CN111490057B

CN111490057B - 感光元件及显示装置

Info

Publication number: CN111490057B
Application number: CN202010171115.2A
Authority: CN
Inventors: 苏志中; 陈信学; 陈亦伟
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AUO Corp
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2040-03-12
Also published as: TWI706553B; CN111490057A; TW202111936A

Abstract

本发明公开了一种感光元件，包括第一基板及感光结构。感光结构包括第一输出电极、第一感光层、输入电极、第二感光层及第二输出电极。第一输出电极设置于第一基板上。第一感光层设置于第一输出电极上。输入电极设置于第一感光层上且透光。第二感光层设置于输入电极上。第二输出电极设置于第二感光层上且透光。此外，包括上述感光元件的显示装置也被提出。

Description

感光元件及显示装置

技术领域

本发明是有关于一种感光元件及显示装置。

背景技术

图1示出分别具有多种厚度的多个感光元件的电压与信噪比的关系曲线。具体而言，图1示出感光层的厚度分别为3000埃、4000埃及5000埃的多个感光元件的电压与信噪比的关系曲线。请参照图1，若将感光层的厚度调整至一较佳厚度(例如：3000埃)，论感光元件被操作在一省电偏压(例如：<2.5V)下，感光元件具有高信噪比。然而，通过调整感光层厚度提升信噪比的幅度有限。此外，若将分别用以感测多种波长范围的光束的多个感光层堆叠成一整合型感光层，虽然整合型感光层能感测多种波长范围的光束，但整合型感光层的厚度过厚，导致信噪比低。

发明内容

本发明提供一种感光元件，感光性能佳。

本发明提供一种显示装置，包括感光性能佳的感光元件。

本发明的一种感光元件包括第一基板及至少一感光结构。每一感光结构包括第一输出电极、第一感光层、输入电极、第二感光层及第二输出电极。第一输出电极设置于第一基板上。第一感光层设置于第一输出电极上。输入电极设置于第一感光层上且透光。第二感光层设置于输入电极上。第二输出电极设置于第二感光层上且透光。

本发明的一种显示装置，包括前述的感光元件、多个像素及多条接线。第一基板具有透视窗、线路区及主动区，线路区位于透视窗的周围，而线路区位于主动区与透视窗之间。多个像素设置于主动区。每一像素包括信号线、主动元件及像素电极，主动元件与信号线电性连接，且像素电极与主动元件电性连接。多条接线设置于线路区。每一条接线与分别位于透视窗的相对两侧的多个像素的多条信号线电性连接。感光元件的至少一感光结构设置于第一基板的线路区上。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1示出分别具有多种厚度的多个感光元件的电压与信噪比的关系曲线。

图2为本发明一实施例的显示装置10的上视示意图。

图3为本发明一实施例的显示装置10的剖面示意图。

图4为本发明一实施例的像素阵列基板100的上视示意图。

图5A为本发明一实施例的感光元件U的剖面示意图。

图5B为本发明一实施例的感光结构500的上视示意图。

图6为本发明另一实施例的感光元件U1的剖面示意图。

图7A为本发明又一实施例的感光元件U2的剖面示意图。

图7B为本发明又一实施例的感光结构500-3的上视示意图。

其中，附图标记：

10：显示装置

100：像素阵列基板

110：第一基板

110a：透视窗

110b：线路区

110c：主动区

200：第二基板

200b、R：区域

300：显示介质

400：背光源

500、500-1、500-2、500-3：感光结构

510：第一输出电极

520：第一感光层

530：输入电极

540：第二感光层

550：第二输出电极

A：电子元件

CL：接线

d1：第一方向

d2：第二方向

E：像素电极

PX：像素

SL：信号线

S1、S2：侧

T：主动元件

U、U1、U2：感光元件

Ι-Ι’：剖线

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。

本文使用的“约”、“近似”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

图2为本发明一实施例的显示装置10的上视示意图。

图2绘出显示装置10的透视窗110a、线路区110b及主动区110c；显示装置10的其它构件的尺寸小且精细，为清楚表达起见，将图2省略的其它构件绘于图3及图4。

图3为本发明一实施例的显示装置10的剖面示意图。图3对应图2的剖线Ι-Ι’。

图4为本发明一实施例的像素阵列基板100的上视示意图。图4对应图2的区域R。

图3省略图4的多个像素PX及多条接线CL。

请参照图2、图3及图4，显示装置10包括像素阵列基板100、第二基板200及设置于像素阵列基板100与第二基板200之间的显示介质300。在本实施例中，显示介质300可以是非自发光材料(例如：液晶)，而显示装置10还可包括设置于像素阵列基板100下方的背光源400。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，显示介质300也可以是自发光材料(例如：有机电致发光层)，而显示装置10也可不包括的背光源400。

请参照图3及图4，像素阵列基板100包括第一基板110。第一基板110具有透视窗110a、线路区110b及主动区110c。线路区110b位于透视窗110a的周围，且线路区110b位于主动区110c与透视窗110a之间。

透视窗110a内或透视窗110a下方用以设置电子元件A。在本实施例中，电子元件A包括镜头。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，电子元件A也可以包括听筒或其它元件。

在本实施例中，透视窗110a可以是第一基板110的一个透光材料部，透光材料部上未设置像素阵列基板100的任何挡光图案。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，透视窗110a也可以是第一基板110的一贯孔。

像素阵列基板100包括多个像素PX及多条接线CL。多个像素PX设置于第一基板110的主动区110c。每一像素PX包括信号线SL、主动元件T及像素电极E。主动元件T与信号线SL电性连接，而像素电极E与主动元件T电性连接。多条接线CL设置于第一基板110的线路区110b。多条接线CL的每一条与分别位于透视窗110a的相对两侧S1、S2的多个像素PX的多条信号线SL电性连接。

显示装置10还包括至少一感光结构500。举例而言，在本实施例中，感光结构500可设置在像素阵列基板100的线路区110b上。第二基板200的与线路区110b重叠的区域200b系透光，以利感光结构500接收光束。然而，本发明不限于此，根据其它实施例，感光结构500也可设置于显示装置10的其它位置。

图5A为本发明一实施例的感光元件U的剖面示意图。图5B为本发明一实施例的感光结构500的上视示意图。

请参照图5A及图5B，感光元件U包括第一基板110及设置于第一基板110上的至少一感光结构500。每一感光结构500包括第一输出电极510、第一感光层520、输入电极530、第二感光层540及第二输出电极550。第一输出电极510设置于第一基板110上。第一感光层520设置于第一输出电极510上。输入电极530设置于第一感光层520上。第二感光层540设置于输入电极530上。第二输出电极550设置于第二感光层540上。简言之，第一输出电极510、第一感光层520、输入电极530、第二感光层540及第二输出电极550在第一方向d1上依序堆叠，其中第一方向d1指向远离第一基板110处。

第一输出电极510可透光或不透光。输入电极530及第二输出电极550系透光。详言之，输入电极530及第二输出电极550的透光率大于或等于5％。举例而言，在本实施例中，输入电极530及第二输出电极550的材质可以是金属氧化物，例如：铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟锗锌氧化物、或其它合适的氧化物、或者是上述至少二者的堆叠层。然而，本发明不以此为限，根据其它实施例，输入电极530及第二输出电极550的材质也可以是透光的薄金属，透光的薄金属的厚度可以是纳米(nm)等级。

在本实施例中，第一感光层520的成份与第二感光层540的成份实质上相同。也就是说，第一感光层520的吸光波长范围与第二感光层540的吸光波长范围实质上相同。举例而言，在本实施例中，第一感光层520与第二感光层540的材料可为富硅氧化物(Silicon-rich oxide；SRO)；第一感光层520的吸光波长范围及第二感光层540的吸光波长范围可以是可见光波长范围(约介于380纳米至780纳米)或红外光波长范围(约介于780纳米至2500纳米)，但本发明不以此为限。

输入电极530用以接收一信号，以使输入电极530与第一输出电极510之间及输入电极530与第二输出电极550之间具有偏压。在输入电极530与第一输出电极510之间及输入电极530与第二输出电极550之间具有偏压的情况下，当欲感测的光束照射感光结构500时，第一输出电极510及第二输出电极550便能输出对应光强度大小的光电流。

在本实施例中，第一输出电极510与第二输出电极550可选择性地电性连接。感光结构500所输出的光电流可以是第一输出电极510输出的光电流与第二输出电极550输出的光电流的和。也就是说，利用透光的输入电极530夹设于两个输出电极(即第一输出电极510与第二输出电极550)之间的架构，能在多个感光层(即第一感光层520及第二感光层540)皆具有较佳厚度的情况下增加感光结构500输出的光电流。藉此，感光元件U的感光性能可进一步提升。

在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重述。

图6为本发明另一实施例的感光元件U1的剖面示意图。图6的感光元件U1与图5A的感光元件U类似，两者的差异在于：感光元件U1包括多个感光结构500-1、500-2，且多个感光结构500-1、500-2分别用以感测不同波长范围的光束。

请参照图6，具体而言，感光元件U1包括多个感光结构500。每一感光结构500的第一输出电极510、第一感光层520、输入电极530、第二感光层540及第二输出电极550在第一方向d1上堆叠。多个感光结构500包括在第二方向d2上排列的第一感光结构500-1与第二感光结构500-2，其中第一方向d1与第二方向d2交错。

第一感光结构500-1与第二感光结构500-2用以感测不同波长范围的光束。第一感光结构500-1的第一感光层520与第一感光结构500-1的第二感光层540具有相同的第一吸光波长范围，第二感光结构500-2的第一感光层520与第二感光结构500-2的第二感光层540具有相同的第二吸光波长范围，且第一吸光波长范围与第二吸光波长范围不同。举例而言，在本实施例中，第一吸光波长范围可以是可见光波长范围(约介于380纳米至780纳米)，第二吸光波长范围可以是红外光波长范围(约介于780纳米至2500纳米)，但本发明不以此为限。

第一感光结构500-1的第一感光层520与第一感光结构500-1的第二感光层540具有相同的第一成份，第二感光结构500-2的第一感光层520与第二感光结构500-2的第二感光层540具有相同的第二成份，且第一成份与第二成份不同。举例而言，在本实施例中，第一成份与第二成份皆包括富硅氧化物(Silicon-rich oxide；SRO)，但第一成份的硅含量与第二成份的硅含量不同，及/或第一成份的氧含量与第二成份的氧含量不同。第一成份与第二成份不同，而第一成份的折射率与第二成份的折射率也不同。举例而言，在本实施例中，第一成份的折射率可介于1.4～3.2，第二成份的折射率可介于3.2～4.2，但本发明不以此为限。

感光元件U1除了具有上述感光元件U的优点外，包括第一感光结构500-1及第二感光结构500-2的感光元件U1还能感测具有不同波长范围的多种光束。

图7A为本发明又一实施例的感光元件U2的剖面示意图。图7B为本发明又一实施例的感光结构500-3的上视示意图。图7A的感光元件U2与图5A的感光元件U类似，两者的差异在于：感光元件U2的感光结构500-3与感光元件U的感光结构500不同。

请参照图7A及图7B，具体而言，在本实施例中，感光结构500-3的第一感光层520的吸光波长范围与感光结构500-3的第二感光层540的吸光波长范围不同。举例而言，感光结构500-3的第一感光层520的吸光波长范围可以是可见光波长范围(约介于380纳米至780纳米)，感光结构500-3的第二感光层540的吸光波长范围可以是红外光波长范围(约介于780纳米至2500纳米)。

在本实施例中，感光结构500-3的第一感光层520的成份与感光结构500-3的第二感光层540的成份不同，而感光结构500-3的第一感光层520的折射率与感光结构500-3的第二感光层540的折射率也不同。举例而言，在本实施例中，感光结构500-3的第一感光层520的折射率可介于1.4～3.2；感光结构500-3的第二感光层540的折射率可介于3.2～4.2，但本发明不以此为限。

在本实施例中，第一感光层520位于第二感光层540与第一基板110之间。也就是说，用以感测红外光的第二感光层540设置在用以感测可见光的第一感光层520的上方。

在本实施例中，感光结构500-3的第一输出电极510与第二输出电极550系电性独立。根据第一输出电极510输出的光电流大小可判断感光结构500-3所接收的可见光的强弱。根据第二输出电极550输出的光电流大小可判断感光结构500-3所接收的红外光的强弱。

在具有较佳感光层(即，第一感光层520及/或第二感光层540)厚度的情况下，感光元件U2整合有感测可见光及红外光的功能。再者，由于吸光波长范围不同的第一感光层520及第二感光层540在垂直方向(即第一方向d1)上堆叠，因此感光元件U2还具有设置面积小的优点。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种感光元件，其特征在于，包括：

一第一基板；以及

至少一感光结构，其中该至少一感光结构的每一个包括：

一第一输出电极，设置于该第一基板上；

一第一感光层，设置于该第一输出电极上；

一输入电极，设置于该第一感光层上，且透光；

一第二感光层，设置于该输入电极上；以及

一第二输出电极，设置于该第二感光层上，且透光；其中

所述输入电极与所述第一输出电极之间具有一第一偏压，所述输入电极与所述第二输出电极之间具有一第二偏压。

2.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一感光层的成份与该第二感光层的成份相同，且该第一输出电极与该第二输出电极电性连接。

3.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一感光层的吸光波长范围与该第二感光层的吸光波长范围相同，且该第一输出电极与该第二输出电极电性连接。

4.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一感光层的成份与该第二感光层的成份不同，且该第一输出电极与该第二输出电极电性独立。

5.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一感光层的吸光波长范围与该第二感光层的吸光波长范围不同，且该第一输出电极与该第二输出电极电性独立。

6.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一输出电极、该第一感光层、该输入电极、该第二感光层及该第二输出电极在一第一方向上堆叠，该至少一感光结构包括一第一感光结构及一第二感光结构，该第一感光结构与该第二感光结构在一第二方向上排列，该第一方向与该第二方向交错，该第一感光结构的该第一感光层与该第一感光结构的该第二感光层具有相同的一第一成份，该第二感光结构的该第一感光层与该第二感光结构的该第二感光层具有相同的一第二成份，且该第一成份与该第二成份不同。

7.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一输出电极、该第一感光层、该输入电极、该第二感光层及该第二输出电极在一第一方向上堆叠，该至少一感光结构包括一第一感光结构及一第二感光结构，该第一感光结构与该第二感光结构在一第二方向上排列，该第一方向与该第二方向交错，该第一感光结构的该第一感光层与该第一感光结构的该第二感光层具有相同的一第一吸光波长范围，该第二感光结构的该第一感光层与该第二感光结构的该第二感光层具有相同的一第二吸光波长范围，且该第一吸光波长范围与该第二吸光波长范围不同。

8.如权利要求1所述的感光元件，其特征在于，该第一感光层位于该第二感光层与该第一基板之间，该第二感光层用以吸收一红外光，而该第一感光层用以吸收一可见光。

9.一种显示装置，其特征在于，包括：

如权利要求1～8项的任一项所述的感光元件，其中该第一基板具有一透视窗、一线路区及一主动区，该线路区位于该透视窗的周围，而该线路区位于该主动区与该透视窗之间；

多个像素，设置于该主动区，其中该些像素的每一个包括一信号线、一主动元件及一像素电极，该主动元件与该信号线电性连接，且该像素电极与该主动元件电性连接；以及

多条接线，设置于该线路区，其中该些接线的每一条与分别位于该透视窗的相对两侧的该些像素的多条信号线电性连接，而该至少一感光结构设置于该线路区上。