CN111767795B

CN111767795B - 显示装置

Info

Publication number: CN111767795B
Application number: CN202010468565.8A
Authority: CN
Inventors: 陈信学; 陈亦伟
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2023-11-17
Anticipated expiration: 2040-05-28
Also published as: TWI703485B; TW202119184A; US11637136B2; CN111767795A; US20210143192A1

Abstract

一种显示装置，包括像素阵列基板以及传感元件基板。传感元件基板重叠于像素阵列基板，且包括基板、开关元件以及感光元件。开关元件位于基板上。感光元件电性连接该开关元件，且包括透明电极、传感层、金属电极以及阻隔层。传感层位于透明电极上。金属电极位于传感层上，且覆盖传感层的第一侧面。阻隔层覆盖透明电极的第一侧面。阻隔层位于金属电极与传感层之间或透明电极与传感层之间。

Description

显示装置

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种包括感光元件的显示装置。

背景技术

目前，为了增加产品的使用便利性，许多厂商会于产品中装设传感装置。举例来说，现有的手机内时常附载具有指纹识别功能的传感装置。在现有的指纹识别技术中，传感装置检测手指指纹所反射的光线。指纹的高低起伏会有不同强度的反射光，因此，不同的光线强度会使传感装置产生不同大小的电流，并藉此分辨指纹的形状。

发明内容

本发明提供一种显示装置，可以增加传感元件基板分辨指纹的能力。

在本发明的至少一实施例提供一种显示装置。显示装置包括像素阵列基板以及传感元件基板。传感元件基板重叠于像素阵列基板，且包括基板、开关元件以及感光元件。开关元件位于基板上。感光元件电性连接该开关元件，且包括透明电极、传感层、金属电极以及阻隔层。传感层位于透明电极上。金属电极位于传感层上，且覆盖传感层的第一侧面。阻隔层覆盖透明电极的第一侧面。阻隔层位于金属电极与传感层之间或透明电极与传感层之间。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。

图3A是沿着图2的剖面线AA’的剖面示意图。

图3B是沿着图2的剖面线BB’的剖面示意图。

图3C是沿着图2的剖面线CC’的剖面示意图。

图4是依照本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的俯视示意图。

图5是沿着图4的剖面线DD’的剖面示意图。

图6是依照本发明的一实施例的一种显示装置的分解示意图。

图7是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。

图8是沿着图7的剖面线CC’的剖面示意图。

图9是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。

图10是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。

图11是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。

图12是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。

附图标记

1：显示装置

10、10a、10b、10c、10d、10e：传感元件基板

20：像素阵列基板

AR：薄膜晶体管阵列

B1、I1～I3、I1’～I3’、I4、I5：绝缘层

B2：钝化层

BA：阻隔层

BL：背光模块

BM：黑色矩阵

C1：透明电极

C1a、Ra：第一侧面

C1b、Rb：第二侧面

C1c、Rc：第三侧面

C1t、Rt：顶面

C2：金属电极

CH1、CH2：半导体通道层

D1、D2：漏极

DL1：第一数据线

DL2：第二数据线

E1：像素电极

E2：共享电极

F：手指

G1、G2：栅极

H1、H2、H1’、H2’、O1、O2、O3、HL：开口

L：信号线

LC：显示介质层

LR：光线

OC：覆盖层

R：传感层

S1、S2：源极

SB1、SB2：基板

SL1：第一扫描线

SL2：第二扫描线

SM1、SM2：遮光层

SR：感光元件

T1：开关元件

T2：薄膜晶体管

t：狭缝

X：距离

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。为了方便说明，图1省略绘示了传感元件基板10以及像素阵列基板20中的部分构件。图2是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。图3A是沿着图2的剖面线AA’的剖面示意图。图3B是沿着图2的剖面线BB’的剖面示意图。图3C是沿着图2的剖面线CC’的剖面示意图。

显示装置1包括像素阵列基板20以及重叠于像素阵列基板20的传感元件基板10。在本实施例中，显示装置1还包括显示介质层LC。显示介质层LC位于像素阵列基板20与传感元件基板10之间。

请同时参考图1、图2、图3A、图3B以及图3C，传感元件基板10包括基板SB1、开关元件T1以及感光元件SR。在本实施例中，传感元件基板10更包括遮光层SM1、绝缘层I1、绝缘层I2、绝缘层I3、绝缘层B1、钝化层B2、信号线L、第一扫描线SL1以及第一数据线DL1。

基板SB1的材质可为玻璃、石英或有机聚合物等等。

遮光层SM1位于基板SB1上。遮光层SM1的材质例如包括金属、黑色树脂、石墨或其他可适用的材料。遮光层SM1例如可以改善开关元件T1产生光漏电的问题。绝缘层I1覆盖遮光层SM1以及基板SB1，且遮光层SM1位于绝缘层I1以及基板SB1之间。

开关元件T1、信号线L、第一扫描线SL1以及第一数据线DL1位于基板SB1上。

开关元件T1例如位于绝缘层I1上，且开关元件T1与基板SB1之间夹有遮光层SM1。开关元件T1包括栅极G1、源极S1、漏极D1以及半导体通道层CH1。半导体通道层CH1位于绝缘层I1上。栅极G1与半导体通道层CH1重叠，且栅极G1与半导体通道层CH1之间夹有绝缘层I2。栅极G1与第一扫描线SL1电性连接。在本实施例中，栅极G1与第一扫描线SL1属于同一导电膜层，但本发明不以此为限。绝缘层I3位于绝缘层I2上。源极S1以及漏极D1位于绝缘层I3的上方，且源极S1与第一数据线DL1电性连接。在本实施例中，源极S1、漏极D1、第一数据线DL1以及信号线L属于同一导电膜层，但本发明不以此为限。源极S1以及漏极D1通过开口H1、H2而电性连接至半导体通道层CH1，开口H1、H2例如位于绝缘层I3以及绝缘层I2中。上述的开关元件T1是以顶部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本发明不限于此。根据其他实施例，上述的开关元件T1也可是以底部栅极型薄膜晶体管或其他适合的薄膜晶体管。

绝缘层B1覆盖开关元件T1。感光元件SR位于绝缘层B1上，且电性连接开关元件T1。感光元件SR包括透明电极C1、传感层R、金属电极C2以及阻隔层BA。

透明电极C1位于绝缘层B1上。信号线L电性连接透明电极C1。举例来说，透明电极C1通过开口O1而电性连接至信号线L，开口O1例如位于绝缘层B1中。透明电极C1的材质较佳为透明导电材料，例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物或其他合适的氧化物或者是上述至少二者的堆栈层。虽然在本实施例中，信号线L实质上平行于第一数据线DL1，但本发明不以此为限。在其他实施例中，信号线L实质上平行于第一扫描线SL1。

传感层R位于透明电极C1上。传感层R覆盖透明电极C1的顶面C1t、透明电极C1的第一侧面C1a以及透明电极C1的第二侧面C1b。在本实施例中，透明电极C1更具第三侧面C1c，第三侧面C1c连接第一侧面C1a和第二侧面C1b，且传感层R覆盖透明电极C1的第三侧面C1c。

传感层R的材质例如是富硅氧化物(Silicon-rich oxide,SRO)或其他合适的材料。在本实施例中，传感层R垂直投影于基板SB1上的形状为长方形，且传感层R的长边实质上平行于第一扫描线SL1，但本发明不以此为限。

金属电极C2位于传感层R上，且覆盖传感层的第一侧面Ra。在本实施例中，金属电极C2覆盖传感层R的顶面Rt、传感层R的第一侧面Ra、传感层R的第二侧面Rb以及传感层R的第三侧面Rc，其中第二侧面Rb相对于第一侧面Ra，且第三侧面Rc连接第二侧面Rb与第一侧面Ra。在本实施例中，金属电极C2相较于透明电极C1更远离基板SB1。金属电极C2相较于透明电极C1更靠近像素阵列基板20。

金属电极C2电性连接开关元件T1。举例来说，金属电极C2通过开口O2而电性连接至开关元件T1，开口O2例如位于绝缘层B1中。金属电极C2的材质例如是钼、铝、钛、铜、金、银或其他导电材料或上述两种以上的材料的堆栈。在一实施例中，金属电极C2的反射率为30％～100％，较佳为50％～100％。

在一些实施例中，金属电极C2接触绝缘层B1上表面的部分与透明电极C1接触绝缘层B1上表面的部分的最小距离X为0.5微米至50微米，其中又以2微米至20微米较佳，但本发明不以此为限。在一些实施例中，增加距离X可以增加光电流，并增加感光元件SR识别指纹的能力。

阻隔层BA覆盖透明电极C1的第一侧面C1a。在本实施例中，阻隔层BA覆盖透明电极C1的顶面C1t、透明电极C1的第一侧面C1a、透明电极C1的第二侧面C1b以及透明电极C1的第三侧面C1c。由于阻隔层BA覆盖透明电极C1的第一侧面C1a、第二侧面C1b与第三侧面C1c，可以避免透明电极C1的第一侧面C1a、第二侧面C1b与第三侧面C1c在蚀刻时受到伤害，藉此增加感光元件SR的可靠度。

阻隔层BA位于金属电极C2与传感层R之间或透明电极C1与传感层R之间。在本实施例中，阻隔层BA位于透明电极C1与传感层R之间。藉此能改善传感层R的裂化问题以及感光元件SR直流偏压(DC stress)衰退的问题。

阻隔层BA可以抑制光电流，使感光元件SR的电流-电压曲线(I-V curve)趋于平缓。因此，即使感光元件SR因为漏电而导致光电流减小，感光元件SR也不会因为电压差变化过大而导致指纹识别不清楚。

在本实施例中，阻隔层BA的厚度Y介于20埃至200埃。若阻隔层BA太厚，感光元件SR无法产生足够的光电流。若阻隔层BA太薄，感光元件SR的电流-电压曲线(I-V curve)太陡峭，感光元件SR容易因为电压差变化过大而导致指纹识别不清楚。

在一些实施例中，阻隔层BA的材料为氧化硅、氧化铝或其他合适的材料。在一些实施例中，阻隔层BA的折射率介于1.35至1.55。

在本实施例中，传感层R的侧面与阻隔层BA的侧面切齐。举例来说，传感层R与阻隔层BA是于同一道图案化制程中图案化，因此，传感层R的侧面与阻隔层BA的侧面切齐，但本发明不以此为限。在其他实施例中，传感层R与阻隔层BA是藉由不同道图案化制程中图案化，因此传感层R的侧面与阻隔层BA的侧面不一定切齐。

在本实施例中，传感元件基板10更包括钝化层B2。钝化层B2覆盖透明电极C1、金属电极C2以及绝缘层B1。钝化层B2例如位于金属电极C2与显示介质层LC(绘示于图1)之间。

图4是依照本发明的一实施例的一种显示装置的像素阵列基板的俯视示意图。图5是沿着图4的剖面线DD’的剖面示意图。图6是依照本发明的一实施例的一种显示装置的分解示意图。为了方便说明，图6绘示了第一扫描线SL1、第一数据线DL1、第二扫描线SL2、第二数据线DL2以及信号线L，并省略其他构件。

请参考图1与图4和图5，像素阵列基板20包括薄膜晶体管阵列AR。在本实施例中，像素阵列基板20还包括基板SB2、遮光层SM2、绝缘层I1’、绝缘层I2’、绝缘层I3’、绝缘层I4、绝缘层I5、像素电极E1以及共享电极E2。

薄膜晶体管阵列AR包括薄膜晶体管T2、第二扫描线SL2与第二数据线DL2。遮光层SM2、薄膜晶体管T2、第二扫描线SL2与第二数据线DL2位于基板SB2上。

薄膜晶体管T2例如位于绝缘层I1’上，且薄膜晶体管T2与基板SB2之间夹有遮光层SM2。薄膜晶体管T2包括栅极G2、源极S2、漏极D2以及半导体通道层CH2。半导体通道层CH2位于绝缘层I1’上。栅极G2与半导体通道层CH2重叠，且栅极G2与半导体通道层CH2之间夹有绝缘层I2’。栅极G2与第二扫描线SL2电性连接。在本实施例中，栅极G2与第二扫描线SL2属于同一导电膜层，但本发明不以此为限。绝缘层I3’位于绝缘层I2’上。源极S2以及漏极D2位于绝缘层I3’的上方，且源极S2与第二数据线DL2电性连接。在本实施例中，源极S2以及第二数据线DL2属于同一导电膜层，但本发明不以此为限。源极S2以及漏极D2通过开口H1’、H2’而电性连接至半导体通道层CH2，开口H1’、H2’例如位于绝缘层I3’以及绝缘层I2’中。上述的薄膜晶体管T2是以顶部栅极型薄膜晶体管为例来说明，但本发明不限于此。根据其他实施例，上述的薄膜晶体管T2也可是以底部栅极型薄膜晶体管。在一些实施例中，形成薄膜晶体管T2的制程类似于形成开关元件T1的制程。

请参考图2、图4以及图6，在一些实施例中，第一扫描线SL1与第一数据线DL1分别于垂直基板SB1的方向(也可以说是垂直基板SB2的方向)上重叠于第二扫描线SL2与第二数据线DL2。藉此可以提升显示装置1的开口率。在一些实施例中，信号线L亦于垂直基板SB1的方向(也可以说是垂直基板SB2的方向)上重叠于第二数据线DL2，以进一步提升显示装置1的开口率。

绝缘层I4位于薄膜晶体管阵列AR上。共享电极E2位于绝缘层I4上。在一些实施例中，共享电极E2藉由共通信号线(未示出)而电性连接至共通电压。绝缘层I5位于共享电极E2及绝缘层I4上。

在本实施例中，像素电极E1位于绝缘层I5上，且像素电极E1重叠于共享电极E2。像素电极E1通过绝缘层I4以及绝缘层I5中的开口O3而电性连接至薄膜晶体管T2的漏极D2，但本发明不以此为限。像素电极E1包括狭缝t。在一些实施例中，多个共享电极E2彼此电性连接，且施加有相同的共享电压。

在一些实施例中，像素电极E1与显示介质层LC之间还包括配向层(未示出)，但本发明不以此为限。

接着请参考图1，显示装置1还可以包括背光模块BL。背光模块BL设置于像素阵列基板20下方，也可以说像素阵列基板20位于背光模块BL与传感元件基板10之间。当手指F靠近传感元件基板10时，背光模块BL所发出的光线LR会被手指F反射至传感层R。

基于上述，感光元件SR的阻隔层BA位于透明电极C1与传感层R之间，因此，可以抑制感光元件SR的光电流，使感光元件SR的电流-电压曲线(I-V curve)趋于平缓。因此，即使感光元件SR因为漏电而导致光电流减小，感光元件SR也不会因为电压差变化过大而导致指纹识别不清楚。

图7是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。图8是沿着图7的剖面线CC’的剖面示意图。在此必须说明的是，图7和图8的实施例沿用图1至图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图7的传感元件基板10a与图2的传感元件基板10的主要差异在于：在传感元件基板10a中，传感层R最靠近开口区的一侧(最靠近像素电极E1的一侧)未被金属电极C2覆盖。

请参考图7与图8，阻隔层BA除了位于传感层R与透明电极C1之间以外，更位于传感层R与绝缘层B1之间。传感层R最靠近开口区的一侧(最靠近像素电极E1的一侧)以及阻隔层BA最靠近开口区的一侧(最靠近像素电极E1的一侧)未被金属电极C2覆盖。举例来说，金属电极C2暴露出传感层R的第二侧面Rb。

基于上述，传感层R能有更大的面积接受光线，藉此增加感光元件SR的质量。

图9是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。在此必须说明的是，图9的实施例沿用图1至图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图9的传感元件基板10b与图3C的传感元件基板10的主要差异在于：在传感元件基板10b中，阻隔层BA具有位于透明电极C1的顶面C1t的一开孔HL。

在本实施例中，开孔HL暴露出透明电极C1的顶面C1t，因此，传感层R可以填入开孔HL并与透明电极C1的顶面C1t直接接触，藉此增加感光元件SR的光电流。

图10是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。在此必须说明的是，图10的实施例沿用图1至图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图10的传感元件基板10c与图3C的传感元件基板10的主要差异在于：在传感元件基板10c中，阻隔层BA位于金属电极C2与传感层R之间。

图11是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的剖面示意图。在此必须说明的是，图11的实施例沿用图1至图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图11的传感元件基板10d与图3A的传感元件基板10的主要差异在于：传感元件基板10d更包括黑色矩阵BM、彩色滤光图案CF以及覆盖层OC。

请参考图11，黑色矩阵BM位于钝化层B2上。黑色矩阵BM环绕多个开口区(未示出)，其中像素电极重叠于开口区。黑色矩阵BM重叠于传感元件基板10d的开关元件T1、第一扫描线、第一数据线以及信号线L。

黑色矩阵BM于垂直基板SB2的方向上重叠于感光元件SR。藉此可以提升显示装置的开口率。在较佳的实施例中，黑色矩阵BM于垂直基板SB2的方向上更重叠于像素阵列基板的薄膜晶体管、第二扫描线与第二数据线。

彩色滤光图案CF位于钝化层B2上。彩色滤光图案CF例如包括红色滤光图案、绿色滤光图案以及蓝色滤光图案。在一些实施例中，彩色滤光图案CF还可以包括其他颜色的滤光图案。彩色滤光图案CF对应于开口区而设置。覆盖层OC位于彩色滤光图案CF上。

图12是依照本发明的一实施例的一种显示装置的传感元件基板的仰视示意图。在此必须说明的是，图12的实施例沿用图1至图6的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。

图12的传感元件基板10e与图2的传感元件基板10的主要差异在于：传感元件基板10e的感光元件SR的面积较大。

请参考图12，在本实施例中，感光元件SR可以横跨多个子像素设置。举例来说，感光元件SR重叠于两条以上的第二数据线(位于像素阵列基板中)，因此，感光元件SR具有更大的收光面积。

综上所述，阻隔层可以抑制光电流，使感光元件的电流-电压曲线(I-V curve)趋于平缓。因此，即使感光元件因为漏电而导致光电流减小，感光元件也不会因为电压差变化过大而导致指纹识别不清楚。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

一像素阵列基板；以及

一传感元件基板，重叠于该像素阵列基板，且包括：

一基板；

一开关元件，位于该基板上；以及

一感光元件，电性连接该开关元件，且包括：

一透明电极；

一传感层，位于该透明电极上；

一金属电极，位于该传感层上，且覆盖该传感层的第一侧面；以及

一阻隔层，覆盖该透明电极的顶面、第一侧面、第二侧面及第三侧面，其中该透明电极的该第二侧面相对于该透明电极的该第一侧面，该透明电极的该第三侧面连接该透明电极的该第一侧面和该第二侧面，该阻隔层位于该金属电极与该传感层之间或该透明电极与该传感层之间，并且该阻隔层为图案化。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该阻隔层的厚度介于20埃至200埃。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该金属电极覆盖该传感层的顶面以及该传感层的第二侧面，其中该传感层的该第二侧面相对于该传感层的该第一侧面。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该传感层的侧面与该阻隔层的侧面切齐。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该阻隔层具有位于该透明电极的顶面的一开孔。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，更包括多个开口区以及环绕该多个开口区的一黑色矩阵，其中该传感层最靠近该多个开口区的一侧未被该金属电极覆盖。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，其中该黑色矩阵重叠于该感光元件。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该阻隔层的折射率介于1.35至1.55。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该阻隔层的材料包括氧化硅。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，其中该金属电极电性连接该开关元件。