TW202208957A - 感測元件基板及包含其之顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種感測元件基板，包括基板以及感測元件。感測元件位於基板上，且包括第一電極、第二電極、感測層、導電層以及第一絕緣層。第一電極位於基板上。第二電極重疊第一電極。感測層位於第二電極與第一電極之間。導電層重疊第二電極且電性連接第一電極。導電層具有第一開口，第一開口重疊感測層。第一絕緣層位於導電層與第二電極之間。此外，還提出一種包括上述感測元件基板的顯示裝置。

Description

感測元件基板及包含其之顯示裝置

本發明是有關於一種感測元件基板，且特別是有關於一種包含感測元件基板之顯示裝置。

顯示裝置的發展日新月異，尤其全面屏(Full-screen)設計現已成為中小尺寸螢幕規格主流。為實現全面屏，指紋辨識功能併入螢幕顯示內之屏下指紋辨識iFP (in-cell Fingerprint Sensing)為其關鍵技術，其中全屏非固定點指紋辨識功能預期可支援多種應用，提昇使用者體驗並增加面板附加價值，為目前重點開發項目。

就實際應用需求而言，iFP需搭配光準直設計，以克服蓋板(Cover Glass)厚度所造成的指紋相鄰紋峰/谷反射光干擾。然而，光準直設計需限縮感測元件的收光面積，造成光電流(Iph)下降，導致光/暗電流值相近，即光/暗電流比不足，進而影響指紋影像對比品質。假使縮小感測元件的非照光面積來降低暗電流，則會造成感測元件電容降低，導致在主動式感光電路作動下電路耦合效率不佳，造成指紋輸出電壓偏低並壓縮指紋的紋峰/紋谷對比，同樣會降低指紋影像的對比品質。

本發明提供一種感測元件基板，具有良好的指紋影像對比品質。

本發明提供一種顯示裝置，具有良好的指紋辨識度。

本發明的感測元件基板包括：基板；以及感測元件，位於基板上，其中感測元件包括：第一電極，位於基板上；第二電極，重疊第一電極；感測層，位於第二電極與第一電極之間；導電層，重疊第二電極且電性連接第一電極，其中導電層具有第一開口，且第一開口重疊感測層；以及第一絕緣層，位於導電層與第二電極之間。

在本發明的一實施例中，上述的感測元件還包括第二絕緣層，第二絕緣層位於第二電極與第一電極之間，且具有第二開口，其中第二開口重疊感測層。

在本發明的一實施例中，上述的第一開口與第二開口的面積比介於1/9與4/9之間。

在本發明的一實施例中，上述的感測元件包括第一電容以及第二電容，第一電容包括第二電極與第一電極，且第二電容包括導電層與第二電極。

在本發明的一實施例中，上述的第二電極為透明電極。

在本發明的一實施例中，上述的導電層為不透明導電層。

在本發明的一實施例中，上述的第二電極為不透明電極且具有第三開口，其中第三開口重疊第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的第三開口小於第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的感測元件基板還包括第一訊號線及第二訊號線，設置於基板上，其中第一電極電性連接第一訊號線及第二訊號線中之一者，且第二電極電性連接第一訊號線及第二訊號線中之另一者。

本發明的顯示裝置包括：畫素陣列基板；以及上述的感測元件基板，其中感測元件基板重疊畫素陣列基板。

在本發明的一實施例中，上述的畫素陣列基板包括畫素電極以及共用電極，且導電層經由畫素電極以及共用電極中之一者電性連接第一電極。

在本發明的一實施例中，上述的導電層為畫素電極以及共用電極中之另一者。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括蓋基板，其中感測元件基板位於畫素陣列基板與蓋基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的蓋基板包括遮光層，遮光層具有第四開口，且第四開口重疊第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的第四開口大於第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的感測元件還包括第二絕緣層，第二絕緣層位於第二電極與第一電極之間，且具有第二開口，其中第二開口重疊感測層。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括蓋基板，其中畫素陣列基板位於感測元件基板與蓋基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的感測元件基板還包括調光結構，調光結構位於感測元件與畫素陣列基板之間，且調光結構具有第五開口，第五開口重疊第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的第五開口大於第一開口。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的感測元件基板100的剖面示意圖。請參照圖1，感測元件基板100包括基板110以及感測元件120，感測元件120位於基板110上。感測元件120包括第一電極121、感測層122、第二電極124、第一絕緣層125以及導電層126。第一電極121位於基板110上。第二電極124重疊第一電極121。感測層122位於第二電極124與第一電極121之間。導電層126重疊第二電極124且電性連接第一電極121，其中導電層126具有第一開口O1，第一開口O1重疊感測層122。第一絕緣層125位於導電層126與第二電極124之間。

在本發明的一實施例的感測元件基板100中，利用導電層126與第二電極124重疊所形成的電容，能夠在保持感測元件120的電容值之下縮小感測層122的面積，藉以降低感測元件120的暗電流，從而提高感測元件120的光/暗電流比，使感測元件120具有良好的指紋影像對比品質。另外，導電層126的第一開口O1可搭配其他膜層的開口進行收光角度的調控，例如排除入射角較大的光，以提供光準直的功效。

以下，配合圖1，繼續說明感測元件基板100的各個元件與膜層的實施方式，但本發明不以此為限。

在本實施例中，基板110為透明基板，其材質例如是石英基板、玻璃基板、高分子基板或其他適當材質，但本發明不以此為限。除了用以形成感測元件120的各種膜層之外，基板110上還可設置訊號線以及其他用以形成例如開關元件的各種膜層。

基於導電性的考量，感測元件120的第一電極121一般是使用金屬材料，例如鉬、鋁、鈦、銅、金、銀、或其他導電材料、或上述任意兩種以上之材料的堆疊，但本發明不以此為限。

在本實施例中，感測元件120還包括第二絕緣層123。第二絕緣層123位於第二電極124與第一電極121之間，且具有第二開口O2，其中第二開口O2重疊感測層122。在一些實施例中，第二絕緣層123位於基板110、第一電極121以及感測層122上，而且第二絕緣層123的第二開口O2完全重疊感測層122。在一些實施例中，第二開口O2的面積近似於感測層122的面積。在本實施例中，感測層122的材質例如是富矽氧化物（Silicon-rich oxide, SRO）或其他合適的材料。

在本實施例中，第二電極124與第一電極121構成感測元件120的第一電容E1，也就是說，感測元件120包括第一電容E1，且第一電容E1包括第二電極124與第一電極121。具體而言，可以將第二電極124位於第二開口O2中的部分定義為感測部1241，且將第二電極124位於第二絕緣層123上的部分定義為延伸部1242，而感測層122被夾置於感測部1241與第一電極121之間，第二絕緣層123被夾置於延伸部1242與第一電極121之間。當第二絕緣層123的厚度遠大於感測層122的厚度時，第一電容E1主要由第二電極124的感測部1241與第一電極121構成。

第二電極124的延伸部1242與感測部1241的長度比可以介於1/4與2之間。舉例而言，在本實施例中，延伸部1242的長度Lb與感測部1241的長度La之比為3/5，即Lb/La = 3/5，但本發明不限於此。

在本實施例中，第二電極124為透明電極。在一些實施例中，第二電極124可以使用合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或其它合適的材料、或是上述導電材料的堆疊層，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層，但本發明不限於此。

在本實施例中，導電層126為不透明導電層，因此，導電層126可以提供遮光的功能，同時第一開口O1可作為光準直設計的一部分，並與其他膜層的開口一起調控感測層122的收光角度。導電層126的材質可以是例如鉬、鋁、鈦、銅、金、銀、或其他導電材料、或上述任意兩種以上之材料的堆疊。

導電層126與第二電極124之間夾置第一絕緣層125，且導電層126與第二電極124重疊而構成感測元件120的第二電容E2。也就是說，感測元件120還包括第二電容E2，且第二電容E2包括導電層126與第二電極124。另外，導電層126電性連接第一電極121，也就是說，導電層126與第一電極121等電位。因此，感測元件120包括第一電容E1以及第二電容E2，且第一電容E1與第二電容E2並聯。

導電層126的第一開口O1與第二絕緣層123的第二開口O2的口徑比可以介於1/3與2/3之間。舉例而言，在本實施例中，第一開口O1的口徑W1與第二開口O2的口徑W2之比約為2/5，但本發明不限於此。

在本實施例中，在不改變作為光準直設計的一部分的第一開口O1的口徑W1之下，減小第二開口O2的口徑W2意味著可同時減小感測層122的面積，從而減少暗電流。在此情況下，第一開口O1與第二開口O2的口徑比W1/W2可提高至1/3與2/3之間。由於感測層122的面積減小時，感測部1241與第一電極121的重疊面積變小，第一電容E1會降低，因此，第一電容E1減少的電容值可由導電層126與第二電極124構成的第二電容E2來補足。

在一些實施例中，第二絕緣層123還可具有通孔V1，第一絕緣層125還可具有通孔V2，且通孔V2重疊通孔V1，而導電層126可以通過第一絕緣層125的通孔V2以及第二絕緣層123的通孔V1連接至第一電極121，但本發明不限於此。

在一些實施例中，感測元件基板100還可以包括平坦層130，平坦層130使感測元件基板100的上表面平坦化，以便於組裝或保存。第二絕緣層123、第一絕緣層125以及平坦層130的材料可以包括透明的絕緣材料，例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、有機材料、壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料等，但本發明不限於此。第二絕緣層123、第一絕緣層125以及平坦層130也可以分別具有單層結構或多層結構，多層結構例如上述絕緣材料中任意兩層或更多層的疊層，可視需要進行組合與變化。

以下，繼續說明本發明的另一實施例。圖2A是本發明一實施例的感測元件基板100A的上視示意圖。圖2B是圖2A之感測元件基板100A的感測元件120A的放大示意圖。圖2C是沿圖2B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。圖2D是圖2A的感測元件基板100A的電路示意圖。以下，配合圖2A至圖2D，繼續說明感測元件基板100A的各個元件與膜層的實施方式，且沿用圖1的實施例中所採用的元件標號與相關內容，但本發明不以此為限。

請同時參照圖2A與圖2C，感測元件基板100A包括基板110、感測元件120A以及平坦層130，感測元件120A設置於基板110與平坦層130之間。感測元件基板100A還可以包括掃描線GL以及資料線DL，掃描線GL以及資料線DL設置於基板110上，用於傳送掃描訊號以及資料訊號。

請同時參照圖2B與圖2C，與圖1的感測元件基板100的感測元件120相比，如圖2B至圖2C所示的感測元件120A中的結構的不同之處在於：感測元件120A包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124A、連接部1243、第一絕緣層125以及導電層126，且第二電極124A包括感測部1241以及延伸部1242A。

在本實施例中，第二電極124A的延伸部1242A位於第二絕緣層123上，且延伸部1242A環繞感測部1241。連接部1243與延伸部1242A以及感測部1241分離。第二絕緣層123可以具有通孔V1，且連接部1243可以通過第二絕緣層123的通孔V1連接至第一電極121。

在本實施例中，第一絕緣層125可以具有通孔V2，且導電層126可以通過第一絕緣層125的通孔V2連接至連接部1243，使得導電層126可以電性連接至第一電極121。

在本實施例中，導電層126重疊第二電極124A，導電層126與第二電極124A之間夾置第一絕緣層125，且導電層126與第二電極124A可構成第二電容E2A。另外，第二電極124A的感測部1241與第一電極121可構成第一電容E1。因此，在本實施例中，感測元件120A可包括第一電容E1以及第二電容E2A。

請參照圖2B，在一些實施例中，第一開口O1與第二開口O2的面積比可以介於1/9與4/9之間。舉例而言，在本實施例中，第一開口O1的面積與第二開口O2的面積之比約為1/4，但本發明不限於此。

請參照圖2C，在本實施例中，感測元件基板100A還包括絕緣層I1、絕緣層I2、第一訊號線SL1以及第二訊號線SL2。絕緣層I1位於基板110上，第一訊號線SL1以及第二訊號線SL2設置於絕緣層I1上，且絕緣層I2位於第一訊號線SL1與第一電極121之間以及第二訊號線SL2與第一電極121之間。第一電極121電性連接第一訊號線SL1，且第二電極124A可電性連接第二訊號線SL2，但本發明不限於此。舉例而言，在本實施例中，絕緣層I2可以具有通孔V3，且第一電極121可以通過通孔V3連接至第一訊號線SL1。另外，第二電極124A也可以通過第二絕緣層123以及絕緣層I2中的其他通孔連接至第二訊號線SL2。

舉例而言，請參照圖2D，第一訊號線SL1耦接於感測元件120A、重置電晶體TS以及讀取電晶體TR之間，而第二訊號線SL2可以傳送驅動訊號SR_W至感測元件120A。重置電晶體TS可以接收驅動訊號SR_R而使第一訊號線SL1回到電壓VSS準位。當感測元件120A進行感測時，感測元件120A開始漏電而使第一訊號線SL1上的電壓準位下降，此時，來自第二訊號線SL2的驅動訊號SR_W可藉由感測元件120A的電容抬升第一訊號線SL1上的電壓準位，從而開啟讀取電晶體TR，使得輸出訊號SOUT可被讀取。

圖3是本發明一實施例的感測元件基板100B的剖面示意圖。感測元件基板100B包括基板110、感測元件120A以及平坦層130，感測元件120A設置於基板110與平坦層130之間。感測元件120A包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124A、連接部1243、第一絕緣層125以及導電層126。

與圖2A至圖2C所示的感測元件基板100A相比，如圖3所示的感測元件基板100B中的結構的不同之處在於：第一電極121電性連接第二訊號線SL2，且第二電極124A電性連接第一訊號線SL1。

舉例而言，在本實施例中，絕緣層I2還可以具有通孔V4以及通孔V5，第二絕緣層123還可以具有通孔V6，且通孔V6重疊通孔V5。第一電極121可以通過絕緣層I2的通孔V4連接至第二訊號線SL2，而第二電極124A可以通過第二絕緣層123的通孔V6以及絕緣層I2的通孔V5連接至第一訊號線SL1。

圖4是本發明一實施例的顯示裝置10的剖面示意圖。以下，配合圖4繼續說明顯示裝置10的各個元件與膜層的實施方式，且沿用圖1的實施例中所採用的元件標號與相關內容，但本發明不以此為限。

顯示裝置10包括感測元件基板100以及畫素陣列基板200，其中感測元件基板100重疊畫素陣列基板200。在本實施例中，感測元件基板100包括基板110、感測元件120以及平坦層130，其中感測元件120設置於基板110與平坦層130之間。感測元件120包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124、第一絕緣層125以及導電層126。感測元件120的結構類似於圖1所示，在此不予以重述。畫素陣列基板200的結構可類似於下述的畫素陣列基板200A、200B、200C、200D。

在本實施例中，顯示裝置10還包括蓋基板300與顯示介質400，其中感測元件基板100位於畫素陣列基板200與蓋基板300之間，且顯示介質400位於感測元件基板100與蓋基板300之間。蓋基板300可以是濾光基板。舉例而言，在本實施例中，蓋基板300可以包括基板310、遮光層320以及濾光層330。在一些實施例中，濾光層330可以包括紅色濾光圖案、綠色濾光圖案以及藍色濾光圖案。在本實施例中，遮光層320具有第四開口O4，第四開口O4重疊第一開口O1，且第四開口O4的口徑W4大於第一開口O1的口徑W1。於本實施例中，第四開口O4的口徑W4小於第二開口O2的口徑W2，然不以此為限，於其他實施例中，有可能第四開口O4的口徑W4大於或等於第二開口O2的口徑W2。第一開口O1搭配第四開口O4可調控感測層122的收光角度，以實現光準直設計，從而使感測元件基板100具有良好的指紋影像對比品質，且使顯示裝置10具有良好的指紋辨識度。

圖5是本發明一實施例的顯示裝置20的剖面示意圖。以下，配合圖5繼續說明顯示裝置20的各個元件與膜層的實施方式，且沿用圖2A至圖2C以及圖4的實施例中所採用的元件標號與相關內容，但本發明不以此為限。

顯示裝置20包括感測元件基板100C、畫素陣列基板200A、蓋基板300以及顯示介質400。蓋基板300的結構類似於圖4所示，在此不予以細部繪示及重述。

請參照圖5，畫素陣列基板200A包括基板210、遮光層SM、開關元件SW、共用電極CE、畫素電極PE以及絕緣層I4。基板210可為透明基板，其材質包括石英基板、玻璃基板、高分子基板等，但本發明不限於此。

開關元件SW包括閘極GE、半導體層CH、源極SE以及汲極DE。閘極GE重疊半導體層CH，半導體層CH設置於緩衝層I3與絕緣層I1之間，且半導體層CH的材質可包括矽質半導體材料(例如多晶矽、非晶矽等)、氧化物半導體材料、有機半導體材料。具體而言，半導體層CH重疊閘極GE的區域可視為開關元件SW的通道區。另外，遮光層SM設置於基板210與緩衝層I3之間，且遮光層SM的布局面積可以至少遮蔽通道區，以避免通道區的特性因外界光線的照射而受影響。遮光層SM的材質可包括黑色樹脂或是遮光金屬(例如：鉻)等反射性和光穿透率都較低的材料。

開關元件SW的源極SE與汲極DE彼此分離，且源極SE與汲極DE分別接觸半導體層CH。畫素電極PE電性連接至汲極DE。開關元件SW可透過掃描線所傳遞的訊號而開啟或關閉，並且開關元件SW開啟時可將資料線上所傳遞的訊號傳遞給畫素電極PE。

開關元件SW的源極SE與汲極DE可以屬於相同膜層，而且開關元件SW的源極SE、汲極DE以及閘極GE的材質可包括導電性良好的金屬，例如鋁、鉬、鈦等金屬，但本發明不以此為限。為了避免各構件之間發生不必要的短路，在閘極GE與半導體層CH之間設置絕緣層I1，在形成源極SE和汲極DE的膜層與形成閘極GE的膜層之間設置絕緣層I2，且在形成源極SE和汲極DE的膜層與第一電極121之間設置絕緣層I5以及絕緣層I6。雖然本實施例中的閘極GE位於半導體層CH上方，使得開關元件SW為頂閘極電晶體。然而，在其他實施例中，閘極GE也可以位於半導體層CH下方，使得開關元件SW為底閘極電晶體。

在本實施例中，共用電極CE設置於絕緣層I4下方，而畫素電極PE設置於絕緣層I4上方並配置有多個狹縫ST，如此一來，當受到電場驅動時，畫素電極PE與共用電極CE之間形成的電場可穿過畫素電極PE中的狹縫ST來驅動顯示介質400，但本發明不限於此。在其他實施例中，畫素電極PE可設置於絕緣層I4下方，而共用電極CE可設置於絕緣層I4上方並配置有多個狹縫ST。當受到電場驅動時，畫素電極PE與共用電極CE之間形成的電場可穿過共用電極CE中的狹縫ST來驅動顯示介質400。

與圖2A至圖2C所示的感測元件基板100A相比，如圖5所示的顯示裝置20的感測元件基板100C中的結構的不同之處在於：感測元件基板100C包括基板210、感測元件120C以及平坦層130，且感測元件120C位於形成開關元件SW的源極SE與汲極DE的膜層與共用電極CE之間。也就是說，畫素陣列基板200A的基板210可以同時作為感測元件基板100C的基板。在一些實施例中，感測元件基板100C的感測元件120C可以重疊畫素陣列基板200A的畫素電極PE或共用電極CE。

在本實施例中，感測元件120C與畫素陣列基板200A的開關元件SW位於不同的膜層中，因此，感測元件120C的布局設計不會受限於開關元件SW及與其相連的掃描線或資料線的布局設計，因此，感測元件120C可具有較大的元件布局設計的彈性。

在本實施例中，感測元件120C包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124A、連接部1243、第一絕緣層125以及導電層126C。導電層126C可經由畫素電極PE電性連接第一電極121，而且第一電極121可通過絕緣層I6、絕緣層I5以及絕緣層I2中的通孔連接至第一訊號線SL1。在其他實施例中，當畫素電極PE設置於絕緣層I4下方且共用電極CE設置於絕緣層I4上方時，則導電層126C可經由共用電極CE電性連接第一電極121。

在本實施例中，畫素陣列基板200A還可以包括平坦層127。具體而言，在本實施例中，平坦層127設置於共用電極CE與導電層126C之間。平坦層127可以具有通孔V7以及通孔V8，且絕緣層I4可以具有通孔V9以及通孔V10，其中通孔V9重疊通孔V7，且通孔V10重疊通孔V8。導電層126C可以通過通孔V8以及通孔V10連接至畫素電極PE；畫素電極PE可以通過通孔V9、通孔V7以及第一絕緣層125的通孔V2連接至連接部1243；而且連接部1243可以通過第二絕緣層123中的通孔V1連接至第一電極121。如此一來，在形成畫素電極PE的過程中可同時完成導電層126C至連接部1243的電性連接，且不需增加額外的光罩。此外，感測元件120C與畫素陣列基板200A的開關元件SW位於不同的膜層中，故能夠增加元件布局設計的彈性。

圖6是本發明一實施例的顯示裝置30的剖面示意圖。與圖5所示的顯示裝置20相比，如圖6所示的顯示裝置30的結構的不同之處在於：顯示裝置30包括感測元件基板100D、畫素陣列基板200B、蓋基板300以及顯示介質400。蓋基板300的結構類似於圖4所示，在此不予以細部繪示及重述。

與圖5所示的畫素陣列基板200A相比，如圖6所示的畫素陣列基板200B中的結構的不同之處在於：畫素陣列基板200B包括基板210、遮光層SM、開關元件SW、畫素電極PE、共用電極CE、絕緣層I4、平坦層127以及絕緣層129，其中共用電極CE設置於絕緣層I4上方並配置有多個狹縫ST，而畫素電極PE設置於絕緣層I4下方。

請參照圖6，感測元件基板100D包括基板210、感測元件120D以及平坦層130，其中感測元件120D設置於基板210與平坦層130之間。

與圖5所示的感測元件120C相比，如圖6所示的感測元件120D中的結構的不同之處在於：感測元件120D與畫素陣列基板200B的開關元件SW的源極SE以及汲極DE位於第二絕緣層123中，且感測元件120D包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124B、連接部1243、第一絕緣層125、導電層126D、以及絕緣層128，絕緣層128位於第二電極124B與第二絕緣層123之間。此外，第一電極121通過絕緣層I2中的通孔連接至第一訊號線SL1。

具體而言，在本實施例中，第二電極124B為不透明電極，且第二電極124B具有第三開口O3。第二電極124B可以包括金屬材料，例如鉬、鋁、鈦、銅、金、銀、或其他導電材料、或上述任意兩種以上之材料的堆疊，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二電極124B可以包括感測部1241B以及延伸部1242B，其中感測部1241B具有第三開口O3。

在本實施例中，導電層126D設置於第一絕緣層125與平坦層127之間，且導電層126D具有第一開口O1。第二電極124B的第三開口O3重疊第一開口O1，且第三開口O3小於第一開口O1。藉由第三開口O3與第一開口O1的搭配，可調控感測層122的收光角度，以實現光準直設計。

在本實施例中，絕緣層129位於平坦層127與絕緣層I4之間。具體而言，在本實施例中，絕緣層129可以具有通孔V11以及通孔V12，且通孔V11重疊通孔V7以及通孔V9，通孔V12重疊通孔V8以及通孔V10。另外，絕緣層128可以具有通孔V13，且通孔V13重疊第二絕緣層123的通孔V1。導電層126D可以通過通孔V8、通孔V12以及通孔V10連接至共用電極CE；共用電極CE可以通過通孔V9、通孔V11、通孔V7以及第一絕緣層125中的通孔V2連接至連接部1243；而且連接部1243可以通過絕緣層128中的通孔V13以及第二絕緣層123中的通孔V1連接至第一電極121。如此一來，在形成共用電極CE的過程中可同時完成導電層126D至第一電極121的電性連接，且不需增加額外的光罩。

在一些實施例中，也可以將上述實施例中的導電層126D省略，且將共用電極CE用作感測元件120D的導電層，如此一來，可免除製作導電層126D的步驟，而簡化感測元件120D的製程步驟。

圖7是本發明一實施例的顯示裝置40的剖面示意圖。與圖5所示的顯示裝置20相比，如圖7所示的顯示裝置40的結構的不同之處在於：顯示裝置40包括感測元件基板100E、畫素陣列基板200C、蓋基板300以及顯示介質400。蓋基板300的結構類似於圖4所示，在此不予以細部繪示及重述。

與圖5所示的畫素陣列基板200A相比，如圖7所示的畫素陣列基板200C中的結構的不同之處在於：畫素陣列基板200C包括基板210、遮光層SM、開關元件SW、畫素電極PE、共用電極CE以及絕緣層I4。

請參照圖7，感測元件基板100E包括基板210、感測元件120E以及平坦層130，其中感測元件120E設置於基板210與平坦層130之間。

與圖5所示的感測元件120C相比，如圖7所示的感測元件120E中的結構的不同之處在於：感測元件120E包括第一電極121、感測層122、第二絕緣層123、第二電極124B、第一絕緣層125、導電層126E以及絕緣層128，導電層126E經由畫素電極PE電性連接第一電極121，且導電層126E為共用電極CE。此外，第一電極121可以通過絕緣層I6以及絕緣層I5中的通孔電性連接至開關元件SW的源極SE。

在其他實施例中，畫素電極PE可設置於絕緣層I4下方，而共用電極CE可設置於絕緣層I4上方並配置有多個狹縫ST。在此情況下，導電層126E可經由共用電極CE電性連接第一電極121，且導電層126E為畫素電極PE。

在本實施例中，第二電極124B為不透明電極，且第二電極124B具有第三開口O3。第二電極124B可以包括金屬材料，例如鉬、鋁、鈦、銅、金、銀、或其他導電材料、或上述任意兩種以上之材料的堆疊，但本發明不以此為限。

在本實施例中，導電層126E設置於第一絕緣層125與絕緣層I4之間，導電層126E為透明導電層，且導電層126E具有第一開口O1。第二電極124B的第三開口O3重疊第一開口O1，且第三開口O3小於第一開口O1。在本實施例中，導電層126E可以通過通孔V10連接至畫素電極PE，且畫素電極PE可以通過通孔V9、通孔V2、通孔V13以及通孔V1連接至第一電極121。由於導電層126E與共用電極CE為相同膜層，因此可以簡化感測元件120E的製程步驟。

圖8A是本發明一實施例的顯示裝置50的剖面示意圖。圖8B是圖8A的顯示裝置50的感測元件基板100F的區域I的放大示意圖。以下，配合圖8A至圖8B繼續說明顯示裝置50的各個元件與膜層的實施方式，且沿用圖1的實施例中所採用的元件標號與相關內容，但本發明不以此為限。

請參照圖8A，顯示裝置50包括感測元件基板100F、畫素陣列基板200D以及蓋基板300A，其中畫素陣列基板200D位於感測元件基板100F與蓋基板300A之間。在本實施例中，畫素陣列基板200D包括基板210、開關元件SW、畫素電極PE以及遮光層SM。在一些實施例中，畫素陣列基板200D可以是有機發光元件陣列基板。在本實施例中，蓋基板300A包括基板310、遮光層320A以及濾光層330。在一些實施例中，遮光層320A重疊開關元件SW。另外，感測元件基板100F可藉由黏著層AH固定於基板210上，且感測元件基板100F與開關元件SW分別位於基板210的相對兩側。在一些實施例中，感測元件基板100F與基板210之間可具有間隙AG。

請參照圖8B，在本實施例中，感測元件基板100F包括如圖1所示的感測元件基板100，感測元件基板100包括基板110、感測元件120以及平坦層130，感測元件120位於基板110與平坦層130之間。在其他實施例中，感測元件基板100F也可以包括如圖2A至圖2C所示的感測元件基板100A或是如圖3所示的感測元件基板100B。

在本實施例中，感測元件基板100F還包括調光結構140，調光結構140設置於感測元件120上，且調光結構140位於感測元件120與畫素陣列基板200D之間。

調光結構140包括絕緣層B1、金屬層M1、平坦層PL1、絕緣層B2、金屬層M2、平坦層PL2、絕緣層B3、金屬層M3以及微透鏡結構ML。金屬層M1具有第五開口O5，金屬層M2具有第六開口O6，金屬層M3具有第七開口O7，且第五開口O5、第六開口O6以及第七開口O7皆重疊導電層126的第一開口O1。微透鏡結構ML可以是中心厚度較邊緣厚度大的透鏡結構，例如對稱雙凸透鏡、非對稱雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡。微透鏡結構ML可以提升光準直，使散射光或折射光所導致之漏光及混光的問題能夠降低，進而減少光損耗。

在本實施例中，第五開口O5的口徑W5大於導電層126的第一開口O1的口徑W1，且第五開口O5的口徑W5小於第六開口O6的口徑W6，第六開口O6的口徑W6小於第七開口O7的口徑W7。也就是說，第七開口O7、第六開口O6、第五開口O5以及第一開口O1的口徑依序遞減，且第一開口O1、第五開口O5、第六開口O6以及第七開口O7的中心軸重疊。如此一來，調光結構140可以搭配第一開口O1調控感測層122的收光角度，以實現光準直設計。

綜上所述，本發明的感測元件基板藉由縮小感測層的面積來降低感測元件的暗電流，而能夠提高感測元件的光/暗電流比，從而提升指紋影像的對比品質。同時，本發明的感測元件基板還利用導電層與第二電極所形成的電容來補足感測元件的電容，而能夠提供良好的電路耦合效率。另外，在本發明的顯示裝置中，感測元件基板的導電層的第一開口可搭配例如蓋基板的遮光層的第四開口或調光結構來調控感測層的收光角度，從而實現光準直設計，使得感測元件基板具有良好的指紋影像對比品質，且使得顯示裝置具有良好的指紋辨識度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、20、30、40、50:顯示裝置 100、100A、100B、100C、100D、100E、100F:感測元件基板 110:基板 120、120A、120C、120D、120E:感測元件 121:第一電極 122:感測層 123:第二絕緣層 124、124A、124B:第二電極 1241、1241B:感測部 1242、1242A、1242B:延伸部 1243:連接部 125:第一絕緣層 126、126C、126D、126E:導電層 127:平坦層 128、129:絕緣層 130:平坦層 140:調光結構 200、200A、200B、200C、200D:畫素陣列基板 210:基板 300、300A:蓋基板 310:基板 320、320A:遮光層 330:濾光層 400:顯示介質 A-A’:剖面線 AG:間隙 AH:黏著層 B1、B2、B3:絕緣層 CE:共用電極 CH:半導體層 DE:汲極 DL:資料線 E1:第一電容 E2、E2A:第二電容 GE:閘極 GL:掃描線 I:區域 I1、I2、I4、I5、I6:絕緣層 I3:緩衝層 La、Lb:長度 M1、M2、M3:金屬層 ML:微透鏡結構 O1:第一開口 O2:第二開口 O3:第三開口 O4:第四開口 O5:第五開口 O6:第六開口 O7:第七開口 PE:畫素電極 PL1、PL2:平坦層 SE:源極 SL1:第一訊號線 SL2:第二訊號線 SM:遮光層 SOUT:輸出訊號 SR_R、SR_W:驅動訊號 ST:狹縫 SW:開關元件 TR:讀取電晶體 TS:重置電晶體 V1~V13:通孔 VSS:電壓 W1、W2、W4、W5、W6、W7:口徑

圖1是本發明一實施例的感測元件基板100的剖面示意圖。 圖2A是本發明一實施例的感測元件基板100A的上視示意圖。 圖2B是圖2A之感測元件基板100A的感測元件120A的放大示意圖。 圖2C是沿圖2B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。 圖2D是圖2A的感測元件基板100A的電路示意圖。 圖3是本發明一實施例的感測元件基板100B的剖面示意圖。 圖4是本發明一實施例的顯示裝置10的剖面示意圖。 圖5是本發明一實施例的顯示裝置20的剖面示意圖。 圖6是本發明一實施例的顯示裝置30的剖面示意圖。 圖7是本發明一實施例的顯示裝置40的剖面示意圖。 圖8A是本發明一實施例的顯示裝置50的剖面示意圖。 圖8B是圖8A的顯示裝置50的感測元件基板100F的區域I的放大示意圖。

100:感測元件基板

110:基板

120:感測元件

121:第一電極

122:感測層

123:第二絕緣層

124:第二電極

1241:感測部

1242:延伸部

125:第一絕緣層

126:導電層

130:平坦層

E1:第一電容

E2:第二電容

La、Lb:長度

O1:第一開口

O2:第二開口

V1、V2:通孔

W1、W2:口徑

Claims (19)

1. 一種感測元件基板，包括： 一基板；以及 一感測元件，位於該基板上，其中該感測元件包括： 一第一電極，位於該基板上； 一第二電極，重疊該第一電極； 一感測層，位於該第二電極與該第一電極之間； 一導電層，重疊該第二電極且電性連接該第一電極，其中該導電層具有一第一開口，且該第一開口重疊該感測層；以及 一第一絕緣層，位於該導電層與該第二電極之間。
2. 如請求項1所述的感測元件基板，其中該感測元件還包括一第二絕緣層，該第二絕緣層位於該第二電極與該第一電極之間，且具有一第二開口，其中該第二開口重疊該感測層。
3. 如請求項2所述的感測元件基板，其中該第一開口與該第二開口的面積比介於1/9與4/9之間。
4. 如請求項1所述的感測元件基板，其中該感測元件包括一第一電容以及一第二電容，該第一電容包括該第二電極與該第一電極，且該第二電容包括該導電層與該第二電極。
5. 如請求項1所述的感測元件基板，其中該第二電極為透明電極。
6. 如請求項5所述的感測元件基板，其中該導電層為不透明導電層。
7. 如請求項1所述的感測元件基板，其中該第二電極為不透明電極且具有一第三開口，其中該第三開口重疊該第一開口。
8. 如請求項7所述的感測元件基板，其中該第三開口小於該第一開口。
9. 如請求項1所述的感測元件基板，還包括一第一訊號線及一第二訊號線，設置於該基板上，其中該第一電極電性連接該第一訊號線及該第二訊號線中之一者，且該第二電極電性連接該第一訊號線及該第二訊號線中之另一者。
10. 一種顯示裝置，包括： 一畫素陣列基板；以及 如請求項1所述的感測元件基板，重疊該畫素陣列基板。
11. 如請求項10所述的顯示裝置，其中該畫素陣列基板包括一畫素電極以及一共用電極，且該導電層經由該畫素電極以及該共用電極中之一者電性連接該第一電極。
12. 如請求項11所述的顯示裝置，其中該導電層為該畫素電極以及該共用電極中之另一者。
13. 如請求項10所述的顯示裝置，還包括一蓋基板，其中該感測元件基板位於該畫素陣列基板與該蓋基板之間。
14. 如請求項13所述的顯示裝置，其中該蓋基板包括一遮光層，該遮光層具有一第四開口，且該第四開口重疊該第一開口。
15. 如請求項14所述的顯示裝置，其中該第四開口大於該第一開口。
16. 如請求項15所述的顯示裝置，其中該感測元件還包括一第二絕緣層，該第二絕緣層位於該第二電極與該第一電極之間，且具有一第二開口，其中該第二開口重疊該感測層。
17. 如請求項10所述的顯示裝置，還包括一蓋基板，其中該畫素陣列基板位於該感測元件基板與該蓋基板之間。
18. 如請求項17所述的顯示裝置，其中該感測元件基板還包括一調光結構，該調光結構位於該感測元件與該畫素陣列基板之間，且該調光結構具有一第五開口，該第五開口重疊該第一開口。
19. 如請求項18所述的顯示裝置，其中該第五開口大於該第一開口。

Images