TWI672621B - 顯示裝置以及感測元件基板 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置，包括畫素陣列基板、感測元件基板以及顯示介質層。顯示介質層位於畫素陣列基板與感測元件基板之間。感測元件基板包括基板、開關元件、絕緣層、導電層、訊號線、感測層以及電極層。開關元件位於基板上。絕緣層覆蓋開關元件。導電層位於絕緣層上。訊號線電性連接導電層。感測層覆蓋導電層的頂面、導電層的第一側面以及導電層的第二側面。電極層覆蓋感測層。電極層電性連接開關元件。

Description

顯示裝置以及感測元件基板
本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種感測層覆蓋導電層的頂面、第一側面以及第二側面的感測裝置以及感測元件基板。
目前，為了增加產品的使用便利性，許多廠商會於產品中裝設感測裝置。舉例來說，現有的手機內時常附載有指紋辨識的感測裝置。在現有的指紋辨識技術中，感測裝置偵測手指指紋所反射之光線，指紋的高低起伏會有不同強度的反射光，因此不同的指紋樣貌會被感測裝置所分辨出來。
然而，當光線不足或指紋凹痕不明顯時，感測裝置容易偵測錯誤。導致使用者需要重複感應才能成功辨識指紋。因此，目前亟需一種可以解決前述問題的方法。
本發明提供一種顯示裝置，可以增加感測元件基板感測 物體時光電流與暗電流的比，藉此改善感測元件基板敏銳度不足的問題。
本發明提供一種感測元件基板，可以增加感測物體時光電流與暗電流的比，藉此改善感測裝置敏銳度不足的問題。
本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置，顯示裝置包括畫素陣列基板、感測元件基板以及顯示介質層。顯示介質層位於畫素陣列基板與感測元件基板之間。感測元件基板包括基板、開關元件、絕緣層、導電層、訊號線、感測層以及電極層。開關元件位於基板上。絕緣層覆蓋開關元件。導電層位於絕緣層上。訊號線電性連接導電層。感測層覆蓋導電層的頂面、導電層的第一側面以及導電層的第二側面。電極層覆蓋感測層。電極層電性連接開關元件。
本發明的至少一實施例提供一種感測元件基板，感測元件基板包括基板、開關元件、絕緣層、導電層、訊號線、感測層以及電極層。開關元件位於基板上。絕緣層覆蓋開關元件。導電層位於絕緣層上。訊號線電性連接導電層。感測層覆蓋導電層的頂面、導電層的第一側面以及導電層的第二側面。電極層覆蓋感測層。電極層電性連接開關元件。
本發明之目的之一為增加感測層的側面感光面積，藉此提升感測元件基板感測物體時光電流與暗電流的比。
本發明之目的之一為提升顯示裝置之開口率。
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。
1‧‧‧顯示裝置
10‧‧‧感測元件基板
20、20’‧‧‧畫素陣列基板
AR‧‧‧薄膜電晶體陣列
AA’、BB’‧‧‧剖面線
B1、I1~I3、I1’~I3’、I4‧‧‧絕緣層
B2‧‧‧鈍化層
BL‧‧‧背光模組
BM‧‧‧黑色矩陣
C1‧‧‧導電層
C1a‧‧‧第一側面
C1b‧‧‧第二側面
C1c‧‧‧第三側面
C1t‧‧‧頂面
C2‧‧‧電極層
CF‧‧‧彩色濾光圖案
CH1、CH2‧‧‧半導體通道層
D1、D2‧‧‧汲極
DL1‧‧‧第一資料線
DL2‧‧‧第二資料線
E1‧‧‧畫素電極
E2‧‧‧共用電極
F‧‧‧手指
G1、G2‧‧‧閘極
H1、H2、H1’、H2’、O1、O2、O3‧‧‧開口
L‧‧‧訊號線
LC‧‧‧顯示介質層
LR‧‧‧光線
R‧‧‧感測層
S1、S2‧‧‧源極
SB1、SB2‧‧‧基板
SL1‧‧‧第一掃描線
SL2‧‧‧第二掃描線
SM1、SM2‧‧‧遮光層
T1‧‧‧開關元件
T2‧‧‧薄膜電晶體
t‧‧‧狹縫
X‧‧‧距離
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的感測元件基板的仰視示意圖。
圖3A是沿著圖2的剖面線AA’的剖面示意圖。
圖3B是沿著圖2的剖面線BB’的剖面示意圖。
圖3C是沿著圖2的剖面線CC’的剖面示意圖。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的畫素陣列基板的俯視示意圖。
圖5是沿著圖4的剖面線DD’的剖面示意圖。
圖6是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的分解示意圖。
圖7是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的畫素陣列基板的剖面示意圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。為了方便說明，圖1省略繪示了感測元件基板10以及畫素 陣列基板20中的部分構件。圖2是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的感測元件基板的仰視示意圖。圖2還繪示出位於畫素陣列基板中之黑色矩陣BM與感測元件基板中之位置關係。圖3A是沿著圖2的剖面線AA’的剖面示意圖。圖3B是沿著圖2的剖面線BB’的剖面示意圖。圖3C是沿著圖2的剖面線CC’的剖面示意圖。
顯示裝置1包括感測元件基板10、畫素陣列基板20以及顯示介質層LC。顯示介質層LC位於畫素陣列基板20與感測元件基板10之間。
請同時參考圖1、圖2、圖3A、圖3B以及圖3C，感測元件基板10包括基板SB1、開關元件T1、絕緣層B1、導電層C1、訊號線L、感測層R以及電極層C2。在一些實施例中，感測元件基板10更包括遮光層SM1、絕緣層I1、絕緣層I2、絕緣層I3、鈍化層B2、第一掃描線SL1以及第一資料線DL1。
基板SB1之材質可為玻璃、石英或有機聚合物等等。
遮光層SM1位於基板SB1上。遮光層SM1的材質例如包括金屬、樹脂、石墨或其他可適用的材料。遮光層SM1例如可以改善開關元件T1產生光漏電的問題。絕緣層I1覆蓋遮光層SM1以及基板SB1，且遮光層SM1位於絕緣層I1以及基板SB1之間。
開關元件T1、訊號線L、第一掃描線SL1以及第一資料線DL1位於基板SB1上。
開關元件T1例如位於絕緣層I1上，且開關元件T1與基 板SB1之間夾有遮光層SM1。開關元件T1包括閘極G1、源極S1、汲極D1以及半導體通道層CH1。半導體通道層CH1位於絕緣層I1上。閘極G1與半導體通道層CH1重疊，且閘極G1與半導體通道層CH1之間夾有絕緣層I2。閘極G1與第一掃描線SL1電性連接。在本實施例中，閘極G1與第一掃描線SL1屬於同一導電膜層，但本發明不以此為限。絕緣層I3位於絕緣層I2上。源極S1以及汲極D1位於絕緣層I3的上方，且源極S1與第一資料線DL1電性連接。在本實施例中，源極S1、汲極D1、第一資料線DL1以及訊號線L屬於同一導電膜層，但本發明不以此為限。源極S1以及汲極D1透過開口H1、H2而電性連接至半導體通道層CH1，開口H1、H2例如位於絕緣層I3以及絕緣層I2中。上述之開關元件T1是以頂部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之開關元件T1也可是以底部閘極型薄膜電晶體，或其他適合之薄膜電晶體。
絕緣層B1覆蓋開關元件T1。導電層C1位於絕緣層B1上。訊號線L電性連接導電層C1。舉例來說，導電層C1透過開口O1而電性連接至訊號線L，開口O1例如位於絕緣層B1中。導電層C1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。
感測層R覆蓋導電層C1的頂面C1t、導電層C1的第一側面C1a以及導電層的第二側面C1b。在本實施例中，導電層C1 更具第三側面C1c，第三側面C1c連接第一側面C1a和第二側面C1b，且感測層R覆蓋導電層C1的第三側面C1c。感測層R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，感測層R垂直投影於基板SB1上的形狀為長方形，且感測層R的長邊平行於第一掃描線SL1，但本發明不以此為限。
電極層C2覆蓋感測層R。感測層R位於導電層C1的頂面C1t與電極層C2之間、導電層C1的第一側面C1a與電極層C2之間以及導電層C1的第二側面C1b與電極層C2之間。在本實施例中，感測層R更位於導電層C1的第三側面C1c與電極層C2之間。電極層C2相較於導電層C1更遠離基板SB1。電極層C2相較於導電層C1更靠近畫素陣列基板20。
電極層C2電性連接開關元件T1。舉例來說，電極層C2透過開口O2而電性連接至開關元件T1，開口O2例如位於絕緣層B1中。電極層C2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。在一實施例中，電極層C2的反射率為30%~100%，較佳為50%~100%。
在一些實施例中，電極層C2於基板SB1的垂直投影之邊緣與導電層C1於基板SB1的垂直投影之邊緣之最小距離X為0.5微米至50微米，其中又以2微米至20微米較佳，但本發明不以此為限。
在本實施例中，感測元件基板10更包括鈍化層B2。鈍 化層B2覆蓋導電層C1、電極層C2以及絕緣層B1。鈍化層B2例如位於電極層C2與顯示介質層LC(繪示於圖1)之間。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的畫素陣列基板的俯視示意圖。為了方便說明，圖4省略繪示了圖1中的彩色濾光圖案CF。圖5是沿著圖4的剖面線DD’的剖面示意圖。圖6是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的分解示意圖。為了方便說明，圖6繪示了第一掃描線SL1、第一資料線DL1、第二掃描線SL2、第二資料線DL2以及訊號線L，並省略其他構件。
請參考圖1與圖4和圖5，畫素陣列基板20包括薄膜電晶體陣列AR、彩色濾光圖案CF以及黑色矩陣BM。在本實施例中，畫素陣列基板20還包括基板SB2、遮光層SM2、絕緣層I1’、絕緣層I2’、絕緣層I3’、絕緣層I4、畫素電極E1以及共用電極E2。
薄膜電晶體陣列AR包括薄膜電晶體T2、第二掃描線SL2與第二資料線DL2。遮光層SM2、薄膜電晶體T2、第二掃描線SL2與第二資料線DL2位於基板SB2上。
薄膜電晶體T2例如位於絕緣層I1’上，且薄膜電晶體T2與基板SB2之間夾有遮光層SM2。薄膜電晶體T2包括閘極G2、源極S2、汲極D2以及半導體通道層CH2。半導體通道層CH2位於絕緣層I1’上。閘極G2與半導體通道層CH2重疊，且閘極G2與半導體通道層CH2之間夾有絕緣層I2’。閘極G2與第二掃描線SL2電性連接。在本實施例中，閘極G2與第二掃描線SL2屬 於同一導電膜層，但本發明不以此為限。絕緣層I3’位於絕緣層I2’上。源極S2以及汲極D2位於絕緣層I3’的上方，且源極S2與第二資料線DL2電性連接。在本實施例中，源極S2以及第二資料線DL2屬於同一導電膜層，但本發明不以此為限。源極S2以及汲極D2透過開口H1’、H2’而電性連接至半導體通道層CH2，開口H1’、H2’例如位於絕緣層I3’以及絕緣層I2’中。上述之薄膜電晶體T2是以頂部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之薄膜電晶體T2也可是以底部閘極型薄膜電晶體。在一些實施例中，形成薄膜電晶體T2的製程類似於形成開關元件T1的製程。請參考圖2、圖4以及圖6，在一些實施例中，第一掃描線SL1與第一資料線DL1分別於垂直基板SB1的方向(也可以說是垂直基板SB2的方向)上重疊於第二掃描線SL2與第二資料線DL2。藉此可以提升顯示裝置1的開口率。在一些實施例中，訊號線L亦於於垂直基板SB1的方向(也可以說是垂直基板SB2的方向)上重疊於第二資料線DL2，以進一步提升顯示裝置1的開口率。
彩色濾光圖案CF位於薄膜電晶體陣列AR上。彩色濾光圖案CF例如包括紅色濾光圖案、紅色濾光圖案以及藍色濾光圖案。在一些實施例中，彩色濾光圖案CF還可以包括其他顏色的濾光圖案。彩色濾光圖案CF對應於畫素陣列基板20的開口區而設置。
黑色矩陣BM位於薄膜電晶體陣列AR上。黑色矩陣BM 例如是位於不同顏色之濾光圖案之間。黑色矩陣BM對應於畫素陣列基板20的薄膜電晶體T2、第二掃描線SL2與第二資料線DL2而設置。
請參考圖2以及圖4，黑色矩陣BM於垂直基板SB1的方向(也可以說是垂直基板SB2的方向)上重疊於導電層C1、感測層R以及電極層C2。藉此可以提升顯示裝置1的開口率。在較佳的實施例中，黑色矩陣BM於垂直基板SB1的方向上更重疊於第一掃描線SL1、第一資料線DL1、第二掃描線SL2、第二資料線DL2、開關元件T1以及薄膜電晶體T2。
共用電極E2位於彩色濾光圖案CF上。在一些實施例中，共用電極E2藉由共通訊號線(未繪出)而電性連接至共通電壓。絕緣層I4位於共用電極E2、彩色濾光圖案CF及黑色矩陣BM上。
在本實施例中，畫素電極E1設置於彩色濾光圖案CF及/或黑色矩陣BM上，畫素電極E1位於絕緣層I4上，且畫素電極E1重疊於共用電極E2。畫素電極E1透過黑色矩陣BM以及絕緣層I4中的開口03而電性連接至薄膜電晶體T2的汲極D2，但本發明不以此為限。在其他實施例中，彩色濾光圖案CF及/或黑色矩陣BM設置於畫素電極E1上。畫素電極E1包括狹縫t。
在一些實施例中，畫素電極E1與顯示介質層LC之間還包括配向層(未繪出)，但本發明不以此為限。
接著請參考圖1，顯示裝置1還可以包括背光模組BL。背光模組BL設置於畫素陣列基板20下方，也可以說畫素陣列基 板20位於背光模組BL與感測元件基板10之間。當手指F靠近感測元件基板10時，背光模組BL所發出的光線LR會被手指F反射至感測層R。由於本實施例中的感測層R覆蓋導電層C1的頂面C1t、導電層C1的第一側面C1a以及導電層的第二側面C1b，因此可以增加感測元件基板10感測手指F時光電流與暗電流的比，藉此改善感測元件基板10敏銳度不足的問題。在本實施例中，黑色矩陣BM於垂直基板SB1的方向(也可以說是垂直基板SB2的方向)上重疊於導電層C1、感測層R以及電極層C2。藉此可以提升顯示裝置1的開口率。
圖7是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的畫素陣列基板的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖7的實施例沿用圖5的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖5的畫素陣列基板20是以畫素電極E1位於共用電極E2上方為例。圖7的畫素陣列基板20’則是以共用電極E2位於畫素電極E1上方為例。
在圖7的實施例中，畫素電極E1位於共用電極E2與基板SB2之間，且共用電極E2具有狹縫(未繪出)。
基於上述，本發明之顯示裝置可以增加感測層的側面感光面積，藉此提升感測元件基板感測物體時光電流與暗電流的比。此外，由於黑色矩陣於垂直基板的方向上重疊於導電層、感 測層以及電極層，因此可以提升顯示裝置之開口率。
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。

Claims (18)

  1. 一種顯示裝置，包括：一畫素陣列基板；一感測元件基板，包括：一基板；一開關元件，位於該基板上；一絕緣層，覆蓋該開關元件；一導電層，位於該絕緣層上；一訊號線，電性連接該導電層；一感測層，覆蓋該導電層的一頂面、該導電層的一第一側面以及該導電層的一第二側面；以及一電極層，覆蓋該感測層，其中該電極層電性連接該開關元件；一顯示介質層，位於該畫素陣列基板與該感測元件基板之間；以及一鈍化層，位於該電極層與該顯示介質層之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該感測層位於該導電層的該頂面與該電極層之間、該導電層的該第一側面與該電極層之間以及該導電層的該第二側面與該電極層之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該電極層於該基板的垂直投影之邊緣與該導電層於該基板的垂直投影之邊緣之最小距離為0.5微米至50微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該導電層更具一第三側面，該導電層的該第三側面連接該導電層的該第一側面和該導電層的該第二側面，且該感測層覆蓋該導電層的該第三側面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的顯示裝置，其中該感測層位於該導電層的該頂面與該電極層之間、該導電層的該第一側面與該電極層之間、該導電層的該第二側面與該電極層之間以及該導電層的該第三側面與該電極層之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，更包括一遮光層，位於該開關元件與該基板之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該畫素陣列基板包括：一薄膜電晶體陣列；一彩色濾光圖案，位於該薄膜電晶體陣列上；以及一黑色矩陣，位於該薄膜電晶體陣列上，且於垂直該基板的一方向上重疊於該導電層、該感測層以及該電極層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該電極層相較於該導電層更靠近該畫素陣列基板。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該感測元件基板更包括一第一掃描線與一第一資料線，該第一掃描線與該第一資料線電性連接該開關元件；且該畫素陣列基板更包括一第二掃描線與一第二資料線，其中該第一掃描線與該第一資料線分別於垂直該基板的一方向上重疊於該第二掃描線與該第二資料線。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的顯示裝置，其中該感測層的垂直投影於該基板上的形狀為長方形，且該感測層的長邊平行於該第一掃描線。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該電極層的材料包括金屬，且該電極層至少覆蓋該感測層的一頂面、該感測層的一第一側面以及該感測層的一第二側面。
  12. 一種感測元件基板，包括：一基板；一開關元件，位於該基板上；一絕緣層，覆蓋該開關元件；一導電層，位於該絕緣層上；一訊號線，電性連接該導電層；一感測層，覆蓋該導電層的一頂面、該導電層的一第一側面以及該導電層的一第二側面；以及一電極層，覆蓋該感測層，其中該電極層電性連接該開關元件，且該電極層於該基板的垂直投影之邊緣與該導電層於該基板的垂直投影之邊緣之最小距離為0.5微米至50微米。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的感測元件基板，其中該感測層位於該導電層的該頂面與該電極層之間、該導電層的該第一側面與該電極層之間以及該導電層的該第二側面與該電極層之間。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的感測元件基板，其中該導電層更具一第三側面，該第三側面連接該第一側面和該第二側面，且該感測層覆蓋該導電層的該第三側面。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的感測元件基板，其中該感測層位於該導電層的該頂面與該電極層之間、該導電層的該第一側面與該電極層之間、該導電層的該第二側面與該電極層之間以及該導電層的該第三側面與該電極層之間。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的感測元件基板，其中該電極層相較於該導電層更遠離該基板。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的感測元件基板，其中該電極層的材料包括金屬，且該電極層至少覆蓋該感測層的一頂面、該感測層的一第一側面以及該感測層的一第二側面。
  18. 一種顯示裝置，包括：一畫素陣列基板；一感測元件基板，包括：一基板；一開關元件，位於該基板上；一絕緣層，覆蓋該開關元件；一導電層，位於該絕緣層上；一訊號線，電性連接該導電層；一感測層，覆蓋該導電層的一頂面、該導電層的一第二側面以及該導電層的一第二側面；以及一電極層，覆蓋該感測層，其中該電極層電性連接該開關元件，且該電極層於該基板的垂直投影之邊緣與該導電層於該基板的垂直投影之邊緣之最小距離為0.5微米至50微米；以及一顯示介質層，位於該畫素陣列基板與該感測元件基板之間。
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