光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法
阅读说明：本技术 光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法 (Photosensitive transistor, color film substrate and manufacturing method thereof ) 是由 莫超德 于 2021-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法。光敏晶体管包括透光基板、栅极层、栅极绝缘层、有源层以及源漏极层；所述栅极层设于所述透光基板上,具有透光区；所述栅极绝缘层设于所述透光基板上且完全覆盖所述栅极层；所述有源层设于所述栅极绝缘层上,具有沟道区；所述沟道区与所述透光区对应设置；所述源漏极层设于所述栅极绝缘层上并与所述有源层的沟道区两端分别电连接。本发明使得位于栅极层下方一侧的光线传输至有源层,从而提升光敏晶体管作为光敏传感器时的灵敏性,实现了光敏晶体管能够设置在彩膜基板上接收来自彩膜基板背面的光线实现光敏传感器的功能的特殊效果。(The invention provides a photosensitive transistor, a color film substrate and a manufacturing method thereof. The photosensitive transistor comprises a light-transmitting substrate, a grid layer, a grid insulating layer, an active layer and a source drain layer; the grid layer is arranged on the light-transmitting substrate and is provided with a light-transmitting area; the grid electrode insulating layer is arranged on the light-transmitting substrate and completely covers the grid electrode layer; the active layer is arranged on the gate insulating layer and is provided with a channel region; the channel region is arranged corresponding to the light-transmitting region; the source drain electrode layer is arranged on the grid electrode insulating layer and is electrically connected with two ends of the channel region of the active layer respectively. According to the invention, light rays positioned on one side below the gate electrode layer are transmitted to the active layer, so that the sensitivity of the photosensitive transistor as a photosensitive sensor is improved, and the special effect that the photosensitive transistor can be arranged on the color film substrate to receive light rays from the back of the color film substrate to realize the function of the photosensitive sensor is realized.)
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法。
背景技术
利用非晶硅或铟锡氧化物(a-Si/IZO)等半导体材料的光敏特性，将光敏传感器集成在显示面板上，来实现色温自动调节、图片复印、远程光感互动、光学指纹识别等先进显示应用已成为提高显示产品附加价值，增加产品差异性的普遍做法。
在技术的实际应用中，光敏传感器接收到的光子能量因传播过程中的散射，反射而损失严重，导致无法实验远距离光互动的需求，或导致低感度状况下无法使用。因此提升光敏传感器灵敏性成为技术改进的关键。
如图1所示，为现有的一种具有光敏传感器的3TFT显示面板平面结构示意图。显示面板90包括光敏晶体管91、驱动晶体管92以及存储电容93，所述光敏晶体管91作为光敏传感器，但是其栅极层为金属，有源层为光敏材料设置在栅极层上方，导致位于栅极层下方一侧的光线无法传输至有源层，导致光敏传感器灵敏性低。而且该结构导致不能将光敏晶体管91设置在彩膜基板上实现光敏传感器的功能，光敏晶体管91仅能设置在阵列基板上接收来自阵列基板正面的光线实现光敏传感器的功能，不能将光敏晶体管91设置在彩膜基板上接收来自彩膜基板背面的光线实现光敏传感器的功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法，能够有效解决现有光敏传感器结构导致其灵敏性低的技术问题，以及解决光敏晶体管仅能设置在阵列基板上接收来自阵列基板正面的光线实现光敏传感器的功能，而不能将光敏晶体管设置在彩膜基板上接收来自彩膜基板背面的光线实现光敏传感器的功能的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种光敏晶体管，包括透光基板、栅极层、栅极绝缘层、有源层以及源漏极层；所述栅极层设于所述透光基板上，所述栅极层具有透光区；所述栅极绝缘层设于所述透光基板上且完全覆盖所述栅极层；所述有源层设于所述栅极绝缘层上，所述有源层具有沟道区；所述沟道区与所述透光区对应设置；所述源漏极层设于所述栅极绝缘层上并与所述有源层的沟道区两端分别电连接。
进一步地，所述栅极层还设有非透光区，所述非透光区环绕所述透光区设置。
进一步地，所述栅极层包括透光层以及金属层；所述透光层设于所述透光基板上；所述金属层设于所述透光层上；所述金属层的中部设有通孔，所述透光区位于所述通孔位置。
进一步地，所述光敏晶体管还包括减反射膜，所述减反射膜设于所述透光基板与所述栅极层之间。
进一步地，所述减反射膜的折射率大于所述透光基板的折射率且小于所述栅极层的透光区的折射率。
进一步地，所述减反射膜的折射率n满足其中n为所述减反射膜的折射率，n1为所述透光基板的折射率，n2为所述栅极层的透光区的折射率。
进一步地，所述减反射膜的厚度e满足其中λ为绿光的波长，n为所述减反射膜的折射率，k为自然整数。
进一步地，所述有源层的材质包括非晶硅或铟镓锌氧化物。
本发明还提供一种彩膜基板，其包括前文任一项所述的光敏晶体管。
进一步地，所述彩膜基板还包括驱动晶体管以及黑色矩阵层，所述驱动晶体管与所述光敏晶体管同层设置；所述黑色矩阵层对应设于所述驱动晶体管及所述光敏晶体管的上方。
本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，其包括以下步骤：
在所述透光基板上制作栅极层，所述栅极层具有透光区；
在所述透光基板上制作栅极绝缘层，所述栅极绝缘层完全覆盖所述栅极层；
在所述栅极绝缘层上制作有源层，所述有源层具有沟道区，所述沟道区与所述透光区对应设置；以及
在所述栅极绝缘层上制作源漏极层，所述源漏极层与所述有源层的沟道区两端分别电连接。
进一步地，所述彩膜基板的制作方法中，在制作源漏极层之后还包括：
在所述源漏极层上制作钝化层，并通过黄光工艺及干法刻蚀工艺或者通过曝光/显影、高温硬化方式形成过孔；
在所述钝化层上用磁控溅射沉积工艺形成一层氧化铟锡薄膜，并通过黄光工艺及湿法刻蚀工艺形成像素电极层；
在所述像素电极层上用光刻工艺制作黑色矩阵层；以及
在所述黑色矩阵层上用光刻工艺制作彩膜隔垫物。
本发明的技术效果在于，提供一种光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法，通过将光敏晶体管的栅极结构改善为具有透光区的形式，使得位于栅极层下方一侧的光线传输至有源层，从而提升光敏晶体管作为光敏传感器时的灵敏性，实现了光敏晶体管能够设置在彩膜基板上接收来自彩膜基板背面的光线实现光敏传感器的功能的特殊效果；并且进一步设置减反射膜，可实现将金属层反射光线被减反射膜反射进入透光区，使原本无法透过的光在经过多次反射后能使部分光透过，提升了光敏晶体管作为光敏传感器时的灵敏性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有的一种具有光敏传感器的3TFT显示面板的平面结构示意图；
图2为本发明实施例中具有光敏传感器的显示面板的平面结构示意图；
图3为本发明实施例中所述彩膜基板的结构示意图；
图4为本发明实施例中所述减反射膜提升所述透光区的穿透率的原理图；
图5为本发明实施例中对所述第一界面和所述第二界面的穿透率模拟结果；
图6为本发明实施例中制作完成所述栅极层时的结构示意图；
图7为本发明实施例中制作完成所述源漏极层时的结构示意图；
图8为本发明实施例中制作完成所述钝化层时的结构示意图。
附图中的标识如下：
透光基板1，减反射膜2，栅极层3，
栅极绝缘层4，有源层5，源漏极层6，
钝化层7，像素电极层8，黑色矩阵层9，
彩膜隔垫物10，第一界面21，第二界面22，
透光层31，金属层32，掺杂区51，
沟道区52，过孔71，显示面板90、100，
光敏晶体管91、110，驱动晶体管92、120，存储电容93、130，
透光区301，非透光区302，通孔321。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，用以举例证明本发明可以实施，这些实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，使得本发明的技术内容更加清楚和便于理解。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，为了清楚，层和区域的厚度被夸大。例如，为了便于描述，附图中的元件的厚度和尺寸被任意地示出，因此，所描述的技术范围不由附图限定。
如图2所示，本发明实施例中一种具有光敏传感器的显示面板，所述显示面板包括彩膜基板，所述彩膜基板100上包括光敏晶体管110、驱动晶体管120以及存储电容130。所述光敏晶体管110作为光敏传感器。
如图3所示，图3为本发明实施例中所述彩膜基板100的结构示意图，所述光敏晶体管110包括透光基板1、减反射膜2、栅极层3、栅极绝缘层4、有源层5以及源漏极层6；所述透光基板1优选为玻璃基板；所述减反射膜2设于所述透光基板1上；所述栅极层3设于所述减反射膜2上，所述栅极层3具有透光区301和非透光区302，所述非透光区302环绕所述透光区301设置；所述栅极绝缘层4设于所述透光基板1上且完全覆盖所述栅极层3；所述有源层5设于所述栅极绝缘层4上，所述有源层5具有掺杂区51和沟道区52；所述掺杂区51位于所述有源层5的两端，所述沟道区52与所述透光区301对应设置；所述源漏极层6设于所述栅极绝缘层4上并与所述有源层5的沟道区52两端的掺杂区51分别电连接。
如图3所示，所述彩膜基板100还包括设于所述光敏晶体管110所在膜层上的钝化层7、像素电极层8、黑色矩阵层9以及彩膜隔垫物10。其中所述驱动晶体管120与所述光敏晶体管110同层设置；所述黑色矩阵层9对应设于所述驱动晶体管120及所述光敏晶体管110的上方。
本实施例中，所述栅极层3包括透光层31以及金属层32；所述透光层31设于所述透光基板1上；所述金属层32设于所述透光层31上；所述金属层32的中部设有通孔321，所述透光区301位于所述通孔321位置。
本实施例中，所述减反射膜2的折射率大于所述透光基板1的折射率且小于所述栅极层3的透光区301的折射率。
本实施例中，所述减反射膜2的折射率n满足其中n为所述减反射膜2的折射率，n1为所述透光基板1的折射率，n2为所述栅极层3的透光区301的折射率。
本实施例中，所述减反射膜2的厚度e满足其中λ为绿光的波长，n为所述减反射膜2的折射率，k为自然整数。
本实施例中，所述有源层5的材质包括非晶硅或铟镓锌氧化物。
如图4所示，图4为所述减反射膜2提升所述透光区301的穿透率的原理图。利用光从光疏进入光密介质形成半波损失减少反射光能量，降低入射光源光线的反射率，从而提升透光区301的穿透率；在非透光区302新增2个反射界面：第一界面21和第二界面22，所述第一界面21为所述减反射膜2与所述透光层31的界面21，所述第二界面22为所述减反射膜2与所述透光基板1的界面21，使原本无法透过的光在经过多次反射后能使部分光透过，从而进一步提升光敏晶体管110的灵敏性。图5为对所述第一界面21和所述第二界面22的穿透率模拟结果，其中虚线框部分为所述透光区301的穿透率，虚线框以外部分为所述非透光区302的穿透率，在所述透光区301部分的所述第二界面22的穿透率相对所述非透光区302的穿透率明显提升。
本发明还提供一种前文所述光敏晶体管110的制作方法，其包括以下步骤：
在一透光基板1上制作减反射膜2，所述的厚度e满足其中λ为绿光的波长，n为所述减反射膜2的折射率，k为自然整数；
在所述减反射膜2上制作透光层31，所述透光层31的材质包括氧化铟锡；
在所述透光层31上制作金属层32；其中所述减反射膜2的折射率大于所述透光基板1的折射率且小于所述栅极层3的透光区301的折射率，优选所述减反射膜2的折射率n满足其中n为所述减反射膜2的折射率，n1为所述透光基板1的折射率，n2为所述栅极层3的透光区301的折射率；所述减反膜优选SiOxNy(折射率为1.46-1.92)、Al2O3(折射率为1.59-1.77)或树脂类等；
采用掩膜板对所述金属层32的中部制作通孔321，在对应所述通孔321位置的所述透光层31形成所述透光区301；并对所述透光层31图案化处理，所述金属层32及所述透光层31形成栅极层3；其中所述掩膜板包含完全透光区、半透光区及完全不透光区，其中所述栅极层3位置对应所述掩膜板的半透光区；如图6所示，图6为制作完成所述栅极层3时的结构示意图；
在所述透光基板1上制作栅极绝缘层4，所述栅极绝缘层4完全覆盖所述栅极层3；
在所述栅极绝缘层4上制作有源层5，所述有源层5的材质包括非晶硅或铟镓锌氧化物，对所述有源层5通过黄光工艺进行图案化处理，并对所述有源层5的两端掺杂处理形成掺杂区51及沟道区52；所述沟道区52与所述透光区301对应设置；以及
在所述栅极绝缘层4上制作源漏极层6，所述源漏极层6与所述有源层5的沟道区52两端分别电连接；所述源漏极层6通过干刻或湿刻方式完成源漏极层6图案。如图7所示，图7为制作完成所述源漏极层6时的结构示意图。
本发明还提供一种前文所述彩膜基板100的制作方法，其包括以下步骤：
在一透光基板1上制作减反射膜2，所述的厚度e满足其中λ为绿光的波长，n为所述减反射膜2的折射率，k为自然整数；
在所述减反射膜2上制作透光层31，所述透光层31的材质包括氧化铟锡；以及
在所述透光层31上制作金属层32；其中所述减反射膜2的折射率大于所述透光基板1的折射率且小于所述栅极层3的透光区301的折射率，优选所述减反射膜2的折射率n满足其中n为所述减反射膜2的折射率，n1为所述透光基板1的折射率，n2为所述栅极层3的透光区301的折射率；所述减反膜优选SiOxNy(折射率为1.46-1.92)、Al2O3(折射率为1.59-1.77)或树脂类等；
采用掩膜板对所述金属层32的中部制作通孔321，在对应所述通孔321位置的所述透光层31形成所述透光区301；并对所述透光层31图案化处理，所述金属层32及所述透光层31形成栅极层3；其中所述掩膜板包含完全透光区、半透光区及完全不透光区，其中所述栅极层3位置对应所述掩膜板的半透光区；如图6所示，图6为制作完成所述栅极层3时的结构示意图；
在所述透光基板1上制作栅极绝缘层4，所述栅极绝缘层4完全覆盖所述栅极层3；
在所述栅极绝缘层4上制作有源层5，所述有源层5的材质包括非晶硅或铟镓锌氧化物，对所述有源层5通过黄光工艺进行图案化处理，并对所述有源层5的两端掺杂处理形成掺杂区51及沟道区52；所述沟道区52与所述透光区301对应设置；
在所述栅极绝缘层4上制作源漏极层6，所述源漏极层6与所述有源层5的沟道区52两端分别电连接；所述源漏极层6通过干刻或湿刻方式完成源漏极层6图案；如图7所示，图7为制作完成所述源漏极层6时的结构示意图；
在所述源漏极层6上制作钝化层7，并通过黄光工艺及干法刻蚀工艺或者通过曝光/显影、高温硬化方式形成过孔71；如图8所示，图8为制作完成所述钝化层7时的结构示意图；
在所述钝化层7上用磁控溅射沉积工艺形成一层氧化铟锡薄膜，并通过黄光工艺及湿法刻蚀工艺形成像素电极层8；
在所述像素电极层8上用光刻工艺制作黑色矩阵层9；以及
在所述黑色矩阵层9上用光刻工艺制作彩膜隔垫物10。如图3所示，图3为制作完成的所述彩膜基板100的结构示意图。
本发明的技术效果在于，提供一种光敏晶体管、彩膜基板及其制作方法，通过将光敏晶体管的栅极结构改善为具有透光区的形式，使得位于栅极层下方一侧的光线传输至有源层，从而提升光敏晶体管作为光敏传感器时的灵敏性，实现了光敏晶体管能够设置在彩膜基板上接收来自彩膜基板背面的光线实现光敏传感器的功能的特殊效果；并且进一步设置减反射膜，可实现将金属层反射光线被减反射膜反射进入透光区，使原本无法透过的光在经过多次反射后能使部分光透过，提升了光敏晶体管作为光敏传感器时的灵敏性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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