經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 676 1 A7 __ B7 五、發明說明（1 ) [產業上之利用領域] 本發明爲有關一種光感測器系統及其驅動控制方法， 而該光感測器系統係具將多數的光感元件以二維排列所 構成之光感元件陣列者。 [習知之技術] 以往，要將印刷物、照片或指紋等的微細凹凸圖案等 予以讀取的二維圖像讀取裝置中，有一種是具將光感元 件以矩陣狀排列所構成的光感元件陣列之構造者。而在 這種光感元件陣列中，在一般上是使用電荷耦合器件 (以下稱CCD)等的固體攝影器件。 CCD乃爲眾所周知是具將光二極體或薄膜電晶體（TFT) 等的光感元件排列成矩陣狀之構造，而將對應於照射到 各光感元件的感光部位之光量所產生的電子一空穴對之 電荷量，由水平掃描電路及垂直掃描電路測出，以檢測 照光的輝度者。 在於使用這種CCD的光感測器系統中，爲了使被掃 描的各光感元件處於選擇狀態，其各個光感元件上必需 設置選擇電晶體，因而，隨著像素數的增加其系統會有 大型化的問題。對於此問題，我們已開發出一種使光感 元件本身持有感光功能和選擇功能的，所謂具雙閘構造 的、薄膜電晶體所構成之光感元件（以下稱雙閘型光感 元件）。 第18圖（A)是這種雙閘型光感元件10的構造斷面 圖，第18圖（B)是該雙閘型光感元件10的等價電路 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I 裝--------訂---------線 /1 ··· ' -(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^6676 1 A7 B7 五、 發明說明（2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖。如第18圖（A)所示，雙閘型光感元件1〇係由：有 可見光線入射時，會產生電子一空穴對的非晶質矽等之 半導體層11 ;分別設在半導體層11兩端的n +矽層17、 1 8 ;形成在n +矽層1 7、1 8上的源極1 2及汲極1 3 ;將 塊狀絕緣膜1 4及上層閘極絕緣膜1 5夾在中間而形成在 半導體層11上之頂層閘極21;將下層閘極絕緣膜16夾 在中間而形成在半導體層11下方之底層閘極22所構 成，而是形成在玻璃基板等的透明絕緣基板19上者。 又，在第1 8圖（A)中，頂層閘極21、上層閘極絕緣膜 15、下層閘極絕緣膜16、及設在頂層閘極21上的保護 絕緣膜20都是由對於要激發半導體層11的可見光線具 高透過率之材質所構成，一方面，底層閘極22是由可 遮斷可見光線的透過之材質所構成，因而其係具只是要 檢測從圖面上方所入射的照射光之構造者。 即，此雙閘型光感元件1 〇是可想像爲以半導體層1 1 爲共用通道區域，而由半導體層11、源極12、汲極13 及頂層閘極1 2所形成的上層金屬氧半導體電晶體（以 下稱MOST)，和由半導體層1 1、源極12、汲極13及 底層閘極22所形成的下層MOST所構成的2只MOST 所組合的構造，形成在玻璃基板等的絕緣性基板1 9上 者。此雙閘型光感元件10在一般上是以第18圖(B)的 等價電路所表示。圖中TG是頂層閘極端子，BG是底層 閘極端子，S是源極端子，D是汲極端子。 第19圖是將上述的雙閘型光感元件以二維排列所構 成的光感測器系統之槪略構成圖。如第1 9圖所示’光
請 先 閱 讀. 背 之 注 意 事 項S( ί裝 頁 I 訂 線 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 6 7 6 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 感測器系統可大致分爲將多數雙閘型光感元件1 0排列 爲η行X m列的矩陣狀之光感元件陣列1 00 ;將各雙閘 型光感元件1 0的頂層閘極端子TG及底層閛極端子 B ?，分別在行方向連接的頂層閘極配線1 0 1及底層閘極 配線1 02 ;分別連接在頂層閘極配線1 〇 1及底層閘極配 線1 02的頂層閘極驅動器1 1 1及底層閘極驅動器1 1 2 ; 將各雙閘型光感元件1 0的汲極D在列方向連接的資料 傳輸線1 03 ;及，連接在資料傳輸線1 03的輸出電路裝 置1 1 3所構成。又0 tg及4 bg分別是如後述的要產生 復位脈衝必Ti及讀出脈衝0 Bi所用之控制信號，0 pg 是要控制施加預充電電壓Vpg的時序所用之預充電脈 衝。 在這種構成中，由頂層閘極驅動器1 1 1將電壓施加於 頂層閘極端子TG，就可實現感光功能，從底層閘極驅 動器112將電壓施加於底層閘極端子BG，而經由輸出 電路裝置1 1 3將檢測信號擷取到列選擇開關1 1 4，作爲 串列資料Vout輸出，就可實現選擇讀出功能。 第20圖（A)〜（D)是光感測器系統的驅動控制方法之計 時圖’是表示光感元件陣列1 00的第i行上之檢測動作 期間（第i行的處理周期）。 ，首先，在第i行的頂層閘極配線1 〇 1上，施加如第20 圖（A)所示的高電位之脈衝電壓（復位電壓；例如Vtgh = + 15V) 0Ti，以在於復位期間Treset實行將積蓄在第i 行雙閘型光感元件10中的電荷放出之復位動作。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐 1-裝--------訂----------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 46676 1 A7 ______B7 _ 五、發明說明（4 ) 接著’在頂層閘極配線1 0 1上施加低電位（例如 Vtgl = -15V)的偏壓0 Ti，結束復位期間Treset而開始在 通道區域積蓄電荷動作的電荷積蓄期間Ta。在電荷積蓄 期間Ta中’隨著從頂層閘極側所入射的光量，電荷 (空穴）會積蓄在通道區域。 然後，與電荷積蓄期間Ta並行的，在資共傳輸線 103上施加如第20圖（C)所示的持有預充電電壓Vpg之 預充電脈衝</> pg，而經過可使汲極1 3保持電荷的預充 電期間Tpreh後，在底層閘極配線1 〇2上施加如第20圖 (B)所示的高電位（例如Vbgh = +10V)之偏壓（讀出電 壓0Bi)。由此，雙閘型光感元件1〇成爲導通（以下 稱ON )狀態而開始讀出期間Tread。 在讀出期間Tread中，積蓄在通道區域的電荷會使施 加於頂層閘極端子TG的反極性低電位電壓（例如 Vtgl = -15V)向緩和方向起作用，因而由底層閘極端子 BG的電壓Vbgh形成η通道，資料傳輸線1〇3的電壓 VD會依照汲極電流，而隨著時間的經過呈現從預充電 •電壓Vpg慢慢的降低之傾向。即，資料傳輸線1 03的電 壓VD之變化傾向是依賴於電荷積蓄期間Ta和所接收 的光量，如第20圖（D)所示，入射光暗淡、光量少，其 所積蓄的電荷量少時，呈現緩慢下降之傾向，而入射光 明亮、光量多，其所積蓄的電荷量多時，呈現急遽下降 之傾向。因而，在於讀出期間Tread開始，經過所定所 定時間後測出資料傳輸線1 03的電壓，或以所定閥値電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
/裝--------訂—-------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 7 6 1 A7 B7 五、發明說明（5 ) 壓爲基準，測出降到該電壓所需的時間，就可換算出照 射光的光量。 在光感元件陣列1 0 0的各行上，依序對其每一行實施 上述的驅動控制，或使上述各驅動脈衝在時間上不重疊 的時序下’並行的實施各行的驅動控制，由此以讀取圖 像。 上述的光感測器系統中，其光感元件是用雙閘型光感 元件者’而在於其光感元件是使用光二極體或光電晶體 等的光感測器系統中，也同樣的有[復位動作4電荷積 蓄動作―預充電動作—讀取動作]之動作步驟，並用同 樣的驅動程序者。 [發明欲解決之問題] 在於這種以往技術的光感測器系統中，係有如下之問 題。 即，在如上述的、具二維排列的光感元件陣列之光感 測器系統中，要在於各種各樣的環境下讀取到良好的對 象物圖像時，必須將其讀取靈敏度設定在最適當之値， 而適當的讀取靈敏度是會隨著使用環境中的外光照射等 的周圍條件之變化而變化，且，光感元件特性有變化時 也會有不相同之情形，因而，在以往的技術中，必需另 外設置檢測外光照度用的電路，或在正式讀取對象物J圖 像動作開始之前，利用標準試件等的對象物，先做多階 段的變更讀取靈敏度之讀取動作（事前讀取動作），而 由其結果求出讀出靈敏度的最適當値者。然而，要彳衣_ -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項#;4!寫本頁) 裝 ----.訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 7-61 ' A7 ----------B7_ -— - 五、發明說明（6 ) 結果，以第一義的、且自動的設定適當的電荷積蓄期間 之讀取靈敏度設定方法，卻尙未被開發出來。 又’上述光感元件陣列的檢測區域如大於上述事前讀 取動作中所用的標準試料之對象物時，或對象物所放置 的位置偏離於正常位置而產生檢測區域有一部份未被對 象物所覆蓋之狀態時，在事前讀取動作所讀取的圖像 中’除對象物外也包含著背景部分。在此情形下，所讀 取的背景部分之圖像會影響到要求出讀取靈敏度最適當 値時之圖像處理，而會有不能設定適當讀取靈敏度之情 形。在此情形時’如將上述光感測器系統應用在指紋讀 取裝置上時，會產生不能正常的做到指紋認證等之問 題。 [發明之解決手段] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的目的是在於提供一種光感測器系統，其係在 於具將多數的光感元件以二維排列所構成的光感元件陣 列之光感測器系統中’爲了要在於各種各樣的使用環境 下’讀取到良好的對象物圖像，而依據在正式的對象物 圖像讀取動作即將開始之前所讀取的結果，以第一義 的、且自動的設定適當的讀取靈敏度之讀取靈敏度設定 方法者。又’另一目的是在於爲了要設定靈敏度而實施 對象物圖像的讀取動作之際，對象物所放置的位置如偏 離於光感元件陣列的檢測區域上之正常位置時，在讀取 靈敏度的設定上也不致於產生誤動作者。 參 爲了達成上述目的’本發明的光感測器系統係由：將 光感元件以二維排列所構成的光感元件陣列；將驅動信 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 46676 1 Δ7
Pi.i _^ B7 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項#',填寫本頁) 號供應於光感元件的驅動電路；控制對象物圖像的讀取 動作及控制靈敏度的設定之控制器；和，儲存讀取圖像 資料及與靈敏度設定處相關的資料之隨機存取記憶體 (以下稱RAM)所構成。 本發明的讀取靈敏度設定方法是在正式的對象物圖像 讀取動作即將開始之前，先進行對例如各佩行以多階段 的逐一變化圖像讀取靈敏度之事前讀取動作，以讀取對 象物的圖像資料，並對各個圖像讀取靈敏度算出其亮度 資料的相鄰線素相互之間的差分絕對値，而由所算出的 差分絕對値，抽出各個圖像讀取靈敏度的最大差分絕對 値以作爲代表差分値，接著，從所抽出的各個圖像讀取 靈敏度之代表差分値，抽出持有最大代表差分値的圖像 讀取靈敏度，而將所抽出的圖像讀取靈敏度設定爲最適 當讀取靈敏度者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由此，在於環境光有所變化或光感元件的特性有變化 時，可對應於其變化，設定在最適當的圖像讀取靈敏 度’且，於進行事前讀取動作之際，如對象物所放置的 位置偏離於光感元件陣列的檢測區域上之正常位置，而 所讀取的圖像資料中，除對象物外也含有背景圖案時。 由於是使用相鄰像素之間的亮度資料之差分絕對値，因 而，也可將緊貼放置在光感元件陣列上而可讀出鮮明的 明暗圖案之對象物，與圖像的焦點不準，而被讀出明暗 圖案不鮮明之背景圖案兩者加以識別，由此，不受背景 圖案的影響，可抽出適當的圖像讀取靈敏度作爲設定之 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 1 A7 B7 五、發明說明（8 ) 用，因而可提供具高可靠性的圖像讀取靈敏度設定方 法。 [實施例] 以下，將本發明的光感測器系統及其驅動控制方法之 詳細情形，按照圖面所示的實施形態予以說明。 又，在以下所述的實施形態中，其光感元件是以使用 上述雙閘型光感元件的場合爲例說明者，但，本發明的構 成並不只限定於這種雙閘型光感元件，而在於使用其他 構成的光感元件之光感測器系統中，也可同樣的應用 之。 第1圖是本發明的光感測器系統之構成例方塊圖。在 此是使用第18圖（A)所示的雙閘型光感元件，而與第19 圖的光感測器系統相同構成部分是附與相同符號說明 之。 如第1圖所示，本實施形態的光感測器系統之靈敏度 調整裝置是由：將第18圖（A)所示的雙閘型光感元件10 以二維排列所構成之光感元件陣列1 〇〇 ;可對雙閘型光 感元件1 〇的頂層閘極端子TG以所定時序施加所定復位 脈衝的頂層閘極驅動著1 1 1 ;可對雙閘型光感元件1 0的 底層閘極端子BG以所定時序施加所述讀出脈衝的底層 閘極驅動器1 1 2 ;由可對雙閘型光感元件1 0施加預充電 電壓及可讀出資料傳輸線電壓的列選擇開關1 1 4、預充 電開關1 1 5和放大器1 1 6所組成的輸出電路裝置1 1 3 ; 將所讀出的類比信號之資料電壓轉換爲數位信號的圖像 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) • --------訂·！-----. 46676 1 A7 _ B7 五、發明說明（9 ) 資料之類比/數位轉換器（以下稱A / D轉換器）1 1 7 ; 控制光感元件陣列1 〇 〇的對象物圖像之讀取動作，和執 行與外部功能裝置2 0之間的資料之授受等，並控制本 發明的靈敏度設定之控制器1 2 0 ;及儲存讀取圖像資料 及後述的與靈敏度調整相關的資料等之RAM 1 3 0所構 成。 在此，由光感元件陣列1 〇 〇、頂層閘極驅動器111、 底層閘極驅動器1 1 2、和輸出電路裝置1 1 3所構成的部 分是與第·1 9圖所示的光感測器系統具大致同等的功 能，但在本實施形態中是多具備A/D轉換器1 1 7、控制 器120、和RAM 130，以使其具有後述的控制靈敏度設 定之功能者。 即，本實施形態的控制器1 20是將所定的控制信號0 tg及4 bg輸出於頂層閘極驅動器1 1 1及底層閘極驅動 器1 1 2，以使頂層閘極驅動器1 1 1及底層閘極驅動器 1 1 2各自將所定的驅動信號（復位信號和讀出信號）分 別施加於構成光感元件陣列1 00的各雙閘型光感元件之 頂層閘極端子TG及底層閘極端子BG，並將所定的控制 信號4 pg輸出於預充電開關1 1 5，以在資料傳輸線上施 加預充電電壓，由此而控制對象物圖像的讀取動作之實 行。又，控制器120也輸入從雙閘型光感元件1 0所讀 出的資料傳輸線電壓之經由放大器116及A/D轉換器 1 1 7轉換爲數位信號之圖像資料，而對該圖像資料實施 所定的圖像處理、寫入於RAM 130或從RAM 130讀 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------^線、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4 6 6 7 6 1 B7 五、發明說明（1G) 出，並具作爲和可實行圖像的對照或加工等所定處理的 外部功能裝置2 0 0之間的接口之功能。又’也對要輸出 於頂層閘極驅動器1 1 1及底層閘極驅動器1 1 2的控制信 號做適當的控制，使得其可對應於外光照度等的周界環 境等，以最適當的讀取靈敏度讀取對象物圖像’也即具 可設定雙閘型光感元件1 0的最適當電荷積蓄期間之功 能者。 其次，參照圖面，將適用於本實施形態的控制之構成 及其所執行的靈敏度設定動作’更詳細的說明。 第2圖是應用於本寳施形態的控制器之具體構成例方 塊圖。如第2圖所示，本實施形態中的控制器1 2〇是包 含：可控制頂層閘極驅動器1 Π、底層閘極驅動器 112、及輸出電路裝置113的設備控制器121;對RAM 130的圖像資料等的寫入或讀出等，管理各種資料之資 料控制器122 ;和，統括這些設備控制器121和資料控 制器1 22，並坦當與外部功能設備200之間的接口之主 控制器123。 又，控制器1 20也具備：從光感元件陣列1 〇〇輸入由 對應於構成光感元件陣列1 〇〇的各光感元件之像素所構 成的圖像資料之經由A/D轉換器1 1 7轉換爲數位信號之 圖像資.料，而算出該圖像資料在相鄰像素相互之間的特 定測定資料之差分絕對値，並抽出其最大差分絕對値之 資料比較器124及加法器125 ;將經由 A/D轉換器 117、資料比較器124及加法器125所處理的圖像資料 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------I -----—、/.裝--------訂---------線 — / (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 676 1 a? _ B7 五、發明說明（11 ) 或測定資料作爲其輸入資料，而對於這些資料實行轉換 控制，視其所需將其輸入於RAM 130，或從RAM 130 讀出，或再輸入於資料比較器124或加法器125，或經 由資料控制器1 22輸出於外部功能設備200等之資料選 擇器1 26 ;及，依據從資料控制器1 22來的控制信號， 而對設備控制器1 2 1所要輸出於頂層閘極驅動器1 1 1及 底層閘極驅動器1 1 2之控制信號加以變更控制，以使光 感元件的讀取靈敏度成爲最適當化之靈敏度設定寄存器 127 ° 接著，參照圖面說明上述控制器的對光感測器系統之 驅動控制方法在實施形態中之動作情形。 第.3圖是依本實施形態的最適當靈敏度之讀取動作 中，直到對象物圖像讀取爲止之流程圖。又，在此是適 宜的參照第1、2圖的光感測器系統之構成，加以說 明。 首先，在第3圖的步驟（以下稱S) 11(事前讀取動 作工程）中，主控制器1 2 3會在於對象物圖像的正式讀 取動作之前，先開始事前讀取動作，經由資料控制器 1 2 2控制靈敏度設定寄存器1 2 7，使其設定在事前讀取 動作用之圖像讀取靈敏度，以實行對象物圖像的事前讀 取動作。在此，事前讀取動作是和通常的圖像讀取動作 同樣的、對構成光感元件陣列的光感元件實行復位動作 •-光積蓄動作—預充電動作—讀出動作的一連串處理 者。 -13- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------、>裝--------訂---------線％,y . ‘ .β 』 i * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 466761 B7___ 五、發明說明（12 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，上述事前讀取動作的圖像讀取靈敏度的設定是例 如對對象物圖像的各個行，以階段式的逐一變化其圖像 讀取靈敏度，使一畫面的對象物圖像可由多數的不同靈 敏度所讀取者。此各個行的圖像讀取靈敏度是附與其所 對應的行號碼，儲存在例如表格形式（行號碼一圖像讀 取靈敏度對照表）的RAM 1 3 0中。又，圖像讀取靈敏 度的具體設定方法將於後述之。 接著，在第3圖的S 12 (圖像資料轉換工程）中，由 上述事前讀取動作所讀取的圖像資料是經由放大器1 1 6 及A/D轉換器1 1 7被轉換爲數位信號，成爲對應於對象 物圖像的明暗圖案之亮度資料，而輸入於資料比較器 1 24。在此，亮度資料是以例如將對象物圖像中的白到 黑的亮度之間分爲2 5 6階段之2 5 6濃淡度資料所表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，在第3圖的S 1 3 (各行的像素之間的差分絕對 値算出工程）中，資料比較器1 24由其所輸入的亮度資 料，比較其在各個行的相鄰像素相互之間的大小關係， 而由加法器125依據該大小關係，逐步運算各行的像素 之間的亮度資料之差分絕對値（以下稱差分絕對値）。 此差分絕對値的算出是對於各行的全部像素或所定的列 範圍，及全部的行或所定的行範圍實行之。 接著’在第3圖的S 1 4 (各行的代表差分絕對値抽出 工程）中’所算出的各行之差分絕對値是再度輸入於比 較器1 24 ’抽出各行中的差分絕對値之最大値（以下稱 代表差分値’而經由資料選擇器126儲存於RAM 130。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） A7 466761 B7___ 五、發明說明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此代表差分値的抽出處理是對於算出上述差分絕對値 的’各行的全部像素或所定的列範圍，及全部的或所定 的行範圍實行之。 接著’在第3圖的S 1 5 (最大代表差分値的行號碼抽 出工程）中’儲存在RAM 1 3 0的各個行之代表差.分値 會經由資料選擇器1 26讀出，再度輸入於資料比較器 1 24 ’抽出各個行的代表差分値中的最大代表差分値 (以下稱最大差分値），並抽出持有該最大差分値的行 號碼。 ， 接著在第3圖的S 1 6 (靈敏度的對照 '抽出工程） 中，依據持有最大差分値的行號碼，參照儲存在RAM 130的行號碼與圖像讀取靈敏度對照表，抽出設定在該 行的圖像讀取靈敏度，也即其電荷積蓄期間。 接著，在第3圖的S17(抽出靈敏度設定工程）中， 主控制器123會介由資料控制器122控制靈敏度設定寄 存器127的重寫，將其設定在上述所抽出的圖像讀取靈 敏度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，在第3圖的S 1 8 (對象物圖像讀取工程）中， 用設定在靈敏度設定寄存器127的上述所抽出圖像讀取 靈敏度，實行正式的對象物圖像之讀取動作。 以下，參照圖面說明將上述控制器所控制的光感測器 系統驅動控制方法應用在指紋讀取裝置上之具體實施 例。 弟4圖是在事即讀取動作中，對對象物圖像的各個 -15- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 1 A7 B7 五、發明說明（14) 行’以階段式的逐一變化圖像讀取靈敏度所讀取的圖像 資料之一例圖。在本發明中，如後述的、作爲對象物的 手指所放置的位置如偏離於指紋讀取面的中央，而將周 圍的背景圖像同時作爲讀取圖像讀取時，也具有可實行 良好的讀取靈敏度設定之效果，因而在此實施例中，如 第4圖所示的是將對象物的手指放置在指紋讀取面的在 圖面上偏於左方的位置之情形者，圖中，PNA是表示讀 取到的指紋圖像部分，PNB是表示所讀取圖像資料中的 指紋圖像以外的部分，也即，手指的外緣部分之影像或 背景來的干擾光等所形成的圖像成分（以下稱背景圖 案）。又’弟5圖（A)是表不由上述第4圖中的事前讀 取動作所取得的圖像資料，在特定行上的各個個像素之 亮度資料的變化’第5圖（B)是表示相鄰像素互相之間 的差分絕對値變化之曲線圖。又，第6圖是表示各個行 上的各列之差分絕對値的最大値（代表差分値）之變化 與各個行的亮度資料之動態範圍（最大及最小的亮度資 料之差）的變化之間的關係曲線圖。又，第7圖（A)是 表示由事前讀取動作所取得的各個行的亮度資料之代表 差分値，第7圖（B)是表示行號碼與圖像讀取靈敏度之 對照表，是表示其兩者的相對關係者。 在此所說明的是假設指紋的圖像資料是在對於應構成 光感元件陣列1 00的光感元件之排列狀態下所讀出，例 如由256行X 1 96列的像素排列所形成的矩陣所讀出， 而其亮度資料値越大者越明亮，越小者是越黑暗的圖像 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------I r 裝--------訂 ---------線 ιν . (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁，) ά 6 676 1 α7 ____Β7__ 五、發明說明（15 ) 資料者。 在事前讀取動作中，是設定爲其行號碼越大（第4圖 上方）’圖像讀取靈敏度越高（電荷積蓄期間越長）， 行號碼越小（第4圖下方），圖像讀取靈敏度越低（電 荷積蓄期間越短）。因此，在第4圖中，行號碼越.大 者’由於受到外光的影響，其指紋圖像ΡΝΑ部分的凹 凸圖案會越淡化，到最後所讀取的是.看不到凹凸圖案程 度的明亮圖像。一方面，行號碼越小，指紋圖像ΡΝΑ 部分的凹凸圖案會越黑化，到最後所讀取的是看不到凹 凸圖案程度的黑暗圖像。 又，如上述的，在此所表示的是將作爲對象物的手指 放置在指紋讀取面的偏於圖面左方的情形，又，假定是 要在較爲明亮的環境下使用的情形，因而，要對於其背 景圖案ΡΝΒ部分是比起對象物的指紋圖案相當明亮的情 形加以說明\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖的圖像資料中，例如將第79行的全像素範圍 (第1〜1 96列）之亮度資料抽出，作成曲線圖時，成爲 第5圖（Α)所示者。即，指紋圖像ΡΝΑ部分可讀出較理 想的凹凸圖案，而在大約第1〜95列範圍中，亮度資料 是實現較爲中程度之値（大約1 00前後），且在列相互 之間（即像素之間）的亮度資料會呈現比較大的變化之 傾向。一方面，未放置手指的、被讀取到背景的大約第 96〜196列範圍中，大致在遍及全列上的亮度資料是呈現 很高之値（大約22〇〜230 )，且列相互之間（像素之 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 4 S 676 1 B7_ 五、發明說明（16 ) 間）的亮度資料是呈現比較小的變化之傾向。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從這種第5圖（A)所禦的高度資料的分佈，運算相鄰 像素相互之間的差分絕對値，將其結果圖表化時成爲第 5圖（B)所7^者。即’在指紋圖像P N A部分的凹凸圖案 會被讀取得比較好的、大約第1〜9 5列範圍中，大致遍 及全列範圍上，其差分絕對値是有較大的値（大約30 程度），而一方面，讀取到背景圖案PNB部分的大約第 9 6〜1 9 6列的區域中，大致遍及全列範圍上，其差分絕對 値是在於較小的値（大約1 〇程度）。此乃由於所讀取 的圖像資料之中，在放置手指的區域上，會對應於指紋 圖像PNA部分的凹凸圖案而出現明暗圖案，因而，其 相鄰像素相互之間的亮度資料之變位很大，而相對的， 在對應於未放置手指的背景及手指與背景的邊界之背景 圖案PNB部分的區域上，檢測對像物是遠離於光感元 件，因而，其焦點不準、明暗圖案不鮮明，而意味著其 相鄰像素相互之間係持有亮度資料的變化會縮小之特性 者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，對於所定的行/列範圍（例如第64〜1 9 1行， 且第67〜1 3 0列的範圍），實行從第5圖的相鄰像素相 互之間的差分絕對値中抽出最大差分絕對値（代表差分 値）之處，將其圖案化後成爲如第6圖中的A (實線） 所示之結果。 又，第6圖的B (虛線）是表示如後述中’手指是放 置在指紋讀取面中央的正常位置時，在相同行/列範圍 -18- _本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 4SS76 1ι A7 B7___ 五、發明說明（17) 上的，各個行的亮度資料之動態範圍分佈，而大約在第 90〜95行附近呈現最大峰値，一方面，第6圖中的C (一點鏈線）是表示同樣將手指放在正常位置，而如後 述的，在廣闊的列範圍（例如第1〜1 9 6列的區域）的、 各個行的亮度資料之動態範圍分佈，而大約在第7 1〜7 5 行附近呈現最大峰値。 在於這些分佈中，如後述的，C (一點鏈線）的動態 範圍分佈是含有指紋圖像周圍的背景圖案PNB部分之圖 像資料，因而其所呈現的是和只有指紋圖像的動態範圍 分佈有所不同，相對的，B (虛線）的動態範圍分佈是 不含背景部分的圖像資料，其所呈現的只是指紋圖像的 動態範圍分佈。又，與這些相對的，第6圖中的A (實 線）所示的，各個行的代表差分値之分佈中，其峰値位 置是呈現與B (虛線）所示的動態範圍的分佈傾向相當 接近之傾向。一方面，不含背景圖案的圖像資料之指紋 圖像中，其亮度資料的動態範圍成爲最大（峰値）的行 是可被判斷爲如後述的被設定爲最適當的圖像讀取靈敏 度之行，因而，可依據對應於此亮度資料的動態範圍之 峰値位置的，在各個行的相鄰像素相互之間的亮度資料 中之代表差分値的各行之分佈，以推定圖像資料的對比 度之良否。即，在各個行的代表差分値之中，持有最大 的代表差分値（最大差分値）之行（例如第91行）的 圖像資料，可判斷爲是具有良好的對應於指紋凹凸圖案 的對比度之圖像資料，而可判斷最適當的圖像讀取靈敏 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I · n n n n n n 1 一OJI n n 線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 1 A7 _B7____ 18 五、發明說明（） 度是設定在該行上者。 一方面，在RAM 13〇中，係儲存著如第7圖（B)所示 的，行號碼與圖像讀取靈敏度的對照表，是儲存著各個 行號碼的圖像讀取靈敏度，也即其電荷積蓄時間T :〜 丁 2 5 6 ° 於是，從此行號碼與圖像讀取靈敏度對照表中，找出 上述持有最大差分値的第91行，就可取得設定在第91 行的圖像讀取靈敏度，也即，可作爲最適當値的電荷積 蓄期間T91。 因此，用此所取得的電荷積蓄期間T9 t以讀取對像物 (指紋）圖像時，就可讀取良好的圖像。 在此，將本實施形態的光感測器系統的靈敏度設定方 法之有效性，邊與其他手法作比較，邊參照圖面，更具 體的說明之。 在此，對光感元件的最適當靈敏度之其他設定方法加 以說明，並說明其與本實施形態的光感測器系統之靈敏 度調整方法在作用效果上的差異。在此所舉例的光感元 件的最適當靈敏度之其他設定方法是，其事前讀取動作 係設定爲對各個行以階段式的逐一變化圖像讀取靈敏 度，以使對像物的一圖像可由多數不同靈敏度所讀取， 並依據經由實行該事前讀取動作所取得的圖像資料，抽 出亮度資料的動態範圍爲最大的行，以將設定在該行的 圖像讀取靈敏度決定爲最適當値者。 首先說明手指是放置在指紋讀取面的大致中央之正常 -20- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮Ί -----------!裝---------訂---------線 '、T (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 4 6 6 7 6 1 a? B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（19) fil置時’在事即讀取動作中的、各個行的亮度資料之動 fe圍分佈特性。弟8圖是在此場合的事前讀取動作 中，對對象物圖像的各個行以階段式逐一變化圖像讀取 靈敏度所讀取的圖像資料之一例圖。第9圖（A)、（B)是 表示對於第8圖的、由事前讀取動作所取得的圖像資料 之靈敏度判定對象區域圖。即’在於手指是放置在指紋 5賣取面的大致中央之正常位置’對各個行以不同靈敏度 所事前讀出的圖像資料中’爲了要抽出可作爲最適當靈 敏度的行’其所使，用的靈敏度判定對象範圍是以限定在 不含周圍背景部分、且持有對應於指紋圖像PNA部分的 凹凸圖案之具良好，對比度區域爲理想。因而，其係如第 9圖（A)所示’例如將第6 4〜1 9 1行，且第6 7〜1 3 0列的行 /列範圍，或如第9圖（B)所示，例如將第6 4〜1 9 1行的 行範圍，設定爲靈敏度判定對象範圍。 第1 〇圖是表示在第9圖（A)的靈敏度判定對象範圍 中，其特定行的亮度資料之變化曲線圖，第1 1圖是表 示在相同靈敏度判定對象範圍中，各個行的亮度資料之 動態範圍分佈曲線圖。即，如第1 〇圖所示，在上述行 範圍中的第191行（圖中虛線所示）及第160行（圖中 細線所示）上，是設定在較高的靈敏度，因而，亮度資 料是聚集在較高之値（大約220~225 )，而成爲在圖像 資料上等於無資訊（明暗圖案）之狀態。又，在第96 行（圖中粗線所示）中，其全列上的亮度資料並不聚集 在上限或下限，而持有對應於圖像資料的明暗圖案之比 -21- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂----- 線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 676 1 a? ____B7_;_ 9〇 五、發明說明（） 較大的上下方向之變位。又，在第64行（圖中一點鏈 線所示）中，是設定在較低的靈敏度，因而亮度資料是 聚集在大致較低之値（大約35)，而成爲在圖像資料上 等於無資訊之狀態。 接著，依據第10圖所示的各個行的亮度資料之分佈 變化，抽出最大値及最小値，從其差分算出動態範圍， 以行別的圖表化時，成爲如第1 〇圖所示之分佈。在此 可認爲動態範圍越大的行（大約第9 0〜9 5行），其圖像 資料（明暗圖案）是可被讀出的越鮮明，因而，大約第 90〜95行的亮度資料是持有對應於指紋凹凸圖案的良好 對比度之圖像資料，而可判斷其係被設定在最適當的圖 像讀取靈敏度者。因此，參照在事前讀取動作中，設定 在各行的圖像讀取靈敏度，將設定在大約第9 0〜9 5行的 圖像讀取靈敏度決定爲最適當値。 接著說明在上述圖像讀取靈敏度的其他設定方法中， 手指是放置在指紋讀取面的偏於一方向的情形。 在事前讀取動作中，對象物的手指是放置在指紋讀取 面的偏於圖面左方，而其所讀取的圖像是成爲和上述第 4圖的情形相同。又，第12圖（A)、（B)是將上述第4圖 的圖像資料’應用和第9圖（A)、（B)同樣的方法劃分其 靈敏度判定對象區域的狀態圖。 如第12圖（A)、（B)所示，手指是放置在指紋讀取面 的偏於左方向’在於此所定的靈敏度變化的事前讀取動 作所取得之圖像資料中，是除作爲靈敏度設定對象的應 -22- $紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -----------!裝--------訂---------線' T 一 /1^ ' - .* (-(請先閱讀背面之注意事項#(填寫本頁) 4 6 676 1 五、發明說明（21) 有指紋圖像PNA部分的凹凸圖案外，也含有背景圖案 PNB部分，因而，雖將所定的靈敏度判定對象範圍（例 如第12圖（A)的第64〜191行，且第67- 1 3 0列的行/列 範圍，或如第12圖（B)的第64〜191行範圍）加以限 定，但，在靈敏度判定對象範圍內的圖像資料中，也會 混入指紋圖像PNA部分的凹凸高案以外的背景圖案 PNB部分。 接著說明手指是放置在指紋讀取面的偏於一方時的、 上述圖像讀取靈敏度的其他設定方法之問題點。 第13圖是表示在第12圖（A)的靈敏度判定對象範圍 中，其特定行的亮度資料之變化曲線圖，第14圖是表 示在相同靈敏度判定對象範圍中，各個行的亮度資料之 動態範圍分佈曲線圖。 如第1 3圖所示，例如在第79行的亮度資料之變化是 在於指紋的凹凸圖案被讀取的比較好的大約第67〜95列 範圍中，大致在遍及全列上，其亮度資料會呈現比較中 程度之値（大約1 00前後），且像素（列）相互之間的亮 度是有比較大的變化之傾向。一方面，未放置手指而讀 取到背景的大約第96〜1 3 0列範圍中，大致在遍及全列 上，其亮度資料會呈現很高之値（大約21 0~220程 度），且像素（列）相互之間的亮度資料是有比較小的變 化之傾向。 因而，要從這種亮度資料分佈中，抽出其最大値及最 小値，以算出相當於這些的差分之動態範圍時，其最小 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項^:填寫本頁) 裝 線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 1 a? B7 99 五、發明說明（） 値是會由指紋的凹凸圖案所抽出，但其最大値是會從和 指紋圖像全無關聯性的背景圖案所抽出。在此，如上述 的，背景圖案中的亮度資料在多半的場合中，是比指紋 圖像的凹凸圖案中之亮度資料値大的多。因此，其亮度 資料的動態範圍也和指紋圖像無關的、會被算出爲較大 的値。將此亮度資料的動態範圍予以圖表化時，會成爲 例如第14圖中的A (實線）所示之結果。又，第14圖 中的B (虛線）是表示上述第1 1圖所示的，將手指放 置在指紋讀取面的大致中央之正常位置時，其亮度的動 態範圍之分佈情形，而如上述的，此B (虛線）爲最大 的行是對應於被設定在最適當圖像讀取靈敏度之行者。 相對的，在於這種手指是放置在指紋讀取面的偏於左 方的場合中，其亮度資料的動態範圍是如上述的，和指 紋圖像無關的、會隨應於背景圖案而決定其最大値，因 而，其動態範圍會成爲最大的行是與B (虛線）所示 的，將手指放置在指紋讀取面的大致中央之正常位置之 場合中，亮度資料的動態範圍成爲最大的行不相同。因 而，依據這種將手指放置在指紋讀取面的偏於左方的場 合中之亮度資料的動態範圍，以抽出動態範圍爲最大的 行時，其所抽出的行會有並未對應於最適當的圖像讀取 靈敏度的情形。 即，爲了要利用讀出的很好的指紋凹凸圖案以進行靈 敏度設定處理，而將靈敏度判定對象範圍設定爲如第9 圖（A)或第12圖（A)的狹窄時，在於手指的放置位置偏 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝----I---訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 46 676 1 _______E_ 五、發明說明（23) 離於指紋讀取面、或手指寬度產生差異等情形時，會有 不能做到適當的靈敏度設定處理之可能性之同時，進而 也會有在靈敏度判定對象範圍內，全然未被放置手指之 可能性，而成爲損及靈敏度設定處理的有效性之原因。 一方面，將靈敏度判定對象範圍只限定在第9圖（B) 或第1 2圖（B)所示的行範圍，而將列範圍設定爲較寬闊 時，其各個行的動態範圍之分佈也和上述場合同樣，會 受到指紋圖像以外的背景圖案的影響，其所得的變化傾 向會與只以指紋凹凸圖案爲對象的正常動態範圍分佈有 很大的不同之結果。因而，在於這種靈敏度判定對象範 圍的設定中，也會產生不能從動態範圍爲最大的行來決 定最適當圖像讀取靈敏度的情形。 相對的，依本發明光感測器系統的靈敏度設定方法 時，如第6圖所示的，其各行的相鄰像素相互之間的亮 度資料之差分絕對値中，其最大差分絕對値的代表差分 値在各個行上的分佈係無論是手指的放置位置是偏離於 正常位置的場合，或不限定靈敏度判定對象範圍時所讀取 的圖像資料，都呈現與手指是放置在正常位置時的各個 行之亮度資料的動態範圍分佈具很相似的變化傾向，因 而，在各個場合中，都可正確的抽出設定在最適當靈敏 度的行，由此可決定最適當的光積蓄期間。 因此，依本實施形態的靈敏度調整裝置及靈敏度調整 方法時，是對對象圖像的各個行以階段式的逐一變化圖 像讀取靈敏度，實行事前讀取動作，而依據各個行的亮 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項兩填寫本頁) 裝 ----訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .6676 1 A7 ___B7_ ____ 五、發明說明（24) (請先閱讀背面之注咅？事項耳填寫本頁) 度資料之代表差分値傾向，就可簡單且恰當的辨別在於 最適當圖像讀取狀態的行，而以設定在該行的圖像讀取 靈敏度作爲最適當靈敏度之設定，因此，不依賴於手指 的在於指紋讀取面上的放置位置，或靈敏度判定對象範 圍’而可由簡單的方法，以第一義的設定靈敏度調整處 理。 又，在正式圖像讀取動作之前，可利用實際的對象物 來做靈敏度調整處理，因而，對象物的亮度如由於環境 光的變化而有變化的情形時，也可隨時對應於環境光的 變化’設定最適當的圖像讀取靈敏度，且，也不必另設 檢測環境光專用的電路等。 又，如光感元件的特性產生變化時，也是依據從該光 感元件所取得的圖像資料，以實行求出最適當靈敏度之 處理，因而，可大幅的抑制其特性變動的影響。並且， 可使用對象物本身以設定最適當靈敏度，因而，在於靈 敏度調整處理之際，不必準備標準試件，因而可很簡單 的實行靈敏度調整處理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，在本實施形態中，是對於將亮度資料的行/列範 圍限定在第64〜191行，及第67〜130行的場合加以說明 者，但本發明並不限定於此，而當然的，可應用於如上 述的，對靈敏度判定對象範圍不加任何限定之場合。 在此，在被預光設定靈敏度判定範圍的行/列範圍之 中，如只對於特定的行，實行亮度資料的差分絕對値之 算出處理時，可削減處理對象的資料數，使處理簡化， -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 在 6 6 7 6 1 a? ____B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（25) 而縮短靈敏度調整處理的所需時間，可迅速的轉移到正 式的對象物圖像之讀取動作。 以下’參照圖面說明可應用於上述實施形態的事前讀 取動作之圖像讀取靈敏度（電荷積蓄期間）的設定方 法。又，在此是適宜的參照第1、2圖及第18圖（A)所 示的構成加以說明。 第15圖（A)〜（J)是圖像讀取靈敏度（電荷積蓄期間） 設定方法的第1實施例之計時圖。本實施例的圖像讀取 靈敏度設定方法是，首先，如第15圖（A)〜（D)所示，對 於將雙開型光感元件1 〇的頂層閘極端子TG在行方向連 接的頂層閘極配線1 〇'1之各條上，同時施加復位脈衝0 Tl、0 T2··· 0 Τη，以同時開始復位期間Treset使各個行 的雙開型光感元件1 〇初期化。接著復位脈衝T1、0 T2…0 Tri同時下降復位期間Treset結束時，同時開始各 個行的雙閘型光感元件1 0之電荷積蓄期間T 1、0 T2… 、0 Τη-l、0 Τη在各個行的雙閘型光感元件10的通道 區域，對應於從其頂層閘極側所入射的光量，產生電荷 (空穴），並積蓄。 接著，如第15圖（Ε)〜（I)所示，以可使設定在各個行 的電荷積蓄期間ΤΙ、Τ2··· Τη-1、Τη，依每一行的相隔 所.定滯後時間Tdelay份以階段式變化的，施加預充電信 號</» pg及讀出脈衝0 B1、0 B2··· 0 Bn。在此，滞後時 間Tdelay是等於復位期間Treset、預充電時間Tprch和讀 出時間Tread三者的合計時間或以上的時間。 因此，如上述實施形態所說明的，在靈敏度設定處理 之前的事前讀取動作中，對於構成對象物圖像的各個行 以不同讀取靈敏度所讀取的圖像資料，可由一次的對對 象物圖像的讀取而取得。 -27- ---------裝--------訂--------線、 - ^ I; . - .... (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 676 \
五、發明說明（26) 其次’第16圖（A)〜（J)是表示圖像讀取靈敏度（電荷 積蓄期間）設定方法的第2實施例之計時圖。 如第1 6圖（A)〜（D)所示’本實施例的圖像讀取靈敏度 的設定方法是，首先，對於將雙開型光感元件1 〇的頂 層闊極端子TG在行方向連接的頂層閘極配線1 01之各 條上’以所定滯後時間Tdelay的時間間隔，依序施加復 位脈衝0 Tl、0 T2…0 Tn，開始復位期間Treset，使各 個行的雙開型光感元件1 〇初期化。 接著’復位脈衝0 T1、T2…4 Τη下降，復位期間 Treset結束時，依序開始電荷積蓄期間 TA1、TA2… TAn-1、TAn ’以使在各個行的雙開型光感元件1〇之通 道區域上’對應於從其頂層閘極側所入射的光量，產生 電荷（空穴）並積蓄。 接著’如第16圖（E)〜（I)所示，以可使設定在各個行 的電荷積蓄期間TA1、TA2... TAn-1、TAn在於最後的復 位脈衝</> Τη下降後，依一行相隔所定滯後時間TdeUy份 以階段式變化的，施加預充電信號φ pg及讀出脈衝 0 Bn、0 Bn-卜·· 0 B2、0 B1。在此，滯後時間 Tdelay 是 等於復位期間Treset、預充電時間Tpreh和讀出時間Tread 三者的合計時間，或以上之時間。 因此，由這種事前讀取動作，可使設定在各個行的電 荷積蓄期間TA1、ΤΑ2·_. TAn-1、TAn相互之間以滯後 時間Tdelay的2倍時間間隔的增加，因而’可由一畫面 的讀取動作，就可取得以行數份以上的靈敏度調整幅度 、 -28- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝--------訂----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 \ A7 ----- B7 五、發明說明（） 所設定的讀取靈敏度所讀取之圖像資料。 又，可應用本發明靈敏度設定處理的圖像讀取靈敏度 (電何積蓄期間）設定方法，並不只限定於上述各實施 例，而只要是可對對象物圖像以不同讀取靈敏度取得其 圖像資料者，當然的，也可例如在以往技術中所述的， 將復位動作β電荷積蓄動作—預充電動作—讀出動作的 一連串處理周期，逐漸變更其讀取靈敏度的反複數次， 以取得由不同靈敏度所構成的圖像資料者，且，也可用 其他的方法者。 . 接著說明施加於雙開型光感元件1 0的頂層閘極端子 TG及底層閜極端子BG的信號之有效電壓。 由第15圖（Α)〜（Η)、第16圖（Α)〜（Η)、及第20圖 (A)〜（C)可知’在事前讀取動作及圖像讀取動作中，對 於頂層閘極端子TG，使施加很短時間（Treset)的作爲復 位脈衝之高電位信號電壓V t g h，在其他較長時間中，是 施加低電位信號電壓Vtgl。因此，在事前讀取動作及圖 像讀取動作期間中’施加於頂層閘極端子TG的有效電 壓是大大的偏於低電壓側。又，設定在圖像讀取動作的 最適當電荷積蓄期間’是會隨著環境照度等，而會隨時 被變更設定’因而，上述施加於上層閘極端子TG的有 效電壓是必然的會變動。 一方面，在事前讀取動作及圖像讀取動作中，對於底 層閘極端子B G僅施加很短時間（Tres et)的高電位信號電 壓Vbgh，在其他較長時間中，是施加低電位信號電壓 -29- ^^尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---------訂----- 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 ti A7 B7 28 v 五、發明說明（）
Vtgl。因此，在事前讀取動作及圖像讀取動作期間中， 施加於底層閘極端子BG的有效電壓也大大的偏於低電 位側。又，設定在圖像讀取動作的最適當電荷積蓄期 間，是會隨著環境照度等，而會隨時被變更設定，因 而，上述施加於底層閘極端子B G的有效電壓是必然的 會變動。 於是，這種偏於特定極性電壓側的電壓之施加於閘極 的狀態繼續存在時，空穴會被陷困於閘極，雙開型光感 元件的元件特性會劣化，而會產生靈敏度特性變化之問 題。 因此，在事前讀取動作及圖像讀取動作期間之後，設 置可將施加於頂層閘極端子TG及底層閘極端子BG的 有效電壓加以修正之有效電壓調整動作期間，以在於有 效電壓調整期間，施加例如可使施加於頂層閘極端子 TG的有效電壓成爲依照雙開型光感元件的靈敏度特性 所設定的，頂層閘極側有效電壓的最適當値Vte，及可 使施加於底層閘極端子BG的有效電壓成爲低層閘極側 有效電壓的最適當値Vbe之所定修正信號，以抑制隨著 光感元件特性的劣化所引起的靈敏度物性之變化，而可 提升光感測器系統的可靠性。 接著’對於本發明的光感測器系統之驅動控制方法 中’如上述的，在於事前讀取動作及圖像讀取動作期間 之後，設置有效電壓調整動作期間之場合，參照圖面予 以說明。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί裝-------—訂·--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 i A7 _____ B7_ 五、發明說明（29 ) 第17圖（A)〜（H)是在事前讀取動作及圖像讀取動作期 間之後，設置有效電壓調整動作期間的一實施例之計時 圖。 _在此的，事前讀取動作期間的驅動控制方法是以應用 上述第1 6圖（A)〜（H)的驅動控制方法的場合爲例者，而 附與相同符號，不另說明。在此是假設復位脈衝0 T 1、 0 T2··· 0 Τη是由其高電位爲信號電壓Vtgh，低電位爲 信號電壓Vtgl所構成之脈衝信號，而讀出脈衝4 B 1、 0 B2··· 0 Bn是由其高電‘位爲信號電壓Vbgh，低電位爲 信號電壓Vbgl所構成之脈衝信號。又，在此事前讀取 動.作期間的驅動控制方法是可應用第15圖（A)~(H)所示 的動作，又，當然的，也可不限定於此。 又，圖像讀取動作期間的驅動控制方法是根據第20 圖（A)〜（D)所示的，以往的光感測器系統之驅動控制方 法，但，爲了縮短動作時間，是使復位脈衝、預充電脈 衝和讀出脈衝在互相不重疊的時序下，倂行驅動各行的 電荷積蓄期間者。即，如第17圖（A)〜（C)所示，在將雙 間型光感元件10的頂層閘極端子TG在行方向加以連接 的頂層閘極配線1 〇 1之各線上，依序施加復位脈衝0 T1、</> T2··· 0 Τη，開始復位期間Treset，以使各個行的 雙閘型光感元件初期化。在此，復位脈衝</) T 1、</> T 2… Φ Τη是和上述事前讀出動作同樣，其高電位爲信號電壓 Vtgh，低電位爲信號電壓Vtgl之信號電壓，而在於施 加高電位Vtgh的復位脈衝4 T1、</» Τ2·_· 0 Τη時序以外 -31- }紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚）· — . .1 ! ^---------^---------線 Vi.- i i. . (請先閱讀背面之注意事項^'填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46676 1 A7 _ B7 五、發明說明（3G) 的時段，是施加低電位的信號電壓vtgl。 接著，復位脈衝</> τ 1、0 T 2…（/· Τ η降低，復位期間 Treset結束時，在各個行上的序開始按照在上述事前 讀取動作中由上述各實施形態所求得的最適當光積蓄期 間T a，而在雙閘型光感元件1 0的通道區域上，對應於 從其頂層閘極側所入射的光量，產生量荷（空穴），並 積蓄。在此，如第17圖（G)所示，和光積蓄期間Ta內 倂行的，施加預充電信號pg ’開始預充電期間Tprch， 在資料傳輸線103上施加預充電電壓Vpreh，以實行使 雙閘型光感元件10的汲極保持所定電壓的預充電動 作。然後對於最適當光積蓄期間Ta及預充電期間Tprch 已結束的雙閘型光感元件10，以如第17圖（D)〜（F)所示 的，在其各個行的底層閘極配線102上，依序施加讀出 脈衝0 B1、0 Β2“· 0 Bn，開始讀出期間Tread，而將對 應於積蓄在雙閘型光感元件的電荷之電壓變化VD，以 如第17圖（H)所示的，由輸出電路裝置113經介由資料 傳輸線103所讀出。在此，讀出脈衝0 B1、0 B2··· 0 Bn是和上述事前讀出動作同樣是由其高電位爲信號電 壓Vbgh，低電位爲信號電壓Vbgl所構成之脈衝信號’ 而在於施加高電壓Vbgh的讀出脈衝0B1、4Β2···0Βη 時序以外的時段是處於施加低電位的信號電壓Vbgt的 狀態。 ·.接著，上述的圖像讀取動作在全部的行上結束後’在 有效電壓調整動作期間，實行將在於事前讀取動作期間 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----"-裝--------訂---------線 1 ί... 、. I·.- (請先閱讀背面之注意事項#ι填寫本頁) 46676 1 A7 B7 五、發明說明（31) 及圖像讀取動作期間所施加於各閘極的信號之有效電壓 的偏倚加以調整，以使其最適當化之有效電壓調整動 作。即如第17圖（A)〜（C)所示，依據可將在上述事前讀 取動作期間及圖像讀取動作期間由復位脈衝所施加於雙 閘型光感元件1 〇的頂層閘極配線1 0 1，也即頂層閘極端 子TG的信號電壓之有效電壓，調整到依照該雙閘型光 感元件1 〇的靈敏度特性所預先設定的最適當値Vte之所 定有效電壓’以設定持有該所定有效電壓，而由高電位 通間（Ttph)和低電位期間（Ttpl)所構成之修正信號，將該 修正信號施加於各行的頂層閘極配線1 0 1上。 同樣的，依據可將由讀出脈衝所施加於雙閘型光感元 件1 0的底層閘極配線1 02，也即底層閘極端子BG的信 號電壓之有效電壓，調整到依照該雙閘型光感元件10 的靈敏度特性所預先設定的最適當値Vbe之所定有效電 壓，以設定持有該所定有效電壓，而由高電位期間（Tbph) 和低電位期間（Tbp(a、Tbplb)所構成之修正信號，將該修 正信號施加於各行的底層閘極配線1 02上。 由此，將施加於光感元件的頂層閘極子TG及底層閘 極端子BG的電壓之有效値設定在最適當値，以抑制由 於光感元件的元件特性之劣化所引起的靈敏度特性之變 化，而可提升光感測器系統的可靠性。 [附圖簡單說明] 第1圖本發明光感測器系統的構成例方塊圖。 第2圖應用在本發明實施形態的控制器之構成例方塊 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨裝 --;--訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 46676 1 ____B7____ 32 五、發明說明（） 圖。 第3圖本發明實施形態的動作流程圖。 第4圖在本發明實施形態的事前讀取動作中，手指是 放置在指紋讀取面的偏於圖面左方位置時，所讀取指紋 圖像的圖像資料之一例圖。 第5圖（A)由事前讀取動作所取得的圖像資料之在於 特定行上的各個像素之亮度資料變化曲線圖。 第5圖（B)在第5圖（A)的亮度資料中，相鄰像素相互 之間的差分絕對値變化曲線圖。 第6圖由事前讀取動作所取得的圖像資料之各個行的 亮度資料之代表差分値變化，及，各個行的亮度資料動 態範圍的變化之曲線圖。 第7圖（A)由事前讀取動作所取得的圖像資料之各個 行的亮度資料之代表差分値表。 第7圖（B)在事前讀取動作中，行號碼與圖像讀取靈 敏度之對照表。 第8圖在事前讀取動作中，手指是放置在指紋讀取面 的大致中央的正常位置時，所讀取指紋圖像的圖像資料 之一例圖。 第9圖（A)、（B)對於第8圖圖像資料所劃分的靈敏度 判定對象區域圖。 第1 〇圖由事前讀取動作所取得的圖像資料中，在於 第9圖（A)的靈敏度判定對象範圍的特定行之亮度資料 變化曲線圖。 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝------^—訂---------線 .. , , Vi·. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t 6 676 1 A7 -—___B7______ 五、發明說明（33 ) 第11圖由事前讀取動作所取得的圖像資料中，在於 第9圖（A)的靈敏度判定對象範圍的各個行之亮度資料 動態範圍分佈曲線圖。 第12圖（A)、（B)對於第4圖的圖像資料所劃分的靈 敏·度判定對象區域圖。 第13圖在第4圖的圖像資料中，在於第12圖（A)的 靈敏度判定對象範圍的特定行之亮度資料變化曲線圖。 第14圖在第4圖的圖像資料中，在於第12圖（A)的 靈敏度判定對象範圍的各個行之亮度資料動態變化，及 各個行的亮度資料代表差分値變化之曲線圖。 第1 5圖（A)〜（J)應用於本發明實施形態的事前讀取動 作的、圖像讀取靈敏度設定方法實施例1之計時圖。 第16圖（A)〜（J)應用於本發明實施形態的事前讀取動 作的、圖像讀取靈敏度設定方法實施例2之計時圖。 第17圖（A)〜（H)在本發明的光感測器系統之驅動控制 方法中’在於其事前讀取動作期間及圖像讀取動作期間 之後’設置有效電壓調整動作期間的場合之一實施例計 時圖。 第18圖（A)雙閘型光感元件的構造斷面圖。 第18圖（B)雙閘型光感元件的等價電路圖。 第1 將雙閘型光感元件以二維排列所構成之光感 測器系圖。 第以往的雙閘型光感元件之驅動方法計時圖。 f用全 [符號 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項系填寫本頁) 裝--------訂---- 線丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 6 7 6 1 34 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 100…光感元件陣列 1 0 1…頂層間極配線 1 02…底層閘極配線 1 0 3…資料傳輸線 1 1 1…頂層閘極驅動器 112…底層閘極驅動器 113…輸出電路裝置 Η 4…列選擇開關 1 1 5…預充電開關 I 1 6…放大器 II 7…A/D (類比/數位）轉換器 120…控制器 121…設備控制器 122…資料控制器 123…主控制器 124…資料比較器 1 2 5…加法器 126…資料選擇器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 127…靈敏度設定寄存器 130…RAM (隨機存取記憶體） 200…外部功能裝置 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）