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CN109508624B - 生物识别信息检测装置以及具有其的显示设备 - Google Patents

生物识别信息检测装置以及具有其的显示设备 Download PDF

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CN109508624B
CN109508624B CN201811035399.1A CN201811035399A CN109508624B CN 109508624 B CN109508624 B CN 109508624B CN 201811035399 A CN201811035399 A CN 201811035399A CN 109508624 B CN109508624 B CN 109508624B
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Abstract

公开了生物识别信息检测装置和显示设备。所述生物识别信息检测装置包括测量器、确定器、控制器和处理器。测量器测量用户的生物识别信息作为电信号。确定器连接到测量器以接收电信号，根据第一参考条件处理电信号以输出第一结果信号，并根据第二参考条件处理电信号以输出第二结果信号。控制器控制确定器，使得确定器在第一参考条件或第二参考条件下操作。处理器处理第一结果信号和第二结果信号，以获得用户的生物识别信息。

Description

生物识别信息检测装置以及具有其的显示设备
本专利申请要求于2017年9月15日提交的第10-2017-0118871号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及生物识别信息检测装置和具有该生物识别信息检测装置的显示设备。更具体地，本公开涉及能够准确识别生物识别信息的生物识别信息检测装置以及能够识别生物识别信息的显示设备。
背景技术
近年来，已经广泛使用能够感测用户的生物识别信息的显示设备。可以使用识别生物识别信息的各种方法。电容方法基于电容器的电极之间形成的电容的变化来识别生物识别信息，光学方法使用光学传感器来识别生物识别信息，超声方法使用压电材料来识别生物识别信息。
然而，有时由于外部环境条件，生物识别信息被错误地感测。具体地，在指纹传感器的情况下，取决于手指的接触状态和条件，未准确地识别指纹的脊和谷。
发明内容
本公开提供了具有改善的生物识别信息识别率的生物识别信息检测装置。
本公开提供了具有生物识别信息检测装置的显示设备，所述生物识别信息检测装置具有改善的生物识别信息识别率。
发明构思的实施例提供了生物识别信息检测装置，所述生物识别信息检测装置包括：测量器，测量用户的生物识别信息作为电信号；确定器，连接到测量器以接收电信号，根据第一参考条件处理电信号以输出第一结果信号，并根据第二参考条件处理电信号以输出第二结果信号；控制器，控制确定器，使得确定器在第一参考条件或第二参考条件下操作；以及处理器，处理第一结果信号和第二结果信号，以获得用户的生物识别信息。
确定器包括基于预定的参考范围将处于模拟形式的电信号转换为数字信号的模数转换器。
当模数转换器在第一参考条件下操作时，模数转换器基于第一预定参考范围将电信号转换为处于数字形式的第一结果信号，当模数转换器在第二参考条件下操作时，模数转换器基于第二预定参考范围将电信号转换为处于数字形式的第二结果信号。
控制器将第一参考信号输出到模数转换器以将模数转换器的参考范围设定为第一预定参考范围，并将第二参考信号输出到模数转换器以将模数转换器的参考范围设定为第二预定参考范围。
第一预定参考范围限定在第一参考电压与第二参考电压之间，第二预定参考范围限定在第三参考电压与第四参考电压之间，第二预定参考范围包括在第一预定参考范围中。
模数转换器包括在第一参考条件下操作以根据第一预定参考范围将电信号转换为处于数字形式的第一结果信号的第一模数转换器以及在第二参考条件下操作以根据第二预定参考范围将电信号转换为处于数字形式的第二结果信号的第二模数转换器。
控制器将第一参考信号输出到第一模数转换器以使第一模数转换器在第一参考条件下操作，并将第二参考信号输出到第二模数转换器以使第二模数转换器在第二参考条件下操作。
确定器还包括放大从测量器输出的电信号以输出放大信号的放大器。
当在第一参考条件下操作时，放大器根据第一预定增益放大电信号以输出第一放大信号，并且当在第二参考条件下操作时，放大器根据第二预定增益放大电信号以输出第二放大信号。
控制器将控制信号施加到放大器，使得放大器根据第一参考条件和第二参考条件基于彼此不同的增益来放大电信号。
第二预定增益可以大于第一预定增益。
在第一参考条件下，模数转换器根据参考范围将第一放大信号转换为处于数字形式的第一结果信号，并且在第二参考条件下，模数转换器根据参考范围将第二放大信号转换为处于数字形式的第二结果信号。
处理器包括合成第一结果信号和第二结果信号以输出最终结果信号的合成器以及处理最终结果信号以获得用户的生物识别信息的图像处理器。
测量器包括感测器件，所述感测器件接收由用户的手指反射的光，并基于反射的光的量输出用户的指纹信息作为电信号。
发明构思的实施例提供了显示设备，所述显示设备包括：显示面板，显示图像；以及生物识别信息检测装置，识别用户的通过显示面板输入的生物识别信息。
生物识别信息检测装置包括：测量器，测量用户的生物识别信息作为电信号；确定器，连接到测量器以接收电信号，根据第一参考条件处理电信号以输出第一结果信号，并根据第二参考条件处理电信号以输出第二结果信号；控制器，控制确定器，使得确定器在第一参考条件或第二参考条件下操作；以及处理器，处理第一结果信号和第二结果信号以获得用户的生物识别信息。
根据以上，基于彼此不同的参考条件确定测量的信号，并且合成确定的结果以获得用户的生物识别信息。因此，可以改善生物识别信息的识别率。
显示设备包括内置或附着到显示面板的感测器件。此外，显示设备在彼此不同的参考条件下确定由感测器件感测的信号，并合成确定的结果以获得生物识别信息。因此，可以改善生物识别信息的识别率。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，本公开的以上和其它优点将变得更加明显，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置的平面图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置的框图；
图3是示出图2中示出的测量器和确定器的构造的电路图；
图4是示出用户的指纹处于正常接触的状态的剖视图；
图5是示出在图4的情况下输入到ADC的信号的波形的波形图；
图6是示出用户的指纹处于非正常接触的状态的剖视图；
图7是示出在图6的情况下输入到ADC的信号的波形的波形图；
图8是示出在图5中示出的第一参考范围中ADC的数字输出信号以及在图7中示出的第二参考范围中ADC的数字输出信号的示图；
图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的生物识别信息检测装置的构造的电路图；
图10是示出根据本公开的另一示例性实施例的生物识别信息检测装置的构造的电路图；
图11是示出用户的指纹处于非正常接触的状态的剖视图；
图12是示出PGA在第一参考条件下操作的输入/输出信号的波形的波形图；
图13是示出PGA在第二参考条件下操作的输入/输出信号的波形的波形图；
图14是示出根据本公开的示例性实施例的显示设备的透视图；
图15是示出图14的显示设备的剖视图；
图16是示出根据本公开的另一示例性实施例的显示设备的透视图；以及
图17是示出图16的显示设备的平面图。
具体实施方式
本公开可以进行各种修改并且以许多不同的形式来实现，因此，将在附图中对具体实施例示例化，并在下文中详细地描述具体实施例。然而，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本公开不应局限于具体公开的形式并且应被解释为包括各种修改、等同物或替换物。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置100的平面图。
参照图1，根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置100包括：感测区域SR，在所述感测区域SR中，当用户输入生物识别信息(例如，生物识别指纹FP)时感测生物识别信息；以及外围区域NR，围绕感测区域SR。在这种情况下，外围区域NR对应于不感测生物识别指纹FP的区域。例如，外围区域NR可以是设置有提供生物识别信息检测装置100的边缘区域的框架构件的区域，或者是设置有向感测区域SR施加驱动信号的驱动电路的区域。
根据本示例性实施例的生物识别信息检测装置100可以是但不限于将用户的指纹识别为生物识别信息的指纹图像感测装置。生物识别信息检测装置100可以识别对应于与感测区域SR接触的指纹的图像。
感测区域SR可以包括布置在其中的感测器件(未示出)以感测指纹信息。作为本公开的示例，感测器件可以包括接收光的光接收器件、感测压力的压力器件和感测温度的热器件中的一种。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置100(参照图1)的框图。
参照图2，根据本公开的示例性实施例的生物识别信息检测装置100(参照图1)包括测量器10、确定器20、控制器30和处理器40。
测量器10包括多个感测器件以测量生物识别信息FR。作为本公开的示例，感测器件可以包括接收光的光接收器件、感测压力的压力器件和感测温度的热器件中的一种。因此，由测量器10测量的信号可以包括光强度信息、压力信息或温度信息。测量器10将由上述感测器件测量的生物识别信息FR转换为电信号ES，并将电信号ES施加到确定器20。
确定器20连接到包括在测量器10中的感测器件，以接收包括生物识别信息FR的电信号ES。确定器20输出通过根据第一参考条件来处理电信号ES而获得的第一结果信号RS1和通过根据第二参考条件来处理电信号ES而获得的第二结果信号RS2。
控制器30控制确定器20的操作。详细地，控制器30控制确定器20以在第一参考条件和第二参考条件下处理电信号ES。
处理器40基于第一结果信号RS1和第二结果信号RS2来处理电信号ES。生物识别信息检测装置100可以是但不限于指纹图像感测装置，在这种情况下，处理器40执行图像处理过程以基于第一结果信号RS1和第二结果信号RS2产生指纹图像。处理器40可以包括合成器41和图像处理器42。合成器41合成第一结果信号RS1和第二结果信号RS2以计算最终结果信号FRS。
图像处理器42可以基于最终结果信号FRS来将生物识别信息FR产生为指纹图像GI。尽管附图中未示出，但是生物识别信息检测装置100将产生的指纹图像GI与预先存储的指纹图像进行比较，并确定指纹图像GI是否与预先存储的指纹图像匹配以认证用户。例如，当指纹图像GI与预先存储的指纹图像匹配时，允许用户的访问，当指纹图像GI与预先存储的指纹图像不匹配时，拒绝用户的访问。
图3是示出图2中示出的测量器10和确定器20的构造的电路图。
参照图3，测量器10包括第一开关器件ST1、第二开关器件ST2和第三开关器件ST3、光电二极管PD和电容器Cap。光电二极管PD与上述感测器件中的一个对应，具体地，光电二极管PD可以是接收在从用户的指纹反射之后入射到其的光的光接收器件。
第一开关器件ST1连接在输入有复位电压Vreset的输入端子与光电二极管PD之间。第一开关器件ST1可以在初始化时间段期间响应于第一开关信号SS1将光电二极管PD与第一开关器件ST1彼此结合处的第一节点N1的电位初始化为复位电压Vreset。第一开关器件ST1可以在初始化时间段之后关断。
电容器Cap设置在地电压VSS与第二节点N2之间，第二开关器件ST2连接到第二节点N2和第一节点N1。
第二开关器件ST2在感测时间段期间响应于第二开关信号SS2而导通。当光电二极管PD在感测时间段期间没有接收到光时，第一节点N1保持处于复位电压Vreset，电容器Cap充有与地电压VSS和复位电压Vreset之间的电压差对应的电荷。
然而，当光电二极管PD在感测时间段期间接收到光时，光电二极管PD导通，并且第一节点N1的电位降低到接近地电压VSS。因此，可以释放充入电容器Cap中的电荷。
第三开关器件ST3设置在第二节点N2与确定器20的输入端子之间。当第三开关器件ST3在读出时间段期间响应于第三开关信号SS3而导通时，电流从第二节点N2流向确定器20的输入端子。在这种情况下，可以根据光的接收改变流向确定器20的输入端子的电流量。
根据本公开的实施例，确定器20包括放大器21和模数转换器(在下文中，被称为“ADC”)22。放大器21可以放大输入到确定器20的电信号ES，并且作为代表性示例，放大器21可以是可编程增益放大器(PGA)。在利用用户的指纹的脊和谷反射的光来识别用户的指纹的光学感测方法的情况下，由于由脊反射的光与由谷反射的光之间的量的差异会非常小，所以从测量器10输出的电信号ES之间基本上不会存在差异。因此，为了识别电信号ES之间的差异，确定器20中可以包括放大电信号ES的PGA 21。PGA 21放大电信号ES并输出放大信号AS。放大信号AS可以具有根据PGA 21的增益而变化的电平。
ADC 22将处于模拟形式的放大信号AS转换为数字信号。根据本公开的示例性实施例，ADC 22从控制器30接收第一参考信号ref1，以在第一参考条件下将放大信号AS转换为数字信号。此外，ADC 22从控制器30接收第二参考信号ref2，以在第二参考条件下将放大信号AS转换为数字信号。即，ADC 22可以在两种不同条件下将一个输入信号转换为数字信号。
首先，ADC 22在第一参考条件下将放大信号AS转换为数字信号并输出第一结果信号RS1，然后，ADC 22在第二参考条件下将放大信号AS转换为数字信号并输出第二结果信号RS2。即，ADC 22可以针对一个输入信号输出其间具有时间间隔的两个结果信号RS1和RS2。
在本示例性实施例中，可以从确定器20省略PGA 21。在这种情况下，为了便于说明，输入到ADC 22的信号将被称为电信号ES，而不是被称为放大信号AS。
图4是示出用户的指纹处于正常接触的状态的剖视图，图5是示出在图4的情况下输入到ADC的信号的波形的波形图。
这里，术语“正常”可以用于表示用户的指纹与生物识别信息检测装置100接触的代表性接触条件。在这种情况下，可以将除了“正常”接触条件之外的接触条件描述为“非正常”接触条件。
在一些实施例中，术语“正常”可以用于表示用户的指纹在垂直于生物识别信息检测装置的表面的方向上与生物识别信息检测装置接触。在这种情况下，在不与生物识别信息检测装置的表面垂直的方向上的接触条件(例如，生物识别信息检测装置的指纹接触表面呈角度或在生物识别信息检测装置的表面上滚动时)可以被描述为“非正常”接触条件。
参照图3、图4和图5，当用户的指纹与生物识别信息检测装置100正常地接触时，可以清楚地示出由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异。
控制器30可以将ADC 22的第一参考条件宽泛地设定为限定在第一参考电压Vref1与第二参考电压Vref2之间的第一参考范围RA1。基于在正常接触状态下在脊R处测量的光与在谷V处测量的光之间的量的差异来设定第一参考范围RA1，并且可以在控制器30中预先设定关于第一参考范围RA1的数据。
控制器30可以将第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2施加到ADC 22，使得ADC 22在第一参考条件下将电信号ES转换为数字信号。
图6是示出用户的指纹处于非正常接触的状态的剖视图，图7是示出在图6的情况下输入到ADC的信号的波形的波形图。
参照图3、图6和图7，与当用户的指纹与生物识别信息检测装置100正常地接触时的情况相比，在用户(例如，使用干手指)与生物识别信息检测装置100进行非正常接触的情况下，对于识别用户的指纹而言，指纹的脊R与生物识别信息检测装置100之间的接触面积会减小。
如上所述，当指纹的脊R与生物识别信息检测装置100之间的接触面积减小时，不会清楚地区分由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异。当通过设定为第一参考范围RA1(参照图5)的ADC 22将从干手指测量的电信号ES转换为数字信号时，会难以将脊R与谷V彼此区分开。即，当通过设定为第一参考范围RA1的ADC 22将电信号ES转换为数字信号时，脊R会被识别为谷V，或者谷V会被识别为脊R。
因此，控制器30可以将ADC 22的第二参考条件狭窄地设定为限定在第三参考电压Vref3与第四参考电压Vref4之间的第二参考范围RA2。当用户的指纹处于非正常接触时，基于在脊R处测量的光与在谷V处测量的光之间的量的差异来设定第二参考范围RA2，并且可以在控制器30中预先设定关于第二参考范围RA2的数据。
作为本公开的示例，第三参考电压Vref3可以等于或小于第一参考电压Vref1，第四参考电压Vref4可以大于第二参考电压Vref2。可以基于实验数据适当地设定第三参考电压Vref3和第四参考电压Vref4的电压电平。
在上面的描述中，干手指已经被描述为非正常接触状态的示例，但是非正常接触状态不应局限于干手指。此外，在非正常接触状态的原因和所产生的现象与由于干手指引起的非正常接触状态和所产生的现象不同的情况下，可以与上述条件不同地设定第二参考条件。
图8是示出在图5中示出的第一参考范围RA1中ADC 22的数字输出信号以及在图7中示出的第二参考范围RA2中ADC 22的数字输出信号的示图。
参照图3和图8，在ADC 22是将处于模拟形式的电信号ES转换为n位数字信号的n位ADC的情况下，n位ADC 22可以将电信号ES转换为n位数字信号。n位ADC 22可以根据电信号ES的电压电平选择2n个数字信号中的一个作为输出信号。
在n位ADC 22在第一参考条件下操作的情况下，第一参考范围RA1可以通过电阻器串被分成2n级电压SV1-1至SV1-2n，在所述电阻器串中2n-1个电阻器R1至R2n-1彼此串联连接。2n级电压SV1-1至SV1-2n可以具有n位数字信号。
因此，在n位ADC 22在第一参考条件下操作的情况下，n位ADC 22在2n级电压SV1-1至SV1-2n中选择与电信号ES对应的一级电压。然后，n位ADC 22输出与所选择的级电压对应的n位数字信号作为第一结果信号RS1。
在n位ADC 22在第二参考条件下操作的情况下，第二参考范围RA2可以通过电阻器串被分成2n级电压SV2-1至SV2-2n，在所述电阻器串中2n-1个电阻器R1至R2n-1彼此串联连接。2n级电压SV2-1至SV2-2n可以具有n位数字信号。
因此，在n位ADC 22在第二参考条件下操作的情况下，n位ADC 22在2n级电压SV2-1至SV2-2n中选择与电信号ES对应的一级电压。然后，n位ADC 22输出与所选择的级电压对应的n位数字信号作为第二结果信号RS2。
第二参考范围RA2具有比第一参考范围RA1的电压范围窄的电压范围，然而，第二参考范围RA2被分成与第一参考范围RA1的级的数量相同的级的数量(例如，2n个)。因此，第二参考范围RA2的每段的电压范围比第一参考范围RA1的每段的电压范围窄，因此，在由谷V反射的光与由脊R反射的光之间的量的差异相对小的电信号ES被输入到n位ADC 22的情况下，通过使用第二参考范围RA2来转换电信号ES是有利的。由于在第二参考条件下操作的n位ADC 22可以将谷V和脊R彼此区分开，所以可以在非正常接触状态下减小脊R被识别为谷V或者谷V被识别为脊R的错误率。
参照图2，第一结果信号RS1和第二结果信号RS2可以从确定器20的ADC 22以一定时间间隔输出。在这种情况下，处理器40还可以包括缓冲器(未示出)，该缓冲器临时存储第一结果信号RS1与第二结果信号RS2之间的首先输入到其的结果信号。
合成器41接收从ADC 22输出的第一结果信号RS1和第二结果信号RS2。如上所述，在首先输入的结果信号存储在缓冲器中的情况下，合成器41可以直接从ADC 22接收第一结果信号RS1和第二结果信号RS2中的一个结果信号，并从缓冲器接收第一结果信号RS1和第二结果信号RS2中的另一结果信号。
合成器41对第一结果信号RS1和第二结果信号RS2施加不同的权重，并对第一结果信号RS1和第二结果信号RS2求和以产生最终结果信号FRS。分别施加于第一结果信号RS1和第二结果信号RS2的权重可以预先设定并存储在查找表中。
根据另一实施例，合成器41可以将第一结果信号RS1和第二结果信号RS2彼此进行比较，并且当第一结果信号RS1和第二结果信号RS2彼此不同时，选择第一结果信号RS1和第二结果信号RS2中的一个作为最终结果信号FRS。
在上面的描述中，ADC 22以一定时间间隔在两个参考条件下操作，但参考条件的数量不应限于两个。即，ADC 22可以在三个或更多个不同的参考条件下将电信号ES转换为数字信号。然而，当参考条件的数量增加时，处理电信号ES的时间增加。因此，可以考虑感测器件的数量、处理时间等来适当地设定参考条件的数量。
此外，在本示例性实施例中，确定器20包括在两个参考条件下操作的一个ADC 22，但是确定器20中包括的ADC的数量不应限于一个。即，确定器25(参照图9)可以包括分别在两个参考条件下操作的两个ADC 23和24(参照图9)。
图9是示出根据本公开的另一示例性实施例的生物识别信息检测装置的构造的电路图。在图9中，除了确定器25之外，生物识别信息检测装置具有与图3中示出的生物识别信息检测装置的构造和功能相同的构造和功能，因此，将省略相同元件的详细描述。
参照图9，根据示例性实施例的生物识别信息检测装置的确定器25包括PGA 21、第一ADC(或ADC1)23和第二ADC(或ADC2)24。
第一ADC 23从控制器30接收第一参考信号ref1，以在第一参考条件下将电信号ES转换为数字信号。此外，第二ADC 24从控制器30接收第二参考信号ref2，以在第二参考条件下将电信号ES转换为另一数字信号。这里，第一参考条件和第二参考条件与参照图4至图8描述的第一参考条件和第二参考条件基本相似，因此，将省略第一参考条件和第二参考条件的详细描述以避免冗余。
第一ADC 23在第一参考条件下将电信号ES转换为第一数字信号以输出第一结果信号RS1，第二ADC 24在第二参考条件下将电信号ES转换为第二数字信号以输出第二结果信号RS2。第一ADC 23和第二ADC 24的输入端子共同连接到第三节点N3，因此，第一ADC 23和第二ADC 24接收同一电信号ES。即，第一ADC 23和第二ADC 24基于彼此不同的参考条件将一个输入信号转换为数字信号，并输出不同的结果信号RS1和RS2。
在上面的描述中，确定器25包括分别在两个彼此不同的参考条件下操作的两个ADC(即，第一ADC 23和第二ADC 24)，但是参考条件的数量不应限于两个。即，确定器25可以包括分别在三个或更多个彼此不同的参考条件下操作的三个或更多个ADC。然而，当ADC的数量增加时，生物识别信息检测装置的电路变得复杂且昂贵，并且组件的数量增加。因此，可以考虑电路构造、成本、组件的数量等来适当地设定ADC的数量。
此外，与图3中示出的实施例不同，由于图9中示出的生物识别信息检测装置包括分别在彼此不同的参考条件下操作的两个ADC 23和24，所以两个ADC 23和24可以基本上同时操作。因此，在生物识别信息检测装置采用图9中示出的确定器25的情况下，处理器40(参照图2)不需要进一步包括缓冲器。即，合成器41(参照图2)可以基本上同时接收分别从两个ADC 23和24输出的第一结果信号RS1和第二结果信号RS2，并合成第一结果信号RS1和第二结果信号RS2。
图10是示出根据本公开的另一示例性实施例的生物识别信息检测装置的构造的电路图。在图10中，除了确定器28之外，生物识别信息检测装置具有与图3中示出的生物识别信息检测装置的构造和功能相同的构造和功能，因此，将省略相同元件的详细描述。
参照图10，根据示例性实施例的生物识别信息检测装置的确定器28包括PGA 26和ADC 27。PGA 26接收并放大从测量器10输出的电信号ES。在这种情况下，控制器30可以控制PGA 26的增益。详细地，控制器30控制PGA 26，使得PGA 26在第一参考条件和第二参考条件下顺序地操作。控制器30可以在第一参考条件下将PGA 26的增益设定为第一值，并在第二参考条件下将PGA 26的增益设定为第二值。
在PGA 26的增益具有第一值的情况下，电信号ES被放大为第一放大信号AS1，在PGA 26的增益具有第二值的情况下，电信号ES被放大为第二放大信号AS2。
ADC 27接收处于模拟形式的第一放大信号AS1，并将第一放大信号AS1转换为第一结果信号RS1。当接收到处于模拟形式的第二放大信号AS2时，ADC 27将第二放大信号AS2转换为处于数字形式的第二结果信号RS2。这里，ADC 27在相同条件(即，相同的参考信号ref)下将第一放大信号AS1和第二放大信号AS2转换成处于相应数字形式的第一结果信号RS1和第二结果信号RS2。即，不改变ADC 27的驱动条件，并且PGA 26的增益根据上述两个参考条件改变为不同的值。
尽管附图中未示出，但是第一结果信号RS1和第二结果信号RS2被传输到合成器41(参照图2)，并且合成器41合成第一结果信号RS1和第二结果信号RS2以产生最终结果信号FRS(参照图2)。
图11是示出用户的指纹处于非正常接触的状态的剖视图，图12是示出PGA在第一参考条件下操作的输入/输出信号的波形的波形图，图13是示出PGA在第二参考条件下操作的输入/输出信号的波形的波形图。
参照图10至图13，与当用户的指纹与生物识别信息检测装置100正常地接触时的情况相比，在用户的指纹(例如，使用干手指)与生物识别信息检测装置100进行非正常接触的情况下，对于识别用户的指纹而言，指纹的脊R与生物识别信息检测装置100之间的接触面积会减小。如上所述，当指纹的脊R与生物识别信息检测装置100之间的接触面积减小时，不会清楚地区分由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异。
当输入到PGA 26的第一输入端子的输入信号、输入到PGA 26的第二输入端子的参考信号和来自PGA 26的输出信号分别被称为“Vin”、“Vref”和“Vout”时，输出信号Vout满足下面的等式。
等式
Vout＝Vref+(Vin-Vref)×G
其中，“G”表示PGA 26的增益。
如图12中所示，在PGA 26的增益被设定为“1”的第一参考条件的情况下，输入信号Vin可以具有与输出信号Vout的值相同的值。即，在第一参考条件下从干手指测量的电信号ES之中，在非正常接触状态下从脊R测量的电信号有时不被识别为脊R。即，当由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异未被清楚地区分的信号被输入到ADC 27并且被转换为数字信号时，脊R会被识别为谷V或者谷V会被识别为脊R。
如图13中所示，在PGA 26的增益被设定为“2”的第二参考条件的情况下，输出信号Vout可以具有比输入信号Vin放大得多的值。即，尽管由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异未被清楚地区分的信号被输入到PGA 26，但是PGA 26在第二参考条件下放大输入信号Vin，因此，可以输出由指纹的脊R反射的光与由指纹的谷V反射的光之间的量的差异被清楚地区分开的输出信号Vout。
在上面的描述中，干手指已经被描述为非正常接触状态的代表性示例，但是非正常接触状态可以包括各种情况，而不限于干手指。在非正常接触状态的原因和所产生的现象与由于干手指引起的非正常接触状态和所产生的现象不同的情况下，可以与上述条件不同地设定第二参考条件。
在上面的描述中，已经通过采用光学感测方法作为示例来描述根据本公开的生物识别信息检测装置。然而，根据本公开的生物识别信息检测装置可以应用于超声感测方法、压力感测方法、热感测方法等。
例如，在超声感测方法的情况下，会通过湿手指发生非正常接触状态(即，在脊处测量的电信号与在谷处测量的电信号之间的差异未被清楚地区分)。在这种情况下，相似地，根据本公开的生物识别信息检测装置的确定器可以使用两个或更多个彼此不同的参考条件来确定电信号是对应于脊还是对应于谷，并且合成确定的结果以识别脊或谷。因此，与电信号在一个参考条件下确定的情况相比，如本公开的示例性实施例，当两个或更多个参考条件下确定电信号时，即使在非正常接触状态下，脊和谷也可以被清楚地彼此区分。
在下文中，将描述采用生物识别信息检测装置的显示设备的实施例。
图14是示出根据本公开的示例性实施例的显示设备的透视图，图15是示出图14的显示设备的剖视图。
参照图14，显示设备1000包括显示表面IS，在显示表面IS中限定了显示图像IM的显示区域DA和与显示区域DA相邻设置的非显示区域NDA。显示区域DA包括布置在其中的多个像素(未示出)。非显示区域NDA是通过其不显示图像的区域。显示设备1000的显示表面IS可以是设置在显示设备1000的最外侧位置处的上表面，并且可以是用户正在观看的表面。在图14中，显示区域DA可以具有四边形形状，非显示区域NDA具有围绕显示区域DA的形状。然而，显示区域DA和非显示区域NDA的形状不应限于此或由此限制，显示区域DA和非显示区域NDA可以具有各种形状和构造。
如图14中所示，通过其显示图像IM的显示表面IS与由第一方向DR1和第二方向DR2限定的表面基本上平行。第三方向DR3指示显示表面IS的法线方向，即，显示设备1000的厚度方向。显示设备1000的每个构件的前表面(或上表面)和后表面(或下表面)通过第三方向DR3彼此区分开。然而，由第一方向DR1、第二方向DR2和第三方向DR3指示的方向彼此相关，并且第一方向DR1、第二方向DR2和第三方向DR3可以改变为其它方向。
显示设备1000可以感测输入到显示区域DA的用户的触摸。显示设备1000可以包括感测输入到显示区域DA的用户的触摸的触摸感测模块(未示出)。
识别用户的生物识别信息的感测区域可以限定在显示设备1000的显示表面IS中。作为本公开的示例，显示区域DA的整个区域可以用作感测区域，并且作为另一示例，仅显示区域DA的一部分可以用作感测区域。
图14示出了显示区域DA的整个区域用作感测区域的示例。
显示设备1000感测用户的指纹或者通过感测用户的手指的微小移动来测量用户的心率，以在感测区域测量用户的生物识别信息。作为通过感测区域获取生物识别信息的方法，可以使用诸如光学感测方法、超声感测方法、压力感测方法、热感测方法等的各种方法。
在下文中，将参照图15详细描述使用光学感测方法来感测用户的指纹的显示设备1000。
参照图15，显示设备1000包括显示图像的显示面板DP和设置在显示面板DP下(或上)的生物识别信息检测装置FS，以检测用户的生物识别信息。
显示面板DP可以是发光型显示面板。例如，显示面板DP可以是有机发光显示面板或量子点发光显示面板。有机发光显示面板的发光层包括有机发光材料。量子点发光显示面板的发光层包括量子点、量子棒。在下文中，有机发光显示面板将被描述为显示面板DP的示例。
显示面板DP包括显示基底200、驱动层300、显示元件层400和封装层500。虽然未单独示出，但是显示面板DP还可以包括设置在显示基底200下(或上)的保护构件以及设置在封装层500上(或下)的窗构件。此外，显示面板DP还可以包括诸如抗反射层、折射控制层等的一个或更多个功能层。
显示基底200可以包括至少一个塑料膜。显示基底200可以是包括塑料基底的柔性基底、玻璃基底、金属基底或由有机/无机复合材料制成的基底。参照图14描述的显示区域DA和非显示区域NDA可以等同地应用于显示基底200。
驱动层300设置在显示基底200上。驱动层300包括至少一个中间绝缘层和电路器件。中间绝缘层可以包括至少一个中间无机层和至少一个中间有机层。电路器件包括信号线、驱动信号线的驱动电路以及驱动包括在显示元件层400中的显示元件的另一驱动电路。
显示元件层400设置在驱动层300上。显示元件层400包括多个显示元件。在本公开的示例性实施例中，显示元件可以是但不限于有机发光二极管。显示元件层400还可以包括诸如像素限定层的有机层。
封装层500封装显示元件层400。封装层500包括至少一个无机层(在下文中，被称为“封装无机层”)。封装层500还可以包括至少一个有机层(在下文中，被称为“封装有机层”)。封装无机层保护显示元件层400免受湿气和氧的影响，封装有机层保护显示元件层400免受诸如灰尘颗粒的外来物质的影响。封装无机层可以包括氮化硅层、氮氧化硅层/氧化硅层、氧化钛层或氧化铝层。封装有机层可以包括丙烯酸类有机层，但是其不应限于此或由此限制。
显示面板DP还可以包括设置在封装层500上的触摸感测模块TS。触摸感测模块TS获得外部输入的坐标信息。触摸感测模块TS可以直接设置在封装层500上。在本公开中，术语“直接设置”意味着通过除了使用单独的粘合剂层将层彼此附着之外的连续的工艺形成两个或更多个层，但是其不应限于此或由此限制。触摸感测模块TS可以通过粘合剂作为单独的独立模块附着到封装层500上。
生物识别信息检测装置FS包括基底110、设置在基底110上的感测层120以及覆盖感测层120的覆盖层130。基底110可以包括塑料膜。基底110可以附着并固定到显示面板DP的显示基底200的下表面。
感测层120可以包括布置在基底110上的多个感测器件。感测器件可以包括感测用户的指纹或者通过感测用户的手指的微小移动来测量用户的心率以测量用户的生物识别信息的器件。作为本公开的示例，感测器件可以包括光学感测器件、压力感测器件和热感测器件中的一种。
图15示出了感测器件包括光学感测器件并且感测器件可以是接收由用户的手指反射的光以感测指纹的指纹传感器的结构。
当操作显示面板DP时，从显示面板DP的发光层输出包括图像信息的光，并且输出的光在穿过显示表面之后被显示为图像。当用户的手指与显示表面接触时，光被用户的手指反射并被提供给设置在显示面板DP下(或上)的生物识别信息检测装置FS。在这种情况下，感测器件感测反射光，并且感测的信息通过参照图2至图13描述的过程被产生为指纹图像。
覆盖层130包括覆盖感测层120的绝缘材料并且包括保护感测器件的保护层。作为本公开的示例，保护层包括氮化硅材料或氧化硅材料。
覆盖层130还可以包括准直器层，该准直器层对光进行过滤以允许感测器件仅接收由用户的手指反射的光。准直器层可以具有形成有多个开口或狭缝的结构。作为示例，开口或狭缝可以形成为仅使入射到其的光中的具有等于或小于大约600nm的波长的光通过。因此，覆盖层130可以防止除了由用户的手指反射的光之外的光向其入射。
图16是示出根据本公开的另一示例性实施例的显示设备的透视图，图17是示出图16的显示设备的平面图。在图16中，相同的附图标记表示图14中的相同元件，因此，将省略相同元件的详细描述。
参照图16，感测区域FPA还可以限定在显示设备1100的显示表面IS中。显示设备1100可以通过感测入射到感测区域FPA的光来感测用户的输入。感测区域FPA可以感测用户的指纹，或者可以通过感测用户的手指的微小移动来测量用户的心率。显示设备1100可以包括设置在感测区域FPA中的感测像素HX(参照图17)。
在图16中，感测区域FPA被限定在显示区域DA中，但是其不应限于此或由此限制。感测区域FPA可以限定在非显示区域NDA中，或者限定为与显示区域DA和非显示区域NDA二者叠置。
参照图17，显示设备1100可以包括显示面板DP、第一驱动电路芯片DIC和第二驱动电路芯片PIC。
显示区域DA可以包括感测区域FPA和与感测区域FPA间隔开的正常显示区域RDA。感测区域FPA和正常显示区域RDA可以具有彼此不同的电路构造。
显示面板DP可以包括显示像素PX、感测像素HX、多条信号线和扫描驱动电路GDC。显示像素PX可以设置在显示区域DA中以显示图像。感测像素HX设置在感测区域FPA中，并接收由用户反射的光以感测用户的输入。
信号线包括扫描线SL、数据线DL、电源线PL和感测线RX。扫描线SL、数据线DL和电源线PL中的每者被设置为多个，然而，图17示出了一条扫描线SL、一条数据线DL和一条电源线PL作为代表性示例。
扫描线SL、数据线DL和电源线PL连接到显示像素PX。数据线DL和电源线PL连接到第一驱动电路芯片DIC以接收驱动信号。
感测像素HX可以连接到感测线RX。感测像素HX可以连接到扫描线SL和对应的显示像素PX连接到其的电源线PL。感测线RX可以连接到第二驱动电路芯片PIC。
扫描驱动电路GDC可以设置在非显示区域NDA中。扫描驱动电路GDC可以产生扫描信号并将产生的扫描信号输出到扫描线SL。
扫描驱动电路GDC可以通过与应用到显示像素PX的驱动电路的工艺相同的工艺形成，例如，低温多晶硅(LTPS)工艺、低温多晶氧化物(LTPO)工艺等。
第一驱动电路芯片DIC可以设置在第一焊盘区域PDA1中。第一驱动电路芯片DIC可以直接安装在第一焊盘区域PDA1中，但是其不应限于此或由此限制。即，第一驱动电路芯片DIC可以安装在连接到第一焊盘区域PDA1的柔性印刷电路板(未示出)上。第一驱动电路芯片DIC提供信号以驱动显示面板DP。即，第一驱动电路芯片DIC可以向数据线DL和电源线PL提供信号。第一驱动电路芯片DIC可以是但不限于向数据线DL施加数据信号的源极驱动器集成电路。
第二驱动电路芯片PIC可以设置在第二焊盘区域PDA2中。第二驱动电路芯片PIC可以直接安装在第二焊盘区域PDA2中，但是其不应限于此或由此限制。即，第二驱动电路芯片PIC可以安装在连接到第二焊盘区域PDA2的柔性印刷电路板(未示出)上。第二驱动电路芯片PIC通过感测线RX接收由感测像素HX感测的信号，并基于接收的信号感测用户的输入。
第二驱动电路芯片PIC可以包括图2至图10中示出的确定器20、25和28、控制器30以及处理器40中的至少一个组件。此外，第二驱动电路芯片PIC可以接收驱动感测像素HX的开关信号和电压信号，并通过感测线RX将开关信号和电压信号提供给感测像素HX。
尽管已经描述了本公开的示例性实施例，但是理解的是，本公开不应限于这些示例性实施例，并且本领域普通技术人员可以在本公开的精神和范围内做出各种改变和修改。
因此，所公开的主题不应限于这里所描述的任何单个实施例，并且本公开的范围应根据权利要求来确定。

Claims (21)

1.一种生物识别信息检测装置，所述生物识别信息检测装置包括：
测量器，测量用户的生物识别信息作为电信号；
确定器，连接到所述测量器，其中，所述确定器从所述测量器接收所述电信号，根据第一参考条件处理所述电信号以输出第一结果信号，并根据与所述第一参考条件不同的第二参考条件处理所述电信号以输出第二结果信号；
控制器，控制所述确定器，使得所述确定器在所述第一参考条件和所述第二参考条件下操作；以及
处理器，连接到所述确定器，其中，所述处理器从所述确定器接收所述第一结果信号和所述第二结果信号，并处理所述第一结果信号和所述第二结果信号，以获得所述用户的所述生物识别信息。
2.根据权利要求1所述的生物识别信息检测装置，其中，所述确定器包括基于预定的参考范围将处于模拟形式的所述电信号转换为数字信号的模数转换器。
3.根据权利要求2所述的生物识别信息检测装置，其中，当所述模数转换器在所述第一参考条件下操作时，所述模数转换器基于第一预定参考范围将所述电信号转换为处于数字形式的所述第一结果信号，并且当所述模数转换器在所述第二参考条件下操作时，所述模数转换器基于第二预定参考范围将所述电信号转换为处于数字形式的所述第二结果信号。
4.根据权利要求3所述的生物识别信息检测装置，其中，所述控制器将第一参考信号输出到所述模数转换器以将所述模数转换器的所述参考范围设定为所述第一预定参考范围，并且将第二参考信号输出到所述模数转换器以将所述模数转换器的所述参考范围设定为所述第二预定参考范围。
5.根据权利要求3所述的生物识别信息检测装置，其中，所述第一预定参考范围限定在第一参考电压与第二参考电压之间，所述第二预定参考范围限定在第三参考电压与第四参考电压之间，并且所述第二预定参考范围包括在所述第一预定参考范围中。
6.根据权利要求5所述的生物识别信息检测装置，其中，所述第三参考电压比所述第一参考电压小或者等于所述第一参考电压，并且所述第四参考电压比所述第二参考电压大。
7.根据权利要求2所述的生物识别信息检测装置，其中，所述模数转换器包括：
第一模数转换器，在所述第一参考条件下操作，以根据第一预定参考范围将所述电信号转换为处于数字形式的所述第一结果信号；以及
第二模数转换器，在所述第二参考条件下操作，以根据第二预定参考范围将所述电信号转换为处于数字形式的所述第二结果信号。
8.根据权利要求7所述的生物识别信息检测装置，其中，所述控制器将第一参考信号输出到所述第一模数转换器以使所述第一模数转换器在所述第一参考条件下操作，并将第二参考信号输出到所述第二模数转换器以使所述第二模数转换器在所述第二参考条件下操作。
9.根据权利要求2所述的生物识别信息检测装置，其中，所述确定器还包括放大从所述测量器输出的所述电信号以输出放大信号的放大器。
10.根据权利要求9所述的生物识别信息检测装置，其中，当在所述第一参考条件下操作时，所述放大器根据第一预定增益放大所述电信号以输出第一放大信号，并且当在所述第二参考条件下操作时，所述放大器根据第二预定增益放大所述电信号以输出第二放大信号。
11.根据权利要求10所述的生物识别信息检测装置，其中，所述控制器向所述放大器施加控制信号，使得所述放大器根据所述第一参考条件和所述第二参考条件基于彼此不同的增益来放大所述电信号。
12.根据权利要求10所述的生物识别信息检测装置，其中，所述第二预定增益比所述第一预定增益大。
13.根据权利要求10所述的生物识别信息检测装置，其中，在所述第一参考条件下，所述模数转换器根据所述参考范围将所述第一放大信号转换为处于数字形式的所述第一结果信号，并且在所述第二参考条件下，所述模数转换器根据所述参考范围将所述第二放大信号转换为处于数字形式的所述第二结果信号。
14.根据权利要求1所述的生物识别信息检测装置，其中，所述处理器包括：
合成器，合成所述第一结果信号和所述第二结果信号以输出最终结果信号；以及
图像处理器，处理所述最终结果信号，以获得所述用户的所述生物识别信息。
15.根据权利要求1所述的生物识别信息检测装置，其中，所述测量器接收通过所述用户的手指反射的光，并基于反射的所述光的量将所述用户的指纹信息输出为所述电信号。
16.一种显示设备，所述显示设备包括：
显示面板，显示图像；以及
生物识别信息检测装置，识别用户的通过所述显示面板输入的生物识别信息，所述生物识别信息检测装置包括：测量器，包括感测所述用户的所述生物识别信息作为电信号的多个感测器件；确定器，连接到所述测量器，其中，所述确定器从所述测量器接收所述电信号，根据第一参考条件处理所述电信号以输出第一结果信号，并根据与所述第一参考条件不同的第二参考条件处理所述电信号以输出第二结果信号；控制器，控制所述确定器，使得所述确定器在所述第一参考条件和所述第二参考条件下操作；以及处理器，连接到所述确定器，其中，所述处理器从所述确定器接收所述第一结果信号和所述第二结果信号，并处理所述第一结果信号和所述第二结果信号以获得所述用户的所述生物识别信息。
17.根据权利要求16所述的显示设备，其中，所述生物识别信息检测装置包括：
基底，设置在所述显示面板的后表面上，所述显示面板通过前表面显示所述图像；
感测层，包括布置在所述基底上的所述多个感测器件；以及
覆盖层，覆盖所述感测层。
18.根据权利要求17所述的显示设备，其中，所述多个感测器件接收通过所述用户的手指反射的光，并基于反射的所述光的量将所述用户的指纹信息输出为所述电信号。
19.根据权利要求18所述的显示设备，其中，所述覆盖层包括准直器层以过滤光，使得所述多个感测器件接收通过所述用户的手指反射的所述光。
20.根据权利要求16所述的显示设备，其中，所述显示面板包括显示所述图像的显示区域以及与所述显示区域相邻设置的非显示区域，并且所述显示区域包括正常显示区域和使用入射到其的光来感测所述用户的所述生物识别信息的感测区域。
21.根据权利要求20所述的显示设备，其中，所述显示面板还包括：
显示像素，设置在所述显示区域中，并包括发光层以输出光；以及
感测像素，设置在所述感测区域中，以接收从所述发光层输出并由所述用户的手指反射的所述光作为所述生物识别信息。
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