TWI655788B - 感測單元及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種感測單元，包括第一絕緣層、感光元件、二極體元件和發光元件。感光元件設置於第一絕緣層上。感光元件包括第一下電極、感測層和第一上電極。第一下電極位於第一絕緣層上。二極體元件設置於第一絕緣層上。二極體元件包括第二下電極、半導體層和第二上電極。第二下電極位於第一絕緣層上。發光元件設置於感光元件上方。發光元件包括第三下電極、發光層和第三上電極。二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陽極者和作為陰極者，係分別電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陰極者和作為陽極者。
Description
本發明是關於一種感測單元及其製造方法。
指紋是極佳的生物辨識密碼，具有獨特性。隨著設備與辨識技術逐漸變得成熟及普遍，除了個人證件、金融系統的身分認證、居家防護的進出管制、和其他需要高度管制進出的場所之外，也開始應用在個人電子產品，如個人電腦，的辨識登入和隨身碟的加密功能。近年來，更是廣泛地應用於行動裝置上。舉例來說，目前常見的作法是於行動裝置上額外設置指紋辨識器。另外，也有關於直接將指紋辨識技術整合於行動裝置之顯示螢幕上的作法。如何簡化指紋辨識技術製程並降低成本，乃業界所致力的課題之一。
本發明提供一種感測單元及其製造方法。此種感測單元特別是可應用於指紋辨識。
根據一些實施例，感測單元包括一基板、一讀取元件、一第一絕緣層、一感光元件、一二極體元件、一保護層以及
一發光元件。讀取元件位於基板之上。第一絕緣層位於基板之上。感光元件設置於第一絕緣層上。感光元件包括一第一下電極、一感測層和一第一上電極。第一下電極位於第一絕緣層上並且與讀取元件電性連接。感測層位於第一下電極上。第一上電極位於感測層上。二極體元件設置於第一絕緣層上。二極體元件包括一第二下電極、一半導體層和一第二上電極。第二下電極位於第一絕緣層上。半導體層位於第二下電極上。第二上電極位於半導體層上。保護層設置於讀取元件、感光元件以及二極體元件上。發光元件設置於感光元件上方。發光元件包括一第三下電極、一發光層和一第三上電極。發光層位於第三下電極上。第三上電極位於發光層上。二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陰極者，並且二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陽極者。
根據一些實施例，感測單元的製造方法包括下列步驟。首先，在一基板上形成一閘極。於基板上形成一絕緣材料層，其中絕緣材料層包含一第一絕緣層以及與第一絕緣層連接的一閘極絕緣層，閘極絕緣層覆蓋閘極。於閘極絕緣層上形成一通道層。於第一絕緣層以及閘極絕緣層上形成一第一圖案化導電層。第一圖案化導電層包含一源極、一汲極、一第一下電極以及一第二下電極，其中源極和汲極對應設置於通道層的兩側。於第一下電極
上形成一感測層，並於第二下電極上形成一半導體層。於第一圖案化導電層上形成一第二絕緣層。於感測層和半導體層上形成一第二圖案化導電層。第二圖案化導電層包含形成於感測層上的一第一上電極以及形成於半導體層上的一第二上電極。於第一上電極與第二上電極之上形成一第三絕緣層。於第三絕緣層上形成一第三下電極。於第三下電極上形成一發光層。於第三絕緣層上形成一第四絕緣層。接著，在發光層上形成一第三上電極。第四絕緣層位於第三下電極與第三上電極之間。第一下電極、感測層和第一上電極構成一感光元件，第二下電極、半導體層和第二上電極構成一二極體元件，第三下電極、發光層和第三上電極構成一發光元件，其中發光元件係對應設置於感光元件的上方。二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陰極者，並且二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陽極者。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10‧‧‧手指
20‧‧‧電容
30‧‧‧交流驅動電源
100、200‧‧‧感測單元
102‧‧‧基板
104‧‧‧讀取元件
106‧‧‧閘極
108‧‧‧通道層
110‧‧‧源極
112‧‧‧汲極
114‧‧‧遮光層
116‧‧‧絕緣材料層
116a‧‧‧閘極絕緣層
116b‧‧‧第一絕緣層
118‧‧‧感光元件
120‧‧‧第一下電極
122‧‧‧感測層
124‧‧‧p型材料層
126‧‧‧本質材料層
128‧‧‧n型材料層
130‧‧‧第一上電極
132、232‧‧‧二極體元件
134、234‧‧‧第二下電極
136、236‧‧‧半導體層
138、238‧‧‧p型材料層
140、240‧‧‧本質材料層
142、242‧‧‧n型材料層
144、244‧‧‧第二上電極
146‧‧‧保護層
148、248‧‧‧第二絕緣層
150、250‧‧‧第三絕緣層
152、252‧‧‧發光元件
154、254‧‧‧第三下電極
156、256‧‧‧發光層
158‧‧‧n型材料層
160‧‧‧本質材料層
162‧‧‧p型材料層
258‧‧‧p型材料層
260‧‧‧本質材料層
262‧‧‧n型材料層
164、264‧‧‧第三上電極
166、266‧‧‧第四絕緣層
168‧‧‧封裝層
170、270‧‧‧第一導孔
172、272‧‧‧第二導孔
174、274‧‧‧第三導孔
176、276‧‧‧第四導孔
178、278‧‧‧第一導通結構
180、280‧‧‧第二導通結構
182、282‧‧‧第一連接電極
184、284‧‧‧第二連接電極
186、286‧‧‧第三連接電極
188、288‧‧‧第四連接電極
190、290‧‧‧第一圖案化導電層
192、292‧‧‧第二圖案化導電層
第1A圖繪示根據本發明一實施例之感測單元。
第1B圖繪示第1A圖所示之感測單元的等效電路。
第2A圖繪示根據本發明另一實施例之感測單元。
第2B圖繪示第2A圖所示之感測單元的等效電路。
第2C圖繪示第2A圖所示之感測單元的等效電路。
第3A~3D圖繪示根據本發明一實施例之感測單元的製造方法。
第4A~4D圖繪示根據本發明另一實施例之感測單元的製造方法。
以下將參照所附圖式對於各種不同的實施例進行更詳細的說明。要注意的是，圖式中的元件可能並未依照比例繪製。並且，可能省略部分元件。為了利於理解，在可能的情況下，相同的元件符號係用於各圖中共通之相同元件。可以預期的是，一實施例中的元件和特徵，能夠被有利地納入於另一實施例中，然而並未對此作進一步的列舉。
根據實施例之感測單元包括一基板、一讀取元件、一第一絕緣層、一感光元件、一二極體元件、一保護層以及一發光元件。讀取元件位於基板之上。第一絕緣層位於基板之上。感光元件設置於第一絕緣層上。感光元件包括一第一下電極、一感測層和一第一上電極。第一下電極位於第一絕緣層上並且與讀取元件電性連接。感測層位於第一下電極上。第一上電極位於感測層上。二極體元件設置於第一絕緣層上。二極體元件包括一第二下電極、一半導體層和一第二上電極。第二下電極位於第一絕緣
層上。半導體層位於第二下電極上。第二上電極位於半導體層上。保護層設置於讀取元件、感光元件以及二極體元件上。發光元件設置於感光元件上方。發光元件包括一第三下電極、一發光層和一第三上電極。發光層位於第三下電極上。第三上電極位於發光層上。二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陰極者，並且二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陽極者。
請參照第1A圖，其繪示根據本發明一實施例之感測單元。此一感測單元100的發光元件與二極體元件極性相反。感測單元100包括一基板102、一讀取元件104、一第一絕緣層116b、一感光元件118、一二極體元件132、一保護層146以及一發光元件152。感測單元100的讀取元件104位於基板102上。讀取元件104例如是一薄膜電晶體。根據一實施例，讀取元件104可包括一閘極106、一閘極絕緣層116a、一通道層108、一源極110和一汲極112。根據一實施例，感測單元100可更包括一遮光層114。閘極106和遮光層114位於基板102上，此二者例如可由同一圖案化膜層所形成。一絕緣材料層116位於基板102之上。在本實施例中，絕緣材料層116包含一閘極絕緣層116a以及一第一絕緣層116b。閘極絕緣層116a與第一絕緣層116b彼此連接。閘極絕緣層116a覆蓋閘極106，第一絕緣層116b覆蓋遮光層114。通道層108
設置於閘極絕緣層116a上，並與閘極106對應設置。源極110和汲極112位於閘極絕緣層116a上，且源極110和汲極112係對應設置於通道層108的兩側。
在本實施例中，感光元件118設置於第一絕緣層116b上。在一實施例中，遮光層114係配置於感光元件118下方。感光元件118包括一第一下電極120、一感測層122和一第一上電極130。第一下電極120位於第一絕緣層116b上並且與讀取元件104電性連接。根據一實施例，讀取元件104之汲極112與第一下電極120電性連接。根據一實施例，汲極112與第一下電極120可由同一圖案化膜層所形成。感測層122位於第一下電極120上。在一實施例中，如第1A圖所示，感測層122包括一p型材料層124、一本質材料層126和一n型材料層128，其中p型材料層124位於第一下電極120上，本質材料層126位於p型材料層124上，n型材料層128位於本質材料層126上。以下將此類由下而上依序堆疊p型材料層、本質材料層和n型材料層之配置稱為PIN結構。在另一實施例中，感測層122可包括一p型材料層和一n型材料層，其中p型材料層位於第一下電極120上，n型材料層位於p型材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊p型材料層和n型材料層之配置稱為PN結構。在又一實施例中，感測層122可包括一p型材料層和一本質材料層，其中p型材料層位於第一下電極120上，本質材料層位於p型材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊p型材料層和本質材料層之配置稱為PI結構。在又另一實施例中，感測層122可包括
一本質材料層和一n型材料層，其中本質材料層位於第一下電極120上，n型材料層位於本質材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊本質材料層和n型材料層之配置稱為IN結構。在此與其他類似敘述處，本質材料層應解釋為也可囊括相較於p型材料層、n型材料層而言摻雜濃度極低而接近本質材料的例子。第一上電極130位於感測層122上。
在本實施例中，二極體元件132設置於第一絕緣層116b上。二極體元件132包括一第二下電極134、一半導體層136和一第二上電極144。第二下電極134位於第一絕緣層116b上。半導體層136位於第二下電極134上。在一實施例中，如第1A圖所示，半導體層136具有PIN結構。亦即，半導體層136包括一p型材料層138、一本質材料層140和一n型材料層142，其中p型材料層138位於第一下電極120上，本質材料層140位於p型材料層138上，n型材料層142位於本質材料層140上。在另一實施例中，半導體層136具有PN結構。在又一實施例中，半導體層136具有PI結構。在又另一實施例中，半導體層136具有IN結構。第二上電極144位於半導體層136上。
根據一實施例，感光元件118的第一下電極120與二極體元件132的第二下電極134可由同一圖案化膜層所形成，感光元件118的感測層122與二極體元件132的半導體層136可由同一圖案化膜層所形成，感光元件118的第一上電極130與二極體元件132的第二上電極144可由同一圖案化膜層所形成。在此與其他類
似敘述處，圖案化膜層可包括一或更多個層。此外，根據一實施例，感光元件118的第一下電極120與二極體元件132的第二下電極134位於同一第一絕緣層116b上。根據另一實施例，感光元件118的第一下電極120與二極體元件132的第二下電極134位於第一絕緣層116b的表面上。
感測單元100更包括一保護層146。保護層146設置於讀取元件104、感光元件118以及二極體元件132上。在一實施例中，如第1A圖所示，保護層146包含一第二絕緣層148與一第三絕緣層150。第二絕緣層148設置於第一絕緣層116b之上，並覆蓋讀取元件104、部分的第一下電極120及部分的第二下電極134。第三絕緣層150設置於第一上電極130與部分的第二上電極144之上。
在本實施例中，發光元件152設置於感光元件118上方。發光元件152包括一第三下電極154、一發光層156和一第三上電極164。發光元件152的第三下電極154位於第三絕緣層150之上。發光層156位於第三下電極154上。在一實施例中，如第1A圖所示，發光層156包括一n型材料層158、一本質材料層160和一p型材料層162，其中n型材料層158位於第三下電極154上，本質材料層160位於n型材料層158上，p型材料層162位於本質材料層160上。以下將此類由下而上依序堆疊n型材料層、本質材料層和p型材料層之配置稱為NIP結構。在另一實施例中，發光層156可包括一n型材料層和一p型材料層，其中n型材料層位於第三下電極
154上，p型材料層位於n型材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊n型材料層和p型材料層之配置稱為NP結構。在又一實施例中，發光層156可包括一本質材料層和一p型材料層，其中本質材料層位於第三下電極154上，p型材料層位於本質材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊本質材料層和p型材料層之配置稱為IP結構。在又另一實施例中，發光層156可包括一n型材料層和一本質材料層，其中n型材料層位於第三下電極154上，本質材料層位於n型材料層上。以下將此類由下而上依序堆疊n型材料層和本質材料層之配置稱為NI結構。第三上電極164位於發光層156上。
感測單元100可更包含一第四絕緣層166。第四絕緣層166設置於發光元件152的部分的第三下電極154上，且發光元件152的第三上電極164位於第四絕緣層166之上。感測單元100可更包括一封裝層168。封裝層168配置於發光元件152上。
二極體元件132的第二下電極134和第二上電極144二者之中作為陽極者，係電性耦接至發光元件152的第三下電極154和第三上電極164二者之中作為陰極者。二極體元件132的第二下電極134和第二上電極144二者之中作為陰極者，係電性耦接至發光元件152的第三下電極154和第三上電極164二者之中作為陽極者。在第1A圖所示之實施例中，第二下電極134作為二極體元件132的陽極，與作為發光元件152之陰極的第三下電極154電性連接，而第二上電極144作為二極體元件132的陰極，與作為發光元件152之陽極的第三上電極164電性連接。
請參照第1B圖，其繪示第1A圖所示之感測單元的等效電路。如第1B圖所示，發光元件152與二極體元件132係以極性相反的方式並聯。亦即，發光元件152的陽極位於上方，而二極體元件132的陽極位於下方，且發光元件152的陽極與二極體元件132的陰極電性連接，發光元件152的陰極則與二極體元件132的陽極電性連接。感測單元100可與一交流驅動電源30(未繪示於第1A圖中)電性連接。在一實施例中，發光元件152的第三下電極154可電性連接至交流驅動電源30的火線(未繪示)。使用者的身體可視為接地，而可視為與交流驅動電源30的另一端(接地端)電性連接。當如第1A圖所示，使用者的手指10接觸到封裝層168時(特別是使用者的手指10的指紋的波峰部分接觸到封裝層168時)，使用者的手指10與封裝層168之間會形成電容20。對於交流驅動電源30所提供的交流電而言，電容20可視為短路，而使電荷傳導至發光元件152與二極體元件132，而使得發光元件152與二極體元件132有電流流過，產生電流回路，進而使得發光元件152發光。因此，可形成由使用者的手指指紋來驅動發光元件152發光的機制，發光元件152發光後光線係射向感光元件118，而感光元件118則感應光線並將信號傳遞到讀取元件104以得到對應的影像訊號，從而能夠實現指紋辨識。
請再參照第1A圖，由於感測單元100的感光元件118是接受發光元件152發出的光，感測層122與發光層156之間的膜層可採用透明材料製作。舉例來說，第一上電極130和第三下電極
154可由透明導電材料如銦錫氧化物(ITO)等形成。使用同一圖案化膜層所形成之其他元件，例如第二上電極144，也可由透明導電材料如銦錫氧化物等形成。在一實施例中，為了避免環境光干擾，在感測層122之下和發光層156之上可形成遮光結構，例如遮光層114和第三上電極164可使用不透明導電材料如金屬等形成。另外，第一下電極120以及連帶著與其使用同一圖案化膜層形成之其他元件如第二下電極134，可使用不透明導電材料如金屬等形成。
在一實施例中，如第1A圖所示，感測單元100可更包括一第一導通結構178與一第二導通結構180，其中二極體元件132的第二下電極134藉由第一導通結構178電性連接至發光元件152的第三下電極154，二極體元件132的第二上電極144藉由第二導通結構180電性連接至發光元件152的第三上電極164。具體來說，在一實施例中，第二絕緣層148可具有一第一導孔170，第三絕緣層150可具有一第二導孔172與一第三導孔174，第四絕緣層166可具有一第四導孔176。第一導通結構178位於第一導孔170和第二導孔172之中，也就是說，第一導通結構178填入第一導孔170和第二導孔172中，而二極體元件132的第二下電極134藉由第一導通結構178電性連接至發光元件152的第三下電極154。第二導通結構180位於第三導孔174和第四導孔176之中，也就是說，第二導通結構180填入第三導孔174和第四導孔176中，而二極體元件132的第二上電極144藉由第二導通結構180電性連接至發光元件152的第三上電極164。
請參照第2A~2C圖，第2A圖繪示根據本發明另一實施例之感測單元。此一感測單元200的發光元件252與二極體元件232在結構上以極性相同的方式堆疊。然而，透過調整耦接結構(如導通結構)的配置，使得發光元件的陽極連接二極體元件的陰極、發光元件的陰極連接二極體元件的陽極，從而在電路上等效以極性相反的方式並聯。以下僅就此一感測單元200與第1A圖所示之感測單元100的不同之處進行說明，其他細節便不再贅述。
第2A圖所示之感測單元200的發光元件252的發光層256係具有PIN結構。亦即，發光層256包括一p型材料層258、一本質材料層260和一n型材料層262，其中p型材料層258位於第三下電極254上，本質材料層260位於p型材料層258上，n型材料層262位於本質材料層260上。根據另一些實施例，發光層256可具有PI結構、IN結構、或PN結構。因此，發光元件252的第三下電極254為陽極，第三上電極264為陰極。
此感測單元200的二極體元件232的半導體層236亦具有PIN結構。亦即，半導體層236包括一p型材料層238、一本質材料層240和一n型材料層242，其中p型材料層238位於第二下電極234上，本質材料層240位於p型材料層238上，n型材料層242位於本質材料層240上。根據另一些實施例，半導體層236可具有PI結構、IN結構、或PN結構。因此，二極體元件232的第二下電極234為陽極，第二上電極244為陰極。在第2A圖所示之實施例中，作為二極體元件232之陽極的第二下電極234，與作為發光元
件252之陰極的第三上電極264電性連接，而作為二極體元件232之陰極的第二上電極244，與作為發光元件252之陽極的第三下電極254電性連接。
可以藉由調整二極體元件232和耦接二極體元件232與發光元件252之導通結構的配置，來實現上述電性連接。如第2A圖所示，此感測單元200可更包括一第一導通結構278與一第二導通結構280，其中二極體元件232的第二下電極234藉由第一導通結構278電性連接至發光元件252的第三上電極264，二極體元件232的第二上電極244藉由第二導通結構280電性連接至發光元件252的第三下電極254。具體來說，在一實施例中，第二絕緣層248可具有一第一導孔270，第三絕緣層250可具有一第二導孔272與一第三導孔274，第四絕緣層266可具有一第四導孔276。第一導通結構278位於第一導孔270、第二導孔272和第四導孔276之中，也就是說，第一導通結構278填入第一導孔270、第二導孔272和第四導孔276中，而二極體元件232的第二下電極234藉由第一導通結構278電性連接至發光元件252的第三上電極264。第二導通結構280位於第三導孔274之中，也就是說，第二導通結構280填入第三導孔274中，而二極體元件232的第二上電極244藉由第二導通結構280電性連接至發光元件252的第三下電極254。
第2B圖繪示第2A圖所示之感測單元200的等效電路。如第2A圖所示，發光元件252與二極體元件232的元件在結構
上均為陰極位於上方的堆疊。然而，藉由如上所述的之第一導通結構278與第二導通結構280的配置，可形成如第2B圖所示之電路，其等效為第2C圖所示之電路。
根據實施例之感測單元的製造方法包括下列步驟。首先，在一基板上形成一閘極。於基板上形成一絕緣材料層，其中絕緣材料層包含一第一絕緣層以及與第一絕緣層連接的一閘極絕緣層。閘極絕緣層覆蓋閘極。於閘極絕緣層上形成一通道層。於第一絕緣層以及閘極絕緣層上形成一第一圖案化導電層。第一圖案化導電層包含一源極、一汲極、一第一下電極以及一第二下電極，其中源極和汲極對應設置於通道層的兩側。於第一下電極上形成一感測層，並於第二下電極上形成一半導體層。於第一圖案化導電層上形成一第二絕緣層。於感測層和半導體層上形成一第二圖案化導電層。第二圖案化導電層包含形成於感測層上的一第一上電極以及形成於半導體層上的一第二上電極。於第一上電極與第二上電極之上形成一第三絕緣層。於第三絕緣層上形成一第三下電極。於第三下電極上形成一發光層。於第三絕緣層上形成一第四絕緣層。接著，於發光層上形成一第三上電極。第四絕緣層位於第三下電極與第三上電極之間。閘極、閘極絕緣層、通道層、源極和汲極構成一讀取元件；第一下電極、感測層和第一上電極構成一感光元件；第二下電極、半導體層和第二上電極構成一二極體元件；第三下電極、發光層和第三上電極構成一發光元件；其中發光元件係對應設置於感光元件的上方。發光元件係
對應設置於感光元件的上方。二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陰極者，並且二極體元件的第二下電極和第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至發光元件的第三下電極和第三上電極二者之中作為陽極者。在可能的情況下，這些步驟的順序可以調換、彼此結合、或作其他調整，也可以增加其他步驟。
現在請參照第3A~3D圖，其繪示根據本發明一實施例之感測單元的製造方法，其係用以製造如第1A圖所示之感測單元100。如第3A圖所示，首先，在基板102上形成讀取元件104的閘極106。在一實施例中，可於相同步驟形成遮光層114。於基板102上形成一絕緣材料層116。絕緣材料層116包含一閘極絕緣層116a以及第一絕緣層116b。閘極絕緣層116a與第一絕緣層116b彼此連接。閘極絕緣層116a覆蓋閘極106。第一絕緣層116b覆蓋遮光層114。於閘極絕緣層116a上形成通道層108。
於閘極絕緣層116a與第一絕緣層116b上形成一第一圖案化導電層190。第一圖案化導電層190包含源極110、汲極112、感光元件118的一第一下電極120以及二極體元件132的第二下電極134。第一圖案化導電層190可由不透明導電材料如金屬等形成。於第一下電極120上形成感測層122，並於第二下電極134上形成二極體元件132的半導體層136。具體來說，在一實施例中，可藉由相同的數個步驟，在第一下電極120和第二下電極134
上分別形成p型材料層124和138，在p型材料層124和138上分別形成本質材料層126和140，再於本質材料層126和140上分別形成n型材料層128和142。於第一圖案化導電層190上形成第二絕緣層148。
於感測層122和二極體元件132的半導體層136上形成第二圖案化導電層192。第二圖案化導電層192包含感光元件118的第一上電極130以及二極體元件132的第二上電極144。第二圖案化導電層192可由透明導電材料如銦錫氧化物(indium tin oxide)等形成。根據一實施例，可在第二絕緣層148中形成第一導孔170以暴露出第二下電極134。並且，形成一第一連接電極182於第一導孔170中。在一實施例中，第一連接電極182可藉由形成第二圖案化導電層192的步驟形成。
如第3B圖所示，於第一上電極130與第二上電極144之上形成第三絕緣層150。根據一實施例，可在第三絕緣層150中形成第二導孔172和第三導孔174。第二導孔172暴露出第一連接電極182，第三導孔174暴露出第二上電極144。
如第3C圖所示，於第三絕緣層150上形成發光元件152的第三下電極154。根據一實施例，可形成一第二連接電極184於第二導孔172中以與第一連接電極182電性連接，其中發光元件152的第三下電極154電性連接至第二連接電極184。根據一實施例，可形成一第三連接電極186於第三導孔174中以與第二上電極
144電性連接。在一實施例中，第二連接電極184、第三連接電極186可藉由形成第三下電極154的步驟形成。
如第3D圖所示，於第三絕緣層150上形成第四絕緣層166。並且，在發光元件152的第三下電極154上形成發光元件152的發光層156。具體來說，在一實施例中，可在第三下電極154上依序形成n型材料層158、本質材料層160和p型材料層162。在發光元件152的發光層156上形成發光元件152的第三上電極164。第四絕緣層166位於第三下電極154與第三上電極164之間。發光元件152係對應設置於感光元件118的上方。根據一實施例，可在第四絕緣層166中形成一第四導孔176以暴露出第三連接電極186。並且，可形成一第四連接電極188於第四導孔176中。第四連接電極188電性連接第三連接電極186以及發光元件152的第三上電極164。在一實施例中，第四連接電極188可藉由形成第三上電極164的步驟形成。之後，可形成封裝層168。
在此一實施例中，第一連接電極182和第二連接電極184構成第一導通結構178。藉由第一導通結構178，作為二極體元件132之陽極的第二下電極134可電性連接至作為發光元件152之陰極的第三下電極154。第三連接電極186和第四連接電極188構成第二導通結構180。藉由第二導通結構180，作為二極體元件132之陰極的第二上電極144，可電性連接至作為發光元件152之陽極的第三上電極164。
請參照第4A~4D圖，其繪示根據本發明另一實施例之感測單元的製造方法，其係用以製造如第2A圖所示之感測單元200。以下僅就此一製造方法與第3A~3D圖所示之製造方法的不同之處進行說明，其他細節便不再贅述。如第4A圖所示，為了實現如第2A圖所示之感測單元200中的發光元件252和二極體元件232之間以極性相反的方式並聯，與用在連接第二下電極234之第一導通結構278的位置相比，二極體元件232的位置更為靠近感光元件118。具體來說，第一圖案化導電層290包含源極110、汲極112、感光元件118的第一下電極120以及二極體元件232的第二下電極234。第一圖案化導電層190可由不透明導電材料如金屬等形成。於第一下電極120上形成感測層122，並於第二下電極234上形成二極體元件232的半導體層236。類似於前述方式，在一實施例中，可藉由相同的數個步驟形成感測層122與半導體層236的各膜層。接著，於感測層122和半導體層236上再形成第二圖案化導電層292，第二圖案化導電層292包含感光元件118的第一上電極130、二極體元件232的第二上電極244以及第一連接電極282。
關於導通結構，如第4A圖所示，可在第二絕緣層248中形成一第一導孔270以暴露出第二下電極234。並且，形成一第一連接電極282於第一導孔270中。如第4B圖所示，在第三絕緣層250中形成一第二導孔272和一第三導孔274。第二導孔272暴露出第一連接電極282。第三導孔274暴露出第二上電極244。如第4C圖所示，可形成一第二連接電極284於第二導孔272中以與第一
連接電極282電性連接。並且，可形成一第三連接電極286於第三導孔274中以與第二上電極244電性連接，其中發光元件252的第三下電極254電性連接至第三連接電極286。可在第四絕緣層266中形成一第四導孔276以暴露出第二連接電極284。如第4D圖所示，形成一第四連接電極288於第四導孔276中，第四連接電極288電性連接第二連接電極284以及發光元件252的第三上電極264。
在此一實施例中，第一連接電極282、第二連接電極284和第四連接電極288構成第一導通結構278。藉由第一導通結構278，作為二極體元件232之陽極的第二下電極234可電性連接至作為發光元件252之陰極的第三上電極264。第三連接電極286構成第二導通結構280。藉由第二導通結構280，作為二極體元件232之陰極的第二上電極244，可電性連接至作為發光元件252之陽極的第三下電極254。
在本發明之實施例中，藉由將二極體元件設置在與感光元件相同之層上，可將二極體元件與感光元件二者的製程整合，於相同步驟中以相同的圖案化膜層形成二極體元件和感光元件。因此，結構和製程可大幅簡化，並節省成本與製程時間。再者，由於二極體元件與發光元件係透過導通結構來達成以極性相反的方式並聯，因此可將二極體元件與發光元件以任何希望的方式進行結構上的堆疊，再藉由導通結構的調整來維持極性相反的並聯。這允許的製程上的彈性，而不會影響導感測單元的作用。
綜上所述，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。本發明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 (13)
- 一種感測單元，包括：一基板；一讀取元件，位於該基板之上；一第一絕緣層，位於該基板之上；一感光元件，設置於該第一絕緣層上，該感光元件包括一第一下電極、一感測層和一第一上電極，該第一下電極位於該第一絕緣層上並且與該讀取元件電性連接，該感測層位於該第一下電極上，該第一上電極位於該感測層上；一二極體元件，設置於該第一絕緣層上，該二極體元件包括一第二下電極、一半導體層和一第二上電極，該第二下電極位於該第一絕緣層上，該半導體層位於該第二下電極上，該第二上電極位於該半導體層上；一保護層，設置於該讀取元件、該感光元件以及該二極體元件上；以及一發光元件，設置於該保護層上方，該發光元件包括一第三下電極、一發光層和一第三上電極，該發光層位於該第三下電極上，該第三上電極位於該發光層上；其中，該二極體元件的該第二下電極和該第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至該發光元件的該第三下電極和該第三上電極二者之中作為陰極者，並且該二極體元件的該第二下電極和該第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至該發光元件的該第三下電極和該第三上電極二者之中作為陽極者。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，更包括一第一導通結構與一第二導通結構，其中該二極體元件的該第二下電極藉由該第一導通結構電性連接至該發光元件的該第三下電極，該二極體元件的該第二上電極藉由該第二導通結構電性連接至該發光元件的該第三上電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，更包括一第一導通結構與一第二導通結構，其中該二極體元件的該第二下電極藉由該第一導通結構電性連接至該發光元件的該第三上電極，該二極體元件的該第二上電極藉由該第二導通結構電性連接至該發光元件的該第三下電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，其中：該讀取元件包括一閘極、一閘極絕緣層、一通道層、一源極和一汲極，該閘極絕緣層設置於該閘極上且連接於該第一絕緣層，該通道層與該閘極對應設置，該源極和該汲極對應設置於該通道層的兩側，且該汲極與該第一下電極電性連接；以及該保護層包含一第二絕緣層與一第三絕緣層，其中該第二絕緣層設置於該第一絕緣層之上並覆蓋該讀取元件、部分的該第一下電極及部分的該第二下電極，以及該第三絕緣層設置於該第一上電極與部分的該第二上電極之上，該發光元件的該第三下電極係位於該第三絕緣層之上。
- 如申請專利範圍第4項所述之感測單元，更包含一第四絕緣層，設置於該發光元件的部分的該第三下電極上，且該發光元件的該第三上電極位於該第四絕緣層之上。
- 如申請專利範圍第5項所述之感測單元，更包括一第一導通結構與一第二導通結構，其中：該第二絕緣層具有一第一導孔，該第三絕緣層係具有一第二導孔與一第三導孔，該第四絕緣層具有一第四導孔；該第一導通結構位於該第一導孔和該第二導孔之中，該第二導通結構位於該第三導孔和該第四導孔之中；以及該二極體元件的該第二下電極藉由該第一導通結構電性連接至該發光元件的該第三下電極，該二極體元件的該第二上電極藉由該第二導通結構電性連接至該發光元件的該第三上電極。
- 如申請專利範圍第5項所述之感測單元，更包括一第一導通結構與一第二導通結構，其中該第二絕緣層具有一第一導孔，該第三絕緣層係具有一第二導孔與一第三導孔，該第四絕緣層具有一第四導孔；該第一導通結構位於該第一導孔、該第二導孔和該第四導孔之中，該第二導通結構位於該第三導孔之中；以及該二極體元件的該第二下電極藉由該第一導通結構電性連接至該發光元件的該第三上電極，該二極體元件的該第二上電極藉由該第二導通結構電性連接至該發光元件的該第三下電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，更包括一封裝層，配置於該發光元件上。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，其中該感光元件的該第一下電極與該二極體元件的該第二下電極係由同一圖案化膜層所形成，該感光元件的該感測層與該二極體元件的該半導體層係由同一圖案化膜層所形成，該感光元件的該第一上電極與該二極體元件的該第二上電極係由同一圖案化膜層所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之感測單元，更包括一遮光層，位於該基板上並由該第一絕緣層所覆蓋，配置於該感光元件下方。
- 一種感測單元的製造方法，包括：在一基板上形成一閘極；於該基板上形成一絕緣材料層，其中該絕緣材料層包含一第一絕緣層以及與該第一絕緣層連接的一閘極絕緣層，該閘極絕緣層覆蓋該閘極；於該閘極絕緣層上形成一通道層；於該第一絕緣層以及該閘極絕緣層上形成一第一圖案化導電層，該第一圖案化導電層包含一源極、一汲極、一第一下電極以及一第二下電極，其中該源極和該汲極對應設置於該通道層的兩側；於該第一下電極上形成一感測層，並於該第二下電極上形成一半導體層；於該第一圖案化導電層上形成一第二絕緣層；於該感測層和該半導體層上形成一第二圖案化導電層，該第二圖案化導電層包含形成於該感測層上的一第一上電極以及形成於該半導體層上的一第二上電極；於該第一上電極與該第二上電極之上形成一第三絕緣層；於該第三絕緣層上形成一第三下電極；於該第三下電極上形成一發光層；於該第三絕緣層上形成一第四絕緣層；以及於該發光層上形成一第三上電極，該第四絕緣層位於該第三下電極與該第三上電極之間，其中該第一下電極、該感測層和該第一上電極構成一感光元件，該第二下電極、該半導體層和該第二上電極構成一二極體元件，該第三下電極、該發光層和該第三上電極構成一發光元件，且該發光元件係對應設置於該感光元件的上方；其中，該二極體元件的該第二下電極和該第二上電極二者之中作為陽極者，係電性耦接至該發光元件的該第三下電極和該第三上電極二者之中作為陰極者，並且該二極體元件的該第二下電極和該第二上電極二者之中作為陰極者，係電性耦接至該發光元件的該第三下電極和該第三上電極二者之中作為陽極者。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，更包括：在該第二絕緣層中形成一第一導孔以暴露出該第二下電極；形成一第一連接電極於該第一導孔中；在該第三絕緣層中形成一第二導孔和一第三導孔，該第二導孔暴露出該第一連接電極，該第三導孔暴露出該第二上電極；形成一第二連接電極於該第二導孔中以與該第一連接電極電性連接，其中該第三下電極電性連接至該第二連接電極；形成一第三連接電極於該第三導孔中以與該第二上電極電性連接；在該第四絕緣層中形成一第四導孔以暴露出該第三連接電極；以及形成一第四連接電極於該第四導孔中，該第四連接電極電性連接該第三連接電極以及該第三上電極。
- 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，更包括：在該第二絕緣層中形成一第一導孔以暴露出該第二下電極；形成一第一連接電極於該第一導孔中；在該第三絕緣層中形成一第二導孔和一第三導孔，該第二導孔暴露出該第一連接電極，該第三導孔暴露出該第二上電極；形成一第二連接電極於該第二導孔中以與該第一連接電極電性連接；形成一第三連接電極於該第三導孔中以與該第二上電極電性連接，其中該第三下電極電性連接至該第三連接電極；在該第四絕緣層中形成一第四導孔以暴露出該第二連接電極；以及形成一第四連接電極於該第四導孔中，該第四連接電極電性連接該第二連接電極以及該第三上電極。
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