CN112599630B - 光传感器和显示装置 - Google Patents

光传感器和显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112599630B
CN112599630B CN202011430485.XA CN202011430485A CN112599630B CN 112599630 B CN112599630 B CN 112599630B CN 202011430485 A CN202011430485 A CN 202011430485A CN 112599630 B CN112599630 B CN 112599630B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
active pattern
active
optical sensor
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011430485.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112599630A (zh
Inventor
蔡广烁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical TCL China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority to CN202011430485.XA priority Critical patent/CN112599630B/zh
Priority to US17/255,538 priority patent/US20220406088A1/en
Priority to PCT/CN2020/138485 priority patent/WO2022120949A1/zh
Publication of CN112599630A publication Critical patent/CN112599630A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112599630B publication Critical patent/CN112599630B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
    • H01L31/113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
    • H01L31/1133—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor the device being a conductor-insulator-semiconductor diode or a CCD device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/12—Details of acquisition arrangements; Constructional details thereof
    • G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
    • G06V10/147—Details of sensors, e.g. sensor lenses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/31—User authentication
    • G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78651—Silicon transistors
    • H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
    • H01L29/78663—Amorphous silicon transistors
    • H01L29/78669—Amorphous silicon transistors with inverted-type structure, e.g. with bottom gate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本申请实施例提供一种光传感器和显示装置，该光传感器包括衬底、栅极层、栅极绝缘层、有源层、源漏极层、保护层，其中，光传感器包括光传感器电路，光传感器电路包括光传感器晶体管和开关晶体管，光传感晶体管包括第一有源图案，开关晶体管包括第二有源图案，第一有源图案的材料包括非晶硅，第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃；本申请实施例通过采用光传感晶体管和开关晶体管形成光传感器电路，并在结构设计中，采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，使得第一有源层图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，从而提高了光传感晶体管的光生载流子数量，从而使得光传感器的响应较高，提高了指纹或者指纹识别成功率。

Description

光传感器和显示装置
技术领域
本申请涉及传感技术领域，尤其是涉及一种光传感器和显示装置。
背景技术
随着电子商务的快速发展，现有线上交易***为了实现安全性，会采用指纹或者掌纹识别，但现有的指纹识别光学传感器存在成本高，体积大和图像失真等问题，因此会设计基于硅芯片的传感器，但基于硅芯片的传感器容易发生静电击穿，还会受到环境影响，导致基于硅芯片的传感器性能较差，且由于指纹或者指纹的反射光较弱，且指纹间距较小，使得传感器需要在较小的占比面积内实现较高的高光响应，但现有的光传感器在无法满足需求，且在高负压下，现有的光传感器容易出现Poole-Frenkel效应，导致光传感器的明暗电流比和可靠性降低。
所以，现有的指纹识别光传感器存在响应较低，导致识别成功率较差的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种光传感器和显示装置，用以解决现有的指纹识别光传感器存在响应较低，导致识别成功率较差的技术问题。
本申请实施例提供一种光传感器，该光传感器包括：
衬底；
栅极层，设置于所述衬底一侧；
栅极绝缘层，设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧；
有源层，设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案；
源漏极层，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层，设置于所述源漏极层上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃。
在一些实施例中，所述第一有源图案的厚度大于所述第二有源图案的厚度，且所述第一有源图案的宽长比等于或者大于所述第二有源图案的宽长比。
在一些实施例中，所述第一有源图案的厚度大于所述第二有源图案的厚度，且所述第一有源图案的体积小于或者等于所述第二有源图案的体积。
在一些实施例中，所述第一有源图案包括非掺杂有源部分和掺杂有源部分，所述非掺杂有源部分包括高速非晶硅部分和低速非晶硅部分，所述高速非晶硅部分的厚度范围为所述低速非晶硅部分的厚度的40至60倍。
在一些实施例中，所述有源层包括第一有源层和第二有源层，所述第一有源层图案化形成有第一有源图案，所述第二有源层图案化形成有第二有源图案。
在一些实施例中，所述光传感器还包括金属图案，所述金属图案通过所述保护层的过孔连接所述第一源极和第二漏极或者连接所述第一漏极和第二源极。
同时，本申请实施例提供一种显示装置，该显示装置包括光传感器和显示面板，所述光传感器包括：
衬底；
栅极层，设置于所述衬底一侧；
栅极绝缘层，设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧；
有源层，设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案；
源漏极层，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层，设置于所述源漏极层上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃。
在一些实施例中，所述显示装置还包括像素电极层和金属图案，所述像素电极层设置于所述保护层上，所述像素电极层刻蚀形成有金属图案和像素电极。
在一些实施例中，所述显示装置还包括公共电极层，所述公共电极层刻蚀形成有遮光图案，所述遮光图案设置于所述开关晶体管对应区域。
在一些实施例中，所述显示装置还包括平坦化层，所述平坦化层对应所述光传感晶体管的厚度小于对应所述开关晶体管的厚度。
有益效果：本申请实施例提供一种光传感器和显示装置，所述光传感器包括衬底、栅极层、栅极绝缘层、有源层、源漏极层、保护层，所述栅极层设置于所述衬底一侧，所述栅极绝缘层设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧，所述有源层设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案，所述源漏极层图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极，所述保护层设置源漏极层上，并形成有过孔，其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感器晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃；本申请实施例通过采用光传感晶体管和开关晶体管形成光传感器电路，并在结构设计中，采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，使得第一有源层图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，从而提高了光传感晶体管的光生载流子数量，从而使得光传感器的响应较高，提高了指纹或者指纹识别成功率。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的光传感器的第一种示意图。
图2为本申请实施例提供的光传感器的光传感器电路的示意图。
图3为本申请实施例提供的光传感器的第二种示意图。
图4为本申请实施例提供的显示装置的示意图。
图5为本申请实施例提供的光传感器的光传感晶体管的示意图。
图6为本申请实施例提供的光传感晶体管的测试结果曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请实施例针对现有的指纹识别光传感器存在响应较低，导致识别成功率较差的技术问题，本申请实施例用以解决该技术问题。
如图1、图2所示，本申请实施例提供一种光传感器，该光传感器包括：
衬底11；
栅极层12，设置于所述衬底11一侧；
栅极绝缘层13，设置于所述栅极层12远离所述衬底11的一侧；
有源层14，设置于所述栅极绝缘层13远离所述栅极层12的一侧，所述有源层14图案化形成有第一有源图案141和第二有源图案142；
源漏极层15，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层16，设置于所述源漏极层15上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管T1和开关晶体管T2，所述光传感晶体管T1包括第一有源图案141，所述开关晶体管T2包括第二有源图案142，所述第一有源图案141的材料包括非晶硅，所述第一有源图案141的沟道区的厚度L等于或者大于5000埃。
本申请实施例提供一种光传感器，通过采用光传感晶体管和开关晶体管形成光传感器电路，并在结构设计中，采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，使得第一有源层图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，从而提高了光传感晶体管的光生载流子数量，从而使得光传感器的响应较高，提高了指纹或者指纹识别成功率。
需要说明的是，在图1第一有源图案141的厚度与第二有源图案142的厚度相同，但实际过程中，第一有源图案141和第二有源图案142的厚度根据下述实施例中具体说明确定。
需要说明的是，图1中标号151表示第一源极和第一漏极，标号152表示第二源极和第二漏极。
在一种实施例中，如图3所示，图3中的(a)为第一有源图案和第二有源图案的剖视对比图，图3中的(b)为第一有源图案和第二有源图案的透视对比图，所述第一有源图案141的厚度H1大于所述第二有源图案的厚度H2，且所述第一有源图案141的宽长比A1/B1等于或者大于所述第二有源图案142的宽长比A2/B2，在光传感器的设计过程中，在通过增加第一有源图案的沟道区的厚度，从而增加光传感晶体管的光载流子数量，从而提高光传感器的识别成功率时，考虑到通过增加第一有源图案的平面面积，即第一有源图案在衬底上的投影面积，可以进一步提高光传感晶体管的光载流子数量，从而进一步提高光传感器的灵敏度，提高光传感器的响应，因此，在设计第一有源图案的宽长比时，可以使得第一有源图案的宽长比也等于或者大于第二有源图案的宽长比，从而使得第一有源图案在厚度和平面方向均增大，从而进一步提高第一有源图案内的载流子数量，从而提高光传感器的响应，提高光传感器的灵敏度。
需要说明的是，本实施例以宽长比来确定第一有源图案和第二有源图案的大小，是基于在该光传感器设计过程中，第一有源图案和第二有源图案的长度一般不会改变，从而确定第一有源图案和第二有源图案的平面面积大小，但实际过程中，在第一有源图案和第二有源图案的长度会发生改变时，可以是第一有源图案的平面面积等于或者大于第二有源图案的平面面积，从而使得第一有源图案的光载流子数量增加，从而得到高响应的光传感器。
在本实施例中，考虑到光传感晶体管的光载流子的数量主要由非掺杂有源部分决定，在具体制作过程中，可以是使得第一有源图案的非掺杂有源部分的厚度大于第二有源图案的非掺杂有源部分的厚度，同时，第一有源部分的宽长比等于或者大于第二有源图案的宽长比。
在一种实施例中，在考虑到光传感器应用在高分辨率的环境下时，以及为了提高指纹的识别准确性，需要提供体积小的光传感器，因此，需要使得光传感晶体管的体积变小，可以通过使得第一有源图案的厚度增加的同时，降低第一有源图案的体积，即第一有源图案的厚度大于所述第二有源图案的厚度，且所述第一有源图案的体积小于或者等于所述第二有源图案的体积；具体的，可以在通过增加第一有源图案的厚度，从而提高光传感晶体管的灵敏度的同时，通过降低第一有源图案的平面面积来实现第一有源图案在平面上的小占比，从而得到体积小的光传感器，从而提高指纹的识别准确性，使得光传感器能够应用在更高分辨率的环境下。
在一种实施例中，在实现了光传感器的高响应和应用于高分辨率的同时，考虑到光传感器的成本较高，且在增加光传感晶体管的第一有源图案的厚度时，会进一步加大成本，本申请实施例在不影响光传感器的性能的同时，通过对第一有源图案进行设计，降低光传感晶体管的成本，具体的，如图1所示，所述第一有源图案141包括非掺杂有源部分141a和掺杂有源部分141b，所述非掺杂有源部分141a包括高速非晶硅部分和低速非晶硅部分，所述高速非晶硅部分的厚度范围为所述低速非晶硅部分的厚度的40至60，通过使得非掺杂有源部分的高速非晶硅部分的厚度远大于掺杂有源部分的低速非晶硅部分的厚度，从而在不影响光传感器的性能的同时，降低成本，在高速非晶硅部分和低速非晶硅部分设置时，可以使得高速非晶硅部分设置于所述低速非晶硅部分上。
在一种实施例中，低速非晶硅部分的厚度为100至200埃，高速非晶硅部分的厚度等于或者大于5000埃。
在一种实施例中，第二有源图案142包括非掺杂有源部分142a和掺杂有源部分142b。
在一种实施例中，第二有源图案的厚度小于等于1200埃。
在一种实施例中，在有源层图案化形成第一有源图案和第二有源图案时，有源层可以是包括第一有源层和第二有源层，第一有源层图案化形成第一有源图案，第二有源层图案化形成第二有源图案，使得第一有源图案和第二有源图案分别形成，从而在控制形成光传感晶体管和开关晶体管时，可以分别形成光传感晶体管和开关晶体管，从而可以相应的控制第一有源图案和第二有源图案的厚度，实现第一有源图案的厚度达到5000埃，而第二有源图案的厚度根据需求设置。
在一种实施例中，在有源层图案化形成第一有源图案和第二有源图案时，可以是有源层同时形成第一有源图案和第二有源图案，从而在工艺上节省步骤，较快的形成有源层，此时可以是分别形成不同厚度的第一有源图案和第二有源图案，或者先形成相同厚度的第一有源图案和第二有源图案后，刻蚀第二有源图案，或者形成相同厚度的第一有源图案和第二有源图案后，在第一有源图案上沉积非晶硅，从而得到等于或者大于5000埃的第一有源图案。
在一种实施例中，如图1所示，所述光传感器还包括金属图案17，所述金属图案17通过所述保护层16的过孔连接所述第一源极和第二漏极或者连接所述第一漏极和第二源极，在设计过程中，考虑到会分别设计光传感晶体管和开关晶体管，第一源极和第一漏极与第二源极和第二漏极的高度不同，因此，可以对保护层16形成过孔，使得金属图案17连接第一源极和第二漏极或者连接第一漏极和第二源极，从而形成光传感器电路，从而使得感应芯片可以通过光传感器电路的电流大小确定指纹或者掌纹，提高指纹或者掌纹识别成功率，且在金属图案的设置过程中，可以采用导电性能较好的材料形成金属图案，从而降低光传感器电路中的压降。
在一种实施例中，还可以使得光传感晶体管的第一源极或者第一漏极与开关晶体管的第二漏极或者第二源极通过源漏极层的金属线连接，即在设计过程中，还可以在形成光传感晶体管的源漏极和开关晶体管的源漏极时，保留光传感晶体管的源漏极和开关晶体管的源漏极之间的金属线，从而使得光传感晶体管的第一源极或者第一漏极与开关晶体管的第二漏极或者第二源极可以通过源漏极连接，无需另增金属图案。
在一种实施例中，如图2所示，所述光传感器电路还包括存储电容Cst、数据信号线Vdata、扫描信号线Vscan和感应芯片端IC，在光传感器中，针对现有光传感器的响应较低，灵敏度较差，指纹或者指纹识别成功率较差，本申请实施例中采用2T1C(两个晶体管和一个存储电容)的光传感器电路，并采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，并控制第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，使得该光传感器的响应较高，灵敏度较好，且指纹或者指纹识别成功率较高，具体的，在光传感器电路中，光传感晶体管T1在受到指纹或者掌纹按压时，会导致指纹或者掌纹反射的光线照射到光传感晶体管的沟道区，由于本申请中的第一有源图案采用非晶硅，且第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，使得光传感晶体管的光电流较高，从而使得感应芯片IC端接收到的光电流更加准确，且能够降低Poole-Frenkel效应，从而得到高响应的光传感器。
在一种实施例中，如图1所示，所述栅极层12包括第一栅极121和第二栅极122，所述源漏极层15包括第一源极151和第一漏极151、第二源极152和第二漏极152，即光传感晶体管与开关晶体管的栅极、源极、漏极均可以不同，也可以采用相同膜层的不同部分形成。
在一种实施例中，衬底的材料包括但不限于玻璃、氧化铝、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺。
在一种实施例中，栅极层的材料包括但不限于氧化铟锡、钼铜叠层、铝钼叠层、铝、铜和钼钛合金叠层、铝和钼钛合金叠层、镍铜叠层、铝镍叠层、铜镉叠层、铝镉叠层、钛铜叠层、铝钛叠层。
在一种实施例中，栅极绝缘层的材料包括但不限于氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、氧化锆。
在一种实施例中，在第一有源图案和第二有源图案分别由第一有源层和第二有源层形成时，第一有源层的材料包括非晶硅，第二有源层的材料包括但不限于氧化铟锌、氧化铟、铟镓锌氧化物、氧化锌。
在一种实施例中，源漏极层的材料包括但不限于氧化铟锡、钼铜叠层、铝钼叠层、铝、铜和钼钛合金叠层、铝和钼钛合金叠层、镍铜叠层、铝镍叠层、铜镉叠层、铝镉叠层、钛铜叠层、铝钛叠层。
在一种实施例中，保护层的材料包括但不限于氧化铝、氮化硅、二氧化硅、氮化铝、氧化锆。
在一种实施例中，金属图案的材料包括但不限于氧化铟锡、钼铜叠层、铝钼叠层、铝、铜和钼钛合金叠层、铝和钼钛合金叠层、镍铜叠层、铝镍叠层、铜镉叠层、铝镉叠层、钛铜叠层、铝钛叠层。
在一种实施例中，如图1所示，在开关晶体管对应区域的上方设有遮光图案18，通过在开关晶体管对应区域设置遮光图案，使得开关晶体管不会被光照射，从而避免开关晶体管受到光照导致性能变差，且避免开关晶体管产生光电流影响指纹识别的过程。
在一种实施例中，遮光图案的材料包括但不限于金属、金属氧化物和遮光树脂等有机材料。
在一种实施例中，如图1所示，光传感器还包括盖板19。
在一种实施例中，制备光传感器时，先提供衬底，然后在衬底上溅射或者蒸镀一层栅极层；然后在栅极层上形成栅极绝缘层，然后采用氢气对栅极绝缘层进行处理；然后在栅极绝缘层上通过等离子体增强化学气相沉积法形成有源层，并对有源层进行N型掺杂得到非掺杂有源部分和掺杂有源部分，然后在有源层上溅射/蒸镀一层源漏极层，并通过湿刻图案化源极和漏极，然后干刻有源层的沟道区，并保证沟道区的有源部分的厚度大于5000埃，然后在源漏极层上形成保护层，然后在保护层上开孔并形成金属图案，使得金属图案将光传感晶体管的第一源极或者第一漏极与开关晶体管的第二源极或者第二漏极连接，然后在开关晶体管的上方形成遮光层。
在一种实施例中，在形成有源层的时，在形成低速非晶硅部分时，采用的等离子体的功率范围为2000至3000瓦，沉积的速率为4至10埃/秒，在形成高速非晶硅部分时，采用的等离子体功率范围为15000至20000瓦，沉积的速率为30至50埃/秒。
在一种实施例中，在有源层包括第一有源层和第二有源层时，第一有源层的制备方法如上所述，第二有源层可以采用溅射或者化学气相沉积形成。
在一种实施例中，在形成保护层时，可以采用溅射、化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积法形成。
同时，本申请实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括光传感器41和显示面板42，所述光传感器41包括：
衬底11；
栅极层12，设置于所述衬底11一侧；
栅极绝缘层13，设置于所述栅极层12远离所述衬底11的一侧；
有源层14，设置于所述栅极绝缘层13远离所述栅极层12的一侧，所述有源层14图案化形成有第一有源图案141和第二有源图案142；
源漏极层15，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层16，设置于所述源漏极层15上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管T1和开关晶体管T2，所述光传感晶体管T1包括第一有源图案141，所述开关晶体管T2包括第二有源图案142，所述第一有源图案141的材料包括非晶硅，所述第一有源图案141的沟道区的厚度L等于或者大于5000埃。
本申请实施例提供一种显示装置，该显示装置包括显示面板和光传感器，通过在显示装置中加入该光传感器，使得该光传感器采用光传感晶体管和开关晶体管形成光传感器电路，并在结构设计中，采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，使得第一有源层图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，从而提高了光传感晶体管的光生载流子数量，从而使得光传感器的响应较高，提高了显示装置的指纹或者指纹识别成功率。
需要说明的是，图4中的显示面板的各个膜层并未标注，各个膜层与光传感器的各个膜层相同。
在一种实施例中，如图4所示，所述显示装置还包括像素电极层44和金属图案17，所述像素电极层44设置于所述保护层16上，所述像素电极层44刻蚀形成有金属图案17和像素电极，在显示装置中设置光传感器提高指纹或者掌纹识别的成功率时，可以使得像素电极层44刻蚀形成光传感器的金属图案17，从而降低显示装置的厚度。
在一种实施例中，如图4所示，所述显示装置还包括公共电极层46，所述公共电极层46刻蚀形成有遮光图案18，所述遮光图案18设置于所述开关晶体管对应区域，在将光传感器设置于显示装置中时，通过公共电极层46形成遮光图案18，从而可以降低显示装置的厚度。
在一种实施例中，如图4所示，所述显示装置还包括平坦化层43，所述平坦化层43对应所述光传感晶体管的厚度小于对应所述开关晶体管的厚度，通过使光传感晶体管对应区域的平坦化层的厚度小于开关晶体管对应区域的平坦化层的厚度，使得通过平坦化层不同区域的厚度不同，从而避免显示装置的厚度增加，降低显示装置的厚度。
在一种实施例中，以图5所示的光传感晶体管进行测试时，将氮化硅作为栅极绝缘层，有源层包括100埃的低速非晶硅部分和5500埃的高速非晶硅部分，采用钼铜作为源漏极层，采用氮化硅作为保护层，测试结果如图6所示，左图为光传感晶体管在不同白光光强下的曲线，其中左图横坐标为VGS，即光传感晶体管的栅极和源极的压差，纵坐标为ID，即为光传感晶体管的漏电流，ASR为第一有源图案的沟道区的厚度，图中为5000埃，可以看到，在左图中，在158lx(勒克斯)的光强下，光线的明暗对比提高到和10的二次方，即提高了光传感晶体管的灵敏度，图6中的右图为不同白光光强下的光电流的变化图，横坐标llluminance(lx)为光强，单位为lx(勒克斯)，以栅极电压为-10伏，以漏极电压为15伏，可以看到在光强为60lx(勒克斯)时，光传感晶体管的光电流为8*10-11A(安)，而现有技术中会比本申请低1个到2个数量级的电流，即本申请通过对光传感器进行改进，实现了光传感器的高响应。
根据上述实施例可知：
本申请实施例提供一种光传感器和显示装置，所述光传感器包括衬底、栅极层、栅极绝缘层、有源层、源漏极层、保护层，所述栅极层设置于所述衬底一侧，所述栅极绝缘层设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧，所述有源层设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案，所述源漏极层图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极，所述保护层设置源漏极层上，并形成有过孔，其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感器晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃；本申请实施例通过采用光传感晶体管和开关晶体管形成光传感器电路，并在结构设计中，采用非晶硅作为光传感晶体管的第一有源图案，使得第一有源层图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃，从而提高了光传感晶体管的光生载流子数量，从而使得光传感器的响应较高，提高了指纹或者指纹识别成功率。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种光传感器和显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种光传感器，其特征在于，包括：
衬底；
栅极层，设置于所述衬底一侧；
栅极绝缘层，设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧；
有源层，设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案；
源漏极层，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层，设置于所述源漏极层上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃；所述光传感晶体管的第一源极或者第一漏极与开关晶体管的第二漏极或者第二源极通过源漏极层的金属线连接。
2.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述第一有源图案的厚度大于所述第二有源图案的厚度，且所述第一有源图案的宽长比等于或者大于所述第二有源图案的宽长比。
3.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述第一有源图案的厚度大于所述第二有源图案的厚度，且所述第一有源图案的体积小于或者等于所述第二有源图案的体积。
4.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述第一有源图案包括非掺杂有源部分和掺杂有源部分，所述非掺杂有源部分包括高速非晶硅部分和低速非晶硅部分，所述高速非晶硅部分的厚度范围为所述低速非晶硅部分的厚度的40至60倍。
5.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述有源层包括第一有源层和第二有源层，所述第一有源层图案化形成有第一有源图案，所述第二有源层图案化形成有第二有源图案。
6.一种显示装置，其特征在于，包括光传感器和显示面板，所述光传感器包括：
衬底；
栅极层，设置于所述衬底一侧；
栅极绝缘层，设置于所述栅极层远离所述衬底的一侧；
有源层，设置于所述栅极绝缘层远离所述栅极层的一侧，所述有源层图案化形成有第一有源图案和第二有源图案；
源漏极层，图案化形成有第一源极、第一漏极、第二源极和第二漏极；
保护层，设置于所述源漏极层上，并形成有过孔；
其中，所述光传感器包括光传感器电路，所述光传感器电路包括光传感晶体管和开关晶体管，所述光传感晶体管包括第一有源图案，所述开关晶体管包括第二有源图案，所述第一有源图案的材料包括非晶硅，所述第一有源图案的沟道区的厚度等于或者大于5000埃；所述光传感晶体管的第一源极或者第一漏极与开关晶体管的第二漏极或者第二源极通过源漏极层的金属线连接。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括公共电极层，所述公共电极层刻蚀形成有遮光图案，所述遮光图案设置于所述开关晶体管对应区域。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括平坦化层，所述平坦化层对应所述光传感晶体管的厚度小于对应所述开关晶体管的厚度。
CN202011430485.XA 2020-12-07 2020-12-07 光传感器和显示装置 Active CN112599630B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011430485.XA CN112599630B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 光传感器和显示装置
US17/255,538 US20220406088A1 (en) 2020-12-07 2020-12-23 Light sensor and display device
PCT/CN2020/138485 WO2022120949A1 (zh) 2020-12-07 2020-12-23 光传感器和显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011430485.XA CN112599630B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 光传感器和显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112599630A CN112599630A (zh) 2021-04-02
CN112599630B true CN112599630B (zh) 2022-06-10

Family

ID=75191314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011430485.XA Active CN112599630B (zh) 2020-12-07 2020-12-07 光传感器和显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220406088A1 (zh)
CN (1) CN112599630B (zh)
WO (1) WO2022120949A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113193062A (zh) * 2021-04-13 2021-07-30 Tcl华星光电技术有限公司 光电传感器及其制作方法、显示面板
CN113193049B (zh) * 2021-04-29 2024-04-26 Tcl华星光电技术有限公司 一种半导体器件及其制作方法、显示面板
CN114188390A (zh) * 2021-12-09 2022-03-15 武汉华星光电技术有限公司 显示面板及其制造方法
CN115117104A (zh) * 2022-06-21 2022-09-27 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及移动终端

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075237A (en) * 1990-07-26 1991-12-24 Industrial Technology Research Institute Process of making a high photosensitive depletion-gate thin film transistor
CN1663047A (zh) * 2002-07-11 2005-08-31 夏普株式会社 薄膜光电晶体管,应用该光电晶体管的有源矩阵衬底以及应用该衬底的图象扫描装置
CN101636691A (zh) * 2007-09-21 2010-01-27 索尼株式会社 显示器和显示器制造方法
CN102479752A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器
CN104699344A (zh) * 2015-03-30 2015-06-10 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其制造方法、触控显示装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI424574B (zh) * 2009-07-28 2014-01-21 Prime View Int Co Ltd 數位ｘ光探測面板及其製作方法
JP5315468B2 (ja) * 2011-02-07 2013-10-16 シャープ株式会社 アクティブマトリクス基板の製造方法、表示パネル、及び表示装置
JP2012053050A (ja) * 2011-10-05 2012-03-15 Univ Of Tokyo 非単結晶トランジスタ集積回路
CN102790062B (zh) * 2012-07-26 2016-01-27 北京京东方光电科技有限公司 一种传感器的制造方法
CN103762251B (zh) * 2014-01-22 2016-03-30 中山大学 一种双栅极光电薄膜晶体管、像素电路及像素阵列
CN105304650A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 深圳市华星光电技术有限公司 薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示装置
KR20210010771A (ko) * 2019-07-19 2021-01-28 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN111508987A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 Tcl华星光电技术有限公司 一种传感器及其制作方法以及光电转换装置
CN111508986A (zh) * 2020-04-29 2020-08-07 Tcl华星光电技术有限公司 一种传感器及其制作方法以及光电转换装置
CN111627927A (zh) * 2020-05-19 2020-09-04 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种阵列基板及其制作方法
CN111863837B (zh) * 2020-07-13 2023-04-18 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 阵列基板和显示面板

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075237A (en) * 1990-07-26 1991-12-24 Industrial Technology Research Institute Process of making a high photosensitive depletion-gate thin film transistor
CN1663047A (zh) * 2002-07-11 2005-08-31 夏普株式会社 薄膜光电晶体管,应用该光电晶体管的有源矩阵衬底以及应用该衬底的图象扫描装置
CN101636691A (zh) * 2007-09-21 2010-01-27 索尼株式会社 显示器和显示器制造方法
CN102479752A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器
CN104699344A (zh) * 2015-03-30 2015-06-10 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其制造方法、触控显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112599630A (zh) 2021-04-02
US20220406088A1 (en) 2022-12-22
WO2022120949A1 (zh) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112599630B (zh) 光传感器和显示装置
CN110286796B (zh) 电子基板及其制作方法、显示面板
CN110634890B (zh) 阵列基板、电子装置和阵列基板的制作方法
US11387290B2 (en) Photodetector, display substrate including photodetector, method of fabricating photodetector, and display panel
CN110931522B (zh) 显示面板及其制作方法
CN109891487B (zh) 显示基板、显示面板、显示基板的制备方法及驱动方法
US11462598B2 (en) OLED display panel
CN110164847B (zh) 阵列基板、光检测方法及组件、显示装置
US8681089B2 (en) Touch panel, TFT-LCD array substrate and manufacturing method thereof
US20090278121A1 (en) System for displaying images and fabrication method thereof
CN111564506B (zh) 光敏传感器及其制备方法、电子设备
CN105336751A (zh) 光电传感器及其制造方法
US11508765B2 (en) Active pixel sensing circuit structure and active pixel sensor, display panel and display device
CN110197834A (zh) 阵列基板及其制作方法、显示面板和指纹识别显示装置
CN109300944A (zh) 显示面板及其制造方法、显示装置
CN111898517A (zh) 光学指纹传感器及其制备方法、及显示装置
CN113594225B (zh) 显示面板及显示装置
CN112054017B (zh) 一种显示面板、制备方法及显示装置
US11830904B2 (en) Light sensing device having offset gate electrode and light sensing panel and light sensing display panel using the same
CN113711362B (zh) 包括薄膜晶体管和有机光电二极管的图像传感器阵列器件
US20090085077A1 (en) Photo Sensor and a Method for Manufacturing Thereof
US11953372B2 (en) Optical sensing device
CN112736121A (zh) 一种oled显示面板及oled显示装置
US20240071125A1 (en) Display panel and method of menufacturing display panel
US20220310573A1 (en) Display Substrate and Preparation Method Thereof, and Display Apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant