一种显示屏集成红外像素的光侦测装置制造方法及图纸

本发明专利技术通过在显示单元的下方设置光侦测器件，使得光侦测器件位于用户的生理特征信息成像的光轴位置或是近轴位置，相较于摄像头独立于显示屏设置在显示屏外围边缘的结构，本发明专利技术可以及时捕捉到用户的生理特征信息(如眼球活动信息)，减少影像侦测响应时间，提高用户体验。此外，将光侦测器件设置于显示单元的下方，并通过集成红外像素的显示单元发出红外光，相较于摄像头独立突出设置于显示屏区域外的结构，可以有效缩小移动设备的整体厚度，使得穿戴式设备或是移动设备更加轻薄、更适用于柔性穿戴式设备或是移动设备、满足市场的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种显示屏集成红外像素的光侦测装置
本专利技术涉及光学器件领域领域，特别涉及一种显示屏集成红外像素的光侦测装置。
技术介绍
目前，液晶显示(LCD)屏或有源阵列式有机发光二极管(AMOLED)显示屏，皆是以薄膜电晶管(TFT)结构扫描并驱动单一像素，以实现屏上像素阵列之显示功能。形成TFT开关功能的主要结构为金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，其中熟知的半导体层主要材料有非晶硅、多晶硅、氧化铟镓锌(IGZO)、或是混有碳纳米材料之有机化合物等等。由于光侦测二极管(PhotoDiode)的结构亦可采用此类半导体材料制备，且生产设备也兼容于TFT阵列的生产设备，因此近年来TFT光侦测二极管开始以TFT阵列制备方式作生产，并广泛应用在X光感测平板器件，如中华人民共和国专利CN103829959B、CN102903721B所描述。相较于传统结晶材料制备之影像传感器件，上述TFT光感测阵列薄膜材料之光能隙(Bandgap)皆以可见光为主要吸收范围，因此较易受环境可见光之干扰形成噪声，导致信号噪声比(SNR)较低。受限于此，TFT光感测阵列初期的应用乃是以X光感测平板器件应用为主，主因即为X光属短波长光且准直性高，X光影像先入射到感测平板上配置之光波长转换材料，将X光影像转换较长波长之可见光再直接于感测平板内部传输至TFT光感测阵列薄膜上，避免了周围环境之可见光形成噪声干扰，如上述中华人民共和国专利CN103829959B、CN102903721B所描述。若欲将此类熟知的可见光传感器薄膜配置在原显示屏结构内，受限于显示像素开口孔径等问题，光侦测二极管阵列感测的真实影像已是发生绕射等光学失真的影像，且因光学信号穿透显示屏多层结构，并且在光学显示信号、触摸感测信号并存的情况下，欲从低信噪比场景提取有用光学信号具备很高的困难度，技术困难等级达到近乎单光子成像之程度，必须需藉由算法依光波理论运算重建方能解析出原始影像。为了避开此一技术难点，熟知将可见光传感器薄膜配置在原显示屏结构内会需要额外的光学增强器件，或是仅将光传感器薄膜配置在显示屏侧边内，利用非垂直反射到达侧边之光线进行光影像重建，例如：中华人民共和国专利CN101359369B所述。由上述熟知光传感器薄膜的现有技术可以看出，现有的光侦测装置存在光电转换率低、无法满足大面积薄膜阵列器件的问题，欲配置光侦测阵列薄膜在显示屏结构内，需要对光侦测结构进行改善以使得拓展侦测的光敏波长范围以及提高其对应的光电转换量子效率。此外，现有的光侦测装置在进行眼球追踪、虹膜识别等操作时，其结构是通过屏外摄像头结构来识别眼球或虹膜影像。以眼球追踪为例，由于屏外摄像头位置偏离光轴，其在采集眼球信息时存在精确度不高、响应时间慢、画面延迟等问题，给用户带来了不良的感官体验，甚至引发头晕、呕吐等症状。
技术实现思路
为此，需要提供一种光侦测的技术方案，用于解决现有的光侦测装置在应用于眼球追踪等应用场景时，存在的采集影像信息精准度不高、响应时间慢、画面延迟、用户体验差等问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种显示屏集成红外像素的光侦测装置，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件和处理芯片；所述显示单元包括PxQ个显示像素区，每一显示像素区内设置有R分量像素发光层、G分量像素发光层和B分量像素发光层；所述PxQ个显示像素区中还至少存在着一个显示像素区内设置有红外像素发光层，所述红外像素发光层用于在接收到处理芯片发出的红外显示驱动信号后，发出红外光信号；所述光侦测器件用于侦测红外光信号，所述处理芯片用于根据红外光信号生成红外光影像信息；所述红外光器件包括MxN个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置一像素侦测结构，每一像素侦测结构包括由一个以上薄膜电晶管所组成的一组像素薄膜电路以及一个光侦测单元；所述光侦测单元包括红外光敏二极管或红外光敏电晶管。进一步地，设置有红外像素发光层的显示像素区的数量为多个，且均匀分布于所述显示单元上。进一步地，所述薄膜电晶管为包含有低温多晶硅、铟镓锌氧化物、碳纳米中任意一种的有机薄膜晶体管，薄膜电晶管组成的阵列的电子迁移率大于0.5cm2/Vs。进一步地，所述光侦测单元为光敏二极管所形成的阵列，所述光敏二极管所形成的阵列包括光敏二极管感应区，所述光敏二极管感应区包括光敏二极管层，所述光敏二极管层包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层自上而下堆叠设置，所述i型半导体层为微晶硅结构或非结晶硅化锗结构。进一步地，所述微晶硅结构为硅烷与氢气通过化学气相沉积成膜的半导体层，微晶硅的结构的结晶度大于40％，且其禁带宽度小于1.7eV。进一步地，所述非结晶硅化锗结构为硅烷、氢气与锗烷通过化学气相沉积成膜的非结晶半导体层，且其禁带宽度小于1.7eV。进一步地，所述p型半导体层的上端面设置有第一光学器件，所述第一光学器件用于降低光线在p型半导体层的上端面的反射率、或是减小光线在p型半导体层的折射角度以增加光入射量。进一步地，所述n型半导体层的下端面还设置有第二光学器件，所述第二光学器件用于提高光线在n型半导体层的下端面的反射率。进一步地，所述光侦测单元为光敏电晶管所形成的阵列，所述光敏电晶管所形成的阵列包括光敏电晶管感应区，所述光敏电晶管感应区设置有光敏薄膜晶体管，所述光敏薄膜晶体管包括栅极、源极、漏极、绝缘层、光吸收半导体层；所述光敏薄膜晶体管为倒立共平面式结构，所述倒立共平面式结构包括：所述栅极、绝缘层、源极纵向自下而上设置，所述漏极与所述源极横向共面设置；绝缘层包裹所述栅极，以使得栅极与源极、栅极与漏极之间均不接触；源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道，所述光吸收半导体层设置于光敏漏电流通道内。进一步地，所述源极和漏极的数量均为多个，源极和源极之间相互并联，漏极和漏极之间相互并联；所述源极和漏极之间间隙配合，源极和漏极横向之间形成光敏漏电流通道包括：相邻的源极之间形成第一间隙，一个漏极置于所述第一间隙内，相邻的漏极之间形成第二间隙，一个源极置于所述第二间隙内，源极和漏极之间交错设置且间隙配合。本专利技术通过在显示单元的下方设置光侦测器件，使得光侦测器件位于用户的生理特征信息成像的光轴位置或是近轴位置，相较于摄像头独立于显示屏设置在显示屏外围边缘的结构，本专利技术可以及时捕捉到用户的生理特征信息(如眼球活动信息)，减少影像侦测响应时间，提高用户体验。此外，将光侦测器件设置于显示单元的下方，并通过集成红外像素的显示单元发出红外光，相较于摄像头独立突出设置于显示屏区域外的结构，可以有效缩小移动设备的整体厚度，使得穿戴式设备或是移动设备更加轻薄、更适用于柔性穿戴式设备或是移动设备、满足市场的需求。附图说明图1为本专利技术一实施方式涉及的显示屏集成红外像素的光侦测装置的示意图；图2为本专利技术一实施方式涉及的像素侦测区的电路示意图；图3为本专利技术一实施方式涉及的像素侦测结构的示意图；图4为本专利技术另一实施方式涉及的像素侦测结构的示意图；图5为本专利技术一实施方式涉及的源极和漏极结构配合的示意图；图6为本专利技术一实施方式涉及的光学器件的分布方式的示意图；图7为本专利技术一实施方式涉及的光侦测器件的制备方法的流程图；图8为本专利技术一实施方式所述的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件和处理芯片；所述显示单元包括PxQ个显示像素区，每一显示像素区内设置有R分量像素发光层、G分量像素发光层和B分量像素发光层；所述PxQ个显示像素区中还至少存在着一个显示像素区内设置有红外像素发光层，所述红外像素发光层用于在接收到处理芯片发出的红外显示驱动信号后，发出红外光信号；所述光侦测器件用于侦测红外光信号，所述处理芯片用于根据红外光信号生成红外光影像信息；所述红外光器件包括MxN个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置一像素侦测结构，每一像素侦测结构包括由一个以上薄膜电晶管所组成的一组像素薄膜电路以及一个光侦测单元；所述光侦测单元包括红外光敏二极管或红外光敏电晶管。

【技术特征摘要】
1.一种显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，所述装置自上而下包括显示单元、光侦测器件和处理芯片；所述显示单元包括PxQ个显示像素区，每一显示像素区内设置有R分量像素发光层、G分量像素发光层和B分量像素发光层；所述PxQ个显示像素区中还至少存在着一个显示像素区内设置有红外像素发光层，所述红外像素发光层用于在接收到处理芯片发出的红外显示驱动信号后，发出红外光信号；所述光侦测器件用于侦测红外光信号，所述处理芯片用于根据红外光信号生成红外光影像信息；所述红外光器件包括MxN个像素侦测区，每一像素侦测区对应设置一像素侦测结构，每一像素侦测结构包括由一个以上薄膜电晶管所组成的一组像素薄膜电路以及一个光侦测单元；所述光侦测单元包括红外光敏二极管或红外光敏电晶管。2.如权利要求1所述的显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，设置有红外像素发光层的显示像素区的数量为多个，且均匀分布于所述显示单元上。3.如权利要求1所述的显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，所述薄膜电晶管为包含有低温多晶硅、铟镓锌氧化物、碳纳米中任意一种的有机薄膜晶体管，薄膜电晶管组成的阵列的电子迁移率大于0.5cm2/Vs。4.如权利要求1所述的显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测单元为光敏二极管所形成的阵列，所述光敏二极管所形成的阵列包括光敏二极管感应区，所述光敏二极管感应区包括光敏二极管层，所述光敏二极管层包括p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层，p型半导体层、i型半导体层、n型半导体层自上而下堆叠设置，所述i型半导体层为微晶硅结构或非结晶硅化锗结构。5.如权利要求4所述的显示屏集成红外像素的光侦测装置，其特征在于，所述微晶硅结构为硅烷与氢气通过化学气相沉积成膜的半导体层，微晶硅的结构的结晶度大于40...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建东，
申请(专利权)人：上海耕岩智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31