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TW201007932A - Photo sensor and portable electronic apparatus - Google Patents

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Meng-Chi Liou
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Chunghwa Picture Tubes Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/28Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices being characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistors
    • H10F30/282Insulated-gate field-effect transistors [IGFET], e.g. MISFET [metal-insulator-semiconductor field-effect transistor] phototransistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/016Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of thin-film-based image sensors

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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

201007932 \jt i\j±-r/xx W 25803twf.doc/n 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種感光元件,且特別是有關於一種 可攜式電子裝置之感光元件。 【先前技術】
圖1是習知感光兀件之剖面示意圖。請參考圖卜習 知之感光元件1〇〇包括-基板101、一金屬電極1〇2、一半 導體層104、-摻雜半導體们06與—透明電極1〇8。其中, 金屬電極102配置於基板101上。此外,半導體層1〇4與 摻雜半導體層1G6會配置於金屬電極1〇2與透明電極1〇8 之間。此透明電極108之材料可職錫氧化物。上述之推 雜半導體層106可用以降低透明電極⑽與半導體層刚 之間的接觸阻抗。 具體而言’金屬電極102可電性連接至一低電壓,而 極、而可電性連接至一高電壓。由於半導體層104 *’、、一材料,當外界光線L透過透明電極1〇8而昭射至半 ^體層104與摻雜半導體I應時,半導體層1〇4會吸收 二子而產生一電子電洞對(electr〇nh〇lepair)。電子與電 自在生存時間内流動遷移至透明電極⑽與金屬Ϊ極 進而形成光電流(photo current)。 ,得注意的是’ f知感光元件刚之製程並無法 :準3=!基板之標準五道光罩製程整合。這是由於 二二中嘴極級極金屬層會作為製作歐姆接 觸層(摻科導體層)之鮮。齡之,在鮮五道^
有鑑於此,本發明提供一種感光元件 具可整合於主 201007932 u/iui^/n W 25803twf.doc/n 製程中沒有源極/沒極金屬層就無法順利製作出歐姆接觸 層(摻雜半導體層)。然而,在習知感光元件中摻雜 半導體層106上方為透明電極108,因此並無法在標準五 道光罩製程中形成推雜半導體層106。此外,不具捧雜半 導體層106之感光元件1〇〇會因接觸阻抗過高而無法運 作。因此,如何將感光元件1〇〇整合於液晶顯示面板上, 實為重要之課題。 【發明内容】 ,一 7 从 />1 ^ TD/Uli* 動元件陣列基板上且具有良好的感光特性 本發明提供-種可攜式電子裝置,其應用本發明之感 光元件而能具有良好的顯示效果。 本發明提出一種感光元件,其適於配置於一基板上, 本發明之感光元件包括一閘極、一第一絕緣層、一半導體 層、一第一電極圖案層、一第二電極圖案層、一第二絕緣 層與二透明電極。其中,閘極配置於基板上,而第一絕緣 層覆蓋閘極與部分之基板^外,半導體層配置於間極上 =之第-絕緣層上。另外’第—電極圖案層輿第二電極圖 荦==導=上’且第一電極圖案層與第二電極圖 案層之間具有-間距且彼此相對。上述之第二 覆蓋 部分半導體層、第-電極圖㈣與第二電 / =透2=置於半導體層上方之第二絕緣^且對應 ’其中透明電極與第一電極圖案層電性 連接且透明電極之部分對應於間距内。 6 201007932 W 又…,n w 25803twf-doc/n X月之貝她例,上述之感光元件更包括-歐 =接觸層’配置於半導體層與第1_絲之間以及半 導體層與第二電極圖案層之間。 之實施例令’上述之感光元件更包括-第 —、.、邑緣層,覆盍部分第二絕緣層與透明電極。 ❹ 林剌之-實關t,上述之第三絕緣層具有多個 凸起,此凸起對應於半導體層上方之區域。 f本發實施财,上叙第二崎層具有一接 =二且透明電極藉由接觸窗開口而與第-電極圖案 盘夕Π月提ΐ一種可攜式電子裝置,其包括一顯示螢幕 二夕個感光兀件。顯示螢幕具有一背光控
感光元件電性連接至背光Γ" ;L 連接且圍繞賤㈣=物,錢織彼此電性 極發明之一實施例中,上述之各感光元件之第一電 接^^彼此電性連接’各第二電極圖案層彼此電性連 接而各閘極彼此電性連接。 括 間 明5一實施例中,上述之可攜式電子裝置更包 5 'u大器電性連接於背光控制電路與感光元件之 括一 之間 明,—實施例中,上述之可攜式電子裝置更ί S ^^理②’電性連接於訊號放大H與背光控制電s 0 本I月與f電極圖案層電性連接之透明電極,會g 201007932 υ/ium/nW 25803twf.doc/n 伸至第一電極圖案層與第二電極圖案層之間的間距内,藉 此提升電場㊣度’並有效提高就元件受級喊生之光 電流。本發明之可攜式電子裝置可應用本發明之感光元 件,而能根據環境光之強弱,而適當調整顯示晝面之明暗 程度。因此,本發明之可攜式電子裝置能具有良好的顯示 效果。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特 鲁 舉較佳實施例’並配合所附圖式,作詳細說明如下。 【實施方式】 弟一實施例 圖2A是本發明一實施例之感光元件之上視圖,而圖 2B是沿圖2A中A-A,剖面線之剖面示意圖。為了圖示之簡 明,圖2A省略了第一絕緣層、第二絕緣層與第三絕緣層 之繪示,但這些膜層可清楚見於圖2B中。請同時參考圖 2A與圖2B’本發明之感光元件2〇〇適於配置於一基板2〇1 春 上,此基板201例如是主動元件陣列基板。一般而言,主 動元件陣列基板會與彩色濾光基板組立,以製作出顯示面 板。當然,此基板201之類型可視實際需要而改變,在此 並不刻意侷限。 如圖2B所示,此感光元件2〇〇包括一閘極2〇2g、一 弟一絕緣層202i、一半導體層202c、一第一電極圖案層 202s、一第二電極圖案層2〇2d、一第二絕緣廣204與一透 明電極206。閘極202g配置於基板201上,而第一絕緣層 202i覆蓋閘極202g與部分之基板201。這裡要說明的是, 8 201007932 25803twf.doc/n 上述之主動基板—般會 ,元件中之閘極(椅示)可與本發明感光=1: =極20,藉㈣—道光罩而—併形成,無需額外之光罩製 之第-絕緣層2〇2i-併形成緣層(未心)可與本發明 —此外,本發明之半導體層耻配置於間極 之第一絕緣層202i上。實務上,, g 方 貫務上本發明感光元件200之半 f體層職可與絲元件巾之通道層(未㈣)藉由同一 道光罩而-併戦,無需梅之料餘。^ 材料與半導體材料之間的接觸阻枋,卜诚二降:金屬 更包括一歐姆接舖厗?n? 述之·感光tg件200 更〇括k姆接觸層202m。此歐姆接觸層 半導體層2伽與第—電極_層搬S之間以及Γ導S 202c與第二電極圖案層2〇2d之間。 θ 由圖2Β可知,第一電極圖案層施與第二電極圖案 層202d之間具有-間距〇,且第一電極圖案層2〇 ❷ 二電極圖案層2〇2d彼此相對。此間距D例如為3腿。此 間距D愈小,第-電極圖案層耻與第二電極圖案層薦 之間所產生㈣場·職大。值躲意的是,此間距d 之大小會因曝光機台之料解析度極限而受限。另一方 面,本發日减光元件2GG之第—電極圖案層2Q2s與第二電 極圖案層202d以及主動元件中之源極與沒極(未緣示)可 藉由同-道光罩而-併形成’並無需額外之光罩製程。當 然,所屬技術領域中具有通常知識者可視需要而更改第一 電極圖案層202s與第二電極圖案層2〇2d之圖案,在此僅 9 201007932 …川…25803twf.d〇c/n 用以舉例說明並無意侷限。 # ^曰月之第二絕緣層204覆蓋第一電極圖案層勒、
^電^圖案層期與部分半導體層施。值得注意的 疋,本毛明之透明電極2〇6配置於半導體層2〇2c上方 ::層204上’且此透明電極2〇6對應至第一電極 層=〜透明電極施與主動元件中之畫素電極(未綠示、) 可曰由同道光罩而-併形成,並無需額外之光罩製程。 由圖2A可知’透明電極施可藉由—接觸窗開口 h,而 與第-電極圖案層2〇2s電性連接。上述至此,本發明感光 兀件删已大致介、紹完。由前述可知,感光元件之製 程可整合於-般之主動元料縣板之触,並無 增加光罩製程。 这裡要說明的是,第—電極圖案層2〇2s與第二電極圖 案層202d 1所產生之電場強度會與關距D成反比。 實務上,一般曝光機台之曝光解析度要製作出間距〇小於 3um極為不易。因此,如圖2B所示,與第一電極圖案層 202s電性連接之透明電極2〇6會有部分延伸並對應至間距 D内。如此一來,透明電極2〇6與第二電極圖案層 之間的距離便可小於3um,藉由縮小其距離,進而提升整 體電場強度。感光元件因光照而產生之光電流Iph<)t。亦 能有效提升。 為了進一步提高外界光線之使用率,如圖2C所示, 本發明之感光元件200更可包括一第三絕緣層208。此第 二絕緣層208覆蓋透明電極206與部分第二絕緣層204。 25803twf.doc/n 201007932 1/ ΐυΐΗ/1Χ ^ 特別的是,第三絕緣層208具有多個凸起(bump) B,此 凸起B會對應於半導體層202c上方之區域。如此—來, 不同方向之外界光線L便可透過凸起B之折射,而進入半 導體層202c中,進而能有效提升光線之利用率。 笫二實施例 圖3A是本發明第二實施例之可攜式電子裝置示意 圖,而圖3B是本發明第二實施例之可攜式電子裝置之運 作流程圖。請同時參考圖3A與圖3B,本發明之可攜式電 子裝置400包括多個感光元件2〇〇與一顯示螢幕3〇〇。匕 些感光元件200可圍繞於顯示螢幕300之周圍,用以感= 外界光線強弱。特別的是,感光元件2〇〇的連接方式有助 於提升輸出訊號之強度。如圖4A所示,各個感光元件2〇〇 之第一電極圖案層202s可彼此電性連接’各個第二電極圖 案層202d可彼此電性連接,而各個閘極2〇%可彼此電= 連接。實務上,閘極202g可共同連接至一電壓v,复 如為5伏特。第—電極圖案層2〇2s可共同連接至 Vh^其例如為5伏特。第二電極圖案層2咖可共同連 至一電壓&’其例如為0伏特。在一實施例中,i光开杜 Γ圍方式亦可以如圖4B所示。圍繞於顯示營幕3〇〇 =之,光元件200可視需要而對其連接方式而作不同的 在此僅用以說明並不刻意侷限。 对此外,如® 3B所示’本發明之可攜式電 背一訊號放大器3〇6、-訊號處理器308遍-控制電路3H)。為了使感光科所輪出之訊號 201007932 25803twf.doc/n 為顯著,上述之感光元件200可依序連接訊號放大器3〇6、 訊號處理器308與背光控制電路31〇。當然,這些感光元 件200可藉由不同的連接方式而提升輸出訊號的強度,此 時對於訊號放大器306之效能要求便可適度降低,以節省 製造成本。 具體而言,當可攜式電子裝置4〇〇受到外界光線l照 射,感光元件200便會產生光電流以輸出訊號至訊號放大 % 11獅與訊號處理器週。#背光控制電路31G接收到此 訊號,便可用以判斷外界光線L之強弱,進而適當調整顯 示晝面之明暗,以有效提升顯示晝面之品質。 紅上所述,本發明之透明電極會延伸至第一電極圖案 層與第二電極圖案層之間的間距内。透明電極與第二電極 圖案層之間的距離愈小’愈能藉此有效提升電場強度並提 高感光元件因光照而產生之光電流。本發明之可攜式電子 裝置2應用本發明之感光元件,而能根據環境光之強弱, % 而適當調整顯示晝面之明暗程度。因此,本 電子裝置能具有良好的顯示效果。 攜式 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,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 脫離本發明之精神和範圍内,當可作些許之更動與潤飾, 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利_所界定者 為準。 【圖式簡單說明】 圖1是習知感光元件之剖面示意圖。 12 201007932 \ji W 25803twf.doc/n 圖2A是本發明一實施例之感光元件之上視圖。 圖2B疋沿圖2A中A-A’剖面線之剖面示意圖。 圖2C是本發明一實施例之另一感光元件之剖面厂、太 圖。 尔思 圖3A是本發明第二實施例之可攜式電子裝 圖0 圖3Β是本發明第二實施例之可攜式電子裝置之運作 ©流程圖。 圖4Α是本發明第二實施例之感光元件之連接方式八 意圖。 "不 圖4Β是本發明第二實施例之感光元件之另一連接方 式不意圖。 【主要元件符號說明】 100、200 :感光元件 1(U、201:基板 102 .金屬電極 ❹ 104、202c :半導體層 106 ·換雜半導體層 108、206 :透明電極 202g :閘極 202m :歐姆接觸層 202i :第一絕緣層 202s:第一電極圖案層 202d:第二電極圖案層 13 /W 25803twf.doc/n 201007932
204 :第二絕緣層 208 :第三絕緣層 300 :顯示螢幕 306 :訊號放大器 308 :訊號處理器 310 :背光控制電路 400 :可攜式電子裝置 B :凸起 D :間距 Η:接觸窗開口 Iphot。.光電流 L:外界光線 Vg、VH、VL :電壓
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Claims (1)

  1. l ^ 25803twf.doc/n 201007932 十、申請專利範囲: 包括-種絲元件,適於配胁—基板上,該感光元件 一閘極,配置於該基板上; 二=層,覆蓋該閘極與部分之該基板; ❹ 參 -ί::二T該閘極上方之該第-絕緣層上; 一:一電極圖案層’配置於該半導體層上; 一電極圖案層,配置於該半導 J極圖案層與該第二電極圖案層之間具有 办二第ί緣層,覆蓋部分該半導體層、該第-雷極円 案層與該第二電極圖案層;以及 /第電極圖 上且配置於該半導體層上方之該第二絕緣層 :極圖案層電性連接’且該透明電極之部分對應;二 2.如申4專利範圍第i項所述之感光元件 歐姆接觸層,配置於該半導體層與該第-電極圖案層之間 以及該半導徵層無第二電極随層之間。…0 3·如申嗜專利範圍第1項所述之感光元件,更包括一 第三絕緣層,覆蓋部分該第二絕緣層與該透明電極。 一 4.如申讀專利範圍第3項所述之感光元件,其中該第 二絕緣層具有多個凸起,該些凸起對應於該半導體層^方 之區域。 Θ 15 t vV^ 25803twf.doc/n 201007932 5. 如申請專利範圍第i項所述之感光元件,其中該第 二絕緣層具有-接觸窗開σ,該透魏極藉由該接觸窗開 口而與該第一電極圖案層電性連接。 6. —種可攜式電子裝置,包括: 一顯示螢幕,具有一背光控制電路; 〜多個絲7G件,電性連接至該背光控制電路,且該些 感光元件彼此條連接且·於_錢幕 = 光元件包括: 一閘極’配置於該基板上; 一第=絕緣層,覆蓋該閘極與部分之該基板; 上-半導體層’配置於該閘極上方之該第一絕緣層 ’配置於該半導體層上; ’配置於該半導體層上,且該 二電極圖案層之間具有一間 一第一電極圖案層 弟一電極圖案層 第一電極圖案層與該第 距且彼此相對;
    極Η 層’覆蓋部分該半導體層、該第—電 極圖案層與該第二電極圖案層;以及 緣極,配置於該半導體層上方之該第二絕 層,其中該透明電極 對應於該間距=紐連接,且該透明電極之部分 16 25803twtdoc/n 201007932 第一電極圖案層彼此電性連接,而各該間極彼此電性連接。 8. 如申請專利範固第6項所述之可獻電子裝置,更 包括一訊號放大器,電性連接於該背光控制電路與該此感 光元件之間。 二么 9. 如申請專利範圍第g項所述之可攜式電子裝置,更 包括-訊號處理器,電性連接於該訊號放大器與 制電路之間。 參 10·如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置,更 ^括-歐姆接觸層,配置於該半導體層與該第—電極圖案 曰之間以及該半導體層與該第二電極圖案層之間。八 11^如申請專利範圍第6項所述之可攜式電子裝置,更 包括-第三絕緣層’覆蓋部分該第二絕緣層與該透明電極。 I2.如申請專利範圍第11項所述之可攜式電子裝置, 其中該第二絕緣層具有多個凸起。 中圍第6項所述之可構式電子裝置,其 β 難開口喊該第-電極圖㈣紐連接。 雜 17
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