CN101521243B - 光学传感器与其制作方法以及具有光学传感器的显示面板 - Google Patents

光学传感器与其制作方法以及具有光学传感器的显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学传感器、其制作方法以及具有光学传感器的显示面板。上述光学传感器包括第一电极、第二电极、感光富硅介电层与第一界面富硅介电层。感光富硅介电层设置于第一电极与第二电极之间。第一界面富硅介电层设置于第一电极与感光富硅富硅介电层之间。

Description

光学传感器与其制作方法以及具有光学传感器的显示面板
技术领域
本发明涉及一种光学传感器、其制作方法以及具有光学传感器的显示面板，尤其涉及一种具有复数层富硅介电层的光学传感器、其制作方法以及具有光学传感器的显示面板。
背景技术
近年来，光学传感器已逐渐应用于显示面板中，并通过其感测功能提供显示面板其它附加功能。例如，光学传感器可作为环境光传感器(ambient lightsensor，ALS)，用以检测出环境光的强度并使液晶显示面板的背光强度得以作出相对应的调整。另外，应用光学传感器也可整合至显示面板使显示面板具有触控输入功能。
然而，现行光学传感器的光电流与照光度之间的关系无法呈现出高度线性关系，因此在各种应用中容易产生误差而无法精确使用，或是必须利用额外的电路针对光电流与照光度的关系进行修正，而导致成本的增加。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种光学传感器、一种制作光学传感器的方法以及一种显示面板，以解决现有技术所面临的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种光学传感器，其包括第一电极、第二电极、感光富硅介电层与第一界面富硅介电层。感光富硅介电层设置于第一电极与第二电极之间。第一界面富硅介电层设置于第一电极与感光富硅富硅介电层之间。
为实现上述目的，本发明另提供一种制作光学传感器的方法，包括下列步骤。提供第一电极。接着于第一电极上形成第一界面富硅介电层。随后于第一界面富硅介电层上形成感光富硅介电层。之后，于感光富硅介电层上形成第二电极。
为实现上述目的，本发明还提供一种显示面板，其包括基板、薄膜晶体管与光学传感器。基板上定义有至少一薄膜晶体管区与至少一光学传感器区。薄膜晶体管设置于薄膜晶体管区内。光学传感器设置于光学传感器区，且光学传感器包括第一电极、第二电极、感光富硅介电层与第一界面富硅介电层。感光富硅介电层设置于第一电极与第二电极之间。第一界面富硅介电层设置于第一电极与感光富硅富硅介电层之间。
本发明的光学传感器具有多数层富硅介电层，其中感光富硅介电层作为主要感光层之用，而界面富硅介电层可改善感光富硅介电层的光电流与照光度的关系，使光学传感器的光电流与照光度呈现出高度线性关系，因此可提升光学传感器的精确度，以及光学传感器在显示面板或其它电子产品上的应用范围。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的光学传感器的示意图；
图2为本发明另一较佳实施例的光学传感器的示意图；
图3绘示了本发明的光学传感器的光电流与照光度的关系图；
图4绘示了本发明一较佳实施例的制作光学传感器的方法流程图；
图5为本发明一较佳实施例的显示面板的示意图。
其中，附图标记：
10：光学传感器                12：第一电极
14：第二电极                  16：感光富硅介电层
18：第一界面富硅介电层        20：第二界面富硅介电层
30：光学传感器
40、42、44、46、48：步骤流程
50：显示面板                  52：基板
54：薄膜晶体管区              56：光学传感器区
58：像素电极                  60：薄膜晶体管
62：栅极                      64：源极/漏极
70：光学传感器                72：第一电极
74：第二电极                  76：感光富硅介电层
78：第一界面富硅介电层        80：第二界面富硅介电层
具体实施方式
为使熟习本发明的本领域技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的数个较佳实施例，并配合所附附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。
请参考图1。图1为本发明一较佳实施例的光学传感器的示意图。如图1所示，本实施例的光学传感器10包括第一电极12、第二电极14、感光富硅介电层16，以及第一界面富硅介电层18。在本实施例中，第一电极12为阳极而第二电极14为阴极，另外，第一电极12包括不透明电极，例如由钛或铝等金属构成的单层电极，或是由钛或铝等金属构成复合层电极，而第二电极14包括透明电极，例如氧化铟锡电极，但不以此为限。感光富硅介电层16设置于第一电极12与第二电极14之间，而第一界面富硅介电层18设置于第一电极12与感光富硅介电层16之间。感光富硅介电层16的厚度大于第一界面富硅介电层18的厚度。例如，感光富硅介电层16的厚度大体上介于500埃至4000埃，而第一界面富硅介电层18的厚度大体上介于5埃至500埃，但不以此为限。
本发明的感光富硅介电层16与第一界面富硅介电层18主要由硅、氢与氧原子所构成，并可进一步包含氮原子或其它原子，其中在本实施例中，感光富硅介电层16的组成表示式为SiHw1Ox1Ny1，且氢与氧的较佳比例大体上为：1.05＜W1＜1.41、0.39＜x1＜0.47，而氮的比例为0≤y1≤1.33，并以0.06＜y1＜0.08较佳；此外第一界面富硅介电层18的组成表示式为SiHw2Ox2Ny2，且氢与氧的较佳比例大体上为：1.15＜w2＜2.27、0.29＜x2＜1.67，而氮的比例为0≤y2≤1.33，并以0.09＜y2＜0.18较佳，但不以此为限。在本实施例中，尽管感光富硅介电层16中的氢的比例范围与第一界面富硅介电层18中的氢的比例范围有部分重迭，但第一界面富硅介电层18中氢所占的比例必须大于感光富硅介电层16中的氢所占的比例。此外，感光富硅介电层16具有阻抗值R1与折射率n1，其中，阻抗值R1为片电阻(sheet resistant)，单位为ohm/square(Ω/□)，且大体上为5×1011＜R1＜5×1017、2.7＜n1＜3.4，而第一界面富硅介电层18具有阻抗值R2与折射率n2，其中，阻抗值R2为片电阻(sheet resistant)，单位为ohm/square(Ω/□)，且大体上为5×1017＜R2＜5×1019、2.2＜n2＜2.7，但感光富硅介电层16的阻抗值R1与折射率n1，以及第一界面富硅介电层18的阻抗值R2与折射率n2并不以上述范围为限，而可视材料组成或厚度的变化而有所不同。
请参考图2。图2为本发明另一较佳实施例的光学传感器的示意图。为了便于说明并比较本发明各实施例的异同，在本实施例与前述实施例中，相同的组件使用相同的符号标注，并不再对重复部分赘述。如图2所示，与前述实施例不同之处在于，本实施例的光学传感器30另包括第二界面富硅介电层20，设置于感光富硅介电层16与第二电极14之间。第二界面富硅介电层20主要由硅、氢与氧原子所构成，并可进一步包含氮原子或其它原子，其中第二界面富硅介电层20的组成表示式为SiHw3Ox3Ny3，且氢与氧的较佳比例大体上为：1.15＜w3＜2.27、0.29＜x3＜1.67，而氮的比例为0≤y3≤1.33，并以0.09＜y3＜0.18较佳。尽管感光富硅介电层16中的氢的比例范围与第二界面富硅介电层20中的氢的比例范围有部分重迭，但在本实施例中，第二界面富硅介电层20中氢所占的比例必须大于感光富硅介电层16中的氢所占的比例。
第二界面富硅介电层20的厚度大体上介于5埃至500埃，但不以此为限。另外，第二界面富硅介电层20具有阻抗值R3与折射率n3，其中，阻抗值R3为片电阻(sheet resistant)，单位为ohm/square(Ω/□)，且大体上5×1017＜R3＜5×1019、2.2＜n3＜2.7，但第二界面富硅介电层20的阻抗值R3与折射率n3可视材料组成或厚度的变化而有所不同。
请参考图3。图3绘示了本发明的光学传感器的光电流(Iph)与照光度(light intensity)的关系图，其中图3的曲线A绘示了仅具有感光富硅介电层的光学传感器的光电流与照光度的关系；曲线B绘示了具有感光富硅介电层与第一界面富硅介电层的光学传感器的光电流与照光度的关系；曲线C绘示了具有感光富硅介电层、第一界面富硅介电层与第二界面富硅介电层的光学传感器的光电流与照光度的关系。如图3所示，相较于仅具有感光富硅介电层的光学传感器所显示出的光电流与照光度的关系(如曲线A所示)，具有感光富硅介电层与第一界面富硅介电层的光学传感器所显示出的光电流与照光度的关系(如曲线B所示)，以及具有感光富硅介电层、第一界面富硅介电层与第二界面富硅介电层的光学传感器所显示出的光电流与照光度的关系(如曲线C所示)明显地呈现出较佳的线性关系，因此可提升光学传感器的感测精确度与应用范围，并减少后续使用额外电路进行信号修正所需的成本。
本发明的光学传感器具有复层结构的富硅介电层，其中感光富硅介电层16，以及第一界面富硅介电层18与第二界面富硅介电层20均具有感光特性，但其成分与厚度有所不同。由于上述成分与厚度等因素的差异，例如感光富硅介电层16中氢所占的比例小于第一界面富硅介电层18中氢所占的比例与第二界面富硅介电层20中氢所占的比例，且感光富硅介电层16的厚度大于第一界面富硅介电层18的厚度与第二界面富硅介电层20的厚度，因此感光富硅介电层16的阻抗值R1低于第一界面富硅介电层18的阻抗值R2与第二界面富硅介电层20的阻抗值R3。较低的阻抗值使得感光富硅介电层16于照光时能产生较大的光电流，然而其光电流与照光度的关系无法呈现出线性关系，特别是对于照光度较低的情况而言，因此加入具有较高阻抗值的第一界面富硅介电层18与第二界面富硅介电层20后，可有效调整光学传感器的光电流与照光度的关系，使其呈现出较佳的线性度。
请参考图4，并一并参考图1与图2。图4绘示了本发明一较佳实施例的制作光学传感器的方法流程图。如图4所示，本发明制作光学传感器的方法包括下列步骤：
步骤40：提供第一电极12；
步骤42：于第一电极12上形成第一界面富硅介电层18；
步骤44：于第一界面富硅介电层18上形成感光富硅介电层16；
步骤46：于感光富硅介电层16上形成第二界面富硅介电层20；以及
步骤48：于第二界面富硅介电层20上形成第二电极14。
于步骤42中，形成第一界面富硅介电层18的方法是利用化学气相沉积制程，例如等离子增强化学气相沉积制程加以达成，并于等离子增强化学气相沉积制程中通入硅烷与一氧化二氮，且硅烷与一氧化二氮的气体流量比值(gasratio)为1.8。于步骤44中，形成感光富硅介电层16的方法是利用化学气相沉积制程，例如等离子增强化学气相沉积工艺加以达成，并于等离子增强化学气相沉积工艺中通入硅烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)与氢气(H2)，且硅烷与一氧化二氮的气体流量比值为1.8，而通入的氢气大体上为4500sccm。另外，用于形成第二界面富硅介电层20的步骤46，可视需要进行或省略，也即若欲制作图1的实施例所揭示的光学传感器10，则不需进行步骤46；若欲制作图2的实施例所揭示的光学传感器30，则需进行步骤46。于步骤46中，形成第二界面富硅介电层20的方法是利用化学气相沉积工艺，例如等离子增强化学气相沉积工艺加以达成，并于等离子增强化学气相沉积工艺中通入硅烷与一氧化二氮，且硅烷与一氧化二氮的气体流量比值为1.8。另外，第一界面富硅介电层18、感光富硅介电层16与第二界面富硅介电层20的组成、厚度、阻抗值与折射率等特性已于前述实施例中揭示，在此不再多加赘述。
请参考图5。图5为本发明一较佳实施例的显示面板的示意图，其中显示面板可为各式显示面板，例如液晶显示面板、有机发光二极管(Organic lightemitting diode，OLED)面板、电泳式(Electrophoretic)显示面板或等离子显示面板等。如图5所示，本实施例的显示面板50包括基板52、像素电极58、薄膜晶体管60，以及光学传感器70。基板52上定义有至少一薄膜晶体管区54与至少一光学传感器区56。薄膜晶体管60设置于薄膜晶体管区54内，且薄膜晶体管60包括栅极62与源极/漏极64，且源极/漏极64与像素电极58电性连接。光学传感器70设置于光学传感器区56，其包括第一电极72、第二电极74、感光富硅介电层76与第一界面富硅介电层78，且光学传感器70可选择性地包括第二界面富硅介电层80。第一电极72设置于基板52上，感光富硅介电层76设置于第一电极72与第二电极74之间，第一界面富硅介电层78设置于第一电极72与感光富硅介电层76之间，而第二界面富硅介电层80设置于该感光富硅介电层76与第二电极74之间。本实施例的显示面板50的光学传感器70可为前述各实施例所揭示的光学传感器，且其特征已于前述实施例中详述，故在此不再赘述。
在本实施例中，光学传感器70的第二电极74与像素电极58可为同一层透明导电图案，并利用同一道微影暨蚀刻工艺加以制作。另外，光学传感器70的第一电极72与薄膜晶体管60的栅极62可为同一层金属图案，例如第一层金属(Metal 1)，并利用同一道微影暨蚀刻工艺(photo-etching process，PEP)加以制作，或者光学传感器70的第一电极72与薄膜晶体管60的源极/漏极64可为同一层金属图案，例如第二层金属(Metal 2)，并利用同一道微影暨蚀刻工艺加以制作，藉此可节省工艺步骤。
综上所述，本发明的光学传感器利用多数层富硅介电层作为感光层，可有效改善光学传感器的光电流与照光度的线性关系，因此可提升光学传感器的精确度，以及光学传感器在显示面板或其它电子产品上的应用范围。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (24)

1.一种光学传感器，其特征在于，包括：
一第一电极；
一第二电极；
一感光富硅介电层，设置于该第一电极与该第二电极之间；以及
一第一界面富硅介电层，设置于该第一电极与该感光富硅富硅介电层之间；
该感光富硅介电层的组成表示式为SiHw1Ox1Nu1且1.05＜w1＜1.41，0.39＜x1＜0.47、0≤y1≤1.33；
该第一界面富硅介电层的组成表示式为SiHw2Ox2Ny2，且1.15＜w2＜2.27，0.29＜x2＜1.67、0≤y2≤1.33。
2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该第一电极为一不透明电极，且该第二电极为一透明电极。
3.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该感光富硅介电层具有一阻抗值R1，且为5×1014Ω/□＜R1＜5×1017Ω/□，而该第一界面富硅介电层具有一阻抗值R2，且为5×1017Ω/□＜R2＜5×1019Ω/□。
4.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该感光富硅介电层具有一折射率n1，且为2.7＜n1＜3.4，而该第一界面富硅介电层具有一折射率n2，且为2.2＜n2＜2.7。
5.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该感光富硅介电层的厚度大于该第一界面富硅介电层的厚度。
6.根据权利要求5所述的光学传感器，其特征在于，该感光富硅介电层的厚度介于500埃至4000埃，且该第一界面富硅介电层的厚度介于5埃至500埃。
7.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，另包括一第二界面富硅介电层，设置于该感光富硅介电层与第二电极之间。
8.根据权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，该第二界面富硅介电层的组成表示式为SiHw3Ox3Ny3，且1.15＜w3＜2.27、0.29＜x3＜1.67、0≤y3≤1.33。
9.根据权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，该感光富硅介电层的厚度大于该第二界面富硅介电层的厚度，该感光富硅介电层的厚度介于500埃至4000埃，且该第二界面富硅介电层的厚度介于5埃至500埃。
10.一种制作光学传感器的方法，其特征在于，包括：
提供一第一电极；
于该第一电极上形成一第一界面富硅介电层；
于该第一界面富硅介电层上形成一感光富硅介电层；以及
于该感光富硅介电层上形成一第二电极；
该感光富硅介电层的组成表示式为SiHw1Ox1Ny1且1.05＜w1＜1.41，0.39＜x1＜0.47、0≤y1≤1.33；
该第一界面富硅介电层的组成表示式为SiHw2Ox2Ny2，且1.15＜w2＜2.27，0.29＜x2＜1.67、0≤y2≤1.33。。
11.根据权利要求10所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，形成该第一界面富硅介电层的方法包括进行一等离子增强化学气相沉积工艺，并于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入硅烷与一氧化二氮。
12.根据权利要求11所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入的硅烷与一氧化二氮的气体流量比值为1.8。
13.根据权利要求10所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，形成该感光富硅介电层的方法包括进行一等离子增强化学气相沉积工艺，并于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入硅烷、一氧化二氮与氢气。
14.根据权利要求13所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入的硅烷与一氧化二氮的气体流量比值为1.8，而通入的氢气为4500sccm。
15.根据权利要求10所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，该感光富硅介电层具有一阻抗值R1，且为5×1014Ω/□＜R1＜5×1017Ω/□，而该第一界面富硅介电层具有一阻抗值R2，且为5×1017Ω/□＜R2＜5×1019Ω/□。
16.根据权利要求10所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，另包括于形成该第二电极之前，先于该感光富硅介电层上形成一第二界面富硅介电层。
17.根据权利要求16所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，该第二界面富硅介电层的组成表示式为SiHw3Ox3Ny3且为1.15＜w3＜2.27、0.29＜x3＜1.67、0≤y3≤1.33。
18.根据权利要求16所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，形成该第二界面富硅介电层的方法包括进行一等离子增强化学气相沉积工艺，并于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入硅烷与一氧化二氮。
19.根据权利要求18所述的制作光学传感器的方法，其特征在于，于该等离子增强化学气相沉积工艺中通入的硅烷与一氧化二氮的气体流量比值为1.8。
20.一种显示面板，其特征在于，包括：
一基板，其上定义有至少一薄膜晶体管区与至少一光学传感器区；
一薄膜晶体管，设置于该薄膜晶体管区内；以及
一光学传感器，设置于该光学传感器区，其中该光学传感器包括：
一第一电极，设置于该基板上；
一第二电极；
一感光富硅介电层，设置于该第一电极与该第二电极之间；以及
一第一界面富硅介电层，设置于该第一电极与该感光富硅介电层之间；
该感光富硅介电层的组成表示式为SiHw1Ox1Ny1且1.05＜w1＜1.41，0.39＜x1＜0.47、0≤y1≤1.33；
该第一界面富硅介电层的组成表示式为SiHw2Ox2Ny2，且1.15＜w2＜2.27，0.29＜x2＜1.67、0≤y2≤1.33。。
21.根据权利要求20所述的显示面板，其特征在于，另包括一第二界面富硅介电层，设置于该感光富硅介电层与第二电极之间。
22.根据权利要求20所述的显示面板，其特征在于，该薄膜晶体管包括一栅极，且该光学传感器的该第一电极与该薄膜晶体管的该栅极为同一层金属图案。
23.根据权利要求20所述的显示面板，其特征在于，该薄膜晶体管包括一源极/漏极，且该光学传感器的该第一电极与该薄膜晶体管的该源极/漏极为同一层金属图案。
24.根据权利要求20所述的显示面板，其特征在于，另包括一像素电极，且该像素电极与该光学传感器的该第二电极为同一层透明导电图案。
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CN101276790A (zh) * 2008-05-21 2008-10-01 友达光电股份有限公司 薄膜晶体管阵列基板与液晶显示面板的制作方法
CN101276828A (zh) * 2008-05-22 2008-10-01 友达光电股份有限公司 光学传感器及其制作方法

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