一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，以在顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管代替传统TFT屏幕内的薄膜晶体管，在图像显示的基础功能上通过触控启动开关切换到指纹采集模式，利用光电传感器采集从手指反射回来的光，并通过电荷放大器被系统读取，从而实现光学指纹识别，即采用单一器件实现液晶显示屏下的指纹图像采集功能，减小手机终端内部空间的占用，为手机终端的高集成化提供了基础。

A method of optical fingerprint identification under screen based on photoelectric sensor

The invention discloses a method for on-screen optical fingerprint identification based on photoelectric sensors, in which a polysilicon double-gate thin film transistor integrated with a photoelectric sensor at the top gate is used instead of a thin film transistor in a traditional TFT screen, and the fingerprint acquisition mode is switched to by a touch-start switch on the basic function of image display, utilizing light. The electric sensor collects the light reflected from the finger and is read by the charge amplifier system, so as to realize the optical fingerprint identification, that is, using a single device to realize the fingerprint image acquisition function under the liquid crystal display screen, reducing the occupancy of the internal space of the mobile terminal, which provides a basis for the high integration of the mobile terminal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法
本专利技术涉及屏幕下指纹识别的应用领域，特别是一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法。
技术介绍
随着人们对信息安全需求的提高，生物识别技术越来越受到各界的关注。在众多生物识别技术中，指纹识别技术因其实用性，已成为关注度最高、应用最广泛的一种技术，特别是对于手持移动设备如手机、平板电脑来说，指纹识别已慢慢成为不可缺少的一部分。目前市场上，主要的指纹识别技术为将指纹识别模组嵌入于独立的按键或嵌入到显示屏内，由于现时移动设备终端趋向于全面屏和轻薄化，手机终端内部的可利用空间日益减小，难以腾出相应的空间设置指纹识别模组，因此通过在屏幕下集成指纹识别器件的屏下指纹识别方案应运而生。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术基于在顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件，利用这种多晶硅双栅薄膜晶体管器件实现屏下光学指纹识别。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，包括以下步骤：S1：当手指触碰到屏幕时，触控启动开关闭合；S2：模式开关切换到成像端，进入指纹图像采集模式，对偏置端施加负电压使光电传感器反向偏置以处于工作状态，从手指反射回来的光被光电传感器吸收并产生电子空穴对；S3：电子向顶部栅极聚集，使多晶硅双栅薄膜晶体管的阈值电压产生变化，并通过多晶硅双栅薄膜晶体管顶部电容和光电传感器的结电容存储变化电容；S4：对选择端施加负电压，多晶硅双栅薄膜晶体管打开并使电荷流进电荷放大器，使系统获取所采集指纹的电荷信息。进一步，步骤S2在进入指纹图像采集模式之前，对偏置端施加正电压，从而对光电传感器和顶部栅极进行复位操作。进一步，所述复位操作同时对选择端施加负电压，对数据端加正电压，打开多晶硅双栅薄膜晶体管并使像素端充电至与数据端同电位，并将共电极设为正电压，使液晶显示单元空白。进一步，步骤S2中光电传感器反向偏置后，对选择端施加正电压以关闭多晶硅双栅薄膜晶体管。进一步，对选择端施加正电压时，数据端、像素端和共电极的电压保持不变。进一步，步骤S4中像素端和共电极的电压保持不变。进一步，所述光电传感器与顶部栅极连接，所述模式开关包括固定端和活动端，所述固定端与所述数据端连接，所述活动端对应所述电荷放大器的反向输入端，所述顶部多晶硅双栅薄膜晶体管电容和光电传感器电容分别与所述像素端连接。本专利技术的有益效果是：在顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件下实现指纹识别，代替了传统的独立使用指纹识别器件的指纹识别方法，在不依靠独立的器件的情况下，应用本专利技术可以减小手机终端内部空间的占用，为手机终端的高集成化提供了基础。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件的电路示意图；图2是本专利技术实施例的指纹图像采集模式时序图；图3是本专利技术实施例的指纹采集示意图。具体实施方式参照图1和图2，一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，基于顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件，以该器件作为单个液晶显示单元，所述光电传感器为包括PIN光电二极管在内的MIS光电二极管以及肖特基光电二极管等多种光电传感器，本实施例中统一以光电二极管表示。所述多晶硅双栅薄膜晶体管具有四个端口，分别为从光电二极管阳极引出来的偏置端Bias、从所述多晶硅双栅薄膜晶体管的底部栅极引出来的选择端Select、从源极引出来的像素端Pixel以及从漏极引出来的数据端Data。所述顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件还包括模式开关ModeSwitch、触控启动开关TIS，电荷放大器ChargeAMP、共电极Com、显示端Display和成像端Imaging，所述光电二极管的阴极与所述多晶硅双栅薄膜晶体管的顶部栅极连接，所述模式开关ModeSwitch为单刀双掷开关，包括固定端、第一活动端和第二活动端，所述数据端Data连接模式开关ModeSwitch的固定端，所述第一活动端连接显示端Display，所述第二活动端连接电荷放大器ChargeAMP的反向输入端，所述触控启动开关TIS与模式开关ModeSwitch联动，所述电荷放大器ChargeAMP的正向输入端与所述触控启动开关TIS连接，所述电荷放大器ChargeAMP的输出端与成像端Imaging连接，所述共电极Com与像素端Pixel连接。所述模式开关ModeSwitch连接到显示端Display时，所述顶部栅极集成光电传感器的多晶硅双栅薄膜晶体管器件工作于液晶显示驱动模式，用于正常显示屏幕内容，此处不详细讲述。参照图3，在液晶显示驱动模式下，当手指触碰到屏幕时，触控启动开关TIS闭合(触控启动开关TIS与屏幕的触控面板连接，当手指碰触到屏幕的时候，触控信号即能通过触控面板到达触控启动开关，引发触控启动开关闭合)，模式开关ModeSwitch的第二活动端与电荷放大器ChargeAMP的反向输入端相接，即模式开关ModeSwitch通过电荷放大器ChargeAMP连接到成像端Imaging。所述模式开关ModeSwitch通过电荷放大器ChargeAMP连接到成像端Imaging之前，需要经过系统复位阶段，复位阶段的操作如下：对偏置端Bias施加正电压，对光电二极管和顶部栅极进行复位，对选择端Select施加负电压，对数据端Data施加正电压，打开多晶硅双栅薄膜晶体管并使像素端Pixel充电至与数据端Data同电位，同时将共电极Com设为正电压，使液晶显示单元空白。完成复位后，模式开关ModeSwitch切换至成像Imaging端，对偏置端Bias施加负电压使光电二极管反向偏置以处于工作状态，对选择端Select施加正电压以关闭多晶硅双栅薄膜晶体管，数据端Data、像素端Pixel和共电极Com的电压则保持不变；由于液晶显示单元显示白光，向屏幕外照射，从手指反射回来的光被光电二极管吸收，光电二极管在反向偏置下产生电子空穴对，电子向顶部栅极聚集，形成类似给多晶硅双栅薄膜晶体管顶部加栅压的状态，使多晶硅双栅薄膜晶体管的阈值电压产生变化，并通过多晶硅双栅薄膜晶体管的顶部电容(图中未标示)和光电二极管的结电容(图中未标示)将其保持。完成上述步骤后，系统即可对采集的指纹图像进行读取，操作为：保持偏置端Bias、像素端Pixel和共电极Com的电压不变，对选择端Select施加负电压，双栅极多晶硅双栅薄膜晶体管打开，并使电荷流进电荷放大器ChargeAMP，被系统读取从而获取到相应的指纹图像。以上所述，只是本专利技术的较佳实施例而已，本专利技术并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本专利技术的技术效果，都应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，其特征在于包括以下步骤：S1：当手指触碰到屏幕时，触控启动开关闭合；S2：模式开关切换到成像端，进入指纹图像采集模式，对偏置端施加负电压使光电传感器反向偏置以处于工作状态，从手指反射回来的光被光电传感器吸收并产生电子空穴对；S3：电子向顶部栅极聚集，使多晶硅双栅薄膜晶体管的阈值电压产生变化，并通过多晶硅双栅薄膜晶体管顶部电容和光电传感器的结电容存储变化电容；S4：对选择端施加负电压，多晶硅双栅薄膜晶体管打开并使电荷流进电荷放大器，使系统获取所采集指纹的电荷信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，其特征在于包括以下步骤：S1：当手指触碰到屏幕时，触控启动开关闭合；S2：模式开关切换到成像端，进入指纹图像采集模式，对偏置端施加负电压使光电传感器反向偏置以处于工作状态，从手指反射回来的光被光电传感器吸收并产生电子空穴对；S3：电子向顶部栅极聚集，使多晶硅双栅薄膜晶体管的阈值电压产生变化，并通过多晶硅双栅薄膜晶体管顶部电容和光电传感器的结电容存储变化电容；S4：对选择端施加负电压，多晶硅双栅薄膜晶体管打开并使电荷流进电荷放大器，使系统获取所采集指纹的电荷信息。2.根据权利要求1所述的一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，其特征在于：步骤S2在进入指纹图像采集模式之前，对偏置端施加正电压，从而对光电传感器和顶部栅极进行复位操作。3.根据权利要求2所述的一种基于光电传感器的屏下光学指纹识别的方法，其特征在于：所述复位操作同时对选择端施加负电压，对数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，许忆彤，
申请(专利权)人：佛山市顺德区中山大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44