TWI769700B

TWI769700B - 感測裝置

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Publication number: TWI769700B
Application number: TW110105004A
Authority: TW
Inventors: 高逸群
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-07-01
Also published as: TW202209082A; TW202209170A; TWI756097B; TW202209138A; TWI766583B; TW202209182A; TW202209179A; TWI757053B; TWI767758B

Abstract

一種感測裝置，包括發光面板以及感測畫素陣列結構。發光面板適於發出第一波形的初始光。感測畫素陣列結構包含多個第一感測畫素結構以及至少一第二感測畫素結構。第一感測畫素結構以第一波形的初始光作為第一感測光提供給第一感測元件感測。第一感測畫素結構佔整體感測畫素陣列結構的配置面積比例為90%以上但未達100%。第二感測畫素結構包括第二感測元件以及光轉換層。第二感測畫素結構適於將第一波形的初始光調整成具有第二波形的第二感測光以提供給第二感測元件感測。

Description

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具有至少兩種感測畫素結構的感測裝置。

指紋辨識功能可支援多種應用，提昇使用者體驗並增加附加價值，為目前業界的重點開發項目之一。在現有的指紋感測裝置中，除了指紋辨識用的感測結構外，還設置有指紋防偽用的感測結構，以用於辨別指紋的真偽。指紋防偽用感測結構多搭配色阻等彩色濾光層來實現防偽辨識。被指紋反射的光經過彩色濾光層後的光量會減少約2/3，因此指紋防偽用感測結構中的感測元件僅可接收約1/3的光量，使得感測元件所接收到的訊號強度降低。因此，如何提升感測元件的靈敏度、及感測元件所接收到的訊號強度等，已成為目前研發人員所關注的議題。

本發明提供一種感測裝置，其設計可有助於提升感測元件接收到的光量，進而改善感測裝置的品質。

本發明的至少一實施例提供一種感測裝置，包括發光面板以及感測畫素陣列結構。發光面板適於發出第一波形的初始光。感測畫素陣列結構位於發光面板的背側，其中感測畫素陣列結構包含多個第一感測畫素結構以及至少一第二感測畫素結構。各第一感測畫素結構包括第一感測元件，且各第一感測畫素結構以第一波形的初始光作為第一感測光提供給第一感測元件感測，其中多個第一感測畫素結構佔整體感測畫素陣列結構的配置面積比例為90%以上但未達100%。至少一第二感測畫素結構包括第二感測元件以及光轉換層。光轉換層位於第二感測元件與發光面板之間。至少一第二感測畫素結構適於將第一波形的初始光調整成第二感測光以提供給第二感測元件感測，且第二感測光具有的第二波形不同於第一波形。光轉換層具有激發峰值波長，且激發峰值波長在400nm至750nm的範圍內。

在本發明的一實施例中，上述光轉換層包含量子點。

在本發明的一實施例中，上述第二感測光包括經由光轉換層轉換初始光的一部分而獲得的轉換光以及通過光轉換層但未經光轉換層轉換過的初始光的另一部分。

在本發明的一實施例中，上述至少一第二感測畫素結構更包括依序疊置於第二感測元件上的光準直結構與透鏡。

在本發明的一實施例中，上述至少一第二感測畫素結構的光轉換層位於透鏡及感測元件之間。

在本發明的一實施例中，上述至少一第二感測畫素結構的光轉換層位於發光面板及透鏡之間。

在本發明的一實施例中，上述感測裝置還包含至少一第三感測畫素結構。至少一第三感測畫素結構包括第三感測元件以及彩色濾光層。彩色濾光層位於第三感測元件與發光面板之間。至少一第三感測畫素結構適於將第一波形的初始光調整成第三感測光以提供給第三感測元件感測，且第三感測光具有的第三波形不同於第一波形。

在本發明的一實施例中，上述至少一第二感測畫素結構與至少一第三感測畫素結構佔整體感測畫素陣列結構的配置面積比例為少於10%，但超過0%。

在本發明的一實施例中，上述第一波形在400nm至700nm的波長範圍內。

本發明的至少另一實施例提供一種感測裝置，其包括感測畫素陣列結構。感測畫素陣列結構包含成陣列排列的多個第一感測畫素結構以及至少一第二感測畫素結構。多個第一感測畫素結構佔整體感測畫素陣列結構的配置面積比例為90%以上但未達100%。各第一感測畫素結構包括第一感測元件，且各第一感測畫素結構以第一波形的初始光作為第一感測光提供給第一感測元件感測。至少一第二感測畫素結構包括第二感測元件，且至少一第二感測畫素結構適於將第一波形的初始光調整成第二感測光以提供給第二感測元件感測，且第二感測光具有的第二波形不同於第一波形。

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。

10、10A、10B、10C、20、20A、20B、20C:感測裝置

100:基板

110:第一感測畫素結構

112:第一感測元件

120、120A、120B、120C:第二感測畫素結構

122、122A、122B、122C:第二感測元件

124、124A、124B、124C:光轉換層

130:第一絕緣層

132:第二絕緣層

134:第三絕緣層

200:發光面板

200a:前側

200b:背側

210:初始光

212:第一短波長部分

214:第一長波長部分

216:第一中波長部分

220、220A、220B、220C:第二感測光

222:第一轉換光

224:第二轉換光

226:第三轉換光

300:第三感測畫素結構

302:第三感測元件

304:彩色濾光層

310:第三感測光

BM1:第一遮光層

BM2:第二遮光層

BM3:第三遮光層

D1:第一方向

D2:第二方向

F:手指

I-I’:線

LS:光準直結構

ML:透鏡

MLa:表面

SS:感測畫素陣列結構

V1:第一開口

V2:第二開口

V3:第三開口

圖1是依照本發明的一實施例的一種感測裝置的俯視示意圖。

圖2A是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第一種實施方式的示意圖。

圖2B是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第二種實施方式的示意圖。

圖2C是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第三種實施方式的示意圖。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種感測裝置的俯視示意圖。

圖4A是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第一種實施方式的示意圖。

圖4B是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第二種實施方式的示意圖。

圖4C是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第三種實施方式的示意圖。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。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/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。

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「上面」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。再者，本文使用的「約」、「實質上」、或「近似」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

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1是依照本發明的一實施例的一種感測裝置的俯視示意圖。請參照圖1，感測裝置10包括感測畫素陣列結構SS。在本實施例中，感測畫素陣列結構SS包含成陣列排列的多個第一感測畫素結構110以及至少一第二感測畫素結構120。

多個第一感測畫素結構110與多個第二感測畫素結構120可分別沿著第一方向D1及第二方向D2排列成陣列。在本實施例中，第一方向D1與第二方向D2相交，但本發明不以此為限。在一實施例中，第一感測畫素結構110例如作為指紋辨識用感測畫素結構，而第二感測畫素結構120則用於防偽辨識之用。也就是說，第一感測畫素結構110與第二感測畫素結構120雖同樣可提供感測作用，但兩者可用於判別不同訊息。如圖1所示，第一感測畫素結構110的數量可多於第二感測畫素結構120的數量。

在本實施例中，第二感測畫素結構120雖以多個為例來說明，但不以此為限。在一些實施例中，排成陣列以構成感測畫素陣列結構SS的感測畫素結構中可以僅包括單一個第二感測畫素結構。換言之，感測畫素陣列結構SS可僅具有單個防偽辨識用的第二感測畫素結構120，而其餘的感測畫素結構都是用於指紋辨識用的第一感測畫素結構110。

在本實施例中，第一感測畫素結構110佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例大於第二感測畫素結構120佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例。舉例來說，第一感測畫素結構110佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例較佳為90%以上但未達100%。換句話說，第二感測畫素結構120佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例的較佳為10%以下。另外，第二感測畫素結構120佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例的下限並無特別限定，只要大於0%即可。

第二感測畫素結構120在感測畫素陣列結構SS中的排列布局方式可依不同需求而調整。舉例而言，如圖1所示，第二感測畫素結構120在感測畫素陣列結構SS中以三個一組，且每組的三個第二感測畫素結構120沿著第二方向D2交錯排列的方式布局。在此，沿著第二方向D2交錯排列的三個第二感測畫素結構120例如構成開口朝向圖1左側的V字形。在第一方向D1上，相鄰兩個第二感測畫素結構120之間例如間隔三個第一感測畫素結構110。另外，在第二方向D2上，相鄰兩組第二感測畫素結構120之間例如間隔分別沿著第一方向D1排列成四列的第一感測畫素結構110。在其他實施例中，上述三個第二感測畫素結構120也可沿著第二方向D2排列成一直線或是一斜線或是散佈的排列，所屬技術領域中具有通常知識者可依據設計需求調整第二感測畫素結構120的數量以及排列方式，本發明並不以此為限。

在本實施例中，第一感測畫素結構110及第二感測畫素結構120可具有不同的結構設計而提供不同的感測功能。以相同的初始光入射第一感測畫素結構110及第二感測畫素結構120時，第一感測畫素結構110可直接以第一波形的初始光作為第一感測光來進行感測，而第二感測畫素結構120可將第一波形的初始光調整成具有第二波形的第二感測光，來感測第二感測光。藉由第一感測畫素結構110及第二感測畫素結構120分別感測不同波形的感測光，可產生不同的辨識訊號。感測裝置10可經由演算法分析不同感測畫素結構所感測到的訊號以判斷感測畫素陣列結構SS所感測到的指紋訊號是否異常，從而辨識所獲得的指紋訊號的真偽。

以下，將例示說明可應用於上述實施例中第一感測畫素結構及第二感測畫素結構的實施形態，但本發明並不限定於以下的實施形態。

圖2A是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第一種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖2A沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

請參照圖2A，感測裝置10A包括基板100、發光面板200以及感測畫素陣列結構SS。在一實施例中，基板100可以是透明基板或非透明基板，其材質可以是石英基板、玻璃基板、高分子基板或其他適當材質，但本發明不以此為限。基板100上可設置用以形成例如訊號線、驅動元件、測試元件、開關元件、儲存電容等的各種膜層。

在本實施例中，發光面板200具有前側200a與背側200b。以下說明中，可將發光面板200的靠近或是面向手指F的一側稱為發光面板200的前側200a，則相對於發光面板200的前側200a的另一側可稱為發光面板200的背側200b。另外，發光面板200的背側200b也可理解成面向感測畫素陣列結構SS的一側。也就是說，發光面板200的背側200b位於感測畫素陣列結構SS與發光面板200的前側200a之間。發光面板200適於由前側200a發出光線，因此前側200a可理解為發光面板200的出光側。

在本實施例中，發光面板200適於發出第一波形的初始光210。在一實施例中，第一波形所涵蓋的波長範圍可依據發光面板200的發光件的設計而決定。第一波形的初始光210例如是由可見光組合而成。舉例來說，第一波形的初始光210可由不同顏色的可見光組合而成，使得第一波形落在400nm至700nm的範圍內。為了方便說明，在此可依據波長範圍將第一波形的初始光210劃分成第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216。

在本實施例中，感測畫素陣列結構SS位於發光面板200的背側200b，且感測畫素陣列結構SS位於基板100及發光面板200之間。在本實施例中，感測畫素陣列結構SS的第一感測畫素結構110包括第一感測元件112。第一感測畫素結構110以第一波形的初始光210作為第一感測光，並提供給第一感測元件112感測。也就是說，第一感測畫素結構110可以不改變初始光210的波形使得第一感測元件112感測到的第一感測光具有相同於初始光210的第一波形。換言之，第一感測元件112感測到的第一感測光例如由初始光210的第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216所組成。在一實施例中，第一感測元件112可以包括讀取電路結構、電極層、感測層等各種膜層及/或構件(未繪示)。

在本實施例中，感測畫素陣列結構SS的第二感測畫素結測畫素結構120的每一者可包括第二感測元件122以及光轉換層124。光轉換層124具有波長轉換特性，其吸收峰值波長小於激發峰值波長。光轉換層124的吸收峰值波長可落在第一波形的波長範圍內且光轉換層124的激發峰值波長例如在400nm至750nm的範圍內，但不以此為限。也就是說，光轉換層124可吸收第一波形的初始光210中的一部分並將被吸收的部分轉換為具有較長波長範圍的光。在一實施例中，光轉換層124可包含量子點或螢光粉等。因此，第二感測畫素結構120適於將第一波形的初始光210調整成第二感測光220，以提供給第二感測元件122感測，其中第二感測光220所具有的第二波形不同於初始光210所具有的第一波形。

在本實施例中，第一感測畫素結構110及第二感測畫素結構120各自還包括依序疊置於第一感測元件112、第二感測元件122上的光準直結構LS與透鏡ML。

如圖2A所示，光準直結構LS可包括依序疊置於基板100上的第一絕緣層130、第一遮光層BM1、第二絕緣層132、第二遮光層BM2及第三絕緣層134。在一實施例中，第一絕緣層130例如包覆第一感測元件112的頂面與側面以及各第二感測元件122的頂面與側面。第一遮光層BM1例如具有多個第一開口V1，且第一開口V1可暴露出部分的第一絕緣層130。在本實施例中，多個第一開口V1可分別對應於第一感測元件112與各第二感測元件122。第二絕緣層132例如填滿第一遮光層BM1的第一開口V1，且覆蓋第一遮光層BM1的頂面。第二遮光層BM2例如具有多個第二開口V2，且第二開口V2可暴露出部分的第二絕緣層132。在本實施例中，第二開口V2可對應於第一開口V1。如此一來，第一感測元件112與各第二感測元件122便可接收通過第一開口V1及第二開口V2調控的光線而進行感測。

第三絕緣層134例如填滿第二遮光層BM2的第二開口V2，且覆蓋第二遮光層BM2的頂面。在一實施例中，第一絕緣層130及第二絕緣層132的材質可以包括有機材料，例如壓克力材料、矽氧烷材料、聚醯亞胺材料、環氧樹脂材料或上述材料的疊層，但本發明不限於此。第一遮光層BM1及第二遮光層BM2的材質可以包括金屬、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層，但本發明不限於此。第三絕緣層134的材質可以包括無機材料或有機材料，其中無機材料例如為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層等，有機材料例如為壓克力材料、矽氧烷材料、聚醯亞胺材料、環氧樹脂材料或上述材料的疊層等。需說明的是，雖然圖2A中第三絕緣層134僅繪示為單層結構，但在其他實施例中，第三絕緣層134也可為多層結構。舉例來說，第三絕緣層134也可為兩層、三層或四層結構，可依據設計需求調整第三絕緣層134的層數及其材料，本發明並不以此為限。

多個透鏡ML位於光準直結構LS及發光面板200之間。在本實施例中，光準直結構LS上還設置有第三遮光層BM3。第三遮光層BM3例如具有多個第三開口V3，且第三開口V3可暴露出部分的第三絕緣層134。在本實施例中，第三開口V3可對應於第二開口V2。在一實施例中，第三遮光層BM3的材質可以包括金屬、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層，但本發明不限於此。透鏡ML例如設置於第三開口V3中。透鏡ML可以是中心厚度較邊緣厚度大的透鏡結構，例如對稱雙凸透鏡、非對稱雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡。透鏡ML可以提升光準直，使散射光或折射光所導致之漏光及混光的問題能夠降低，進而減少光損耗。

另一方面，發光面板200的出光方向例如遠離感測畫素陣列結構SS。如此一來，當手指F靠近發光面板200的前側200a時，發光面板200所發出的第一波形的初始光210可被手指F反射，被手指F反射的第一波形的初始光210可以先通過透鏡ML、第二開口V2以及第一開口V1提升準直度，再進入第一感測元件112以及各第二感測元件122，以使第一感測元件112及各第二感測元件122可以取得品質良好的指紋訊號，從而使感測裝置10A具有良好的指紋辨識度。

第二感測畫素結構120的光轉換層124位於第二感測元件122與發光面板200之間。在本實施例中，光轉換層124例如位於透鏡ML及感測元件122A之間。具體而言，光轉換層124例如位於第三絕緣層134中靠近透鏡ML的一側。雖然圖2A中繪示為光轉換層124直接接觸透鏡ML的底部，但在其他實施例中，光轉換層124與透鏡ML之間可間隔一距離；或者在第三絕緣層134為多層結構的情況下，還間隔有多層結構的其中至少一層，只要光轉換層124位於第一波形的初始光210的行經路線上即可，本發明不以此為限。

在本實施例中，第二感測光220包括經由光轉換層124轉換第一波形的初始光210的一部分而獲得的轉換光，以及通過光轉換層124但未經光轉換層124轉換過的第一波形的初始光210的另一部分。依據波長轉換特性，第二感測畫素結構120可包括三種設計，例如第二感測畫素結構120A、第二感測畫素結構120B以及第二感測畫素結構120C。第二感測畫素結構120A可包括用於將第一波形的初始光210調整成第二感測光220A的光轉換層124A以及感測第二感測光220A的第二感測元件122A；第二感測畫素結構120B可包括用於將第一波形的初始光210調整成第二感測光220B的光轉換層124B以及感測第二感測光220B的第二感測元件122B；第二感測畫素結構120C可包括用於將第一波形的初始光210調整成第二感測光220C的光轉換層124C以及感測第二感測光220C的第二感測元件122C。不過，在一些實施例中，多個第二感測畫素結構120可以僅具有同一種設計，或是整個感測裝置10A可以僅包括單一個第二感測畫素結構120。

以下將例示說明第二感測畫素結構120A、第二感測畫素結構120B及第二感測畫素結構120C中分別獲得的第二感測光220A、第二感測光220B及第二感測光220C的實施形態，但本發明並不限定於以下的實施形態。

在第二感測畫素結構120A中，光轉換層124A的波長轉換特性例如可將初始光210的第一短波長部分212轉換為第一轉換光222，但不轉換初始光210的第一長波長部分214及第一中波長部分216。也就是說，第一短波長部分212的波長範圍可以為光轉換層124A的吸收波長範圍，而第一轉換光222的波長範圍可以為光轉換層124A的激發波長範圍。因此，第二感測畫素結構120A的第二感測元件122A可接受經由光轉換層124A轉換過的第一轉換光222以及通過光轉換層124A但未經光轉換層124A轉換過的第一長波長部分214及第一中波長部分216。如此一來，第二感測元件122A接收由第一轉換光222、第一長波長部分214及第一中波長部分216相互疊加而形成的第二感測光220A。在一些實施例中，初始光210的第一短波長部分212可能並未完全被光轉換層124A吸收，因此第二感測光220A甚至可包括部分的未被轉換的第一短波長部分212。在一些實施例中，第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216分別呈現為藍色、紅色與綠色，而第一轉換光222例如呈現為紅色，則第二感測光220A相較於初始光210而言例如偏橘色。

在第二感測畫素結構120B中，光轉換層124B的光轉換特性例如可將初始光210的第一短波長部分212轉換為第二轉換光224，但不轉換初始光210的第一長波長部分214及第一中波長部分216。如此一來，第二感測元件122B接收由第二轉換光224、第一長波長部分214及第一中波長部分216相互疊加而形成的第二感測光220B。在一些實施例中，初始光210的第一短波長部分212可能並未完全被光轉換層124B吸收，因此第二感測光220B甚至可包括部分的未被轉換的第一短波長部分212。在一些實施例中，第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216分別呈現為藍色、紅色與綠色，而第二轉換光224例如呈現為綠色，則第二感測光220B相較於初始光210而言偏黃綠色。

在第二感測畫素結構120C中，光轉換層124C的光轉換特性例如可將初始光210的第一短波長部分212轉換為第三轉換光226，但不轉換初始光210的第一長波長部分214及第一中波長部分216。如此一來，第二感測元件122C接收由第三轉換光226、第一長波長部分214及第一中波長部分216相互疊加而形成的第二感測光220C。在一些實施例中，初始光210的第一短波長部分212可能並未完全被光轉換層124C吸收，因此第二感測光220C甚至可包括部分的未被轉換的第一短波長部分212。在一些實施例中，第三轉換光226的波長範圍不同於第一短波長部分212的波長範圍。具體而言，第三轉換光226的波長範圍例如是第一短波長部分212的波長範圍朝向長波長範圍的方向偏移。舉例來說，第三轉換光226的波長範圍可介於第一短波長部分212的波長範圍及第一中波長部分216的波長範圍之間。在一些實施例中，由於第三轉換光226的波長範圍相較於第一短波長部分212朝向長波長範圍偏移，則第二感測光220C例如呈現與初始光210不同的光。

光轉換層124的波長轉換作用可改變光的波長範圍但不會大幅吸收光線。因此，經由光轉換層124可將被手指F反射而入射至第二感測畫素結構120的第一波形的初始光210調整成第二波形的第二感測光220，但不會導致明顯的光量損失。如此一來，第二感測元件122A、第二感測元件122B及第二感測元件122C可接收足夠光量的第二感測光220，從而提升感測元件的正確性。換言之，藉由光傳換層124的設置可增強感測元件所接收到的訊號強度，從而改善感測裝置10A的品質，以提升指紋防偽效果。

在一些實施例中，第一感測元件112與各第二感測元件122的吸收頻譜可依據感測層材料或是感測結構的設計而有所限定。舉例而言，採用富矽氧化層(Silicon-rich oxide；SRO)作為感測層的感測元件大致具有波長範圍落在480nm至520nm的吸收頻譜，而具有PIN二極體結構的感測元件大致具有波長範圍落在580nm至620nm的吸收頻譜。因此，初始光210的第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216並非都可有效致使感測元件感測。對於數量較少的第二感測畫素結構120而言，第二感測元件122的感測效率可能受到限制。不過，本實施例在數量較少的第二感測畫素結構120中設置光轉換層124，可藉由光轉換材料的選擇，讓第二感測光220的更多部分的光線具有落在感測元件的吸收頻譜中的波長，從而有助於提升第二感測元件122的感測靈敏性及感測效率。因此，感測裝置10A可以具有理想的防偽辨識功能。

圖2B是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第二種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖2B沿用圖2A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖2B所示的感測裝置10B與圖2A所示的感測裝置10A相比的不同之處在於：光轉換層124位於發光面板200及透鏡ML之間。

具體而言，光轉換層124例如位於發光面板200的背側200b上。因此，被手指F反射的第一波形的初始光210可先經由光轉換層124調整成第二波形的第二感測光220，再通過透鏡ML、第二開口V2及第一開口V1提升準直度。通常經由光轉換層124調整而成的第二感測光220會較初始光210發散，因此感測裝置10B的第二感測光220還通過透鏡ML，以進一步提升其準直度，使各第二感測元件122可以接受到品質良好的指紋訊號，從而改善感測裝置10B的指紋防偽效果。

圖2C是圖1的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第三種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖2C沿用圖2A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖2C所示的感測裝置10C與圖2A所示的感測裝置10A相比的不同之處在於：光轉換層124設置於透鏡ML的表面MLa上。

具體而言，光轉換層124例如位於透鏡ML的面向發光面板200的表面MLa上。因此，被手指F反射的第一波形的初始光210可先經由光轉換層124調整成第二波形的第二感測光220，且第二感測光220直接通過透鏡ML，再通過第二開口V2及第一開口V1提升準直度。如此一來，第二感測光220直接通過透鏡ML可避免因光轉換層124所導致的發散現象的產生，從而改善感測裝置10C的指紋防偽效果。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種感測裝置的俯視示意圖。在此必須說明的是，圖3沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖3所示的感測裝置20與圖1所示的感測裝置10相比的不同之處在於：感測裝置20的感測畫素陣列結構SS還包括至少一第三感測畫素結構300。具體來說，感測裝置20的感測畫素陣列結構SS包含成陣列排列的多個第一感測畫素結構110、至少一第二感測畫素結構120以及至少一第三感測畫素結構300。

在一實施例中，第三感測畫素結構300例如可與第二感測畫素結構120同樣是作為防偽辨識之用。舉例來說，第三感測畫素結構300可用於判別與第二感測畫素結構120不同的防偽辨識訊息，從而有助於提升辨識結果的正確性。如圖3所示，第二感測畫素結構120的數量可多於第三感測畫素結構300的數量。

在本實施例中，第三感測畫素結構300雖以多個為例來說明，但不以此為限。在一些實施例中，排成陣列以構成感測畫素陣列結構SS的感測畫素結構中可以僅包括單一個第三感測畫素結構300。

在本實施例中，第一感測畫素結構110佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例大於第二感測畫素結構120及第三感測畫素結構300佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例。舉例來說，第二感測畫素結構120及第三感測畫素結構300的配置面積總和佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積比例較佳為少於10%，但超過0%。也就是說，第一感測畫素結構110佔整體感測畫素陣列結構SS的配置面積大於90%，但未達100%。

第三感測畫素結構300在感測畫素陣列結構SS中的排列布局方式可依不同需求而調整。舉例而言，如圖3所示，感測裝置20例如是將感測裝置10的多個第二感測畫素結構120的其中一者取代為第三感測畫素結構300。也就是說，在感測裝置20的感測畫素陣列結構SS中，以二個第二感測畫素結構120與一個第三感測畫素結構300為一組，且每組的第二感測畫素結構120與第三感測畫素結構300沿著第二方向D2交錯排列的方式布局。在此，第三感測畫素結構300例如位於每組感測畫素結構的一側，而僅相鄰於一個第二感測畫素結構120。在其他實施例中，第三感測畫素結構300也可位於每組感測畫素結構的中間部分，而相鄰於二個第二感測畫素結構120；或者第三感測畫素結構300可不與第二感測畫素結構120相鄰而散佈的排列。所屬技術領域中具有通常知識者可依據設計需求調整第三感測畫素結構300的數量以及排列方式，本發明並不以此為限。

在本實施例中，第三感測畫素結構300可具有與第一感測畫素結構110及第二感測畫素結構120不同的結構設計而提供不同的感測功能。舉例而言，第三感測畫素結構300可將第一波形的初始光調整成具有第三波形的第三感測光，來感測第三感測光。藉由第一感測畫素結構110、第二感測畫素結構120及第三感測畫素結構300分別感測不同波形的感測光，可產生更多種類的辨識訊號，從而提升感測裝置20的正確性。

以下，將例示說明可應用於上述實施例中第一感測畫素結構、第二感測畫素結構及第三感測畫素結構的實施形態，但本發明並不限定於以下的實施形態。

圖4A是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第一種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖4A沿用圖2A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖4A所示的感測裝置20A與圖2A所示的感測裝置10A相比的不同之處在於：感測裝置20A中以第三感測畫素結構300取代感測裝置10A的第二感測畫素結構120C。具體來說，感測裝置20A的感測畫素陣列結構SS例如包括第一感測畫素結構110、第二感測畫素結構120A、第二感測畫素結構120B及第三感測畫素結構300。在其他實施例中，第三感測畫素結構300可取代第二感測畫素結構120A、第二感測畫素結構120B、第二感測畫素結構120C或上述感測畫素結構的其中兩者的組合，本發明不以此為限。

在本實施例中，感測畫素陣列結構SS的第三感測畫素結構300的每一者可包括第三感測元件302以及彩色濾光層304。第三感測畫素結構300可以不包括光轉換層或是光轉換材料，例如量子點、螢光粉等。彩色濾光層304具有濾光特性，可用於屏蔽及/或吸收特定波長範圍的光線，而只允許另一特定波長範圍的光線通過。也就是說，彩色濾光層304可屏蔽及/或吸收第一波形的初始光210中的一部分，並使第一波形的初始光210中的另一部分通過。在一實施例中，彩色濾光層304可以是所屬技術領域中具有通常知識者所周知的用於感測裝置中的任一種彩色濾光層。因此，第三感測畫素結構300適於將第一波形的初始光210調整成第三感測光310，以提供給第三感測元件302感測，其中第三感測光310所具有的第三波形不同於初始光210所具有的第一波形。

在本實施例中，第三感測畫素結構300還包括依序疊置於第三感測元件302上的光準直結構LS與透鏡ML。具體來說，光準直結構LS與透鏡ML的結構設計及配置關係可參照前述實施例的描述，而不再重述。

第三感測畫素結構300的彩色濾光層304例如位於第三感測元件302及發光面板200之間。在本實施例中，彩色濾光層304例如填滿第二遮光層BM2的第二開口V2，且覆蓋部分的第二遮光層BM2的頂面，但本發明不以此為限。在其他實施例中，彩色濾光層304與第二遮光層BM2之間可間隔一距離；或者在第三絕緣層134為多層結構的情況下，還間隔有多層結構的其中至少一層，只要彩色濾光層304位於第一波形的初始光210的行經路線上即可。

在本實施例中，第三感測光310僅包括通過彩色濾光層304的初始光210中的一部分。依據第三感測畫素結構300的濾光特性，第三感測畫素結構300可僅允許落在短波長範圍、中波長範圍或長波長範圍的光線通過。舉例而言，將初始光210的第一波形劃分成第一短波長部分212、第一長波長部分214以及第一中波長部分216且第三感測畫素結構300僅允許第一短波長部分212的光線通過的情況下，第一長波長部分214及第一中波長部分216會被彩色濾光層304屏蔽及/或吸收，而僅有第一短波長部分212才能通過彩色濾光層304以作為第三感測光310被第三感測元件302感測。如此，第一波形的初始光210在通過彩色濾光層304後僅會剩餘第一短波長部分212可提供給第三感測元件302。相較於第二感測畫素結構120的第二感測元件122而言，第三感測元件302接收到的光量相對較少，但可能接收到波長範圍較集中的光線。因此，搭配第二感測畫素結構120與第三感測畫素結構300，可得到多重感測訊號，而有助於提升辨識結果的正確性。在一些實施例中，第一短波長部分212、第一長波長部分214及第一中波長部分216分別呈現為藍色、紅色與綠色，第三感測光310則例如呈現為藍光，但不以此為限。在其他實施例中，彩色濾光層304可基於材料的選擇而僅允許第一長波長部分214通過，或是僅允許第一中波長部分216通過。

基於上述，藉由搭配具有光轉換層的第二感測畫素結構以及具有彩色濾光層的第三感測畫素結構，可用於判別不同的防偽辨識訊息，以增加感測裝置20A所判別的訊息種類，從而提升辨識結果的正確性。

圖4B是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第二種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖4B沿用圖4A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖4B所示的感測裝置20B與圖4A所示的感測裝置20A相比的不同之處在於：光轉換層124位於發光面板200及透鏡ML之間。具體而言，第二感測畫素結構120A的光轉換層124A及第二感測畫素結構120B的光轉換層124B位於發光面板200及透鏡ML之間。如此一來，通過光轉換層124A及光轉換層124B所造成的散射光線，可以先通過透鏡ML、第二開口V2以及第一開口V1提升準直度，以使第二感測元件122A及第二感測元件122B可以取得品質良好的指紋訊號，從而使感測裝置 20B具有良好的指紋防偽效果。

圖4C是圖3的感測裝置中沿剖線I-I’的剖面的第三種實施方式的示意圖。在此必須說明的是，圖4C沿用圖4A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，在此不贅述。

在本實施例中，圖4C所示的感測裝置20C與圖4A所示的感測裝置20A相比的不同之處在於：光轉換層124設置於透鏡ML的表面MLa上。具體而言，第二感測畫素結構120A的光轉換層124A及第二感測畫素結構120B的光轉換層124B設置於透鏡ML的表面MLa上。如此一來，通過光轉換層124A及光轉換層124B所造成的散射光線因直接通過透鏡ML而提升準直度，接著，再通過第二開口V2以及第一開口V1進一步提升準直度，從而使感測裝置20C具有良好的指紋防偽效果。

在一些可選用的實施例中，光轉換層124A及光轉換層124B可位在與彩色濾光層304相同的膜層位置中，也就是位於第三絕緣層134與第二遮光層BM2之間。

綜上所述，本發明的感測裝置藉由設置第一感測畫素結構及至少一第二感測畫素結構，可分別感測不同波形的感測光，以產生不同的辨識訊號。如此一來，感測裝置可經由演算法分析不同的訊號以判斷感測畫素陣列結構所感測到的指紋訊號是否異常，從而辨識所獲得的指紋訊號的真偽。另外，藉由第二感測畫素結構的光轉換層將初始光調整成具有不同波形的感測光，可在避免光量損失的同時，提升感測元件所接收到的訊號強度、感測靈敏性及感測效率，從而改善感測裝置的品質，以提升指紋防偽效果。

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。

10A:感測裝置