TWI706553B - 感光元件及顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種感光元件包括第一基板及感光結構。感光結構包括第一輸出電極、第一感光層、輸入電極、第二感光層及第二輸出電極。第一輸出電極設置於第一基板上。第一感光層設置於第一輸出電極上。輸入電極設置於第一感光層上且透光。第二感光層設置於輸入電極上。第二輸出電極設置於第二感光層上且透光。此外，包括上述感光元件的顯示裝置也被提出。
Description
本發明是有關於一種感光元件及顯示裝置。
圖1示出分別具有多種厚度之多個感光元件之電壓與訊噪比的關係曲線。具體而言，圖1示出感光層之厚度分別為3000埃、4000埃及5000埃之多個感光元件之電壓與訊噪比的關係曲線。請參照圖1，若將感光層的厚度調整至一較佳厚度（例如：3000埃），論感光元件***作在一省電偏壓（例如：> 2.5V）下，感光元件具有高訊噪比。然而，透過調整感光層厚度提升訊噪比的幅度有限。此外，若將分別用以感測多種波長範圍之光束的多個感光層堆疊成一整合型感光層，雖然整合型感光層能感測多種波長範圍之光束，但整合型感光層的厚度過厚，導致訊噪比低。
本發明提供一種感光元件，感光性能佳。
本發明提供一種顯示裝置，包括感光性能佳的感光元件。
本發明的一種感光元件包括第一基板及至少一感光結構。每一感光結構包括第一輸出電極、第一感光層、輸入電極、第二感光層及第二輸出電極。第一輸出電極設置於第一基板上。第一感光層設置於第一輸出電極上。輸入電極設置於第一感光層上且透光。第二感光層設置於輸入電極上。第二輸出電極設置於第二感光層上且透光。
本發明的一種顯示裝置，包括前述的感光元件、多個畫素及多條接線。第一基板具有透視窗、線路區及主動區，線路區位於透視窗的周圍，而線路區位於主動區與透視窗之間。多個畫素設置於主動區。每一畫素包括訊號線、主動元件及畫素電極，主動元件與訊號線電性連接，且畫素電極與主動元件電性連接。多條接線設置於線路區。每一條接線與分別位於透視窗之相對兩側的多個畫素的多條訊號線電性連接。感光元件的至少一感光結構設置於第一基板的線路區上。
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。
現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。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。
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”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。
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2為本發明一實施例之顯示裝置10的上視示意圖。
圖2繪出顯示裝置10的透視窗110a、線路區110b及主動區110c；顯示裝置10之其它構件的尺寸小且精細，為清楚表達起見，將圖2省略的其它構件繪於圖3及圖4。
圖3為本發明一實施例之顯示裝置10的剖面示意圖。圖3對應圖2的剖線Ι-Ι’。
圖4為本發明一實施例之畫素陣列基板100的上視示意圖。圖4對應圖2的區域R。
圖3省略圖4的多個畫素PX及多條接線CL。
請參照圖2、圖3及圖4，顯示裝置10包括畫素陣列基板100、第二基板200及設置於畫素陣列基板100與第二基板200之間的顯示介質300。在本實施例中，顯示介質300可以是非自發光材料（例如：液晶），而顯示裝置10還可包括設置於畫素陣列基板100下方的背光源400。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，顯示介質300也可以是自發光材料（例如：有機電致發光層），而顯示裝置10也可不包括的背光源400。
請參照圖3及圖4，畫素陣列基板100包括第一基板110。第一基板110具有透視窗110a、線路區110b及主動區110c。線路區110b位於透視窗110a的周圍，且線路區110b位於主動區110c與透視窗110a之間。
透視窗110a內或透視窗110a下方用以設置電子元件A。在本實施例中，電子元件A包括鏡頭。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，電子元件A也可以包括聽筒或其它元件。
在本實施例中，透視窗110a可以是第一基板110的一個透光材料部，透光材料部上未設置畫素陣列基板100的任何擋光圖案。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，透視窗110a也可以是第一基板110的一貫孔。
畫素陣列基板100包括多個畫素PX及多條接線CL。多個畫素PX設置於第一基板110的主動區110c。每一畫素PX包括訊號線SL、主動元件T及畫素電極E。主動元件T與訊號線SL電性連接，而畫素電極E與主動元件T電性連接。多條接線CL設置於第一基板110的線路區110b。多條接線CL的每一條與分別位於透視窗110a之相對兩側S1、S2的多個畫素PX的多條訊號線SL電性連接。
顯示裝置10還包括至少一感光結構500。舉例而言，在本實施例中，感光結構500可設置在畫素陣列基板100的線路區110b上。第二基板200之與線路區110b重疊的區域200b係透光，以利感光結構500接收光束。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，感光結構500也可設置於顯示裝置10的其它位置。
圖5A為本發明一實施例之感光元件U的剖面示意圖。圖5B為本發明一實施例之感光結構500的上視示意圖。
請參照圖5A及圖5B，感光元件U包括第一基板110及設置於第一基板110上的至少一感光結構500。每一感光結構500包括第一輸出電極510、第一感光層520、輸入電極530、第二感光層540及第二輸出電極550。第一輸出電極510設置於第一基板110上。第一感光層520設置於第一輸出電極510上。輸入電極530設置於第一感光層520上。第二感光層540設置於輸入電極530上。第二輸出電極550設置於第二感光層540上。簡言之，第一輸出電極510、第一感光層520、輸入電極530、第二感光層540及第二輸出電極550在第一方向d1上依序堆疊，其中第一方向d1指向遠離第一基板110處。
第一輸出電極510可透光或不透光。輸入電極530及第二輸出電極550係透光。詳言之，輸入電極530及第二輸出電極550的透光率大於或等於5%。舉例而言，在本實施例中，輸入電極530及第二輸出電極550的材質可以是金屬氧化物，例如：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。然而，本發明不以此為限，根據其它實施例，輸入電極530及第二輸出電極550的材質也可以是透光的薄金屬，透光的薄金屬的厚度可以是奈米（nm）等級。
在本實施例中，第一感光層520的成份與第二感光層540的成份實質上相同。也就是說，第一感光層520的吸光波長範圍與第二感光層540的吸光波長範圍實質上相同。舉例而言，在本實施例中，第一感光層520與第二感光層540的材料可為富矽氧化物（Silicon-rich oxide；SRO）；第一感光層520的吸光波長範圍及第二感光層540的吸光波長範圍可以是可見光波長範圍（約介於380奈米至780奈米）或紅外光波長範圍（約介於780奈米至2500奈米），但本發明不以此為限。
輸入電極530用以接收一訊號，以使輸入電極530與第一輸出電極510之間及輸入電極530與第二輸出電極550之間具有偏壓。在輸入電極530與第一輸出電極510之間及輸入電極530與第二輸出電極550之間具有偏壓的情況下，當欲感測的光束照射感光結構500時，第一輸出電極510及第二輸出電極550便能輸出對應光強度大小的光電流。
在本實施例中，第一輸出電極510與第二輸出電極550可選擇性地電性連接。感光結構500所輸出的光電流可以是第一輸出電極510輸出之光電流與第二輸出電極550輸出之光電流的和。也就是說，利用透光之輸入電極530夾設於兩個輸出電極（即第一輸出電極510與第二輸出電極550）之間的架構，能在多個感光層（即第一感光層520及第二感光層540）皆具有較佳厚度的情況下增加感光結構500輸出的光電流。藉此，感光元件U的感光性能可進一步提升。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重述。
圖6為本發明另一實施例的感光元件U1的剖面示意圖。圖6的感光元件U1與圖5A的感光元件U類似，兩者的差異在於：感光元件U1包括多個感光結構500-1、500-2，且多個感光結構500-1、500-2分別用以感測不同波長範圍的光束。
請參照圖6，具體而言，感光元件U1包括多個感光結構500。每一感光結構500的第一輸出電極510、第一感光層520、輸入電極530、第二感光層540及第二輸出電極550在第一方向d1上堆疊。多個感光結構500包括在第二方向d2上排列的第一感光結構500-1與第二感光結構500-2，其中第一方向d1與第二方向d2交錯。
第一感光結構500-1與第二感光結構500-2用以感測不同波長範圍的光束。第一感光結構500-1的第一感光層520與第一感光結構500-1的第二感光層540具有相同的第一吸光波長範圍，第二感光結構500-2的第一感光層520與第二感光結構500-2的第二感光層540具有相同的第二吸光波長範圍，且第一吸光波長範圍與第二吸光波長範圍不同。舉例而言，在本實施例中，第一吸光波長範圍可以是可見光波長範圍（約介於380奈米至780奈米），第二吸光波長範圍可以是紅外光波長範圍（約介於780奈米至2500奈米），但本發明不以此為限。
第一感光結構500-1的第一感光層520與第一感光結構500-1的第二感光層540具有相同的第一成份，第二感光結構500-2的第一感光層520與第二感光結構500-2的第二感光層540具有相同的第二成份，且第一成份與第二成份不同。舉例而言，在本實施例中，第一成份與第二成份皆包括富矽氧化物（Silicon-rich oxide；SRO），但第一成份的矽含量與第二成份的矽含量不同，及/或第一成份的氧含量與第二成份的氧含量不同。第一成份與第二成份不同，而第一成份的折射率與第二成份的折射率也不同。舉例而言，在本實施例中，第一成份的的折射率可介於1.4~3.2，第二成份的折射率可介於3.2~4.2，但本發明不以此為限。
感光元件U1除了具有上述感光元件U的優點外，包括第一感光結構500-1及第二感光結構500-2的感光元件U1還能感測具有不同波長範圍的多種光束。
圖7A為本發明又一實施例之感光元件U2的剖面示意圖。圖7B為本發明又一實施例之感光結構500-3的上視示意圖。圖7A的感光元件U2與圖5A的感光元件U類似，兩者的差異在於：感光元件U2的感光結構500-3與感光元件U的感光結構500不同。
請參照圖7A及圖7B，具體而言，在本實施例中，感光結構500-3之第一感光層520的吸光波長範圍與感光結構500-3之第二感光層540的吸光波長範圍不同。舉例而言，感光結構500-3之第一感光層520的吸光波長範圍可以是可見光波長範圍（約介於380奈米至780奈米），感光結構500-3之第二感光層540的吸光波長範圍可以是紅外光波長範圍（約介於780奈米至2500奈米）。
在本實施例中，感光結構500-3之第一感光層520的成份與感光結構500-3之第二感光層540的成份不同，而感光結構500-3之第一感光層520的折射率與感光結構500-3之第二感光層540的折射率也不同。舉例而言，在本實施例中，感光結構500-3之第一感光層520的折射率可介於1.4~3.2；感光結構500-3之第二感光層540的折射率可介於3.2~4.2，但本發明不以此為限。
在本實施例中，第一感光層520位於第二感光層540與第一基板110之間。也就是說，用以感測紅外光的第二感光層540係設置在用以感測可見光之第一感光層520的上方。
在本實施例中，感光結構500-3的第一輸出電極510與第二輸出電極550係電性獨立。根據第一輸出電極510輸出之光電流大小可判斷感光結構500-3所接收之可見光的強弱。根據第二輸出電極550輸出之光電流大小可判斷感光結構500-3所接收之紅外光的強弱。
在具有較佳感光層（即，第一感光層520及/或第二感光層540）厚度的情況下，感光元件U2整合有感測可見光及紅外光的功能。再者，由於吸光波長範圍不同的第一感光層520及第二感光層540係在垂直方向（即第一方向d1）上堆疊，因此感光元件U2還具有設置面積小的優點。
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。
10:顯示裝置
100:畫素陣列基板
110:第一基板
110a:透視窗
110b:線路區
110c:主動區
200:第二基板
200b、R:區域
300:顯示介質
400:背光源
500、500-1、500-2、500-3:感光結構
510:第一輸出電極
520:第一感光層
530:輸入電極
540:第二感光層
550:第二輸出電極
A:電子元件
CL:接線
d1:第一方向
d2:第二方向
E:畫素電極
PX:畫素
SL:訊號線
S1、S2:側
T:主動元件
U、U1、U2:感光元件
Ι-Ι’:剖線
圖1示出分別具有多種厚度之多個感光元件之電壓與訊噪比的關係曲線。
圖2為本發明一實施例之顯示裝置10的上視示意圖。
圖3為本發明一實施例之顯示裝置10的剖面示意圖。
圖4為本發明一實施例之畫素陣列基板100的上視示意圖。
圖5A為本發明一實施例之感光元件U的剖面示意圖。
圖5B為本發明一實施例之感光結構500的上視示意圖。
圖6為本發明另一實施例的感光元件U1的剖面示意圖。
圖7A為本發明又一實施例之感光元件U2的剖面示意圖。
圖7B為本發明又一實施例之感光結構500-3的上視示意圖。
100:畫素陣列基板
110:第一基板
110b:線路區
400:背光源
500:感光結構
510:第一輸出電極
520:第一感光層
530:輸入電極
540:第二感光層
550:第二輸出電極
d1:第一方向
U:感光元件
Claims (9)
- 一種感光元件，包括：一第一基板；以及至少一感光結構，其中該至少一感光結構的每一個包括：一第一輸出電極，設置於該第一基板上；一第一感光層，設置於該第一輸出電極上；一輸入電極，設置於該第一感光層上，且透光；一第二感光層，設置於該輸入電極上；以及一第二輸出電極，設置於該第二感光層上，且透光。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一感光層的成份與該第二感光層的成份實質上相同，且該第一輸出電極與該第二輸出電極電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一感光層的吸光波長範圍與該第二感光層的吸光波長範圍實質上相同，且該第一輸出電極與該第二輸出電極電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一感光層的成份與該第二感光層的成份不同，且該第一輸出電極與該第二輸出電極電性獨立。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一感光層的吸光波長範圍與該第二感光層的吸光波長範圍不同，且該第一輸出電極與該第二輸出電極電性獨立。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一輸出電極、該第一感光層、該輸入電極、該第二感光層及該第二輸出電極在一第一方向上堆疊，該至少一感光結構包括一第一感光結構及一第二感光結構，該第一感光結構與該第二感光結構在一第二方向上排列，該第一方向與該第二方向交錯，該第一感光結構的該第一感光層與該第一感光結構的該第二感光層具有相同的一第一成份，該第二感光結構的該第一感光層與該第二感光結構的該第二感光層具有相同的一第二成份，該第一成份與該第二成份不同，且該第一感光結構的該第一輸出電極及該第二輸出電極是電性獨立於該第二感光結構的該第一輸出電極及該第二輸出電極。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一輸出電極、該第一感光層、該輸入電極、該第二感光層及該第二輸出電極在一第一方向上堆疊，該至少一感光結構包括一第一感光結構及一第二感光結構，該第一感光結構與該第二感光結構在一第二方向上排列，該第一方向與該第二方向交錯，該第一感光結構的該第一感光層與該第一感光結構的該第二感光層具有相同的一第一吸光波長範圍，該第二感光結構的該第一感光層與該第二感光結構的該第二感光層具有相同的一第二吸光波長範圍，該第一吸光波長範圍與該第二吸光波長範圍不同，且該第一感光結構的該第一輸出電極及該第二輸出電極是電性獨立於該第二感光結構的該第一輸出電極及該第二輸出電極。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光元件，其中該第一感光層位於該第二感光層與該第一基板之間，該第二感光層用以吸收一紅外光，而該第一感光層用以吸收一可見光。
- 一種顯示裝置，包括：如申請專利範圍第1~8項之任一項所述的感光元件，其中該第一基板具有一透視窗、一線路區及一主動區，該線路區位於該透視窗的周圍，而該線路區位於該主動區與該透視窗之間；多個畫素，設置於該主動區，其中該些畫素的每一個包括一訊號線、一主動元件及一畫素電極，該主動元件與該訊號線電性連接，且該畫素電極與該主動元件電性連接；以及多條接線，設置於該線路區，其中該些接線的每一條與分別位於該透視窗之相對兩側的該些畫素的多條訊號線電性連接，而該至少一感光結構設置於該線路區上。
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