可变光场的生物图像感测系统的制作方法

本发明涉及一种生物图像感测系统，且特别是一种可变光场的生物图像感测系统。
背景技术：
：传统的光学生物特征传感器，例如光学指纹传感器，是利用光学图像传感器，例如cmos图像传感器(cis)或电荷耦合元件(ccd)图像传感器来感测生物特征，其中可以利用一个透镜或多个透镜组成的阵列来执行直接的光学感测。图1显示一种常见的光学式指纹传感器500，请参见图1，其主要是通过光在指纹fp接触的光学平面(其通常为菱镜510的一平面512)与指纹fp间形成的全反射原理，以在一图像传感器530上建构出指纹的图像，这种感测原理，最大的缺点是对于干燥的手指无法显示出好的连续性纹路图像，致使在特征点萃取时会有误读的问题。同时，也需要提供一准直性的光源520来当作全反射原理的光源，这也增加了成本以及设计时的复杂度。而且这样的感测模块都是以组装方式将不同组件组合而成，其制造时耗时耗力，且品质控管不易，因此不易实现量产，成本也高。上述传统的光学式指纹传感器的另一个缺点是尺寸很大，应用场合适合大型的产品，譬如门禁管制系统。当指纹传感器要应用在手机等薄型化产品时，其厚度限制是必须小于1mm，因此，目前的主流产品还是电容式指纹传感器，其需要装设在按钮的下方，或者手机的正面或背面需要开洞，不仅破坏外观，且会藏污纳垢。而且，电容式指纹传感器也有其他缺点，譬如若要将其放在玻璃面板的下方，则感测单元与指纹的电容值远小于1ff，使得感测灵敏度不佳，随着手机的演进，无边框(edgeless)屏幕更是未来的趋势，因此电容式指纹传感器无法将其设置于屏幕正下方(underdisplay)。技术实现要素：因此，本发明的一个目的是提供一种可变光场的生物图像感测系统，能利用显示器的发光单元所发出的各种光场或结构光来达成生物特征的感测。为达上述目的，本发明提供一种可变光场的生物图像感测系统，包括：一中央处理器(cpu)；一显示器，电连接至cpu，显示出信息给一使用者观看或与使用者互动，并提供一数字光源至位于显示器上的一物体，显示器的一覆盖区域被物体覆盖，覆盖区域具有由外而内的一外圈区域及一内圈区域；以及一光学图像传感器，电连接至cpu，并位于显示器中或位于显示器的下方，光学图像传感器接收由物体反射的数字光源而获得物体的生物特征的光学图像以获得一图像感测信号，其中数字光源具有可变光场，可变光场从外圈区域变化到内圈区域。所述生物图像感测系统还包括：一环境光传感器，电连接至所述cpu；或者所述光学图像传感器当作所述环境光传感器使用；以及所述环境光传感器感测一环境光场而产生一环境光场信号，并将所述环境光场信号传送给所述cpu，使得所述cpu根据所述环境光场信号产生一可变光场信号，并依据所述可变光场信号控制所述显示器发出所述可变光场来照明所述物体。所述可变光场能与所述环境光场互补，以提供对所述物体的照明，以得到均匀的光学图像。所述cpu判断所述光学图像的图像品质是否合格或可用，若是，则输出对应的所述图像感测信号，若否，则依据一判断结果来产生所述可变光场信号，以回授控制所述显示器改变所述可变光场，并指示所述使用者重新感测所述物体。所述cpu在收到所述光学图像传感器的一部分的一区域图像感测信号后，随即回授控制所述显示器改变所述可变光场，并控制所述光学图像传感器重新产生所述图像感测信号。所述显示器指引所述使用者如何放置所述物体于所述光学图像传感器的一感测区域。所述生物图像感测系统还包括：一触控面板，电连接至所述cpu，提供触控的功能；一第一储存器，电连接至所述cpu，用于储存数据或数据库；及一第二储存器，电连接至所述cpu，供运算时暂存使用。所述可变光场是属于一种结构光的投射方式。所述显示器包括多个发光单元，于一第一时间点，所述多个发光单元的第一部分的发光单元发出第一光线，使所述光学图像传感器感测到一第一图像；于一第二时间点，所述多个发光单元的第二部分的发光单元发出第二光线，使所述光学图像传感器感测到一第二图像；以及于一第三时间点，所述多个发光单元的第三部分的发光单元发出第三光线，使所述光学图像传感器感测到一第三图像。所述cpu通过计算所述第一至第三图像的各光点的状态，并且将第一至第三图像重叠起来，计算出三维生物特征图像。所述cpu控制所述显示器的多个发光单元发出不同颜色的光线来检测所感测的所述物体的皮肤的颜色，以便判断此所述物体是否为仿冒的物体。所述光学图像传感器包括：一图像感测芯片，包括多个图像感测单元，排列成二维阵列；以及一微孔层，位于所述图像感测芯片上，并具有一个或多个微孔，所述一个或多个微孔是对应于所述的多个图像感测单元，其中所述的多个图像感测单元通过所述一个或多个微孔感测所述物体的所述光学图像；以及一透光盖板或一透光盖板组合，位于所述微孔层上方。所述显示器的多个发光单元排列成阵列，所述一个或多个微孔被设置于所述的多个发光单元之间的一个或多个空隙中。所述图像感测芯片包括：一基板；所述的多个图像感测单元，形成于所述基板上；一层间金属介电层组及一金属连接层，位于所述基板及所述的多个图像感测单元上；一上金属层，位于所述层间金属介电层组上；以及一保护层，位于所述层间金属介电层组及所述上金属层上，其中所述上金属层遮蔽所述一个或多个微孔到所述的多个图像感测单元的部分光线。所述微孔层包括一图案化的光学基板。所述微孔层还包括一光通滤波器，其中所述光通滤波器设置于所述图案化的光学基板中，或所述图像感测芯片与所述图案化的光学基板之间。所述一个或多个微孔是以一对一、一对多或多对一的方式对应于所述的多个图像感测单元。所述透光盖板组合为一个有机发光二极管显示器或微型发光二极管显示器的一部分。所述cpu控制所述显示器的多个发光单元发出不同波长的光线，通过所述物体的皮肤对不同波长的光线的吸收率的不同，来检测所感测的所述物体的皮肤下的特征。通过上述实施例，可以提供一种可变光场的生物图像感测系统，其与电子设备的显示器整合在一起，而能利用显示器的发光单元所发出的各种光场(通过独立对应到每个像素的点光源阵列，在被物体覆盖的区域中由外而内提供亮度逐渐增加的光场)或结构光(于不同时间点打出不同光场的光源)来达成生物特征的感测，同时达到显示、触控及生物辨识的效果。附图说明图1是一种常见的光学式指纹传感器的结构示意图。图2a是依据本发明的集成化感测模块的第一应用例的示意图。图2b是微孔成像的示意图。图3a至图3f是依据本发明较佳应用例的集成化感测模块的制造方法的各步骤的示意图。图4a至图4f是透光基板的多个例子的示意图。图5是图2所示集成化感测模块的一个变化例的示意图。图6是透光基板的另一变化例的示意图。图7是图像感测单元的灰阶值拼凑成图像的一个例子的示意图。图8是依据本发明的集成化感测模块的第二应用例的示意图。图9是依据本发明的集成化感测模块的第三应用例的示意图。图10是依据本发明的集成化感测模块的第四应用例的示意图。图11与图12是光圈或微孔的形成位置的两个例子的示意图。图13a是依据本发明较佳应用例的电子装置的一个例子的示意图。图13b是依据本发明较佳应用例的电子装置的另一个例子的示意图。图14与图15是依据本发明较佳应用例的集成化感测模块的两种应用的示意图。图16是遮蔽胶的应用示意图。图17是依据本发明的具有多微孔的集成化感测模块的第五应用例的应用示意图之一。图18是依据本发明的具有多微孔的集成化感测模块的第五应用例的应用示意图之二。图19是依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第一实施例的示意图。图20是本发明的生物图像感测系统的局部放大图。图21a是沿着图20中线l-l所得到对应于各区域所感测到的光信号强度示意图。图21b是对应于图21a的感测到的指纹图像的示意图。图22a是沿着图20中线l-l的感测结果的另一例子的示意图。图22b是对应于图22a的感测到的指纹图像的示意图。图23a是沿着图20中线l-l的感测结果的又一例子的示意图。图23b是对应于图23a的感测到的指纹图像的示意图。图23c是本实施例所提供的可变光场的示意图。图23d是对应于图23c的感测到的指纹图像的示意图。图23e是对应于图23d的可变光场的示意图。图24是依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第一实施例的方块示意图。图25a与图25b是依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第一实施例的两个例子的操作方法的流程图。图26是依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第二实施例的可变光场的提供方式的示意图。图27是依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第二实施例的局部放大示意图。附图标号说明：a、b、c、w：区域；b1：内围区域；b2：外围区域；b3：分隔线；d：孔径；f：物体/手指；f：焦距；f11：部位；f14：部位；f17：部位；fp：指纹；op：光路；s11：步骤；x：物尺寸；x’：像尺寸；1：阵列图像感测模块/集成化感测模块；1a：集成化感测模块；1b：集成化感测模块；1c：集成化感测模块；10：图像感测芯片；11：基板；12′、12：图像感测单元；12a、12b、12c、12d：感测范围；13：层间金属介电层组；14：上金属层；15：保护层/第一保护层；30、30′：微孔层；31、31′：微孔；31a、31b、31c、31d：微孔；32：透光基板；32a：不透光基板；33：图案化金属层；35：保护层/第二保护层；36：粘着剂；36a：深凹槽；36b：浅凹槽；36c：凸状曲面；40：透光盖板组合；41：金属层；42：下玻璃板；43：tft层组；43a：遮蔽层；44：阴极层；44a：光圈；44b：电极板；44c：空隙；45：有机活性层或microled层；46：ito阳极层；47：上玻璃板；47a：偏光板层；48：粘胶层；49：透光盖板；50：透光盖板；51：上表面；52：下表面；53：粘着剂；60：光通滤波器；61：遮蔽胶；70：软性电路板；71：锡球；72：光源；100：透光基板；120：图像传感器；300、300′：电子装置；310：显示器；320：透光盖板；400：生物图像感测系统；410：显示器；410l：发光单元；411至419：发光单元；420：光学图像传感器；430：环境光传感器；431a：微孔；440：中央处理器(cpu)；450：触控面板；460：储存器；470：储存器；500：光学式指纹传感器；510：菱镜；512：平面；520：光源；530：图像传感器。具体实施方式以下应用例最大精神在于一集成化感测模块的结构，且利用半导体晶片制造的方式，将光学模块与光学感测芯片以晶片堆叠的方式，完成其结构，以克服上述所有已知技术的缺点，达到尺寸微小化，制造标准化，品质易控管，以利降低成本。图2a显示依据本发明的阵列图像感测模块或集成化感测模块1的第一应用例的示意图。参见图2a，一种阵列图像感测模块1包括：一图像感测芯片10，包括多个图像感测单元12，排列成二维阵列；以及一微孔层30，位于图像感测芯片10上，并具有多个微孔31，排列成二维微孔阵列，多个微孔31对应于多个图像感测单元12(可以是一对一、一对多、多对一的几何排列，以配合应用时的系统设计，但是其并不脱离本发明的基本架构及原理)，其中多个图像感测单元12通过多个微孔31感测一物体f的光学图像(走光路op)。光学图像可以为表皮/真皮指纹图像、皮下静脉图像及/或者阵列图像感测模块可量测其他生物特征图像或信息，例如血氧浓度、心跳信息等等。图像感测芯片10包括一基板11及形成于基板11上的多个图像感测单元12，可以还包括一imd(层间金属介电)层组13(实际上可能有多个imd层及金属连接层位于基板及多个图像感测单元上)、一上金属层14(位于imd层组13上)以及一保护层15(位于imd层组13及上金属层14上)，上金属层14可以当作遮蔽多个微孔31到多个图像感测单元12的部分光线的遮蔽层，避免光线互相干扰，也可限制光路及/或光量，保护层15譬如是氧化硅/二氧化硅或者其他绝缘层材料，用于覆盖上金属层14。图2b显示微孔成像的示意图。本发明是利用微孔成像的原理，用来计算微孔的最佳直径的公式如下：其中，f是焦距，λ是是光的波长。红光的波长是700nm，绿光的波长是546nm，蓝光的波长是436nm。计算的时候，通常取红光与绿光的波长的平均值，即623nm。多个微孔31到多个图像感测单元12的焦距取决于系统设计而介于100至1000微米(μm)之间，特别是150至600μm之间。以下显示部分计算结果。f(μm)λ(nm)d(μm)备注15094016.79286红外光30094023.74868红外光15070014.49138红光30070020.4939红光15054612.79844绿光30054618.09972绿光15043611.43678蓝光30043616.17405蓝光所计算出的多个微孔31的孔径d大约可以介于10至25μm之间。当然以目前半导体的光刻技术(photolithography)，这样的尺度是可以被实施的。如图2a所示，阵列图像感测模块1还包括一透光盖板50，位于微孔层30上，其中物体f贴合于透光盖板50的一上表面51上，连同透光盖板50可以称为是集成化感测模块。一黏着剂53(当然不限定单一层材料，亦可称为黏着层)将透光盖板50的一下表面52黏着至一保护层35(保护层35在另一应用例也是可以省略的)。透光盖板50并非是必要元件，因为也可以利用其他结构让图像感测芯片10感测光学图像。在本应用例，透光盖板50可以是手机的屏幕盖板，这代表说阵列图像感测模块是设置于手机屏幕盖板下方，俗称玻璃下(underglass)模块，亦或透光盖板不限定于单一均质材料，其也可以为一多层板组合，例如可以为一oled显示面板组结构，其具有部分透光的设计，以利光路op通过即可，这代表说阵列图像感测模块是设置于手机屏幕正下方，俗称屏幕下(underdisplay)模块，特别一个有机发光二极管(oled)显示器或微型发光二极管(microled)显示器的一部分。微孔层30可由一透光基板32，以及形成于透光基板32上的一图案化金属层33所形成，图案化金属层33上面可以覆盖有保护层35，保护层35在另一应用例也是可以省略的，另外保护层本身也可以是一种只让特定光波长通过的光通滤波器，例如只容许红外光穿透，亦或者一光通滤波器60可以设置于透光基板32与图案化金属层33中间，如图5所示，抑或者光通滤波器60可以设置于图像感测芯片10与透光基板32之间或图案化的光学基板或上方(图中未示，光通滤波器也可以被归纳不属于微孔层的一部分)。透光基板材料例如玻璃、石英及蓝宝石等等，本发明采用的优点为相较于使用高分子材料的状况而言，透光基板材料的热膨胀系数与感测芯片基板(例如硅等等)差异较小，所产生的热应力相对小，更能有稳定度的品质。透光盖板50的厚度介于300与1000μm之间，特别是500与900μm之间，更特别是600与800μm之间，又更特别是650与750μm之间，又更特别是大约等于700μm，但并未将本发明限制于此。以下说明制造方法。如图3a所示，本发明制造为晶片级制造，为了方便说明，在此是以局部的芯片示意尺度说明。首先提供一个图像感测芯片10，例如是利用cmos制造工艺制造的cmos图像传感器(cmosimagesensor(cis)，但是不限定于此。然后将一个透光基板100接合至图像感测芯片10，如图3b所示，可以使用低温键结接合(fusionbonding)、胶合或其他技术。或者，也可以用晶片级制造技术来一次制作多个阵列图像感测模块1，于此情况下，首先提供包括多个图像感测芯片10的第一晶片(本应用例为硅晶片，当然不限定于此，同时图像芯片可以是前侧照明(front-sideillumination，fsi)或者背侧照明(back-sideillumination，bsi))，然后将一个第二晶片(透光基板100)接合至第一晶片，然后执行以下步骤，最后再进行切割即可。为简化起见，以下以单一阵列图像感测模块1的制作来说明。然后，如图3c所示，将透光基板100磨薄(当然也可以不需要研磨)，譬如进行研磨、抛光、表面处理来产生具有预定厚度的透光基板32，因为此厚度与焦距f相当接近，因此利用半导体的晶片制造方式来控管，更是比传统的加工组装方式，更利于提高良率及品质。接着，如图3d所示，在透光基板32上面形成一金属层41，然后进行光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀等步骤来将金属层41予以图案化，以形成图案化金属层33，接着去除残留光刻胶层，如图3e所示。当光通滤波器60设置于透光基板32与图案化金属层33中间时，如图5所示，可以先在透光基板32上形成一光通滤波器60，然后再于光通滤波器60上形成上述金属层41以及相关的步骤，于此不再赘述。上述步骤可以被解释为形成一图案化的光学基板于图像感测芯片上。然后，如图3f所示，在图案化金属层33与透光基板32上面形成保护层35。实际应用时，可以利用黏着剂53将保护层35贴合到透光盖板50，譬如是手机的屏幕模块或者盖板玻璃。透光基板32可以是实心(图3f)、空心的(图4a，形成有深凹槽36a)，或实心与空心的混合(图4b，形成有浅凹槽36b)。透光基板32也可以提供聚光(图4c的凸状曲面36c)或散光(类似图4c，未显示)的效果，可以进一步调整光路。如图4d所示，所有对应于微孔31的透光基板32的第一部分具有聚光或散光的效果，第二部分不具有聚光或散光的效果，可以感测不同的深度图像。当然如果采用如图4a的空心设计，则透光基板32也可以被不透光基板32a(例如硅基板等等)所取代，此时保护层35及图案化金属层33是可以省略的，结构如图6所示，于此情况下只需要对不透光基板32a图案化即可。透光基板32与不透光基板32a也可被上位化成为光学基板，所以微孔层包括一图案化的光学基板，其中图案化的结构包括刻蚀穿过光学基板，刻蚀不穿过光学基板或利用图案化的遮光或黑胶层覆盖在光学基板上来形成微孔的相关对应结构，譬如图案化的光学基板可以是透光基板32与图案化金属层33的组合，且本发明并未严格受限于此。如图3f所示，所有微孔31具有相同的孔径d。如图4e所示，多个微孔31及31′具有不同的孔径d，譬如是两组、三组、四组孔径d，交错排列而成，配合不同波长的光源，如此可以感测不同的深度图像，例如将表皮层及真皮层及指静脉图形同时感测，这种设计在传统的光学感测模块都是做不到的，也是本发明另一特点，此一概念也适用于图4a、图4b、图4c、4d及图6。如图4f所示，利用两组微孔层30与30′的不同大小的微孔31与31′，来达成感测不同的深度图像的效果。可以从图3f的结构，再施以类似图3a至3f的制造方式来制作，即可在保护层35上依序形成另一微孔层30′的透光基板32′、图案化金属层33′及保护层35′。本发明也提供一种电子设备，安装有上述的阵列图像感测模块，电子设备譬如是手机、平板电脑，透光盖板50为电子设备的显示屏幕(特别是触控屏幕)，特别是一个有机发光二极管(oled)显示器或微型发光二极管(microled)显示器。为了感测生物图像，集成化感测模块本身就必须要有阵列感测元结构，也可称为阵列图像感测模块。上述应用例中，微孔的数目与图像感测单元的数目是呈现一对一的对应关系，因此，通过每一个微孔所成像的每一个图像感测单元所获得的感测值只有灰阶度，将所有微孔所成像的所有图像感测单元的感测值拼凑起来，才能得到生物特征的图像，如图7所示，图7显示图像感测单元的灰阶值拼凑成图像的一个例子。值得注意的是，上述所有类似特征将适用于以下的集成化感测模块。以下应用例将提供一种集成化感测模块，其中微孔的数目与图像感测单元的数目是呈现一对多的对应关系。因此，通过一个微孔的成像原理，即可由图像感测单元得到生物特征的图像。本发明制造为晶片级制造，为了方便说明，在此是以局部的芯片示意尺度说明。首先提供一个图像感测芯片10，例如是利用cmos制造工艺制造的cmosimagesensor(cis)，但是不限定于此。图8显示依据本发明的集成化感测模块1a的第二应用例的示意图。如图8所示，本应用例的集成化感测模块1a包括：一图像感测芯片10，包括多个图像感测单元12，排列成二维阵列；一微孔层30，位于图像感测芯片10上，并具有一微孔31，微孔31对应于多个图像感测单元12；以及一透光盖板组合40，位于微孔层30上，其中多个图像感测单元12通过微孔31感测位于透光盖板组合40之上或上方的一物体f的光学图像。包括透光盖板组合40的理由是因为整个集成化感测模块的尺寸(亦即物空间与像空间的相对距离)要确定，而透光盖板组合40定义的就是物距，微孔层30至图像感测单元12定义的则是像距，才能呈现微孔成像的效果。图像感测芯片10可以还包括额外图像感测单元12′，位于多个图像感测单元12的一侧或多侧，好处是在组装时万一有没对准的状态，使图像感测芯片10仍能正常运作。图像感测单元12′与12构成一个图像传感器120。另外本发明利用单一微孔成像，其另一重要关系式为物空间的物尺寸x与像空间的像尺寸x’并不一定相等(除非f/h＝1)，也就是x’/x＝f/h(如果不考虑成像像差的话)，当然实际状况像差是存在的，而且会影响所能检测物空间的解析度s，代表成像系统实际的物理解析几何，以指纹为例，如果要能满足500dpi，则物空间的s就必须大约是50μm，将像差纳入考量，则s＝d(x/x’+1)，其中d为微孔孔径，因此可以得到整个设计的法则。因此本发明应用例是以满足上述公式为设计原理的。此外，透光盖板组合40可具有一滤波器(filter，譬如是抗反射层、特定光光通层等)，位于透光盖板组合40的顶面、底面，或中间。微孔层30也可具有滤波器，位于微孔层30的顶面、底面或中间。微孔层30和透光盖板组合40的各层材料的折射系数相同或相近(差异在0％至30％之间)，以让光线能够以几乎直线的方式行进。或者，微孔层30的等效折射系数与透光盖板组合40的等效折射系数相同或相近，亦可达到相同的效果。以下将说明细部结构。图像感测芯片10包括：一基板11，其中形成有多个图像感测单元12；一层间金属介电层组13，形成于基板11上；以及一第一保护层15，形成于层间金属介电层组13上。此外，微孔层30包括：一透光基板32，接合至第一保护层15；一图案化金属层33，其中形成微孔31；以及一第二保护层35，形成于透光基板32及图案化金属层33上。值得注意的是，图案化金属层33亦可以被不透光材料层所取代。透光盖板组合40包括：一透光盖板50；以及一黏着剂53，将透光盖板50黏着至微孔层30。透光盖板50的一上表面51与物体f接触或接近。透光盖板50的一下表面52被黏着剂53黏着至第二保护层35。于本应用例中，在不考虑像差情况下，(透光盖板组合(含黏胶)40的厚度)/(微孔层30的透光基板、层间金属介电层组13与第一保护层15的总厚度)＝(物体f的被感测面积)/(成像于多个图像感测单元12的面积)。此为微孔成像原理所造成的相似三角形的尺寸关系，达到微孔成像的效果。值得注意的是，第二应用例的制造方法与第一应用例相似，于此不再赘述。图9显示依据本发明的集成化感测模块1b的第三应用例的示意图。如图9所示，本应用例类似于第二应用例，不同之处在于透光盖板组合40为一个有机发光二极管(oled)显示器或微型发光二极管(microled)显示器的一部分。如此，可由显示器提供光源来照射物体。于本应用例中，透光盖板组合40包括：一黏着剂53；一下玻璃板42，被黏着剂53黏着至第二保护层35；一薄膜晶体管(tft)层组(含最顶层的保护材料)43，位于下玻璃板42上；一阴极层44，位于tft层组43上，并具有一光圈(aperture)44a；一有机活性层或microled层45，位于阴极层44上；一氧化铟锡(ito)阳极层46，位于有机活性层或microled层45上；一上玻璃板47，位于ito阳极层46上；一偏光板层47a，位于上玻璃板47上；一黏胶层48，位于偏光板层47a上；以及一透光盖板49，位于黏胶层48上。黏胶层48将偏光板层47a黏着至透光盖板49。透光盖板49是与物体f接近或接触的元件。当然以上描述的例如oled显示器结构可能随着技术演进而有材料层的增减，本发明精神并不因此而有改变。亦即，将第二应用例的图像感测芯片10与微孔层30贴合至oled或microled显示器的下方(underdisplay)，即可完成本应用例。光圈44a作为透光及限制光量使用，与针孔成像原理并无直接关系。因为譬如是铝层的阴极层44占了显示器相当大的面积，目的是要将有机活性层或microled层45的光线往上反射回去，来提高显示亮度，所以都是不透光的。因此，需要开设一个光圈44a来给图像感测单元12使用。当然这个光圈44a可以通过现成oled结构层的材料来完成，当然也可以增加新的结构层例如黑胶层来完成，这些在制造上是有弹性的，并不会限制本发明的精神。图10显示依据本发明的集成化感测模块1c的第四应用例的示意图。如图10所示，本应用例类似于第二应用例，不同之处在于透光盖板组合40与微孔层30构成一个oled显示器或microled显示器的一部分。于本应用例中，微孔层30包括：一黏着剂36(亦可称为黏着层)；一下玻璃板42，黏着剂36将下玻璃板42黏着至第一保护层15；一tft层组43，位于下玻璃板42上；以及一阴极层44，具有微孔31，当然这个微孔31可以通过现成oled结构层的材料来完成，当然也可以增加新的结构层例如黑胶层来完成，这些在制造上是有弹性的，并不会限制本发明的精神。透光盖板组合40包括：一有机活性层或microled层45，形成于阴极层44上；一ito阳极层46，形成于有机活性层或microled层45上；一上玻璃板47，形成于ito阳极层46上；一偏光板层47a，位于上玻璃板47上；一黏胶层48，位于偏光板层47a上；以及一透光盖板49，位于黏胶层48上。黏胶层48将透光盖板49黏着至偏光板层47a。如此，可由显示器提供光源给物体f。或者，也可以设置另一光源在透光盖板组合的一侧或多侧，打入红外光(显示器无法提供红外光)或其他特殊波长的光源。图11与图12显示光圈44a或微孔31的形成位置的两个例子。如图11所示，光圈44a或微孔31形成于相邻的阴极层44的两个电极板44b之中与之间，所以阴极层44下方的tft层组43也提供一部分来形成光圈44a或微孔31。于一例子中，单一电极板44b的水平宽度约为30μm，两电极板44b之间的水平间隙约为2～3μm。光圈44a或微孔31的尺寸约为10至25μm，故需跨越两电极板44b。如图12所示，光圈44a或微孔31也可以完整地形成于单一电极板44b中，但是电极板44b下方的tft层组43也需提供透光或镂空的部分使光线穿过。值得注意的是，图11的阴极层44的电极板44b之间的空隙44c，在设计时可以通过tft层组43的导体(譬如是多晶硅polysilicon)所形成的遮蔽层43a遮蔽而不透光，避免绕射光影响针孔成像的感测效果。值得注意的是，遮蔽层43a在单一oled或microled显示器是没有被设计的，但是为了避免绕射光影响针孔成像的感测效果，在本应用例中，更有其存在的功效及价值。图13a显示依据本发明较佳应用例的电子装置300的一个例子。如图13a所示，譬如是智能手机的电子装置300包括一显示器310及一位于显示器310上的透光盖板320。电子装置300可以安装有集成化感测模块1a或1b或1c，其是一种盖板下方(undercoverplate)的集成化感测模块，也可以安装有集成化感测模块1a或1b或1c，其是一种显示器下方(underdisplay)的集成化感测模块(这种安装方式可以适用于任何显示器位置)。当然，oled或microled显示器为已知技术，本发明的描述仅以主结构的部分予以描述，而非重新定义其结构与材料，不够详细的显示器部分可以参酌现有技术，并不会影响本发明应用例的创新。本应用例最重要特色，是要使使用者可以在显示器的任何指定位置同时获得显示器内容及生物识别的能力(显示器的任何指定位置可以执行显示及生物特征感测)，这种设计是目前市场完全没有的。这对例如手机产品的设计相当重要，可以有一全新的工业设计，窄边框以及全屏幕概念。图13b显示依据本发明较佳应用例的电子装置300′的另一个例子。如图13b所示，譬如是智能手机的电子装置300′包括一显示器310及一位于显示器310上的透光盖板320。显示器310是以全屏幕的形态呈现。电子装置300′可以安装有集成化感测模块1a、1b或1c。图14与图15显示依据本发明的集成化感测模块1a/1b/1c的较佳应用例的两种应用，称为集成化感测组件。如图14所示，集成化感测模块可以通过tsv或从侧边拉出导线的方式将焊接垫设置在背面，通过锡球71焊接至电路板(特别是软性电路板)70上，软性电路板70上也设置有光源72，光源可以通过导光板的设计(图中未示)将光源导向物体。图15的架构与图14类似，不同之处在于光源72几乎是水平投射至透光盖板50中，通过波导的原理将光线投射到物体。因此，光源可以位在透光盖板组合40的一侧或多侧，可以位于同一高度或不同高度，从透光盖板组合40的侧面进入，利用波导的原理将光线投射到物体f。本发明应用例还包括如图16所显示的遮蔽胶61的应用。如图16所示，层间金属介电层组13、第一保护层15及透光基板32的周围涂有遮蔽胶61，避免光线外露或进入干扰，形成一个完美的暗室。以此，可以达成以单一微孔进行光学图像感测的效果，还可轻易地与显示器整合，达到显示触控及生物细微特征感测的功效。图17显示依据本发明的具有多微孔的集成化感测模块的第五应用例的应用示意图。于本非限制性的应用例中，是有四个微孔31a至31d，对应于四个感测单元阵列的四个彼此重叠的感测范围12a至12d。此举可以让集成化感测模块的感测面积增大，更适用于图13b的显示器下方(underdisplay)的应用。譬如说，原本单一微孔所对应的感测面积是5mm*5mm，采用四个微孔可以将感测面积增大成10mm*10mm，可以一次感测整只手指的面积，且让通过所有微孔的总光量增加，获得较佳的感测结果，其错误接受率(far)及错误拒绝率(frr)都会获得更进一步的改善，且手指与集成化感测模块的对准状态也不需要很严格对准。感测范围12a、12b、12c、12d所得到的感测结果可以是各自独立处理，也可以利用联集方式接图成为一个大的感测图像。值得注意的是，虽然以四个微孔作为例子来说明，但也可以使用其他数量的微孔来实施本发明。图17的感测范围12a至12d具有相同尺寸。但是并未将本发明限制于此。图18显示依据本发明的具有多微孔的集成化感测模块的第五应用例的应用示意图。于类似于图17的本非限制性的应用例中，四个微孔31a、31b、31c、31d是不同尺寸，对应于四个感测单元阵列的四个彼此重叠的感测范围12a至12d也是不同尺寸。配合不同波长的光源通过不同的微孔，如此可以感测不同的深度图像，例如将同一手指的表皮层及真皮层及指静脉图形同时感测，具有一次获得多种生物特征的效果，手指也可以在感测区域上进行上下左右的移动，可以获得多种局部生物特征的接图效果。以上的应用例可以应用在以下的可变光场的生物图像感测系统中。任何一种光学传感器通常都有光感测的动态范围，太低照度下，例如天黑，则感测到的光信号太低，而在日正当中时，强光则使感测到的光信号饱和。如果使用这种光传感器(其通常为光传感器阵列元件)作为生物识别传感器，例如来感测指纹、静脉、血氧浓度及心跳等等，特别是指纹传感器时，通常需要一个光源(结合传感器成为一感测系统)来将光线投射到手指指纹的表面，由光传感器感测从手指指纹的表面反射的光线而获得光线强弱分布以对应于指纹图像。已知技术的光感测系统所采用的光源提供的是一种固定光场的光线(其通常设置于光传感器的四周)，其具有固定的强度、颜色(波长)及分布。当背景光很强(例如在大太阳底下)时，则很容易达到信号饱和状态，亦或靠近光源的部分阵列元件感受到较强的反射光，而远离光源的部分阵列元件感受到较弱的反射光，因此导致感测到的图像强度分布非常不均匀，这样都会影响到图像品质及后续处理。以上的应用例的集成化感测模块都可以应用于本发明的可变光场的生物图像感测系统中，旨在提供至少一种可实施的方式，但是本发明的可变光场的生物图像感测系统不受限于只能应用上述的集成化感测模块。本发明的精神是为具有显示屏幕的电子设备，譬如是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等，提供一种具有可变光场的生物图像感测系统。以下以智能手机配合光学指纹传感器当作非限制例子作说明。智能手机一直朝向无按键(buttonless)及全屏幕的趋势发展，若要将光学指纹传感器设置于智能手机的正面中(亦即屏幕面)，则有两种光学传感器的设计。第一种是在显示器中(indisplay，简称id)的设计，第二种是在显示器下(underdisplay，简称ud)的设计，这两种设计的光学指纹传感器可以在显示器的特定的局部区域或不特定的全部区域。在id的设计中，可以将光学传感器整合到显示面板的制造工艺，例如是以薄膜晶体管(tft)材料当作光电二极管的光传感器，业界已经存在有包括光学传感器的显示装置的相关技术，于此不再赘述。另外一种id的设计是，微型发光二极管显示器(microleddisplay)，利用组装方式将microled晶粒，组装在显示器基板上(玻璃、软性有机基板或者硅基板等等)，同样的概念也同时可以组装光传感器晶粒在microled晶粒间，这种方式也可以视为一种id结构。在ud的设计中，则是以前从未提及的。请参照本专利发明人美国临时案申请号62/420,041以及62/384,381，其为一独立的光学传感器，设置于显示面板的下方。以上的实施例已经提供一种可实施ud设计的方案，于此不再赘述。以下本发明所提出的可变光场的生物图像感测系统，其重点不完全在于传感器的设计，不管是id或ud的设计，都可以是本发明系统设计的传感器，搭配上述可变光场的设计，可以使得光传感器感测到更均匀的亮度几何分布，使例如指纹的图像品质更好，更利于辨识比对。图19显示依据本发明的可变光场的生物图像感测系统400的第一实施例的示意图。如图19所示，生物图像感测系统400譬如是具有一种无按键及全屏幕(或窄边框)的设计(当然本发明概念也可以适用于有按键及各种屏幕设计的终端产品)，并具有一显示器410及一光学图像传感器420。光学图像传感器420的有效感测面积如虚线所示(但并非将本发明限制于此，有效感测面积的大小及形状可以依据设计来调整)，当手指f放在显示器410上或上方且对应于光学图像传感器420时，光学图像传感器420可以感测手指f的生物特征的光学图像以获得一图像感测信号。在此光学图像传感器可以为id或者ud类型。本发明的可变光场最主要的精神，就在于当设置id/ud光学图像传感器于屏幕的特定或全部位置时，可作为生物信号传感器来感测例如指纹、静脉、血氧浓度及心跳等等。在此举指纹传感器为例，有别于传统需要一额外且为固定光场的光源，本发明利用屏幕作为id/ud光传感器的投射光源，其优点不仅仅是节省成本(不需要额外光源及光源控制集成电路(ic))，更重要的发明精神是通过屏幕为一数字光源的特色(亦即矩阵光点组成的光源)，可以通过软件及系统的主动控制，将数字光源设计成具有一可变光场，这一设计概念是从未被提起的，其优点及控制方式将说明如下。图20显示生物图像感测系统400的局部放大图。如图20所示，显示器上面分成四个区域a、b、c、w。区域w代表不被手指f覆盖的区域，环境光线可以全部照射在区域w上；区域a代表被手指f覆盖的外圈区域，环境光线仍然可以大部分从侧边进入到区域a中；区域b代表被手指f覆盖的中圈区域，部份环境光线仍然可以从侧边进入到区域b中，但是会从外而内的递减；区域c代表被手指f覆盖的内圈区域，环境光线几乎无法从侧边进入到区域c中。于此仅是示意地以依从于手指f的轮廓的形状来表示，实际上这些区域的区分仅是为了方便解释本发明的优点，并非物理性的限定或具有绝对性的意义。此外，区域w大部分是与光学图像传感器420的运作无关的区域(光学图像传感器420在设计上可以涵盖较大的范围，以因应各种不同大小的手指或使用状况)。例如当光学图像传感器420在大太阳光底下运作且屏幕显示器410不提供任何光源时，区域w除外，光学图像传感器420感测到的图像的亮度在区域a最亮，在区域b次之，在区域c最暗。光学图像传感器420接收由手指f反射的数字光源而获得手指f的生物特征的光学图像。区域a、b、c的组合称为显示器410的一覆盖区域，其被手指f覆盖，可变光场从区域a变化到中圈区域b以及内圈区域c。当然，中圈区域b不一定要存在，取决于照度或亮度的划分标准。当中圈区域b不存在时，可变光场从区域a变化(譬如是渐层变化)到内圈区域c。此外，手指f也可以被物体取代，譬如是手掌等生物体。图21a显示沿着图20中线l-l所得到对应于各区域所感测到的光信号强度示意图，值得注意的是，本图所要表示的是一种相对性的说明，并非代表绝对性的量测结果。从图21a可以看出，区域a的部分阵列元件的感测信号大部分接近饱和值或最大值(max)(因为阳光强度)，区域c部分阵列元件的感测信号大部分接近最小值(min)(因为接近黑暗)，而区域b的部分阵列元件的感测信号则是介于两者之间，且由外而内递减，因此，所感测到的指纹图像如图21b所示，其中区域a的指纹fp的纹峰纹谷分不清楚(因为信号饱和，以虚线表示)，区域b的指纹fp较可以分辨出纹峰纹谷(以实线表示)，但是由外而内渐渐变暗，而区域c的指纹的纹峰纹谷再次无法被分辨，因为整个区域都是黑的(因为太暗而无信号)。在这种情况下，可以感测到清楚指纹图像(纹峰纹谷有强度对比)的面积很小，后续的辨识比对结果当然无法进行。图22a显示沿着图20中线l-l的感测结果的另一例子。如图22a所示，如果如传统技术般，将屏幕显示器所发出的光源当作一固定光场的光源来提供光线至手指f时，原来太暗的区域c的指纹图像可以被鉴别出来，但是区域a与b因为显示器的光线加上环境光线，使得更多面积被感测出来的亮度值接近饱和值。因此，所感测到的指纹图像如图22b所示，其中区域a整个区域是信号饱和(以白色表示之，故分不清是纹峰还是纹谷)，区域b的外围区域b2的指纹信号变得饱和(外围区域b2与内围区域b1是由分隔线b3划分)，内围区域b1仍可以分辨纹峰纹谷而区域c的指纹的图像变清楚，在这种情况下，可以感测到清楚指纹图像(纹峰纹谷有强度对比)的面积还是很小，这也不利于后续的辨识比对。图23a显示沿着图20中线l-l的感测结果的又一例子。利用本发明将固定光场改成可变光场，通过本发明所提供的可变光场的光源，通过独立对应到每个像素的点光源阵列，在区域a不提供亮度，在区域b提供的亮度稍微增加，且由外而内逐渐增加，在区域c提供的亮度最亮，可以达到与环境光线互相补偿的效果，使区域b与c的亮度尽量达到均匀的状态，可以使光学图像传感器420获得较佳的感测结果。所感测到的指纹图像如图23b所示，可以清楚分辨出大部分区域的纹峰与纹谷，这样对后续的辨识比对将会有非常大的帮助。图23c显示本实施例所提供的可变光场的示意图。如图23c所示，由外而内的区域w至区域c利用屏幕的数字光源所提供的投射光线的亮度是越来越亮(区域a的亮度应该跟区域w的亮度差不多，亮度接近0，区域b的亮度呈渐渐增加至区域c，而区域c的亮度则接近持平)，亮度变化梯度在各区可能有所不同，这样就可以达成本实施例的效果，使光学图像传感器420感测出图23b的指纹图像。值得注意的是，为达到清楚说明的目的，以上的亮度分布图中的所有区域并没有依据比例绘制。此外，当没有环境光源或环境光源不强的情况下，可以通过本发明在区域a至c提供较均匀的光场(类似固定光场)，以让区域a到c的感测亮度不会达到饱和，进而获得纹峰纹谷清楚鉴别的均匀图像，其中在区域a到c都呈现有清楚的指纹图像，如图23d所示。图23e显示对应于图23d的可变光场的示意图。如图23e所示，因为环境光源是暗的，所以所提供的是较均匀的光场，其中区域a的亮度稍微亮一点，而区域b与c的亮度差不多持平。以上的可变光场是依据目前屏幕显示器具有独立的发光点阵列来达成，有效利用目前屏幕显示器的功能来达成光线补偿的效果。但是在应用时，是需要随时监控当时环境的背景光，以作为可变光场随时调变的基础，因此环境光场的监控也是本发明可变光场的生物图像感测系统的一重要发明精神。图24显示依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第一实施例的方块示意图。此生物图像感测系统可以被视为是一电子设备，包括显示器410、光学图像传感器420及一环境光传感器430(值得注意的是，环境光传感器430是用虚线表示，因为当使用id/ud感测时，环境光传感器430是可以省略的)，三者都电连接至一中央处理器(cpu)440。此外，生物图像感测系统可以还包括一触控面板450、一储存器460及一储存器470，三者也都电连接至cpu440。触控面板450可以提供触控的功能，储存器460用来储存数据或数据库，储存器470供运算时暂存使用。光学图像传感器420可以是上述的集成化感测模块的一部分或全部。图25a与图25b显示依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第一实施例的两个例子的操作方法的流程图。如图25a与图24所示，环境光传感器(ambientlightsensor)430感测电子设备所在环境的环境光场状况(包括但不限于强度、颜色及分布)而产生一环境光场信号(步骤s11)，将环境光场信号传送给cpu440，cpu440根据环境光场信号产生一可变光场信号(步骤s12)，并依据可变光场信号控制显示器410发出可变光场(步骤s13)，可变光场是用来照明手指。环境光传感器430可以是独立的光传感器，也可以是本发明的id/ud光学图像传感器同时作为环境光传感器。显示器410除了提供可变光场以外，还显示出信息给使用者观看或与使用者互动，类似于一般手机的显示器的功能，包括了指引使用者如何放置手指于光学图像传感器420的一感测区域，但是不限定于此。于一例子中，此可变光场能与环境光场互补，以提供对手指的照明，以得到一均匀的光学图像，这是因为手指接触或接近显示器410时，遮蔽了环境光场，但是环境光场会从手指的周围进入到手指正下方的区域，为手指提供少许照明，这些照明并不足以让光学图像传感器420产生良好的感测结果。因此，显示器410用来提供可变光场的光线来对手指照明，以让环境光场加上可变光场可以产生均匀的光场给手指(譬如是cpu440可以计算出图20的区域b与c的可变光场的信息而控制显示器410发光，以产生譬如方形、圆形、椭圆形或其他形状的具有渐层光线的光场)。光学图像传感器420在环境光场及可变光场并存的情况下，感测指纹图像并进行信号处理(可由cpu440或光学图像传感器420来处理)而产生所要的信号，譬如是血管图案、指纹、血氧浓度、心跳数据等(步骤s14)。接着，cpu440直接将图像感测信号处理后进行指纹登录、比对等动作(或于其他例子，例如静脉图像处理、输出血氧浓度及心跳数据)，也就是输出图像感测信号(步骤s17)。图25b的例子类似于图25a，不同之处为于第一模式下，cpu440直接将图像感测信号处理后进行指纹登录、比对等动作，也就是输出图像感测信号(步骤s17，不作步骤s15的判断)，而于第二模式下，cpu440判断图像感测信号是否在可接受的范围内(步骤s15，判断所感测的图像品质是否合格或可用)，若是，则输出图像感测信号(步骤s17)；若否，则依据判断结果来产生可变光场信号(步骤s16)，以回授控制显示器410改变其可变光场(步骤s13)，同时也通过显示器410或扬声器(未显示)来指示使用者重新感测手指的指纹。于第三模式下，cpu440在收到光学图像传感器420的一部分的图像感测信号(区域图像感测信号)后，随即回授控制显示器410改变其可变光场，并控制光学图像传感器420重新产生图像感测信号。图26显示依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第二实施例的可变光场的提供方式的示意图。如图26所示，显示器410提供的可变光场是属于一种结构光(structuredlight)的投射方式，譬如在图20的各区域中打出特定图形的光场，显示器410的发光动作与光学图像传感器420的图像撷取动作是同步的。譬如，显示器410包括多个发光单元411至419，譬如是发光二极管，各个发光单元可以发出红绿蓝各色的光。举一例子说明，于第一时间点，发光单元411、414、417发出第一光线(当然也可以搭配不同的光强度)，使光学图像传感器420感测到第一图像；于第二时间点，发光单元412、415、418发出第二光线，使光学图像传感器420感测到第二图像；于第三时间点，发光单元413、416、419发出第三光线，使光学图像传感器420感测到第三图像。由于每一点光源会有一发散角，当其投射于一定距离之外时，其发散成一固定形状的面积(例如圆形的面积)，如果投射面为一3d物体(例如3d指纹)，则固定形状的面积也会变形，因此通过一组投射的点光源(在3d投射面为一组形状不一的光面积)，光学图像传感器可以通过感测所述组不同形状的光面积，来计算出3d的信息。发光单元的发散角度如图所示，发光单元411打在手指的部位f11(距离发光单元是中等距离)时，光学图像传感器420感测到的图像具有中等面积；发光单元414打在手指的部位f14(距离发光单元是最短距离)时，光学图像传感器420感测到的图像是最小面积；而发光单元417打在手指的部位f17(距离发光单元是最远距离)时，光学图像传感器420感测到的图像是最大面积。因此，cpu440通过计算第一至第三图像的各光点(或画素点)的状态，譬如变形状态、面积大小及强度分布，并且将第一至第三图像重叠起来，是可以计算出三维指纹(或生物特征)图像，不同于传统的二维图像，故可提供更多的生物特征的判断基准。此举更可以防止利用二维图像的仿冒破解系统。至此本发明可变光场不仅仅是亮度调变的光场，用于得到最佳均匀性的图像品质，更进一步可以利用结构光的投影方式，对量测物体的3d结构进行解析，结构光的具体实施方式并不限定于实施例的描述，任何几何光的投射及图像感测处理方式，只要利用本发明可变光场的生物图像感测系统，都是本发明的涵盖范围。于另一可变光场的例子中，也可以由cpu控制发光单元发出不同颜色的光线来检测所感测的手指的皮肤的颜色，可以更进一步判断此物体是否为仿冒的手指。同时因为手指皮肤对不同光波长的吸收率不同，短波长吸收大，长波长吸收小，因此本发明可变光场也可以搭配波长的选择，对皮肤下的特征进行感测，例如真皮层、指静脉、血氧浓度及心跳等等。因为本发明的显示器的发光单元都是可以独立被控制发光与否，所以可以达成结构光的三维图像感测。这些都是已知技术所无法达到的优点。图27显示依据本发明的可变光场的生物图像感测系统的第二实施例的局部放大示意图，此为利用ud的一种实施例。如图27所示，显示器的发光单元410l排列成阵列，是独立被控制发光的，故可独立或分区被控制发光，如上所述的微孔431a被设置于发光单元410l之间的空隙中，达成上述微孔成像原理而能执行指纹感测。值得注意的是，亦可以设置有多个微孔431a来达成微孔成像效果。此外，上述结构光也可以并入上述可变光场的光线补偿功能，达到具有补偿效果的结构光。以上的可变光场的提供，可以通过设计特定软件安装在电子设备中执行(譬如是内建于电子设备的作业系统中)，此特定软件可以执行如图25a或25b的程序，以控制显示器的阵列光源显示出所要的光场，譬如显示出特定的图形，这在目前显示器的控制上是毫无问题的，故于此不再详述。通过上述实施例，可以提供一种可变光场的生物图像感测系统，其与电子设备的显示器整合在一起，而能利用显示器的发光单元所发出的各种光场(通过独立对应到每个像素的点光源阵列，在被手指覆盖的区域中由外而内提供亮度逐渐增加的光场)或结构光(于不同时间点打出不同光场的光源)来达成生物特征的感测，同时达到显示、触控及生物辨识的效果。在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。当前第1页12