1.本发明涉及一种指纹感测装置,尤其涉及一种可防湿及抗静电放电(electrostatic discharge,esd)的指纹感测装置。
背景技术:
2.指纹辨识功能可支持多种应用,提升使用者体验并增加附加价值,为目前业界的重点开发项目之一。为了提高指纹辨识度,在现有的指纹感测装置中,需要使用有机材料来堆叠足够的厚度,以利微透镜聚焦及光线的准直化,目的是为了得到更清晰的指纹图像。然而,有机材料本身有高吸湿的特性,会增加对导线的腐蚀风险,甚至造成指纹感测装置作动异常。
3.此外,现有的指纹感测装置为单板电路架构,且无设置金属框架,故尚缺乏抗esd的保护结构。
技术实现要素:
4.本发明的目的在于提供一种可防湿及抗esd指纹感测装置。
5.本发明的一个实施例提出一种指纹感测装置,具有感测区、操作区及周边区,其中操作区位于感测区与周边区之间。指纹感测装置包括:基板;感测元件,位于感测区;操作元件,位于操作区;第一信号线,位于周边区;第一平坦层,位于基板上,且具有第一沟槽,其中第一沟槽重叠第一信号线;第一绝缘层,位于第一平坦层上以及第一沟槽中,且具有第一开口,其中第一开口位于第一沟槽中;以及第一遮光层,位于第一绝缘层上,且通过第一开口连接第一信号线。
6.在本发明的一实施例中,上述的操作元件包括驱动元件及测试元件。
7.在本发明的一实施例中,上述的第一平坦层包括有机材料。
8.在本发明的一实施例中,上述的第一绝缘层包括无机材料。
9.在本发明的一实施例中,上述的第一开口重叠第一信号线。
10.在本发明的一实施例中,上述的金属层包括铝层、钼层、钛层或其组合。
11.在本发明的一实施例中,上述的第一信号线为接地线或直流电源线。
12.在本发明的一实施例中,上述的第一平坦层还具有第二沟槽,第二沟槽位于第一沟槽与操作元件之间;第一绝缘层还具有第二开口,第二开口位于第二沟槽中;且第一遮光层位于第二开口中。
13.在本发明的一实施例中,上述的指纹感测装置于第一遮光层上还依序包括第三平坦层、第二绝缘层以及第二遮光层,其中:第三平坦层具有第三沟槽,第三沟槽重叠第一沟槽;第二绝缘层具有第三开口,第三开口位于第三沟槽中;且第二遮光层通过第三开口连接第一遮光层。
14.在本发明的一实施例中,上述的第一平坦层还具有第二沟槽,第二沟槽位于第一沟槽与操作元件之间,第一绝缘层还具有第二开口,第二开口位于第二沟槽中,且第一遮光
层位于第二开口中。
15.在本发明的一实施例中,上述的指纹感测装置于第二遮光层上还依序包括第四平坦层、第三绝缘层、第五平坦层、第四绝缘层、第三遮光层以及微透镜结构,其中:第四平坦层、第三绝缘层以及第五平坦层具有第四沟槽,第四沟槽重叠第三沟槽;第四绝缘层具有第四开口,第四开口位于第四沟槽中;且第三遮光层通过第四开口连接第二遮光层。
16.在本发明的一实施例中,上述的第三遮光层具有第三通孔,且微透镜结构设置于第三通孔中。
17.在本发明的一实施例中,上述的第三遮光层包括金属层及透明氧化物层。
18.在本发明的一实施例中,上述的指纹感测装置,还包括第二信号线,且于第一遮光层上还依序包括第三平坦层、第二绝缘层以及第二遮光层,其中:第一信号线位于第二信号线与操作元件之间;第一平坦层还具有第五沟槽,第五沟槽重叠第二信号线;第一绝缘层还具有第五开口,第五开口位于第五沟槽中;第三平坦层具有第六沟槽,第六沟槽重叠第五沟槽;第二绝缘层具有第六开口,第六开口位于第五开口中;且第二遮光层通过第六开口连接第二信号线。
19.在本发明的一实施例中,上述的第一遮光层包括金属层及透明氧化物层。
20.在本发明的一实施例中,上述的第二遮光层包括金属层及透明氧化物层。
21.在本发明的一实施例中,上述的第二信号线为接地线或直流电源线。
22.在本发明的一实施例中,上述的指纹感测装置适用于显示装置,其中感测元件位于显示装置与基板之间。
23.本发明的有益效果在于,本发明的指纹感测装置利用沟槽来分隔平坦层,并通过平坦层与绝缘层的有机材料/无机材料叠构来阻绝水气,能够防止有机材料吸收水气,以避免水气影响操作元件的性质。另外,遮光层连接信号线可以导出静电,而能够对指纹感测装置提供抗esd保护。
24.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,并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
25.图1a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
26.图1b是图1a的指纹感测装置的感测区sa的区域i的放大示意图。
27.图1c是沿图1b的剖面线a
‑
a’所作的剖面示意图。
28.图1d是图1a的指纹感测装置的周边区pa的区域ii的放大示意图。
29.图1e是沿图1a的剖面线b
‑
b’所作的剖面示意图。
30.图1f是沿图1a的剖面线c
‑
c’所作的剖面示意图。
31.图2a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
32.图2b是沿图2a的剖面线d
‑
d’所作的剖面示意图。
33.图2c是沿图2a的剖面线e
‑
e’所作的剖面示意图。
34.图3a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
35.图3b是图3a的指纹感测装置的感测区sa的区域iii的放大示意图。
36.图3c是沿图3b的剖面线f
‑
f’所作的剖面示意图。
37.图3d是图3a的指纹感测装置的周边区pa的区域iv的放大示意图。
38.图3e是沿图3a的剖面线g
‑
g’所作的剖面示意图。
39.图3f是沿图3a的剖面线h
‑
h’所作的剖面示意图。
40.图4a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
41.图4b是沿图4a的剖面线j
‑
j’所作的剖面示意图。
42.图4c是沿图4a的剖面线k
‑
k’所作的剖面示意图。
43.图5a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
44.图5b是图5a的指纹感测装置的感测区sa的区域v的放大示意图。
45.图5c是沿图5b的剖面线l
‑
l’所作的剖面示意图。
46.图5d是沿图5a的剖面线m
‑
m’所作的剖面示意图。
47.图5e是沿图5a的剖面线n
‑
n’所作的剖面示意图。
48.图6a是本发明一实施例的指纹感测装置的俯视示意图。
49.图6b是沿图6a的剖面线p
‑
p’所作的剖面示意图。
50.图6c是沿图6a的剖面线q
‑
q’所作的剖面示意图。
51.图7是本发明一实施例的显示设备的剖面示意图。
52.附图标记如下:
53.10:显示设备
54.100、100a、100b、100c、100d、100e、100f:指纹感测装置
55.110:基板
56.120:感测元件
57.121:第一电极
58.122:感测层
59.123:第二电极
60.130:操作元件
61.131:驱动元件
62.132:驱动元件
63.133:测试元件
64.200:显示装置
65.210:像素阵列基板
66.220:盖基板
67.a
‑
a’、b
‑
b’、c
‑
c’、d
‑
d’、e
‑
e’、f
‑
f’、g
‑
g’、h
‑
h’、j
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j’、k
‑
k’、l
‑
l’、m
‑
m’、n
‑
n’、p
‑
p’、q
‑
q’:剖面线
68.bm1:第一遮光层
69.bm2:第二遮光层
70.bm3:第三遮光层
71.bp1:第一绝缘层
72.bp2:第二绝缘层
73.bp3:第三绝缘层
74.bp4:第四绝缘层
75.f:手指
76.i、ii、iii、iv、v:区域
77.ic:芯片接合区
78.ir:红外线遮蔽层
79.lr:光线
80.ma:操作区
81.ml:微透镜结构
82.op1:第一开口
83.op2:第二开口
84.op3:第三开口
85.op4:第四开口
86.op5:第五开口
87.op6:第六开口
88.pa:周边区
89.pl1:第一平坦层
90.pl2:第二平坦层
91.pl3:第三平坦层
92.pl4:第四平坦层
93.pl5:第五平坦层
94.sa:感测区
95.sl1:第一信号线
96.sl2:第二信号线
97.st:凹部
98.t1:第一沟槽
99.t2:第二沟槽
100.t3:第三沟槽
101.t4:第四沟槽
102.t5:第五沟槽
103.t6:第六沟槽
104.th:孔洞
105.v1、v2、v3:通孔
具体实施方式
106.图1a是本发明一实施例的指纹感测装置100的俯视示意图。图1b是图1a的指纹感测装置100的感测区sa的区域i的放大示意图。图1c是沿图1b的剖面线a
‑
a’所作的剖面示意图。图1d是图1a的指纹感测装置100的周边区pa的区域ii的放大示意图。图1e是沿图1a的剖面线b
‑
b’所作的剖面示意图。图1f是沿图1a的剖面线c
‑
c’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图1a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2以及第一遮光层bm1。
107.以下,请同时参照图1a至图1f,以清楚地理解指纹感测装置100的整体结构。指纹
感测装置100具有感测区sa、操作区ma及周边区pa,其中操作区ma位于感测区sa与周边区pa之间。指纹感测装置100包括基板110、感测元件120、操作元件130、第一信号线sl1、第一平坦层pl1、第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1。感测元件120位于基板110上,且位于感测区sa。操作元件130位于基板110上,且位于操作区ma。第一信号线sl1位于基板110上,且位于周边区pa。第一平坦层pl1位于基板110上,且具有第一沟槽t1,其中第一沟槽t1重叠第一信号线sl1。第一绝缘层bp1位于第一平坦层pl1上以及第一沟槽t1中,且具有第一开口op1,其中第一开口op1位于第一沟槽t1中。第一遮光层bm1位于第一绝缘层bp1上,且通过第一开口op1连接第一信号线sl1。
108.承上述,在本发明的一实施例的指纹感测装置100中,利用第一沟槽t1来分隔第一平坦层pl1,并通过设置于第一平坦层pl1的上方与侧面的第一绝缘层bp1来阻绝水气,能够防止第一平坦层pl1吸收水气,从而降低水气对操作元件130造成的影响。另外,第一遮光层bm1连接第一信号线sl1可导出静电,而能够对指纹感测装置100提供抗esd保护。
109.以下,配合图1a至图1f,继续说明指纹感测装置100的各个元件与膜层的实施方式,但本发明不以此为限。
110.请参照图1a,基板110可以是透明基板或非透明基板,其材质可以是石英基板、玻璃基板、高分子基板或其他适当材质,但本发明不以此为限。基板110上可设置用以形成例如信号线、驱动元件、测试元件、开关元件、储存电容等的各种膜层。
111.指纹感测装置100的操作区ma可以位于感测区sa的周边。举例而言,在本实施例中,操作区ma可以围绕感测区sa,但本发明不以此为限。在一些实施例中,操作区ma可以位于感测区sa的一侧。操作区ma中主要设置操作元件130,操作元件130可以包括驱动元件131、132以及测试元件133,但本发明不以此为限。举例而言,在本实施例中,驱动元件131、132可以分别包括栅极驱动电路(gate on array),而测试元件133可以包括用于测试例如感测元件120的测试电路,例如,测试元件133可以包括由多个薄膜晶体管构成的测试电路。
112.指纹感测装置100的周边区pa可以位于操作区ma的外围。举例而言,在本实施例中,操作区ma围绕感测区sa,且周边区pa围绕操作区ma,但本发明不以此为限。在一些实施例中,操作区ma仅位于感测区sa的一侧,且周边区pa可以围绕在感测区sa以及操作区ma的外围。周边区pa可以包含芯片接合区ic,芯片接合区ic例如可用于设置芯片。
113.请同时参照图1b以及图1c,指纹感测装置100的感测区sa是指纹感测装置100的主要感测区域,且感测区sa中可以设置多个感测元件120。举例而言,在本实施例中,感测元件120可以包括第一电极121、感测层122以及第二电极123。
114.在一些实施例中,第一电极121可以位于基板110上。在一些实施例中,第一电极121与基板110之间可以设置例如与第一电极121电性连接的开关元件以及其他绝缘层。第一电极121的材质例如是钼、铝、钛、铜、金、银或其他导电材料或上述两种以上的材料的堆叠。在一些实施例中,感测层122设置于第一电极121上。感测层122的材质例如是富硅氧化物(silicon
‑
rich oxide,sro)或其他合适的材料。在一些实施例中,第二电极123位于感测层122上,使得感测层122被夹于第一电极121与第二电极123之间。第二电极123的材质较佳为透明导电材料,例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物或其他合适的氧化物或者是上述至少二者的堆叠层。
115.在本实施例中,第一平坦层pl1位于第一电极121与第二电极123之间,且指纹感测
装置100还可以包括第二平坦层pl2,第二平坦层pl2可覆盖第二电极123,但本发明不限于此。在一些实施例中,第一平坦层pl1具有多个孔洞th,且第二电极123共形地(conformally)形成于第一平坦层pl1上,使得第二电极123相应地形成有多个凹部st。举例而言,第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2的材质可以包括有机材料,例如压克力(acrylic)材料、硅氧烷(siloxane)材料、聚酰亚胺(polyimide)材料、环氧树脂(epoxy)材料或上述材料的叠层,但本发明不限于此。
116.在本实施例中,第一绝缘层bp1位于第二平坦层pl2与第一遮光层bm1之间。在感测区sa,第一遮光层bm1可以具有多个通孔v1,且多个通孔v1分别重叠感测元件120的第二电极123的多个凹部st。如此一来,感测元件120便可接收通过通孔v1的光线而进行感测。
117.请同时参照图1a以及图1d至图1f,在本实施例中,第一平坦层pl1、第二平坦层pl2、第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1可以从感测区sa延伸经过操作区ma,并延伸至周边区pa。第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2可以具有第一沟槽t1,且第一沟槽t1位于周边区pa。在一些实施例中,第一沟槽t1于基板110的正投影落入第一信号线sl1于基板110的正投影内。
118.第一绝缘层bp1可以延伸进入第一沟槽t1中,并包覆第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2的侧壁。第一绝缘层bp1的第一开口op1可以重叠第一信号线sl1,而暴露出第一信号线sl1,使得第一遮光层bm1可以通过第一开口op1连接第一信号线sl1。在本实施例中,第一绝缘层bp1的材质可以包括无机材料,例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的叠层,但本发明不限于此。
119.在本实施例中,第一遮光层bm1例如可以包括金属层以及透明氧化物层,其中金属层可位于第一绝缘层bp1与透明氧化物层之间,但本发明不限于此。上述金属层的材质可以包括导电性良好的金属,例如铝、钼、钛等金属。在一些实施例中,上述金属层也可以具有单层结构或多层结构,多层结构例如铝层、钼层、钛层的组合,例如铝层、钼层、钛层中任意两层或更多层的叠层,可视需要进行组合与变化。举例而言,上述金属层可以包括依续堆叠的钛层、铝层以及钛层或是依续堆叠的钼层、铝层以及钼层,但本发明不以此为限。上述透明氧化物层的材质可以包括反射率低的透明氧化物,例如钼钽氧化物(motaox),但本发明不以此为限。
120.在本实施例中,第一信号线sl1可以是接地线,但本发明不限于此。在一些实施例中,第一信号线sl1也可以是具有强电压的直流电源线,视实际的设计需求而定。第一信号线sl1的材质可以是导电性良好的金属或合金,例如:金、银、铜、铝、钛、钼或其组合等,但本发明不以此为限。
121.以下,继续说明本发明的另一实施例。图2a是本发明一实施例的指纹感测装置100a的俯视示意图。图2b是沿图2a的剖面线d
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d’所作的剖面示意图。图2c是沿图2a的剖面线e
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e’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图2a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2以及第一遮光层bm1。以下,配合图2a至图2c,继续说明指纹感测装置100a的各个元件与膜层的实施方式,且沿用1a至图1f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
122.与图1a至图1f所示的指纹感测装置100相比,如图2a至图2c所示的指纹感测装置100a中的结构的不同之处在于:第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2还具有第二沟槽t2,第
二沟槽t2位于第一沟槽t1与操作元件130之间。另外,第一绝缘层bp1具有第一开口op1以及第二开口op2,第二开口op2位于第二沟槽t2中,且第一遮光层bm1位于第一开口op1以及第二开口op2中。
123.在本实施例中,第一遮光层bm1通过第一开口op1连接第一信号线sl1,以对指纹感测装置100a提供抗esd保护。另外,第二开口op2可以暴露出第一平坦层pl1下方的膜层,且第一遮光层bm1可以接触第一平坦层pl1下方的膜层,使得第二沟槽t2中的第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1可以阻绝水气进入第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2中。由于第二沟槽t2中的第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1可以更近距离地包覆操作元件130(包括驱动元件131、132以及测试元件133)旁的第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2,因此,能够更近距离地防止水气进入操作元件130周围的第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2中。
124.图3a是本发明一实施例的指纹感测装置100b的俯视示意图。图3b是图3a的指纹感测装置100b的感测区sa的区域iii的放大示意图。图3c是沿图3b的剖面线f
‑
f’所作的剖面示意图。图3d是图3a的指纹感测装置100b的周边区pa的区域iv的放大示意图。图3e是沿图3a的剖面线g
‑
g’所作的剖面示意图。图3f是沿图3a的剖面线h
‑
h’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图3a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2、第一绝缘层bp1、第一遮光层bm1、第三平坦层pl3以及第二遮光层bm2。以下,配合图3a至图3f,继续说明指纹感测装置100b的各个元件与膜层的实施方式,且沿用1a至图1f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
125.与图1a至图1f所示的指纹感测装置100相比,如图3a至图3f所示的指纹感测装置100b中的结构的不同之处在于:指纹感测装置100b于第一遮光层bm1上还依序包括第三平坦层pl3、第二绝缘层bp2以及第二遮光层bm2,其中第三平坦层pl3具有第三沟槽t3,且第三沟槽t3重叠第一沟槽t1。第二绝缘层bp2具有第三开口op3,且第三开口op3位于第三沟槽t3中。第二遮光层bm2通过第三开口op3连接第一遮光层bm1。
126.请同时参照图3a至图3c,在本实施例中,第二遮光层bm2于感测区sa可以具有多个通孔v2,且通孔v2分别重叠第一遮光层bm1中的通孔v1。如此一来,通孔v1以及通孔v2可以调控感测元件120的收光角度,使感测元件120具有良好的指纹图像品质,从而使指纹感测装置100b具有良好的指纹辨识度。
127.在本实施例中,第二遮光层bm2的材质可以包括金属、黑色树脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的叠层。举例而言,在一些实施例中,第二遮光层bm2可以包括金属层以及透明氧化物层的叠层,其中金属层的材质可以包括导电性良好的金属,例如铝、钼、钛等金属或其叠层,透明氧化物层的材质可以包括反射率低的透明氧化物,例如钼钽氧化物(motaox)。在一些实施例中,第二遮光层bm2可以包括黑色树脂或石墨等非导电性材料。
128.请同时参照图3a以及图3d至图3f,在本实施例中,第三平坦层pl3位于第一遮光层bm1与第二绝缘层bp2之间,且第二绝缘层bp2位于第三平坦层pl3与第二遮光层bm2之间。第三平坦层pl3、第二绝缘层bp2以及第二遮光层bm2可以从感测区sa延伸经过操作区ma,并延伸至周边区pa。第三平坦层pl3的材质可以包括有机材料,例如压克力(acrylic)材料、硅氧烷(siloxane)材料、聚酰亚胺(polyimide)材料、环氧树脂(epoxy)材料或上述材料的叠层,但本发明不限于此。第二绝缘层bp2的材质可以包括无机材料,例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的叠层,但本发明不限于此。
129.在本实施例中,第二绝缘层bp2可以延伸进入第三沟槽t3中,并完全包覆第三平坦层pl3的侧壁,以阻绝水气进入第三平坦层pl3。第三开口op3至少暴露出第一遮光层bm1于第一沟槽t1内的部分,以便第二遮光层bm2通过第三开口op3接触第一遮光层bm1。
130.图4a是本发明一实施例的指纹感测装置100c的俯视示意图。图4b是沿图4a的剖面线j
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j’所作的剖面示意图。图4c是沿图4a的剖面线k
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k’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图4a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2、第一遮光层bm1、第三平坦层pl3以及第二遮光层bm2。以下,配合图4a至图4c,继续说明指纹感测装置100c的各个元件与膜层的实施方式,且沿用3a至图3f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
131.与图3a至图3f所示的指纹感测装置100b相比,如图4a至图4c所示的指纹感测装置100c中的结构的不同之处在于:第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2还具有第二沟槽t2,第二沟槽t2位于第一沟槽t1与操作元件130之间。另外,第一绝缘层bp1还具有第二开口op2,第二开口op2位于第二沟槽t2中,且第一遮光层bm1位于第二开口中op2。
132.在本实施例中,第二沟槽t2可二度分隔第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2,且第二沟槽t2中的第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1可以阻绝水气进入第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2中。由于第二沟槽t2中的第一绝缘层bp1以及第一遮光层bm1可以更近距离地包覆操作元件130(包括驱动元件131、132以及测试元件133)旁的第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2,因此,能够更近距离地降低水气对操作元件130造成的影响。
133.图5a是本发明一实施例的指纹感测装置100d的俯视示意图。图5b是图5a的指纹感测装置100d的感测区sa的区域v的放大示意图。图5c是沿图5b的剖面线l
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l’所作的剖面示意图。图5d是沿图5a的剖面线m
‑
m’所作的剖面示意图。图5e是沿图5a的剖面线n
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n’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图5a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2、第一绝缘层bp1、第一遮光层bm1、第三平坦层pl3、第二绝缘层bp2、第二遮光层bm2、第四平坦层pl4、第三绝缘层bp3、第五平坦层pl5、第三遮光层bm3以及微透镜结构ml。以下,配合图5a至图5e,继续说明指纹感测装置100d的各个元件与膜层的实施方式,且沿用3a至图3f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
134.与图3a至图3f所示的指纹感测装置100b相比,如图图5a至图5e所示的指纹感测装置100d中的结构的不同之处在于:指纹感测装置100d于第二遮光层bm2上还依序包括第四平坦层pl4、第三绝缘层bp3、第五平坦层pl5、第四绝缘层bp4、第三遮光层bm3以及微透镜结构ml,其中第四平坦层pl4、第三绝缘层bp3以及第五平坦层pl5具有第四沟槽t4,第四沟槽t4重叠第三沟槽t3。第四绝缘层bp4具有第四开口op4,第四开口op4位于第四沟槽t4中。第三遮光层bm3通过第四开口op4连接第二遮光层bm2。
135.请同时参照图5a至图5c,在本实施例中,第三遮光层bm3于感测区sa可以具有多个通孔v3,通孔v3分别重叠第二遮光层bm2中的通孔v2,且通孔v3中可以设置微透镜结构ml。微透镜结构ml可以是中心厚度较边缘厚度大的透镜结构,例如对称双凸透镜、非对称双凸透镜、平凸透镜或凹凸透镜。微透镜结构ml可以提升光准直,使散射光或折射光所导致的漏光及混光的问题能够降低,进而提高图像解像力。如此一来,来自外界的光线可以先通过微透镜结构ml、通孔v2以及通孔v1提升准直度,再进入感测元件120,以使感测元件120可以取得品质良好的指纹图像,从而使指纹感测装置100d具有良好的指纹辨识度。
136.在本实施例中,第三遮光层bm3的材质可以包括金属、黑色树脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的叠层。举例而言,在一些实施例中,第三遮光层bm3可以包括金属层以及透明氧化物层的叠层,其中金属层的材质可以包括导电性良好的金属,例如铝、钼、钛等金属或其叠层,透明氧化物层的材质可以包括反射率低的透明氧化物,例如钼钽氧化物(motaox)。在一些实施例中,第三遮光层bm3可以包括黑色树脂或石墨等非导电性材料。
137.请同时参照图5a以及图5d至图5e,在本实施例中,第四平坦层pl4位于第二遮光层bm2与第三绝缘层bp3之间;且第三绝缘层bp3位于第四平坦层pl4与第五平坦层pl5之间。在一些实施例中,指纹感测装置100d还可以包括红外线遮蔽层ir,红外线遮蔽层ir可位于第三绝缘层bp3与第五平坦层pl5之间。第四平坦层pl4、第三绝缘层bp3、红外线遮蔽层ir以及第五平坦层pl5可以从感测区sa延伸经过操作区ma,并延伸至周边区pa。
138.第四平坦层pl4以及第五平坦层pl5的材质可以包括有机材料,例如压克力(acrylic)材料、硅氧烷(siloxane)材料、聚酰亚胺(polyimide)材料、环氧树脂(epoxy)材料或上述材料的叠层,但本发明不限于此。第三绝缘层bp3以及第四绝缘层bp4的材质可以包括无机材料,例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的叠层,但本发明不限于此。红外线遮蔽层ir可以阻挡红外线进入,以避免强光环境下破坏指纹图像。红外线遮蔽层ir的材质包括例如绿色色阻。
139.在本实施例中,第四绝缘层bp4可以延伸进入第四沟槽t4中,并完全包覆第四平坦层pl4、第三绝缘层bp3、红外线遮蔽层ir以及第五平坦层pl5的侧壁,以阻绝水气进入第四平坦层pl4以及第五平坦层pl5。第四开口op4至少暴露出第二遮光层bm2于第三沟槽t3内的部分,以便第三遮光层bm3通过第四开口op4接触第二遮光层bm2。
140.图6a是本发明一实施例的指纹感测装置100e的俯视示意图。图6b是沿图6a的剖面线p
‑
p’所作的剖面示意图。图6c是沿图6a的剖面线q
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q’所作的剖面示意图。为了使附图的表达较为简洁,图6a省略了第一平坦层pl1、第二平坦层pl2、第一遮光层bm1、第三平坦层pl3以及第二遮光层bm2。以下,配合图6a至图6c,继续说明指纹感测装置100e的各个元件与膜层的实施方式,且沿用图1a至图1f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
141.与图1a至图1f所示的指纹感测装置100相比,如图6a至图6c所示的指纹感测装置100e中的结构的不同之处在于:指纹感测装置100e还包括第二信号线sl2,且指纹感测装置100e于第一遮光层bm1上还依序包括第三平坦层pl3、第二绝缘层bp2以及第二遮光层bm2。第一信号线sl1位于第二信号线sl2与操作元件130之间。第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2还具有第五沟槽t5,第五沟槽t5重叠第二信号线sl2。第一绝缘层bp1还具有第五开口op5,第五开口op5位于第五沟槽t5中。第三平坦层pl3具有第六沟槽t6,第六沟槽t6重叠第五沟槽t5。第二绝缘层bp2具有第六开口op6,且第六开口op6位于第五开口op5中。第二遮光层bm2通过第六开口op6连接第二信号线sl2。
142.在本实施例中,第二遮光层bm2的材质可以包括金属、黑色树脂或石墨等遮光材料、或上述遮光材料的叠层。举例而言,在一些实施例中,第二遮光层bm2可以包括金属层以及透明氧化物层的叠层,其中金属层的材质可以包括导电性良好的金属,例如铝、钼、钛等金属或其叠层,透明氧化物层的材质可以包括反射率低的透明氧化物,例如钼钽氧化物(motaox)。在一些实施例中,第二遮光层bm2可以包括黑色树脂或石墨等非导电性材料。
143.在本实施例中,第二信号线sl2可以是接地线,但本发明不限于此。在一些实施例中,第二信号线sl2也可以是具有强电压的直流电源线,视实际的设计需求而定。第二信号线sl2的材质可以是导电性良好的金属或合金,例如:金、银、铜、铝、钛、钼或其组合等,但本发明不以此为限。
144.请同时参照图6a至图6c,在本实施例中,第一绝缘层bp1可以先延伸进入第一沟槽t1中,再延伸进入第五沟槽t5中,也就是说,第一绝缘层bp1可以完全包覆第一平坦层pl1以及第二平坦层pl2。另外,第一遮光层bm1可以延伸至第一沟槽t1中与第一信号线sl1连接即可,而不再继续延伸至第五沟槽t5。
145.在本实施例中,第三平坦层pl3位于第一遮光层bm1与第二绝缘层bp2之间,且第二绝缘层bp2位于第三平坦层pl3与第二遮光层bm2之间。第三平坦层pl3、第二绝缘层bp2以及第二遮光层bm2可以从感测区sa延伸经过操作区ma,并延伸至周边区pa。第三平坦层pl3的材质可以包括有机材料,例如压克力(acrylic)材料、硅氧烷(siloxane)材料、聚酰亚胺(polyimide)材料、环氧树脂(epoxy)材料或上述材料的叠层,但本发明不限于此。第二绝缘层bp2的材质可以包括无机材料,例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或上述材料的叠层,但本发明不限于此。
146.第二绝缘层bp2可以延伸进入第六沟槽t6中,并完全包覆第三平坦层pl3的侧壁,以阻绝水气进入第三平坦层pl3。在一些实施例中,第二绝缘层bp2还可以沿着第一绝缘层bp1的上表面延伸进入第五开口op5中。此外,第二绝缘层bp2的第六开口op6可以重叠第五开口op5,而暴露出第二信号线sl2,因此,第二遮光层bm2可以通过第六开口op6连接第二信号线sl2。当第二遮光层bm2为导电材料时,第二遮光层bm2能够经由第二信号线sl2导出静电,从而对指纹感测装置100e提供抗esd保护。
147.在本实施例中,第一遮光层bm1以及第二遮光层bm2中至少一者可以包括金属层以及透明氧化物层的叠层,其中金属层可位于第一绝缘层bp1或第二绝缘层bp2与透明氧化物层之间。上述金属层的材质可以包括导电性良好的金属,例如铝、钼、钛等金属。在一些实施例中,上述金属层也可以具有单层结构或多层结构,多层结构例如上述导电金属中任意两层或更多层的叠层,可视需要进行组合与变化。举例而言,上述金属层可以包括依续堆叠的钛层、铝层以及钛层或是依续堆叠的钼层、铝层以及钼层,但本发明不以此为限。上述透明氧化物层的材质可以包括反射率低的透明氧化物,例如钼钽氧化物(motaox),但本发明不以此为限。
148.图7是本发明一实施例的显示设备10的剖面示意图。以下,配合图7继续说明显示设备10的各个元件与膜层的实施方式,且沿用图1a至图1f的实施例中所采用的元件标号与相关内容,但本发明不以此为限。
149.显示设备10包括指纹感测装置100f以及显示装置200,其中指纹感测装置100f适用于显示装置200,以为显示设备10提供指纹辨识的功能。指纹感测装置100f的结构可类似于前述的指纹感测装置100、100a、100b、100c、100d、100e,因此,指纹感测装置100f可具有良好的防湿及抗esd功能。
150.在一些实施例中,指纹感测装置100f可设置于显示装置200的背侧,使得上述实施例中的感测元件120可位于显示装置200与基板110之间,但本发明不限于此。显示装置200例如可以包括像素阵列基板210与盖基板220,且像素阵列基板210可位于指纹感测装置
100f与盖基板220之间。
151.在本实施例中,当手指f靠近盖基板220时,像素阵列基板210中发出的光线lr可被手指f反射至指纹感测装置100f中的感测元件120。由于通孔v1、通孔v2或微透镜结构ml具有光准直效果,因此,光线lr被手指f反射所产生的反射光可准直地进入感测元件120中,使得感测元件120能够感测出清晰的指纹纹峰/纹谷信号,从而得到品质良好的指纹图像。
152.综上所述,本发明的指纹感测装置利用沟槽来分隔平坦层,并通过平坦层与绝缘层的有机材料/无机材料叠构来阻绝水气,能够防止有机材料吸收水气,以避免水气影响操作元件的性质。另外,遮光层连接信号线可以导出静电,而能够对指纹感测装置提供抗esd保护。
153.虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,本领域技术人员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随附的权利要求所界定者为准。
再多了解一些
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