CN1627319A - 阻抗式指纹采集触摸屏面板及其像素结构 - Google Patents

阻抗式指纹采集触摸屏面板及其像素结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阻抗式指纹采集触摸屏面板像素结构，该像素结构的用来连接薄膜晶体管漏极与氧化铟锡传感电极的不透光金属电层在设计上具有较小的尺寸，因此可大幅增加触摸屏面板的孔径比。当孔径比愈大，表示有愈多从液晶显示器背光源发出的光穿透该触摸屏面板，可使包含该指纹采集触摸屏面板的显示系统具有更高的效能。

Description

阻抗式指纹采集触摸屏面板及其像素结构
技术领域
本发明涉及一种触摸屏面板的像素结构，特别涉及一种阻抗式指纹采集触摸屏面板的像素结构。
背景技术
触摸屏面板已广泛地应用在液晶显示器(LCD)上。在实际的应用中，触摸屏面板作为触摸式的开关，可作用在液晶显示器上以图像化呈现的按钮或开关，使得它们具有真正的按钮和开关的作用。近年来，随着触摸屏面板技术的进步，业界已发展出可直接由显示面板上获取指纹影像的触摸屏面板。请参考图1A至1C，其为传统触摸屏面板的示意图。
图1A是显示一种以膜薄晶体管作为驱动单元的阻抗式指纹采集触摸屏面板100。该触摸屏面板100通常与一具有背光系统的液晶显示器310结合，以获得实用性。其中，该触摸屏面板100包括一前板150及一后板110。该前板150一般由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)薄膜或玻璃薄板所制成，且该前板150的底侧具有一由金(gold)所构成的可透光的薄导电层152。
此外，该后板110则具有一传感电极112阵列，用来侦测按在该前板150的人类手指波动，以获取该手指的指纹影像。其中，该传感电极阵列112通常由透明导电材料制成，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)或铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)。该后板110配置于该前板150之下，且两者之间相隔的距离140为100～300mm。每一传感电极112与一薄膜晶体管相连，以构成一触摸屏面板像素，用以侦测指纹影像。此指纹获取型触摸屏面板的操作方式为显示产业所熟知，故不在此赘述。
请参照图1B，其为该后板110上的一指纹传感像素区域101的平面示意图。此外，图1C则为对应于图1B中A-A’切线的指纹传感像素区域101的剖面结构示意图，其显示该周知指纹采集触摸屏面板100的一代表性像素结构。
如图1B及1C所示，该像素区域101包括一与膜薄晶体管装置102电连接的传感电极40，而该传感电极40一般由透明导电材料形成，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)或铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)。此外，该像素区域101还包括一网状的源极线10及一寻址线20，作为对整个像素阵列的特定像素寻址之用。该源极线10及该寻址线20为一般的导线，可由金属，例如：铝，制成。该寻址线20与该膜薄晶体管装置102的栅极22相连，且该源极线10与该膜薄晶体管装置102的源极32相连，关于上述电路布局显示于图1B所示的平面示意图上。
源极32向下延伸并穿越层间绝缘层66与栅极绝缘层64，以与一多晶硅层相连，而该多晶硅层为该膜薄晶体管装置102的沟道区30。在栅极22的另一边，一漏极33也与该沟道区30相连。该漏极33的顶端与一漏极接触金属垫34相连，以使该沟道区30与漏极接触金属垫34电连接。此外，该源极线10与该漏极接触金属垫34由同一金属层，例如：铝金属层，经构图后形成。
该漏极接触金属垫34具有一延伸端35向外延伸出该膜薄晶体管结构。该源极线10及该漏极接触金属垫34延伸端35皆形成于该层间绝缘层66之上。接着，如图1C所示，一钝化层68及一超高孔径比(ultra high aperture，UHA)层70连续形成于上述膜层之上，而该传感电极40则形成于该超高孔径比层70之上，并经由一接触窗37与该漏极接触金属垫34的延伸端35电连接。
除了具有需具有金属性质的部件，例如：源极线10、寻址线20、栅极22、沟道区30、源极32及漏极33、漏极接触金属垫34及延伸端35之外，该后板110的其它部分均由透光材料制成。因此，每个像素区域101，允许液晶显示器的背光源发出的光通过该触摸屏面板100传送出来。然而，由图1B所示的平面示意图可知，该像素区域101实质上仍有一部份由非透光的金属(例如作为源极线、漏极接触金属垫及接触金属垫延伸端的金属)所占据，如此一来，将导致该传统触摸屏面板100的孔径比(aperture ratio，像素区域的可透光区与整个像素区域的比值)下降至80％以下。
由于传统指纹采集触摸屏面板100 80％的孔径比，使得装备这些触摸屏面板的液晶显示器与一般液晶显示器相比，传送到显示侧的背光较少。如此一来，将导致该液晶显示器上配置有触摸屏面板的区域比液晶显示器的其它区域明显昏暗许多。虽然较低的孔径比不影响该指纹采集触摸屏面板的功能，然而较暗的画面势必影响显示器本身所表现出的效能，严重的话将局限住具有触摸屏面板的显示器的实用性。
因此，发展出具有较大孔径比的像素区域的指纹采集触摸屏面板，以有效增加由液晶显示器背光源所发出的透光量，是目前触摸屏面板工艺技术上亟需研究的重点。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种改良的传感像素结构，其用于包括薄膜晶体管的阻抗式指纹采集触摸屏面板中。该改良的传感像素结构包括一薄膜晶体管，而该薄膜晶体管具有一由多晶硅薄膜所构成的沟道区及至少一漏极，该漏极用来连接该沟道区及一金属接触垫，且一传感电极通过一接触窗与该金属接触垫电连接。值得注意的是，该接触窗向下延伸的位置完全与该沟道区所在位置重叠，换言之，整个接触窗形成于该沟道区的正上方而相隔一段距离。此外，该传感电极的材质为透光导电材料，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)或铟锌氧化物(indium zincoxide，IZO)。
此外，本发明的一优选实施例还公开了一种包括薄膜晶体管的阻抗式指纹采集触摸屏面板。该触摸屏面板包括一前板及一后板，而该后板配置于该前板的下方并间隔一距离。其中，该前板为一可挠曲透明基板，例如，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板，并在该前板的底侧涂布一导电层。该后板包括一基于薄膜晶体管的传感像素阵列。每一传感像素包括一薄膜晶体管，而该薄膜晶体管包括一由多晶硅薄膜所构成的沟道区及至少一漏极，该漏极用来连接该沟道区及一金属接触垫，且一传感电极通过一接触窗与该金属接触垫电连接。值得注意的是，该接触窗向下延伸的位置完全与该沟道区所在位置重叠，换言之，整个接触窗形成于该沟道区的正上方而相隔一段距离。如此一来，可降低像素区域中不透光区域的面积。此外，该传感电极的材质为透光导电材料，例如铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)或铟锌氧化物(indiumzinc oxide，IZO)。
此外，本发明的另一优选实施例还公开了一种具有采集指纹影像功能的显示系统。该显示系统包括一液晶显示面板、一配置于该液晶显示面板之后的液晶显示器背光源及一配置于该液晶显示面板之后的包括薄膜晶体管的阻抗式指纹采集触摸屏面板。该触摸屏面板包括一前板及一后板，而该后板配置于该前板的下方并间隔一距离。其中，该后板包括一基于薄膜晶体管的传感像素阵列。每一传感像素包括一薄膜晶体管，而该薄膜晶体管包括一由多晶硅薄膜所构成的沟道区及至少一漏极，该漏极用来连接该沟道区及一金属接触垫，且一传感电极通过一接触窗与该金属接触垫电连接。值得注意的是，该接触窗向下延伸的位置完全与该沟道区所在位置重叠，换言之，整个接触窗形成于该沟道区的正上方而相隔一段距离。
附图说明
图1A显示周知的具有指纹采集触摸屏面板的液晶显示装置，该指纹采集触摸屏面板配置于该液晶显示装置的显示侧前。
图1B显示周知的指纹采集触摸屏面板的像素区域的平面示意图。
图1C为对应于图1B中A-A’切线的像素区域剖面结构示意图。
图2A显示本发明的一优选实施例所述的指纹采集触摸屏面板像素区域的平面示意图。
图2B为对应于图2A中B-B’切线的像素区域剖面结构示意图。
符号说明
10～源极线；20～寻址线；22～栅极；30～沟道区；32～源极；33～漏极；34～漏极接触金属垫；35～延伸端；37～接触窗；40、112～传感电极；64～栅极绝缘层；66～层间绝缘层；68～钝化层；70～超高孔径比层；100～指纹采集触摸屏面板；101、201～像素区域；102、202～薄膜晶体管装置；110～后板；140～间距；150～前板；152～由金形成的透光导电薄层；235～虚线；400～基板；A-A’～沿A-A’的剖面线；B-B’～沿B-B’的剖面线。
具体实施方式
本发明涉及一种指纹采集触摸屏面板的像素改良结构，及包括该像素结构的指纹采集触摸屏面板及显示系统。以下为本发明所述指纹采集触摸屏面板的像素改良结构的一优选实施例，兹配合附图详细说明如下：
请参照图2A及2B，显示本发明一优选实施例所述的新型指纹采集触摸屏面板的像素区域201的结构示意图。将该像素区域201与图1C所述的周知指纹采集触摸屏面板100的像素区域101相比，不难发现，周知的指纹采集触摸屏面板100的漏极接触金属垫延伸端35已从本发明所述的像素区域201中移除。如图2A所示，虚线235围住的部份表示被移除的漏极接触金属垫延伸端35所在的位置。因此，在依据本发明所述的指纹采集触摸屏面板中，该像素区域201所具有的不透光金属导线区域的面积将大幅降低。换言之，与传统触摸屏面板100的像素区域101相比，本发明所述的指纹采集触摸屏面板像素区域201具有较大的透光区面积及增加的孔径比。
为达成上述的技术成效，用于连接氧化铟锡传感电极40及漏极电极33(位于薄膜晶体管装置202中)的接触窗37，必需被重新配置，以使得至少一部份的接触窗37向下延伸的位置与该沟道区30所在位置重叠，换言之，即至少一部份的接触窗37形成于该沟道区30的正上方并相隔一段距离。由图2A所显示的平面示意图可知(不显示该传感电极40)，至少一部分的接触窗37与该沟道区30重叠，并露出该金属接触垫34。实际上，在图2A所示的实施例中，该接触窗37完全形成于该沟道区30之上方，亦即完全与该沟道区30重叠。在本发明的优选实施例中，该接触窗37向下延伸的位置一部份或全部与该沟道区30所在位置重叠，以致于可使该金属接触垫34的尺寸最小化，从而避免延伸出该沟道区30。
请注意，此处所述的“接触窗37与该沟道区30重叠”指该接触窗37在垂直于基板400方向的投影与该沟道区30重叠，而非指该接触窗37直接形成于该沟道区之上并与之接触。请参照图2B，可清楚发现，该接触窗37形成于该沟道区30的正上方，并以该金属接触垫34、栅极绝缘层64及层间绝缘层66与该沟道区30相隔。该“重叠”一词用来描述该接触窗37与该沟道区30在垂直于基板400方向的空间关系。
图2B为对应于图2A中B-B’切线的像素区域201的剖面结构示意图，其清楚地示出了上述结构。该漏极33的顶端与该金属接触垫34相连。值得注意的是，在图2B中，该传感电极40、接触窗37、漏极33、及金属接触垫34在纵向(垂直于基板方向)排成一列。此特征在周知的触摸屏面板的像素区域101是完全没有的，且本发明所述的像素区域不具有一金属接触垫延伸端35(显示于图1C)。
通过移除该金属接触垫延伸端，改良后的像素区域201的孔径比可大幅增加，亦即至少可高达80％以上，改善了传统指纹采集触摸屏面板100的像素区域101具有较低孔径比(小于80％)的问题。
虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明的，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作少许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以后附的权利要求所界定的为准。

Claims (9)

1.一种以膜薄晶体管作为驱动单元的阻抗式指纹采集触摸屏面板的像素结构，包括：
一薄膜晶体管，其包括一沟道区及至少一漏极，其中所述漏极连接所述沟道区与一金属接触垫；以及
一传感电极，其通过一接触窗与所述金属接触垫电连接，其中所述接触窗向下延伸的位置与所述沟道区所在位置重叠。
2.如权利要求1所述的指纹采集触摸屏面板的像素结构，其中整个接触窗向下延伸的位置与所述沟道区所在位置重叠。
3.如权利要求1所述的指纹采集触摸屏面板的像素结构，其中所述传感电极为透明导电层，包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。
4.如权利要求1所述的指纹采集触摸屏面板的像素结构，其中所述像素结构的孔径比大于80％。
5.一种以膜薄晶体管作为驱动单元的阻抗式指纹采集触摸屏面板包括：
一前板；以及
一后板，其平行配置于所述前板的后方，并与所述前板间隔一特定距离，其中所述后板包括以膜薄晶体管作为驱动的传感像素阵列，而每一像素结构包括：
一薄膜晶体管，其包括一沟道区及至少一漏极，其中所述漏极连接所述沟道区与一金属接触垫；以及
一传感电极，其通过一接触窗与所述金属接触垫电连接，其中所述接触窗向下延伸的位置系与所述沟道区所在位置重叠。
6.如权利要求5所述的指纹采集触摸屏面板，其中整个接触窗向下延伸的位置与所述沟道区所在位置重叠。
7.如权利要求5所述的指纹采集触摸屏面板，其中所述传感电极为透明导电层，包括铟锡氧化物或铟锌氧化物。
8.如权利要求5所述的指纹采集触摸屏面板，其中所述像素结构的孔径比大于80％。
9.如权利要求5所述的指纹采集触摸屏面板，其中所述前板为一可挠曲透明基板，包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板。
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