TWI453805B - 顯示器及其製作方法 - Google Patents

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TWI453805B TW100104578A TW100104578A TWI453805B TW I453805 B TWI453805 B TW I453805B TW 100104578 A TW100104578 A TW 100104578A TW 100104578 A TW100104578 A TW 100104578A TW I453805 B TWI453805 B TW I453805B
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Description

顯示器及其製作方法
本發明是有關於一種顯示器及其製作方法，且特別是有關於一種具有感光元件的顯示器及其製作方法。
隨著液晶與電漿顯示器的普及化，平面顯示器除了觀賞影像之外，已經變成所謂的「多媒體平台(Multimedia Board)」，內嵌式觸控面板(Touch Panel Integration On Glass)為目前顯示技術的一種新提案。其製作方法是在主動元件陣列基板中新增感光元件(Photo Sensor)的構造，將觸控面板的觸控功能(Touch-input function)整合進入顯示面板中，讓顯示面板具備觸控面板的觸控功能。
另一方面，在顯示器面板技術不斷發展下，光學及影像的感測也逐漸出現在顯示器面板的應用上，由於低溫多晶矽(LTPS)技術提供薄膜電晶體更好的元件特性，使得將影像感測電路轉移至LTPS顯示面板上的可行性也大為增加。然而，LTPS製程中多晶矽薄膜(Poly-Si film)的厚度不足(<50nm)，使得P-I-N感光二極體的光電特性不佳且易受面板強烈背光源照射的影響。
本發明提供一種顯示器，其整合了感光元件的製作，以達成內嵌式光學觸控或其他各種影像感測的應用。
本發明提供一種具有感光元件的顯示器，其中感光元件可直接相容並整合於主動元件(如LTPS-TFT或a-Si TFT)的製程，且可具有良好的光電特性、大感光面積，並可遮蔽背景光照射。
本發明提供一種具有感光元件的顯示器，其中感光元件採用感光富矽介電層，以提供良好的光電特性、可對吸收光譜進行調變以及高度製程整合能力等優點。
為具體描述本發明之內容，在此提出一種顯示器，包括一基板、一主動元件、一畫素電極以及一感光元件。主動元件配置於基板上，且主動元件具有一通道層。畫素電極配置於基板上，且電性連接主動元件。感光元件配置於基板上，且感光元件包括一下電極、一感光疊層以及一透明上電極。下電極配置於基板上。感光疊層配置於下電極上，且感光疊層包括堆疊的一感光富矽介電層以及一輔助層，其中通道層與輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成。此外，透明上電極配置於感光疊層上。
在本發明之一實施例中，所述氧化物半導體可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。
在本發明之一實施例中，所述輔助層位於感光富矽介電層與下電極之間。
在本發明之一實施例中，所述輔助層位於感光富矽介電層與透明上電極之間。
在本發明之一實施例中，所述畫素電極與透明上電極由同一層所構成。
在本發明之一實施例中，所述主動元件包括一閘極、一閘極介電層、一源極與一汲極以及所述通道層。閘極與閘極介電層配置於基板上，且閘極介電層覆蓋閘極。源極與汲極配置於閘極介電層上，且位於閘極兩側。通道層配置於閘極介電層上且位於閘極上方，且通道層位於源極與汲極之間。
在本發明之一實施例中，，下電極與閘極由同一層所構成。
在本發明之一實施例中，下電極跟源極與汲極由同一層所構成。
在本發明之一實施例中，所述顯示器更包括一保護層，其覆蓋閘極介電層、源極與汲極以及氧化物半導體層。保護層具有一接觸窗。畫素電極經由接觸窗跟汲極電性連接。此外，保護層還具有一開口，而透明上電極經由開口跟感光疊層電性連接。
在本發明之一實施例中，通道層位於源極與汲極之間，且位於部分源極與汲極上。
在本發明之一實施例中，通道層位於源極與汲極之間，且位於部分源極與汲極下。
在本發明之一實施例中，所述顯示器具有一顯示區以及位於顯示區外圍的一周邊電路區。主動元件位於顯示區內，而感光元件位於周邊電路區內。
在本發明之一實施例中，所述顯示器具有多個畫素區，呈陣列排列，且主動元件與感光元件位於同一個畫素區內。
在本發明之一實施例中，所述顯示器更包括一顯示材料層與一對向電極。顯示材料層設置於畫素電極上，且對向電極設置在顯示材料層上。
在本發明之一實施例中，顯示材料層包括一液晶層、一有機發光層或一電泳材料層。
本發明更提出另一種顯示器，包括一基板、一主動元件、一畫素電極以及一感光元件。主動元件配置於基板上，且主動元件具有一通道層。畫素電極配置於基板上，且電性連接主動元件。感光元件配置於基板上，且感光元件包括一下電極、一感光疊層以及一透明上電極。下電極配置於基板上。感光疊層配置於下電極上。感光疊層包括堆疊的一感光材料層以及一輔助層，其中通道層與輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成。透明上電極配置於感光疊層上。
在本發明之一實施例中，感光材料層包括一感光富矽介電層或一感光半導體層。
本發明更提出一種顯示器的製作方法，包括下列步驟：提供一基板；在基板上製作一主動元件，主動元件具有一通道層；於基板上形成一下電極；於下電極上形成一感光疊層，感光疊層包括堆疊的一感光富矽介電層以及一輔助層，其中通道層與輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成；於感光疊層上形成一透明上電極；以及，於基板上形成一畫素電極，且電性連接主動元件。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法包括：形成一第一圖案化金屬層於基板上，以構成主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成下電極以及主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於第二圖案化金屬層上，以構成主動元件的通道層以及輔助層，且通道層位於源極與汲極之間且位於閘極上方；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層以及氧化物半導體層，保護層具有一接觸窗以及一開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而開口暴露出輔助層的至少一部分；形成感光富矽介電層於開口內並且覆蓋輔助層；以及，形成一透明導電層於保護層上，以構成畫素電極以及透明上電極，畫素電極經由接觸窗連接主動元件的汲極，而透明上電極經由開口連接感光富矽介電層。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法包括：形成一第一圖案化金屬層於基板上，以構成主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成下電極以及主動元件的一源極以及一汲極；形成感光富矽介電層於下電極上；形成一氧化物半導體層於第二圖案化金屬層上，以構成主動元件的通道層以及輔助層，且通道層位於源極與汲極之間且位於閘極上方，輔助層位於感光富矽介電層上；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層以及氧化物半導體層，保護層具有一接觸窗以及一開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而開口暴露出輔助層的至少一部分；以及，形成一透明導電層於保護層上，以構成畫素電極以及透明上電極，畫素電極經由接觸窗連接主動元件的汲極，而透明上電極經由開口連接感光富矽介電層。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法，包括：於基板上形成一第一圖案化金屬層，以構成下電極以及主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層，閘極介電層具有一第一開口，且第一開口暴露出下電極的至少一部分；形成感光富矽介電層於第一開口內並且覆蓋下電極；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於第二圖案化金屬層上，以構成主動元件的通道層以及輔助層，且通道層位於源極與汲極之間且位於閘極上方，輔助層配置於感光富矽介電層上；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層以及氧化物半導體層，保護層具有一接觸窗以及一第二開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而第二開口暴露出輔助層的至少一部分；以及，形成一透明導電層於保護層上，以構成畫素電極以及透明上電極，畫素電極經由接觸窗連接主動元件的汲極，而透明上電極經由第二開口連接輔助層。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法包括：形成一第一圖案化金屬層於基板上，以構成主動元件的一閘極以及下電極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層，閘絕緣層具有一第一開口，且第一開口暴露出下電極的至少一部分；形成感光富矽介電層於第一開口內並且覆蓋下電極；形成一氧化物半導體層於閘極介電層上，以構成主動元件的通道層以及輔助層，通道層位於閘極上方，輔助層配置於感光富矽介電層上；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成主動元件的一源極以及一汲極，源極與汲極覆蓋通道層的相對兩側；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層以及氧化物半導體層，保護層具有一接觸窗以及一第二開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而第二開口暴露出輔助層的至少一部分；形成一透明導電層於保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該第二開口連接該輔助層。
本發明更提出另一種顯示器的製作方法，包括：提供一基板；在基板上製作一主動元件，主動元件具有一通道層，其中通道層由一氧化物半導體所構成；於基板上形成一下電極；於下電極上形成一感光富矽介電層；於感光疊層上形成一透明上電極；以及，於基板上形成一畫素電極，且電性連接主動元件。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於基板上，以構成下電極以及主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層，閘極介電層具有一第一開口，且第一開口暴露出下電極的至少一部分；形成感光富矽介電層於第一開口內並且覆蓋下電極；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於第二圖案化金屬層上，以構成主動元件的一通道層，且通道層位於源極與汲極之間且位於閘極上方；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層、氧化半導體層以及感光富矽介電層，保護層具有一接觸窗以及一第二開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而第二開口暴露出感光富矽介電層的至少一部分；以及，形成一透明導電層於保護層上，以構成畫素電極以及透明上電極，畫素電極經由接觸窗連接主動元件的汲極，而透明上電極經由第二開口連接感光富矽介電層。
在本發明之一實施例中，所述顯示器的製作方法包括：形成一第一圖案化金屬層於基板上，以構成主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於基板上，以覆蓋第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於閘極介電層上，以構成下電極以及主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化半導體層於第二圖案化金屬層上，以構成主動元件的一通道層，且通道層位於源極與汲極之間且位於閘極上方；形成一保護層於閘極介電層上，以覆蓋第二圖案化金屬層以及氧化半導體層，保護層具有一接觸窗以及一開口，接觸窗暴露出汲極的至少一部份，而開口暴露出下電極的至少一部分；形成感光富矽介電層於開口內並且覆蓋下電極；以及，形成一透明導電層於保護層上，以構成畫素電極以及透明上電極，畫素電極經由接觸窗連接主動元件的汲極，而透明上電極經由開口連接感光富矽介電層。
為讓本發明之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。
本發明提出的顯示器可將感光元件應用於多種用途，例如內嵌式光學觸控或者作為顯示器的環境光線感測器。
圖1繪示依據本發明之一實施例的一種將感光元件應用於內嵌式光學觸控的顯示器。如圖1所示，顯示器100包括一顯示區110以及一周邊電路區120。顯示區110內具有陣列排列的多個畫素區112，用以顯示圖框畫面。在特定的畫素區112中，同時設置有主動元件(如薄膜電晶體)130與感光元件140。感光元件140可以感測使用者手指覆蓋時所反射的背光源，藉以得知使用者觸碰面板的位置，以達成各項觸控操作。
圖2繪示依據本發明之另一實施例的一種具有環境光線感測器的顯示器。如圖2所示，顯示器200包括一顯示區210以及一周邊電路區220。本實施例是將感光元件240設置於顯示器200的顯示區210以外的周邊電路區220內。運作時，感光元件240接收環境光線，並對應輸出感測訊號，以依據此控制訊號對顯示器200進行各項操作。例如，調節背光源的亮度，達到省電的效果。或是，依據環境光線的強弱，自動調節顯示器顯示的亮度和對比度，如此有助於減緩高亮度和反光造成的眼睛疲勞，也能降低顯示器200的能量消耗。
不論應用於前述何種架構下，本發明皆可選擇將感光元件整合於顯示器之主動元件的製程。以下將舉多個實施例來說明本發明將感光元件整合於顯示器的結構與製程。
圖3A-3F繪示依照本發明之一實施例的一種顯示器的製作方法。首先，如圖3A所示，形成一第一圖案化金屬層320於基板310上，以構成一閘極322。接著，如圖3B所示，形成一閘極介電層330於基板310上，以覆蓋閘極322。並且，形成一第二圖案化金屬層340於閘極介電層330上，以構成同一層的下電極342以及一源極344與一汲極346。
然後，如圖3C所示，形成一氧化物半導體層350於第二圖案化金屬層340上，以構成同一層的通道層354以及輔助層352，且通道層354位於源極344與汲極346之間且位於閘極322上方。在此，氧化物半導體層350的材質例如是銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵氧化物(IGO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋅錫氧化物(ZTO)等，但不限於此。此外，閘極322、閘極介電層330、源極344與汲極346以及通道層354構成一薄膜電晶體390，以作為一主動元件。
接著，如圖3D所示，形成保護層360於閘極介電層330上，以覆蓋第二圖案化金屬層340以及氧化物半導體層350。保護層360具有一接觸窗364以及一開口362。接觸窗364暴露出汲極346的至少一部份，而開口362暴露出輔助層352的至少一部分。
之後，如圖3E所示，形成感光富矽介電層370於開口362內並且覆蓋輔助層352。並且，如圖3F所示，形成一透明導電層380於保護層360上，可以構成同一層的畫素電極384以及透明上電極382。畫素電極384經由接觸窗364連接汲極346，而透明上電極382經由開口362連接感光富矽介電層370。
至此，大致完成顯示器之主動元件陣列基板的製作。實際上，如圖4所示，本實施例的主動元件陣列基板300上還可能配置一顯示材料層910以及一對向電極920，以成為顯示器400。在本實施例所示的顯示器400中，顯示材料層910設置於畫素電極384上，且對向電極920設置在顯示材料層910上。隨著顯示器400的類型不同，所述顯示材料層910可以是液晶層、有機發光層、電泳材料層或其他可能的顯示介質。其詳細的結構與製造方法為該項技藝者所熟知，因此不再贅述。
在本實施例中，感光富矽介電層370與輔助層352堆疊，以構成一感光疊層。此感光富矽介電層370中的矽原子受入射光激發而產生電子電洞對，並可在有外加偏壓(或外加電場)的情況下來分離此些受光激發而產生的電子電洞對，以形成光電流。感光富矽介電層370之材質為矽的化學當量(Stoichiometry)大於其他成份的化學當量。例如是富矽氧化矽(SiOx)、富矽氮化矽(SiNy)、富矽碳化矽(SiCz)富矽氮氧化矽(SiOxNy)、富矽碳氧化矽(SiOxCz)、氫化富矽氧化矽(SiHwOx)、氫化富矽氮氧化矽(SiHwOxNy)等或是其疊層，其中w<4，x<2，y<1.34，z<1，但是並不限於此，亦可以其他適當成分替代。所述感光富矽介電層370的光電特性可由其本身膜層中的矽元素含量、膜層厚度等，來調變與控制，以得到良好的光電轉換效率。
此外，本實施例以氧化物半導體來製作輔助層352有助於提高感光富矽介電層370的電子電洞傳輸效果，可進一步提高光電轉換效率。
另外，本實施例由感光富矽介電層370與輔助層352堆疊形成的感光疊層可與下電極342以及透明上電極382構成感光元件398。此感光元件398屬於金屬-介電-金屬(Metal-Insulation-Metal,MIM)架構，可被整合於顯示器400之主動元件陣列基板300的架構中。尤其，本實施例的設置方式有助於將感光元件的感光面積(Fill Factor)最大化，並可藉由下電極342來遮蔽背光源，以降低背光源對感光元件造成的雜訊影響。
以下將再就本發明提出的其他幾種整合了感光元件的顯示器結構及其製作方法進行說明，其中與前述實施例相同或相近的技術描述可能被省略或簡化。另一方面，當相關的實施例採用相同或近似的技術手段時，亦可以達成等效或類似的技術效果。因此，以下實施例不再重複說明相同或近似的技術手段可能達成的技術效果。本領域中具有通常知識者在對照前述實施例與下述多個實施例的內容之後，當可依現有技術水平來引用、合併或省略相關的技術手段，以符合實際需求。
圖5A-5F繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。本實施例與前述圖3A-3F所示的實施例的差異在於：輔助層與感光富矽介電層的上下順序顛倒。
首先，如圖5A所示，形成一第一圖案化金屬層520於基板510上，以構成一閘極522。接著，如圖5B所示，形成一閘極介電層530於基板510上，以覆蓋閘極522。並且，形成一第二圖案化金屬層540於閘極介電層530上，以構成下電極542以及一源極544與一汲極546。
然後，如圖5C所示，形成感光富矽介電層570於下電極542上。並且，如圖5D所示，形成一氧化物半導體層550於第二圖案化金屬層540上，以構成通道層554以及輔助層552。通道層554位於源極544與汲極546之間且位於閘極522上方。此外，輔助層552位於感光富矽介電層570上。在此，氧化物半導體層550的材質可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。此外，閘極522、閘極介電層530、源極544與汲極546以及通道層554構成一薄膜電晶體590，以作為一主動元件。
接著，如圖5E所示，形成保護層560於閘極介電層530上，以覆蓋第二圖案化金屬層540以及氧化物半導體層550。保護層560具有一接觸窗564以及一開口562。接觸窗564暴露出汲極546的至少一部份，而開口562暴露出輔助層552的至少一部分。
之後，如圖5F所示，形成一透明導電層580於保護層560上，以構成畫素電極584以及透明上電極582。畫素電極584經由接觸窗564連接汲極546，而透明上電極582經由開口562連接輔助層552。如此，感光富矽介電層570與輔助層552堆疊形成的感光疊層可與下電極542以及透明上電極582構成感光元件。
基於上述，本實施例與前述實施例的差異在於先形成感光富矽介電層570，而後才將輔助層552形成於感光富矽介電層570上，以構成感光疊層。因此，本實施例的感光疊層(輔助層552/感光富矽介電層570)與前述實施例的感光疊層(感光富矽介電層370/輔助層352)的膜層上下順序顛倒。
此外，本實施例亦可如同圖4所示，在畫素電極上配置顯示材料層以及對向電極等，以成為完整的顯示器。然而，本實施例不再對該些膜層與元件進行重複說明，相關內容可參考前述實施例。
圖6A-6G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。本實施例與前述圖4A-4F所示的實施例的差異在於：本實施例以第一圖案化金屬層來製作下電極，即本實施例的下電極與閘極為同一層。
首先，如圖6A所示，形成一第一圖案化金屬層620於基板610上，以構成一閘極622以及一下電極624。接著，如圖6B所示，形成一閘極介電層630於基板610上，以覆蓋第一圖案化金屬層620，其中閘極介電層630具有一第一開口632，以暴露出下電極624的至少一部分。
然後，如圖6C所示，形成一第二圖案化金屬層640於閘極介電層630上，以構成一源極644與一汲極646。並且，如圖6D所示，形成感光富矽介電層670於第一開口632內，並且覆蓋下電極624。之後，如圖6E所示，形成一氧化物半導體層650於第二圖案化金屬層640上，以構成通道層654以及輔助層652。通道層654位於源極644與汲極646之間且位於閘極622上方。此外，輔助層652位於感光富矽介電層670上。在此，氧化物半導體層650的材質可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。此外，閘極622、閘極介電層630、源極644與汲極646以及通道層654構成一薄膜電晶體690，以作為一主動元件。
接著，如圖6F所示，形成保護層660於閘極介電層630上，以覆蓋第二圖案化金屬層640以及氧化物半導體層650。保護層660具有一接觸窗664以及一第二開口662。接觸窗664暴露出汲極646的至少一部份，而第二開口662暴露出輔助層652的至少一部分。
之後，如圖6G所示，形成一透明導電層680於保護層660上，以構成畫素電極684以及透明上電極682。畫素電極684經由接觸窗664連接汲極646，而透明上電極682經由第二開口662連接輔助層652。如此，感光富矽介電層670與輔助層652堆疊形成的感光疊層可與下電極642以及透明上電極682構成感光元件。
基於上述，本實施例與前述實施例的差異在於本實施例以第一圖案化金屬層來製作下電極，而前述實施例是以第二圖案化金屬層來製作下電極。換言之，本實施例的下電極與閘極是由同一層所形成，而前述實施例的下電極跟源極與汲極是由同一層所形成。
此外，本實施例亦可如同圖4所示，在畫素電極上配置顯示材料層以及對向電極等，以成為完整的顯示器。然而，本實施例不再對該些膜層與元件進行重複說明，相關內容可參考前述實施例。
圖7A-7G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。本實施例與前述圖6A-6G所示的實施例的差異在於：主動元件的結構不同。
首先，如圖7A所示，形成一第一圖案化金屬層720於基板710上，以構成一閘極722以及一下電極724。接著，如圖7B所示，形成一閘極介電層730於基板710上，以覆蓋第一圖案化金屬層720，其中閘極介電層730具有一第一開口732，以暴露出下電極724的至少一部分。
然後，如圖7C所示，形成感光富矽介電層770於第一開口732內並且覆蓋下電極724。並且，如圖7D所示，形成一氧化物半導體層750於閘極介電層730上，以構成通道層754以及輔助層752。通道層754位於閘極722上方，輔助層752配置於感光富矽介電層770上。在此，氧化物半導體層750的材質可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。
接著，如圖7E所示，形成一第二圖案化金屬層740於閘極介電層730上，以構成一源極744以及一汲極746。源極744與汲極746覆蓋通道層754的相對兩側。閘極722、閘極介電層730、源極744與汲極746以及通道層754構成一薄膜電晶體790，以作為一主動元件。
接著，如圖7F所示，形成保護層760於閘極介電層730上，以覆蓋第二圖案化金屬層740以及氧化物半導體層750。保護層760具有一接觸窗764以及一第二開口762。接觸窗764暴露出汲極746的至少一部份，而第二開口762暴露出輔助層752的至少一部分。
之後，如圖7G所示，形成一透明導電層780於保護層760上，以構成畫素電極784以及透明上電極782。畫素電極784經由接觸窗764連接汲極746，而透明上電極782經由第二開口762連接輔助層752。如此，感光富矽介電層770與輔助層752堆疊形成的感光疊層可與下電極724以及透明上電極782構成感光元件。
基於上述，本實施例與前述實施例的差異在於本實施例的通道層位於部分源極與汲極下，而前述實施例的通道層位於部分源極與汲極上。
此外，本實施例亦可如同圖4所示，在畫素電極上配置顯示材料層以及對向電極等，以成為完整的顯示器。然而，本實施例不再對該些膜層與元件進行重複說明，相關內容可參考前述實施例。
圖8A-8G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。本實施例與前述圖6A-6G所示實施例的主要差異在於：本實施例的感光元件中不具有輔助層。
首先，如圖8A所示，形成一第一圖案化金屬層820於基板810上，以構成下電極824以及一閘極822。接著，如圖8B所示，形成一閘極介電層830於基板810上，以覆蓋第一圖案化金屬層820，其中閘極介電層830具有一第一開口832，以暴露出下電極824的至少一部分。
然後，如圖8C所示，形成一第二圖案化金屬層840於閘極介電層830上，以構成一源極844與一汲極846。並且，如圖8D所示，形成感光富矽介電層870於第一開口832內，並且覆蓋下電極824。
之後，如圖8E所示，形成一氧化物半導體層850於第二圖案化金屬層840上，以構成通道層854。通道層854位於源極844與汲極846之間且位於閘極822上方。在此，氧化物半導體層850的材質可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。此外，閘極822、閘極介電層830、源極844與汲極846以及通道層854構成一薄膜電晶體890，以作為一主動元件。
接著，如圖8F所示，形成保護層860於閘極介電層830上，以覆蓋第二圖案化金屬層840、氧化物半導體層850以及感光富矽介電層870。保護層860具有一接觸窗864以及一第二開口862。接觸窗864暴露出汲極846的至少一部份，而第二開口862暴露出感光富矽介電層870的至少一部分。
之後，如圖8G所示，形成一透明導電層880於保護層860上，以構成畫素電極884以及透明上電極882。畫素電極884經由接觸窗864連接汲極846，而透明上電極882經由第二開口862連接感光富矽介電層870。如此，感光富矽介電層870可與下電極842以及透明上電極882構成感光元件。
基於上述，本實施例與前述圖6A-6G所示實施例的差異在於本實施例的感光元件是由感光富矽介電層、下電極以及透明上電極所構成。此外，本實施例亦可如同圖4所示，在畫素電極上配置顯示材料層以及對向電極等，以成為完整的顯示器。然而，本實施例不再對該些膜層與元件進行重複說明，相關內容可參考前述實施例。
圖9A-9F繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。本實施例與前述圖5A-5F所示的實施例的差異在於：本實施例的感光元件中不具有輔助層。
首先，如圖9A所示，形成一第一圖案化金屬層920於基板910上，以構成一閘極922。接著，如圖9B所示，形成一閘極介電層930於基板910上，以覆蓋閘極922。並且，形成一第二圖案化金屬層940於閘極介電層930上，以構成下電極942以及一源極944與一汲極946。
然後，如圖9C所示，形成感光富矽介電層970於下電極942上。並且，如圖9D所示，形成一氧化物半導體層950於第二圖案化金屬層940上，以構成通道層954。通道層954位於源極944與汲極946之間且位於閘極922上方。在此，氧化物半導體層950的材質可包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。此外，閘極922、閘極介電層930、源極944與汲極946以及通道層954構成一薄膜電晶體990，以作為一主動元件。
接著，如圖9E所示，形成保護層960於閘極介電層930上，以覆蓋第二圖案化金屬層940、氧化物半導體層950以及感光富矽介電層970。保護層960具有一接觸窗964以及一開口962。接觸窗964暴露出汲極946的至少一部份，而開口962暴露出感光富矽介電層970的至少一部分。其中，圖9D與9E的步驟順序可以互換，即本實施例也可以選擇先形成保護層960，再於保護層的開口962中形成感光富矽介電層970。
之後，如圖9F所示，形成一透明導電層980於保護層960上，以構成畫素電極984以及透明上電極982。畫素電極984經由接觸窗964連接汲極946，而透明上電極982經由開口962連接感光富矽介電層970。如此，感光富矽介電層970可與下電極942以及透明上電極982構成感光元件。
上述多個實施例揭露了幾種本發明可能的顯示器結構，其中採用感光富矽介電層與輔助層堆疊形成的感光疊層與透明上電極以及下電極來構成感光元件，以獲得良好的光電轉換效率。其中，由於以氧化物半導體來製作輔助層，因此有助於提高感光富矽介電層的電子電洞傳輸效果。
本發明也可以選擇省略輔助層，而僅以感光富矽介電層來與透明上電極以及下電極構成感光元件。此外，主動元件的結構也可以隨實際狀況變更。
另一方面，本發明並非限定必須選擇感光富矽介電層，亦可選用其他具有類似之感光特性的感光材料層，例如感光半導體層來取代前述多個實施例中的感光富矽介電層，以達到類似的技術效果。
本發明提出的任何一種感光元件結構皆可被整合於顯示器之主動元件陣列基板的架構以及既有製程中，不會造成製作成本的負擔。尤其，本實施例的設置方式有助於將感光元件的感光面積(Fill Factor)最大化，並可藉由下電極來遮蔽背光源，以降低背光源對感光元件造成的雜訊影響。
本發明提出的顯示器可應用感光元件來形成內嵌式光學觸控架構，或是將感光元件作為環境光線感測器，其可具有良好的光電特性、可對吸收光譜進行調變，並具有高度製程整合能力。
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。
100．．．顯示器
110．．．顯示區
120．．．周邊電路區
112．．．畫素區
130．．．主動元件
140．．．感光元件
200．．．顯示器
210．．．顯示區
220．．．周邊電路區
240．．．感光元件
300．．．主動元件陣列基板
310、510、610、710、810、910．．．基板
320、520、620、720、820、920．．．第一圖案化金屬層
322、522、622、722、822、922．．．閘極
330、530、630、730、830、930．．．閘極介電層
340、540、640、740、840、940．．．第二圖案化金屬層
342、542、624、724、824、942．．．下電極
344、544、644、744、844、944．．．源極
346、546、646、746、846、946．．．汲極
350、550、650、750、850、950．．．氧化物半導體層
352、552、652、752．．．輔助層
354、554、654、754、854、954．．．通道層
360、560、660、760、860、960．．．保護層
362、562、632、662、732、762、832、862、962．．．開口
364、564、664、764、864、964．．．接觸窗
370、570、670、770、870、970．．．感光富矽介電層
380、580、680、780、880、980．．．透明導電層
382、582、682、782、882、982．．．透明上電極
384、584、684、784、884、984．．．畫素電極
390、590、690、790、890、990．．．薄膜電晶體
398、598、698、798、898、998．．．感光元件
400．．．顯示器
910．．．顯示材料層
920．．．對向電極
圖1繪示依據本發明之一實施例的一種將感光元件應用於內嵌式光學觸控的顯示器。
圖2繪示依據本發明之另一實施例的一種具有環境光線感測器的顯示器。
圖3A-3F繪示依照本發明之一實施例的一種顯示器的製作方法。
圖4繪示依照本發明之一實施例的一種顯示器的完整架構。
圖5A-5F繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。
圖6A-6G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。
圖7A-7G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。
圖8A-8G繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。
圖9A-9F繪示依照本發明之另一實施例的一種顯示器的製作方法。
310．．．基板
320．．．第一圖案化金屬層
322．．．閘極
330．．．閘極介電層
340．．．第二圖案化金屬層
342．．．下電極
344．．．源極
346．．．汲極
350．．．氧化物半導體層
352．．．輔助層
354．．．通道層
360．．．保護層
370．．．感光富矽介電層
380．．．透明導電層
382．．．透明上電極
384．．．畫素電極
390．．．薄膜電晶體
398．．．感光元件

Claims (25)

  1. 一種顯示器，包括：一基板；一主動元件，配置於該基板上，該主動元件具有一通道層；一畫素電極，配置於該基板上，且電性連接該主動元件；一感光元件，配置於該基板上，該感光元件包括：一下電極，配置於該基板上；一感光疊層，配置於該下電極上，該感光疊層包括堆疊的一感光富矽介電層以及一輔助層，其中該通道層與該輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成；以及一透明上電極，配置於該感光疊層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其中該氧化物半導體包括銦鎵鋅氧化物(IGZO)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其中該輔助層位於該感光富矽介電層與該下電極之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其中該輔助層位於該感光富矽介電層與該透明上電極之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其中該畫素電極與該透明上電極由同一層所構成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其中該主動元件包括：一閘極，配置於該基板上；一閘極介電層，配置於該基板上，並且覆蓋該閘極；一源極與一汲極，配置於該閘極介電層上，且位於該閘極兩側；以及該通道層，配置於該閘極介電層上且位於該閘極上方，且該通道層位於該源極與該汲極之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的顯示器，其中該下電極與該閘極由同一層所構成。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的顯示器，其中該下電極跟該源極與該汲極由同一層所構成。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的顯示器，更包括一保護層，覆蓋該閘極介電層、該源極與該汲極以及該氧化物半導體層，該保護層具有一接觸窗，該畫素電極經由該接觸窗跟該汲極電性連接，且該保護層具有一開口，該透明上電極經由該開口跟該感光疊層電性連接。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的顯示器，其中該通道層位於該源極與該汲極之間，且位於部分該源極與該汲極上。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的顯示器，其中該通道層位於該源極與該汲極之間，且位於部分該源極與該汲極下。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其具有一顯示區以及位於顯示區外圍的一周邊電路區，其中該主動元件位於該顯示區內，而該感光元件位於該周邊電路區內。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，其具有多個畫素區，呈陣列排列，且該主動元件與該感光元件位於同一個畫素區內。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的顯示器，更包括一顯示材料層與一對向電極，該顯示材料層設置於該畫素電極上，且該對向電極設置在該顯示材料層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的顯示器，其中該顯示材料層包括一液晶層、一有機發光層或一電泳材料層。
  16. 一種顯示器，包括：一基板；一主動元件，配置於該基板上，該主動元件具有一通道層；一畫素電極，配置於該基板上，且電性連接該主動元件；一感光元件，配置於該基板上，該感光元件包括：一下電極，配置於該基板上；一感光疊層，配置於該下電極上，該感光疊層包括堆疊的一感光材料層以及一輔助層，其中該通道層與該輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成；以及一透明上電極，配置於該感光疊層上。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的顯示器，其中該感光材料層包括一感光富矽介電層或一感光半導體層。
  18. 一種顯示器的製作方法，包括：提供一基板；在該基板上製作一主動元件，該主動元件具有一通道層；於該基板上形成一下電極；於該下電極上形成一感光疊層，該感光疊層包括堆疊的一感光富矽介電層以及一輔助層，其中該通道層與該輔助層為同一層，且由一氧化物半導體所構成；於該感光疊層上形成一透明上電極；以及於該基板上形成一畫素電極，且電性連接該主動元件。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於該基板上，以構成該主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該下電極以及該主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於該第二圖案化金屬層上，以構成該主動元件的該通道層以及該輔助層，且該通道層位於該源極與該汲極之間且位於該閘極上方；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層以及該氧化物半導體層，該保護層具有一接觸窗以及一開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該開口暴露出該輔助層的至少一部分；形成該感光富矽介電層於該開口內並且覆蓋該輔助層；以及形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該開口連接該感光富矽介電層。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於該基板上，以構成該主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該下電極以及該主動元件的一源極以及一汲極；形成該感光富矽介電層於該下電極上；形成一氧化物半導體層於該第二圖案化金屬層上，以構成該主動元件的該通道層以及該輔助層，且該通道層位於該源極與該汲極之間且位於該閘極上方，該輔助層位於該感光富矽介電層上；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層以及該氧化物半導體層，該保護層具有一接觸窗以及一開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該開口暴露出該輔助層的至少一部分；以及形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該開口連接該輔助層。
  21. 如申請專利範圍第18項所述的顯示器的製作方法，包括：於該基板上形成一第一圖案化金屬層，以構成該下電極以及該主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層，該閘極介電層具有一第一開口，且該第一開口暴露出該下電極的至少一部分；形成該感光富矽介電層於該第一開口內並且覆蓋該下電極；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於該第二圖案化金屬層上，以構成該主動元件的該通道層以及該輔助層，且該通道層位於該源極與該汲極之間且位於該閘極上方，該輔助層配置於該感光富矽介電層上；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層以及該氧化物半導體層，該保護層具有一接觸窗以及一第二開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該第二開口暴露出該輔助層的至少一部分；以及形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該第二開口連接該輔助層。
  22. 如申請專利範圍第18項所述的顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於該基板上，以構成該主動元件的一閘極以及該下電極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層，該閘絕緣層具有一第一開口，且該第一開口暴露出該下電極的至少一部分；形成該感光富矽介電層於該第一開口內並且覆蓋該下電極；形成一氧化物半導體層於該閘極介電層上，以構成該主動元件的該通道層以及該輔助層，該通道層位於該閘極上方，該輔助層配置於該感光富矽介電層上；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該主動元件的一源極以及一汲極，該源極與該汲極覆蓋該通道層的相對兩側；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層以及該氧化物半導體層，該保護層具有一接觸窗以及一第二開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該第二開口暴露出該輔助層的至少一部分；形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該第二開口連接該輔助層。
  23. 一種顯示器的製作方法，包括：提供一基板；在該基板上製作一主動元件，該主動元件具有一通道層，其中該通道層由一氧化物半導體所構成；於該基板上形成一下電極；於該下電極上形成一感光富矽介電層；於該感光疊層上形成一透明上電極；以及於該基板上形成一畫素電極，且電性連接該主動元件。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於該基板上，以構成該下電極以及該主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層，該閘極介電層具有一第一開口，且該第一開口暴露出該下電極的至少一部分；形成該感光富矽介電層於該第一開口內並且覆蓋該下電極；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化物半導體層於該第二圖案化金屬層上，以構成該主動元件的一通道層，且該通道層位於該源極與該汲極之間且位於該閘極上方；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層、該氧化半導體層以及該感光富矽介電層，該保護層具有一接觸窗以及一第二開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該第二開口暴露出該感光富矽介電層的至少一部分；以及形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該第二開口連接該感光富矽介電層。
  25. 如申請專利範圍第23項所述的顯示器的製作方法，包括：形成一第一圖案化金屬層於該基板上，以構成該主動元件的一閘極；形成一閘極介電層於該基板上，以覆蓋該第一圖案化金屬層；形成一第二圖案化金屬層於該閘極介電層上，以構成該下電極以及該主動元件的一源極以及一汲極；形成一氧化半導體層於該第二圖案化金屬層上，以構成該主動元件的一通道層，且該通道層位於該源極與該汲極之間且位於該閘極上方；形成一保護層於該閘極介電層上，以覆蓋該第二圖案化金屬層以及該氧化半導體層，該保護層具有一接觸窗以及一開口，該接觸窗暴露出該汲極的至少一部份，而該開口暴露出該下電極的至少一部分；形成該感光富矽介電層於該開口內並且覆蓋該下電極；以及形成一透明導電層於該保護層上，以構成該畫素電極以及該透明上電極，該畫素電極經由該接觸窗連接該主動元件的該汲極，而該透明上電極經由該開口連接該感光富矽介電層。
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