TW202144873A

TW202144873A - 光學指紋感測裝置以及光學指紋感測方法

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Publication number: TW202144873A
Application number: TW110118048A
Authority: TW
Inventors: 陳季廷
Original assignee: 聯詠科技股份有限公司
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2021-05-19
Publication date: 2021-12-01
Also published as: US20210365660A1; TWI773328B; CN113705319A; US11417142B2

Abstract

一種光學指紋感測裝置，其包含複數個光學感測像素、複數個光學阻隔像素以及讀取電路。該複數個光學感測像素各自包含一第一光電探測器用以感測通過一光路徑的一光線，該複數個光學感測像素用以產生複數個感測訊號。該複數個光學阻隔像素各自包含一第二光電探測器，該光線被阻隔不進入該第二光電探測器，該複數個光學阻隔像素用以產生複數個追蹤訊號。讀取電路用以根據該複數個感測訊號以及該複數個追蹤訊號之間的差距產生複數個輸出訊號。

Description

光學指紋感測裝置以及光學指紋感測方法

本揭示有關於一種光學指紋感測模組以及具有光學指紋偵測的顯示裝置。

隨著智慧型手機和平板電腦等行動裝置的發展，對個人身分辨識的技術便產生大量的需求。在各種不同的個人身分辨識技術當中，指紋辨識從成本、大小和識別準確性等角度上被視為較有發展潛力的技術。在一般智慧型手機上，指紋辨識模組通常被安裝在顯示面板之外的區域。

近來，有一些配備有機發光二極體(organic light emitting diode, OLED)面板的智慧型手機將指紋辨識感測器整合至OLED面板中，藉此縮減智慧型手機的邊框尺寸。然而，指紋辨識感測器對環境條件(例如溫度變化)相對敏感。當環境條件發生變化時(例如OLED面板發熱並累積熱能時)，指紋辨識感測器產生的感測數據可能會產生偏差。

本揭示的一態樣有關一種光學指紋感測裝置，其包含複數個光學感測像素、複數個光學阻隔像素以及讀取電路。該複數個光學感測像素各自包含一第一光電探測器用以感測通過一光路徑的一光線，該複數個光學感測像素用以產生複數個感測訊號。該複數個光學阻隔像素各自包含一第二光電探測器，該光線被阻隔不進入該第二光電探測器，該複數個光學阻隔像素用以產生複數個追蹤訊號。讀取電路用以根據該複數個感測訊號以及該複數個追蹤訊號之間的差距產生複數個輸出訊號。

本揭示的一態樣有關一種光學指紋感測方法，包含下列步驟。由複數個光學感測像素產生複數個感測訊號，該複數個光學感測像素各自包含一第一光電探測器用以感測通過一光路徑的一光線。由複數個光學阻隔像素產生複數個追蹤訊號，該複數個光學阻隔像素各自包含一第二光電探測器，該光線被阻隔不進入該第二光電探測器。由一差動放大器根據該複數個感測訊號以及該複數個追蹤訊號之間的差距產生複數個輸出訊號。

下文將揭露實施例與用於實施方式的附圖。為了明確說明，許多實作的細節在以下說明被解釋。然而，將理解，作法的此些細節不意欲限制本揭示。也就是，作法的此些細節在本揭示的實施例的部分係非必要。而且，為了簡化圖，一些傳統結構及元件用示意說明表明。

根據本揭示文件的其中一態樣提供了一種光學指紋感測裝置，此光學指紋感應設備能夠檢測或感應使用者其手指的指紋。在各種實施例中，光學指紋感測裝置能夠檢測由手指反射的光線，進而檢測指紋。

第1圖是根據本揭示文件的一些實施例中的一種光學指紋感測裝置100的示意圖。如第1圖所示，光學指紋感測裝置100包括多個光學感測像素120、多個光學阻隔像素140、開關電路150以及讀取電路160。多個光學感測像素120用以產生多個感測訊號SIN，多個感測訊號SIN用以表示檢測指紋時得到的光線強度分佈。多個光學阻隔像素140用以產生多個追蹤訊號TR，多個追蹤訊號TR用於追蹤與光學感測像素120有關的環境條件(例如溫度偏差、訊號傳輸偏差)。開關電路150耦接在多個光學感測像素120、多個光學阻擋像素140與讀取電路160之間。讀取電路160用以根據多個感測訊號SIN和多個追蹤訊號TR之間的差距DIF產生輸出訊號OUT。

如第1圖所示，於一些實施例中讀取電路160包含差動放大器162以及類比-數位轉換器(analog-to-digital converter, ADC)164。差動放大器162包含第一輸入端IN1以及第二輸入端IN2。第一輸入端IN1用以接收多個感測訊號SIN其中一者，第二輸入端IN2用以接收多個追蹤訊號TR其中一者。

為了產生相對應其中一個光學感測像素120的一個輸出訊號OUT，開關電路150用以在一個時間點上選擇由其中一個光學感測像素120產生的其中一個感測訊號SIN，將選定的感測訊號SIN傳送至差動放大器162的第一輸入端IN1。於此同時，開關電路150用以選擇由相對應的其中一個光學阻隔像素140產生的相對應的一個追蹤訊號TR，並將選定的追蹤訊號TR傳送至差動放大器162的第二輸入端IN2。差動放大器162用以根據選定的感測訊號SIN以及選定的追蹤訊號TR之間的之間的差距DIF產生輸出訊號OUT產生一類比輸出訊號OA。類比-數位轉換器164將類比輸出訊號OA轉換為輸出訊號OUT。於一些實施例中，光學指紋感測裝置100反覆進行上述操作以逐一產生對應多個光學感測像素120各自的輸出訊號OUT。

請一併參閱第2圖以及第3圖，第2圖繪示根據本揭示文件一些實施例之第1圖中一個光學感測像素120的層狀結構剖面視圖。第3圖繪示根據本揭示文件一些實施例之第1圖中一個光學阻隔像素140的層狀結構剖面視圖。

如第2圖所示，光學感測像素120每一者各自包含第一光電探測器(photodevice)PD1。第一光電探測器PD1用以感測通過光路徑OP的光線ILL。在一些實施例中，光線ILL可以是從接觸在光學感測像素120上的指紋所反射的反射光。根據第一光電探測器PD1所接收到的光線ILL的強度水平，光學感測像素120可以產生前述的一感測訊號SIN。舉例來說，當第一光電探測器PD1所接收到的光線ILL的強度較高時，感測訊號SIN的電流幅度或是電壓準位較高。於一些實施例中，第一光電探測器PD1包含一光電二極體用以感測上述光線ILL。

需要注意的是，理想情況下，感測訊號SIN大致上由光線ILL的強度水平所決定。實際情況中，光學感測像素120所產生的感測訊號SIN也會受到光學感測像素120周圍的環境條件(例如溫度變化)所影響。舉例來說，當光學感測像素120周圍的環境溫度變高時(例如光學感測像素120產生了大電流，或者有大電流流經光學感測像素120)，感測訊號SIN將會發生偏移失真。

如第2圖所示，在一些實施例中，光學感測像素120可以由多層的結構實現，包含背光層L1、偏光層L2、玻璃層L3、第一光電探測器PD1、遮光層L4、輔助層L5、層todeviceigital converter ( VICE AND 液晶層L6、彩色濾光層L7、另一玻璃層L8以及另一偏光層L9。第2圖所示的光學感測像素120的層狀結構只是做為例示性範例進行說明，本揭示文件中的光學感測像素120並不限於具有相同的分層或相同的排列順序。如第2圖所示，光學感測像素120具有光學阻隔組件BLK其包含了彩色濾光層L7以及遮光層L4。光線ILL通過光學阻隔組件BLK上的至少一開孔(例如開孔O1以及O2)而抵達第一光電探測器PD1。在一些實施例中，遮光層L4可以利用金屬層來實現。

在第2圖繪示的光學感測像素120中，彩色濾光層L7設置在第一光電探測器PD1上方，彩色濾光層L7沿著光路徑OP開設了第一開孔O1。遮光層L4也設置在第一光電探測器PD1上方，遮光層L4沿著光路徑OP開設了第二開孔O2。光線ILL通過彩色濾光層L7的第一開孔O1以及遮光層L4的第二開孔O2抵達第一光電探測器PD1，如此一來，第一光電探測器PD1能夠感測到由光學感測像素120之上表面進入的光線ILL。

另一方面，如第3圖所示，光學阻隔像素140各自包含第二光電探測器PD2，光線ILL被阻隔不進入第二光電探測器PD2。換句話說，第二光電探測器PD2產生的訊號將不會受到光線ILL的影響，第二光電探測器PD2產生的訊號將會受到光學阻隔像素140周圍的環境條件(例如溫度變化)所影響。根據環境條件的不同，光學阻隔像素140可以產生相應的追蹤訊號TR。舉例來說，當環境溫度較高時，追蹤訊號TR的電流幅度或電壓準位較低。於一些實施例中，第二光電探測器PD2包含一光電二極體，此光電二極體作為一個假性光電二極體(dummy photodiode)用以追蹤環境條件。

如第3圖所示，於一些實施例中，光學阻隔像素140可以由多層的結構實現，包含背光層L1、偏光層L2、玻璃層L3、第一光電探測器PD1、遮光層L4、輔助層L5、層todeviceigital converter ( VICE AND 液晶層L6、彩色濾光層L7、另一玻璃層L8以及另一偏光層L9。第3圖所示的光學阻隔像素140的層狀結構只是做為例示性範例進行說明，本揭示文件中的光學阻隔像素140並不限於具有相同的分層或相同的排列順序。如第3圖所示，光學阻隔像素140具有光學阻隔組件BLK其包含了彩色濾光層L7以及遮光層L4。光線ILL被光學阻隔組件BLK (即彩色濾光層L7以及遮光層L4)所阻擋而不會照射到第二光電探測器PD2。

第3圖中光學阻隔像素140與第2圖中的光學感測像素120具有相似的架構。於第2圖及第3圖的實施例中，光學阻隔像素140與光學感測像素120的不同之處在於，光學阻隔像素140當中的光學阻隔組件BLK上並不具有開孔。

請一併參閱第4A圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中第1圖中的光學感測像素120的電路架構示意圖。如第4A圖所示，光學感測像素120包含一個第一光電探測器PD1、三個電晶體(第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3)以及一電容C1。換句話說，第4A圖當中展示的光學感測像素120之電路架構為三個電晶體搭配一電容(3T1C)。

第一電晶體T1的閘極耦接至第一光電探測器PD1。第一電晶體T1的兩個源/汲極端分別耦接至一系統電壓準位VDD以及第三電晶體T3。第二電晶體T2的閘極接收一重置訊號RES。第二電晶體T2的兩個源/汲極端分別耦接至系統電壓準位VDD以及第一電晶體T1。第三電晶體T3的閘極接收一選擇訊號SEL。第三電晶體T3的兩個源/汲極端分別耦接在第一電晶體T1以及欄輸出線OCL之間。電容C1的一端耦接至源極追隨電晶體的閘極。電容C1可以用浮動擴散(floating diffusion, FD)層加以實現。根據第一光電探測器PD1接收到的光線ILL的強度水平，節點N1的電壓準位會充電(並由電容C1所維持)。當第三電晶體T3會被選擇訊號SEL啟動，第一電晶體T1被節點N1上的電壓準位驅動而產生感測訊號SIN。於一些實施例中，另一電晶體TB被一偏壓控制訊號VB1所驅動以提供一偏壓(bias voltage)至感測訊號SIN。當另一個電晶體Ts1被控制訊號SHS啟動時，感測訊號SIN被傳輸至欄輸出線OCL並暫存在另一個電容CHS。當選擇電路150選擇了這條欄輸出線OCL時，感測訊號SIN被傳輸至差動放大器162(請參閱第1圖)的第一輸入端IN1。於一些實施例中，光學感測像素120產生的感測訊號SIN是根據至少兩個因素而決定的，其包含有關光線ILL的一光學感測因素(請參閱第2A圖)以及有關環境條件的環境因素，這是因為除了光線ILL以外，環境因素也會影響節點N1上的電壓準位或者通過第一電晶體T1上的電流。

請一併參閱第4B圖，其繪示根據本揭示文件之一些實施例中第1圖中的光學感測像素120的另一種電路架構示意圖。如第4B圖所示，光學感測像素120包含一個第一光電探測器PD1、四個電晶體(第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及第四電晶體T4)以及一電容C1。換句話說，第4B圖當中展示的光學感測像素120之電路架構為四個電晶體搭配一電容(4T1C)。相較於第4A圖繪示的實施例，第4B圖當中的光學感測像素120更包含第四電晶體T4，其耦接在第一光電探測器PD1以及節點N1之間。第四電晶體T4的閘極由閘極傳遞控制訊號TG所控制。上述第4A圖當中的三個電晶體搭配一電容(3T1C)以及第4B圖當中的四個電晶體搭配一電容(4T1C)僅作為實現光學感測像素120的例示性範例，但本揭示文件並不以此為限。

請一併參閱第5A圖，其繪示根據本揭示文件之一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素140的一種電路架構示意圖。如第5A圖所示，光學阻隔像素140包含一個第二光電探測器PD2、三個電晶體(第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3)以及一電容C1。換句話說，第5A圖當中展示的光學阻隔像素140之電路架構為三個電晶體搭配一電容(3T1C)。

第5A圖當中的光學阻隔像素140的電路架構相似於第4A圖當中的光學感測像素120。光學阻隔像素140當中的三個電晶體搭配一電容(3T1C)各自的功能與操作方式相似於先前實施例當中的光學感測像素120。光學阻隔像素140用以產生一追蹤訊號TR。當另一個電晶體Ts2被控制訊號SHR啟動時，追蹤訊號TR被傳輸至欄輸出線OCL並暫存在另一個電容CHR。當選擇電路150選擇了這條欄輸出線OCL時，追蹤訊號TR被傳輸至差動放大器162(請參閱第1圖)的第二輸入端IN2。

需特別說明的是，第5A圖當中的光學阻隔像素140進一步包含光學阻隔組件BLKa，光學阻隔組件BLKa設置用以覆蓋第二光電探測器PD2上方之區域。光學阻隔組件BLKa用以阻隔光線使其無法照射到第二光電探測器PD2。於此例子中，追蹤訊號TR是根據有關環境條件的環境因素而決定，且追蹤訊號TR不會受到與光線有關的光學感測因素所影響。因此，在一些實施例中，追蹤訊號TR可以用來追蹤光學阻隔像素140周圍的環境條件。

在第5A圖當中的光學阻隔組件BLKa設置用以覆蓋第二光電探測器PD2上方之區域，而本揭示文件並不以此為限。於其他一些實施例中，光學阻隔組件可以覆蓋光學阻隔像素140當中的更多區域，以確保光學阻隔像素140不會受到光學感測因素所影響。請一併參閱第5B圖，其繪示根據本揭示文件之一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素140的另一種電路架構示意圖。第5B圖當中的光學阻隔像素140包含光學阻隔組件BLKb，光學阻隔組件BLKb設置用以覆蓋第二光電探測器PD2、第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及電容C1上方之區域。在此例子中，光學感測因素將不會影響到第二光電探測器PD2、第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及電容C1的運作。

請一併參閱第5C圖，其繪示根據本揭示文件之一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素140的另一種電路架構示意圖。第5C圖當中的光學阻隔像素140包含光學阻隔組件BLKc，光學阻隔組件BLKc設置用以覆蓋第二光電探測器PD2以及第一電晶體T1上方之區域。在此例子中，光學感測因素將不會影響到第二光電探測器PD2以及第一電晶體T1的運作。

在上述第5A圖至第5C圖的實施例中，光學阻隔像素140是以三個電晶體搭配一電容(3T1C)的實現方式作為舉例說明。然而，本揭示文件並不以此為限。於一些實施例中，光學阻隔像素140也可以採用類似於第4B圖中四個電晶體搭配一電容(4T1C)的實現方式結合一光學阻隔組件，或是採用任何具相等性的光學感測電路架構結合一光學阻隔組件加以實現。

請一併參閱第6圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素120其中一者、多個光學阻隔像素140其中一者以及讀取電路160之間的關係示意圖。如第6圖所示，光學感測像素120能夠產生感測訊號SIN至差動放大器162的第一輸入端IN1，光學阻隔像素140產生追蹤訊號TR至差動放大器162的第二輸入端IN2。差動放大器162接收感測訊號SIN以及追蹤訊號TR，用以放大感測訊號SIN以及追蹤訊號TR之間的差距DIF。

如上所述，感測訊號SIN用以反映與光線ILL(請參閱第2A)有關的光學感測因素以及與環境條件有關的環境因素，而追蹤訊號TR用以反映環境因素。差動放大器162的輸出可以表示為：差動放大器162的輸出 =GAIN*(感測訊號SIN–追蹤訊號TR) =GAIN*[(光學感測因素+環境因素)–(環境因素)] =GAIN*(光學感測因素)

GAIN為差動放大器162的放大增益參數。換句話說，追蹤訊號TR可以用來補償或減少存在於感測訊號SIN當中的環境因素。藉此，消除差動放大器162的輸出與環境因素的相關性。類比-數位轉換器164用以將差動放大器162的輸出轉換為數位格式的輸出訊號OUT。

如第1圖以及第6圖所示，一個光學感測像素120可以產生一個感測訊號SIN，而一個感測訊號SIN透過差動放大器162處理後(基於這個光學感測像素120附近的一個光學阻隔像素140所產生的一個追蹤訊號TR進行處理)將產生一個輸出訊號OUT。可將多個光學感測像素120各自產生的多個輸出訊號OUT收集起來以便進行一指紋的辨識。舉例來說，多個輸出訊號OUT可以由搭配有指紋辨識影算法之處理器(例如中央處理單元、圖形處理單元、特殊應用積體電路，圖中未示)進行處理，以進行指紋的辨識。需要特別說明的是，本揭示文件之光學指紋感測裝置100產生的輸出訊號OUT不會受到環境因素(例如溫度變化)的影響，如此一來，光學指紋感測裝置100可以以較高的精準度進行指紋辨識並且可在各種不同的環境條件下使用。

請一併參閱第7A圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140的示意圖。如第7A圖所示，光學指紋感測裝置100a包含多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140，其分布在一平面，此平面可以是觸控顯示面板、觸控板或指紋感測器的上表面。

如第7A圖所示，此平面包含複數個區塊，例如區塊Z1、Z2以及Z3，多個光學阻隔像素140分別配置在區塊Z1、Z2以及Z3各自的中心處，多個光學感測像素120配置圍繞多個光學阻隔像素140。如第7A圖所示，在區塊Z1中，有一個光學阻隔像素140設置在區塊Z1的中心處，並有八十個光學感測像素120配置圍繞這一個光學阻隔像素140。在第7A圖的實施例中，區塊Z1、Z2以及Z3每一者各自包含9x9個像素，但本揭示文件並不以此為限。於一些其他實施例中，每一個區塊可以包含3x3個像素、5x5個像素、7x7個像素或是其他的組合。於此例子中，一個光學阻隔像素140所產生的追蹤訊號TR可以分享給同一個區塊中的所有光學感測像素120所共用。

請一併參閱第7B圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140的示意圖。如第7B圖所示，光學指紋感測裝置100b包含多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140，其分布在一平面，此平面可以是觸控顯示面板、觸控板或指紋感測器的上表面。

如第7B圖所示，多個光學阻隔像素140配置在平面的邊界處，多個光學感測像素120配置在平面的內側區域。

請一併參閱第7C圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140的示意圖。如第7C圖所示，光學指紋感測裝置100c包含多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140，其分布在一平面，此平面可以是觸控顯示面板、觸控板或指紋感測器的上表面。

如第7C圖所示，多個光學阻隔像素140配置在平面的邊界處以及分布在多個區塊(參閱第7A圖中的區塊Z1、Z2以及Z3)的中心處，多個光學感測像素120配置在平面的內側區域。

請一併參閱第7D圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140的示意圖。如第7D圖所示，光學指紋感測裝置100d包含多個光學感測像素120與多個光學阻隔像素140，其分布在一平面，此平面可以是觸控顯示面板、觸控板或指紋感測器的上表面。

如第7D圖所示，光學指紋感測裝置100d當中的多個光學阻隔像素140與多個光學感測像素120彼此以交錯方式配置。如第7D圖所示，每一個光學阻隔像素140在垂直方向上是設置在兩個光學感測像素120之間。此外，每一個光學阻隔像素140在水平方向上是設置在兩個光學感測像素120之間。於此例子中，光學阻隔像素140的數量與光學感測像素120的數量相同。相鄰的兩個像素(包含一個光學感測像素120以及一個光學阻隔像素140)可以彼此配對用以感測一輸出訊號OUT，以此方式可以有效地消除溫度變化的影響。

請一併參閱第8圖，其繪示根據本揭示文件的一些實施例中光學指紋感測方法200的方法流程圖。此光學指紋感測方法200可以由上述實施例中第1圖至第7D圖中的光學指紋感測裝置100及100a~100d所執行。

如第1圖及第8圖所示，執行步驟S210由多個光學感測像素120產生感測訊號SIN。多個光學感測像素120各自包含第一光電探測器用以感測通過光路徑的光線。執行步驟S220由多個光學阻隔像素140產生追蹤訊號TR，多個光學阻隔像素140各自包含第二光電探測器，光線被阻隔不進入第二光電探測器。執行步驟S230，由差動放大器162根據多個感測訊號SIN以及多個追蹤訊號TR之間的差距DIF產生多個輸出訊號OUT。

更多關於光學感測像素120、光學阻隔像素140及差動放大器162的細節可以參考先前第1圖至第6圖有關的實施例，在此不另贅述。

需要特別說明的是，本揭示文件之光學指紋感測方法200產生的輸出訊號OUT不會受到環境因素(例如溫度變化)的影響，因為追蹤訊號TR可以用來補償感測訊號SIN當中所帶有的環境因素，如此一來，光學指紋感測方法200可以以較高的精準度進行指紋辨識並且可在各種不同的環境條件下使用。

雖然本揭示的特定實施例已經揭露有關上述實施例，此些實施例不意欲限制本揭示。各種替代及改良可藉由相關領域中的一般技術人員在本揭示中執行而沒有從本揭示的原理及精神背離。因此，本揭示的保護範圍由所附申請專利範圍確定。

100, 100a~100d:光學指紋感測裝置 120:光學感測像素 140:光學阻隔像素 150:選擇電路 160:讀取電路 162:差動放大器 164:類比-數位轉換器 SIN:感測訊號 TR:追蹤訊號 DIF:差距 IN1:第一輸入端 IN2:第二輸入端 OA:類比輸出訊號 OUT:輸出訊號 BLK, BLKa, BLKb, BLKc:光學阻隔組件 ILL:光線 L1:背光層 L2, L9:偏光層 L3, L8:玻璃層 PD1:第一光電探測器 L4:遮光層 L5:輔助層 L6:層todeviceigital converter ( VICE AND 液晶層 L7:彩色濾光層 T1:第一電晶體 T2:第二電晶體 T3:第三電晶體 T4:第四電晶體 C1, CHS, CHR:電容 VDD:系統電壓準位 SEL:選擇訊號 RES:重置訊號 OCL:欄輸出線 SHR:控制訊號 VB1:偏壓控制訊號 TB, Ts1, Ts2:電晶體 Z1, Z2, Z3:區塊 200:光學指紋感測方法 S210, S220, S230:步驟

第1圖繪示根據本揭示文件的一些實施例中的一種光學指紋感測裝置的示意圖。第2圖繪示根據本揭示文件一些實施例之第1圖中一個光學感測像素的層狀結構剖面視圖。第3圖繪示根據本揭示文件一些實施例之第1圖中一個光學阻隔像素的層狀結構剖面視圖。第4A圖繪示根據本揭示文件的一些實施例中第1圖中的光學感測像素的電路架構示意圖。第4B圖繪示根據本揭示文件的另一些實施例中第1圖中的光學感測像素的電路架構示意圖。第5A圖繪示根據本揭示文件之一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素的一種電路架構示意圖。第5B圖繪示根據本揭示文件之另一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素的一種電路架構示意圖。第5C圖繪示根據本揭示文件之另一些實施例中第1圖中的光學阻隔像素的一種電路架構示意圖。第6圖繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素其中一者、多個光學阻隔像素其中一者以及讀取電路之間的關係示意圖。第7A圖繪示根據本揭示文件的一些實施例中多個光學感測像素與多個光學阻隔像素的示意圖。第7B圖繪示根據本揭示文件的另一些實施例中多個光學感測像素與多個光學阻隔像素的示意圖。第7C圖繪示根據本揭示文件的另一些實施例中多個光學感測像素與多個光學阻隔像素的示意圖。第7D圖繪示根據本揭示文件的另一些實施例中多個光學感測像素與多個光學阻隔像素的示意圖。第8圖繪示根據本揭示文件的一些實施例中光學指紋感測方法的方法流程圖。

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100:光學指紋感測裝置

120:光學感測像素

140:光學阻隔像素

150:選擇電路

160:讀取電路

162:差動放大器

164:類比-數位轉換器

SIN:感測訊號

TR:追蹤訊號

DIF:差距

IN1:第一輸入端

IN2:第二輸入端

OA:類比輸出訊號

OUT:輸出訊號

Claims

一種光學指紋感測裝置，包含：複數個光學感測像素，該複數個光學感測像素各自包含一第一光電探測器用以感測通過一光路徑的一光線，該複數個光學感測像素用以產生複數個感測訊號；複數個光學阻隔像素，該複數個光學阻隔像素各自包含一第二光電探測器，該光線被阻隔不進入該第二光電探測器，該複數個光學阻隔像素用以產生複數個追蹤訊號；以及一讀取電路，用以根據該複數個感測訊號以及該複數個追蹤訊號之間的差距產生複數個輸出訊號。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學感測像素各自更包含一光學阻隔組件，該光線通過該光學阻隔元件上的至少一開孔照射至該第一光電探測器。
如請求項2所述之光學指紋感測裝置，其中該光學阻隔組件包含：一彩色濾光層，設置於該第一光電探測器上方，其中沿著該光路徑的一第一開孔設置於該彩色濾光層上；以及一遮光層，設置於該第一光電探測器上方，其中沿著該光路徑的一第二開孔設置於該遮光層上，該光線通過該第一開孔以及該第二開孔照射至該第一光電探測器。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學阻隔像素各自更包含一光學阻隔組件，該光線被該光學阻隔組件阻隔不進入至該第二光電探測器。
如請求項4所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學阻隔像素各自更包含：一第一電晶體，該第一電晶體之閘極耦接至該第二光電探測器；一第二電晶體，耦接於該第一電晶體之閘極與一系統電壓準位之間；一第三電晶體，耦接於該第一電晶體與一欄輸出線之間；以及一電容，耦接至該第一電晶體之閘極。
如請求項5所述之光學指紋感測裝置，其中該光學阻隔組件設置用以覆蓋該第二光電探測器上方之一區域。
如請求項5所述之光學指紋感測裝置，其中該光學阻隔組件設置用以覆蓋該第二光電探測器以及該第一電晶體上方之一區域。
如請求項5所述之光學指紋感測裝置，其中該光學阻隔組件設置用以覆蓋該第二光電探測器、該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體以及該電容上方之一區域。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該讀取電路包含一差動放大器，該差動放大器包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端用以接收該複數個感測訊號其中一者，該第二輸入端用以接收該複數個追蹤訊號其中一者。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該平面包含複數個區塊，該複數個光學阻隔像素配置在該些複數區塊的中心處，該複數個光學感測像素配置圍繞該複數個光學阻隔像素。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該平面包含複數個區塊，該複數個光學阻隔像素其中的一第一部分配置在該些複數區塊的中心處，該複數個光學阻隔像素其中的一第二部分配置在該些複數區塊的邊界處，該複數個光學感測像素配置圍繞該複數個光學阻隔像素其中的該第一部分。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該複數個光學阻隔像素配置在該平面的邊界處，該複數個光學感測像素配置在該平面的內側區域。
如請求項1所述之光學指紋感測裝置，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該複數個光學阻隔像素與該複數個光學感測像素彼此交錯配置。
一種光學指紋感測方法，包含：由複數個光學感測像素產生複數個感測訊號，該複數個光學感測像素各自包含一第一光電探測器用以感測通過一光路徑的一光線；由複數個光學阻隔像素產生複數個追蹤訊號，該複數個光學阻隔像素各自包含一第二光電探測器，該光線被阻隔不進入該第二光電探測器；以及由一差動放大器根據該複數個感測訊號以及該複數個追蹤訊號之間的差距產生複數個輸出訊號。
如請求項14所述之光學指紋感測方法，其中該複數個感測訊號感測之該光線用於一指紋的偵測。
如請求項15所述之光學指紋感測方法，其中該複數個輸出訊號是基於該複數個追蹤訊號進行補償。
如請求項14所述之光學指紋感測方法，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該平面包含複數個區塊，該複數個光學阻隔像素配置在該些複數區塊的中心處，該複數個光學感測像素配置圍繞該複數個光學阻隔像素。
如請求項14所述之光學指紋感測方法，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該平面包含複數個區塊，該複數個光學阻隔像素其中的一第一部分配置在該些複數區塊的中心處，該複數個光學阻隔像素其中的一第二部分配置在該些複數區塊的邊界處，該複數個光學感測像素配置圍繞該複數個光學阻隔像素其中的該第一部分。
如請求項14所述之光學指紋感測方法，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該複數個光學阻隔像素配置在該平面的邊界處，該複數個光學感測像素配置在該平面的內側區域。
如請求項14所述之光學指紋感測方法，其中該複數個光學感測像素以及該複數個光學阻隔像素分布在一平面上，該複數個光學阻隔像素與該複數個光學感測像素彼此交錯配置。