CN109713000B - 一种光侦测装置和光侦测器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光侦测装置和光侦测器件，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件、主电路板；所述显示单元的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃；所述显示单元的下端面与光侦测器件的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4。低折射率胶一方面可以起到粘合作用，使得光侦测薄膜紧固于显示单元的底面，不易发送脱落；另一方面采用低折射率的胶，可以有效提高光电转换率。此外，所述光侦测器件与主电路板通过软性电路板进行连接，所述软性电路板包括具有影像信号读取识别功能的芯片软性电路板的设置可以使得光侦测装置整体更加轻薄化，满足市场需求。

Description

一种光侦测装置和光侦测器件
技术领域
本发明涉及光学器件领域领域，特别涉及一种光侦测装置和光侦测器件。
背景技术
目前，液晶显示(LCD)屏或有源阵列式有机发光二极管(AMOLED)显示屏，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金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，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。由于光侦测二极管(Photo Diode)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，上述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。
若欲将此类熟知的可见光传感器薄膜配置在原显示屏结构内，受限于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。
由上述熟知光传感器薄膜的现有技术可以看出，现有的光侦测装置存在光电转换率低、无法满足大面积薄膜阵列器件的问题，欲配置光侦测阵列薄膜在显示屏结构内，需要对光侦测结构进行改善以使得拓展侦测的光敏波长范围以及提高其对应的光电转换量子效率。
发明内容
为此，需要提供一种光侦测的技术方案，用于解决现有的光侦测薄膜存在的光电转化率低的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种光侦测装置，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件、主电路板；所述显示单元的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃；所述显示单元为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，所述显示屏包括AMOLED显示屏或微发光二极管显示屏，显示屏的透光率大于3％；所述显示单元的下端面与光侦测器件的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4；所述光侦测器件与主电路板通过软性电路板进行连接，所述软性电路板包括具有影像信号读取识别功能的芯片；所述光侦测器件包括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；所述光侦测薄膜包括光敏二极管或光敏电晶管。
进一步地，所述光侦测薄膜包括光敏二极管感应区，所述光敏二极管感应区设置有光敏二极管层，所述光敏二极管层包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层自上而下堆叠设置，所述i型半导体层为微晶硅结构或非结晶硅化锗结构。
进一步地，所述微晶硅结构为硅烷与氢气通过化学气相沉积成膜的半导体层，微晶硅的结构的结晶度大于40％，且其禁带宽度小于1.7eV。
进一步地，所述非结晶硅化锗结构为硅烷、氢气与锗烷通过化学气相沉积成膜的非结晶半导体层，且其禁带宽度小于1.7eV。
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反射率。
进一步地，所述光侦测薄膜包括光敏电晶管感应区，所述光敏电晶管感应区设置有光敏薄膜晶体管，所述光敏薄膜晶体管包括栅极、源极、漏极、绝缘层、光吸收半导体层；所述光敏薄膜晶体管为倒立共平面式结构，所述倒立共平面式结构包括：所述栅极、绝缘层、源极纵向自下而上设置，所述漏极与所述源极横向共面设置；绝缘层包裹所述栅极，以使得栅极与源极、栅极与漏极之间均不接触；源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道，所述光吸收半导体层设置于光敏漏电流通道内。
进一步地，所述源极和漏极的数量均为多个，源极和源极之间相互并联，漏极和漏极之间相互并联；所述源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道包括：相邻的源极之间形成第一间隙，一个漏极置于所述第一间隙内，相邻的漏极之间形成第二间隙，一个源极置于所述第二间隙内，源极和漏极之间交错设置且间隙配合。
进一步地，所述显示单元上设置有光侦测感应区，所述光侦测感应区包括多个光侦测感应子区域，每一光侦测感应子区域的下方对应设置一个光侦测器件。
发明人还提供了一种光侦测器件，所述光侦测器件为前文所述的光侦测器件。
本发明具有以下优点：光侦测装置自上而下包括显示单元、光侦测器件、主电路板；所述显示单元的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃；所述显示单元为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，所述显示屏包括AMOLED显示屏或微发光二极管显示屏，显示屏的透光率大于3％；所述显示单元的下端面与光侦测器件的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4。低折射率胶一方面可以起到粘合作用，使得光侦测薄膜紧固于显示单元的底面，不易发送脱落；另一方面采用低折射率的胶，当光线透过显示单元照射入光侦测薄膜时，由于低折射率胶的折射作用，可以有效提高光电转换率。此外，所述光侦测器件与主电路板通过软性电路板进行连接，所述软性电路板包括具有影像信号读取识别功能的芯片；所述光侦测器件包括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；所述光侦测薄膜包括光敏二极管或光敏电晶管。软性电路板的设置可以使得光侦测装置整体更加轻薄化，满足市场需求。
附图说明
图1为本发明一实施方式涉及的光侦测装置的示意图；
图2为本发明一实施方式涉及的像素侦测区的电路示意图；
图3为本发明一实施方式涉及的光侦测薄膜的结构示意图；
图4为本发明另一实施方式涉及的光侦测薄膜的结构示意图；
图5为本发明一实施方式涉及的源极和漏极结构配合的示意图；
图6为本发明一实施方式涉及的光学器件的分布方式的示意图；
图7为本发明一实施方式涉及的光侦测薄膜的制备方法的流程图；
图8为本发明一实施方式所述的光侦测薄膜制备过程中的示意图；
图9为本发明另一实施方式所述的光侦测薄膜制备过程中的示意图；
图10为本发明另一实施方式所述的光侦测薄膜制备过程中的示意图；
图11为本发明另一实施方式所述的光侦测薄膜制备过程中的示意图；
附图标记：
1、栅极；
2、源极；
3、漏极；
4、绝缘层；
5、光吸收半导体层；
101、触摸屏或盖板玻璃；
102、显示单元；
103、低折射率胶；
104、光侦测器件；
105、软性电路板；
106、主电路板。
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1，为本发明一实施方式涉及的光侦测装置的示意图。所述装置为具有触摸显示屏的设备，如手机、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。所述装置自上而下包括显示单元102、光侦测器件104、主电路板106。所述显示单元102的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃101，从而满足不同终端产品的需求。
所述显示单元102为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，所述显示屏包括AMOLED显示屏或微发光二极管显示屏。显示屏的透光率大于3％，从而在实现光侦测功能过程中，透过显示屏的光线的光通量足够大，进而被设置于显示屏下方的光侦测器件接收，从而实现光侦测功能。
所述显示单元102的下端面与光侦测器件104的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4。低折射率胶一方面可以起到粘合作用，使得光侦测薄膜紧固于显示单元的底面，不易发送脱落；另一方面采用低折射率的胶，当光线透过显示单元照射入光侦测薄膜时，由于低折射率胶的折射作用(胶的折射率低于光侦测薄膜上与之接触的部位的折射率，通常情况下光侦测薄膜上与低折射率胶接触的部位的折射率在1.4以上)，使得光线在低折射率胶位置发生折射后，可以尽可能以垂直方向入射至光侦测薄膜，可以有效提高光电转换率。在本实施方式中，所述低折射率胶为具有碳-氟键的有机化合胶材。
所述光侦测器件为TFT影像感测阵列薄膜，包括MxN个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置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；所述光侦测薄膜包括光敏二极管或光敏电晶管。以光侦测薄膜包括光敏二极管为例，每一个像素侦测区的基本电路组成如图2所示。光敏二极管为形成光侦测薄膜之主要传感器件，栅极扫描线以固定之帧速率(Frame Rate)将薄膜晶体管(TFT)操作在打开模式，当所述光侦测器件侦测到光信号，打开之薄膜晶体管即可将电容电压数据传输到读取芯片。具体可以参考以下两篇文献：【1】“M.J.Powell,I.D.French,J.R.Hughes,N.C.Bird,O.S.Davies,C.Glasse,and J.E.Curran,【2】“Amorphous silicon image sensorarrays,”in Mater.Res.Soc.Symp.Proc.,1992,vol.258,pp.1127–1137”、“B.Razavi,“Design of Analog CMOS Integrated Circuits,”McGraw-Hill,2000”。
所述光侦测器件104与主电路板106通过软性电路板105进行连接，所述软性电路板105包括具有影像信号读取识别功能的芯片。所述识别功能的芯片包括指纹影像读取芯片、指纹识别算法芯片等，芯片型号如Analog Devices公司的ADAS1256芯片。软性电路板又称柔性线路板、挠性线路板。简称软板或FPC，是相对于普通硬树脂线路板而言，软性电路板具有配线密度高、重量轻、厚度薄、配线空间限制较少、灵活度高等优点。软性电路板的设置可以使得光侦测装置整体更加轻薄化，满足市场需求。
所述光侦测器件为TFT影像感测阵列薄膜，其光侦测波长范围包含可见光波段或是红外光波段。所述TFT影像感测阵列薄膜由MXN个光侦测薄膜组成，每一光侦测薄膜对应侦测一个像素，因而TFT影像感测阵列薄膜可以用于侦测MXN个像素，以形成相应影像。
对于每一个光侦测薄膜而言，有以下几种实现方式：
实施例一：
所述TFT影像感测阵列薄膜(即光侦测器件)为光敏二极管所形成的阵列，所述光敏二极管所形成的阵列包括光敏二极管感应区。现有的液晶显示(LCD)面板或有机发光二极管(OLED)显示面板，皆是以TFT结构驱动扫描单一像素，以实现面板上像素阵列的显示功能。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材料主要有非晶硅、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。由于光感测二极管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(即光敏二极管)开始以TFT阵列制备方式进行生产。现有的光敏二极管的具体结构可以参考美国专利US6943070B2、中华人民共和国专利CN204808361U中对光侦测器件结构的描述。TFT影像感测阵列薄膜的生产工艺与显示面板TFT结构不同的是：原本在显示面板的像素开口区域，在生产工艺上改为光感测区域。其TFT制备方式可以采用薄型玻璃为基材，亦可采用耐高温塑性材料为基材，如美国专利US6943070B2所述。
现有的TFT影像感测阵列薄膜易受周围环境光或者显示屏像素所发出的可见光的反射、折射等因素影响，造成光学干扰，严重影响内嵌于显示面板下方的TFT影像感测阵列薄膜的信号噪声比(SNR)，为了提高信号噪声比，如图3所示，本发明的光侦测薄膜做了进一步改进，使得改进后的TFT影像感测阵列薄膜可以侦测识别用户身体部分反射回的红外信号。具体结构如下：
所述光敏二极管层包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层自上而下堆叠设置，所述i型半导体层为微晶硅结构或非结晶硅化锗结构。所述微晶硅结构为硅烷与氢气通过化学气相沉积成膜的半导体层，微晶硅的结构的结晶度大于40％，且其禁带宽度小于1.7eV。所述非结晶硅化锗结构为硅烷、氢气与锗烷通过化学气相沉积成膜的非结晶半导体层，且其禁带宽度小于1.7eV。
禁带宽度(Band gap)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i型半导体层的禁带宽度下降，当满足小于1.7eV时，说明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2000nm的范围。
实施例二：
在采用实施例一的基础上，为了提高光电转换之量子效率，非晶硅光电二极管也可采用双结以上p型/i型/n型结构堆叠形成。该光电二极管第一结层p型/i型/n型材料仍然为非晶硅结构，第二结层以上p型/i型/n型材料可以为微晶结构、多晶结构或是掺有可扩展光敏波长范围之化合物材料。简言之，可以采用多组p型/i型/n型结构上下堆叠来实现组成光敏二极管结构，对于每一个p型/i型/n型结构，则采用实施例一所描述的光敏二极管结构。
实施例三：
在采用实施例一或实施例二的基础上，对于每一个p型/i型/n型结构而言，其所包含的p型半导体层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(含硼浓度为标准工艺的两倍以上)；p2和p3采用微晶结构，且正常掺杂硼(按照标准工艺浓度掺杂)，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。
同样的，n型半导体层也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(含磷量为标准工艺两倍以上)；n1和n2采用微晶结构，且正常掺杂磷(按照标准生产工艺)，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。
实施例四：
本实施例是针对实施例一或二或三的进一步改进，如图7中的(a)所示，具体包括：在所述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。
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。
实施例五：
本实施例是针对实施例一或二或三或四的进一步改进，如图6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。
实施例六：
如图4所示，所述TFT影像感测阵列薄膜(即光侦测器件)为光敏电晶管所形成的阵列，所述光敏电晶管所形成的阵列包括光敏电晶管感应区，所述光敏电晶管感应区设置有光敏薄膜晶体管，所述光敏薄膜晶体管包括栅极1、源极2、漏极3、绝缘层4、光吸收半导体层5；所述光敏薄膜晶体管为倒立共平面式结构，所述倒立共平面式结构包括：所述栅极1、绝缘层4、源极2纵向自下而上设置，所述漏极3与所述源极2横向共面设置；绝缘层4包裹所述栅极1，以使得栅极1与源极2、栅极1与漏极3之间均不接触；源极2和漏极3之间间隙配合，源极2和漏极3横向之间形成光敏漏电流通道，所述光吸收半导体层5设置于光敏漏电流通道内。
一般藉由栅极电压控制TFT操作在关闭状态时，源极到漏极之间不会有电流通过；然而当TFT受光源照射时，由于光的能量在半导体激发出电子-空穴对，TFT结构的场效应作用会使电子-空穴对分离，进而使TFT产生光敏漏电流。这样的光敏漏电流特性让TFT阵列可应用在光侦测或光侦测之技术上。相较于一般采用TFT漏电流作光敏薄膜晶体管之器件，本发明以倒立共平面型场效晶体管结构将光吸收半导体层配置于最上方吸光层，大幅增加了光电子的激发，提高了光电转换效率。
如图7所示，为本发明一实施方式涉及的光侦测薄膜的制备方法的流程图。所述方法用于制备实施例六的光敏薄膜晶体管(即光侦测薄膜)，具体包括以下步骤：
首先进入步骤S801在像素薄膜晶体管的基材上通过化磁控溅射镀膜出栅极。像素薄膜晶体管的基材可以采用硬板，也可以采用柔性材料(如聚酰亚胺)；
而后进入步骤S802在所述栅极的上方通过化学气相沉积或是磁控溅射镀膜出绝缘层；
而后进入步骤S803在所述绝缘层的上方通过化学气相沉积镀膜出源极和漏极的n型掺杂半导体层，并通过磁控溅射镀膜出源极和漏极的金属层，通过黄光蚀刻工艺定义出预设结构的源极和漏极，得到源极和漏极横向共面，且间隙配合，并使得源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道；
而后进入步骤S804在所述光敏漏电流通道内化学气相沉积镀膜出光吸收半导体层。
实施例七：
以熟知的场效晶体管结构而言，作为扫描驱动与数据传输开关的TFT不需特别针对源极和漏极之间收集光电流的结构作设计；然而对场效晶体管应用在光敏漏电流的侦测上，如果被光线激发的电子-空穴对被场效分离后，受电场驱动的飘移(Drift)路径太长，极有可能在光电子未能顺利抵达电极之前，就已经与空穴作再结合(Recombination)，或是被光吸收半导体层本身的悬空键结(Dangling Bond)缺陷给捕获，无法有效地贡献作光侦测的光电流输出。为了改善光敏漏电流受源极与漏极之间通道长度的影响，以达到可增加吸收光半导体面积却不致于劣化光电转换效率的目的，本实施例中对实施例四的源极和漏极进行一步改进，提出了一源极与漏极的新型结构。
如图5所示，所述源极和漏极的数量均为多个，源极和源极之间相互并联，漏极和漏极之间相互并联；所述源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道包括：相邻的源极之间形成第一间隙，一个漏极置于所述第一间隙内，相邻的漏极之间形成第二间隙，一个源极置于所述第二间隙内，源极和漏极之间交错设置且间隙配合。每一源极与相邻的漏极之间的距离小于电子飘移距离，所述电子飘移距离为电子在场效作用下能够生存的距离。这样，在每一个侦测像素里，所属同一像素的多个源极都相互并联，且所属同一像素的多个漏极也都相互并联，可以有效降低光激发电子与空穴再复合的机率，提高了场效应作用下电极收集光电子的成功机率，最大化地改善了TFT漏电流光敏薄膜晶体管的光敏度。
如图8至11所示，为逐步制备实施例七的光敏薄膜晶体管(即光侦测薄膜)的过程，其大体步骤与制备实施例六的光敏薄膜晶体管类似。区别在于，在制备源极和漏极时，步骤S803中“通过黄光蚀刻工艺定义出预设结构的源极和漏极，得到源极和漏极横向共面，且间隙配合，并使得源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道”包括：通过黄光蚀刻工艺定义出源极电极组和漏极电极组，每一个源极电极组包括多个源极，源极和源极之间相互并联；每一个漏极电极组包括多个漏极，漏极和漏极之间相互并联；相邻的源极之间形成第一间隙，一个漏极置于所述第一间隙内，相邻的漏极之间形成第二间隙，一个源极置于所述第二间隙内，源极和漏极之间交错设置且间隙配合。
在某些实施例中，所述光侦测器件用于接收侦测触发信号，处于光侦测状态，并接收侦测部位(如指纹、眼球、虹膜等)反射的光信号以捕捉用户的侦测部位信息；以及用于接收光源触发信号，处于发出光源(如红外光源)状态。优选的，光源触发信号与侦测触发信号交替切换，并符合一预设频率。以光侦测器件为光敏二极管所形成的阵列为例，在实际应用过程中，可借由TFT作扫描驱动外加一偏压(包括正向偏压，或零偏压或负偏压)在p型/i型/n型光电二极管之间，实现TFT影像感测阵列薄膜发出红外光功能。
具体地，可交替在p型/i型/n型红外光敏二极管之间施加正向偏压，或零偏压或负偏压，以触发所述第一触发信号或第二触发信号。以红外光敏二极管所形成的阵列有10列像素点阵为例，在第一周期内对p型/i型/n型红外光敏二极管施加正向偏压，使得10列像素点阵均处于发出红外光状态；在第二周期内对p型/i型/n型红外光敏二极管施加零偏压或负偏压，使得10列像素点阵均处于红外光侦测状态，用于捕捉用户眼球反射回的红外光信息，并生成相应的红外图像输出；在第三周期内又对p型/i型/n型红外光敏二极管施加正向偏压，使得10列像素点阵均处于发出红外光状态，反复交替，以此类推。进一步地，光源触发信号(即第一触发信号)与侦测触发信号(即第二触发信号)交替切换，切换的频率符合一预设频率。相邻的周期之间的时间间隔可以根据实际需要而设置，优选时间间隔可以设置为TFT阵列驱动扫描每一帧(Frame)红外光敏二极管阵列至少能接收到一帧完整的影像信号所需的时间，即预设频率为每经过上述时间间隔进行一次切换。
在某些实施例中，所述显示单元上设置有光侦测感应区，所述光侦测感应区包括多个光侦测感应子区域，每一光侦测感应子区域的下方对应设置一个光侦测器件。所述装置还包括存储介质，所述存储介质存储有计算机程序。以指纹识别为例，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：接收到对指纹识别子区域(即光侦测感应子区域)的启动指令，侦测控制电路开启所述指纹识别子区域(即光侦测感应子区域)的下方的光侦测器件；或者，接收到对指纹识别子区域的关闭指令，侦测控制电路开启所述指纹识别子区域的下方的光侦测器件。
以指纹识别子区域的数量为两个为例，两个指纹识别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。下面对具有两个指纹识别子区域的终端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，将两个指纹识别子区域下方的光侦测器件(即光侦测器件)都设置成开启状态。优选的实施例中，两个指纹识别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指纹识别子区域下方的光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(即光侦测器件)所吸收，从而及时捕捉到用户的指纹信息或身体部分信息。当然，用户也可以根据自身喜好，设置某一个指纹识别子区域下方的光侦测器件开启，另一个指纹识别子区域下方的光侦测器件关闭。
本发明具有以下优点：光侦测装置自上而下包括显示单元、光侦测器件、主电路板；所述显示单元的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃；所述显示单元为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，所述显示屏包括AMOLED显示屏或微发光二极管显示屏，显示屏的透光率大于3％；所述显示单元的下端面与光侦测器件的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4。低折射率胶一方面可以起到粘合作用，使得光侦测薄膜紧固于显示单元的底面，不易发送脱落；另一方面采用低折射率的胶，当光线透过显示单元照射入光侦测薄膜时，由于低折射率胶的折射作用，可以有效提高光电转换率。此外，所述光侦测器件与主电路板通过软性电路板进行连接，所述软性电路板包括具有影像信号读取识别功能的芯片；所述光侦测器件包括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；所述光侦测薄膜包括光敏二极管或光敏电晶管。软性电路板的设置可以使得光侦测装置整体更加轻薄化，满足市场需求。
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。

Claims (9)

1.一种光侦测装置，其特征在于，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件、主电路板；所述显示单元的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃；所述显示单元为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，所述显示屏包括AMOLED显示屏或微发光二极管显示屏，显示屏的透光率大于3%；所述显示单元的下端面与光侦测器件的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率低于所述显示单元的折射率；所述光侦测器件与主电路板通过软性电路板进行连接，所述软性电路板包括具有影像信号读取识别功能的芯片；所述光侦测器件包括多个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置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；所述光侦测薄膜包括光敏二极管或光敏电晶管；
所述显示单元上设置有光侦测感应区，所述光侦测感应区包括至少两个光侦测感应子区域，每一光侦测感应子区域的下方对应设置一个光侦测器件；
所述装置还包括侦测控制电路，所述侦测控制电路用于在接收启动信号时，控制所述至少两个光侦测感应子区域中的其中一个光侦测感应子区域下方的光侦测器件开启，以及用于在接收到关闭信号时，控制所述至少两个光侦测感应子区域中的另一个光侦测感应子区域下方的光侦测器件光侦测器件关闭。
2.如权利要求1所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测薄膜包括光敏二极管感应区，所述光敏二极管感应区设置有光敏二极管层，所述光敏二极管层包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层自上而下堆叠设置，所述i型半导体层为微晶硅结构或非结晶硅化锗结构。
3.如权利要求2所述的光侦测装置，其特征在于，所述微晶硅结构为硅烷与氢气通过化学气相沉积成膜的半导体层，微晶硅的结构的结晶度大于40%，且其禁带宽度小于1.7 eV。
4.如权利要求2所述的光侦测装置，其特征在于，所述非结晶硅化锗结构为硅烷、氢气与锗烷通过化学气相沉积成膜的非结晶半导体层，且其禁带宽度小于1.7 eV。
5.如权利要求2所述的光侦测装置，其特征在于，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。
6.如权利要求2所述的光侦测装置，其特征在于，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反射率。
7.如权利要求1所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测薄膜包括光敏电晶管感应区，所述光敏电晶管感应区设置有光敏薄膜晶体管，所述光敏薄膜晶体管包括栅极、源极、漏极、绝缘层、光吸收半导体层；所述光敏薄膜晶体管为倒立共平面式结构，所述倒立共平面式结构包括：所述栅极、绝缘层、源极纵向自下而上设置，所述漏极与所述源极横向共面设置；绝缘层包裹所述栅极，以使得栅极与源极、栅极与漏极之间均不接触；源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道，所述光吸收半导体层设置于光敏漏电流通道内。
8.如权利要求7所述的光侦测装置，其特征在于，所述源极和漏极的数量均为多个，源极和源极之间相互并联，漏极和漏极之间相互并联；所述源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道包括：相邻的源极之间形成第一间隙，一个漏极置于所述第一间隙内，相邻的漏极之间形成第二间隙，一个源极置于所述第二间隙内，源极和漏极之间交错设置且间隙配合。
9.一种光侦测器件，其特征在于，所述光侦测器件为如权利要求1至8任一项所述的光侦测装置中的光侦测器件。
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