TW202209181A

TW202209181A - 生物特徵感測裝置

Info

Publication number: TW202209181A
Application number: TW110111573A
Authority: TW
Inventors: 陳彥良; 陳信學; 黃美蓮; 丘兆仟; 郭俊宏
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TWI789673B; TW202208957A; TWI799825B; TWI753737B; TW202209168A

Abstract

一種生物特徵感測裝置，其包括基板以及感光元件。感光元件設置於基板上。感光元件包括下電極、上電極以及感光層。上電極配置於下電極上。感光層夾於上電極與下電極之間。感光層的結晶率小於30%；或是，於波長為590奈米至720奈米的光照射下，感光元件的外部量子效率小於或等於30%，且於波長為400奈米至450奈米的光照射下，感光元件的外部量子效率大於40%。

Description

生物特徵感測裝置

本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種生物特徵感測裝置。

目前電子裝置進入全螢幕的時代，屏下感測裝置已逐漸成為主流，其優勢是不對螢幕占比造成太大的影響（如：幾乎不會有任何影響），並提供使用者另一種生物辨識的選擇。

屏下感測裝置是利用顯示元件的光源反射生物特徵訊號，並透過元件吸收光訊號處理後轉變為電訊號（如：對應的電流訊號/電子流訊號），進而辨識生物特徵。然而，因為部分的外界環境光波段（如：波長為590奈米至720奈米的光）也是感測裝置可感測的波段，因此在戶外容易產生極大的雜訊干擾，並影響生物辨識訊號的清晰度。

本發明提供一種生物特徵感測裝置，其厚度可以較薄且/或製造方式可以較為簡單，且/或可以具有良好的辨識效能。

本發明的生物特徵感測裝置包括基板、第一感光元件以及第一偏壓產生元件。第一感光元件設置於基板上。第一感光元件包括第一下電極、第一上電極以及第一感光層。第一上電極配置於第一下電極上。第一感光層夾於第一上電極與第一下電極之間。第一偏壓產生元件電性連接於第一感光元件。於波長為590奈米至720奈米的光照射下，第一感光元件的外部量子效率小於或等於30%。於波長為400奈米至450奈米的光照射下，第一感光元件的外部量子效率大於40%。

本發明的生物特徵感測裝置包括基板以及第一感光元件。第一感光元件設置於基板上。第一感光元件包括第一下電極、第一上電極以及第一感光層。第一上電極配置於第一下電極上。第一感光層夾於第一上電極與第一下電極之間。第一感光層的結晶率小於30%。

本發明的生物特徵感測裝置包括基板、第一感光元件、第一偏壓產生元件、第二感光元件以及第二偏壓產生元件。第一感光元件設置於基板上。第一感光元件包括第一下電極、第一上電極以及第一感光層。第一上電極配置於第一下電極上。第一感光層夾於第一上電極與第一下電極之間。第一偏壓產生元件電性連接於第一感光元件。第二感光元件設置於基板上。第二感光元件包括第二下電極、第二上電極以及第二感光層。第二上電極配置於第二下電極上。第二感光層夾於第二上電極與第二下電極之間。第二偏壓產生元件電性連接於第二感光元件。第一感光元件的外部量子效率不同於第一感光元件的外部量子效率；或第一感光層的結晶率不同於第二感光層的結晶率。

基於上述，在本發明的生物特徵感測裝置中，藉由其感光層可以使生物特徵感測裝置的厚度可以較薄且/或製造方式可以較為簡單，且/或可以具有良好的辨識效能（如：較好的指紋訊號清晰度）。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。如本領域技術人員將認識到的，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例，而不脫離本發明的精神或範圍。

在附圖中，為了清楚起見，放大了各元件等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在“另一元件上”、或“連接到另一元件”、“重疊於另一元件”時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或 “直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電連接。

應當理解，儘管術語“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的“第一元件”、“部件”、“區域”、“層”、或“部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式“一”、“一個”和“該”旨在包括複數形式，包括“至少一個”。“或”表示“及/或”。如本文所使用的，術語“及/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語“包括”及/或“包括”指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

此外，諸如“下”或“底部”和“上”或“頂部”的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的“下”側的元件將被定向在其他元件的“上”側。因此，示例性術語“下”可以包括“下”和“上”的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件“下方”或“下方”的元件將被定向為在其它元件 “上方”。因此，示例性術語“下面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。

本文使用的“約”、“實質上”、或“近似”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制權利要求的範圍。

圖1A是依照本發明的第一實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖1B是依照本發明的第一實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。舉例而言，圖1B可以是對應於圖1A中至少一個區域R1的放大圖。

請參照圖1A及圖1B，生物特徵感測裝置100包括基板150以及感光元件（可被稱為：第一感光元件）110。感光元件110設置於基板150的基板表面150a上。感光元件110包括下電極（可被稱為：第一下電極）111、上電極（可被稱為：第一上電極）112以及感光層（可被稱為：第一感光層）113。上電極112配置於下電極111上。感光層113夾於上電極112與下電極111之間。

在一實施例中，基板150的材質可包括玻璃、石英、有機聚合物、金屬或其他適宜的材質，於本發明並不加以限制。

在本實施例中，至少藉由感光元件110可以使生物特徵感測裝置100適於感測光線。在一實施例中，生物特徵感測裝置100可以適於感測由生物特徵（如：指紋，但不限）所反射的光線，但本發明不限於此。

在一實施例中，上電極112的材質可以包括透光導電材質，且/或下電極111的材質可以包括金屬，但本發明不限於此。

在本實施例中，感光層113的結晶率（crystallinity）小於30%。

在一實施例中，結晶率可以藉由X射線衍射（X-ray diffractometer；XRD）、拉曼光譜（Raman Spectra）或其他適宜的方式進行量測、推算及/或估算。以拉曼光譜為例，例如是在波長為532奈米（nanometer；nm）的雷射照射下，在適當的偵測區域（如：拉曼位移（Raman shift）約為480波數（wavenumber；cm^-1 ），但不限）中偵測非晶型成分強度（Intensity of amorphous ingredient），且在適當的偵測區域（如：拉曼位移約為520波數，但不限）中偵測矽晶型成分強度（Intensity of crystal Si ingredient）。並且，結晶率（在後述關係式中以X_c 表示）可以藉由非晶型成分強度（在後述關係式中以I_a 表示）、矽晶型成分強度（在後述關係式中以I_c 表示）及散射係數（scattering coefficient；在後述關係式中以y表示）進行推算或估算，其關係式例如為：X_c = I_c /(I_c +y×I_a )。進一步，以矽質的感光層113為例，其散射係數約為0.88。

在本實施例中，結晶率可以是藉由上述的方式進行量測、分析及/或估算。當然，前述的量測、分析及/或估算方式僅是示例性的描述，於本發明並不限定結晶率的量測、分析及/或估算方式。然而，藉由不同的測量方法，測定的具體數值可能會略有不同。但是，對於不同方法所測得的對應數值通常不會有太大的差異；或是，在不同方法之間可以藉由一般常用的方式進行換算或估算（如：資料表對照、內插法或外插法，但不限）。

在本實施例中，感光層113可以包括富矽氧化物（Silicon-rich oxide；SRO）層，但本發明不限於此。在一實施例中，感光層113可以包括富矽氧化物及其他元素（如：氫或氮，但不限）的膜層，但本發明不限於此。

在一實施例中，感光層113可以藉由化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition；CVD）製程形成，但本發明不限於此。在一實施例中，於進行化學氣相沉積之前、時及/或之後，可藉由調整氣體的成份、比例、流量及/或濃度、製程的時間及/或溫度、電漿的能量及/或其他適宜的製程條件，而使所形成的膜層具有對應的結晶率。前述的氣體可以包括矽烷（如：甲矽烷（SiH₄ ）、乙矽烷（Si₂ H₆ ）或上述氣體的混合，但不限）與含氧氣體的混合（如：二氧化碳（CO₂ ）、一氧化二氮（N₂ O）或上述氣體的混合，但不限）、上述氣體與氫氣（H₂ ）的混合、上述氣體與其他氣體（如：氬氣（Ar））的混合或其他適宜的氣體，但本發明不限於此。

在本實施例中，生物特徵感測裝置100可以更包括偏壓產生元件（可被稱為：第一偏壓產生元件）130。偏壓產生元件130電性連接於感光元件110。

在本實施例中，偏壓產生元件130可以是包括源極（可被稱為：第一源極）131、汲極（可被稱為：第一汲極）132、閘極（可被稱為：第一閘極）133及通道（可被稱為：第一通道）134的電晶體，且汲極132可以電性連接於感光元件110的下電極111。在圖1B中所繪示的為頂閘型低溫多晶晶矽薄膜電晶體（top gate low temperature poly-silicon thin film transistor；top gate LTPS TFT），但本發明不限於此。在一未繪示的實施例中，偏壓產生元件130可以依據設計上的需求而電性連接至其他的元件（如：其他的主動元件及/或被動元件），而可例如被簡稱為一個主動元件與一個電容（可表示為：1T1C）、二個主動元件與一個電容（可表示為：2T1C）、三個主動元件和一個或兩個電容（可表示為：3T1C/2C）或是其他適宜的電路配置。

在本實施例中，若偏壓產生元件130所提供的偏壓（bias voltage）的絕對值約為2伏（Volt；V）至7.5伏（如：約4伏，但不限）的狀態下，則於波長為590奈米至720奈米的光照射下，感光元件110的外部量子效率（External Quantum Efficiency；EQE）小於或等於30%；且於波長為400奈米至450奈米的光照射下，感光元件110的外部量子效率大於40%；或是，進一步地大於或等於60%。

值得注意的是，「偏壓的絕對值約為2伏至7.5伏」所指的可以是：2伏至7.5伏；抑或是，-2伏至-7.5伏。一般而言，前述的正值範圍表示或負值範圍表示會依據外部量子效率的常用量測的方式及/或對應的偏壓產生元件種類（如：P-type電晶體或N-type電晶體），並根據對應的電流方向/電子流方向而有對應的定義。本發明具有通常知識者可以理解以「偏壓的絕對值」是為了表達數值之概念，而對於其為正值範圍或負值範圍可以依據元件實際可致能的效果或對應的用途而予以最合理之解釋。後續的表示方式及意義亦同或類似。

在一實施例中，外部量子效率例如是藉由ASTM E927、IEC 60904-9、JIS C8912或其他適宜的標準所規範的市售太陽光源模擬器進行AM1.5G模擬光譜及/或AM1.5D模擬光譜的量測，故於此不加以贅述。

在一實施例中，若偏壓產生元件130所提供的偏壓的絕對值約為2伏至7.5伏（如：可致能感光元件110的偏壓的絕對值約4伏，但不限）的狀態下，則於波長為590奈米至630奈米的光照射下，感光元件110的外部量子效率小於或等於20%；或是，進一步地小於或等於16%。

在一實施例中，若偏壓產生元件130所提供的偏壓的絕對值約為2伏至7.5伏（如：可致能感光元件110的偏壓的絕對值約4伏，但不限）的狀態下，則於波長為630奈米至660奈米的光照射下，感光元件110的外部量子效率小於或等於10%；或是，進一步地小於或等於7%。

在一實施例中，若偏壓產生元件130所提供的偏壓的絕對值約為2伏至7.5伏（如：可致能感光元件110的偏壓的絕對值約4伏，但不限）的狀態下，則於波長為660奈米至720奈米的光照射下，感光元件110的外部量子效率小於或等於5%；或是，進一步地小於或等於3%。

在本實施例中，生物特徵感測裝置100可以更包括位於基板表面150a上的膜層（如：第一絕緣層161、第二絕緣層162、第三絕緣層163、第一膜層171、第二膜層172、第三膜層173、第一遮光層181、第四膜層174、第五膜層175、第二遮光層182、第六膜層176、第七膜層177及/或第三遮光層183，但不限）。

在本實施例中，第一絕緣層161可以位於基板150與偏壓產生元件130或感光元件110之間。在一實施例中，第一絕緣層161可以被稱為緩衝層（buffer layer），但本發明不限於此。

在本實施例中，第二絕緣層162可以位於閘極133與源極131/汲極132/通道134之間。在一實施例中，第二絕緣層162可以被稱為閘絕緣層（gate insulating layer；GI layer），但本發明不限於此。

在本實施例中，第三絕緣層163可以覆蓋閘極133。在一實施例中，第三絕緣層163可以被稱為介電質（interlayer dielectric；ILD），但本發明不限於此。

在一實施例中，第一膜層171、第二膜層172、第四膜層174及/或第六膜層176中的至少其中之一可以被稱為平坦化層（planarizing layer；PL），但本發明不限於此。

在一實施例中，第三膜層173、第五膜層175及/或第七膜層177中的至少其中之一可以被稱為背保護層（back channel passivation layer；BP layer），但本發明不限於此。

在本實施例中，第一膜層171、第二膜層172、第三膜層173、第四膜層174、第五膜層175、第六膜層176及/或第七膜層177可以透光。

在本實施例中，第一遮光層181、第二遮光層182及/或第三遮光層183可以遮光。第一遮光層181可以具有對應於感光元件110的第一孔洞181p。第二遮光層182可以具有對應於感光元件110的第二孔洞182p。第三遮光層183可以具有對應於感光元件110的第三孔洞183p。

在本實施例中，生物特徵感測裝置100可以更包括導光元件191。導光元件191例如是透鏡。導光元件191配置於感光元件110上。導光元件191對應於遮光層的孔洞（如：第一孔洞181p、第二孔洞182p及/或第三孔洞183p，但不限）。在一實施例中，導光元件191可以嵌入離感光元件110最遠的遮光層的孔洞（如：第三遮光層183的第三孔洞183p，但不限）內，但本發明不限於此。

在一實施例中，導光元件191可以藉由預先成型（pre-formed）的方式形成，然後，配置於感光元件110上的對應處，但本發明不限於此。

在本實施例中，藉由感光元件110的感光層113，可以在強光（如：戶外太陽光，但不限）下仍具有較佳或較高的訊號雜訊比（Signal-to-noise ratio；SNR）。如此一來，至少在具有感光層113的感光元件110的上方（即，相對於基板150的方向），可以省略紅外線截止層（IR-cut layer）或紅外線濾除層（IR-filter layer）。也就是說，在垂直於基板表面150a的方向D1上，在具有感光層113的感光元件110的上方，可以未有任何的紅外線截止層或紅外線濾除層重疊於具有感光層113的感光元件110；或是，射入具有感光層113的感光元件110的光可以未經過任何的紅外線截止層或紅外線濾除層。因此，生物特徵感測裝置100的厚度可以較薄且/或製造方式可以較為簡單，且/或可以具有良好的辨識效能（如：較好的指紋訊號清晰度）。

圖2是依照本發明的第二實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。本實施例的生物特徵感測裝置200與第一實施例的生物特徵感測裝置100相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，於圖2中至少一個區域R2可以相同或相似於圖1A或圖1B中至少一個區域R1。因此，針對圖2中區域R2的結構或其對應的功能、材質或形成方式於此不加以贅述。

請參照圖2，生物特徵感測裝置200包括基板150、感光元件（未直接繪示或標示；可以相同或相似於圖1B中的感光元件110）以及光纖元件292。光纖元件292配置於感光元件上。

在本實施例中，光纖元件292的延伸方向可以基本上垂直於基板表面150a。

在一實施例中，光纖元件292例如可以包括光纖光導管或光纖導光條，但本發明不限於此。

圖3是依照本發明的第三實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。本實施例的生物特徵感測裝置300與第一實施例的生物特徵感測裝置100相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，於圖3中的區域R3可以相同或相似於圖1A或圖1B中至少一個區域R1。因此，針對圖3中區域R3的結構或其對應的功能、材質或形成方式於此不加以贅述。

請參照圖3，生物特徵感測裝置300包括基板150、感光元件（未直接繪示或標示；可以相同或相似於圖1B中的感光元件110）以及導光元件393。導光元件393例如是透鏡。導光元件393配置於感光元件上。導光元件393對應於遮光層的孔洞（如：第一孔洞181p及/或第二孔洞182p，但不限）。在一實施例中，導光元件393可以嵌入離感光元件110最遠的遮光層的孔洞（如：第二遮光層182的第二孔洞182p，但不限）內，且覆蓋離感光元件最遠的遮光層的頂表面，但本發明不限於此。

在一實施例中，導光元件393可以藉由壓印的方式形成。舉例而言，可以在離感光元件110最遠的遮光層的頂表面上塗佈透光材料，然後，藉由壓印前述透光材料的方式形成對應的導光元件393，但本發明不限於此。

圖4A是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖4B是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖4C是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。舉例而言，圖4A可以是對應於圖1C中A-A’剖線上的剖視示意圖，圖4B可以是對應於圖4A中區域R42的放大圖。本實施例的生物特徵感測裝置400與第一實施例的生物特徵感測裝置100相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，於圖4A中至少一個區域R41可以相同或相似於圖1A或圖1B中至少一個區域R1。因此，針對圖4A中區域R41的結構或其對應的功能、材質或形成方式於此不加以贅述。

請參照圖4A至圖4C，生物特徵感測裝置100包括基板150、第一感光元件110以及第二感光元件420。第二感光元件420設置於基板150的基板表面150a上。第二感光元件420包括第二下電極421、第二上電極422以及第二感光層423。第二上電極422配置於第二下電極421上。第二感光層423夾於第二上電極422與第二下電極421之間。

在一實施例中，第二上電極422的材質可以包括透光導電材質，且/或第二下電極421的材質可以包括金屬，但本發明不限於此。

在本實施例中，第二感光層423的結晶率大於30%。

在本實施例中，生物特徵感測裝置100可以更包括第二偏壓產生元件440。第二偏壓產生元件440可以相似於第一偏壓產生元件130。舉例而言，第二偏壓產生元件440可以是包括第二源極441、第二汲極442、第二閘極443及第二通道444的電晶體，且第二汲極442可以電性連接於第二感光元件420的第二下電極421。

在本實施例中，若第一偏壓產生元件130及第二偏壓產生元件440所提供的偏壓相同或相近，則於波長為590奈米~629奈米的光照射下，第二感光元件420的外部量子效率不同於感光元件110的外部量子效率。

舉例而言，若第一偏壓產生元件130所提供的偏壓的絕對值約為2伏至7.5伏（如：可致能對應的感光元件的偏壓的絕對值約4伏，但不限），且第二偏壓產生元件440所提供的偏壓基本上相同於第一偏壓產生元件130，則於波長為590奈米~629奈米的範圍內，且具有基本上相同的照光條件下，第一感光元件110的外部量子效率小於或等於30%，且第二感光元件420的外部量子效率大於或等於40%。

在本實施例中，至少一個第一感光元件110及至少一個第二感光元件420可以構成感測單元（sensor unit）SU。也就是說，在同一感測單元SU中的第一感光元件110及第二感光元件420可以在基本上相同的時間點或時間範圍內被致能而偵測/轉換光訊號。在圖4C中，感測單元SU可以包括多個第一感光元件110及多個第二感光元件420，並且，為清楚表示，並為一一地標示每個第一感光元件110及/或第二感光元件420。另外，本發明對於感測單元SU內的第一感光元件110及/或第二感光元件420的數量及/或排列方式並不加以限制。值得注意的是，若一感測單元中具有多個感光元件，則本發明並未限定同一感測單元中的多個感光元件是由相同或不同的偏壓產生元件所驅動/致能。

在一實施例中，藉由具有第一感光元件110及第二感光元件420所構成感測單元SU，可以進行防偽的生物特徵感測辨識，但本發明不限於此。舉例而言，在藉由感測單元SU進行常態的指紋感測辨識時，由於手指（如：圖8中的手指F，但不限）的厚度不均且/或按壓程度較難一致，因此，感測單元SU中不同的第一感光元件110及/或第二感光元件420可以具有對應不同的感測訊號。如此一來，可以藉由同一感測單元SU中不同的感測訊號進行判斷，以辨別手指按壓的真偽。但本發明對於辨識的方式並不加以限制。

圖5是依照本發明的第五實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。本實施例的生物特徵感測裝置500與第一實施例的生物特徵感測裝置100或第四實施例的生物特徵感測裝置400相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。

請參照圖5，生物特徵感測裝置500包括基板150、偏壓產生元件130、第一感光元件110以及第二感光元件420。偏壓產生元件130的源極131可以電性連接於第一感光元件110的下電極111及第二感光元件420的下電極421。

在本實施例中，第一感光元件110的第一下電極111及第二感光元件420的第二下電極421可以是同一的膜層。也就是說，第一感光元件110的第一下電極111及第二感光元件420的第二下電極421可以藉由相同的步驟所形成的一膜層。

在本實施例中，第一感光元件110的第一上電極112及第二感光元件420的第二上電極422可以是同一的膜層。也就是說，第一感光元件110的第一上電極112及第二感光元件420的第二上電極422可以藉由相同的步驟所形成的一膜層。

在本實施例中，第一感光元件110的第一感光層113及第二感光元件420的第一感光層423可以藉由不同的步驟所形成。

在一實施例中，偏壓產生元件130以及電性連接於其的一個或多個感光元件（如：第一感光元件110以及第二感光元件420）可以被稱為感測畫素單元（sensor pixel unit）。也就是說，若一感測畫素單元中具有多個感光元件，則同一感測畫素單元中的多個感光元件可以在基本上相同的時間點或時間範圍內被致能而偵測/轉換光訊號。

圖6A至圖6E是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。舉例而言，圖6B至圖6E可以是圖6A中對應的感測畫素單元的放大圖。另外，為求清楚表示，於圖6B至圖6E中的偏壓產生元件以電路圖的方式簡單表示。本實施例的生物特徵感測裝置600與第一實施例的生物特徵感測裝置100、第四實施例的生物特徵感測裝置400或第五實施例的生物特徵感測裝置500相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。

請參照圖6A至圖6E，生物特徵感測裝置600可以包括不同的感測畫素單元。舉例而言，前述不同的感測畫素單元可以是第一感測畫素單元SPU1、第二感測畫素單元SPU2、第三感測畫素單元SPU3及第四感測畫素單元SPU4中的至少其中兩種。另外，各種的感測畫素單元的數量及對應的配置方式可以依據設計上的需求而加以調整，於本發明並不加以限制。

第一感測畫素單元SPU1可以包括一個偏壓產生元件130及電性連接於其的多個（如：三個；但不限）第一感光元件110及一個第二感光元件420。

第二感測畫素單元SPU2可以包括一個偏壓產生元件130及電性連接於其的多個（如：二個；但不限）第一感光元件110及多個（如：二個；但不限）第二感光元件420。

第三感測畫素單元SPU3可以包括一個偏壓產生元件130及電性連接於其的一個第一感光元件110及多個（如：三個；但不限）第二感光元件420。

第四感測畫素單元SPU4可以包括一個偏壓產生元件130及電性連接於其的多個（如：四個；但不限）第二感光元件420。

在一實施例中，藉由不同的感測畫素單元（如：第一感測畫素單元SPU1、第二感測畫素單元SPU2、第三感測畫素單元SPU3及第四感測畫素單元SPU4中的至少其中兩種），可以進行防偽的生物特徵感測辨識，但本發明不限於此。舉例而言，在藉由生物特徵感測裝置600進行常態的指紋感測辨識時，由於不同的感測畫素單元具有對應不同的第一感光元件/第二感光元件數量，因此可以具有對應不同的感測訊號。如此一來，可以藉由同一感測單元SU中不同的感測訊號進行判斷，以辨別手指按壓的真偽（如：辨識出是否以複印或列印的黑白圖案模仿真實的指紋）。

另外，為求清楚表示，於圖6A中並為一一地標示所有的感測畫素單元。

圖7是依照本發明的第七實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。本實施例的生物特徵感測裝置700與第六實施例的生物特徵感測裝置600相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。

請參照圖7，生物特徵感測裝置700可以包括不同的感測畫素單元。舉例而言，前述不同的感測畫素單元可以是第四感測畫素單元SPU4及其他感測畫素單元SPU5。其他感測畫素單元SPU5例如是第一感測畫素單元SPU1（繪示於圖6B）、第二感測畫素單元SPU2（繪示於圖6C）、第三感測畫素單元SPU3（繪示於圖6D）或其他不同於第四感測畫素單元SPU4的至少其中一種。另外，各感測畫素單元的數量及對應的配置方式可以依據設計上的需求而加以調整，於本發明並不加以限制。

圖8是依照本發明的第八實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。本實施例的生物特徵感測裝置800與第一實施例的生物特徵感測裝置100相似，其類似的構件以相同的標號表示，且具有類似的功能、材質或形成方式，並省略描述。舉例而言，在圖8中的結構890可以相同或相似於圖1中的生物特徵感測裝置100，但為求清楚表示，於圖8中並為詳細地繪示或標示其結構的細節。另外，於圖8中的區域R8可以相同或相似於圖1A或圖1B中至少一個區域R1。因此，針對圖8中區域R8的結構或其對應的功能、材質或形成方式於此不加以贅述。另外，在其他類似的實施例中，類似於生物特徵感測裝置800中結構890的結構可以相似於前述實施例的生物特徵感測裝置（如：生物特徵感測裝置200、300、400、500、600或700，但不限）。

請參照圖8，本實施例的生物特徵感測裝置800可以更包括整合於其內的顯示元件893。顯示元件893可以配置於感光元件（未直接繪示或標示；可以相同或相似於圖1B中的感光元件110）、導光元件（若有；未直接繪示或標示；可以相同或相似於圖1A中的導光元件191或圖3中的導光元件391）及/或光纖元件（若有；未直接繪示或標示；可以相同或相似於圖2中的光纖元件292）上。在一實施例中，生物特徵感測裝置800可以被稱為屏下指紋感測器（under display fingerprint sensor），但本發明不限於此。

顯示元件893可以包括液晶顯示元件、有機發光二極體顯示元件、發光二極體顯示元件或其他適宜的顯示元件，於本發明並不加以限制。另外，在圖8中，顯示元件893的配置方式及大小僅是示意性地繪示，於本發明並不加以限制。

舉例而言，顯示元件893中的發光單元894可以發出對應的光線。部分的光線L可以被保護層（如：覆蓋膜（coverlay），但不限）895上的手指F反射後，可以射向導光元件191。並且，適當角度的光線可以射向感測元件。

發光單元894例如是發光二極體或對應的顯示畫素單元（display pixel unit），於本發明並不加以限制。

前述實施例中，一膜層可為單層結構或多層結構。而若為多層結構的堆疊，則前述的多層結構之間可以不具有其他性質的材質。舉例而言，導電層可為單層或多層結構。而若為多層結構的導電層，則前述的多層結構之間可以不具有絕緣材質。再舉例而言，絕緣層可為單層或多層結構。而若為多層結構的絕緣層，則前述的多層結構之間可以不具有導電材質。又舉例而言，遮光層可為單層或多層結構。而若為多層結構的遮光層，則前述的多層結構之間可以不具有透光材質。

以下特別藉由實驗例來說明本發明的部分膜層或元件。然而，這些實驗例在任何意義上均不解釋為限制本發明之範疇。

圖9A是依照本發明的[實驗例1]的膜層及[實驗例2]的膜層的拉曼（Raman）散射頻譜圖。

[實驗例1]的膜層可以為結晶率小於30%的富矽氧化物層。舉例而言，依據在波長為532奈米的雷射照射下，在拉曼位移約為480波數中偵測非晶型成分強度，且在拉曼位移約為520波數中偵測矽晶型成分強度的方式進行量測、推算及/或估算。[實驗例1]的膜層的結晶率約為18%至23%。

[實驗例2]的膜層可以為結晶率大於30%的富矽氧化物層。舉例而言，依據在波長為532奈米的雷射照射下，在拉曼位移約為480波數中偵測非晶型成分強度，且在拉曼位移約為520波數中偵測矽晶型成分強度的方式進行量測、推算及/或估算。[實驗例2]的膜層的結晶率約為大於或等於60%且小於或等於100%；或是，進一步地大於或等於70%；或是，更進一步地大於或等於80%。

圖9B是依照本發明的[實驗例3]的感光元件及[實驗例4]的感光元件的外部量子效率圖。

[實驗例3]的感光元件在結構上可以相同或相似於前述實施例的感光元件110，且/或[實驗例4]的感光元件在結構上可以相同或相似於前述實施例的感光元件420。另外，[實驗例3]的感光元件與[實驗例4]的感光元件可以相似，差別在於：[實驗例3]的感光元件的感光層可以相同或相似於[實驗例1]的膜層，且[實驗例4]的感光元件的感光層可以相同或相似於[實驗例2]的膜層。

在本實施例中，若對[實驗例3]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為400奈米至450奈米的光照射下，[實驗例3]的感光元件的外部量子效率大於40%；或是，進一步地大於或等於60%。

在本實施例中，若對[實驗例3]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為590奈米至630奈米的光照射下，[實驗例3]的感光元件的外部量子效率小於或等於20%；或是，進一步地小於或等於16%。

在本實施例中，若對[實驗例3]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為630奈米至660奈米的光照射下，[實驗例3]的感光元件的外部量子效率小於或等於10%；或是，進一步地小於或等於7%。

在本實施例中，若對[實驗例3]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為660奈米至720奈米的光照射下，[實驗例3]的感光元件的外部量子效率小於或等於5%；或是，進一步地小於或等於3%。

在本實施例中，若對[實驗例4]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為590奈米至610奈米的光照射下，[實驗例4]的感光元件的外部量子效率大於或等於30%；或是，於波長為約590奈米的光照射下，[實驗例4]的感光元件的外部量子效率更大於或等於40%。

在本實施例中，若對[實驗例4]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為630奈米至650奈米的光照射下，[實驗例4]的感光元件的外部量子效率大於10%。

在本實施例中，若對[實驗例4]的感光元件提供絕對值為約4伏的偏壓，則於波長為660奈米至680奈米的光照射下，[實驗例4]的感光元件的外部量子效率大於5%。

值得注意的是，上述的數值可以依據圖9B所估算或獲得。而其他未揭示的數值範圍也可以依據圖9B進行估算（如：內插法方式，但不限）或獲得。

綜上所述，在本發明的生物特徵感測裝置中，藉由其感光層可以使生物特徵感測裝置的厚度可以較薄且/或製造方式可以較為簡單，且/或可以具有良好的辨識效能（如：較好的指紋訊號清晰度）。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400、500、600、700、800:生物特徵感測裝置 110、420:感光元件 111、421:下電極 112、422:上電極 113、423:感光層 130、440:偏壓產生元件 131、441:源極 132、442:汲極 133、443:閘極 134、444:通道 150:基板 150a:基板表面 161、162、163:絕緣層 171、172、173、174、175、176、177:膜層 181、182、183:遮光層 181p、182p、183p:孔洞 191、393:導光元件 292:光纖元件 890:結構 893:顯示元件 894:發光單元 895:保護層 D1:方向 F:手指 L:光線 R1、R2、R3、R41、R42、R61、R62、R63、R64、R8:區域 SU:感測單元 SPU1、SPU2、SPU3、SPU4、SPU5:感測畫素單元

圖1A是依照本發明的第一實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖1B是依照本發明的第一實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖2是依照本發明的第二實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖3是依照本發明的第三實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖4A是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖4B是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖4C是依照本發明的第四實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖5是依照本發明的第五實施例的一種生物特徵感測裝置的部分剖視示意圖。圖6A是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖6B是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖6C是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖6D是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖6E是依照本發明的第六實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖7是依照本發明的第七實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖8是依照本發明的第八實施例的一種生物特徵感測裝置的部分上視示意圖。圖9A是依照本發明的[實驗例1]的膜層及[實驗例2]的膜層的拉曼散射頻譜圖。圖9B是依照本發明的[實驗例3]的感光元件及[實驗例4]的感光元件的外部量子效率圖。

110:感光元件

111:下電極

112:上電極

113:感光層

130:偏壓產生元件

131:源極

132:汲極

133:閘極

134:通道

150:基板

161、162、163:絕緣層

171、172:膜層

D1:方向

R1:區域

Claims

一種生物特徵感測裝置，包括：基板；第一感光元件，設置於所述基板上，且所述第一感光元件包括：第一下電極；第一上電極，配置於所述第一下電極上；以及第一感光層，夾於所述第一上電極與所述第一下電極之間；以及第一偏壓產生元件，電性連接於所述第一感光元件，其中：於波長為590奈米至720奈米的光照射下，所述第一感光元件的外部量子效率小於或等於30%；且於波長為400奈米至450奈米的光照射下，所述第一感光元件的外部量子效率大於40%。
一種生物特徵感測裝置，包括：基板；以及第一感光元件，設置於所述基板上，且所述第一感光元件包括：第一下電極；第一上電極，配置於所述第一下電極上；以及第一感光層，夾於所述第一上電極與所述第一下電極之間，其中所述第一感光層的結晶率小於30%。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：第二感光元件，設置於所述基板上，且所述第二感光元件包括：第二下電極；第二上電極，配置於所述第二下電極上；以及第二感光層，夾於所述第二上電極與所述第二下電極之間；以及第二偏壓產生元件，電性連接於所述第二感光元件，其中於波長為590奈米至629奈米的光照射下，所述第二感光元件的外部量子效率不同於所述第一感光元件的外部量子效率。
如請求項3所述的生物特徵感測裝置，其中於波長為590奈米至629奈米的光照射下，所述第二感光元件的外部量子效率大於或等於40%。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：第二感光元件，設置於所述基板上，且所述第二感光元件包括：第二下電極；第二上電極，配置於所述第二下電極上；以及第二感光層，夾於所述第二上電極與所述第二下電極之間，其中所述第二感光層的結晶率大於30%。
如請求項1所述的生物特徵感測裝置，其中：於波長為590奈米至630奈米的光照射下，所述第一感光元件的外部量子效率小於或等於20%；於波長為630奈米至660奈米的光照射下，所述第一感光元件的外部量子效率小於或等於10%；且/或於波長為660奈米至720奈米的光照射下，所述第一感光元件的外部量子效率小於或等於5%。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：顯示元件，設置於所述第一感光元件上。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：遮光層，配置於所述第一感光元件上，且所述遮光層具有對應於所述第一感光元件的至少一孔洞。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：導光元件，配置於所述第一感光元件上。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：光纖元件，配置於所述第一感光元件上。
如請求項1或2所述的生物特徵感測裝置，更包括：第二感光元件，設置於所述基板上，且所述第一感光元件及所述第二感光元件構成感測單元。
如請求項1所述的生物特徵感測裝置，更包括：第二感光元件，設置於所述基板上，且所述第二感光元件包括：第二下電極；第二上電極，配置於所述第二下電極上；以及第二感光層，夾於所述第二上電極與所述第二下電極之間，其中所述第一偏壓產生元件更電性連接於所述第二感光元件，其中於波長為590奈米至629奈米的光照射下，所述第二感光元件的外部量子效率不同於所述第一感光元件的外部量子效率。
一種生物特徵感測裝置，包括：基板；第一感光元件，設置於所述基板上，且所述第一感光元件包括：第一下電極；第一上電極，配置於所述第一下電極上；以及第一感光層，夾於所述第一上電極與所述第一下電極之間；第一偏壓產生元件，電性連接於所述第一感光元件；第二感光元件，設置於所述基板上，且所述第二感光元件包括：第二下電極；第二上電極，配置於所述第二下電極上；以及第二感光層，夾於所述第二上電極與所述第二下電極之間；以及第二偏壓產生元件，電性連接於所述第二感光元件，其中：所述第一感光元件的外部量子效率不同於第一感光元件的外部量子效率；或所述第一感光層的結晶率不同於所述第二感光層的結晶率。
如請求項13所述的生物特徵感測裝置，其中所述第一偏壓產生元件及所述第二偏壓產生元件是相同的元件。