CN111554756A - 光电探测器、显示基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电探测器、显示基板，属于显示技术领域，其可至少部分解决现有的光电探测器会产生暗电流而影响光电探测器性能的问题。本发明的一种光电探测器，包括：基底；第一电极，位于基底上；第二电极，位于基底上，第二电极与第一电极之间具有间隙；半导体层，位于基底上，将第一电极和第二电极连接，其中，在平行于基底的平面上，第一电极与第二电极的截面的面积不同。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种光电探测器、显示基板。
背景技术
现有技术的显示面板，为了检测显示面板本身发出的光或者检测外界照射到该显示面板上的光，一般在显示面板中设置光电探测器。一般光电探测器包括第一电极(sense电极)、第二电极(HV电极)、以及将第一电极和第二电极连接的半导体结构。当特定波长的光照射到半导体结构上使得半导体结构中产生大量载流子(相当于半导体结构的导电性能提高)，从而使得第一电极和第二电极之间导通，以实现对特定波长的光的探测。
然而，当该光电探测器在不受光照时，半导体结构中残留的少量载流子会使得第一电极和第二电极之间产生暗电流，从而对光电探测器的检测性能和显示面板的显示性能造成不利影响。
发明内容
本发明至少部分解决现有的光电探测器会产生暗电流而影响光电探测器性能的问题，提供一种减小暗电流产生的光电探测器。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种光电探测器，包括：
基底；
第一电极，位于所述基底上；
第二电极，位于所述基底上，所述第二电极与所述第一电极之间具有间隙；
半导体层，位于所述基底上，将所述第一电极和所述第二电极连接，其中，在平行于所述基底的平面上，所述第一电极与所述第二电极的截面的面积不同。
进一步优选的是，所述第一电极包括多个第一子电极和多个连接部，所述第一子电极呈圆环形，所有所述第一子电极为同心排布，且任意相邻两所述第一子电极之间在径向上具有间隔，所述连接部沿径向将所有所述第一子电极连接；所述第二电极与所述第一电极为同层，所述第二电极包括多个第二子电极，所述第二子电极呈圆环形，所有所述第二子电极与所述第一子电极为同心排布，任意相邻两所述第一子电极之间具有一个所述第二子电极，所述连接部将所述第二子电极隔断；所述半导体层位于所述第一电极和所述第二电极远离基底的一侧，且将所述第一电极和所述第二电极覆盖。
进一步优选的是，在圆心指向远离所述圆心的方向上所述第一子电极和所述第二子电极的宽度呈等差数列，所述第一子电极和所述第二子电极的宽度分别是指所述第一子电极和所述第二子电极的大圆的直接减去小圆的直接的尺寸，任意相邻所述第一子电极和所述第二子电极之间的间隔距离相等。
进一步优选的是，所述第一子电极的数量为两个，所述连接部的数量为两个，所述第二子电极的数量为两个，两个所述连接部相互垂直。
进一步优选的是，最靠近所述圆心的所述第一子电极的宽度为2-3微米，所述等差数列的公差为2-4微米，任意相邻所述第一子电极和所述第二子电极之间的间隔距离为9-11微米。
进一步优选的是，所述第一电极和所述第二电极分别由铝、钛、镍、铂、铬、氧化铟锡中的任意一种材料形成。
进一步优选的是，所述第二电极位于所述第一电极远离所述基底的一侧，所述第一电极和所述第二电极的形成材料不同；所述半导体层位于所述第一电极和所述第二电极之间。
进一步优选的是，所述第一电极的形成材料为金，所述第二电极的形成材料为氧化铟锡。
进一步优选的是，该光电探测器还包括：绝缘层，位于所述第二电极与所述半导体层之间。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示基板，包括：
多个光电探测器，所述光电探测器为上述的光电探测器；
多个阵列排布的像素单元，与所述光电探测器一一对应。
进一步优选的是，该显示基板还包括：多个晶体管，位于基底与第一电极和/或第二电极之间；遮蔽金属层，将所述晶体管的一极与所述第二电极连接。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有的光电探测器的结构示意图；
图2a为现有的光电探测器的阴阳电极之间的间隔距离与暗电流的关系曲线图；
图2b为现有的光电探测器的阴阳电极的有效面积比与暗电流的关系曲线图；
图3a为已有研究表明的光电探测器的阴阳电极的有效面积比与暗电流的关系曲线图；
图3b为已有研究表明的光电探测器的阴阳电极的有效面积比与光电流的关系曲线图；
图4为本发明的实施例的一种光电探测器的俯视结构示意图；
图5为本发明的实施例的一种显示基板中的光电探测器的结构示意图；
图6为本发明的实施例的一种显示基板的示意图；
图7为本发明的实施例的另一种光电探测器的侧视结构示意图；
其中，附图标记为：1、基底；2、第一电极；21、第一子电极；22、连接部；3、第二电极；31、第二子电极；4、半导体层；5、绝缘层；6、晶体管；7、遮蔽金属层；91、阳极；92、阴极。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
实施例1：
如图1至图7所示，本实施例提供一种光电探测器(MSM)，包括：
基底1；
第一电极2(HV)，位于基底1上；
第二电极3(sense)，位于基底1上，第二电极3与第一电极2之间具有间隙；
半导体层4，位于基底1上，将第一电极2和第二电极3连接，其中，在平行于基底1的平面上，第一电极2与第二电极3的截面的面积不同。
需要说明的是，有研究表明，通过增大光电探测器的阳极和阴极的面积不对称性或者阳极和阴极之间的距离可以有效降低光电探测器的暗电流(当该光电探测器在不受光照时，半导体结构中残留的少量载流子会使得阴阳极之间产生的电流)，如图3a(图3a中c1、c2、c3、c4、c5为阳极和阴极的面积不对称性逐渐变大的暗电流曲线)和图3b(图3b中d1、d2、d3、d4、d5为阳极和阴极的面积不对称性逐渐变小的光电流曲线)所示。然而对于设置在显示基板中的光电探测器，由于像素尺寸(一般约为140微米)的限制，阳极和阴极之间的距离具有限制有一定限制。
例如，如图1所示，现有的一种光电探测器，其中H1、H2、H3为阳极(HV偏压施加线和电极)；S1、S2、S3为阴极(sense端)，用于输出载流子电极。阴极和阳极为插指设计，该光电探测器暗电流的插指间距与暗电流呈正相关，即光电探测器暗电流的插指间距越大与暗电流越小，如图2a所示(图2a中a1、a2、a3分别表示不同电极间距的光电探测器)；阳极和阴极的面积不对称性与暗电流呈正相关，即阳极和阴极的面积不对称性越大与暗电流越小，如图2b所示(图2b中b1、b2、b3分别表示不同的光电探测器)。
其中，也就是说本申请的第一电极2与第二电极3的截面的面积不同，说明第一电极2与第二电极3的截面的面积具有非对称性，从而可以减少光电探测器的暗电流。半导体层4可根据不同波段光的波长而采用不同的材料，其灵活性较高。
本实施例的本申请的光电探测器中，第一电极2与第二电极3的截面的面积不同，说明第一电极2与第二电极3的截面的面积具有非对称性，从而可以减少光电探测器的暗电流。
优选的，一种情况为：如图4所示，第一电极2包括多个第一子电极21和多个连接部22，第一子电极21呈圆环形，所有第一子电极21为同心排布，且任意相邻两第一子电极21之间在径向上具有间隔，连接部22沿径向将所有第一子电极21连接；第二电极3与第一电极2为同层，第二电极3包括多个第二子电极31，第二子电极31呈圆环形，所有第二子电极31与第一子电极21为同心排布，任意相邻两第一子电极21之间具有一个第二子电极31，连接部22将第二子电极31隔断；半导体层4位于第一电极2和第二电极3远离基底1的一侧，且将第一电极2和第二电极3覆盖。
其中，也就是说第一子电极21和第二子电极31是按照由小到大依次套设在一起。其中最小的第一子电极21也可以是一个完整的圆形。具体的，第一电极2阳极，第二电极3为阴极。
第一电极2和第二电极3大致呈圆环形，经计算与现有技术的光电探测器(图1所示)相比，通过圆环设计可增加第一电极2和第二电极3的吸收光的有效面积(该面积至少是现有技术电极面积的1.5倍)，从而增加电场线的密度，同时还可以增强光电探测器收集载流子的能力。
优选的，在圆心指向远离圆心的方向上第一子电极21和第二子电极31的宽度呈等差数列，第一子电极21和第二子电极31的宽度是指每个第一子电极21或者第二子电极31的大圆的直接减去小圆的直接的尺寸，任意相邻第一子电极21和第二子电极31之间的间隔距离相等。
其中，也就是说第一子电极21和第二子电极31的宽度就是指第一子电极21和第二子电极31所成圆环的宽度。从中心开始，圆环的宽度依次增大，且呈依次增大的等差数列，以减小尖端放电影响。而相邻两个圆环之间的间隔距离相等，且该间隔距离满足适应显示基板中像素尺寸条件。
具体的，最靠近圆心的第一子电极21的宽度为2-3微米，等差数列的公差为2-4微米，任意相邻第一子电极21和第二子电极31之间的间隔距离为9-11微米，优选为10微米。
优选的，第一子电极21的数量为两个，连接部22的数量为两个，第二子电极31的数量为两个，两个连接部22相互垂直。
其中，如图4所示，也就是说光电探测器中由中心开始依次为一个第一子电极21、一个第二子电极31、一个第一子电极21、一个第二子电极31。
当上述多个光电探测器设置在显示基板中，由于光电探测器的最外圈为第二子电极31，则相邻两个光电探测器之间相距最近的是两个第二子电极31，与现有技术的光电探测器(相邻两个光电探测器之间相距最近的是一个光电探测器的第一子电极21和另一个光电探测器的第二子电极31)相比，可以大大减小相邻像素单元之间的串扰(crosstalk)。
具体的，第一电极2和第二电极3分别由铝、钛、镍、铂、铬、氧化铟锡中的任意一种材料形成。
优选的，另一种情况为：第二电极3位于第一电极2远离基底1的一侧，第一电极2和第二电极3的形成材料不同；半导体层4位于第一电极2和第二电极3之间。
其中，也就是说该情况的光电探测器的结构相对于本实施例中上一种光电探测器是垂直类型的。第一电极2和第二电极3是叠置的，且第一电极2和第二电极3为不同功函材料。
需要说明的是，有研究表明，通过增大光电探测器的阳极和阴极的材料不对称性或者阳极和阴极之间的距离可以有效降低光电探测器的暗电流。
本实施例的本申请的光电探测器中，第一电极2与第二电极3的材料的不同，说明第一电极2与第二电极3具有非对称性，从而可以减少光电探测器的暗电流。
第一电极2与第二电极3的材料可以是铝(响应金属功函数为4.58eV)，钛(响应金属功函数为4.33eV)，镍(响应金属功函数为5.2eV)，铂(响应金属功函数为5.6eV)，铬(响应金属功函数为4.5eV)，ITO(响应金属功函数为5.0eV)等。第一电极2和第二电极3功函数差越大越好，故第一电极2可以为镍、铂、氧化铟锡等高功函数，第二电极3功可以为铝和铬。
优选的，第一电极2的形成材料为氧化铟锡ITO，第二电极3的形成材料为金Au。
需要说明的是，第一电极2和第二电极3的形成材料不仅限于上述的材料，还可以是其他适合的材料。
优选的，还包括：绝缘层5，位于第二电极3与半导体层4之间。
其中，通过设置绝缘层5也可以提高势垒高度，从而降低光电探测器暗电流。
绝缘层5的形成材料可以硅(a-Si)，也可以是其他适合的无机材料，也可以是适合的有机材料。
实施例2：
如图1至图7所示，本实施例提供一种显示基板，包括：
多个光电探测器，光电探测器为实施例1中的光电探测器；
多个阵列排布的像素单元，与光电探测器一一对应。
其中，也就是说一个像素单元对应一个光电探测器，且光电探测器的第一电极2和第二电极3之间的间隔的大于与像素单元的尺寸有关系。
本实施例的本申请的光电探测器中，通过增加第一电极2与第二电极3非对称性(有效面积不同或者材料不同)，从而可以减少光电探测器的暗电流。
优选的，该显示基板还包括：多个晶体管6，位于基底1与第一电极2和/或第二电极3之间；遮蔽金属层7(shield metal)，将晶体管6的一极与光电探测器的第二电极3连接。
其中，也就是说每个晶体管6通过遮蔽金属层7将电信号传送至光电探测器，以使光电探测器工作。
具体的，该显示基板可为液晶显示面板、有机发光二极管(OLED)显示面板、电子纸、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。
应当说明的是，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (11)
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：
基底；
第一电极，位于所述基底上；
第二电极，位于所述基底上，所述第二电极与所述第一电极之间具有间隙；
半导体层，位于所述基底上，将所述第一电极和所述第二电极连接，其中，在平行于所述基底的平面上，所述第一电极与所述第二电极的截面的面积不同。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一电极包括多个第一子电极和多个连接部，所述第一子电极呈圆环形，所有所述第一子电极为同心排布，且任意相邻两所述第一子电极之间在径向上具有间隔，所述连接部沿径向将所有所述第一子电极连接；
所述第二电极与所述第一电极为同层，所述第二电极包括多个第二子电极，所述第二子电极呈圆环形，所有所述第二子电极与所述第一子电极为同心排布，任意相邻两所述第一子电极之间具有一个所述第二子电极，所述连接部将所述第二子电极隔断；
所述半导体层位于所述第一电极和所述第二电极远离基底的一侧，且将所述第一电极和所述第二电极覆盖。
3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，在圆心指向远离所述圆心的方向上所述第一子电极和所述第二子电极的宽度呈等差数列，所述第一子电极和所述第二子电极的宽度分别是指所述第一子电极和所述第二子电极的大圆的直接减去小圆的直接的尺寸，任意相邻所述第一子电极和所述第二子电极之间的间隔距离相等。
4.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述第一子电极的数量为两个，所述连接部的数量为两个，所述第二子电极的数量为两个，两个所述连接部相互垂直。
5.根据权利要求3所述的光电探测器，其特征在于，最靠近所述圆心的所述第一子电极的宽度为2-3微米，所述等差数列的公差为2-4微米，任意相邻所述第一子电极和所述第二子电极之间的间隔距离为9-11微米。
6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极分别由铝、钛、镍、铂、铬、氧化铟锡中的任意一种材料形成。
7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第二电极位于所述第一电极远离所述基底的一侧，所述第一电极和所述第二电极的形成材料不同；
所述半导体层位于所述第一电极和所述第二电极之间。
8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述第一电极的形成材料为金，所述第二电极的形成材料为氧化铟锡。
9.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
绝缘层，位于所述第二电极与所述半导体层之间。
10.一种显示基板，其特征在于，包括：
多个光电探测器，所述光电探测器为权利要求1至9中任意一项所述的光电探测器；
多个阵列排布的像素单元，与所述光电探测器一一对应。
11.根据权利要求10所述的显示基板，其特征在于，还包括：
多个晶体管，位于基底与第一电极和/或第二电极之间；
遮蔽金属层，将所述晶体管的一极与所述第二电极连接。
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