TWI779557B - 指紋感測模組 - Google Patents

Abstract

一種指紋感測模組包括第一基板、主動元件、感光元件層、準直結構層、第二基板、多個微透鏡與間隙圖案。主動元件設置於第一基板上。感光元件層設置於第一基板上，且電性連接主動元件。準直結構層設置於感光元件層上。第二基板設置於準直結構層上。多個微透鏡設置在準直結構層背離感光元件層的一側表面上，且重疊於感光元件層。這些微透鏡區分為多個微透鏡群，且這些微透鏡群分別位於指紋感測模組的多個感測畫素區內。間隙圖案延伸於這些微透鏡群之間。

Description

指紋感測模組

本發明是有關於一種感測模組，且特別是有關於一種指紋感測模組。

為了提高顯示器的屏占比以實現窄邊框的設計，屏下指紋感測技術已成為趨勢。簡單來說，屏下指紋感測技術乃是將指紋感測模組配置在電子裝置的顯示面板的下方。在電子裝置偵測到使用者接觸顯示螢幕後，電子裝置會控制顯示面板發光以照亮使用者的手指表面。感測光線會經由使用者的手指(漫)反射進入顯示面板下方的指紋感測模組，並透過多個微透鏡及準直結構將反射光線匯聚在感光元件上，以轉換為數位影像信號，即可得到使用者指紋影像。然而，此類的指紋感測模組因這些微透鏡之間的間隔較大而容易接收到大角度入射的雜散光，造成指紋影像模糊。此外，當使用者按壓顯示面板以進行指紋辨識時，彎曲的顯示面板會增加這些微透鏡被壓傷的風險，導致長時間操作的可靠度下降。

本發明提供一種指紋感測模組，其具有較佳的外力耐受性。

本發明提供一種指紋感測模組，其製程裕度較大。

本發明提供一種指紋感測模組，其具有較佳的感測靈敏度。

本發明的指紋感測模組，包括第一基板、主動元件、感光元件層、準直結構層、第二基板、多個微透鏡與間隙圖案。主動元件設置於第一基板上。感光元件層設置於第一基板上，且電性連接至主動元件。準直結構層設置於感光元件層上。第二基板設置於準直結構層上。多個微透鏡設置在準直結構層背離感光元件層的一側表面上，且重疊於感光元件層。這些微透鏡區分為多個微透鏡群，且這些微透鏡群分別位於指紋感測模組的多個感測畫素區內。間隙圖案延伸於這些微透鏡群之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的間隙圖案圍繞各個微透鏡群。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的間隙圖案延伸於多個微透鏡的任兩相鄰者之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的間隙圖案包括多個柱狀部與多個延伸部。這些柱狀部分別設置於多個感測畫素區內。這些延伸部延伸於多個微透鏡與多個柱狀部之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括遮 光圖案層，設置於第二基板上。遮光圖案層具有多個開口，且這些開口分別重疊於多個微透鏡。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括濾光層，設置在感光元件層與準直結構層之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括遮光圖案層與紅外光截止濾光層。遮光圖案層設置於第二基板上。間隙圖案設置於第二基板上，且紅外光截止濾光層位於間隙圖案與遮光圖案層之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括彩色濾光層。彩色濾光層重疊設置於紅外光截止濾光層，且位於感光元件層與紅外光截止濾光層之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括輔助層。輔助層覆蓋多個微透鏡，且位於這些微透鏡與間隙圖案之間。

本發明的指紋感測模組，包括第一基板、感光元件層、準直結構層、第二基板、多個微透鏡與間隙圖案。感光元件層設置於第一基板上。準直結構層設置於感光元件層上。第二基板設置於準直結構層上。多個微透鏡設置在準直結構層與第二基板之間，且重疊於感光元件層。間隙圖案與部分多個微透鏡相重疊。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組具有多個感測畫素區。多個微透鏡區分為多個微透鏡群。這些微透鏡群分別位於這些感測畫素區內。間隙圖案圍繞各個微透鏡群。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括濾光層，設置在第二基板上，且位於多個微透鏡與第二基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的多個微透鏡設置在第二基板上。間隙圖案設置在準直結構層背離感光元件層的一側表面上。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括遮光圖案層，設置在第二基板上，且具有多個開口。多個微透鏡設置在準直結構層背離感光元件層的一側表面上。間隙圖案設置於第二基板上，且位於遮光圖案層的部分多個開口內。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組更包括遮光圖案層與濾光層。遮光圖案層設置在第二基板上，且具有多個開口。多個微透鏡設置在準直結構層背離感光元件層的一側表面上，且分別重疊於遮光圖案層的這些開口。濾光層覆蓋遮光圖案層。濾光層位於間隙圖案與遮光圖案層之間。

本發明的指紋感測模組，包括第一基板、感光元件層、準直結構層、第二基板、多個微透鏡、遮光圖案層、平坦層與間隙圖案。感光元件層設置於第一基板上。準直結構層設置於感光元件層上。第二基板設置於準直結構層上。多個微透鏡設置在準直結構層與第二基板之間，且重疊於感光元件層。遮光圖案層具有多個第一開口，且這些第一開口分別重疊於這些微透鏡。平坦層不重疊於這些微透鏡。間隙圖案重疊設置於平坦層。平坦層位於間隙圖案與遮光圖案層之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的遮光圖案層、平坦層與間隙圖案設置於第二基板上。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組具有多個感測畫素區。這些微透鏡區分為多個微透鏡群。這些微透鏡群分別位於這些感測畫素區內，且平坦層與間隙圖案圍繞各個微透鏡群。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的平坦層與間隙圖案更延伸於多個微透鏡在至少一方向上排列的任兩相鄰者之間。

在本發明的一實施例中，上述的指紋感測模組的平坦層完全覆蓋遮光圖案層，且具有重疊於多個第一開口的多個第二開口。

基於上述，在本發明的一實施例的指紋感測模組中，透過將多個微透鏡與間隙圖案設置在第一基板與第二基板之間，可增加指紋感測模組的外力耐受性以及製程裕度，從而提升製程良率以及指紋感測模組的可靠度。另一方面，用於承載間隙圖案的平坦層具有重疊於這些微透鏡的開口，可增加指紋感測模組對於感測光線的光能利用率，從而提升整體的感測靈敏度。

10、11、12、13、20、21、22、23、24、30、31、32、40、41、50:顯示裝置

100:顯示面板

200、200A、200B、200C、200D、200E、200F、200G、200H、200I、200J、200K、200L:指紋感測模組

201:第一基板

202:第二基板

210:感光元件層

211:閘絕緣層

212:絕緣層

213:光電轉換圖案

214、215:平坦層

220、220A、220B:準直結構層

220s:表面

221、223、250、250A、250B、250C:遮光圖案層

221a、223a:開孔

222、224、270、270A、270B、280:平坦層

224a、224b:平坦子層

230、230A、230B、230C、230D、230E、230F、230G、230H、230I、230J:間隙圖案

231、231B、231D、231G、235、235G、271、272:延伸部

233、233B、233D、233H、233I、234H、273A、274A:柱狀部

240、240A、241、242:微透鏡

250a、250a1、250a2、270a:開口

260:濾光層

261:紅外光截止濾光層

262、262A:彩色濾光層

262P1、262P2、262P3、262P1A、262P2A、262P3A:彩色濾光圖案

290:輔助層

300:框膠層

350:驅動晶片

CH:通道區

DE:汲極

DR:汲極區

E1:第一電極

E2:第二電極

GE:閘極

L:長度

PD:感測元件

S:間距

SA、SA’、SA”:感測畫素區

SC:半導體圖案

SE:源極

SR:源極區

T:主動元件

X、Y、Z:方向

A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’、G-G’、H-H’:剖線

圖1A是本發明的第一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖1B是圖1A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖2A是本發明的第二實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖2B是圖2A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖3A是本發明的第三實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖3B是圖3A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖4是本發明的第四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。

圖5A是本發明的第五實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖5B是圖5A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖6A是本發明的第六實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖6B是圖6A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖7A是本發明的第七實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖7B是圖7A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖8是本發明的第八實施例的顯示裝置的剖視示意圖。

圖9是本發明的第九實施例的顯示裝置的剖視示意圖。

圖10A是本發明的第十實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖10B是圖10A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖11是本發明的第十實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖12A是本發明的第十一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖12B是圖12A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖13A是本發明的第十二實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖13B是圖13A的顯示裝置的剖視示意圖。

圖14是本發明的第十三實施例的顯示裝置的俯視示意圖。

圖15是本發明的第十四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。

圖16是圖15的指紋感測模組的局部放大圖。

本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、切割性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」可為二元件間存在其它元件。

現將詳細地參考本發明的示範性實施方式，示範性實施方式的實例說明於所附圖式中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

圖1A是本發明的第一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖1B是圖1A的顯示裝置的剖視示意圖。圖1B對應於圖1A的剖線A-A’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖1A僅繪示出圖1B的感光元件層210、準直結構層220的遮光圖案層223、間隙圖案230與遮光圖案層250。

請參照圖1A及圖1B，顯示裝置10包括顯示面板100與指紋感測模組200。指紋感測模組200重疊設置於顯示面板100，且具有多個感測畫素區SA。這些感測畫素區SA可以陣列的方式進行排列，例如：這些感測畫素區SA可分別沿著方向X與方向Y排成多列與多行。在本實施例中，指紋感測模組200可設置在顯示面板100的背側。更具體的說，顯示裝置10可以是屏下指紋辨識(Fingerprint on display)裝置。

顯示面板100例如是有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)面板、微型發光二極體(micro light emitting diode，micro-LED)面板、次毫米發光二極體(mini light emitting diode，mini-LED)面板、或其他合適的自發光型顯示面板。特別說明的是，在本實施例中，顯示面板100同時可作為指紋辨識時的照明光源。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，顯示面板也可以是非自發光型顯示面板(例如：液晶顯示面板)，且顯示裝置是利用背光源來提供指紋辨識所需的照明光線。

指紋感測模組200包括第一基板201、第二基板202、感光元件層210、準直結構層220、間隙圖案230與多個微透鏡240。 感光元件層210設置在第一基板201上。準直結構層220設置在感光元件層210上。第二基板202設置在感光元件層210與顯示面板100之間。舉例來說，感光元件層210可包括多個感光元件(未繪示)與多個控制元件(未繪示)，且控制元件與感光元件的電性連接關係可以是一對一或一對多。此處的控制元件例如是薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)，且這些控制元件適於在時序上將來自這些感光元件的電訊號依序經由多條訊號線(未繪示)傳遞至一訊號處理電路(未繪示)，以進行指紋影像的辨識工作，但不以此為限。

在本實施例中，多個微透鏡240可選擇性地設置在準直結構層220背離感光元件層210的一側表面220s上，但不以此為限。這些微透鏡240可區分為多個微透鏡群，且這些微透鏡群分別位於多個感測畫素區SA內。舉例來說，這些感測畫素區SA各自所設置的微透鏡240數量為八個，且這八個微透鏡240構成上述的一個微透鏡群，但不以此為限。在其他實施例中，設置在每一個感測畫素區SA內(或微透鏡群)的微透鏡240數量可根據實際的產品設計而調整。例如：每一個感測畫素區SA內只有設置一個微透鏡240和一個感測元件，且彼此的對應關係為一對一。

進一步而言，準直結構層220包括至少一遮光圖案層。舉例來說，在本實施例中，準直結構層220可選擇性地包括兩個遮光圖案層，分別為第一遮光圖案層221與第二遮光圖案層223。這些遮光圖案層都設置在這些微透鏡240與感光元件層210之 間，且第二遮光圖案層223設置在這些微透鏡240與第一遮光圖案層221之間。第一遮光圖案層221具有多個第一開孔221a，且這些第一開孔221a在兩遮光圖案層的疊置方向(例如方向Z)上分別重疊於這些微透鏡240。第二遮光圖案層223具有多個第二開孔223a，且這些第二開孔223a在方向Z上分別重疊於這些第一開孔221a(或多個微透鏡240)。

在本實施例中，這些微透鏡240各自與對應的一個第一開孔221a、對應的一個第二開孔223a以及感光元件層210的對應的一個感光元件相對應。然而，本發明不限於此。根據其他實施例，每一個微透鏡240也可與感光元件層210的至少兩個感光元件相對應。為了取得光線準直的效果，第一遮光圖案層221與第二遮光圖案層223之間設有平坦層222，且第二遮光圖案層223與這些微透鏡240之間還可選擇性地設有平坦層224，但不以此為限。特別一提的是，此平坦層224的設置，還可增加微透鏡240與準直結構層220間的黏著性。

在本實施例中，間隙圖案230可選擇性地設置在準直結構層220的表面220s上，且不重疊於多個微透鏡240。舉例來說，間隙圖案230包括多個延伸部231與多個柱狀部233。這些延伸部231延伸於多個感測畫素區SA之間。從另一觀點來說，這些延伸部231可定義出指紋感測模組200的多個感測畫素區SA，而前述的多個微透鏡群被這些延伸部231所圍繞。另一方面，多個柱狀部233分別設置在這些感測畫素區SA內。在本實施例中，設置在 每一個感測畫素區SA內的柱狀部233數量是以一個為例進行示範性的說明，並不表示本發明以圖式揭示內容為限制。在其他未示出的實施例中，每一個感測畫素區SA內設置的柱狀部233數量可根據實際的產品需求而調整為兩個以上。

需說明的是，本發明並不加以侷限延伸部231和柱狀部233在感光元件層210上的垂直投影輪廓。舉例來說，在其他實施例中，柱狀部在感光元件層210上的垂直投影輪廓也可以是矩形、橢圓形、多邊形、或適合配置在多個微透鏡240之間的任意形狀，而延伸部在感光元件層210上的垂直投影輪廓也可具有弧線狀、波浪狀、折線狀、或其他合適的線形。此外，在一些實施例中，間隙圖案的柱狀部和延伸部也可選擇性地相連接，但不以此為限。

透過在顯示面板100與多個微透鏡240之間設置第二基板202以及在第二基板202與準直結構層220之間設置間隙圖案230，可避免使用者在進行指紋辨識時，彎曲的顯示面板100壓傷這些微透鏡240。換句話說，可增加指紋感測模組200的外力耐受性，從而提升顯示裝置10的可靠度。此外，倘若顯示裝置有輕薄化的需求，上述的配置方式還可避免這些微透鏡240在基板的薄化過程中受擠壓而損傷，從而增加製程裕度，有助於提升整體的製程良率。

指紋感測模組200還可選擇性地包括設置在第二基板202上的另一遮光圖案層250。此遮光圖案層250具有多個開口250a，且這些開口250a在指紋感測模組200的收光方向(例如方 向Z)上分別重疊於多個微透鏡240。另一方面，指紋感測模組200還可選擇性地包括濾光層260，且此濾光層260可選擇性地設置在準直結構層220與感光元件層210之間。在本實施例中，為了降低非預期光線的干擾，此濾光層260可以是紅外光截止濾光層(infrared cut-off filter)，且此紅外光截止濾光層的材料可包括Cyan色阻材料。舉例來說，此利用Cyan色阻材料製作而成的紅外光截止濾光層對於波長介於495nm至570nm之間的光線穿透率可大於80%，而對於波長介於400nm至450nm之間以及625nm至700nm之間的光線穿透率可小於10%，但不以此為限。

然而，本發明不限於此。在其他實施例中，為了讓指紋感測模組200具有防偽功能，此濾光層260也可以是具有多種色阻圖案排列的彩色濾光層。

以下將列舉另一些實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖2A是本發明的第二實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖2B是圖2A的顯示裝置的剖視示意圖。圖2B對應於圖2A的剖線B-B’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖2A僅繪示出圖2B的感光元件層210、準直結構層220的遮光圖案層223、間隙圖案230A與遮光圖案層250。

請參照圖2A及圖2B，本實施例的顯示裝置11與圖1A的顯示裝置10的差異在於：間隙圖案的配置方式不同。具體而言， 顯示裝置11的間隙圖案230A更延伸於每一個感測畫素區SA內的多個微透鏡240的任兩相鄰者之間。舉例來說，在本實施例中，間隙圖案230A更包括多個延伸部235，延伸於多個微透鏡240與多個柱狀部233之間。這些延伸部235進一步將每一個感測畫素區SA區分為多個子區，且每一個子區設有一個微透鏡240。透過這些延伸部235的設置，可進一步增加指紋感測模組200A的外力耐受性及製程裕度。

另一方面，在本實施例中，間隙圖案230A的材料可包括吸光材料(例如黑色樹脂材料)，但不以此為限。因此，間隙圖案230A的設置還可避免這些微透鏡240接收到大角度入射的雜散光以提高準直效果，從而提升指紋感測模組200A的指紋辨識能力(意即，指紋影像的解析力)。

圖3A是本發明的第三實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖3B是圖3A的顯示裝置的剖視示意圖。圖3B對應於圖3A的剖線C-C’。圖4是本發明的第四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖3A僅繪示出圖3B的感光元件層210、準直結構層220的遮光圖案層223、間隙圖案230B與遮光圖案層250。

請參照圖3A及圖3B，本實施例的顯示裝置12與圖1A的顯示裝置10的主要差異在於：濾光層的數量不同。在本實施例中，顯示裝置12具有兩種濾光層，分別為紅外光截止濾光層261和彩色濾光層262，且這兩種濾光層在方向Z上相互重疊。紅外 光截止濾光層261設置在第二基板202上，並且覆蓋遮光圖案層250。彩色濾光層262設置在第一基板201上，且位於感光元件層210與準直結構層220之間。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，指紋感測模組200C的彩色濾光層262也可設置在第二基板202上，且紅外光截止濾光層261位於第二基板202與彩色濾光層262之間(如圖4所示)。

另一方面，不同於前述實施例，本實施例的間隙圖案230B是設置在第二基板202上，且紅外光截止濾光層261位於間隙圖案230B與第二基板202之間。除此之外，由於間隙圖案230B的延伸部231B與柱狀部233B的構形及其所欲取得的技術功效相似於圖1A的間隙圖案230，因此，詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

在本實施例中，紅外光截止濾光層261的材料可包括Cyan色阻材料。也因此，紅外光截止濾光層261可兼具平坦層的效果，有利於間隙圖案230B的形成。

圖5A是本發明的第五實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖5B是圖5A的顯示裝置的剖視示意圖。圖5B對應於圖5A的剖線D-D’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖5A僅繪示出圖5B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230C與微透鏡240A。

請參照圖5A及圖5B，本實施例的顯示裝置20與圖1A的顯示裝置10的主要差異在於：間隙圖案的配置方式不同。具體 而言，顯示裝置20的指紋感測模組200D的間隙圖案230C在方向Z上可選擇性地重疊於部分的微透鏡240A。

舉例來說，在本實施例中，多個微透鏡240A可區分為多個第一微透鏡241與多個第二微透鏡242，這些第一微透鏡241用於將來自指紋感測模組200D的收光面(例如顯示面板100與指紋感測模組200D的交界面)的光線匯聚在感光元件層210的感光元件(未繪示)上，而這些第二微透鏡242並不作為導光用。亦即，第二微透鏡242為虛設(dummy)微透鏡。也因此，準直結構層220A的遮光圖案層221與遮光圖案層223重疊於這些第二微透鏡242的部分並不具有開孔。

特別注意的是，本實施例的間隙圖案230C(例如多個柱狀部)在方向Z上重疊於這些第二微透鏡242的至少一部分，且部分的第二微透鏡242是直接抵靠在間隙圖案230C上。據此，可增加間隙圖案230C的設計裕度。舉例來說，在本實施例中，間隙圖案230C的材料可具有彈性，以避免這些第二微透鏡242與間隙圖案230C在受外力擠壓下產生損傷，從而確保第二微透鏡242與間隙圖案230C的抵接關係所產生的支撐效果在長時間的操作下不易劣化。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，間隙圖案230C的材料也可具有特定的挺性(stiffness)。

在本實施例中，間隙圖案230C的一個柱狀部重疊於多個第二微透鏡242。例如：重疊於間隙圖案230C的一個柱狀部的第二微透鏡242數量為四個，但不以此為限。在其他實施例中，與 每一個柱狀部重疊的第二微透鏡242數量當可根據實際的產品設計(例如：外力耐受性的大小、或材料選用)而調整。

另一方面，在本實施例中，微透鏡240A與濾光層260是設置在第二基板202上，且濾光層260位於多個微透鏡240A與第二基板202之間。也因此，第一微透鏡241與準直結構層220A間具有足夠的空間，致使準直結構層220A可不具有圖1B的平坦層224，但不以此為限。

圖6A是本發明的第六實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖6B是圖6A的顯示裝置的剖視示意圖。圖6B對應於圖6A的剖線E-E’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖6A僅繪示出圖6B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230D與微透鏡240A。

請參照圖6A及圖6B，本實施例的顯示裝置21與圖5A的顯示裝置20的主要差異在於：間隙圖案的組成及配置方式不同。具體而言，顯示裝置21的間隙圖案230D的柱狀部233D在方向Z上所重疊的第二微透鏡242數量為一個。為了提升支撐效果，間隙圖案230D還具有定義多個感測畫素區SA的多個延伸部231D，且前述的多個微透鏡群分別位於這些感測畫素區SA內。也就是說，這些延伸部231D圍繞每一個微透鏡群。

由於本實施例的間隙圖案230D的延伸部231D相似於圖1A的間隙圖案230的延伸部231，詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

圖7A是本發明的第七實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖7B是圖7A的顯示裝置的剖視示意圖。圖7B對應於圖7A的剖線F-F’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖7A僅繪示出圖7B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230E與微透鏡240A。

請參照圖7A及圖7B，本實施例的顯示裝置22與圖6A的顯示裝置21的差異在於：間隙圖案的組成不同。具體而言，顯示裝置22的間隙圖案230E更包括多個延伸部235，延伸於多個微透鏡240A與多個柱狀部233D之間。這些延伸部235進一步將每一個感測畫素區SA區分為多個子區，且每一個子區設有一個微透鏡240A。透過這些延伸部235的設置，可進一步增加指紋感測模組200F的外力耐受性及製程裕度。此外，還可避免這些微透鏡240A接收到大角度入射的雜散光以提高準直效果，從而提升指紋感測模組200F的指紋辨識能力(意即，指紋影像的解析力)。

圖8是本發明的第八實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖9是本發明的第九實施例的顯示裝置的剖視示意圖。請參照圖8，本實施例的顯示裝置23與圖7B的顯示裝置22的主要差異在於：間隙圖案的配置方式以及濾光層的配置方式不同。在本實施例中，顯示裝置23的指紋感測模組200G的間隙圖案230F是設置在第二基板202上。

特別注意的是，指紋感測模組200G還可選擇性地包括設置在第二基板202上的另一遮光圖案層250A。此遮光圖案層250A 具有多個開口250a1與多個開口250a2。在指紋感測模組200G的收光方向(例如方向Z)上，這些開口250a1分別重疊於多個第一微透鏡241，而這些開口250a2分別重疊於多個第二微透鏡242。間隙圖案230F位於在這些開口250a2內，並直接接觸第二基板202。

另一方面，在本實施例中，第一微透鏡241、第二微透鏡242與濾光層260都是設置在第一基板201上。舉例來說，準直結構層220B還具有依序堆疊於遮光圖案層223上的平坦子層224a與平坦子層224b，且濾光層260設置在這兩個平坦子層之間。特別一提的是，此平坦子層224b的設置，還可增加微透鏡(例如第一微透鏡241與第二微透鏡242)與準直結構層220B間的黏著性。然而，本發明不限於此。在其他實施例中，顯示裝置24的指紋感測模組200H的濾光層260也可設置在第二基板202上，且位於遮光圖案層250A與間隙圖案230F之間(如圖9所示)。

圖10A是本發明的第十實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖10B是圖10A的顯示裝置的剖視示意圖。圖10B對應於圖10A的剖線G-G’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖10A僅繪示出圖10B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230G、遮光圖案層250與平坦層270。

請參照圖10A及圖10B，本實施例的顯示裝置30與圖1A的顯示裝置10的差異在於：指紋感測模組的組成及配置方式不同。具體而言，顯示裝置30更包括平坦層270，且此平坦層270 在方向Z上不重疊於多個微透鏡240。

在本實施例中，間隙圖案230G與平坦層270設置在第二基板202(或遮光圖案層250)上，且平坦層270位於間隙圖案230G與遮光圖案層250之間。舉例來說，間隙圖案230G包括多個延伸部231G與多個延伸部235G，這些延伸部231G可定義出指紋感測模組200I的多個感測畫素區SA，且這些延伸部235G延伸於每一個感測畫素區SA內的多個微透鏡240在方向X上排列的任兩相鄰者之間。亦即，在本實施例中，這些延伸部235G的延伸方向可平行於方向Y，但不以此為限。在其他實施例中，這些延伸部235G的延伸方向還可平行於方向X，以形成如圖2A中延伸部235的設置態樣。

特別一提的是，此平坦層270的設置，可讓間隙圖案230G的設置表面具有較佳的平整度(flatness)。為了避免來自指紋感測模組200I的收光面(例如顯示面板100與指紋感測模組200D的交界面)的感測光線在通過此平坦層270時產生光能的損耗，從而增加指紋感測模組200I對於感測光線的光能利用率，本實施例的平坦層270可對應於間隙圖案230G的配置來進行圖案化。

舉例來說，平坦層270可包括多個延伸部271與多個延伸部272。在方向Z上，這些延伸部271分別重疊於間隙圖案230G的多個延伸部231G，而這些延伸部272分別重疊於間隙圖案230G的多個延伸部235G。也就是說，平坦層270的這些延伸部271也可圍繞每一個微透鏡群設置，且平坦層270的這些延伸部272也 可延伸於每一個感測畫素區SA內的多個微透鏡240在方向X上排列的任兩相鄰者之間。另一方面，在本實施例中，指紋感測模組200I的濾光層260是設置在第二基板202上，且位於遮光圖案層250與第二基板202之間。

圖11是本發明的第十實施例的顯示裝置的俯視示意圖。請參照圖11，本實施例的顯示裝置31與圖10A的顯示裝置30的差異在於：間隙圖案的配置方式不同。具體而言，顯示裝置31的間隙圖案230H具有多個柱狀部233H與多個柱狀部234H，且這些柱狀部233H與這些柱狀部234H分別設置在多個微透鏡群的多個微透鏡240之間。在本實施例中，柱狀部233H與柱狀部234H於遮光圖案層250上的兩垂直投影輪廓可彼此不同。舉例來說，柱狀部233H於遮光圖案層250上的垂直投影輪廓為圓形，而柱狀部234H於遮光圖案層250上的垂直投影輪廓為方形，但不以此為限。在其他實施例中，間隙圖案的柱狀部在遮光圖案層250上的垂直投影輪廓及投影面積可根據不同的產品設計(例如：微透鏡的排列方式及間隔)而調整。

另一方面，在本實施例中，平坦層270A具有對應於間隙圖案230H的這些柱狀部233H的多個柱狀部273A以及對應於間隙圖案230H的這些柱狀部234H的多個柱狀部274A，且平坦層270A的這些柱狀部273A與這些柱狀部274A在指紋感測模組的收光方向(例如方向Z)上不重疊於遮光圖案層250的多個開口250a(或多個微透鏡)。據此，可避免來自指紋感測模組的收光面(例 如圖10B的顯示面板100與指紋感測模組200I的交界面)的感測光線在通過此平坦層270A時產生光能的損耗，從而增加指紋感測模組對於感測光線的光能利用率。

圖12A是本發明的第十一實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖12B是圖12A的顯示裝置的剖視示意圖。圖12B對應於圖12A的剖線H-H’。特別說明的是，為清楚呈現起見，圖12A僅繪示出圖12B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230G、遮光圖案層250與平坦層270B。

請參照圖12A及圖12B，本實施例的顯示裝置32與圖10A的顯示裝置30的差異在於：平坦層的配置方式不同。具體而言，顯示裝置32的指紋感測模組200J的平坦層270B在方向Z上完全覆蓋遮光圖案層250，且具有重疊於多個開口250a的多個開口270a。舉例來說，在本實施例中，平坦層270B的這些開口270a在方向Z上可選擇性地切齊遮光圖案層250的這些開口250a，但不以此為限。也就是說，平坦層270B與遮光圖案層250的圖案化可共用同一光罩來進行，有助於降低生產成本。

圖13A是本發明的第十二實施例的顯示裝置的俯視示意圖。圖13B是圖13A的顯示裝置的剖視示意圖。為清楚呈現起見，圖13A僅繪示出圖13B的感光元件層210、準直結構層220A的遮光圖案層223、間隙圖案230I、遮光圖案層250B與彩色濾光層262A。

請參照圖13A及圖13B，本實施例的顯示裝置40與圖1A 的顯示裝置10的主要差異在於：在本實施例中，顯示裝置40的多個微透鏡240與間隙圖案230I之間還設有輔助層290。更具體地說，此輔助層290覆蓋這些微透鏡240，且間隙圖案230I設置在此輔助層290上。輔助層290的材質可包括金屬氧化物(例如銦錫氧化物或銦鋅氧化物)與氮化矽(SiN_x)。

透過此輔助層290的設置，可避免這些微透鏡240受後續間隙圖案230I的製程影響而劣化，有助於確保指紋感測模組200K的影像感測品質。特別注意的是，在本實施例中，間隙圖案230I與感測畫素區SA’僅在方向X上交替排列。亦即，間隙圖案230I並未如圖1A的間隙圖案230圍繞每一個感測畫素區SA’。

在本實施例中，在方向X上相鄰的兩個感測畫素區SA’之間都設有間隙圖案230I，但不以此為限。在其他實施例中，也可以是每三個感測畫素區SA’配置一個間隙圖案。據此，可穩定指紋感測模組200K的輔助層290(或微透鏡240)與準直結構層220A之間的間隔距離，以改善指紋辨識訊號的穩定度。

另一方面，在本實施例中，間隙圖案230I與微透鏡240都是設置在第二基板202上，且遮光圖案層250B位於第二基板202與這些微透鏡240(或間隙圖案230I)之間。特別注意的是，本實施例的遮光圖案層250B的多個開口250a處設有濾光層。舉例來說，此濾光層例如是彩色濾光層262A，且包括彩色濾光圖案262P1、彩色濾光圖案262P2以及彩色濾光圖案262P3。這些彩色濾光圖案在方向Z上分別重疊遮光圖案層250B位在多個感測畫素 區SA’內的部分多個開口250a，並且適於讓不同的色光(例如紅光、綠光與藍光)通過。為了增加微透鏡240的設置表面的平整度，本實施例的微透鏡240與遮光圖案層250B(或彩色濾光層262A)之間還可設有平坦層280。

在本實施例中，每一個感測畫素區SA’所包含的微透鏡240數量與每一個彩色濾光圖案所重疊的開口250a(或微透鏡240)數量分別是以六個與四個為例進行示範性地說明，並不表示本發明以圖式揭示內容為限制。在其他實施例中，這些構件的數量當可根據實際的產品應用與規格而調整。由於本實施例的準直結構層220A相似於圖6A的顯示裝置21，因此詳細的說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再重述。

圖14是本發明的第十三實施例的顯示裝置的俯視示意圖。請參照圖14，本實施例的顯示裝置41與圖1A的顯示裝置10的主要差異在於：間隙圖案的構型與配置方式不同。在本實施例中，間隙圖案230J可具有多個柱狀部233I，且這些柱狀部233I分散地設置在每一個感測畫素區SA”內。為了提高顯示裝置41的組立(assembly)良率，位於同一感測畫素區SA”內的多個柱狀部233I於感光元件層210上的垂直投影面積與每一個感測畫素區SA”於感光元件層210上的垂直投影面積的百分比值可介於1%至5%之間。

另一方面，不同於圖13A的顯示裝置40，本實施例的每一個彩色濾光圖案(例如彩色濾光圖案262P1A、彩色濾光圖案 262P2A與彩色濾光圖案262P3A)所重疊的遮光圖案層250C的開口250a(或微透鏡)數量為一個，且每一個感測畫素區SA”設有可讓三種不同色光(例如紅光、綠光與藍光)通過的彩色濾光圖案262P1A、彩色濾光圖案262P2A與彩色濾光圖案262P3A，據以實現指紋辨識的防偽效果。

圖15是本發明的第十四實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖16是圖15的指紋感測模組的局部放大圖。請參照圖15，在本實施例中，顯示裝置50可實現全顯示面的屏下指紋感測。因此，本實施例的指紋感測模組200L的尺寸可略小於顯示面板100的尺寸。在本實施例中，指紋感測模組200L更包括圍繞多個感測畫素區SA的框膠層300。此框膠層300設置在準直結構層220與第二基板202之間。

從另一觀點來說，框膠層300、準直結構層220和第二基板202定義出一容置空間，且間隙圖案230和多個微透鏡240設置在此容置空間內。透過此框膠層300的設置，可阻絕外來水氣和異物的侵入，有助於提升指紋感測模組200L的信賴性(reliability)。

在本實施例中，顯示裝置50例如是具有指紋辨識功能的智慧型手錶、智慧型手機或平板電腦，但不以此為限。於部分實施例中，由於指紋感測模組200L的尺寸與顯示面板100的顯示面尺寸相當，可讓使用者更為便利地在顯示面上的任意區域進行指紋辨識，以解鎖並操作顯示裝置50。

請同時參照圖16，在本實施例中，感光元件層210包括多個主動元件T和多個感測元件PD。這些感測元件PD分別對應第二遮光圖案層223的多個第二開孔223a設置，且電性連接這些主動元件T。舉例來說，形成主動元件T的方法可包括以下步驟：於第一基板201上依序形成閘極GE、閘絕緣層211、半導體圖案SC、源極SE與汲極DE，其中源極SE與汲極DE直接接觸半導體圖案SC的不同兩區(例如源極區SR與汲極區DR)。在本實施例中，半導體圖案SC位於源極區SR和汲極區DR之間的通道區CH沿著方向X的長度L大於等於1微米。適當的通道區長度L，形成適當大小的指紋感測模組，更適於進行指紋的辨識。

在本實施例中，主動元件T的閘極GE可選擇性地配置在半導體圖案SC的下方，以形成底部閘極型薄膜電晶體(bottom-gate TFT)，但本發明不以此為限。根據其他的實施例，主動元件的閘極GE也可配置在半導體圖案SC的上方，以形成頂部閘極型薄膜電晶體(top-gate TFT)。半導體圖案SC的材質例如是非晶矽材料。也就是說，主動元件T可以是非晶矽薄膜電晶體(Amorphous Silicon TFT，a-Si TFT)。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，主動元件也可以是低溫多晶矽薄膜電晶體(LTPS TFT)、微晶矽薄膜電晶體(micro-Si TFT)或金屬氧化物電晶體(Metal Oxide Transistor)。

另一方面，感測元件PD包括第一電極E1、第二電極E2和光電轉換圖案213。第一電極E1和第二電極E2分別設置在光 電轉換圖案213的相對兩側。舉例來說，在本實施例中，感測元件PD的第一電極E1與主動元件T的源極SE和汲極DE可選擇性地屬於同一膜層，但不以此為限。感光元件層210更包括絕緣層212、平坦層214和平坦層215。絕緣層212覆蓋主動元件T，且感測元件PD的光電轉換圖案213貫穿絕緣層212以電性連接第一電極E1。平坦層214覆蓋主動元件T和光電轉換圖案213。感測元件PD的第二電極E2設置在平坦層214與平坦層215之間，並且貫穿平坦層214以電性連接光電轉換圖案213。

綜上所述，在本發明的一實施例的指紋感測模組中，透過將多個微透鏡與間隙圖案設置在第一基板與第二基板之間，可增加指紋感測模組的外力耐受性以及製程裕度，從而提升製程良率以及指紋感測模組的可靠度。另一方面，用於承載間隙圖案的平坦層具有重疊於這些微透鏡的開口，可增加指紋感測模組對於感測光線的光能利用率，從而提升整體的感測靈敏度。

10:顯示裝置

100:顯示面板

200:指紋感測模組

201:第一基板

202:第二基板

210:感光元件層

220:準直結構層

220s:表面

221、223、250:遮光圖案層

221a、223a:開孔

222、224:平坦層

231:延伸部

233:柱狀部

240:微透鏡

250a:開口

260:濾光層

X、Y、Z:方向

A-A’:剖線

Claims (20)

1. 一指紋感測模組，具有多個感測畫素區，且包括： 一第一基板； 一主動元件，設置於該第一基板上； 一感光元件層，設置於該第一基板上，且電性連接至該主動元件； 一準直結構層，設置於該感光元件層上； 一第二基板，設置於該準直結構層上； 多個微透鏡，設置在該準直結構層背離該感光元件層的一側表面上，且重疊於該感光元件層，該些微透鏡區分為多個微透鏡群，該些微透鏡群分別位於該些感測畫素區內；以及 一間隙圖案，延伸於該些微透鏡群之間。
2. 如請求項1所述的指紋感測模組，其中該間隙圖案圍繞各該些微透鏡群。
3. 如請求項1所述的指紋感測模組，其中該間隙圖案延伸於該些微透鏡的任兩相鄰者之間。
4. 如請求項3所述的指紋感測模組，其中該間隙圖案包括： 多個柱狀部，分別設置於該些感測畫素區內；以及 多個延伸部，延伸於該些微透鏡與該些柱狀部之間。
5. 如請求項1所述的指紋感測模組，更包括一遮光圖案層，設置於該第二基板上，該遮光圖案層具有多個開口，且該些開口分別重疊於該些微透鏡。
6. 如請求項1所述的指紋感測模組，更包括一濾光層，設置在該感光元件層與該準直結構層之間。
7. 如請求項1所述的指紋感測模組，更包括： 一遮光圖案層，設置於該第二基板上；以及 一紅外光截止濾光層，其中該間隙圖案設置於該第二基板上，且該紅外光截止濾光層位於該間隙圖案與該遮光圖案層之間。
8. 如請求項7所述的指紋感測模組，更包括一彩色濾光層，重疊設置於該紅外光截止濾光層，且位於該感光元件層與該紅外光截止濾光層之間。
9. 如請求項1所述的指紋感測模組，更包括： 一輔助層，覆蓋該些微透鏡，且位於該些微透鏡與該間隙圖案之間。
10. 一種指紋感測模組，包括： 一第一基板； 一感光元件層，設置於該第一基板上； 一準直結構層，設置於該感光元件層上； 一第二基板，設置於該準直結構層上； 多個微透鏡，設置在該準直結構層與該第二基板之間，且重疊於該感光元件層；以及 一間隙圖案，與部分該些微透鏡相重疊。
11. 如請求項10所述的指紋感測模組，其中該指紋感測模組具有多個感測畫素區，該些微透鏡區分為多個微透鏡群，該些微透鏡群分別位於該些感測畫素區內，該間隙圖案圍繞各該些微透鏡群。
12. 如請求項10所述的指紋感測模組，更包括一濾光層，設置在該第二基板上，且位於該些微透鏡與該第二基板之間。
13. 如請求項10所述的指紋感測模組，其中該些微透鏡設置在該第二基板上，該間隙圖案設置在該準直結構層背離該感光元件層的一側表面上。
14. 如請求項10所述的指紋感測模組，更包括： 一遮光圖案層，設置在該第二基板上，且具有多個開口，該些微透鏡設置在該準直結構層背離該感光元件層的一側表面上，該間隙圖案設置於該第二基板上，且位於該遮光圖案層的部分該些開口內。
15. 如請求項10所述的指紋感測模組，更包括： 一遮光圖案層，設置在該第二基板上，且具有多個開口，該些微透鏡設置在該準直結構層背離該感光元件層的一側表面上，且分別重疊於該遮光圖案層的該些開口；以及 一濾光層，覆蓋該遮光圖案層，該濾光層位於該間隙圖案與該遮光圖案層之間。
16. 一種指紋感測模組，包括： 一第一基板； 一感光元件層，設置於該第一基板上； 一準直結構層，設置於該感光元件層上； 一第二基板，設置於該準直結構層上； 多個微透鏡，設置在該準直結構層與該第二基板之間，且重疊於該感光元件層； 一遮光圖案層，具有多個第一開口，該些第一開口分別重疊於該些微透鏡； 一平坦層，不重疊於該些微透鏡；以及 一間隙圖案，重疊設置於該平坦層，其中該平坦層位於該間隙圖案與該遮光圖案層之間。
17. 如請求項16所述的指紋感測模組，其中該遮光圖案層、該平坦層與該間隙圖案設置於該第二基板上。
18. 如請求項16所述的指紋感測模組，其中該指紋感測模組具有多個感測畫素區，該些微透鏡區分為多個微透鏡群，該些微透鏡群分別位於該些感測畫素區內，且該平坦層與該間隙圖案圍繞各該些微透鏡群。
19. 如請求項18所述的指紋感測模組，其中該平坦層與該間隙圖案更延伸於該些微透鏡在至少一方向上排列的任兩相鄰者之間。
20. 如請求項16所述的指紋感測模組，其中該平坦層完全覆蓋該遮光圖案層，且具有重疊於該些第一開口的多個第二開口。

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