CN109273588B - 一种薄膜传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种薄膜传感器及其制备方法，用以提升薄膜传感器的性能。本申请实施例提供的一种薄膜传感器，所述薄膜传感器包括：第一基板、第二基板、以及将所述第一基板和所述第二基板贴合的导电部件；所述第一基板包括：薄膜晶体管，所述第二基板包括：传感器件，所述薄膜晶体管与所述传感器件通过所述导电部件电连接。
Description
技术领域
本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种薄膜传感器及其制备方法。
背景技术
现有技术中，薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)和传感元件(sensingelement)组成的薄膜传感器的制备是在形成有TFT的基底之上进行sensing element制备，以sensing element为PIN器件为例，形成有TFT的基底的材质和平整性影响PIN器件各膜层的成膜质量，当TFT基地电路结构复杂时，会导致PIN各膜层所在位置的下方凹凸不平，造成PIN成膜质量变差，如晶界密度大，薄膜均匀性差等，从而引起光电转换效率降低；并且，sensing element制作过程中的温度、刻蚀等工序会对TFT的特性产生影响，表现为TFT漏电流升高，TFT的阈值电压漂移等，例如，PIN沉积过程中产生的氢，会渗入TFT沟道中，产生掺杂效应，引起漏电流升高和阈值电压负漂，影响TFT的可靠性以及工作稳定性。综上，现有技术中TFT和sensing element组成的薄膜传感器的制备方法对TFT和sensing element的性能均有影响，从而影响薄膜传感器的性能。
发明内容
本申请实施例提供了一种薄膜传感器及其制备方法，用以提升薄膜传感器的性能。
本申请实施例提供的一种薄膜传感器，所述薄膜传感器包括：第一基板、第二基板、以及将所述第一基板和所述第二基板贴合的导电部件；所述第一基板包括：薄膜晶体管，所述第二基板包括：传感器件，所述薄膜晶体管与所述传感器件通过所述导电部件电连接。
本申请实施例提供的薄膜传感器，由于第一基板和第二基板通过导电部件贴合，从而包括薄膜晶体管阵列的第一基板与包括传感器件的第二基板可以独立制作，即薄膜晶体管与传感器件独立设置，再通过导电部件贴合实现电连接，进而可以避免在薄膜晶体管之上直接制备传感器件的工艺对TFT膜层的破坏，避免影响TFT的工作稳定性和可靠性。并且，还可以避免在TFT之上直接制备传感器件由于传感器件下方凹凸不平造成的传感器件成膜质量较差。即本申请实施例提供的薄膜传感器可以保证TFT和传感器件同时保持较佳的性能，可以提升薄膜传感器的性能。
可选地，所述导电部件为导电油墨或导电胶。
可选地，所述导电部件为所述导电油墨，所述传感器件包括：第一电极、位于所述第一电极面向所述第一基板一侧的功能材料层、以及位于所述功能材料层面向所述第一基板一侧的第二电极；所述第二电极复用所述导电油墨；
所述第一基板还包括：位于所述薄膜晶体管面向所述第二基板一侧的绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管的源极或漏极的过孔，所述导电油墨与所述绝缘层贴合使得贴合后的导电油墨延伸至所述过孔与所述源极或漏极相连。可选地，所述导电部件为导电胶，所述传感器件包括：第一电极、位于所述第一电极面向所述第一基板一侧的功能材料层、以及位于所述功能材料层面向所述第一基板一侧的第二电极；所述第一基板还包括：位于所述薄膜晶体管面向所述第二基板一侧的绝缘层、以及所述绝缘层面向所述第二基板一侧的第三电极，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管的源极或漏极的过孔，所述第三电极通过所述过孔与所述薄膜晶体管源极或漏极电连接，所述第三电极与所述第二电极通过所述导电胶贴合。
可选地，所述导电胶为异方性导电胶。
可选地，所述薄膜传感器还包括遮光层，所述遮光层在垂直于所述第一基板的方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区；所述遮光层位于所述第二基板与所述导电部件之间，或者，所述遮光层位于所述第一基板与所述导电部件之间。
本申请实施例提供的一种薄膜传感器制备方法，该方法包括：
形成包括薄膜晶体管的第一基板；
形成包括传感器件的第二基板；
采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，使得所述传感器件通过所述导电部件与所述薄膜晶体管电连接。
本申请实施例提供的薄膜传感器制备方法，由于包括薄膜晶体管阵列的第一基板与包括传感器件的第二基板独立制作，之后在进行贴合，即薄膜晶体管与传感器件独立设置，再通过导电部件贴合实现电连接，可以避免在薄膜晶体管之上直接制备传感器件的工艺对TFT膜层的破坏，避免影响TFT的工作稳定性和可靠性。并且，还可以避免在TFT之上直接制备传感器件由于传感器件下方凹凸不平造成的传感器件成膜质量较差。即第一基板和第二基板独立制作可以保证TFT和传感器件同时保持较佳的性能，相比于现有技术的薄膜传感器制备方法，本申请实施例提供的薄膜传感器制备方法可以提升薄膜传感器的性能。
可选地，采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，具体包括：
在所述第一基板或所述第二基板上涂布导电胶，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合；
或者，在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合。
可选地，形成包括薄膜晶体管的第一基板具体包括：
在第一衬底基板之上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上形成绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管源极或漏极的过孔；
形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层；
在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨具体包括：在所述第一基板或所述第二基板上打印与所述薄膜晶体管一一对应的导电油墨图形；
将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合具体包括：采用贴合工艺将所述导电油墨与所述绝缘层贴合，使得贴合后的导电油墨延伸至所述过孔与所述源极或漏极相连。
可选地，采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，具体包括：在所述第一基板或所述第二基板上涂布导电胶，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合；
形成包括薄膜晶体管的第一基板具体包括：
在第一衬底基板之上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上形成绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管源极或漏极的过孔；
在所述绝缘层之上形成通过所述过孔与所述源极或漏极电连接的第三电极；
形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层、第二电极；
将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合具体包括：采用贴合工艺使得所述第三电极与所述第二电极通过所述导电胶贴合。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种薄膜传感器的结构示意图；
图2为采用本申请实施例提供另一种薄膜传感器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种传感器件结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种传感器件结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种薄膜传感器的结构示意图；
图6为采用本申请实施例提供的又一种薄膜传感器的结构示意图；
图7为采用本申请实施例提供的又一种薄膜传感器的结构示意图；
图8为采用本申请实施例提供的一种薄膜传感器像素电路的示意图；
图9为采用本申请实施例提供的一种薄膜传感器制备方法的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种薄膜传感器，如图1所示，所述薄膜传感器包括：第一基板1、第二基板2、以及将所述第一基板1和所述第二基板2贴合的导电部件3；所述第一基板1包括：薄膜晶体管4，所述第二基板2包括：传感器件5，所述薄膜晶体管4与所述传感器件5通过所述导电部件3电连接。
本申请实施例提供的薄膜传感器，由于第一基板和第二基板通过导电部件贴合，从而包括薄膜晶体管阵列的第一基板与包括传感器件的第二基板可以独立制作，即薄膜晶体管与传感器件独立设置，再通过导电部件贴合实现电连接，进而可以避免在薄膜晶体管之上直接制备传感器件的工艺对TFT膜层的破坏，避免影响TFT的工作稳定性和可靠性。并且，还可以避免在TFT之上直接制备传感器件由于传感器件下方凹凸不平造成的传感器件成膜质量较差。即本申请实施例提供的薄膜传感器可以保证TFT和传感器件同时保持较佳的性能，可以提升薄膜传感器的性能。
可选地，图1中，第一基板1还包括第一衬底基板6，薄膜晶体管4位于第一衬底基板6面向第二基板2的一侧，薄膜晶体管4位于第一衬底基板6之上，包括：栅极7、栅绝缘层8、有源层9、源极10、漏极11，第一基板还包括：具有过孔13的绝缘层12。图1中，第一基板中的薄膜晶体管4为底栅结构的薄膜晶体管。当然，也可以在第一衬底基板之上设置顶栅结构的薄膜晶体管，本申请不进行限制。图1中，第二基板2还包括第二衬底基板18，传感器件5位于第二衬底基板18面向第一基板1的一侧。
可选地，所述传感器件包括：第一电极、位于所述第一电极面向所述第一基板一侧的功能材料层、以及位于所述功能材料层面向所述第一基板一侧的第二电极。
可选地，图1中，传感器件为由第一电极14、功能材料层16以及第二电极15叠层设置形成的三明治结构。当然，传感器件也可以是如图2、图3所示的第一电极14和第二电极15在垂直方向上的投影没有重合区域的水平结构，其中，图2和图3为传感器件的俯视图，为了直观的示出水平结构，功能材料层未示出，区域17为功能材料层所在的区域。为了简化薄膜传感器的制备工艺，本申请实施例提供的薄膜传感器中的传感器件的结构优选三明治结构。
可选地，所述导电部件为导电油墨或导电胶。即采用导电油墨或导电胶将第一基板和第二基板贴合。导电胶可以整层设置，导电油墨可以整层设置也可以形成多个导电油墨的图案。
可选地，所述导电部件为导电油墨，如图4所示，所述传感器件5包括：第一电极14、位于所述第一电极14面向所述第一基板1一侧的功能材料层16、以及位于所述功能材料层16面向所述第一基板1一侧的第二电极15，所述第二电极15复用所述导电油墨19；所述第一基板1包括：薄膜晶体管4，位于所述薄膜晶体管4面向所述第二基板2一侧的绝缘层12，所述绝缘层12具有露出所述薄膜晶体管4的漏极11的过孔13，所述导电油墨19与所述绝缘层12贴合使得贴合后的导电油墨19延伸至所述过孔13与所述漏极11相连。图4中以导电油墨19与薄膜晶体管的漏极相连为例进行说明，在具体设计时可根据实际情况选择导电油墨与源极电连接还是漏极电连接。
第二电极复用导电油墨图形，从而可以在薄膜晶体管与传感器件独立设置再通过导电部件贴合的情况下，进一步简化第二基板制备流程，进而简化薄膜传感器制备流程。可选地，如图5所示，所述导电部件为导电胶26，所述传感器件5包括：第一电极14、位于所述第一电极14面向所述第一基板1一侧的功能材料层16、以及位于所述功能材料层16面向所述第一基板1一侧的第二电极15；所述第一基板1包括：薄膜晶体管4，位于所述薄膜晶体管4面向所述第二基板2一侧的绝缘层12、以及所述绝缘层12面向所述第二基板2一侧的第三电极25，所述绝缘层12具有露出所述薄膜晶体管的漏极11的过孔13，所述第三电极25通过所述过孔13与所述薄膜晶体管4的漏极11电连接，所述第三电极25与所述第二电极15通过所述导电胶贴合。即第三电极作为使得传感器件与TFT的源极或漏极电连接的引出电极，当第一导电层作为引出电极时，第三电极可包括图形化的且与TFT一一对应的电极。图5中以第三电极与薄膜晶体管的漏极电连接为例进行说明，在具体设计时可根据实际情况选择第三电极与源极电连接还是漏极电连接。
可选地，所述导电胶为异方性导电胶(Anisotropic Conductive Film，ACF)。由于ACF具有各向异性的导电特性，第一基板和第二基板贴合后，薄膜晶体管和传感器件可以通过ACF贴合实现垂直方向导通，当薄膜传感器还包括与薄膜晶体管源极或漏极电连接的第三电极时，第三电极和第二电极通过ACF贴合实现垂直方向导通，从而可以将第一基板和第二基板贴合也能实现传感器件与薄膜晶体管电连接。
需要说明的是，本申请实施例提供的薄膜晶体管可以是非晶硅(a-Si)TFT、氧化物(Oxide)TFT、低温多晶硅(LTPS)TFT或者是有机薄膜晶体管(OTFT)。光照会对TFT的特性造成影响，例如对于a-Si TFT，外界光会影响其漏电流。
可选地，所述薄膜传感器还包括遮光层，所述遮光层在垂直于所述第一基板的方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区；如图6所示，所述遮光层20位于所述第二基板2与所述导电部件3之间，或者，如图7所示，所述遮光层20位于所述第一基板1与所述导电部件3之间。
本申请实施例提供的薄膜传感器，由于设置有覆盖薄膜晶体管沟道区的遮光层，从而可以避免光对TFT性能的影响，提高TFT的工作稳定性及可靠性。
遮光层的材料可以选择金属或黑色树脂。
需要说明的是，本申请实施例提供的薄膜传感器，第二电极为图案化的电极；第一电极可以是整层设置电极，也可以图案化的电极。本申请实施例提供的薄膜传感器中的传感器件例如可以对压力、光照等外界刺激信号进行响应，并产生电信号，即传感器件可以是光敏器件或者是压力敏感器件等，光敏器件中，功能材料层例如可以是基于无定形硅的PIN层，也可以是有机光敏材料层，压力敏感器件中的功能材料层可以是压阻材料层也可以是压电材料层。为了进一步提升传感器件的性能，还可在功能材料层与第一电极之间以及功能材料层与第二电极之间均形成修饰层，例如对于光敏器件，可设置电子传输层和空穴传输层作为修饰层。
可选地，第一电极、第二电极的材料可以使用透明导电材料、无机金属材料或者有机导电材料，无机金属材料例如可以选择钼、铌、银等材料，有机导电材料例如可以选择：3，4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)。第一衬底基板和第二衬底基板可以是柔性衬底基板也可以是刚性衬底基板，第一衬底基板和第二衬底基板可以使用有机材料或无机材料，有机材料例如可以是聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，无机材料例如可以是硅、玻璃。当第三电极作为引出电极时，对于压敏器件，例如可以选择透明材料如氧化铟锡(ITO)作为引出电极的材料。
需要说明的是，本申请实施提供的如图1、4-7所述的薄膜传感器，仅示出薄膜传感器中的一个TFT和传感器件，薄膜传感器中一个TFT和与其对应的一个传感器件组成一个像素，像素电路如图8所示，包括TFT21、与TFT的漏极D连接的传感器件22、还包括与TFT源极S连接的信号线23以及与TFT的栅极G连接的栅线(Gate line)24。当存在外界刺激信号时，以光信号为例，就会在本申请实施例提供的薄膜传感器相应的像素产生电荷积累，积累一段时间后，打开Gate line，电荷就会通过TFT经信号线被读出，从而可以确定光信号大小。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种薄膜传感器制备方法，如图9所示，该方法包括：
S101、形成包括薄膜晶体管的第一基板；
S102、形成包括传感器件的第二基板；
S103、采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，使得所述传感器件通过所述导电部件与所述薄膜晶体管电连接。
本申请实施例提供的薄膜传感器制备方法，由于包括薄膜晶体管阵列的第一基板与包括传感器件的第二基板独立制作，之后在进行贴合，即薄膜晶体管与传感器件独立制作，再通过导电部件贴合实现电连接，可以避免在薄膜晶体管之上直接制备传感器件的工艺对TFT膜层的破坏，避免影响TFT的工作稳定性和可靠性。并且，还可以避免在TFT之上直接制备传感器件由于传感器件下方凹凸不平造成的传感器件成膜质量较差。即第一基板和第二基板独立制作可以保证TFT和传感器件同时保持较佳的性能，相比于现有技术的薄膜传感器制备方法，本申请实施例提供的薄膜传感器制备方法可以提升薄膜传感器的性能。
可选地，采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，具体包括：
在所述第一基板或所述第二基板上涂布导电胶，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合；
或者，在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合。
可选地，形成包括薄膜晶体管的第一基板具体包括：
在第一衬底基板之上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上形成绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管源极或漏极的过孔；
形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层；
在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨具体包括：在所述第一基板或所述第二基板上打印与所述薄膜晶体管一一对应的导电油墨图形；
将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合具体包括：采用贴合工艺将所述导电油墨与所述绝缘层贴合，使得贴合后的导电油墨延伸至所述过孔与所述源极或漏极相连。
即实现传感器功能的结构中的第二电极复用导电油墨图形，从而可以进一步简化第二基板制备流程，进而简化薄膜传感器制备流程。
可选地，对于导电结构整层设置的情况，形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层以及第二电极的图案。
此外，在第二衬底基板上形成第一电极之前，还可以对第二衬底基板进行处理使得第二衬底基板的粗糙度和浸润性满足需要。
可选地，采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，具体包括：在所述第一基板或所述第二基板上涂布导电胶，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合；
形成包括薄膜晶体管阵列的第一基板具体包括：
在第一衬底基板之上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上形成绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管的源极或者漏极的过孔；
在所述绝缘层之上形成通过所述过孔与所述薄膜晶体管的源极或者漏极电连接的第三电极；
形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层、第二电极；
将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电胶贴合具体包括：采用贴合工艺使得所述第三电极与所述第二电极通过所述导电胶贴合。
避免光对TFT的干扰，保证TFT的工作稳定性和可靠性，可以在形成第一基板的过程中形成遮光层，也可以在形成第二基板的过程中形成遮光层。可选地，在所述绝缘层之上形成通过所述过孔与所述薄膜晶体管的源极或者漏极电连接的第三电极之后，还包括：在所述第三电极之上形成遮光层，所述遮光层在垂直于所述第一基板方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区；或者，形成包括传感器件的第二基板还包括：在所述第二电极之上形成遮光层；其中，将所述第一基板和所述第二基板贴合后，所述遮光层在垂直于所述第一基板方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区。
需要说明的是，当薄膜传感器需要设置遮光层时，为了避免设置遮光层的工艺对传感器件各膜层造成破坏影响传感器件的性能，优选在形成第一基板的过程中设置遮光层。但考虑到薄膜传感器的结构以及工艺等具体因素，当需要在形成第二基板的过程中设置遮光层时，设置遮光层应避免高温等容易破坏传感器件各膜层的工艺条件。
综上所述，本申请实施例提供的薄膜传感器及其制备方法，由于包括薄膜晶体管阵列的第一基板与包括传感器件的第二基板独立制作，之后在进行贴合，即薄膜晶体管与传感器件独立制作，再通过导电部件贴合实现电连接，可以避免在薄膜晶体管之上直接制备传感器件的工艺对TFT膜层的破坏，避免影响TFT的工作稳定性和可靠性。并且，还可以避免在TFT之上直接制备传感器件由于传感器件下方凹凸不平造成的传感器件成膜质量较差。即第一基板和第二基板独立制作可以保证TFT和传感器件同时保持较佳的性能，相比于现有技术的薄膜传感器制备方法，本申请实施例提供的薄膜传感器制备方法可以提升薄膜传感器的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种薄膜传感器，其特征在于，所述薄膜传感器包括：第一基板、第二基板、以及将所述第一基板和所述第二基板贴合的导电部件；所述第一基板包括：薄膜晶体管，所述第二基板包括：传感器件，所述薄膜晶体管与所述传感器件通过所述导电部件电连接；
所述导电部件为导电油墨；所述传感器件包括：第一电极、位于所述第一电极面向所述第一基板一侧的功能材料层、以及位于所述功能材料层面向所述第一基板一侧的第二电极；所述第二电极复用所述导电油墨；
所述第一基板还包括：位于所述薄膜晶体管面向所述第二基板一侧的绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管的源极或漏极的过孔，所述导电油墨与所述绝缘层贴合使得贴合后的导电油墨延伸至所述过孔与所述源极或漏极相连；
所述薄膜传感器还包括遮光层，所述遮光层在垂直于所述第一基板的方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区；所述遮光层位于所述第一基板与所述导电部件之间；
所述第一电极和所述第二电极在垂直方向上的投影没有重合区域。
2.一种薄膜传感器制备方法，其特征在于，该方法包括：
形成包括薄膜晶体管的第一基板；
形成包括传感器件的第二基板；
采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，使得所述传感器件通过所述导电部件与所述薄膜晶体管电连接；
还包括形成遮光层的步骤；所述遮光层在垂直于所述第一基板的方向上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的沟道区；所述遮光层位于所述第一基板与所述导电部件之间；
采用导电部件将所述第一基板和所述第二基板贴合，具体包括：
在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨，将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合；
形成包括薄膜晶体管的第一基板具体包括：
在第一衬底基板之上形成薄膜晶体管；
在所述薄膜晶体管之上形成绝缘层，所述绝缘层具有露出所述薄膜晶体管源极或漏极的过孔；
形成包括传感器件的第二基板具体包括：
在第二衬底基板之上依次形成第一电极、功能材料层；
在所述第一基板或所述第二基板上打印导电油墨具体包括：在所述第一基板或所述第二基板上打印与所述薄膜晶体管一一对应的导电油墨图形；所述传感器件的第二电极复用所述导电油墨；
将所述第一基板和所述第二基板通过所述导电油墨贴合具体包括：采用贴合工艺将所述导电油墨与所述绝缘层贴合，使得贴合后的导电油墨延伸至所述过孔与所述源极或漏极相连；
所述第一电极和所述第二电极在垂直方向上的投影没有重合区域。
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