感测单元及其制造方法

摘要

一种感测单元，包括第一绝缘层、感光元件、二极管元件和发光元件。感光元件设置于第一绝缘层上。感光元件包括第一下电极、感测层和第一上电极。第一下电极位于第一绝缘层上。二极管元件设置于第一绝缘层上。二极管元件包括第二下电极、半导体层和第二上电极。第二下电极位于第一绝缘层上。发光元件设置于感光元件上方。发光元件包括第三下电极、发光层和第三上电极。二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阳极者和作为阴极者，分别电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阴极者和作为阳极者。

权利要求

1.一种感测单元，其特征在于，包括：

一基板；

一读取元件，位于该基板之上；

一第一绝缘层，位于该基板之上；

一感光元件，设置于该第一绝缘层上，该感光元件包括一第一下电极、一感测层和一第一上电极，该第一下电极位于该第一绝缘层上并且与该读取元件电性连接，该感测层位于该第一下电极上，该第一上电极位于该感测层上；

一二极管元件，设置于该第一绝缘层上，该二极管元件包括一第二下电极、一半导体层和一第二上电极，该第二下电极位于该第一绝缘层上，该半导体层位于该第二下电极上，该第二上电极位于该半导体层上；

一保护层，设置于该读取元件、该感光元件以及该二极管元件上；以及一发光元件，设置于该感光元件上方，该发光元件包括一第三下电极、一发光层和一第三上电极，该第三下电极位于该保护层上，该发光层位于该第三下电极上，该第三上电极位于该发光层上；

其中，该二极管元件的该第二下电极和该第二上电极二者之中作为阳极者电性耦接至该发光元件的该第三下电极和该第三上电极二者之中作为阴极者，并且该二极管元件的该第二下电极和该第二上电极二者之中作为阴极者电性耦接至该发光元件的该第三下电极和该第三上电极二者之中作为阳极者。

2.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，更包括一第一导通结构与一第二导通结构，其中该二极管元件的该第二下电极借由该第一导通结构电性连接至该发光元件的该第三下电极，该二极管元件的该第二上电极借由该第二导通结构电性连接至该发光元件的该第三上电极。

3.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，更包括一第一导通结构与一第二导通结构，其中该二极管元件的该第二下电极借由该第一导通结构电性连接至该发光元件的该第三上电极，该二极管元件的该第二上电极借由该第二导通结构电性连接至该发光元件的该第三下电极。

4.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，

该读取元件包括一栅极、一栅极绝缘层、一通道层、一源极和一漏极，该栅极绝缘层设置于该栅极上且连接于该第一绝缘层，该通道层与该栅极对应设置，该源极和该漏极对应设置于该通道层的两侧，且该漏极与该第一下电极电性连接；以及该保护层包含一第二绝缘层与一第三绝缘层，其中该第二绝缘层设置于该第一绝缘层之上并覆盖该读取元件、部分的该第一下电极及部分的该第二下电极，以及该第三绝缘层设置于该第一上电极与部分的该第二上电极之上，该发光元件的该第三下电极系位于该第三绝缘层之上。

5.根据权利要求4所述的感测单元，其特征在于，更包含一第四绝缘层，设置于该发光元件的部分的该第三下电极上，且该发光元件的该第三上电极位于该第四绝缘层之上。

6.根据权利要求5所述的感测单元，其特征在于，更包括一第一导通结构与一第二导通结构，其中：该第二绝缘层具有一第一导孔，该第三绝缘层系具有一第二导孔与一第三导孔，该第四绝缘层具有一第四导孔；

该第一导通结构位于该第一导孔和该第二导孔之中，该第二导通结构位于该第三导孔和该第四导孔之中；以及该二极管元件的该第二下电极借由该第一导通结构电性连接至该发光元件的该第三下电极，该二极管元件的该第二上电极借由该第二导通结构电性连接至该发光元件的该第三上电极。

7.根据权利要求5所述的感测单元，其特征在于，更包括一第一导通结构与一第二导通结构，其中该第二绝缘层具有一第一导孔，该第三绝缘层具有一第二导孔与一第三导孔，该第四绝缘层具有一第四导孔；

该第一导通结构位于该第一导孔、该第二导孔和该第四导孔之中，该第二导通结构位于该第三导孔之中；以及该二极管元件的该第二下电极借由该第一导通结构电性连接至该发光元件的该第三上电极，该二极管元件的该第二上电极借由该第二导通结构电性连接至该发光元件的该第三下电极。

8.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，更包括一封装层，配置于该发光元件上。

9.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，该感光元件的该第一下电极与该二极管元件的该第二下电极由同一图案化膜层所形成，该感光元件的该感测层与该二极管元件的该半导体层由同一图案化膜层所形成，该感光元件的该第一上电极与该二极管元件的该第二上电极由同一图案化膜层所形成。

10.根据权利要求1所述的感测单元，其特征在于，更包括一遮光层，位于该基板上并由该第一绝缘层所覆盖，配置于该感光元件下方。

11.一种感测单元的制造方法，其特征在于，包括：

在一基板上形成一栅极；

于该基板上形成一绝缘材料层，其中该绝缘材料层包含一第一绝缘层以及与该第一绝缘层连接的一栅极绝缘层，该栅极绝缘层覆盖该栅极；

于该栅极绝缘层上形成一通道层；

于该第一绝缘层、该栅极绝缘层以及该通道层上形成一第一图案化导电层，该第一图案化导电层包含一源极、一漏极、一第一下电极以及一第二下电极，其中该源极和该漏极对应设置于该通道层的两侧；

于该第一下电极上形成一感测层，并于该第二下电极上形成一半导体层；

于该第一图案化导电层上形成一第二绝缘层；

于该感测层和该半导体层上形成一第二图案化导电层，该第二图案化导电层包含形成于该感测层上的一第一上电极以及形成于该半导体层上的一第二上电极；

于该第一上电极与该第二上电极之上形成一第三绝缘层；

于该第三绝缘层上形成一第三下电极；

于该第三下电极上形成一发光层；

于该第三绝缘层上形成一第四绝缘层；以及

于该发光层上形成一第三上电极，该第四绝缘层位于该第三下电极与该第三上电极之间，其中该第一下电极、该感测层和该第一上电极构成一感光元件，该第二下电极、该半导体层和该第二上电极构成一二极管元件，该第三下电极、该发光层和该第三上电极构成一发光元件，且该发光元件系对应设置于该感光元件的上方；

其中，该二极管元件的该第二下电极和该第二上电极二者之中作为阳极者，系电性耦接至该发光元件的该第三下电极和该第三上电极二者之中作为阴极者，并且该二极管元件的该第二下电极和该第二上电极二者之中作为阴极者，系电性耦接至该发光元件的该第三下电极和该第三上电极二者之中作为阳极者。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，更包括：在该第二绝缘层中形成一第一导孔以暴露出该第二下电极；

形成一第一连接电极于该第一导孔中；

在该第三绝缘层中形成一第二导孔和一第三导孔，该第二导孔暴露出该第一连接电极，该第三导孔暴露出该第二上电极；

形成一第二连接电极于该第二导孔中以与该第一连接电极电性连接，其中该第三下电极电性连接至该第二连接电极；

形成一第三连接电极于该第三导孔中以与该第二上电极电性连接；

在该第四绝缘层中形成一第四导孔以暴露出该第三连接电极；以及形成一第四连接电极于该第四导孔中，该第四连接电极电性连接该第三连接电极以及该第三上电极。

13.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，更包括：在该第二绝缘层中形成一第一导孔以暴露出该第二下电极；

形成一第一连接电极于该第一导孔中；

在该第三绝缘层中形成一第二导孔和一第三导孔，该第二导孔暴露出该第一连接电极，该第三导孔暴露出该第二上电极；

形成一第二连接电极于该第二导孔中以与该第一连接电极电性连接；

形成一第三连接电极于该第三导孔中以与该第二上电极电性连接，其中该第三下电极电性连接至该第三连接电极；

在该第四绝缘层中形成一第四导孔以暴露出该第二连接电极；以及形成一第四连接电极于该第四导孔中，该第四连接电极电性连接该第二连接电极以及该第三上电极。

说明书

感测单元及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明是关于一种感测单元及其制造方法。

背景技术

[0002] 指纹是极佳的生物辨识密码，具有独特性。随着设备与辨识技术逐渐变得成熟及普遍，除了个人证件、金融系统的身分认证、居家防护的进出管制、和其他需要高度管制进出的场所之外，也开始应用在个人电子产品，如个人计算机，的辨识登入和随身碟的加密功能。近年来，更是广泛地应用于行动装置上。举例来说，目前常见的作法是于行动装置上额外设置指纹辨识器。另外，也有关于直接将指纹辨识技术整合于行动装置的显示屏幕上的作法。如何简化指纹辨识技术工艺并降低成本，乃业界所致力的课题之一。

发明内容

[0003] 本发明提供一种感测单元及其制造方法。此种感测单元特别是可应用于指纹辨识。

[0004] 根据一些实施例，感测单元包括一基板、一读取元件、一第一绝缘层、一感光元件、一二极管元件、一保护层以及一发光元件。读取元件位于基板之上。第一绝缘层位于基板之上。感光元件设置于第一绝缘层上。感光元件包括一第一下电极、一感测层和一第一上电极。第一下电极位于第一绝缘层上并且与读取元件电性连接。感测层位于第一下电极上。第一上电极位于感测层上。二极管元件设置于第一绝缘层上。二极管元件包括一第二下电极、一半导体层和一第二上电极。第二下电极位于第一绝缘层上。半导体层位于第二下电极上。第二上电极位于半导体层上。保护层设置于读取元件、感光元件以及二极管元件上。发光元件设置于感光元件上方。发光元件包括一第三下电极、一发光层和一第三上电极。发光层位于第三下电极上。第三上电极位于发光层上。二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阳极者，系电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阴极者，并且二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阴极者，系电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阳极者。

[0005] 根据一些实施例，感测单元的制造方法包括下列步骤。首先，在一基板上形成一栅极。于基板上形成一绝缘材料层，其中绝缘材料层包含一第一绝缘层以及与第一绝缘层连接的一栅极绝缘层，栅极绝缘层覆盖栅极。于栅极绝缘层上形成一通道层。于第一绝缘层以与门极绝缘层上形成一第一图案化导电层。第一图案化导电层包含一源极、一漏极、一第一下电极以及一第二下电极，其中源极和漏极对应设置于通道层的两侧。于第一下电极上形成一感测层，并于第二下电极上形成一半导体层。于第一图案化导电层上形成一第二绝缘层。于感测层和半导体层上形成一第二图案化导电层。第二图案化导电层包含形成于感测层上的一第一上电极以及形成于半导体层上的一第二上电极。于第一上电极与第二上电极之上形成一第三绝缘层。于第三绝缘层上形成一第三下电极。于第三下电极上形成一发光层。于第三绝缘层上形成一第四绝缘层。接着，在发光层上形成一第三上电极。第四绝缘层位于第三下电极与第三上电极之间。第一下电极、感测层和第一上电极构成一感光元件，第二下电极、半导体层和第二上电极构成一二极管元件，第三下电极、发光层和第三上电极构成一发光元件，其中发光元件系对应设置于感光元件的上方。二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阳极者，系电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阴极者，并且二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阴极者，电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阳极者。

[0006] 为了对本发明之上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：

附图说明

[0007] 图1A绘示根据本发明一实施例的感测单元。

[0008] 图1B绘示图1A所示的感测单元的等效电路。

[0009] 图2A绘示根据本发明另一实施例的感测单元。

[0010] 图2B绘示图2A所示的感测单元的等效电路。

[0011] 图2C绘示图2A所示的感测单元的等效电路。

[0012] 图3A～3D绘示根据本发明一实施例的感测单元的制造方法。

[0013] 图4A～4D绘示根据本发明另一实施例的感测单元的制造方法。

[0014] 其中，附图标记：

[0015] 10：手指

[0016] 20：电容

[0017] 30：交流驱动电源

[0018] 100、200：感测单元

[0019] 102：基板

[0020] 104：读取元件

[0021] 106：栅极

[0022] 108：通道层

[0023] 110：源极

[0024] 112：漏极

[0025] 114：遮光层

[0026] 116：绝缘材料层

[0027] 116a：栅极绝缘层

[0028] 116b：第一绝缘层

[0029] 118：感光元件

[0030] 120：第一下电极

[0031] 122：感测层

[0032] 124：p型材料层

[0033] 126：本质材料层

[0034] 128：n型材料层

[0035] 130：第一上电极

[0036] 132、232：二极管元件

[0037] 134、234：第二下电极

[0038] 136、236：半导体层

[0039] 138、238：p型材料层

[0040] 140、240：本质材料层

[0041] 142、242：n型材料层

[0042] 144、244：第二上电极

[0043] 146：保护层

[0044] 148、248：第二绝缘层

[0045] 150、250：第三绝缘层

[0046] 152、252：发光元件

[0047] 154、254：第三下电极

[0048] 156、256：发光层

[0049] 158：n型材料层

[0050] 160：本质材料层

[0051] 162：p型材料层

[0052] 258：p型材料层

[0053] 260：本质材料层

[0054] 262：n型材料层

[0055] 164、264：第三上电极

[0056] 166、266：第四绝缘层

[0057] 168：封装层

[0058] 170、270：第一导孔

[0059] 172、272：第二导孔

[0060] 174、274：第三导孔

[0061] 176、276：第四导孔

[0062] 178、278：第一导通结构

[0063] 180、280：第二导通结构

[0064] 182、282：第一连接电极

[0065] 184、284：第二连接电极

[0066] 186、286：第三连接电极

[0067] 188、288：第四连接电极

[0068] 190、290：第一图案化导电层

[0069] 192、292：第二图案化导电层

具体实施方式

[0070] 以下将参照所附图式对于各种不同的实施例进行更详细的说明。要注意的是，图式中的元件可能并未依照比例绘制。并且，可能省略部分元件。为了利于理解，在可能的情况下，相同的元件符号系用于各图中共通的相同元件。可以预期的是，一实施例中的元件和特征，能够被有利地纳入于另一实施例中，然而并未对此作进一步的列举。

[0071] 根据实施例的感测单元包括一基板、一读取元件、一第一绝缘层、一感光元件、一二极管元件、一保护层以及一发光元件。读取元件位于基板之上。第一绝缘层位于基板之上。感光元件设置于第一绝缘层上。感光元件包括一第一下电极、一感测层和一第一上电极。第一下电极位于第一绝缘层上并且与读取元件电性连接。感测层位于第一下电极上。第一上电极位于感测层上。二极管元件设置于第一绝缘层上。二极管元件包括一第二下电极、一半导体层和一第二上电极。第二下电极位于第一绝缘层上。半导体层位于第二下电极上。第二上电极位于半导体层上。保护层设置于读取元件、感光元件以及二极管元件上。发光元件设置于感光元件上方。发光元件包括一第三下电极、一发光层和一第三上电极。发光层位于第三下电极上。第三上电极位于发光层上。二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阳极者，电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阴极者，并且二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阴极者，电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阳极者。

[0072] 请参照图1A，其绘示根据本发明一实施例的感测单元。此一感测单元100的发光元件与二极管元件极性相反。感测单元100包括一基板102、一读取元件104、一第一绝缘层116b、一感光元件118、一二极管元件132、一保护层146以及一发光元件152。感测单元100的读取元件104位于基板102上。读取元件104例如是一薄膜晶体管。根据一实施例，读取元件
104可包括一栅极106、一栅极绝缘层116a、一通道层108、一源极110和一漏极112。根据一实施例，感测单元100可更包括一遮光层114。栅极106和遮光层114位于基板102上，此二者例如可由同一图案化膜层所形成。一绝缘材料层116位于基板102之上。在本实施例中，绝缘材料层116包含一栅极绝缘层116a以及一第一绝缘层116b。栅极绝缘层116a与第一绝缘层
116b彼此连接。栅极绝缘层116a覆盖栅极106，第一绝缘层116b覆盖遮光层114。通道层108设置于栅极绝缘层116a上，并与栅极106对应设置。源极110和漏极112位于栅极绝缘层116a上，且源极110和漏极112系对应设置于通道层108的两侧。

[0073] 在本实施例中，感光元件118设置于第一绝缘层116b上。在一实施例中，遮光层114系配置于感光元件118下方。感光元件118包括一第一下电极120、一感测层122和一第一上电极130。第一下电极120位于第一绝缘层116b上并且与读取元件104电性连接。根据一实施例，读取元件104的漏极112与第一下电极120电性连接。根据一实施例，漏极112与第一下电极120可由同一图案化膜层所形成。感测层122位于第一下电极120上。在一实施例中，如图1A所示，感测层122包括一p型材料层124、一本质材料层126和一n型材料层128，其中p型材料层124位于第一下电极120上，本质材料层126位于p型材料层124上，n型材料层128位于本质材料层126上。以下将此类由下而上依序堆栈p型材料层、本质材料层和n型材料层的配置称为PIN结构。在另一实施例中，感测层122可包括一p型材料层和一n型材料层，其中p型材料层位于第一下电极120上，n型材料层位于p型材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈p型材料层和n型材料层的配置称为PN结构。在又一实施例中，感测层122可包括一p型材料层和一本质材料层，其中p型材料层位于第一下电极120上，本质材料层位于p型材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈p型材料层和本质材料层的配置称为PI结构。在又另一实施例中，感测层122可包括一本质材料层和一n型材料层，其中本质材料层位于第一下电极120上，n型材料层位于本质材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈本质材料层和n型材料层的配置称为IN结构。在此与其他类似叙述处，本质材料层应解释为也可囊括相较于p型材料层、n型材料层而言掺杂浓度极低而接近本质材料的例子。第一上电极130位于感测层122上。

[0074] 在本实施例中，二极管元件132设置于第一绝缘层116b上。二极管元件132包括一第二下电极134、一半导体层136和一第二上电极144。第二下电极134位于第一绝缘层116b上。半导体层136位于第二下电极134上。在一实施例中，如图1A所示，半导体层136具有PIN结构。亦即，半导体层136包括一p型材料层138、一本质材料层140和一n型材料层142，其中p型材料层138位于第一下电极120上，本质材料层140位于p型材料层138上，n型材料层142位于本质材料层140上。在另一实施例中，半导体层136具有PN结构。在又一实施例中，半导体层136具有PI结构。在又另一实施例中，半导体层136具有IN结构。第二上电极144位于半导体层136上。

[0075] 根据一实施例，感光元件118的第一下电极120与二极管元件132的第二下电极134可由同一图案化膜层所形成，感光元件118的感测层122与二极管元件132的半导体层136可由同一图案化膜层所形成，感光元件118的第一上电极130与二极管元件132的第二上电极144可由同一图案化膜层所形成。在此与其他类似叙述处，图案化膜层可包括一或更多个层。此外，根据一实施例，感光元件118的第一下电极120与二极管元件132的第二下电极134位于同一第一绝缘层116b上。根据另一实施例，感光元件118的第一下电极120与二极管元件132的第二下电极134位于第一绝缘层116b的表面上。

[0076] 感测单元100更包括一保护层146。保护层146设置于读取元件104、感光元件118以及二极管元件132上。在一实施例中，如图1A所示，保护层146包含一第二绝缘层148与一第三绝缘层150。第二绝缘层148设置于第一绝缘层116b之上，并覆盖读取元件104、部分的第一下电极120及部分的第二下电极134。第三绝缘层150设置于第一上电极130与部分的第二上电极144之上。

[0077] 在本实施例中，发光元件152设置于感光元件118上方。发光元件152包括一第三下电极154、一发光层156和一第三上电极164。发光元件152的第三下电极154位于第三绝缘层150之上。发光层156位于第三下电极154上。在一实施例中，如图1A所示，发光层156包括一n型材料层158、一本质材料层160和一p型材料层162，其中n型材料层158位于第三下电极154上，本质材料层160位于n型材料层158上，p型材料层162位于本质材料层160上。以下将此类由下而上依序堆栈n型材料层、本质材料层和p型材料层的配置称为NIP结构。在另一实施例中，发光层156可包括一n型材料层和一p型材料层，其中n型材料层位于第三下电极154上，p型材料层位于n型材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈n型材料层和p型材料层的配置称为NP结构。在又一实施例中，发光层156可包括一本质材料层和一p型材料层，其中本质材料层位于第三下电极154上，p型材料层位于本质材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈本质材料层和p型材料层的配置称为IP结构。在又另一实施例中，发光层156可包括一n型材料层和一本质材料层，其中n型材料层位于第三下电极154上，本质材料层位于n型材料层上。以下将此类由下而上依序堆栈n型材料层和本质材料层的配置称为NI结构。第三上电极
164位于发光层156上。

[0078] 感测单元100可更包含一第四绝缘层166。第四绝缘层166设置于发光元件152的部分的第三下电极154上，且发光元件152的第三上电极164位于第四绝缘层166之上。感测单元100可更包括一封装层168。封装层168配置于发光元件152上。

[0079] 二极管元件132的第二下电极134和第二上电极144二者之中作为阳极者，系电性耦接至发光元件152的第三下电极154和第三上电极164二者之中作为阴极者。二极管元件132的第二下电极134和第二上电极144二者之中作为阴极者，电性耦接至发光元件152的第三下电极154和第三上电极164二者之中作为阳极者。在图1A所示的实施例中，第二下电极
134作为二极管元件132的阳极，与作为发光元件152的阴极的第三下电极154电性连接，而第二上电极144作为二极管元件132的阴极，与作为发光元件152的阳极的第三上电极164电性连接。

[0080] 请参照图1B，其绘示图1A所示的感测单元的等效电路。如图1B所示，发光元件152与二极管元件132系以极性相反的方式并联。亦即，发光元件152的阳极位于上方，而二极管元件132的阳极位于下方，且发光元件152的阳极与二极管元件132的阴极电性连接，发光元件152的阴极则与二极管元件132的阳极电性连接。感测单元100可与一交流驱动电源30(未绘示于图1A中)电性连接。在一实施例中，发光元件152的第三下电极154可电性连接至交流驱动电源30的火线(未绘示)。使用者的身体可视为接地，而可视为与交流驱动电源30的另一端(接地端)电性连接。当如图1A所示，使用者的手指10接触到封装层168时(特别是使用者的手指10的指纹的波峰部分接触到封装层168时)，使用者的手指10与封装层168之间会形成电容20。对于交流驱动电源30所提供的交流电而言，电容20可视为短路，而使电荷传导至发光元件152与二极管元件132，而使得发光元件152与二极管元件132有电流流过，产生电流回路，进而使得发光元件152发光。因此，可形成由用户的手指指纹来驱动发光元件152发光的机制，发光元件152发光后光线系射向感光元件118，而感光元件118则感应光线并将信号传递到读取元件104以得到对应的影像讯号，从而能够实现指纹辨识。

[0081] 请再参照图1A，由于感测单元100的感光元件118是接受发光元件152发出的光，感测层122与发光层156之间的膜层可采用透明材料制作。举例来说，第一上电极130和第三下电极154可由透明导电材料如铟锡氧化物(ITO)等形成。使用同一图案化膜层所形成的其他元件，例如第二上电极144，也可由透明导电材料如铟锡氧化物等形成。在一实施例中，为了避免环境光干扰，在感测层122之下和发光层156之上可形成遮光结构，例如遮光层114和第三上电极164可使用不透明导电材料如金属等形成。另外，第一下电极120以及连带着与其使用同一图案化膜层形成的其他元件如第二下电极134，可使用不透明导电材料如金属等形成。

[0082] 在一实施例中，如图1A所示，感测单元100可更包括一第一导通结构178与一第二导通结构180，其中二极管元件132的第二下电极134借由第一导通结构178电性连接至发光元件152的第三下电极154，二极管元件132的第二上电极144借由第二导通结构180电性连接至发光元件152的第三上电极164。具体来说，在一实施例中，第二绝缘层148可具有一第一导孔170，第三绝缘层150可具有一第二导孔172与一第三导孔174，第四绝缘层166可具有一第四导孔176。第一导通结构178位于第一导孔170和第二导孔172之中，也就是说，第一导通结构178填入第一导孔170和第二导孔172中，而二极管元件132的第二下电极134借由第一导通结构178电性连接至发光元件152的第三下电极154。第二导通结构180位于第三导孔174和第四导孔176之中，也就是说，第二导通结构180填入第三导孔174和第四导孔176中，而二极管元件132的第二上电极144借由第二导通结构180电性连接至发光元件152的第三上电极164。

[0083] 请参照图2A～2C，图2A绘示根据本发明另一实施例的感测单元。此一感测单元200的发光元件252与二极管元件232在结构上以极性相同的方式堆栈。然而，通过调整耦接结构(如导通结构)的配置，使得发光元件的阳极连接二极管元件的阴极、发光元件的阴极连接二极管元件的阳极，从而在电路上等效以极性相反的方式并联。以下仅就此一感测单元200与图1A所示的感测单元100的不同之处进行说明，其他细节便不再赘述。

[0084] 图2A所示的感测单元200的发光元件252的发光层256系具有PIN结构。亦即，发光层256包括一p型材料层258、一本质材料层260和一n型材料层262，其中p型材料层258位于第三下电极254上，本质材料层260位于p型材料层258上，n型材料层262位于本质材料层260上。根据另一些实施例，发光层256可具有PI结构、IN结构、或PN结构。因此，发光元件252的第三下电极254为阳极，第三上电极264为阴极。

[0085] 此感测单元200的二极管元件232的半导体层236亦具有PIN结构。亦即，半导体层236包括一p型材料层238、一本质材料层240和一n型材料层242，其中p型材料层238位于第二下电极234上，本质材料层240位于p型材料层238上，n型材料层242位于本质材料层240上。根据另一些实施例，半导体层236可具有PI结构、IN结构、或PN结构。因此，二极管元件
232的第二下电极234为阳极，第二上电极244为阴极。在图2A所示的实施例中，作为二极管元件232的阳极的第二下电极234，与作为发光元件252的阴极的第三上电极264电性连接，而作为二极管元件232的阴极的第二上电极244，与作为发光元件252的阳极的第三下电极
254电性连接。

[0086] 可以借由调整二极管元件232和耦接二极管元件232与发光元件252的导通结构的配置，来实现上述电性连接。如图2A所示，此感测单元200可更包括一第一导通结构278与一第二导通结构280，其中二极管元件232的第二下电极234借由第一导通结构278电性连接至发光元件252的第三上电极264，二极管元件232的第二上电极244借由第二导通结构280电性连接至发光元件252的第三下电极254。具体来说，在一实施例中，第二绝缘层248可具有一第一导孔270，第三绝缘层250可具有一第二导孔272与一第三导孔274，第四绝缘层266可具有一第四导孔276。第一导通结构278位于第一导孔270、第二导孔272和第四导孔276之中，也就是说，第一导通结构278填入第一导孔270、第二导孔272和第四导孔276中，而二极管元件232的第二下电极234借由第一导通结构278电性连接至发光元件252的第三上电极264。第二导通结构280位于第三导孔274之中，也就是说，第二导通结构280填入第三导孔
274中，而二极管元件232的第二上电极244借由第二导通结构280电性连接至发光元件252的第三下电极254。

[0087] 图2B绘示图2A所示的感测单元200的等效电路。如图2A所示，发光元件252与二极管元件232的元件在结构上均为阴极位于上方的堆栈。然而，借由如上所述的的第一导通结构278与第二导通结构280的配置，可形成如图2B所示的电路，其等效为图2C所示的电路。

[0088] 根据实施例的感测单元的制造方法包括下列步骤。首先，在一基板上形成一栅极。于基板上形成一绝缘材料层，其中绝缘材料层包含一第一绝缘层以及与第一绝缘层连接的一栅极绝缘层。栅极绝缘层覆盖栅极。于栅极绝缘层上形成一通道层。于第一绝缘层以与门极绝缘层上形成一第一图案化导电层。第一图案化导电层包含一源极、一漏极、一第一下电极以及一第二下电极，其中源极和漏极对应设置于通道层的两侧。于第一下电极上形成一感测层，并于第二下电极上形成一半导体层。于第一图案化导电层上形成一第二绝缘层。于感测层和半导体层上形成一第二图案化导电层。第二图案化导电层包含形成于感测层上的一第一上电极以及形成于半导体层上的一第二上电极。于第一上电极与第二上电极之上形成一第三绝缘层。于第三绝缘层上形成一第三下电极。于第三下电极上形成一发光层。于第三绝缘层上形成一第四绝缘层。接着，于发光层上形成一第三上电极。第四绝缘层位于第三下电极与第三上电极之间。栅极、栅极绝缘层、通道层、源极和漏极构成一读取元件；第一下电极、感测层和第一上电极构成一感光元件；第二下电极、半导体层和第二上电极构成一二极管元件；第三下电极、发光层和第三上电极构成一发光元件；其中发光元件系对应设置于感光元件的上方。发光元件系对应设置于感光元件的上方。二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阳极者，系电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阴极者，并且二极管元件的第二下电极和第二上电极二者之中作为阴极者，系电性耦接至发光元件的第三下电极和第三上电极二者之中作为阳极者。在可能的情况下，这些步骤的顺序可以调换、彼此结合、或作其他调整，也可以增加其他步骤。

[0089] 现在请参照图3A～3D，其绘示根据本发明一实施例的感测单元的制造方法，其系用以制造如图1A所示的感测单元100。如图3A所示，首先，在基板102上形成读取元件104的栅极106。在一实施例中，可于相同步骤形成遮光层114。于基板102上形成一绝缘材料层116。绝缘材料层116包含一栅极绝缘层116a以及第一绝缘层116b。栅极绝缘层116a与第一绝缘层116b彼此连接。栅极绝缘层116a覆盖栅极106。第一绝缘层116b覆盖遮光层114。于栅极绝缘层116a上形成通道层108。

[0090] 于栅极绝缘层116a与第一绝缘层116b上形成一第一图案化导电层190。第一图案化导电层190包含源极110、漏极112、感光元件118的一第一下电极120以及二极管元件132的第二下电极134。第一图案化导电层190可由不透明导电材料如金属等形成。于第一下电极120上形成感测层122，并于第二下电极134上形成二极管元件132的半导体层136。具体来说，在一实施例中，可借由相同的数个步骤，在第一下电极120和第二下电极134上分别形成p型材料层124和138，在p型材料层124和138上分别形成本质材料层126和140，再于本质材料层126和140上分别形成n型材料层128和142。于第一图案化导电层190上形成第二绝缘层148。

[0091] 于感测层122和二极管元件132的半导体层136上形成第二图案化导电层192。第二图案化导电层192包含感光元件118的第一上电极130以及二极管元件132的第二上电极144。第二图案化导电层192可由透明导电材料如铟锡氧化物(indium tin oxide)等形成。
根据一实施例，可在第二绝缘层148中形成第一导孔170以暴露出第二下电极134。并且，形成一第一连接电极182于第一导孔170中。在一实施例中，第一连接电极182可借由形成第二图案化导电层192的步骤形成。

[0092] 如图3B所示，于第一上电极130与第二上电极144之上形成第三绝缘层150。根据一实施例，可在第三绝缘层150中形成第二导孔172和第三导孔174。第二导孔172暴露出第一连接电极182，第三导孔174暴露出第二上电极144。

[0093] 如图3C所示，于第三绝缘层150上形成发光元件152的第三下电极154。根据一实施例，可形成一第二连接电极184于第二导孔172中以与第一连接电极182电性连接，其中发光元件152的第三下电极154电性连接至第二连接电极184。根据一实施例，可形成一第三连接电极186于第三导孔174中以与第二上电极144电性连接。在一实施例中，第二连接电极184、第三连接电极186可借由形成第三下电极154的步骤形成。

[0094] 如图3D所示，于第三绝缘层150上形成第四绝缘层166。并且，在发光元件152的第三下电极154上形成发光元件152的发光层156。具体来说，在一实施例中，可在第三下电极154上依序形成n型材料层158、本质材料层160和p型材料层162。在发光元件152的发光层
156上形成发光元件152的第三上电极164。第四绝缘层166位于第三下电极154与第三上电极164之间。发光元件152对应设置于感光元件118的上方。根据一实施例，可在第四绝缘层
166中形成一第四导孔176以暴露出第三连接电极186。并且，可形成一第四连接电极188于第四导孔176中。第四连接电极188电性连接第三连接电极186以及发光元件152的第三上电极164。在一实施例中，第四连接电极188可借由形成第三上电极164的步骤形成。之后，可形成封装层168。

[0095] 在此一实施例中，第一连接电极182和第二连接电极184构成第一导通结构178。借由第一导通结构178，作为二极管元件132的阳极的第二下电极134可电性连接至作为发光元件152的阴极的第三下电极154。第三连接电极186和第四连接电极188构成第二导通结构180。借由第二导通结构180，作为二极管元件132的阴极的第二上电极144，可电性连接至作为发光元件152的阳极的第三上电极164。

[0096] 请参照图4A～4D，其绘示根据本发明另一实施例的感测单元的制造方法，其用以制造如图2A所示的感测单元200。以下仅就此一制造方法与图3A～3D所示的制造方法的不同之处进行说明，其他细节便不再赘述。如图4A所示，为了实现如图2A所示的感测单元200中的发光元件252和二极管元件232之间以极性相反的方式并联，与用在连接第二下电极234的第一导通结构278的位置相比，二极管元件232的位置更为靠近感光元件118。具体来说，第一图案化导电层290包含源极110、漏极112、感光元件118的第一下电极120以及二极管元件232的第二下电极234。第一图案化导电层190可由不透明导电材料如金属等形成。于第一下电极120上形成感测层122，并于第二下电极234上形成二极管元件232的半导体层
236。类似于前述方式，在一实施例中，可借由相同的数个步骤形成感测层122与半导体层
236的各膜层。接着，于感测层122和半导体层236上再形成第二图案化导电层292，第二图案化导电层292包含感光元件118的第一上电极130、二极管元件232的第二上电极244以及第一连接电极282。

[0097] 关于导通结构，如图4A所示，可在第二绝缘层248中形成一第一导孔270以暴露出第二下电极234。并且，形成一第一连接电极282于第一导孔270中。如图4B所示，在第三绝缘层250中形成一第二导孔272和一第三导孔274。第二导孔272暴露出第一连接电极282。第三导孔274暴露出第二上电极244。如图4C所示，可形成一第二连接电极284于第二导孔272中以与第一连接电极282电性连接。并且，可形成一第三连接电极286于第三导孔274中以与第二上电极244电性连接，其中发光元件252的第三下电极254电性连接至第三连接电极286。可在第四绝缘层266中形成一第四导孔276以暴露出第二连接电极284。如图4D所示，形成一第四连接电极288于第四导孔276中，第四连接电极288电性连接第二连接电极284以及发光元件252的第三上电极264。

[0098] 在此一实施例中，第一连接电极282、第二连接电极284和第四连接电极288构成第一导通结构278。借由第一导通结构278，作为二极管元件232的阳极的第二下电极234可电性连接至作为发光元件252的阴极的第三上电极264。第三连接电极286构成第二导通结构280。借由第二导通结构280，作为二极管元件232的阴极的第二上电极244，可电性连接至作为发光元件252的阳极的第三下电极254。

[0099] 在本发明的实施例中，借由将二极管元件设置在与感光元件相同的层上，可将二极管元件与感光元件二者的工艺整合，于相同步骤中以相同的图案化膜层形成二极管元件和感光元件。因此，结构和工艺可大幅简化，并节省成本与工艺时间。再者，由于二极管元件与发光元件系通过导通结构来达成以极性相反的方式并联，因此可将二极管元件与发光元件以任何希望的方式进行结构上的堆栈，再借由导通结构的调整来维持极性相反的并联。这允许的工艺上的弹性，而不会影响导感测单元的作用。

[0100] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。