CN109801937A - 可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统，涉及可见光通信技术领域。主要采用的技术方案为：可见光通信器件，其包括：基板和一体集成在所述基板上的TFT结构层、光电转换组件以及发光组件；其中，所述光电转换组件设置在所述TFT结构层的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件与所述光电转换组件间隔预设距离，用于发出光信号。使用本发明实施例提供的可见光通信器件可以实现双向通信，同时能够组成小型化、灵活化、易于布控、节约空间、提升效率的可见光通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，特别是涉及一种可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统。
背景技术
可见光通信技术是一种新兴的无线光通信技术，其利用荧光灯或发光二极管等发光部件发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息，通过光电元件接收光信号并转换成电信号实现信号接收和转换。可见光通信技术具有广泛、实用、保密、高速和宽频谱等特点，可以填补当下无线通信的盲区，只要有LED的地方就可以实现通信。
现有技术中的为了实现可见光的发射和接收，需要使用发光部件和光电转换部件组成系统，但是由于二者使用不同工艺制造，即使将二者结合在一起，也达不到真正意义上的系统集成，导致整个系统庞大冗余且复杂，无法满足系统的小型化及高效化的发展趋势。且使用现有技术中的发光部件和光电转换部件组成的可见光通信系统，其仅能实现单向通信，通信方向不够灵活，效率较低。
所以，针对上述的技术问题需要进一步解决。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型结构的可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统，使其能够组成双向通信的可见光通信系统，并且达到使可见光通信系统小型化和高效化的目的。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种可见光通信器件，其包括：
基板和一体集成在所述基板上的TFT结构层、光电转换组件以及发光组件；
其中，所述光电转换组件设置在所述TFT结构层的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件用于发出光信号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
可选的，前述的可见光通信器件，其中所述光电转换组件的接收端的朝向与所述发光组件的发光端的朝向相同。
可选的，前述的可见光通信器件，其中所述光电转换组件包括光电二极管和透明导电层，所述光电二极管设置在所述源极或者漏极上，所述透明导电层设置在所述光电二极管上。
可选的，前述的可见光通信器件，其还包括：
缓冲层，所述缓冲层设置在所述TFT结构层的栅极层和所述基板之间。
可选的，前述的可见光通信器件，其还包括：
平坦化层，所述平坦化层覆盖在所述TFT结构层和所述光电转换组件上；
所述发光组件设置有连接电极，所述发光组件的连接电极设置在所述平坦层上。
可选的，前述的可见光通信器件，其还包括：
保护层，所述保护层设置在所述平坦化层上，将所述发光组件的连接电极的一周包裹，并将所述发光组件的连接电极的连接端显露。
可选的，前述的可见光通信器件，其还包括：
反射层，所述反射层设置在所述保护层上，围绕在所述发光组件的一周。
可选的，前述的可见光通信器件，其中所述发光组件为LED灯。
另外，本发明还提供一种可见光通信器件的制作方法，其包括：
在基板上制作TFT结构层；
在TFT结构层的源极或者漏极上制作光电转换组件；
在所述TFT结构层以及所述光电转换组件上制作平坦化层，并在平坦化层上距离所述光电转换组件预设距离的位置制作发光组件。
本发明提供的一种可见光通信器件的制作方法还可采用以下技术措施进一步实现。
可选的，前述的可见光通信器件的制作方法，其中所述在TFT结构层的源极或者漏极上制作光电转换组件的方法包括：
在所述TFT结构层的源极或者漏极上依次制作光电二极管和透明导电层，并将所述光电二极管和透明导电层图案化。
可选的，前述的可见光通信器件的制作方法，包括：先在基板制作一层缓冲层，之后在所述缓冲层上制作TFT结构层。
可选的，前述的可见光通信器件的制作方法，其中在平坦化层上制作发光组件的方法包括：
在平坦化层上制作发光组件的两个连接电极，并将所述连接电极图案化；
在平坦化层和两个所述连接电极上制作保护层，并在保护层上与两个所述连接电极相对应的位置制作连接通孔。
可选的，前述的可见光通信器件的制作方法，其中在保护层上制作反射层，并使反射层将两个所述连接通孔围绕；
保护层制作完成之后在两个所述连接电极上转印LED灯。
另外，本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种可见光通信系统，其包括：
至少两个可见光通信器件；
所述可见光通信器件包括：基板和一体集成在所述基板上的TFT结构层、光电转换组件以及发光组件；
其中，所述光电转换组件设置在所述TFT结构层的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件用于发出光信号；
其中，所述可见光通信器件两两相对设置，相对设置的两个所述可见光通信器件中，一个可见光通信器件的光电转换组件与另一个可见光通信器件的发光组件相对；一个可见光通信器件的发光组件与另一个可见光通信器件的光电转换组件相对，组成双向通信通道。
借由上述技术方案，本发明可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统至少具有下列优点：
本发明实施例提供的可见光通信器件，其基板上设置有光电转换组件和发光组件，这样可见光通信器件不仅能够接收光信号，还能发送光信号，即能够实现双向通信。此外，光电转换组件和发光组件是一体集成在基板上，所以当可见光通信系统中，使用本发明实施例提供的可见光通信器件进行通信时，能够达到真正意义上的系统集成，使可见光通信系统避免庞大冗余的情况出现，能够使可见光通信系统小型化、灵活化、易于系统布控、节约空间、提升效率，同时会大幅降低成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种可见光通信器件的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的一种可见光通信器件的制作方法流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的可见光通信器件及其制作方法、可见光通信系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例一
如图1所示，本发明的实施例一提出的一种可见光通信器件，其包括：基板1和一体集成在所述基板1上的TFT结构层2、光电转换组件3以及发光组件4；其中，所述光电转换组件3设置在所述TFT结构层2的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件4用于发出光信号。
具体的，本发明实施例中的可见光通信器件，其基板1可以是刚性基板也可以是柔性基板，例如玻璃基板或聚酰亚胺柔性基板，可以根据具体的使用需要进行选择；TFT结构层2的具体结构也可以根据具体的需要进行设置，即行列关系不做具体的限定；光电转换组件3为能够接收光信号并将光信号转换成电信号的组件，其可以使用现有技术中常用的结构，也可以根据具体使用需要进行结构的改进或者设置，例如可以是光电二极管，另外光电转换组件3在具体设置时，可以连接在TFT结构层2的源极上也可以连接在漏极上，具体的连接方式可以以具体生产工艺以及实际需要为准；发光组件4可以是任何能够发光并能够调整发光频率的组件，例如可以是LED发光组件、荧光灯等。需要注意的是，本发明实施例在具体的实施过程中，基板1、TFT结构层2、光电转换组件3以及发光组件4需要一体集成，即需要TFT结构层2、光电转换组件3以及发光组件4可以采用同一工艺或者近似工艺在基板1上制作，以保证能够有效的集成。此外，发光组件4与光电转换组件3间可以隔预设距离，避免二者在工作时产生干涉，以及便于二者在TFT结构层上成型。
本发明实施例提供的可见光通信器件，其基板上设置有光电转换组件和发光组件，这样可见光通信器件不仅能够接收光信号，还能发送光信号，即能够实现双向通信。此外，光电转换组件和发光组件是一体集成在基板上，所以当可见光通信系统中，使用本发明实施例提供的可见光通信器件进行通信时，能够达到真正意义上的系统集成，使可见光通信系统避免庞大冗余的情况出现，能够使可见光通信系统小型化、灵活化、易于系统布控、节约空间、提升效率，同时会大幅降低成本。
如图1所示，在具体实施中，其中光电转换组件3的光信号接收端和发光组件4的发光端可以是平行的，也可以是具有一定角度的，只要保证本发明实施例提供的可见光通信器件在可见光通信系统中能够正常使用即可。但是为了便于本发明实施例提供的可见光通信器件在可见光通信系统中连接和使用，优选将光电转换组件3的光信号接收端的中心线与发光组件4的发光端的中心线平行设置，同时将光电转换组件3的接收端的朝向与发光组件4的发光端同向设置，这样在可见光通信系统中连接两个上述的可见光通信器件时，能够方便的将两个器件相对的设置，且此种结构设置能够有效的避免同一可见光通信器件上的发光组件4发出的光对光电转换组件3接收的光信号产生影响。
如图1所示，在具体实施中，其中光电转换组件3包括光电二极管31和透明导电层32，光电二极管31设置在源极或者漏极上，透明导电层32设置在光电二极管31上。
具体的，本发明实施例提供的光电转换组件3所包括的光电二极管31，其可以是PIN型的，即在PN结之间制作一层本征(intrinsic)半导体层而成型，也可以是能够实现光电转换的其他结构形式，本发明不做具体限定；由于光电二极管31需要施加电压之后才能够工作，所以光电二极管31以TFT结构层2的源极或者漏极作为一个控制电极，以透明导电层32作为另一控制电极，其中透明导电层32可以为ITO膜。另外，如果光电二极管31连接在TFT结构层2的源极上，则当光电二极管31接收到光信号并将光信号转换成电信号之后，电信号的传输方向是从TFT结构层2的源极传向漏极，反之当光电二极管31连接在TFT结构层2的漏极上，电信号的传输方向是从TFT结构层2的漏极传向源极。
如图1所示，在具体实施中，本发明实施例提供的可见光通信器件，还包括：缓冲层5，所述缓冲层5设置在TFT结构层2的栅极层和所述基板1之间。
具体的，由于TFT结构层2可以采用mask工艺一层一层的成型在基板1上，而在成型的过程中会有加热的工艺存在，所以在基板1和TFT结构层2之间设置缓冲层5能够阻止温度的较大变化，进而减小因温度变化而产生的应力影响。
进一步的，缓冲层5可以采用SiNx、SiO2、SiON中的一种或任意组合制成，优选SiNx/SiO2叠层结构，缓冲层5的优选厚度为2000-5000A。
如图1所示，在具体实施中，本发明实施例提供的可见光通信器件，还包括：平坦化层6，所述平坦化层6覆盖在TFT结构层2和光电转换组件3上；发光组件4设置有连接电极，所述发光组件4的连接电极设置在平坦层6上。
具体的，平坦化层6可以使用树脂材料制造，通过平坦化层6的设置，使凸出TFT结构层2的源漏极所在层的光电转换组件3被覆盖，且形成平坦的表面，这样平坦化层6所形成的平坦表面便于发光组件4的设置。其中，平坦化层6的厚度最好大于1.5um。
如图1所示，在具体实施中，本发明实施例提供的可见光通信器件，还包括：保护层7，所述保护层7设置在平坦化层6上，将发光组件4的连接电极的一周包裹，并将发光组件4的连接电极的连接端显露。
具体的，保护层7可由SiNx、SiO2、SiON中的一种或任意组合制成，优选的厚度为1000-2000A，使保护层7在覆盖发光组件4的连接电极的同时，在对应于连接电极处设置连接通孔，使连接电极能够连接发光组件4的发光部分。通过保护层7的设置能够有效的起到防水、防腐以及绝缘的功能，进一步保护发光组件4的连接电极。
如图1所示，进一步的，本发明实施例提供的可见光通信器件，还包括：反射层8，所述反射层8设置在保护层7上，围绕在发光组件4的一周。
具体的，反射层8的设置能够避免发光组件4发射的光线对同在一个基板1上的光电转换组件3在接收光信号时产生干扰，并提高本发明实施例提供的可见光通信器件的光信号的发光亮度，加强光信号的传输性能。反射层8的材料可以不做具体的限定，例如可以是金属材质，也可以是有机材质。另外，需要注意的是，反射层8仅设置在发光组件4的一周，不可以对光电转换组件3产生遮挡，即在光电转换组件3的接收端的上方不可以设置反射层8。
在具体实施中，LED灯具有寿命长制造成本低，以及能够通过转印的方式与光电转换组件3和TFT结构层2一体集成在基板1上的特性，所以本发明实施例提供的可见光通信器件优选LED灯作为发光体组件，且进一步的可以优选为Micro LED，并可以通过转印的方式直接成型。
实施例二
如图2所示，本发明的实施例二提出的一种可见光通信器件的制作方法，其应用于制造本发明实施例提供的可见光通信器件，其包括：
201、在基板上制作TFT结构层。
具体的，基板可以是刚性基板也可以是柔性基板，例如玻璃基板或聚酰亚胺柔性基板。且在基板上制作TFT结构层之前，最好在基板上制作一层缓冲层，之后在缓冲层上制作TFT结构层；其中缓冲层可以使用SiNx、SiO2、SiON中的一种或任意组合，厚度可以为2000-5000A。TFT结构层可以依次包括有源层、栅极绝缘层、栅极层、层间绝缘层、SD层；其中栅极绝缘层可以使用SiNx、SiO2、SiON中的一种或任意组合制作，厚度可以为1000-2000A；栅极层可以根据具体结构需要进行图形化；层间绝缘层可以使用SiNx、SiO2、SiON中的一种或任意组合，厚度可以为2000-5000A，并采用Photo、刻蚀、剥离等工艺将其图案化，并制作出SD的通孔；可以采用沉积的方式制造SD层，其材质可以是Mo，Al，Ti等金属或其合金组合，厚度最好大于5000A，并通过Photo、刻蚀、剥离等工艺将其图案化，制作出SD电极。
202、在TFT结构层的源极或者漏极上制作光电转换组件。
具体的，可以在TFT结构层的源极或者漏极上依次制作光电二极管和透明导电层，并将光电二极管和透明导电层图案化。即完成信号接收端的制作。
203、在所述TFT结构层以及所述光电转换组件上制作平坦化层，并在平坦化层上距离所述光电转换组件预设距离的位置制作发光组件。
具体的，平坦化层可以使用树脂材料制作，其厚度最好大于1.5um，在平坦化层上制作发光组件的方法包括：在平坦化层上制作发光组件的两个连接电极，并将所述连接电极图案化；在平坦化层和两个所述连接电极上制作保护层，并在保护层上与两个所述连接电极相对应的位置制作连接通孔。
通过本发明实施例提供的方法制造的可见光通信器件，其基板上设置有光电转换组件和发光组件，这样可见光通信器件不仅能够接收光信号，还能发送光信号，即能够实现双向通信。此外，光电转换组件和发光组件是一体集成在基板上，所以当可见光通信系统中，使用本发明实施例提供的可见光通信器件进行通信时，能够达到真正意义上的系统集成，使可见光通信系统避免庞大冗余的情况出现，能够使可见光通信系统小型化、灵活化、易于系统布控、节约空间、提升效率，同时会大幅降低成本。
在具体实施中，其中在保护层制作完成之后，为了避免发光组件发射的光线对同在一个基板上的光电转换组件在接收光信号时产生干扰，以及提高本发明实施例提供的可见光通信器件的光信号的发光亮度，加强光信号的传输性能，可以在保护层上制作反射层，并使反射层将两个所述连接通孔围绕；当保护层制作完成之后在两个连接电极上转印LED灯。
实施例三
本发明的实施例三提出的一种可见光通信系统，其包括：至少两个可见光通信器件；如图1所示，所述可见光通信器件包括：基板1和一体集成在所述基板1上的TFT结构层2、光电转换组件3以及发光组件4；其中，所述光电转换组件3设置在所述TFT结构层2的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件4与所述光电转换组件3间隔预设距离，用于发出光信号；其中，所述可见光通信器件两两相对设置，相对设置的两个所述可见光通信器件中，一个可见光通信器件的光电转换组件与另一个可见光通信器件的发光组件相对，一个可见光通信器件的发光组件与另一个可见光通信器件的光电转换组件相对，组成双向通信通道。
具体的，相对设置的两个可见光通信器件能够组成一个具有双通路的可见光通信系统，所以根据具体使用中所需要的双通路的数量，可以相适应的设置多对可见光通信器件，即将可见光通信器件设置为至少两个，且数量需要为偶数个。该系统中还要包括能够发送信号的客户端、发送端的信号调制设备、发光组件的驱动电路、信号接收端的连接在可见光通信器件上的滤波放大电路、接收端的解调设备以及接收信号的客户端等。
另外，可见光通信系统中两两相对设置的可见光通信器件，其相对的设置方式包括正对、斜对等方式，只要保证一个可见光通信器件作为信号发射端时，另一个作为信号接收端的可见光通信器件能够正常的接收光信号即可，即二者之间相互能够接收对方的光信号即可。
本发明实施例提供的可见光通信系统，其使用的可见光通信器件，其基板上设置有光电转换组件和发光组件，这样可见光通信器件不仅能够接收光信号，还能发送光信号，即能够实现双向通信。此外，光电转换组件和发光组件是一体集成在基板上，所以当可见光通信系统中，使用本发明实施例提供的可见光通信器件进行通信时，能够达到真正意义上的系统集成，使可见光通信系统避免庞大冗余的情况出现，能够使可见光通信系统小型化、灵活化、易于系统布控、节约空间、提升效率，同时会大幅降低成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (14)
1.一种可见光通信器件，其特征在于，其包括：
基板和一体集成在所述基板上的TFT结构层、光电转换组件以及发光组件；
其中，所述光电转换组件设置在所述TFT结构层的源极或者漏极上，用于接收光信号并将接收的光信号转换成电信号；所述发光组件用于发出光信号。
2.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，
所述光电转换组件的接收端的朝向与所述发光组件的发光端的朝向相同。
3.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，
所述光电转换组件包括光电二极管和透明导电层，所述光电二极管设置在所述源极或者漏极上，所述透明导电层设置在所述光电二极管上。
4.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，还包括：
缓冲层，所述缓冲层设置在所述TFT结构层的栅极层和所述基板之间。
5.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，还包括：
平坦化层，所述平坦化层覆盖在所述TFT结构层和所述光电转换组件上；
所述发光组件设置有连接电极，所述发光组件的连接电极设置在所述平坦层上。
6.根据权利要求5所述的可见光通信器件，其特征在于，还包括：
保护层，所述保护层设置在所述平坦化层上，将所述发光组件的连接电极的一周包裹，并将所述发光组件的连接电极的连接端显露。
7.根据权利要求6所述的可见光通信器件，其特征在于，还包括：
反射层，所述反射层设置在所述保护层上，围绕在所述发光组件的一周。
8.根据权利要求1所述的可见光通信器件，其特征在于，
所述发光组件为LED灯。
9.一种可见光通信器件的制作方法，其特征在于，包括：
在基板上制作TFT结构层；
在TFT结构层的源极或者漏极上制作光电转换组件；
在所述TFT结构层以及所述光电转换组件上制作平坦化层，并在平坦化层上距离所述光电转换组件预设距离的位置制作发光组件。
10.根据权利要求9所述的可见光通信器件的制作方法，其特征在于，所述在TFT结构层的源极或者漏极上制作光电转换组件的方法包括：
在所述TFT结构层的源极或者漏极上依次制作光电二极管和透明导电层，并将所述光电二极管和透明导电层图案化。
11.根据权利要求9所述的可见光通信器件的制作方法，其特征在于，
先在基板制作一层缓冲层，之后在所述缓冲层上制作TFT结构层。
12.根据权利要求10所述的可见光通信器件的制作方法，其特征在于，在平坦化层上制作发光组件的方法包括：
在平坦化层上制作发光组件的两个连接电极，并将所述连接电极图案化；
在平坦化层和两个所述连接电极上制作保护层，并在保护层上与两个所述连接电极相对应的位置制作连接通孔。
13.根据权利要求12所述的可见光通信器件的制作方法，其特征在于，
在保护层上制作反射层，并使反射层将两个所述连接通孔围绕；
保护层制作完成之后在两个所述连接电极上转印LED灯。
14.一种可见光通信系统，其特征在于，包括：
至少两个如权利要求1-8中任一所述可见光通信器件；
其中，所述可见光通信器件两两相对设置，相对设置的两个所述可见光通信器件中，一个可见光通信器件的光电转换组件与另一个可见光通信器件的发光组件相对，一个可见光通信器件的发光组件与另一个可见光通信器件的光电转换组件相对，组成双向通信通道。
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