TWI823209B - 指紋感測設備及其指紋感測方法 - Google Patents
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Abstract
一種指紋感測設備，具有多個第一子區域及多個第二子區域，且包括指紋感測裝置以及發光裝置。指紋感測裝置包括多個指紋感測單元。發光裝置位於指紋感測裝置上，包括多個發光單元，且各發光單元對應至少一個完整的指紋感測單元。多個發光單元中的第一發光單元及第二發光單元位於各第一子區域且分別發顏色不同的第一色光及第二色光，且多個發光單元中的第三發光單元位於各第二子區域且發感測光。此外，還提出一種指紋感測方法。
Description
本發明是有關於一種感測設備及其感測方法，且特別是有關於一種指紋感測設備及其指紋感測方法。
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。由於指紋感測器涉及諸如機密個資的防護，隨其應用日益普及，使用者對於其防偽功能的需求日益迫切。然而，現有的指紋感測器是利用在感測元件上堆疊紅、藍、綠三種顏色的色阻來製作防偽圖案，因此需要增加三道製程，導致製程時間及成本提高。
本發明提供一種指紋感測設備，能夠在不增加製程時間及成本之下提供防偽功能。
本發明的一個實施例提出一種指紋感測設備，具有多個第一子區域及多個第二子區域，且包括：指紋感測裝置，包括多個指紋感測單元；以及發光裝置，位於指紋感測裝置上，包括多個發光單元，且各發光單元對應至少一個完整的指紋感測單元，其中，多個發光單元中的第一發光單元及第二發光單元位於各第一子區域且分別發顏色不同的第一色光及第二色光，且多個發光單元中的第三發光單元位於各第二子區域且發感測光。
在本發明的一實施例中，上述的發光單元的邊長大於或等於指紋感測單元的邊長的2倍。
在本發明的一實施例中，上述的第一發光單元對應的第一指紋感測單元與第二發光單元對應的第二指紋感測單元的分布區域長度小於或等於300 μm。
在本發明的一實施例中，上述的各發光單元對應2x2個指紋感測單元。
在本發明的一實施例中，上述的各發光單元包括3x3個畫素或4x4個畫素。
在本發明的一實施例中，上述的多個發光單元中的第四發光單元位於各第一子區域且發第三色光，且第三色光的顏色不同於第一色光、第二色光及感測光。
在本發明的一實施例中，上述的多個第一子區域排成的列與多個第二子區域排成的列交替排列。
在本發明的一實施例中，上述的多個第一子區域排成的行與多個第二子區域排成的行交替排列。
在本發明的一實施例中，上述的第二子區域圍繞第一子區域。
在本發明的一實施例中，上述的指紋感測單元包括指紋感測元件及位於指紋感測元件上的調光結構。
在本發明的一實施例中，上述的指紋感測元件包括夾於兩電極間的感光層。
在本發明的一實施例中，上述的調光結構包括具開口的遮光層及微透鏡結構，且微透鏡結構重疊開口。
本發明的另一個實施例提出一種指紋感測方法，包括：提供上述的指紋感測設備；在第一感測區間，第一發光單元、第二發光單元及第三發光單元發感測光；以及在第二感測區間，第一發光單元及第二發光單元分別發顏色不同的第一色光及第二色光。
在本發明的一實施例中，上述的感測光為白光。
在本發明的一實施例中，在上述的第二感測區間第三發光單元發感測光。
在本發明的一實施例中，在上述的第二感測區間，多個發光單元中的第四發光單元發第三色光，且第三色光的顏色不同於第一色光及第二色光。
在本發明的一實施例中，在上述的第一感測區間，第四發光單元發感測光。
在本發明的一實施例中，上述的第一色光為紅光、藍光及綠光中之第一者，第二色光為紅光、藍光及綠光中之第二者，第三色光為紅光、藍光及綠光中之第三者。
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。
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。相反地，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「耦接」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、層及/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。
還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包含」及/或「包括」指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，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。
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），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。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」、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是依照本發明一實施例的指紋感測設備10的局部立體示意圖。圖1B是圖1A所示的指紋感測設備10的局部上視示意圖。圖1C是圖1A所示的指紋感測設備10的指紋感測裝置100的局部剖面示意圖。圖1D是圖1A所示的指紋感測設備10的發光裝置200的發光單元210的上視示意圖。
請參照圖1A至圖1D，指紋感測設備10具有多個第一子區域A1及多個第二子區域A2，且包括：指紋感測裝置100，包括多個指紋感測單元110；以及發光裝置200，位於指紋感測裝置100上，包括多個發光單元210，且各發光單元210對應至少一個完整的指紋感測單元110，其中，多個發光單元210中的第一發光單元211及第二發光單元212位於各第一子區域A1且分別發顏色不同的第一色光及第二色光，且多個發光單元210中的第三發光單元213位於各第二子區域A2且發感測光。
在本發明的一實施例的指紋感測設備10中，藉由位於第一子區域A1的第一發光單元211及第二發光單元212分別發顏色不同的第一色光及第二色光，使得對應第一發光單元211的指紋感測單元111以及對應第二發光單元212的指紋感測單元112的感測訊號能夠用於分辨手指的真偽。
以下，配合圖1A至圖1D，繼續說明指紋感測設備10的各個元件的實施方式，但本發明不以此為限。
首先，請同時參照圖1A至圖1C，在本實施例中，指紋感測裝置100的多個指紋感測單元110可以呈矩陣排列。舉例而言，指紋感測單元110可以包括指紋感測元件SC以及位於指紋感測元件SC上的調光結構CS。指紋感測元件SC可以是可見光指紋感測元件或不可見光指紋感測元件，例如紅外光指紋感測元件。
具體而言，指紋感測元件SC例如可以包括第一電極SC1、感光層SC2以及第二電極SC3。第一電極SC1、感光層SC2以及第二電極SC3例如以此順序依序堆疊於基板SB上，使得感光層SC2被夾於第一電極SC1與第二電極SC3之間。在一些實施例中，第二電極SC3的面積大於感光層SC2的面積，且第一電極SC1與第二電極SC3的輪廓可局部重疊。在一些實施例中，第一電極SC1與第二電極SC3可包括透光的導電材料或不透光的導電材料。舉例而言，來自外界的光（例如經指紋反射的光）會穿過第二電極SC3而入射至感光層SC2，基於此，第二電極SC3可使用透光的導電材料製作。感光層SC2具有將光能轉換為電能的特性，以實現光學感測的功能。在一些實施例中，感光層SC2的材料可包括富矽材料，其可為富矽氧化物、富矽氮化物、富矽氮氧化物、富矽碳化物、富矽碳氧化物、氫化富矽氧化物、氫化富矽氮化物、氫化富矽碳化物或其他合適的材料或上述材料的組合。
在一些實施例中，指紋感測裝置100還可以包括平坦層PL1a、PL1b。平坦層PL1a例如位於指紋感測元件SC的第一電極SC1與第二電極SC3之間。在一些實施例中，平坦層PL1a具有暴露出指紋感測元件SC的第一電極SC1的開口OP，其中感光層SC2位於開口OP中且接觸第一電極SC1，而第二電極SC3可設置於感光層SC2上與感光層SC2接觸，且第二電極SC3可以位於平坦層PL1a與平坦層PL1b之間。
在本實施例中，指紋感測裝置100還可以包括位於指紋感測元件SC上方的遮光層BM1、BM2、BM3、平坦層PL2、PL3以及多個微透鏡結構ML，其中遮光層BM1位於平坦層PL1b上，平坦層PL2位於遮光層BM1與遮光層BM2之間，平坦層PL3位於遮光層BM2與遮光層BM3之間，且微透鏡結構ML位於平坦層PL3上。遮光層BM1可以具有多個開口O1，且開口O1於基板SB的正投影可以分別重疊指紋感測元件SC的感光層SC2於基板SB的正投影。同樣地，遮光層BM2可以具有多個開口O2，且開口O2於基板SB的正投影可以分別重疊開口O1於基板SB的正投影。遮光層BM3可以具有多個開口O3，開口O3於基板SB的正投影可以分別重疊開口O2於基板SB的正投影，且微透鏡結構ML可以設置於開口O3中。換言之，微透鏡結構ML也可以重疊開口O1、O2。在一些實施例中，開口O1、O2以及微透鏡結構ML的中心軸可以重疊。如此一來，開口O1、O2搭配微透鏡結構ML能夠調控指紋感測元件SC的收光角度，藉以實現光準直設計。由上述內容可知，遮光層BM1、BM2、BM3、平坦層PL2、PL3以及微透鏡結構ML可以構成指紋感測單元110的調光結構CS。
遮光層BM1、BM2、BM3的材質可以包括金屬、金屬氧化物、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層。舉例而言，在一些實施例中，遮光層BM1、BM2、BM3可以包括金屬層以及半透明金屬氧化物層的疊層，其中金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬，例如鋁、鉬、鈦、銅、銀等金屬或其疊層，且半透明金屬氧化物層的材質可以包括能夠降低金屬層反射率的金屬氧化物，例如鉬鉭氧化物（MoTaOx）或鉬鈮氧化物（MoNbOx）等，但不以此為限。另外，平坦層PL1a、PL1b、PL2、PL3可以包括例如有機材料層與無機材料層的堆疊層，其中，有機材料層可以包括例如聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯（benzocyclobutene，BCB）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）、聚乙烯苯酚（poly(4-vinylphenol)，PVP）、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethene，PTFE）、六甲基二矽氧烷（hexamethyldisiloxane，HMDSO）或上述至少二種材料的堆疊層，但不以此為限，無機材料層可以包括例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層，但不以此為限。
請同時參照圖1A、圖1B及圖1D，在本實施例中，發光裝置200的多個發光單元210可以呈矩陣排列，且發光單元210可以具有相同的尺寸，但不限於此。在一些實施例中，發光單元210的尺寸可以彼此不同。
舉例而言，在本實施例中，發光單元210可以包括位於第一子區域A1的第一發光單元211及第二發光單元212以及位於第二子區域A2的第三發光單元213，且第一發光單元211、第二發光單元212以及第三發光單元213可以具有如圖1D所示的結構。具體而言，請參照圖1D，在本實施例中，第一發光單元211、第二發光單元212以及第三發光單元213可以分別包括多個畫素PX，例如3x3個畫素PX，使得發光裝置200可以作為顯示裝置。多個畫素PX可以呈陣列排列，且各個畫素PX可以包括例如3個子畫素SP。各個子畫素SP可以包括至少一開關元件SW、至少一發光元件LE及至少二條訊號線SL、DL，其中，開關元件SW可以包括第一端Ta、第二端Tb及控制端Tc，開關元件SW的第一端Ta可以電性連接發光元件LE，開關元件SW的第二端Tb可以電性連接訊號線DL，且開關元件SW的控制端Tc可以電性連接訊號線SL。在一些實施例中，開關元件SW可以是薄膜電晶體，例如頂閘極型薄膜電晶體、底閘極型薄膜電晶體或雙閘極型薄膜電晶體，但不限於此。
訊號線SL與訊號線DL可傳遞電訊號至開關元件SW，訊號線SL例如是掃描線，而訊號線DL例如是資料線。在本實施例中，訊號線SL與訊號線DL可彼此正交，但本發明不以此為限。在一些實施例中，訊號線SL與訊號線DL也可以其他角度相交。在一些實施例中，各子畫素SP可包括兩個或更多個開關元件SW。在一些實施例中，各子畫素SP可進一步包括至少一個電容結構。在本實施例中，發光裝置200中還可進一步設置有電源線、共用訊號線等其他訊號線，以提供電源訊號與共用訊號至各子畫素SP。
在本實施例中，發光元件LE可呈陣列排列，並對應地與開關元件SW的第一端Ta電性連接。透過開關元件SW，發光元件LE可對應地與多條訊號線DL的其中一者電性連接。與同一條訊號線DL電性連接的多個子畫素SP中的發光元件LE可發出相同顏色的光，例如發光元件E11、E12、E13可發第一色光（例如紅光），發光元件E21、E22、E23可發第二色光（例如綠光），發光元件E31、E32、E33可發第三色光（例如藍光），且與同一條訊號線SL電性連接的多個子畫素SP中的發光元件LE（例如發光元件E11、E21、E31）可發出不同顏色的光。在本實施例中，發光元件LE可以是自發光元件，例如有機電激發光二極體（OLED）或微型發光二極體（Micro LED）等，但本發明不以此為限。
請參照圖1B，在由指紋感測裝置100與發光裝置200疊置而成的指紋感測設備10中，第一發光單元211可以對應完整的指紋感測單元111，換言之，指紋感測單元111於發光裝置200的正投影可以完全落於第一發光單元211中。同樣地，第二發光單元212可以對應完整的指紋感測單元112，也就是說，指紋感測單元112於發光裝置200的正投影可以完全落於第二發光單元212中。在本實施例中，由於第三發光單元213的尺寸與第一發光單元211及第二發光單元212相同，因此，第三發光單元213也可以對應完整的指紋感測單元113，但不以此為限。
在一些實施例中，為了確保發光裝置200的第一發光單元211及第二發光單元212可以分別對應至少一個完整的指紋感測單元111、112，可以使第一發光單元211及第二發光單元212的邊長W1分別大於或等於指紋感測單元110的邊長W2的2倍。在一些實施例中，第一發光單元211、第二發光單元212以及第三發光單元213還可以分別對應2x2個或更多個指紋感測單元110。
由於一般成人的指紋中一個完整的波峰或波谷的尺寸約在200至300 μm之間，因此，在一些實施例中，指紋感測單元111以及指紋感測單元112的分布區域長度L1可以小於或等於300 μm，以確保在指紋的同一個波峰或波谷的範圍內能夠測得不同色光的感測訊號。在一些實施例中，指紋感測單元111與指紋感測單元112之間可以設置至少一個指紋感測單元110，以避免指紋感測單元111與指紋感測單元112之間產生混光。在一些實施例中，指紋感測單元111與指紋感測單元112之間的間距S1可以介於50 μm至200 μm之間，但不限於此。
在本實施例中，當指紋感測設備10進行指紋感測時，位於第一子區域A1的第一發光單元211及第二發光單元212可以分別發顏色不同的色光。舉例而言，第一發光單元211中可以只有發光元件E11、E12、E13發光，而發光元件E21、E22、E23、E31、E32、E33皆不發光，使得第一發光單元211可發第一色光，且第二發光單元212中可以只有發光元件E21、E22、E23發光，而發光元件E11、E12、E13、E31、E32、E33皆不發光，使得第二發光單元212可發第二色光。如此一來，對應第一發光單元211的指紋感測單元111可以測得指紋反射第一色光的感測訊號，且對應第二發光單元212的指紋感測單元112可以測得指紋反射第二色光的感測訊號。由於手指或偽造手指的物品對於第一色光與第二色光具有不同的反射率，因此，能夠藉由比較指紋感測單元111、112測得的感測訊號來分辨觸發指紋感測設備10進行指紋感測的是真手指或假手指。
另外，當指紋感測設備10進行指紋感測時，位於第二子區域A2的第三發光單元213可發感測光以進行指紋感測，例如，第三發光單元213中的發光元件E11、E12、E13、E21、E22、E23、E31、E32、E33可以皆發光，使得第三發光單元213中的畫素PX可發出白光，且對應第三發光單元213的指紋感測單元113可以測得指紋反射白光的指紋影像，以進行指紋比對與辨識。
在本實施例中，第一子區域A1可以設置一個第一發光單元211及一個第二發光單元212，且第一發光單元211及第二發光單元212可以分別對應至少4個指紋感測單元110，因此，位於第一子區域A1的指紋感測單元110的數量可以大於8。在一些實施例中，第一子區域A1可以設置3個或更多個發光單元210，使得位於第一子區域A1的指紋感測單元110的數量可以大於16，甚至多達36。在一些實施例中，第一子區域A1的尺寸可以介於140 μm x 280 μm至400 μm x 400 μm之間。
在本實施例中，第一子區域A1沿第一方向D1排列成列，第二子區域A2亦沿第一方向D1排列成列，且第一子區域A1排成的列與第二子區域A2排成的列沿第二方向D2交替排列。然而，第一子區域A1與第二子區域A2的排列方式並不限於此，只要能夠同時測得足以分辨手指真偽以及足以辨識指紋特徵的感測訊號即可。舉例而言，在本實施例中，第二方向D2與第一方向D1相互正交，但不限於此。在一些實施例中，第二方向D2與第一方向D1可以相交但不正交。
在一些實施例中，第一子區域A1排成的列之間可以間隔3至9個完整的指紋感測單元113，以確保位於第一子區域A1之間的第二子區域A2中的指紋感測單元113能夠測得足以辨識指紋特徵的感測訊號。換言之，第二子區域A2中沿第二方向D2排列的單行指紋感測單元113的數量可以介於3至9個之間。在一些實施例中，第一子區域A1排成的列之間的間距S2（即第二子區域A2在第二方向D2上的長度）可以介於200 μm至700 μm之間。在一些實施例中，第一子區域A1之間的第二子區域A2的數量可以小於或等於1，換言之，部分的第一子區域A1之間的第二子區域A2的數量可以是0，且部分的第一子區域A1之間的第二子區域A2的數量可以是1，以確保位於第一子區域A1以及第二子區域A2的指紋感測單元111、112、113能夠同時測得足以分辨手指真偽以及足以辨識指紋特徵的感測訊號。
以下，使用圖2至圖4繼續說明本發明的其他實施例，並且，沿用圖1A至圖1D的實施例的元件標號與相關內容，其中，採用相同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，可參考圖1A至圖1D的實施例，在以下的說明中不再重述。
圖2是依照本發明一實施例的指紋感測設備20的局部上視示意圖。指紋感測設備20具有多個第一子區域A1及多個第二子區域A2，且包括：指紋感測裝置100a，包括多個指紋感測單元110a；以及發光裝置200a，位於指紋感測裝置100a上，包括多個發光單元210a，其中，多個發光單元210a中的第一發光單元211a及第二發光單元212a位於各第一子區域A1且分別發顏色不同的第一色光及第三色光，多個發光單元210a中的第三發光單元213a位於各第二子區域A2且發感測光，且第一發光單元211a、第二發光單元212a以及第三發光單元213a分別對應至少一個完整的指紋感測單元111a、112a、113a。
與如圖1A至圖1D所示的指紋感測設備10相比，圖2所示的指紋感測設備20的不同之處在於：指紋感測設備20的第一子區域A1沿第二方向D2排列成行，第二子區域A2亦沿第二方向D2排列成行，且第一子區域A1排成的行與第二子區域A2排成的行沿第一方向D1交替排列。
在一些實施例中，第一子區域A1排成的行之間可以間隔3至9個完整的指紋感測單元113a，以確保位於第一子區域A1之間的第二子區域A2中的指紋感測單元113a能夠測得足以辨識指紋特徵的感測訊號。換言之，第二子區域A2中沿第一方向D1排列的單列指紋感測單元113a的數量可以介於3至9個之間，但不限於此。在一些實施例中，第一子區域A1排成的行之間的間距S3（即第二子區域A2在第一方向D1上的長度）可以介於200 μm至700 μm之間。在一些實施例中，第一子區域A1之間的第二子區域A2的數量可以小於或等於1，以確保位於第一子區域A1以及第二子區域A2的指紋感測單元111a、112a、113a能夠同時測得足以分辨手指真偽以及足以辨識指紋特徵的感測訊號。
另外，在本實施例中，第一發光單元211a以及第二發光單元212a可以分別包括4x4個畫素PX，且第三發光單元213a的尺寸可以不同於第一發光單元211a或第二發光單元212a的尺寸。
在本實施例中，當指紋感測設備20進行指紋感測時，位於第一子區域A1的第一發光單元211a及第二發光單元212a可以分別發顏色不同的色光。舉例而言，第一發光單元211a中的畫素PX可以皆發第一色光，且第二發光單元212a中的畫素PX可以皆發第三色光。如此一來，對應第一發光單元211a的指紋感測單元111a可以測得指紋反射第一色光的感測訊號，且對應第二發光單元212a的指紋感測單元112a可以測得指紋反射第三色光的感測訊號。由於手指或偽造手指的物品對於第一色光與第三色光具有不同的反射率，因此，藉由比較指紋感測單元111a、112a測得的感測訊號便能夠分辨觸發指紋感測設備20進行指紋感測的手指的真偽。
同樣地，當指紋感測設備20進行指紋感測時，位於第二子區域A2的第三發光單元213a可發感測光以進行指紋感測，例如，第三發光單元213a中的畫素PX可發白光，且對應第三發光單元213a的指紋感測單元113a可以測得指紋反射白光的指紋影像，以進行指紋比對與辨識。
圖3是依照本發明一實施例的指紋感測設備30的局部上視示意圖。指紋感測設備30具有多個第一子區域A1及多個第二子區域A21、A22、A23，且包括：指紋感測裝置100b，包括多個指紋感測單元110b；以及發光裝置200b，位於指紋感測裝置100b上，包括多個發光單元210b，其中，多個發光單元210b中的第一發光單元211b及第二發光單元212b位於各第一子區域A1且分別發顏色不同的第一色光及第二色光，多個發光單元210b中的第三發光單元213b位於各第二子區域A21、A22、A23且發感測光，且第一發光單元211b、第二發光單元212b以及第三發光單元213b分別對應至少一個完整的指紋感測單元111b、112b、113b。
與如圖1A至圖1D所示的指紋感測設備10相比，圖3所示的指紋感測設備30的不同之處在於：指紋感測設備30的第二子區域A21、A22、A23圍繞第一子區域A1，且指紋感測設備30的多個發光單元210b還可以包括第四發光單元214，第四發光單元214位於第一子區域A1且發第三色光，且第三色光的顏色不同於第一色光、第二色光及感測光。
舉例而言，在本實施例中，指紋感測設備30的第一子區域A1與第二子區域A21沿第一方向D1交替排列，指紋感測設備30的第一子區域A1與第二子區域A22沿第二方向D2交替排列，且第二子區域A22與第二子區域A23沿第一方向D1交替排列，第二子區域A21與第二子區域A23沿第二方向D2交替排列，使得第一子區域A1之間的第二子區域A21或第二子區域A22的數量皆為1。在本實施例中，第二子區域A21、A22、A23的尺寸彼此不同，但不限於此。在一些實施例中，第二子區域A21、A22、A23的尺寸也可以相同。
在一些實施例中，沿第一方向D1及第二方向D2排列的第一子區域A1之間可以間隔3至9個完整的指紋感測單元113b，換言之，第二子區域A21中沿第一方向D1排列的單列指紋感測單元113b或第二子區域A22中沿第二方向D2排列的單行指紋感測單元113b的數量可以介於3至9之間，以確保位於第二子區域A21、A22、A23的指紋感測單元113b能夠測得足以辨識指紋特徵的感測訊號。
在本實施例中，第四發光單元214可以對應至少一個完整的指紋感測單元114。在一些實施例中，指紋感測單元111b、112b、114的分布區域長度L2可以小於或等於300 μm，以確保在指紋的同一個波峰或波谷的範圍內能夠測得第一色光、第二色光及第三色光的感測訊號。在一些實施例中，指紋感測單元111b、112b、114之間可以設置至少一個指紋感測單元110b，以避免指紋感測單元111b、112b、114之間產生混光。在一些實施例中，第三發光單元213b也可以位於第一子區域A1。
在本實施例中，當指紋感測設備30進行指紋感測時，位於第一子區域A1的第一發光單元211b、第二發光單元212b以及第四發光單元214可以分別發顏色不同的第一色光、第二色光以及第三色光，如此一來，對應第一發光單元211b的指紋感測單元111b能夠測得指紋反射第一色光的感測訊號，對應第二發光單元212b的指紋感測單元112b能夠測得指紋反射第二色光的感測訊號，且對應第四發光單元214的指紋感測單元114能夠測得指紋反射第三色光的感測訊號。由於手指或偽造手指的物品對於第一色光、第二色光以及第三色光具有不同的反射率，因此，藉由比較指紋感測單元111b、112b、114測得的感測訊號便能夠分辨觸發指紋感測設備30進行指紋感測的手指的真偽。
同樣地，當指紋感測設備30進行指紋感測時，位於第二子區域A21、A22、A23的第三發光單元213b可發感測光（例如白光）以進行指紋感測，且對應第三發光單元213b的指紋感測單元113b可以測得指紋反射白光的指紋影像，以進行指紋比對與辨識。
圖4是依照本發明一實施例的指紋感測方法的流程圖。在本實施例中，在步驟410，可以提供如上所述的指紋感測設備10、指紋感測設備20、或指紋感測設備30。指紋感測設備10、20、30的相關技術內容可參考圖1A至圖3的實施例，於此不再重述。在以下的步驟中，以指紋感測設備30為例進行說明。
請同時參照圖3及圖4，在步驟420，指紋感測設備30進入第一感測區間，此時第一發光單元211b、第二發光單元212b、第三發光單元213b以及第四發光單元214皆發感測光，例如白光，使得指紋感測單元111b、112b、113b、114在進行指紋感測後皆可測得指紋反射白光的指紋影像，以進行指紋比對與辨識。
在步驟430，指紋感測設備30進入第二感測區間，此時第一發光單元211b、第二發光單元212b以及第四發光單元214分別發顏色不同的第一色光、第二色光以及第三色光，使得對應第一發光單元211b的指紋感測單元111b能夠測得指紋反射第一色光的感測訊號，對應第二發光單元212b的指紋感測單元112b能夠測得指紋反射第二色光的感測訊號，且對應第四發光單元214的指紋感測單元114能夠測得指紋反射第三色光的感測訊號。由於手指或偽造手指的物品對於第一色光、第二色光以及第三色光具有不同的反射率，因此，藉由比較指紋感測單元111b、112b、114測得的感測訊號便能夠分辨觸發指紋感測設備30進行指紋感測的手指的真偽。
在本實施例中，第一色光、第二色光及第三色光彼此不同。在一些實施例中，第一色光可以是紅光、藍光及綠光中之第一者，第二色光可以是紅光、藍光及綠光中之第二者，且第三色光可以是紅光、藍光及綠光中之第三者。舉例而言，第一色光可以是紅光，第二色光可以是綠光，且第三色光可以是藍光。
在一些實施例中，第三發光單元213b在第二感測區間同樣發感測光，使得指紋感測單元113b在第二感測區間結束時仍可測得指紋反射感測光的指紋影像，以提供指紋比對與辨識。在一些實施例中，第一感測區間及第二感測區間可以分別介於10至200毫秒（ms）之間。
綜上所述，本發明的指紋感測設備藉由位於第一子區域的第一發光單元及第二發光單元分別發顏色不同的第一色光及第二色光，使得對應第一發光單元的指紋感測單元以及對應第二發光單元的指紋感測單元的感測訊號能夠用於防偽，且位於第二子區域的第三發光單元能夠用於指紋辨識。
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。
10、20、30:指紋感測設備
100、100a、100b:指紋感測裝置
110、111、112、113:指紋感測單元
110a、111a、112a、113a:指紋感測單元
110b、111b、112b、113b、114:指紋感測單元
200、200a、200b:發光裝置
210、210a、210b:發光單元
211、211a、211b:第一發光單元
212、212a、212b:第二發光單元
213、213a、213b:第三發光單元
214:第四發光單元
410、420、430:步驟
A1:第一子區域
A2、A21、A22、A23:第二子區域
BM1、BM2、BM3:遮光層
CS:調光結構
D1:第一方向
D2:第二方向
DL:訊號線
E11、E12、E13、E21、E22、E23:發光元件
E31、E32、E33:發光元件
L1、L2:分布區域長度
LE:發光元件
ML:微透鏡結構
O1、O2、O3:開口
OP:開口
PL1a、PL1b、PL2、PL3:平坦層
PX:畫素
S1、S2、S3:間距
SB:基板
SC:指紋感測元件
SC1:第一電極
SC2:感光層
SC3:第二電極
SL:訊號線
SP:子畫素
SW:開關元件
Ta:第一端
Tb:第二端
Tc:控制端
W1、W2:邊長
圖1A是依照本發明一實施例的指紋感測設備10的局部立體示意圖。
圖1B是圖1A所示的指紋感測設備10的局部上視示意圖。
圖1C是圖1A所示的指紋感測設備10的指紋感測裝置100的局部剖面示意圖。
圖1D是圖1A所示的指紋感測設備10的發光裝置200的發光單元210的上視示意圖。
圖2是依照本發明一實施例的指紋感測設備20的局部上視示意圖。
圖3是依照本發明一實施例的指紋感測設備30的局部上視示意圖。
圖4是依照本發明一實施例的指紋感測方法的流程圖。
10:指紋感測設備
100:指紋感測裝置
110、111、112、113:指紋感測單元
200:發光裝置
210:發光單元
211:第一發光單元
212:第二發光單元
213:第三發光單元
A1:第一子區域
A2:第二子區域
D1:第一方向
D2:第二方向
L1:分布區域長度
S1、S2:間距
W1、W2:邊長
Claims (18)
- 一種指紋感測設備，具有多個第一子區域及多個第二子區域，且包括：指紋感測裝置，包括多個指紋感測單元，且所述多個指紋感測單元位於所述多個第一子區域及所述多個第二子區域；以及發光裝置，位於所述指紋感測裝置上，包括多個發光單元，且各所述發光單元對應至少一個完整的所述指紋感測單元，其中，所述多個發光單元中的第一發光單元及第二發光單元位於各所述第一子區域且分別發顏色不同的第一色光及第二色光，且所述多個發光單元中的第三發光單元位於各所述第二子區域且發感測光。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述發光單元的邊長大於或等於所述指紋感測單元的邊長的2倍。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述第一發光單元對應的第一指紋感測單元與所述第二發光單元對應的第二指紋感測單元的分布區域長度小於或等於300μm。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中各所述發光單元對應2x2個所述指紋感測單元。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中各所述發光單元包括3x3個畫素或4x4個畫素。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述多個發光單元中的第四發光單元位於各所述第一子區域且發第三色光，且 所述第三色光的顏色不同於所述第一色光、所述第二色光及所述感測光。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述多個第一子區域排成的列與所述多個第二子區域排成的列交替排列。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述多個第一子區域排成的行與所述多個第二子區域排成的行交替排列。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述第二子區域圍繞所述第一子區域。
- 如請求項1所述的指紋感測設備，其中所述指紋感測單元包括指紋感測元件及位於所述指紋感測元件上的調光結構。
- 如請求項10所述的指紋感測設備，其中所述指紋感測元件包括夾於兩電極間的感光層。
- 如請求項10所述的指紋感測設備，其中所述調光結構包括具開口的遮光層及微透鏡結構，且所述微透鏡結構重疊所述開口。
- 一種指紋感測方法，包括：提供如請求項1所述的指紋感測設備；在第一感測區間，所述第一發光單元、所述第二發光單元及所述第三發光單元發所述感測光；以及在第二感測區間，所述第一發光單元及所述第二發光單元分別發顏色不同的第一色光及第二色光。
- 如請求項13所述的指紋感測方法，其中所述感測光為白光。
- 如請求項13所述的指紋感測方法，其中在所述第二感測區間所述第三發光單元發所述感測光。
- 如請求項13所述的指紋感測方法，其中在所述第二感測區間，所述多個發光單元中的第四發光單元發第三色光，且第三色光的顏色不同於所述第一色光及所述第二色光。
- 如請求項16所述的指紋感測方法，其中在所述第一感測區間，所述第四發光單元發所述感測光。
- 如請求項16所述的指紋感測方法，其中所述第一色光為紅光、藍光及綠光中之第一者，所述第二色光為紅光、藍光及綠光中之第二者，所述第三色光為紅光、藍光及綠光中之第三者。
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