一种影像侦测显示装置、器件及其制备方法与流程

本发明涉及光学器件领域领域，特别涉及一种影像侦测显示装置、器件及其制备方法。

背景技术

目前，行动装置包括智能手机、智能平板、或笔记本计算机等，都已深入用户的日常生活当中。此类装置共同必备之器件乃是显示屏，且显示技术已往柔性显示屏之方向快速发展。柔性显示屏可广泛应用在可折叠式行动装置或是可卷曲式行动装置，并衍伸出目前硬式行动装置截然不同的外观和功能。例如：可折叠式智能手机可展开成智能平板，搭配外置键盘成为可携式笔记本计算机…等等。藉由柔性显示屏的功能实现，可将多种个别行动装置的特征融合成单一装置，且实现装置轻薄便携的用户体验，例如美国专利us8804324、美国专利us9176535等专利所述。

目前显示屏技术包括液晶显示(lcd)屏或有源阵列式有机发光二极管(amoled)显示屏等，皆是以薄膜电晶管(tft)结构扫描并驱动单一画素，以实现屏上画素阵列之显示功能。形成tft开关功能的主要结构为半导体场效晶体管(fet)，其中熟知的半导体层主要材料有非晶硅、多晶硅、氧化铟镓锌(igzo)、或是混有碳纳米材料之有机化合物等等，藉由耐高温之高分子聚合物基材，例如：聚酰亚胺薄膜，可将此类薄膜晶体管器件实现在柔性基材上。

由于光侦测二极管(photodiode)的结构亦可采用此类半导体材料制备，且生产设备也兼容于tft阵列的生产设备，因此近年来tft光侦测二极管开始以tft阵列制备方式作生产，并广泛应用在x光感测平板器件，如中华人民共和国专利cn103829959b、cn102903721b所描述。相较于传统结晶材料制备之影像传感器件，所述tft光感测阵列薄膜材料之光能隙(bandgap)皆以可见光为主要吸收范围，因此较易受环境可见光之干扰形成噪声，导致信号噪声比(snr)较低。受限于此，tft光感测阵列初期的应用乃是以x光感测平板器件应用为主，主因即为x光属短波长光且准直性高，x光影像先入射到感测平板上配置之光波长转换材料，将x光影像转换较长波长之可见光再直接于感测平板内部传输至tft光感测阵列薄膜上，避免了周围环境之可见光形成噪声干扰，如上述中华人民共和国专利cn103829959b、cn102903721b所描述。

若将此类熟知的tft可见光感测阵列薄膜以柔性基材制备，并配置在柔性显示屏结构内，可作为将光侦测功能集成在柔性显示屏之一种实现方案。然而受限于显示屏的厚度以及显示画素开口孔径等问题，光侦测二极管阵列感测之真实影像已是发生绕射等光学失真之影像，且因光学信号穿透柔性显示屏多层结构，并且在光学显示信号、触摸感测信号并存的情况下，欲从低信噪比场景提取有用光学信号具备很高的困难度，技术困难等级达到近乎单光子成像之程度，必须需藉由算法依光波理论运算重建方能解析出原始影像。为了避开此一技术难点，熟知将可见光传感器薄膜配置在原显示屏结构内会需要额外的光学增强器件，或是仅将光传感器薄膜配置在显示屏侧边内，利用非垂直反射到达侧边之光线进行光影像重建，例如：中华人民共和国专利cn101359369b所述。然而虽然此类技术可避开了弱光成像的技术难点，额外的光学器件增加了柔性光侦测显视屏的厚度，在显视屏侧边的配置方式无法满足用户的全屏体验，应用在可折叠式行动装置的外观与功能设计上，也不易实现多功能的集成。

如图1所示，现有的光传感器薄膜的光敏二极管通常只包含非晶硅p型/i型/n型结构，其光电转换率低，且i型非晶硅半导体在成膜制备后，初期照光会有严重的光劣化效应(staebler–wronskieffect)，无法满足高光敏度的薄膜阵列器件需求，不易扩大具有集成光侦测功能的柔性显示器之应用范围。除此之外，配置柔性光侦测器件于柔性显示屏内的附加困难在于需要兼顾原柔性显示屏组件的信赖性与器件寿命，特别是耐弯折的阻水阻氧能力。以柔性amoled显示技术为例，阻水率至少要达到每天低于10^-6g/m²之标准，且阻氧率至少要达到每天低于10^-6cm³/m².bar之标准，因此兼顾可挠性之阻水阻氧层技术成为柔性amoled显示之开发重点。目前阻隔层最基本之技术为多层“无机层/有机层”镀膜之交互堆栈材料，其中阻隔特性来自于无机层之致密性，而有机层则增长了水氧传递之延迟性并提供了柔性挠曲之缓冲性。

由上述熟知光传感器薄膜的现有非晶硅p-i-n型技术可以看出，欲配置光侦测阵列薄膜在柔性显示屏结构内，需要对光侦测器件及其制备方法进行改善，以拓展侦测的光敏波长范围以提高其对应的光电转换量子效率，并改善光劣化效应的程度，使得弱光成像得以在具备阻隔层的显视屏结构下实现，并集成光侦测器件在适合柔性显示装备的基材上制备。

技术实现要素：

为此，需要提供一种影像侦测的技术方案，用于解决现有的影像侦测薄膜存在的光电转化率低的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种影像侦测器件，所述影像侦测器件包括mxn个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置有由一个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一影像侦测薄膜；

所述影像侦测薄膜包括影像侦测二极管区域，所述影像侦测二极管区域包括光敏二极管，所述光敏二极管包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，所述p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层从上至下依次堆叠设置；

所述i型半导体层为均质结构，所述均质结构为结晶度自上而下按照预设梯度变化、由非晶硅变化至微晶硅的共存结构。

进一步地，所述均质结构为在硅烷、氢气通过化学气相沉积成膜的过程中，按梯度逐渐增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，形成结晶度自非晶至微晶渐变的均质结构。

进一步地，所述p型半导体层为单层结构或多层结构，其结构为硅烷、氢气与b(ch3)3、或是硅烷、氢气与硼烷通过化学气相沉积成膜的半导体层。

进一步地，所述p型半导体层为多层结构，包括第一p型半导体层和第二p型半导体层，第一p型半导体层和第二p型半导体层自上而下堆叠设置；第一p型半导体层中含硼气体的比例是第二p型半导体层的两倍以上，以达到第一p型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含硼气体包括b(ch3)3或硼烷。

进一步地，所述第二p型半导体层是在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第一p型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第二p型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。

进一步地，所述n型半导体层为单层结构或多层结构，其结构为硅烷、氢气与磷化氢通过化学气相沉积成膜的半导体层。

进一步地，所述n型半导体层为多层结构，包括第一n型半导体层和第二n型半导体层，第一n型半导体层和第二n型半导体层自上而下堆叠设置；第二n型半导体层中含磷气体的比例是第一n型半导体层的两倍以上，所述含磷气体包括磷化氢，以达到第二n型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构。

进一步地，所述第一n型半导体层是在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第二n型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第一n型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。

进一步地，所述p型半导体层的上端面设置有第一光学器件，所述第一光学器件用于降低光线在p型半导体层的上端面的反射率、或是减小光线在p型半导体层的折射角度以增加光入射量。

进一步地，所述第一光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构或微透镜阵列结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第一光学器件的折射率小于p型半导体层的折射率。

进一步地，所述n型半导体层的下端面还设置有第二光学器件，所述第二光学器件用于提高光线在n型半导体层的下端面的多重反射率。

进一步地，所述第二光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第二光学器件的折射率小于n型半导体层的折射率。

进一步地，所述第一光学器件或第二光学器件是采用化学汽相沉积或溅射镀膜方式将氧化物及其衍生化合物或氮化物及其衍生化合物制备成膜。

进一步地，所述氧化物及其衍生化合物包括：氧化硅(siox)、五氧化二铌(nb2o5)、氧化锌(zno)、氧化铟锡(ito)、氧化钛(tio2)；所述氮化物及其衍生化合物包括：氮化硅(sinx)。

发明人还提供了一种影像侦测显示装置，所述显示装置包括显示单元，所述显示单元上设置有影像侦测感应区，所述影像侦测感应区下方设置有影像侦测器件，所述影像侦测器件为如权利要求1至12任一项所述的影像侦测器件。

进一步地，所述显示单元包括以有源阵列薄膜晶体管作为扫描驱动与传输数据的显示屏，包括amoled显示屏、lcd液晶显示屏、微发光二极管显示屏、量子点显示屏、或电子墨水显示屏。

进一步地，当所述显示单元为lcd液晶显示屏时，所述影像侦测器件的下方还设置有背光单元，所述影像侦测器件设置于背光单元和lcd液晶显示屏之间。

进一步地，所述影像侦测感应区包括至少两个影像侦测感应子区域，每一影像侦测感应子区域的下方对应设置一影像侦测器件。

进一步地，所述显示装置还包括影像侦测器件电路，所述影像侦测器件控制电路用于在接收启动信号时，控制影像侦测器件开启，或用于在接收到关闭信号时，控制影像侦测器件关闭。

进一步地，所述影像侦测器件成膜于高分子聚合物基材上，所述高分子聚合物基材包括聚酰亚胺薄膜。

进一步地，所述显示装置还包括阻水阻氧层，所述影像侦测器件、阻水阻氧层、聚合物基材自上而下堆叠设置。

进一步地，所述阻水阻氧层包括多层无机层镀膜以及有机层镀膜交替堆叠形成的材料，所述阻水阻氧层成膜于聚合物基材上。

进一步地，所述无机层包括：氧化铝(al2o3)、氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)；所述有机层包括：基于丙烯酸树脂(acrylic)的高分子材料或基于聚对二甲苯(parylene)的高分子材料。

发明人还提供了一种影像侦测器件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

在第一基材上涂覆可剥离的预黏着层，在所述预黏着层涂覆第二基材，得到自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的薄膜电晶管基材；

在所述薄膜电晶管基材上制备n型半导体层、i型半导体层和p型半导体层；将p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层按照从上到下的顺序进行堆叠得到光敏薄膜层；

按照预设尺寸对光敏薄膜层进行裁剪，并将第一基材以及预黏着层从裁剪后的光敏薄膜层相剥离，得到影像侦测器件。

进一步地，所述第二基材为高分子聚合物基材，所述高分子聚合物基材包括聚酰亚胺，所述步骤“在所述预黏着层涂覆第二基材，得到自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的薄膜电晶管基材”包括：将液态聚酰亚胺溶液涂布于所述预黏着层上，以预设温度烘烤自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的组合基材，以固化聚酰亚胺薄膜层，得到薄膜电晶管基材。

进一步地，所述方法还包括：制备阻水阻氧层，并在所述第二基材上涂覆所述阻水阻氧层，得到包含有所述阻水阻氧层的薄膜电晶管基材。

进一步地，所述步骤“制备阻水阻氧层”包括：将多层无机层镀膜以及有机层镀膜在交替堆叠于第二基材上，形成所述阻水阻氧层。

进一步地，所述无机层包括：氧化铝(al2o3)、氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)；所述有机层包括：基于丙烯酸树脂(acrylic)的高分子材料或基于聚对二甲苯(parylene)的高分子材料。

进一步地，所述i型半导体层为均质结构，所述均质结构为结晶度自上而下按照预设梯度变化、由非晶硅变化至微晶硅的共存结构，所述方法包括：在硅烷、氢气通过化学气相沉积成膜的过程中，按梯度逐渐增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，形成结晶度自非晶至微晶渐变的均质结构。

进一步地，所述p型半导体层为单层结构或多层结构，所述方法包括：将硅烷、氢气与b(ch3)3、或是硅烷、氢气与硼烷通过化学气相沉积成膜得到所述p型半导体层。

进一步地，所述p型半导体层为多层结构，包括第一p型半导体层和第二p型半导体层，第一p型半导体层和第二p型半导体层自上而下堆叠设置；第一p型半导体层中含硼气体的比例是第二p型半导体层的两倍以上，以达到第一p型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含硼气体包括b(ch3)3或硼烷。

进一步地，所述方法包括：在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第一p型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第二p型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。

进一步地，所述n型半导体层为单层结构或多层结构，所述方法包括：将硅烷、氢气与磷化氢通过化学气相沉积成膜得到所述n型半导体层。

进一步地，所述n型半导体层为多层结构，包括第一n型半导体层和第二n型半导体层，第一n型半导体层和第二n型半导体层自上而下堆叠设置；第二n型半导体层中含磷气体的比例是第一n型半导体层的两倍以上，以达到第二n型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含磷气体包括磷化氢。

进一步地，所述方法包括：在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第二n型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第一n型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。

进一步地，所述方法还包括：在p型半导体层的上端面设置第一光学器件；所述第一光学器件用于降低光线在p型半导体层的上端面的反射率、或是减小光线在p型半导体层的折射角度以增加光入射量。

进一步地，所述第一光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构或微透镜阵列结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第一光学器件的折射率小于p型半导体层的折射率。

进一步地，所述方法包括：在n型半导体层的下端面设置第二光学器件；所述第二光学器件用于提高光线在n型半导体层的下端面的多重反射率。

进一步地，所述第二光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第二光学器件的折射率小于n型半导体层的折射率。

进一步地，所述第一光学器件或第二光学器件通过以下方法制备：采用化学汽相沉积或溅射镀膜方式将氧化物及其衍生化合物或氮化物及其衍生化合物制备成膜。

进一步地，所述氧化物及其衍生化合物包括：氧化硅(siox)、五氧化二铌(nb2o5)、氧化锌(zno)、氧化铟锡(ito)、氧化钛(tio2)；所述氮化物及其衍生化合物包括：氮化硅(sinx)。

本发明具有以下优点：影像侦测器件包括mxn个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置有由两个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一影像侦测薄膜；每一影像侦测薄膜包括影像侦测二极管区域，所述影像侦测二极管区域包括光敏二极管，每一光敏二极管电性连接至其对应的该薄膜晶体管。所述影像侦测二极管区域包括光敏二极管，所述光敏二极管包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，所述p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层从上至下依次堆叠设置；所述i型半导体层为均质结构，所述均质结构为结晶度自上而下按照预设梯度变化、由非晶硅变化至微晶硅的共存结构。由于每一光敏二极管的i型结构采用由非晶硅变化至微晶硅的共存结构，可以将器件侦测的波长范围从原有可见光范围拓展至红外光或近红外光范围，并改善光劣化效应的程度，拓宽了影像侦测器件的适用场景。

附图说明

图1为现有的影像侦测薄膜的结构示意图；

图2为本发明一实施方式所述的影像侦测薄膜的光敏二极管的结构示意图；

图3为本发明另一实施方式所述的影像侦测薄膜的光敏二极管的结构示意图；

图4为本发明另一实施方式所述的影像侦测薄膜的光敏二极管的结构示意图；

图5为本发明一实施方式所述的影像侦测薄膜的结构示意图；

图6为本发明一实施方式所述的影像侦测显示装置的结构示意图；

图7为本发明一实施方式所述的影像侦测器件的制备方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图5，为本发明一实施方式所述的影像侦测薄膜的结构示意图。所述影像侦测薄膜包括tft区域和影像侦测二极管区域，所述影像侦测二极管区域包括光敏二极管。本发明主要是针对光敏二极管进行改进，以增强光敏二极管的光电转化率并拓展其所能侦测的光波长范围，使得包含有该光敏二极管的影像侦测薄膜所组成的器件可以适用于大面积应用场景的需求(如置于显示屏下方进行影像侦测功能)。

如图2所示，所述光敏二极管包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，所述p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层从上至下依次堆叠设置。所述i型半导体层为均质结构，从而将影像侦测器件所侦测的波长范围从原有可见光范围拓展至红外光或近红外光范围，并改善i型半导体层光劣化效应的程度。所述均质结构为结晶度自上而下按照预设梯度变化、由非晶硅变化至微晶硅的共存结构。

一般情况下，晶体硅通常呈正四面体排列，每一个硅原子位于正四面体的顶点，并与另外四个硅原子以共价键紧密结合。这种结构可以延展得非常庞大，从而形成稳定的晶格结构。而非晶硅通常不存在这种延展开的晶格结构，原子间的晶格网络呈无序排列。换言之，在非晶硅中并非所有的硅原子都与其它硅原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定性，非晶硅中的部分硅原子含有悬空键未能形成绑定相邻硅原子的共价键。这些悬空键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。在实际应用过程中，悬空键可以被氢所填充，经氢化之后，非晶硅的悬空键密度会显著减小，并足以达到半导体材料的标准。然而即使如此，氢化非晶硅结构相较于结晶硅结构仍然有大量的悬浮键结，在掺有杂质的p层半导体及n层半导体造成更多缺陷，而应用在光敏二极管时于i层半导体会形成初期照光的光劣化效应(staebler–wronskieffect)。

i型半导体自上而下包括多层成膜面，均质(homogeneously)是指属于同一平面成膜的结晶度均匀分布。假设自上而下是z方向，成膜面则为x-y平面，均质是指x-y平面的成膜是很均匀的，举例来说：若在特定z1的位置x-y平面的成膜结晶度是8％，这一x-y平面的膜的结晶度均匀处于8％；

若在特定z2的位置，x-y平面的成膜结晶度又有可能是16％或20％等等。简言之，均质结构在同一x-y平面的成膜的结晶度均匀分布(即结晶度相同或几乎相同)，而在z方向自上而下各个成膜面之间的结晶度按照预设梯度由非晶硅(结晶度0％)渐变增大至微晶硅(结晶度40％以上)。

预设梯度可以为一百分比数值，如8％，各个成膜面的结晶度自上而下根据8％渐变(即自上而下结晶度分别为0％、8％、16％、24％、32％、40％……)。在另一些实施例中，预设梯度不一定是固定的数值，例如i型半导体自上而下的成膜面结晶度可以为0％、6％、15％、22％、30％、40％等。简言之，预设梯度的选取可以根据实际需要确定，只需满足相邻的上下两个成膜面之间的结晶度误差在阈值范围内即可。

在某些实施例中，所述均质结构为在硅烷、氢气通过化学气相沉积成膜的过程中，按梯度逐渐增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，形成结晶度自非晶至微晶渐变的均质结构。氢气比例、沉积温度、沉积功率是三个沉积镀膜工艺的三个参数，当成膜为微晶硅结构时这三个参数均高于成膜为非晶硅结构时的参数。通过在化学气相沉积成膜的过程中，按梯度逐渐增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，使得自上而下薄膜硅的的禁带宽度由1.7ev逐渐变小，并使最后的i层总的禁带宽度小于1.7ev，从而最终形成结晶度自非晶至微晶渐变的均质结构。

在某些实施例中，所述p型半导体层为单层结构或多层结构，其结构为硅烷、氢气与b(ch3)3、或是硅烷、氢气与硼烷通过化学气相沉积成膜的半导体层。优选的，所述p型半导体层为多层结构，包括第一p型半导体层(图2中的p1层)和第二p型半导体层(图2中的p2层)，第一p型半导体层和第二p型半导体层自上而下堆叠设置；第一p型半导体层中含硼气体的比例是第二p型半导体层的两倍以上，以达到第一p型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含硼气体包括b(ch3)3或硼烷。这样，可以减少光线在p层被吸收程度，以便光线尽可能多地进入i层并被i层所吸收，有效提高了光电转换率，满足了应用需求。

由于第一p型半导体层为非结晶结构且重掺杂硼(含硼气体比例较高)，重掺杂硼会导致悬浮键结变多，如果仅有一层重掺杂硼的p层(第一p型半导体层)，将会更加劣化了内建电位(build-involtage)的均匀度。因而在第一p型半导体层需要增加第二p型半导体层，第二p型半导体(p2层)比单层结构的p型半导体层厚度更薄，p2层为含硼气体掺杂比例为正常标准(p1层的1/2以下)。这样，一方面可以依靠厚度减薄的p2层减少对光线的吸收，使得光线尽可能多地进入i层并被i层所吸收，提高光电转换率；另一方面p2层采用正常的硼掺杂可以有效避免由于p1层的重掺杂导致劣化内建电位。

在某些实施例中，所述第二p型半导体层是在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第一p型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第二p型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％，并使得微晶硅结构的禁带宽度大于1.7ev。

在其他实施例中，p型半导体层还可以为大于两层的多层结构。例如p型半导体层为三层结构，自上而下包括第一p型半导体层(p1层)、第二p型半导体层(p2层)、第三p型半导体层(p3层)。其中，p1层可以采用非结晶结构且重掺杂硼；p2和p3采用微晶结构，且正常掺杂硼，依靠厚度减薄的p2层和p3层减少对光线的吸收，使得光线尽可能多地进入i层并被i层所吸收，提高光电转换率；另一方面p2层和p3层采用正常的硼掺杂可以有效避免由于p1层的重掺杂导致劣化内建电位。当p型半导体层包括为其他层数的多层结构与此类似，此处不再赘述。

在某些实施例中，所述n型半导体层为单层结构或多层结构，其结构为硅烷、氢气与磷化氢通过化学气相沉积成膜的半导体层。优选的，所述n型半导体层为多层结构，包括第一n型半导体层和第二n型半导体层，第一n型半导体层和第二n型半导体层自上而下堆叠设置；第二n型半导体层中含磷气体的比例是第一n型半导体层的两倍以上，所述含磷气体包括磷化氢，以达到第二n型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构。

由于第二n型半导体层为非结晶结构且重掺杂磷，重掺杂磷(含磷气体比例较高)会导致悬浮键结变多，如果仅有一层重掺杂磷的n层(第二n型半导体层)，将会更加劣化了内建电位(build-involtage)的均匀度。因而需要将n型半导体层设计为多层结构，即自上而下包括第一n型半导体层(图2中的n1)和第二n型半导体层(图2中的n2)。第一n型半导体(n1层)比单层结构的n型半导体层厚度更薄，n1层为含硼气体掺杂比例为正常标准(n2层的1/2以下)。这样，一方面可以减少n层对在其表面反射的光线的吸收程度，使得经过n层反射的光线尽可能多地进入i型半导体层，从而提高光电转换率，另一方面可以使得n型半导体层具有较少的悬空键结(danglingbond)，与所述p型半导体层共同在光敏二极管内部形成均质之内建电位(build-involtage)。

在某些实施例中，所述第一n型半导体层是在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第二n型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第一n型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％，并使得微晶硅结构的禁带宽度大于1.7ev。

在其他实施例中，n型半导体层还可以为大于两层的多层结构。例如n型半导体层为三层结构，自上而下包括第一n型半导体层(n1层)、第二n型半导体层(n2层)、第三n型半导体层(n3层)。其中，n3层可以采用非结晶结构且重掺杂磷；n1和n2采用微晶结构，且正常掺杂磷，依靠厚度减薄的n1层和n2层减少对光线的吸收，使得光线尽可能多地进入i层并被i层所吸收，提高光电转换率；另一方面n1层和n2层采用正常的磷掺杂可以有效避免由于n3层的重掺杂导致劣化内建电位。当n型半导体层包括为其他层数的多层结构与此类似，此处不再赘述。

在某些实施例中，所述光敏二极管为单结或双结以上的p型/i型/n型结构串接堆栈形成。单结结构是指光敏二极管只包含一层光敏薄膜层，每一光敏光敏薄膜层中自上而下包含p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，其中p型半导体层、n型半导体层均可以为单层结构或多层结构。双结或双结以上结构是指光敏二极管由两层或两层以上的光敏薄膜层串接堆栈形成。

例如某一光敏二极管由2个p型/i型/n型结构(光敏薄膜层)串接堆栈形成，自上而下包括第一光敏薄膜层和第二光敏薄膜层。其中，第一光敏薄膜层中的i型半导体层为非晶硅结构，第二光敏薄膜层的i型半导体层为微晶硅结构或硅化锗结构。第一光敏薄膜层的i型半导体层的材料采用非晶硅结构，使得第一光敏薄膜层的i型半导体层可以用于接收可见光波长范围内的光信号；第二光敏薄膜层的i型半导体层采用微晶硅结构或硅化锗结构，使得第二光敏薄膜层的i型半导体层可以用于接收可见光至红外光(或近红外光)波长范围内的光信号，从而有效提高了tft影像感测阵列薄膜的应用场景。

禁带宽度(bandgap)是指一个带隙宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带(能导电)，被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从价带跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。

在某些实施例中，所述硅化锗结构为硅烷、氢气与锗烷通过化学气相沉积成膜的半导体层，且其禁带宽度小于1.7ev。所述硅化锗结构包括微晶硅化锗结构或非晶硅化锗结构。在室温下(300k)，锗的禁带宽度约为0.66ev，硅烷中含有锗元素，当掺入锗元素后，会使得第二i型半导体层的禁带宽度下降，当满足小于1.7ev时，说明第二i型半导体层可以接收可见光至红外光(或近红外光)波长范围内的光信号。通过调整化学气象沉积的geh4浓度，可以将含有非晶或微晶硅化锗结构的光敏二极管的操作波长范围扩展到光波长600nm到1000nm的范围。

如图3中的(a)所示，所述p型半导体层的上端面设置有第一光学器件，所述第一光学器件用于降低光线在p型半导体层的上端面的反射率、或是减小光线在p型半导体层的折射角度以增加光入射量。减小光线在p型半导体层的折射角度，可以让光线尽可能地以接近于垂直方向射入p型半导体层，使得光线尽可能地被p型半导体层下方的i型半导体层所吸收，从而进一步提高光敏二极管的光电转换率。当p型半导体层为多层结构时，第一光学器件设置于最上方的一层p型半导体层的上端面。

在某些实施例中，所述第一光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构或微透镜阵列结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构。所述第一光学器件的折射率小于p型半导体层的折射率，可以使得光线在第一光学器件发生折射后，入射角小于折射角，即光线尽可能地以接近于垂直方向射入p型半导体层。

如图3中的(b)(c)所示，所述n型半导体层的下端面还设置有第二光学器件，所述第二光学器件用于提高光线在n型半导体层的下端面的多重反射率。所述多重反射率是指光线在经过第二光学器件反射后进入i型半导体层，再次被i型半导体层所吸收，吸收后的光线又再次经过第二光学器件反射后进入i型半导体层，如此反复多次，提高i型半导体层的光电转换率。当n型半导体层为多层结构时，第二光学器件设置于最下方的一层n型半导体层的下端面。

所述第二光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第二光学器件的折射率小于n型半导体层的折射率。这样，可以使得光线在n型半导体层的下端面尽可能发生反射，以便反射后的光线再次被i型半导体层所吸收，进而适量放大属于i型半导体层可吸收的光波长范围内的信号，提高该波长范围内的光电流量。

当光敏二极管为双结或双结以上结构时，第二光学器件可以设置于最下方的光敏薄膜层的n型半导体层的下端面，也可以设置于其他光敏薄膜层的n型半导体层的下端面。以光敏二极管为双结结构为例，包括第一光敏薄膜层和第二光敏薄膜层，第二光学器件可以设置于所述第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面或所述第二光敏薄膜层的n型半导体层的下端面。设置于第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面的第二光学器件，可以提高光线在第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面的多重反射率，以便光线重新被第一光敏薄膜层的i型半导体层吸收；设置于第二光敏薄膜层的n型半导体层的下端面的第二光学器件，可以提高光线在第二光敏薄膜层的n型半导体层的下端面的多重反射率，以便光线重新被第二光敏薄膜层的i型半导体层吸收，从而提高该波长范围内的光电流量。

如图4的(a)(b)(c)所示，在某些实施例中，在某一双结p型/i型/n型结构串接堆栈的光敏二极管中，可以同时设置第一光线器件和第二光线器，也可以设置两者的任意排列组合，包括：在第一光敏薄膜层的p型半导体层的上端面设置第一光线器件，且在第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面设置第二光线器件(图4中的(a))；在第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面和第二光敏薄膜层的n型半导体层的下端面均设置有第二光学器件(图4中的(b))；在第一光敏薄膜层的p型半导体层的上端面设置第一光线器件，且在第一光敏薄膜层的n型半导体层的下端面和第二光敏薄膜层的n型半导体层的下端面均设置有第二光学器件(图4中的(c))。当光敏二极管包括是由双结以上p型/i型/n型结构串接堆栈而成时(即光敏二极管由两个以上的光敏薄膜层上下堆叠而成)，第一光线器件和第二光线器同样可以以任意排列组合设置于光敏二极管的相应位置，只需满足最上方的光敏薄膜层的p型半导体层设置第一光线器件、光敏薄膜层与光敏薄膜层之间、以及最下方的光敏薄膜层的n型半导体层设置第二光线器件即可。

在某些实施例中，所述第一光学器件或第二光学器件是采用化学汽相沉积或溅射镀膜方式将氧化物及其衍生化合物或氮化物及其衍生化合物制备成膜。所述氧化物及其衍生化合物包括：氧化硅(siox)、五氧化二铌(nb2o5)、氧化锌(zno)、氧化铟锡(ito)、氧化钛(tio2)；所述氮化物及其衍生化合物包括：氮化硅(sinx)。

如图6所示，为本发明一实施方式所述的影像侦测显示装置的结构示意图。所述显示装置包括显示单元，所述显示单元上设置有影像侦测感应区，所述影像侦测感应区下方设置有影像侦测器件，所述影像侦测器件为上文描述的影像侦测器件。每个像素侦测区用于感知一个像素，每一像素侦测区均设置有影像侦测薄膜。影像侦测器件为多个影像侦测薄膜组成的阵列器件，在实际应用场景中，可以将影像侦测器件置于显示屏的底部，实现真正的显示屏内影像感测功能。

所述显示装置为具有触摸显示屏的电子设备，如是手机、平板电脑、个人数字助理等智能移动设备，还可以是个人计算机、工业装备用计算机等电子设备。在实际应用场景中，所述显示装置还可以与光学成像器件相结合，光学成像器件设置于所述显示单元与用户眼睛之间。用户眼球投影先在光学成像器件中成像，成像的投影位于显示单元上眼球活动识别区范围内，进而被眼球活动识别下方的传感单元捕捉，通过光学成像器件与显示单元之间的配合，可以达到模拟vr设备的效果。

在某些实施例中，所述显示单元包括以有源阵列薄膜晶体管作为扫描驱动与传输数据的显示屏，包括amoled显示屏、lcd液晶显示屏、微发光二极管显示屏、量子点显示屏、或电子墨水显示屏。当所述显示单元为lcd液晶显示屏时，所述影像侦测器件的下方还设置有背光单元，所述影像侦测器件设置于背光单元和lcd液晶显示屏之间。由于lcd液晶显示屏不属于自发光元件，因而在安装时需要在影像侦测器件的下方增加背光单元。背光单元可以为lcd背光模组，也可以为其他具有自发光功能的电子元件。在另一些实施例中，当所述显示单元为amoled显示屏时，由于oled显示屏属于自发光元件，因而无需设置背光单元。通过上述两种方案的设置，可以有效满足不同厂家的生产需求，提高装置的适用范围。

在某些实施例中，影像侦测器件的数量为一个，且设置于显示单元下方。在另一些实施例中，所述影像侦测感应区包括至少两个影像侦测感应子区域，每一影像侦测感应子区域的下方对应设置一影像侦测器件。所述显示装置还包括影像侦测器件电路，所述影像侦测器件控制电路用于在接收启动信号时，控制影像侦测器件开启，或用于在接收到关闭信号时，控制影像侦测器件关闭。

以影像侦测感应区的数量为两个为例，两个影像侦测感应子区域可以一上一下或一左一右均匀分布于屏幕中，也可以以其他排列方式分布于屏幕中。下面对具有两个影像侦测感应子区域的装置的应用过程做具体说明：在使用过程中，接收用户触发的启动信号，将两个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件都设置成开启状态。优选的实施例中，两个影像侦测感应子区域构成的范围覆盖了整个显示屏，这样可以保证当两个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件都设置成开启状态时，进入显示屏的光信号可以被下方的tft影像感测阵列薄膜(即影像侦测器件)所吸收。在其他实施例中，两个影像侦测感应子区域构成的范围也可以占整个显示屏面积的2/3、3/4等。当然，用户也可以根据自身喜好，设置某一个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件开启，另一个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件关闭。在不需要对装置进行操作时，还可以将两个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件均设置为关闭状态。

在其他实施例中，影像侦测感应子区域的数量还可以为其他数值(即大于两个)，具体可以根据实际需要进行设置。简言之，各个影像侦测感应子区域下方的影像侦测器件下方处于开启或关闭，可以根据用户自身喜好进行设置。

在某些实施例中，所述影像侦测器件成膜于高分子聚合物基材上，所述高分子聚合物基材包括聚酰亚胺薄膜。这样，可以将影像侦测器件设置于柔性显示屏的下方，满足显示屏轻薄化、柔性化的市场需求。

在某些实施例中，所述显示装置还包括阻水阻氧层，所述影像侦测器件、阻水阻氧层、聚合物基材自上而下堆叠设置。所述阻水阻氧层包括多层无机层镀膜以及有机层镀膜交替堆叠形成的材料，所述阻水阻氧层成膜于聚合物基材上。优选的，所述无机层包括：氧化铝(al2o3)、氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)；所述有机层包括：基于丙烯酸树脂(acrylic)的高分子材料或基于聚对二甲苯(parylene)的高分子材料。上述方案可以使得弱光成像得以在具备阻隔层的结构下实现，并集成光侦测器件在适合柔性显示装备的基材上制备。

如图7所示，为本发明一实施方式所述的影像侦测器件的制备方法的流程图。所述方法可以应用于制造光电转换率更高的影像侦测器件，所述方法包括以下步骤：

首先进入步骤s701在第一基材上涂覆可剥离的预黏着层。在本实施方式中，所述第一基材为玻璃基材，所述预黏着层为具有粘黏功能的制剂。在其他实施方式中，所述第一基材还可以为其他利于成膜的材质。

而后进入步骤s702在所述预黏着层涂覆第二基材，得到自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的薄膜电晶管基材；

而后进入步骤s703在所述薄膜电晶管基材上制备n型半导体层、i型半导体层和p型半导体层；

而后进入步骤s704将p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层按照从上到下的顺序进行堆叠得到光敏薄膜层；

而后进入步骤s705按照预设尺寸对光敏薄膜层进行裁剪，并将第一基材以及预黏着层从裁剪后的光敏薄膜层相剥离，得到影像侦测器件。优选的，所述预设尺寸为与显示屏相适配的尺寸，或者为小于显示屏大小但通过拼凑可以形成显示屏大小的尺寸。

在某些实施例中，所述第二基材为高分子聚合物基材，所述高分子聚合物基材包括聚酰亚胺，所述步骤“在所述预黏着层涂覆第二基材，得到自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的薄膜电晶管基材”包括：将液态聚酰亚胺溶液涂布于所述预黏着层上，以预设温度烘烤自上而下的结构为第二基材、预黏着层、第一基材的组合基材，以固化聚酰亚胺薄膜层，得到薄膜电晶管基材。

在某些实施例中，所述方法还包括：制备阻水阻氧层，并在所述第二基材上涂覆所述阻水阻氧层，得到包含有所述阻水阻氧层的薄膜电晶管基材。，所述步骤“制备阻水阻氧层”包括：将多层无机层镀膜以及有机层镀膜在交替堆叠于第二基材上，形成所述阻水阻氧层。，所述无机层包括：氧化铝(al2o3)、氧化硅(siox)、氮化硅(sinx)；所述有机层包括：基于丙烯酸树脂(acrylic)的高分子材料或基于聚对二甲苯(parylene)的高分子材料。

在某些实施例中，所述i型半导体层为均质结构，所述均质结构为结晶度自上而下按照预设梯度变化、由非晶硅变化至微晶硅的共存结构，所述方法包括：在硅烷、氢气通过化学气相沉积成膜的过程中，按梯度逐渐增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，形成结晶度自非晶至微晶渐变的均质结构。

在某些实施例中，所述p型半导体层为单层结构或多层结构，所述方法包括：将硅烷、氢气与b(ch3)3、或是硅烷、氢气与硼烷通过化学气相沉积成膜得到所述p型半导体层。优选的，所述p型半导体层为多层结构，包括第一p型半导体层和第二p型半导体层，第一p型半导体层和第二p型半导体层自上而下堆叠设置；第一p型半导体层中含硼气体的比例是第二p型半导体层的两倍以上，以达到第一p型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含硼气体包括b(ch3)3或硼烷。所述方法包括：在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第一p型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第二p型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。这样，一方面可以依靠厚度减薄的p2层减少对光线的吸收，使得光线尽可能多地进入i层并被i层所吸收，提高光电转换率；另一方面p2层采用正常的硼掺杂可以有效避免由于p1层的重掺杂导致劣化内建电位。

在某些实施例中，所述n型半导体层为单层结构或多层结构，所述方法包括：将硅烷、氢气与磷化氢通过化学气相沉积成膜得到所述n型半导体层。所述n型半导体层为多层结构，包括第一n型半导体层和第二n型半导体层，第一n型半导体层和第二n型半导体层自上而下堆叠设置；第二n型半导体层中含磷气体的比例是第一n型半导体层的两倍以上，以达到第二n型半导体层禁带宽度大于1.7ev的结构；所述含磷气体包括磷化氢。所述方法包括：在化学气相沉积成膜的过程中，相较于第二n型半导体层增大氢气比例、沉积温度、以及沉积功率，以达到第一n型半导体层微晶硅结构的结晶度大于40％。这样，一方面可以减少n层对在其表面反射的光线的吸收程度，使得经过n层反射的光线尽可能多地进入i型半导体层，从而提高光电转换率，另一方面可以使得n型半导体层具有较少的悬空键结(danglingbond)，与所述p型半导体层共同在光敏二极管内部形成均质之内建电位(build-involtage)。

在某些实施例中，所述方法还包括：在p型半导体层的上端面设置第一光学器件；所述第一光学器件用于降低光线在p型半导体层的上端面的反射率、或是减小光线在p型半导体层的折射角度以增加光入射量。优选的，所述第一光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构或微透镜阵列结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第一光学器件的折射率小于p型半导体层的折射率。这样可以让光线尽可能多地进入p层半导体，进而被下方的i层半导体层吸收，从而提高光电转换率。

在某些实施例中，所述方法包括：在n型半导体层的下端面设置第二光学器件；所述第二光学器件用于提高光线在n型半导体层的下端面的多重反射率。优选的，所述第二光学器件包括折射率呈周期性变化的光子晶体结构、或是折射率呈非周期性变化的漫散射结构，且所述第二光学器件的折射率小于n型半导体层的折射率。这样可以让经过n型半导体层反射的光线尽可能多地反射回i层半导体，并被i层半导体层所吸收，从而提高光电转换率。在某些实施例中，所述第一光学器件或第二光学器件通过以下方法制备：采用化学汽相沉积或溅射镀膜方式将氧化物及其衍生化合物或氮化物及其衍生化合物制备成膜。，所述氧化物及其衍生化合物包括：氧化硅(siox)、五氧化二铌(nb2o5)、氧化锌(zno)、氧化铟锡(ito)、氧化钛(tio2)；所述氮化物及其衍生化合物包括：氮化硅(sinx)。

本发明具有以下优点：光侦测器件包括mxn个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置有由一个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一光侦测薄膜；每一光侦测薄膜包括光侦测二极管区域，所述光侦测二极管区域包括光敏二极管，每一光敏二极管电性连接至其对应的该薄膜晶体管，所述光侦测二极管区域的每一光敏二极管包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，所述p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层从上至下依次堆叠设置；所述p型半导体层通过单层或是多层制备禁带宽度大于1.7ev的结构，以增加入射光穿透光谱范围；所述i型半导体层为非晶硅与微晶硅均质渐层自上而下之共存结构，以增加光敏波长范围并提高其对应的光电转换量子效率，并改善i型半导体层光劣化效应的程度；所述n型半导体层通过单层或是多层非晶硅与微晶硅的制备，以达到n型半导体层较少的悬空键结(danglingbond)，与所述p型半导体层共同在光敏二极管内部形成均质之内建电位(build-involtage)。

相较于采用只包含非晶硅p型/i型/n型结构的光侦测薄膜的器件，本发明可以有效提高器件的光电转换量子效率以及拓展光侦测的波长范围(将原有可见光范围拓展至红外光或近红外光范围)，并改善i型半导体层光劣化效应的程度。在实际应用场景中，可以将光侦测器件配置于显示屏的底部，或是将影像感测阵列薄膜集成在显示屏之有源阵列薄膜晶体管层，实现真正的显示屏内影像感测功能；所述影像感测阵列薄膜成膜于高分子聚合物基材上，所述高分子聚合物基材包括聚酰亚胺薄膜，或是依信赖性要求在聚酰亚胺薄膜基材上，选择性制备阻水阻氧层作为像素薄膜电晶管的基材，使得弱光成像得以在具备阻隔层的显视屏结构下实现，并集成光侦测器件在适合柔性显示装备的基材上制备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：ram、rom、磁碟、磁带、光盘、闪存、u盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。