TWI746375B

TWI746375B - 感測裝置

Info

Publication number: TWI746375B
Application number: TW110105623A
Authority: TW
Inventors: 呂詩樺; 丘兆仟
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2021-11-11
Also published as: TW202209166A; TWI753775B; TWI773225B; TWI754532B; TWI812938B; TW202209655A; TW202209656A; TWI752802B; TW202209081A; TW202209080A; TW202209073A; TW202209180A; TWI756056B

Abstract

一種感測裝置，包括感測結構層、第一無機層、第一遮光圖案、第一有機圖案層、第二無機層、第二遮光圖案、第二有機圖案層、第三無機層以及多個微透鏡。第一無機層位於感測結構層上。第一遮光圖案位於第一無機層上。第一有機圖案層位於第一遮光圖案上且具有第一開口。第二無機層覆蓋第一有機圖案層的頂表面以及側壁。第二遮光圖案位於第二無機層上。第二有機圖案層位於第二遮光圖案上且具有第二開口。第三無機層覆蓋第二有機圖案層的頂表面以及側壁。多個微透鏡位於第三無機層上。

Description

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指紋感測裝置。

目前配備有生物識別系統（例如指紋或虹膜）的可攜式電子裝置朝向全屏幕或超窄邊框發展的趨勢，因此，近年來屏下光學感測器被應用於可攜式電子裝置中。上述的屏下光學感測器為將微型光學成像裝置設置於可攜式電子裝置的屏幕下方，透過屏幕的部分透光區域擷取按壓於屏幕上方的物體的圖像。以屏下指紋感測器為例，其一般包括有感測結構層以及設置於其上方的光機結構層，其中光機結構層由於具有微透鏡而須設計有一定厚度以作為焦距，使得光機結構層包括有多層彼此堆疊的厚膜結構；然而，此厚膜結構自身具有較大的應力，使得指紋感測器於形成後產生翹曲的問題，其對於後續例如對指紋感測器進行切割或與顯示面板黏合等製程將帶來不利的影響。

本發明提供一種感測裝置，其可解決因設置有多層結構而產生翹曲的問題。

本發明的感測裝置包括感測結構層、第一無機層、第一遮光圖案、第一有機圖案層、第二無機層、第二遮光圖案、第二有機圖案層、第三無機層以及多個微透鏡。感測結構層位於基板上且包括多個感測單元。第一無機層位於感測結構層上。第一遮光圖案位於第一無機層上且定義出第一光通過區域，其中第一光通過區域對應於多個感測單元的感測元件。第一有機圖案層位於第一遮光圖案上且包括多個第一有機圖案，其中相鄰的第一有機圖案之間具有第一開口。第二無機層覆蓋第一有機圖案層的頂表面以及側壁。第二遮光圖案位於第二無機層上且定義出第二光通過區域，其中第二光通過區域對應於第一光通過區域。第二有機圖案層位於第二遮光圖案上且包括多個第二有機圖案，其中相鄰的第二有機圖案之間具有第二開口，且第二開口對應於第一開口。多個微透鏡對應於第二光通過區域。

在本發明的一實施例中，上述的部份的第一遮光圖案被第一開口暴露，且第二遮光圖案覆蓋第一有機圖案層的側壁。

在本發明的一實施例中，上述的第一無機層的厚度、第二無機層的厚度與第三無機層的厚度介於500埃-3000埃之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一開口的寬度至少大於2微米，且第二開口的寬度至少大於3微米。

在本發明的一實施例中，上述的感測裝置更包括第四無機層、第三有機圖案層以及濾光圖案層。第四無機層設置於第二無機層與第三無機層之間，且覆蓋第二有機圖案層的頂表面以及側壁。第三有機圖案層位於第四無機層上且包括多個第三有機圖案，其中相鄰的第三有機圖案之間具有第三開口，且第三開口對應於第一開口以及第二開口。濾光圖案層位於第四無機層與第三有機圖案層之間。

在本發明的一實施例中，上述的感測裝置更包括第三遮光圖案，第三遮光圖案位於第三無機層上且定義出第三光通過區域，且第三光通過區域對應於第二光通過區域。

在本發明的一實施例中，上述的第三遮光圖案覆蓋第一有機圖案層的側壁、第二有機圖案層的側壁、濾光圖案層的側壁以及第三有機圖案層的側壁。

在本發明的一實施例中，上述的第一無機層的厚度、第二無機層的厚度、第三無機層的厚度與第四無機層的厚度介於500埃-3000埃之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一開口的寬度至少大於2微米，第二開口的寬度至少大於3微米，且第三開口的寬度至少大於8微米。

在本發明的一實施例中，上述的多個感測單元的每一者包括主動元件以及感測元件，其中主動元件與感測元件電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的感測裝置更包括掃描線以及資料線，其中掃描線以及資料線設置於基板上且各自與主動元件電性連接。

基於上述，本發明的感測裝置藉由使相鄰的有機圖案之間具有開口，藉此可達到應力分散的效果，從而避免本發明的感測裝置因設置有多層有機圖案層而產生翹曲的問題。再者，本發明的感測裝置亦在上述的開口中設置有無機層，藉由利用無機層產生的應力方向與有機圖案層產生的應力方向相反的特性亦可減少有機圖案層產生的應力，其進一步避免本發明的感測裝置因設置有多層有機圖案層而產生翹曲的問題。

圖1為本發明的一實施例的感測裝置的俯視示意圖。圖2A為依據圖1的剖線A-A’的一實施例的感測裝置的剖面示意圖。

請同時參照圖1以及圖2A，本實施例的感測裝置100包括基板SB、感測結構層SE、無機層BP1、遮光圖案BM1、有機圖案層PL1、無機層BP2、遮光圖案BM2、有機圖案層PL2、無機層BP3、濾光圖案層FL、有機圖案層PL3、無機層BP4以及多個微透鏡ML。

在一些實施例中，基板SB可為可撓性基板或剛性基板。在一些實施例中，感測結構層SE可包括以下的構件，但需注意本發明不以此為限。感測結構層SE可例如包括多個感測單元SU、掃描線SL以及讀取線DL。另外，感測結構層SE還可包括電源供應線（未繪示）等走線，本發明不以此為限。

在一些實施例中，多個感測單元SU中的每一者包括主動元件T以及感測元件SC，但本發明不以此為限。主動元件T例如位於基板SB上，且包括閘極G、半導體層CH、源極S以及汲極D。閘極G例如與半導體層CH對應地設置，且兩者之間設置有閘間絕緣層GL。源極S以及汲極D設置於閘間絕緣層GL上且與半導體層CH部份地接觸。掃描線SL以及讀取線DL亦例如設置於基板SB上，其中掃描線SL與主動元件T的源極S電性連接，且讀取線DL與主動元件T的汲極D電性連接，以讀取感測元件SC感測到的訊號。在一些實施例中，掃描線SL的延伸方向與讀取線DL的延伸方向彼此交錯，但本發明不以此為限。掃描線SL與讀取線DL例如屬於不同的膜層。詳細地說，在一些實施例中，掃描線SL與閘極G屬於同一膜層（第一金屬層），且讀取線DL與源極S以及汲極D屬於同一膜層（第二金屬層）。以下舉出第一金屬層的形成方法為例，但需注意本發明不以此為限。首先，可先利用物理氣相沉積法或金屬化學氣相沉積法於基板SB上全面性地形成第一金屬材料層（未繪示）。接著，於第一金屬材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對第一金屬材料層進行蝕刻製程，以形成掃描線SL與閘極G。在本實施例中，主動元件T為所屬領域中具有通常知識者所周知的任一種底部閘極型薄膜電晶體。然而，本實施例雖然是以底部閘極型薄膜電晶體為例，但本發明不限於此。在其他實施例中，主動元件T也可以是頂部閘極型薄膜電晶體或是其它合適類型的薄膜電晶體。

感測元件SC亦例如位於基板SB上，且包括第一電極SC1、感光層SC2以及第二電極SC3。第一電極SC1、感光層SC2以及第二電極SC3例如以此順序依序堆疊於基板SB上。在一些實施例中，第二電極SC3的面積大於感光層SC2的面積，且第一電極SC1與第二電極SC3的輪廓可局部重疊。在本實施例中，第一電極SC1與讀取線DL、源極S以及汲極D屬於同一膜層（第二金屬層），但本發明不以此為限。在其他的實施例中，第一電極SC1可為由另一金屬層形成（第三金屬層）。在一些實施例中，第一電極SC1與第二電極SC2可包括透光的導電材料或不透光的導電材料，其視感測裝置100的用途而定。在本實施例中，感測裝置100可作為屏下指紋感測器來使用，因此，來自外界的光（例如經指紋反射的光）會穿過第二電極SC3而入射至感光層SC2，基於此，第二電極SC3是使用透光的導電材料製作。感光層SC2具有將光能轉換為電能的特性，以實現光學感測的功能。在一些實施例中，感光層SC2的材料可包括富矽材料，其可為富矽氧化物、富矽氮化物、富矽氮氧化物、富矽碳化物、富矽碳氧化物、氫化富矽氧化物、氫化富矽氮化物、氫化富矽碳化物或其他合適的材料或上述材料的組合。

在一些實施例中，感測結構層SE可更包括有機層IL1以及有機層IL2。有機層IL1例如位於主動元件T以及感測元件SC的第一電極SC1上且覆蓋主動元件T。在一些實施例中，有機層IL1具有暴露出感測元件SC的第一電極SC1的開口O，其中感光層SC2位於開口O中接觸第一電極SC1，且第二電極SC3設置於有機層IL1且與感光層SC2接觸。有機層IL1的形成方法例如是利用旋轉塗佈法形成。有機層IL1的材料例如是有機絕緣材料，其可為聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯（benzocyclobutene，BCB）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate，PMMA）、聚乙烯苯酚（poly(4-vinylphenol)，PVP）、聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethene，PTFE）、六甲基二矽氧烷（hexamethyldisiloxane，HMDSO）或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，有機層IL1為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，有機層IL1可為多層結構。

有機層IL2例如位於有機層IL1上且覆蓋感測元件SC的第二電極SC3。有機層IL2的形成方法例如是利用旋轉塗佈法形成。有機層IL2的材料例如是有機絕緣材料，其可為聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯苯酚、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、六甲基二矽氧烷或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，有機層IL2為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，有機層IL2可為多層結構。

無機層BP1例如位於感測結構層SE上，即，位於有機層IL2上。無機層BP1的形成方法例如是利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法而形成。在本實施例中，無機層BP1的材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，無機層BP1為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，無機層BP1可為多層結構。在一些實施例中，無機層BP1的厚度介於500埃-3000埃之間。在較佳的實施例中，無機層BP1的厚度介於1500埃-2000埃之間。在本實施例中，具有上述厚度範圍的無機層BP1可平衡後續因有機圖案層PL1的設置而產生的翹曲。

遮光圖案BM1例如位於無機層BP1上，且用以定義出光通過區域LR1。詳細地說，遮光圖案BM1的材料包括遮光及/或反射材料，其可為金屬、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、或是其它合適的遮光及/或反射材料。在一些實施例中，遮光圖案BM1的材料可為鉬、氧化鉬或其堆疊層。基於此，未設置有遮光圖案BM1的區域即可定義出光通過區域LR1。遮光圖案BM1的設置可有效地避免雜散光入射至多個感測單元SU，以避免雜散光影響感測結果。在本實施例中，光通過區域LR1與感測單元SU的感測元件SC對應地設置，以使感測元件SC可將穿過光通過區域LR1的外界的光轉換為對應的電訊號。另外，在一些實施例中，設置有遮光圖案BM1的區域可用於遮蔽感測單元SU的主動元件T（圖式未示出）。詳細地說，遮光圖案BM1可例如位於主動元件T的上方且至少遮蔽主動元件T的半導體層CH，藉此以避免來自外界的光照射至半導體層CH，從而避免主動元件T產生漏電的情況。遮光圖案BM1的形成方法例如是首先利用濺鍍法或其他方法形成遮光圖案材料層（未繪示）。接著，於遮光圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對遮光圖案材料層進行蝕刻製程，以形成遮光圖案BM1。

有機圖案層PL1例如位於無機層BP1上且覆蓋遮光圖案BM1。有機圖案層PL1的形成方法例如是首先利用旋轉塗佈法形成有機圖案材料層（未繪示）。接著，於有機圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對有機圖案材料層進行蝕刻製程。有機圖案層PL1的材料例如是有機絕緣材料，其可為聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯苯酚、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、六甲基二矽氧烷或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，有機圖案層PL1為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，有機圖案層PL1可為多層結構。在本實施例中，有機圖案層PL1包括多個有機圖案，其中相鄰的有機圖案之間具有開口OP1。開口OP1例如與部份的掃描線SL、部份的讀取線DL或其組合設置的區域對應，本發明不以此為限。舉例而言，開口OP1可與掃描線SL以及讀取線DL設置的區域對應，其中可與每一條掃描線SL以及每一條讀取線DL設置的區域對應，或者是與兩條以上的掃描線SL組成的群組中的一條掃描線SL以及兩條以上的讀取線DL組成的群組中的一條讀取線DL設置的區域對應。在一些實施例中，開口OP1具有的寬度至少大於2微米。本實施例藉由設置具有開口OP1的有機圖案層PL1可減少原先未經圖案化的有機圖案材料層的應力，藉此達到應力分散的效果。

無機層BP2例如位於有機圖案層PL1上，且覆蓋有機圖案層PL1的頂表面PL1_T以及側壁PL1_S。詳細地說，一部份的無機層BP2會設置於有機圖案層PL1的頂表面PL1_T上，且另一部份的無機層BP2會共形地設置於開口OP1中，以覆蓋有機圖案層PL1的側壁PL1_S以及部份的無機層BP1。無機層BP2的形成方法例如是利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法而形成。在一些實施例中，無機層BP2的材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。在本實施例中，無機層BP2的材料為氮化矽。在本實施例中，無機層BP2為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，無機層BP2可為多層結構。在一些實施例中，無機層BP2的厚度介於500埃-3000埃之間。在較佳的實施例中，無機層BP2的厚度介於1500埃-2000埃之間。由於包括的材料以及厚度的關係，無機層BP2產生的應力方向與有機圖案層PL1產生的應力方向相反，因此，與有機圖案層PL1對應的無機層BP2可減少有機圖案層PL1產生的應力，且設置於相鄰有機圖案之間的開口OP1中的無機層BP2可平衡因有機圖案層PL1的設置而產生的翹曲。

遮光圖案BM2例如位於無機層BP2上，且用以定義出光通過區域LR2。詳細地說，遮光圖案BM2的材料包括遮光及/或反射材料，其可為金屬、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、或是其它合適的遮光及/或反射材料。在一些實施例中，遮光圖案BM2的材料可為鉬、氧化鉬或其堆疊層。基於此，未設置有遮光圖案BM2的區域即可定義出光通過區域LR2。遮光圖案BM2的設置可有效地避免雜散光入射至多個感測單元SU，以避免雜散光影響感測結果。在本實施例中，光通過區域LR2與光通過區域LR1對應地設置，即，與感測單元SU的感測元件SC對應地設置，以使感測元件SC可將穿過光通過區域LR2與光通過區域LR1的外界的光轉換為對應的電訊號。遮光圖案BM2的形成方法例如是首先利用濺鍍法或其他方法形成遮光圖案材料層（未繪示）。接著，於遮光圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對遮光圖案材料層進行蝕刻製程，以形成遮光圖案BM2。

有機圖案層PL2例如位於無機層BP2上且覆蓋遮光圖案BM2。有機圖案層PL2的形成方法例如是首先利用旋轉塗佈法形成有機圖案材料層（未繪示）。接著，於有機圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對有機圖案材料層進行蝕刻製程。有機圖案層PL2的材料例如是有機絕緣材料，其可為聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯苯酚、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、六甲基二矽氧烷或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，有機圖案層PL2為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，有機圖案層PL2可為多層結構。在本實施例中，有機圖案層PL2包括多個有機圖案，其中相鄰的有機圖案之間具有開口OP2。開口OP2亦例如與部份的掃描線SL、部份的讀取線DL或其組合設置的區域對應，本實施例不再於此贅述。在本實施例中，開口OP2對應於開口OP1，即，開口OP2與開口OP1彼此連通。在一些實施例中，開口OP2具有的寬度至少大於3微米。本實施例藉由設置具有開口OP2的有機圖案層PL2亦可減少原先未經圖案化的有機圖案材料層的應力，藉此達到應力分散的效果。

無機層BP3例如位於有機圖案層PL2上，且覆蓋有機圖案層PL2的頂表面PL2_T以及側壁PL2_S。詳細地說，一部份的無機層BP3會設置於有機圖案層PL2的頂表面PL2_T上，且另一部份的無機層BP3會共形地設置於開口OP2中，以覆蓋有機圖案層PL2的側壁PL2_S。另外，在本實施例中，由於開口OP2與開口OP1彼此連通，無機層BP3亦會共形地設置於開口OP1中，以覆蓋位於開口OP1中的部份的無機層BP2。無機層BP3的形成方法例如是利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法而形成。在一些實施例中，無機層BP3的材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。在本實施例中，無機層BP3的材料為氮化矽。在本實施例中，無機層BP3為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，無機層BP3可為多層結構。在一些實施例中，無機層BP3的厚度介於500埃-3000埃之間。在較佳的實施例中，無機層BP3的厚度介於1500埃-2000埃之間。由於包括的材料以及厚度的關係，無機層BP3產生的應力方向與有機圖案層PL2產生的應力方向相反，因此，與有機圖案層PL2對應的無機層BP3可減少有機圖案層PL2產生的應力，且設置於相鄰有機圖案之間的開口OP2中的無機層BP3可平衡因有機圖案層PL2的設置而產生的翹曲。

濾光圖案層FL例如位於無機層BP3上。在本實施例中，濾光圖案層FL是與有機圖案層PL2對應地設置，且未設置於開口OP2與開口OP1中。在一些實施例中，濾光圖案層FL可提供濾光的功效。詳細地說，在本實施例中，濾光圖案層FL可為紅外線截止（IR-cut）濾光圖案層。即，當本實施例的感測單元SU將來自外界的可見光轉換成電訊號時，通常會一併將肉眼無法視得的紅外光轉換成電訊號，使得當電訊號轉換成影像顯示時，顯示出來的影像易受到紅外光而有失真或是色散之情形發生。基於此，本實施例藉由濾光圖案層FL的設置可避免此問題產生。然而，本發明不以此為限，當本實施例的感測單元SU是將來自外界的紅外光轉換成電訊號時，則本實施例的濾光圖案層FL可為紅外線通過（IR pass）濾光圖案層。另外，在其他的實施例中，濾光圖案層FL也可以是其他種類的濾光層。

有機圖案層PL3例如位於無機層BP3上且與濾光圖案層FL對應地設置，即，濾光圖案層FL是位於無機層BP3與有機圖案層PL3之間。有機圖案層PL3的形成方法例如是首先利用旋轉塗佈法形成有機圖案材料層（未繪示）。接著，於有機圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對有機圖案材料層進行蝕刻製程。有機圖案層PL3的材料例如是有機絕緣材料，其可為聚亞醯胺、聚酯、苯並環丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯苯酚、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、六甲基二矽氧烷或上述至少二種材料的堆疊層，但本發明不以此為限。在本實施例中，有機圖案層PL3為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，有機圖案層PL3可為多層結構。在本實施例中，有機圖案層PL3包括多個有機圖案，其中相鄰的有機圖案之間具有開口OP3。開口OP3亦例如與部份的掃描線SL、部份的讀取線DL或其組合設置的區域對應，本實施例不再於此贅述。在本實施例中，開口OP3對應於開口OP2，即，開口OP3、開口OP2與開口OP1彼此連通，以形成開口OP。在一些實施例中，開口OP3具有的寬度至少大於8微米。本實施例藉由設置具有開口OP3的有機圖案層PL3亦可減少原先未經圖案化的有機圖案材料層的應力，藉此達到應力分散的效果。

無機層BP4例如位於有機圖案層PL3上，且覆蓋有機圖案層PL3的頂表面PL3_T以及側壁PL3_S。詳細地說，一部份的無機層BP4會設置於有機圖案層PL3的頂表面PL3_T上，且另一部份的無機層BP4會共形地設置於開口OP3中，以覆蓋有機圖案層PL3的側壁PL3_S。另外，在本實施例中，由於開口OP3、開口OP2與開口OP1彼此連通，無機層BP4亦會共形地設置於開口OP2與開口OP1中，以覆蓋位於開口OP2中的部份的無機層BP3以及位於開口OP1中的部份的無機層BP2。無機層BP4的形成方法例如是利用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法而形成。在一些實施例中，無機層BP4的材料可為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、或上述至少二種材料的堆疊層。在本實施例中，無機層BP4的材料為氮化矽。在本實施例中，無機層BP4為單層結構，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，無機層BP4可為多層結構。在一些實施例中，無機層BP4的厚度介於500埃-3000埃之間。在較佳的實施例中，無機層BP4的厚度介於1500埃-2000埃之間。由於包括的材料以及厚度的關係，無機層BP4產生的應力方向與有機圖案層PL3產生的應力方向相反，因此，與有機圖案層PL3對應的無機層BP4可減少有機圖案層PL3產生的應力，且設置於相鄰有機圖案之間的開口OP3中的無機層BP4可平衡因有機圖案層PL3的設置而產生的翹曲。

本實施例的感測裝置100可更包括遮光圖案BM3。遮光圖案BM3例如位於無機層BP4上，且用以定義出光通過區域LR3。詳細地說，遮光圖案BM3的材料包括遮光及/或反射材料，其可為金屬、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、或是其它合適的遮光及/或反射材料。在一些實施例中，遮光圖案BM3的材料可為鉬、氧化鉬或其堆疊層。基於此，未設置有遮光圖案BM3的區域即可定義出光通過區域LR3。遮光圖案BM3的設置可有效地避免雜散光入射至多個感測單元SU，以避免雜散光影響感測結果。在本實施例中，光通過區域LR3與光通過區域LR2對應地設置，即，與感測單元SU的感測元件SC對應地設置，以使感測元件SC可將穿過光通過區域LR3、光通過區域LR2與光通過區域LR1的外界的光轉換為對應的電訊號。遮光圖案BM3的形成方法例如是首先利用濺鍍法或其他方法形成遮光圖案材料層（未繪示）。接著，於遮光圖案材料層上形成圖案化光阻材料層（未繪示）。之後，以圖案化光阻層為罩幕，對遮光圖案材料層進行蝕刻製程，以形成遮光圖案BM3。

多個微透鏡ML例如位於無機層BP4上且對應於第二光通過區域LR2，即，設置於第三光通過區域LR3中。詳細地說，多個微透鏡ML位於由遮光圖案BM3定義出的第三光通過區域LR3中，且與多個感測單元SU對應地設置。舉例而言，多個微透鏡ML以陣列的方式排列，且具有穿過其中心的中心軸（未示出）。在一些實施例中，開口OP1、開口OP2與開口OP3亦具有穿過其中心的中心軸（未示出），其中微透鏡ML的中心軸與開口OP1、開口OP2以及開口OP3的中心軸對位，但本發明不以此為限。基於此，多個微透鏡ML可用於更進一步提升光準直的效果，以降低散射光或折射光所導致的漏光及混光的問題。在一些實施例中，多個微透鏡ML可為對稱雙凸透鏡、非對稱雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡，本發明不以此為限。另外，多個微透鏡ML的每一者或多者會與一個感測單元SU對應地設置，但本發明不以此為限。

基於上述，本實施例藉由在感測結構層上設置多層有機圖案層，使每一層中相鄰的有機圖案之間具有開口，藉此可減少原先未經圖案化的多層有機圖案材料層的應力，以達到應力分散的效果，從而避免本實施例的感測裝置因設置有多層結構而產生翹曲的問題。再者，本實施例亦在上述的開口中設置有無機層，藉由選擇合適的材料及厚度來使無機層產生的應力方向與有機圖案層產生的應力方向相反，因此，將無機層設置於開口中亦可減少有機圖案層產生的應力，其進一步避免本實施例的感測裝置因設置有多層有機圖案層而產生翹曲的問題。

圖2B為依據圖1的剖線A-A’的另一實施例的感測裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖2B繪示的實施例沿用圖2A的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似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描述與效果，下述實施例不再重複贅述，而圖2B繪示的實施例中至少一部份未省略的描述可參閱後續內容。

請同時參照圖1以及圖2B，本實施例的感測裝置200與前述實施例的感測裝置100的主要差異在於：本實施例的感測裝置200中的遮光圖案BM1、遮光圖案BM2與遮光圖案BM3更各自設置於開口OP中。詳細地說，設置於無機層BP1上的部份的遮光圖案BM1未被有機圖案層PL1覆蓋而暴露，從另一個角度來看，該部份的遮光圖案BM1是設置於開口OP1的底部。類似地，設置於無機層BP2上的部份的遮光圖案BM2未被有機圖案層PL2覆蓋而暴露，從另一個角度來看，該部份的遮光圖案BM2位於有機圖案層PL1的側壁PL1_S上並設置於開口OP1中，且覆蓋位於該開口OP1中的無機層BP2。另外，部份的遮光圖案BM3更設置於開口OP1、開口OP2與開口OP3中，從另一個角度來看，設置於一有機圖案層PL3上且鄰近開口OP的遮光圖案BM3延伸至開口OP中，且與設置於相鄰有機圖案層PL3上且鄰近開口OP的遮光圖案BM3連接。

本實施例的感測裝置200通過將遮光圖案BM1、遮光圖案BM2與遮光圖案BM3設置於開口OP中可遮蔽來自外界的大角度的光（例如斜向光）且避免產生漏光的現象。基於此，本實施例的感測裝置200例如作為屏下指紋感測器的用途時可避免斜向光對感測單元SU造成的雜散光干擾，藉此提升光的訊噪比以取得更清晰的指紋影像。此外，本實施例的感測裝置200亦避免感測到的影像失真。基於上述，本實施例的感測裝置200通過將遮光圖案BM1、遮光圖案BM2與遮光圖案BM3設置於開口OP中有助於指紋辨識。

圖3為本發明的一實施例的電子裝置的剖面示意圖。

請參照圖3，圖3示出一種電子裝置10。在一些實施例中，電子裝置10可為一種屏下指紋辨識裝置，其例如是智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或觸控型顯示裝置等電子裝置。本實施例的電子裝置10例如包括顯示面板1000以及感測裝置100，其中顯示面板1000與感測裝置100可藉由框膠FG黏合，本發明不以此為限。顯示面板1000例如適於藉由其具有的發光結構LE提供照明光束L1至手指F，而後經其反射出感測光束L2。在本實施例中，顯示面板1000為有機發光二極體（organic light-emitting diode；OLED）顯示面板，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，顯示面板1000亦可為液晶顯示面板或其他適當的顯示面板。感測裝置100例如設置於顯示面板1000的下方，以接收由手指F所反射的感測光束L2，藉此進行指紋辨識。

綜上所述，本發明的感測裝置藉由在其包括的感測結構層上設置多層有機圖案層，使每一層中相鄰的有機圖案層之間具有開口，藉此可減少原先未經圖案化的有機圖案材料層的應力，以達到應力分散的效果，從而避免本實施例的感測裝置因設置有多層結構而產生翹曲的問題。再者，本發明的感測裝置亦在上述的開口中設置有無機層，藉由選擇合適的材料及厚度來使無機層產生的應力方向與有機圖案層產生的應力方向相反，因此，將無機層設置於開口中亦可減少有機圖案層產生的應力，其進一步避免本發明的感測裝置因設置有多層有機圖案層而產生翹曲的問題。

10:電子裝置 100、200:感測裝置 1000:顯示面板 A-A’:剖線 BM1、BM2、BM3:遮光圖案 BP1、BP2、BP3、BP4:無機層 CH:半導體層 D:汲極 DL:讀取線 F:手指 FG:框膠 FL:濾光圖案層 G:閘極 GL:閘間絕緣層 IL1、IL2:有機層 L1:照明光束 L2:感測光束 LE:發光結構 LR1、LR2、LR3:光通過區域 ML:微透鏡 O、OP、OP1、OP2、OP3:開口 PL1、PL2、PL3:有機圖案層 PL1_S、PL2_S、PL3_S:側壁 PL1_T、PL2_T、PL3_T:頂表面 S:源極 SB:基板 SC:感測元件 SC1:第一電極 SC2:感光層 SC3:第二電極 SE:感測結構層 SL:掃描線 SU:感測單元 T:主動元件

圖1為本發明的一實施例的感測裝置的俯視示意圖。圖2A為依據圖1的剖線A-A’的一實施例的感測裝置的剖面示意圖。圖2B為依據圖1的剖線A-A’的另一實施例的感測裝置的剖面示意圖。圖3為本發明的一實施例的電子裝置的剖面示意圖。

100:感測裝置

A-A’:剖線

BM1、BM2、BM3:遮光圖案

BP1、BP2、BP3、BP4:無機層

DL:讀取線

FL:濾光圖案層

GL:閘間絕緣層

IL1、IL2:有機層

LR1、LR2、LR3:光通過區域

ML:微透鏡

O、OP、OP1、OP2、OP3:開口

PL1、PL2、PL3:有機圖案層

PL1_S、PL2_S、PL3_S:側壁

PL1_T、PL2_T、PL3_T:頂表面

SB:基板

SC:感測元件

SC1:第一電極

SC2:感光層

SC3:第二電極

SE:感測結構層

Claims

一種感測裝置，包括：感測結構層，位於基板上，包括多個感測單元；第一無機層，位於所述感測結構層上；第一遮光圖案，位於所述第一無機層上且定義出第一光通過區域，所述第一光通過區域對應於所述多個感測單元的感測元件；第一有機圖案層，位於所述第一遮光圖案上且包括多個第一有機圖案，其中相鄰的第一有機圖案之間具有第一開口；第二無機層，覆蓋所述第一有機圖案層的頂表面以及側壁；第二遮光圖案，位於所述第二無機層上且定義出第二光通過區域，所述第二光通過區域對應於所述第一光通過區域；第二有機圖案層，位於所述第二遮光圖案上且包括多個第二有機圖案，其中相鄰的第二有機圖案之間具有第二開口，且所述第二開口對應於所述第一開口；第三無機層，覆蓋所述第二有機圖案層的頂表面以及側壁；以及多個微透鏡，對應於所述第二光通過區域。
如請求項1所述的感測裝置，其中部份的所述第一遮光圖案被所述第一開口暴露，且所述第二遮光圖案覆蓋所述第一有機圖案層的側壁。
如請求項1所述的感測裝置，其中所述第一無機層的厚度、所述第二無機層的厚度與所述第三無機層的厚度介於500埃-3000埃之間。
如請求項1所述的感測裝置，其中所述第一開口的寬度至少大於2微米，且所述第二開口的寬度至少大於3微米。
如請求項1所述的感測裝置，其更包括：第四無機層，設置於所述第二無機層與所述第三無機層之間，且覆蓋所述第二有機圖案層的頂表面以及側壁；第三有機圖案層，位於所述第四無機層上且包括多個第三有機圖案，其中相鄰的第三有機圖案之間具有第三開口，且所述第三開口對應於所述第一開口以及所述第二開口；以及濾光圖案層，位於所述第四無機層與所述第三有機圖案層之間。
如請求項5所述的感測裝置，其更包括第三遮光圖案，其中所述第三遮光圖案位於所述第三無機層上且定義出第三光通過區域，所述第三光通過區域對應於所述第二光通過區域。
如請求項6所述的感測裝置，其中所述第三遮光圖案覆蓋所述第一有機圖案層的側壁、所述第二有機圖案層的側壁、所述濾光圖案層的側壁以及所述第三有機圖案層的側壁。
如請求項5所述的感測裝置，其中所述第一無機層的厚度、所述第二無機層的厚度、所述第三無機層的厚度與所述第四無機層的厚度介於500埃-3000埃之間。
如請求項5所述的感測裝置，其中所述第一開口的寬度至少大於2微米，所述第二開口的寬度至少大於3微米，且所述第三開口的寬度至少大於8微米。
如請求項1所述的感測裝置，其中所述多個感測單元的每一者包括主動元件以及所述感測元件，所述主動元件與所述感測元件電性連接。
如請求項10所述的感測裝置，其更包括掃描線以及資料線，所述掃描線以及所述資料線設置於所述基板上且各自與所述主動元件電性連接。