TWI675245B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI675245B
TWI675245B TW107131592A TW107131592A TWI675245B TW I675245 B TWI675245 B TW I675245B TW 107131592 A TW107131592 A TW 107131592A TW 107131592 A TW107131592 A TW 107131592A TW I675245 B TWI675245 B TW I675245B
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Abstract

一種顯示面板，包含第一薄膜電晶體、畫素電極、顯示介質層、遮光層、彩色濾光層以及光感測器。畫素電極電性連接第一薄膜電晶體。顯示介質層設置在畫素電極上。遮光層設置在顯示介質層上，並包含第一開口圖案及第二開口圖案。彩色濾光層設置在顯示介質層上，其中彩色濾光層在顯示介質層上的垂直投影與遮光層的第一開口圖案在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。光感測器設置在顯示介質層之上，其中光感測器在顯示介質層上的垂直投影與遮光層的第二開口圖案在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。

Description

顯示面板
本發明是關於一種顯示面板。
隨著科技的發展，各種攜帶式電子裝置已陸續成為消費型市場的主流商品，像是智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦或筆記型電腦。這些攜帶式電子裝置的機能性也隨市場趨勢而逐漸越來越豐富，例如使用者的隱私資訊、相片、行動支付授權都可以記錄在其中。因此，這類攜帶式電子裝置也會配置搭配身份認證，以確保使用者的隱私安全。
對此，由於指紋具有唯一性之特點，故已經被應用在身份認證上面，使得搭配有指紋認證的攜帶式電子裝置也已被開發出來。然而，指紋認證需搭配額外的感測器，此也衍生出關於如何將感測器與原先的電子裝置整合於一起的議題。
本發明之一實施方式提供一種顯示面板，包含第一薄膜電晶體、畫素電極、顯示介質層、遮光層、彩色濾光層以及光感測器。畫素電極電性連接第一薄膜電晶體。顯示介質層設置在畫素電極上。遮光層設置在顯示介質層上，並包含第 一開口圖案及第二開口圖案。彩色濾光層設置在顯示介質層上，其中彩色濾光層在顯示介質層上的垂直投影與遮光層的第一開口圖案在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。光感測器設置在顯示介質層之上，其中光感測器在顯示介質層上的垂直投影與遮光層的第二開口圖案在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
於部分實施方式中，顯示面板更包含第二薄膜電晶體。第二薄膜電晶體電性連接光感測器，其中遮光層位在顯示介質層與第二薄膜電晶體之間。
於部分實施方式中，光感測器包含金屬電極層，金屬電極層在顯示介質層上的垂直投影與第一薄膜電晶體在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
於部分實施方式中，光感測器更包含光感測層，光感測層具有下表面與側表面，下表面朝向陣列基板並連接側表面，且下表面與側表面係由金屬電極層覆蓋。
於部分實施方式中，顯示面板更包含絕緣層。絕緣層設置在遮光層上，並穿過第二開口圖案朝顯示介質層延伸，以形成凹陷部，其中光感測器位在凹陷部，並透過絕緣層與遮光層分隔開來。
於部分實施方式中，且光感測器在顯示介質層上的垂直投影與遮光層在顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
於部分實施方式中，光感測器分別位在顯示面板的畫素區域內，顯示面板更包含線路層，位在第一薄膜電晶體與畫素電極之間，其中光感測器與線路層形成多塊重疊面積， 且此些多塊重疊面積彼此相等。
本發明之一實施方式提供一種顯示面板，包含薄膜電晶體、線路層、發光層以及光感測器。薄膜電晶體電性連接線路層。發光層設置在線路層上，並電性連接線路層。光感測器設置在線路層上，其中顯示面板具有畫素區域，光感測器分別位在畫素區域內，並與線路層形成多塊重疊面積，且多塊重疊面積彼此相等。
於部分實施方式中，於每一個畫素區域內，發光元件的數量為三個且分別用以提供不同波長的色光，光感測器的數量為一個，且光感測器會位在三個發光元件的同一側。
於部分實施方式中，薄膜電晶體、線路層、畫素定義層以及發光元件形成在第一基板上，光感測器形成在第二基板上，薄膜電晶體、線路層、畫素定義層、發光元件以及光感測器位在第一基板與第二基板之間，且顯示面板更包含介電層，配置在畫素定義層與光感測器之間。
透過上述配置，除可將光感測器整合在顯示面板內以提供辨識指紋圖案的功用之外，由於顯示面板的每個畫素區域都可提供辨識指紋的功用，故可藉以提昇顯示面板的屏占比，並也使顯示面板適於設計為全屏幕式的顯示裝置。
10‧‧‧手指
20‧‧‧光線
100A、100B‧‧‧顯示面板
102、106‧‧‧畫素區域
104A、104B、104C、108A、108B、108C‧‧‧子畫素區域
110‧‧‧背光模組
200、500‧‧‧下基板
210‧‧‧第一偏光片
220‧‧‧第一基板
222‧‧‧第一遮光層
224‧‧‧第一緩衝層
230‧‧‧第一薄膜電晶體
240‧‧‧第一閘極絕緣層
242‧‧‧第一層間介電層
244‧‧‧第一源極/汲極接觸層
246‧‧‧第一鈍化層
248‧‧‧共用電極
250‧‧‧第一介電層
252‧‧‧畫素電極
300‧‧‧顯示介質層
400、600‧‧‧上基板
410‧‧‧第二介電層
420‧‧‧彩色濾光層
422‧‧‧紅色濾光層
424‧‧‧綠色濾光層
426‧‧‧藍色濾光層
430‧‧‧第二遮光層
432‧‧‧第一開口圖案
434‧‧‧第二開口圖案
440‧‧‧第三介電層
442‧‧‧凹陷部
450、620‧‧‧光感測器
452、622‧‧‧金屬電極層
454、624‧‧‧光感測層
456、626‧‧‧透光電極層
462‧‧‧第四介電層
464‧‧‧第二源極/汲極接觸層
466‧‧‧第二層間介電層
468‧‧‧第二閘極絕緣層
470‧‧‧第二薄膜電晶體
480‧‧‧第二緩衝層
482‧‧‧第三遮光層
484‧‧‧第二基板
486‧‧‧第二偏光片
502、602‧‧‧層體
510‧‧‧第三基板
512‧‧‧第三緩衝層
520‧‧‧第三薄膜電晶體
530‧‧‧電容元件
540‧‧‧第三閘極絕緣層
542‧‧‧第一導電層
544‧‧‧第四閘極絕緣層
546‧‧‧第二導電層
548‧‧‧第三層間介電層
550‧‧‧第三源極/汲極接觸層
552‧‧‧第五介電層
554‧‧‧第三導電層
556‧‧‧第二鈍化層
560‧‧‧畫素定義層
567‧‧‧開口
570、570A、570B‧‧‧發光元件
572‧‧‧下電極
574‧‧‧發光層
576‧‧‧上電極
610‧‧‧第六介電層
630‧‧‧第七介電層
632‧‧‧第四源極/汲極接觸層
634‧‧‧第四層間介電層
636‧‧‧第五閘極絕緣層
640‧‧‧第四薄膜電晶體
650‧‧‧第四緩衝層
652‧‧‧第四遮光層
654‧‧‧第四基板
656‧‧‧第三偏光片
700‧‧‧間隙
702‧‧‧支撐結構
1B-1B’、1C-1C’、2B-2B’、2C-2C’‧‧‧線段
D‧‧‧汲極區
G‧‧‧閘極
DH‧‧‧橫向方向
DV‧‧‧縱向方向
L1‧‧‧距離
L2‧‧‧距離
S‧‧‧源極區
S1‧‧‧下表面
S2‧‧‧側表面
SC‧‧‧通道區
TH1‧‧‧第一接觸洞
TH2‧‧‧第二接觸洞
TH3‧‧‧第三接觸洞
TH4‧‧‧第四接觸洞
TH5‧‧‧第五接觸洞
TH6‧‧‧第六接觸洞
TH7‧‧‧第七接觸洞
TH8‧‧‧第八接觸洞
TH9‧‧‧第九接觸洞
TH10‧‧‧第十接觸洞
第1A圖為依據本揭露內容的第一實施方式繪示顯示面板的多個畫素區域的上視示意圖。
第1B圖為沿第1A圖的線段1B-1B’的剖面示意圖。
第1C圖為沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。
第1D圖繪示應用第一實施方式的顯示面板的示意圖。
第2A圖為依據本揭露內容的第二實施方式繪示顯示面板的多個畫素區域的上視示意圖。
第2B圖為沿第2A圖的線段2B-2B’的剖面示意圖。
第2C圖為沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。
第2D圖繪示下基板與上基板組裝於一起的示意圖。
第2E圖繪示應用第二實施方式的顯示面板的示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節為非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層也可被稱為第二元件、組件、區域、層，而不脫離本發明的本意。
請參照第1A圖、第1B圖以及第1C圖，第1A圖為 依據本揭露內容的第一實施方式顯示面板100A的多個畫素區域102的上視示意圖，第1B圖為沿第1A圖的線段1B-1B’的剖面示意圖，第1C圖為沿第1A圖的線段1C-1C’的剖面示意圖。
如第1A圖所示，顯示面板100A具有多個畫素區域102，且這些畫素區域102可沿著第1A圖的橫向方向DH與縱向方向DV配置為陣列的形式。對於每一個畫素區域102而言，其可具有三個子畫素區域104A、104B、104C，其中子畫素區域104A、104B、104C可用以提供不同的顏色，像是紅、綠、藍三種顏色。
請看到第1B圖及第1C圖，顯示面板100A包含背光模組110、下基板200、顯示介質層300以及上基板400，其中背光模組110連接下基板200，且顯示介質層300位在下基板200與上基板400之間。背光模組110用以朝著下基板200、顯示介質層300以及上基板400發射光束，而上基板400的上表面可做為顯示面板100A的顯示面。
下基板200包含第一偏光片210、第一基板220、第一遮光層222、第一緩衝層224、多個第一薄膜電晶體230、第一閘極絕緣層240、第一層間介電層242、第一源極/汲極接觸層244、第一鈍化層246、共用電極248、第一介電層250以及畫素電極252，其中第一偏光片210係配置在背光模組110與第一基板220之間。於部分實施方式中，下基板200的緩衝層、絕緣層、介電層及鈍化層的其材料可以是有機材料或無機材料，像是環氧樹脂、氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、由氧化矽及氮化矽共同組成的複合層或是其他合適的介電材料。
第一基板220設置在第一偏光片210上，其中第一基板220可做為下基板200於製程中的承載基板，其例如可以是玻璃基板，以利下基板200的其他元件或層體可形成在第一基板220上。
第一遮光層222、第一緩衝層224、多個第一薄膜電晶體230及第一閘極絕緣層240設置在第一基板220上。第一緩衝層224設置在第一遮光層222上，其可利於形成第一薄膜電晶體230。第一薄膜電晶體230的形成位置為對應第一遮光層222，其中第一遮光層222具遮光性，其例如可以金屬、有機或無機材料，以遮蔽自下方朝第一薄膜電晶體230行進的光線，從而防止第一薄膜電晶體230因受光照而衍生漏電流。
每一個第一薄膜電晶體230包含源極區S、汲極區D、通道區SC以及閘極G，其中源極區S、汲極區D以及通道區SC可由同一層體形成，且可藉由擴散製程調整此同一層體的載子濃度來定義各區位置，其中此層體可以是晶矽材料。第一閘極絕緣層240會覆蓋源極區S、汲極區D以及通道區SC，而閘極G設置在第一閘極絕緣層240上，且閘極G的設置位置係會與通道區SC相對應。
第一層間介電層242設置在第一閘極絕緣層240上，並覆蓋閘極G，其中第一閘極絕緣層240與第一層間介電層242共同具有第一接觸洞TH1。第一源極/汲極接觸層244設置在第一層間介電層242上，其中第一源極/汲極接觸層244可以包含金屬材料。第一源極/汲極接觸層244可透過第一接觸洞TH1接觸第一薄膜電晶體230的源極區S與汲極區D，從而與第 一薄膜電晶體230電性連接。第一薄膜電晶體230的閘極G與第一源極/汲極接觸層244可視為下基板200的線路層。
第一鈍化層246設置在第一層間介電層242上，並覆蓋至少部分的第一源極/汲極接觸層244。共用電極248與第一介電層250設置在第一鈍化層246上，其中第一介電層250覆蓋共用電極248，且第一介電層250與第一鈍化層246可共同具有第二接觸洞TH2。畫素電極252設置在第一介電層250上，且畫素電極252可透過第一介電層250與第一鈍化層246的第二接觸洞TH2接觸第一源極/汲極接觸層244，從而透過第一源極/汲極接觸層244電性連接至第一薄膜電晶體230的汲極區D。於部分實施方式中，共用電極248與畫素電極252的材料包含透明導電材料，像是氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、奈米碳管、氧化銦鎵鋅或其它合適的材料。
顯示介質層300配置在共用電極248與畫素電極252上，並可具有顯示介質。舉例來說，顯示介質層300可以是液晶層，並具有液晶分子。當驅動第一薄膜電晶體230以使共用電極248與畫素電極252具有不同的電位的時候，共用電極248與畫素電極252可耦合出電場，從而控制顯示介質層300的顯示介質，以控制自下基板200往上基板400行進的光線的偏振性。
上基板400包含第二介電層410、彩色濾光層420、第二遮光層430、第三介電層440、光感測器450、第四介電層462、第二源極/汲極接觸層464、第二層間介電層466、第二閘極絕緣層468、第二薄膜電晶體470、第二緩衝層480、 第三遮光層482、第二基板484以及第二偏光片486。於部分實施方式中，上基板400的緩衝層、絕緣層、介電層及鈍化層的其材料可以是有機材料或無機材料，像是環氧樹脂、氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、由氧化矽及氮化矽共同組成的複合層或是其他合適的介電材料。
第二介電層410配置在顯示介質層300上。彩色濾光層420及第二遮光層430設置在第二介電層410上。第二遮光層430具有第一開口圖案432及第二開口圖案434，第一開口圖案432及第二開口圖案434可藉由圖案化製程形成，例如可先使用遮光材料形成層體，並接著再對此遮光材料進行圖案化製程，以形成具有第一開口圖案432及第二開口圖案434的第二遮光層430。彩色濾光層420在顯示介質層300上的垂直投影與第二遮光層430的第一開口圖案432在顯示介質層300上的垂直投影部分重疊。具體而言，彩色濾光層420包含紅色濾光層422、綠色濾光層424及藍色濾光層426，其中紅色濾光層422的底部位在第二遮光層430與第二介電層410之間，而紅色濾光層422的頂部則位在第一開口圖案432內，因此位於第一開口圖案432內的紅色濾光層422在顯示介質層300上的垂直投影會與第二遮光層430的第一開口圖案432在顯示介質層300上的垂直投影重疊。綠色濾光層424及藍色濾光層426的配置方式可雷同紅色濾光層422，在此不再贅述。透過此配置，自顯示介質層300往上基板400行進的光線可穿過第二遮光層430的第一開口圖案432及位於其內的彩色濾光層420，從而帶有相因應的顏色，並藉此使顯示面板100A顯示影像。
第三介電層440設置在彩色濾光層420與第二遮光層430上，其中部分的第三介電層440穿過第二遮光層430的第二開口圖案434並朝顯示介質層300延伸，以形成凹陷部442。換言之，第三介電層440可自高於第二遮光層430的位置穿過第二遮光層430的第二開口圖案434，並延伸至低於第二遮光層430的位置來形成凹陷部442，其中所形成的凹陷部442可接觸第二介電層410，且凹陷部442與第二介電層410的交界面會位在第二遮光層430之下。舉例來說，自凹陷部442至顯示介質層300的最小垂直距離可標示為距離L1，自第二遮光層430至顯示介質層300的最小垂直距離可標示為距離L2，且距離L1小於距離L2。
光感測器450設置在顯示介質層300之上，且光感測器450在顯示介質層300上的垂直投影與第二遮光層430的第二開口圖案434在顯示介質層300上的垂直投影部分重疊。具體來說，光感測器450位在第三介電層440的凹陷部442上並與第三介電層440接觸，其中光感測器450可透過第三介電層440而與第二遮光層430分隔開來。透過將光感測器450配置在第三介電層440的凹陷部442上，由於凹陷部442是自高於第二遮光層430的位置延伸至低於第二遮光層430的位置，故可避免因配置光感測器450導致顯示面板100A的厚度增加過甚。
除此之外，光感測器450的設置位置係與彩色濾光層420的設置位置互相錯開，從而避免光感測器450影響到彩色濾光層420的出光及影響顯示面板100A的影像品質。具體來說，如第1A圖所示，在顯示面板100A的每一個畫素區域 102內，三個子畫素區域104A、104B、104C分別係由彩色濾光層420的紅色濾光層422、綠色濾光層424及藍色濾光層426定義而成，且每一個畫素區域102會配置一個光感測器450，其中光感測器450會位在紅色濾光層422、綠色濾光層424及藍色濾光層426的同一側，故光感測器450不會影響到彩色濾光層420的出光。
另一方面，由於每一個畫素區域102內的光感測器450是位在彩色濾光層420的紅色濾光層422、綠色濾光層424及藍色濾光層426的同一側，故可視為光感測器450的設置位置與彩色濾光層420的設置位置互相獨立。舉例來說，即使彩色濾光層420的紅色濾光層422、綠色濾光層424及藍色濾光層426之間的間距改變或是各別寬度有增減，光感測器450仍可設置在其原本的位置，而不用額外對應濾光層的間距改變或是寬度改變來變更設置位置。
而在光感測器450的設置位置係與彩色濾光層420的設置位置互相獨立的情況下，每一個畫素區域102的光感測器450係可採相同的配置方式，從而利於簡化製程，像是可簡化用於製作光感測器450的光罩圖案。再者，在每一個畫素區域102內的光感測器450採相同的配置方式的情況下，這些光感測器450可與下基板200的線路層(包含閘極G與第一源極/汲極接觸層244)形成多塊重疊面積(即在俯視視角下會互相交疊的面積)，且此些多塊重疊面積彼此相等，以避免不同的畫素區域102之間存在不預期的差異，從而防止顯示面板100A的影像亮度產生不均勻的現象。
請再回到第1B圖及第1C圖。光感測器450包含金屬電極層452、光感測層454以及透光電極層456，其中金屬電極層452接觸第三介電層440，而光感測層454以及透光電極層456疊置在金屬電極層452上，且光感測層454位在金屬電極層452與透光電極層456之間。光感測層454的材料包含富矽氧化物(silicon rich oxide)，並具有受光照產生電子電洞對之特性，藉由此特性，光感測器450可達到光感測效果。
金屬電極層452可與其下的第三介電層440共形而呈現凹陷狀，其中金屬電極層452在顯示介質層300上的垂直投影與第一薄膜電晶體230在顯示介質層300上的垂直投影可部分重疊。由於金屬電極層452不具透光性，故金屬電極層452可遮蔽與其重疊的第一薄膜電晶體230，因此，當以俯視看向顯示面板100A(即自第1B圖與第1C圖的上方看向朝著顯示面板100A)時，不會視得位於第二遮光層430的第二開口圖案434下方的第一薄膜電晶體230。此外，金屬電極層452在顯示介質層300上的垂直投影也可以與第二遮光層430在顯示介質層300上的垂直投影部分重疊，透過此配置，可避免來自下基板200的光束通過第二遮光層430與金屬電極層452之間的間隙。
光感測層454具有下表面S1與側表面S2，其中光感測層454的下表面S1朝向顯示介質層300並連接光感測層454的側表面S2，且光感測層454的下表面S1與側表面S2係由金屬電極層452覆蓋，使得由上往下穿過光感測層454的光束會再接著往金屬電極層452行進，而金屬電極層452可防止此 穿過光感測層454的光束行進至顯示介質層300，從而避免下基板200的元件或層體因照光而產生不預期的影響。此外，光感測層454可與其下的金屬電極層452共形而也呈現凹陷狀，其中透光電極層456可對應地位在光感測層454的凹陷處，且光感測層454的上表面與透光電極層456的上表面為實質上的共平面。於部分實施方式中，透光電極層456的材料包含透明導電材料，像是氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、奈米碳管、氧化銦鎵鋅或其它合適的材料。
第四介電層462、第二源極/汲極接觸層464、第二層間介電層466、第二閘極絕緣層468、第二薄膜電晶體470設置在第三介電層440與光感測器450之上。第四介電層462覆蓋第三介電層440與光感測器450，並具有第三接觸洞TH3，且光感測器450的金屬電極層452的一部分會位在第三接觸洞TH3內。第二源極/汲極接觸層464設置在第四介電層462之上，且由第二層間介電層466覆蓋，其中第二源極/汲極接觸層464可以包含金屬材料。第二源極/汲極接觸層464會位在第四介電層462與第二層間介電層466之間。此外，第二源極/汲極接觸層464可接觸位於第三接觸洞TH3內的金屬電極層452，以電性連接光感測器450。
第二閘極絕緣層468及第二薄膜電晶體470設置在第二層間介電層466之上，其中第二薄膜電晶體470包含源極區S、汲極區D、通道區SC以及閘極G，其中源極區S、汲極區D以及通道區SC可由同一層體形成，且可藉由擴散製程調整此同一層體的載子濃度來定義各區位置。第二閘極絕緣層468 會覆蓋閘極G，以使閘極G位於第二層間介電層466與第二閘極絕緣層468之間，且閘極G的設置位置係會與通道區SC相對應。第二閘極絕緣層468及第二層間介電層466可共同具有第四接觸洞TH4，且第二源極/汲極接觸層464可透過第四接觸洞TH4接觸第二薄膜電晶體470的源極區S與汲極區D，並藉此使第二薄膜電晶體470電性連接至光感測器450。
第二薄膜電晶體470可位在第二遮光層430上方，且第二遮光層430係位在顯示介質層300與第二薄膜電晶體470之間，從而防止自下基板200射向並穿過顯示介質層300的光束會照射到第二薄膜電晶體470而衍生出漏電流。具體來說，第二薄膜電晶體470的通道區SC至顯示介質層300的垂直投影可與第二遮光層430至顯示介質層300的垂直投影重疊，從而防止來自顯示介質層300的光束會照射到第二薄膜電晶體470的通道區SC。
第二緩衝層480及第三遮光層482設置在第二閘極絕緣層468及第二薄膜電晶體470之上，其中第二緩衝層480可利於形成第二薄膜電晶體470，而第三遮光層482的形成位置至少可對應至第二薄膜電晶體470的通道區SC，從而防止第二薄膜電晶體470的通道區SC因來自上方的光照而衍生出漏電流。
第二基板484設置在第二緩衝層480及第三遮光層482之上，且第二偏光片486配置在第二基板484上。第二基板484可做為上基板400製程中的承載基板，其例如可以是玻璃基板。舉例來說，上基板400的各層體或元件可先形成在第 二基板484上，於第二遮光層430與彩色濾光層420形成後，接續所形成的第二介電層410可做為平坦層。而當第二介電層410形成後，可將上基板400翻轉以使第二介電層410位在最底側，並再將上基板400組裝於下基板200之上，其中顯示介質層300係填充於下基板200與上基板400之間，以完成如第1B圖及第1C圖所示的架構。
請再看到第1D圖，第1D圖繪示應用第一實施方式的顯示面板100A的示意圖。第1D圖所繪的顯示面板100A的左半側架構與右半側架構可分別同於第1B圖與第1C圖的架構，為了不使圖式過於複雜，第1D圖中的部分元件未標記有元件符號。
第一實施方式的顯示面板100A可藉由光感測器450偵測使用者的指紋圖案。舉例來說，當使用者的手指10覆蓋且接觸顯示面板100A時候，背光模組110所發出的光線20可在穿過下基板200及顯示介質層300後，進入並穿過位在第二遮光層430的第一開口圖案432內的彩色濾光層420，並接著行進至手指10處且自手指10反射。於手指10反射的光線20可回到上基板400內，並在穿過上基板400內的層體後進入光感測器450的光感測層454。由於手指10的紋路存在有紋峰與紋谷，而光線20於紋峰與紋谷的反射方向會有差異，故顯示面板100A的不同光感測器450會接受到強度不同的反射光，藉由這些強度不同的反射光，可解析出使用者的手指10的指紋圖案。
綜合前述，本實施方式中，彩色濾光層420、第 二遮光層430與光感測器450可共同整合在顯示面板100A的上基板400之中，從而避免因配置光感測器450導致顯示面板100A的厚度增加過甚的狀況。透過此配置，可在顯示面板100A的多個畫素區域102內分別配置光感測器450，以使顯示面板100A的每個畫素區域102的都可提供辨識指紋的功用，也就是說，顯示面板100A的顯示面除了提供影像以外，也可做為使用者的指紋辨識區，藉以提昇顯示面板100A的屏占比，從而使顯示面板100A適於設計為全屏幕式的顯示裝置。
請參照第2A圖、第2B圖及第2C圖，第2A圖為依據本揭露內容的第二實施方式繪示顯示面板100B的多個畫素區域106的上視示意圖，第2B圖為沿第2A圖的線段2B-2B’的剖面示意圖，第2C圖為沿第2A圖的線段2C-2C’的剖面示意圖。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於，本實施方式的顯示面板100B係透過發光層發出光線來提供影像。
如第2A圖所示，顯示面板100B具有多個畫素區域106，且這些畫素區域106可沿著第2A圖的橫向方向DH與縱向方向DV配置為陣列的形式。對於每一個畫素區域106而言，其可具有三個子畫素區域108A、108B、108C，其中子畫素區域108A、108B、108C可用以提供不同的顏色，像是紅、綠、藍三種顏色。
顯示面板100B包含下基板500及上基板600，其中上基板600位在下基板500之上，且上基板600的上表面可做為顯示面板100B的顯示面。下基板500與上基板600可獨立地分開製作，並於分別製作完成後，組裝於一起。
舉例來說，請先看到第2D圖，第2D圖繪示下基板500與上基板600組裝於一起的示意圖。下基板500與上基板600分別包含第三基板510與第四基板654，其例如可以是玻璃基板。為了不使圖式過於複雜，形成在下基板500的第三基板510上的層體以層體502表示，而形成在上基板600的第四基板654上的層體以層體602表示，此外上基板600的第三偏光片配置在第四基板654上。顯示面板100B可更包含支撐結構702，其中支撐結構702可以是玻璃、陶瓷或是其他具有足夠支撐強度的框體。支撐結構702配置於下基板500與上基板600之間，以使上基板600可固定在下基板500上方，且下基板500與上基板600之間可存在間隙700。於第2D圖所繪的實施方式中，間隙700可以是氣隙。於其他實施方式中，也可以是將固態介電材料填充於下基板500與上基板600之間。
請回到第2B圖及第2C圖。下基板500包含第三基板510、第三緩衝層512、多個第三薄膜電晶體520、電容元件530、第三閘極絕緣層540、第一導電層542、第四閘極絕緣層544、第二導電層546、第三層間介電層548、第三源極/汲極接觸層550、第五介電層552、第三導電層554、第二鈍化層556、畫素定義層560以及發光元件570。於部分實施方式中，下基板500的緩衝層、絕緣層、介電層及鈍化層的其材料可以是有機材料或無機材料，像是環氧樹脂、氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、由氧化矽及氮化矽共同組成的複合層或是其他合適的介電材料。
第三基板510可做為下基板500製程中的承載基 板，其例如可以是玻璃基板，以利下基板500的其他元件或層體可於製程中形成在第三基板510上。
第三緩衝層512、多個第三薄膜電晶體520、第三閘極絕緣層540及第四閘極絕緣層544設置在第三基板510上，且第三薄膜電晶體520位在第三緩衝層512上，其中第三緩衝層512可利於形成第三薄膜電晶體520。每一個第三薄膜電晶體520包含源極區S、汲極區D、通道區SC以及閘極G，其中源極區S、汲極區D以及通道區SC可由同一層體形成，且可藉由擴散製程調整此同一層體的載子濃度來定義各區位置。第三閘極絕緣層540會覆蓋源極區S、汲極區D以及通道區SC，而閘極G設置在第三閘極絕緣層540上，且閘極G的設置位置係會與通道區SC相對應。第四閘極絕緣層544設置在第三閘極絕緣層540上，並覆蓋閘極G。
電容元件530及第一導電層542設置在第三緩衝層512上。電容元件530與第三薄膜電晶體520的源極區S、汲極區D以及通道區SC可透過同一層體形成，並再藉由擴散製程調整各區的載子濃度，其中此層體可以是晶矽材料。第一導電層542設置在第三閘極絕緣層540上，且第一導電層542與第三薄膜電晶體520的閘極G可透過同一層體形成，例如透過對同一金屬層進行圖案化後形成。電容元件530及第一導電層542可於下基板500中提供電性溝通的作用。
第二導電層546、第三層間介電層548、第三源極/汲極接觸層550設置在第四閘極絕緣層544上，其中第三源極/汲極接觸層550可以包含金屬材料。第三層間介電層548覆蓋 第四閘極絕緣層544及第二導電層546。第三閘極絕緣層540、第四閘極絕緣層544與第三層間介電層548可共同具有第五接觸洞TH5，第四閘極絕緣層544與第三層間介電層548可共同具有第六接觸洞TH6，而第三層間介電層548可具有第七接觸洞TH7。第三源極/汲極接觸層550設置在第三層間介電層548上，並可透過不同的接觸洞電性連接至對應的層體。具體而言，第三源極/汲極接觸層550可透過第五接觸洞TH5延伸至第三薄膜電晶體520的源極區S或汲極區D，從而與第三薄膜電晶體520的源極區S或汲極區D電性連接，此外，第三源極/汲極接觸層550也可透過第五接觸洞TH5延伸至電容元件530，從而與電容元件530電性連接；第三源極/汲極接觸層550可透過第六接觸洞TH6延伸至第三薄膜電晶體520的閘極G，從而與第三薄膜電晶體520的閘極G電性連接，此外，第三源極/汲極接觸層550也可透過第六接觸洞TH6延伸至第一導電層542，從而與第一導電層542電性連接；第三源極/汲極接觸層550可透過第七接觸洞TH7延伸至第二導電層546，從而與第二導電層546電性連接。
第五介電層552、第三導電層554及第二鈍化層556設置在第三層間介電層548上，其中第五介電層552覆蓋第三源極/汲極接觸層550，並具有第八接觸洞TH8。第三導電層554及第二鈍化層556設置在第五介電層552上，其中第二鈍化層556覆蓋第三導電層554，以使第三導電層554位在第五介電層552與第二鈍化層556之間，且第三導電層554可透過第八接觸洞TH8延伸至第三源極/汲極接觸層550，從而與第三源極/ 汲極接觸層550電性連接。
在下基板500的架構中，第三薄膜電晶體520的閘極G、第一導電層542、第二導電層546、第三源極/汲極接觸層550及第三導電層554可共同做為下基板500的線路層，從而提供電性溝通的用途。
畫素定義層560及發光元件570設置在第二鈍化層556上，其中發光元件570包含下電極572、發光層574以及上電極576。發光元件570的下電極572設置在第二鈍化層556上，並由畫素定義層560覆蓋，其中第二鈍化層556可具有第九接觸洞TH9，且下電極572可透過第九接觸洞TH9延伸至第三導電層554，從而電性連接至第三薄膜電晶體520。下電極572可透過對導電層體進行圖案化製程而形成。於部分實施方式中，在形成下電極572的製程中，所進行的圖案化製程更可將導電層體於圖案化製程後形成第四導電層558，其中第四導電層558位在第二鈍化層556上，並透過第九接觸洞TH9延伸至第三導電層554，此外，第四導電層558也可做為下基板500的線路層。
發光元件570的發光層574設置在畫素定義層560內，並電性連接下電極572。在此，所述的「設置在畫素定義層560內」，意指可在形成畫素定義層560後，透過移除部分的畫素定義層560以在畫素定義層560形成開口567，且此開口567會暴露出下電極572，接著，再將發光層574形成在此開口567內，即可將發光層574設置在畫素定義層560內。發光元件570的上電極576設置在畫素定義層560及發光層574 上，且電性連接發光層574。此外，發光元件570的上電極576可透過畫素定義層560的第十接觸洞TH10延伸至第四導電層558，從而電性連接至下基板500的線路層。當透過發光元件570的下電極572與上電極576施加偏壓予發光層574的時候，可使發光層574發光。
發光元件570的發光層574的材料可包含有機材料，換言之，發光元件570可以是有機發光二極體，其中發光元件570所提供的色光波長可依據發光層574的有機材料而定。舉例來說，可透過選用不同的發光層574的有機材料，以使發光元件570提供紅光、綠光或藍光。發光元件570的下電極572與上電極576的材料可包含透明導電材料，像是氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅、奈米碳管、氧化銦鎵鋅、或其它合適的材料，或者，也可包含非透明導電材料，像是金屬、合金、或其它合適的材料。此外，發光元件570的下電極572與上電極576的材料可相異，例如下電極572為非透明導電材料，而上電極576為透明導電材料。
本實施方式的上基板600的架構與第一實施方式的上基板400的架構大致相同，然而本實施方式的上基板600省略了彩色濾光層及與彩色濾光層位在同一水平位置的遮光層(例如第一實施方式的彩色濾光層與第二遮光層)。具體而言，本實施方式的上基板600包含了第六介電層610、光感測器620、第七介電層630、第四源極/汲極接觸層632、第四層間介電層634、第五閘極絕緣層636、第四薄膜電晶體640、第四緩衝層650、第四遮光層652、第四基板654以及第三偏光片 656，其中光感測器620包含光金屬電極層622、光感測層624以及透光電極層626，而第四薄膜電晶體640包含源極區S、汲極區D、通道區SC以及閘極G。由於這些層體或元件的詳細說明已在第一實施方式描述，故在此不再贅述。
與第一實施方式相似，本實施方式的光感測器620的設置位置可與發光元件570的設置位置互相錯開，從而避免光感測器620影響到發光元件570的出光及顯示面板100B所顯示的影像品質。具體來說，如第2A圖所示，在顯示面板的每一個畫素區域106內，三個子畫素區域108A、108B、108C分別係由提供不同色光(例如紅色、綠色、藍色)的三個發光元件570A、570、570B定義而成，且每一個畫素區域106會配置一個光感測器620，其中光感測器620會位在三個發光元件570A、570、570B的同一側，故光感測器620不會影響到發光元件570A、570、570B的出光。
另一方面，由於每一個畫素區域106內的光感測器620是位在發光元件570A、570、570B的同一側，故可視為光感測器620的設置位置與發光元件570A、570、570B的設置位置互相獨立，也因此，每一個畫素區域106的光感測器620可採相同的配置方式，從而利於簡化製程。
再者，在每一個畫素區域106內的光感測器620採相同的配置方式的情況下，這些光感測器620可與其下方的線路層形成多塊重疊面積，且多塊重疊面積彼此相等。線路層例如可以是第2B圖與第2C圖的下基板500的的閘極G、第一導電層542、第二導電層546、第三源極/汲極接觸層550及第三 導電層554。第2A圖中，畫素區域106內且位在光感測器620及發光元件570A、570、570B外之繪示有網底的區域可視為光感測器620下方的線路層，且每一個畫素區域106內所繪示的線路層會與對應的光感測器620形成重疊面積。對於不同的兩個畫素區域106而言，其內的兩個光感測器620與下方的線路層所形成的兩塊重疊面積會互相相等，因此可避免不同的畫素區域106之間存在不預期的差異，從而防止顯示面板100B的影像亮度產生不均勻的現象。
請再看到第2E圖，第2E圖繪示應用第二實施方式的顯示面板100B的示意圖。第2E圖所繪的顯示面板100B的左半側架構與右半側架構可分別同於第2B圖與第2C圖的架構，為了不使圖式過於複雜，第2E圖中的部分元件未標記有元件符號。
第二實施方式的顯示面板100B可藉由光感測器620偵測使用者的指紋圖案。舉例來說，當使用者的手指10覆蓋且接觸顯示面板100B時候，發光元件570的發光層574所發出的光線20可在穿過上基板600後，自手指10反射。於手指10反射的光線20可回到上基板600內，並在穿過上基板400內的層體後進入光感測器620的光感測層624，從而解析出使用者的指紋圖案。同樣地，由於顯示面板100B的畫素區域106內分別配置有光感測器620，故顯示面板100B的每個畫素區域106的都可提供辨識指紋的功用，藉以提昇顯示面板100B的屏占比並也使顯示面板100B可適於設計為全屏幕式的顯示裝置。
綜上所述，本揭露內容的顯示面板包含下基板與 上基板，其中上基板包含光感測器，以提供辨識使用者指紋圖案的功用。由下基板與上基板組裝而成的顯示面板可以是液晶型的顯示面板，或著也可以是有機發光體型的顯示面板。
在下基板與上基板組裝而成的顯示面板是液晶型的顯示面板的情況下，光感測器可與遮光層及彩色濾光層整合在上基板內，從而避免因配置光感測器導致顯示面板的厚度增加過甚的狀況。在下基板與上基板組裝而成的顯示面板是有機發光體型的顯示面板的情況下，光感測器的設置位置與發光元件的設置位置互相獨立，從而簡化製程且可避免不同的畫素區域之間存在不預期的差異。
透過以上配置，除可將光感測器整合在顯示面板內以提供辨識指紋圖案的功用之外，由於顯示面板的每個畫素區域都可提供辨識指紋的功用，故可藉以提昇顯示面板的屏占比並也使顯示面板適於設計為全屏幕式的顯示裝置。
雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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。

Claims (10)

  1. 一種顯示面板，包含：一第一薄膜電晶體；一畫素電極，電性連接該第一薄膜電晶體；一顯示介質層，設置在該畫素電極上；一遮光層，設置在該顯示介質層上，並包含至少一第一開口圖案及至少一第二開口圖案；一彩色濾光層，設置在該顯示介質層上，其中該彩色濾光層在該顯示介質層上的垂直投影與該遮光層的該第一開口圖案在該顯示介質層上的垂直投影部分重疊；以及至少一光感測器，設置在該顯示介質層之上，其中該光感測器在該顯示介質層上的垂直投影與該遮光層的該第二開口圖案在該顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包含：一第二薄膜電晶體，電性連接該光感測器，其中該遮光層位在該顯示介質層與該第二薄膜電晶體之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該光感測器包含一金屬電極層，該金屬電極層在該顯示介質層上的垂直投影與該第一薄膜電晶體在該顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示面板，其中該光感測器更包含一光感測層，該光感測層具有一下表面與至少一側表面，該下表面朝向該顯示介質層並連接該側表面，且該下表面與該側表面係由該金屬電極層覆蓋。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包含：一絕緣層，設置在該遮光層上，並穿過該第二開口圖案朝該顯示介質層延伸，以形成一凹陷部，其中該光感測器位在該凹陷部，並透過該絕緣層與該遮光層分隔開來。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該光感測器在該顯示介質層上的垂直投影與該遮光層在該顯示介質層上的垂直投影部分重疊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該些光感測器分別位在該顯示面板的複數個畫素區域內，該顯示面板更包含一線路層，位在該第一薄膜電晶體與該畫素電極之間，其中該些光感測器與該線路層形成複數塊重疊面積，且該些重疊面積彼此相等。
  8. 一種顯示面板，包含：至少一薄膜電晶體；一線路層，電性連接該薄膜電晶體；一畫素定義層，設置在該線路層上；複數個發光元件，設置在該線路層上並透過該線路層電性連接至該薄膜電晶體，其中該些發光元件分別包含複數個發光層，位在該畫素定義層內；以及複數個光感測器，設置在該畫素定義層上，其中該顯示面板具有複數個畫素區域，該些光感測器分別位在該些畫素區域內，並與該線路層形成複數塊重疊面積，且該些重疊面積彼此相等。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示面板，其中於每一個該畫素區域內，該些發光元件的數量為三個且分別用以提供不同波長的色光，該光感測器的數量為一個，且該一個光感測器會位在該三個發光元件的同一側。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示面板，其中該薄膜電晶體、該線路層、該畫素定義層以及該些發光元件形成在一第一基板上，該些光感測器形成在一第二基板上，該薄膜電晶體、該線路層、該畫素定義層、該些發光元件以及該些光感測器位在該第一基板與該第二基板之間，且該顯示面板更包含至少一介電層，配置在該畫素定義層與該些光感測器之間。
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