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CN107968100A - 光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置 - Google Patents

光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置 Download PDF

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CN107968100A
CN107968100A CN201711235241.4A CN201711235241A CN107968100A CN 107968100 A CN107968100 A CN 107968100A CN 201711235241 A CN201711235241 A CN 201711235241A CN 107968100 A CN107968100 A CN 107968100A
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photoelectric conversion
layer
thin film
film transistor
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李治福
王海生
吴俊纬
刘英明
贾亚楠
赵利军
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BOE Technology Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置，属于光电技术领域。光电转换基板，包括位于衬底基板上的薄膜晶体管和光敏元件，所述光敏元件包括透光电极、信号输出电极和位于所述透光电极和所述信号输出电极之间的光敏层，所述透光电极用于使预定光线透过并照射到所述光敏层上，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接，其中，所述光敏层为凹凸不平的。本发明的技术方案能够提高光电转换基板的检测精度。

Description

光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是指一种光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置。
背景技术
以TFT(薄膜晶体管)+光敏二极管为基本结构的光学传感器具有工艺简单、体积小等优点，其中光敏二极管的光电转换效率是决定整个光学传感器的性能的关键因素之一。
在光电二极管将可见光转换为电信号时，常常会有可见光的散射发生，导致可见光的吸收效率较低，进而影响了光学传感器的检测精度，为了提高光学传感器的检测精度，现有技术通过改进光敏材料来提高光电二极管对光线的吸收效率，但实现成本较高且效果甚微。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置，能够提高光电转换基板的检测精度。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种光电转换基板，包括位于衬底基板上的薄膜晶体管和光敏元件，所述光敏元件包括透光电极、信号输出电极和位于所述透光电极和所述信号输出电极之间的光敏层，所述透光电极用于使预定光线透过并照射到所述光敏层上，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接，其中，所述光敏层为凹凸不平的。
进一步地，还包括：
位于所述衬底基板上的绝缘层，所述绝缘层的表面为凹凸不平的，所述光敏元件位于所述绝缘层上。
进一步地，所述绝缘层包括多个间隔设置的凸起部，所述光敏元件的至少一部分位于所述凸起部上。
进一步地，还包括：
覆盖所述光敏元件的平坦化层。
进一步地，还包括：
信号传输线，所述信号传输线与所述薄膜晶体管的第一极连接，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管的第二极连接，其中，第一极为源电极和漏电极中的一者，第二极为源电极和漏电极中的另一者。
进一步地，
所述绝缘层覆盖所述薄膜晶体管，所述绝缘层包括对应所述薄膜晶体管的第二极的过孔，所述信号输出电极通过所述过孔与所述第二极连接；或
所述薄膜晶体管位于所述绝缘层上，所述薄膜晶体管的第二极复用为所述信号输出电极。
进一步地，所述预定光线包括可见光和红外光。
本发明实施例还提供了一种光电转换基板的制作方法，包括在衬底基板上形成薄膜晶体管和光敏元件，形成所述光敏元件包括：
依次在衬底基板上制备信号输出电极、凹凸不平的光敏层和透光电极，所述光敏层位于所述信号输出电极和所述透光电极之间，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接。
进一步地，所述制作方法具体包括：
在所述衬底基板上形成一层绝缘材料，对所述绝缘材料进行构图，形成表面凹凸不平的绝缘层；
在所述绝缘层上形成所述光敏元件。
进一步地，所述制作方法还包括：
形成覆盖所述光敏元件的平坦化层。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上所述的光电转换基板。
进一步地，所述显示面板还包括：
彩膜基板和背光源，所述彩膜基板与所述光电转换基板对盒，所述背光源设置在所述光电转换基板的远离所述彩膜基板的一侧，用于为对盒的所述光电转换基板和所述彩膜基板提供背光；所述背光源包括预定光源，所述预定光源用于发射所述预定光线；所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵对应遮挡所述薄膜晶体管所在区域，所述黑矩阵包括对应所述光敏元件的开口。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，光敏元件的光敏层为凹凸不平的，相比平整的光敏层，凹凸不平的光敏层能够增加光敏层的面积，使光敏元件的感光面积得到增加，提高光敏元件对光线的吸收效率，从而提升光敏元件的光敏特性,进而使得光电转换基板的检测精度得到提高。
附图说明
图1为本发明实施例在衬底基板上制作薄膜晶体管后的示意图；
图2为本发明实施例在衬底基板上制作凸起部后的示意图；
图3为本发明实施例在衬底基板上制作光敏元件后的示意图；
图4为本发明实施例在衬底基板上制作平坦化层后的示意图。
附图标记
1 衬底基板
2 栅绝缘层
3 层间绝缘层
4 栅电极
5 有源层
6 源电极
7 漏电极
8 凸起部
9 信号输出电极
10 光敏层
11 透光电极
12 平坦化层
A 薄膜晶体管
B 光敏元件
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例针对现有技术中光学传感器的检测精度不高的问题，提供一种光电转换基板及其制作方法、显示面板、显示装置，能够提高光电转换基板的检测精度。
本发明实施例提供一种光电转换基板，包括位于衬底基板上的薄膜晶体管和光敏元件，所述光敏元件包括透光电极、信号输出电极和位于所述透光电极和所述信号输出电极之间的光敏层，所述透光电极用于使预定光线透过并照射到所述光敏层上，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接，其中，所述光敏层为凹凸不平的。
本实施例中，光敏元件的光敏层为凹凸不平的，相比平整的光敏层，凹凸不平的光敏层能够增加光敏层的面积，使光敏元件的感光面积得到增加，提高光敏元件对光线的吸收效率，从而提升光敏元件的光敏特性,进而使得光电转换基板的检测精度得到提高。
其中，光敏元件具体可以为光敏二极管，包括透光电极、信号输出电极和位于所述透光电极和所述信号输出电极之间的光敏层，透光电极能够允许预定光线透过，透过透光电极的预定光线照射到光敏层上时，携带有能量的光子进入到光敏层的PN结中，将能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子，信号输出电极接收载流子，从而实现光信号到电信号的转换。
具体实施例中，可以在衬底基板上设置绝缘层，绝缘层的表面为凹凸不平的，将光敏元件设置在绝缘层上，光敏元件也进而形成为凹凸不平的，这样不但能够增加光敏层的面积，同时还能够增加信号输出电极的面积，使得信号输出电极能够接收更多的载流子，从而进一步增加光电转换基板的检测精度。
进一步地，光电转换基板还包括：
位于所述衬底基板上的绝缘层，所述绝缘层的表面为凹凸不平的，所述光敏元件位于所述绝缘层上。
其中，所述绝缘层可以采用有机材料形成，也可以采用无机材料形成，还可以采用层叠设置的有机材料和无机材料。具体地，可以在绝缘层的表面形成多个凸起部或者多个凹陷部，并将光敏元件形成在绝缘层上，以使得光敏元件的光敏层、透光电极和信号输出电极均形成为凹凸不平的。
具体实施例中，绝缘层包括多个间隔设置的凸起部，所述光敏元件的至少一部分位于所述凸起部上，只要光敏元件的至少一部分位于所述凸起部上就可以增加光敏层和信号输出电极的面积，从而提高光电转换基板的检测精度。可以仅是光敏元件的一部分位于凸起部上，也可以是光敏元件的全部位于凸起部上，如果光敏元件的全部均位于凸起部上，可以最大程度增加光敏层和信号输出电极的面积。
其中，凸起部可以为柱状、半球状、梯状等，只要能够凸出绝缘层的表面即可。
光敏元件上下起伏的幅度越大，则光敏元件的面积越大，为了保证光敏元件有较大的面积，绝缘层的厚度应比较大，这样可以使得光敏元件起伏的幅度较大，优选地，绝缘层的厚度为1微米～5微米。
由于利用有机树脂制备的绝缘层的厚度通常都比较大，因此，制备绝缘层的材料可以采用有机树脂。
进一步地，光电转换基板还包括覆盖光敏元件的平坦化层，平坦化层一方面可以使得光电转换基板的表面比较平整，方便后续制备工艺的进行，另一方面，平坦化层可以起到保护层的作用，对光敏元件进行保护。
进一步地，光电转换基板还包括信号传输线，信号传输线与薄膜晶体管的第一极连接，信号输出电极与薄膜晶体管的第二极连接，其中，第一极为源电极和漏电极中的一者，第二极为源电极和漏电极中的另一者。在光敏元件被预定光线照射时，能够产生电信号，信号传输线能够将产生的电信号传递给外部的检测电路，从而实现光线检测。
所述光电转换基板中，可以是所述绝缘层覆盖所述薄膜晶体管，所述绝缘层包括对应所述薄膜晶体管的第二极的过孔，所述信号输出电极通过所述过孔与所述第二极连接。
另一具体实施例中，还可以是薄膜晶体管位于绝缘层上，薄膜晶体管的第二极复用为信号输出电极，这样可以简化光电转换基板的结构，降低光电转换基板的制作成本。
其中，光敏元件能够检测的预定光线包括可见光和红外光，通过光电转换基板可以对可见光和红外光均进行检测。其中，透光电极可以采用透明导电材料或者不透明导电材料制作，在透光电极采用透明导电材料制作时，能够允许可见光透过，这样光电转换基板可以对可见光进行检测；当透光电极采用不透明导电材料制作时，不透明导电材料不允许可见光透过，但允许红外光透过，这样光电转换基板可以对红外光进行检测。
本发明实施例还提供了一种光电转换基板的制作方法，包括在衬底基板上形成薄膜晶体管和光敏元件，形成所述光敏元件包括：
依次在衬底基板上制备信号输出电极、凹凸不平的光敏层和透光电极，所述光敏层位于所述信号输出电极和所述透光电极之间，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接。
本实施例中，光敏元件的光敏层为凹凸不平的，相比平整的光敏层，凹凸不平的光敏层能够增加光敏层的面积，使光敏元件的感光面积得到增加，提高光敏元件对光线的吸收效率，从而提升光敏元件的光敏特性,进而使得光电转换基板的检测精度得到提高。
进一步地，所述制作方法具体包括：
在所述衬底基板上形成一层绝缘材料，对所述绝缘材料进行构图，形成表面凹凸不平的绝缘层；
在所述绝缘层上形成所述光敏元件。
由于绝缘层的表面为凹凸不平的，将光敏元件设置在绝缘层上，光敏元件也进而形成为凹凸不平的，这样不但能够增加光敏层的面积，同时还能够增加信号输出电极的面积，使得信号输出电极能够接收更多的载流子，从而进一步增加光电转换基板的检测精度。
进一步地，所述制作方法还包括：
形成覆盖所述光敏元件的平坦化层。平坦化层一方面可以使得光电转换基板的表面比较平整，方便后续制备工艺的进行，另一方面，平坦化层可以起到保护层的作用，对光敏元件进行保护。
下面结合附图对本发明的光电转换基板的制作方法进行详细介绍，本实施例的光电转换基板的制作方法包括以下步骤：
步骤1、如图1所示，提供一衬底基板1，在衬底基板1上形成薄膜晶体管A；
其中，衬底基板1可为玻璃基板或石英基板。衬底基板1还可以为聚酰亚胺基板、PEN基板、PET基板等。
具体地，可以采用溅射或热蒸发的方法在衬底基板1上沉积厚度约为的栅金属层，栅金属层可以是Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金，栅金属层可以为单层结构或者多层结构，多层结构比如Cu\Mo,Ti\Cu\Ti，Mo\Al\Mo等。在栅金属层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于栅电极4的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的栅金属薄膜，剥离剩余的光刻胶，形成栅电极4的图形。
之后可以采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在形成有栅电极4的衬底基板1上沉积厚度为的栅绝缘层2，栅绝缘层2可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体是SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2、NH3、N2。
之后在栅绝缘层2上沉积一层半导体材料，半导体材料可以采用IGZO，在半导体材料上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于有源层5的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于有源层5的图形以外的区域；进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变，通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的半导体材料，形成有源层5的图形。
之后在栅绝缘层2上采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积一层厚度约为的源漏金属层，源漏金属层可以是Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金。源漏金属层可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如Cu\Mo，Ti\Cu\Ti，Mo\Al\Mo等。在源漏金属层上涂覆一层光刻胶，采用掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶保留区域对应于源电极6、漏电极7的图形所在区域，光刻胶未保留区域对应于上述图形以外的区域；进行显影处理，光刻胶未保留区域的光刻胶被完全去除，光刻胶保留区域的光刻胶厚度保持不变；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的源漏金属层，剥离剩余的光刻胶，形成漏电极7、源电极6。
之后可以采用等离子体增强化学气相沉积方法在形成有源电极6和漏电极7的衬底基板1上沉积厚度为的层间绝缘层3，层间绝缘层3可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体是SiH4、NH3、N2或SiH2Cl2、NH3、N2，对层间绝缘层3进行构图，形成暴露出漏电极7的过孔。
步骤2、如图2所示，在经过步骤1的衬底基板1上形成多个凸起部8；
具体地，可以在经过步骤1的衬底基板1上涂覆一层有机树脂，有机树脂的厚度优选1微米～5微米之间，对有机树脂进行构图形成多个凸起部8。
步骤3、如图3所示，在经过步骤2的衬底基板1上形成光敏元件B；
在经过步骤2的衬底基板1采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积一层导电层，通过构图形成信号输出电极9，信号输出电极9可以采用有机材料也可以采用无机材料，无机材料比如Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金，有机材料比如PEDOT:PSS。
在信号输出电极9上沉积一整层的光敏材料形成光敏层10，光敏层10可以是一整层，也可以是图案化的。
在光敏层10上采用磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法沉积一层导电层，形成透光电极9，透光电极9可以是一整层，也可以是图案化的。透光电极9可以采用透明导电材料或者不透明导电材料制作，在透光电极9采用透明导电材料制作时，能够允许可见光透过，这样光电转换基板可以对可见光进行检测；当透光电极9采用不透明导电材料制作时，不透明导电材料不允许可见光透过，但允许红外光透过，这样光电转换基板可以对红外光进行检测。
步骤4、如图4所示，在经过步骤3的衬底基板1上形成平坦化层12。
具体地，可以在完成步骤3的衬底基板1上采用磁控溅射、热蒸发、PECVD或其它成膜方法沉积厚度为的平坦化层12，平坦化层12可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，具体地，平坦化层12材料可以是SiNx，SiOx或Si(ON)x，平坦化层12还可以使用Al2O3。平坦化层12可以是单层结构，也可以是采用氮化硅和氧化硅构成的两层结构。
通过本实施例制作的光敏元件的面积较大，光敏元件的感光面积得到增加，提高光敏元件对光线的吸收效率，从而提升光敏元件的光敏特性,进而使得光电转换基板的检测精度得到提高。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上所述的光电转换基板。
进一步地，显示面板还包括彩膜基板和背光源，所述彩膜基板与所述光电转换基板对盒，所述背光源设置在所述光电转换基板的远离所述彩膜基板的一侧，用于为对盒的所述光电转换基板和所述彩膜基板提供背光；所述背光源包括预定光源，所述预定光源用于发射所述预定光线；所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵对应遮挡所述薄膜晶体管所在区域，所述黑矩阵包括对应所述光敏元件的开口。
在显示面板工作时，预定光源发出的预定光线经过光电转换基板和背光源照射出去，在人的手指或其他物体触摸显示面板时，人的手指或其他物体会反射预定光源发出的预定光线，经人的手指或其他物体反射的预定光线经黑矩阵的开口照射到光敏元件上，预定光线透过透光电极照射到光敏层上，产生电信号，从而能够进行触摸检测。由于光敏元件的光敏层为凹凸不平的，相比平整的光敏层，凹凸不平的光敏层能够增加光敏层的面积，使光敏元件的感光面积得到增加，提高光敏元件对光线的吸收效率，从而提升光敏元件的光敏特性，进而提高触摸的检测精度。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板。所述显示装置可以为：电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件″上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种光电转换基板，包括位于衬底基板上的薄膜晶体管和光敏元件，其特征在于，所述光敏元件包括透光电极、信号输出电极和位于所述透光电极和所述信号输出电极之间的光敏层，所述透光电极用于使预定光线透过并照射到所述光敏层上，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接，其中，所述光敏层为凹凸不平的。
2.根据权利要求1所述的光电转换基板，其特征在于，还包括：
位于所述衬底基板上的绝缘层，所述绝缘层的表面为凹凸不平的，所述光敏元件位于所述绝缘层上。
3.根据权利要求2所述的光电转换基板，其特征在于，
所述绝缘层包括多个间隔设置的凸起部，所述光敏元件的至少一部分位于所述凸起部上。
4.根据权利要求1所述的光电转换基板，其特征在于，还包括：
覆盖所述光敏元件的平坦化层。
5.根据权利要求2所述的光电转换基板，其特征在于，还包括：
信号传输线，所述信号传输线与所述薄膜晶体管的第一极连接，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管的第二极连接，其中，第一极为源电极和漏电极中的一者，第二极为源电极和漏电极中的另一者。
6.根据权利要求5所述的光电转换基板，其特征在于，
所述绝缘层覆盖所述薄膜晶体管，所述绝缘层包括对应所述薄膜晶体管的第二极的过孔，所述信号输出电极通过所述过孔与所述第二极连接；或
所述薄膜晶体管位于所述绝缘层上，所述薄膜晶体管的第二极复用为所述信号输出电极。
7.根据权利要求1所述的光电转换基板，其特征在于，所述预定光线包括可见光和红外光。
8.一种光电转换基板的制作方法，包括在衬底基板上形成薄膜晶体管和光敏元件，其特征在于，形成所述光敏元件包括：
依次在衬底基板上制备信号输出电极、凹凸不平的光敏层和透光电极，所述光敏层位于所述信号输出电极和所述透光电极之间，所述信号输出电极与所述薄膜晶体管连接。
9.根据权利要求8所述的光电转换基板的制作方法，其特征在于，所述制作方法具体包括：
在所述衬底基板上形成一层绝缘材料，对所述绝缘材料进行构图，形成表面凹凸不平的绝缘层；
在所述绝缘层上形成所述光敏元件。
10.根据权利要求8所述的光电转换基板的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
形成覆盖所述光敏元件的平坦化层。
11.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的光电转换基板。
12.根据权利要求11所述的显示面板，其特征在于，还包括彩膜基板和背光源，所述彩膜基板与所述光电转换基板对盒，所述背光源设置在所述光电转换基板的远离所述彩膜基板的一侧，用于为对盒的所述光电转换基板和所述彩膜基板提供背光；所述背光源包括预定光源，所述预定光源用于发射所述预定光线；所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵对应遮挡所述薄膜晶体管所在区域，所述黑矩阵包括对应所述光敏元件的开口。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的显示面板。
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