CN112310133A - 光学传感器、制造其的方法和包括其的显示设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光学传感器、制造光学传感器的方法和显示设备。光学传感器包括：衬底；电路元件层，设置在衬底上并包括电路元件；以及光电元件层，包括光电元件、自组装单层以及连接到光电元件的偏置电极，其中，光电元件连接到电路元件，并且其中，自组装单层设置在光电元件上。

Description

光学传感器、制造其的方法和包括其的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月26日向韩国知识产权局提交的第10-2019-0091281号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本发明涉及光学传感器、制造光学传感器的方法以及包括光学传感器的显示设备。
背景技术
近来，诸如智能电话或平板个人计算机(PC)的显示设备已经被用于各种领域，并且因此，使用用户的指纹等的生物识别信息认证方法已经被广泛地使用。为了提供指纹感测功能，指纹传感器可以以嵌入到显示设备中或附接到显示设备的形式提供。这种指纹传感器集成的显示设备被称为屏幕指纹(FoD)。
FoD可以配置为例如光敏传感器。例如，光敏FoD使用设置在像素中的发光元件作为光源，并且可以包括光学传感器阵列。光学传感器阵列可以由例如CMOS图像传感器(CIS)来配置。
CMOS图像传感器可以包括竖直P-本征-N(PIN)二极管。当从PIN二极管输出的少量感测电流被传输到外部时，可能产生噪声。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式，光学传感器包括：衬底；电路元件层，设置在衬底上并包括电路元件；以及光电元件层，包括光电元件、自组装单层以及连接到光电元件的偏置电极，其中，光电元件连接到电路元件，并且其中，自组装单层设置在光电元件上。
在本发明的示例性实施方式中，光电元件包括：下电极，连接到电路元件；P-本征-N(PIN)层，设置在下电极上；以及上电极，设置在PIN层上并连接到偏置电极。
在本发明的示例性实施方式中，光电元件层还包括覆盖上电极的保护层，并且偏置电极形成在保护层上并且通过形成在保护层中的接触孔连接到上电极。
在本发明的示例性实施方式中，自组装单层形成在保护层和偏置电极之间。
在本发明的示例性实施方式中，PIN层包括：N型半导体层，设置在下电极上；I型半导体层，形成在N型半导体层上；以及P型半导体层，形成在I型半导体层上。
在本发明的示例性实施方式中，电路元件层包括：有源图案，具有沟道区以及分别在沟道区的相对侧上的源区和漏区；栅极绝缘层，覆盖有源图案；栅电极，形成在栅极绝缘层上，其中栅电极的至少一部分与沟道区重叠；层间绝缘层，覆盖栅电极；源电极和漏电极，形成在层间绝缘层上并通过接触孔分别连接到源区和漏区；以及保护层，覆盖源电极和漏电极。
在本发明的示例性实施方式中，光学传感器还包括形成在光电元件层上的平坦化层。
根据本发明的示例性实施方式，制造光学传感器的方法包括：在衬底上形成电路元件层，其中电路元件层包括至少一个电路元件；在电路元件层上形成光电元件，其中，光电元件连接到至少一个电路元件；形成覆盖光电元件的保护层；在保护层上形成自组装单膜；在自组装单膜和保护层中形成接触孔；以及形成通过接触孔连接到光电元件的偏置电极。
在本发明的示例性实施方式中，制造光学传感器的方法还包括在形成接触孔之后清洁衬底。
在本发明的示例性实施方式中，制造光学传感器的方法还包括在形成偏置电极之后对衬底执行氧等离子体处理。
在本发明的示例性实施方式中，在不形成偏置电极的区域中通过氧等离子体处理蚀刻自组装单膜。
在本发明的示例性实施方式中，制造光学传感器的方法还包括在执行衬底的氧等离子体处理之后形成平坦化层，其中，平坦化层覆盖偏置电极。
在本发明的示例性实施方式中，形成光电元件包括：形成连接到至少一个电路元件的下电极；在下电极上形成P-本征-N(PIN)膜，其中，PIN膜包括N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层；在PIN膜上形成上电极膜；以及通过分别图案化PIN膜和上电极膜形成PIN层和上电极。
在本发明的示例性实施方式中，形成接触孔包括在自组装单膜上形成具有与上电极对应的开口的掩模；干法蚀刻自组装单膜；湿法蚀刻保护层；以及移除掩模。
根据本发明的示例性实施方式，显示设备包括：显示面板，包括像素；以及光学传感器，设置在显示面板上并包括多个传感器像素，其中，多个传感器像素中的每一个包括：第一衬底；第一电路元件层，设置在第一衬底上并且包括配置多个传感器像素的第一电路元件；以及光电元件层，包括光电元件、自组装单层以及连接到光电元件的偏置电极，其中，光电元件连接到第一电路元件，并且其中偏置电极与自组装单层重叠。
在本发明的示例性实施方式中，光电元件包括：下电极，连接到第一电路元件；P-本征-N(PIN)层，设置在下电极上；以及上电极，设置在PIN层上并连接到偏置电极。
在本发明的示例性实施方式中，光电元件层还包括覆盖上电极的第一保护层，并且偏置电极形成在第一保护层上并且通过形成在第一保护层中的接触孔连接到上电极。
在本发明的示例性实施方式中，自组装单层形成在第一保护层和偏置电极之间。
在本发明的示例性实施方式中，显示面板包括：第二衬底；第二电路元件层，设置在第二衬底上并且包括配置像素的第二电路元件；发光元件层，形成在第二电路元件层上并且包括形成多个像素的发光元件；以及第二保护层，形成在发光元件层上。
在本发明的示例性实施方式中，显示面板还包括设置在第二衬底和第二电路元件层之间并包括开口的光阻挡层，入射光穿过该开口。
附图说明
图1和图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施方式的显示设备的平面图；
图3是根据本发明的示例性实施方式的显示设备的剖视图；
图4是根据本发明的示例性实施方式的显示设备的剖视图；
图5是示出根据本发明的示例性实施方式的光学传感器和指纹检测器的配置的平面图；
图6是示出图5中所示的传感器像素的电路图；
图7是图6中所示的传感器像素的侧剖视图；
图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15是示出根据本发明的示例性实施方式的制造传感器像素的方法的图；以及
图16是示出根据光学传感器的驱动电压的PIN二极管的泄漏电流的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。相同或相似的附图标记可以用于附图和本说明书中相同的配置元件，且因此，可以省略重复的描述。
图1和图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施方式的显示设备的平面图。例如，图1和图2是示意性地示出包括在根据本发明的示例性实施方式的显示设备中的显示面板以及用于驱动显示面板的驱动电路的图。为了方便起见，图1和图2分离地示出了显示面板和驱动电路，但是本发明不限于此。例如，驱动电路的全部或一部分可以在显示面板上整体实现。
显示设备10可以设置成各种形状。例如，显示设备10可以设置成具有两对边的矩形板形状，并且在每对边中，边彼此平行。显示设备10可以在图像显示方向上显示某些视觉信息，例如文本、视频、照片、二维或三维图像等。
显示设备10可以在整体上或者在至少一部分上具有柔性。例如，整个显示设备10可以是柔性的，或者显示设备10可以在与柔性区域对应的区域中是柔性的。
参照图1和图2，显示设备10包括显示面板110和用于驱动显示面板110的驱动电路200。
显示面板110包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA是提供了多个像素PXL(其也可以被称为子像素)的区域并且可以被称为有效区域。在本发明的示例性实施方式中，像素PXL中的每个可以包括至少一个发光元件。显示设备10通过响应于从外部(例如，外部设备)输入的图像数据而驱动像素PXL来在显示区域AA中显示图像。
在本发明的示例性实施方式中，显示区域AA可以包括感测区域SA。感测区域SA可以包括设置在显示区域AA中的像素PXL的至少一部分。
如图1中所示，显示区域AA的至少一部分可以被设置为感测区域SA。在本发明的示例性实施方式中，如图2中所示，显示区域AA的整体可以被设置为感测区域SA。
此外，图1示出了其中在显示区域AA中仅形成一个感测区域SA的示例，但是本发明不限于此。例如，可以在显示区域AA中布置多个感测区域SA。在此实施方式中，多个感测区域SA可以具有相同的面积和形状或者具有不同的面积和形状。
此外，图1示出了其中在显示区域AA的至少一部分中形成感测区域SA的示例，但是本发明不限于此。例如，感测区域SA可以与显示区域AA的至少一部分重叠。
非显示区域NA设置在显示区域AA周围，并且可以被称为非有效区域。例如，非显示区域NA可以至少部分地围绕显示区域AA。在本发明的示例性实施方式中，非显示区域NA可以是显示面板110的除显示区域AA之外的剩余区域。在本发明的示例性实施方式中，非显示区域NA可以包括布线区域、焊盘区域、各种虚设区域等。
在本发明的示例性实施方式中，显示设备10还可以包括设置在感测区域SA中的多个传感器像素SPXL。传感器像素SPXL可以配置为用于感测光的传感器。在本发明的示例性实施方式中，当从设置在显示设备10中的光源发射的光被用户的手指反射时，传感器像素SPXL可以检测反射的光并输出相应的电信号(例如，电压信号)。该电信号可以被传输到将在下面描述并用于指纹检测的驱动电路200。在下文中，将通过示例来描述本发明，在该示例中，传感器像素SPXL被用于指纹检测，但是传感器像素SPXL也可以用于执行各种功能，诸如触摸传感器或扫描仪。
当传感器像素SPXL布置在感测区域SA中时，传感器像素SPXL可以与像素PXL重叠或者可以布置在像素PXL周围。例如，传感器像素SPXL的一部分或全部可以与像素PXL重叠，或者可以设置在像素PXL之间。在本发明的示例性实施方式中，传感器像素SPXL和像素PXL可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。然而，本发明不限于传感器像素SPXL和像素PXL之间的尺寸和布置。
当传感器像素SPXL布置成至少一部分与像素PXL相邻或重叠时，传感器像素SPXL可以使用设置在像素PXL中的发光元件作为光源。在本实施方式中，传感器像素SPXL可以与设置在像素PXL中的发光元件一起形成光感测方法的指纹传感器。这样，当通过使用像素PXL作为光源而没有单独的外部光源来配置其中嵌入有指纹传感器的显示设备10时，可以减小光学传感器类型的指纹传感器和具有该指纹传感器的显示设备10的厚度，并且可以减小其制造成本。
在本发明的示例性实施方式中，传感器像素SPXL可以布置在显示面板110的两个表面中的面对显示图像的表面(例如，前表面)的背表面(例如，后表面)上。然而，本发明不限于此。
驱动电路200可以驱动显示面板110。例如，驱动电路200可以向显示面板110输出与图像数据对应的数据信号，或者可以输出用于传感器像素SPXL的驱动信号，并且可以从传感器像素SPXL接收电信号(例如，感测信号)。驱动电路200可以通过使用电信号来检测用户的指纹形式。
在本发明的示例性实施方式中，驱动电路200可以包括面板驱动器210和指纹检测器220。为了方便起见，图1和图2分离地示出了面板驱动器210和指纹检测器220，但是本发明不限于此。例如，指纹检测器220的至少一部分可以与面板驱动器210集成，或者可以与面板驱动器210一起操作。
面板驱动器210可以在顺序地监视显示区域AA的像素PXL的同时将与图像数据对应的数据信号顺序地提供给像素PXL。然后，显示面板110可以显示与图像数据对应的图像。
在本发明的示例性实施方式中，面板驱动器210可以向像素PXL提供用于指纹感测的驱动信号。驱动信号可以设置成使像素PXL发光并作为传感器像素SPXL的光源操作。在本实施方式中，用于指纹感测的驱动信号可以被提供给设置在显示面板110中的特定区域中的像素PXL，例如，设置在感测区域SA中的像素PXL。在本发明的示例性实施方式中，用于指纹感测的驱动信号可以由指纹检测器220提供。
指纹检测器220可以将用于驱动传感器像素SPXL的驱动信号(例如，驱动电压)传输到传感器像素SPXL，并且可以基于从传感器像素SPXL接收的电信号来检测用户指纹。传感器像素SPXL的驱动电压可以是例如约-7V至约-3V，但是本发明不限于此。
图3是根据本发明的示例性实施方式的显示设备的剖视图。例如，图3是图1和图2中所示的显示设备10的感测区域SA的剖视图。
参照图3，显示设备10可以包括显示面板110和在感测区域SA中设置在显示面板110的一个表面上的光学传感器PSL。此外，显示设备10可以包括衬底SUB和依次布置在衬底SUB的一个表面(例如，上表面)上的电路元件层BPL、发光元件层LDL、第一保护层PTL1、第一粘合层ADL1和窗WIN。此外，显示设备10可以包括在感测区域SA中顺序地布置在衬底SUB的另一表面(例如，下表面)上的第二粘合层ADL2和第二保护层PTL2。
衬底SUB可以是显示面板110的基底构件，并且可以是大致透明且透射的衬底。衬底SUB可以是包括例如玻璃或钢化玻璃的刚性衬底或者是由例如塑料形成的柔性衬底。然而，衬底SUB的材料不限于此，并且衬底SUB可以由各种材料形成。
如图1和图2中所示，衬底SUB可以包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA可以包括多个像素区域PXA，像素区域PXA中的每个包括一个像素PXL。
电路元件层BPL设置在衬底SUB的一个表面上，并且可以包括至少一个导电层。例如，电路元件层BPL可以包括多个电路元件、用于驱动像素PXL的多种电源以及用于提供信号的布线。多个电路元件可以例如配置像素PXL和传感器像素SPXL的像素电路。在这种情况下，电路元件层BPL可以包括用于形成诸如至少一个晶体管和电容器的各种电路元件以及连接到至少一个晶体管和电容器的布线的多个导电层。此外，电路元件层BPL可以包括设置在多个导电层之间的至少一个绝缘层。此外，电路元件层BPL可以包括布线部分，布线部分设置在衬底SUB的非显示区域NA中，并且提供与连接到像素PXL的布线对应的电力和信号。
发光元件层LDL可以设置在电路元件层BPL的一个表面上。发光元件层LDL可以包括通过接触孔等连接到电路元件层BPL的电路元件和/或布线的多个发光元件LD。在本发明的示例性实施方式中，可以为每个像素PXL设置多个发光元件LD中的至少一个。
像素PXL中的每个可以包括设置在电路元件层BPL中的电路元件和设置在发光元件层LDL中的至少一个发光元件LD，发光元件层LDL设置在电路元件层BPL上。
第一保护层PTL1可以设置在发光元件层LDL上以覆盖显示区域AA。第一保护层PTL1可以包括密封构件，诸如薄膜封装(TFE)或封装衬底，并且还可以包括除了密封构件之外的保护膜等。
第一粘合层ADL1通过设置在第一保护层PTL1和窗WIN之间而将第一保护层PTL1联接到窗WIN。第一粘合层ADL1可以包括诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明粘合剂，并且可以包括除此之外的各种粘合剂材料。
例如，窗WIN可以是设置在显示设备10的包括显示面板110的模块的顶部上的保护构件，并且可以是大致透明且透射的衬底。窗WIN可以具有包括例如玻璃衬底、塑料膜和/或塑料衬底的多层结构。窗WIN可以包括刚性衬底或柔性衬底，并且窗WIN的材料没有特别限制。
在本发明的示例性实施方式中，显示设备10还可以包括偏振板和/或触摸传感器层(例如，触摸电极层)。例如，显示设备10还可以包括设置在第一保护层PTL1和窗WIN之间的偏振板和/或触摸传感器层。
第二保护层PTL2可以设置在衬底SUB的另一表面上。第二保护层PTL2可以通过第二粘合层ADL2结合到衬底SUB。
第二粘合层ADL2可以将衬底SUB牢固地结合(或附接)到第二保护层PTL2。第二粘合层ADL2可以包括诸如OCA的透明粘合剂。例如，第二粘合层ADL2可以包括压敏粘合剂(PSA)，其中当施加用于将第二粘合层ADL2结合到粘合表面的压力时，粘合剂材料起作用。当第二粘合层ADL2包括压敏粘合剂时，第二粘合层ADL2可以单独通过压力附接到衬底SUB和第二保护层PTL2，而不需要在室温下进行单独的热处理或UV处理。
第二保护层PTL2可以阻止氧气和湿气从外部流入，并且可以以单层或多层的形式设置。第二保护层PTL2可以以膜的形式形成，以进一步确保显示面板110的柔性。第二保护层PTL2可以通过包括诸如OCA的透明粘合剂的另一粘合层与光学传感器PSL联接。
在本发明构思的示例性实施方式中，还可以在第二保护层PTL2下方设置选择性光阻挡膜。选择性光阻挡膜可以阻挡引入显示设备10中的外部光的预定频率区域(例如，红外线)，从而防止预定频率区域的光入射到光学传感器PSL的传感器像素SPXL上。在以上描述中，选择性光阻挡膜可以设置在第二保护层PTL2下方，但本发明构思不限于此。例如，在本发明构思的示例性实施方式中，选择性光阻挡膜可以设置在显示设备10的任何层上以及设置在光学传感器PSL的上部分上。此外，当在显示面板110中包括阻挡红外线的配置元件时，可以省略选择性光阻挡膜。
光学传感器PSL通过粘合剂等附接到显示面板110的背表面(例如，后表面)以与显示面板110的至少一个区域重叠。例如，光学传感器PSL可以设置成在感测区域SA中与显示面板110重叠。光学传感器PSL可以包括以预定分辨率和/或间隔分布的多个传感器像素SPXL。
传感器像素SPXL可以具有预定的数量、尺寸和布置，使得可以根据由传感器像素SPXL输出的电信号生成可识别的指纹图像。传感器像素SPXL之间的距离可以密集地设置，使得从观察目标(例如，指纹等)反射的反射光入射到至少两个相邻的传感器像素SPXL上。
传感器像素SPXL可以感测外部光并输出相应的电信号，例如，电压信号。取决于形成在用户的手指的指纹上的谷和脊，由传感器像素SPXL中的每个接收的反射光可以具有不同的光学特性(例如，频率、波长、尺寸等)。因此，传感器像素SPXL中的每个可以响应于反射光的光学特性输出具有不同的电特性的电压信号。由传感器像素SPXL输出的电压信号可以由指纹检测器220转换为图像数据，并用于识别用户的指纹。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式的显示设备10包括发光元件层LDL和包括光学传感器PSL的指纹传感器。发光元件层LDL可以包括发光元件LD，发光元件LD也可以用作光敏传感器的光源。光学传感器PSL可以包括传感器像素SPXL，传感器像素SPXL接收从发光元件层LDL发射并且从位于显示设备10上方的对象(例如，手指的指纹区域)反射的反射光。
此外，尽管显示设备10利用像素PXL的发光元件LD作为指纹传感器的光源，但是本发明不限于此。例如，根据本发明的示例性实施方式的显示设备可以包括用于指纹检测的单独的光源。
下面将描述根据本发明的示例性实施方式的显示设备10的指纹检测方法。在其中传感器像素SPXL被激活的指纹检测周期期间，显示区域AA中的像素PXL(例如，设置在像素PXL中的发光元件LD)可以在显示区域AA的以下区域中发射光，在该区域中，用户的手指(例如，指纹区域)与显示区域AA接触或在显示区域AA附近。例如，显示区域AA中的所有像素PXL可以在指纹检测周期期间同时或顺序地发光。此外，显示区域AA中的像素PXL中的仅一些像素PXL可以以预定间隔发射光，或者仅一些像素PXL可以发射预定颜色的光(例如，具有短波长的光，诸如蓝光)。此外，传感器像素SPXL可以在指纹检测周期期间同时或顺序地驱动。
从像素PXL发射的光中的一些可以被用户的手指反射并入射到传感器像素SPXL上。此时，可以基于从指纹的脊和谷反射的光的量和/或反射光的波形的差异来检测用户的指纹形式(或者例如，指纹图案)。
图4是根据本发明的示例性实施方式的显示设备的剖视图。
参照图4，在本发明的示例性实施方式中，显示设备10'还可以包括光阻挡层PHL。光阻挡层PHL可以设置在显示面板110内或设置在显示面板110和传感器像素SPXL之间，以阻挡将入射在传感器像素SPXL上的光的一部分。例如，光阻挡层PHL可以选择性地阻挡和透射从即将与显示面板110的上端接触或者已经与显示面板110的上端接触的对象(例如，手指)反射的光(在下文中，称为反射光)。入射在光阻挡层PHL上的光中的一些可以被阻挡，并且剩余光中的一些可以穿过针孔PIH以到达光阻挡层PHL下面的传感器像素SPXL。
光阻挡层PHL包括多个针孔PIH。针孔PIH可以是光学孔并且可以是一种透光孔。例如，针孔PIH可以是具有相对小尺寸(例如，面积)的透光孔。例如，针孔PIH可以具有在显示设备10'的彼此重叠的层中的透光孔的最小尺寸。例如，针孔PIH可以位于反射光沿倾斜方向或垂直方向穿过显示面板110并入射到传感器像素SPXL上的路径上。
显示面板110可以透明地形成在布置有针孔PIH的区域中，使得由手指的指纹等反射的反射光可以穿过相应的针孔PIH。此外，为了减少指纹检测所需的反射光的损失，显示面板110可以配置成使得满足预定角度范围的观察视场(FOV)(或者例如被称为视角)的光可以透射通过每个针孔PIH。
例如，显示面板110可以是透明的，并且形成在与针孔PIH重叠的区域中，同时相对于布置有各个针孔PIH的区域具有比相应的针孔PIH更大的面积。在下文中，透明地形成使得反射光能够透射的区域被称为“光学开口区域”。
当期望范围的观察视角被称为θ，电路元件层BPL的厚度被称为q，并且基于每个针孔PIH的中心，形成在电路元件层BPL和发光元件层LDL之间的界面处的光学开口区域OPA的宽度被称为2p时，可以确定2p＝2×(q×tanθ)。在本发明的示例性实施方式中，观察视场可以是在大约30至60度的范围内的角度，例如45度，并且本发明不限于此。
针孔PIH可以具有预定的宽度w，例如，宽度w在约5μm至约20μm的范围内，并且考虑到针孔PIH的宽度w，光学开口区域OPA的宽度可以是2p+w。以这种方式，当远离光阻挡层PHL时(例如，分别朝向光阻挡层PHL的上部分和下部分行进时)，可以逐渐增加待在显示设备10的每个层中实现的光学开口区域OPA的宽度。
针孔PIH的宽度w(或者例如直径)可以被设定为反射光的波长的大约10倍或更多倍，例如，大约4μm或大约5μm或更大，以防止光的衍射。此外，针孔PIH的宽度w可以被设置为足以防止图像模糊并且更清楚地检测指纹的形状的尺寸。例如，针孔PIH的宽度w可以被设定为大约15μm或更小。然而，本发明不限于此，并且针孔PIH的宽度w可以根据反射光的波长带宽和/或模块的层厚度而改变。
可以根据光阻挡层PHL和光学传感器PSL之间的距离以及反射光的波长范围设置相邻的针孔PIH之间的间隔(或者，例如间距)。例如，当要获得的反射光的观察视场为大约45度时，相邻的针孔PIH之间的距离可以被设置为大于光阻挡层PHL和光学传感器PSL之间的距离的两倍，并且可以被设置为等于或大于该距离和预定误差范围的和。在这种情况下，可以防止由各个传感器像素SPXL观察到的图像彼此重叠，并且从而可以防止图像模糊。
只有穿过针孔PIH的反射光可以到达光学传感器PSL的传感器像素SPXL。传感器像素SPXL可以输出与所接收的反射光对应的电信号，例如电压信号。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式的显示设备10'包括指纹传感器，该指纹传感器包括发光元件层LDL、光学传感器PSL和光阻挡层PHL。发光元件层LDL可以包括还可以用作光敏传感器的光源的发光元件LD。可以在每个像素区域PXA中设置发光元件LD中的至少一个。光学传感器PSL可以包括传感器像素SPXL，传感器像素SPXL接收从发光元件层LDL发射并且从位于显示设备10'上方的对象(例如，手指的指纹区域)反射的反射光。光阻挡层PHL可以包括设置在发光元件层LDL和光学传感器PSL之间的针孔PIH，以选择性地透射反射光。
图5是示出根据本发明的示例性实施方式的光学传感器和指纹检测器的配置的平面图。
参照图5，光学传感器PSL可以包括传感器像素SPXL的阵列。在本发明的示例性实施方式中，传感器像素SPXL可以布置成二维阵列，并且不限于此。每个传感器像素SPXL可以包括光电元件，该光电元件根据接收到的光的量将入射光光电转换为电荷。下面将参考图6详细描述传感器像素SPXL的特定结构。
指纹检测器220可以包括水平驱动器221、垂直驱动器222和控制器223。
水平驱动器221可以通过驱动线H1至Hn连接到传感器像素SPXL。水平驱动器221可配置有移位寄存器或地址解码器。在本发明的示例性实施方式中，水平驱动器221可以施加驱动信号以驱动传感器像素SPXL中的所选的传感器像素SPXL。例如，水平驱动器221可以以传感器像素行为单位施加驱动信号。水平驱动器221可以包括用于复位存储在传感器像素SPXL中的不必要的电荷的复位单元。
由水平驱动器221选择和驱动的传感器像素SPXL使用设置在传感器像素SPXL中的光电元件感测光，并输出与检测到的光对应的电信号，例如电压信号。以这种方式输出的电信号可以是例如模拟信号。
垂直驱动器222可以通过信号线V1至Vm连接到传感器像素SPXL。垂直驱动器222可以处理从传感器像素SPXL输出的信号。
垂直驱动器222可以例如执行相关的双采样(CDS)过程，以用于从接收的电信号中去除噪声。此外，垂直驱动器222可以将从传感器像素SPXL接收的模拟信号转换为数字信号。在本发明的示例性实施方式中，可以为每个传感器像素列设置垂直驱动器222的模数转换器，并且垂直驱动器222的模数转换器可以并行处理从传感器像素列接收的模拟信号。
垂直驱动器222可以进一步由移位寄存器或地址解码器配置。垂直驱动器222可以按规则顺序地选择与传感器像素列对应的处理电路，例如，模数转换器。可以输出由垂直驱动器222选择的处理电路处理的电信号，例如数字信号。
控制器223可以通过产生各种时序信号的时序发生器等来配置，并且可以基于由相应的时序发生器产生的时序信号来控制水平驱动器221和垂直驱动器222。
在本发明的示例性实施方式中，控制器223可以根据从垂直驱动器222接收的信号(例如，电信号)生成图像数据，并且控制器223可以处理所生成的图像数据。此外，在本发明的示例性实施方式中，控制器223可以根据处理后的图像数据检测指纹，或者执行对所检测到的指纹的授权和/或外部传输。然而，生成图像数据和指纹检测可以不由控制器223执行，而是可以由外部主机处理器等执行。在本实施方式中，控制器223可以将从垂直驱动器222接收的电信号(例如，数字信号)传输到外部主机处理器，或者可以经由面板驱动器210等传输电信号。例如，控制器223可以将从垂直驱动器222接收的电信号直接传输到外部主机处理器。
图6是示出根据本发明的示例性实施方式的图5中所示的传感器像素的电路图。图6示出了设置在第x传感器像素行和第x传感器像素列中的传感器像素SPXL作为具有三晶体管结构的传感器像素SPXL。
参照图6，传感器像素SPXL是光电元件的示例，并且包括光电二极管PD、传输晶体管TRTX、复位晶体管TRRX和放大晶体管TRAMP。图6示出了其中晶体管是N型晶体管的示例；然而，在本发明的示例性实施方式中，晶体管中的至少一些可以是P型的，并且传感器像素SPXL的电路结构可以根据此进行修改。
光电二极管PD的阳极电极接地。传输晶体管TRTX连接在光电二极管PD的阴极电极和第一节点N1之间，并且传输晶体管TRTX的栅电极连接到水平驱动器221。当由驱动线Hx施加驱动信号时，传输晶体管TRTX导通，并且作为传输栅极单元工作，该传输栅极单元将由光电二极管PD光电转换的电荷传输到作为电荷电压转换器的第一节点N1。
复位晶体管TRRX连接在复位电源VRESET和第一节点N1之间，并且可以通过栅电极接收复位信号。当施加复位信号时，复位晶体管TRRX可以导通，并将第一节点N1的电压设置为复位电源VRESET的电压。此外，复位信号可以由连接到复位晶体管TRRX的栅电极的复位线RST施加。
放大晶体管TRAMP连接在复位电源VRESET和信号线Vx之间，并且栅电极连接到第一节点N1。放大晶体管TRAMP作为放大器工作，其向信号线Vx输出与第一节点N1的电压对应的信号。
在本发明的示例性实施方式中，传感器像素SPXL的结构不限于以上描述，并且传感器像素SPXL可以被修改为包括例如四晶体管结构等。
图7是根据本发明的示例性实施方式的图6中所示的传感器像素的侧剖视图。例如，图7示出了包括在传感器像素SPXL中的一个晶体管TR(例如，传输晶体管TRTX)和光电二极管PD的侧剖视图。
参考图7，传感器像素SPXL可以包括顺序地堆叠在衬底711的表面(例如，衬底711的上表面)上的缓冲层712、电路元件层BPL、光电元件层PDL和平坦化层770。
例如，衬底711可以是光学传感器PSL的基底构件，并且可以是包括例如玻璃或钢化玻璃的刚性衬底或者由例如塑料材料形成的柔性衬底。然而，衬底711的材料不限于此，并且衬底711可以由各种材料形成。
缓冲层712可以设置在衬底711上。缓冲层712可由氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜的单层或多层形成。
晶体管TR可以设置在缓冲层712上。晶体管TR可以是由基于铟镓锌氧化物(IGZO)的材料形成的氧化物薄膜晶体管(TFT)、低温多晶硅(LTPS)和非晶硅薄膜晶体管(a-SiTFT)中的一个。晶体管TR可以具有例如以下结构。
有源图案721可以设置在缓冲层712上。有源图案721可以包括电子通过其移动的沟道区721a以及分别形成在沟道区721a的一侧和另一侧处的源区721b和漏区721c。例如，源区721b和漏区721c分别形成在沟道区721a的相对侧处。
栅极绝缘层722可以设置在有源图案721上。栅极绝缘层722可以包括一个或多个无机层和/或有机层。栅极绝缘层722可由氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜的单层或多层形成。形成栅极绝缘层722的材料不限于上述材料，并且栅极绝缘层722可以包括例如无机绝缘材料或有机绝缘材料，诸如SiOx、SiNx、SiON、SiOF、AlOx等。栅极绝缘层722可以使有源图案721与将在下面描述的栅电极723绝缘。
栅电极723设置在栅极绝缘层722上。栅电极723可以设置成与有源图案721的沟道区721a对应。例如，栅电极723可以与沟道区721a重叠。例如，当晶体管TR是传输晶体管TRTX时，栅电极723可以电连接到驱动线Hx。例如，驱动线Hx可以设置在与栅电极723相同的层上，并且栅电极723可以从驱动线Hx延伸。
栅电极723可以是由导电材料形成的单层或多层。栅电极723可以由例如Ti、Cu、Mo、Al、Au、Cr、TiN、Ag、Pt、Pd、Ni、Sn、Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Mn、W、Nb、Ta、Bi、Sb、Pb等形成。栅电极723可以由例如MoTi和AlNiLa的合金形成。栅电极723可以是由例如Ti/Cu、Ti/Au、Mo/Al/Mo、ITO/Ag/ITO、TiN/Ti/Al/Ti、TiN/Ti/Cu/Ti等形成的多层。
层间绝缘层724可以设置在栅电极723上。层间绝缘层724可以包括一个或多个无机膜和/或有机膜。例如，层间绝缘层724可以由氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜的单层或多层形成。
接触孔可以形成在层间绝缘层724中，以将源电极725a和漏电极725b分别连接到有源图案721的源区721b和漏区721c。
由导电材料形成的源电极725a和漏电极725b可以设置在层间绝缘层724上。源电极725a和漏电极725b可以通过层间绝缘层724的接触孔分别电连接到有源图案721的源区721b和漏区721c。
第一保护层730设置在源电极725a和漏电极725b上。第一保护层730可以由氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜的单层或多层形成。
光电元件PD的下电极741设置在第一保护层730上。下电极741可以通过设置在第一保护层730中的接触孔连接到晶体管TR的源电极725a。
根据光电元件PD的特性，下电极741可以由诸如钼(Mo)的不透明金属或诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化锌(ZnO)的透明氧化物形成。
在本发明的示例性实施方式中，光电元件PD可以配置为PIN二极管。在本实施方式中，P-本征-N层PIN设置在下电极741上，并且P-本征-N层PIN包括堆叠的包含N型杂质的N(负)型半导体层742、不包含杂质的I(本征)型半导体层743以及包含P型杂质的P(正)型半导体层744。
I型半导体层743可以形成为比N型半导体层742和P型半导体层744相对厚。P-本征-N层PIN可以形成为包括能够将从外部入射的光转换为电信号的材料，并且包括例如诸如a-Se、HgI2、CdTe、PbO、PbI2、BiI3、GaAs和Ge的材料。
上电极745设置在P-本征-N层PIN上。根据光电元件PD的特性，上电极745可以由透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和/或氧化锌(ZnO))形成。
上电极745设置在P-本征-N层PIN上，并且可以具有比P-本征-N层PIN的面积小的面积，从而暴露P-本征-N层PIN的一部分。例如，设置在P-本征-N层PIN上的上电极745的端部部分可以形成在P-本征-N层PIN的内表面上，上电极745的面积小于P-本征-N层PIN，以不与P-本征-N层PIN的端部部分重合。例如，上电极745可以被设置成具有暴露P-本征-N层PIN的边缘部分的内凹结构。例如，上电极745可以具有缩进或凹进，从而暴露P-本征-N层PIN的边缘部分。这样，通过以内凹结构在P-本征-N层PIN上布置上电极745，可以减小光电元件PD的泄漏电流。
第二保护层750设置在上电极745上。第二保护层750可以形成在衬底711之上。例如，第二保护层750可以形成在衬底711的整个表面之上。第二保护层750可以由氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜的单层或多层形成。
如上所述，由PIN二极管配置的光电元件PD可以检测外部光，将该光转换为电信号，并输出该电信号。例如，如果特定区域(例如，可见光区域)的光入射到P-本征-N层PIN上，则I型半导体层743被P型半导体层744和N型半导体层742耗尽，并且从而在I型半导体层743内部产生电场。由光产生的空穴和电子通过电场漂移并聚集在P型半导体层744和N型半导体层742中。
偏置电极760可以形成在第二保护层750上。偏置电极760可以通过形成在第二保护层750中的接触孔电连接到光电元件PD的上电极745。根据图6中所示的传感器像素SPXL的电路结构，偏置电极760可以接地或连接到某个电压。
在本发明的示例性实施方式中，自组装单层SAM可以形成在第二保护层750和偏置电极760之间。例如，自组装单层SAM可以延伸超过偏置电极760的侧表面，并且可以包括孔，使得偏置电极760可以电连接到上电极745。自组装单层SAM可以包括化学键合到第二保护层750等的表面的头部基团和包括连接到头部基团的碳链的疏水性端部部分。
例如，自组装单层SAM可以通过使用三氯烷基硅烷、二氯二烷基硅烷、氯三烷基硅烷、三氯(1H，1H，2H，2H-全氟辛基)硅烷、六甲基二硅氧烷、烷基硅氧烷、烷硫醇、烷膦酸、烷三氯硅烷和/或烷三烷氧基硅烷中的至少一种来形成。
例如，自组装单层SAM可以由使光穿过的透明材料形成。透明材料可以是包括例如乙氧基硅烷、甲氧基硅烷等的头部基团以及包括含有链接到头部基团的碳链的疏水性端部部分的有机硅化合物。
可以通过使用涂覆方法、印刷方法、沉积方法等形成自组装单层SAM。例如，当通过化学气相沉积(CVD)等在第二保护层750上沉积具有能够执行键合(例如共价键合、氢键合或化学吸附)的官能团的化合物时，自组装单层SAM可以形成为在第二保护层750上自对准的化合物。
如上所述，自组装单层SAM的端部部分可以具有疏水性。因此，自组装单层SAM不与湿气反应并且对湿法蚀刻具有鲁棒性。此外，自组装单层SAM的头部基团可以通过氧等离子体处理等容易地与第二保护层750等分离。
平坦化层770可以设置在偏置电极760上。平坦化层770可以具有基本上平坦的上表面，并且可以用于增加光学传感器PSL的表面平坦度。平坦化层770可以包括有机材料或无机材料。例如，平坦化层770可以是有机材料，并且平坦化层770可以由光致抗蚀剂、聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等形成。
在下文中，将详细描述制造根据图7中所示的本发明的示例性实施方式的传感器像素SPXL的方法。
图8至图15是示出制造传感器像素的方法的图。例如，图8至图15示出了在传感器像素SPXL中形成光电元件层PDL的工艺。
下面将描述的形成每个层的方法可以使用光刻工艺，光刻工艺包括通常已知的沉积、光刻胶涂覆(PR涂覆)、曝光、显影、蚀刻和光刻胶剥离(PR剥离)。例如，在沉积的情况下，可以在金属材料的情况下应用诸如溅射的方法，并且可以在半导体或绝缘膜的情况下应用诸如等离子体增强气相沉积(PECVD)的方法。此外，在蚀刻的情况下，可以根据材料选择性地使用干法蚀刻或湿法蚀刻。
首先，如图8中所示，在衬底711上形成缓冲层712和电路元件层BPL。可根据需要选择性地形成缓冲层712，且可不形成缓冲层712。可以在缓冲层712上顺序堆叠有源图案721、栅极绝缘层722、栅电极723、层间绝缘层724、源电极725a和漏电极725b。
可以在电路元件层BPL的上部分上形成第一保护层730。第一保护层730可以形成为覆盖其上形成有电路元件层BPL的衬底711。例如，第一保护层730可以覆盖衬底711的整个表面(例如，上表面)。可以在第一保护层730中形成与源电极725a重叠的接触孔。例如，可以通过利用用于形成第一保护层730的固化材料涂覆电路元件层BPL的上部部分，并且通过在固化材料上放置具有开口的掩模来形成第一保护层730。此外，可以通过用紫外光照射由开口暴露的固化材料以使固化材料固化并且通过去除除了固化的固化材料之外的剩余固化材料来形成第一保护层730。可以例如通过使用喷射方法来执行固化材料的涂覆，但是本发明不限于此。形成第一保护层730的方法不限于以上描述。
在第一保护层730上形成光电元件PD的通过第一保护层730的接触孔连接到源电极725a的下电极741。此外，依次堆叠包括N型半导体膜742'、I型半导体膜743'和P型半导体膜744'的P-本征-N膜PIN'和上电极膜745'以覆盖衬底711和下电极741。例如，P-本征-N膜PIN'和上电极膜745'可以覆盖衬底711的整个表面。
接下来，如图9中所示，可以通过掩模工艺对上电极膜745'进行图案化以形成上电极745，并且可以对P-本征-N膜PIN'进行图案化以形成P-本征-N层PIN。在本发明的示例性实施方式中，可以通过使用利用蚀刻剂的湿法蚀刻方法来执行图案化。
在本发明的示例性实施方式中，上电极745的端部部分和P-本征-N层PIN的端部部分彼此不重合，并且上电极745可以被图案化以具有比P-本征-N层PIN更小的面积。这样，如果在P-本征-N层PIN的内层中形成上电极745以形成其中P-本征-N层PIN的边缘被暴露的内凹结构，则光电元件PD的泄漏电流可以最小化。例如，从剖视图来看，上电极745可以具有比P-本征-N层PIN的长度更短的长度。
图案化的P-本征-N层PIN可以与下电极741和上电极745一起形成PIN二极管型光电元件PD。
接下来，如图10中所示，在光电元件PD的上电极745上形成第二保护层750。形成第二保护层750的方法可以与形成第一保护层730的方法基本上相同。因此，将省略其详细描述。
接下来，如图11中所示，在第二保护层750上形成自组装单膜SAM'。自组装单膜SAM'可以形成为在第二保护层750上自对准的化合物。当向第二保护层750提供具有能够与第二保护层750的表面相互作用并执行与第二保护层750的表面的键合(诸如共价键合、氢键合和化学吸附)的官能团(例如，头部基团)的化合物时，自组装单膜SAM'可以形成为在第二保护层750上自对准的化合物。
可以在第二保护层750上提供液相或气相的自组装单膜SAM'。例如，通过用包含自组装化合物的溶液涂覆第二保护层750的上部分，可以在第二保护层750上提供自组装单膜SAM'。含有化合物的溶液可以包括水作为例如催化剂。
此外，通过将其上形成有第二保护层750的衬底711与自组装化合物一起放入低压(例如，约500Pa或更低)真空室，可以在第二保护层750上形成自组装单膜SAM'。这里，在将真空室中的空气放出之后，可以注入水蒸汽作为催化剂，使得化合物可以自组装在第二保护层750上。可以注入一定量的水蒸汽，使得室中的压力保持在大约500Pa。
接下来，如图12中所示，在自组装单膜SAM'和第二保护层750中形成接触孔，使得上电极745的一部分被暴露。为了形成接触孔，可以顺序地执行图案化自组装单膜SAM'的工艺和图案化第二保护层750的工艺。
例如，可以在自组装单膜SAM'上形成在与上电极745对应的区域中具有开口的掩模(例如，光刻胶掩模)。此后，可以执行蚀刻自组装单膜SAM'的第一蚀刻工艺和蚀刻第二保护层750的第二蚀刻工艺。可以通过执行例如氧等离子体工艺等的干法蚀刻来实现第一蚀刻工艺。可以通过执行例如湿法蚀刻来实现第二蚀刻工艺。之后，可以通过剥离工艺等从自组装单层SAM去除掩模。然而，生成接触孔的工艺不限于上述工艺。
在生成接触孔之后，可以清洁衬底711。可以利用诸如去离子水或纯水的清洁液体来清洁衬底711。例如，缓冲氧化蚀刻剂(BOE)可以用作清洁液体。可以通过清洁去除由接触孔暴露的上电极745上的掩模残留物、其他杂质等。此外，可以通过清洁均匀地布置接触孔周围的不均匀蚀刻部分。
形成第二保护层750的氧化硅(SiOx)膜和/或氮化硅(SiNx)膜可能因在清洁工艺中用作清洁液体的BOE等而被容易地腐蚀。因此，P-本征-N层PIN的侧表面的一部分可能通过在清洁工艺期间蚀刻的第二保护层750暴露于外部，且因此可发生泄漏电流。在本发明中，在清洁工艺之前，在第二保护层750上形成对湿法蚀刻鲁棒的自组装单膜SAM'，并且从而可以防止在清洁工艺中损坏第二保护层750。
接下来，如图13中所示，形成通过第二保护层750的接触孔连接到光电元件PD的上电极745的偏置电极760。此外，偏置电极760形成在自组装单膜SAM'上。随后，如图14中所示，如果对衬底711进行氧等离子体处理，则暴露在未形成偏置电极760的区域中的自组装单膜SAM'被蚀刻。未通过等离子体处理而蚀刻的剩余的自组装单膜SAM'可以在第二保护层750和偏置电极760之间形成自组装单层SAM。
另外，如图15中所示，还可以形成平坦化层770。根据本发明的示例性实施方式，在形成平坦化层770之前，还可以形成第三保护层以覆盖其上形成有偏置电极760的第二保护层750。
图16是示出根据光学传感器的驱动电压的PIN二极管的泄漏电流的曲线图。
例如，图16示出了当如在比较例中那样在不形成自组装单膜SAM'的情况下在第二保护层750中形成接触孔并且执行清洁工艺时以及当如在本发明中那样在第二保护层750上形成自组装单膜SAM'之后形成接触孔并且执行清洁工艺时，针对作为光电元件PD的PIN二极管的每个驱动电压V_diode的泄漏电流I_leakage。
PIN二极管可以由约-7至约-3V的电压驱动。参照图7至图15，如果在第二保护层750中形成接触孔并且在没有形成自组装单膜SAM'的状态下执行BOE清洁工艺，则第二保护层750的一部分可能由于与清洁溶液的化学反应而被腐蚀。在这种情况下，如果PIN二极管的P-本征-N层PIN的一部分被暴露或者至少第二保护层750的厚度减小，则当PIN二极管被驱动时，电流可能泄漏到暴露区域中。在这种情况下，如第一曲线1中所示，可能出现大量的泄漏电流I_leakage。泄漏电流I_leakage作为PIN二极管的感测电流的噪声，且因此可降低感测精度。
在本发明中，如果在第二保护层750上形成自组装单膜SAM'之后形成接触孔并且执行清洁工艺，则第二保护层750可以通过对湿法蚀刻鲁棒的自组装单膜SAM'而不暴露于清洁液体，并且因此可不发生腐蚀。然后，如第二曲线2中所示，当PIN二极管被驱动时，可以减小泄漏电流I_leakage，并且因此，可以增加感测精度。
本发明提供一种光学传感器、制造光学传感器的方法以及包括光学传感器的显示设备，该光学传感器能够防止遮蔽具有竖直结构的PIN二极管的绝缘层在清洁工艺期间被蚀刻。
根据本发明的示例性实施方式的光学传感器、制造光学传感器的方法和包括光学传感器的显示设备可以最小化在具有竖直结构的PIN二极管中出现泄漏电流。
根据本发明的示例性实施方式的光学传感器、制造光学传感器的方法以及包括光学传感器的显示设备可以防止PIN二极管的泄漏电流的出现，从而减少作用在感测电流上的噪声，并且因此，可以增加指纹感测的精确度。
尽管已经参考本发明的示例性实施方式具体示出和描述了本发明，但是对于本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.光学传感器，包括：
衬底；
电路元件层，设置在所述衬底上并包括电路元件；以及
光电元件层，包括光电元件、自组装单层和连接到所述光电元件的偏置电极，其中，所述光电元件连接到所述电路元件，以及
其中，所述自组装单层设置在所述光电元件上。
2.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述光电元件包括：
下电极，连接到所述电路元件；
P-本征-N层，设置在所述下电极上；以及
上电极，设置在所述P-本征-N层上并连接到所述偏置电极。
3.根据权利要求2所述的光学传感器，
其中，所述光电元件层还包括覆盖所述上电极的保护层，以及
其中，所述偏置电极形成在所述保护层上且通过形成在所述保护层中的接触孔连接至所述上电极。
4.根据权利要求3所述的光学传感器，其中，所述自组装单层形成在所述保护层和所述偏置电极之间。
5.根据权利要求2所述的光学传感器，其中，所述P-本征-N层包括：
N型半导体层，设置在所述下电极上；
I型半导体层，形成在所述N型半导体层上；以及
P型半导体层，形成在所述I型半导体层上。
6.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述电路元件层包括：
有源图案，具有沟道区以及分别位于所述沟道区的相对侧上的源区和漏区；
栅极绝缘层，覆盖所述有源图案；
栅电极，形成在所述栅极绝缘层上，其中，所述栅电极的至少一部分与所述沟道区重叠；
层间绝缘层，覆盖所述栅电极；
源电极和漏电极，形成在所述层间绝缘层上并通过接触孔分别连接到所述源区和所述漏区；以及
保护层，覆盖所述源电极和所述漏电极。
7.根据权利要求1所述的光学传感器，还包括：
平坦化层，形成在所述光电元件层上。
8.制造光学传感器的方法，包括：
在衬底上形成电路元件层，其中，所述电路元件层包括至少一个电路元件；
在所述电路元件层上形成光电元件，其中，所述光电元件连接到所述至少一个电路元件；
形成覆盖所述光电元件的保护层；
在所述保护层上形成自组装单膜；
在所述自组装单膜和所述保护层中形成接触孔；以及
形成通过所述接触孔连接到所述光电元件的偏置电极。
9.显示设备，包括：
显示面板，包括像素；以及
光学传感器，设置在所述显示面板上并包括多个传感器像素，
其中，所述多个传感器像素中的每一个包括：
第一衬底；
第一电路元件层，设置在所述第一衬底上并且包括配置所述多个传感器像素的第一电路元件；以及
光电元件层，包括光电元件、自组装单层和连接到所述光电元件的偏置电极，其中，所述光电元件连接到所述第一电路元件，以及
其中，所述偏置电极与所述自组装单层重叠。
10.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述光电元件包括：
下电极，连接到所述第一电路元件；
P-本征-N层，设置在所述下电极上；以及
上电极，设置在所述P-本征-N层上并连接到所述偏置电极。
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