TWI613804B - 光感測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光感測裝置包括非可見光轉換基板、感光元件、第一保護層、薄膜電晶體、第一導電圖案及第二保護層。感光元件及薄膜電晶體配置於非可見光轉換基板。第一保護層覆蓋非可見光轉換基板以及感光元件的第二電極。第一保護層具有與感光元件之第二電極重疊的開口。第一導電圖案設置於第一保護層上且透過第一保護層的開口與感光元件的第二電極電性連接。第一導電圖案電性連接於感光元件的第二電極與薄膜電晶體的源極之間。第二保護層覆蓋薄膜電晶體、第一導電圖案及感光元件。

Description

光感測裝置
本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種光感測裝置。
光感測裝置係利用不同元件的基板與粘膠來粘著不同的基板。然而，粘膠會使得光感測裝置所需要感測的光線散射，而使光感測裝置的取像品質不佳。
此外，光感測裝置的不同元件的基板中，仍需要多個控制元件讀取及/或感光元件感測。然而，當控制元件讀取及/或感光元件感測異常時，可能造成獲取影像的誤亮點過多，而無法被使用者接受。雖然，經由修補程序可修補控制元件讀取及/或感光元件感測，但仍然可能會產生控制元件讀取及/或感光元件感測異常，而修補不易。
本發明提供一種光感測裝置，取像品質佳且易修補。
本發明的光感測裝置，包括非可見光轉換基板、感光元件、第一保護層、薄膜電晶體、第一導電圖案以及第二保護層。非可見光轉換基板用以將非可見光轉換成可見光。感光元件配置於非可見光轉換基板上，以感測可見光。感光元件包括第一電極、第二電極以及設置於第一電極與第二電極之間的光電轉換層。第一電極接近非可見光轉換基板，第二電極遠離非可見光轉換基板，且第一電極之材料包括透明或半透明材料。第一保護層覆蓋非可見光轉換基板以及感光元件的第二電極。第一保護層具有開口，開口與第二電極的至少一部分重疊。薄膜電晶體設置於非可見光轉換基板上。薄膜電晶體包括閘極、半導體層、閘極絕緣層、與半導體層電性連接的源極與汲極，其中半導體層位於閘極與源極之間以及閘極與汲極之間，而閘極絕緣層位於半導體層與閘極之間。第一導電圖案設置於第一保護層上。第一導電圖案透過第一保護層的開口與感光元件的第二電極電性連接。第一導電圖案電性連接於感光元件的第二電極與薄膜電晶體的源極之間。第二保護層覆蓋薄膜電晶體、第一導電圖案及感光元件。
基於上述，在本發明一實施例的光感測裝置中，感光元件配置於非可見光轉換基板上。意即，感光元件形成在非可見光轉換基板上，而感光元件不需利用膠層(例如：粘著層)便能與非可見光轉換基板連接。藉此，非可見光轉換基板所轉換出的可見光不需通過膠層(例如：粘著層)便能傳遞至感光元件。可見光在傳遞至感光元件前不會被膠層(例如：粘著層)散射，從而提升光感測裝置的取影品質。
此外，由於第一導電圖案配置於第一保護層上，例如：第一導電圖案的修補部比感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極(例如：第一電極）及/或遮光圖案較靠近雷射光源，因此利用雷射光斷開修補部時，雷射光可不需經過感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極(例如：第一電極)及/或遮光圖案附近的區域便能傳遞至修補部。藉此，在斷開修補部的過程中，雷射光可較不易同時傳遞至修補部及感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極(例如：第一電極）及/或遮光圖案而熔接修補部與感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極(例如：第一電極）及/或遮光圖案，進而可較為降低因斷開修補部而造成之源極與感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極(例如：第一電極）及/或遮光圖案短路的風險。再者，於修補步驟期間，更可較不會損傷了感光元件及/或非可見光轉換基板中的非可見光波長轉換材料，而可讓於修補步驟前後的光感測裝置感測品質較不會變動太大。
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。
在下文中將參照附圖更全面地描述本發明，在附圖中示出了本發明的示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例，而不脫離本發明的精神或範圍。
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”或”耦接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接(或耦接)，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(耦接)到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，”連接或耦接”可以指物理及/或電性連接(或電性耦接)。
本文使用的”約”、”近似”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±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、”近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，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。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
圖1為本發明一實施例之光感測裝置的上視示意圖。圖2為本發明一實施例之光感測裝置的剖面示意圖。特別是，圖2對應於圖1的剖線Ⅰ-Ⅰ’與Ⅱ-Ⅱ’。請參照圖1及圖2，光感測裝置100包括非可見光轉換基板110、感光元件120、第一保護層130、薄膜電晶體T、第一導電圖案140以及第二保護層150。非可見光轉換基板110用以將非可見光L1轉換成可見光L2(例如：可見光波段範圍約為390奈米(nm)~700奈米(nm))。在本實施例中，非可見光L1例如是X射線。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，非可見光L1也可以是紅外光、紫外光、γ射線或具有其他波長範圍的非可見光。
感光元件120設置於非可見光轉換基板110上，以感測可見光L2。舉例而言，在本實施例中，非可見光轉換基板110包括第一基底112以及設置於第一基底112上的非可見光波長轉換材料114，則感光元件120可直接設置於非可見光轉換基板110內表面上，例如：感光元件120直接設置於非可見光轉換基板110的非可見光波長轉換材料114上。因此，非可見光轉換基板110係以非可見光波長轉換材料114將非可見光L1轉換成可見光L2。於其它實施中，光感測裝置100可選擇性地包括緩衝層170，設置於非可見光轉換基板110上，而感光元件120可設置於緩衝層170上，則感光元件120可直接設置於非可見光轉換基板110內表面上，例如：感光元件120直接設置於非可見光波長轉換材料114上的緩衝層170上。在再一實施例中，非可見光轉換基板110可選擇性的更包括第二基底116，非可見光波長轉換材料114設置於第一基底112與第二基底116之間，則感光元件120可直接設置於非可見光轉換基板110內表面上，例如：感光元件120直接設置於非可見光轉換基板110的第二基底116頂表面(此做為非可見光轉換基板110內表面)上。其中，於第二基底116頂表面(此做為非可見光轉換基板110內表面)上也可選擇性地包括緩衝層170，則感光元件120可直接設置於非可見光轉換基板110內表面上，例如：感光元件120可直接設置於非可見光波長轉換材料114上的緩衝層170上。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，非可見光轉換基板110也可設計為其他適當樣態，以下將于後續段落配合其他圖示舉例說明之。
前述的第一基底112及第二基底116的材料可以是透明或半透明材料。舉例而言，在本實施例中，第一基底112及第二基底116其中至少一者的材料可以是有機聚合物(例如：聚亞醯胺（polyimide；PI）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）、聚萘二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate；PEN）、或其它合適的材料)、玻璃、石英、或其它合適的材料。在本實施例中，非可見光波長轉換材料114，例如是硫氧化釓（gadolinium oxysulfide，GOS）、釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，YAG）、釔釓鋁鎵石榴石（yttrium gadolinium aluminum gallium garnet，YGAG）、釓鋁鎵石榴石（gadolinium aluminum gallium garnet，GAGG）、釓鎵石榴石（gadolinium gallium garnet，GGG）、鎢酸鎘（CdffO4）、硒化鋅（zinc selenide，ZnSe）、MSi2O2N2:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、SrSi5AlO2N7:Eu2+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、M2Si5N8:Eu2+、MSiN2:Eu2+、碘化銫（CsI）、或前述的衍生物、或其它合適的石榴石結構熒光粉、或其它合適的非石榴石結構氧化物熒光粉、或其它合適的硫化物熒光粉、或其它合適的氮化物及氧氮突光粉的材料、或前述至少二種材料之組合。
緩衝層170可為單層或多層結構，且其材料可以是無機材料（例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或其它合適的材料）、有機材料(例如：聚亞醯胺（polyimide；PI）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）、聚萘二甲酸乙二酯（polyethylene naphthalate；PEN）、或其它合適的材料)、或其它合適的材料。其中，緩衝層170並不包含粘著材料(例如：光學膠、水膠等等)，可視為並不包含粘著層。
感光元件120包括至少二電極（例如：第一電極121、第二電極122）以及設置於二電極（例如：第一電極121與第二電極122）之間的光電轉換層123。在本實施例中，係以第一電極121較接近非可見光轉換基板110（例如：第一電極121較接近非可見光轉換基板110內表面），第二電極122較遠離非可見光轉換基板110（例如：第一電極121較遠離非可見光轉換基板110內表面）為範例，但不限於此。於其它實施例中，係可以第二電極122較接近非可見光轉換基板110，第一電極121較遠離非可見光轉換基板110。較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極121）可為單層或多層結構，且其材料包括透明或半透明導電材料，例如：氧化鋅（ZnO）、氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、氧化銦鎵鋅（IGZO）、氧化銦鎵（IGO）、氧化鋅鎵（ZGO）、石墨烯、奈米炭管/桿、小於60埃的金屬或合金、或其它合適的材料。可見光L2能穿過較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極121）而入射至光電轉換層123，光電轉換層123能將可見光L2轉換為對應的電訊號。舉例而言，在本實施例中，光電轉換層123包括相堆疊的至少二半導體層123a、123b或123b、123c。於部份實施例中，光電轉換層123可包括P型半導體層123a及I型半導體層123b、或包括N型半導體層123c及I型半導體層123b，較佳的是，可包括P型半導體層123a、I型半導體層123b及N型半導體層123c，或者P型半導體層123a及N型半導體層123c，但本發明不以此為限。此外，在本實施例中，第二電極122遠離非可見光轉換基板110，而單層或多層結構之第二電極122材料可根據第一導電圖案140是否覆蓋感光元件120與第一導電圖案140的材料來選擇。舉例而言，若第一導電圖案140包含非透明導電材料，且其未完全覆蓋感光元件120，則第二電極122的材料較佳地是選用反射導電材料（或稱為非透明導電材料）、或反射導電材料與透明導電材料的堆疊層，其中，第二電極122的透明導電材料與第一導電圖案140重疊，而第二電極122的反射導電材料與被第一導電圖案140暴露處重疊；若第一導電圖案140包含透明導電材料，且其完全覆蓋感光元件120，則第二電極122的材料較佳地是選用反射導電材料、或反射導電材料與透明導電材料的堆疊層；若第一導電圖案140包含非透明導電材料，且其完全覆蓋感光元件120，則第二電極122的材料可選用透明或半透明導電材料；於其它實施例中，即使在第一導電圖案140完全覆蓋感光元件120的情況下，基於導電性的考量，第一導電圖案140的材料也可選用透明導電材料與反射導電材料的堆疊層。上述之反射導電材包含：是金屬、合金或其它合適的材料，透明或半透明導電材料可以選用前述較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極121）所述的材料，且第二電極122與第一電極121的材料可實質上相同或不同。
值得注意是，感光元件120設置在非可見光轉換基板110上，意即，感光元件120形成（例如：直接形成）在非可見光轉換基板110上，如前述與後續所述描述的實施例。因此，感光元件120不需利用膠層（或稱為粘著層），例如：光學膠層（Optical Clear Adhesive，OCA），便能與非可見光轉換基板110結合（或者是固接）。如此一來，非可見光轉換基板110所轉換出的可見光L2並不會通過膠層就能傳遞至感光元件120。換言之，可見光L2在傳遞至感光元件120前不會被膠層散射，進而可較提升光感測裝置100的取影品質。
在本實施例中，光感測裝置100可選擇性更包括導電線190（繪於圖1）。導電線190設置於非可見光轉換基板110上且電性連接於感光元件120中較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）。於其它實施例中，較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第二電極122），則導電線190電性連接於感光元件120中較接近非可見光轉換基板110的第二電極122。舉例而言，每一光偵測單元至少包括薄膜電晶體T及與薄膜電晶體T電性連接的感光元件120，光感測裝置100可包括多個光偵測單元，每一光偵測單元的較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）例如是共用電極，而導電線190可電性連接於相鄰之多個光偵測單元的多個第一電極120之間。簡言之，導電線190可為共用電極線。在本實施例中，導電線190可選擇性地與第一電極121形成於同一膜層，但本發明不以此為限。
第一保護層130覆蓋非可見光轉換基板110以及感光元件120的第二電極122。第一保護層130具有開口132。開口132與第二電極122的至少一部分重疊或者是開口132暴露出第二電極122的至少一部分。在本實施例中，第一保護層130可為單層或多層結構，且其材料可選用前述無機材料、前述有機材料、或其它合適的材料，於此不再贅言。
薄膜電晶體T設置於非可見光轉換基板110上。薄膜電晶體T包括閘極G、半導體層CH、閘極絕緣層GI、與半導體層CH電性連接的源極S與汲極D。半導體層CH位於閘極G與源極S之間以及閘極G與汲極D之間。閘極絕緣層GI位於半導體層CH與閘極G之間。舉例而言，在本實施例中，源極S與汲極D可設置於第一保護層130上。半導體層CH可覆蓋部份源極S、部份汲極D以及部分的第一保護層130，閘極絕緣層GI可至少覆蓋半導體層CH，而閘極G可設置在閘極絕緣層GI上。在本實施例中，閘極G可位於半導體層CH的上方，而薄膜電晶體T可選擇性地是頂閘型薄膜電晶體（top gate TFT）。在本實施例中，半導體層CH、閘極絕緣層GI及閘極G可設置於源極S與汲極D上，閘極G位於半導體層CH的上側，源極S及/或汲極D可位於半導體層CH的下側，而薄膜電晶體T可以選擇性地是交錯型薄膜電晶體（Staggered TFT）。圖2以上述之交錯型及頂閘極型薄膜電晶體為範例，但本發明不限於此，其它類型的頂閘極型薄膜電晶體也適用於光感測裝置100，舉例而言，在未繪示的另一實施例中，半導體層CH可設置於第一保護層130上，源極S與汲極D可分別覆蓋半導體層CH的不同兩區域，閘極絕緣層GI可覆蓋源極S、汲極D以及部分的第一保護層130，閘極G可設置於閘極絕緣層GI上，閘極G、源極S及汲極D也可皆位於半導體層CH的同一側，而薄膜電晶體T也可是同平面型薄膜電晶體（Coplanar TFT）。在未繪示的再另一實施例中，其它合適的頂閘型電晶體，例如：半導體層CH可設置於第一保護層130上，閘極絕緣層GI可至少覆蓋半導體層CH以及部分的第一保護層130，閘極G可設置於閘極絕緣層GI上，源極S與汲極D電性連接於半導體層CH。其中，半導體層CH可為單層或多層結構，且其材料包含氧化物半導體（例如：銦鋅氧化物（IZO）、銦錫氧化物（ITO）、氧化鋅（ZnO）、銦鎵鋅氧化物（IGZO）、銦鎵氧化物（IGO）、或其它合適的材料）、有機半導體材料、奈米炭管/桿、非晶矽、單晶矽、微晶矽、多晶矽、奈米晶矽、或其它合適的半導體材料。
在本實施例中，光感測裝置100可選擇性更包括遮光圖案180。於其它實施例中，亦可不存在遮光圖案。遮光圖案180設置於非可見光轉換基板110與薄膜電晶體T之間。遮光圖案180與半導體層CH的至少一部分重疊。特別是，遮光圖案180可至少重疊於未被任何反射元件（例如：源極S與汲極D）所遮蔽的部分半導體層CH。利用遮光圖案180遮蔽至少一部分的半導體層CH，可使非可見光轉換基板110轉換出的可見光L2不易照射至半導體層CH，以避免薄膜電晶體T產生光漏電的現象。
在本實施例中，遮光圖案180也可選擇性具有預定電位。預定電位包括固定電位（例如：0V、接地或浮置（floating）電位）或可調整的非零電位。在本實施例中，遮光圖案180可選擇性地薄膜電晶體T之汲極D電性連接。舉例而言，第一保護層130還具有與遮光圖案180部份重疊的開口134或者是開口134暴露出部份的遮光圖案180，汲極D可透過開口134與遮光圖案180電性連接。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，遮光圖案180也可電性連接至汲極D以外的其它適當元件。在本實施例中，遮光圖案180可為單層或多層結構，且其材料為遮光及/或反射材料，例如金屬、合金、前述材料的氮化物、前述材料的氧化物、前述材料的氮氧化物、或是其它合適的導電材料。於部份實施例中，遮光圖案180可為透明導電材料與反射材料(或稱為非透明導電材料)堆疊結構，且反射材料至少重疊於未被任何反射元件（例如：源極S與汲極D）所遮蔽的部分半導體層CH，而透明導電材料可依設置變動與反射材料堆疊的面積。
在本實施例中，光感測裝置100還可包括資料線DL及掃描線SL。資料線DL設置於非可見光轉換基板110上且與汲極D電性連接。掃描線SL設置於非可見光轉換基板110上且與閘極G電性連接。掃描線SL的延伸方向x與資料線DL的延伸方向y不同，例如：掃描線SL的延伸方向x與資料線DL的延伸方向y可交錯，例如：可實質上垂直，但本發明不以此為限。另外，掃描線SL與資料線DL屬於不同的膜層。舉例而言，在本實施例中，掃描線SL與閘極G可屬於一膜層，資料線DL、源極S與汲極D可屬於另一膜層，但本發明不以此為限。基於導電性的考量，在本實施例中，掃描線SL與資料線DL其中至少一者可為單層或多層結構，且其材料可使用金屬、合金、前述材料的氮化物、前述材料的氧化物、前述材料的氮氧化物、或是其它合適的其它導電材料。
第一導電圖案140設置於第一保護層130上。舉例而言，在本實施例中，第一導電圖案140可設置於閘極絕緣層GI與第一保護層130之間，但本發明不以此為限。第一導電圖案140透過第一保護層130的開口132與感光元件120的第二電極122電性連接，且第一導電圖案140電性連接於感光元件120較遠離非可見光轉換基板110的電極（例如：第二電極122）與薄膜電晶體T的源極S之間。舉例而言，在本實施例中，第一導電圖案140包括主要部142及修補部144。主要部142填入第一保護層130的開口132，以覆蓋感光元件120且與感光元件120電性連接。修補部144位於感光元件120的面積之外且電性連接於主要部142與薄膜電晶體T的源極S之間。
第二保護層150覆蓋薄膜電晶體T、第一導電圖案140以及感光元件120。舉例而言，在本實施例中，第二保護層150可直接覆蓋薄膜電晶體T的閘極G及閘極絕緣層GI。閘極表面Ga與第二保護層表面150a之間的距離H1小於第一導電圖案表面140a與第二保護層150表面150a之間的距離H2。上述之閘極表面Ga可指閘極G之距離非可見光轉換基板110最遠的部分表面，上述之第二保護層表面150a可指第二保護層150之距離非可見光轉換基板110最遠的部分表面，而上述之第一導電圖案表面140a可指第一導電圖案140之距離非可見光轉換基板110最遠的部分表面。在本實施例中，第二保護層150可為單層或多層結構，且其材料可選用前述第一保護層130之材料，且第二保護層150之材料與第一保護層130之材料可選擇性的實質上相同或不同。
在本實施例中，薄膜電晶體T及/或感光元件120發生異常時，可令修補部144斷開（open），以避免資料線DL讀取到錯誤的電訊號。舉例而言，可使用雷射光L熔燒修補部144，以使修補部144斷開。由於第一導電圖案140配置於第一保護層130上，而修補部144會較靠近雷射光源，且修補部144會遠離較接近非可見光轉換基板110的電極(例如：第一電極121)及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例），因此，利用雷射光L斷開修補部144時，雷射光L可不需經過較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）附近的區域便能傳遞至修補部144。藉此，若良好地調控雷射光L的能量及/或修補部144的膜厚，在利用雷射光L斷開修補部144的過程中，雷射光L可較不易同時傳遞到修補部144與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）而熔接修補部144與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例），進而可較降低因斷開修補部144而造成之源極S與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）短路的風險。
此外，由於修補部144靠近光感測裝置100的上表面（即表面150a），雷射光L在傳遞至修補部144前不需穿過過多的膜層，因此可利用能量較小的雷射光L斷開修補部144並形成尺寸較小的斷開處（未繪示）。藉此，修補部144的長度K1（標示於圖1）可設計得較短，進而增加可設置感光元件120的面積（或者說，填充因數(filler factor)）。再者，於修補步驟期間，更可較不會損傷了感光元件120及/或非可見光轉換基板110中的非可見光波長轉換材料114，而可讓於修補步驟前後的光感測裝置100感測品質較不會變動太大。
如圖1所示，在本實施例中，修補部144在方向y上的寬度W1可選擇性地小於源極S在方向y上的寬度Ws，藉此，雷射光L較易斷開修補部144而不易熔燒到其他元件。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，修補部144的寬度W1也不一定要小於源極S的寬度Ws。此外，在本實施例中，主要部142、修補部144、源極S與汲極D可選擇性地形成於同一膜層，以簡化光感測裝置100的製程，但本發明不以此為限。在本實施例中，第一導電圖案140可為單層或多層結構，且其材料可以選用前述的反射材料、透明導電材料、或其它合適的材料。其中，第一導電圖案140與較遠離非可見光轉換基板110的電極(例如：第二電極122)之材料與設計選用可查閱前述，於此不再贅言。
在本實施例中，光感測裝置100可選擇性更包括第二導電圖案192。於其它實施例中，光感測裝置100可不包含第二導電圖案192。第二導電圖案192電性連接於閘極G與掃描線SL之間。第二導電圖案192設置於閘極絕緣層GI上。第二保護層150覆蓋第二導電圖案192。第二導電圖案192可視為另一修補部。薄膜電晶體T發生異常時，可令第二導電圖案192斷開，以避免資料線DL讀取到錯誤的電訊號。舉例而言，在本實施例中，可使用雷射光L熔燒第二導電圖案192，以使第二導電圖案192斷開。由於第二導電圖案192配置於閘極絕緣層GI上，而第二導電圖案192會較靠近雷射光源，且第二導電圖案192會遠離較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例），因此利用雷射光L斷開第二導電圖案192時，雷射光L可不需經過較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）附近的區域便能傳遞至第二導電圖案192。藉此，在利用雷射光L斷開第二導電圖案192的過程中，雷射光L不易同時傳遞到第二導電圖案192與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）而熔接第二導電圖案192與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例），進而降低因斷開第二導電圖案192而造成之閘極G與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）及/或遮光圖案180（以有遮光圖案180為範例）短路的風險。
此外，由於第二導電圖案192靠近光感測裝置100的上表面（即表面150a），雷射光L在傳遞至第二導電圖案192前不需穿過過多的膜層，因此能利用能量較小的雷射光L斷開第二導電圖案192並形成尺寸較小的斷開處。藉此，第二導電圖案192的長度K2（標示於圖1）可設計得較短，進而增加感光元件120的感光面積（或者說，填充因數(filler factor)）。
在本實施例中，第二導電圖案192在方向x上的寬度W2可選擇性地小於閘極G在方向x上的寬度Wg，藉此，雷射光L較易斷開第二導電圖案192而不易熔燒到其他元件。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第二導電圖案192的寬度W2也不一定要小於閘極G的寬度Wg。此外，在本實施例中，第二導電圖案192與閘極G可選擇性地形成於同一膜層，但本發明不以此為限。第二導電圖案192可為單層或多層結構，且其材料可以選用前述掃描線或資料線其中一者的材料，且第二導電圖案192可選擇性的實質上相同於掃描線或資料線其中一者的材料或者是不同於掃描線或資料線其中一者的材料。
圖3為本發明另一實施例之光感測裝置的剖面示意圖。圖3之光感測裝置100A與圖2之光感測裝置100類似，因此相同或相似的元件以相同或相似的標號表示。光感測裝置100A與光感測裝置100的差異在於：光感測裝置100A的遮光圖案180A與其它元件的電性連接關係和光感測裝置100的遮光圖案180不同，以及非可見光轉換基板110A類型不同。以下主要說明兩者的差異，兩者相同或相似處還請參照前述說明，於此便不再重述。
請參閱實施例之圖2與圖3，前述實施例的圖2之光感測裝置100所述的遮光圖案180係與感光元件120中較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）相分隔，而本實施例的圖3之光感測裝置100所述的遮光圖案180A可與感光元件120中較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）電性連接。此外，本實施例之圖3與前述實施例的圖2之另一不同處在於：非可見光轉換基板110A包含第一基底112與混合於第一基底112中之非可見光波長轉換材料114。因此。光感測裝置100A也具有與光感測裝置100類似的功效及優點，可參閱前述描述，於此便不再重述。再者，本實施例的圖3之非可見光轉換基板110A類型亦可運用於前述實施例中。
圖4為本發明另一實施例之光感測裝置的上視示意圖。圖4之光感測裝置100B與圖1之光感測裝置100類似，因此相同或相似的元件以相同或相似的標號表示。光感測裝置100B與光感測裝置100的差異在於：光感測裝置100B的遮光圖案180B可以是共用電極線CL的一部分。較佳地，共用電極線CL可與較接近非可見光轉換基板110的電極（例如：第一電極121）相分隔，但不限於此。於其它實施例中，共用電極線CL也可電性連接導電線190。因此，光感測裝置100B也具有與光感測裝置100類似的功效及優點，可參閱前述描述，於此便不再重述。再者，本實施例的圖4之實施例方式，亦可運用於前述實施例(例如：圖3)中。
綜上所述，本發明一實施例的光感測裝置包括非可見光轉換基板、配置於非可見光轉換基板上的感光元件、與感光元件電性連接的薄膜電晶體、覆蓋感光元件的第一保護層、電性連接於感光元件的第二電極與薄膜電晶體的源極之間的第一導電圖案以及第二保護層。感光元件配置於非可見光轉換基板上（例如：感光元件形成在非可見光轉換基板上），而感光元件不需利用膠層(例如：粘著層)便能與非可見光轉換基板連接。藉此，非可見光轉換基板所轉換出的可見光不需通過膠層(例如：粘著層)便能傳遞至感光元件。可見光在傳遞至感光元件前不會被膠層(例如：粘著層)散射，從而提升光感測裝置的取影品質。
此外，由於第一導電圖案配置於第一保護層上，例如：第一導電圖案的修補部比感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極）及/或遮光圖案較靠近雷射光源，因此利用雷射光斷開修補部時，雷射光不需經過感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極）及/或遮光圖案附近的區域便能傳遞至修補部。藉此，在斷開修補部的過程中，雷射光便不易同時傳遞至修補部及感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極）及/或遮光圖案而熔接修補部與感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極及/或遮光圖案），進而降低因斷開修補部而造成之源極與感光元件中較接近非可見光轉換基板的電極（例如：第一電極及/或遮光圖案）短路的風險。再者，於修補步驟期間，更可較不會損傷了感光元件及/或非可見光轉換基板中的非可見光波長轉換材料，而可讓於修補步驟前後的光感測裝置感測品質較不會變動太大。
再者，由於第一導電圖案的修補部靠近光感測裝置的上表面，雷射光在傳遞至修補部前不需穿過過多的膜層，因此可利用能量較小的雷射光斷開修補部且形成之尺寸較小的斷開處。藉此，修補部的長度可設計得較短，進而增加感光元件的設置面積（或者說，填充因數(filler factor)）。
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。
100、100A、100B‧‧‧光感測裝置
110、110A‧‧‧非可見光轉換基板
112‧‧‧第一基底
114‧‧‧非可見光波長轉換材料
116‧‧‧第二基底
120‧‧‧感光元件
121‧‧‧第一電極
122‧‧‧第二電極
123‧‧‧光電轉換層
123a、123b、123c‧‧‧半導體層
130‧‧‧第一保護層
132、134‧‧‧開口
140‧‧‧第一導電圖案
140a‧‧‧第一導電圖案表面
142‧‧‧主要部
144‧‧‧修補部
150‧‧‧第二保護層
150a‧‧‧第二保護層表面
170‧‧‧緩衝層
180、180A、180B‧‧‧遮光圖案
190‧‧‧導電線
192‧‧‧第二導電圖案
CL‧‧‧共用電極線
CH‧‧‧半導體層
D‧‧‧汲極
DL‧‧‧資料線
GI‧‧‧閘極絕緣層
G‧‧‧閘極
Ga‧‧‧閘極表面
H1、H2‧‧‧距離
K1、K2‧‧‧長度
L‧‧‧雷射光
L1‧‧‧非可見光
L2‧‧‧可見光
S‧‧‧源極
SL‧‧‧掃描線
T‧‧‧薄膜電晶體
W1、W2、Ws、Wg‧‧‧寬度
x、y‧‧‧方向
Ⅰ-Ⅰ’、Ⅱ-Ⅱ’‧‧‧剖線
圖1為本發明一實施例之光感測裝置的上視示意圖。 圖2為本發明一實施例之光感測裝置的剖面示意圖。 圖3為本發明另一實施例之光感測裝置的剖面示意圖。 圖4為本發明另一實施例之光感測裝置的上視示意圖。

Claims (19)

  1. 一種光感測裝置，包括： 一非可見光轉換基板，用以將一非可見光轉換成一可見光； 一感光元件，配置於該非可見光轉換基板上，以感測該可見光，該感光元件包括： 一第一電極與一第二電極；以及 一光電轉換層，設置於該第一電極與該第二電極之間，其中，該第一電極接近該非可見光轉換基板，該第二電極遠離該非可見光轉換基板，且該第一電極之材料包括透明或半透明材料； 一第一保護層，覆蓋該非可見光轉換基板以及該感光元件的該第二電極，其中，該第一保護層具有一開口，該開口與該第二電極的至少一部分重疊； 一薄膜電晶體，設置於該非可見光轉換基板上，其中，該薄膜電晶體包括一閘極、一半導體層、一閘極絕緣層、與該半導體層電性連接的一源極與一汲極，該半導體層位於該閘極與該源極之間以及該閘極與該汲極之間，且該閘極絕緣層位於該半導體層與該閘極之間； 一第一導電圖案，設置於該第一保護層上，其中，該第一導電圖案透過該第一保護層的該開口與該感光元件的該第二電極電性連接，且該第一導電圖案電性連接於該感光元件的該第二電極與該薄膜電晶體的該源極之間；以及 一第二保護層，覆蓋該薄膜電晶體、該第一導電圖案以及該感光元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該光感測裝置更包括： 一資料線，設置於該非可見光轉換基板上且與該汲極電性連接；以及 一掃描線，設置於該非可見光轉換基板上且與該閘極電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光感測裝置，更包括： 一第二導電圖案，電性連接於該閘極與該掃描線之間，其中，該第二導電圖案設置於該閘極絕緣層上，該第二保護層覆蓋該第二導電圖案。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光感測裝置，其中至少部分之該第二導電圖案的寬度小於與該閘極的寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中至少部分之該第一導電圖案的寬度小於與該源極的寬度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該第一導電圖案更覆蓋該感光元件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該薄膜電晶體係為頂閘型薄膜電晶體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該源極與該汲極設置於該第一保護層上，該半導體層、該閘極絕緣層與該閘極設置於該源極與該汲極上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光感測裝置，其中該第一導電圖案設置於該閘極絕緣層與該第一保護層之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該閘極表面與該第二保護層表面之間的距離小於該第一導電圖案表面與該第二保護層表面之間的距離。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，更包括： 一遮光圖案，設置於該非可見光轉換基板與該薄膜電晶體之間，其中該遮光圖案與該半導體層的至少一部分重疊。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的光感測裝置，其中該遮光圖案具有一預定電位。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的光感測裝置，其中該遮光圖案與該薄膜電晶體的該汲極電性連接。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的光感測裝置，其中該遮光圖案與該感光元件的該第一電極電性連接。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該非可見光轉換基板包括一第一基底以及一設置於該第一基底上之非可見光波長轉換材料。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該非可見光轉換基板包括一第一基底以及一混合於該第一基底中之非可見光波長轉換材料。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該非可見光轉換基板包括一第一基底、一第二基底及一設置於該第一基底與該第二基底之間的非可見光波長轉換材料。
  18. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，其中該非可見光包括紅外光、紫外光、X射線及γ射線的其中一者。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的光感測裝置，更包括： 一導電線，設置於該非可見光轉換基板上，且電性連接於該感光元件中較接近該非可見光轉換基板之該第一電極。
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