CN113013189A - 一种有源像素图像传感器及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，公开了一种有源像素图像传感器及显示装置。该有源像素图像传感器包括：衬底、PIN功能层、驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管，每个薄膜晶体管均包括层叠设置的栅极、栅绝缘层和有源层；其中，驱动薄膜晶体管内的有源层至少包括第一子有源层，第一子有源层的制备材料为氧化物材料，且第一子有源层的制备材料的载流子体浓度范围为1*10E20‑1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs；复位薄膜晶体管内的有源层制备材料为氧化物材料。该有源像素图像传感器可以提升器件的稳定性、迁移率以及降低关态电流。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种有源像素图像传感器及显示装置。
背景技术
当前显示装置内一般采用无源图像光敏传感器作为感光器件。但是该无源图像光敏传感器信噪比低，且传感器内部采用驱动芯片采集电流的方式来形成图像识别，这种方式形成的图像质量差、分辨率低，对于高端产品无法满足需求。
针对上述问题，提出了有源图像传感器与PIN结相结合的技术，此种方案的优势是信噪比高，有源图像传感器的信噪比为无源图像光敏传感器的5倍，通过有源图像传感器内驱动芯片采集电压信号，可以能提升产品性能。
但是，现有源图像传感器与PIN结结合技术中的薄膜晶体管采用低温多晶硅(lowtemperature poly silicon，LTPS)技术，LTPS技术的主要问题是稳定性较差，关态电流较高，影响传感器的感测能力。
因此，如何提供一种稳定性较好、关态电流较低且具有高迁移率的有源图像传感器是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种有源像素图像传感器以及显示装置，该有源像素图像传感器可以提升器件的稳定性、迁移率以及降低关态电流。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种有源像素图像传感器，衬底、PIN功能层、驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体均管形成于所述衬底，所述PIN功能层位于所述开关薄膜晶体管背离所述衬底一侧，且所述开关薄膜晶体管与所述PIN功能层电连接，用以控制所述PIN功能层；所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管均包括层叠设置的栅极、栅绝缘层和有源层；
其中，所述驱动薄膜晶体管内的有源层至少包括第一子有源层，所述第一子有源层的制备材料为氧化物材料，且所述第一子有源层的制备材料的载流子体浓度范围为1*10E20-1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs；
所述复位薄膜晶体管内的有源层制备材料为氧化物材料。
上述有源图像传感器中，该有源图像传感器包括衬底、PIN功能层、驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管。具体来说，PIN功能层与驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管均位于衬底的同侧，驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管直接形成在衬底一侧，PIN功能层位于驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管背离衬底一侧。该驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管中每个薄膜晶体管均包括层叠设置的栅极、栅绝缘层以及有源层。具体来说，驱动薄膜晶体管内的有源层至少包括第一子有源层。在设置时，驱动薄膜晶体管内的有源层可以仅包括第一子有源层，还可在包括第一子有源层的基础上设有其它子有源层。值得注意的是，第一子有源层位于有源层内部靠近栅极的一侧，且该第一子有源层的制备材料为氧化物材料，且所述氧化物材料的载流子体浓度范围为1*10E20-1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs。同时，复位薄膜晶体管内的有源层制备材料为氧化物材料。
本申请提供的有源图像传感器中的驱动薄膜晶体管内第一子有源层靠近栅极，且该第一子有源层为氧化物材料，该氧化物材料的载流子浓度较高、载流子霍尔迁移率较高，同时，复位薄膜晶体管内的有源层制备材料为氧化物材料。基于此，本申请提供的有源图像传感器稳定性较好、迁移率高，且可以降低关态电流。
优选地，所述驱动薄膜晶体管内的有源层还包括与所述第一子有源层层叠设置的第二子有源层，所述第二子有源层形成于所述第一子有源层背离所述栅极一侧，且所述第二子有源层的导带大于与所述第一子有源层的导带，所述第二子有源层的费米能级大于所述第一子有源层的费米能级。
优选地，所述驱动薄膜晶体管内的有源层还包括与所述第二子有源层层叠设置的第三子有源层，所述第三子有源层形成于所述第二子有源层背离所述第一子有源层一侧，且所述第三子有源层为刻蚀阻挡层。
优选地，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管内栅极设于所述有源层靠近所述衬底一侧。
优选地，所述PIN功能层具有用于感光的窗口区域，所述有源像素图像传感器还包括：
形成于所述开关薄膜晶体管以及所述PIN功能层背离所述衬底一侧的覆盖层，所述覆盖层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述覆盖层背离所述衬底一侧的树脂层，所述树脂层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述树脂层背离所述覆盖层一侧的钝化层，所述钝化层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
位于所述钝化层背离所述树脂层一侧的阻隔层，所述阻隔层覆盖所述PIN功能层的窗口区域。
优选地，所述PIN功能层包括透明导电层，所述有源像素图像传感器还包括形成于所述钝化层背离所述树脂层一侧的导电层，所述导电层延伸至所述PIN功能层的窗口区域、且与所述透明导电层电连接。
优选地，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管内的栅极设于所述有源层远离所述衬底一侧。
优选地，所述PIN功能层具有用于感光的窗口区域，所述PIN功能层包括透明导电层，所述有源像素图像传感器还包括：
形成于所述开关薄膜晶体管以及所述PIN功能层背离所述衬底一侧的覆盖层，所述覆盖层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述覆盖层背离所述衬底一侧的树脂层，所述树脂层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述树脂层背离所述覆盖层一侧的导电层，所述导电层覆盖所述窗口区域，且所述导电层与所述PIN功能层内的透明导电层电连接；
位于所述导电层背离所述树脂层一侧的像素界定层。
优选地，还包括位于所述开关薄膜晶体管与所述PIN功能层之间金属层，所述PIN功能层通过所述金属层与所述开关薄膜晶体管电连接，且所述PIN功能层直接形成于所述金属层背离所述衬底一侧。
优选地，还包括位于所述金属层背离所述PIN功能层一侧的平坦层，所述平坦层与所述金属层间设有钝化层，且所述PIN功能层在所述衬底基板的垂直投影位于所述平坦层在所述衬底基板的垂直投影内。
第二方面，本申请提供一种显示装置，包括上述技术方案提供的任意一种有源像素图像传感器。
附图说明
图1为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第一种结构示意图；
图2为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的内部电路图；
图3为本申请实施例提供的有源像素图像传感器中驱动薄膜晶体管的负偏压温度光照稳定性特性图；
图4为本申请实施例提供的有源像素图像传感器中驱动薄膜晶体管的迁移率特性图；
图5为现有技术中有源图像传感器与采用本申请实施例提供的有源图像传感器的量子效率对比图；
图6为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第二种结构示意图；
图7为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第三种结构示意图；
图8为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第四种结构示意图；
图9为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第五种结构示意图；
图10为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第六种结构示意图；
图11为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的第七种结构示意图。
图标：1-衬底；2a-驱动薄膜晶体管；2b-复位薄膜晶体管；2c-开关薄膜晶体管；21-栅极；22-栅绝缘层；23-有源层；23-1-第一子有源层；23-2-第二子有源层；23-3-第三子有源层；24-源漏极；3-PIN功能层；31-PIN层；32-透明导电层；4-覆盖层；5-树脂层；6-钝化层；7-阻隔层；8-导电层；9-保护层；10-导电金属层；11-像素界定层；12-顶部绝缘层；13-有机发光功能层；14-电极层；15-层间介电层；16-遮光层；17-缓冲层；18-平坦层；19-钝化层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1所示出的结构，本申请实施例提供一种有源像素图像传感器，包括：衬底1、驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c和PIN功能层3，其中，驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c这三个薄膜晶体管均形成于衬底1，PIN功能层3位于驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c背离衬底1一侧，且开关薄膜晶体管2c与PIN功能层3电连接，用以控制PIN功能层3。应理解，这里的衬底1可以为玻璃基底或者柔性基底。
图2为本申请实施例提供的有源像素图像传感器的内部电路图。如图2所示出的结构，图2中D-TFT为驱动薄膜晶体管2a，Reset TFT为复位薄膜晶体管2b；Switch TFT为开关薄膜晶体管2c，上述三个薄膜晶体管的作用如下：
驱动薄膜晶体管2a用于将有源像素图像传感器内电荷变化转换为电流变化；
复位薄膜晶体管2b打开时，将PD点电位重置为复位电压(Vreset)，实现有源像素图像传感器复位；复位薄膜晶体管2b关闭时，开始进入阶段，PD点电位由于光电荷的积累而降低；
开关薄膜晶体管2c控制信号输出，切断行间干扰；
驱动薄膜晶体管2a根据公式
u表示迁移率，Cox与驱动薄膜晶体管2a的电容特性有关；VGS表示驱动薄膜晶体管2a中栅极和源极之间的电压；Vth表示阈值电压(可根据需求设置)。
值得注意的是，流经去恒流源的电流I’大小固定，而信号量Is＝I-I’，因而在PD点电压变化一定的情况下，由上述两个公式可知信号量Is大小主要与迁移率u相关。
在设置本申请实施例提供的有源像素图像传感器时，有源图像传感器内部的复位薄膜晶体管2b的关态电流需要尽量小，以防止在曝光阶段，复位电压向PD点漏电；开太电流需要尽量大，以提高PD点复位速度，降低复位所需时间。
基于此，本申请提供一种有源像素图像传感器，该有源图像传感器提升驱动薄膜晶体管2a的迁移率、降低复位薄膜晶体管2b的关态电流。
具体来说，请继续参考图1所示出的结构，本申请实施例提供的有源像素图像传感器中驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c这三个薄膜晶体管中的每个晶体管均包括层叠设置的栅极21、栅绝缘层22和有源层23。驱动薄膜晶体管2a内的有源层23至少包括第一子有源层23-1，第一子有源层23-1的制备材料为氧化物材料，且第一子有源层23-1的制备材料的载流子体浓度范围为1*10E20-1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs；复位薄膜晶体管2b内的有源层23制备材料为氧化物材料。
本申请实施例中设定该驱动薄膜晶体管2a内的第一子有源层23-1靠近栅极21，且该第一子有源层23-1的制备材料为氧化物材料。同时，该氧化物材料的载流子体浓度范围为1*10E20-1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs，可以提升本申请实施例内有源像素图像传感器方案的可行性，使得传感器的迁移率可以达到和低温多晶硅(lowtemperature poly silicon，LTPS)结构相当的迁移率。同时，设置复位薄膜晶体管2b内的有源层23制备材料为氧化物材料，可以降低本申请实施例内有源像素图像传感器中复位薄膜晶体管2b的关态电流。
因此，本申请实施例提供的有源像素图像传感器可以提升器件的稳定性、迁移率以及降低关态电流。
值得注意的是，图1中以栅极21设于有源层23靠近衬底1一侧、形成背沟道蚀刻型结构为例进行说明，且由于驱动薄膜晶体管2a内的有源层23仅包括第一子有源层23-1，二者在图1中标识为同一膜层。且图1中驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c的各膜层标识为相同结构层。应理解，驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c可以根据需求设置为不同。
此外，示例性的，驱动薄膜晶体管2a内第一子有源层23-1的制备材料可以为富铟(In)、锌(Zn)的氧化物材料。在具体设置时，可以控制氧化物材料中铟和锌的含量大于40％。示例性的，第一子有源层23-1的制备材料可以为如铟镓锌氧化物(indium galliumzinc oxide，IGZO)、铟镓锌Y氧化物(indium gallium zinc oxide，IGZYO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铟锌锡氧化物(ITZO)、铟锌氧化物(IZO)或者铟锡氧化物(ITO)。
图3是本申请实施例提供的有源像素图像传感器中驱动薄膜晶体管2a的负偏压温度光照稳定性特性图，图3中横坐标表示Vg，纵坐标表示Id，右侧标识表示每隔多少秒测试的一次IV结果，0S·1和0S·2是开光0s下测试的2次结果。应理解，图3中所示出的W/L为驱动薄膜晶体管2a的宽/长比。图4是本申请实施例提供的有源像素图像传感器中驱动薄膜晶体管2a的迁移率特性图，图4中横坐标表示Vg，纵坐标是Id，右侧标识表示不同点位相同尺寸的驱动薄膜晶体管2a的特性，说明均一性很好，3σ很好。值得注意的是，图4中所示出的W/L为驱动薄膜晶体管2a的宽/长比。
在观测图3和图4时，二者的共性是横坐标0附近的斜率越高越好。由图3和图4示出的内容可知，本申请实施例提供的有源像素图像传感器具有较好的稳定性和较高的迁移率，符合目前有源图像传感器对薄膜晶体管ss较好的需求。应理解，ss是指迁移率要高，同时在工作电压区高开(Ion)电流稳定性高。
示例性的，本申请实施例提供的有源图像传感器内高开(Ion)电流基本可以达到2mA，远大于设计需求的2uA，且稳定性较好。同时关态(Ioff)电流可以达到1E-13A左右，远低于实际需求(1E-9A)。本申请实施例提供的有源图像传感器相比采用LTPS技术的传感器其关态电流可以降低103数量级。
图5为现有技术中有源图像传感器与采用本申请实施例提供的有源图像传感器的量子效率对比图。如图5所示出，采用本申请实施例提供的有源图像传感器其反射率优于现有技术的结构。
请继续参考图1所示出的结构，PIN功能层3具有用于感光的窗口区域S，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还包括：
形成于开关薄膜晶体管2c以及PIN功能层3背离衬底1一侧的覆盖层4，该覆盖层4在衬底1的垂直投影与窗口区域S在衬底1的垂直投影无交叠；
形成于覆盖层4背离衬底1一侧的树脂层5，该树脂层5在衬底1的垂直投影与窗口区域S在衬底1的垂直投影无交叠；
形成于树脂层5背离覆盖层4一侧的钝化层6，钝化层6在衬底1的垂直投影与窗口区域S在衬底1的垂直投影无交叠；
位于钝化层6背离树脂层5一侧的阻隔层7，阻隔层7覆盖PIN功能层3的窗口区域S。
值得注意的是，本申请实施例提供的有源图像传感器中改善了PIN功能层3上侧的窗口区域S。具体来说，去除了覆盖层4、树脂层5以及钝化层6在PIN功能层3上部窗口区域S的部分，减少覆盖在PIN功能层3的窗口区域S的结构层，从而可以降低结构层在窗口区域S造成的反射损失。
请继续参考图1所示出的结构，本申请实施例提供的有源图像传感器中扩大了窗口区域S的尺寸，相当于扩大了PIN功能层3的收光孔尺寸，可以提升PIN功能层3的效果。
请继续参考图1所示出的结构，具体来说，PIN功能层3包括PIN层31和透明导电层32，PIN层31为PIN结结构；透明导电层32的制备材料为铟锡氧化物(ITO)，可以提升透光性能。
此外，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还包括形成于钝化层6背离树脂层5一侧的导电层8，该导电层8延伸至PIN功能层3的窗口区域S、且与PIN功能层3内的透明导电层32电连接。示例性的，该导电层8的制备材料为金属。
值得注意的是，导电层8仅延伸至窗口区域S的部分区域，未完全覆盖透明导电层32在窗口区域S内的部分，可以提升透光性能。
请继续参考图1所示出的结构，本申请实施例提供的有源像素图像传感器中开关薄膜晶体管2c还包括源漏极24，该源漏极24形成于栅绝缘层22背离衬底1一侧，且源漏极24部分覆盖有源层23。
值得注意的是，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还设有保护层9，该保护层9设于PIN功能层3和开关薄膜晶体管2c之间。具体来说，保护层9形成于源漏极24背离衬底1一侧，且保护层9在对应源漏极24中漏极的部分区域具有过孔，PIN功能层3通过填充于过孔的导电金属层10电连接源漏极24中漏极。
当然，在设置时，驱动薄膜晶体管2a内的有源层23除了仅包括第一子有源层23-1，还可在包括第一子有源层23-1的基础上设有其它子有源层。具体来说，当有源层为多层结构时，至少包含以下几种设置方式：
一种可能的具体实施方式，如图6所示出结构，驱动薄膜晶体管2a内的有源层23还包括与第一子有源层23-1层叠设置的第二子有源层23-2，第二子有源层23-2形成于第一子有源层23-1背离栅极21一侧，且第二子有源层23-2的导带大于与第一子有源层23-1的导带，且第二子有源层23-2的费米能级大于第一子有源层23-1的费米能级。
在设置第二子有源层23-2的材料时，第二子有源层23-2的制备材料为非晶状态，具体来说，为C轴对称的CAAC结构。同时，且第二子有源层23-2的制备材料带隙较宽，示例性的，第二子有源层23-2制备材料的带隙可以设定为3.0-3.2eV。
另一种可能的具体实施方式，如图7所示出结构，驱动薄膜晶体管2a内的有源层23还包括与第二子有源层23-2层叠设置的第三子有源层23-3，第三子有源层23-3形成于第二子有源层23-2背离栅极21一侧，且第三子有源层23-3为刻蚀阻挡层。该第三子有源层23-3与光刻胶的粘附力，可以保护沟道结构。
值得注意的是，可以设置驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c中的每个薄膜晶体管的有源层23结构相同，具体如图1所示，以简化制备工艺。当然，还可以设置驱动薄膜晶体管2a、复位薄膜晶体管2b以及开关薄膜晶体管2c中的有源层23不同，其中开关薄膜晶体管2c的有源层不必一定选取氧化物材料，可以采取LTPS技术制备。
另一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还可以为如图8所示出的结构。值得注意的是，如图8所示出的结构与如图1所示出的结构的区别点在于，开关薄膜晶体管2c中栅极21设于有源层23远离衬底1一侧，形成顶栅结构。值得注意的是，图8所示出的结构中，仅示出了开关薄膜晶体管2c，驱动薄膜晶体管2a和复位薄膜晶体管2b未示出。本申请实施例提供的有源像素图像传感器同样可以提升器件的稳定性、迁移率以及降低关态电流。
由于如图8所示出的结构中栅极21位于有源层23远离衬底1一侧，所以该有源图像传感器内的膜层设置与如图1所示出的有源图像传感器的膜层设置略有不同。
具体如图8所示出的结构，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还包括：
形成于开关薄膜晶体管2c以及PIN功能层3背离衬底1一侧的覆盖层4，该覆盖层4在衬底1的垂直投影与窗口区域S在衬底1的垂直投影无交叠；
形成于覆盖层4背离衬底1一侧的树脂层5，该树脂层5在衬底1的垂直投影与窗口区域S在衬底1的垂直投影无交叠；
形成于树脂层5背离覆盖层4一侧的导电层8，导电层8覆盖PIN功能层3的窗口区域S。该导电层8作为顶部电极与PIN功能层3内的透明导电层32电连接。示例性的，该导电层8的制备材料为铟锡氧化物(ITO)，可以提升透光性能。
请继续参考图8所示出的结构，还包括形成于导电层8背离衬底1一侧的像素界定层11。当然，还可在导电层8与像素界定层11之间设置顶部绝缘层12以提升绝缘效果。
值得注意的是，本申请实施例提供的有源图像传感器改善了PIN功能层3上侧的窗口区域S。具体来说，去除覆盖层4以及树脂层5在PIN功能层3上部窗口区域S的部分，减少覆盖在PIN功能层3的窗口区域S的结构层，从而可以降低结构层在窗口区域造成的反射损失。
此外，值得注意的是，本申请实施例提供的有源图像传感器中还具有显示区域A，该显示区域A内形成有若干像素单元。示例性的，每个像素单元包括如图8所示出的红色子像素(R)、绿色子像素(G)和蓝色子像素(B)。当然，每个像素单元并不限于图8所示出的结构，具体可以根据需求进行调整，在此不再赘述。当然，显示区域A内也如图8所示设有用于控制像素单元的薄膜晶体管，该薄膜晶体管的膜层可与开关薄膜晶体管2c一同制备，以简化制备工艺。
请继续参考图8所示出的结构，导电层8与像素界定层11延伸至显示区域A内，导电层8整层铺设，而像素界定层11在对应像素单元的位置具有开口区域。而显示区域A内设有有机发光功能层13和电极层14，具体来说，有机发光功能层13设于像素单元背离衬底1一侧，电极层14形成于有机发光功能层13背离衬底1一侧。
至于开关薄膜晶体管2c与PIN功能层3之间的膜层设置也与如图1所示出的有源图像传感器不同，具体如下：
请继续参考图8所示出的结构，本申请实施例提供的有源像素图像传感器还包括层间介电层15，该层间介电层15形成于栅极21背离衬底1一侧。在设置时，可以降低调整层间介电层15的沉积速率，改善层间介电层15的膜质，使层间介电层15更加致密。
此外，本申请实施例提供的有源像素图像传感器中开关薄膜晶体管2c还包括源漏极24，该源漏极24源漏极24部分覆盖有源层23。值得注意的是，具体来说，保护层9形成于层间介电层15背离衬底1一侧，且层间介电层15在对应源漏极24中漏极的部分区域具有过孔，源漏极24通过过孔连接有源层23。
本申请实施例提供的有源像素图像传感器还设有保护层9，该保护层9设于PIN功能层3和开关薄膜晶体管2c之间。该保护层9具有过孔，且PIN功能层3通过填充于该过孔的导电金属层10电连接源漏极24，此处，导电金属层10作为PIN功能层3的底部电极。同时，导电层8通过过孔连接导电金属层10，导电层8作为PIN功能层3的顶部电极。
在具体设置时，可以在衬底1对应开关薄膜晶体管2c的位置设置遮光层16，由于遮光层16的制备材料可以为金属，则需要在遮光层16与开关薄膜晶体管2c之间设置缓冲层17。当然，还可将源漏极24与遮光层16连接以消除二者之间的寄生电容，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
在具体设置本申请实施例提供的有源像素图像传感器时，还可以在PIN功能层3与开关薄膜晶体管2c之间设置平坦层18，以解决PIN功能层3底部不平坦引起的暗电流问题。且为避免PIN功能层3干刻过程中对平坦层18过刻，进而对PIN功能层3侧壁造成污染，故可以在对平坦层18制备后增加一层较薄的层间钝化层19。
在选取平坦层18的制备材料时，需满足以下几点：
工艺方面引入一种有机材料，示例性的为聚酰亚胺类材料(SOG)，这种材料具有如下的特性：
a.由于开关薄膜晶体管2c早于平坦层18制备，且开关薄膜晶体管2c在高于230摄氏度的环境中就会出现大电流而异常，所以平坦层18的制备材料需具备较低的固化温度。示例性的，低于230摄氏度。
b.由于在PIN功能层3沉积过程中，等离子温度高于300℃，普通有机材料在这么高温度下会分解，所以平坦层18的制备材料需要较好的耐热性，在高温下不会分解。
c.平坦层18的制备材料中需要添加较多的感光剂和阻氢(H)添加剂，以实现具有较好的阻H和阻水的作用，从而可以阻止PIN功能层3沉积过程中的H大量进入开关薄膜晶体管2c，影响其特性。
d.平坦层18的制备材料的热性能优于一般材料，示例性的，高于450℃。
当然，为了进一步减小PIN功能层3下方的暗电流，还可如图9所示出的结构，设置平坦层18。具体如图9所示，仅在PIN功能层3的下方，即PIN功能层3在衬底1覆盖范围内设置平坦层18，同时，设计一整块PIN功能层3，减小PIN功能层3周长及顶点数目，最大程度减小PIN功能层3下方的暗电流。此外，由于PIN功能层3下方存在导电金属层10以及过孔，则较薄的平坦层18仅布置在PIN功能层3下方的设置形式还可提升空间利用率，从而提升整体开口率，提升器件的像素密度。
示例性的，可以如图9所示出的结构，为防止环境光对PIN功能层3造成干扰，进而影响信噪比，设计导电金属层10包裹PIN功能层3至少7um；平坦层18层长边在源漏极24和导电金属层10之间，短边在导电金属层10与透明导电层32之间，降低暗电流，同时不影响光电流。
值得注意的是，如图9所示出的结构，PIN功能层3中的PIN层31包含三个层叠结构，分别为P+层、I层以及N+层。
当然，该有源层23可以如图10所示出的结构，仅包括第一子有源层23-1，同样，有源层23还可在包括第一子有源层23-1的基础上设有其它子有源层。具体来说，当有源层为多层结构时，至少包含以下几种设置方式：
一种可能的具体实施方式，如图10所示出结构，有源层23还包括与第一子有源层23-1层叠设置的第二子有源层23-2，第二子有源层23-2形成于第一子有源层23-1背离栅极21一侧，且第二子有源层23-2的导带大于与第一子有源层23-1的导带，且第二子有源层23-2的费米能级大于第一子有源层23-1的费米能级。
在设置第二子有源层23-2的材料时，第二子有源层23-2的制备材料为非晶状态，具体来说，为C轴对称的CAAC结构。同时，且第二子有源层23-2的制备材料带隙较宽，示例性的，第二子有源层23-2制备材料的带隙可以设定为3.0-3.2eV。
另一种可能的具体实施方式，如图11所示出结构，有源层23还包括与第二子有源层23-2层叠设置的第三子有源层23-3，第三子有源层23-3形成于第二子有源层23-2背离栅极21一侧，且第三子有源层23-3为刻蚀阻挡层。该第三子有源层23-3与光刻胶的粘附力，可以保护沟道结构。
本申请还提供一种显示装置，包括上述技术方案提供的任意一种有源像素图像传感器。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种有源像素图像传感器，其特征在于，包括：衬底、PIN功能层、驱动薄膜晶体管、复位薄膜晶体管以及开关薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体均管形成于所述衬底，所述PIN功能层位于所述开关薄膜晶体管背离所述衬底一侧，且所述开关薄膜晶体管与所述PIN功能层电连接，用以控制所述PIN功能层；所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管均包括层叠设置的栅极、栅绝缘层和有源层；
其中，所述驱动薄膜晶体管内的有源层至少包括第一子有源层，所述第一子有源层的制备材料为氧化物材料，且所述第一子有源层的制备材料的载流子体浓度范围为1*10E20-1*10E21，载流子霍尔迁移率的范围为25～50cm2/Vs；
所述复位薄膜晶体管内的有源层制备材料为氧化物材料。
2.根据权利要求1所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述驱动薄膜晶体管内的有源层还包括与所述第一子有源层层叠设置的第二子有源层，所述第二子有源层形成于所述第一子有源层背离所述栅极一侧，且所述第二子有源层的导带大于与所述第一子有源层的导带，所述第二子有源层的费米能级大于所述第一子有源层的费米能级。
3.根据权利要求2所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述驱动薄膜晶体管内的有源层还包括与所述第二子有源层层叠设置的第三子有源层，所述第三子有源层形成于所述第二子有源层背离所述第一子有源层一侧，且所述第三子有源层为刻蚀阻挡层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管内栅极设于所述有源层靠近所述衬底一侧。
5.根据权利要求4所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述PIN功能层具有用于感光的窗口区域，所述有源像素图像传感器还包括：
形成于所述开关薄膜晶体管以及所述PIN功能层背离所述衬底一侧的覆盖层，所述覆盖层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述覆盖层背离所述衬底一侧的树脂层，所述树脂层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述树脂层背离所述覆盖层一侧的钝化层，所述钝化层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
位于所述钝化层背离所述树脂层一侧的阻隔层，所述阻隔层覆盖所述PIN功能层的窗口区域。
6.根据权利要求5所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述PIN功能层包括透明导电层，所述有源像素图像传感器还包括形成于所述钝化层背离所述树脂层一侧的导电层，所述导电层延伸至所述PIN功能层的窗口区域、且与所述透明导电层电连接。
7.根据权利要求1-3任一项所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述驱动薄膜晶体管、所述复位薄膜晶体管以及所述开关薄膜晶体管中的每个薄膜晶体管内的栅极设于所述有源层远离所述衬底一侧。
8.根据权利要求7所述的有源像素图像传感器，其特征在于，所述PIN功能层具有用于感光的窗口区域，所述PIN功能层包括透明导电层，所述有源像素图像传感器还包括：
形成于所述开关薄膜晶体管以及所述PIN功能层背离所述衬底一侧的覆盖层，所述覆盖层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述覆盖层背离所述衬底一侧的树脂层，所述树脂层在所述衬底的垂直投影与所述窗口区域在所述衬底的垂直投影无交叠；
形成于所述树脂层背离所述覆盖层一侧的导电层，所述导电层覆盖所述窗口区域，且所述导电层与所述PIN功能层内的透明导电层电连接；
位于所述导电层背离所述树脂层一侧的像素界定层。
9.根据权利要求8所述的有源像素图像传感器，其特征在于，还包括位于所述开关薄膜晶体管与所述PIN功能层之间金属层，所述PIN功能层通过所述金属层与所述开关薄膜晶体管电连接，且所述PIN功能层直接形成于所述金属层背离所述衬底一侧。
10.根据权利要求9所述的有源像素图像传感器，其特征在于，还包括位于所述金属层背离所述PIN功能层一侧的平坦层，所述平坦层与所述金属层间设有钝化层，且所述PIN功能层在所述衬底基板的垂直投影位于所述平坦层在所述衬底基板的垂直投影内。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的有源像素图像传感器。
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