UV光传感器目前已广泛应用于火灾监测、污染分析、天文观测、医疗仪 器，甚至军事用途上。近来UV光传感器(UV sensor，UVS)更被应用于搭 配氮化铟镓(InGaN)等发光二极管或激光组件，以形成紫外-蓝光数据存取 系统。
另一方面，由于大气中的臭氧层长期受人为排放的氟氯碳化合物 (chloroflurocaaarbons，CFCs)或其他因素所破坏，造成近地面UV光辐射逐年 增加。然而，长期暴露于UV光的照射可能会造成皮肤的病变，因此若可利 用UV光传感器实时检测UV光强度，便可提醒人们要适时地注意自身的健康 安全，不至于暴露于强烈的UV光下而不自知，并于UV光较强的时候，避免 不必要的外出或预先做好防范动作。
一般而言，UV光可分成三种类型：紫外光A(UV-A)、紫外光B(UV-B) 以及紫外光C(UV-C)，其中UV-A、UV-B、UV-C的波长范围分别为315～400 纳米、280～315纳米以及100～280纳米。在这三类中，波长最短的UV-C对人 体的危害最大，然而，UV-C比较不容易抵达地球表面。因此，目前紫外光传 感器的感测对象主要以感测UV-A与UV-B为主。
已知UV光传感器多使用例如氮化镓(gallium nitride，GaN)或氮化铝镓 (AlGaN)等三五族(III-V)金属来当作感光材料，然而上述材料的价格昂 贵，使得UV光传感器的制造成本无法有效降低，且以GaN或AlGaN材料制 作的UV光传感器具有高污染以及不易整合于半导体工艺的问题，又容易发 生在检测过程中使得组件温度上升以致影响感测效能等问题，因此应用性较 低。此外，若欲将光传感器整合于显示面板上，虽然传统已使用非晶硅薄膜 或多晶硅薄膜作为可见光传感器的感光材料，然而因为非晶硅与多晶硅材料 对于可见光与红外光的敏感度高于对UV光的敏感度，且非晶硅与多晶硅材 料对UV光具有极差的光电转换效率，又具有稳定性差等问题，因此无法有 效应用于UV光传感器产品上。综上所述，业界仍须研发适用于UV光传感器 的感光材料与结构，以及提供适合整合于半导体工艺或显示面板上的UV光 传感器结构与制造方法。

本发明的目的之一在于提供一种包含折射率范围为约1.7至约2.5的富硅 介电层的UV光传感器以及平面显示面板，以解决上述已知UV光传感器感测 效能低或不易整合于半导体工艺的问题。
为达上述目的，本发明提供一种平面显示面板，其包括下基板、上基板 平行设于下基板之上、以及显示材料层设于上基板与下基板之间，其中下基 板包括显示区域与外围区域。本发明平面显示面板还包括至少一像素结构设 于显示区域内以及至少一UV光感测结构设于外围区域内。UV光感测结构包 括UV光感测下电极设于上基板表面、图案化第一富硅介电层设置于UV光感 测下电极的表面、以及UV光感测上电极设置于图案化第一富硅介电层表面， 其中图案化第一富硅介电层是用于吸收一UV光，且其折射率范围为约1.7至 约2.5。
为达上述目的，本发明还提供一种UV光传感器，其包括一基板以及至 少一UV光感测结构设于基板上。UV光感测结构包括UV光感测下电极设于 该基板表面、图案化第一富硅介电层设置于UV光感测下电极的表面、以及 UV光感测上电极，设置于图案化第一富硅介电层表面。其中图案化第一富硅 介电层是用于吸收UV光，且折射率范围为约1.7至约2.5。
为达上述目的，本发明更提供一种平面显示面板的制造方法，首先提供 一下基板，其包括一显示区域与一外围区域，接着于下基板表面形成图案化 第一导电层，其包括UV光感测下电极设于外围区域。然后于下基板表面形 成图案化第一富硅介电层，设于UV光感测下电极表面，且图案化第一富硅 介电层的折射率范围为约1.7至约2.5。之后，于下基板表面形成图案化第二 导电层，其包括UV光感测上电极设于图案化第一富硅介电层的表面，其中 UV光感测下电极、图案化第一富硅介电层以及UV光感测上电极是构成一 UV光感测结构。此外，本发明方法还包括提供一上基板，平行设于下基板之 上，并提供一显示材料层，设于上基板与下基板之间。
为达上述目的，本发明又另提供一UV光传感器的制造方法，其包括先 提供一基板，然后于基板表面形成图案化第一导电层，其包括UV光感测下 电极，接着于基板表面形成图案化第一富硅介电层，设于UV光感测下电极 表面，且图案化第一富硅介电层的折射率范围为约1.7至约2.5。然后于基板 表面形成图案化第二导电层，其包括UV光感测上电极，设于图案化第一富 硅介电层的表面，其中UV光感测下电极、图案化第一富硅介电层以及UV光 感测上电极是构成本发明的UV光感测结构。
由于本发明的UV光传感器是以富硅介电材料作为感光材料，因此其具 有高稳定性、低成本及整合性高等优点，非常适合应用于包括薄膜晶体管或 半导体组件的产品中，例如平面显示器，能有效提高产品的附加价值。
附图说明
图1为本发明平面显示面板的俯视示意图；
图2至图4为图1所示本发明平面显示面板的制造方法的部分剖面示意 图；
图5为本发明UV光传感器的输出信号曲线图；
图6为本发明包含UV光传感器与可见光传感器的平面显示面板的感光 信号曲线图；
图7为本发明UV光感测结构的图案化第一富硅介电层对不同波长光线 的光电响应光谱图；
图8为本发明UV光传感器的第二实施例的剖面示意图；
图9为本发明平面显示面板的第三实施例的剖面示意图；
图10为本发明平面显示面板的第四实施例的剖面示意图。
附图标号
10、76、100、158    平面显示面板
12    显示区域                    13            晶体管预定区
14    外围区域                    16、102       下基板
18、104    上基板                 20、108       UV光传感器
21    UV光感测结构预定区          22、160       可见光传感器
23    可见光感测结构预定区        24            电路板
26    图案化第一导电层            28、130、140  栅极
30、114  UV光感测下电极           32、162    可见光感测下电极
34、120  图案化第一富硅介电层     36、170    图案化第二富硅介电层
38、134  栅极介电层               40    第一介层洞
42    第二介层洞                  44    图案化半导体层
46    图案化奥姆接触层            48    图案化第二导电层
48a、148  源极                    48b、150    漏极
50    图案化保护层                52    第三介层洞
54    第四介层洞                  56    第五介层洞
58    图案化第三导电层            60、138    像素电极
62、118     UV光感测上电极        64、166    可见光感测上电极
66、122、124、174    薄膜晶体管
68、112     UV光感测结构          70、168    可见光感测结构
72、110     像素结构              74、106    显示材料层
116         UV光感测组件          126、128、144、146  离子掺杂区
132、142    半导体信道区          136        图案化低温多晶硅层
152         层间介电层            154        接触组件
156、172    图案化导电层          157        平坦层
159         保护层                164        可见光感测组件

请参考图1，图1为本发明一平面显示面板10的俯视示意图。平面显示 面板10包括显示区域12与外围区域14，其中外围区域14是设于平面显示面 板10的外缘。一般而言，平面显示面板10包括下基板16与上基板18，而显 示区域12是位于上基板18与下基板16的部分重叠区域。平面显示面板10 另包括UV光传感器20与可见光传感器(visible light sensor，VLS)22设于 外围区域14内，且外围区域14表面可选择性设置电路板24，例如软性印刷 电路板(flexible printed circuit，FPC)，以将外部信号或电路链接于平面显示 面板10。
请参考图2至图4，其显示了本发明平面显示面板第一实施例的制造方法 的部分剖面示意图。如图2所示，在制作本发明平面显示面板10时，首先提 供下基板16，然后在下基板16表面形成图案化第一导电层26，其包括栅极 28、UV光感测下电极30以及可见光感测下电极32。其中图案化第一导电层 26的形成方法可包括先在下基板16表面沉积第一导电层(图未示)，然后对 第一导电层进行图案化工艺，例如光刻和刻蚀工艺，以移除部分第一导电层， 剩下的图案化第一导电层26即包括栅极28、UV光感测下电极30以及可见 光感测下电极32，分别位于下基板16上的晶体管预定区13、UV光感测结构 预定区21以及可见光感测结构预定区23。此外，图案化第一导电层26较佳 包括金属材料。
然后，在下基板16表面形成图案化第一富硅介电层34，其包括设于UV 光感测下电极30的表面。在较佳实施例中，图案化第一富硅介电层34的材 料可包括富硅氧化硅(SiOx)、富硅氮化硅(SiNy)、富硅氮氧化硅(SiOxNy)、富 硅碳氧化硅(SiOxCz)、氢化富硅氮化硅(SiNy:H)、氢化富硅氧化硅(SiOx:H)、 氢化富硅氮氧化硅(SiOxNy:H)、氢化富硅碳氧化硅(SiOxCz:H)或上述材料 的组合，其中，0＜x＜2、0＜y＜1.33、0＜z＜1。此外，图案化第一富硅介电层34 的折射率范围为约1.7至约2.5，其厚度较佳为约50纳米(nanometer，nm) 至约500纳米。再者，形成图案化第一富硅介电层34的工艺较佳包括进行第 一化学汽相沉积(chemical vapor deposition，CVD)工艺，以在下基板16表 面沉积形成第一富硅介电层(图未示)，再利用光掩膜进行光刻和刻蚀工艺而 形成图案化第一富硅介电层34，其中第一CVD工艺包括在CVD工艺反应室 中通入硅甲烷(SiH4)、氨(NH3)以及氢，且硅甲烷对氨的气体流量比较佳 为约0.5至10，而氢对硅甲烷的气体流量比较佳为约0至8。图案化第一富硅 介电层34设于UV光感测下电极30表面的部分是当作UV光感测组件，而 UV光感测下电极30的面积较佳大于UV光感测组件的面积，使得UV光感 测下电极30能遮蔽由下基板16下方射入的光线。
接着，利用第二CVD工艺与光刻和刻蚀工艺而在下基板表面16形成图 案化第二富硅介电层36，其包括设于可见光感测下电极32的表面，用来当作 可见光感测组件。图案化第二富硅介电层36的折射率范围为约2.5至约3.3。 此外，第二CVD工艺的硅甲烷对氧化亚氮(N2O)的气体流量比较佳为约1.2 至10.0，而氢对硅甲烷的气体流量比较佳为约0至8。此外，图案化第二富硅 介电层36的材料可类似于图案化第一富硅介电层34，例如包括富硅氧化硅、 富硅氮化硅、富硅氮氧化硅、富硅碳氧化硅、氢化富硅氮化硅、氢化富硅氧 化硅、氢化富硅氮氧化硅、氢化富硅碳氧化硅或上述材料的组合。值得注意 的是，在其他实施例中，也可先制作图案化第二富硅介电层36，再制作图案 化第一富硅介电层34。
接着，请参考第3图，在下基板16表面形成图案化的栅极介电层38，覆 盖部分图案化第一富硅介电层34、部分UV光感测下电极30、部分图案化第 二富硅介电层36与部分可见光感测下电极32。此外，栅极介电层38具有第 一介层洞40与第二介层洞42，分别暴露大部分的图案化第一富硅介电层34 与图案化第二富硅介电层36，并覆盖栅极28。然后依序在栅极28之上形成 图案化半导体层44、图案化奥姆接触层46以及图案化第二导电层48，以形 成薄膜晶体管66。其中，图案化第二导电层48较佳包含金属材料，且可包括 源极48a与漏极48b，分别设于图案化奥姆接触层46与图案化半导体层44之 上方两侧，而图案化半导体层44是设于栅极28上的部分栅极介电层38表面。 在本实施例中，薄膜晶体管66是为非晶硅薄膜晶体管。
接着，请参考图4，在下基板16表面形成图案化保护层50，覆盖源极48a、 部分漏极48b、部分图案化第一富硅介电层34与部分图案化第二富硅介电层 36。图案化保护层50包括第三介层洞52、第四介层洞54以及选择性包括第 五介层洞56，分别暴露出大部分图案化第一富硅介电层34、大部分图案化第 二富硅介电层36以及部分漏极48b。随后于下基板16表面形成图案化第三导 电层58，其包括UV光感测上电极62与可见光感测上电极64，其中UV光感 测上电极62是填于第三介层洞52内且覆盖部分栅极介电层38与部分保护层 50，并与图案化第一富硅介电层34的表面相接触，而可见光感测上电极64 则填于第四介层洞54内，且与图案化第二富硅介电层36相接触。如此，便 完成了UV光感测结构68与可见光感测结构70的制作，其中UV光感测结构 68由下至上依序包括UV光感测下电极30、图案化第一富硅介电层34以及 UV光感测上电极62，且图案化第一富硅介电层34是作为UV光感测结构68 的UV光感测组件。另一方面，可见光感测结构70由下而上依序包括可见光 感测下电极32、图案化第二富硅介电层36以及可见光感测上电极64，而图 案化第二富硅介电层36是作为可见光感测结构70的可见光感测组件。
此外，图案化第三导电层58另可选择性包括至少一导线或像素电极，如 图4中所示的像素电极60，填于第五介层洞56内，与漏极48b相电性连接。 在此设计下，图案化第三导电层58较佳包含透明导电材料，例如氧化铟锡。 因此，薄膜晶体管66与像素电极60可构成显示区域12中的一像素结构72， 且薄膜晶体管66可当作像素结构72的像素晶体管。然而，在其他实施例中， 薄膜晶体管66也可电性连接于UV光感测下电极30，或者当作外围区域14 的一开关晶体管使用，此时漏极48b可电性连接于一导线。当制作完下基板 16表面的电子组件或像素结构72后，另提供上基板18，使上基板18的下表 面与下基板16之上表面平行相对，并选择性于上基板18与下基板16之间提 供显示材料层74，例如为液晶材料层，便完成平面显示面板10的制作。在其 他实施例中，本发明并不限于液晶显示面板，也可为电泳显示面板、有机电 发光二极管显示面板或其他可整合薄膜晶体管组件的平面显示面板。
请参考图5，图5为使用前述图案化第一富硅介电层34的材料来制作本 发明UV光传感器20的输出信号曲线图。在以UV光发光二极管(发光波长 约310nm)照射本发明UV光传感器20时，其输出电流对操作电压的相对关 是以圆形标记绘示，而在没有提供照光的情形下，本发明UV光传感器20的 漏电流是以矩形标记绘示，其中输出电流的单位为安培(ampere，图中以符 号“A”表示)，而操作电压的单位为伏特(volt，图中以符号“V”表示)。 由图5可知，本发明UV光传感器20的信噪比(signal/noise，S/N)是大于 2200，具有良好的UV光感测效能。
请参考图6，图6绘示出了本发明同时包含UV光传感器20与可见光传 感器22的平面显示面板10的感光信号曲线图。由图中可知，本发明可见光 传感器22的信噪比大于400，而UV光传感器20对可见光传感器22的输出 相对信噪比大于约60至100，因此不论是UV光传感器20或可见光传感器 22皆具有良好的感光效果，且UV光传感器20的效能更优于可见光传感器 22。
再请参考图7，图7显示前述本发明UV光感测结构68所使用的图案化 第一富硅介电层34对不同波长的光线的光电响应光谱图(photo-responsitivity spectrum)。如图所示，本发明UV光感测结构68对于波长约300至400nm 的UV光具有很强的光电响应，且对于波长约200至400nm的UV光与可见 光的光电响应相对比率大于50。因此，由图5至图7可知，本发明UV光感 测结构68对于UV光具有良好的感测效果，且当平面显示面板10同时包括 本发明UV光传感器20与可见光传感器22时，其对于UV光与可见光的感测 皆具有良好的信噪比。
请参考图8，图8为本发明UV光传感器的另一实施例的剖面示意图， 其中相同的组件是沿用图1至图4的组件符号。在本实施例中，本发明UV 光传感器20为一内嵌式传感器，其包括至少一UV光感测结构68设于平面 显示面板76中，且平面显示面板76可还包括薄膜晶体管66与像素电极60， 设于其显示区域(图未示)，也可包含其他薄膜晶体管，设于平面显示面板76 的外围区域或电性连接于UV光感测结构68。本实施例与前一实施例不同的 地方在于UV光感测下电极30是由图案化第二导电层48所构成，且位于栅 极介电层38之上，因此UV光感测下电极30与源极48a、漏极48b是通过同 样的工艺步骤所制作。之后，再形成图案化第一富硅介电层34当作UV光感 测结构68的UV光感测组件，随后形成图案化保护层50，暴露部分漏极48b 与大部分图案化第一富硅介电层34。接着，在下基板16表面形成图案化第三 导电层58，包括电性连接于漏极48b的像素电极60与设于图案化第一富硅介 电层34表面的UV光感测上电极62。
请参考图9，图9为本发明平面显示面板的第三实施例的示意图。本实施 例的平面显示面板100是为低温多晶硅显示面板，其包括下基板102、上基板 104以及设于下基板102与上基板104之间的液晶材料层106。平面显示面板 100包括UV光传感器108与多个像素结构110，分别设于平面显示面板100 的外围区域与显示区域。UV光传感器108包括至少一UV光感测结构112， 其由下至上包括UV光感测下电极114、UV光感测组件116以及UV光感测 上电极118，其中UV光感测组件116由图案化第一富硅介电层120所构成， 其折射率范围为约1.7至约2.5，材料较佳包括富硅氧化硅、富硅氮化硅、富 硅氮氧化硅、富硅碳氧化硅、氢化富硅氮化硅、氢化富硅氧化硅、氢化富硅 氮氧化硅、氢化富硅碳氧化硅或上述材料的组合。相同于本发明的第一实施 例，在制作图案化第一富硅介电层120时，可先进行CVD工艺而于下基板102 之上沉积第一富硅介电层，其中该CVD工艺的硅甲烷对氧化亚氮的气体流量 比为约1.2至约10.0，而氢对硅甲烷的气体流量比为约0至约8。接着，再选 择性对该第一富硅介电层进行激光退火工艺而使其具有硅纳米晶粒结构。在 较佳实施例中，图案化第一富硅介电层120的厚度为约50至约500内米。
此外，UV光传感器108另可选择性包括薄膜晶体管124，设于UV光感 测结构112的下方，并电性连接于UV光感测下电极114。薄膜晶体管124包 括部分的图案化低温多晶硅层136设于下基板102的表面、栅极介电层134 覆盖图案化低温多晶硅层136、以与栅极130设于栅极介电层134之上，其中 薄膜晶体管124内的图案化低温多晶硅层136包括半导体通道区132与离子 掺杂区(doped region)126、128，例如为n+掺杂区，且离子掺杂区126、128 可分别当作薄膜晶体管124的漏极与源极，两者之一电性连接于UV光感测 下电极114。
另一方面，像素结构110包含薄膜晶体管122与像素电极138，其中薄膜 晶体管122也包括部分的图案化低温多晶硅层136、栅极介电层134、栅极140 设在该部分图案化低温多晶硅层136上的部分栅极介电层134表面、层间介 电层152覆盖栅极140与栅极介电层134、以及源极148与漏极150设于栅极 介电层134与层间介电层152之上。类似地，薄膜晶体管122所包含的图案 化低温多晶硅层136具有半导体通道区142与离子掺杂区144、146，而层间 介电层152是暴露部分离子掺杂区144、146，使其分别电性连接于源极148 与漏极150。因此，薄膜晶体管122与124皆为低温多晶硅薄膜晶体管。在薄 膜晶体管122之上可选择性另设有保护层159与平坦层157，分别暴露部分漏 极150，因此漏极150通过设在平坦层157与保护层159内的接触组件154 而电性连接于设在平坦层157上的像素电极138。在较佳实施例中，离子掺杂 区144、146、126、128可通过相同的离子注入工艺所形成，而像素电极138、 接触组件154以及UV光感测上电极118可由同一图案化导电层156所构成， 且包含透明导电材料。值得注意的是，层间介电层152也同时设于UV光感 测结构112的下方，用来隔绝UV光感测结构112与薄膜晶体管124，因此 UV光感测下电极144是覆盖部分层间介电层152。
请参考图10，图10为本发明平面显示面板的第四实施例的剖面示意图， 其沿用图9的组件符号。本实施例的平面显示面板158同时包括UV光传感 器108、可见光传感器160以及像素结构110，其中UV光传感器108与像素 结构110的结构类似于前一实施例，故不在此赘述。可见光传感器160包括 至少一可见光感测结构168，其由下至上依序包括可见光感测下电极162、可 见光感测组件164以及可见光感测上电极166。可见光感测组件164是由图案 化第二富硅介电层170所构成，其形成方法、工艺条件与材料可类似于第一 实施例中的图案化第二富硅介电层36，且折射率范围为约2.5至约3.3。再者， 形成图案化第二富硅介电层36的步骤可包括一激光退火工艺，以使图案化第 二富硅介电层36具有硅纳米晶粒结构。可见光感测下电极162与源极148、 漏极150以及UV光感测下电极144由相同的图案化导电层172所构成，而 可见光感测上电极166则与像素电极138和UV光感测上电极118由相同的图 案化导电层156所构成。值得注意的是，在制作平面显示面板158时，形成 图案化第二富硅介电层170与图案化第一富硅介电层120的顺序并没有特殊 限制，仅需待图案化第二富硅介电层170与图案化第一富硅介电层120皆制 作完成后，再于下基板102表面形成图案化导电层156。此外，本实施例的可 见光传感器160还包括至少一薄膜晶体管174设于可见光感测结构168之下， 且电性连接于可见光感测下电极162。薄膜晶体管174的制作方式类似于薄膜 晶体管124，且可于相同的工艺步骤中制作完成，因此不在此赘述。
相比于已知技术，由于本发明UV光传感器所使用的富硅介电材料具有 较高的能隙(band gap)，且其具有特定的折射率范围(约1.7至约2.5)，因此 对于UV光波段的光线具有良好的光电响应。此外，本发明UV光传感器也可 与含有富硅介电材料的可见光传感器一同整合应用于薄膜晶体管基板上，仅 需调整UV光传感器与可见光传感器中的感光材料，例如使两者的富硅介电 材料具有不同的折射率范围或材料，便可制作出对UV光与可见光分别具有 良好感测效果的传感器。因此，本发明包含UV光传感器与可见光传感器的 平面显示面板具有高工艺整合性、低成本、可大面积生产以及信赖性高等优 点，有效改善已知UV光传感器材料成本过高、稳定性差或整合不易的问题， 也增加了平面显示面板等产品的附加价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书范围所做的 均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。