电子装置的制作方法

电子装置
1.本技术是分案申请，原案的申请号是201811379783.3，申请日是2018年11月19日，发明名称是：电子装置。
技术领域
2.本发明公开一种电子装置；尤其涉及一种整合一光侦测元件的电子装置。


背景技术：

3.时下的电子装置，例如显示装置，不仅需要有显示功能，还必须具有例如触控或辨识等其他功能。此外，为制造具有高屏占比以及超窄边框的电子装置，必须将感测器嵌入电子装置的显示区中。因此，在不减少感测精准度或感测分辨率且不影响电子装置的原始功能(例如显示功能)的前提下，如何整合电子装置的原始功能以及感测器功能将会是待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明公开的目的在于提供一种整合光侦测元件的电子装置。
5.本发明公开的一方案提供一种电子装置，包括：一衬底；一第一金属层，设置于所述衬底上且具有一第一孔洞；一第二金属层，设置于所述第一金属层上且具有一第二孔洞；一像素电极层，设置于所述第二金属层上；一光侦测元件，侦测通过所述第二孔洞和所述第一孔洞的光线；一晶体管，与所述像素电极层电性连接；以及一遮光层，设置于所述晶体管及所述衬底之间。
6.其他新颖技术特征将参照附图，在下文详述，以明确表示本发明。
附图说明
7.图1为本发明实施例1的电子装置的剖面示意图；
8.图2a为第二金属层接近第二孔洞的区域的示意图；
9.图2b为第一金属层接近第一孔洞的区域的示意图；
10.图3为本发明实施例2的电子装置的剖面示意图；
11.图4为本发明实施例3的电子装置的剖面示意图；
12.图5为本发明实施例4的电子装置的剖面示意图；
13.图6为本发明实施例5的电子装置的剖面示意图；
14.图7为本发明实施例6的电子装置的剖面示意图；
15.图8为本发明实施例7的电子装置的剖面示意图；
16.图9为本发明实施例8的电子装置的剖面示意图；
17.图10为本发明实施例9的电子装置的剖面示意图。
18.【符号说明】
19.衬底 11
20.遮光层 121
21.反射层 122
22.缓冲层 13
23.第一半导体区 14’24.第一半导体部 141
25.第二半导体部 142
26.掺杂半导体区 143
27.第一栅绝缘层 151
28.第二栅绝缘层 152
29.第一金属层 16
30.第一栅极 161
31.第二栅极 162
32.第一孔洞 163
33.第一源极 164
34.第一漏极 165
35.第一边缘 1631
36.第一绝缘层 171
37.第二绝缘层 172
38.第二金属层 18
39.第一源极 181
40.第一漏极 182
41.第二源极 183
42.第二漏极 184
43.第二孔洞 185
44.钝化层 19
45.第一像素电极层 21
46.第三孔洞 211
47.发光层 22
48.像素定义层 23
49.第二像素电极层 24
50.第一电极层 31
51.第三孔洞 311
52.绝缘层 32
53.第二电极层 33
54.发光区 e
55.光侦测元件 s
56.驱动元件 tft
57.厚度 t1
58.厚度 t2
59.第一宽度 w1
60.第二宽度 w2
61.第三宽度 w3
62.第一斜率 α
63.第二斜率 β
具体实施方式
64.以下参照附图说明本发明公开的实施方式，以明确阐释上述和其他技术内容、特征、和/或功效。通过特定实施例的说明，本领域的技术人员可进一步明了本发明采取的技术手段和功效，以达成上述发明目的。另外，本说明书所公开的技术可为本领域的技术人员理解并且实施，在不悖离本发明概念的前提下，任何实质相同的变更或改良均可被权利要求所涵盖。
65.此外，本说明书和权利要求所提及的序数，例如「第一」、「第二」等，仅用于说明主张的元件；而非意指、或表示主张的元件具有任何执行次序，也不是一主张的元件和另一主张的元件之间的次序、或制成方法的步骤次序。这些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。
66.此外，本说明书和权利要求所提及的位置，例如「之上」、「上」、或「上方」，可指直接接触另一元件，或可指非直接接触另一元件。再者，本说明书和权利要求所提及的位置，例如「之下」、「下」、或「下方」，可指直接接触另一元件，或可指非直接接触另一元件。
67.此外，本发明的不同实施例的技术特征可彼此组合，以形成另一实施例。
68.实施例1
69.图1为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置为一显示装置。首先，提供一衬底11，可为石英衬底、玻璃衬底、塑料衬底、金属箔衬底、金属和塑料的复合衬底、或其他不可挠或可挠性衬底。一遮光层121和一反射层122设置于衬底11上，以及遮光层121和反射层122可分别包括金属(例如，银、铝、钛、铬、或钼，但不限于此)或合金，且可依据实施例中相同方法形成单层结构或多层结构。在其他实施例，遮光层121和反射层122其中至少一者可包括黑色树脂，或具有不同折射率的多层透明绝缘层。一缓冲层13设置于遮光层121和反射层122之上，以及缓冲层13可包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、树脂、聚合物、光阻材料、或其组合。
70.一第一半导体部141和一第二半导体部142分别设置于缓冲层13上，以及第一半导体部141和第二半导体部142可包括非晶硅、低温多晶硅、或氧化铟镓锌(igzo)。而后，一第一栅绝缘层151设置于第一半导体部141和第二半导体部142之上，以及第一栅绝缘层151可包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、树脂、聚合物、光阻材料、或其组合。再者，一第一金属层16设置于第一栅绝缘层151之上，其中第一金属层16包括对应于第一半导体部141的第一栅极161和对应于第二半导体部142的第二栅极162，以及第一金属层16另包括一第一孔洞163。第一孔洞163一封闭开口，设置于第一金属层16的图案之中，以及具有所述图案的所述第一金属层16可与第一栅极161或第二栅极162连接或不连接。一第一绝缘层171设置于第一金属层16之上。一第二金属层18设置于第一绝缘层171之上，其中第二金属层18包括一第一源极181、一第一漏极182、一第二源极183、和一第二漏极184，以及第二金属层18另包
括一第二孔洞185。第二孔洞185是一封闭开口，设置于第二金属层18的图案之中，以及具有所述图案的所述第二金属层18可与第一源极181、第一漏极182、第二源极183、和第二漏极184连接或不连接。在此，第一金属层16和第二金属层18可包括铜、铝、钛、铬、钼、其合金、或其组合，或其他电极材料。第一绝缘层171可包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、树脂、聚合物、光阻材料、或其组合，但本发明不限于此。借此，可形成一光侦测元件s，包括：第一半导体部141；第一栅极161，对应于第一半导体部141；以及第一源极181和第一漏极182，分别电性连接第一半导体部141。此外，也可形成一驱动元件tft，包括：第二半导体部142；第二栅极162，对应于第二半导体部142；以及第二源极183和第二漏极184，分别电性连接第二半导体部142。驱动元件tft可直接或间接电性连接光侦测元件s。
71.在此，光侦测元件s和驱动元件tft均为具有顶栅极结构的晶体管；但本发明不限于此，也可使用具有底栅极结构的晶体管，作为光侦测元件s和驱动元件tft其中之一或二者。此外，在此使用的驱动元件tft为非晶硅晶体管或低温多晶硅(ltps)晶体管；但本发明不限于此，也可使用氧化物半导体晶体管(例如igzo晶体管)作为驱动元件tft。此外，在此使用的光侦测元件s是一电晶体；但本发明不限于此，也可使用其他类型的光侦测元件(例如，pin型光二极体或pn型光二极管)作为光侦测元件s，只要可达成信号感测的目的即可。
72.一钝化层19设置于第二金属层18之上，以及钝化层19可包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、树脂、聚合物、光阻材料、或其组合。一第一像素电极层21设置于钝化层19之上，并且电性连接驱动元件tft。一像素定义层23设置于第一像素电极层21之上，并且具有一开口，以显露第一像素电极层21以定义一发光区e(显示单元)。像素定义层23可包括氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、树脂、聚合物、光阻材料、或其组合；但本发明不限于此。一发光层22设置于像素定义层23的开口中，以及发光层22的一部分可设置于像素定义层23和第一像素电极层21之间，或发光层22的一部分可设置于像素定义层23的开口的侧壁。发光层22可包括有机发光材料、无机发光材料、或量子点材料。一第二像素电极层24设置于像素定义层23之上，并与发光层22接触。发光层22设置于第一像素电极层21和第二像素电极层24之间。因此，可获得本发明的电子装置，其为一自发光型的有机发光二极体(oled)显示装置。在其他实施例中，电子装置可为一自发光型的无机发光二极管(led)显示装置，或自发光型量子点发光二极管(qled)显示装置。在此，第一像素电极层21可包括银、铝、钛、铬、钼、其合金、或其组合，或其他具有高反射特性的材料；以及第二像素电极层24主要可包括透明导电金属氧化物，例如氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)、氧化铟锡锌(itzo)、氧化铟镓锌(igzo)、或氧化铝锌(azo)。在本发明公开的其他实施例中，第二像素电极层24可包括银、铝、钛、铬、钼、其合金、或其组合，用于降低电阻，但不实质上干扰电子装置的显示性能。本发明公开中，第二像素电极层24主要为透明；但本发明不限于此。
73.如图1所示，本实施例的电子装置包括：一衬底11；一第一金属层16，设置于衬底11上并具有一第一孔洞163；一第二金属层18，设置于第一金属层16上并具有一第二孔洞185；一第一像素电极层21，设置于第二金属层18上；一第二像素电极层24，设置于第一像素电极层21上；以及一光侦测元件s，侦测通过至少第二孔洞185和第一孔洞163的光线。依据其设置，光可通过或不通过第一像素电极层21或第二像素电极层24。
74.在此，第一金属层16的第一孔洞163和第二金属层18的第二孔洞185可提供一光通道。当提供一信息光信息(例如，可见光、近红外光、或红外光信号)，所提供的光信息可通过
第一孔洞163和第二孔洞185形成的光通道，并到达光侦测元件s。由于第一孔洞163和第二孔洞185可导引光线至嵌入于电子装置中的光侦测元件s，故可进一步改善光侦测元件s的精准度或分辨率。此外，由于光侦测元件s嵌入于电子装置的显示区，可提高屏占比，以及进一步缩小电子装置的边框。
75.本实施例中，由于第一像素电极层21为一反射电极，第一像素电极层21具有一第三孔洞211。因此，第三孔洞211、第一孔洞163、和第二孔洞185共同形成光通道，而光可通过第三孔洞211、第一孔洞163、和第二孔洞185并且被光侦测元件s所侦测。
76.在本发明公开另一实施例，第二像素电极层24可选择性地包括一第四孔洞(图中未揭示)，故第四孔洞以及第三孔洞211、第一孔洞163、和第二孔洞185共同形成光通道。
77.但是，在本发明公开其他实施例，若电子装置为底部发光型，第一像素电极层21可为如前所述的透明电极，并且所述第一像素电极层21可不必包括第三孔洞。
78.在本实施例，第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞211为封闭孔洞，封闭孔洞内具有连续的侧壁。此外，第一孔洞163具有一第一宽度w1，第二孔洞185具有一第二宽度w2，以及第一宽度w1和第二宽度w2不同。第三孔洞211具有一第三宽度w3，以及第三宽度w3也不同于第一宽度w1和第二宽度w2。在此，第一宽度w1、第二宽度w2、和第三宽度w3各自指第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞211的平均宽度(孔洞的最大宽度加最小宽度的平均值)或直径。第一宽度w1、第二宽度w2、和第三宽度w3之间关系并无特别限制。在本实施例，这些宽度自第一宽度w1、第二宽度w2、至第三宽度w3逐渐增加(w1＜w2＜w3)。在本发明另一实施例中，这些宽度可自第一宽度w1、第二宽度w2、至第三宽度w3逐渐减小(w1＞w2＞w3)。在本发明另一实施例中，第二宽度可大于第一宽度w1或第三宽度w3(w2＞w1或w2＞w3)。在本发明再一实施例中，第一宽度w1、第二宽度w2、和第三宽度w3其中二或三者可具有相同宽度(w1＝w2≠w3或w2＝w3≠w1或w3＝w1≠w2或w1＝w2＝w3)。
79.在本实施例，光侦测元件s是通过第一金属层16和第二金属层18所形成。详细地说，第一金属层16包括一第一栅极161，第二金属层18包括一第一源极181或一第一漏极182，以及光侦测元件s包括第一栅极161、第一源极181、或第一漏极182。
80.在本实施例，所述光侦测元件s设置于衬底11之上，以及电子装置还包括：一反射层122，设置于衬底11和光侦测元件s之间。由于光线横向照射进入电子装置，且不沿电子装置的法线方向照射光侦测元件s，反射层122可于光线经第三孔洞211、第二孔洞185、和第一孔洞163照射至反射层122后，将光线反射至光侦测元件s。
81.图2a是图1的第二金属层接近第二孔洞的区域的放大图，以及图2b是第一金属层接近第一孔洞的区域的放大图。在本实施例，第一孔洞163的一第一边缘1631具有第一斜率α，第二孔洞185的一第二边缘1851具有第二斜率β。第一斜率α在第一金属层16的50％厚度之处测量，以及第二斜率β在第二金属层18的50％厚度之处测量。在本发明一实施例，若第一金属层16和第二金属层18的材料不同或第一金属层16和第二金属层18的厚度不同，则第一斜率α和第二斜率β不同。在本发明另一实施例，若第一金属层16和第二金属层18的材料和厚度相同，则第一斜率α和第二斜率β相同。在此，第一斜率α和第二斜率β各自可小于90
°
。
82.本实施例中，一光侦测元件s设置于并对应于一次像素区。但，本发明不限于此。于本发明公开另一实施例，一光侦测元件s设置于并对应于包括多次像素区的一区域。此外，多个光侦测元件可设置于显示区的多于一个部分或在电子装置的整个显示区，以及这些光
侦测元件可任意地或平均地设置于电子装置的显示区。
83.实施例2
84.图3为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例1的电子装置相似，其差异说明如下。
85.在本实施例，第一像素电极层21不延伸且不重叠第一孔洞163和第二孔洞185，以及第一像素电极层21不包括一第三孔洞211(如图1所示)。
86.实施例3
87.图4为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例1的电子装置相似，其差异说明如下。
88.本实施例中，光侦测元件s具有底栅极结构的一电晶体。在此，具有改良导电性的一掺杂半导体区143作为光侦测元件s的栅极，且掺杂半导体区143可使用与第二半导体部142相同的材料，但另包括掺杂于其中的掺杂物。掺杂半导体区143和第二半导体部142可包括非晶硅、多晶硅、或氧化铟镓锌(igzo)，但本发明不限于此。光侦测元件s的栅极可由金属(银、铝、钛、铬、钼、其合金、或其组合)、透明导电金属氧化物(氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)、氧化铟锡锌(itzo)、氧化铟镓锌(igzo)、或氧化铝锌(azo))、或其他掺杂半导体材料(非晶硅、多晶硅、或氧化铟镓锌(igzo))所形成。在掺杂半导体区143和第二半导体部142上形成第一栅绝缘层151后，将另一半导体层所形成的一第一半导体区14’设置于第一栅绝缘层151上。第一半导体区14’可包括非晶硅、多晶硅、或igzo。一第二栅绝缘层152设置于第一半导体区14’上，以及第二栅绝缘层152的材料可与第一栅绝缘层151的材料相似，不再重述。第一金属层16包括一第二栅极162、一第一源极164、和一第一漏极165并设置于第二栅绝缘层152之上，以得到光侦测元件s。
89.在此，第一金属层16包括一第一源极164和一第一漏极165，光侦测元件s包括第一源极164和第一漏极165，以及第一孔洞163为俯视时形成于第一源极164和第一漏极165之间的空间。
90.此外，第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞211垂直排列以形成光通道，意即第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞211沿电子装置的法线方向重叠光侦测元件s。因此，光信号可直接到达光侦测元件s，故本发明的电子装置不需设置反射层122。
91.实施例4
92.图5为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例3的电子装置相似，其差异说明如下。
93.本实施例中，一第一电极层31形成于钝化层19之上并且电性连接驱动元件tft，一绝缘层32形成于第一电极层31之上，以及一第二电极层33形成于绝缘层32之上。在此，第一电极层31和第二电极层33各自可为如前所述的透明电极。绝缘层32的材料可与第一绝缘层171的材料相同，不再重述。
94.本实施例的电子装置为液晶显示(lcd)装置，而非自发光型显示装置，其中第一电极层31作为共同电极，以及第二电极层33作为像素电极。在本发明公开另一实施例，若第一电极层31电性连接驱动元件tft，第一电极层31可作为像素电极以及第二电极层33可作为共同电极。
95.在本实施例，第一电极层31包括一第三孔洞311，以及第一孔洞163、第二孔洞185、
和第三孔洞311为垂直排列以形成光通道。第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞311沿电子装置的法线方向重叠。在本发明公开另一实施例中，第一电极层31是可透光的一透明电极，故第一电极层31可不包括第三孔洞。
96.实施例5
97.图6为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例4的电子装置相似，其差异说明如下。
98.在本实施例，第一金属层包括一第一栅极161和一第二栅极162，第一绝缘层171设置于第一金属层上。一第一半导体部141设置于第一绝缘层171上，并且对应于第一栅极161。一第二绝缘层172形成于第一半导体部141上。第二绝缘层172的材料与第一绝缘层171的材料相似，不再重述。第二金属层设置于第二绝缘层172之上，并包括一第一源极181、一第一漏极182、一第二源极183、和一第二漏极184。
99.因此，本实施例的电子装置包括：一衬底11；一第二金属层(包括第一源极181和第一漏极182)，设置于衬底11之上并具有一第二孔洞185；一像素电极层31，设置于第二金属层之上；以及一光侦测元件s，侦测通过第二孔洞185的光线。在此，光侦测元件s包括：第一栅极161；第一半导体部141，对应于第一栅极161；以及第一源极181和第一漏极182，电性连接第一半导体部141。此外，第二孔洞185第一源极181和第一漏极182之间的空间。
100.再者，在本实施例，电子装置还包括：一驱动元件tft，电性连接像素电极层31，其中光侦测元件s包括一第一半导体部141，驱动元件tft包括一第二半导体部142，以及第一半导体部141的厚度t1和第二半导体部142的厚度t2不同。在本实施例，第一半导体部141的厚度t1大于第二半导体部142的厚度t2。在本实施例，第一半导体部141可包括非晶硅，以及第二半导体部142可包括多晶硅。若增加第一半导体部141的厚度t1，可改善光侦测元件s的感应分辨率或光侦测元件s所接收的光信号的强度。在本发明公开的一实施例，第一半导体部141的厚度t1可介于500纳米(nm)至800纳米(nm)之间。
101.实施例6
102.图7为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例1的电子装置相似，其差异在于，光侦测元件s设置于衬底11下方(在衬底11的背侧)，意即光侦测元件s设置于所述衬底11的一侧且所述测与第一金属层16形成于其上的衬底11的另一侧相对，且本实施例的电子装置不包括反射层122(如图1所示)。在本实施例，光侦测元件s揭示为设置于一次像素区之中或对应于一次像素区的一光侦测单元，但本发明不限于此。在其他实施例中，一光侦测单元可设置于多次像素区之中或对应于多次像素区。
103.实施例7
104.图8为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例6的电子装置相似，其差异说明如下。
105.在实施例6，光线横向进入电子装置，并照射设置于衬底11下方的光侦测元件s。在本实施例，第一孔洞163、第二孔洞185、和第三孔洞211沿电子装置的法线方向与光侦测元件s重叠，故光线沿电子装置的法线方向进入电子装置，照射设置于衬底11下方的光侦测元件s。
106.实施例8
107.图9本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例4的电子装
置相似，其差异说明如下。
108.在本实施例，第一金属层16包括一第一孔洞163，以及第二金属层18包括一第二孔洞185。此外，在本实施例，光侦测元件s设置于衬底11下方(在衬底11的背侧)。
109.在本实施例，光侦测元件s、第一孔洞163、和第二孔洞185可设置于发光区e之外，以保持透明度。
110.实施例9
111.图10为本实施例的电子装置的剖面示意图。本实施例的电子装置与实施例1的电子装置相似，其差异说明如下。
112.在本实施例中，第一半导体部141和第二半导体部142于不同步骤形成。第二半导体部142设置于缓冲层13上之后，第一栅绝缘层151设置于第二半导体部142上。而后，第一半导体部141形成于第一栅绝缘层151上，以及第二栅绝缘层152形成于第一半导体部141之上。第二栅绝缘层152的材料与第一栅绝缘层151的材料相似，不再重述。
113.在本实施例，第一半导体部141的厚度t1和第二半导体部142的厚度t2不同。特定而言，第一半导体部141的厚度t1大于第二半导体部142的厚度t2。若增加第一半导体部141的厚度t1，可改善光侦测元件s的感应分辨率或可提升光侦测元件s所接收的光信号的强度。
114.在上述实施例中，第一半导体部141可包括硅基材料，以及取决于光侦测元件s的侦测波长，硅基材料的结晶度(结晶比例)可介于非晶硅至多晶硅之间。第二半导体部142可包括具有高于第一半导体部141的结晶度(结晶比例)的硅基材料。在本实施例，第一半导体部141可包括非晶硅，以及第二半导体部142可包括多晶硅，但本发明不限于此。在其他实施例，第一半导体部141和第二半导体部142分别可包括不同结晶度的多晶硅。
115.上述实施例揭示有机发光二极管显示装置(oled)和液晶显示装置(lcd)，但本发明不限于此。用于显示装置的显示介质可为量子点(qd)、荧光分子、磷光、普通无机发光二极管(normal leds，其包含的芯片尺寸介于300微米(μm)至10毫米(mm))、次毫米无机发光二极管(mini leds，其包含的芯片尺寸介于100μm至300μm)、微无机发光二极管(micro leds，其包含的芯片尺寸介于1μm至100μm)、或其他显示介质。
116.此外，上述本发明公开的任何实施例形成的电子装置可与触控面板共同使用以形成触控电子装置。同时，电子装置或触控电子装置可应用于任何已知需要显示屏幕的电子装置，例如显示器、移动电话、笔记本电脑、摄像机、照相机、播音器、移动导航、电视等任何显示图像的电子装置。
117.虽在本说明书中，本发明以上述实施例公开，但在不悖离本发明公开概念和权利要求范围的前提下，均可进行任何变更或改良。