TW202209169A - 指紋感測裝置 - Google Patents
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Abstract
一種指紋感測裝置,具有感測區、操作區及周邊區,其中操作區位於感測區與周邊區之間。指紋感測裝置包括:基板、感測元件、操作元件、第一訊號線、第一平坦層、第一絕緣層以及第一遮光層。感測元件位於感測區。操作元件位於操作區。第一訊號線位於周邊區。第一平坦層位於基板上,且具有第一溝槽,其中第一溝槽重疊第一訊號線。第一絕緣層位於第一平坦層上以及第一溝槽中,且具有第一開口,其中第一開口位於第一溝槽中。第一遮光層位於第一絕緣層上,且通過第一開口連接第一訊號線。
Description
本發明是有關於一種指紋感測裝置,且特別是有關於一種可防濕及抗靜電放電(Electrostatic Discharge,ESD)的指紋感測裝置。
指紋辨識功能可支援多種應用,提昇使用者體驗並增加附加價值,為目前業界的重點開發項目之一。為了提高指紋辨識度,在現有的指紋感測裝置中,需要使用有機材料來堆疊足夠的厚度,以利微透鏡聚焦及光線的準直化,目的是為了得到更清晰的指紋影像。然而,有機材料本身有高吸濕的特性,會增加對導線的腐蝕風險,甚至造成指紋感測裝置作動異常。
此外,現有的指紋感測裝置為單板電路架構,且無設置金屬框架,故尚缺乏抗ESD的保護結構。
本發明提供一種指紋感測裝置,可防濕及抗ESD。
本發明的一個實施例提出一種指紋感測裝置,具有感測區、操作區及周邊區,其中操作區位於感測區與周邊區之間。指紋感測裝置包括:基板;感測元件,位於感測區;操作元件,位於操作區;第一訊號線,位於周邊區;第一平坦層,位於基板上,且具有第一溝槽,其中第一溝槽重疊第一訊號線;第一絕緣層,位於第一平坦層上以及第一溝槽中,且具有第一開口,其中第一開口位於第一溝槽中;以及第一遮光層,位於第一絕緣層上,且通過第一開口連接第一訊號線。
在本發明的一實施例中,上述的操作元件包括驅動元件及測試元件。
在本發明的一實施例中,上述的第一平坦層包括有機材料。
在本發明的一實施例中,上述的第一絕緣層包括無機材料。
在本發明的一實施例中,上述的第一開口重疊第一訊號線。
在本發明的一實施例中,上述的金屬層包括鋁層、鉬層、鈦層或其組合。
在本發明的一實施例中,上述的第一訊號線為接地線或直流電源線。
在本發明的一實施例中,上述的第一平坦層還具有第二溝槽,第二溝槽位於第一溝槽與操作元件之間;第一絕緣層還具有第二開口,第二開口位於第二溝槽中;且第一遮光層位於第二開口中。
在本發明的一實施例中,上述的指紋感測裝置於第一遮光層上還依序包括第三平坦層、第二絕緣層以及第二遮光層,其中:第三平坦層具有第三溝槽,第三溝槽重疊第一溝槽;第二絕緣層具有第三開口,第三開口位於第三溝槽中;且第二遮光層通過第三開口連接第一遮光層。
在本發明的一實施例中,上述的第一平坦層還具有第二溝槽,第二溝槽位於第一溝槽與操作元件之間,第一絕緣層還具有第二開口,第二開口位於第二溝槽中,且第一遮光層位於第二開口中。
在本發明的一實施例中,上述的指紋感測裝置於第二遮光層上還依序包括第四平坦層、第三絕緣層、第五平坦層、第四絕緣層、第三遮光層以及微透鏡結構,其中:第四平坦層、第三絕緣層以及第五平坦層具有第四溝槽,第四溝槽重疊第三溝槽;第四絕緣層具有第四開口,第四開口位於第四溝槽中;且第三遮光層通過第四開口連接第二遮光層。
在本發明的一實施例中,上述的第三遮光層具有第三通孔,且微透鏡結構設置於第三通孔中。
在本發明的一實施例中,上述的第三遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
在本發明的一實施例中,上述的指紋感測裝置,還包括第二訊號線,且於第一遮光層上還依序包括第三平坦層、第二絕緣層以及第二遮光層,其中:第一訊號線位於第二訊號線與操作元件之間;第一平坦層還具有第五溝槽,第五溝槽重疊第二訊號線;第一絕緣層還具有第五開口,第五開口位於第五溝槽中;第三平坦層具有第六溝槽,第六溝槽重疊第五溝槽;第二絕緣層具有第六開口,第六開口位於第五開口中;且第二遮光層通過第六開口連接第二訊號線。
在本發明的一實施例中,上述的第一遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
在本發明的一實施例中,上述的第二遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
在本發明的一實施例中,上述的第二訊號線為接地線或直流電源線。
在本發明的一實施例中,上述的指紋感測裝置適用於顯示裝置,其中感測元件位於顯示裝置與基板之間。
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1A是本發明一實施例的指紋感測裝置100的上視示意圖。圖1B是圖1A之指紋感測裝置100的感測區SA的區域I的放大示意圖。圖1C是沿圖1B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。圖1D是圖1A之指紋感測裝置100的周邊區PA的區域II的放大示意圖。圖1E是沿圖1A的剖面線B-B’所作的剖面示意圖。圖1F是沿圖1A的剖面線C-C’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖1A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2以及第一遮光層BM1。
以下,請同時參照圖1A至圖1F,以清楚地理解指紋感測裝置100的整體結構。指紋感測裝置100具有感測區SA、操作區MA及周邊區PA,其中操作區MA位於感測區SA與周邊區PA之間。指紋感測裝置100包括基板110、感測元件120、操作元件130、第一訊號線SL1、第一平坦層PL1、第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1。感測元件120位於基板110上,且位於感測區SA。操作元件130位於基板110上,且位於操作區MA。第一訊號線SL1位於基板110上,且位於周邊區PA。第一平坦層PL1位於基板110上,且具有第一溝槽T1,其中第一溝槽T1重疊第一訊號線SL1。第一絕緣層BP1位於第一平坦層PL1上以及第一溝槽T1中,且具有第一開口OP1,其中第一開口OP1位於第一溝槽T1中。第一遮光層BM1位於第一絕緣層BP1上,且通過第一開口OP1連接第一訊號線SL1。
承上述,在本發明的一實施例的指紋感測裝置100中,利用第一溝槽T1來分隔第一平坦層PL1,並藉由設置於第一平坦層PL1的上方與側面的第一絕緣層BP1來阻絕水氣,能夠防止第一平坦層PL1吸收水氣,從而降低水氣對操作元件130造成的影響。另外,第一遮光層BM1連接第一訊號線SL1可導出靜電,而能夠對指紋感測裝置100提供抗ESD保護。
以下,配合圖1A至圖1F,繼續說明指紋感測裝置100的各個元件與膜層的實施方式,但本發明不以此為限。
請參照圖1A,基板110可以是透明基板或非透明基板,其材質可以是石英基板、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。基板110上可設置用以形成例如訊號線、驅動元件、測試元件、開關元件、儲存電容等的各種膜層。
指紋感測裝置100的操作區MA可以位於感測區SA的周邊。舉例而言,在本實施例中,操作區MA可以圍繞感測區SA,但本發明不以此為限。在一些實施例中,操作區MA可以位於感測區SA的一側。操作區MA中主要設置操作元件130,操作元件130可以包括驅動元件131、132以及測試元件133,但本發明不以此為限。舉例而言,在本實施例中,驅動元件131、132可以分別包括閘極驅動電路(Gate on Array),而測試元件133可以包括用於測試例如感測元件120的測試電路,例如,測試元件133可以包括由多個薄膜電晶體構成的測試電路。
指紋感測裝置100的周邊區PA可以位於操作區MA的外圍。舉例而言,在本實施例中,操作區MA圍繞感測區SA,且周邊區PA圍繞操作區MA,但本發明不以此為限。在一些實施例中,操作區MA僅位於感測區SA的一側,且周邊區PA可以圍繞在感測區SA以及操作區MA的外圍。周邊區PA可以包含晶片接合區IC,晶片接合區IC例如可用於設置晶片。
請同時參照圖1B以及圖1C,指紋感測裝置100的感測區SA是指紋感測裝置100的主要感測區域,且感測區SA中可以設置多個感測元件120。舉例而言,在本實施例中,感測元件120可以包括第一電極121、感測層122以及第二電極123。
在一些實施例中,第一電極121可以位於基板110上。在一些實施例中,第一電極121與基板110之間可以設置例如與第一電極121電性連接的開關元件以及其他絕緣層。第一電極121的材質例如是鉬、鋁、鈦、銅、金、銀或其他導電材料或上述兩種以上之材料的堆疊。在一些實施例中,感測層122設置於第一電極121上。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。在一些實施例中,第二電極123位於感測層122上,使得感測層122被夾於第一電極121與第二電極123之間。第二電極123的材質較佳為透明導電材料,例如是銦錫氧化物、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。
在本實施例中,第一平坦層PL1位於第一電極121與第二電極123之間,且指紋感測裝置100還可以包括第二平坦層PL2,第二平坦層PL2可覆蓋第二電極123,但本發明不限於此。在一些實施例中,第一平坦層PL1具有多個孔洞TH,且第二電極123共形地(conformally)形成於第一平坦層PL1上,使得第二電極123相應地形成有多個凹部ST。舉例而言,第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2的材質可以包括有機材料,例如壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料或上述材料的疊層,但本發明不限於此。
在本實施例中,第一絕緣層BP1位於第二平坦層PL2與第一遮光層BM1之間。在感測區SA,第一遮光層BM1可以具有多個通孔V1,且多個通孔V1分別重疊感測元件120的第二電極123的多個凹部ST。如此一來,感測元件120便可接收通過通孔V1的光線而進行感測。
請同時參照圖1A以及圖1D至圖1F,在本實施例中,第一平坦層PL1、第二平坦層PL2、第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1可以從感測區SA延伸經過操作區MA,並延伸至周邊區PA。第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2可以具有第一溝槽T1,且第一溝槽T1位於周邊區PA。在一些實施例中,第一溝槽T1於基板110的正投影落入第一訊號線SL1於基板110的正投影內。
第一絕緣層BP1可以延伸進入第一溝槽T1中,並包覆第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2的側壁。第一絕緣層BP1的第一開口OP1可以重疊第一訊號線SL1,而暴露出第一訊號線SL1,使得第一遮光層BM1可以通過第一開口OP1連接第一訊號線SL1。在本實施例中,第一絕緣層BP1的材質可以包括無機材料,例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層,但本發明不限於此。
在本實施例中,第一遮光層BM1例如可以包括金屬層以及透明氧化物層,其中金屬層可位於第一絕緣層BP1與透明氧化物層之間,但本發明不限於此。上述金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬,例如鋁、鉬、鈦等金屬。在一些實施例中,上述金屬層也可以具有單層結構或多層結構,多層結構例如鋁層、鉬層、鈦層之組合,例如鋁層、鉬層、鈦層中任意兩層或更多層的疊層,可視需要進行組合與變化。舉例而言,上述金屬層可以包括依續堆疊的鈦層、鋁層以及鈦層或是依續堆疊的鉬層、鋁層以及鉬層,但本發明不以此為限。上述透明氧化物層的材質可以包括反射率低的透明氧化物,例如鉬鉭氧化物(MoTaOx),但本發明不以此為限。
在本實施例中,第一訊號線SL1可以是接地線,但本發明不限於此。在一些實施例中,第一訊號線SL1也可以是具有強電壓的直流電源線,視實際的設計需求而定。第一訊號線SL1的材質可以是導電性良好的金屬或合金,例如:金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或其組合等,但本發明不以此為限。
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指紋感測裝置100A的上視示意圖。圖2B是沿圖2A的剖面線D-D’所作的剖面示意圖。圖2C是沿圖2A的剖面線E-E’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖2A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2以及第一遮光層BM1。以下,配合圖2A至圖2C,繼續說明指紋感測裝置100A的各個元件與膜層的實施方式,且沿用1A至圖1F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。
與圖1A至圖1F所示的指紋感測裝置100相比,如圖2A至圖2C所示的指紋感測裝置100A中的結構的不同之處在於:第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2還具有第二溝槽T2,第二溝槽T2位於第一溝槽T1與操作元件130之間。另外,第一絕緣層BP1具有第一開口OP1以及第二開口OP2,第二開口OP2位於第二溝槽T2中,且第一遮光層BM1位於第一開口OP1以及第二開口OP2中。
在本實施例中,第一遮光層BM1通過第一開口OP1連接第一訊號線SL1,以對指紋感測裝置100A提供抗ESD保護。另外,第二開口OP2可以暴露出第一平坦層PL1下方的膜層,且第一遮光層BM1可以接觸第一平坦層PL1下方的膜層,使得第二溝槽T2中的第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1可以阻絕水氣進入第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2中。由於第二溝槽T2中的第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1可以更近距離地包覆操作元件130(包括驅動元件131、132以及測試元件133)旁的第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2,因此,能夠更近距離地防止水氣進入操作元件130周圍的第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2中。
圖3A是本發明一實施例的指紋感測裝置100B的上視示意圖。圖3B是圖3A之指紋感測裝置100B的感測區SA的區域III的放大示意圖。圖3C是沿圖3B的剖面線F-F’所作的剖面示意圖。圖3D是圖3A之指紋感測裝置100B的周邊區PA的區域IV的放大示意圖。圖3E是沿圖3A的剖面線G-G’所作的剖面示意圖。圖3F是沿圖3A的剖面線H-H’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖3A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2、第一絕緣層BP1、第一遮光層BM1、第三平坦層PL3以及第二遮光層BM2。以下,配合圖3A至圖3F,繼續說明指紋感測裝置100B的各個元件與膜層的實施方式,且沿用1A至圖1F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。
與圖1A至圖1F所示的指紋感測裝置100相比,如圖3A至圖3F所示的指紋感測裝置100B中的結構的不同之處在於:指紋感測裝置100B於第一遮光層BM1上還依序包括第三平坦層PL3、第二絕緣層BP2以及第二遮光層BM2,其中第三平坦層PL3具有第三溝槽T3,且第三溝槽T3重疊第一溝槽T1。第二絕緣層BP2具有第三開口OP3,且第三開口OP3位於第三溝槽T3中。第二遮光層BM2通過第三開口OP3連接第一遮光層BM1。
請同時參照圖3A至圖3C,在本實施例中,第二遮光層BM2於感測區SA可以具有多個通孔V2,且通孔V2分別重疊第一遮光層BM1中的通孔V1。如此一來,通孔V1以及通孔V2可以調控感測元件120的收光角度,使感測元件120具有良好的指紋影像品質,從而使指紋感測裝置100B具有良好的指紋辨識度。
在本實施例中,第二遮光層BM2的材質可以包括金屬、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層。舉例而言,在一些實施例中,第二遮光層BM2可以包括金屬層以及透明氧化物層的疊層,其中金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬,例如鋁、鉬、鈦等金屬或其疊層,透明氧化物層的材質可以包括反射率低的透明氧化物,例如鉬鉭氧化物(MoTaOx)。在一些實施例中,第二遮光層BM2可以包括黑色樹脂或石墨等非導電性材料。
請同時參照圖3A以及圖3D至圖3F,在本實施例中,第三平坦層PL3位於第一遮光層BM1與第二絕緣層BP2之間,且第二絕緣層BP2位於第三平坦層PL3與第二遮光層BM2之間。第三平坦層PL3、第二絕緣層BP2以及第二遮光層BM2可以從感測區SA延伸經過操作區MA,並延伸至周邊區PA。第三平坦層PL3的材質可以包括有機材料,例如壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料或上述材料的疊層,但本發明不限於此。第二絕緣層BP2的材質可以包括無機材料,例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層,但本發明不限於此。
在本實施例中,第二絕緣層BP2可以延伸進入第三溝槽T3中,並完全包覆第三平坦層PL3的側壁,以阻絕水氣進入第三平坦層PL3。第三開口OP3至少暴露出第一遮光層BM1於第一溝槽T1內的部分,以便第二遮光層BM2通過第三開口OP3接觸第一遮光層BM1。
圖4A是本發明一實施例的指紋感測裝置100C的上視示意圖。圖4B是沿圖4A的剖面線J-J’所作的剖面示意圖。圖4C是沿圖4A的剖面線K-K’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖4A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2、第一遮光層BM1、第三平坦層PL3以及第二遮光層BM2。以下,配合圖4A至圖4C,繼續說明指紋感測裝置100C的各個元件與膜層的實施方式,且沿用3A至圖3F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。
與圖3A至圖3F所示的指紋感測裝置100B相比,如圖4A至圖4C所示的指紋感測裝置100C中的結構的不同之處在於:第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2還具有第二溝槽T2,第二溝槽T2位於第一溝槽T1與操作元件130之間。另外,第一絕緣層BP1還具有第二開口OP2,第二開口OP2位於第二溝槽T2中,且第一遮光層BM1位於第二開口中OP2。
在本實施例中,第二溝槽T2可二度分隔第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2,且第二溝槽T2中的第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1可以阻絕水氣進入第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2中。由於第二溝槽T2中的第一絕緣層BP1以及第一遮光層BM1可以更近距離地包覆操作元件130(包括驅動元件131、132以及測試元件133)旁的第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2,因此,能夠更近距離地降低水氣對操作元件130造成的影響。
圖5A是本發明一實施例的指紋感測裝置100D的上視示意圖。圖5B是圖5A之指紋感測裝置100D的感測區SA的區域V的放大示意圖。圖5C是沿圖5B的剖面線L-L’所作的剖面示意圖。圖5D是沿圖5A的剖面線M-M’所作的剖面示意圖。圖5E是沿圖5A的剖面線N-N’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖5A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2、第一絕緣層BP1、第一遮光層BM1、第三平坦層PL3、第二絕緣層BP2、第二遮光層BM2、第四平坦層PL4、第三絕緣層BP3、第五平坦層PL5、第三遮光層BM3以及微透鏡結構ML。以下,配合圖5A至圖5E,繼續說明指紋感測裝置100D的各個元件與膜層的實施方式,且沿用3A至圖3F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。
與圖3A至圖3F所示的指紋感測裝置100B相比,如圖圖5A至圖5E所示的指紋感測裝置100D中的結構的不同之處在於:指紋感測裝置100D於第二遮光層BM2上還依序包括第四平坦層PL4、第三絕緣層BP3、第五平坦層PL5、第四絕緣層BP4、第三遮光層BM3以及微透鏡結構ML,其中第四平坦層PL4、第三絕緣層BP3以及第五平坦層PL5具有第四溝槽T4,第四溝槽T4重疊第三溝槽T3。第四絕緣層BP4具有第四開口OP4,第四開口OP4位於第四溝槽T4中。第三遮光層BM3通過第四開口OP4連接第二遮光層BM2。
請同時參照圖5A至圖5C,在本實施例中,第三遮光層BM3於感測區SA可以具有多個通孔V3,通孔V3分別重疊第二遮光層BM2中的通孔V2,且通孔V3中可以設置微透鏡結構ML。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,進而提高圖像解像力。如此一來,來自外界的光線可以先通過微透鏡結構ML、通孔V2以及通孔V1提升準直度,再進入感測元件120,以使感測元件120可以取得品質良好的指紋影像,從而使指紋感測裝置100D具有良好的指紋辨識度。
在本實施例中,第三遮光層BM3的材質可以包括金屬、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層。舉例而言,在一些實施例中,第三遮光層BM3可以包括金屬層以及透明氧化物層的疊層,其中金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬,例如鋁、鉬、鈦等金屬或其疊層,透明氧化物層的材質可以包括反射率低的透明氧化物,例如鉬鉭氧化物(MoTaOx)。在一些實施例中,第三遮光層BM3可以包括黑色樹脂或石墨等非導電性材料。
請同時參照圖5A以及圖5D至圖5E,在本實施例中,第四平坦層PL4位於第二遮光層BM2與第三絕緣層BP3之間;且第三絕緣層BP3位於第四平坦層PL4與第五平坦層PL5之間。在一些實施例中,指紋感測裝置100D還可以包括紅外線遮蔽層IR,紅外線遮蔽層IR可位於第三絕緣層BP3與第五平坦層PL5之間。第四平坦層PL4、第三絕緣層BP3、紅外線遮蔽層IR以及第五平坦層PL5可以從感測區SA延伸經過操作區MA,並延伸至周邊區PA。
第四平坦層PL4以及第五平坦層PL5的材質可以包括有機材料,例如壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料或上述材料的疊層,但本發明不限於此。第三絕緣層BP3以及第四絕緣層BP4的材質可以包括無機材料,例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層,但本發明不限於此。紅外線遮蔽層IR可以阻擋紅外線進入,以避免強光環境下破壞指紋影像。紅外線遮蔽層IR的材質包括例如綠色色阻。
在本實施例中,第四絕緣層BP4可以延伸進入第四溝槽T4中,並完全包覆第四平坦層PL4、第三絕緣層BP3、紅外線遮蔽層IR以及第五平坦層PL5的側壁,以阻絕水氣進入第四平坦層PL4以及第五平坦層PL5。第四開口OP4至少暴露出第二遮光層BM2於第三溝槽T3內的部分,以便第三遮光層BM3通過第四開口OP4接觸第二遮光層BM2。
圖6A是本發明一實施例的指紋感測裝置100E的上視示意圖。圖6B是沿圖6A的剖面線P-P’所作的剖面示意圖。圖6C是沿圖6A的剖面線Q-Q’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔,圖6A省略了第一平坦層PL1、第二平坦層PL2、第一遮光層BM1、第三平坦層PL3以及第二遮光層BM2。以下,配合圖6A至圖6C,繼續說明指紋感測裝置100E的各個元件與膜層的實施方式,且沿用圖1A至圖1F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。
與圖1A至圖1F所示的指紋感測裝置100相比,如圖6A至圖6C所示的指紋感測裝置100E中的結構的不同之處在於:指紋感測裝置100E還包括第二訊號線SL2,且指紋感測裝置100E於第一遮光層BM1上還依序包括第三平坦層PL3、第二絕緣層BP2以及第二遮光層BM2。第一訊號線SL1位於第二訊號線SL2與操作元件130之間。第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2還具有第五溝槽T5,第五溝槽T5重疊第二訊號線SL2。第一絕緣層BP1還具有第五開口OP5,第五開口OP5位於第五溝槽T5中。第三平坦層PL3具有第六溝槽T6,第六溝槽T6重疊第五溝槽T5。第二絕緣層BP2具有第六開口OP6,且第六開口OP6位於第五開口OP5中。第二遮光層BM2通過第六開口OP6連接第二訊號線SL2。
在本實施例中,第二遮光層BM2的材質可以包括金屬、黑色樹脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的疊層。舉例而言,在一些實施例中,第二遮光層BM2可以包括金屬層以及透明氧化物層的疊層,其中金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬,例如鋁、鉬、鈦等金屬或其疊層,透明氧化物層的材質可以包括反射率低的透明氧化物,例如鉬鉭氧化物(MoTaOx)。在一些實施例中,第二遮光層BM2可以包括黑色樹脂或石墨等非導電性材料。
在本實施例中,第二訊號線SL2可以是接地線,但本發明不限於此。在一些實施例中,第二訊號線SL2也可以是具有強電壓的直流電源線,視實際的設計需求而定。第二訊號線SL2的材質可以是導電性良好的金屬或合金,例如:金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或其組合等,但本發明不以此為限。
請同時參照圖6A至圖6C,在本實施例中,第一絕緣層BP1可以先延伸進入第一溝槽T1中,再延伸進入第五溝槽T5中,也就是說,第一絕緣層BP1可以完全包覆第一平坦層PL1以及第二平坦層PL2。另外,第一遮光層BM1可以延伸至第一溝槽T1中與第一訊號線SL1連接即可,而不再繼續延伸至第五溝槽T5。
在本實施例中,第三平坦層PL3位於第一遮光層BM1與第二絕緣層BP2之間,且第二絕緣層BP2位於第三平坦層PL3與第二遮光層BM2之間。第三平坦層PL3、第二絕緣層BP2以及第二遮光層BM2可以從感測區SA延伸經過操作區MA,並延伸至周邊區PA。第三平坦層PL3的材質可以包括有機材料,例如壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料或上述材料的疊層,但本發明不限於此。第二絕緣層BP2的材質可以包括無機材料,例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或上述材料的疊層,但本發明不限於此。
第二絕緣層BP2可以延伸進入第六溝槽T6中,並完全包覆第三平坦層PL3的側壁,以阻絕水氣進入第三平坦層PL3。在一些實施例中,第二絕緣層BP2還可以沿著第一絕緣層BP1的上表面延伸進入第五開口OP5中。此外,第二絕緣層BP2的第六開口OP6可以重疊第五開口OP5,而暴露出第二訊號線SL2,因此,第二遮光層BM2可以通過第六開口OP6連接第二訊號線SL2。當第二遮光層BM2為導電材料時,第二遮光層BM2能夠經由第二訊號線SL2導出靜電,從而對指紋感測裝置100E提供抗ESD保護。
在本實施例中,第一遮光層BM1以及第二遮光層BM2中至少一者可以包括金屬層以及透明氧化物層的疊層,其中金屬層可位於第一絕緣層BP1或第二絕緣層BP2與透明氧化物層之間。上述金屬層的材質可以包括導電性良好的金屬,例如鋁、鉬、鈦等金屬。在一些實施例中,上述金屬層也可以具有單層結構或多層結構,多層結構例如上述導電金屬中任意兩層或更多層的疊層,可視需要進行組合與變化。舉例而言,上述金屬層可以包括依續堆疊的鈦層、鋁層以及鈦層或是依續堆疊的鉬層、鋁層以及鉬層,但本發明不以此為限。上述透明氧化物層的材質可以包括反射率低的透明氧化物,例如鉬鉭氧化物(MoTaOx),但本發明不以此為限。
圖7是本發明一實施例的顯示設備10的剖面示意圖。以下,配合圖7繼續說明顯示設備10的各個元件與膜層的實施方式,且沿用圖1A至圖1F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。
顯示設備10包括指紋感測裝置100F以及顯示裝置200,其中指紋感測裝置100F適用於顯示裝置200,以為顯示設備10提供指紋辨識的功能。指紋感測裝置100F的結構可類似於前述的指紋感測裝置100、100A、100B、100C、100D、100E,因此,指紋感測裝置100F可具有良好的防濕及抗ESD功能。
在一些實施例中,指紋感測裝置100F可設置於顯示裝置200的背側,使得上述實施例中的感測元件120可位於顯示裝置200與基板110之間,但本發明不限於此。顯示裝置200例如可以包括畫素陣列基板210與蓋基板220,且畫素陣列基板210可位於指紋感測裝置100F與蓋基板220之間。
在本實施例中,當手指F靠近蓋基板220時,畫素陣列基板210中發出的光線LR可被手指F反射至指紋感測裝置100F中的感測元件120。由於通孔V1、通孔V2或微透鏡結構ML具有光準直效果,因此,光線LR被手指F反射所產生的反射光可準直地進入感測元件120中,使得感測元件120能夠感測出清晰的指紋紋峰/紋谷訊號,從而得到品質良好的指紋影像。
綜上所述,本發明的指紋感測裝置利用溝槽來分隔平坦層,並藉由平坦層與絕緣層的有機材料/無機材料疊構來阻絕水氣,能夠防止有機材料吸收水氣,以避免水氣影響操作元件的性質。另外,遮光層連接訊號線可以導出靜電,而能夠對指紋感測裝置提供抗ESD保護。
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:顯示設備
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F:指紋感測裝置
110:基板
120:感測元件
121:第一電極
122:感測層
123:第二電極
130:操作元件
131:驅動元件
132:驅動元件
133:測試元件
200:顯示裝置
210:畫素陣列基板
220:蓋基板
A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’、G-G’、H-H’、J-J’、K-K’、L-L’、M-M’、N-N’、P-P’、Q-Q’:剖面線
BM1:第一遮光層
BM2:第二遮光層
BM3:第三遮光層
BP1:第一絕緣層
BP2:第二絕緣層
BP3:第三絕緣層
BP4:第四絕緣層
F:手指
I、II、III、IV、V:區域
IC:晶片接合區
IR:紅外線遮蔽層
LR:光線
MA:操作區
ML:微透鏡結構
OP1:第一開口
OP2:第二開口
OP3:第三開口
OP4:第四開口
OP5:第五開口
OP6:第六開口
PA:周邊區
PL1:第一平坦層
PL2:第二平坦層
PL3:第三平坦層
PL4:第四平坦層
PL5:第五平坦層
SA:感測區
SL1:第一訊號線
SL2:第二訊號線
ST:凹部
T1:第一溝槽
T2:第二溝槽
T3:第三溝槽
T4:第四溝槽
T5:第五溝槽
T6:第六溝槽
TH:孔洞
V1、V2、V3:通孔
圖1A是本發明一實施例的指紋感測裝置100的上視示意圖。
圖1B是圖1A之指紋感測裝置100的感測區SA的區域I的放大示意圖。
圖1C是沿圖1B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。
圖1D是圖1A之指紋感測裝置100的周邊區PA的區域II的放大示意圖。
圖1E是沿圖1A的剖面線B-B’所作的剖面示意圖。
圖1F是沿圖1A的剖面線C-C’所作的剖面示意圖。
圖2A是本發明一實施例的指紋感測裝置100A的上視示意圖。
圖2B是沿圖2A的剖面線D-D’所作的剖面示意圖。
圖2C是沿圖2A的剖面線E-E’所作的剖面示意圖。
圖3A是本發明一實施例的指紋感測裝置100B的上視示意圖。
圖3B是圖3A之指紋感測裝置100B的感測區SA的區域III的放大示意圖。
圖3C是沿圖3B的剖面線F-F’所作的剖面示意圖。
圖3D是圖3A之指紋感測裝置100B的周邊區PA的區域IV的放大示意圖。
圖3E是沿圖3A的剖面線G-G’所作的剖面示意圖。
圖3F是沿圖3A的剖面線H-H’所作的剖面示意圖。
圖4A是本發明一實施例的指紋感測裝置100C的上視示意圖。
圖4B是沿圖4A的剖面線J-J’所作的剖面示意圖。
圖4C是沿圖4A的剖面線K-K’所作的剖面示意圖。
圖5A是本發明一實施例的指紋感測裝置100D的上視示意圖。
圖5B是圖5A之指紋感測裝置100D的感測區SA的區域V的放大示意圖。
圖5C是沿圖5B的剖面線L-L’所作的剖面示意圖。
圖5D是沿圖5A的剖面線M-M’所作的剖面示意圖。
圖5E是沿圖5A的剖面線N-N’所作的剖面示意圖。
圖6A是本發明一實施例的指紋感測裝置100E的上視示意圖。
圖6B是沿圖6A的剖面線P-P’所作的剖面示意圖。
圖6C是沿圖6A的剖面線Q-Q’所作的剖面示意圖。
圖7是本發明一實施例的顯示設備10的剖面示意圖。
100:指紋感測裝置
110:基板
120:感測元件
131:驅動元件
B-B’:剖面線
BM1:第一遮光層
BP1:第一絕緣層
MA:操作區
OP1:第一開口
PA:周邊區
PL1:第一平坦層
PL2:第二平坦層
SA:感測區
SL1:第一訊號線
T1:第一溝槽
V1:通孔
Claims (20)
- 一種指紋感測裝置,具有一感測區、一操作區及一周邊區,其中該操作區位於該感測區與該周邊區之間,該指紋感測裝置包括: 一基板; 一感測元件,位於該感測區; 一操作元件,位於該操作區; 一第一訊號線,位於該周邊區; 一第一平坦層,位於該基板上,且具有一第一溝槽,其中該第一溝槽重疊該第一訊號線; 一第一絕緣層,位於該第一平坦層上以及該第一溝槽中,且具有一第一開口,其中該第一開口位於該第一溝槽中;以及 一第一遮光層,位於該第一絕緣層上,且通過該第一開口連接該第一訊號線。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該操作元件包括驅動元件及測試元件。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該第一平坦層包括有機材料。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該第一絕緣層包括無機材料。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該第一開口重疊該第一訊號線。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該第一遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
- 如請求項6所述的指紋感測裝置,其中該金屬層包括鋁層、鉬層、鈦層或其組合。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中該第一訊號線為接地線或直流電源線。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中: 該第一平坦層還具有一第二溝槽,該第二溝槽位於該第一溝槽與該操作元件之間; 該第一絕緣層還具有一第二開口,該第二開口位於該第二溝槽中;且 該第一遮光層位於該第二開口中。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,其中於該第一遮光層上還依序包括一第三平坦層、一第二絕緣層以及一第二遮光層,其中: 該第三平坦層具有一第三溝槽,該第三溝槽重疊該第一溝槽; 該第二絕緣層具有一第三開口,該第三開口位於該第三溝槽中;且 該第二遮光層通過該第三開口連接該第一遮光層。
- 如請求項10所述的指紋感測裝置,其中該第二遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
- 如請求項10所述的指紋感測裝置,其中該第一平坦層還具有一第二溝槽,該第二溝槽位於該第一溝槽與該操作元件之間,該第一絕緣層還具有一第二開口,該第二開口位於該第二溝槽中,且該第一遮光層位於該第二開口中。
- 如請求項10所述的指紋感測裝置,其中於該第二遮光層上還依序包括一第四平坦層、一第三絕緣層、一第五平坦層、一第四絕緣層、一第三遮光層以及一微透鏡結構,其中: 該第四平坦層、該第三絕緣層以及該第五平坦層具有一第四溝槽,該第四溝槽重疊該第三溝槽; 該第四絕緣層具有一第四開口,該第四開口位於該第四溝槽中;且 該第三遮光層通過該第四開口連接該第二遮光層。
- 如請求項13所述的指紋感測裝置,其中該第三遮光層具有第三通孔,且該微透鏡結構設置於該第三通孔中。
- 如請求項13所述的指紋感測裝置,其中該第三遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,還包括一第二訊號線,且於該第一遮光層上還依序包括一第三平坦層、一第二絕緣層以及一第二遮光層,其中: 該第一訊號線位於該第二訊號線與該操作元件之間; 該第一平坦層還具有一第五溝槽,該第五溝槽重疊該第二訊號線; 該第一絕緣層還具有一第五開口,該第五開口位於該第五溝槽中; 該第三平坦層具有一第六溝槽,該第六溝槽重疊該第五溝槽; 該第二絕緣層具有一第六開口,該第六開口位於該第五開口中;且 該第二遮光層通過該第六開口連接該第二訊號線。
- 如請求項16所述的指紋感測裝置,其中該第一遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
- 如請求項16或17所述的指紋感測裝置,其中該第二遮光層包括金屬層及透明氧化物層。
- 如請求項16所述的指紋感測裝置,其中該第二訊號線為接地線或直流電源線。
- 如請求項1所述的指紋感測裝置,適用於一顯示裝置,其中該感測元件位於該顯示裝置與該基板之間。
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