專利名稱：環(huán)境光感測裝置及其制造方法及顯示器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種平面顯示器技術(shù)，特別是有關(guān)于一種環(huán)境光感測
(ambient light sensor)裝置，適用于平面顯示裝置。
背景技術(shù)：
平面顯示器，例如液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)具有厚度薄、 重量輕、低耗電、及低操作電壓等特點，目前已廣泛應(yīng)用于可攜式個人計算機(jī)、 數(shù)字相機(jī)、投影機(jī)等電子產(chǎn)品上，而在平面顯示器市場中占有重要的地位。一 般而言，LCD可分為穿透式(transmissive)、反射式(reflective)以及半反射 半穿透(transflective)三類。在穿透式LCD中，背光模塊需消耗較多的電源 功率，因而不利于一些低耗電的攜帶型產(chǎn)品的應(yīng)用。在反射式LCD以及半反 射半穿透LCD中，是以外界環(huán)境光作為光源，因此相較于穿透式LCD而言， 所需消耗的電源功率較少。然而，當(dāng)外在環(huán)境光源不足時，仍需利用輔助光源, 例如背光模塊或是前置光源(frontlight)，以加強(qiáng)影像的對比與亮度。
為了改善顯示裝置的耗電量，已有許多的顯示器加裝環(huán)境光感測裝置 (ambientlight sensor, ALS)裝置，其可檢測外界光線的強(qiáng)度，并根據(jù)檢測結(jié) 果加以控制背光模塊或其它輔助光源開啟與關(guān)閉。也就是說，環(huán)境光感測裝置 可根據(jù)環(huán)境光的變化，自動調(diào)整顯示器的背光或輔助光源的亮度，而隨時保持 最適當(dāng)?shù)牧炼?。除了可以?jié)省耗電量之外，也可降低使用者眼睛的疲勞感。
典型的環(huán)境光感測裝置包括一對電極以及位于二電極之間的光感層，而 形成三明治的堆棧結(jié)構(gòu)。電極的材料通常相同于制作LCD顯示器的矩陣基板 的導(dǎo)電材料，因此環(huán)境光感測裝置的制作可輕易整合至矩陣基板中。然而，矩 陣基板的制造中會遭受多次的蝕刻工藝，而容易使環(huán)境光感測裝置的電極受到 損害而降低其可靠度及量產(chǎn)良率(yield)。
因此，有必要尋求一種新的環(huán)境光感測裝置設(shè)計，其能夠增加感測裝置 本身的可靠度及量產(chǎn)合格率，藉以有效檢測環(huán)境光源變化，進(jìn)而能夠?qū)@示器的背光或輔助光源的亮度調(diào)整到最適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一實施例提供一種環(huán)境光感測裝置，其包括分開設(shè)置于一基板上 的一第一電極及一第二電極。一絕緣層設(shè)置于基板上并局部覆蓋第一電極與第 二電極而分別露出第一電極及第二電極的部分上表面，且在鄰近第一電極與第 二電極的邊緣形成一階差區(qū)。一感光層僅設(shè)置于被第一絕緣層露出的第一電極 上表面上。 一第一導(dǎo)電層覆蓋感光層、絕緣層的階差區(qū)及第二電極，且電性連 接第二電極。 一第二導(dǎo)電層覆蓋第二電極及絕緣層的階差區(qū)，且與第一導(dǎo)電層 接觸。
本發(fā)明另一實施例提供一種環(huán)境光感測裝的制造方法。提供一基板。在基 板上同時形成分開的一第一電極及一第二電極。在基板上形成一絕緣層，以局 部覆蓋第一電極與第二電極而分別露出第一電極及第二電極的部分上表面，且 在鄰近第一電極與第二電極的邊緣形成一階差區(qū)。在被絕緣層露出的第一電極 上表面上形成一感光層，并延伸至絕緣層的部分上表面。在感光層、絕緣層的 階差區(qū)及第二電極上覆蓋一第一導(dǎo)電層，且電性連接第二電極。在第二電極及 絕緣層的階差區(qū)上覆蓋一第二導(dǎo)電層，且與第一導(dǎo)電層接觸。


圖1A至圖II，其繪示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的環(huán)境光感測裝置的制造 方法剖面示意圖；以及
圖2A至圖2B，其繪示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的環(huán)境光感測裝置的制 造方法剖面示意圖。
其中，附圖標(biāo)記為 100~基板；
102、 108~絕緣層；
103、 112、 120~導(dǎo)電層;
103a、 103c、 104a、 104c、 106a、 106c 金屬層; 103b、 104b、 106b 金屬夾層；
104、 106~電極;109 階差區(qū)； UO 感光層； A 凸角； B 蝕穿。
具體實施例方式
以下說明本發(fā)明實施例的制作與使用。然而，可輕易了解本發(fā)明所提供 的實施例僅用于說明以特定方法制作及使用本發(fā)明，并非用以局限本發(fā)明的范 圍。
圖II及圖2B分別繪示出根據(jù)本發(fā)明不同實施例的環(huán)境光感測裝置剖面 示意圖。請參照圖II，環(huán)境光感測裝置包括 一基板100、 二電極104及106、 絕緣層108、感光層110以及二導(dǎo)電層112、 120。在本實施例中，環(huán)境光感測 裝置可裝設(shè)于一顯示器中，例如液晶顯示器。再者，基板100可與顯示器的矩 陣基板為同一基板，其材質(zhì)包括玻璃、石英、塑料、或其它透明的材料。基 板100上可覆蓋一絕緣層102，其材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、或其組合或其 它常用的柵極介電材料，用以作為矩陣基板中薄膜晶體管的柵極介電層。
二電極104及106分開設(shè)置于基板IOO上方的絕緣層102上，其可由同一 導(dǎo)電層103 (如圖1A所示)所構(gòu)成，例如一金屬層。在一實施例中，電極104 包括二金屬層104a及104c以及位于二金屬層104a及104c之間的一金屬夾 層104b。同樣地，電極106包括二金屬層106a及106c以及位于二金屬層 106a及106c之間的一金屬夾層106b。在本實施例中，金屬層104a及106a與 金屬層104c及106c可由相同金屬材料所構(gòu)成，如鈦金屬。再者，金屬夾層 104b及106b可由鋁金屬所構(gòu)成。在一實施例中，電極104及106可由相同于 制作矩陣基板的數(shù)據(jù)線的材料所構(gòu)成。也就是說，電極104及106與數(shù)據(jù)線(未 繪示)同時形成。但是，電極104及106與數(shù)據(jù)線(未繪示)是相互分隔開來的。
絕緣層108，設(shè)置于基板100上，并局部覆蓋電極104及106而分別露出 電極104及106的部分上表面，且在鄰近電極104及106的邊緣形成一階差(step height)區(qū)109 (如圖1D所示)，其材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、或其組合。 在一實施例中，絕緣層108可由相同于制作矩陣基板的鈍化層或稱為保護(hù)層 (passivation,未繪示)的材料所構(gòu)成。感光層110僅設(shè)置于被絕緣層108露出的電極104的上表面上，且局部覆蓋位于電極106邊緣上方的絕緣層108上。感光層110的材質(zhì)包括富含硅的氧化物、富含硅的氮化物、富含硅的氮氧化物或其組合或其它合適的物質(zhì)。
導(dǎo)電層112覆蓋感光層110、絕緣層108的階差區(qū)109及電極106，且電性連接電極106，而另一導(dǎo)電層120則覆蓋電極106及絕緣層108的階差區(qū)109，且與導(dǎo)電層112接觸。在一實施例中，導(dǎo)電層112為透明導(dǎo)電材料，例如銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、鋁鋅氧化物(aluminn zinc oxide， AZO)、鋁錫氧化物(aluminum tin oxide, ATO)、銦鍺鋅氧化物(indium gallium zinc oxide,IGZO)、或其它合適的材料、或上述的組合，且可由相同于制作矩陣基板的像素電極的材料所構(gòu)成。換言之，導(dǎo)電層112與像素電極同時形成。再者，導(dǎo)電層120為一反射材料，例如鋁金屬層，且可由相同于制作矩陣基板的反射電極的材料所構(gòu)成。
請參照圖2B，其中相同于圖II的部件使用相同的標(biāo)號并省略其說明。不同于圖ll所示的實施例，在本實施例中，導(dǎo)電層120設(shè)置于導(dǎo)電層112上方，使導(dǎo)電層120僅覆蓋第二電極106與部分絕緣層108的階差區(qū)109上方的導(dǎo)電層112上表面上。換言之，導(dǎo)電層120的下表面是接觸位于第二電極106上方的導(dǎo)電層112上表面與位于部分絕緣層108的階差區(qū)109上方的導(dǎo)電層112上表面。
請參照圖1A至圖第II，其繪示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的環(huán)境光感測裝置的制造方法剖面示意圖。請參照圖1A，提供一基板100，其材質(zhì)包括玻璃、石英、塑料、或其它透明的材料。在本實施例中，環(huán)境光感測裝置的制造可整合至顯示器的制造，例如液晶顯示器的制造。因此，基板100可與顯示器的矩陣基板為同一基板。接著，在基板100上依序形成一絕緣層102及一導(dǎo)電層103。在一實施例中，絕緣層102材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、或其組合。在一實施例中，絕緣層108可在制作矩陣基板的薄膜晶體管的柵極介電層(未
繪示)的期間同時形成。再者，導(dǎo)電層103可具有多層結(jié)構(gòu)，其包括二金屬
層103a及103c以及位于二金屬層103a及103c之間的一金屬夾層103b。二金屬層103a及103c可由相同金屬材料所構(gòu)成，如鈦金屬。再者，金屬夾層103b可由鋁金屬所構(gòu)成。一般而言，在制作矩陣基板的薄膜晶體管的柵極介電層(未繪示)下方，尚會先形成掃描線沐繪示)與連接掃描線沐繪示)的柵極沐繪示)，以提供掃描信號。
請參照圖1B，藉由微影及蝕刻工藝，對導(dǎo)電層103進(jìn)行圖案化，以在基板IOO的絕緣層102上同時形成分開的電極104及106，其中電極104包括二金屬層104a及104c以及位于二金屬層104a及104c之間的一金屬夾層104b，而電極106包括二金屬層106a及106c以及位于二金屬層106a及106c之間的一金屬夾層106b。在一實施例中，導(dǎo)電層103可由相同于制作矩陣基板的數(shù)據(jù)線的材料所構(gòu)成。因此，可在形成電極104及106的同時，形成矩陣基板的數(shù)據(jù)線(未繪示)。也就是說，電極104及106與數(shù)據(jù)線(未繪示)同時形成。但是，電極104及106與數(shù)據(jù)線(未繪示)是相互分隔開來的。而且，數(shù)據(jù)線(未繪示)會提供所需的數(shù)據(jù)信號。
請參照圖1C，在基板100上形成一絕緣層108，并覆蓋電極104及106，且在鄰近電極104及106的邊緣形成一階差區(qū)109。絕緣層108材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、或其組合。在一實施例中，絕緣層108可在制作矩陣基板的保護(hù)層(passivation,未繪示)的期間同時形成。接著，藉由微影及蝕刻工藝，對絕緣層108進(jìn)行圖案化，使其局部覆蓋電極104及106而分別露出電極104及106的部分上表面，如圖1D所示。
請參照圖1E，在圖1D的結(jié)構(gòu)上全面形成一感光層110，其材質(zhì)包括富含硅的氧化物、富含硅的氮化物、富含硅的氮氧化物或其組合或其它合適的物質(zhì)。接下來，請參照圖1F，藉由微影及蝕刻工藝，對感光層IIO進(jìn)行圖案化，以在被絕緣層108露出的電極104上表面上留下感光層110，并延伸至絕緣層108的部分上表面。
需注意的是在感光層110圖案化期間，位于階差區(qū)109的絕緣層108側(cè)壁易殘留感光層IIO。為了避免殘留問題，必須過蝕刻(overetch)感光層110,因而容易在該處的絕緣層108形成凸角，如標(biāo)示A處所示。另一方面，電極106的金屬層106c因遭受到絕緣層108及感光層110圖案化所進(jìn)行的干蝕刻，而容易發(fā)生蝕穿現(xiàn)象而露出下方的金屬夾層106b，如標(biāo)示B處所示。此兩處缺陷容易使后續(xù)形成導(dǎo)電層發(fā)生斷裂而發(fā)生斷路，導(dǎo)致環(huán)境光感測裝置失效。
為了解決上述問題，在本實施例中，除了在感光層110、絕緣層108的階差區(qū)109及電極106上覆蓋一導(dǎo)電層112以電性連接電極106之夕卜，也在電極106及絕緣層108的階差區(qū)109上覆蓋一導(dǎo)電層120以與導(dǎo)電層112接觸。舉例而言，請參照第1G圖，在圖IF的結(jié)構(gòu)上全面形成導(dǎo)電層120，例如一反射材料層。接著，藉由微影及蝕刻工藝，對導(dǎo)電層120進(jìn)行圖案化，使導(dǎo)電層120僅覆蓋被絕緣層108露出的電極106的上表面上以及局部絕緣層108的階差區(qū)109上表面上，如圖1H所示。在一實施例中，可由相同于制作矩陣基板的反射電極的材料所構(gòu)成，例如鋁金屬。
請參照圖ll，在感光層110以及導(dǎo)電層120上形成導(dǎo)電層112，例如一透明導(dǎo)電層，其材料如上所述，以完成環(huán)境光感測裝置的制作。在一實施例中，可于制作矩陣基板的像素電極的同時，形成導(dǎo)電層112。
在本實施例中，導(dǎo)電層120設(shè)置于導(dǎo)電層112下方，使導(dǎo)電層120僅覆蓋被絕緣層108露出的電極106上表面上與局部絕緣層108的階差區(qū)109上表面上。如此一來，因金屬層106c被蝕穿(如標(biāo)示B所示)而露出金屬夾層106b(即，鋁金屬層)，不會在制作反射電極(即，鋁金屬層)期間受到蝕刻破壞。因此，后續(xù)形成的導(dǎo)電層112不會在此處發(fā)生崩塌斷裂。再者，導(dǎo)電層120的厚度可大于導(dǎo)電層112。如此一來，可確保位于階差區(qū)109的絕緣層108凸角(如標(biāo)示A所示)不剌穿導(dǎo)電層120，進(jìn)而避免導(dǎo)電層120及U2發(fā)生斷裂而造成環(huán)境光感測裝置因斷路而失效。
請參照圖2A至圖2B，其繪示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的環(huán)境光感測裝置的制造方法剖面示意圖，其中相同于圖1A至圖ll的部件使用相同的標(biāo)號并省略其說明。請參照圖2A，提供如圖1F所示的結(jié)構(gòu)。接著，在其上依序形成導(dǎo)電層112及120。接著，請參照圖2B，藉由微影及蝕刻工藝，對導(dǎo)電層112及120進(jìn)行圖案化，使導(dǎo)電層120僅覆蓋電極106以及部分絕緣層108的階差區(qū)109上方的導(dǎo)電層112的上表面上,如此一來便完成環(huán)境光感測裝置的制作。換言之，導(dǎo)電層120的下表面是接觸位于第二電極106上方的導(dǎo)電層112的上表面與位于部分絕緣層108的階差區(qū)109上方的導(dǎo)電層112的上表面。同樣地，在本實施例中，由于導(dǎo)電層120的厚度大于導(dǎo)電層112，故可確保位于階差區(qū)109的絕緣層108凸角(如標(biāo)示A所示)刺穿導(dǎo)電層U2之后，不再進(jìn)一步刺穿導(dǎo)電層120,進(jìn)而避免斷裂的導(dǎo)電層112造成環(huán)境光感測裝置發(fā)生斷路而失效。
因此，根據(jù)上述實施例，導(dǎo)電層120能夠增加感測裝置本身的可靠度及量產(chǎn)合格率，藉以有效檢測環(huán)境光源變化，進(jìn)而能夠?qū)@示器的背光或輔助光源的亮度調(diào)整到最適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境光感測裝置，其特征在于，包括一基板；一第一電極及一第二電極分開設(shè)置于該基板上；一第一絕緣層，設(shè)置于該基板上，并局部覆蓋該第一電極與該第二電極而分別露出該第一電極及該第二電極的部分上表面，且在鄰近該第一電極與該第二電極的邊緣形成一階差區(qū)；一感光層，僅設(shè)置于被該第一絕緣層露出的該第一電極的上表面上；一第一導(dǎo)電層，覆蓋該感光層、該第一絕緣層的階差區(qū)及該第二電極，且電性連接該第二電極；以及一第二導(dǎo)電層，覆蓋該第二電極及該第一絕緣層的階差區(qū)，且與該第一導(dǎo)電層接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該第二導(dǎo)電層設(shè)置 于該第一導(dǎo)電層上方，使該第二導(dǎo)電層僅覆蓋該第二電極與部分該第一絕緣層 的該階差區(qū)上方的該第一導(dǎo)電層的上表面上。
3. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該第二導(dǎo)電層設(shè)置 于該第一導(dǎo)電層下方，使該第二導(dǎo)電層僅覆蓋被該第一絕緣層露出的該第二電 極的上表面上與局部該第一絕緣層的階差區(qū)的上表面上。
4. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該第一電極與該第 二電極由同一金屬層所構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求4所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該金屬層包括一 第一金屬層、 一第二金屬層、以及位于該第一金屬層與該第二金屬層之間的一 金屬夾層。
6. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該感光層包括富含 硅的氧化物、富含硅的氮化物、或富含硅的氮氧化物。
7. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該第一導(dǎo)電層為透 明導(dǎo)電材料且該第二導(dǎo)電層為一反射材料。
8. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該第二導(dǎo)電層的厚 度大于該第一導(dǎo)電層。
9. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，還包括一第二絕緣 層，設(shè)置于該基板上，且位于該第一電極、該第二電極、與該第一絕緣層的下 方。
10. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置，其特征在于，該感光層局部覆 蓋位于該第一電極邊緣上方的該第一絕緣層上。
11. 一種顯示器，具有如權(quán)利要求1所述的環(huán)境光感測裝置。
12. —種環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，包括提供一基板；在該基板上同時形成分開的一第一電極及一第二電極；在該基板上形成一第一絕緣層，以局部覆蓋該第一電極與該第二電極而分 別露出該第一電極及該第二電極的部分上表面，且在鄰近該第一電極與該第二 電極的邊緣形成一階差區(qū)；在該被該第一絕緣層露出的第一電極上表面上形成一感光層，并延伸至該 第一絕緣層的部分上表面；在該感光層、該第一絕緣層的該階差區(qū)及該第二電極上覆蓋一第一導(dǎo)電 層，且電性連接該第二電極；以及在該第二電極及該第一絕緣層的該階差區(qū)上覆蓋一第二導(dǎo)電層，且與該第 一導(dǎo)電層接觸。
13. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，該第 二導(dǎo)電層位于該第一導(dǎo)電層上方，使該第二導(dǎo)電層僅覆蓋該第二電極與部分該 第一絕緣層的階差區(qū)上方的該第一導(dǎo)電層的上表面上。
14. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，該第 二導(dǎo)電層位于該第一導(dǎo)電層下方，使該第二導(dǎo)電層僅覆蓋在被該第一絕緣層露 出的該第二電極的上表面上與局部該第一絕緣層的該階差區(qū)的上表面上。
15. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，該第 一導(dǎo)電層為透明導(dǎo)電材料且該第二導(dǎo)電層為一反射材料。
16. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，該感 光層包括富含硅的氧化物、富含硅的氮化物、富含硅的氮氧化物。
17. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，還包 括先于該基板上形成一第二絕緣層，且位于該第一電極、該第二電極及該第一絕緣層的下方。
18. 如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法，其特征在于，該非透明導(dǎo)電層的厚度大于該透明導(dǎo)電層。
19. 一種顯示器的制造方法，其特征在于，包含如權(quán)利要求12所述的環(huán)境光感測裝置的制造方法。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種環(huán)境光感測裝置，其包括分開設(shè)置于一基板上的一第一電極及一第二電極。一絕緣層設(shè)置于基板上并局部覆蓋第一電極與第二電極而分別露出第一電極及第二電極的部分上表面，且在鄰近第一電極與第二電極的邊緣形成一階差(step height)區(qū)。一感光層僅設(shè)置于被絕緣層露出的第一電極的上表面上。一第一導(dǎo)電層覆蓋感光層、絕緣層的階差區(qū)及第二電極，且電性連接第二電極。一第二導(dǎo)電層覆蓋第二電極及絕緣層的階差區(qū)，且與第一導(dǎo)電層接觸。本發(fā)明亦揭示一種環(huán)境光感測裝置的制造方法以及一種顯示器及其制造方法。
文檔編號H01L31/08GK101604697SQ20091015931
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者吳智宏, 戴嘉駿, 沈佩誼 申請人:友達(dá)光電股份有限公司