录在一个膜上。

全息图记录方法可分为透射记录方法和反射记录方法。透射记录方法将参考光和物体光照射到全息膜的一个表面上，并且将干涉图案记录在全息膜的记录表面上。当使用透射记录方法将参考光照射到全息膜的记录有信息的一个表面上时，利用由全息膜上的干涉图案产生的第一级衍射光来再现物体光的信息。同时，产生穿过全息膜的第零级衍射光。

反射记录方法将参考光和物体光照射到全息膜上。在反射记录方法中，将参考光照射到全息膜的一个表面上，并且将物体光照射到全息膜的与全息膜的所述一个表面相反的另一表面上。因此，参考光和物体光的干涉图案被记录在全息膜的记录表面上。当使用反射记录方法将参考光照射到全息膜的记录有信息的一个表面上时，利用由全息膜上的干涉图案产生的第一级衍射光来再现物体光的信息。同时，产生穿过全息膜的第零级衍射光。

穿过用于光入射元件的全息膜的第一级衍射光在透明基板cp内全反射，并且第零级衍射光透射过全息膜，并且向透明基板cp行进。指纹识别装置使用在全息膜处折射并入射在透明基板cp上的第一级衍射光来感测用户的指纹图案。透射过全息膜的第零级衍射光可被装饰膜或黑底屏蔽，使得光源ls对用户不可见。

低折射率层lr被设置在全息膜(包括元件choe和ehoe)和显示面板dp之间。低折射率层lr的折射率小于透明基板cp和全息膜的折射率。

透明基板cp可由折射率为1.5的透明基板制成。包括光出射元件ehoe和光入射元件choe的全息膜的折射率可等于或略大于透明基板cp的折射率。在本文所公开的实施方式中，为了便于说明，假设全息膜(包括元件choe和ehoe)的折射率等于透明基板cp的折射率。低折射率层lr的折射率可与要识别的指纹im(即，人体皮肤)的折射率类似。例如，低折射率层lr可具有约1.4的折射率，该折射率接近于人体皮肤的折射率“1.39”。

光源ls与光入射元件choe相对设置。在一个实施方式中，光源ls可提供像激光一样高度准直的光。

由光源ls提供的红外波段的准直光是入射光l1，入射光l1具有预定的横截面积，并且针对光入射元件choe上限定的入射点ip来提供。在一个实施方式中，入射光l1可沿法线方向进入到入射点ip的表面。然而，实施方式不限于此。例如，如果必要或期望，入射光l1可以以与入射点ip的表面的法线倾斜的角度入射。

光入射元件choe将入射光l1折射为具有入射角的行进光l2，并将行进光l2发送到透明基板cp的内部。在本文所公开的实施方式中，行进光l2的入射角可大于透明基板cp的内部全反射临界角。结果，行进光l2在透明基板cp内被全反射的同时沿着与透明基板cp的纵向方向对应的x轴方向行进。来自光源ls的光以用户不可见的红外波长产生。

光出射元件ehoe将行进光l2的一部分转换为出射光l3，并将出射光l3朝向透明基板cp的上表面折射。行进光l2的剩余部分在透明基板cp内被全反射并行进。出射光l3在透明基板cp的上表面处被全反射，但是在透明基板cp的下表面处穿过低折射率层lr。即，出射光l3用作检测光(或称为“感测光”)l4，检测光l4在透明基板cp的上表面处被全反射并且穿过透明基板cp的下表面。

出射光l3的量根据光出射元件ehoe的光提取效率来确定。例如，当光出射元件ehoe的光提取效率为3％时，在行进光l2首次接触光出射元件ehoe的第一区域中，入射光l1的3％以出射光l3的角度行进。此外，入射光l1的97％作为行进光l2继续被全反射并行进。然后，在第二区域中，入射光l1的2.91％(其等于入射光l1的剩余97％的3％)以出射光l3的角度行进。以这种方式，产生出射光l3直到其到达透明基板cp与光源ls相对的远侧。为了在行进光l2在透明基板cp内行进的同时提供预定量的出射光l3，光出射元件ehoe的光提取效率可被设计以指数方式逐渐增加。

当在包括纵向方向轴和厚度方向轴的xz平面(或称为“垂直平面”)上观察时，行进光l2在入射光l1已经准直时保持准直。另一方面，行进光l2可在包括纵向方向轴和宽度方向轴的xy平面(或称为“水平面”)上具有图1b的扩散角φ。这是为了设置与透明基板cp的区域对应的图像检测区域。例如，如果可能的话，可将光出射元件ehoe设置为与光输出部分lot的整个区域对应。此外，扩散角φ可等于或大于将入射点ip与透明基板cp的和光入射元件choe相对的另一侧上的两个端点p1和p2连接的两条线段之间的内角。

设置有光入射元件choe的区域可被定义为图1b中所示的光输入部分lin。设置有光出射元件ehoe的区域可被定义为光输出部分lot。光输出部分lot也可被定义为行进光l2传播的全反射部分。

当光源ls提供的准直光的横截面积约为0.5mm×0.5mm时，光入射元件choe可具有与透明基板cp的宽度相对应的长度和约3mm至5mm的宽度。光入射元件choe可横跨透明基板cp的宽度进行设置。

参照图2，将描述由光源ls提供的准直光将沿哪条路径被转换成在透明基板cp内感测指纹图像时使用的定向光。

来自光源ls的入射光l1沿法线方向进入到光入射元件choe上的入射点ip的表面。光入射元件choe将入射光l1转换成被折射为具有入射角θ的行进光l2，并且将行进光l2发送到透明基板cp的内部。

行进光l2的入射角θ可大于光出射元件ehoe和低折射率层lr之间的界面处的全反射临界角tehoe_lr。例如，当透明基板cp和光出射元件ehoe的折射率为1.5并且低折射率层lr的折射率为1.4时，光出射元件ehoe与低折射率层lr之间的界面处的全反射临界角tehoe_lr约为69°。因此，入射角θ可大于69°。例如，入射角θ可被设定在70°和75°之间。

因为透明基板cp的上表面与空气层air接触，所以行进光l2从透明基板cp的上表面全反射。这是因为透明基板cp和空气层air之间的界面处的全反射临界角tcp_air约为41.4°。即，只要入射角θ大于光出射元件ehoe和低折射率层lr之间的界面处的全反射临界角tehoe_lr，入射角θ总是大于透明基板cp和空气层air之间的界面处的全反射临界角tcp_air。

光出射元件ehoe将预定量的行进光l2转换为具有反射角α的出射光l3，并将出射光l3发回到透明基板cp的内部。出射光l3是用于识别与透明基板cp的上表面接触的指纹im的图案的光。当在透明基板cp的表面上没有指纹时，出射光l3必须从透明基板cp的上表面全反射并传播到设置在定向光源装置sls下方的图像传感器。在出射光l3从透明基板cp的上表面全反射之后，出射光l3用作检测光l4并且在定向光源装置sls下方传播。如图2所示，tcp_air<α<tehoe_lr<θ。例如，反射角α可被设定在45°与55°之间，并且入射角θ可被设定在70°与75°之间。

如图3a和图4所示，低折射率层可被设置在全息膜(包括元件choe和ehoe)之上和之下。第一低折射率层lr1被设置在透明基板cp和全息膜(包括元件choe和ehoe)之间，并且第二低折射率层lr2被设置在全息膜(包括元件choe和ehoe)和显示面板dp之间。低折射率层lr1和lr2的折射率可以是约1.4，但实施方式不限于此。低折射率层lr1和lr2可被实现为光学粘合剂，例如，光学透明粘合剂(oca)。

如图3a和图3b所示，显示面板dp可设置在定向光源装置sls下方。

如图4所示，图像传感器iss可被嵌入在显示面板dp中或者被设置在显示面板dp下方，以获得与透明基板cp接触的指纹图像。图像传感器iss的像素ss可与显示面板dp的显示像素pix一起嵌入在显示面板dp中。可使用诸如光学透明粘合剂(oca)和压敏粘合剂(psa)之类的粘合剂将图像传感器iss附接到显示面板dp的基板上。然而，实施方式不限于此。

参照图3a、图3b和图4，入射光l1通过光入射元件choe被转换成行进光l2。行进光l2以这样的方式被转换：行进光l2在包括纵向方向轴的x轴和宽度方向轴的y轴的水平面的xy平面上具有扩散角φ。行进光l2在包括纵向方向轴的x轴和厚度方向轴的z轴的垂直平面的xz平面上也保持原始准直状态(其中入射光l1已经准直)。

在一个实施方式中，扩散角φ可等于或大于将入射点ip与透明基板cp的和光入射元件choe相对的另一侧上的两个端点连接的两条线段之间的内角。在这种情况下，行进光l2在以具有扩散角φ的三角形形状被扩散的同时在透明基板cp内传播。出射光l3也被设置在与行进光l2相同的范围内。结果，可在从入射点ip以扩散角φ变宽的三角形区域内选择指纹感测区域sa。图3b的圆形阴影部分可被指定为指纹感测区域sa。然而，实施方式不限于此。

当指纹感测区域sa被形成在与光入射元件choe相对的显示面板dp的中心部分中或者显示面板dp的上侧的一部分中时，可设计为，出射光l3的量在指纹感测区域sa中具有最大值。为此，光出射元件ehoe的光提取效率可被设计为位置的函数，使得它在与指纹感测区域sa对应的部分中具有最大值并且在其它部分中具有最小值或接近于零的值。因为指纹感测区域sa具有从指纹im反射并朝向图像传感器iss行进的大量光，所以指纹感测区域sa获得高指纹识别率。

当指纹im与透明基板cp接触时，光在指纹im的谷部v的位置处从透明基板cp的上表面反射，穿过光出射元件ehoe和低折射率层lr，并朝向显示面板dp行进。因此，光可到达图像传感器iss。另一方面，因为与透明基板cp接触的指纹im的脊部r处的光被人体皮肤吸收，所以这些光无法到达图像传感器iss。

图像传感器iss将接收到的光转换为电信号并检测指纹图案。图像传感器iss的像素ss包括例如光电二极管的光电转换元件。图像传感器iss将从像素ss的光电转换元件获得的信号放大(例如，使用放大器)，并通过模数转换器(adc)将放大后的信号转换成数字数据以输出指纹数据。图像传感器iss可将指纹图像数据输出为8位数据。图像传感器iss将指纹im的脊部图案输出为深灰度级的数据，并且将指纹im的谷部图案输出为浅灰度级的数据。

本公开的实施方式可通过将图像传感器iss设置在如图3b所示的指纹感测区域sa下方来提高图像传感器iss接收的光的效率，并且可将指示指纹感测区域sa的位置的图像显示在屏幕上，使得用户可以容易地知道指纹感测区域sa的位置。图像传感器iss可被嵌入在显示面板dp中并且被设置在显示面板dp下方，使得图像传感器iss面向指纹感测区域sa。图像传感器iss的像素ss可与定向光源装置sls的透明基板cp、光出射元件ehoe和低折射率层lr相对设置。

显示面板dp的屏幕包括显示输入图像的像素阵列。像素阵列包括多条数据线、与数据线交叉的多条选通线以及以矩阵排列的显示像素pix。每个显示像素pix可包括用于颜色实现的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。每个显示像素pix还可包括白色子像素。每个子像素可包括诸如有机发光二极管(oled)之类的发光元件。

从图像传感器iss输出的指纹图像的清晰度可根据指纹状态和周围环境而变化。当指纹图像的清晰度减小时，指纹识别率降低。本公开的实施方式控制图像传感器iss的曝光时间，以提高具有低清晰度的指纹图像的坏图像指纹的指纹识别率。

在本文所公开的实施方式中，“坏图像指纹”是指与从高清晰度的指纹图像获得的具有高指纹识别率的一般指纹作对照的术语。指纹图像的清晰度可通过从图像传感器iss获得的指纹图像的脊部和谷部之间的对比度(下文中称为“脊部-谷部对比度”)来确定。因为从图像传感器iss获得的指纹图像的脊部-谷部对比度相对较低，所以坏图像指纹的清晰度低于一般指纹的清晰度。因此，坏图像指纹是指当在与一般指纹相同的条件下驱动图像传感器时具有低指纹识别率的指纹。在下文中，本公开的实施方式使用干燥指纹作为坏图像指纹的示例，但不限于此。

图5和图6示出一般指纹和干燥指纹之间的区别。

如图5和图6所示，与一般指纹相比，干燥指纹的指纹接触面积较小，并且与一般指纹相比，干燥指纹的油性成分不足。在一般指纹中，光在脊部r被吸收。然而，在干燥指纹中，光从脊部r反射并被全反射到透明基板cp。结果，当从图像传感器iss输出的数据被显示为图像时，在干燥指纹中，脊部图案被破坏。因此，干燥指纹具有比一般指纹更小的脊部-谷部对比度，并且在相同的指纹接触面积中，干燥指纹的脊部图案的比率减小。

当从图像传感器iss的输出图像观察时，干燥指纹的脊部r被输出作为灰度级的灰度值。因此，当在一般指纹中脊部r和谷部v之间的灰度差异被表示为100％时，干燥指纹的灰度差异等于或小于30％。当从图像传感器iss的输出图像观察时，因为干燥指纹的脊部图案被破坏，所以在干燥指纹中由脊部r占据的面积等于或小于一般指纹中的脊部面积的50％。

图7是根据本公开的一个实施方式的移动终端的框图。

参照图7，根据本公开的实施方式的移动终端包括显示装置200、图像传感器控制器300和主机系统500。

显示装置200包括显示面板dp、显示面板驱动器100、指纹识别装置等。指纹识别装置包括设置在显示面板dp上的定向光源装置sls和设置在显示面板dp下方的图像传感器iss。如上所述，指纹识别装置将面光源照射到显示面板dp上，并且感测与显示面板dp的屏幕上的透明基板cp接触的指纹图案。

显示面板dp的屏幕包括显示输入图像的像素阵列。像素阵列包括多条数据线、与数据线交叉的多条选通线(或称为“扫描线”)以及以矩阵排列的像素。每个像素可包括用于颜色实现的红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。每个像素还可包括白色子像素。每个子像素包括像素电路。

触摸传感器可设置在显示面板dp上。可使用单独的触摸传感器感测触摸输入或者通过像素感测触摸输入。触摸传感器可被实现为外嵌式(on-cell)触摸传感器或外挂式(add-on)触摸传感器并且被设置在显示面板dp的屏幕上。另选地，触摸传感器可被实现为嵌入在像素阵列中的内嵌式(in-cell)触摸传感器。

显示面板驱动器100将输入图像的像素数据写入到显示面板dp的像素，并将输入图像显示在显示面板dp的屏幕上。显示面板驱动器100包括数据驱动器、选通驱动器和定时控制器。显示面板驱动器100还可包括用于驱动触摸传感器的触摸传感器驱动器。在移动装置或可穿戴装置中，数据驱动器、定时控制器和电源电路可被集成到一个集成电路中。

数据驱动器在每个帧周期中使用数模转换器(dac)将从定时控制器接收到的输入图像的数字数据转换为模拟伽马补偿电压，并输出数据电压。选通驱动器可在定时控制器的控制下使用移位寄存器将与数据电压同步的选通信号依次提供给选通线。

定时控制器从主机系统500接收输入图像的数字数据和与数字数据同步的定时信号。定时控制器将输入图像的数字数据发送到数据驱动器，并控制数据驱动器和选通驱动器的操作定时。

图像传感器控制器300将从图像传感器iss接收的指纹图像数据发送到主机系统500，并控制图像传感器iss的曝光时间。

主机系统500控制移动终端的整个功能。主机系统500可被实现为应用处理器(ap)。主机系统500连接到外围装置(未示出)，并控制外围装置之间的输入和输出操作。主机系统500连接到输入单元502和图中省略的输出单元、传感器单元、通信单元、接口单元、存储器、电源单元等。

输入单元502包括麦克风、触摸屏、小键盘等。用户可通过与主机系统500连接的输入单元502设置或改变指纹识别模式。输出单元可包括显示装置200、声音输出模块、触觉模块、光输出模块等。

传感器单元可包括被设置在显示面板dp的屏幕上的触摸传感器、图像传感器iss、心率传感器、接近传感器、照度传感器、加速度传感器、磁传感器、g传感器、陀螺仪传感器、运动传感器、rgb传感器、红外传感器、指纹扫描传感器、超声传感器、生物传感器(例如，指纹传感器和虹膜识别传感器)等。图像传感器iss可包括相机。

通信单元可包括广播接收模块、移动通信模块、无线互联网模块、短程通信模块和位置信息模块中的至少一个。

接口单元提供主机系统500和外部装置之间的接口。接口单元可包括有线或无线耳机端口、外部充电器端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接包括识别模块的装置的端口、音频输入/输出(i/o)端口、视频i/o端口和耳机端口中的至少一种。存储器可存储应用程序或应用以及用于控制移动装置或可穿戴装置的各种操作的预定数据或指令。应用程序中的至少一些应用程序可经由无线通信从外部服务器下载。此外，其它应用程序可在制造或运输时存储在存储器中，这通常是移动终端的基本功能的情况。基本功能的示例包括接收呼叫、发出呼叫、接收消息、发送消息等。

主机系统500将从广播接收模块或外围装置接收到的图像数据发送到显示面板驱动器100。主机系统500通过分析触摸数据等来生成触摸坐标，并执行与触摸坐标相关联的应用。主机系统500将经由图像传感器控制器300接收到的指纹图像与先前登记的指纹图像进行比较，并执行指纹认证。

发明人通过实验证实，指纹的清晰度根据图像传感器iss的曝光时间而变化。根据实验，当图像传感器iss的曝光时间增加时，指纹的清晰度(即，脊部-谷部对比度)增加。如图8所示，当图像传感器iss的曝光时间增加到临界时间(tmax和t'max)或更长时，指纹的脊部-谷部对比度反而降低。更具体地，当图像传感器iss的曝光时间增加到临界时间(tmax和t'max)或更长时，由指纹的脊部和谷部之间的折射率差异引起的反射和吸收特性之间的差异不会增加。因此，在人体皮肤中吸收并再次散射的光的量增加，从而作为光噪声。

根据实验结果，确认了根据图像传感器iss的曝光时间来确定取决于指纹状态的指纹的脊部-谷部对比度的最佳值(即，最大值)。例如，如图8所示，干燥指纹的脊部-谷部对比度具有最大值的临界时间t'max比一般指纹的脊部-谷部对比度具有最大值的临界时间tmax早。因此，具有最大指纹识别率的指纹的脊部-谷部对比度可根据指纹状态和用户的周围环境而变化。本发明人基于根据实验结果确认，可通过根据图像传感器iss的指纹状态改变图像传感器iss的曝光时间来增加坏图像指纹的指纹识别率。在图8中，干燥指纹的曝光时间t'max小于一般(或湿润)指纹的曝光时间。

用户可在通过移动终端提供的校准模式改变图像传感器iss的曝光时间的同时选择他或她的指纹的最佳指纹识别率。用户可使用与主机系统500连接的输入装置来输入在获得他/她的指纹的高指纹识别率时的图像传感器iss的曝光时间。

显示模块制造商可向设备制造商提供包括显示装置200的显示模块。设备制造商可通过将主机系统500连接到由显示模块制造商提供的显示模块来制造移动终端。显示模块制造商或设备制造商可根据移动终端出货时的使用环境预先选择图像传感器iss的曝光时间。例如，显示模块制造商或设备制造商可将图像传感器iss在干燥环境中的曝光时间设置为小于在潮湿环境中的曝光时间。

图像传感器控制器300可通过全局快门方法控制图像传感器iss的曝光时间。全局快门方法在相同的曝光时间控制图像传感器iss的所有像素ss。使用全局快门方法控制曝光时间的方法将图像传感器iss的所有像素ss的光电二极管同时初始化，然后以相同的时间间隔将从光电二极管流出的电流转换为电压，从而捕获图像。

图像传感器控制器300可根据用户命令、从图像传感器iss获得的指纹图像的对比度或预定的命令代码(例如，寄存器设置值)，使用全局快门方法来改变图像传感器iss的曝光时间。另外，图像传感器控制器300可在两个或更多个预定曝光时间连续两次或更多次获得指纹图案的图像，在所获得的指纹图案的图像当中选择具有较高的脊部-谷部对比度的图像，并且将所选图像发送到主机系统500。在一个实施方式中，图像传感器控制器300基于指纹图像的对比度来控制图像传感器的曝光时间以获得指纹图像。也就是说，图像传感器控制器300可使用不同的曝光时间捕获多个指纹图像，并从多个指纹图像当中选择具有最高的脊部-谷部对比度的指纹图像。因此，图像传感器控制器300能够识别出导致具有最高的脊部-谷部对比度的指纹图像的曝光时间。

在移动终端已经出货并递送给用户之后，用户可以通过图9和图10中所示的方法获得指纹图像。

图9是示出根据本公开的第一实施方式的用于获得指纹图像的方法的流程图。

参照图9，在步骤s1中，用户可从移动终端的指纹识别设置中选择指纹模式。主机系统500将根据经由输入单元输入的用户数据选择的指纹模式的代码发送到图像传感器控制器300。图像传感器控制器300将图像传感器iss的曝光时间控制为在由用户选择的指纹模式中所定义的图像传感器的曝光时间。

当用户选择一般指纹时，图像传感器控制器300在步骤s2中将图像传感器iss的曝光时间控制为如图8所示的第一临界时间tmax。第一临界时间tmax被设定为在一般指纹中由图像传感器iss获得的指纹图像的清晰度(即，脊部-谷部对比度)具有最大值的最佳曝光时间。

当用户选择干燥指纹时，图像传感器控制器300在步骤s3中将图像传感器iss的曝光时间控制为如图8所示的第二临界时间t'max。第二临界时间t'max被设定为在干燥指纹中由图像传感器iss获得的指纹图像的清晰度(即，脊部-谷部对比度)具有最大值的最佳曝光时间。

当在步骤s4中发生指纹识别事件时，图像传感器控制器300控制在步骤s2或步骤s3中确定的图像传感器iss的曝光时间。图像传感器iss在图像传感器控制器300的控制下，在步骤s2或步骤s3中所确定的曝光时间内感测与透明基板cp接触的指纹并输出指纹图像数据。主机系统500将从图像传感器控制器300接收的指纹图像与先前登记的指纹图像进行比较，并在步骤s5中执行指纹认证。

另外，可基于除干燥指纹之外的坏图像指纹的实验结果将与第二临界时间t'max不同的临界时间设置为最佳曝光时间。

图10是示出根据本公开的第二实施方式的用于获得指纹图像的方法的流程图。

参照图10，当发生指纹识别事件时，图像传感器iss在两个或更多个曝光时间处连续感测指纹，并在所述两个或更多个曝光时间处产生两个或更多个指纹图像数据。例如，在步骤s11中，可在第二临界时间t'max获得与透明基板接触的当前指纹的第一指纹图像，然后，在步骤s12中，可在第一临界时间tmax获得当前指纹的第二指纹图像。

图像传感器控制器300选择从图像传感器iss接收的第一指纹图像和第二指纹图像当中的具有较高清晰度(即，较高的脊部-谷部对比度)的指纹图像，并将所选择的指纹图像发送到主机系统500。在步骤s13中，主机系统500将从图像传感器控制器300接收的指纹图像与先前登记的指纹图像进行比较，并在步骤s14中执行指纹认证。主机系统500响应于所感测到的与先前存储的指纹匹配的指纹而允许访问显示装置200。

如上所述，本公开的实施方式根据指纹状态和用户的环境来优化图像传感器的曝光时间，并由此可提高指纹识别率。结果，本公开的实施方式可在不考虑指纹状态和用户的环境的情况下提高指纹识别率。

尽管已经参照本公开的多个示例性实施方式描述了实施方式，但是应该理解的是，本领域技术人员能够设计出将落入本公开的原理的范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可对主题组合布置的组成部分和/或布置进行各种变型和修改。除了对这些组成部分和/或布置的变型和修改之外，对于本领域技术人员而言，替代使用也将是显而易见的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月21日提交的韩国专利申请no.10-2017-0177593的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。