TWI792729B

TWI792729B - 生物特徵辨識裝置及其辨識方法

Info

Publication number: TWI792729B
Application number: TW110144476A
Authority: TW
Inventors: 陳彥良
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2023-02-11
Also published as: TWI811854B; TWI806280B; TWI823209B; TW202306138A; TWI840212B; TWI799234B; TW202335277A; TW202306191A; TW202306190A; TW202305658A; TW202305572A; TW202306136A; TWI792813B; TW202306189A; TWI796183B; TWI790019B; TW202335280A; TWI781026B; TW202305651A; TW202306137A

Abstract

一種生物特徵辨識裝置，包含基板、多個感光元件、第一電極組、第一介電層、第一遮光部、第二介電層、第二遮光部、第二電極組、第二電極組以及液晶分子層。多個感光元件設置於基板上。第一電極組連接感光元件。第一介電層設置於感光元件上。第一遮光部設置於第一介電層上。第二介電層設置於第一遮光部上。第二遮光部設置於第二介電層上。第二電極組包含像素電極組設置於第二遮光部上。液晶分子層設置於像素電極組以及第二遮光部上。

Description

生物特徵辨識裝置及其辨識方法

本揭示內容是關於一種生物特徵辨識裝置及其辨識方法。

隨著科技的發展，資訊安全成為消費者在使用電子裝置時的一大重要考量。因此，電子裝置目前多都配置身分認證的機制，其中利用生物特徵進行身分辨識的方式是近年來的趨勢。

然而，部分待測者因待測表面的脂肪層極薄甚至幾乎不存在 (例如乾手指)，造成氣泡 (空氣) 存在於理論上為脂肪層的位置，提升空氣-玻璃反射光發生於理論上應較暗的區域 (暗域) 的機率，使得暗域灰階反轉為較亮的區域 (亮域)，造成生物特徵的辨識異常。

因此，如何提供一種改善灰階反轉，提升生物特徵辨識度的生物特徵辨識裝置，是所欲解決的問題。

本揭示內容的一些實施方式提供一種生物特徵辨識裝置，包含基板、多個感光元件、第一電極組、第一介電層、第一遮光部、第二介電層、第二遮光部、第二電極組、第二電極組以及液晶分子層。多個感光元件設置於基板上。第一電極組連接感光元件。第一介電層設置於感光元件上。第一遮光部設置於第一介電層上，其中第一遮光部具有多個第一透光區與位於二相鄰的第一透光區之間的第一遮光區。第二介電層設置於第一遮光部上。第二遮光部設置於第二介電層上，其中第二遮光部具有多個第二透光區與位於二相鄰的第二透光區之間的第二遮光區，各第二透光區對應各第一透光區。第二電極組包含像素電極組設置於第二遮光部上。液晶分子層設置於像素電極組以及第二遮光部上。

在一些實施方式中，第二電極組更包含驅動電極組，驅動電極組位於第二介電層上，以及像素電極組包含多個像素電極，並且各像素電極分別位於各第二透光區中。

在一些實施方式中，驅動電極組包含多個驅動電極，各驅動電極與各像素電極彼此平行間隔排列於第二透光區中。

在一些實施方式中，各驅動電極與各像素電極以指叉式交錯間隔排列於第二透光區中。

在一些實施方式中，驅動電極組設置於液晶分子層上。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含多個微透鏡設置於液晶分子層上，其中各微透鏡對應各第二透光區。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含濾光層設置於液晶分子層上，其中濾光層包含多個濾光單元，各濾光單元對應各第二透光區。

在一些實施方式中，各濾光單元分別使單色光通過。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含遮光層設置於濾光單元之間。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置更包含控制晶片連接感光元件以及第二電極組，其中控制晶片配置以根據各感光元件所偵測到的光線狀態，判斷是否啟動第二電極組，以及由像素電極中選擇所需啟動的至少一者。

本揭示內容的一些實施方式提供一種辨識生物特徵的方法，包含：執行生物特徵辨識步驟，偵測由多個感光元件接收來自生物體反射之反射光，以取得生物特徵圖案，生物特徵圖案由感光元件獲得的多個圖案單元所組合而成；判斷相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量，是否大於或等於51，其中灰度為灰度0時為黑色，灰度為灰度255時為白色，其中當差異量大於或等於51時，則確認生物特徵圖案辨識成功；當差異量小於51時，並且生物特徵圖案的一平均灰度大於178或是小於76時，則調整曝光時間；以及再次執行生物特徵辨識步驟；或當差異量小於51時，並且生物特徵圖案的平均灰度為76至178時，則開啟電極組，使感光元件上的液晶分子層偏轉，降低液晶分子層的光穿透率；以及再次執行生物特徵辨識步驟。

在一些實施方式中，開啟電極組，使感光元件上的液晶分子層偏轉的步驟包含：開啟差異量小於51的圖案單元所對應的多個像素電極以及多個驅動電極，使液晶分子層中對應於圖案單元的一部份偏轉。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之較佳實施方式和實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」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」、「近似」、「相似」或「實質上」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。

本文參考作為理想化實施例的俯視示意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，並且不是旨在限制請求項的範圍。

以下列舉數個實施方式以更詳盡闡述本發明之觸碰裝置，然其僅為例示說明之用，並非用以限定本發明，本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

第1A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之剖面示意圖。

在一些實施方式中，生物特徵辨識裝置100可應用於指紋辨識，其所辨識的生物特徵，以指紋之脊谷紋中的特徵為例，但不限於此。於另一些實施方式中，生物特徵辨識裝置100亦可應用於掌紋辨識，其所辨識的生物特徵可以為辨識掌紋之脊谷紋中的特徵。為便於說明，下文以指紋辨識為例。

生物特徵辨識裝置100包含基板110、緩衝層120、閘極介電層GI、層間介電層ILD、第一電極組E1、多個感光元件PS、絕緣層130、介電層140、第一遮光部150、第二遮光部160、液晶分子層170、微透鏡LN、以及蓋板180。

請見第1A圖，緩衝層120設置於基板110上。閘極介電層GI設置於緩衝層120上。層間介電層ILD設置於閘極介電層GI上。第一電極組E1設置於層間介電層ILD上。感光元件PS設置於第一電極組E1上，電性連接第一電極組E1。絕緣層132設置於第一電極組E1以及層間介電層ILD上。絕緣層134設置於絕緣層132以及感光元件PS上，並填充凹槽A。在一些實施方式中，絕緣層132部分覆蓋感光元件PS中的感光單元SRO，例如覆蓋感光單元SRO的外緣區域。具體而言，在設置感光單元SRO於第一電極組E1上之後，設置絕緣層132於感光單元SRO上，接著，在絕緣層132中形成凹槽A於感光單元SRO的中央部分上，暴露出部分的感光單元SRO；接著，形成透明電極TE於絕緣層132上並延伸至凹槽A中，覆蓋感光單元SRO的部分 (例如覆蓋感光元件SR的中心區域)。

在一些實施方式中，基板110可以是透光材料，舉例而言，基板110可為玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、有機聚合物基板或其他合適之硬質基板或可撓式基板 (軟性基板) 等。

在一些實施方式中，絕緣層132的材料可以為透明絕緣材料，例如有機矽橡膠、丙烯酸型樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、環氧樹脂、其它合適材質、或前述之衍生物等。絕緣層134的材料可以與絕緣層132相同或相近。

在一些實施方式中，第一電極組E1的材料為金屬材料，例如不透光的金屬材料。需說明的是，第1A圖中的第一電極組E1僅為示例，具體的電極連接方式可參後續的第1B圖以及第1C圖或第1D圖。

在一些實施方式中，感光元件PS包含感光單元SRO以及設置於感光單元SRO上的透明電極TE。感光單元SRO的材料包含富矽氧化物 (Silicon-Rich Oxide；SRO)，當感光單元SRO受到光照射時，因材料之特性受入射光激發而產生電子電洞對，並可在有外加偏壓 (或外加電場，例如第一電極組E1所施加的電場) 的情況下來分離此些受光激發而產生的電子電洞對，以形成光電流訊號，再將光電流訊號轉換為以不同灰度 (例如灰度0 (黑) 至灰度255 (白) 的256階灰度) 呈現的灰階圖譜訊號。接著，再經灰階圖譜訊號中的灰度分布，辨識指紋中的紋峰以及紋谷。在一些實施方式中，根據亮度值由暗至亮，灰階圖譜訊號的灰度可以分為256階，灰度0時為黑色，灰度255時為白色。

一般而言，灰階圖譜訊號中，灰度較低 (暗，例如灰度0至灰度76 (約最大灰度的0%至30%)) 時判斷為紋峰，灰度較高 (亮，例如灰度178至灰度255 (約最大灰度的70%至100%))時則判斷為紋谷。原因在於，紋峰表面通常帶有脂肪層，空氣存在比例較低，因此，由紋峰反射的光線 (主要為油脂-紋峰反射光)，相對於由紋谷反射的光線 (包含空氣-紋谷反射光以及空氣-蓋板反射光)，紋峰的反射光強度較弱，因此灰度較低。

在一些實施方式中，透明電極TE的材料包括透明導電材料，例如銦錫氧化物 (Indium Tin Oxide；ITO)、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物、其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

請繼續見第1A圖，介電層142設置於絕緣層134上。第一遮光部150設置於介電層142上，其中第一遮光部150具有多個第一透光區LT1與位於二相鄰的第一透光區LT1之間的第一遮光區BR1，個別的第一透光區LT1與個別的感光單元SRO對應且重疊 (例如個別第一透光區LT1的中心點與感光單元SRO的中心點重疊)。

在一些實施方式中，介電層142的材料可以是有機材料、無機材料或其組合，包括，但不限於環氧樹脂、氧化矽 (SiOx)、氮化矽 (SiNx)、由氧化矽及氮化矽共同組成的複合層、或是其他合適的介電材料等。在一些實施例中，介電層142為透明絕緣材料。

在一些實施方式中，第一遮光區BR1的材質可為無機材質、有機材質、金屬、其他適當材料或前述之組合。在一些實施方式中，第一遮光區BR1包含遮光金屬層以及金屬氧化層設置於遮光金屬層上 (圖未示)。

絕緣層136設置於介電層142以及第一遮光區BR1上，並填滿第一透光區LT1。絕緣層136的材料可以與絕緣層132相同或是相似，於此不另贅述。

介電層144設置於絕緣層136上。第二遮光部160設置於介電層144上，其中第二遮光部160具有多個第二透光區LT2與位於二相鄰的第二透光區LT2之間的第二遮光區BR2，個別第二透光區LT2與個別第一透光區LT1對應 (例如個別第二透光區LT2的中心點與個別第一透光區LT1的中心點重疊)。第二電極組E2設置於介電層144上，第二遮光區BR2覆蓋部分的第二電極組E2，並且第二透光區LT2垂直對應部分的第二電極組E2。可以了解的是，第1A圖中的第二電極組E2僅為示例，具體的電極連接方式可參後續的第1B圖以及第1C圖或第1D圖。

在一些實施方式中，第二遮光區BR2的材質可為無機材質、有機材質、金屬、其他適當材料或前述之組合。在一些實施方式中，第二遮光區BR2包含遮光金屬層BM以及金屬氧化層OX設置於遮光金屬層BM上。

絕緣層138設置於第二遮光區BR2上，並填滿第二透光區LT2。絕緣層138的材料可以與絕緣層132相同或是相似，於此不另贅述。

液晶分子層170設置於第二電極組E2以及第二遮光部160上，液晶分子層170經由第二電極組E2提供的電場的取向和強度，以偏轉或其他方式定向自身來回應電場，從而改變液晶分子層170的光穿透率(transmissivity)。在一些實施方式中，液晶分子層170的光穿透率為90%至100%，當第二電極組E2產生電場時，則促使液晶分子層170偏轉，而降低光穿透率，例如降低光穿透率至10%至30%。在一實施方式中，第二電極組E2可以選擇性地施加電場於特定的第二透光區LT2上的液晶分子，也就是，液晶分子層170的液晶分子並非僅能整層偏轉，而是可以於特定區域偏轉，從而調控由特定的第二透光區LT2所入射的光線，例如可以使第一部份171的液晶分子偏轉，降低第一部份171的光穿透率，但不改變第二部份172以及第三部分173的液晶分子的光穿透率。

可以理解的是，在一些實施方式中，部分待測者手指表面的脂肪層極薄甚至幾乎不存在 (後稱乾手指)，提升氣泡 (空氣) 存在於蓋板180以及手指之間的機率，導致偵測指紋時，紋峰與蓋板180之間除了油脂-紋峰反射光之外，還存在空氣-玻璃反射光，空氣-玻璃反射光將提升紋峰處的感光單元SRO偵測到的光線亮度 (較紋峰理論上應測得的光線亮度提升)，造成應識別為紋峰的位置 (一般而言灰度較低)，卻灰階反轉，呈現高灰度 (亮，例如灰度178至灰度255) 的圖像，而無法區別紋峰與紋谷，造成指紋影像的辨識異常。

然而，經由第二電極組E2以及液晶分子層170的設置，可以調控特定區域的液晶分子的光穿透率，當指紋的灰階圖譜訊號異常 (例如相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量小於51) 時，則可降低異常區域的液晶分子的光穿透率，改善指紋影像的辨識度。

多個微透鏡LN設置於第二遮光部160上，其中個別微透鏡LN與個別第二透光區LT2對應 (例如個別第二透光區LT2的中心點位於個別微透鏡LN的垂直平分線上)。

在一些實施方式中，可以通過調整微透鏡LN的曲率半徑以及微透鏡LN的凸部LNa位置，調整反射光的成像 (例如經由微透鏡LN將外界的光信號放大)，從而得到指紋圖像。

黏著層OC設置於微透鏡LN上。在一些實施方式中，黏著層OC為透明光學膠。

蓋板180設置於黏著層OC上。

在一些實施方式中，蓋板180包括保護板、觸控面板及顯示面板中至少一者，以提供保護微透鏡LN的功能，或者是觸控的功能，甚至是顯示畫面的功能。

接著，請見第1B圖，第1B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之剖面示意圖，主要呈現第一電極組E1、以超級邊緣電場轉換模式(Advanced Fringe Field Switching；AFFS) 設置的第二電極組E2、以及控制晶片WF的位置及連接方式。

第一電極組E1包含主動元件T1以及第一線路ET1。主動元件T1包含半導體層SC1以及位於半導體層SC1上的閘極電極GE1。半導體層SC1包含源極/汲極區域S/D1以及通道區CA1連接源極/汲極區域S/D1。在一些實施方式中，通道區CA1為多晶矽 (Poly-Silicon)，源極/汲極區域S/D1為經摻雜的多晶矽。在一些其他實施方式中，源極/汲極區域S/D1可以為合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其他合適的材料。

在一實施方式中，半導體層SC1經圖案化形成在緩衝層120上，接著閘極介電層GI覆蓋半導體層SC1。閘極電極GE1經圖案化形成在閘極介電層GI上。半導體層SC1經摻雜後形成源極/汲極區域S/D1，半導體層SC1中未摻雜的區域 (位在閘極電極GE1下方) 則為通道區CA1。層間介電層ILD形成在閘極介電層GI上並覆蓋閘極電極GE1。接著於閘極介電層GI與層間介電層ILD形成開口 (貫穿閘極介電層GI與層間介電層ILD)，並於開口中沉積金屬材料以及圖案化金屬材料，形成第一線路ET1於開口中以及層間介電層ILD上。接著，設置感光單元SRO於第一線路ET1上，從而透過第一線路ET1電性連接源極/汲極區域S/D1以及感光單元SRO。

第二電極組E2包含像素電極組Px、驅動電極組Com以及主動元件T2。驅動電極組Com位於介電層144上，包含多個驅動電極Com1。像素電極組Px位於絕緣層138上，包含多個像素電極Px1，像素電極組Px穿過絕緣層138、介電層144、絕緣層136、介電層142、絕緣層134、絕緣層132、層間介電層ILD、以及閘極介電層GI，電性連接主動元件T2。主動元件T2的設置可以與主動元件T1相同或相似，於此不另贅述。在一些實施方式中，第二電極組E2還包含第二線路ET2，連接主動元件T2以及像素電極組Px。

請見第1C圖，第1C圖繪示第1B圖的方框Box中的介電層144、像素電極Px1以及驅動電極Com1之上視圖。像素電極Px1以及驅動電極Com1設置於介電層144上，並且彼此平行間隔排列於第二透光區LT2 (請同參第1B圖) 中。例如第1C圖所示，像素電極Px1以及驅動電極Com1以指叉式交錯間隔排列於第二透光區LT2 (請同參第1B圖)。此外，介電層144還設置有多個孔洞G以使光線入射至感光單元SRO (請參第1B圖)。

請回到第1B圖，可以了解的是，透過第二電極組E2中像素電極組Px以及驅動電極組Com的設置，並搭配合適的液晶分子排列方式，第二電極組E2產生的電場，可以改變第二透光區LT2 (請見第1B圖) 上方的液晶分子層170光穿透率。

請回見第1B圖，控制晶片WF連接感光元件PS以及第二電極組E2，其中控制晶片WF配置以根據感光元件PS於第二透光區LT2所偵測到的光線狀態，判斷是否啟動第二電極組E2，以及由所有像素電極Px1中選擇所需啟動的特定像素電極Px1。也就是，控制晶片WF根據感光元件PS的偵測結果，選擇啟動特定電場，以改變特定的第二透光區LT2上的液晶分子的光穿透率。

在一些實施方式中，可以在指紋辨識異常的時 (例如待測者為乾手指，多個相鄰的感光單元SRO所偵測到的圖案單元的灰度的差異量小於50)，經由降低液晶分子的光穿透率，降低此些偵測異常的感光元件PS所接收到的光線強度，改善乾手指偵測時的灰階反轉現象，提升指紋的辨識度。

值得說明的是，第二電極組E2可以採用其他設置方式。例如請見第1D圖，第1D圖繪示本揭示內容之另一些實施方式的生物特徵辨識裝置100之剖面示意圖，第1D圖中的第一電極組E1以及控制晶片WF可以與第1B圖相同或相似，於此不另贅述。

第1D圖的第二電極組E2與第1B圖的差異在於，第1D圖的驅動電極組Com設置於液晶分子層170上，並未位於第二透光區LT2中。像素電極組Px則是位於第二透光區LT2中，以及直接設置於第二遮光區BR2的金屬氧化層OX上。驅動電極組Com以及像素電極組Px平行配置於上下兩層，液晶分子層170夾設其中，當驅動電極組Com以及像素電極組Px產生電場，可偏轉特定區域的液晶分子層170，降低液晶分子層170的光穿透率。

儘管第1D圖的第二電極組E2與第1B圖的第二電極組E2設置方式並不同，但搭配合適的液晶分子排列方式，第1B圖以及第1D圖的第二電極組E2均可根據控制晶片WF的指令，施加電場於特定區域，降低特定的第二透光區LT2上方的液晶分子層170光穿透率，降低特定感光單元SRO所接收到的光線強度，改善灰階反轉的辨識不良問題。

請見第2A圖，第2A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的辨識生物特徵的方法200的流程圖，為利於說明，以下可同時參考第1A圖至第1B圖。

首先，步驟S210，執行生物特徵辨識步驟，偵測由多個感光元件PS接收來自生物體反射之反射光，以取得生物特徵圖案，生物特徵圖案由多個感光元件PS獲得的多個圖案單元所組合而成，其中單個感光元件PS獲得圖案單元。在一些實施方式中，生物特徵圖案為由光訊號轉換而得的灰階圖譜訊號。在一實施方式中，根據亮度值由暗至亮，灰階圖譜訊號的灰度可以分為256階，灰度0時為黑色，灰度255時為白色，灰度1至灰度254則為黑色與白色之間的過渡色，隨著灰度提升，越趨近白色。

接著，請見步驟S220，判斷相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量，是否大於或等於51 (也就是，灰度差異量大於或等於最大灰度差異量的約20%)。

如果相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量，大於或等於51 (例如第一圖案單元的灰度為150，相鄰的第二圖案單元的灰度為50，差異量為100)，則接續步驟S230，生物特徵圖案辨識成功。在一些實施方式中，若此次指紋辨識為首次錄製，則步驟S230之後，執行生物特徵圖案特徵點錄製，將生物特徵圖案紀錄至資料庫。若此次為一般使用 (例如解鎖)，則接續比對此次的生物特徵圖案特徵點與資料庫所儲存的生物特徵圖案特徵點是否一致，若特徵點一致，則判定比對成功 (解鎖)。

如果相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量，並未大於或等於51，也就是，灰度差異量小於51 (灰度差異量小於最大灰度差異量的約20%)，例如第一圖案單元的灰度為10，相鄰的第二圖案單元的灰度為50，差異量為40，則先接續步驟S240，判斷生物特徵圖案的平均灰度是否為76至178 (約為最大灰度的30%至最大灰度的70%之間)。

如果生物特徵圖案的平均灰度並非76至178 (也就是，平均灰度小於最大灰度的30%，或是平均灰度大於最大灰度的70%)，則可能為曝光量不足或是曝光量過高，整體視野過暗或是過亮，則接續步驟S252，調整曝光時間 (例如若平均灰度小於76，則拉長曝光時間，平均灰度大於178，則縮短曝光時間)。在步驟S252之後，接續步驟S254，再次執行步驟S210的生物特徵辨識步驟。

如果生物特徵圖案的平均灰度為76至178 (也就是，平均灰度約為最大灰度的30%至70%之間)，曝光量屬於適當範圍，則判斷無法達成步驟S220的相鄰的圖案單元的灰度之間的差異量大於或等於51 (生物特徵圖案正確辨識的標準) 的原因，可能在於乾手指的氣泡，造成的灰階反轉現象。

因此，接續步驟S262，開啟電極組 (即，第1A圖至第1B圖的第二電極組E2)，使感光元件PS上的液晶分子層170偏轉，降低液晶分子層170的光穿透率。在一些實施方式中，開啟差異量小於51 (51.2，20%) 的相鄰的圖案單元所對應的像素電極Px1以及驅動電極Com1，使液晶分子層170中對應於此些圖案單元的部份發生偏轉。

舉例而言，可參第2B圖，第2B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的辨識生物特徵的方法200中部分步驟的示意圖，其中第2B圖基本上為第1A圖的生物特徵辨識裝置100，為凸顯論述主軸，此圖僅記載後續步驟說明中所提及的元件標號，其餘省略之元件標號可參第1A圖。

當生物特徵圖案的平均灰度為76至178，但感光元件PSA以及PSC所偵測到的圖案單元，分別與相鄰的感光元件PS (圖未示) 所偵測到的圖案單元的灰度之間的差異量小於51，並未達成生物特徵圖案正確辨識的標準，則第二電極組E2開啟對應於感光元件PSA以及PSC的像素電極Px1A以及Px1C，使感光元件PSA以及PSC上的液晶分子層170偏轉，降低光線L於液晶分子層170的光穿透率，例如降低光穿透率至10%至30%，使光線L於第二透光區LT2A以及第二透光區LT2C的通過量降低，以改善乾手指因氣泡存在而出現的空氣-玻璃反射光，造成紋峰亮度提升的灰階反轉現象，從而提升指紋的辨識度。

接著，接續步驟S264，再次執行步驟S210的生物特徵辨識步驟。

可以理解的是，本揭示內容的生物特徵辨識裝置100還可以依實際需求增加、置換、或刪減部分元件，例如請見第3圖至第5圖。

請見第3圖，第3圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置300之剖面示意圖。

第3圖的生物特徵辨識裝置300基本上與第1A圖相同或相似，兩者差異在於，生物特徵辨識裝置300的單個微透鏡LN對應多個第二透光區LT2。

請見第4圖，第4圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置400之剖面示意圖。

第4圖的生物特徵辨識裝置400基本上與第1A圖相同或相似，兩者差異在於，生物特徵辨識裝置400更包含濾光層CF設置於液晶分子層470上 (例如設置於黏著層OC以及蓋板480之間)，其中濾光層CF包含多個濾光單元 (濾光單元CF1至CF3)，個別濾光單元CF對應個別第二透光區LT2，例如濾光單元CF1對應第二透光區LT2A，濾光單元CF2對應第二透光區LT2B、以及濾光單元CF3對應第二透光區LT2C。此外，生物特徵辨識裝置400還包含遮光層LS設置於濾光單元CF之間。

在一些實施方式中，濾光單元CF1至CF3分別使一種單色光通過。在一實施方式中，濾光單元CF1至CF3使相同顏色的單色光通過。在另一實施方式中，濾光單元CF1至CF3使不同顏色的單色光通過，例如濾光單元CF1使紅光通過，濾光單元CF2使綠光通過，濾光單元CF3使藍光通過。

請見第5圖，第5圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置500之剖面示意圖。

第5圖的生物特徵辨識裝置500基本上與第1A圖相同或相似，兩者差異在於，生物特徵辨識裝置500更包含一顯示層DP設置於黏著層OC上，顯示層DP可發出光線達到生物體 (例如待測者的指紋) 並反射，以供感光元件PS辨識指紋影像。在一些實施方式中，顯示層DP包含多個發光畫素(pixel)，各發光畫素包含多個發光子畫素(subpixel)分別發出一種或是多種單色光。在一實施方式中，發光子畫素包含有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)、無機發光二極體或其它可出光之子畫素類型。在一些其他實施方式中，顯示層DP亦可設置於其他位置，例如基板510下方。

本揭示內容的一些實施方式提供生物特徵辨識裝置以及方法，感光元件用於偵測生物特徵，當相鄰的圖案單元的灰度差異量未達生物特徵圖案正確辨識的標準時，第二電極組可以使特定區域的液晶分子層的偏轉，降低偵測異常的感光元件上的液晶分子的光穿透率，改善因氣泡 (空氣) 不當存在 (例如乾手指時，氣泡存在於紋峰處) 造成的灰階反轉現象，從而提升生物特徵的辨識度。

雖然本揭示內容已以多個實施方式和實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300、400、500:生物特徵辨識裝置 110、310、410、510:基板 120、320、420、520:緩衝層 130、132、134、136、138、330、332、334、336、338、432、434、436、438、532、534、536、538:絕緣層 140、142、144、342、344、442、444、542、544:介電層 150、350、450、550:第一遮光部 160、360、460、560:第二遮光部 170、370、470、570:液晶分子層 171:第一部分 172:第二部分 173:第三部分 180、380、480、580:蓋板 200:方法 S210、S220、S230、S240、S252、S254、S262、S264:步驟 A:凹槽 BM:遮光金屬層 Box:方框 BR1:第一遮光區 BR2:第二遮光區 CA1、CA2:通道區 CF:濾光層 CF1、CF2、CF3:濾光單元 Com:驅動電極組 Com1:驅動電極 DP:顯示層 E1:第一電極組 E2:第二電極組 ET1:第一線路 ET2:第二線路 G:孔洞 GE1、GE2:閘極電極 GI:閘極介電層 ILD:層間介電層 L:光線 LN:微透鏡 LNa:凸部 LT1:第一透光區 LT2、LT2A、LT2B、LT2C:第二透光區 OC:黏著層 OX:金屬氧化層 PS、PSA、PSB、PSC:感光元件 Px:像素電極組 Px1、Px1A、Px1B、Px1C:像素電極 SC1、SC2:半導體層 S/D1、S/D2:源極/汲極區域 SRO:感光單元 T1、T2:主動元件 TE:透明電極 WF:控制晶片

通過閱讀以下參考附圖對實施方式的詳細描述，可以更完整地理解本揭示內容。第1A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。第1B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。第1C圖繪示第1B圖的方框中的介電層、像素電極以及驅動電極之上視圖。第1D圖繪示本揭示內容之另一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。第2A圖繪示本揭示內容之一些實施方式的辨識生物特徵的方法的流程圖。第2B圖繪示本揭示內容之一些實施方式的辨識生物特徵的方法中部分步驟的示意圖。第3圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。第4圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。第5圖繪示本揭示內容之一些實施方式的生物特徵辨識裝置之剖面示意圖。

100:生物特徵辨識裝置 110:基板 120:緩衝層 130、132、134、136、138:絕緣層 140、142、144:介電層 150:第一遮光部 160:第二遮光部 170:液晶分子層 171:第一部分 172:第二部分 173:第三部分 180:蓋板 A:凹槽 BM:遮光金屬層 BR1:第一遮光區 BR2:第二遮光區 E1:第一電極組 E2:第二電極組 GI:閘極介電層 ILD:層間介電層 LN:微透鏡 LNa:凸部 LT1:第一透光區 LT2:第二透光區 OC:黏著層 OX:金屬氧化層 PS:感光元件 SRO:感光單元 TE:透明電極

Claims

一種生物特徵辨識裝置，包含：一基板；多個感光元件，設置於該基板上，其中該些感光元件中的各者包含一感光單元和一透明電極，該透明電極設置於該感光單元上，該些感光單元配置以在受到光照射時產生電子電洞對以形成光電流訊號並且配置以接收來自生物體反射之反射光；一第一電極組連接該些感光元件；一第一介電層，設置於該些感光元件和該第一電極組上方；一第一遮光部，設置於該第一介電層上，其中該第一遮光部具有多個第一透光區與位於二相鄰的該些第一透光區之間的一第一遮光區；一第二介電層，設置於該第一遮光部上；一第二遮光部，設置於該第二介電層上，其中該第二遮光部具有多個第二透光區與位於二相鄰的該些第二透光區之間的一第二遮光區，各該第二透光區對應各該第一透光區；一第二電極組，其中該第二電極組包含一像素電極組設置於該第二遮光部上；以及一液晶分子層，設置於該像素電極組以及該第二遮光部上。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，其中該第二電極組更包含一驅動電極組，該驅動電極組位於第二介電層上，以及該像素電極組包含多個像素電極，並且各該像素電極分別位於各該第二透光區中。
如請求項2所述的生物特徵辨識裝置，其中該驅動電極組包含多個驅動電極，各該驅動電極與各該像素電極彼此平行間隔排列於該第二透光區中。
如請求項2所述的生物特徵辨識裝置，其中該驅動電極組包含多個驅動電極，各該驅動電極與各該像素電極以指叉式交錯間隔排列於該第二透光區中。
如請求項2所述的生物特徵辨識裝置，其中該驅動電極組設置於該液晶分子層上。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，更包含多個微透鏡，設置於該液晶分子層上，其中各該微透鏡對應各該第二透光區。
如請求項1所述的生物特徵辨識裝置，更包含一濾光層，設置於該液晶分子層上，其中該濾光層包含多個濾光單元，各該濾光單元對應各該第二透光區。
如請求項7所述的生物特徵辨識裝置，其中各該濾光單元分別使一單色光通過。
如請求項7所述的生物特徵辨識裝置，更包含一遮光層，設置於該些濾光單元之間。
如請求項2所述的生物特徵辨識裝置，更包含一控制晶片連接該感光元件以及該第二電極組，其中該控制晶片配置以根據各該感光元件所偵測到的光線狀態，判斷是否啟動該第二電極組，以及由該些像素電極中選擇所需啟動的至少一者。
一種辨識生物特徵的方法，包含：執行一生物特徵辨識步驟，偵測由多個感光元件接收來自一生物體反射之一反射光，以取得一生物特徵圖案，該生物特徵圖案由該些感光元件獲得的多個圖案單元所組合而成，其中該些感光元件中的各者包含一感光單元和一透明電極，該透明電極設置於該感光單元上，該些感光單元配置以在受到光照射時產生電子電洞對以形成光電流訊號；判斷相鄰的該些圖案單元的一灰度之間的一差異量，是否大於或等於51，其中該灰度為灰度0時為黑色，該灰度為灰度255時為白色，其中當該差異量大於或等於51時，則確認該生物特徵圖案辨識成功；當該差異量小於51時，並且該生物特徵圖案的一平均灰度大於178或是小於76時，則調整一曝光時間；以及再次執行該生物特徵辨識步驟；或當該差異量小於51時，並且該生物特徵圖案的該平均灰度為76至178時，則開啟一電極組，使該些感光元件上的一液晶分子層偏轉，降低該液晶分子層的一光穿透率；以及再次執行該生物特徵辨識步驟。
如請求項11所述的辨識生物特徵的方法，其中開啟該電極組，使該些感光元件上的該液晶分子層偏轉的步驟包含：開啟該差異量小於51的該些圖案單元所對應的多個像素電極以及多個驅動電極，使該液晶分子層中對應於該些圖案單元的一部份偏轉。