光接收传感器、显示面板和电子设备的制作方法

1.本技术涉及显示技术领域，特别涉及一种光接收传感器、显示面板和电子设备。


背景技术：

2.光通信技术因其高速与私密性等特点，近年得到快速发展。光通信技术利用光强的周期性变化做为信息传导媒介，可实现信息的高速高精度传输，这其中的核心技术就是快速将带有信号光子流转换成电信号，此技术能有效拓宽信道，更快速的传递数字信息，具有高市场应用价值。
3.目前，光通信技术有两个核心问题要解决，一个是光信号的强度，另一个是光信号的频率，这是一对矛盾体。增加光信号接收器的面积虽然能有效增加信号强度，降低误码率，但其带来的寄生电容又会影响光信号的接收频率。因此，如何在保证面积的前提下增强光通信传感器的频率特性，实现高频低误码率是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本技术的目的在于提供一种光接收传感器、显示面板和电子设备。
5.本技术实施方式还提供一种光接收传感器。所述光接收传感器包括感光元件和像素驱动电路。所述像素驱动电路包括源极跟随器和増频子电路。所述源极跟随器连接所述感光元件以根据所述感光元件的电荷产生电信号；所述増频子电路连接所述源极跟随器，以增加所述像素驱动电路的采样频率。
6.在某些实施方式中，所述源极跟随器包括第一晶体管。所述第一晶体管的栅极连接所述感光元件的第一极，所述第一晶体管的源极连接第一电源端。
7.在某些实施方式中，所述増频子电路包括多个电感。多个所述电感连接所述感光元件和所述第一晶体管的栅极，多个所述电感分别与所述感光元件的耦合电容等效形成多个lc串联电路，多个所述lc串联电路均与所述感光元件并联。
8.在某些实施方式中，所述光接收传感器包括依次层叠设置的衬底基板、电路层和器件层。所述像素驱动电路位于所述电路层，所述电路层包括依次层叠设置的有源层、第一绝缘层、栅极层、第二绝缘层和源漏极层；所述感光元件位于所述器件层，所述器件层包括依次层叠设置的第一电极层、感光材料层和第二电极层。
9.在某些实施方式中，所述第一电极层包括多个第一电极，每个所述第一电极呈螺旋状形成所述电感，每个所述第一电极分别连接所述感光材料层和所述栅极层。
10.在某些实施方式中，所述第一电极层包括多个第一电极，多个所述第一电极分别连接所述感光材料层，所述光接收传感器包括第三电极层，所述第三电极层包括与多个所述第一电极对应的第三电极，所述第三电极呈螺旋状形成所述电感，每个所述第三电极连接所述栅极层和一个所述第一电极。
11.在某些实施方式中，多个所述第三电极在所述衬底基板上的投影均位于所述栅极
层在所述衬底基板上的投影内。
12.在某些实施方式中，所述第三电极层位于所述第一电极层和所述源漏极层之间。
13.在某些实施方式中，所述感光元件的第二极连接偏置电源端，所述像素驱动电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极连接控制信号端，所述第二晶体管的第一极连接第二电源端，所述第二晶体管的第二极连接所述第一晶体管的栅极。
14.在某些实施方式中，所述像素驱动电路包括第一电阻，所述増频子电路连接所述第一电源和所述第一晶体管的源极，所述第一晶体管的漏极连接所述源极跟随器的输出端，所述第一电阻连接所述第一晶体管的漏级和第二电源端；或所述増频子电路连接所述第二电源端和所述第一晶体管的漏极，所述第一晶体管的源极连接所述源极跟随器的输出端，所述第一电阻连接所述第一晶体管的源级和所述第一电源端。
15.在某些实施方式中，所述感光元件的第二极连接所述第二电源端，所述像素驱动电路包括第二电阻，所述第二电阻连接第一电源端和所述第一晶体管的栅极。
16.在某些实施方式中，所述増频子电路包括第三电阻、第四电阻和电容。所述第四电阻和所述电容串联形成rc串联电路，所述rc串联电路和所述第三电阻并联。
17.在某些实施方式中，所述感光元件的第二极连接所述偏置电源端，所述像素驱动电路包括第二晶体管，所述第二晶体管栅极连接控制信号端，所述第二晶体管的第一极连接第二电源端，所述第二晶体管的第二极连接所述第一晶体管的栅极，所述増频子电路连接所述第一电源端和所述第一晶体管的源极。
18.在某些实施方式中，所述増频子电路包括第三电阻、第四电阻和第三晶体管。所述第三晶体管的第一极和第二极均连接所述第四电阻以等效形成rc串联电路，所述rc串联电路与所述第三电阻并联。
19.在某些实施方式中，所述像素驱动电路包括读出子电路。所述读出子电路包括：第四晶体管和运算放大器，所述第四晶体管的栅极连接扫描控制信号，所述第四晶体管的第一极连接所述源极跟随器的输出端；所述运算放大器连接所述第四晶体管的第二极。
20.在某些实施方式中，所述光接收传感器包括呈阵列设置的多个所述感光元件和多个所述像素驱动电路，所述感光元件和所述像素驱动电路一一对应。
21.本技术还提供一种显示面板。所述显示面板包括上述任意一项实施方式所述的光接收传感器。
22.本技术还提供一种电子设备。所述电子设备包括上述任意一项实施方式所述的光接收传感器。
23.本技术的光接收传感器、显示面板和电子设备通过在光接收传感器的像素驱动电路中加入增频子电路的设计，实现电路频率自适应调整，可以在保证面积的前提下有效增强光接收传感器的频率特性，实现高频低误码率的设计。
24.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
25.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是现有的光通信技术的光信息采集与发射的场景示意图；
27.图2是本技术某些实施方式的光接收传感器的电路图；
28.图3是本技术某些实施方式的一个实施例中光接收传感器的膜层结构示意图；
29.图4是本技术某些实施方式的又一个实施例中光接收传感器的膜层结构示意图；
30.图5是本技术某些实施方式的sd2’层的俯视图；
31.图6是本技术某些实施方式的再一个实施例中光接收传感器的膜层结构示意图；
32.图7是本技术某些实施方式的光接收传感器的电路图；
33.图8是本技术某些实施方式的光接收传感器的电路图；
34.图9是本技术某些实施方式的光接收传感器的电路图；
35.图10是本技术某些实施方式的光接收传感器中感光元件与像素驱动电路呈阵列排布的结构示意图；
36.图11是本技术某些实施方式的显示面板的结构示意图；
37.图12是本技术某些实施方式的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
38.下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
42.下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
43.光通信技术在进行屏幕融合过程中遇到的核心问题为透过率引起的信号不足。通过增加光敏器件面积能有效解决这个问题，但随之带来的寄生电容会带来极点前移，严重影响响应频率，如图1所示，1为采集光信息的信号线，2为发射光信息的信号线，结果显示接收的光信号的频率出现严重衰减与偏移，不符合设计需求。因此，如何在保证面积的前提下
增强光通信传感器的频率特性，实现高频低误码率是亟待解决的问题。
44.有鉴于此，请参阅图2，本技术提供一种光接收传感器100。光接收传感器100包括：感光元件110和像素驱动电路120。具体地，感光元件110可以为光敏pin等接收光信号的器件。像素驱动电路120与感光元件110电连接，像素驱动电路120可以根据感光元件110的电荷产生电信号。
45.像素驱动电路120包括源极跟随器121和増频子电路122。源极跟随器121连接感光元件110以根据感光元件110的电荷产生电信号。増频子电路122连接源极跟随器121，以增加像素驱动电路120的采样频率。
46.源极跟随器121包括第一晶体管，为图2中的d
‑
tft。第一晶体管d
‑
tft的栅极连接感光元件110的第一极，感光元件110的第二极连接偏置电源端vbias。第一晶体管d
‑
tft的源极连接第一电源端vdd。具体地，源极跟随器121是场效应管用作阻抗变换和电压跟随的电路，特点是输入阻抗特别高、输出阻抗低、电压放大倍数近似为1。
47.増频子电路122包括多个电感l，多个电感l连接感光元件110和第一晶体管1211的栅极，多个电感l分别与感光元件c的耦合电容等效形成多个lc串联电路，多个lc串联电路均与感光元件110并联。可以理解地，本技术通过在光接收传感器100中加入电感l，可以改变感光元件110(例如光敏pin)结构的极点，从而实现增加像素驱动电路120的采样频率。
48.像素驱动电路120还包括第二晶体管t
‑
tft。第二晶体管t
‑
tft的栅极连接控制信号端，第二晶体管t
‑
tft的第一极连接第二电源端v
ss
，第二晶体管t
‑
tft的第二极连接第一晶体管t
‑
tft的栅极。其中，第一电源端vdd可以为高电平，相对应地，第二电源端vss可以为低电平。在本技术的实施例中，第二电源端vss为接地端
49.本技术在光接收传感器100的像素驱动电路中加入增频子电路的设计，实现电路频率自适应调整，可以在保证面积的前提下有效增强光接收传感器的频率特性，实现高频低误码率的设计。
50.请结合参阅图3，在一个实施例中，从结构上看，光接收传感器100包括依次层叠设置的衬底基板10(glass层)、电路层20(poly层～pln1层)和器件层30(sd2层～ito层)。
51.衬底基板10为图3中的glass层所示的结构。衬底基板10(glass)与电路层20(poly层～pln1层)之间还可以包括缓冲层buffer。可以理解地，由于高速设备与低速设备的不匹配，会让高速设备花时间等待低速设备，因此可以在这两者之间设立一个缓冲区，即为缓冲层buffer。
52.电路层20包括依次层叠设置的有源层poly、第一绝缘层gi、栅极层gate、第二绝缘层ild和源漏极层sd1。前文所述的像素驱动电路120位于该电路层20。
53.有源层poly主要用于形成mos管，例如形成第一晶体管1211(d
‑
tft)。mos管的删极是由多晶硅(poly)形成的，mos管的源极和漏极是由图3中的sd1注入形成的。
54.第一绝缘层gi可以使得有源层poly与栅极层gate之间隔离开，使得有源层poly与栅极层gate之间互不影响。
55.第二绝缘层ild可以使得栅极层gate与源漏极层sd1之间隔离开，使得栅极层gate与源漏极层sd1之间互不影响。
56.另外，第二绝缘层ild设有2个通孔，源极sd1和漏极sd1穿过对应的通孔与有源层poly电连接。
57.器件层30包括依次层叠设置的第一电极层sd2’、感光材料层pin和第二电极层ito。感光元件110(例如光敏pin)位于该器件层30。
58.请参阅图3，在一个例子中，第一电极层sd2’包括多个第一电极sd2，每个第一电极sd2呈螺旋状形成电感l，每个第一电极sd2分别连接感光材料层pin和栅极层gate。图中sd2’层布满了第一电极sd2，使得sd2’层和ito层能够构成电容的同时也可以形成电感l，电容一极与电感进行合并形成第一电极sd2，利用电感加粗代替电容，如图3所示，可以有效减少膜层结构，降低光接收传感器100的制造成本。
59.请参阅图4和图5，在另一个例子中，第一电极层sd2’包括多个第一电极sd2，多个第一电极sd2分别连接感光材料层。图4中为3个第一电极sd2。光接收传感器100包括第三电极层sd3’，第三电极层sd3’包括与多个第一电极sd2对应的第三电极sd3。如图5所示，第三电极sd3呈螺旋状形成电感，每个第三电极sd3连接栅极层gate和一个第一电极sd2。
60.其中，第三电极层sd3’位于第一电极层sd2和源漏极层sd1之间。在现有膜层结构中加入第三电极层sd3’(或称为电感层sd3’)。
61.可以理解地，针对光敏pin在采样过程中的寄生电容问题，寄生电容指的是光敏pin等在高频情况下表现出来的电容特性。在本技术的实施例中采用分块模式，如图5所示，将一个完整电极分割成多个分立电容，再加入电感方案，利用零点消除光敏pin采样电路的极点，从而增大采集频率。
62.具体地，此时，光接收传感器100工作分为采集光信号的频率与放大光信号的频率两个部分，通过对光敏pin对应的电极sd2层进行分割，可以得到新的电容公式：
[0063][0064]
通过公式(1)可知，新的电容频率特性为
[0065][0066]
公式(2)中r为电容的阻值，也称为容抗，c为电容容量，f
x
为频率。此时c＝c
pin
。
[0067]
电容的阻值r与感光元件110(光敏pin)中的载流子速度有关，与面积无关，分成小面积后可以提高采样频率。
[0068]
可以理解地，加入电感层sd3’后，利用零点后移极点，频率分布不再遵从大电容的频率特性，刷新速度加快，pin采样频率增加，光接收传感器100的光通信速度变快。
[0069]
同时，由于感光元件110(光敏pin)的受光面积不变，信号大小不受影响，因此，误码率不受影响，不会提高误码率，实现在保证面积的前提下增强光接收传感器100的频率特性，进而实现高频低误码率。
[0070]
请参阅图6，在再一个实施例中，多个第三电极sd3(图6中第三电极sd3位于源漏极层)在衬底基板glass上的投影均位于栅极层gate在衬底基板上的投影内。也即是，可以将多个第三电极sd3构成的电感层sd3’融入sd1层，栅极层gate与电感层sd3’(图6中也为sd1层)之间的连接面积增大，形成电容。
[0071]
具体地，在增大栅极层gate与第三电极层sd3’(图6中也为sd1层)之间的连接面积后，在高频下sd1可以通过电容耦合至栅极层gate，而不是通过连接点导通，可以增加系统稳定性。
[0072]
此外，光接收传感器100还可以包括封装层cover和其他光线元件(pvx4、pvx3)所
在的层级。封装层cover可以保护光接收传感器100内部的电路和器件不容易落灰和受潮，提高光接收传感器100的使用寿命。
[0073]
请参阅图7，在一个实施例中，像素驱动电路120包括第一电阻r2，増频子电路122连接第一电源vdd和第一晶体管d
‑
tft的源极，第一晶体管d
‑
tft的漏极连接源极跟随器121的输出端vout，第一电阻r2连接第一晶体管d
‑
tft的漏级和第二电源端vss。
[0074]
请参阅图8，在另一个实施例中，増频子电路122连接第二电源端vss和第一晶体管d
‑
tft的漏极，第一晶体管d
‑
tft的源极连接源极跟随器121的输出端vout，第一电阻r2连接第一晶体管d
‑
tft的源级和第一电源端vdd。
[0075]
更具体地，图7和图8中相同的结构组成部分为：感光元件110的第二极连接第二电源端v
ss
。
[0076]
像素驱动电路120包括第二电阻r1，第二电阻r1连接第一电源端vdd和第一晶体管d
‑
tft的栅极。
[0077]
増频子电路122包括第三电阻r3、第四电阻r4和电容c1，第四电阻r4和电容c1串联形成rc串联电路。rc串联电路和第三电阻r3并联。
[0078]
具体地，图7或图8中电容c1的加入，会使得rc串联电路(电容c1和第四电阻r4)与并联的第三电阻r3组成的总电阻减小，使得rc串联电路与并联的第三电阻r3两端的电压减小，从而使得输出端vout的电路分压增大，可以有效降低像素在高频的信号衰减，拓宽频率特性。
[0079]
需要说明的是，图7和图8中添加电容c1的方案实施在像素驱动电路120中的跨阻放大级。
[0080]
在本技术的其他实施例中，还可以利用薄膜晶体管(tft)代替电容的作用，可以有效利用薄膜晶体管(tft)的空间，增加感光元件110(光敏pin)的受光面积，获得更大的信号量及更低的误码率。具体的光接收传感器100的电路结构如图9所示。
[0081]
请参阅图9，光接收传感器100的感光元件110的第二极连接偏置电源端vbais。
[0082]
光接收传感器100的像素驱动电路120包括第二晶体管t
‑
tft。第二晶体管t
‑
tft的栅极连接控制信号端，第二晶体管t
‑
tft的第一极连接第二电源端vss，第二晶体管t
‑
tft的第二极连接第一晶体管d
‑
tft的栅极。
[0083]
増频子电路122连接第一电源端vdd和第一晶体管d
‑
tft的源极。増频子电路122包括第三电阻r3、第四电阻r4和第三晶体管tft
‑
c。第三晶体管tft
‑
c的第一极和第二极均连接第四电阻r4以等效形成rc串联电路，rc串联电路与第三电阻r3并联。
[0084]
此时，利用第三晶体管tft
‑
c代替前文所述的电容c1，可以有效利用薄膜晶体管(tft)的空间，增加感光元件110(光敏pin)的受光面积，获得更大的信号量及更低的误码率。
[0085]
在本技术的其他实施例中，光接收传感器100还可以既包括增加电感l形成的lc电路，又包括增加电容c1或第三晶体管tft
‑
c的rc电路，实现在保证面积的前提下增强光接收传感器100的频率特性，进而实现高频低误码率。
[0086]
请参阅图2或图9，在本技术的上述实施例中，像素驱动电路120均可以包括读出子电路123。读出子电路123包括第四晶体管gate和运算放大器1231。第四晶体管gate的栅极连接扫描控制信号，第四晶体管gate的第一极连接源极跟随器121的输出端。运算放大器连
接第四晶体管gate的第二极。
[0087]
读出电路123可以将源极跟随器121的输出端输出的电信号(vout)进行读取，再通过扫描控制信号控制第四晶体管gate的打开，使得电信号(vout)可以经过运算放大器1231进行转换后得到数字信号。
[0088]
请参阅图10，光接收传感器100可以包括呈阵列设置的多个感光元件110和多个像素驱动电路120。感光元件110和像素驱动电路120一一对应。阵列设置的多个感光元件110和多个像素驱动电路120可以使得光接收传感器100所接收的光信号更加准确。阵列排布的方式可以为的感光元件110与像素驱动电路120间隔设置的方式(如图10所示)，也可以为其他排布方式，在此不作限制。
[0089]
请参阅图11，本技术还提供一种显示面板200，显示面板200包括光接收传感器100。显示面板200可以为屏幕等用于显示的结构组件。
[0090]
本技术的显示面板200在光接收传感器100的像素驱动电路中加入增频子电路的设计，实现电路频率自适应调整，可以在保证面积的前提下有效增强光接收传感器的频率特性，实现高频低误码率的设计。
[0091]
请参阅图12，本技术还提供一种电子设备300。电子设备300包括光接收传感器100。电子设备300可以为手机、平板电脑、ipd等具有屏幕等显示组件的设备。
[0092]
本技术的电子设备300在光接收传感器100的像素驱动电路中加入增频子电路的设计，实现电路频率自适应调整，可以在保证面积的前提下有效增强光接收传感器的频率特性，实现高频低误码率的设计。
[0093]
以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。