TWI398707B - 光感測單元及具有此光感測單元之畫素結構與液晶顯示面板 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種畫素結構與顯示面板，且特別是有關於一種具有光感測單元的畫素結構與液晶顯示面板。
隨著科技的進步，顯示器的技術也不斷地發展且其需求與日遽增。早期由於陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)具有優異的顯示品質與技術成熟性，因此長年獨佔顯示器市場。然而，近來由於綠色環保概念的興起，基於陰極射線管的能源消耗較大與產生輻射量較大之特性，加上其產品扁平化空間有限，故陰極射線管無法滿足市場對於輕、薄、短、小、美以及低消耗功率的市場趨勢。因此，輕薄的平面顯示器(Flat Panel Display，FPD)逐漸取代傳統厚重的陰極映像管顯示器。常見的平面顯示器包含電漿顯示器(Plasma Display Panel，PDP)、液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)及薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display,TFT－LCD)等，其中具有高畫質、空間利用效率佳、低消耗功率、無輻射等優越特性之薄膜電晶體液晶顯示器已逐漸成為市場之主流。
薄膜電晶體液晶顯示器是以薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)作為主動元件，而薄膜電晶體可分為非晶矽薄膜電晶體(a－Si TFT)與多晶矽薄膜電晶體(p－Si TFT)。多晶矽薄膜電晶體又可分為低溫多晶矽薄膜電晶體(Low Temperature p－Si TFT)與高溫多晶矽薄膜電晶體
(High Temperature p－Si TFT)。多晶矽的形成通常是藉由低壓化學氣相沈積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)並經900℃以上的退火程序，因此多晶矽薄膜電晶體液晶顯示器的基板多為石英材料。然而，由於目前大都採用玻璃來做為多晶矽薄膜電晶體液晶顯示器的基板，而玻璃基板熔點約為500℃到600℃之間，因此發展出低溫多晶矽(Low Temperature p－Si，LTPS)技術。
由於低溫多晶矽技術具有將半導體元件(如薄膜電晶體、光二極體等)製作於玻璃基板上的能力，故已有文獻提出利用低溫多晶矽技術同時在基板上製作出光感測器與畫素結構，以使液晶顯示器不但具有影像顯示的功能，還具有指紋辨識的功能。
圖1為習知一種光感測器的示意圖。請參考圖1，習知的光感測器10屬於一種PIN(正摻雜/未摻雜/負摻雜)二極體，此光感測器10包括基板12、主動層14、保護層16以及接點18。其中，主動層14包括P型摻雜區14a、本徵區(intrinsic region)14c與N型摻雜區14b。當使用者的手指按壓於光感測器10上時，背光源L2會照射於手指上，且被手指反射的反射光L1會照射到本徵區14c。反射光L1的能量會被本徵區14c所吸收，此時，PIN二極體內會產生光電流，且此光電流會藉由接點18輸出。
然而，不論使用者的手指是否按壓於光感測器10上，光感測器10都會受到背光源L2的照射。換言之，即使在未受到反射光L1的照射的情況下，光感測器10仍然會受
到背光源L2的照射而產生光電流，因此光感測器10對於反射光L1的感測靈敏度便會下降。除此之外，在大部分的情況下，背光源L2的強度會大於反射光L1的強度，在背光源L2的持續照射下，光感測器10很難感測到反射光L1所帶來的光電流變化。
承上述，在上述之光感測器10中，由於P型摻雜區14a與N型摻雜區14b是與畫素結構中的低溫多晶矽薄膜電晶體一併製作，因此，P型摻雜區14a與N型摻雜區14b的摻雜濃度容易受到畫素結構中的低溫多晶矽薄膜電晶體的限制。換言之，習知的低溫多晶矽製程無法兼顧光感測器10的光電特性以及低溫多晶矽薄膜電晶體的電器特性。
本發明提供一種畫素結構，其具有遮光電極來遮蔽背光源對光感測單元的直接照射，使光感測單元具有良好的靈敏度。
本發明提供一種液晶顯示面板，其畫素結構具有遮光電極來遮蔽背光源對光感測單元的直接照射，使光感測單元具有良好的靈敏度。
本發明提出一種畫素結構，其適於配置在一基板上。畫素結構包括一顯示單元及一光感測單元。顯示單元包括一主動元件及一畫素電極。主動元件配置於基板上，畫素電極與主動元件電性連接。光感測單元包括一光電流讀出元件、一遮光電極、一光敏介電層以及一透明電極。遮光電極與光電流讀出元件電性連接，光敏介電層配置於遮光
電極上。透明電極配置於光敏介電層上，其中光敏介電層夾於遮光電極與透明電極之間。
在本發明之一實施例中，上述之顯示單元更包括一配置於畫素電極下方的儲存電容器，其中儲存電容器與主動元件電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之主動元件為一第一薄膜電晶體，而光電流讀出元件為一第二薄膜電晶體。
在本發明之一實施例中，上述之第一薄膜電晶體包括一第一多晶矽薄膜電晶體，而第二薄膜電晶體包括一第二多晶矽薄膜電晶體。
在本發明之一實施例中，上述之第一多晶矽薄膜電晶體包括一第一多晶矽層、一第一閘絕緣層、一第一閘極、一第一保護層、一源極以及一汲極。第一多晶矽層配置於基板上，其中第一多晶矽層具有一第一源極區、一第一汲極區以及一第一通道區，第一通道區位於第一源極區與第一汲極區之間。第一閘絕緣層配置於基板上以覆蓋第一多晶矽層。第一閘極配置第一閘絕緣層上，且位於第一多晶矽層上方。第一保護層配置於第一閘絕緣層上以覆蓋第一閘極，其中第一閘絕緣層與第一保護層具有多個第一接觸開口以將第一源極區以及第一汲極區暴露。其中源極以及汲極透過這些第一接觸開口分別與第一源極區以及第一汲極區電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之源極、汲極以及遮光電極的材料實質上相同。
在本發明之一實施例中，上述之第二多晶矽薄膜電晶體包括一第二多晶矽層、一第二閘絕緣層、一第二閘極以及一第二保護層。第二多晶矽層配置於基板上，其中第二多晶矽層具有一第二源極區、一第二汲極區以及一第二通道區，第二通道區位於第二源極區與第二汲極區之間。第二閘絕緣層配置於基板上以覆蓋第二多晶矽層。第二閘極配置第二閘絕緣層上，且位於第二多晶矽層上方。第二保護層配置於第二閘絕緣層上以覆蓋第二閘極，其中第二閘絕緣層與第二保護層具有多個第二接觸開口以將第二源極區以及第二汲極區暴露，且遮光電極與第二源極區或第二汲極區電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之光敏介電層包括一奈米晶體材料層。
在本發明之一實施例中，上述之奈米晶體材料層包括一富矽介電層。
在本發明之一實施例中，上述之富含矽之介電層包括一富矽之氧化矽層(SiOx)、一富矽之氮化矽層(SiNy)、一富矽之氮氧化矽層(SiOxNy)、一富矽之碳氧化矽層(SiOxCz)或一富矽之碳化矽層(SiCz)。
在本發明之一實施例中，上述之奈米晶體材料層包括以一雷射結晶方式回火之富矽介電層，於該富矽介電層中形成複數個奈米晶體。
本發明提出一種液晶顯示面板，其包括一主動元件陣列基板、一對向基板以及一液晶層。主動元件陣列基板包
括多條掃描線、多條資料線以及多個畫素結構。多個畫素結構，其中各畫素結構分別與對應之掃描線以及資料線電性連接，且各畫素結構包括一顯示單元及一光感測單元。顯示單元包括一主動元件及一畫素電極。主動元件配置於基板上，畫素電極與主動元件電性連接。光感測單元包括一光電流讀出元件、一遮光電極、一光敏介電層以及一透明電極。遮光電極與光電流讀出元件電性連接。光敏介電層配置於遮光電極上。透明電極配置於光敏介電層上，其中光敏介電層夾於遮光電極與透明電極之間。對向基板配置於主動元件陣列基板上方。液晶層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。
在本發明之一實施例中，上述之顯示單元更包括一配置於畫素電極下方的儲存電容器，其中儲存電容器與主動元件電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之主動元件為一第一薄膜電晶體，而光電流讀出元件為一第二薄膜電晶體。
在本發明之一實施例中，上述之第一薄膜電晶體包括一第一多晶矽薄膜電晶體，而第二薄膜電晶體包括一第二多晶矽薄膜電晶體。
在本發明之一實施例中，上述之第一多晶矽薄膜電晶體包括一第一多晶矽層、一第一閘絕緣層、一第一閘極、一第一保護層、一源極以及一汲極。第一多晶矽層配置於基板上，其中第一多晶矽層具有一第一源極區、一第一汲極區以及一第一通道區，第一通道區位於第一源極區與第
一汲極區之間。第一閘絕緣層配置於基板上以覆蓋第一多晶矽層。第一閘極配置第一閘絕緣層上，且位於第一多晶矽層上方。第一保護層配置於第一閘絕緣層上以覆蓋第一閘極，其中第一閘絕緣層與第一保護層具有多個第一接觸開口以將第一源極區以及第一汲極區暴露。其中源極以及汲極透過這些第一接觸開口分別與第一源極區以及第一汲極區電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之源極、汲極以及遮光電極的材料實質上相同。
在本發明之一實施例中，上述之第二多晶矽薄膜電晶體包括一第二多晶矽層、一第二閘絕緣層、一第二閘極以及一第二保護層。第二多晶矽層配置於基板上，其中第二多晶矽層具有一第二源極區、一第二汲極區以及一第二通道區，第二通道區位於第二源極區與第二汲極區之間。第二閘絕緣層配置於基板上以覆蓋第二多晶矽層。第二閘極配置第二閘絕緣層上，且位於第二多晶矽層上方。第二保護層配置於第二閘絕緣層上以覆蓋第二閘極，其中第二閘絕緣層與第二保護層具有多個第二接觸開口以將第二源極區以及第二汲極區暴露，且遮光電極與第二源極區或第二汲極區電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之光敏介電層包括一奈米晶體材料層。
在本發明之一實施例中，上述之奈米晶體材料層包括一富矽介電層。
在本發明之一實施例中，上述之富含矽之介電層包括一富矽之氧化矽層(SiOx)、一富矽之氮化矽層(SiNy)、一富矽之氮氧化矽層(SiOxNy)、一富矽之碳氧化矽層(SiOxCz)或一富矽之碳化矽層(SiCz)。
在本發明之一實施例中，上述之奈米晶體材料層奈米晶體材料層包括以一雷射結晶方式回火之富矽介電層，於富矽介電層中形成複數個奈米晶體。
在本發明之一實施例中，上述之對向基板為一彩色濾光基板，且彩色濾光基板具有多個彩色濾光薄膜。
在本發明之一實施例中，上述之這些彩色濾光薄膜配置於這些畫素電極上方，而這些透明電極上方不具有彩色濾光薄膜。
在本發明之一實施例中，上述之這些彩色濾光薄膜更配置於這些畫素電極以及這些透明電極上方。
本發明提出一種一種光感測單元，適於配置在一基板上。光感測單元包括一光電流讀出元件、一遮光電極、一光敏介電層以及一透明電極。遮光電極與光電流讀出元件電性連接。光敏介電層具有複數個奈米晶體，且配置於遮光電極上。透明電極配置於光敏介電層上，其中光敏介電層夾於遮光電極與透明電極之間。
由於本發明採用遮光電極來遮蔽背光源對光感測單元的直接照射，因此本發明之畫素結構或液晶顯示面板中的光感測單元具有良好的靈敏度。
為讓本發明之上述和其他目的、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2為本發明之一種畫素結構的示意圖。請參考圖2，畫素結構22c適於配置在一基板28上，其包括一顯示單元100及一光感測單元200。顯示單元100包括一主動元件110及一畫素電極130。主動元件110配置於基板28上，而畫素電極130與主動元件110電性連接。光感測單元200包括一光電流讀出元件210、一遮光電極230、一光敏介電層250以及一透明電極270。遮光電極230與光電流讀出元件210電性連接，且光敏介電層250配置於遮光電極230上。透明電極270配置於光敏介電層250上，其中光敏介電層250夾於遮光電極230與透明電極270之間。
在本實施例中，基板28可以是玻璃基板、石英基板或是塑膠基板。畫素電極130與透明電極270的材料實質上相同，其材料可以是氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、銦鋅氧化物或是其他透明之導電材料。遮光電極230的材料通常為金屬所構成，其可以是鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)或金(Au)等，以及其疊層或合金，例如是鈦/鋁/鈦(Ti/Al/Ti)，或是其他金屬材質。此外，光敏介電層250可以是一奈米晶體材料層。在本實施例中，奈米晶體材料層包括一高含量富矽之介電層或經過以雷射結晶方式的富矽介電層，於富矽介電層中形成複數個奈米晶體，其例如是一富矽之氧化矽層(SiOx)、一富矽之氮化矽層(SiNy)、一富矽之氮氧化矽層(SiOxNy)、一富矽之碳
氧化矽層(SiOxCz)、一富矽之碳化矽層(SiCz)或是其他適合的材料層。其中，x、y、z係介於0.01~2之間，x較佳是介於0.01~2，y較佳是介於0.01~1.33，較佳是介於0.01~1，且依照其需要比例進行調整。光敏介電層250中具有複數個高密度奈米晶體於其中，此光敏介電層250之形成方法例如是以化學氣相沉積(CVD)製程形成富矽之介電層，然後以雷射結晶方式，於光敏介電層250中形成奈米晶體，晶體粒徑約介於0.5nm~200nm(奈米)，且較佳是介於1nm~50nm所使用的雷射例如是使用準分子雷射(Excimer Laser)，其波長可為308－350nm，或者是使用連續式雷射(CW laser)，其波長可為500－900nm。
圖3是圖2畫素結構之顯示單元的放大示意圖。請同時參考圖2與圖3，本實施例之畫素結構22c之顯示單元100可進一步包括一配置於畫素電極130下方的儲存電容器150，其中儲存電容器150與主動元件110電性連接。換言之，本實施例所揭露的儲存電容器150的架構為儲存電容器150形成於共用線上(Cst on common)。然而，本發明並非限定儲存電容器150的架構必須為儲存電容器150形成於共用線(Cst on common)。在其他實施例中，儲存電容器150的架構亦可為儲存電容器形成於掃描線上(Cst on gate)。
畫素結構22c中的儲存電容器150，可使液晶格點具有記憶功能。此外，當儲存電容器150越大時，液晶格點對寫入信號的記憶與保持功能越好。
詳細而言，請再參考圖2與圖3，主動元件110例如是一第一薄膜電晶體(Thin－film transistor，TFT)。在本實施例中，第一薄膜電晶體可以是一第一多晶矽薄膜電晶體110a，此第一多晶矽薄膜電晶體110a包括一第一多晶矽層112、一第一閘絕緣層114、一第一閘極116、一第一保護層118、一源極120以及一汲極122。第一多晶矽層112配置於基板28上，其中第一多晶矽層112具有一第一源極區112a、一第一汲極區112b以及一第一通道區112c，第一通道區112c位於第一源極區112a與第一汲極區112b之間。第一閘絕緣層114配置於基板28上以覆蓋第一多晶矽層112。第一閘極116配置第一閘絕緣層114上，且位於第一多晶矽層112上方。第一保護層118配置於第一閘絕緣層114上以覆蓋第一閘極116，其中第一閘絕緣層114與第一保護層118具有多個第一接觸開口118a以將第一源極區112a以及第一汲極區112b暴露，其中源極120以及汲極122透過這些第一接觸開口118a分別與第一源極區112a以及第一汲極區112b電性連接。在本實施例中，源極120、汲極122的材料通常為金屬，其材料實質上與遮光電極230的材料相同，可以是鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鎢(W)、鋁(Al)、銅(Cu)或金(Au)等，以及其疊層或合金，例如是鈦/鋁/鈦(Ti/Al/Ti)，或是其他金屬材質。
值得一提的是，上述之第一多晶矽薄膜電晶體110a可以是低溫多晶矽薄膜電晶體或高溫多晶矽薄膜電晶體，本實施例是以低溫多晶矽薄膜電晶體為例子進行說明，其
具有低消耗功率、高電子遷移率以及有效整合驅動電路等優點。
圖4是圖2畫素結構之光感測單元的放大示意圖。請參考圖4，在本實施例中，光電流讀出元件210例如是一第二薄膜電晶體，第二薄膜電晶體可以是一第二多晶矽薄膜電晶體210a。第二多晶矽薄膜電晶體210a包括一第二多晶矽層212、一第二閘絕緣層214、一第二閘極216以及一第二保護層218。第二多晶矽層212配置於基板28上，其中第二多晶矽層212具有一第二源極區212a、一第二汲極區212b以及一第二通道區212c，第二通道區212c位於第二源極區212a與第二汲極區212b之間。第二閘絕緣層214配置於基板28上以覆蓋第二多晶矽層212。第二閘極216配置第二閘絕緣層214上，且位於第二多晶矽層212上方。第二保護層218配置於第二閘絕緣層214上以覆蓋第二閘極216，其中第二閘絕緣層214與第二保護層218具有多個第二接觸開口218a以將第二源極區212a以及第二汲極區212b暴露，且遮光電極230與第二源極區212a或第二汲極區212b電性連接(圖4僅繪示遮光電極230與第二源極區212a電性連接)。值得一提的是，第一保護層118與第二保護層218的材質例如是氧化矽、氮化矽或其他絕緣材料。
詳細而言，當使用這將手指或是其他物體置放於光感測單元200上方時，手指或物體所造成的反射光L1’會照射到光敏介電層250，此時，反射光L1’的能量會被光敏
介電層250所吸收而產生光電流，且此光電流會輸出至光電流讀出元件210。相較於習知技術，本實施例採用遮光電極230遮蔽背光源L2’，以避免背光源L2’直接照射於光敏介電層250，使得光感測單元200對於反射光L1’的靈敏度大幅提昇。
圖5A為本發明一實施例之液晶顯示面板的上視示意圖，而圖5B是沿圖5A的剖面線A－A’所繪示的剖面圖。請同時參考圖5A與圖5B，液晶顯示面板20包括一主動元件陣列基板22、一對向基板24以及一液晶層26。主動元件陣列基板22包括多條掃描線22a、多條資料線22b以及多個畫素結構22c。各畫素結構22c分別與對應之掃描線22a以及資料線22c電性連接，且各畫素結構22c包括一顯示單元100及一光感測單元200。其中顯示單元100與光感測單元200皆與上述實施例相同。對向基板24配置於主動元件陣列基板22上方。液晶層26配置於主動元件陣列基板22與對向基板24之間。
為了使液晶顯示面板20具有彩色化顯示的功能，對向基板24可以是一彩色濾光基板，且彩色濾光基板具有多個彩色濾光薄膜。彩色濾光薄膜配置於這些畫素電極130上方，而這些透明電極270上方可以不具有彩色濾光薄膜(請參考圖4)。此外，彩色濾光薄膜例如是紅色、綠色或藍色等不同色彩的彩色濾光薄膜。
承上述，彩色濾光薄膜亦可配置於這些畫素電極130以及這些透明電極270上方。因此，當光感測單元200對
某種特定光的靈敏度較佳時，可透過彩色濾光薄膜的設置來提昇光感測單元200的靈敏度。
請同時參考圖2與圖5B，在本實施例中，液晶顯示面板20採用之主動元件110與光電流讀出元件210分別為第一多晶矽薄膜電晶體110a與第二多晶矽薄膜電晶體210a，而第一多晶矽薄膜電晶體110a與第二多晶矽薄膜電晶體210a可以是低溫多晶矽薄膜電晶體。由於在本實施例中，利用光感測單元200之遮光電極230來遮蔽背光源L2’對光感測單元200的直接照射，且光感測單元200具有較大面積的光學感測區域，因此當液晶顯示面板20用來當作指紋感應器/掃描器時能有較好的效能。
圖5C為手指覆蓋於液晶顯示面板上時光反射之示意圖。請同時參考圖4與圖5C，當手指或待掃描的資料(圖5C僅示意地繪示手指覆蓋於液晶顯示面板20上)覆蓋於液晶顯示面板20上時，液晶層26會被驅動而具有高穿透率的狀態，並將穿透液晶層26的反射光L1’反射至光感測單元200。
當反射光L1’反射至光感測單元200時，反射光L1’會被吸收而產生光電流，接著，光電流讀出元件210會將所偵測到的光信號流輸出到外部的積分器做電流與電壓的轉換。最後，輸出的電壓訊號透過類比－數位的轉換及適當的影像處理步驟，即可完成指紋感測與資料掃描。
更詳細而言，感測手指或待掃描的資料所反射的反射光在進入光感測單元200時，畫素結構22c底部的遮光電
極230能遮蔽背光源L2’對光感測單元200的直接照射，且覆蓋於液晶顯示面板20上的手指能遮蔽將外界環境光線等雜訊，以增加光訊號的反應。相較於習知技術，在本實施例中，由於遮光電極230遮蔽背光源L2’，以避免背光源L2’直接照射於光敏介電層250，使得光感測單元200對於反射光L1’的靈敏度大幅提昇。另外，由於本發明使用光敏介電層250，因此相較於習知傳統的非晶矽層或多晶矽層具有更佳的感光特性，因此本實施例之光感測單元200對於反射光L1’具有良好的靈敏度。
綜上所述，本發明所提出之畫素結構與液晶顯示面板至少具有下列優點：一、畫素結構底部的遮光電極以及覆蓋於液晶顯示面板上的手指能隔離強烈背光源的直接照射與外界環境光線等雜訊。
二、當液晶層會被偏壓至具有較佳穿透率的狀態時，可以增加液晶顯示面板在感應或掃描時光訊號的反應。
三、液晶顯示面板具有較大面積的光學感測區域，因此其用來當作指紋感應器/掃描器時能有較好的效能。
四、液晶顯示面板具有可靠的光靈敏度以及低成本等優勢。
五、在本發明之部分實施例中，藉由彩色濾光基板可使液晶顯示面板具有彩色化顯示的功能。
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
本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧光感測器
12、28‧‧‧基板
14‧‧‧主動層
14a‧‧‧P型摻雜區
14b‧‧‧N型摻雜區
14c‧‧‧本徵區
16‧‧‧保護層
18‧‧‧接點
20‧‧‧液晶顯示面板
22‧‧‧主動元件陣列基板
22a‧‧‧掃描線
22b‧‧‧資料線
22c‧‧‧畫素結構
24‧‧‧對向基板
26‧‧‧液晶層
100‧‧‧顯示單元
110‧‧‧主動元件
110a‧‧‧第一多晶矽薄膜電晶體
112‧‧‧第一多晶矽晶
112a‧‧‧第一源極區
112b‧‧‧第一汲極區
112c‧‧‧第一通道區
114‧‧‧第一閘絕緣層
116‧‧‧第一閘極
118‧‧‧第一保護層
118a‧‧‧第一接觸開口
120‧‧‧源極
122‧‧‧汲極
130‧‧‧畫素電殛
150‧‧‧儲存電容器
200‧‧‧光感測單元
210‧‧‧光電流讀出元件
210a‧‧‧第二多晶矽薄膜電晶體
212‧‧‧第二多晶矽晶
212a‧‧‧第二源極區
212b‧‧‧第二汲極區
212c‧‧‧第二通道區
214‧‧‧第二閘絕緣層
216‧‧‧第二閘極
218‧‧‧第二保護層
218a‧‧‧第二接觸開口
230‧‧‧遮光電極
250‧‧‧光敏介電層
270‧‧‧透明電極
L1、L1’‧‧‧反射光
L2、L2’‧‧‧背光源
圖1為習知一種光感測器的示意圖。
圖2為本發明之一種畫素結構的示意圖。
圖3是圖2畫素結構之顯示單元的放大示意圖。
圖4是圖2畫素結構之光感測單元的放大示意圖。
圖5A為本發明一實施例之液晶顯示面板的上視示意圖。
圖5B是沿圖5A的剖面線A－A’所繪示的剖面圖。
圖5C為手指覆蓋於液晶顯示面板上時光反射之示意圖。
28‧‧‧基板
200‧‧‧光感測單元
210‧‧‧光電流讀出元件
210a‧‧‧第二多晶矽薄膜電晶體
212‧‧‧第二多晶矽晶
212a‧‧‧第二源極區
212b‧‧‧第二汲極區
212c‧‧‧第二通道區
214‧‧‧第二閘絕緣層
216‧‧‧第二閘極
218‧‧‧第二保護層
218a‧‧‧第二接觸開口
230‧‧‧遮光電極
250‧‧‧光敏介電層
270‧‧‧透明電極
L1’‧‧‧反射光
L2’‧‧‧背光源
Claims (25)
- 一種畫素結構，適於配置在一基板上，該畫素結構包括：一顯示單元，包括：一主動元件，配置於該基板上；一畫素電極，與該主動元件電性連接；一光感測單元，包括：一光電流讀出元件；一遮光電極，與該光電流讀出元件電性連接；一光敏介電層，配置於該遮光電極上，其中該光敏介電層的面積實質上相等或小於該遮光電極的面積；以及一透明電極，配置於該光敏介電層上，其中該光敏介電層夾於該遮光電極與該透明電極之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該顯示單元更包括一配置於該畫素電極下方的儲存電容器，其中該儲存電容器與該主動元件電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該主動元件為一第一薄膜電晶體，而該光電流讀出元件為一第二薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第3項所述之畫素結構，其中該第一薄膜電晶體包括一第一多晶矽薄膜電晶體，而該第二薄膜電晶體包括一第二多晶矽薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該第 一多晶矽薄膜電晶體包括：一第一多晶矽層，配置於該基板上，其中該第一多晶矽層具有一第一源極區、一第一汲極區以及一第一通道區，該第一通道區位於該第一源極區與該第一汲極區之間；一第一閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該第一多晶矽層；一第一閘極，配置該第一閘絕緣層上，且位於該第一多晶矽層上方；一第一保護層，配置於第一閘絕緣層上以覆蓋該第一閘極，其中該第一閘絕緣層與該第一保護層具有多個第一接觸開口以將該第一源極區以及該第一汲極區暴露；一源極；以及一汲極，其中該源極以及該汲極透過該些第一接觸開口分別與該第一源極區以及該第一汲極區電性連接。
- 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該源極、該汲極以及該遮光電極的材料實質上相同。
- 如申請專利範圍第4項所述之畫素結構，其中該第二多晶矽薄膜電晶體包括：一第二多晶矽層，配置於該基板上，其中該第二多晶矽層具有一第二源極區、一第二汲極區以及一第二通道區，該第二通道區位於該第二源極區與該第二汲極區之間；一第二閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該第二多晶矽層；一第二閘極，配置該第二閘絕緣層上，且位於該第二 多晶矽層上方；以及一第二保護層，配置於該第二閘絕緣層上以覆蓋該第二閘極，其中該第二閘絕緣層與該第二保護層具有多個第二接觸開口以將該第二源極區以及該第二汲極區暴露，且該遮光電極與該第二源極區或該第二汲極區電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該光敏介電層包括一奈米晶體材料層。
- 如申請專利範圍第8項所述之畫素結構，其中該奈米晶體材料層包括一富矽介電層。
- 如申請專利範圍第9項所述之畫素結構，其中該富含矽之介電層包括一富矽之氧化矽層、一富矽之氮化矽層、一富矽之氮氧化矽層、一富矽之碳氧化矽層或一富矽之碳化矽層。
- 如申請專利範圍第8項所述之畫素結構，其中該奈米晶體材料層包括以一雷射結晶方式回火之富矽介電層，於該富矽介電層中形成複數個奈米晶體。
- 一種液晶顯示面板，包括：一主動元件陣列基板，包括：多條掃描線；多條資料線；多個畫素結構，其中各該畫素結構分別與對應之掃描線以及資料線電性連接，且各該畫素結構包括：一顯示單元，包括：一主動元件，配置於該基板上； 一畫素電極，與該主動元件電性連接；一光感測單元，包括：一光電流讀出元件；一遮光電極，與該光電流讀出元件電性連接；一光敏介電層，配置於該遮光電極上，其中該光敏介電層的面積實質上相等或小於該遮光電極的面積；以及一透明電極，配置於該光敏介電層上，其中該光敏介電層夾於該遮光電極與該透明電極之間；一對向基板，配置於該主動元件陣列基板上方；以及一液晶層，配置於該主動元件陣列基板與該對向基板之間。
- 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示面板，其中該顯示單元更包括一配置於該畫素電極下方的儲存電容器，其中該儲存電容器與該主動元件電性連接。
- 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示面板，其中該主動元件為一第一薄膜電晶體，而該光電流讀出元件為一第二薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第14項所述之液晶顯示面板，其中該第一薄膜電晶體包括一第一多晶矽薄膜電晶體，而該第二薄膜電晶體包括一第二多晶矽薄膜電晶體。
- 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示面板，其 中該第一多晶矽薄膜電晶體包括：一第一多晶矽層，配置於該基板上，其中該第一多晶矽層具有一第一源極區、一第一汲極區以及一第一通道區，該第一通道區位於該第一源極區與該第一汲極區之間；一第一閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該第一多晶矽層；一第一閘極，配置該第一閘絕緣層上，且位於該第一多晶矽層上方；一第一保護層，配置於該第一閘絕緣層上以覆蓋該第一閘極，其中該第一閘絕緣層與該第一保護層具有多個第一接觸開口以將該第一源極區以及該第一汲極區暴露；一源極；以及一汲極，其中該源極以及該汲極透過該些第一接觸開口分別與該第一源極區以及該第一汲極區電性連接。
- 如申請專利範圍第16項所述之液晶顯示面板，其中該源極、該汲極以及該遮光電極的材料實質上相同。
- 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示面板，其中該第二多晶矽薄膜電晶體包括：一第二多晶矽層，配置於該基板上，其中該第二多晶矽層具有一第二源極區、一第二汲極區以及一第二通道區，該第二通道區位於該第二源極區與該第二汲極區之間；一第二閘絕緣層，配置於該基板上以覆蓋該第二多晶矽層；一第二閘極，配置該第二閘絕緣層上，且位於該第二 多晶矽層上方；一第二保護層，配置於第二閘絕緣層上以覆蓋該第二閘極，其中該第二閘絕緣層與該第二保護層具有多個第二接觸開口以將第二源極區以及該第二汲極區暴露，且該遮光電極與第二源極區或該第二汲極區電性連接。
- 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示面板，其中該光敏介電層包括一奈米晶體材料層。
- 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示面板，其中該奈米晶體材料層包括一富矽介電層。
- 如申請專利範圍第20項所述之液晶顯示面板，其中該富含矽之介電層包括一富矽之氧化矽層、一富矽之氮化矽層、一富矽之氮氧化矽層、一富矽之碳氧化矽層或一富矽之碳化矽層。
- 如申請專利範圍第19項所述之液晶顯示面板，其中該奈米晶體材料層包括以一雷射結晶方式回火之富矽介電層，於該富矽介電層中形成複數個奈米晶體。
- 如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示面板，其中該對向基板為一彩色濾光基板，且該彩色濾光基板具有多個彩色濾光薄膜。
- 如申請專利範圍第23項所述之液晶顯示面板，其中該些彩色濾光薄膜配置於該些畫素電極上方，而該些透明電極上方不具有彩色濾光薄膜。
- 一種光感測單元，適於配置在一基板上，該光感測單元包括：一光電流讀出元件； 一遮光電極，與該光電流讀出元件電性連接；一光敏介電層，具有複數個奈米晶體，配置於該遮光電極上，其中該光敏介電層的面積實質上相等或小於該遮光電極的面積；以及一透明電極，配置於該光敏介電層上，其中該光敏介電層夾於該遮光電極與該透明電極之間。
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