一种传感器及其制作方法、显示面板及显示装置与流程

文档序号:15079286发布日期:2018-08-03 11:43阅读:199来源:国知局

本发明涉及显示技术领域,尤指一种传感器及其制作方法、显示面板及显示装置。



背景技术:

目前,传感器技术已经得到广泛的应用,例如在显示装置中可以设置光敏传感器和压敏传感器等,随着传感器技术的不断发展,人们对传感器的灵敏度的要求不断提高。

现有技术中,通常采用二极管来实现传感器的功能,例如可以采用光敏二极管实现传感器的光敏检测功能,可以将该传感器应用到触控检测或指纹检测等器件中。以具有PIN型光敏二极管的光敏传感器为例,受限于器件分辨率的需求,会要求PIN型光敏二极管的不能占用太多的空间,也就是说,由于空间的限制,会使PIN型光敏二极管的感光面积减小,这样会使PIN型二极管很容易达到饱和,从而使光敏传感器的检测信号的变化量较小,在PIN型二极管饱和后,检测信号几乎不变化,因而导致光敏传感器的灵敏度较低。

同样的道理,对于其他类型的二极管也会存在感应面积较小,而导致传感器的灵敏度较低的问题。



技术实现要素:

本发明实施例提供一种传感器及其制作方法、显示面板及显示装置,用以解决现有技术中存在的由于感应面积小而导致的传感器的灵敏度低的问题。

第一方面,本发明实施例提供了一种传感器,包括:基底,位于所述基底之上的至少两个层叠设置的功能膜层,第一电极,以及第二电极;其中,

所述功能膜层,包括:层叠设置的第一半导体层和第二半导体层;

所述第一电极与各所述功能膜层中的所述第一半导体层电连接,所述第二电极与各所述功能膜层中的所述第二半导体层电连接。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,所述功能膜层,包括:第一功能膜层,以及位于所述第一功能膜层远离所述基底的第二功能膜层;

在所述第一功能膜层中,所述第一半导体层位于所述第二半导体层靠近所述基底的一侧;

在所述第二功能膜层中,所述第一半导体层位于所述第二半导体层远离所述基底的一侧。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,所述第一功能膜层与所述第二功能膜层共用所述第二半导体层。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,还包括:位于所述第一功能膜层与所述第二功能膜层之间的第一绝缘层,以及位于所述第一绝缘层远离所述基底一侧的第二绝缘层;

所述第一绝缘层,包括:第一通孔和第二通孔;

所述第二绝缘层,包括:与所述第一通孔连通的第三通孔;

所述第一电极包括:第一导电结构,第二导电结构以及第三导电结构;所述第一导电结构位于所述第一功能膜层与所述基底之间且与所述第一功能膜层中的所述第一半导体层电连接;所述第二导电结构通过所述第一通孔与所述第一导电结构电连接;所述第三导电结构通过所述第三通孔连接所述第二导电结构与所述第二功能膜层中的所述第一半导体层;

所述第二电极包括:第四导电结构和第五导电结构;所述第四导电结构与所述第一导电结构位于同一膜层且与所述第一导电结构绝缘;所述第五导电结构连接所述第一功能膜层与所述第二功能膜层中的所述第二半导体层,且通过所述第二通孔与所述第四导电结构电连接。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,所述第一电极和所述第二电极均由透明材料构成;所述第一电极在所述基底上的正投影覆盖各所述功能膜层在所述基底上的正投影;所述第二电极在所述基底上的正投影覆盖各所述功能膜层在所述基底上的正投影;或,

所述第一电极和所述第二电极均由金属材料构成;

所述第一电极与各所述功能膜层的交叠区域在所述基底上的正投影的面积小于各所述功能膜层在所述基底上的正投影的面积;所述第二电极与各所述功能膜层的交叠区域在所述基底上的正投影的面积小于各所述功能膜层在所述基底上的正投影的面积。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,所述功能膜层,还包括:位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的本征半导体层。

在一种可能的实现方式中,在本发明实施例提供的上述传感器中,所述传感器为光敏传感器。

第二方面,本发明实施例提供了一种上述传感器的制作方法,包括:

在基底上形成第一导电层的图形,以形成第一导电结构和第四导电结构;

在所述第一导电层之上依次形成第一功能膜层中的第一半导体层和第二半导体层;

在所述第一功能膜层之上形成第一绝缘层,并对所述第一绝缘层进行刻蚀以形成第一通孔和第二通孔;

在所述第一绝缘层之上形成第二导电层的图形,以形成第二导电结构和第五导电结构;

在所述第二导电层之上依次形成第二功能膜层中的第二半导体层和第一半导体层;

在所述第二功能膜层之上形成第二绝缘层,并对所述第二绝缘层进行刻蚀以形成第三通孔;

在所述第二绝缘层之上形成第三导电层的图形,以形成第三导电结构。

第三方面,本发明实施例提供了一种显示面板,包括:上述传感器。

第四方面,本发明实施例提供了一种显示装置,包括:上述显示面板。

本发明有益效果如下:

本发明实施例提供的传感器及其制作方法、显示面板及显示装置,该传感器,包括:基底,位于基底之上的至少两个层叠设置的功能膜层,第一电极,以及第二电极;其中,功能膜层,包括:层叠设置的第一半导体层和第二半导体层;第一电极与各功能膜层中的第一半导体层电连接,第二电极与各功能膜层中的第二半导体层电连接。本发明实施例中,该传感器包括至少两个层叠设置的功能膜层,而且第一电极与各功能膜层中的第一半导体层电连接,第二电极与各功能膜层中的第二半导体层电连接,从而将各功能膜层串联,以实现在不增加占用面积的条件下,提高了传感器的感应面积,从而提高了传感器的感应效率,因而提高了传感器的灵敏度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之一;

图2为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之二;

图3为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之三;

图4为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之四;

图5为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之五;

图6为本发明实施例提供的上述传感器的制作方法流程图;

图7a至图7f为本发明实施例提供的上述传感器的制作方法的结构示意图;

图8为本发明实施例提供的传感器的结构示意图之六;

其中,10、基底;11a、第一功能膜层;11b、第二功能膜层;111、第一半导体层;112、第二半导体层;113、本征半导体层;12、第一电极;121、第一导电结构;122、第二导电结构;123、第三导电结构;13、第二电极;131、第四导电结构;132、第五导电结构;14、第一绝缘层;15、第二绝缘层;A、第一通孔;B、第二通孔;C、第三通孔。

具体实施方式

针对现有技术中存在的由于感应面积小而导致的传感器的灵敏度低的问题,本发明实施例提供了一种传感器及其制作方法、显示面板及显示装置。

下面结合附图,对本发明实施例提供的传感器及其制作方法、显示面板及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例,目的只是示意说明本发明内容。

第一方面,本发明实施例提供了一种传感器,如图1所示,包括:基底10,位于基底10之上的至少两个层叠设置的功能膜层(如图1中的11a或11b),第一电极12,以及第二电极13;其中,

功能膜层,包括:层叠设置的第一半导体层111和第二半导体层112;

第一电极12与各功能膜层中的第一半导体层111电连接,第二电极13与各功能膜层中的第二半导体层112电连接。

本发明实施例中,该传感器包括至少两个层叠设置的功能膜层,而且第一电极与各功能膜层中的第一半导体层电连接,第二电极与各功能膜层中的第二半导体层电连接,从而将各功能膜层串联,以实现在不增加占用面积的条件下,提高了传感器的感应面积,从而提高了传感器的感应效率,因而提高了传感器的灵敏度。

本发明实施例中的上述基底可以是玻璃基底,也可以是由聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester,PEN)等材料制作的基底,此处不对基底的材料进行限定,可以是硬质基底也可以是柔性基底。

上述功能膜层包括层叠设置的第一半导体层111和第二半导体层112,在具体实施时,第一半导体层可以是由P型半导体材料制作而成的P型半导体层,第二半导体层可以是N型半导体层制作而成的N型半导体层,或者,第一半导体层为N型半导体层,第二半导体层为P型半导体层,此处不对第一半导体层和第二半导体层的类型进行限定。在本发明实施例中,均以第一半导体层为P型半导体层,第二半导体层为N型半导体层为例进行举例说明。

在本发明实施例中,上述传感器可以包括至少两个层叠设置的功能膜层,在实际应用中,可以结合该传感器占用的空间,合理设置功能膜层的数量。为了避免由于传感器太厚而影响感应效率,上述传感器优选为包括两个或三个功能膜层。

在实际应用中,上述传感器可以是光敏传感器,也可以是压敏传感器、压电传感器或压阻传感器,此处不对传感器的类型进行限定,在本发明实施例中,均以光敏传感器为例进行说明。本发明实施例中,通过设置者少两个层叠设置的功能膜层,且通过第一电极和第二电极可以将各功能膜层串联连接,因而,在不增加传感器的占用面积的情况下,提高了光敏传感器的光吸收量,相当于感光面积增加了一倍,或者可以说,在相同的光吸收量下,本发明实施例中的传感器可以节省一半的空间,有利于传感器的小型化,因而,上述传感器可以大大提高光敏传感器的光敏特性,提高了光敏传感器的灵敏度。

进一步地,本发明实施例提供的上述传感器中,如图1所示,上述功能膜层,还可以包括:位于第一半导体层111与第二半导体层112之间的本征半导体层113。

本发明实施例中,通过在第一半导体层111与第二半导体层112之间增加了本征半导体层113,也就是I型半导体层,构成了PIN型二极管的结构,也就是每一个功能膜层构成了一个PIN型结构,因而提高了第一半导体层111与第二半导体层112之间的电子传输效率,提高了二极管的性能。在具体实施时,I型半导体层决定了二极管的性能,一般I型半导体层的厚度可以设置为1μm左右。

具体地,本发明实施例提供的上述传感器中,如图1所示,上述功能膜层,可以包括:第一功能膜层11a,以及位于第一功能膜层11a远离基底10的第二功能膜层11b;

在第一功能膜层11a中,第一半导体层111位于第二半导体层112靠近基底的一侧;

在第二功能膜层11b中,第一半导体层111位于第二半导体层112远离基底的一侧。

参照图1,在第一功能膜层11a中,第一半导体层111位于第二半导体层112靠近基底的一侧,在第二功能膜层11b中,第一半导体层111位于第二半导体层112远离基底的一侧,也就是说,在第二功能膜层11b指向第一功能膜层11a的方向上,传感器中的半导体层的排布方式为PIN-NIP,也就是说,将需要通过第二电极13电连接的各第二半导体层112设置在相邻的位置,从而简化第二电极13的制作工艺,此外,在第二功能膜层11b指向第一功能膜层11a的方向上,也可以将传感器中的半导体层的排布方式设置为NIP-PIN,也就是说,P型半导体层与N型半导体层可以互换位置。

进一步地,本发明实施例提供的上述传感器中,如图2所示,第一功能膜层11a与第二功能膜层11b共用第二半导体层112。

也就是说,在第二功能膜层11b指向第一功能膜层11a的方向上,上述传感器中的半导体层的排布方式为PINIP(参照图2)或NIPIN(将图2中的P型半导体层与N型半导体层互换位置),相比于图1中的结构,图2中相邻的功能膜层共用第二半导体层,可以减少上述传感器的膜层数量,减少了一步制作工艺,从而可以降低制作成本。

在实际应用中,图1和图2所示的结构是本发明实施例的优选实施方式,如图3所示,在第二功能膜层11b指向第一功能膜层11a的方向上,也可以将上述传感器中半导体层的排布方式直接设置为PIN-PIN,图3中为了更清楚的示意功能膜层的结构,省去了基底以及各绝缘层,在实际制作过程中,需要设置绝缘层将位于第一功能膜层和第二功能膜层之间的第一电极和第二电极进行绝缘。

应该说明的是,为了尽量减小传感器的占用面积,上述传感器中的各功能膜层在基底上的正投影具有重叠区域,该重叠区域越大越好,当各功能膜层在基底上的正投影大小相同时,也可以将各功能膜层设置为在基底上的正投影重合。

具体地,本发明实施例提供的上述传感器中,如图4所示,还可以包括:位于第一功能膜层11a与第二功能膜层11b之间的第一绝缘层14,以及位于第一绝缘层14远离基底10一侧的第二绝缘层15;

第一绝缘层14,包括:第一通孔(如图4中的虚线框A所示)和第二通孔(如图4中的虚线框B所示);

第二绝缘层15,包括:与第一通孔A连通的第三通孔(如图4中的虚线框C所示);

第一电极12包括:第一导电结构121,第二导电结构122以及第三导电结构123;第一导电结构121位于第一功能膜层11a与基底10之间且与第一功能膜层11a中的第一半导体层111电连接;第二导电结构122通过第一通孔A与第一导电结构电连接121;第三导电结构123通过第三通孔C连接第二导电结构122与第二功能膜层11b中的第一半导体层111;

第二电极13包括:第四导电结构131和第五导电结构132;第四导电结构131与第一导电结构121位于同一膜层且与第一导电结构121绝缘;第五导电结构132连接第一功能膜层11a与第二功能膜层11b中的第二半导体层112,且通过第二通孔B与第四导电结构131电连接。

本发明实施例中,通过在第一绝缘层14设置中第一通孔A和第二通孔B,以及在第二绝缘层15中设置第三通孔C,且第一通孔A与第三通孔C连通,可以使第一导电结构121通过第二导电结构122与第三导电结构123实现电连接,以使第一功能膜层11a与第二功能膜层11b中的第一半导体层111电连接,同样的道理,也实现了第一功能膜层11a与第二功能膜层11b中的第二导电层112电连接。

在具体实施时,上述第一电极12中的第一导电结构121、第二导电结构122以及第三导电结构123可以采用相同的导电材料,也可以采用不同的导电材料,例如可以均采用金属材料或透明导电氧化物材料,类似的,第二电极13中的第四导电结构131和第五导电结构132可以采用相同的导电材料,也可以采用不同的导电材料,可以采用金属材料也可以采用透明导电氧化物材料,此处不对第一电极12和第二电极13中的各导电结构的材料进行限定。第一绝缘层14与第二绝缘层15可以采用相同的材料,也可以采用不同的材料,此处不做限定。

此外,在实际应用中,为了保护该传感器,也可以在第二绝缘层15背离基底10的一侧设置保护层。

在实际应用中,本发明实施例提供的上述传感器中,上述第一电极和上述第二电极至少存在以下两种设置方式:

方式一,如图4所示;

第一电极12和第二电极13均由透明材料构成;第一电极12在基底10上的正投影覆盖各功能膜层在基底10上的正投影;第二电极13在基底10上的正投影覆盖各功能膜层在基底10上的正投影;

当上述传感器为光敏传感器时,第一电极12和第二电极13都由透明材料构成,一方面,第一电极12和第二电极13不会影响功能膜层的光吸收量,另一方面,第一电极12与各第一半导体层111的接触面积较大,以及第二电极13与各第二半导体层112的接触面积较大,从而降低接触电阻,提高信号传输效率。

方式二,如图5所示;

第一电极12和第二电极13均由金属材料构成;

第一电极12与各功能膜层的交叠区域在基底10上的正投影的面积小于各功能膜层在基底10上的正投影的面积;第二电极13与各功能膜层的交叠区域在基底10上的正投影的面积小于各功能膜层在基底10上的正投影的面积。

当上述传感器为光敏传感器时,若将第一电极12与第二电极13设置为金属材料,则可以减小第一电极12与各第一半导体层111的接触面积,以及减小第二电极13与各第二半导体层112的接触面积,从而降低第一电极12和第二电极13对传感器的光吸收量的影响。

此外,对于其他类型的传感器,也可以按照上述方式一和方式二来设置第一电极和第二电极的结构,或者,也可以采用其他方式设置第一电极和第二电极,例如,为了简化制作工艺,可以将第一导电结构121与第四导电结构131采用相同的材料且采用同一构图工艺制作,也可以将第二导电结构122与第五导电结构132采用相同的材料且采用同一构图工艺制作,此处不对第一电极与第二电极的具体材料和结构进行限定。

如图8所示,以上述传感器为光敏传感器为例,当然也可以是其他类型的传感器,该传感器还可以包括与上述功能膜层电连接的晶体管TFT,具体地,晶体管TFT的源极与第一电极12电连接,栅极Gate可以与扫描信号线连接,漏极D可以与读取信号线连接,这样可以通过该晶体管TFT读取传感器检测到的信号,在具体实施时,该晶体管TFT可以由无机材料构成,也可以由有机材料构成,例如可以用铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide),IGZO作为有源层(Active)的材料,以构成OTFT结构。该晶体管TFT可以是顶栅结构也可以是底栅结构,优选为底栅结构,此处不做限定。

同样参照图8,上传感器还可以包括与功能膜层电连接信号线L,具体地,该信号线L可以与第二电极13电连接,可以为该传感器提供必要的固定电位,或者也可以直接将第二电极13作为信号线,此处不做限定。

第二方面,基于同一发明构思,本发明实施例提供了一种上述传感器的制作方法,由于该制作方法解决问题的原理与上述传感器相似,因此该制作方法的实施可以参见上述传感器的实施,重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的上述传感器的制作方法,如图6所示,可以包括:

S201、在基底10上形成第一导电层的图形,以形成第一导电结构122和第四导电131结构,如图7a所示;第一导电结构122和第四导电131采用同一构图工艺形成,可以简化制作工艺;

S202、在第一导电层之上依次形成第一功能膜层11a中的第一半导体层111和第二半导体层112,如图7b所示;若第一功能膜层11a为PIN型结构,还可以包括制作本征半导体层113的图形;

S203、在第一功能膜层11a之上形成第一绝缘层14,并对第一绝缘层14进行刻蚀以形成第一通孔A和第二通孔B,如图7c所示;

S204、在第一绝缘层14之上形成第二导电层的图形,以形成第二导电结构122和第五导电132结构,如图7d所示;

S205、在第二导电层之上依次形成第二功能膜层11b中的第二半导体层112和第一半导体层111,如图7e所示;若第一功能膜层11a为PIN型结构,还可以包括制作本征半导体层113的图形;

S206、在第二功能膜层11b之上形成第二绝缘层15,并对第二绝缘层15进行刻蚀以形成第三通孔C,如图7f所示;形成的第三通孔C与第一通孔A相连通,以使后续形成的第三导电结构与第二导电结构122电连接;

S207、在第二绝缘层15之上形成第三导电层的图形,以形成第三导电结构123,以得到图4所示的结构。

在实际应用中,上述第一导电层、第二导电层以及第三导电层的材料可以相同,也可以不同,可以是金属材料,也可以是透明氧化物材料,可以根据传感器的类型以及实际需要来确定各电极层的材料,此处不对各电极层的材料进行限定。

第三方面,基于同一发明构思,本发明实施例提供了一种显示面板,包括:上述传感器。由于该显示面板解决问题的原理与上述传感器相似,因此该显示面板的实施可以参见上述传感器的实施,重复之处不再赘述。

第四方面,基于同一发明构思,本发明实施例提供了一种显示装置,包括:上述显示面板。该显示装置可以应用于手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置解决问题的原理与上述显示面板相似,因此该显示装置的实施可以参见上述显示面板的实施,重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的上述传感器及其制作方法、显示面板及显示装置。该传感器包括至少两个层叠设置的功能膜层,而且第一电极与各功能膜层中的第一半导体层电连接,第二电极与各功能膜层中的第二半导体层电连接,从而将各功能膜层串联,以实现在不增加占用面积的条件下,提高了传感器的感应面积,从而提高了传感器的感应效率,因而提高了传感器的灵敏度。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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