CN109407374A - 显示装置以及感测元件基板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种显示装置以及感测元件基板，该显示装置包括像素阵列基板、感测元件基板以及显示介质层。显示介质层位于像素阵列基板与感测元件基板之间。感测元件基板包括基板、开关元件、绝缘层、导电层、信号线、感测层以及电极层。开关元件位于基板上。绝缘层覆盖开关元件。导电层位于绝缘层上。信号线电连接导电层。感测层覆盖导电层的顶面、导电层的第一侧面以及导电层的第二侧面。电极层覆盖感测层。电极层电连接开关元件。

Description

显示装置以及感测元件基板
技术领域
本发明涉及一种感测装置，且特别是涉及一种感测层覆盖导电层的顶 面、第一侧面以及第二侧面的感测装置以及感测元件基板。
背景技术
目前，为了增加产品的使用便利性，许多厂商会于产品中装设感测装置。 举例来说，现有的手机内时常附载有指纹识别的感测装置。在现有的指纹识 别技术中，感测装置检测手指指纹所反射的光线，指纹的高低起伏会有不同 强度的反射光，因此不同的指纹样貌会被感测装置所分辨出来。
然而，当光线不足或指纹凹痕不明显时，感测装置容易检测错误。导致 使用者需要重复感应才能成功识别指纹。因此，目前亟需一种可以解决前述 问题的方法。
发明内容
本发明提供一种显示装置，可以增加感测元件基板感测物体时光电流与 暗电流的比，由此改善感测元件基板敏锐度不足的问题。
本发明提供一种感测元件基板，可以增加感测物体时光电流与暗电流的 比，由此改善感测装置敏锐度不足的问题。
本发明的至少一实施例提供一种显示装置，显示装置包括像素阵列基 板、感测元件基板以及显示介质层。显示介质层位于像素阵列基板与感测元 件基板之间。感测元件基板包括基板、开关元件、绝缘层、导电层、信号线、 感测层以及电极层。开关元件位于基板上。绝缘层覆盖开关元件。导电层位 于绝缘层上。信号线电连接导电层。感测层覆盖导电层的顶面、导电层的第 一侧面以及导电层的第二侧面。电极层覆盖感测层。电极层电连接开关元件。
本发明的至少一实施例提供一种感测元件基板，感测元件基板包括基 板、开关元件、绝缘层、导电层、信号线、感测层以及电极层。开关元件位 于基板上。绝缘层覆盖开关元件。导电层位于绝缘层上。信号线电连接导电 层。感测层覆盖导电层的顶面、导电层的第一侧面以及导电层的第二侧面。 电极层覆盖感测层。电极层电连接开关元件。
本发明的目的之一为增加感测层的侧面感光面积，由此提升感测元件基 板感测物体时光电流与暗电流的比。
本发明的目的之一为提升显示装置的开口率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合 所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图；
图2是本发明的一实施例的一种显示装置的感测元件基板的仰视示意 图；
图3A是沿着图2的剖面线AA’的剖面示意图；
图3B是沿着图2的剖面线BB’的剖面示意图；
图3C是沿着图2的剖面线CC’的剖面示意图；
图4是本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的俯视示意 图；
图5是沿着图4的剖面线DD’的剖面示意图；
图6是本发明的一实施例的一种显示装置的分解示意图；
图7是本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的剖面示意 图。
符号说明
1：显示装置
10：感测元件基板
20、20’：像素阵列基板
AR：薄膜晶体管阵列
AA’、BB’：剖面线
B1、I1～I3、I1’～I3’、I4：绝缘层
B2：钝化层
BL：背光模块
BM：黑色矩阵
C1：导电层
C1a：第一侧面
C1b：第二侧面
C1c：第三侧面
C1t：顶面
C2：电极层
CF：彩色滤光图案
CH1、CH2：半导体通道层
D1、D2：漏极
DL1：第一数据线
DL2：第二数据线
E1：像素电极
E2：共用电极
F：手指
G1、G2：栅极
H1、H2、H1’、H2’、O1、O2、O3：开口
L：信号线
LC：显示介质层
LR：光线
R：感测层
S1、S2：源极
SB1、SB2：基板
SL1：第一扫描线
SL2：第二扫描线
SM1、SM2：遮光层
T1：开关元件
T2：薄膜晶体管
t：狭缝
X：距离
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。为了方便 说明，图1省略绘示了感测元件基板10以及像素阵列基板20中的部分构件。 图2是依照本发明的一实施例的一种显示装置的感测元件基板的仰视示意 图。图2还绘示出位于像素阵列基板中的黑色矩阵BM与感测元件基板中的 位置关系。图3A是沿着图2的剖面线AA’的剖面示意图。图3B是沿着图2 的剖面线BB’的剖面示意图。图3C是沿着图2的剖面线CC’的剖面示意图。
显示装置1包括感测元件基板10、像素阵列基板20以及显示介质层LC。 显示介质层LC位于像素阵列基板20与感测元件基板10之间。
请同时参考图1、图2、图3A、图3B以及图3C，感测元件基板10包 括基板SB1、开关元件T1、绝缘层B1、导电层C1、信号线L、感测层R以 及电极层C2。在一些实施例中，感测元件基板10还包括遮光层SM1、绝缘 层I1、绝缘层I2、绝缘层I3、钝化层B2、第一扫描线SL1以及第一数据线 DL1。
基板SB1的材质可为玻璃、石英或有机聚合物等等。
遮光层SM1位于基板SB1上。遮光层SM1的材质例如包括金属、树脂、 石墨或其他可适用的材料。遮光层SM1例如可以改善开关元件T1产生光漏 电的问题。绝缘层I1覆盖遮光层SM1以及基板SB1，且遮光层SM1位于绝 缘层I1以及基板SB1之间。
开关元件T1、信号线L、第一扫描线SL1以及第一数据线DL1位于基 板SB1上。
开关元件T1例如位于绝缘层I1上，且开关元件T1与基板SB1之间夹 有遮光层SM1。开关元件T1包括栅极G1、源极S1、漏极D1以及半导体 通道层CH1。半导体通道层CH1位于绝缘层I1上。栅极G1与半导体通道 层CH1重叠，且栅极G1与半导体通道层CH1之间夹有绝缘层I2。栅极G1 与第一扫描线SL1电连接。在本实施例中，栅极G1与第一扫描线SL1属于 同一导电膜层，但本发明不以此为限。绝缘层I3位于绝缘层I2上。源极S1 以及漏极D1位于绝缘层I3的上方，且源极S1与第一数据线DL1电连接。 在本实施例中，源极S1、漏极D1、第一数据线DL1以及信号线L属于同一 导电膜层，但本发明不以此为限。源极S1以及漏极D1通过开口H1、H2 而电连接至半导体通道层CH1，开口H1、H2例如位于绝缘层I3以及绝缘 层I2中。上述的开关元件T1是以顶部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本 发明不限于此。根据其他实施例，上述的开关元件T1也可是以底部栅极型 薄膜晶体管，或其他适合的薄膜晶体管。
绝缘层B1覆盖开关元件T1。导电层C1位于绝缘层B1上。信号线L 电连接导电层C1。举例来说，导电层C1通过开口O1而电连接至信号线L， 开口O1例如位于绝缘层B1中。导电层C1的材质较佳为透明导电材料，例 如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物或 其他合适的氧化物或者是上述至少二者的堆叠层。
感测层R覆盖导电层C1的顶面C1t、导电层C1的第一侧面C1a以及 导电层的第二侧面C1b。在本实施例中，导电层C1还具有第三侧面C1c， 第三侧面C1c连接第一侧面C1a和第二侧面C1b，且感测层R覆盖导电层 C1的第三侧面C1c。感测层R的材质例如是富硅氧化物(Silicon-rich oxide, SRO)或其他合适的材料。在本实施例中，感测层R垂直投影于基板SB1 上的形状为长方形，且感测层R的长边平行于第一扫描线SL1，但本发明不 以此为限。
电极层C2覆盖感测层R。感测层R位于导电层C1的顶面C1t与电极 层C2之间、导电层C1的第一侧面C1a与电极层C2之间以及导电层C1的 第二侧面C1b与电极层C2之间。在本实施例中，感测层R更位于导电层 C1的第三侧面C1c与电极层C2之间。电极层C2相较于导电层C1更远离 基板SB1。电极层C2相较于导电层C1更靠近像素阵列基板20。
电极层C2电连接开关元件T1。举例来说，电极层C2通过开口O2而 电连接至开关元件T1，开口O2例如位于绝缘层B1中。电极层C2的材质 例如是钼、铝、钛、铜、金、银或其他导电材料或上述两种以上的材料的堆 叠。在一实施例中，电极层C2的反射率为30％～100％，较佳为50％～100 ％。
在一些实施例中，电极层C2于基板SB1的垂直投影的边缘与导电层 C1于基板SB1的垂直投影的边缘的最小距离X为0.5微米至50微米，其中 又以2微米至20微米较佳，但本发明不以此为限。
在本实施例中，感测元件基板10还包括钝化层B2。钝化层B2覆盖导 电层C1、电极层C2以及绝缘层B1。钝化层B2例如位于电极层C2与显示 介质层LC(绘示于图1)之间。
图4是依照本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的俯视示 意图。为了方便说明，图4省略绘示了图1中的彩色滤光图案CF。图5是 沿着图4的剖面线DD’的剖面示意图。图6是依照本发明的一实施例的一种 显示装置的分解示意图。为了方便说明，图6绘示了第一扫描线SL1、第一 数据线DL1、第二扫描线SL2、第二数据线DL2以及信号线L，并省略其他 构件。
请参考图1与图4和图5，像素阵列基板20包括薄膜晶体管阵列AR、 彩色滤光图案CF以及黑色矩阵BM。在本实施例中，像素阵列基板20还包 括基板SB2、遮光层SM2、绝缘层I1’、绝缘层I2’、绝缘层I3’、绝缘层I4、 像素电极E1以及共用电极E2。
薄膜晶体管阵列AR包括薄膜晶体管T2、第二扫描线SL2与第二数据 线DL2。遮光层SM2、薄膜晶体管T2、第二扫描线SL2与第二数据线DL2 位于基板SB2上。
薄膜晶体管T2例如位于绝缘层I1’上，且薄膜晶体管T2与基板SB2之 间夹有遮光层SM2。薄膜晶体管T2包括栅极G2、源极S2、漏极D2以及 半导体通道层CH2。半导体通道层CH2位于绝缘层I1’上。栅极G2与半导 体通道层CH2重叠，且栅极G2与半导体通道层CH2之间夹有绝缘层I2’。 栅极G2与第二扫描线SL2电连接。在本实施例中，栅极G2与第二扫描线SL2属于同一导电膜层，但本发明不以此为限。绝缘层I3’位于绝缘层I2’上。 源极S2以及漏极D2位于绝缘层I3’的上方，且源极S2与第二数据线DL2 电连接。在本实施例中，源极S2以及第二数据线DL2属于同一导电膜层， 但本发明不以此为限。源极S2以及漏极D2通过开口H1’、H2’而电连接至 半导体通道层CH2，开口H1’、H2’例如位于绝缘层I3’以及绝缘层I2’中。 上述的薄膜晶体管T2是以顶部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本发明不 限于此。根据其他实施例，上述的薄膜晶体管T2也可是以底部栅极型薄膜 晶体管。在一些实施例中，形成薄膜晶体管T2的制作工艺类似于形成开关 元件T1的制作工艺。请参考图2、图4以及图6，在一些实施例中，第一扫 描线SL1与第一数据线DL1分别于垂直基板SB1的方向(也可以说是垂直 基板SB2的方向)上重叠于第二扫描线SL2与第二数据线DL2。由此可以 提升显示装置1的开口率。在一些实施例中，信号线L亦于垂直基板SB1 的方向(也可以说是垂直基板SB2的方向)上重叠于第二数据线DL2，以 进一步提升显示装置1的开口率。
彩色滤光图案CF位于薄膜晶体管阵列AR上。彩色滤光图案CF例如 包括红色滤光图案、红色滤光图案以及蓝色滤光图案。在一些实施例中，彩 色滤光图案CF还可以包括其他颜色的滤光图案。彩色滤光图案CF对应于 像素阵列基板20的开口区而设置。
黑色矩阵BM位于薄膜晶体管阵列AR上。黑色矩阵BM例如是位于不 同颜色的滤光图案之间。黑色矩阵BM对应于像素阵列基板20的薄膜晶体 管T2、第二扫描线SL2与第二数据线DL2而设置。
请参考图2以及图4，黑色矩阵BM于垂直基板SB1的方向(也可以说 是垂直基板SB2的方向)上重叠于导电层C1、感测层R以及电极层C2。由 此可以提升显示装置1的开口率。在较佳的实施例中，黑色矩阵BM于垂直 基板SB1的方向上更重叠于第一扫描线SL1、第一数据线DL1、第二扫描线 SL2、第二数据线DL2、开关元件T1以及薄膜晶体管T2。
共用电极E2位于彩色滤光图案CF上。在一些实施例中，共用电极E2 藉由共通信号线(未绘出)而电连接至共通电压。绝缘层I4位于共用电极 E2、彩色滤光图案CF及黑色矩阵BM上。
在本实施例中，像素电极E1设置于彩色滤光图案CF及/或黑色矩阵BM 上，像素电极E1位于绝缘层I4上，且像素电极E1重叠于共用电极E2。像 素电极E1通过黑色矩阵BM以及绝缘层I4中的开口O3而电连接至薄膜晶 体管T2的漏极D2，但本发明不以此为限。在其他实施例中，彩色滤光图案 CF及/或黑色矩阵BM设置于像素电极E1上。像素电极E1包括狭缝t。
在一些实施例中，像素电极E1与显示介质层LC之间还包括配向层(未 绘出)，但本发明不以此为限。
接着请参考图1，显示装置1还可以包括背光模块BL。背光模块BL设 置于像素阵列基板20下方，也可以说像素阵列基板20位于背光模块BL与 感测元件基板10之间。当手指F靠近感测元件基板10时，背光模块BL所 发出的光线LR会被手指F反射至感测层R。由于本实施例中的感测层R覆 盖导电层C1的顶面C1t、导电层C1的第一侧面C1a以及导电层的第二侧面 C1b，因此可以增加感测元件基板10感测手指F时光电流与暗电流的比，由 此改善感测元件基板10敏锐度不足的问题。在本实施例中，黑色矩阵BM 于垂直基板SB1的方向(也可以说是垂直基板SB2的方向)上重叠于导电 层C1、感测层R以及电极层C2。由此可以提升显示装置1的开口率。
图7是依照本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的剖面示 意图。在此必须说明的是，图7的实施例沿用图5的实施例的元件标号与部 分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了 相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图5的像素阵列基板20是以像素电极E1位于共用电极E2上方为例。 图7的像素阵列基板20’则是以共用电极E2位于像素电极E1上方为例。
在图7的实施例中，像素电极E1位于共用电极E2与基板SB2之间， 且共用电极E2具有狭缝(未绘出)。
基于上述，本发明的显示装置可以增加感测层的侧面感光面积，由此提 升感测元件基板感测物体时光电流与暗电流的比。此外，由于黑色矩阵于垂 直基板的方向上重叠于导电层、感测层以及电极层，因此可以提升显示装置 的开口率。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些 许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为 准。

Claims (18)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
像素阵列基板；
感测元件基板，包括：
基板；
开关元件，位于该基板上；
绝缘层，覆盖该开关元件；
导电层，位于该绝缘层上；
信号线，电连接该导电层；
感测层，覆盖该导电层的一顶面、该导电层的一第一侧面以及该导电层的一第二侧面；以及
电极层，覆盖该感测层，其中该电极层电连接该开关元件；以及
显示介质层，位于该像素阵列基板与该感测元件基板之间。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该感测层位于该导电层的该顶面与该电极层之间、该导电层的该第一侧面与该电极层之间以及该导电层的该第二侧面与该电极层之间。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中该电极层于该基板的垂直投影之边缘与该导电层于该基板的垂直投影之边缘之最小距离为0.5微米至50微米。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中该导电层还具第三侧面，该导电层的该第三侧面连接该导电层的该第一侧面和该导电层的该第二侧面，且该感测层覆盖该导电层的该第三侧面。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中该感测层位于该导电层的该顶面与该电极层之间、该导电层的该第一侧面与该电极层之间、该导电层的该第二侧面与该电极层之间以及该导电层的该第三侧面与该电极层之间。
6.如权利要求1所述的显示装置，还包括一遮光层，位于该开关元件与该基板之间。
7.如权利要求1所述的显示装置，还包括钝化层，位于该电极层与该显示介质层之间。
8.如权利要求1所述的显示装置，其中该像素阵列基板包括：
薄膜晶体管阵列；
彩色滤光图案，位于该薄膜晶体管阵列上；以及
黑色矩阵，位于该薄膜晶体管阵列上，且于垂直该基板的一方向上重叠于该导电层、该感测层以及该电极层。
9.如权利要求1所述的显示装置，其中该电极层相较于该导电层更靠近该像素阵列基板。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中
该感测元件基板还包括第一扫描线与第一数据线，该第一扫描线与该第一数据线电连接该开关元件；且
该像素阵列基板更包括第二扫描线与第二数据线，
其中该第一扫描线与该第一数据线分别于垂直该基板的一方向上重叠于该第二扫描线与该第二数据线。
11.如权利要求10所述的显示装置，其中该感测层的垂直投影于该基板上的形状为长方形，且该感测层的长边平行于该第一扫描线。
12.如权利要求1所述的显示装置，其中该电极层的材料包括金属，且该电极层至少覆盖该感测层的一顶面、该感测层的第一侧面以及该感测层的第二侧面。
13.一种感测元件基板，其特征在于，包括：
基板；
开关元件，位于该基板上；
绝缘层，覆盖该开关元件；
导电层，位于该绝缘层上；
信号线，电连接该导电层；
感测层，覆盖该导电层的顶面、该导电层的第一侧面以及该导电层的第二侧面；以及
电极层，覆盖该感测层，其中该电极层电连接该开关元件。
14.如权利要求13所述的感测元件基板，其中该感测层位于该导电层的该顶面与该电极层之间、该导电层的该第一侧面与该电极层之间以及该导电层的该第二侧面与该电极层之间。
15.如权利要求13所述的感测元件基板，其中该导电层还具有第三侧面，该第三侧面连接该第一侧面和该第二侧面，且该感测层覆盖该导电层的该第三侧面。
16.如权利要求15所述的感测元件基板，其中该感测层位于该导电层的该顶面与该电极层之间、该导电层的该第一侧面与该电极层之间、该导电层的该第二侧面与该电极层之间以及该导电层的该第三侧面与该电极层之间。
17.如权利要求13所述的感测元件基板，其中该电极层相较于该导电层更远离该基板。
18.如权利要求13所述的感测元件基板，其中该电极层的材料包括金属，且该电极层至少覆盖该感测层的一顶面、该感测层的第一侧面以及该感测层的第二侧面。
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