[发明专利]一种光侦测薄膜、器件、显示装置、光敏二极管的制备方法

说明书

本发明提供了一种光侦测薄膜、器件、显示装置、光敏二极管的制备方法，光侦测薄膜包括光侦测二极管区域，所述光侦测二极管区域包括光敏二极管，每一光敏二极管电性连接至其对应的该薄膜晶体管，所述光侦测二极管区域的每一光敏二极管是由双结或双结以上p型/i型/n型结构串接堆叠形成。光电二极管第一层p型/i型/n型材料为非晶硅结构，第二p型/i型/n型材料或第二层以上的p型/i型/n型材料可以为微晶硅结构、或是掺有可扩展光敏波长范围之非结晶化合物材料。相较于采用只包含一层p型/i型/n型结构的光侦测薄膜的器件，本发明可以有效提高器件的光电转换量子效率以及拓展光侦测的波长范围。

技术领域

本发明涉及光学器件领域领域，特别涉及一种光侦测薄膜、器件、显示装置、光敏二极管的制备方法。

背景技术

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画素，以实现屏上画素阵列之显示功能。形成TFT开关功能的主要结构为半导体场效晶体管(FET)，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禁带宽度(Band gap)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。

若将此类熟知的TFT可见光感测阵列薄膜配置在显示屏结构内，可作为将光侦测功能集成在显示屏之一种实现方案。然而受限于显示屏的厚度以及显示画素开口孔径等问题，光侦测二极管阵列感测之真实影像已是发生绕射等光学失真之影像，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。然而虽然此类技术可避开了弱光成像的技术难点，额外的光学器件增加了光侦测显视屏的厚度，在显视屏侧边的配置方式也无法满足用户的全屏体验。

如图1所示，现有的光传感器薄膜的光敏二极管通常只包含有一层p型/i型/n型结构，其光电转换率低，无法满足高光敏度的薄膜阵列器件需求，不易扩大具有集成光侦测功能的显示器之应用范围。由上述熟知光传感器薄膜的现有技术可以看出，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。

发明内容

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薄膜存在的光电转化率低的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种光侦测薄膜，所述光侦测薄膜包括光侦测二极管区域，所述光侦测二极管区域包括光敏二极管，所述光敏二极管包括上下堆叠设置的多个光敏薄膜层，每个光敏薄膜层包括自上而下依次堆叠设置的p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层。

可选地，所述多个光敏薄膜层的i型半导体层分别适于接收不同波长范围内的光信号。