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一种以 有机发光 二极管为 背光源的光学指纹采集系统

阅读：1发布：2020-06-27

专利汇可以提供一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，属于生物识别领域，解决了目前现有背光源无法解决干性手指清晰成像的难题。本发明包括棱镜，所述棱镜为等腰直角三棱镜；贴敷在棱镜直角平面上的背光源，所述背光源采用有机发光二极管；透镜组；图像传感器；将手指按压在所述棱镜的斜面上，背光源发出的光进入棱镜后，在手指和棱镜的接触面发生全反射，反射光经透镜组进入图像传感器形成指纹图像。采用的有机发光二极管具有良好的方向性和均匀性，用其作背光源能够降低进入图像传感器的杂散光，使最终获得的指纹图像显示成像均匀和高对比度的特性，对干性手指、湿性手指和中性手指都能进行很好的检测，特别是对于干性手指的成像清晰度更为明显。，下面是一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，包括：
棱镜(2)，所述棱镜(2)为等腰直角三棱镜；
贴敷在棱镜(2)直角平面上的背光源(1)，所述背光源(1)采用有机发光二极管；
透镜组(4)；
图像传感器(5)；
将手指(3)按压在所述棱镜(2)的斜面上，所述背光源(1)发出的光进入棱镜(2)后，在手指(3)和棱镜(2)的接触面发生全反射，反射光经透镜组(4)进入图像传感器(5)形成指纹图像。
2.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用底发射、顶发射或叠层结构。
3.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)的发光颜色选自红光、绿光、蓝光或白光中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)所采用的有机发光材料选自荧光材料、磷光材料或延迟荧光材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述图像传感器(5)为线阵电荷耦合器件图象传感器或补型金属氧化物半导体图象传感器。
6.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用叠层磷光有机发光二极管，其具体结构如下：玻璃基/ITO/HAT-CN/HAT-CN:TAPC/TAPC/Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)/Be(pp)2/Li2CO3/Al/HAT-CN/TAPC/Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)/Be(pp)2/Li2CO3/Al；
ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度15nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度60nm，其中HAT-CN的重量百分比为45wt％，TAPC为空穴传输层，厚度40nm，Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)为绿光磷光铱配合物Ir(ppy)2(acac)掺杂电子传输主体材料Be(pp)2的发光层，厚度10nm，Be(pp)2为电子传输层，厚度50nm，Li2CO3/Al/HAT-CN/TAPC为电荷产层，其中Li2CO3厚度1nm，Al厚度1nm，HAT-CN厚度15nm，TAPC厚度90nm，Li2CO3为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。
7.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用荧光有机发光二极管，其具体结构如下：玻璃基底/ITO/MoO3/NPB/TCTA/DSA-ph:MADN/Liq:LG201/Liq/Al；
ITO为阳极电极，厚度100nm，MoO3为空穴注入层，厚度5nm，NPB为空穴传输层，厚度70nm，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，DSA-ph:MADN为蓝光荧光掺杂剂DSA-ph掺杂TTA主体材料MADN的发光层，厚度40nm，其中DSA-ph的重量百分比为1wt％，Liq:LG201为n掺杂电子传输层，厚度40nm，其中Liq的重量百分比为50wt％，Liq为电子注入层，厚度2nm，Al为阴极电极，厚度150nm。
8.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用延迟荧光有机发光二极管，其具体结构如下：玻璃基底/ITO/HAT-CN/HAT-CN:TAPC/TCTA/CBP:BTZ-DMAC/BmPyPB/LiF/Al；
ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度10nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度50nm，其中HAT-CN的重量百分比为25wt％，TAPC为空穴传输层，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度10nm，CBP:BTZ-DMAC为红光延迟荧光掺杂剂BTZ-DMAC掺杂双极主体材料CBP的发光层，厚度20nm，BmPyPB为电子传输层，厚度65nm，LiF为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。
9.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用磷光顶发射有机发光二极管，其具体结构如下：玻璃基底/ITO/Al/MoO3/TAPC/TCTA/PO-01:NPB/Be(pp)2/Liq/Al/NPB；
ITO/Al为半透明阳极电极，ITO厚度100nm，Al厚度150nm，MoO3为空穴注入层，厚度5nm，TAPC为空穴传输层，厚度75nm，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，PO-01:NPB为红光磷光掺杂剂PO-01掺杂空穴传输主体材料NPB的发光层，厚度15nm，其中PO-01的重量百分比为
4wt％，Be(pp)2为电子传输层，厚度50nm，Liq为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度
10nm，NPB为空穴传输层，厚度45nm。
10.根据权利要求1所述的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其特征在于，所述背光源(1)采用荧光/磷光混合型有机发光二极管，其具体结构如下：玻璃基底/ITO/HAT-CN/HAT-CN:TAPC/TAPC/TCTA/4P-NPB:Ir(BT)2(acac)/4P-NPB/Be(pp)2/Liq:Be(pp)2/Liq/Al；
ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度15nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度60nm，TAPC为空穴传输层，厚度40nm，其中HAT-CN的重量百分比为45wt％，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，4P-NPB:Ir(BT)2(acac)为黄光磷光掺杂剂Ir(BT)2(acac)掺杂空穴传输主体材料4P-NPB的发光层，厚度15nm，Be(pp)2为电子传输层，厚度
15nm，Liq:Be(pp)2为n掺杂电子传输层，厚度35nm，其中Liq的重量百分比为3wt％，Liq为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。

说明书全文

一种以有机发光 二极管为 背光源的光学指纹采集系统

技术领域

[0001] 本发明属于生物识别技术领域，具体涉及一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统。

背景技术

[0002] 指纹是人手指上表皮上突起的纹线，它是遗传与环境共同作用产生的。由于指纹重复率极小，大约150亿分之一，故其称为“人体身份证”。指纹识别技术即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别，它是目前最成熟和应用最广泛的一种生物识别技术，其主要特征有唯一性、不变性和便携性。通常其识别过程大致涉及的主要步骤为指纹图像采集、指纹图像预处理、指纹图像特征提取、匹配与识别等过程。目前，指纹图像采集主要利用有电容式指纹识别、光学指纹识别、超声波指纹识别。光学指纹采集原理是基于光的全反射，当背光照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由半导体图像传感器来获得。具体过程是：光经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到半导体图像传感器，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在半导体图像传感器上形成了清晰的指纹图像。相比其它技术，光学指纹采集具有着许多优点，如稳定性很好、指纹识别的灵敏度非常的高、能提供分辨率达500dpi以上的图像、使用寿命长等，逐渐成为市场上主流的指纹采集技术。

[0003] 目前，光学指纹采集仪一般由采集棱镜、背光源、透镜组和光学成像装置组成，它可以通过光学传感器将手指上的指纹成像，然后将指纹图像输送至主机进行处理。现有技术中组成背光源的有以下三种方式：(1)二极管点光源，其缺点是光线强度分布不均勻，从而造成成像明暗不均勻；(2)二极管面光源，即将二极管以面阵排列来达到整个面发光的效果，其缺点是能耗巨大，成本高；(3)由发光二极管和导光板构成的面光源，其相对于以上两种光源具有亮度相对均勻，且成本低的优点，但是，由导光板发出的光受制于导光板的材质和形状，因此导光板表面材质不均，仍然会致使光线强度分布不均勻。此外，由导光板构成的面光源，由于散射光存在，进入图像传感器后，会大大降低指纹图像的对比度，导致误识与拒识的情况出现。

发明内容

[0004] 为了解决现有光学指纹采集仪存在的难以清晰成像的问题，本发明提供一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统。

[0005] 本发明的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，包括：

[0006] 棱镜，所述棱镜为等腰直角三棱镜；

[0007] 贴敷在棱镜直角平面上的背光源，所述背光源采用有机发光二极管；

[0008] 透镜组；

[0009] 图像传感器；

[0010] 将手指按压在所述棱镜的斜面上，所述背光源发出的光进入棱镜后，在手指和棱镜的接触面发生全反射，反射光经透镜组进入图像传感器形成指纹图像。

[0011] 进一步的，所述背光源采用底发射、顶发射或叠层结构。

[0012] 进一步的，所述背光源的发光颜色选自红光、绿光、蓝光或白光中的一种或多种。

[0013] 进一步的，所述背光源所采用的有机发光材料选自荧光材料、磷光材料或延迟荧光材料中的一种或多种。

[0014] 进一步的，所述图像传感器为线阵电荷耦合器件图象传感器或补型金属氧化物半导体图象传感器。

[0015] 本发明的有益效果是：本发明采用有机发光二极管(Organic light-emittingdiodes，OLEDs)作为背光源，为指纹识别设备提供均匀的背光。其具体成像过程为：由有机发光二极管发射出的光，经玻璃照射到指纹谷的地方后，在玻璃与空气的界面发生全反射，被反射到半导体图像传感器的光线则就形成了指纹图像，而射向指纹脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在半导体图像传感器上形成了清晰的指纹图像。

[0016] 本发明采用的有机发光二极管具有良好的方向性和均匀性，用其作背光源能够降低进入图像传感器的杂散光，能够使最终获得的指纹图像显示成像均匀和高对比度的特性，对干性手指、湿性手指和中性手指都能进行很好的检测，特别是对于干性手指的成像清晰度更为明显，很好地解决了目前通常背光源无法解决干性手指清晰成像的难题。

[0017] 另外，本发明可以用于指纹和掌纹的采集，这种有机发光二极管背光源具有良好的均匀性，同时具有很好的方向性，结合光学成像系统实现具有高对比度的指纹和掌纹成像。附图说明

[0018] 图1为本发明的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统的指纹图像采集原理示意图。

[0019] 图2为实施例1中所获得的指纹成像。

[0020] 图3为实施例2中所获得的指纹成像。

[0021] 图4为实施例3中所获得的指纹成像。

[0022] 图5为本发明以有机发光二极管作为背光源与现有以无机发光板作为背光源的发光角度依赖性对比图。

[0023] 图中：1、背光源，2、棱镜，3、手指，4、透镜组，5、图像传感器。

具体实施方式

[0024] 如图1所示，本发明的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，主要包括以下几个部分：背光源1、棱镜2、透镜组4和图像传感器5。

[0025] 本实施方式中，背光源1采用有机发光二极管。

[0026] 本实施方式中，棱镜2为等腰直角三棱镜。

[0027] 本实施方式中，背光源1是通过光学透明胶直接贴敷在棱镜2的任意一个直角平面上。

[0028] 本实施方式中，背光源1可以采用底发射、顶发射或叠层结构中的任意一种。

[0029] 本实施方式中，背光源1的发光颜色可以是红光、绿光、蓝光或白光中的任意一种，也可以是它们的任意组合。

[0030] 本实施方式中，背光源1所采用的有机发光材料可以是荧光材料、磷光材料或延迟荧光材料中的任意一种，也可以是它们的任意组合。

[0031] 本实施方式中，透镜组4的作用是将光照到手指全反射成的像汇聚到图像传感器5中，得到指纹图像。透镜组4包括四块透镜，透镜组4有效焦距为0.507mm，成像距离2cm到10cm。

[0032] 本实施方式中，图像传感器5为线阵电荷耦合器件(CCD)图象传感器或补型金属氧化物半导体(CMOS)图象传感器。

[0033] 本发明中，将手指3按压在棱镜2的斜面上，背光源1所发出的光进入棱镜2后，在手指3和棱镜2的接触面发生全反射，反射光经透镜组4最终进入图像传感器5形成指纹图像。

[0034] 本发明的一种以有机发光二极管为背光源的光学指纹采集系统，其具体实现原理为：将手指3按压在棱镜2的斜面上，背光源1即有机发光二极管发射出的光经过棱镜2照射到指纹谷后，在棱镜2与空气的界面发生全反射，反射光经透镜组4最终进入图像传感器5中，被反射到图像传感器5中的光线形成指纹图像，而射向指纹脊的光线不发生全反射，而是被指纹脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到其他地方，这样就在图像传感器5上形成了清晰的指纹图像。

[0035] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 实施例1

[0037] 本实施例中采用叠层磷光有机发光二极管作为背光源1，其具体发光器件结构如下：

[0038] 玻璃基底/ITO(100nm)/HAT-CN(15nm)/HAT-CN:TAPC(45wt％，60nm)/TAPC(40nm)/Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)(10nm)/Be(pp)2(50nm)/Li2CO3(1nm)/Al(1nm)/HAT-CN(15nm)/TAPC(90nm)/Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)(10nm)/Be(pp)2(50nm)/Li2CO3(1nm)/Al(150nm)。

[0039] 其中，ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度15nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度60nm，其中，HAT-CN的重量百分比为45wt％，TAPC为空穴传输层，厚度40nm，Be(pp)2:Ir(ppy)2(acac)为绿光磷光铱配合物Ir(ppy)2(acac)掺杂电子传输主体材料Be(pp)2的发光层，厚度10nm，Be(pp)2为电子传输层，厚度50nm，Li2CO3/Al/HAT-CN/TAPC为电荷产层，其中Li2CO3厚度1nm，Al厚度1nm，HAT-CN厚度15nm，TAPC厚度90nm，Li2CO3为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。

[0040] 该发光器件发出的是绿色光，用其作为背光源1可以呈现很好的指纹图像，单指指纹图像如图2所示。背光源1采用叠层结构的好处是可以提高背光源1的亮度，从而达到提高指纹图像清晰度的目的。

[0041] 实施例2

[0042] 本实施例中采用荧光有机发光二极管作为背光源1，其具体发光器件结构如下：

[0043] 玻璃基底/ITO(100nm)/MoO3(5nm)/NPB(70nm)/TCTA(5nm)/DSA-ph:MADN(1wt％，40nm)/Liq:LG201(50wt％，40nm)/Liq(2nm)/Al(150nm)。

[0044] 其中，ITO为阳极电极，厚度100nm，MoO3为空穴注入层，厚度5nm，NPB为空穴传输层，厚度70nm，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，DSA-ph:MADN为蓝光荧光掺杂剂DSA-ph掺杂TTA主体材料MADN的发光层，厚度40nm，其中DSA-ph的重量百分比为1wt％，Liq:LG201为n掺杂电子传输层，厚度40nm，其中Liq的重量百分比为50wt％，Liq为电子注入层，厚度2nm，Al为阴极电极，厚度150nm。

[0045] 该发光器件发出的是蓝色光，其优点在于荧光材料具有长的寿命，能够保证器件的稳定性工作。用该发光器件作为背光源1而成的单指指纹图像如图3所示，显示了良好的指纹图像。

[0046] 实施例3

[0047] 本实施例中采用延迟荧光有机发光二极管作为背光源1，其具体发光器件结构如下：

[0048] 玻璃基底/ITO(100nm)/HAT-CN(10nm)/HAT-CN:TAPC(25wt％，50nm)/TCTA(10nm)/CBP:BTZ-DMAC(20nm)/BmPyPB(65nm)/LiF(1nm)/Al(150nm)。

[0049] 其中，ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度10nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度50nm，其中HAT-CN的重量百分比为25wt％，TAPC为空穴传输层，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度10nm，CBP:BTZ-DMAC为红光延迟荧光掺杂剂BTZ-DMAC掺杂双极主体材料CBP的发光层，厚度20nm，BmPyPB为电子传输层，厚度65nm，LiF为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。

[0050] 该发光器件发出的是红色光，延迟荧光材料具有较高的激子利用率，因此发光效率高，有利于降低背光源1的功耗。用该发光器件作为背光源1而成的单指指纹图像如图4所示，显示了良好的指纹图像。

[0051] 实施例4

[0052] 本实施例中采用磷光顶发射有机发光二极管作为背光源1，其具体发光器件结构如下：

[0053] 玻璃基底/ITO(100nm)/Al(150nm)/MoO3(5nm)/TAPC(75nm)/TCTA(5nm)/PO-01:NPB(4wt％，15nm)/Be(pp)2(50nm)/Liq(1nm)/Al(10nm)/NPB(45nm)。

[0054] 其中，ITO/Al为半透明阳极电极，ITO厚度100nm，Al厚度150nm，MoO3为空穴注入层，厚度5nm，TAPC为空穴传输层，厚度75nm，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，PO-01:NPB为红光磷光掺杂剂PO-01掺杂空穴传输主体材料NPB的发光层，厚度15nm，其中PO-01的重量百分比为4wt％，Be(pp)2为电子传输层，厚度50nm，Liq为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度10nm，NPB为空穴传输层，厚度45nm。

[0055] 该发光器件发出的是黄色光，顶发射器件的优点在于正前方光取出效率比较高，能进一步提高指纹的对比度。

[0056] 实施例5

[0057] 本实施例中采用荧光/磷光混合型有机发光二极管作为背光源1，其具体发光器件结构如下：

[0058] 玻璃基底/ITO(100nm)/HAT-CN(15nm)/HAT-CN:TAPC(45wt％，60nm)/TAPC(40nm)/TCTA(5nm)/4P-NPB:Ir(BT)2(acac)(5nm)/4P-NPB(15nm)/Be(pp)2(15nm)/Liq:Be(pp)2(3wt％，35nm)/Liq(1nm)/Al(150nm)。

[0059] 其中，ITO为阳极电极，厚度100nm，HAT-CN为空穴注入层，厚度15nm，HAT-CN:TAPC为p掺杂空穴传输层，厚度60nm，TAPC为空穴传输层，厚度40nm，其中HAT-CN的重量百分比为45wt％，TCTA为空穴传输/电子阻挡层，厚度5nm，4P-NPB:Ir(BT)2(acac)为黄光磷光掺杂剂Ir(BT)2(acac)掺杂空穴传输主体材料4P-NPB的发光层，厚度15nm，Be(pp)2为电子传输层，厚度15nm，Liq:Be(pp)2为n掺杂电子传输层，厚度35nm，其中Liq的重量百分比为3wt％，Liq为电子注入层，厚度1nm，Al为阴极电极，厚度150nm。

[0060] 该发光器件发射很好的白光，用该发光器件作为背光源1同样可以显示很好的指纹图像。

[0061] 如图5所示，以有机发光二极管作为背光源1与现有以无机发光板作为背光源1的发光角度依赖性对比。从图5中可以清楚地看出，有机发光二极管各向发射更均匀的光，预示着用有机发光二极管作为背光源1会实现更清晰的指纹图像，同时，通过上述实施例1、2、3、4也充分证明了本发明能够更加清晰的指纹图像。

[0062] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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