本发明是有关于一种半导体元件及显示面板，且特别是有关于一种感测元件以及感测显示面板。
背景技术：
目前，外挂式(on-cell)感测显示器需在显示器外设置感测元件以进行感应操作，故随着屏幕尺寸逐渐放大将会面临产品良率、制造成本大幅提升的缺点。而内嵌式(in-cell)感测显示器可以直接将感测元件嵌入显示器中的数组基板上，使得使用现有产能、调整光掩膜工艺即可生产，不用额外投资庞大的资本支出，因此可减少贴合和组装成本，并降低装置的厚度与重量，拥有高良率、低成本、无尺寸限制等优点。
技术实现要素：
本发明提供一种感测元件，其具有提升的感测灵敏度，并且能感测多个方向上的形变。
本发明提供一种感测显示面板，其适用于触控感测应用及弯曲感测应用，并且具有提升的感测灵敏度，以及能感测多个方向上的形变。
本发明的一实施方式的感测元件包括主动层、第一源极、第二源极、漏极以与栅极。主动层配置于基板上，其中主动层包括第一源极区、第二源极区、漏极区及通道区。第一源极与第一源极区电性连接。第二源极与第二源极区电性连接。漏极与漏极区电性连接。栅极与通道区于基板的法线方向上重迭，其中第一源极朝向通道区以第一方向延伸，第二源极朝向通道区以第二方向延伸，第一方向及第二方向与法线方向相交，且第一方向与第二方向之间具有不等于180度的夹角。
本发明的一实施方式的感测显示面板包括至少一像素单元，像素单元包括第一扫描线、数据线、第一感测线、第二感测线、开关元件、驱动元件以及感测元件。第一扫描线、数据线、第一感测线以及第二感测线配置在基板上。开关元件电性连接于第一扫描线与数据线。驱动元件电性连接于开关元件。感测元件电性连接于驱动元件、第一感测线与第二感测线，且该测元件包括主动层、第一源极、第二源极、漏极以与栅极。主动层配置于基板上，其中主动层包括第一源极区、第二源极区、漏极区及通道区。第一源极与第一源极区电性连接。第二源极与第二源极区电性连接。漏极与漏极区电性连接。栅极与通道区于基板的法线方向上重迭，其中第一源极朝向通道区以第一方向延伸，第二源极朝向通道区以第二方向延伸，第一方向及第二方向与法线方向相交，且第一方向与第二方向之间具有不等于180度的夹角。
基于上述，在本发明的一实施方式的感测显示面板中，通过像素单元包括电性连接于第一扫描线与数据线的开关元件，电性连接于开关元件的驱动元件，以及电性连接于驱动元件、第一感测线与第二感测线的感测元件，其中感测元件包括主动层、第一源极、第二源极、漏极以与栅极，主动层包括与第一源极电性连接的第一源极区、与第二源极电性连接的第二源极区、与漏极电性连接的漏极区及通道区，第一源极朝向通道区以第一方向延伸，第二源极朝向通道区以第二方向延伸，第一方向及第二方向与基板的法线方向相交，且第一方向与第二方向之间具有不等于180度的夹角，藉此感测元件会有路径不相同的两道电流流经，因而使得感测显示面板具有提升的载子收集率。如此一来，当感测显示面板应用于触控感测及弯曲感测，感测显示面板能具有提升的感测灵敏度，以及当感测显示面板应用于弯曲感测，感测显示面板能经由感测元件因形变而产生的电流变化量来对多个方向(例如第一方向及第二方向)上的弯折进行感测的动作。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施方式的感测显示面板的局部等效电路图。
图2是图1中的感测元件的上视示意图。
图3是图1的感测显示面板的局部剖面示意图，其中剖面位置对应至图2中的剖线i-i’的位置。
图4是图1的感测显示面板的局部剖面示意图，其中剖面位置对应至图2中的剖线ii-ii’的位置。
图5是依照本发明的另一实施方式的感测元件的上视示意图。
图6是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部剖面示意图。
图7是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部剖面示意图。
图8是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部等效电路图。
图9是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部示意图。
其中，附图标记：
st：开关元件
u：像素单元
v1：第一接触窗
v2：第二接触窗
v3：第三接触窗
vdd、vss：电压源
θ、θ2：夹角
具体实施方式
在本文中，为了便于理解，晶体管的源极与漏极的位置于图中的标示为示范例，并不用以限定本发明。
另外应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「接触」另一元件时，其可以直接在另一元件上或直接与另一元件接触，或者存在有中间元件。相反地，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接接触」另一元件时，不存在中间元件。
关于本文中所使用的「电性连接」，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，间接作实体或电性接触的方式举例为二元件的间藉由中间元件作实体或电性接触，上述中间元件可为开关(例如薄膜晶体管)或是电阻、电容等元件，而「电性连接」还可指二或多个元件相互操作或动作。
图1是依照本发明的一实施方式的感测显示面板的局部等效电路图。图2是图1中的感测元件的上视示意图。图3是图1的感测显示面板的局部剖面示意图。图4是图1的感测显示面板的局部剖面示意图。特别一提的是，图3的剖面位置可对应至图2中的剖线i-i’的位置，以及图4的剖面位置可对应至图2中的剖线ii-ii’的位置。
请同时参照图1至图4，感测显示面板10包括基板100以及配置于基板100上的像素单元u，其中像素单元u包括第一扫描线sl1、数据线dl、第一感测线el1、第二感测线el2、开关元件st、驱动元件dt以及感测元件et。另外，像素单元u选择性更包括电容器c以及发光元件o。值得一提的是，为了清楚说明，图1中仅绘示出单一像素单元u，但发明所属领域中具有通常知识者应理解，感测显示面板10实际上包括排列成数组的多个像素单元u。然而，本发明并不限于此。在其他实施方式中，感测显示面板10可包括至少一像素单元u以及不同于像素单元u的多个其他的像素单元x，如图9所示。在一实施方式中，其他的像素单元x可不包含发光元件o，故此时其他的像素单元x不具有显示功能。在另一实施方式中，其他的像素单元x可包含发光元件o但不包含感测元件et，故此时其他的像素单元x具有显示功能而不具感测功能。在又一实施方式中，其他的像素单元x可不包含发光元件o但包含感测元件et，故此时其他的像素单元x仅具有感测功能，而不具有显示功能。在又一实施方式中，其他的像素单元x可不包含发光元件o及感测元件et，而包含能使其他的像素单元x具有指纹辨识功能的元件。在又一实施方式中，其他的像素单元x可不包含发光元件o及感测元件et，而包含能使其他的像素单元x具有压力感测功能的元件。从另一观点而言，在本实施方式中，感测显示面板10属于内嵌式感测显示面板。
在本实施方式中，基板100的材质可为玻璃、石英或有机聚合物。
在本实施方式中，开关元件st可以是发明所属领域中具有通常知识者所周知的任一种薄膜晶体管，例如底栅极型薄膜晶体管或顶栅极型薄膜晶体管。在本实施方式中，开关元件st的栅极sg与第一扫描线sl1电性连接，开关元件st的源极ss与数据线dl电性连接，开关元件st的漏极sd与电容器c的电极e1以及驱动元件dt电性连接。
在本实施方式中，驱动元件dt可以是发明所属领域中具有通常知识者所周知的任一种薄膜晶体管，例如底栅极型薄膜晶体管或顶栅极型薄膜晶体管。在本实施方式中，驱动元件dt的栅极dg与开关元件st的漏极sd以及电容器c的电极e1电性连接，驱动元件dt的漏极dd与发光元件o电性连接，驱动元件dt的源极ds与电压源vdd电性连接。
在本实施方式中，发光元件o可以是发明本领域技术人员所周知的任一种发光元件，例如为有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)或微发光二极管(microlightemittingdiode，μled)。在本实施方式中，发光元件o的阳极oa与驱动元件dt的漏极dd以及电容器c的电极端e2电性连接，发光元件o的阴极ob与电压源vss电性连接，但不以此为限。电压源vdd的电压不同于电压源vss的电压。在本实施方式中，发光元件o会经由开关元件st、驱动元件dt以及电容器c所驱动，亦即像素单元u具有2t1c的架构。然而，本发明并不限于此。在其他实施方式中，像素单元u也可以具有1t1c的架构、3t1c的架构、3t2c的架构、4t1c的架构、4t2c的架构、5t1c的架构、5t2c的架构、6t1c的架构、或6t2c的架构、7t2c的架构或是任何可能的架构。
在本实施方式中，如图2至图4所示，感测元件et包括主动层al、第一源极es1、第二源极es2、漏极ed以与栅极eg。也就是说，在本实施方式中，感测元件et为双源极薄膜晶体管(dualsourcethinfilmtransistor)。一般来说，流经晶体管的电流是通过载子自源极端移动至漏极端而形成。基于此，通过双源极的设计，感测元件et得以使两道电流流经。如此一来，感测元件et的载子收集率提升因而具有提升的感测灵敏度。
在本实施方式中，主动层al包括第一源极区sr1、第二源极区sr2、漏极区dr及通道区cr。在本实施方式中，信道区cr位于第一源极区sr1、第二源极区sr2与漏极区dr之间，且第一源极区sr1与漏极区dr彼此对向设置在主动层al的通道区cr的两侧。如图2所示，在本实施方式中，主动层al的轮廓为t字形。另外，主动层al的材质可包括多晶硅或金属氧化物半导体材料，所述金属氧化物半导体材料例如是氧化铟镓锌(indium-gallium-zincoxide，igzo)、氧化锌(zno)、氧化锡(sno)、氧化铟锌(indium-zincoxide，izo)、氧化镓锌(gallium-zincoxide，gzo)、氧化锌锡(zinc-tinoxide，zto)或氧化铟锡(indium-tinoxide，ito)。
在本实施方式中，栅极eg与主动层al的通道区cr于基板100的法线方向n上重迭。在本实施方式中，栅极eg位在通道区cr的上方。也就是说，在本实施方式中，感测元件et属于顶栅极型薄膜晶体管。另外，基于导电性的考虑，栅极eg可使用金属材料，但本发明不限于此。在其他实施方式中，栅极eg亦可以使用其他导电材料，例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其它导电材料的堆栈层。
在本实施方式中，如图3及图4所示，感测显示面板10更包括设置在栅极eg与主动层al的通道区cr之间的栅绝缘层gi。在本实施方式中，栅绝缘层gi位于信道区cr上，且栅极eg位于栅绝缘层gi上。另外，如图3及图4所示，感测显示面板10更包括覆盖栅极eg的层间绝缘层il。在本实施方式中，栅绝缘层gi及层间绝缘层il可全面性地形成在基板100上。栅绝缘层gi及层间绝缘层il的材质可为无机材料、有机材料或其组合，其中无机材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、或上述至少二种材料的堆栈层；有机材料例如是聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂或压克力系树脂等高分子材料。另外，在本实施方式中，栅绝缘层gi及层间绝缘层il为单一膜层，但本发明并不限于此。在其他实施方式中，栅绝缘层gi及层间绝缘层il也可以由多个膜层堆栈而成。
在本实施方式中，如图3及图4所示，第一源极es1经由第一接触窗v1与主动层al的第一源极区sr1电性连接，第二源极es2经由第二接触窗v2与主动层al的第二源极区sr2电性连接，漏极ed经由第三接触窗v3与主动层al的漏极区dr电性连接。在本实施方式中，第一接触窗v1、第二接触窗v2及第三接触窗v3形成在栅绝缘层gi及层间绝缘层il中。如前文所述，在本实施方式中，第一源极区sr1与漏极区dr彼此对向设置于通道区cr的两侧，第一源极es1与漏极ed彼此对向设置于通道区cr的两侧。另外，基于导电性的考虑，第一源极es1、第二源极es2与漏极ed可使用金属材料，但本发明不限于此。在其他实施方式中，第一源极es1、第二源极es2与漏极ed亦可以使用其他导电材料，例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或是金属材料与其它导电材料的堆栈层。
在本实施方式中，如图2所示，第一源极es1朝向通道区cr以第一方向d1延伸，第二源极es2朝向通道区cr以第二方向d2延伸，其中第一方向d1及第二方向d2与基板100的法线方向n垂直。在本实施方式中，第一源极es1的长边sl1平行于第一方向d1，且第二源极es2的长边sl2平行于第二方向d2。另外，在本实施方式中，第一方向d1与第二方向d2之间的夹角θ为90度。也就是说，在本实施方式中，第一源极es1与第二源极es2的延伸方向实质上垂直。另一方面，在本实施方式中，与第一源极es1彼此对向设置的漏极ed同样朝向通道区cr以第一方向d1延伸。也就是说，在本实施方式中，漏极ed的长边dl平行于第一方向d1，且漏极ed与第二源极es2不是位于同一水平线上。在本实施方式中，第一源极es1与漏极ed例如是位于同一水平线上。
如前文所述，载子自源极端移动至漏极端会形成电流，因此当第一方向d1与第二方向d2之间的夹角θ为90度时，第一源极es1与漏极ed之间的电流路径会与第二源极es2与漏极ed之间的电流路径不同。在本实施方式中，第一源极es1与漏极ed之间的电流路径平行于第一方向d1，而第二源极es2与漏极ed之间的电流路径平行于第二方向d2。
在本实施方式中，感测显示面板10是藉由感测元件et因形变而产生电流变化量来进行感测的动作。在本文中，电流变化量定义为：形变后的电流值与形变前的电流值之间的差值占形变前的电流值的比例。如此一来，通过第一源极es1与漏极ed之间的电流路径平行于第一方向d1，而第二源极es2与漏极ed之间的电流路径平行于第二方向d2，当感测显示面板10应用于弯曲感测时，对于第一方向d1及第二方向d2上因弯折而造成的形变，感测显示面板10都能感测。当沿第一方向d1弯折(即水平弯折)感测显示面板10时，第一源极es1与漏极ed之间会因形变而产生明显的电流变化量；而当沿第二方向d2弯折(即垂直弯折)感测显示面板10时，第二源极es2与漏极ed之间会因形变而产生明显的电流变化量。
另一方面，如前文所述，由于感测元件et为双源极(包括第一源极es1及第二源极es2)的设计，因此当沿第一方向d1弯折感测显示面板10时，虽然第二源极es2与漏极ed之间的电流变化量不明显，但会有两道电流流经的感测元件et具有提升的载子收集率因而感测灵敏度提升。基于此，沿第二方向d2弯折感测显示面板10时的情况可参阅以上说明而类推之。
在本实施方式中，请同时参照图1及图2，感测元件et的第一源极es1与第一感测线el1电性连接，感测元件et的第二源极es2与第二感测线el2电性连接，感测元件et的漏极ed与驱动元件dt的源极ds以及电压源vdd电性连接，以及感测元件et的栅极eg与第一扫描线sl1以及开关元件st的栅极sg电性连接。也就是说，在本实施方式中，感测元件et电性连接于第一感测线el1、第二感测线el2、驱动元件dt与开关元件st。
在本实施方式中，通过像素单元u包括开关元件st、驱动元件dt以及感测元件et，其中感测元件et包括主动层al、第一源极es1、第二源极es2、漏极ed以与栅极，借此感测元件et会有两道电流流经，因而感测显示面板10能够具有提升的载子收集率。如此一来，当感测显示面板10应用于触控感测及弯曲感测，感测显示面板10能具有提升的感测灵敏度。
进一步，在本实施方式中，通过感测元件et的第一源极es1朝向通道区cr以第一方向d1延伸，第二源极es2朝向通道区cr以第二方向d2延伸，其中第一方向d1及第二方向d2与法线方向n相交，且第一方向d1与第二方向d2之间具有不等于180度的夹角θ，使得第一源极es1与漏极ed之间的电流路径会与第二源极es2与漏极ed之间的电流路径不同。如此一来，当感测显示面板10应用于弯曲感测，感测显示面板10能经由感测元件et因形变而产生的电流变化量来对多个不同的方向(例如第一方向d1及第二方向d2)上的弯折进行感测的动作。
另一方面，基于上述描述，为了使感测显示面板10能感测第一方向d1及第二方向d2上的形变，发明所述领域中具有通常知识者可理解，第一方向d1与第二方向d2之间的夹角θ并不限制为90度，只要夹角θ不等于180度即可。也就是说，在其他实施方式中，在第一方向d1与第二方向d2之间的夹角不等于180度的情况下，夹角可以不等于90度。以下，将参照图5针对其他的实施型态进行说明。在此必须说明的是，下述实施方式沿用了前述实施方式的元件符号与部分内容，其中采用相同或相似的符号来表示相同或相似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式，下述实施方式不再重复赘述。
图5是依照本发明的另一实施方式的感测元件的上视示意图。请同时参照图5及图2，图5的感测元件et2与图2的感测元件et相似，因此相同或相似的元件以相同或相似的符号表示，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式。以下，将就两者间的差异处做说明。
请参照图5，在本实施方式中，主动层al的轮廓为y字形。在本实施方式中，第一源极区sr1、第二源极区sr2与漏极区dr分别位在主动层al的三个端部上。
在本实施方式中，第一方向d1与第二方向d2之间的夹角θ2不等于180度也不等于90度。在本实施方式中，夹角θ2可为60度至120度。也就是说，在本实施方式中，第一源极es1与第二源极es2不是位于同一水平线上。
如前文所述，载子自源极端移动至漏极端形成电流，因此当第一方向d1与第二方向d2之间的夹角θ2不等于180度也不等于90度时，第一源极es1与漏极ed之间的电流路径会与第二源极es2与漏极ed之间的电流路径不同。在本实施方式中，第一源极es1与漏极ed之间的电流路径平行于第一方向d1，而第二源极es2与漏极ed之间的电流路径平行于第二方向d2。如此一来，通过第一源极es1与漏极ed之间的电流路径平行于第一方向d1，而第二源极es2与漏极ed之间的电流路径平行于第二方向d2，当包括感测元件et2的感测显示面板应用于弯曲感测时，对于第一方向d1及第二方向d2上因弯折而造成的形变，所述感测显示面板都能感测。当沿第一方向d1弯折包括感测元件et2的感测显示面板时，第一源极es1与漏极ed之间会因形变而产生明显的电流变化量；而当沿第二方向d2弯折包括感测元件et2的感测显示面板时，第二源极es2与漏极ed之间会因形变而产生明显的电流变化量。
另一方面，由于感测元件et2为双源极(包括第一源极es1及第二源极es2)的设计，因此当沿第一方向d1弯折包括感测元件et2的感测显示面板时，虽然第二源极es2与漏极ed之间的电流变化量不明显，但会有两道电流流经的感测元件et2具有提升的载子收集率因而感测灵敏度提升。基于此，沿第二方向d2弯折包括感测元件et2的感测显示面板时的情况可参阅以上说明而类推之。
另外，在图1至图4的实施方式中，感测元件et属于顶栅极型薄膜晶体管，但本发明并不限于此。在其他实施方式中，感测元件et可以是发明所述领域中具有通常知识者所周知的任一种类型的晶体管，例如底栅极型薄膜晶体管。以下，将参照图6及图7针对其他的实施型态进行说明。在此必须说明的是，下述实施方式沿用了前述实施方式的元件符号与部分内容，其中采用相同或相似的符号来表示相同或相似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式，下述实施方式不再重复赘述。
图6是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部剖面示意图。图7是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部剖面示意图。在此须说明的是，图6的剖面位置可参照图2中的剖线i-i’的位置，而图7的剖面位置可参照图2中的剖线ii-ii’的位置。另外，请同时参照图6-7与图3-4，图6-7的感测显示面板30与图3-4的感测显示面板10相似，因此相同或相似的元件以相同或相似的符号表示，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式。以下，将就两者间的差异处做说明。
请同时参照图6及图7，在本实施方式中，栅极eg位在主动层al的通道区cr的下方，且栅绝缘层gi覆盖栅极eg。换言之，感测显示面板30所包括的感测元件et3属于底栅极型薄膜晶体管。在本实施方式中，主动层al的材质可包括非晶硅。另外，在本实施方式中，第一源极es1与主动层al的第一源极区sr1直接接触而彼此电性连接，第二源极es2与主动层al的第二源极区sr2直接接触而彼此电性连接，漏极ed与主动层al的漏极区dr直接接触而彼此电性连接。
另外，在图1的实施方式中，感测元件et的栅极eg与开关元件st的栅极sg电性连接于同一条扫描线(即第一扫描线sl1)，但本发明并不限于此。在其他实施方式中，感测元件et的栅极eg与开关元件st的栅极sg也可以电性连接于不同的扫描线。以下，将参照图8针对其他的实施型态进行说明。在此必须说明的是，下述实施方式沿用了前述实施方式的元件符号与部分内容，其中采用相同或相似的符号来表示相同或相似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式，下述实施方式不再重复赘述。
图8是依照本发明的另一实施方式的感测显示面板的局部等效电路图。请同时参照图8与图1，图8的感测显示面板40与图1的感测显示面板10相似，因此相同或相似的元件以相同或相似的符号表示，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施方式。以下，将就两者间的差异处做说明。
请参照图8，在本实施方式中，感测显示面板40的像素单元u更包括不同于第一扫描线sl1的第二扫描线sl2。在本实施方式中，开关元件st的栅极sg与第一扫描线sl1电性连接，感测元件et的栅极eg与第二扫描线sl2电性连接。
综上所述，在上述实施方式的感测显示面板中，通过像素单元包括电性连接于第一扫描线与数据线的开关元件，电性连接于开关元件的驱动元件，以及电性连接于驱动元件、第一感测线与第二感测线的感测元件，其中感测元件包括主动层、第一源极、第二源极、漏极以与栅极，主动层包括与第一源极电性连接的第一源极区、与第二源极电性连接的第二源极区、与漏极电性连接的漏极区及通道区，第一源极朝向通道区以第一方向延伸，第二源极朝向通道区以第二方向延伸，第一方向及第二方向与基板的法线方向相交，且第一方向与第二方向之间具有不等于180度的夹角，藉此感测元件会有路径不相同的两道电流流经，因而使得感测显示面板具有提升的载子收集率。如此一来，当感测显示面板应用于触控感测及弯曲感测，感测显示面板能具有提升的感测灵敏度，以及当感测显示面板应用于弯曲感测，感测显示面板能经由感测元件因形变而产生的电流变化量来对多个方向(例如第一方向及第二方向)上的弯折进行感测的动作。
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。