TWI834384B - 生物特徵辨識模組及其驅動方法 - Google Patents

Abstract

一種生物特徵辨識模組包含光源模組、感測模組以及處理模組。光源模組包含數個發光單元配置以發射光。感測模組鄰近光源模組。感測模組包含光感測元件以及薄膜電晶體。薄膜電晶體連接光感測元件。光感測元件配置以感測經由生物特徵反射之光並產生與生物特徵相關聯之光電流。處理模組連接感測模組。處理模組配置以將由與生物特徵相關聯之光電流產生之輸出電壓轉換為生物特徵相關聯之數位訊號。發光單元之亮度隨著與生物特徵相關聯之數位訊號而變化，且數位訊號包含對比度。

Description

生物特徵辨識模組及其驅動方法

本揭露係有關於一種生物特徵辨識模組及其驅動方法。

TFT光學式指紋辨識裝置逐漸轉向戶外的可攜式電子產品，因指紋影像是透過發光源出光經過手指反射到感光元件，而在戶外環境下除了裝置的發光源，亦存在環境光的影響容易使指紋影像過曝。如何提出一種可以解決上述問題的生物特徵辨識模組及其驅動方法，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

有鑑於此，本揭露之一目的在於提出一種可有解決上述問題的生物特徵辨識模組及其驅動方法。

為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種生物特徵辨識模組包含光源模組、感測模組以及處理模組。光源模組包含數個發光單元配置以發射光。感測模組鄰近光源模組。感測模組包含光感測元件以及薄膜電晶體。薄膜電晶體連接光感測元件。光感測元件配置以感測經由生物特徵反射之光並產生與生物特徵相關聯之光電流。處理模組連接感測模組。處理模組配置以將由與生物特徵相關聯之光電流產生之輸出電壓轉換為生物特徵相關聯之數位訊號。發光單元之亮度隨著與生物特徵相關聯之數位訊號而變化，且數位訊號包含對比度。

於本揭露的一或多個實施方式中，光感測元件進一步包含電極、感光層以及第一遮蔽層。電極電性連接薄膜電晶體。感光層連接電極。感光層配置以將經由生物特徵反射之光轉換為與生物特徵相關聯之光電流。第一遮蔽層具有第一開口。第一開口位於感光層正上方。

於本揭露的一或多個實施方式中，生物特徵辨識模組進一步包含覆蓋層位於感測模組上方。

於本揭露的一或多個實施方式中，生物特徵辨識模組進一步包含第二遮蔽層位於感測模組與覆蓋層之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，第二遮蔽層具有第二開口。第二開口與第一開口之收光角度大於41度。

於本揭露的一或多個實施方式中，覆蓋層包含濾光層。濾光層為整面覆蓋，使得波長大於600奈米之光穿透濾光層之穿透率大於90%。

於本揭露的一或多個實施方式中，發光單元排列於光源模組的兩側。

於本揭露的一或多個實施方式中，光源模組進一步包含導光元件位於該些發光單元之間。

於本揭露的一或多個實施方式中，光源模組進一步包含反射式偏光增光層位於導光元件上方。

於本揭露的一或多個實施方式中，發光單元排列於光源模組中。

為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種生物特徵辨識模組的驅動方法包含：利用感測模組感測經由生物特徵反射之光並產生與生物特徵相關聯之光電流；利用處理模組將由與生物特徵相關聯之光電流產生之輸出電壓轉換為與生物特徵相關聯之數位訊號，且數位訊號包含對比度；以及利用處理模組基於與生物特徵相關聯之數位訊號驅動光源模組之對應於生物特徵之數個發光單元，以個別控制發光單元之亮度。

於本揭露的一或多個實施方式中，發光單元排列於光源模組的兩側。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制靠近環境光源之發光單元降低亮度。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制靠近環境光源之發光單元關閉。

於本揭露的一或多個實施方式中，發光單元排列於光源模組中。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制對應於生物特徵之周邊區域之發光單元降低亮度。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制對應於生物特徵之周邊區域之發光單元關閉。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制對應於生物特徵之靠近環境光源之發光單元降低亮度。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：控制對應於生物特徵之靠近環境光源之發光單元關閉。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：當數位訊號之對比度低於閾值，控制對應於對比度低於閾值之數位訊號之發光單元降低亮度。

於本揭露的一或多個實施方式中，處理模組配置以：當數位訊號之對比度低於閾值，控制對應於對比度低於閾值之數位訊號之發光單元關閉。

於本揭露的一或多個實施方式中，生物特徵包含凸部以及凹部。處理模組配置以根據與生物特徵之凸部以及凹部相關聯之數位訊號產生包含對比度之數位訊號。

綜上所述，在本揭露之生物特徵辨識模組及其驅動方法中，由於生物特徵辨識模組包含生物特徵辨識裝置以及處理模組，使得處理模組可以根據環境光源或生物特徵的週邊區域控制光源模組的發光單元關閉或降低亮度。在本揭露之生物特徵辨識模組及其驅動方法中，由於第一遮蔽層和第二遮蔽層個別具有開口，可限制穿透生物特徵以及直接入射的環境光源角度，從而減少生物特徵的影像過曝之問題。藉由本揭露的生物特徵辨識模組及其驅動方法，可以根據環境光源或生物特徵的週邊區域調整生物特徵的影像，並達到使生物特徵的影像清晰度提升的功效。

以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。在所有圖式中相同的標號將用於表示相同或相似的元件。

在圖式中，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，相同的圖式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，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「包含」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，如果一個圖式中的裝置翻轉，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，取決於圖式的特定取向。類似地，如果一個圖式中的裝置翻轉，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」、「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」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。

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。

請參考第1圖。第1圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識模組BFIM的功能方塊圖。如第1圖所示，在本實施方式中，生物特徵辨識模組BFIM包含生物特徵辨識裝置100以及處理模組PM，且處理模組PM連接至生物特徵辨識裝置100。在一些實施方式中，處理模組PM係通訊連接及/或電性連接至生物特徵辨識裝置100。在一些實施方式中，處理模組PM包含積體電路(未繪示)以及電路板(未繪示)以通訊連接及/或電性連接至生物特徵辨識裝置100。如第1圖所示，生物特徵辨識裝置100進一步包含光源模組110以及感測模組120。光源模組110配置以發射光。感測模組120配置以感測生物特徵(未繪示)。具體來說，感測模組120配置以感測與生物特徵相關聯的光電訊號。處理模組PM配置以基於上述與生物特徵相關聯的光電訊號控制光源模組110的亮度，以提升生物特徵的影像清晰度，從而有利於辨識生物特徵的影像。

請參考第2圖。第2圖為根據本揭露之一實施方 式之生物特徵辨識模組BFIM的驅動方法200的流程圖。如第2圖所示，在本實施方式中，生物特徵辨識模組BFIM的驅動方法200包含了步驟S201、步驟S202以及步驟S203。為了更佳理解步驟S201以及步驟S202，請參考第1圖、第3圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖、第8圖以及第9圖。為了更佳理解步驟S203，請參考第1圖、第10圖、第11圖、第12圖、第13圖、第14圖、第15圖以及第16圖。

在詳細敘述生物特徵辨識模組BFIM的驅動方法200之前，請先參考第3圖、第4圖以及第5圖。

請參考第3圖。第3圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置100A的示意圖。第3圖提供了一種生物特徵辨識裝置100A。在本實施方式中，如第3圖所示，生物特徵辨識裝置100A包含光源模組110A、感測模組120以及覆蓋層130。感測模組120鄰近光源模組110A。更詳細地說，如第3圖所示，感測模組120設置於光源模組110A上。覆蓋層130設置於感測模組120上。在本實施方式中，光源模組110A配置以發射光。感測模組120配置以感測經由生物特徵(未繪示)反射之光。在一些實施方式中，環境光源AL亦可進入生物特徵辨識裝置100A以受感測模組120的感測。覆蓋層130配置以供上述生物特徵接觸於其表面。在本實施方式中，光源模組110A的亮度可以基於環境光源AL產生變化。

在一些實施方式中，光源模組110A可以是背光 模組(Back Light Module)。

請參考第4圖。第4圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置100B的示意圖。第4圖提供了一種生物特徵辨識裝置100B。在本實施方式中，如第4圖所示，生物特徵辨識裝置100B包含光源模組110B、感測模組120以及覆蓋層130。第4圖的生物特徵辨識裝置100B的結構配置與第1圖的生物特徵辨識裝置100A的結構配置大致相似，其不同之處在於，如第4圖所示，光源模組110B設置於感測模組120上。覆蓋層130設置於光源模組110B上。在本實施方式中，光源模組110B的亮度可以基於環境光源AL產生變化。

在一些實施方式中，光源模組110B可以是主動式發光元件。舉例來說，主動式發光元件可以是例如發光二極體顯示器(LED Display)、有機發光二極體顯示器(OLED Display)或其他類似的主動式發光元件。

在一些實施方式中，覆蓋層130可以是例如玻璃(Glass)、硬塗層(Hard Coating)或其他類似的透光材料。在一些實施方式中，環境光源AL可以是例如太陽光或其他類似的來自外部的環境光源。

請參考第5圖。第5圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置100A的剖面圖。第5圖繪示了基於第3圖更詳細的生物特徵辨識裝置100A所包含的各元件的結構、功能以及各元件之間的連接關係。在本實施方式中，生物特徵辨識裝置100A配置以在環境光源AL下 辨識生物體部位FG的生物特徵BF。在本實施方式中，光源模組110A配置以發射出射光L1，且出射光L1經由生物特徵BF的反射成為反射光L1’以接受感測模組120的感測。如第5圖所示，來自環境光源AL的直射環境光源AL1可以直接進入生物特徵辨識裝置100A以接受感測模組120的感測。或者，來自環境光源AL並經由生物特徵BF反射或穿透生物特徵BF的反射/透射環境光源AL2可以進入生物特徵辨識裝置100A以接受感測模組120的感測。在本實施方式中，如第5圖所示，生物特徵辨識裝置100A的感測模組120進一步包含遮光層SM、緩衝層121、閘極絕緣層122、層間介電質層123、薄膜電晶體T以及光感測元件LS。薄膜電晶體T進一步包含閘極GE、通道層CH、源極S以及汲極D。光感測元件LS進一步包含電極124、感光層SRO以及第一遮蔽層125。在一些實施方式中，遮光層SM設置於光源模組110A上。緩衝層121設置於光源模組110A上，且緩衝層121位於薄膜電晶體T與遮光層SM之間。閘極絕緣層122設置於緩衝層121上，且閘極絕緣層122位於閘極GE與通道層CH之間。層間介電質層123設置於閘極絕緣層122上，且層間介電質層123位於源極S與閘極GE之間，並位於汲極D與閘極GE之間。電極124設置於層間介電質層123上，且電極124電性連接薄膜電晶體T。在一些實施方式中，如第5圖所示，電極124電性連接源極S。感光層SRO連接電極124，且感光層SRO配置以將經由生物特徵BF反射之 反射光L1’轉換為與生物特徵BF相關聯之光電流。第一遮蔽層125設置於感光層SRO上方，且第一遮蔽層125具有開口O1位於感光層SRO正上方。在一些實施方式中，開口O1配置以供反射光L1’通過，限制直射環境光源AL1以及反射/透射環境光源AL2通過，降低環境光源對於入射感光層SRO的影響。在一些實施方式中，第一遮蔽層125以及遮光層SM可以避免光源照射到薄膜電晶體T所產生的漏電問題。

請繼續參考第5圖。在本實施方式中，生物特徵辨識裝置100A進一步包含阻障層BP1、阻障層BP2、平坦層PL1以及平坦層PL2。在一些實施方式中，如第5圖所示，阻障層BP1以及阻障層BP2位於第一遮蔽層125與感光層SRO之間。平坦層PL1以及平坦層PL2配置以提供各元件之間的絕緣以及保護。在一些實施方式中，平坦層PL1設置於層間介電質層123上，且平坦層PL1位於第一遮蔽層125與源極S之間以及第一遮蔽層125與汲極D之間。在一些實施方式中，平坦層PL2設置於第一遮蔽層125上，且平坦層PL2位於覆蓋層130與第一遮蔽層125之間。

在一些實施方式中，生物體部位FG可以是例如手指(Finger)、腳趾(Toe)或其他類似的生物體部位。在一些實施方式中，生物特徵BF可以是分布於生物體部位FG上的指紋(Fingerprint)。

在一些實施方式中，閘極絕緣層122的材料可以 是例如氮化矽(Si_xN_y)或其他類似的材料。在一些實施方式中，通道層CH的材料可以包含例如非晶矽(Amorphous Silicon)或其他類似的半導體材料。在一些實施方式中，感光層SRO的材料可以是例如富矽氧化物(Silicon-rich Oxide)或其他類似的光敏感材料。

以下詳細敘述步驟S201、步驟S202以及步驟S203。

在步驟S201中，感測模組感測經由生物特徵反射之光並產生與生物特徵相關聯之光電流。

請參考第1圖以及第5圖。藉由前述結構配置，如第5圖所示，光源模組110A發射的出射光L1可以經由生物特徵BF的反射而產生與生物特徵BF相關聯的反射光L1’。接著，光感測元件LS的感光層SRO感測通過第一遮蔽層125的開口O1的上述反射光L1’。在一些實施方式中，光感測元件LS的感光層SRO實際上可以感測通過第一遮蔽層125的開口O1的反射光L1’、直射環境光源AL1以及反射/透射環境光源AL2。接著，感光層SRO產生與生物特徵BF相關聯的光電流，光電流使處理模組上形成一跨壓，並藉由處理模組時序上的積分時間得出與生物特徵相關聯的輸出電壓。藉此，可以至少達到利用感測模組120感測經由生物特徵BF反射之反射光L1’並產生與生物特徵BF相關聯之光電流之目的。

在步驟S202中，處理模組將與生物特徵相關聯之輸出電壓轉換為與生物特徵相關聯之數位訊號(Digital Signal)。

請參考第1圖以及第6圖。第6圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵BF及其色階值的示意圖以及表格T_BL。當與生物特徵BF相關聯的光電流藉由第1圖所示的處理模組PM產生輸出電壓之後，處理模組PM可以將上述輸出電壓轉換為與生物特徵BF相關聯之數位訊號。在一些實施方式中，上述輸出電壓係類比訊號(Analog Signal)。在一些實施方式中，處理模組PM包含類比數位轉換器(Analog-to-digital Converter；ADC)或其他類似的裝置。具體來說，如第6圖所示，與生物特徵BF相關聯之數位訊號經由處理模組PM的處理可以顯示出生物特徵BF的影像。如第6圖所示，所顯示的生物特徵BF的影像包含了數個亮部F1以及數個暗部F2。更詳細地說，亮部F1顯示了生物特徵BF在生物體部位FG上的凸部，而暗部F2顯示了生物特徵BF在生物體部位FG上的凹部。接著，處理模組PM可以在上述影像中擷取出取樣區域AR，且取樣區域AR又包含至少一個方塊BL。在本實施方式中，方塊BL的面積必須夠大以包含至少一個亮部F1以及至少一個暗部F2。接著，如第6圖所示，處理模組PM讀取至少一個方塊BL中的包含數個色階值的數位訊號，並將此些色階值按照百分等級排列。如第6圖所示，此些色階值與百分等級的關係可以由表格T_BL所示，且表格T_BL中的曲線V_BL表示此些色階值與百分等級的關係。接著，處理模組PM從此些包含數個色階值的數位訊號中挑選出百分 等級小於2%的數個色階值以及大於98%的數個色階值，再計算百分等級大於98%的該些色階值與百分等級小於2%的該些色階值之差值。舉例來說，可以將百分等級大於98%的該些色階值之平均值與百分等級小於2%的該些色階值之平均值相減，以得到上述差值。藉此，可以得到至少一個方塊BL中的生物特徵BF的影像的動態對比度(Dynamic Contrast Ratio)。

請參考第7圖。第7圖是根據本揭露之一實施方式之生物特徵BF的取樣區域AR與環境光源AL的示意圖。第7圖中的取樣區域AR可以作為第6圖中的取樣區域AR的一個例示性實施方式。在一使用情境中，如第7圖所示，處理模組PM可以在上述生物特徵BF的影像中擷取出取樣區域AR，且處理模組PM可以將取樣區域AR分割為數個方塊BL，並根據如第6圖所示的方法分別計算每個方塊BL中的影像的動態對比度。舉例來說，處理模組PM可以將取樣區域AR分割為25個方塊BL。在一些實施方式中，如第7圖所示，每個方塊BL中的數字代表了處理模組PM針對25個方塊BL中的每一個所分別計算得到的色階值之差值(即，影像之動態對比度)，其中方塊BL中的數字愈大代表了影像的動態對比度愈大，反之則代表了影像的動態對比度愈小。在一使用情境中，如第7圖所示，當環境光源AL位於取樣區域AR(或者，生物特徵BF)的右側時，將導致生物特徵BF的影像的右側過曝，因此位於取樣區域AR中靠近右側的數個方塊BL計算出的 影像的動態對比度相較於位於取樣區域AR中靠近左側的數個方塊BL計算出的影像的動態對比度更低。

在一些實施方式中，每個方塊BL的尺寸可以是邊長為558.8微米的正方形。但本揭露不意欲限制每個方塊BL的尺寸。在一些實施方式中，方塊BL的尺寸需至少大於500微米，才可至少包含一組生物特徵的凸部和凹部。

請參考第8圖。第8圖為根據本揭露之一實施方式之感測模組120、覆蓋層130以及第二遮蔽層140的示意圖。第8圖繪示了基於第5圖的生物特徵辨識裝置100A之另一實施例。為了簡單說明，第8圖省略了光源模組110A。第8圖的生物特徵辨識裝置100A的結構配置與第5圖的生物特徵辨識裝置100A的結構配置大致相似。第8圖的生物特徵辨識裝置100A與第5圖的生物特徵辨識裝置100A的不同之處，在於第8圖的生物特徵辨識裝置100A進一步包含第二遮蔽層140。如第8圖所示，第二遮蔽層140設置於感測模組120與覆蓋層130之間，且第二遮蔽層140具有開口O2。開口O2與開口O1配置形成之光線入射角度需滿足在42度至80度的範圍內，以供經由生物特徵BF反射的反射光L1’通過。更詳細地說，在覆蓋層130為玻璃材料的實施方式中，根據司乃耳定律(Snell’s Law)，由於空氣的折射率約為1，覆蓋層130的折射率約為1.5，可以得出當直射環境光源AL1由空氣進入覆蓋層130時，在覆蓋層130中的角度會受限於約0度至約41度之間，故可以使感測模組120設計為接受角 度42度以上的光，其目的主要是先濾除直接入射感測模組120的直射環境光源AL1。

請參考第9圖。第9圖為根據本揭露之一實施方式之感測模組120、覆蓋層130、第二遮蔽層140以及濾光層150的示意圖。第9圖繪示了基於第5圖的生物特徵辨識裝置100A之另一實施例。第9圖的生物特徵辨識裝置100A的結構配置與第8圖的生物特徵辨識裝置100A的結構配置大致相似。第9圖的生物特徵辨識裝置100A與第8圖的生物特徵辨識裝置100A的不同之處，在於第9圖的生物特徵辨識裝置100A進一步包含濾光層150。如第9圖所示，濾光層150包含在覆蓋層130中。在一些實施方式中，濾光層150為整面覆蓋，使得波長大於600奈米的光穿透濾光層150的穿透率大於90%。

藉由前述結構配置，由於第二遮蔽層140及/或濾光層150設置於感測模組120與覆蓋層130之間，故在執行步驟S201以及步驟S202的期間能夠減少環境光源AL及/或直射環境光源AL1進入感測模組120而導致的生物特徵BF的影像之過曝問題，進而提升生物特徵BF的影像之品質。

在步驟S203中，處理模組基於與生物特徵相關聯之數位訊號驅動光源模組之對應於生物特徵之數個發光單元，以個別控制發光單元之亮度。

請參考第10圖。第10圖為根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置100A1的俯視圖。如第10圖所 示，生物特徵辨識裝置100A1的結構配置與生物特徵辨識裝置100A的結構配置大致相似。生物特徵辨識裝置100A1與生物特徵辨識裝置100A的不同之處，在於生物特徵辨識裝置100A1包含數個光源模組110A1。在一些實施方式中，如第10圖所示，光源模組110A1分別設置於生物特徵辨識裝置100A1的兩側。上述兩個光源模組110A1的亮度可以個別接受如第1圖所示的生物特徵辨識模組BFIM的處理模組PM的控制。在一些實施方式中，光源模組110A1包含數個發光單元，且發光單元可以是例如發光二極體(Light Emitting Diode；LED)。

請參考第11圖。第11圖為根據本揭露之一實施方式之基於第10圖的剖面線A-A’的生物特徵辨識裝置100A1的剖面示意圖。在一些實施方式中，如第11圖所示，生物特徵辨識裝置100A1進一步包含反射層RF、導光元件LG以及反射式偏光增光層DBEF。反射層RF、導光元件LG以及反射式偏光增光層DBEF三者配置以提升光源模組110A1的出光效率。在一些實施方式中，光源模組110A1設置於反射層RF上。在一些實施方式中，導光元件LG設置於反射層RF上並位於兩個光源模組110A1之間。在一些實施方式中，反射式偏光增光層DBEF設置於光源模組110A1與感測模組120之間。

請同時參考第1圖以及第11圖。在本實施方式中，當執行在步驟S202中之處理模組PM將攜帶生物特徵BF的訊號之光電流轉換為包含動態對比度的數位訊號之後， 處理模組PM基於上述數位訊號個別控制數個光源模組110A1的亮度。在一使用情境中，如第11圖所示，當環境光源AL位於生物特徵辨識裝置100A1的正上方(即，環境光源AL沿著第三方向(例如，方向Z)進入生物特徵辨識裝置100A1)時，處理模組PM可以同時驅動分別位於生物特徵辨識裝置100A1之兩側的兩個光源模組110A1，以同時降低上述兩個光源模組110A1的亮度。在這種情況下，光源模組110A1因降低亮度轉變為暗態光源模組110A1’(如第11圖所示)。藉此，可以降低生物特徵BF的影像之過曝問題。或者，在一些實施方式中，處理模組PM可以同時驅動分別位於生物特徵辨識裝置100A1之兩側的兩個光源模組110A1，以同時關閉上述兩個光源模組110A1。在這種情況下，暗態光源模組110A1’不發射光。

請同時參考第1圖以及第12圖。第12圖為根據本揭露之另一實施方式之基於第10圖的剖面線A-A’的生物特徵辨識裝置100A1的剖面示意圖。在另一使用情境中，如第12圖所示，當環境光源AL自生物特徵辨識裝置100A1的右上方進入生物特徵辨識裝置100A1時，處理模組PM可以個別驅動分別位於生物特徵辨識裝置100A1之兩側的兩個光源模組110A1，以降低靠近環境光源AL之一側的光源模組110A1的亮度。在這種情況下，靠近環境光源AL之一側的光源模組110A1因降低亮度轉變為暗態光源模組110A1’(如第12圖所示)。藉此，可以降低生 物特徵BF的影像之過曝問題。或者，在一些實施方式中，處理模組PM可以個別驅動分別位於生物特徵辨識裝置100A1之兩側的兩個光源模組110A1，以選擇性關閉上述兩個光源模組110A1。在這種情況下，暗態光源模組110A1’不發射光。或者，在一些實施方式中，靠近環境光源AL之一側的光源模組110A1以及遠離環境光源AL之一側的光源模組110A1的亮度皆降低，並使得靠近環境光源AL之一側的光源模組110A1(即，第12圖中的暗態光源模組110A1’)的亮度小於遠離環境光源AL之一側的光源模組110A1的亮度。

請再同時參考第1圖、第7圖以及第12圖。更具體地說，當環境光源AL自生物特徵辨識裝置100A1的右上方進入生物特徵辨識裝置100A1時，處理模組PM可以根據步驟S202中例如第7圖所示的動態對比度個別驅動分別位於生物特徵辨識裝置100A1之兩側的兩個光源模組110A1降低亮度或關閉。在一具體實施方式中，如第7圖所示，當數位訊號之動態對比度低於一個閾值(例如，第7圖中的方塊BL中的動態對比度低於50)，控制對應於動態對比度低於上述閾值(例如，動態對比度低於50)的數位訊號的光源模組110A1中的發光單元降低亮度。或者，在另一具體實施方式中，當數位訊號之動態對比度低於一個閾值(例如，第7圖中的方塊BL中的動態對比度低於50)，控制對應於動態對比度低於上述閾值(例如，動態對比度低於50)的數位訊號的光源模組110A1中的發光單元關閉。 藉此，可以降低生物特徵BF的影像之過曝問題。

請參考第13圖。第13圖為根據本揭露之另一實施方式之生物特徵辨識裝置100A2的俯視圖。如第13圖所示，生物特徵辨識裝置100A2的結構配置與生物特徵辨識裝置100A的結構配置大致相似。生物特徵辨識裝置100A2與生物特徵辨識裝置100A的不同之處，在於生物特徵辨識裝置100A2包含數個發光單元110A2。在一些實施方式中，如第13圖所示，發光單元110A2在由第一方向(例如：方向X)以及第二方向(例如，方向Y)延伸的平面上排列。上述發光單元110A2的亮度可以個別接受如第1圖所示的生物特徵辨識模組BFIM的處理模組PM的控制。在一些實施方式中，發光單元110A2可以是例如發光二極體(Light Emitting Diode；LED)。

請參考第14圖。第14圖為根據本揭露之另一實施方式之基於第13圖的剖面線B-B’的生物特徵辨識裝置100A2的剖面示意圖。如第14圖所示，數個發光單元110A2位於光源模組110中，且發光單元110A2配置以發射出射光L1。

請同時參考第1圖、第13圖以及第14圖。在本實施方式中，當執行在步驟S202中之處理模組PM將攜帶生物特徵BF的訊號之光電流轉換為包含動態對比度的數位訊號之後，處理模組PM基於上述數位訊號個別控制數個發光單元110A2的亮度。具體來說，由於生物特徵BF的影像過曝時通常以生物特徵BF的周邊區域為最先飽 和，故在數個發光單元110A2可分區顯示的條件下可以進一步將生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2的亮度降低甚至關閉。在一使用情境中，如第13圖以及第14圖所示，當環境光源AL位於生物特徵辨識裝置100A2的正上方(即，環境光源AL沿著第三方向(例如，方向Z)進入生物特徵辨識裝置100A2)時，處理模組PM還可以個別控制對應於生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2降低亮度。具體來說，處理模組PM可以個別驅動位於生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2，以降低位於生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2的亮度。在這種情況下，發光單元110A2因降低亮度轉變為暗態發光單元110A2’(如第13圖以及第14圖所示)。藉此，可以降低生物特徵BF的影像之過曝問題。或者，在一些實施方式中，處理模組PM還可以個別控制對應於生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2，以關閉位於生物特徵BF的周邊區域的發光單元110A2。在這種情況下，暗態發光單元110A2’不發射出射光L1。

請參考第15圖以及第16圖。第15圖為根據本揭露之再一實施方式之生物特徵辨識裝置100A2的俯視圖。第16圖為根據本揭露之再一實施方式之基於第15圖的剖面線C-C’的生物特徵辨識裝置100A2的剖面示意圖。需要說明的是，由於第15圖以及第16圖所示的生物特徵辨識裝置100A2的結構配置與第13圖以及第14圖所示的生物特徵辨識裝置100A2的結構配置相同，故此處不再 贅述。

請同時參考第1圖、第15圖以及第16圖。具體來說，當環境光源AL入射角度較大，會使生物特徵BF的影像的內側區域過曝，故在數個發光單元110A2可分區顯示的條件下可以進一步將整個生物特徵BF的半邊的發光單元110A2的亮度降低甚至關閉，其調整發光單元110A2的亮度的程度則視前述包含動態對比度的數位訊號決定。在一使用情境中，如第15圖以及第16圖所示，當環境光源AL自生物特徵辨識裝置100A2的右上方進入生物特徵辨識裝置100A2時，處理模組PM還可以個別控制對應於生物特徵BF的靠近環境光源AL的發光單元110A2降低亮度。具體來說，處理模組PM還可以個別驅動位於生物特徵BF下方且靠近環境光源AL的一側的發光單元110A2，以降低其亮度。在這種情況下，位於生物特徵BF下方且靠近環境光源AL的一側的發光單元110A2因降低亮度轉變為暗態發光單元110A2’(如第15圖以及第16圖所示)。藉此，可以降低生物特徵BF的影像之過曝問題。或者，在一些實施方式中，處理模組PM還可以個別控制對應於生物特徵BF的靠近環境光源AL的發光單元110A2，以關閉位於生物特徵BF下方且靠近環境光源AL的一側的發光單元110A2。在這種情況下，暗態發光單元110A2’不發射出射光L1。

綜上所述，藉由執行生物特徵辨識模組BFIM的驅動方法200，處理模組PM可以至少基於環境光源AL 或生物特徵BF的週邊區域控制光源模組110、光源模組110A、光源模組110A1、光源模組110B以及發光單元110A2關閉或降低亮度，以解決生物特徵BF的影像過曝之問題。

由以上對於本揭露之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，在本揭露之生物特徵辨識模組及其驅動方法中，由於生物特徵辨識模組包含生物特徵辨識裝置以及處理模組，使得處理模組可以根據環境光源或生物特徵的週邊區域控制光源模組的發光單元關閉或降低亮度。在本揭露之生物特徵辨識模組及其驅動方法中，由於第一遮蔽層和第二遮蔽層個別具有開口，使得穿透生物特徵以及直接入射的環境光源可以被減少，從而避免生物特徵的影像過曝之問題。藉由本揭露的生物特徵辨識模組及其驅動方法，可以根據環境光源或生物特徵的週邊區域調整生物特徵的影像，並達到使生物特徵的影像清晰度提升的功效。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100,100A,100A1,100A2,100B:生物特徵辨識裝置

110,110A,110A1,110B:光源模組

110A1’:暗態光源模組

110A2:發光單元

110A2’:暗態發光單元

120:感測模組

121:緩衝層

122:閘極絕緣層

123:層間介電質層

124:電極

125:第一遮蔽層

130:覆蓋層

140:第二遮蔽層

150:濾光層

200:驅動方法

A-A’,B-B’,C-C’:剖面線

AL:環境光源

AL1:直射環境光源

AL2:反射/透射環境光源

AL’,AL1’,L1’:反射光

AR:取樣區域

BF:生物特徵

BFIM:生物特徵辨識模組

BL:方塊

BP1,BP2:阻障層

CH:通道層

D:汲極

DBEF:反射式偏光增光層

F1:亮部

F2:暗部

FG:生物體部位

GE:閘極

L1:出射光

LG:導光元件

LS:光感測元件

O1,O2:開口

PL1,PL2:平坦層

PM:處理模組

RF:反射層

S:源極

S201,S202,S203:步驟

SM:遮光層

SRO:感光層

T:薄膜電晶體

T_BL:表格

V_BL:曲線

X,Y,Z:方向

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所圖式式之說明如下： 第1圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識模組的功能方塊圖。 第2圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識模組的驅動方法的流程圖。 第3圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置的示意圖。 第4圖繪示根據本揭露之另一實施方式之生物特徵辨識裝置的示意圖。 第5圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置的剖面圖。 第6圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵及其色階值的示意圖以及表格。 第7圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵的取樣區域與環境光源的示意圖。 第8圖繪示根據本揭露之一實施方式之感測模組、覆蓋層以及第二遮蔽層的示意圖。 第9圖繪示根據本揭露之一實施方式之感測模組、覆蓋層、第二遮蔽層以及濾光層的示意圖。 第10圖繪示根據本揭露之一實施方式之生物特徵辨識裝置的俯視圖。 第11圖繪示根據本揭露之一實施方式之基於第10圖的剖面線A-A’的生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。 第12圖繪示根據本揭露之另一實施方式之基於第10圖的剖面線A-A’的生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。 第13圖繪示根據本揭露之另一實施方式之生物特徵辨識裝置的俯視圖。 第14圖繪示根據本揭露之另一實施方式之基於第13圖的剖面線B-B’的生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。 第15圖繪示根據本揭露之再一實施方式之生物特徵辨識裝置的俯視圖。 第16圖繪示根據本揭露之再一實施方式之基於第15圖的剖面線C-C’的生物特徵辨識裝置的剖面示意圖。

100A1:生物特徵辨識裝置

110A1:光源模組

110A1’:暗態光源模組

120:感測模組

130:覆蓋層

AL:環境光源

BF:生物特徵

DBEF:反射式偏光增光層

FG:生物體部位

LG:導光元件

RF:反射層

X,Z:方向

Claims (22)

1. 一種生物特徵辨識模組，包含：一光源模組，包含複數個發光單元配置以發射光；一感測模組，鄰近該光源模組，包含：一光感測元件，配置以感測經由一生物特徵反射之該光並產生與該生物特徵相關聯之一光電流；以及一薄膜電晶體，連接該光感測元件；以及一處理模組，連接該感測模組，該處理模組包含一積體電路以及一電路板，並配置以將由與該生物特徵相關聯之該光電流產生之一輸出電壓轉換為該生物特徵相關聯之一數位訊號，其中該些發光單元之一亮度隨著與該生物特徵相關聯之該數位訊號而變化，且該數位訊號包含對比度。
2. 如請求項1所述之生物特徵辨識模組，其中該光感測元件進一步包含：一電極，電性連接該薄膜電晶體；一感光層，連接該電極，並配置以將經由該生物特徵反射之該光轉換為與該生物特徵相關聯之該光電流；以及一第一遮蔽層，具有一第一開口位於該感光層正上方。
3. 如請求項2所述之生物特徵辨識模組，進 一步包含一覆蓋層位於該感測模組上方。
4. 如請求項3所述之生物特徵辨識模組，進一步包含一第二遮蔽層位於該感測模組與該覆蓋層之間。
5. 如請求項4所述之生物特徵辨識模組，其中該第二遮蔽層具有一第二開口，且該第二開口與該第一開口之收光角度大於41度。
6. 如請求項3所述之生物特徵辨識模組，其中該覆蓋層包含一濾光層，該濾光層為整面覆蓋，使得波長大於600奈米之光穿透該濾光層之一穿透率大於90%。
7. 如請求項1所述之生物特徵辨識模組，其中該些發光單元排列於該光源模組的兩側。
8. 如請求項7所述之生物特徵辨識模組，其中該光源模組進一步包含一導光元件位於該些發光單元之間。
9. 如請求項8所述之生物特徵辨識模組，其中該光源模組進一步包含一反射式偏光增光層位於該導 光元件上方。
10. 如請求項1所述之生物特徵辨識模組，其中該些發光單元排列於該光源模組中。
11. 一種生物特徵辨識模組的驅動方法，包含：利用一感測模組感測經由一生物特徵反射之光並產生與該生物特徵相關聯之一光電流；利用一處理模組將由與該生物特徵相關聯之該光電流產生之一輸出電壓轉換為與該生物特徵相關聯之一數位訊號，且該數位訊號包含一對比度；以及利用該處理模組基於與該生物特徵相關聯之該數位訊號驅動一光源模組之對應於該生物特徵之複數個發光單元，以個別控制該些發光單元之亮度。
12. 如請求項11所述之方法，其中該些發光單元排列於該光源模組的兩側。
13. 如請求項12所述之方法，其中該處理模組配置以：控制靠近一環境光源之該些發光單元降低亮度。
14. 如請求項12所述之方法，其中該處理模 組配置以：控制靠近一環境光源之該些發光單元關閉。
15. 如請求項11所述之方法，其中該些發光單元排列於該光源模組中。
16. 如請求項15所述之方法，其中該處理模組配置以：控制對應於該生物特徵之周邊區域之該些發光單元降低亮度。
17. 如請求項15所述之方法，其中該處理模組配置以：控制對應於該生物特徵之周邊區域之該些發光單元關閉。
18. 如請求項15所述之方法，其中該處理模組配置以：控制對應於該生物特徵之靠近一環境光源之該些發光單元降低亮度。
19. 如請求項15所述之方法，其中該處理模組配置以：控制對應於該生物特徵之靠近一環境光源之該些發光 單元關閉。
20. 如請求項11所述之方法，其中該處理模組配置以：當該數位訊號之該對比度低於一閾值，控制對應於該對比度低於該閾值之該數位訊號之該些發光單元降低亮度。
21. 如請求項11所述之方法，其中該處理模組配置以：當該數位訊號之該對比度低於一閾值，控制對應於該對比度低於該閾值之該數位訊號之該些發光單元關閉。
22. 如請求項11所述之方法，其中該生物特徵包含一凸部以及一凹部，該處理模組配置以根據與該生物特徵之該凸部以及該凹部相關聯之該數位訊號產生包含該對比度之該數位訊號。

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