CN105552159B - 光感测装置 - Google Patents
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Abstract
一种光感测装置，包括第一基板、发光二极管、感光单元以及与感光单元电性连接的主动元件，本发明涉及发光二极管与感光单元于第一基板上相对应的排列关系。
Description
技术领域
本发明涉及一种感测装置，且特别是有关于一种光感测装置。
背景技术
一般而言，光感测装置包括光感测面板以及外挂于光感测面板之外的背光模块。背光模块用以发出光束。光感测面板配置于光束的传递路径上。光感测面板包括第一基板、阵列排列于第一基板上的多个感光单元以及多个主动元件。多个主动元件与多个感光单元电性连接，以读取感光单元接收的信号。
光感测装置的应用方式多元，以指纹扫描为例，当使用者手指触碰光感测装置时，指纹的波峰与波谷会反射强度不同的光束，而使分别对应波峰与波谷的多个感光单元接收到强度不同的反射光束。借此，光感测装置便可获得使用者的指纹影像。为了使光束准直地通过光感测面板，以提升光感测装置的性能，背光模块需采用多个棱镜片。然而，此举不利于光感测装置的成本降低，且使光感测装置的厚度减薄不易。此外，虽背光模块已采用棱镜片，但背光模块发出的光束仍有部分会传递至感光单元，而造成信号干扰的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种性能良好的光感测装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光感测装置，包括第一基板、第一反射层、发光二极管、第一绝缘层、第二反射层、感光单元以及与感光单元电性连接的主动元件。第一反射层覆盖第一基板。发光二极管位于第一反射层上。第一绝缘层覆盖第一反射层与发光二极管。第二反射层配置于第一绝缘层上且位于发光二极管正上方。发光二极管发出的光束被第一反射层及第二反射层反射后从感光单元旁出射。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种光感测装置，包括第一基板、主动元件、感光单元、发光二极管以及挡光结构。主动元件配置于第一基板上。感光单元配置于第一基板上且与主动元件电性连接。感光单元包括第一感光电极、相对于第一感光电极的第二感光电极以及感光层。感光层夹设于第一感光电极与第二感光电极之间。第一感光电极位于感光层与第一基板之间。发光二极管配置于第一基板上且位于感光单元旁。挡光结构与感光单元及发光二极管实质上位于同一平面，且位于感光单元的两侧。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种光感测装置，包括第一基板、第一主动元件、第一绝缘层、反射电极、发光二极管、第二绝缘层以及感光单元。第一基板具有承载面。第一主动元件配置于第一基板的承载面上。第一绝缘层覆盖第一主动元件且具有第一开口。第一绝缘层具有定义出第一开口的侧壁。反射电极位于第一开口中且至少覆盖所述侧壁。发光二极管配置于第一开口中。反射电极环绕发光二极管。感光单元配置于第二绝缘层上。感光单元包括第一感光电极。第一感光电极配置于第二绝缘层上且不与发光二极管于垂直方向上重叠。垂直方向平行于承载面的法线方向。
本发明的技术效果在于：
基于上述，在本发明一实施例的光感测装置中，发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中，因此，背光模块不需额外设置于光感测面板外的，从而光感测装置整体的厚度能够减薄。此外，由于发光二极管设置于第一、二反射层之间且感光单元设置于第二反射层上方，因此发光二极管所发出的光束被第一、二反射层反射后，会从感光单元旁穿出光感测装置，而不容易误入感光单元的感光层。借此，可以改善外挂于光感测面板之外的背光模块所造成的信号干扰问题。
在本发明另一实施例的光感测装置中，除了因发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中而使光感测装置整体的厚度能够减薄外，更借由配置挡光结构于发光二极管的两侧，发光二极管发出的光束会被挡光结构阻挡，而不容易误入感光单元的感光层中。借此，可以改善外挂于光感测面板之外的背光模块所造成的信号干扰问题。
在本发明再一实施例的光感测装置中，除了因发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中而使光感测装置整体的厚度能够减薄之外，借由环绕在发光二极管的反射层，能够将发光二极管发出的光束往正视方向集中。借此，当光感测装置检测物体时，被物体反射的光束可以较小的反射角进入对应的感光单元中。如此一来，光感测装置检测到的物体影像锐利度便能够提升，从而获得清晰的物体影像。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A至图1F为本发明一实施例的光感测装置的制造流程剖面示意图；
图2为本发明另一实施例的光感测装置的剖面示意图；
图3为本发明又一实施例的光感测装置的剖面示意图；
图4A至图4F为本发明再一实施例的光感测装置的制造流程剖面示意图；
图5为本发明一实施例的光感测装置的剖面示意图；
图6为本发明另一实施例的光感测装置的剖面示意图。
其中，附图标记
110、310、510 第一基板
120、120A、120B 第一反射层
130、130A、130B 发光二极管
132、134、352、354 电极
136 发光层
140、160、330、520 第一绝缘层
180、370、410、592 绝缘层
142、182、372、382、412、592a 开口
150 第二反射层
170、364、560:第一感光电极
200、420、570 第二感光电极
190、400、580 感光层
210、430、590 保护层
220、340 粘性体
310a 表面
320、360 导电层
322 遮光图案
332 接触洞
350、540 发光二极管
350a 顶面
362 线路图案
380 挡光结构
380a 内缘
380b 外缘
380c 底面
380d 顶面
390 反射层
400a 接触面
510a 承载面
522 第一开口
524 侧壁
526 第二开口
530 反射电极
532 导电图案
540a 点
550 第二绝缘层
550A:第二绝缘层(第二基板)
552 第三开口
1000、1000A、1000B、2000、3000、3000A 光感测装置
CH、CH1、CH2 通道层
D、D1、D2 漏极
d 内径
F 物体
GI 栅绝缘层
G、G1、G2 栅极
h1、h2、h3、H1、H2 距离
L、L1、L2、L3 光束
PD 感光单元
S、S1、S2 源极
T、T1、T2 主动元件
W 宽度
x 水平方向
y 垂直方向
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1A至图1F为本发明一实施例的光感测装置的制造流程剖面示意图。请参照图1A，首先，提供第一基板110。第一基板110可为透光第一基板或不透光/反光第一基板。举例而言，透光第一基板的材质可为玻璃、石英、塑胶或其它适当材料，不透光/反光第一基板的材质可为晶圆、陶瓷或其它适当材料，但本发明不以此为限。接着，形成第一反射层120，以覆盖第一基板110。在本实施例中，第一反射层120可为导电材料，例如：金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或其它不透明的导电材料、或是前述至少二种材料的堆叠层，但本发明不以此为限。
接着，将发光二极管130配置于第一反射层120上。在本实施例中，发光二极管130可为垂直式晶片。换言之，发光二极管130的第一、二电极132、134可分别位于发光层136的不同两侧。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，发光二极管也可为水平式晶片，即第一、二电极132、134位于发光层136同一侧，或其他适当型式的晶片。发光层136材料包括第一型半导体层、主动层以及第二型半导体层，其中第一型半导体层举例为P型半导体，第二半型导体层举例为N型半导体。于其它实施例中，发光层136材料也可包括第一型半导体层以及第二型半导体层，且第一型半导体层与第二半型导体层极性不同，或其它合适的材料。接着，形成第一绝缘层140，以覆盖第一反射层120与发光二极管130。在本实施例中，第一绝缘层140的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
请参照图1B，接着，在本实施例中，可选择性地图案化第一绝缘层140，以使第一绝缘层140具有开口142。在本实施例中，开口142暴露出发光二极管130的第二电极134，开口142的垂直投影面积与发光二极管130的第二电极134的垂直投影面积基本上不限制二者之间的关系，只要开口142与发光二极管130的第二电极134至少一部分重叠。本实施例中，为了后续工艺的容许度，第一绝缘层140的开口142可暴露出发光二极管130的第二电极134及其附近的第一绝缘层，即开口142的垂直投影面积大于发光二极管130的第二电极134的垂直投影面积，且开口142与发光二极管130的第二电极134至少一部分重叠，但不限于此。请参照图1C，接着，形成第二反射层150与栅极G。第二反射层150以及栅极G配置于第一绝缘层140上。在本实施例中，栅极G与第二反射层150分离且栅极G垂直投影于第一基板110上不与发光二极管130重叠。在垂直方向y上，第二反射层150遮蔽发光二极管130。在本实施例中，第一反射层120可超出第二反射层150的边缘。换言之，第二反射层150的边缘在第一基板110上的正投影可完全在第一反射层120的面积内，但本发明不以此为限。于本发明中垂直方向y与第一基板110的表面垂直。水平方向x与第一基板110的表面平行，且垂直方向y与水平方向x互相垂直，详细而言垂直方向y与水平方向x夹角为90度角。
在本实施例中，第二反射层150可填入第一绝缘层140的开口142，以和发光二极管130的第二电极134连接。本实施例中，为了后续工艺的平坦度，第二反射层150仅位于开口142内，但不限于此。于其它实施例中，第二反射层150也可延伸过开口142的边缘，覆盖开口142附近的第一绝缘层140。发光二极管130的第一电极132可与第一反射层120连接。换言之，在本实施例中，第一、二反射层120、150除了用以反射发光二极管130发出的光束外，部分的第一、二反射层120、150也可做为发光二极管130的驱动线路。此举有助于光感测装置的结构简化。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，发光二极管130也可选择性地不与第一反射层120、第二反射层150或其组合电性连接。
请参照图1D，接着，形成栅极绝缘层160，以覆盖栅极G以及第二反射层150。在本实施例中，栅极绝缘层160的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。接着，在栅极绝缘层160上形成通道层CH。通道层CH设置于栅极G上方。在本实施例中，通道层CH可为单层或多层结构，其包含非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟锗锌氧化物、或是其它合适的材料、或上述的组合)、或其它合适的材料、或含有掺杂物(dopant)于上述材料中、或上述组合。
请参照图1D，接着，形成源极S、漏极D以及第一感光电极170。第一感光电极170、源极S以及漏极D位于同一膜层。源极S与漏极D位于通道层CH及部分栅极绝缘层160上，且分别与通道层CH的两侧电性连接。第一感光电极170与源极S、漏极D其中之一(例如：漏极D)电性连接，即第一感光电极170与其所连接的电极(源极或漏极其中之一)可同时作为主动元件中的电极与感光单元PD中的电极。源极S、漏极D、通道层CH与栅极G构成主动元件T。源极S、漏极D以及第一感光电极170为导电材料。举例而言，在本实施例中，源极S、漏极D以及第一感光电极170的材质可为金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是其它导电材料、或是前述材料至少二种的堆叠层。
请参照图1E，接着，形成绝缘层180。绝缘层180覆盖源极S、漏极D以及部分绝缘层170且具有开口182。开口182暴露出第一感光电极170。绝缘层180的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。接着，形成感光层190。感光层190设置于第一感光电极170上。感光层190填入绝缘层180的开口182而与第一感光电极170电性连接。在本实施例中，感光层190的材质主要为硅例如为SivOw，其中v、w均不为零。感光层190例如为包括依序堆叠的一第一型半导体材料层、一本征半导体材料层以及一第二型半导体材料层，且第一型半导体材料层以及第二型半导体材料层其中一为p型半导体材料，另一为n型半导体材料。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，感光层190的材质也可为依序堆叠的一第一型半导体材料层以及一第二型半导体材料层，且第一型半导体材料层与第二型半导体材料层极性不同、或是第一型半导体材料层与本征半导体材料层，或是其他适合的材料。接着，在感光层190上形成第二感光电极200。第二感光电极200设置于感光层190上且与感光层190电性连接。于本实施例中，第二感光电极200会暴露出部分的绝缘层180，即第二感光电极200不会与栅极G、源极S及通道CH重叠于范例，但不限于此。
第一感光电极170、感光层190以及第二感光电极200构成感光单元PD。主动元件T与感光单元PD电性连接。感光单元PD位于第二反射层150的正上方。第二感光电极200为透光导电图案。在本实施例中，第二感光电极200的材质可选用铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、石墨烯、纳米银、纳米炭管/杆、或者其它合适的材料、或者上述至少二者的堆叠层。请参照图1F，接着，形成保护层210，以覆盖保护层210下方的所有构件，例如：主动元件T、感光单元PD等。在本实施例中，保护层210的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
请参照图1F，发光二极管130发出的光束L1、L2、L3会被第一反射层120与第二反射层150其中至少一个或者第一、二反射层120、150与栅极G反射后从感光单元PD旁边射出。详言之，光束L1可先被第二反射层150反射到第一反射层120，然后，再被第一反射层120反射而从第二反射层150旁边穿出光感测装置1000；光束L2可先被第一反射层120反射后直接由第二反射层150旁边穿出光感测装置1000；光束L3可依序被第二反射层150、第一反射层120、栅极G以及第一反射层120反射，然后，由主动元件T旁边穿出光感测装置1000。光束L1、L2、L3穿出光感测装置1000后，可被使用者的手指或物件反射至对应的感光单元PD，则对应的感光单元PD可接收被使用者手指或物件反射的光束L1、L2、L3，进而使光感测装置1000获得使用者的手指或物件影像或其触碰位置。
由于发光二极管130与感光单元PD是位于同一第一基板110上，也就是说，发光二极管130内建在感光单元PD所属的光感测面板中，因此，光感测装置1000可不包括位于光感测面板外的背光模块，从而光感测装置1000的厚度能够大幅减薄。此外，由于发光二极管130设置于第一、二反射层120、150之间且感光单元PD设置于第二反射层150上方，因此发光二极管130所发出的光束L1、L2、L3被第一、二反射层120、150其中至少一个或者第一、二反射层120、150与栅极G反射后，会从感光单元PD以外的地方穿出光感测装置1000，而不容易误入感光单元PD的感光层190。借此，可以改善外挂于光感测面板的外的背光模块所造成的信号干扰问题。
图2为本发明另一实施例的光感测装置的剖面示意图。图2的光感测装置1000A与图1F的光感测装置1000类似，因此相同或相对应的元件，以相同或相对应的标号表示。光感测装置1000A与光感测装置1000的差异在于：光感测装置1000A的发光二极管130A及第一反射层120A与光感测装置1000的发光二极管130及第一反射层120不同。以下主要就此差异处说明，两者相同处还请依照图2中的标号参照前述说明，于此便不再重述。
请参照图2，光感测装置1000A包括第一基板110、覆盖第一基板110的第一反射层120A、位于第一反射层120A上的发光二极管130A、覆盖第一反射层120A与发光二极管130A的第一绝缘层140A、配置于第一绝缘层140A上且位于发光二极管130A正上方的第二反射层150、位于第二反射层150正上方的感光单元PD以及与感光单元PD电性连接的主动元件T。发光二极管130A发出的光束L1、L2、L3被第一反射层120与第二反射层150其中至少一个或者第一、二反射层120、150与栅极G反射后从感光单元PD旁边出射。
与光感测装置1000不同的是，光感测装置1000A的发光二极管130A是水平式发光二极管。换言之，发光二极管130A的第一、二电极132、134位于发光层136的同一侧。举例而言第一、二电极132、134位于发光层136远离第一反射层120A的一侧。发光二极管130A可透过粘性体220固定于第一反射层120A上。发光二极管130A的第一电极132可透过导电图案230与第一反射层120电性连接，即导电图案230一端与第一电极132连接，且导电图案230往第一反射层120A方向延伸，而导电图案230另一端与第一反射层120A连接。第一绝缘层140A的开口142仅暴露发光二极管130A的第二电极134，第二反射层150填入开口142而与发光二极管130A的第二电极134电性连接。光感测装置1000A具有与光感测装置1000类似的优点与功效，于此便不再重述。
图3为本发明又一实施例的光感测装置的剖面示意图。图3的光感测装置1000B与图1的光感测装置1000类似，因此相同或相对应的元件，以相同或相对应的标号表示。光感测装置1000B与光感测装置1000的主要差异在于：光感测装置1000B的发光二极管130B与光感测装置1000的发光二极管130不同；此外，光感测装置1000B的发光二极管130B可不与第二反射层150B电性连接，且光感测装置1000B的第一反射层120B与光感测装置1000的第一反射层120略有不同。以下主要就此差异处说明，两者相同处还请依照图3中的标号参照前述说明，于此便不再重述。
请参照图3，光感测装置1000B包括第一基板110、覆盖第一基板110的第一反射层120B、位于第一反射层120B上的发光二极管130B、覆盖第一反射层120B与发光二极管130B的第一绝缘层140B、配置于第一绝缘层140B上且位于发光二极管130B正上方的第二反射层150B、位于第二反射层150B正上方的感光单元PD以及与感光单元PD电性连接的主动元件T。发光二极管130B发出的光束L1、L2、L3被第一反射层120B以及第二反射层150B其中至少一个或者第一、二反射层120、150与栅极G反射后从感光单元PD旁边射出。
与光感测装置1000不同的是，光感测装置1000B的发光二极管130B是水平式发光二极管。换言之，发光二极管130B的第一、二电极132、134位于发光层136的同一侧。发光二极管130B可透过粘性体220固定于第一反射层120B上。发光二极管130B的第一、二电极132、134可分别透过导电图案232、234分别与第一反射层120B上的驱动线路电性连接，即导电图案232一端与第二电极134连接，且导电图案232往第一反射层120A方向延伸，而导电图案232另一端与第一反射层120A连接，导电图案234一端与第一电极132连接，且导电图案234往第一反射层120A方向延伸，而导电图案234另一端与第一反射层120A连接，其中，导电图案232、234是往发光二极管130B不同边的第一反射层120A方向延伸，即第一反射层120A具有第一部分(未图示)与第二部分(未图示)，第一部分与第二部分分隔开来，以传递不同的电位且防止发光二极管130B的第一与第二电极132与134发生短路。因此，导电图案232是往第一反射层120A的第一部分(未图示)延伸，导电图案234是往第一反射层120A的第二部分(未图示)延伸。第二反射层150B可不与发光二极管130B连接，即第一绝缘层140B不存在任何开口142，且第二反射层150B设置于发光二极管130B上方的第一绝缘层140B上。光感测装置1000B具有与光感测装置1000类似的优点与功效，于此便不再重述。
图4A至图4F为本发明再一实施例的光感测装置的制造流程剖面示意图。请参照图4A，首先，提供第一基板310。第一基板310可为透光第一基板或不透光/反光第一基板。举例而言，透光第一基板的材质可为玻璃、石英、塑胶或其它适当材料，不透光/反光第一基板的材质可为晶圆、陶瓷或其它适当材料，但本发明不以此为限。接着，形成导电层320，以覆盖第一基板310。在本实施例中，导电层320包括彼此分离的栅极G与遮光图案322。栅极G设置于第一基板310上且与遮光图案322位于同一膜层。导电层320可选用导电材料，例如：金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其它导电材料的堆叠层，但本发明不以此为限。
请参照图4A，接着，形成第一绝缘层330，以覆盖栅极G与遮光图案322。第一绝缘层330可具有暴露出部分遮光图案322的接触洞332。在本实施例中，第一绝缘层330的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。接着，在第一绝缘层330上形成通道层CH。通道层CH设置于栅极G上方。在本实施例中，通道层CH可为单层或多层结构，其包含非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料(例如：铟锌氧化物、铟锗锌氧化物、或是其它合适的材料、或上述的组合)、或其它合适的材料、或含有掺杂物(dopant)于上述材料中、或上述组合。
请参照图4A，接着，可于第一绝缘层330上形成粘性体340与发光二极管350。发光二极管350可透过粘性体340固定在第一基板310上。在本实施例中，发光二极管350可为水平式发光二极管。换言之，发光二极管350的第一、二电极352、354可位于发光层356的同一侧，但本发明不以此为限。
请参照图4A，接着，形成导电层360。在本实施例中，导电层360的材质可为金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其它导电材料的堆叠层，但本发明不以此为限。导电层360包括线路图案362、源极S、漏极D与第一感光电极364。线路图案362、源极S、漏极D以及第一感光电极364属于同一膜层。线路图案362与发光二极管350的第一电极352以及第二电极354电性连接。线路图案362还可填入第一绝缘层330的接触洞332，以和遮光图案322电性连接。举例而言，与第一电极352连接的线路图案362可称为第一线路图案，与第二电极354连接的线路图案362可称为第二线路图案，则第一线路图案一端与第一电极352连接，第一线路图案另一端经由接触洞332与遮光图案322连接，而第二线路图案一端与第二电极354连接，第二线路图案另一端设置于第一绝缘层330上，其中，第一与第二线路图案分隔开来，以传递不同的电位且防止发光二极管350的第一与第二电极332与334发生短路。源极S与漏极D设置于通道层CH上，且分别与通道层CH的两侧电性连接。源极S与漏极D其中之一(例如：漏极D)与第一感光电极364电性连接，且第一感光电极364与遮光图案322至少一部分重叠。源极S、漏极D、通道层CH以及栅极G构成主动元件T。本实施例的主动元件T以底栅型晶体管为范例。于其它实施例中，主动元件T可为顶栅型晶体管或其它合适的类型的晶体管。
请参照图4A，接着，形成绝缘层370。绝缘层370覆盖发光二极管350、线路图案362、源极S与漏极D。绝缘层370具有暴露出部分第一感光电极364的开口372。绝缘层370的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。接着，于绝缘层370的开口372边缘上，形成挡光结构380。挡光结构380具有暴露部分第一感光电极364的开口382。挡光结构380还具有定义出开口382的内缘380a、相对于内缘380a的外缘380b、面向第一基板310的底面380c以及远离第一基板310的第一顶面380d。本实例的挡光结构380的开口382正投影面积小于绝缘层370的开口372正投影面积，且开口382位于开口372内，即内缘380a会各别覆盖开口372的内缘及部分第一感光电极364为范例，可使得后续工艺有较佳的容许度。于其它实施例中，挡光结构380的开口382正投影面积大于绝缘层370的开口372正投影面积，且开口372位于开口382内，可使得感光层400正投影面积变大，即光感应面积变大，也可使得后续工艺有较佳的容许度。或者是，挡光结构380的开口382与绝缘层370的开口372重叠，且开口382的边缘与开口372的边缘对应。
请参照图4B，接着，形成反射层390。反射层390至少覆盖挡光结构380的外缘380b以及部分顶面380d且暴露出部分第一感光电极364。反射层390的材质可为金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是其它的合适的材料、或是前述材料至少二种的堆叠层，但本发明不以此为限。请参照图4C，接着，于第一感光电极364上形成感光层400。反射层390仍然会暴露出感光层400。感光层400位于挡光结构380的开口382中。挡光结构380至少位于感光层400的相对两侧。在本实施例中，挡光结构380可围绕感光层400。感光层400的材质例如为SivOw，其中v、w均不为零，但不限于此。感光层400例如为包括依序堆叠的一第一型半导体材料层、一本征半导体材料层以及一第二型半导体材料层，且第一型半导体材料层以及第二型半导体材料层其中一个为p型半导体材料，另一个为n型半导体材料。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，感光层400的材质也可为依序堆叠的一第一型半导体材料层以及一第二型半导体材料层，且第一型半导体材料层与第二型半导体材料层极性不同、或是第一型半导体材料层与本征半导体材料层，或是其他适合的材料。
请参照图4D，接着，形成绝缘层410。绝缘层410覆盖反射层390、主动元件T、发光二极管350以及部分绝缘层370。绝缘层410具有开口412。开口412至少暴露出感光层400。在本实施例中，开口412还可暴露出挡光结构380的内缘380a，但本发明不以此为限。绝缘层410的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
请参照图4E，接着，形成第二感光电极420，以覆盖感光层400。第二感光电极420为透光电极。在本实施例中，第二感光电极420的材质可选用铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、石墨烯、纳米银、纳米炭管/杆、或者其它合适的氧化物、或者上述至少二者的堆叠层，但本发明不以此为限。第一感光电极364、感光层400与第二感光电极420构成感光单元PD。第二感光电极420相对于第一感光电极364。感光层400夹设于第一感光电极364与第二感光电极420之间。第一感光电极364位于感光层400与第一基板310之间。在本实施例中，第二感光电极420可跨越挡光结构380其中至少一个。换言之，部分第二感光电极420可位于开口382之外，但本发明不以此为限。在本实施例中，遮光图案322可位于第一基板310与感光单元PD之间，以遮蔽感光层400。遮光图案322与栅极G可为同一步骤形成，位于第一基板310的表面310a上方。发光二极管350可借由第一绝缘层330的接触洞332与遮光图案322接触。进一步来说，发光二极管350电性连接至遮光图案322，而遮光图案322可作为发光二极管350的驱动线路，但本发明不以此为限。
请参照图4F，接着，形成保护层430，以覆盖保护层430下方的所有构件，例如：主动元件T、感光单元PD等。于此，便完成了本实施例的光感测装置2000。在本实施例中，保护层430的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
图4F所示，发光二极管350配置于第一基板310上且位于感光单元PD旁。挡光结构380与感光单元PD及发光二极管350实质上位于同一平面，且挡光结构380至少位于感光单元PD的两侧。更进一步地说，感光层400具有与第二感光电极420接触的接触面400a。发光二极管350具有远离第一基板110的顶面350a。在本实施例中，挡光结构380的顶面380d与第一基板310的距离h1大于接触面400a与第一基板310的距离h2以及发光二极管350的顶面350a与第一基板310的距离h3。简言之，挡光结构380高于发光二极管350及感光层400。
由于发光二极管350与感光单元PD是位于同一第一基板310上，也就是说，发光二极管350内建在感光单元PD所属的光感测面板中，因此，光感测装置2000可省去外挂于光感测面板之外的背光模块，从而光感测装置2000的厚度能够减薄。此外，借由挡光结构380的设计，发光二极管350所发出的光束L会被挡光结构380阻挡，而不容易误入感光单元PD的感光层400中。借此，可以改善外挂于光感测面板之外的背光模块所造成的信号干扰问题。此外，透过反射层390的设置，除了可降低不当的光束L进入感光层400的机率外，还可将光束L反射至光感测装置2000外，以提高光束L的利用效率。
图5为本发明一实施例的光感测装置的剖面示意图。请参照图5，光感测装置3000包括第一基板510、主动元件T1、第一绝缘层520、反射电极530、发光二极管540、第二绝缘层550以及感光单元PD。第一基板510具有承载面510a。第一基板510可为透光第一基板或不透光/反光第一基板。举例而言，透光第一基板的材质可为玻璃、石英、塑胶或其它适当材料，不透光/反光第一基板的材质可为晶圆、陶瓷或其它适当材料，但本发明不以此为限。
主动元件T1配置于第一基板510的承载面510a上。主动元件T1包括薄膜晶体管。薄膜晶体管包括栅极G1、与栅极G1重叠的通道层CH1以及分别与通道层CH1两侧电性连接的源极S1与漏极D1。栅极G1与通道层CH1之间夹有栅绝缘层GI。在本实施例中，通道层CH1可位于栅极G1上方。换言之，主动元件T1可为底部栅极型薄膜晶体管(bottom gate TFT)。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，主动元件T1可为顶部栅极型薄膜晶体管(top gate TFT)或其他适当元件。本实施例的光感测装置3000可进一步包括主动元件T2。主动元件T1与主动元件T2可位于同一平面(例如：承载面510a)上，但本发明不以此为限。主动元件T2包括薄膜晶体管。薄膜晶体管包括栅极G2、与栅极G2重叠的通道层CH2以及分别与通道层CH2两侧电性连接的源极S2与漏极D2。栅极G2与通道层CH2之间夹有栅绝缘层GI。在本实施例中，通道层CH2可位于栅极G2上方。换言之，主动元件T2可为底部栅极型薄膜晶体管。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，主动元件T2可为顶部栅极型薄膜晶体管或其他适当元件。
第一绝缘层520覆盖主动元件T1且具有第一开口522。第一绝缘层520具有定义出第一开口522的侧壁524。在本实施例中，第一绝缘层520的第一开口522可暴露出主动元件T1的源极S1与漏极D1其中之一(例如：漏极D1)。第一绝缘层520还可具有第一开口522外的另一第二开口526。第二开口526可暴露出主动元件T2的源极S2与漏极D2其中之一(例如：漏极D2)。第一绝缘层520的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
反射电极530位于第一开口522中，且至少覆盖第一绝缘层520的侧壁524。在本实施例中，反射电极530可完全地覆盖侧壁524。更进一步地说，反射电极530还覆盖被第一开口522暴露出的源极S1与漏极D1其中之一(例如：漏极D1)。换言之，在本实施例中，反射电极530可呈杯状物，且完全地覆盖第一开口522的侧壁524与第一开口522暴露的构件(例如：部分的漏极D1)。所述杯状物的内径d可随着远离第一基板510而渐增。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，反射电极530也可覆盖侧壁524而不覆盖被第一开口522暴露出的构件。在本实施例中，反射电极530的材质可为金属、合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是其它合适的材料、或是上述至少二种材料的堆叠层，但本发明不以此为限。
本实施例的光感测装置3000还包括导电图案532。导电图案532可与反射电极530位于同一膜层。导电图案532配置于第一绝缘层520上，即导电图案532会配置于主动元件T1与T2上方的第一绝缘层520上。导电图案532填入第一绝缘层520的第二开口526而与主动元件T2的源极S2与漏极D2之一电性连接，其中，导电图案532与反射电极530相分隔开来，以使得导电图案532与反射电极530所分别连接的主动元件T1与T2能够各别运作，而不相互干扰。需说明的是，本发明并不限制光感测装置一定要还包括导电图案532，在其他实施例中，也可不设置导电图案532，以下将于后续实施例中举例说明。
发光二极管540配置于第一开口522中。反射电极530环绕发光二极管540。在本实施例中，发光二极管540可位于反射电极530上，且可透过反射电极530与第一主动元件T1的源极S1与漏极D1之一电性连接。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，反射电极530也可暴露出的源极S1与漏极D1其中之一，即反射电极530不与源极S1以及漏极D1连接，而发光二极管540可直接位于源极S1与漏极D1之一上而与主动元件T1电性连接。
反射电极530在与垂直方向y平行的方向上具有离第一基板510最远的一点530a。垂直方向y平行于承载面510a的法线方向。点530a与第一基板510的距离为H1。发光二极管540在与方向y平行的方向上具有离第一基板510最远的一点540a。点540a与第一基板510的距离为H2。在本实施例中，H1≥H2。换言之，反射电极530的高度可等于或大于发光二极管540的高度，但本发明不以此为限。另一方面，发光二极管540在与垂直方向y垂直的水平方向x上具有最大宽度W，而H1、H2、W可满足下式：0≤(H1-H2)≤(2/3W)。当H1、H2、W满足下式：0≤(H1-H2)≤(2/3W)时，光感测装置3000的视角及感测功能可同时最佳化。
第二绝缘层550覆盖发光二极管540以及反射电极530。在本实施例中，第二绝缘层550还覆盖导电图案532。第二绝缘层550具有第三开口552。第三开口552暴露出部分导电图案532。第二绝缘层550的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
感光单元PD配置于第二绝缘层550上。感光单元PD包括第一感光电极560、相对于第一感光电极560的第二感光电极570以及夹设于第一感光电极560与第二感光电极570之间的感光层580。绝缘层592的开口592a暴露出部分第一感光电极560，且感光层580可位于绝缘层592的开口592a中。第一感光电极560填入第二绝缘层550的第三开口552而与透过导电图案532与主动元件T2电性连接。第一感光电极560较第二感光电极570靠近第一基板510且为不透光/反光电极，且其材料可参阅前述的描述。第一感光电极560配置于第二绝缘层550上且于垂直方向y上不与发光二极管540重叠。换言之，不透光/反光的第一感光电极560与发光二极管540错开。第二感光电极570为透光电极。此外，在本实施例中，光感测装置3000可进一步包括保护层590。保护层590覆盖其下方的所有构件，例如：感光单元PD等。保护层590的材质可为无机材料(例如：氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆叠层)、有机材料或上述组合。
由于发光二极管540内建在感光单元PD所属的光感测面板中，因此，光感测装置3000可省去外挂于光感测面板之外的背光模块，从而光感测装置3000的厚度能够大幅减薄。此外，透过反射层530环绕发光二极管540周围的设计，反射层530可将发光二极管540发出的光束L往正视方向(即垂直方向y)集中。借此，当光感测装置3000检测物体F(例如：使用者手指)时，被物体F反射的光束L可以较小的反射角进入对应的感光单元PD中。如此一来，光感测装置3000检测到的物体F影像锐利度便能够提升，从而获得清晰的物体F影像。
图6为本发明另一实施例的光感测装置的剖面示意图。图6的光感测装置3000A与图5的光感测装置3000类似，因此相同或相对应的元件以相同或相对应的表标号表示。光感测装置3000A与光感测装置3000的主要差异在于：光感测装置3000A的感光单元PD是配置在另一基板上，而不像光感测装置3000的感光单元PD直接配置于第一绝缘层520上。以下主要就此差异说明，两者相同处还请参照前述说明，于此便不再重述。
光感测装置3000A包括第一基板510、主动元件T1、第一绝缘层520、反射电极530、发光二极管540、第二绝缘层(当作第二基板)550A以及感光单元PD。第一基板510具有承载面510a。主动元件T1配置于第一基板510的承载面510a上。第一绝缘层520覆盖主动元件T1且具有第一开口522。第一绝缘层520具有定义出第一开口522的侧壁524。反射电极530位于第一开口522中且至少覆盖侧壁524。发光二极管540配置于第一开口522中。反射电极530环绕发光二极管540。第二绝缘层(当作第二基板)550A覆盖发光二极管540、主动元件T1与第一绝缘层520。感光单元PD配置于第二绝缘层550A(当作第二基板)上。感光单元PD包括第一感光电极560。第一感光电极560配置于第二绝缘层(当作第二基板)550A上且不与发光二极管540于垂直方向y上重叠，其中垂直方向y平行于承载面510a的法线方向。与光感测装置3000不同的是，第二绝缘层(当作第二基板)550A为另一基板而不与发光二极管540直接接触。主动元件T2与感光单元PD配置于另一基板上(即第二绝缘层(第二基板)550A)且与感光单元PD电性连接。换言之，主动元件T2与感光单元PD位于第二绝缘层(当作第二基板)550A的内表面上，而主动元件T1与发光二极管540位于第二绝缘层(当作第二基板)550A的外表面与第一基板510的承载面510a之间。发光二极管540与主动元件T2及感光单元PD错开。光感测装置3000A具有与光感测装置3000类似的功效与优点，于此便不再重述。
综上所述，在本发明一实施例的光感测装置中，发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中，因此，光感测装置可不包括位于光感测面板外的背光模块，从而光感测装置的厚度能够大幅减薄。此外，由于发光二极管设置于第一、二反射层之间且感光单元设置于第二反射层上方，因此发光二极管所发出的光束被第一、二反射层反射后，会从感光单元旁边穿出光感测装置，而不容易误入感光单元的感光层。借此，可以改善外挂于光感测面板之外的背光模块所造成的信号干扰问题。
在本发明另一实施例的光感测装置中，除了因发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中而使光感测装置的厚度能够大幅减薄之外，借由至少配置于发光二极管两侧的挡光结构，发光二极管发出的光束会被挡光结构阻挡，而不容易误入感光单元的感光层中。借此，可以改善外挂于光感测面板之外的背光模块所造成的信号干扰问题。
在本发明再一实施例的光感测装置中，除了因发光二极管内建在感光单元所属的光感测面板中而使光感测装置的厚度能够大幅减薄之外，借由环绕在发光二极管的反射层，能够将发光二极管发出的光束往正视方向集中。借此，当光感测装置检测物体时，被物体反射的光束可以较小的反射角进入对应的感光单元中。如此一来，光感测装置检测到的物体影像锐利度便能够提升，从而获得清晰的物体影像。
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 (15)
1.一种光感测装置，其特征在于，包括：
一第一基板；
一第一反射层，覆盖该第一基板；
一发光二极管，位于该第一反射层上；
一第一绝缘层，覆盖该第一反射层与该发光二极管；
一第二反射层，配置于该第一绝缘层上且位于该发光二极管正上方；
一感光单元，位于该第二反射层正上方；以及
一主动元件，与该感光单元电性连接，其中该发光二极管发出一光束，该光束被该第一反射层以及该第二反射层反射后从该感光单元旁出射。
2.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，该发光二极管包括：
一第一电极，位于该第一反射层上；
一发光层，位于该第一电极上；以及
一第二电极，位于该发光层上，其中该第一电极与该第一反射电极连接，该发光二极管的该第二电极与该第二反射电极连接或该第一电极与该第二电极与该第一反射电极连接。
3.如权利要求2所述的光感测装置，其特征在于，该第一绝缘层具有一开口，该开口暴露出该第二电极，且该第二反射层借由该开口与该第二电极接触。
4.如权利要求1所述的光感测装置，其特征在于，该主动元件包括：
一栅极，与该第二反射层位于同一膜层，且设置于一栅极绝缘层上；
一通道层，设置于该栅极绝缘层上方；以及
一源极与一漏极，设置于该通道层上，且该源极与该漏极其中之一与该感光单元电性连接。
5.如权利要求4所述的光感测装置，其特征在于，该感光单元包括：
一第一感光电极，与该源极以及该漏极位于同一膜层；
一感光层，设置于该第一感光电极上；以及
一第二感光电极，设置于该感光层上。
6.一种光感测装置，其特征在于，包括：
一第一基板，具有一承载面；
一第一主动元件，配置于该第一基板的该承载面上；
一第一绝缘层，覆盖该第一主动元件且具有一第一开口，且该第一绝缘层具有一侧壁围绕该第一开口；
一反射电极，借由该第一开口与该第一主动元件的一源极或一漏极接触；
一发光二极管，配置于该第一开口中，该反射电极环绕该发光二极管；
一第二绝缘层，覆盖该发光二极管；以及
一感光单元，配置于该第二绝缘层上，其中该感光单元包括一第一感光电极，该第一感光电极配置于该第二绝缘层上且不与该发光二极管于一垂直方向上重叠，该垂直方向平行于该承载面的法线方向。
7.如权利要求6所述的光感测装置，其特征在于，该反射电极在与该垂直方向平行的方向上具有离该第一基板最远的一点，该反射电极的该点与该第一基板的距离为H1，该发光二极管在与该垂直方向平行的方向上具有离该第一基板最远的一点，该发光二极管的该点与该第一基板的距离为H2，而H1≥H2。
8.如权利要求7所述的光感测装置，其特征在于，该发光二极管在一水平方向上具有一最大宽度W，而H1、H2、W满足下式：0≤(H1-H2)≤(2/3W)，其中该水平方向与垂直方向互相垂直。
9.如权利要求6所述的光感测装置，其特征在于，该第一绝缘层覆盖该第一主动元件，该第一绝缘层的该第一开口暴露出部分的该第一主动元件，该反射电极覆盖该部分的该第一主动元件，该发光二极管配置于该反射电极上并透过该反射电极与该第一主动元件电性连接。
10.如权利要求9所述的光感测装置，其特征在于，还包括：
一第二主动元件，该第二主动元件与该第一主动元件位于该垂直方向上。
11.如权利要求10所述的光感测装置，其特征在于，还包括：
一第二开口，位于该第一绝缘层中，且暴露出该第二主动元件的一源极或一漏极；
一导电图案，配置于该第一绝缘层上该导电图案填入该第二开口而与该第二主动元件的该源极或该漏极接触。
12.如权利要求11所述的光感测装置，其特征在于，该导电图案与该反射电极位于同一膜层。
13.如权利要求11所述的光感测装置，其特征在于，该第二绝缘层具有一第三开口，该感光单元还包括：
一第二感光电极，相对于该第一感光电极；以及
一感光层，夹设于该第一感光电极与该第二感光电极之间，该第一感光电极填入该第二绝缘层的该第三开口而与该第二主动元件电性连接。
14.如权利要求6所述的光感测装置，其特征在于，该第二绝缘层包括一第二基板而不与该发光二极管直接接触。
15.如权利要求14所述的光感测装置，其特征在于，还包括：
一第二主动元件，配置于该第二基板上且该第二主动元件与该感光单元电性连接，该第一主动元件与该发光二极管电性连接，其中该发光二极管与该第二主动元件以及该感光单元于该垂直方向上错开。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |