CN112818734A - 包括光学传感器的电子装置 - Google Patents

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Abstract

公开了包括光学传感器的电子装置，该光学传感器包括：感测单元，包括第一感测电极、与第一感测电极间隔开的第二感测电极以及位于第一感测电极和第二感测电极之间的感测层，感测层包含非晶硅和浸渍在非晶硅中的锗(Ge)离子；以及光学图案单元，位于感测单元上并且包括遮光图案和被遮光图案围绕的多个透射图案，其中感测层包括从第二感测电极与感测层之间的边界朝第一感测电极顺序布置的第一区域、第二区域和第三区域，并且非晶硅中锗(Ge)离子的浓度在第二区域中比在第一区域和第三区域中相对高。

Description

包括光学传感器的电子装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月18日提交的第10-2019-0147994号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用在此并入。
技术领域
本文中，本公开的一些示例性实施方式的方面涉及包括具有指纹识别功能的光学传感器的电子装置及电子装置的制造方法。
背景技术
电子装置例如通过显示图像以向用户提供信息或感测用户的输入(例如，触摸输入)来提供能够与用户进行有组织地通信的各种功能。近来的电子装置包括用于感测用户的指纹的功能。
指纹识别方法的示例包括用于感测电极之间形成的电容的变化的电容方法、用于通过使用光学传感器感测入射光的光学方法、用于通过使用压电材料感测振动的超声方法。在近来的显示设备中，用于识别指纹的感测单元可以位于显示面板的后表面上。
在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对背景技术的理解，并且因此在本背景技术部分中讨论的信息不一定构成现有技术。
发明内容
本公开的一些示例性实施方式的方面包括电子装置，该电子装置包括具有相对改善的指纹识别灵敏度的光学传感器。
根据本发明构思的一些示例性实施方式，电子装置包括：显示面板，包括有效区域和与有效区域相邻的外围区域，以及光学传感器，位于显示面板的后表面上并且与有效区域重叠，其中光学传感器包括感测单元，感测单元包括第一感测电极、与第一感测电极间隔开的第二感测电极以及位于第一感测电极和第二感测电极之间并且包含非晶硅和浸渍在非晶硅中的Ge离子的感测层，并且非晶硅中Ge离子的浓度从第二感测电极到第一感测电极变化。
根据一些示例性实施方式，感测层可以包括从第二感测电极和感测层之间的边界朝第一感测电极顺序布置的第一区域、第二区域和第三区域，并且非晶硅中Ge离子的浓度在第二区域中可以比在第一区域和第三区域中相对高。
根据一些示例性实施方式，从第一区域到第三区域的厚度可以为约
Figure BDA0002746918950000021
至约
Figure BDA0002746918950000022
根据一些示例性实施方式，感测层可以包括浸渍区域和非浸渍区域，浸渍区域包括第一区域至第三区域，非浸渍区域与浸渍区域相邻并且没有浸渍Ge离子，并且浸渍区域和非浸渍区域的厚度之和为约
Figure BDA0002746918950000023
或更小。
根据一些示例性实施方式，第二区域可以具有比第一区域和第三区域相对低的带隙能量。
根据一些示例性实施方式，第一区域可以吸收比第二区域和第三区域相对短的波长带的光。
根据一些示例性实施方式，第一感测电极和第二感测电极可以包括非晶硅。
根据一些示例性实施方式，光学传感器还可以包括光学图案单元，光学图案单元位于第二感测电极上并且包括遮光图案和被遮光图案围绕的多个透射图案。
根据一些示例性实施方式，电子装置还可以包括下面板，下面板位于显示面板和光学传感器之间并且具有限定成用于容纳光学传感器的开口，其中，下面板可以包括缓冲层、散热层和遮光层中的任一种。
附图说明
附图被包括以提供对本发明构思的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明构思的一些示例性实施方式进一步的细节，并且与说明书一起用于解释本发明构思的原理。在附图中：
图1A是根据一些示例性实施方式的电子装置的组合立体图；
图1B是图1A中所示的电子装置的分解立体图；
图2是图1A中所示的电子装置的框图；
图3A是示出图2中所示的部件中的一些的分解立体图；
图3B是示出图3A中所示的部件中的一些的组合立体图；
图4是示出根据一些示例性实施方式的显示单元的一部分的后视图；
图5是根据一些示例性实施方式的光学传感器的生物信息感测单元的剖视图；
图6A是根据一些示例性实施方式的感测单元的感测元件的剖视图；
图6B是示出根据一些示例性实施方式的感测层的每个区域中的锗(Ge)离子的浓度的曲线图；
图7是根据一些示例性实施方式的光学图案单元的平面图；
图8A至图8C是示出根据一些示例性实施方式的制造电子装置的方法的剖视图；以及
图9A至图9C是示出根据一些示例性实施方式的制造电子装置的方法的剖视图。
具体实施方式
在本说明书中，应当理解，当元件(或区域、层、部分等)被称为在另一元件“上”、“连接到”或“联接到”另一元件时，其可以直接在该另一元件上，连接到或联接到该另一元件，或者可以存在居间元件。
相同的附图标记始终表示相同的元件。在附图中，为了有效地描述技术内容，夸大了元件的厚度、比率和尺寸。
如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
应当理解，虽然本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不背离本发明的教导的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。单数形式“一”、“一个/一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。
为了便于描述，可在本文中使用诸如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等术语来描述如图中所示的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。应当理解，这些术语是空间相对术语，并且将参考附图中所描绘的取向来描述这些术语。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的含义解释，除非本文中明确地如此定义。
还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(include)”和/或“包括(including)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明构思的一些示例性实施方式的方面。
图1A是根据一些示例性实施方式的电子装置的组合立体图。图1B是图1A中所示的电子装置的分解立体图。图2是图1A中所示的电子装置的框图。
电子装置ED可以是根据电信号激活的装置。电子装置ED可以通过各种实施方式来实现。电子装置ED的示例可以包括平板、膝上型计算机、计算机、智能电视等。在图1A和图1B中，将智能电话作为电子装置ED的示例示出，但是根据本公开的实施方式不限于此。
电子装置ED可以在与由第一方向D1和第二方向D2限定的平面平行的显示表面IS上朝第三方向D3显示图像IM。第三方向D3可以是与显示表面IS的平面垂直或正交的方向。其上显示图像IM的显示表面IS可以对应于电子装置ED的前表面。图像IM可以包括运动图像以及静止图像。在图1A中，将时钟应用和应用图标作为图像IM的示例示出。
在本实施方式中，构件中的每个的前表面(或顶表面)和后表面(或底表面)基于沿其显示图像IM的方向来限定。前表面和后表面在第三方向D3上彼此相对，并且前表面和后表面的相应法线方向可以平行于第三方向D3。
前表面和后表面之间在第三方向D3上的间隔距离可以对应于电子装置ED在第三方向D3上的厚度或高度。同时，由第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3指示的方向是相对概念，并且因此可以被转换成其它方向。在下文中，第一方向至第三方向分别是由第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3指示的方向，并且用与第一方向D1、第二方向D2和第三方向D3相同的附图标记表示。
电子装置ED的显示表面IS可以被划分成透射区域TA和边框区域BZA。透射区域TA可以是其中显示图像IM的区域。用户通过透射区域TA在视觉上识别图像IM。在图1A中，透射区域TA被示出为具有圆化的拐角的矩形形状。然而，这仅仅是说明性的，并且透射区域TA可以具有各种形状，并且不限于任何一个实施方式或形状。
边框区域BZA与透射区域TA相邻。边框区域BZA可以具有颜色(例如，设定或预定颜色)。边框区域BZA可以围绕透射区域TA。因此，透射区域TA的形状可以基本上由边框区域BZA限定。然而，这仅仅是说明性的，并且边框区域BZA可以布置成与透射区域TA的仅一侧相邻，或者可以省略边框区域BZA。根据本发明构思的一些示例性实施方式的电子装置ED可以包括各种实施方式，并且不限于任何一个实施方式。
电子装置ED可以感测从外部施加的用户的指纹FNG。因此，电子装置ED可以在显示表面IS上提供指纹感测区域FRA。在图1A中，指纹感测区域FRA被示出为设置在其中显示图像IM的透射区域TA中。然而，这仅仅是说明性的，并且指纹感测区域FRA可以设置在边框区域BZA中，可以设置在整个透射区域TA中，或者可以设置在整个显示表面IS中。电子装置ED可以感测在指纹感测区域FRA中提供的用户的指纹FNG。
用户的指纹FNG可以包括用户的手的表面状态，例如表面均匀性或表面波纹形状。然而，这仅仅是说明性的，并且当向电子装置ED提供任何无形事物的输入时，电子装置ED可以感测关于无形事物的表面的信息。
参照图1B和图2，电子装置ED可以包括显示模块DD、电子模块EM、电力供应模块PM、托架BRK和外壳EDC。图1B是电子装置ED的部件的简化视图，并且根据本公开的实施方式不限于此。根据一些示例性实施方式，在不背离根据本公开的实施方式的精神和范围的情况下，电子装置ED可以包括另外的部件或更少的部件。
显示模块DD包括窗WM和显示单元DU。如图1A中所示，在组合状态下，窗WM构成电子装置ED的外观。窗WM可以是用于保护电子装置ED的内部部件免受外部冲击的影响并且基本上提供电子装置ED的显示表面IS的部件。
显示单元DU位于窗WM的后表面上(例如，位于窗WM的相对于电子装置ED在内部的侧上)。显示单元DU可以包括显示面板DP和光学传感器FSU(参见图3A)。显示面板DP可以是用于基本上生成图像IM的部件。由显示面板DP生成的图像IM通过透射区域TA显示在显示表面IS上，并且由用户从外部在视觉上识别或感知。
光学传感器FSU可以感测从外部施加的用户的指纹FNG。如上所述，光学传感器FSU可以感测在指纹感测区域FRA中提供的用户的指纹FNG(下文中，包括关于任何无形事物的表面信息)。
显示单元DU可以通过主电路板FPC(参见图3A)电连接到电子模块EM。显示单元DU可以通过电子模块EM接收关于待显示的图像IM的信息，或者向电子模块EM提供关于感测到的用户的指纹FNG的信息，并且向用户提供基于所提供的信息而处理的信息。
电力供应模块PM提供电子装置ED的整体操作所需的电力。电力供应模块PM可以包括通用电池模块。
托架BRK与显示模块DD和/或外壳EDC联接以划分电子装置ED的内部空间。托架BRK提供了这样的空间，该空间中可以定位或布置有其它部件。此外，托架BRK可以支撑显示模块DD，使得显示模块DD被固定而不摇动。托架BRK中可以限定有与电子模块EM的形状对应的联接槽，从而固定电子模块EM。托架BRK包括金属或塑料构件。虽然通过示例的方式示出了一个托架BRK，但是电子装置ED可以包括多个托架BRK。
外壳EDC可以联接到托架BRK和/或显示模块DD。根据一些示例性实施方式，外壳EDC和窗WM可以一起形成电子装置ED的外观。根据一些示例性实施方式，通过示例的方式示出了作为单个主体制成的外壳EDC，但是外壳EDC可以包括彼此组装的多个主体。外壳EDC可以包括由玻璃、塑料或金属制成的多个框架和/或板。
电子模块EM安装在母板上并且具有用于操作电子装置ED的各种功能模块。母板可以通过连接器电连接到显示单元DU的主电路板FPC(参见图3A)。这里，母板可以包括刚性类型的印刷电路板。
参照图2，电子模块EM可以包括控制模块10、无线通信模块20、图像输入模块30、声音输入模块40、声音输出模块50、存储器60、外部接口70、发光模块80、光接收模块90、相机模块100等。模块中的一些可以不安装在母板上，但是可以通过柔性电路板电连接到母板。
控制模块10控制电子装置ED的整体操作。控制模块10可以是微处理器。例如，控制模块10激活或停用显示模块DD。控制模块10可以基于从显示模块DD接收的触摸信号来控制图像输入模块30、声音输入模块40、声音输出模块50等。
无线通信模块20可以使用蓝牙或Wi-Fi线路向其它终端发送无线信号并从其它终端接收无线信号。无线通信模块20可以使用通用通信线路发送和接收语音信号。无线通信模块20包括：发送器24，用于调制和发送要发送的信号；以及接收器22，用于解调所接收的信号。
图像输入模块30处理图像信号，并将图像信号转换成能够在显示模块DD上显示的图像数据。声音输入模块40通过麦克风以录音模式、语音识别模式等接收外部声音信号，并将外部声音信号转换成电语音数据。声音输出模块50将从无线通信模块20接收的声音数据或存储在存储器60中的声音数据转换成声音，并将转换后的声音输出到外部。
外部接口70用作连接到外部充电器、有线/无线数据端口、卡(例如，存储卡、SIM/UIM卡)插座等的接口。
发光模块80产生并输出光。发光模块80可以输出红外线。发光模块80可以包括发光二极管(LED)元件。光接收模块90可以感测红外线。当感测到一定水平(例如，设定或预定水平)或更高水平的红外线时，可以激活光接收模块90。光接收模块90可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。在由发光模块80产生的红外线被输出之后，红外线被外部物体(例如，用户的手指或脸部)反射，并且被反射的红外线可以入射在光接收模块90上。相机模块100捕获外部图像(例如，外部对象的图像)。
图3A是示出图2中所示的部件中的一些的分解立体图。图3B是图3A中所示的部件中的一些的组合立体图。图4是示出根据本发明构思的一些示例性实施方式的显示单元的一部分的后视图。
如上所述，窗WM包括显示表面IS，显示表面IS包括光学透明的透射区域TA和与透射区域TA相邻的边框区域BZA。因为图3A中所示的窗WM对应于图1A中所示的窗WM，所以可以省略对其的一些重复描述。
显示单元DU位于窗WM的后表面上。显示单元DU包括显示面板DP、主电路板MPC、下面板CVP和光学传感器FSU。
显示面板DP包括前表面DP-U和与前表面DP-U相对的后表面DP-B。前表面DP-U可以是面对窗WM的表面。前表面DP-U可以被划分成有效区域AA和外围区域NAA。根据本发明构思的显示面板DP的后表面DP-B可以被定义为显示面板DP的在第三方向D3上的表面中最靠近下面板CVP的表面。
显示面板DP根据电信号激活有效区域AA。显示面板DP在被激活的有效区域AA中显示图像IM。透射区域TA可以与至少整个有效区域AA重叠。
外围区域NAA与有效区域AA相邻。外围区域NAA可以围绕其边缘周围的有效区域AA。然而，这仅仅是说明性的，并且外围区域NAA可以与有效区域AA的边缘中的仅一些相邻，并且不限于任何一个实施方式。
在外围区域NAA中，可以布置有用于向有效区域AA提供电信号的各种信号线、电子设备等。外围区域NAA可以被边框区域BZA覆盖，并且因此可不被从外部在视觉上识别。
显示面板DP可以包括多条信号线GL、DL和PL、像素PX和多个显示焊盘PDD。信号线GL、DL和PL可以包括栅极线GL、数据线DL和电力线PL。栅极线GL、数据线DL和电力线PL可以各自发送不同的电信号。
栅极线GL在第二方向D2上延伸。可以提供多条栅极线GL并且将其布置成在第一方向D1上彼此间隔开。在图3A中，为了便于描述，通过示例的方式示出了单条栅极线GL。
根据一些示例性实施方式，显示单元DU还可以包括安装在显示面板DP上并向栅极线GL提供电信号的栅极驱动电路。在这种情况下，向栅极驱动电路提供电信号的栅极驱动电路焊盘可以构成显示焊盘PDD中的一个。可替代地，显示面板DP还可包括用于电连接到外部提供的栅极驱动电路的栅极焊盘。栅极焊盘可以构成显示焊盘PDD中的任何一个。
数据线DL在第一方向D1上延伸。数据线DL可以与栅极线GL电绝缘。可以提供多条数据线DL并将其布置成在第二方向D2上彼此间隔开。在图3A中，为了便于描述，通过示例的方式示出了单条数据线DL。数据线DL连接到构成显示焊盘PDD中的一个的数据焊盘。数据线DL向像素PX提供通过数据焊盘接收的数据信号。
电力线PL在第二方向D2上延伸。电力线PL可以与栅极线GL和数据线DL电绝缘。可以提供多条电力线PL并将其布置成在第一方向D1上彼此间隔开。在图3A中，为了便于描述，通过示例的方式示出了单条电力线PL。电力线PL可以向像素PX提供电力信号。
像素PX中包括的部件中的一些可布置成与有效区域AA重叠。可以提供多个像素PX并将其分别连接到相应的信号布线。像素PX根据电信号显示光以实现图像IM。在图3A中，为了便于描述，通过示例的方式示出了单个像素PX。
像素PX可以包括第一薄膜晶体管TR1、第二薄膜晶体管TR2、电容器CP和发光设备EMD。第一薄膜晶体管TR1、第二薄膜晶体管TR2、电容器CP和发光设备EMD彼此电连接。
第一薄膜晶体管TR1可以是控制像素PX的接通和断开的开关设备。第一薄膜晶体管TR1连接到栅极线GL和数据线DL。第一薄膜晶体管TR1由通过栅极线GL提供的栅极信号导通，以向电容器CP提供通过数据线DL提供的数据信号。
电容器CP被充电到与从电力线PL提供的第一电力信号和从第一薄膜晶体管TR1提供的信号之间的电势差对应的电压。第二薄膜晶体管TR2对应于被充电的电容器CP的电压向发光设备EMD提供从电力线PL提供的第一电力信号。
发光设备EMD布置在有效区域AA中。发光设备EMD可以根据电信号产生光或控制光量。发光设备EMD的示例可以包括有机发光设备、量子点发光设备、电泳设备或电润湿设备。
发光设备EMD连接到电源电压以接收第二电力信号，第二电力信号具有比由电力线PL提供的第一电力信号低的电平。与第二电力信号和从第二薄膜晶体管TR2提供的电信号之间的差异对应的驱动电流流过发光设备EMD，这使得发光设备EMD产生与驱动电流对应的光。
然而，这仅仅是说明性的，并且像素PX可以包括具有各种配置和布置的电子设备，并且不限于任何一个实施方式。
显示焊盘PDD布置在外围区域NAA中。显示焊盘PDD可以分别连接到信号布线。像素PX可以通过显示焊盘PDD电连接到位于显示面板DP外部的部件。例如，显示焊盘PDD可以连接到包括在主电路板MPC中的焊盘。
主电路板MPC可以包括主柔性膜CB-M和主驱动元件IC-M。主电路板MPC连接到显示焊盘PDD。主电路板MPC通过显示焊盘PDD向显示面板DP提供电信号。主电路板MPC可以产生电力信号或用于控制图像IM的信号，并将所产生的信号提供给显示面板DP。
根据一些示例性实施方式，主电路板MPC可以连接到显示面板DP的前表面DP-U，以朝显示面板DP的后表面DP-B弯曲。主电路板MPC可以包括主柔性膜CB-M和主驱动元件IC-M。
主柔性膜CB-M可以包括主连接器CB-MC、未示出的焊盘和信号线。主柔性膜CB-M可以通过该焊盘连接至显示焊盘PDD，以电连接至显示面板DP。主柔性膜CB-M可以通过未示出的粘合构件(例如，各向异性导电膜)电联接到和物理联接到显示面板DP。主连接器CB-MC可以朝显示面板DP弯曲以电连接到电子模块EM。
主驱动元件IC-M可以安装在主柔性膜CB-M上。主驱动元件IC-M可以连接到主柔性膜CB-M的信号线(未示出)，以电连接到显示面板DP。主驱动元件IC-M产生或处理各种电信号。
光学传感器FSU包括生物信息感测单元FS和主电路板FPC。生物信息感测单元FS可以感测用户的指纹FNG，并将感测到的信号发送到主电路板FPC。生物信息感测单元FS可以通过主电路板FPC电连接到电子模块EM。主电路板FPC可以包括主柔性膜CB-F和主驱动元件IC-F。主柔性膜CB-F可以包括主连接器CB-FC、未示出的焊盘和未示出的信号线。主柔性膜CB-F可以通过其焊盘电连接至电子模块EM。主驱动元件IC-F可以安装在主柔性膜CB-F上并且可以连接到主柔性膜CB-F的信号线，以电连接至电子模块EM。
下面板CVP位于显示面板DP的后表面DP-B上。下面板CVP包括多个片ST1、ST2和ST3。下面板CVP包括开口OP，生物信息感测单元FS安装在开口OP中。片ST1、ST2和ST3可以在第三方向D3上顺序堆叠。
片ST1、ST2和ST3包括相应的开口OP1、OP2和OP3，并且可以通过使包括在相应的片ST1、ST2和ST3中的开口OP1、OP2和OP3重叠来限定下面板CVP的开口OP。
第一片ST1可以布置成最靠近显示面板DP的后表面DP-B。第一片ST1可以是缓冲层。
第一片ST1可以包括在第三方向DR3上穿过第一片ST1的一部分而形成的第一开口OP1。第一开口OP1与生物信息感测单元FS重叠。
第一片ST1可以呈包括基体构件和多个空隙的合成树脂泡沫形式。基体构件可包括柔性材料。例如，基体构件可以包括合成树脂。空隙可以容易地吸收施加到显示面板DP的冲击。空隙可以限定第一片ST1的多孔结构。因此，空隙可以分散在基体构件中。空隙可导致第一片ST1的形状容易变形。因此，改善了第一片ST1的弹性，并且因此改善了下面板CVP的抗冲击性。
第二片ST2位于第一片ST1和第三片ST3之间。第二片ST2可以是具有热辐射功能的热辐射层(其也称为散热层)。
第二片ST2可以包括通过在第三方向D3上穿透第二片ST2的一部分而形成的第二开口OP2。第二开口OP2与生物信息感测单元FS重叠。
第二片ST2可以是包括具有高导热性的金属材料(诸如，铜或铝)的片。
第三片ST3位于第二片ST2上。第三片ST3可以是具有遮光功能的遮光层。
第三片ST3可以包括通过在第三方向D3上穿透第三片ST3的一部分而形成的第三开口OP3。第三开口OP3与生物信息感测单元FS重叠。
第三片ST3可以阻挡显示面板DP的后表面DP-B通过其被显示，并且因此防止位于显示面板DP的后表面DP-B上的部件被观看者在视觉上识别或感知。然而，这仅仅是说明性的，并且第三片ST3可以是直接形成在显示面板DP的后表面DP-B上的遮光层。在这种情况下，可以通过在显示面板DP的后表面DP-B上涂覆诸如碳或铬的材料来形成第三片ST3，并且可以省略单独的粘合层。
根据一些示例性实施方式，粘合层可以位于多个片ST1、ST2和ST3之间。粘合层可包括光学透明树脂(OCR)、光学透明粘合剂(OCA)和压敏粘合剂(PSA)中的至少一种。此外，粘合层可以以双面胶带的形式提供，并且不限于任何实施方式。
图5是根据本发明构思的一些示例性实施方式的光学传感器的生物信息感测单元的剖视图。图6A是根据本发明构思的一些示例性实施方式的感测单元的感测元件的剖视图。图6B是示出根据本发明构思的一些示例性实施方式的感测层的每个区域中的Ge离子的浓度的曲线图。图7是根据本发明构思的一些示例性实施方式的光学图案单元的平面图。
参照图5，光学传感器FSU的生物信息感测单元FS包括感测单元LS和光学图案单元LP。光学图案单元LP布置在感测单元LS上。
感测单元LS可以包括基础层BS、晶体管TR、感测元件PS和多个绝缘层BA、BF、L1、L2、L3和EL。此外，感测单元LS可以包括布线电极CL和连接电极BL。
基础层BS可以包括合成树脂层。合成树脂层可以包括热固性树脂。特别地，合成树脂层可以是聚酰亚胺树脂层，并且其材料不受特别限制。合成树脂层可包括丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚异戊二烯、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、纤维素树脂、硅氧烷树脂、聚酰胺树脂和二萘嵌苯树脂中的至少一种。此外，基础层BS可以包括玻璃衬底、金属衬底或者有机或无机复合衬底。
阻挡层BA可以布置在基础层BS上。阻挡层BA防止外来物质从外部引入。阻挡层BA可以包括硅氧化物层和硅氮化物层中的至少一种。硅氧化物层和硅氮化物层中的每一种可以设置成多个，并且硅氧化物层和硅氮化物层可以交替地堆叠。
缓冲层BF可以布置在阻挡层BA上。缓冲层BF改善了基础层BS与半导体图案和/或导电图案之间的结合力。缓冲层BF可以包括硅氧化物层和硅氮化物层中的至少一种。硅氧化物层和硅氮化物层可以交替地堆叠。
晶体管TR可以布置在缓冲层BF上。晶体管TR可以包括半导体图案SM、输入电极IE、输出电极OE和控制电极CE。半导体图案SM、输入电极IE和输出电极OE可以布置在缓冲层BF上。
第一绝缘层L1位于或形成在缓冲层BF上并覆盖半导体图案SM、输入电极IE和输出电极OE。第一绝缘层L1可以是无机层和/或有机层，并且可以具有单层结构或多层结构。根据一些示例性实施方式，第一绝缘层L1可以是硅氧化物的单个层。
控制电极CE和布线电极CL可以位于第一绝缘层L1上。可以向布线电极CL可以提供电压(例如，设定或预定电压)，例如，偏置电压。布线电极CL可以电连接到稍后将描述的感测元件PS。
第二绝缘层L2可以位于第一绝缘层L1上，并且可以覆盖控制电极CE和布线电极CL。第二绝缘层L2可以是无机层，并且可以具有单层结构或多层结构。根据一些示例性实施方式，第二绝缘层L2可以是硅氧化物的单个层。
感测元件PS可以位于第二绝缘层L2上。感测元件PS可以电连接到晶体管TR和布线电极CL。例如，感测元件PS的操作可以由从晶体管TR提供的信号控制，并且感测元件PS可以从布线电极CL接收电压(例如，设定或预定电压)。
感测元件(PIN二极管)PS可以包括第一感测电极(N型半导体层)E1、感测层(本征半导体层)PSL和第二感测电极(P型半导体层)E2。
第一感测电极E1可以穿过第一绝缘层L1和第二绝缘层L2电连接到晶体管TR。第一感测电极E1可以包括含磷(P)离子的非晶硅和钼(Mo)中的任何一种。
感测层PSL可以位于第一感测电极E1上。根据本发明构思的一些示例性实施方式的感测层PSL可以包括浸渍有Ge离子的非晶硅。
第二感测电极E2可以位于感测层PSL上。第二感测电极E2可以包括含氮(N)离子的非晶硅或铟锡氧化物(ITO)。
第三绝缘层L3可以位于第二感测电极E2上。第三绝缘层L3可以是无机层，并且可以具有单层结构或多层结构。例如，第三绝缘层L3可以包括硅氧化物层和硅氮化物层。
连接电极BL可以位于第三绝缘层L3上。连接电极BL可以穿过第三绝缘层L3电连接到第二感测电极E2。此外，连接电极BL可以穿过第二绝缘层L2和第三绝缘层L3电连接到布线电极CL。
第四绝缘层EL可以位于第三绝缘层L3上并覆盖连接电极BL。第四绝缘层EL可以是有机层，并且可以具有单层结构或多层结构。例如，第四绝缘层EL可以是聚酰亚胺树脂的单个层。
光学图案单元LP可以直接位于感测单元LS上。例如，光学图案单元LP可以直接布置在第四绝缘层EL上。即，光学图案单元LP和感测单元LS的形成可以通过连续的工艺来执行，但是根据本公开的实施方式不限于此。因此，光学图案单元LP可以通过单独的粘合层与感测单元LS组合，并且根据本公开的实施方式不限于任何一个实施方式。
光学图案单元LP可以包括多个透射图案TP(下文中，称为透射图案)和遮光图案BP。透射图案TP可以具有光学透明度，并且遮光图案BP可以具有吸收光的特性。从用户的指纹FNG反射的光可以通过透射图案TP并入射到感测元件PS上。
参照图6A和图6B，根据本发明构思的一些示例性实施方式的感测元件PS可以包括感测层PSL，感测层PSL包括多个区域GL1和GL2。根据本发明构思的一些示例性实施方式的感测层PSL可以包括浸渍有Ge离子的非晶硅。可以通过离子注入方法将Ge离子注入到感测层PSL中。因此，感测层PSL中Ge离子的浓度可以变化。
感测层PSL的区域GL1和GL2可以包括浸渍有Ge离子的浸渍区域GL1和没有浸渍Ge离子的非浸渍区域GL2。
根据本发明构思的浸渍区域GL1可以包括顺序布置的第一区域B1、第二区域B2和第三区域B3。第一区域B1可以最靠近第二感测电极E2。第三区域B3可以最靠近非浸渍区域GL2，并且第二区域B2可以位于第一区域B1和第三区域B3之间。
形成根据本发明构思的感测层PSL的非晶硅中的Ge离子的浓度在第二区域B2中可以比在第一区域B1和第三区域B3中相对高。
通过离子注入方法将Ge离子注入到包括在感测层PSL中的非晶硅中。在这种情况下，由于Ge离子作为离子束注入的速度差异，因此对于感测层PSL的每个区域，Ge离子的浓度可以变化。
例如，由于Ge离子的离子束被注入的初始速度，因此与第二区域B2中的Ge离子相比，第一区域B1中可以包括相对低浓度的Ge离子。此外，由于注入速度的降低，因此穿过第二区域B2的Ge离子的离子束可能被停止在第三区域B3中。
根据一些示例性实施方式，第一区域B1可以具有比第二区域B2和第三区域B3的带隙能量相对低的带隙能量。非晶硅的带隙能量为1.7eV，并且Ge离子的带隙能量为0.67eV。因此，在形成感测层PSL的非晶硅中，具有更高Ge离子浓度的区域具有更低的带隙能量。
因此，具有高带隙能量的第一区域B1可以吸收比第二区域B2和第三区域B3相对短的波长带的光。已经透射穿过第一区域B1并且其中光子能量随着光具有更长的波长带而降低的光穿过第二区域B2。在这种情况下，因为具有最高Ge离子浓度的第二区域B2具有低带隙能量，所以即使长波长带的光也可以有效地产生电子-空穴对(EHP)。
根据一些示例性实施方式，可以通过包括具有注入到感测层PSL中的不同浓度的Ge离子的区域来提高光感测效率。因此，可以提供具有改善的可靠性的电子装置ED(参见图1A)。
在图6B中，感测层PSL的每个区域中的Ge离子的浓度被示出为曲线图GP。注入到感测层PSL中的Ge离子的浓度从第一区域B1到第二区域B2逐渐增加，并且可以在第二区域B2中最大化。注入到感测层PSL中的Ge离子的浓度可以从第二区域B2到第三区域B3逐渐减小。因此，第一区域B1至第三区域B3中的Ge离子的浓度可以具有高斯分布。在本发明构思的实施方式中，高斯分布相对于第二区域B2中的Ge离子的最大浓度点在第一区域B1和第三区域B3中的Ge离子的浓度之间不具有完美的对称性，并且第一区域B1和第三区域B3中的Ge离子的浓度相对于第二区域B2中的Ge离子的最大浓度点可以具有彼此不同的分布。
如上所述，感测层PSL中的带隙能量Eg可以从第一区域B1到第二区域B2中的Ge离子的最大浓度点逐渐减小。
根据一些示例性实施方式，第一区域B1到第三区域B3在第三方向D3上的厚度之和，即浸渍区域GL1的厚度TH可以为约
Figure BDA0002746918950000161
至约
Figure BDA0002746918950000171
当浸渍区域GL1的厚度TH小于
Figure BDA0002746918950000175
时，浸渍区域GL1的第一区域B1所占据的区域的厚度可能减小，并且因此短波长带的光可能不被吸收，这可能导致光损耗。当浸渍区域GL1的厚度TH大于
Figure BDA0002746918950000172
Figure BDA0002746918950000173
时，随着浸渍区域GL1中具有低带隙能量的区域的厚度过度增加，可能降低光感测效率。
根据一些示例性实施方式，感测层PSL在第三方向D3上的厚度，即，浸渍区域GL1和非浸渍区域GL2的厚度之和可以为约
Figure BDA0002746918950000174
或更小。
参照图7，根据一些示例性实施方式，光学图案单元LP可以包括多个透射图案TP和围绕透射图案TP的遮光图案BP。
透射图案TP可以布置成在平面上在第一方向D1和第二方向D2上彼此间隔开，并且可以由遮光图案BP围绕。例如，透射图案TP可以矩阵形式布置。
透射图案TP中的每个可以具有圆形形状。透射图案TP的形状不限于此，并且透射图案TP中的每个可以被修改成各种形状，诸如，椭圆形和多边形。
图8A至图8C是示出根据本发明构思的一些示例性实施方式的制造电子装置的方法的剖视图。图9A至图9C是示出根据本发明构思的一些示例性实施方式的制造电子装置的方法的剖视图。相同或相似的附图标记用于与图1A至图7中相同或相似的部件，并且将不重复对其的描述。在下文中，将参考图8A至图8C以及图9A至图9C在不同的实施方式中描述制造电子装置的方法。
参考图8A，方法包括提供初始感测层PSL-A。根据一些示例性实施方式，初始感测层PSL-A可以被定义为处于Ge离子注入到图6A的感测层PSL中之前的状态中的层。
初始感测层PSL-A可以形成在第一感测电极E1上。第一感测电极E1可以形成在工作衬底SUB上，并且可以通过沉积工艺通过形成含氮(N)离子的非晶硅而形成。
初始感测层PSL-A的与接触第一感测电极E1的表面相对的表面可以被定义为上表面P-U。
然后，参考图8B，该方法可以包括形成第二感测电极E2。
根据一些示例性实施方式，第二感测电极E2可以形成在初始感测层PSL-A中。即，可以通过离子注入方法IJP通过将含磷(P)离子的非晶硅注入到初始感测层PSL-A的上表面P-U上来形成第二感测电极E2。
因此，根据一些示例性实施方式的第二感测电极E2可以形成在初始感测层PSL-A中。
然后，参考图8C，该方法包括形成感测层PSL。
可以通过离子注入方法IJG通过将Ge离子注入到第二感测电极E2的上表面上来形成感测层PSL。在这种情况下，离子束穿透第二感测电极E2并注入到初始感测层PSL-A中，并且注入到初始感测层PSL-A中的Ge离子的浓度可以在从第二感测电极E2朝第一感测电极E1的方向上变化。
在感测层PSL中具有注入的Ge离子的区域的厚度TH可以为约
Figure BDA0002746918950000181
至约
Figure BDA0002746918950000182
由于包括在根据一些示例性实施方式的感测元件PS-A中的第二感测电极E2通过离子注入方法IJP形成在初始感测层PSL-A中，因此具有注入的Ge离子的区域的厚度TH的基点TS-A可以限定在感测层PSL中。
参考图9A，该方法包括提供初始感测层PSL-B。根据一些示例性实施方式，初始感测层PSL-B可以被定义为处于Ge离子注入到图6A的感测层PSL中之前的状态中的层。
初始感测层PSL-B可以形成在第一感测电极E1上。第一感测电极E1可以形成在工作衬底SUB上，并且可以通过沉积工艺通过形成含氮(N)离子的非晶硅而形成。
初始感测层PSL-B的与接触第一感测电极E1的表面相对的表面可以被定义为上表面P-U。
然后，参考图9B，该方法可以包括形成第二感测电极E2。
根据一些示例性实施方式，第二感测电极E2可以形成在初始感测层PSL-B的上表面P-U上。即，可以通过沉积工艺DG通过在初始感测层PSL-B的上表面P-U上施加含磷(P)离子的非晶硅来形成第二感测电极E2。
因此，根据一些示例性实施方式的第二感测电极E2可以形成在初始感测层PSL-B的上表面P-U上。
然后，参考图9C，该方法可以包括形成感测层PSL。
可以通过离子注入方法IJG通过将Ge离子注入到第二感测电极E2的上表面上来形成感测层PSL。在这种情况下，离子束穿透第二感测电极E2并注入到初始感测层PSL-B中，并且注入到初始感测层PSL-B中的Ge离子的浓度可以在从第二感测电极E2到第一感测电极E1的方向上变化。
在感测层PSL中具有注入的Ge离子的区域的厚度TH可以为约
Figure BDA0002746918950000191
至约
Figure BDA0002746918950000192
由于包括在根据一些示例性实施方式的感测元件PS-B中的第二感测电极E2通过沉积工艺DG形成在初始感测层PSL-B的上表面P-U上，因此具有注入的Ge离子的区域的厚度TH的基点TS-B可以限定在感测层PSL的上表面P-U上。
根据本发明构思的一些示例性实施方式，可以通过包括具有注入到感测层中的不同浓度的Ge离子的区域来提高光感测效率。因此，可以提供具有相对改善的可靠性的电子装置。
虽然已经描述了本发明的一些示例性实施方式的方面，但是应当理解，根据本发明的实施方式不应限于这些示例性实施方式，而是可以由本领域的普通技术人员在所附的要求保护的本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。
因此，本发明的技术范围不应限于说明书的详细描述中所描述的内容，而应由权利要求书及其等同限定。

Claims (9)

1.电子装置，包括：
显示面板，包括有效区域和与所述有效区域相邻的外围区域；以及
光学传感器，位于所述显示面板的后表面上并且与所述有效区域重叠，其中，
所述光学传感器包括感测单元，所述感测单元包括第一感测电极、与所述第一感测电极间隔开的第二感测电极以及位于所述第一感测电极和所述第二感测电极之间的感测层，其中，所述感测层包含非晶硅和浸渍在所述非晶硅中的锗离子，以及
所述非晶硅中所述锗离子的浓度从所述第二感测电极到所述第一感测电极变化。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
所述感测层包括从所述第二感测电极和所述感测层之间的边界朝所述第一感测电极顺序设置的第一区域、第二区域和第三区域，以及
所述非晶硅中所述锗离子的所述浓度在所述第二区域中比在所述第一区域和所述第三区域中高。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，从所述第一区域到所述第三区域的厚度在
Figure FDA0002746918940000011
至
Figure FDA0002746918940000012
的范围内。
4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，
所述感测层包括浸渍区域以及与所述浸渍区域相邻的非浸渍区域，所述浸渍区域包括所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域，所述非浸渍区域没有浸渍锗离子，以及
所述浸渍区域和所述非浸渍区域的厚度之和为
Figure FDA0002746918940000013
或更小。
5.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述第二区域具有比所述第一区域和所述第三区域相对低的带隙能量。
6.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述第一区域吸收比所述第二区域和所述第三区域相对短的波长带的光。
7.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一感测电极和所述第二感测电极包括非晶硅。
8.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述光学传感器还包括光学图案单元，所述光学图案单元位于所述第二感测电极上并且包括遮光图案和被所述遮光图案围绕的多个透射图案。
9.根据权利要求1所述的电子装置，还包括：
下面板，位于所述显示面板和所述光学传感器之间并且具有容纳所述光学传感器的开口，
其中，所述下面板包括缓冲层、散热层和遮光层中的任一种。
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