TWI792651B - 感光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種感光裝置，包括基底、主動元件層、第一感光元件以及第二感光元件。每個第一感光元件包括依序堆疊的第一下導電結構、第一感光層以及第一上導電結構。每個第二感光元件包括依序堆疊的第二下導電結構、第二感光層以及第二上導電結構。第一上導電結構包括不透明電極或半透明電極，且第二上導電結構包括透明電極。第一上導電結構被配置為使第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。

Description

感光裝置
本發明是有關於一種感光裝置，且特別是有關於一種包含多個感光元件的感光裝置。
目前，為了增加產品的安全性，許多廠商會於產品中裝設指紋辨識的感測裝置。在現有的指紋辨識技術中，感測裝置偵測手指指紋所反射之光線，指紋的高低起伏會有不同強度的反射光，因此不同的指紋樣貌會被感測裝置所分辨出來。一般而言，指紋辨識的感測裝置包括排成陣列的感光元件。藉由排成陣列的感光元件偵測不同位置處的指紋的高低起伏，以獲取指紋的整體樣貌。
本發明提供一種感光裝置，具有防偽功能，且可以提升指紋辨識的可靠性。
本發明的至少一實施例提供一種感光裝置。感光裝置包括基底、主動元件層、第一感光元件以及第二感光元件。主動元 件層位於基底上方。每個第一感光元件包括依序堆疊的第一下導電結構、第一感光層以及第一上導電結構。第一下導電結構電性連接至主動元件層。每個第二感光元件包括依序堆疊的第二下導電結構、第二感光層以及第二上導電結構。第二下導電結構電性連接至主動元件層。第一上導電結構包括不透明電極或半透明電極，且第二上導電結構包括透明電極。第一上導電結構被配置為使第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
本發明的至少一實施例提供一種感光裝置。感光裝置包括基底、主動元件層、第一感光元件以及第二感光元件。主動元件層位於基底上方。每個第一感光元件包括依序堆疊的第一下導電結構、第一感光層以及第一上導電結構。第一下導電結構電性連接至主動元件層。每個第二感光元件包括依序堆疊的第二下導電結構、第二感光層以及第二上導電結構。第二下導電結構電性連接至主動元件層。第一下導電結構包括透明電極，且第二下導電結構包括不透明電極。第一下導電結構被配置為使第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
本發明的至少一實施例提供一種感光裝置。感光裝置包括基底、主動元件層、第一感光元件以及第二感光元件。主動元件層位於基底上方。每個第一感光元件包括依序堆疊的第一下導電結構、第一感光層以及第一上導電結構。第一下導電結構電性 連接至主動元件層。每個第二感光元件包括依序堆疊的第二下導電結構、第二感光層以及第二上導電結構。第二下導電結構電性連接至主動元件層。第一遮蔽結構為不透明結構或半透明結構。第一遮蔽結構重疊於第一感光元件，且不重疊於第二感光元件。第一遮蔽結構被配置為使第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
基於上述，藉由減少第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的差值，使感光裝置具有防偽功能，藉此可以提升指紋辨識的可靠性。
10,20,30,40,50,60:感光裝置
100:基底
102:緩衝層
110:主動元件層
112:閘極絕緣層
114:層間介電層
200:第一絕緣層
210:第二絕緣層
220:第一緩衝層
230:第一準直結構
232:第一遮光層
234:第一抗反射層
236:開口
238:第一遮蔽結構
240:第三絕緣層
250:第二緩衝層
260:第二準直結構
262:第二遮光層
264:第二抗反射層
266:開口
268:第二遮蔽結構
270:第四絕緣層
280:第三緩衝層
290:第三準直結構
292:第三遮光層
294:第三抗反射層
296:開口
298:第三遮蔽結構
300:透鏡
BF1:保護層
BF2:保護層
CH,Cha,CHb:通道
D,Da,Db:汲極
G,Ga,Gb:閘極
LC:下導電結構
LC1,LC1’:第一下導電結構
LC2:第二下導電結構
PD:感光元件
PD1:第一感光元件
PD2:第二感光元件
PS:感光層
PS1:第一感光層
PS2:第二感光層
S,Sa,Sb:源極
Ta,Tb:主動元件
T1:第一主動元件
T2:第二主動元件
UC:上導電結構
UC1,UC1’:第一上導電結構
UC2:第二上導電結構
圖1是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的上視示意圖。
圖3是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖4是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖5是圖4的感光裝置的電壓-電流曲線圖。
圖6是圖4的感光裝置的輸出電壓-時間曲線圖。
圖7是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖8是圖7的感光裝置的電壓-電流曲線圖。
圖9是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖10是圖9的感光裝置的電壓-電流曲線圖。
圖11是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
圖12是圖11的感光裝置的電壓-電流曲線圖。
圖13是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的上視示意圖。
圖14是圖13的線a-a’的剖面示意圖。
在本揭露中，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和“上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉， 則被描述為在其它元件「下」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下」或「下方」可以包括上方和下方的取向。
圖1是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。
請參考圖1，感光裝置10包括基底100、主動元件層110、至少一第一感光元件PD1以及至少一第二感光元件PD2。在本實施例中，感光裝置10更包括第一準直結構230、第二準直結構260、第三準直結構290以及透鏡300。需注意的是，在圖1中，感光元件的數量以及主動元件的數量僅用於示意，而非用於限制本揭露。換句話說，感光元件的數量以及主動元件的數量可以依照實際需求而進行調整。
基底100的材料包括玻璃、石英、有機聚合物或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷或其他可適用的材料)或是其他可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在基底100上覆蓋一層絕緣層(未繪示)，以避免短路問題。
主動元件層110位於基底100上方。在本實施例中，主動元件層110與基底100之間選擇性地包括緩衝層102。主動元件層110包括多個主動元件。舉例來說，主動元件層110包括多個第一主動元件T1以及多個第二主動元件T2。第一主動元件T1以及第二主動元件T2為底部閘極型薄膜電晶體、頂部閘極型薄膜電晶體、雙閘極型薄膜電晶體或其他型式的薄膜電晶體。在本實施 例中，第一主動元件T1以及第二主動元件T2為頂部閘極型薄膜電晶體。
在本實施例中，第一主動元件T1以及第二主動元件T2各自包括閘極G、通道CH、源極S以及汲極D。通道CH重疊於閘極G，且通道CH與閘極G之間夾有閘極絕緣層112。層間介電層114位於閘極G以及閘極絕緣層112上。源極S以及汲極D位於層間介電層114上，且透過貫穿閘極絕緣層112以及層間介電層114的導電孔而電性連接至通道CH。
在一些實施例中，通道CH的材料包括非晶矽、多晶矽、微晶矽、單晶矽、有機半導體材料、氧化物半導體材料(例如：銦鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是其他合適的材料或上述材料之組合)或其他合適的材料或上述材料之組合。閘極G、源極S以及汲極D包括鉻、金、銀、銅、錫、鉛、鉿、鎢、鉬、釹、鈦、鉭、鋁、鋅等金屬、上述合金、上述金屬氧化物、上述金屬氮化物或上述之組合或其他導電材料。
在本實施例中，第一主動元件T1以及第二主動元件T2包括相同的結構，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，第一主動元件T1以及第二主動元件T2包括不同的結構。舉例來說，第一主動元件T1以及第二主動元件T2包括不同類型的薄膜電晶體或包括不同材料構成的薄膜電晶體。
第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2電性連接至主動元件層110。每個第一感光元件PD1包括依序堆疊的第一下導 電結構LC1、第一感光層PS1以及第一上導電結構UC1，且每個第二感光元件PD2包括依序堆疊的第二下導電結構LC2、第二感光層PS2以及第二上導電結構UC2。
在本實施例中，每個感光元件電性連接至對應的一個主動元件。具體地說，每個第一感光元件PD1電性連接至主動元件層110中對應的一個第一主動元件T1，且每個第二感光元件PD2電性連接至主動元件層110中對應的一個第二主動元件T2。
在本實施例中，第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1以及第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2電性連接至主動元件層110。在本實施例中，第一下導電結構LC1與對應之第一主動元件T1的汲極D連成一體，且第二下導電結構LC2與對應之第二主動元件T2的汲極D連成一體。在本實施例中，第一主動元件T1之源極S與汲極D、第二主動元件T2之源極S與汲極D、第一下導電結構LC1以及第二下導電結構LC2屬於相同導電層，且包括相同的材料，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，第一下導電結構LC1以及第二下導電結構LC2可以與第一主動元件T1之源極S與汲極D以及第二主動元件T2之源極S與汲極D屬於不同導電層。換句話說，在其他實施例中，第一下導電結構LC1以及第二下導電結構LC2可以包括不同於源極S與汲極D的材料。在本實施例中，第一下導電結構LC1以及第二下導電結構LC2為不透明的金屬電極。
第一感光層PS1位於第一下導電結構LC1上，且第二感 光層PS2位於第二下導電結構LC2上。在一些實施例中，第一感光層PS1與第二感光層PS2各自的材料例如包括富矽氮化物(Silicon-rich nitride)、富矽氮氧化物(silicon-rich oxynitride)、富矽碳化物(silicon-rich carbide)、富矽碳氧化物(silicon-rich oxycarbide)、氫化富矽氧化物(hydrogenated silicon-rich oxide)、氫化富矽氮化物(hydrogenated silicon-rich nitride)、氫化富矽碳化物(hydrogenated silicon-rich carbide)或其組合，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一感光層PS1與第二感光層PS2各自包括P型半導體、本質半導體以及N型半導體的堆疊層。在本實施例中，第一感光層PS1與第二感光層PS2包括相同的材料，但本揭露不以此為限。
在一些實施例中，第一下導電結構LC1與第一感光層PS1之間以及第二下導電結構LC2的金屬材質與第二感光層PS2之間會分別產生抑制暗電流訊號的保護層BF1以及保護層BF2，其中保護層BF1以及保護層BF2例如為金屬氧化物。舉例來說，在一些實施例中，第一下導電結構LC1與第二下導電結構LC2各自包括鈦、鋁以及鈦的疊層結構，其中位於外層的鈦在製程中會氧化，並形成包含氧化鈦的保護層BF1以及保護層BF2。在其他實施例中，保護層BF1以及保護層BF2的材料包括氧化鉬，且形成保護層BF1以及保護層BF2的方法包括濺鍍或水氧化製程。
第一絕緣層200位於主動元件層110、第一感光層PS1以及第二感光層PS2上，且具有重疊於第一感光層PS1以及第二 感光層PS2的多個開口。在一些實施例中，第一絕緣層200包括單層或多層結構，且第一絕緣層200的材料包括有機材料或無機材料。
第一上導電結構UC1以及第二上導電結構UC2位於第一絕緣層200上，且填入第一絕緣層200中的開口，以分別接觸第一感光層PS1與第二感光層PS2。在本實施例中，第一上導電結構UC1的材料不同於第二上導電結構UC2的材料，其中第一上導電結構UC1包括不透明電極或半透明電極，且第二上導電結構UC2包括透明電極。
在一些實施例中，第一上導電結構UC1包括半透明或不透明的金屬。在本實施例中，第一上導電結構UC1包括半透明金屬，例如厚度小於500奈米的鉬或鋁。
在一些實施例中，第二上導電結構UC2包括透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是上述至少二者之堆疊層或其他材料。在本實施例中，第二上導電結構UC2的厚度大於第一上導電結構UC1的厚度。
第二絕緣層210位於第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2上。在一些實施例中，第二絕緣層210包括單層或多層結構，且第二絕緣層210的材料包括有機材料或無機材料。
第一緩衝層220位於第二絕緣層210上。在一些實施例中，第一緩衝層220包括單層或多層結構，且第一緩衝層220的 材料包括有機材料或無機材料。
第一準直結構230位於第一緩衝層220上。在本實施例中，第一準直結構230位於第一感光元件PD1的上方以及第二感光元件PD2的上方。第一準直結構230具有重疊於第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2的多個開口236。
第一準直結構230包括單層或多層結構。在本實施例中，第一準直結構230包括第一遮光層232以及位於第一遮光層232上的第一抗反射層234。在一些實施例中，第一遮光層232包括金屬(例如鉬)，而第一抗反射層234包括金屬氧化物(例如氧化鉬)，但本揭露不以此為限。
第三絕緣層240位於第一準直結構230上。在一些實施例中，第三絕緣層240包括單層或多層結構，且第三絕緣層240的材料包括有機材料或無機材料。
第二緩衝層250位於第三絕緣層240上。在一些實施例中，第二緩衝層250包括單層或多層結構，且第二緩衝層250的材料包括有機材料或無機材料。
第二準直結構260位於第二緩衝層250上。在本實施例中，第二準直結構260位於第一感光元件PD1的上方以及第二感光元件PD2的上方。第二準直結構260具有重疊於第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2的多個開口266。在本實施例中，第二準直結構260的開口266重疊於第一準直結構230的開口236，且開口266的寬度大於或等於開口236的寬度。
第二準直結構260包括單層或多層結構。在本實施例中，第二準直結構260包括第二遮光層262以及位於第二遮光層262上的第二抗反射層264。在一些實施例中，第二遮光層262包括金屬(例如鉬)，而第二抗反射層264包括金屬氧化物(例如氧化鉬)，但本揭露不以此為限。
第四絕緣層270位於第二準直結構260上。在一些實施例中，第四絕緣層270包括單層或多層結構，且第四絕緣層270的材料包括有機材料或無機材料。
第三緩衝層280位於第四絕緣層270上。在一些實施例中，第三緩衝層280包括單層或多層結構，且第三緩衝層280的材料包括有機材料或無機材料。
第三準直結構290位於第三緩衝層280上。在本實施例中，第三準直結構290位於第一感光元件PD1的上方以及第二感光元件PD2的上方。第三準直結構290具有重疊於第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2的多個開口296。在本實施例中，第三準直結構290的開口296重疊於第一準直結構230的開口236以及第二準直結構260的開口266，且開口296的寬度大於或等於開口266的寬度。
第三準直結構290包括單層或多層結構。在本實施例中，第三準直結構290包括第三遮光層292以及位於第三遮光層292上的第三抗反射層294。在一些實施例中，第三遮光層292包括金屬(例如鉬)，而第三抗反射層294包括金屬氧化物(例如氧化鉬)， 但本揭露不以此為限。
多個透鏡300位於第三緩衝層280上。在本實施例中，透鏡300位於第三準直結構290的開口296中。透鏡300位於第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2上方，且重疊於開口236、開口266以及開口296。在一些實施例中，透鏡300包括有機材料或無機材料。
在本實施例中，第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2適用於接收經手指反射後的光線。在接收前述光線時，第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2各自產生對應的光電流訊號。在未接收光線時，第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2各自產生對應的暗電流訊號。
表1比較了第一上導電結構UC1選用不同材料與厚度時，第一感光元件PD1產生的光電流訊號的差異。在表1中，光電流訊號以第一上導電結構UC1選用透明的銦錫氧化物時為100%進行比較。
Figure 110140624-A0305-02-0016-1
由表1可知，當第一上導電結構選用透光率差的鉬或鋁時，第一感光元件PD1產生的光電流訊號強度會下降。
基於上述，在相同光照量下，由於第一上導電結構UC1 包括不透明電極或半透明電極，且第二上導電結構UC2包括透明電極，第一感光元件PD1所產生的光電流訊號的強度會小於第二感光元件PD2所產生的光電流訊號的強度。因此，第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1會小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。換句話說，第一上導電結構UC1被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。
在本實施例中，訊號差I1以及訊號差I2之間的差值可用於辨識指紋的真假。舉例來說，第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2接收手指反射之光線後分別產生光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1以及光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2，而第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2接收其他材料反射之光線後分別產生光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1’以及光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2’，由於訊號差I1與訊號差I2之間的差值不同於訊號差I1’與訊號差I2’之間的差值，因此，可以辨識第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2接收的光線是由手指所反射或是由其他材料所反射。基於前述，感光裝置10具有防偽功能，且可以藉由第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2提升指紋辨識的可靠性。
圖2是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的上視示 意圖，其中圖2用於示意第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2的分布位置，且圖2省略繪示了感光裝置的其他結構。關於感光裝置的結構請參考圖1以及圖1的相關說明，於此不再贅述。
請參考圖2，在本實施例中，每個第一感光元件PD1相鄰於四個以上的第二感光元件PD2。需注意的是，圖2僅是用於示意第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2的其中一種分布方式。在其他實施例中，第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2亦可以具有其他分布方式。
圖3是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1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，在此不贅述。
圖3的感光裝置20與圖1的感光裝置10的差異在於：在感光裝置20中，第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1’的材料不同於第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2的材料。
在本實施例中，第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1’包括透明電極，例如金屬氧化物。在本實施例中，第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2包括不透明電極，例如不透明金屬。在本實施例中，第一下導電結構LC1’與第一主動元件T1的汲極D’連成一體，且第一下導電結構LC1’與第一主動元件T1的汲極D’的材料皆包括金屬氧化物，因此，第一主動元件T1的汲 極D’的材料不同於第二主動元件T2的汲極D的材料(例如金屬材料)，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一下導電結構LC1’與第一主動元件T1的汲極D’並非一體成形，且第一下導電結構LC1’的材料包括金屬氧化物，而第一主動元件T1的汲極D’的材料包括金屬。
在本實施例中，第二下導電結構LC2的材質包括金屬，且第一下導電結構LC1’的材質包括金屬氧化物，因此，在製程中，第二下導電結構LC2與第二感光層PS2之間形成保護層BF2，而第一下導電結構LC1’與第一感光層PS1之間不會形成保護層。保護層BF2位於第二感光層PS2以及第二下導電結構LC2之間。
在本實施例中，第一下導電結構LC1’以及第一上導電結構UC1皆被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。在本實施例中，保護層BF2有助於抑制第二感光元件PD2的暗電流訊號，進而提升第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。此外，由於第一感光元件PD1不具有保護層，因此，能減小第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，進而提升訊號差I1以及訊號差I2之間的差值。在本實施例中，第一感光元件PD1的暗電流訊號大於第二感光元件PD2的暗電流訊號。
基於前述，感光裝置20具有防偽功能，且可以藉由第一 感光元件PD1以及第二感光元件PD2提升指紋辨識的可靠性。
圖4是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖3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，在此不贅述。
圖4的感光裝置30與圖3的感光裝置20的差異在於：在感光裝置30中，第一感光元件PD1的第一上導電結構UC1’的材料相同於第二感光元件PD2的第二上導電結構UC2的材料。
請參考圖4，感光裝置30包括基底100、主動元件層110、第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2。主動元件層110位於基底100上方。主動元件層110包括多個第一主動元件T1以及多個第二主動元件T2。
每個第一感光元件PD1包括依序堆疊的第一下導電結構LC1’、第一感光層PS1以及第一上導電結構UC1’。第一下導電結構LC1’電性連接至主動元件層110，其中主動元件層110的第一主動元件T1電性連接第一下導電結構LC1’。每個第二感光元件PD2包括依序堆疊的第二下導電結構LC2、第二感光層PS2以及第二上導電結構UC2。第二下導電結構LC2電性連接至主動元件層110，其中主動元件層110的第二主動元件T2電性連接第二下導電結構LC2。
在本實施例中，第一上導電結構UC1’與第二上導電結構 UC2包括相同的材質。在本實施例中，第一上導電結構UC1’與第二上導電結構UC2皆包括透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是上述至少二者之堆疊層或其他材料。在本實施例中，第二上導電結構UC2的厚度等於第一上導電結構UC1的厚度。
在本實施例中，第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1’包括透明電極，例如金屬氧化物(例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是上述至少二者之堆疊層或其他材料)。在本實施例中，第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2包括不透明電極，例如不透明金屬。
在本實施例中，第二下導電結構LC2包括金屬，且第一下導電結構LC1’包括金屬氧化物，因此，在製程中，第二下導電結構LC2與第二感光層PS2之間形成保護層BF2，而第一下導電結構LC1’與第一感光層PS1之間不會形成保護層。
在本實施例中，第一下導電結構LC1’被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。在本實施例中，保護層BF2有助於抑制第二感光元件PD2的暗電流訊號，進而提升第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2。此外，由於第一感光元件PD1不具有保護層，因此，能減小第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，進而 提升訊號差I1以及訊號差I2之間的差值。在本實施例中，第一感光元件PD1的暗電流訊號大於第二感光元件PD2的暗電流訊號。
圖5是圖4的感光裝置的電壓-電流曲線圖。圖6是圖4的感光裝置的輸出電壓-時間曲線圖。
在圖4至圖6的實施例中，第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1’以及第一上導電結構UC1’皆包括透明電極。而第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2包括不透明電極，且第二上導電結構UC2包括透明電極。
由圖5以及圖6可以得知，第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2，且第一感光元件PD1的輸出電壓小於第二感光元件PD2的輸出電壓。
圖7是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖7的實施例沿用圖1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，在此不贅述。
圖7的感光裝置40與圖1的感光裝置10的差異在於：在感光裝置40中，第一感光元件PD1的第一上導電結構UC1’的材料相同於第二感光元件PD2的第二上導電結構UC2的材料。
請參考圖7，感光裝置40包括基底100、主動元件層110、第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2。主動元件層110位於 基底100上方。
每個第一感光元件PD1包括依序堆疊的第一下導電結構LC1、第一感光層PS1以及第一上導電結構UC1’。每個第二感光元件PD2包括依序堆疊的第二下導電結構LC2、第二感光層PS2以及第二上導電結構UC2。第一下導電結構LC1與第二下導電結構LC2電性連接至主動元件層110。
在本實施例中，第一感光元件PD1的第一上導電結構UC1’的材料相同於第二感光元件PD2的第二上導電結構UC2的材料，且第一感光元件PD1的第一下導電結構LC1的材料相同於第二感光元件PD2的第二下導電結構LC2的材料。
在本實施例中，第一上導電結構UC1’以及第二上導電結構UC2包括透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是上述至少二者之堆疊層或其他材料。第一下導電結構LC1以及第二下導電結構LC2包括不透明的金屬電極。
第一遮蔽結構238重疊於第一感光元件PD1，且不重疊於第二感光元件PD2。第一遮蔽結構238為不透明結構或半透明結構。在本實施例中，第一遮蔽結構238為半透明結構，且其包括鉬、鋁或其他材料，其中第一遮蔽結構238的厚度小於500奈米。
在本實施例中，第一準直結構230位於第一感光元件PD1的上方以及第二感光元件PD2的上方，其中第一準直結構230與 第一遮蔽結構238包括相同的金屬材質。舉例來說，第一準直結構230包括第一遮光層232以及位於第一遮光層232上的第一抗反射層234。第一遮光層232與第一遮蔽結構238包括相同的金屬材質，其中第一遮光層232與第一遮蔽結構238直接相連，且第一遮蔽結構238的厚度小於第一遮光層232的厚度。在本實施例中，第一抗反射層234不重疊於第一遮蔽結構238。在一些實施例中，第一遮光層232與第一遮蔽結構238一起形成，藉此減少感光裝置40的製造成本。
基於上述，第一感光元件PD1所產生的光電流訊號的強度會小於第二感光元件PD2所產生的光電流訊號的強度，而第一感光元件PD1與第二感光元件PD2具有相同的暗電流訊號的強度。第一遮蔽結構238被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2，如圖8所示。
在本實施例中，藉由訊號差I1以及訊號差I2之間的差值可用於辨識指紋的真假，使感光裝置40具有防偽功能，且可以藉由第一感光元件PD1以及第二感光元件PD2提升指紋辨識的可靠性。
圖9是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖9的實施例沿用圖7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，在此不贅述。
圖9的感光裝置50與圖7的感光裝置40的差異在於：感光裝置50更包括第二遮蔽結構268。
請參考圖9，第二遮蔽結構268重疊於第一感光元件PD1以及第一遮蔽結構238，且不重疊於第二感光元件PD2。第二遮蔽結構268為不透明結構或半透明結構。在本實施例中，第二遮蔽結構268為半透明結構，且其包括鉬、鋁或其他材料，其中第二遮蔽結構268的厚度小於500奈米。在本實施例中，第二遮蔽結構268相較於第一遮蔽結構238更遠離第一感光元件PD1，且第二遮蔽結構268的寬度大於第一遮蔽結構238的寬度。
在本實施例中，第二準直結構260位於第一感光元件PD1的上方以及第二感光元件PD2的上方，其中第二準直結構260與第二遮蔽結構268包括相同的金屬材質。舉例來說，第二準直結構260包括第二遮光層262以及位於第二遮光層262上的第二抗反射層264。第二遮光層262與第二遮蔽結構268包括相同的金屬材質，其中第二遮光層262與第二遮蔽結構268直接相連，且第二遮蔽結構268的厚度小於第二遮光層262的厚度。在本實施例中，第二抗反射層264不重疊於第二遮蔽結構268。在一些實施例中，第二遮光層262與第二遮蔽結構268一起形成，藉此減少感光裝置50的製造成本。
基於上述，第一感光元件PD1所產生的光電流訊號的強 度會小於第二感光元件PD2所產生的光電流訊號的強度，而第一感光元件PD1與第二感光元件PD2具有相同的暗電流訊號的強度。第一遮蔽結構238以及第二遮蔽結構268被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2，如圖10所示。
圖11是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖11的實施例沿用圖9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，在此不贅述。
圖11的感光裝置60與圖9的感光裝置50的差異在於：感光裝置60更包括第三遮蔽結構298。
請參考圖11，第三遮蔽結構298重疊於第一感光元件PD1、第一遮蔽結構238以及第二遮蔽結構268，且不重疊於第二感光元件PD2。第三遮蔽結構298為不透明結構或半透明結構。在本實施例中，第三遮蔽結構298為半透明結構，且其包括鉬、鋁或其他材料，其中第三遮蔽結構298的厚度小於500奈米。在本實施例中，第三遮蔽結構298相較於第二遮蔽結構268更遠離第一感光元件PD1，且第三遮蔽結構298的寬度大於或等於第二遮蔽結構268的寬度。
在本實施例中，第三準直結構290位於第一感光元件PD1 的上方以及第二感光元件PD2的上方，其中第三準直結構290與第三遮蔽結構298包括相同的金屬材質。舉例來說，第三準直結構290包括第三遮光層292以及位於第三遮光層292上的第三抗反射層294。第三遮光層292與第三遮蔽結構298包括相同的金屬材質，其中第三遮光層292與第三遮蔽結構298直接相連，且第三遮蔽結構298的厚度小於第三遮光層292的厚度。在本實施例中，第三抗反射層294不重疊於第三遮蔽結構298。在一些實施例中，第三遮光層292與第三遮蔽結構298一起形成，藉此減少感光裝置60的製造成本。
基於上述，第一感光元件PD1所產生的光電流訊號的強度會小於第二感光元件PD2所產生的光電流訊號的強度，而第一感光元件PD1與第二感光元件PD2具有相同的暗電流訊號的強度。第一遮蔽結構238、第二遮蔽結構268以及第三遮蔽結構298被配置為減少第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1，使第一感光元件PD1的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I1小於第二感光元件PD2的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差I2，如圖12所示。
圖13是依照本發明的一實施例的一種感光裝置的上視示意圖。圖14是圖13的線a-a’的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖13與圖14的實施例沿用圖1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，在此不贅述。
在本實施例中，兩個以上的感光元件PD彼此連接在一起，且主動元件層110中的一個主動元件Ta以及一個主動元件Tb電性連接至兩個以上的感光元件PD。在一些實施例中，感光元件PD為前述實施例的第一感光元件，且主動元件Ta為前述實施例的第一主動元件。在一些實施例中，感光元件PD為前述實施例的第二感光元件，且主動元件Ta為前述實施例的第二主動元件。
主動元件層110包括多條第一訊號線SL1、多條第二訊號線SL2、多條第三訊號線SL3、閘極線GL、共用電極線CL、主動元件Ta以及主動元件Tb。第一訊號線SL1、多條第二訊號線SL2、多條第三訊號線SL3沿著第一方向E1沿伸，且閘極線GL以及共用電極線CL沿著第二方向E2沿伸。
主動元件Ta包括閘極Ga、通道CHa、源極Sa以及汲極Da。通道CHa重疊於閘極Ga，且通道CHa與閘極Ga之間夾有閘極絕緣層112。層間介電層114位於閘極Ga以及閘極絕緣層112上。源極Sa以及汲極Da位於層間介電層114上，且透過貫穿閘極絕緣層112以及層間介電層114的導電孔而電性連接至通道CHa。閘極Ga電性連接至閘極線GL。源極Sa電性連接至第一訊號線SL1，且汲極Da電性連接至多個感光元件PD的下導電結構LC。在本實施例中，多個感光元件PD的下導電結構LC彼此連接在一起。在本實施例中，感光元件PD的下導電結構LC與汲極Da連成一體，但本發明不以此為限。
主動元件Tb包括閘極Gb、通道CHb、源極Sb以及汲極Db。通道CHb重疊於閘極Gb，且通道CHb與閘極Gb之間夾有閘極絕緣層112。層間介電層114位於閘極Gb以及閘極絕緣層112上。源極Sb以及汲極Db位於層間介電層114上，且透過貫穿閘極絕緣層112以及層間介電層114的導電孔而電性連接至通道CHb。閘極Gb電性連接至多個感光元件PD的下導電結構LC。源極Sb電性連接至第二訊號線SL2，且汲極Db電性連接至第三訊號線SL3。
在本實施例中，多個感光元件PD的感光層PS彼此分離。多個感光元件PD的上導電結構UC彼此連接在一起，且電性連接至共用電極線CL。另外，感光元件PD的下導電結構LC與感光層PS之間選擇性地包括保護層(圖未示)，前述保護層例如適用於抑制暗電流的產生。
綜上所述，本揭露的實施例不需要於感光裝置中設置重疊於感光元件的彩色濾光片就可以減少第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的差值。因此，感光裝置具有較低的製造成本，且具有高可靠性。
10:感光裝置
100:基底
102:緩衝層
110:主動元件層
112:閘極絕緣層
114:層間介電層
200:第一絕緣層
210:第二絕緣層
220:第一緩衝層
230:第一準直結構
232:第一遮光層
234:第一抗反射層
236:開口
240:第三絕緣層
250:第二緩衝層
260:第二準直結構
262:第二遮光層
264:第二抗反射層
266:開口
270:第四絕緣層
280:第三緩衝層
290:第三準直結構
292:第三遮光層
294:第三抗反射層
296:開口
300:透鏡
BF1:保護層
BF2:保護層
CH:通道
D:汲極
G:閘極
LC1:第一下導電結構
LC2:第二下導電結構
PD1:第一感光元件
PD2:第二感光元件
PS1:第一感光層
PS2:第二感光層
S:源極
T1:第一主動元件
T2:第二主動元件
UC1:第一上導電結構
UC2:第二上導電結構

Claims (19)

  1. 一種感光裝置，包括： 一基底； 一主動元件層，位於該基底上方； 至少一第一感光元件，每個該至少一第一感光元件包括依序堆疊的一第一下導電結構、一第一感光層以及一第一上導電結構，其中該第一下導電結構電性連接至該主動元件層；以及 至少一第二感光元件，每個該至少一第二感光元件包括依序堆疊的一第二下導電結構、一第二感光層以及一第二上導電結構，其中該第二下導電結構電性連接至該主動元件層，其中： 該第一上導電結構包括不透明電極或半透明電極，該第二上導電結構包括透明電極，且其中該第一上導電結構被配置為使該至少一第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於該至少一第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
  2. 如請求項1所述的感光裝置，其中該至少一第一感光元件包括多個第一感光元件，且該主動元件層中的一個第一主動元件電性連接至兩個以上的該些第一感光元件。
  3. 如請求項1所述的感光裝置，其中該至少一第一感光元件包括多個第一感光元件，且每個該些第一感光元件電性連接至該主動元件層中對應的一個第一主動元件。
  4. 如請求項1所述的感光裝置，更包括： 一準直結構，位於該至少一第一感光元件的上方以及該至少一第二感光元件的上方，其中該準直結構具有重疊於該至少一第一感光元件以及該至少一第二感光元件的多個開口；以及 多個透鏡，位於該至少一第一感光元件以及該至少一第二感光元件上方。
  5. 如請求項1所述的感光裝置，其中該第一下導電結構以及該第二下導電結構包括相同的材料。
  6. 如請求項1所述的感光裝置，其中該第一下導電結構包括透明電極，且該第二下導電結構包括不透明電極。
  7. 如請求項1所述的感光裝置，其中在相同光照量下，該至少一第一感光元件所產生的光電流訊號的強度小於該至少一第二感光元件所產生的光電流訊號的強度。
  8. 一種感光裝置，包括： 一基底； 一主動元件層，位於該基底上方； 至少一第一感光元件，每個該至少一第一感光元件包括依序堆疊的一第一下導電結構、一第一感光層以及一第一上導電結構，其中該第一下導電結構電性連接至該主動元件層；以及 至少一第二感光元件，每個該至少一第二感光元件包括依序堆疊的一第二下導電結構、一第二感光層以及一第二上導電結構，其中該第二下導電結構電性連接至該主動元件層，其中： 該第一下導電結構包括透明電極，該第二下導電結構包括不透明電極，且其中該第一下導電結構被配置為使該至少一第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於該至少一第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
  9. 如請求項8所述的感光裝置，其中每個該至少一第二感光元件更包括： 一保護層，位於該第二感光層以及該第二下導電結構之間，其中該第二下導電結構的材質包括金屬，且該第一下導電結構的材質包括金屬氧化物。
  10. 如請求項8所述的感光裝置，其中該主動元件層包括： 一第一主動元件，電性連接至該至少一第一感光元件；以及 一第二主動元件，電性連接至該至少一第二感光元件。
  11. 如請求項8所述的感光裝置，其中該第一上導電結構與該第二上導電結構包括相同的材質。
  12. 如請求項8所述的感光裝置，其中該第一上導電結構包括不透明電極或半透明電極，且該第二上導電結構包括透明電極。
  13. 如請求項8所述的感光裝置，其中該至少一第一感光元件的暗電流訊號大於該至少一第二感光元件的暗電流訊號。
  14. 一種感光裝置，包括： 一基底； 一主動元件層，位於該基底上方； 至少一第一感光元件，每個該至少一第一感光元件包括依序堆疊的一第一下導電結構、一第一感光層以及一第一上導電結構，其中該第一下導電結構電性連接至該主動元件層； 至少一第二感光元件，每個該至少一第二感光元件包括依序堆疊的一第二下導電結構、一第二感光層以及一第二上導電結構，其中該第二下導電結構電性連接至該主動元件層；以及 一第一遮蔽結構，為不透明結構或半透明結構，其中該第一遮蔽結構重疊於該至少一第一感光元件，且不重疊於該至少一第二感光元件，其中： 該第一遮蔽結構被配置為使該至少一第一感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差小於該至少一第二感光元件的光電流訊號與暗電流訊號的訊號差。
  15. 如請求項14所述的感光裝置，更包括： 一第一準直結構，位於該至少一第一感光元件的上方以及該至少一第二感光元件的上方，其中該第一準直結構與該第一遮蔽結構包括相同的金屬材質。
  16. 如請求項15所述的感光裝置，其中該第一準直結構包括： 一遮光層；以及 一抗反射層，位於該遮光層上，且不重疊於該第一遮蔽結構。
  17. 如請求項16所述的感光裝置，其中該遮光層與該第一遮蔽結構直接相連，且該第一遮蔽結構的厚度小於該遮光層的厚度。
  18. 如請求項16所述的感光裝置，更包括： 一第二遮蔽結構，為不透明結構或半透明結構，重疊於該第一遮蔽結構，且不重疊於該至少一第二感光元件；以及 一第二準直結構，重疊於該第一準直結構，其中該第二準直結構與該第二遮蔽結構直接相連。
  19. 如請求項18所述的感光裝置，其中該第二遮蔽結構相較於該第一遮蔽結構更遠離該至少一第一感光元件，且該第二遮蔽結構的寬度大於該第一遮蔽結構的寬度。
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