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检测基板和检测电路的制作方法

2022-12-31 15:32:47 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及检测技术领域,更具体地,涉及一种检测基板和检测电路。


背景技术:

2.近年来微流控芯片(microfluidic chips)技术发展迅速,在医学、生命科学等领域的应用得到不断扩展。微流控芯片是指采用微细加工技术,将微通道网络结构及其他功能元件集成在数平方厘米的基片上,通过对微通道中的流体进行控制,以实现进样、稀释、混合、反应、分离、检测等多种功能的微全分析系统,具有微型化、集成化、分析速度快、试剂消耗少等显著优点。如现有的基于电化学检测法的现场快速核酸检测系统主要采用生物分子微阵列芯片(microarray),其原理是在基板表面固定一系列可寻址的识别分子,通过核酸扩增时脱落的氢离子数量实现生物信号到电信号的转换。
3.为了适应多样本、快速检测,减少人工操作,现有技术中相继推出各种全自动微流控检测仪。虽然这些自动化仪器减少了人工操作,解放了劳动力,消除了试验中的主观误差,但是由于现有的生物分子微阵列芯片一般均是将反应与检测分离,检测基板仅实现溶液反应的浓度检测功能,没有荧光反应的检测组件,无法实现荧光反应的检测功能,仍需另外采用昂贵复杂的荧光检测设备进行荧光反应的检测,无法实现流体中生物分子及荧光反应的同步检测,没有从根本上实现多样化的快速检测的需求。
4.因此,提供一种既可以实现流体中生物反应的感测,又可以集成有荧光反应检测功能,实现生物反应检测与荧光检测一体化的检测基板和检测电路,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本发明提供了一种检测基板和检测电路,以解决现有技术中无法实现流体中生物分子及荧光反应的同步检测,没有从根本上满足多样化快速检测需求的问题。
6.本发明公开了一种检测基板,包括:衬底和位于衬底一侧的多个检测单元;检测单元至少包括无机晶体管、有机晶体管和光电传感元件;有机晶体管至少包括有机半导体部;在垂直于衬底所在平面的方向上,有机半导体部所在膜层位于无机晶体管所在膜层远离衬底的一侧,有机半导体部所在膜层位于光电传感元件所在膜层远离衬底的一侧;检测单元的有机晶体管连接传感电极,传感电极位于无机晶体管所在膜层远离衬底的一侧。
7.基于同一发明构思,本发明还公开了一种检测电路,该检测电路包括多个检测单元,检测单元包括电连接的第一检测模块、第二检测模块、读取模块;第一检测模块和第二检测模块均与读取模块连接;第一检测模块包括有机晶体管和传感电极,有机晶体管的栅极与传感电极电连接;第二检测模块包括光电传感元件。
8.与现有技术相比,本发明提供的检测基板和检测电路,至少实现了如下的有益效果:
9.本发明提供的检测基板包括衬底和位于衬底一侧的多个检测单元,检测单元至少
包括无机晶体管、有机晶体管,有机晶体管连接传感电极,由于无机晶体管漏电小,可以用作检测单元启动检测的开关管,而有机晶体管亚阈值摆幅大,漏电大,因此适合作为生物分子的感测元件使用。检测单元的有机晶体管连接传感电极,传感电极可以为生物分子或离子敏感电极,待检测溶液中的离子比较容易吸附到传感电极表面,从而改变传感电极的电位,因此本发明中的有机晶体管和与有机晶体管连接传感电极可以用于检测单元进行生物分子的检测。检测单元至少还包括光电传感元件,光电传感元件可以在无机晶体管的开关管的作用下实现荧光反应的检测功能。本发明设置有机晶体管至少包括有机半导体部,在垂直于衬底所在平面的方向上,有机半导体部所在膜层位于无机晶体管所在膜层远离衬底的一侧,有机半导体部所在膜层位于光电传感元件所在膜层远离衬底的一侧,在检测基板的制程过程中,需要在衬底上制作完无机晶体管和光电传感元件的膜层结构后,再制作有机晶体管的有机半导体部结构。由于无机晶体管和光电传感元件一般采用高温工艺制作,有机晶体管只能通过低温工艺制造,若设置有机晶体管的有机半导体部的膜层结构位于无机晶体管所在膜层和光电传感元件所在膜层下方,则会导致在进行高温工艺制作无机晶体管时,无机晶体管高温影响有机半导体部的制作,进而影响有机晶体管的性能,使得有机晶体管的性能变差甚至失效。本发明提供的检测基板既可以通过有机晶体管和与其连接的传感电极实现流体中生物反应的感测,又可以通过光电传感元件实现基板的荧光反应检测功能,实现生物反应检测与荧光检测一体化,还可以将检测单元中不同结构的膜层进行合理化设置,使得在衬底上制作完高温工艺的无机晶体管和光电传感元件的膜层结构后,再制作低温工艺的有机晶体管的有机半导体部的膜层结构,避免制得的有机晶体管因高温出现性能失效的问题,进而有利于通过生物反应检测与荧光检测一体化集成,实现同一基板的多样化检测功能,以提高检测基板的检测效率的同时,还可以保证检测基板的产品良率,保证检测结果的准确率。
10.当然,实施本发明的任一产品不必特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
11.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
12.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
13.图1是本发明实施例提供的检测基板的平面结构示意图;
14.图2是图1中检测基板的检测单元的剖面结构示意图;
15.图3是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图;
16.图4是图1中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
17.图5是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图;
18.图6是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图;
19.图7是图6中检测基板的检测单元的剖面结构示意图;
20.图8是图6中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
21.图9是图6中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
22.图10是图5中检测基板的检测单元的剖面结构示意图;
23.图11是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
24.图12是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
25.图13是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
26.图14是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
27.图15是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
28.图16是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
29.图17是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
30.图18是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
31.图19是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图;
32.图20是图19中检测基板的检测单元的剖面结构示意图;
33.图21是图19中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图;
34.图22是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图;
35.图23是图22中检测基板的检测单元的剖面结构示意图;
36.图24是图1中的检测基板的剖面结构示意图;
37.图25是图1中的检测基板的另一种剖面结构示意图;
38.图26是本发明实施例提供的检测电路中一个检测单元的电连接结构示意图;
39.图27是图26中检测单元的另一种电连接结构示意图;
40.图28是图26中检测单元的另一种电连接结构示意图;
41.图29是本发明实施例提供的检测电路的连接结构示意图;
42.图30是图29中检测单元的另一种电连接结构示意图;
43.图31是本发明实施例提供的检测电路的另一种连接结构示意图;
44.图32是本发明实施例提供的检测电路的另一种连接结构示意图;
45.图33是图32中一个检测单元的电连接结构示意图;
46.图34是图32中一个检测单元的另一种电连接结构示意图。
具体实施方式
47.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
48.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
49.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
50.在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
51.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
52.请结合参考图1和图2,图1是本发明实施例提供的检测基板的平面结构示意图,图2是图1中检测基板的检测单元的剖面结构示意图,本实施例提供的检测基板000,包括:衬
底00和位于衬底00一侧的多个检测单元p;
53.检测单元p至少包括无机晶体管10、有机晶体管20和光电传感元件30,有机晶体管20至少包括有机半导体部20p;在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧;
54.检测单元p的有机晶体管20连接传感电极40,传感电极40位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧。
55.具体而言,本实施例提供的检测基板000包括衬底00和位于衬底00一侧的多个检测单元p,可选的,多个检测单元p在衬底00的一侧可以阵列排布(如图1所示),或者在其他一些可选实施例中,多个检测单元p的排布方式不局限于此。本实施例的检测单元p至少包括无机晶体管10、有机晶体管20,有机晶体管20连接传感电极40;其中,无机晶体管10由于漏电小,可以用作检测单元p启动检测的开关管,而有机晶体管20亚阈值摆幅大,漏电大,因此适合作为生物分子的感测元件使用。本实施例的检测单元p的有机晶体管20连接传感电极40,传感电极40可以为生物分子或离子敏感电极,待检测溶液中的离子比较容易吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,因此本实施例中的有机晶体管20和与有机晶体管20连接传感电极40可以用于检测单元p进行生物分子的检测。可以理解的是,本实施例对于有机晶体管20与传感电极40的电连接方式不作具体限定,比如有机晶体管20可以为双栅结构,有机晶体管20的其中一个栅极可以与传感电极40连接,使得传感电极40暴露在待检测溶液中接触待检测溶液,以吸附溶液中所需检测的离子或分子结构,而有机晶体管20的另一个栅极可以用于控制有机晶体管20工作在亚阈值区间内,以保证有机晶体管20的导通工作,本实施例对此不作限定。本实施例的检测单元p至少还包括光电传感元件30,光电传感元件30可以在无机晶体管10的开关管的作用下实现荧光反应的检测功能。可选的光电传感元件30可以为能够实现光信号的感测识别,并将光信号转换为电信号的任意光电传感元件,如感光二极管等,本实施例在此不作限定。
56.可选的,本实施例中的检测基板000上可以设置有多条信号线,用于为各个检测单元p提供驱动信号,如图1所示的多条第一扫描线g1、多条第二扫描线g2(如图1和图2所示)、以及多条检测信号线read(图2中未示意),其中第一扫描线g1可以与同一行的检测单元p中的与有机晶体管20连接的无机晶体管10的栅极连接,如第一扫描线g1可以连接图2中一个无机晶体管10的栅极10g,用于控制该无机晶体管10与其连接的有机晶体管20之间的导通与否,并通过与有机晶体管20连接的传感电极40实现生物反应的离子溶度检测;第二扫描线g2可以与同一行的检测单元p中的与光电传感元件30连接的无机晶体管10的栅极连接,如第二扫描线g2可以连接图2中另一个无机晶体管10的栅极10g,用于控制该无机晶体管10与光电传感元件30之间的导通与否,实现荧光检测;检测信号线read可以分别与同一列检测单元p的有机晶体管20和光电传感元件30连接,在离子溶度检测通过该检测信号线read输出检测结果,在荧光检测时通过该检测信号线read输出检测结果。可以理解的是,本实施例的图1中仅是示例性画出检测基板000上包括的信号线,具体实施时,基板上设置的信号线类型和数量包括但不仅限于此,可根据实际设计需求设置。
57.本实施例的有机晶体管20(otft,organic thin film transistor)的基本结构和功能与传统的无机薄膜晶体管基本相同,不同点在于有机晶体管制程时采用了有机半导体
作为工作物质,本实施例的无机晶体管10半导体材料一般为无机硅,而本实施例的有机晶体管20则采用有机半导体材料。有机晶体管20与现有的非晶硅或多晶硅的无机晶体管相比,有机晶体管20具有制程温度低,一般在120摄氏度以下,成本低的特点。
58.本实施例设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,即有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧。可以理解的是,本实施例对于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层的位置关系不作具体限定,可以根据光电传感元件30的具体结构进行设置,本实施例的图2中仅是以无机晶体管10所在膜层位于光电传感元件30所在膜层靠近衬底00的一侧为例进行示例说明,具体实施时,包括但不仅限于此,仅需满足有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,且有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧即可。在检测基板000的制程过程中,需要在衬底00上制作完无机晶体管10和光电传感元件30的膜层结构后,再制作有机晶体管20的膜层结构。由于无机晶体管10和光电传感元件30一般采用高温工艺制作(制程最高温度可达到340-360摄氏度),有机晶体管20的有机半导体部20p只能通过低温工艺制造(制程温度一般在120摄氏度以下),若设置有机晶体管20的有机半导体部20p膜层结构位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层下方,则会导致在进行高温工艺制作无机晶体管10时,无机晶体管10高温影响有机晶体管20的性能,使得有机晶体管20的性能变差甚至失效。本实施例提供的检测基板000中,各个检测单元p既可以通过有机晶体管20和与其连接的传感电极40实现流体中生物反应的感测,又可以通过光电传感元件30实现基板的荧光反应检测功能,即本实施例的检测基板000可以实现生物反应检测与荧光检测一体化。并且通过设置有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,还可以将检测单元p中不同结构的膜层进行合理化设置,使得在衬底00上制作完高温工艺的无机晶体管10和光电传感元件30的膜层结构后,再制作低温工艺的有机晶体管20的有机半导体部20p膜层结构,避免制得的有机晶体管20的有机半导体部20p因高温出现性能失效的问题,进而有利于通过生物反应检测与荧光检测一体化集成,实现同一基板的多样化检测功能,以提高检测基板000的检测效率的同时,还可以保证检测基板000的产品良率,保证检测结果的准确率。
59.可以理解的是,本实施例对于无机晶体管10和有机晶体管20的制程工艺不作具体限定,可选的,无机晶体管10的膜层结构可以采用cvd(chemical vapor deposition,化学气相沉积)或者pvd(physical vapor deposition,物理气相沉积)制程工艺制作,有机晶体管20的膜层结构可以在衬底00上制作完无机晶体管10和光电传感元件30后采用旋涂(如有机晶体管20的有机半导体部可以通过在要被涂覆的表面上形成多个相互平行的突起,然后在预定的方向上采用旋涂工艺而形成)及光刻工艺制作,或者还可以为其他制程工艺,本实施例在此不作赘述。本实施例对于无机晶体管10和有机晶体管20的结构不作赘述,无机晶体管10可以包括栅极10g、源极10s、漏极10d、无机半导体部10p等,有机晶体管20可以包括栅极20g、源极20s、漏极20d、有机半导体部20p等,有机晶体管20的各导电层之间可以采用有机绝缘层20j起到绝缘作用,本实施例在此不作具体限定。
60.可以理解的是,本实施例对于检测基板000的各个检测单元p中无机晶体管10的设
置数量不作具体限定,具体实施时,可以根据作为开关管使用的无机晶体管10所需控制的结构进行数量的设置,可选的,无机晶体管10在检测单元p中还可作为实现其他功能的晶体管如放大晶体管使用,本实施例在此不作限定,仅需满足检测单元p包括无机晶体管10和有机晶体管20时,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧即可。可选的,如图2所示,检测单元p可以至少包括两个无机晶体管10,其中一个无机晶体管10与有机晶体管20连接,用于控制有机晶体管20连接的传感电极40实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测,另一个无机晶体管10与光电传感元件30连接,用于控制光电传感元件30实现荧光反应检测,具体实施时,检测单元p包括的无机晶体管10包括但不局限于此。
61.可以理解的是,本实施例对于检测基板000的各个检测单元p中光电传感元件30的类型不作具体限定,图2中仅是以光电传感元件30为pin型光电二极管为例进行示例说明,具体实施时,可根据感光检测的需求具体设置光电传感元件30为感光二极管或是其他感光元件,仅需满足检测单元p包括光电传感元件30的和有机晶体管20时,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧即可。
62.需要说明的是,本实施例的检测基板000包括但不仅限于上述结构,具体实施时,检测基板000还可以包括其他结构,如检测基板000的衬底00上还可以包括用于提供驱动信号至各个检测单元p的信号走线,检测基板000的衬底00上还可以包括检测信号的输出和分析电路结构等,本实施例在此不作赘述。
63.可选的,如图1和图2所示,本实施例中,检测单元p包括的有机晶体管20为双栅有机晶体管,有机晶体管20包括第一栅极20g1和第二栅极20g2,第一栅极20g1所在膜层位于第二栅极20g2所在膜层朝向衬底00的一侧,第一栅极20g1与传感电极40连接。
64.本实施例解释说明了检测单元p中包括的有机晶体管20可以为双栅结构,即有机晶体管20包括第一栅极20g1和第二栅极20g2,第一栅极20g1所在膜层位于第二栅极20g2所在膜层朝向衬底00的一侧,则第二栅极20g2可以理解为双栅结构的有机晶体管20的顶栅,第一栅极20g1可以理解为双栅结构的有机晶体管20的底栅,第一栅极20g1与传感电极40连接,可选的,第一栅极20g1所在膜层与传感电极40所在膜层异层设置时,第一栅极20g1与传感电极40可以通过过孔连接(如图2所示)。本实施例设置检测单元p的有机晶体管20为双栅有机晶体管,顶栅的第二栅极20g2用于控制该有机晶体管20工作在亚阈值区,使得有机晶体管20导通工作,底栅的第一栅极20g1与传感电极40连接,传感电极40所在膜层可以在检测基板000的比较靠上的位置,使得传感电极40与待检测溶液接触,在检测基板000进行生物分子或离子的浓度检测时,传感电极40可以为生物分子或离子敏感电极,待检测溶液中的离子比较容易吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,此时底栅的第一栅极20g1的电压也随之改变,进而导致有机晶体管20的阈值电压的变化,从而导致经有机晶体管20输出电流发生改变,通过检测单元p的输出端将该电信号的改变至输出即可实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测。而本实施例的检测基板000进行荧光反应检测时,可以通过检测单元p中无机晶体管10的开关控制光电传感元件30与检测单元p的输出端导通,将光电传感元件30感测到的光信号以电信号的方式输出即可实现荧光反应的检测功能。
65.可选的,本实施例中检测单元p的有机晶体管20为双栅有机晶体管,顶栅的第二栅
极20g2用于控制该有机晶体管20工作在亚阈值区,使得有机晶体管20导通工作,因此检测基板000上各个检测单元p的有机晶体管20的第二栅极20g2可以连接至一起(未附图示意),由同一条信号线控制其工作在亚阈值区保证检测单元p中有机晶体管20的导通,有利于减少基板上信号走线的布设数量。
66.在一些可选实施例中,请结合参考图2和图3,图3是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图,本实施例中,在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30不交叠。
67.本实施例解释说明了检测基板000中,在衬底00一侧制作检测单元p的结构时,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,以避免制得的有机晶体管20因高温出现性能失效的问题,保证检测结果的准确率时,可以设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30不交叠,即有机晶体管20的膜层结构虽然位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,但是可以避免有机晶体管20位于光电传感元件30的正上方,进而可以防止有机晶体管20影响光电传感元件30的光感检测能力,有利于保证检测基板000的光电检测性能。
68.在一些可选实施例中,请继续结合参考图1和图2,本实施例中,检测基板000包括位于衬底00一侧的第一金属层m1、第一有源层01、第二金属层m2、第一电极层03、第三金属层m3、第二有源层02、第四金属层m4;
69.无机晶体管10的栅极10g位于第一金属层m1,无机晶体管10的有源部10p位于第一有源层01,无机晶体管10的源极10s和漏极10d位于第二金属层m2;
70.传感电极40位于第一电极层03,传感电极40通过第一过孔k1与有机晶体管20的第一栅极20g1连接;
71.有机晶体管20的源极20s和漏极20d位于第三金属层m3,有机晶体管20的有源部20p位于第二有源层02,有机晶体管20的第二栅极20g2位于第四金属层m4。
72.本实施例解释说明了检测基板000的位于衬底00一侧的膜层结构,可以设置多个金属导电层、透明导电层、半导体层以制作检测单元p的有机晶体管20、无机晶体管10和光电传感元件30,可以理解的是,不同的导电层之间可以设置有绝缘层(图中未填充)以起到绝缘的作用,具体为,检测基板000的衬底00一侧可以至少包括第一金属层m1、第一有源层01、第二金属层m2、第一电极层03、第三金属层m3、第二有源层02、第四金属层m4,其中各金属层可以根据需要设置的结构采用不同的金属材料,即不同金属层的制作材料可以相同或者不同,无机晶体管10的有源部10p位于第一有源层01,第一有源层01用于制作无机晶体管10的有源部10p,第一有源层01可以为无机硅等半导体材料,有机晶体管20的有源部20p位于第二有源层02,第二有源层02用于制作有机晶体管20的有源部20p,第二有源层02可以为有机半导体材料。第一电极层03可以用于制作传感电极40,传感电极40通过第一过孔k1与有机晶体管20的第一栅极20g1连接,以实现有机晶体管20的第一栅极20g1连接传感电极40。第一电极层03可以为透明导电材料,如铟锡氧化物(ito,indium tin oxides)半导体透明导电材料等,本实施例对此不作限定。本实施例的无机晶体管10的栅极10g位于第一金属层m1,无机晶体管10的有源部10p位于第一有源层01,无机晶体管10的源极10s和漏极10d位于第二金属层m2,第一金属层m1的制作材料可以为金属钼等材料,第二金属层m2的制作材料可以为钛铝钛等复合金属材料,本实施例对此不作限定,具体可参考相关技术中无机薄
膜晶体管的结构进行理解。本实施例的有机晶体管20的源极20s和漏极20d位于第三金属层m3,有机晶体管20的第二栅极20g2位于第四金属层m4。可选的,如图4所示,图4是图1中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,第三金属层m3和第四金属层m4的制作材料可以为金属金(au),设置金属金(au)来制作有机晶体管20的源极20s和漏极20d和有机晶体管20的第二栅极20g2,可以复用该第三金属层m3或者第四金属层m4的金属金(au)对传感电极40的表面进行生物分子探针修饰,如图4中示意的复用第三金属层m3制作的位于传感电极40上方的修饰部06,进而无需另设修饰层对传感电极40的表面进行修饰,有利于减小基板厚度。若暴露于待检测溶液中的传感电极40的表面不进行生物分子探针修饰则传感电极40即为单纯的导电结构,没有特定离子或生物分子的识别能力,而通过生物分子探针修饰后的传感电极40则表面具有特定离子或生物分子的吸附功能,从而可以实现特定离子或生物分子的感测,即复用第三金属层m3或者第四金属层m4的金属金(au)对传感电极40的表面进行生物分子探针修饰后传感电极40为透明导电结构与生物分子探针修饰结构的叠加结构,有利于保证传感电极40对特定离子或生物分子的感测效果。
73.在一些可选实施例中,请继续结合参考图1和图2,本实施例中,光电传感元件30所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧。
74.本实施例解释说明了检测基板000中,在衬底00一侧制作检测单元p的结构时,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,以避免制得的有机晶体管20因高温出现性能失效的问题,保证检测结果的准确率时,可以设置光电传感元件30所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,即同一个检测单元p中的有机晶体管20位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,使得低温工艺制作的有机晶体管20最后制作以避免受高温失效的同时,还可以使得光电传感元件30所在膜层尽可能靠近检测基板000的上方,进而可以减少光电传感元件30上方绝缘层的膜层数量,光线可以尽可能多的被光电传感元件30感测,有利于提升光电传感元件30的感光能力。
75.可以理解的是,本实施例的图2中示意有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧时仅是以有机晶体管20与光电传感元件30在垂直于衬底00所在平面的方向z上不交叠为例进行示例,具体实施时,有机半导体部20p所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,有机晶体管20与光电传感元件30在垂直于衬底00所在平面的方向z上也可部分交叠设置,仅需满足有机半导体部20p所在膜层尽量位于检测基板000的最上方,避免低温工艺制作的有机晶体管20受高温影响而失效的同时,保证光电传感元件30的感光性能即可。
76.在一些可选实施例中,请继续结合参考图2和图5,图5是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图(可以理解的是,为了清楚示意本实施例的结构,图5进行了透明度填充),本实施例中的检测基板000还包括第一保护层04,第一保护层04位于有机晶体管20所在膜层远离衬底00的一侧,第一保护层04包括第一通孔04k1,第一通孔04k1至少贯穿部分第一保护层04,第一通孔04k1至少暴露出部分传感电极40。
77.本实施例解释说明了检测基板000还可以包括位于有机晶体管20所在膜层远离衬
底00的一侧的第一保护层04,第一保护层04可以采用透光性好的绝缘材料制作,如氮化硅等绝缘材料,用于起到覆盖有机晶体管20所在膜层,以保护各个检测单元p的有机晶体管20结构的作用,还可以避免影响光电传感元件30的感光性能。本实施例设置第一保护层04包括第一通孔04k1,第一通孔04k1至少贯穿部分第一保护层04,第一通孔04k1至少暴露出部分传感电极40,可以使得第一保护层04起到保护有机晶体管20结构的作用的同时,还可以通过第一通孔04k1将传感电极40暴露出来,以使得检测基板000在进行生物分子或离子的溶度检测时,传感电极40与待检测溶液接触,以对待检测溶液中的生物分子或离子的吸附进而实现离子或生物分子的检测功能。
78.可以理解的是,本实施例对于第一通孔04k1在衬底00所在平面的正投影的形状不作具体限定,可以为圆形或者方形或者其他形状,仅需满足第一通孔04k1至少可以暴露出部分传感电极40即可,具体实施时,可根据实际需求进行设计。
79.在一些可选实施例中,请结合参考图6和图7,图6是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图,图7是图6中检测基板的检测单元的剖面结构示意图(可以理解的是,为了清楚示意本实施例的结构,图6进行了透明度填充),本实施例中,第一保护层04还包括多个第二通孔04k2,第二通孔04k2至少贯穿部分第一保护层04;
80.在垂直于衬底00所在平面的方向z上,第二通孔04k2与光电传感元件30至少部分交叠。
81.本实施例解释说明了检测基板000中设置位于有机晶体管20所在膜层远离衬底00的一侧的第一保护层04,用于覆盖有机晶体管20所在膜层,以保护各个检测单元p的有机晶体管20结构时,可以在第一保护层04开设多个第二通孔04k2,第二通孔04k2可以至少贯穿部分第一保护层04,或者第二通孔04k2可以贯穿第一保护层04的厚度,并且在垂直于衬底00所在平面的方向z上,第二通孔04k2与光电传感元件30至少部分交叠,即第一保护层04开设的多个第二通孔04k2位于光电传感元件30所在的范围内,可选的,多个第二通孔04k2可以阵列化设置于同一个光电传感元件30的上方,从而可以提高光线在光电传感元件30位置的透过率,有利于保证检测基板000的感光检测性能。
82.可以理解的是,本实施例对于第二通孔04k2在衬底00所在平面的正投影的形状不作具体限定,可以为圆形或者方形或者其他形状,图6中以第二通孔04k2为圆形,暴露出至少部分传感电极40的第一通孔04k1为方形为例进行示例说明,具体实施时,可根据实际需求进行设计。
83.在一些可选实施例中,请结合参考图6、图8和图9,图8是图6中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,图9是图6中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,第一保护层04包括多个微棱镜结构041,在垂直于衬底00所在平面的方向z上,微棱镜结构041与光电传感元件30至少部分交叠。
84.本实施例解释说明了设置于有机晶体管20所在膜层远离衬底00的一侧的第一保护层04可以包括多个微棱镜结构041,并且可以设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,微棱镜结构041与光电传感元件30至少部分交叠,可选的,微棱镜结构041可以包括图8所示的三角形微棱镜结构或半圆形微棱镜结构的任一种,或者还可以是如图9所示的半椭圆形结构,本实施例对此不作具体限定,仅需满足能够该形状的微棱镜结构041可以汇聚光线即可。本实施例通过在同一个光电传感元件30的上方开设阵列化的多个第二通孔04k2以形成
多个微棱镜结构041,可以实现尽可能将需感测的光线通过微棱镜结构041汇聚至光电传感元件30所在区域,进而有利于提升检测基板000的感光检测性能。
85.在一些可选实施例中,请继续结合参考图1、图2、图6和图7,本实施例中,有机晶体管20的第一栅极20g1位于第二金属层m2。
86.本实施例解释说明了检测单元p中包括的有机晶体管20设置为双栅结构,即有机晶体管20包括第一栅极20g1和第二栅极20g2,顶栅的第二栅极20g2用于控制该有机晶体管20工作在亚阈值区,使得有机晶体管20导通工作,底栅的第一栅极20g1与传感电极40连接,传感电极40所在膜层可以在检测基板000的比较靠上的位置,使得传感电极40与待检测溶液接触,传感电极40的电位改变,而底栅的第一栅极20g1的电压也随之改变,进而使得有机晶体管20的阈值电压的变化,实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测时,由于有机晶体管20的第一栅极20g1位于第二栅极20g2朝向衬底00的一侧,因此有机晶体管20的第一栅极20g1可以复用有机晶体管20的源极20s和漏极20d所在膜层下方的任意导电金属层制作,而有机晶体管20的源极20s和漏极20d所在的第三金属层m3和衬底00之间的多个金属导电层中,第二金属层m2为最靠近有机晶体管20的有源部20p的金属层,因此本实施例设置有机晶体管20的第一栅极20g1位于第二金属层m2,可以复用无机晶体管10的源极10s和漏极10d所在的第二金属层m2来制作有机晶体管20的第一栅极20g1,进而无需在衬底00上另设金属膜层制作有机晶体管20的底栅,有利于提高基板的制程效率,减小基板的整体厚度。
87.在一些可选实施例中,请继续结合参考图6和图7,本实施例中,光电传感元件30包括堆叠设置的n型半导体部301、本征半导体部302与p型半导体部303,在垂直于衬底00所在平面的方向z上,本征半导体部302位于n型半导体部301和p型半导体部303之间;
88.n型半导体部301通过第二过孔k2与至少一个无机晶体管10的漏极10d连接。
89.本实施例解释说明了检测基板000上的各个检测单元p包括的光电传感元件30可以为pin型光电二极管,光电传感元件30可以包括堆叠设置的n型半导体部301、本征半导体部302与p型半导体部303,p型半导体部303和n型半导体部301之间夹着一层本征半导体部302,在该结构的光电传感元件30进行感光检测时,大部分的入射光在本征半导体部302内被吸收并产生大量的电子-空穴对,吸收光辐射而产生光电流实现感光检测,pin型光电二极管具有结电容小、响应速度快、灵敏度高等优点,可以提高检测单元p的感光检测能力。
90.可选的,请继续结合参考图6和图7,本实施例中衬底00上的第一电极层03包括偏置电压线031,偏置电压线031通过第三过孔k3与p型半导体部303连接。当光电传感元件30为pin型光电二极管时,pin型光电二极管需要施加偏置电压才能进行感光检测工作,偏置电压可以通过在检测基板000中设置的多条偏置电压线031给入,可选的,偏置电压线031可以在检测单元p的外围绕线至驱动模块上,通过驱动模块给入偏置电压至偏置电压线031并传输至光电传感元件30。第一电极层03位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,因此第一电极层03可以用于制作各个检测单元p的传感电极40的同时,还可以用于制作与各个检测单元p的光电传感元件30连接的偏置电压线031,有利于保证光电传感元件30正常工作的同时,还有利于减少基板的整体厚度。
91.在一些可选实施例中,请结合参考图5和图10,图10是图5中检测基板的检测单元的剖面结构示意图,本实施例中,至少部分光电传感元件30所在膜层与至少部分无机晶体管10所在膜层同层设置。
92.本实施例解释说明了检测基板000在制程过程中,为了保护低温工艺制作的有机晶体管20,需要将高温工艺的无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层均先制作于衬底00一侧,则可以设置至少部分光电传感元件30所在膜层与至少部分无机晶体管10所在膜层同层设置,可选的,如光电传感元件30为感光晶体管结构时,感光晶体管结构的部分光电传感元件30的膜层可以与至少部分无机晶体管10的膜层同层设置,进而使得至少部分无机晶体管10的膜层复用制作部分光电传感元件30的膜层,可以减少检测基板000上膜层的数量,有利于实现基板的薄型化设计。
93.可选的,本实施例的检测基板000中各个检测单元p的光电传感元件30可以包括感光晶体管,感光晶体管包括第三栅极30g1和第四栅极30g2,第三栅极30g1所在膜层位于第四栅极30g2所在膜层朝向衬底00的一侧。
94.本实施例解释说明了检测基板000中各个检测单元p用于进行感光检测的光电传感元件30可以为感光晶体管的结构,感光晶体管可以为双栅结构的感光晶体管,即感光晶体管包括第三栅极30g1和第四栅极30g2,此时第三栅极30g1可以理解为感光晶体管的底栅,第四栅极30g2可以理解为感光晶体管的顶栅,第三栅极30g1所在膜层位于第四栅极30g2所在膜层朝向衬底00的一侧,则感光晶体管的第三栅极30g1、感光晶体管的源极30s、感光晶体管的漏极30d可以与无机晶体管10的结构膜层同层设置,可以减少检测基板000上膜层的数量,有利于实现基板的薄型化设计。进一步可选的,无机晶体管10的有源部10p的材料具有较强的光吸收能力时,无机晶体管10的有源部10p与感光晶体管的有源部30p也可以同层设置,以保证感光晶体管的吸光感测能力;或者无机晶体管10的有源部10p与感光晶体管的有源部30p也可以异层设置,本实施例在此不作具体限定。可选的,作为感光晶体管顶栅的第四栅极30g2可以采用第一电极层03制作,以保证顶栅的第四栅极30g2具有较好的透光性,以使得感光晶体管的有源部30p能够尽可能多的接收光线,以保证光电传感元件30的感光检测效果。
95.在一些可选实施例中,请结合参考图5和图11,图11是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,作为光电传感元件30的感光晶体管为鳍栅晶体管,第四栅极30g2为鳍栅结构,鳍栅晶体管的有源部30p包括第一本体部30p1和位于第一本体部30p1远离衬底00一侧的第一凸块部30p2。
96.本实施例解释说明了检测基板000的各个检测单元p中,作为光电传感元件30使用的感光晶体管可以为鳍栅晶体管,感光晶体管的顶栅即第四栅极30g2为鳍栅结构,该鳍栅结构可以通过鳍栅晶体管的有源部30p包括第一本体部30p1和第一凸块部30p2形成,鳍栅晶体管的有源部30p包括平面结构的第一本体部30p1和位于第一本体部30p1远离衬底00一侧的第一凸块部30p2,以使得鳍栅晶体管的有源部30p背离衬底00一侧的表面朝远离衬底00的方向凸出,进而在形成顶栅的第四栅极30g2时可以形成鳍栅结构。本实施例通过将作为光电传感元件30使用的感光晶体管设置为鳍栅晶体管,相比于感光晶体管的有源部30p整体为平面结构,可以使得感光晶体管的有源部30p具有第一凸块部30p2即接收光线的面积可以大大增加,进而有利于大大增强了该结构的光电传感元件30的光吸收能力,实现高灵敏度的光信号感测。
97.可选的,如图5和图11所示,当作为光电传感元件30使用的感光晶体管为鳍栅晶体管时,鳍栅晶体管的第三栅极30g1位于第一金属层m1,鳍栅晶体管的有源部30p位于第一有
源层01,鳍栅晶体管的源极30s和漏极30d位于第二金属层m2;鳍栅晶体管的第四栅极30g2位于第一电极层03,鳍栅晶体管的第四栅极30g2在衬底00所在平面的正投影覆盖第一凸块部30p2在衬底00所在平面的正投影,从而可以实现作为光电传感元件30使用的感光晶体管的部分膜层与无机晶体管10的部分膜层同层设置,鳍栅晶体管的第三栅极30g1位于第一金属层m1,与无机晶体管10的栅极10g同层设置;鳍栅晶体管的有源部30p位于第一有源层01,若无机晶体管10的有源部10p的制作材料为光吸收能力强的半导体材料,则鳍栅晶体管的有源部30p可以与无机晶体管10的有源部10p同层设置均位于第一有源层01;鳍栅晶体管的源极30s和漏极30d位于第二金属层m2,与无机晶体管10的源极10s和漏极10d同层设置;鳍栅晶体管的第四栅极30g2位于第一电极层03,与传感电极40同层设置,有利于减少检测基板000上膜层的数量,实现基板的薄型化设计。而本实施例设置鳍栅晶体管的第四栅极30g2在衬底00所在平面的正投影覆盖第一凸块部30p2在衬底00所在平面的正投影,通过鳍栅晶体管的有源部30p的第一凸块部30p2的结构使得感光晶体管的第四栅极30g2为鳍栅结构,以达到更好的感光检测性能。
98.可选的,如图5和图11所示,检测基板000的衬底00一侧的第一有源层01的制作材料包括非晶硅材料,即无机晶体管10可以为非晶硅晶体管,无机晶体管10的有源部10p为非晶硅(amorphous silicon,a-si)材料,此时,可以将作为光电传感元件30使用的感光晶体管的有源部30p与无机晶体管10的有源部10p同层设置,a-si对于光的吸收能力更强,可以使得采用非晶硅材料的第一有源层01制作的感光晶体管的有源部30p具有更强的光吸收能力,以实现光电传感元件30的光传感能力。同时,本实施例进一步将作为光电传感元件30使用的感光晶体管设置为鳍栅晶体管,可以使得感光晶体管的非晶硅材料的有源部30p具有第一凸块部30p2,接收光线的面积可以大大增加,进而有利于大大增强了该结构的光电传感元件30的光吸收能力,实现高灵敏度的光信号感测。
99.可以理解的是,如图12所示,图12是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中各个检测单元p中可以至少包括两个无机晶体管10,一个无机晶体管10可以与有机晶体管20连接(如图12的剖面图中所示),用于控制有机晶体管20和与其连接的传感电极40实现生物传感检测;另一个无机晶体管10可以与作为光电传感元件30的感光晶体管连接,无机晶体管10的源极10s和漏极10d与感光晶体管的源极30s和漏极30d同层设置时,该无机晶体管10与感光晶体管的连接可以之间将无机晶体管10的源极10s与感光晶体管的漏极30d连接至一起,以实现该无机晶体管10作为感光晶体管感测光强的开关管使用,本实施例在此不作限定。
100.可选的,如图5和图13所示,图13是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s连接时,为了避免不同层的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s通过过孔连接时断路,可以在无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s之间增加第一垫层601,第一垫层601可以采用与第一电极层03同材料制作,进而可以避免实际生产的时因工艺波动和误差出现不同层的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s连接时发生断路的问题,有利于提高基板的制作良率。同理,为了避免不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1通过过孔连接时断路,可以在传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1之间增加第二垫层602,第二垫层602可以采用与第一电极层03同材料制作,进而可以避免
实际生产的时因工艺波动和误差出现不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1连接时发生断路的问题,有利于提高基板的制作良率。
101.在一些可选实施例中,请结合参考图5和图14,图14是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,第一有源层01的制作材料包括金属氧化物,作为光电传感元件30的感光晶体管的第三栅极30g1位于第二金属层m2;
102.感光晶体管的有源部30p包括非晶硅材料,感光晶体管的有源部30p所在膜层位于第二金属层m2远离衬底00的一侧;
103.感光晶体管的源极30s和漏极30d所在膜层位于感光晶体管的有源部30p所在膜层远离衬底00的一侧。
104.本实施例解释说明了第一有源层01的制作材料包括金属氧化物材料,即无机晶体管10可以为金属氧化物晶体管,无机晶体管10的有源部10p为金属氧化物材料(如igzo等,indium gallium zinc oxide,铟镓锌氧化物),本实施例将检测基板000中的无机晶体管10设置为金属氧化物晶体管,相比于非晶硅晶体管,可以有效减小无机晶体管10的漏电流,提高基板的整体检测效果。
105.此时为了保证作为光电传感元件30的感光晶体管的感光性能,感光晶体管的有源部30p仍然需要设置为非晶硅材料,即感光晶体管的有源部30p所在膜层与第一有源层01异层设置,感光晶体管的有源部30p所在膜层可以设置于第二金属层m2远离衬底00的一侧,而感光晶体管的源极30s和漏极30d所在膜层可以另设于感光晶体管的有源部30p所在膜层远离衬底00的一侧,如图14所示的位于第一电极层03和第二金属层m2之间的第六金属层m6用于制作感光晶体管的源极30s和漏极30d。本实施例中感光晶体管的底栅的第三栅极30g1可以复用第二金属层m2制作,即与无机晶体管10的源极10s和漏极10d同层设置,可以减少基板中膜层的数量。
106.可选的,如图5和图15所示,图15是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s连接时,为了避免不同层的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s通过过孔连接时断路,可以在无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s之间增加第三垫层603,第三垫层603可以采用与第六金属层m6同材料制作,进而可以避免实际生产的时因工艺波动和误差出现不同层的无机晶体管10的漏极10d与有机晶体管20的源极20s连接时发生断路的问题,有利于提高基板的制作良率。同理,为了避免不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1通过过孔连接时断路,可以在传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1之间增加第四垫层604,第四垫层604可以采用与第六金属层m6同材料制作,进而可以避免实际生产的时因工艺波动和误差出现不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1连接时发生断路的问题,有利于提高基板的制作良率。
107.在一些可选实施例中,请结合参考图5和图16,图16是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,第一有源层01的制作材料包括低温多晶硅,第一有源层01位于第一金属层m1靠近衬底00的一侧;
108.作为光电传感元件30使用的感光晶体管的第三栅极30g1位于第一金属层m1;
109.感光晶体管的有源部30p包括非晶硅材料,感光晶体管的有源部30p所在膜层位于第一金属层m1远离衬底00的一侧;
110.感光晶体管的源极30s和漏极30d所在膜层位于第二金属层m2。
111.本实施例解释说明了第一有源层01的制作材料包括低温多晶硅(ltps,low temperature poly-silicon)材料,即无机晶体管10可以为低温多晶硅晶体管,无机晶体管10的有源部10p为低温多晶硅材料,本实施例将检测基板000中的无机晶体管10设置为低温多晶硅晶体管,可以利用低温多晶硅晶体管高迁移率和高驱动速度的特性,提高无机晶体管10的响应速度,提升基板的整体检测效果。
112.此时为了保证作为光电传感元件30的感光晶体管的感光性能,感光晶体管的有源部30p仍然需要设置为非晶硅材料,即感光晶体管的有源部30p所在膜层与低温多晶硅材料的第一有源层01异层设置,感光晶体管的有源部30p所在膜层位于第一金属层m1远离衬底00的一侧,由于无机晶体管10的源极10s和漏极10d所在膜层位于第一金属层m1远离衬底00的一侧,则感光晶体管的源极30s和漏极30d所在膜层可以仍然设置于第二金属层m2,即与无机晶体管10的源极10s和漏极10d同层设置。可选的,有机晶体管20的第一栅极20g1也可以位于第一金属层m1,即与感光晶体管的第三栅极30g1同层设置。本实施例中感光晶体管的底栅的第三栅极30g1可以复用第一金属层m1制作,即与无机晶体管10的栅极10g同层设置,感光晶体管的源极30s和漏极30d可以复用第二金属层m2制作,即与无机晶体管10的源极10s和漏极10d同层设置,可以进一步减少基板中膜层的数量。
113.可选的,如图5和图17所示,图17是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例的第一金属层m1的有机晶体管20的第一栅极20g1与传感电极40连接时,为了避免不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1通过过孔连接时断路,可以在传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1之间增加第五垫层605,第五垫层605可以采用与第二金属层m2同材料制作,进而可以避免实际生产的时因工艺波动和误差出现不同层的传感电极40与有机晶体管20的底栅的第一栅极20g1连接时发生断路的问题,有利于提高基板的制作良率。
114.在一些可选实施例中,请结合参考图5和图18,图18是图5中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,检测单元p至少包括两个无机晶体管10,且分别为第一无机晶体管10a和第二无机晶体管10b,第一无机晶体管10a的有源部10pa和第二无机晶体管10b的有源部10pb掺杂的半导体类型不同。
115.本实施例解释说明了检测基板000的一个检测单元p可以至少包括两个无机晶体管10,可以分别为第一无机晶体管10a和第二无机晶体管10b,其中第一无机晶体管10a与有机晶体管20连接,用于控制有机晶体管20连接的传感电极40实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测,另一个第二无机晶体管10b与光电传感元件30连接,用于控制光电传感元件30实现荧光反应检测,从而可以实现检测基板000的生物分子或离子信号的感测与荧光反应检测的分时控制,在需要实现生物分子或离子信号的感测与时可以为第一无机晶体管10a导通,第二无极晶体管10b截止,使得有机晶体管20连接的传感电极40可以进行生物分子或离子信号的感测。在需要实现荧光反应检测时,可以为第一无机晶体管10a截止,第二无极晶体管10b导通,使得光电传感元件30可以进行荧光反应检测。可选的,本实施例中与有机晶体管20连接的第一无机晶体管10a和与光电传感元件30连接的第二无机晶体管10b的类型可以相同,则第一无机晶体管10a和第二无极晶体管10b需要通过不同的控制信号线连接至其本身的栅极,实现两个无机晶体管的分时导通控制。或者,在其他一些可选实施例
中,如图18所示,第一无机晶体管10a和第二无极晶体管10b可以均为低温多晶硅晶体管,第一无机晶体管10a的有源部10pa和第二无机晶体管10b的有源部10pb掺杂的半导体类型不同(图18中以不同填充图案区别示意),通过将两个无机晶体管10的有源部掺杂的半导体类型设置为不同,可以使得第一无机晶体管10a为n型晶体管和p型晶体管中的一者,而第二无极晶体管10b为n型晶体管和p型晶体管中的另一者,此时第一无机晶体管10a和第二无极晶体管10b可以通过同一条控制信号线连接至其本身的栅极,即可实现两个无机晶体管的分时导通控制,有利于减少基板上设置的信号线的数量。
116.在一些可选实施例中,请继续结合参考图5和图11,本实施例中,第一电极层03包括第一连接部032,有机晶体管20的源极20s通过第一连接部032与至少一个无机晶体管10的漏极10d连接。
117.本实施例解释说明了检测单元p包括的其中一个无机晶体管10可以作为有机晶体管20的开关管使用,以控制有机晶体管20连接的传感电极40实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测,有机晶体管20的源极20s与该无机晶体管10的漏极10d连接,进而在该无机晶体管10导通时实现有机晶体管20与该无机晶体管10的信号导通。由于有机晶体管20的源极20s和漏极20d、有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层远离衬底00的一侧,因此有机晶体管20的源极20s与该无机晶体管10的漏极10d可以通过第一连接部032连接,以避免有机晶体管20的源极20s所在膜层与该无机晶体管10的漏极10d所在膜层之间距离过远造成断路问题。本实施例中的第一电极层03位于有机晶体管20的源极20s所在膜层与该无机晶体管10的漏极10d所在膜层之间,因此第一连接部032可以设置于第一电极层03,即复用第一电极层03来制作第一连接部032,有利于保证有机晶体管20的源极20s与该无机晶体管10的漏极10d的电连接性能的同时,还可以减少基板的膜层数量。
118.在一些可选实施例中,请结合参考图19和图20,图19是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图,图20是图19中检测基板的检测单元的剖面结构示意图,本实施例中,在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30至少部分交叠;
119.光电传感元件30在衬底00所在平面的正投影的面积大于有机晶体管20在衬底00所在平面的正投影的面积。
120.本实施例解释说明了检测基板000中,在衬底00一侧制作检测单元p的结构时,有机半导体部20p所在膜层位于无机晶体管10所在膜层和光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,以避免制得的有机晶体管20因高温出现性能失效的问题,保证检测结果的准确率时,可以设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30至少部分交叠,即有机晶体管20的膜层结构既位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,又使得有机晶体管20位于光电传感元件30的正上方,进而可以减少一个检测单元p在基板上的占据空间,有利于提高检测基板000中检测单元p的排布密度,保证基板的检测能力。并且本实施例设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30至少部分交叠,且有机晶体管20的膜层结构位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧时,光电传感元件30在衬底00所在平面的正投影的面积大于有机晶体管20在衬底00所在平面的正投影的面积,进而可以使得光电传感元件30在衬底00所在平面的正投影超出有机晶体管20在衬底00所在平面的正投影的范围,可以使得尽可能多的光线被有机晶体管20下
方的光电传感元件30感测,进而增强光电传感元件30的感光性能。
121.可以理解的是,本实施例的图20中以光电传感元件30为pin型光电二极管为例进行示例说明,具体实施时,光电传感元件30还可以为其他如感光晶体管的结构,本实施例在此不作赘述。
122.在一些可选实施例中,请继续结合参考图19和图20,本实施例中,有机晶体管20的第一栅极20g1所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧。可选的,检测基板000还包括第五金属层m5,第五金属层m5位于传感电极40所在膜层与光电传感元件30所在膜层之间,有机晶体管20的第一栅极20g1位于第五金属层m5。
123.本实施例解释说明了在检测基板000中,在衬底00一侧制作检测单元p的结构时,可以设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30至少部分交叠,以减少单个检测单元p的所占空间时,由于有机晶体管20所在膜层位于光电传感元件30所在膜层远离衬底00的一侧,因此可以在传感电极40所在膜层与光电传感元件30所在膜层之间另设第五金属层m5以制作有机晶体管20的第一栅极20g1,以使得第五金属层m5的有机晶体管20的底栅的第一栅极与传感电极40实现电连接,以保证有机晶体管20的感测效果。
124.在一些可选实施例中,请结合参考图19和图21,图21是图19中检测基板的检测单元的另一种剖面结构示意图,本实施例中,检测基板000还包括第二电极层05,第二电极层05位于传感电极40所在膜层与光电传感元件30所在膜层之间,有机晶体管20的第一栅极20g1位于第二电极层05。
125.本实施例解释说明了在检测基板000中,在衬底00一侧制作检测单元p的结构时,可以设置在垂直于衬底00所在平面的方向z上,有机晶体管20与光电传感元件30至少部分交叠,以减少单个检测单元p的所占空间时,可以在传感电极40所在膜层与光电传感元件30所在膜层之间另设第二电极层05以制作有机晶体管20的第一栅极20g1,第二电极层05的材料可以为透明导电材料,如铟锡氧化物(ito,indium tin oxides)等,以使得第二电极层05的有机晶体管20的底栅的第一栅极与传感电极40实现电连接,以保证有机晶体管20的感测效果的同时,还可以通过透明导电材料的第一栅极20g1增加光透过率,提高光电传感元件30的感光效果。
126.在一些可选实施例中,请结合参考图22和图23,图22是本发明实施例提供的检测基板的另一种平面结构示意图,图23是图22中检测基板的检测单元的剖面结构示意图,本实施例中,检测单元p还包括发光元件50,发光元件50所在膜层位于有机半导体部20p所在膜层和无机晶体管10所在膜层之间;
127.发光元件50的阳极501通过第二连接部033与至少一个无机晶体管10的漏极连接,第二连接部033与传感电极40同层设置。
128.本实施例解释说明了检测基板000中的各个检测单元p中还可以集成有发光元件50,发光元件50可以阵列设置于检测基板000的衬底00上,可选的,本实施例中的发光元件50可以为微发光二极管(micro led)或者次毫米发光二极管(mini led),发光元件50可以绑定于衬底00一侧的膜层中。可选的,本实施例中的无机晶体管10以低温多晶硅晶体管为例进行示例说明,具体实施时,无机晶体管10的类型包括但不局限于此。本实施例设置发光元件50所在膜层位于有机半导体部20p所在膜层和无机晶体管10所在膜层之间,可以实现
无机晶体管10与发光元件50的电连接,通过无机晶体管10控制发光元件50的发光效果,还可以避免影响有机晶体管20的低温制程工艺。本实施例的发光元件50的阳极501与至少一个无机晶体管10的漏极连接,该与发光元件50电连接的开关晶体管10可以作为发光元件50的开关管使用,发光元件50的阳极501与至少一个无机晶体管10的漏极通过第二连接部033连接,可以减小发光元件50的阳极501与至少一个无机晶体管10的漏极之间的过孔深度,降低制程难度,并且第二连接部033与传感电极40同层设置,可以复用基板上本身存在的膜层设置第二连接部033,有利于减小基板厚度。本实施例在检测基板000中集成设置发光元件50,使得检测基板000还具有发光显示的效果,有利于在检测基板000实现显示功能时节省整个模组的体积和整体成本。
129.可选的,如图22和图23所示,本实施例的发光元件50的阳极501与至少一个无机晶体管10的漏极通过第二连接部033连接时,可以在第二连接部033远离衬底00的一侧设置金属铜的焊盘60,用于绑定焊接发光元件50,进而通过金属铜的焊盘60结构保证发光元件50的绑定稳定性。
130.可选的,本实施例的检测基板000上还可以包括用于控制发光元件50发光的第三扫描线g3,第三扫描线g3可以与同一行的检测单元p中的与发光元件50连接的无机晶体管10的栅极连接(如图23所示),通过该第三扫描线g3连接的无机晶体管10实现控制发光元件50发光的效果。
131.可选的,本实施例中的检测单元p中包括发光元件50和光电传感元件30时,可以在发光元件50和光电传感元件30之间增设遮光部(未附图示意),以避免发光元件50的出射光线影响光电传感元件30感光效果。本实施例对于遮光部的制作膜层和制作材料不作具体限定,仅需满足位于发光元件50和光电传感元件30之间可以起到遮挡光线的作用即可。
132.可以理解的是,本实施例的图23中以光电传感元件30为pin型光电二极管为例进行示例说明,具体实施时,光电传感元件30还可以为其他如感光晶体管的结构,本实施例在此不作赘述。
133.可选的,如图23所示,当检测基板000中集成设置有发光元件50时,有机晶体管20与无机晶体管10连接时的第一连接部032既可以采用第一电极层03制作,也可以采用金属铜的焊盘60所在的膜层制作,或者通过第一电极层03和金属铜的焊盘60所在的膜层共同制作该第一连接部032,以实现有机晶体管20与无机晶体管10的电连接效果。可选的,如图23所示,传感电极40远离衬底00的一侧可以设置有与金属铜的焊盘60所在的膜层同层的垫层部606,以使得传感电极40更靠近第一保护层04,并且在金属铜的焊盘60所在的膜层同层的垫层部606的上方还可以通过金属金材料(与有机晶体管20的源极20s和漏极20d同材料)进行修饰,使得传感电极40表面具有特定离子或生物分子的吸附功能,从而可以实现特定离子或生物分子的感测。
134.在一些可选实施例中,请结合参考图1和图24,图24是图1中的检测基板的剖面结构示意图,本实施例中,检测基板000还包括多个阵列排布的激发光源70,激发光源70位于衬底00远离检测单元p的一侧。
135.本实施例解释说明了检测基板000还可以包括多个激发光源70,多个激发光源70可以阵列排布设置于衬底00远离检测单元p的一侧,可选的多个激发光源70可以为阵列排布的灯珠,也可以为其他具有不同波长输出能力的平板光源,本实施例通过在检测基板000
的衬底00远离检测单元p的一侧设置多个激发光源70,可通过激发光源70的电致发光实现荧光蛋白的光致发光,从而实现检测基板000的荧光蛋白的检测功能,进而可以使得本实施例的检测基板000可应用于多种生物反应标定的检测,实现多样化检测效果。
136.在一些可选实施例中,请结合参考图1和图25,图25是图1中的检测基板的另一种剖面结构示意图,本实施例中,检测基板000还包括加热组件80,加热组件80位于衬底00远离检测单元p的一侧。可选的,加热组件80可以位于激发光源70远离衬底00的一侧。可选的,加热组件80可包括金属走线或者电阻器件中的任一种。
137.本实施例解释说明了检测基板000还可以包括加热组件80,可选的,加热组件80可以与激发光源70共同设置于衬底00远离检测单元p的一侧,或者加热组件80与激发光源70也可以分别独立设置于检测基板000中,本实施例对此不作限定。本实施例以加热组件80位于激发光源70远离衬底00的一侧为例进行示例,可选的,加热组件80可包括金属走线或者电阻器件中的任一种,本实施例的金属走线或者电阻器件的加热组件80,可以通过为加热组件80输入电信号,实现检测基板000的温度控制,进而可以使得本实施例的检测基板000可以用于特定温度的反应及检测,实现多样化检测效果。例如采用本实施例的检测基板000进行实时荧光定量pcr反应(聚合酶链式反应,polymerase chain reaction)时可以通过加热组件80对基板进行多次加热以实现dna(脱氧核糖核酸,deoxyribonucleic acid)扩增,在dna扩增过程中靶向片段脱落荧光蛋白,通过检测荧光蛋白的发光强度识别扩增过程中靶向dna分子的数量,从而可实现实时核酸检测。
138.在一些可选实施例中,请结合参考图1和图26,图26是本发明实施例提供的检测电路中一个检测单元的电连接结构示意图,本实施例提供的检测电路可以制作于检测基板000中,检测电路包括多个检测单元p,检测单元p包括电连接的第一检测模块p1、第二检测模块p2、读取模块p3;第一检测模块p1和第二检测模块p2均与读取模块p3连接;
139.第一检测模块p1包括有机晶体管20和传感电极40,有机晶体管20的栅极与传感电极40电连接;
140.第二检测模块p2包括光电传感元件30。
141.本实施例提供了一种检测电路,该检测电路不仅可以用于实现生物分子的感测,还可以实现荧光反应的检测功能。检测电路000的结构可以制作于上述实施例的检测基板000中的衬底00上。本实施例提供的检测电路包括多个检测单元p,多个检测单元p可以阵列排布,也可以为其他排布方式,本实施例对此不作具体限定。检测单元p包括电连接的第一检测模块p1、第二检测模块p2、读取模块p3,其中,第一检测模块p1和第二检测模块p2均与读取模块p3连接,第一检测模块p1用于在开启时实现生物分子的感测,第一检测模块p1包括有机晶体管20和传感电极40,有机晶体管20的栅极与传感电极40电连接,有机晶体管20亚阈值摆幅大,漏电大,因此适合作为生物分子的感测元件使用,传感电极40可以为生物分子或离子敏感电极,待检测溶液中的分子或者离子比较容易吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,因此本实施例中包括有机晶体管20和与有机晶体管20连接的传感电极40的第一检测模块p1可以用于检测单元p进行生物分子的检测。第一检测模块p1与读取模块p3连接,可以在第一检测模块p1完成待检测溶液中的生物分子或者离子的检测后通过读取模块p3读取检测结果并输出。而第二检测模块p2用于在开启时实现荧光反应的检测功能,第二检测模块p2包括光电传感元件30,光电传感元件30可以为能够实现光信号的感
测识别,并将光信号转换为电信号的任意光电传感元件,如感光二极管等,本实施例在此不作限定。第二检测模块p2与读取模块p3连接,可以在第二检测模块p2完成荧光反应的检测后通过读取模块p3读取检测结果并输出。
142.可选的,如图26所示,检测电路中第一检测模块p1包括的有机晶体管20可以为双栅结构,有机晶体管20的其中一个栅极可以与传感电极40连接,使得传感电极40暴露在待检测溶液中接触待检测溶液,以吸附溶液中所需检测的离子或分子结构,而有机晶体管20的另一个栅极可以用于控制有机晶体管20工作在亚阈值区间内,以保证有机晶体管20的导通工作。
143.本实施例提供的检测电路中,各个检测单元p既可以通过第一检测模块p1的有机晶体管20和与其连接的传感电极40实现流体中生物反应的感测,又可以通过第二检测模块p2的光电传感元件30实现基板的荧光反应检测功能,并通过读取模块p3读取并输出检测结果。即本实施例的检测电路可以实现生物反应检测与荧光检测一体化,实现同一检测的多样化检测功能,有利于提高检测效率。
144.可以理解的是,本实施例的图26中仅以框图示意读取模块p3,具体实施时,检测电路中读取模块p3的结构可以包括晶体管等电连接结构,以实现读取信号的放大等功能,保证检测电路的检测结果的输出效率。
145.需要说明的是,本实施例的图26仅是举例示意出检测电路的检测单元p的电路连接结构,具体实施时,检测单元p的电路连接结构包括但不局限于此,还可以包括其他用于作为开关的晶体管或者用于存储信号的存储电容等,本实施例在此不作赘述。
146.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图26和图27,图27是图26中检测单元的另一种电连接结构示意图,本实施例中,第一检测模块p1还包括第一选择晶体管t1,第一选择晶体管t1的栅极连接第一选择控制信号scan1,第一选择晶体管t1的第一极连接有机晶体管20的漏极,有机晶体管20的源极连接第一电源信号vdd;第一选择晶体管t1的第二极连接读取模块p3;
147.第二检测模块p2还包括第二选择晶体管t2,第二选择晶体管t2的栅极连接第二选择控制信号scan2,第二选择晶体管t2的第一极连接光电传感元件30的第一极,光电传感元件30的第二极连接读取模块p3,第二选择晶体管t2的第二极连接第二电源信号vcom;
148.检测单元p还包括电容c,电容c的第一极分别与第一选择晶体管t1的第二极、光电传感元件30的第二极连接,电容c的第二极连接第二电源信号vcom;
149.其中,第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2均为无机晶体管10。
150.本实施例解释说明了检测电路制作于上述实施例的检测基板000的衬底00上的检测电路中,检测单元p包括电连接的第一检测模块p1、第二检测模块p2、读取模块p3,其中,第一检测模块p1和第二检测模块p2均与读取模块p3连接,第一检测模块p1包括有机晶体管20和传感电极40,有机晶体管20的栅极与传感电极40电连接,还包括第一选择晶体管t1,第一选择晶体管t1的栅极连接第一选择控制信号scan1,第一选择控制信号scan1用于控制第一选择晶体管t1的导通和截止,如图所示,当第一选择晶体管t1为n型晶体管时,第一选择控制信号scan1为高电位信号输入至第一选择晶体管t1的栅极,第一选择晶体管t1导通,反之第一选择控制信号scan1为低电位信号输入至第一选择晶体管t1的栅极,第一选择晶体管t1截止。第一选择晶体管t1的第一极连接有机晶体管20的漏极,有机晶体管20的源极连
接第一电源信号vdd,第一选择晶体管t1的第二极连接读取模块p3,即第一选择晶体管t1可以控制第一检测模块p1导通完成生物分子的感测,图中以第一选择晶体管t1为n型晶体管为例(具体实施时,第一选择晶体管t1还可以为p型晶体管),当检测电路需要完成生物分子的感测时,高电位信号的第一选择控制信号scan1输入至第一选择晶体管t1的栅极,第一选择晶体管t1导通,第一电源信号vdd与第二电源信号vcom之间形成有机晶体管20、第一选择晶体管t1、电容c的通路,有机晶体管20为双栅结构,有机晶体管20的其中一个栅极与传感电极40连接,使得传感电极40暴露在待检测溶液中接触待检测溶液,以吸附溶液中所需检测的离子或分子结构,而有机晶体管20的另一个栅极可以用于控制有机晶体管20工作在亚阈值区间内,以保证有机晶体管20的导通工作。待检测溶液中的分子或者离子吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,此时与传感电极40连接的有机晶体管20的一个栅极的电压也随之改变,从而导致经有机晶体管20输出电流发生改变,有机晶体管20的阈值电压的变化,进而改变了电容c两极的电压,实现对电容c的充放电,其检测电路的电流改变值通过读取模块p3读取并输出,即可实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测。
151.本实施例的第二检测模块p1包括光电传感元件30,还包括第二选择晶体管t2,第二选择晶体管t2的栅极连接第二选择控制信号scan2,第二选择控制信号scan2用于控制第二选择晶体管t2的导通和截止,如图所示,当第二选择晶体管t2为n型晶体管时,第二选择控制信号scan2为高电位信号输入至第二选择晶体管t2的栅极,第二选择晶体管t2导通,反之第二选择控制信号scan2为低电位信号输入至第二选择晶体管t2的栅极,第二选择晶体管t2截止。第二选择晶体管t2的第一极连接光电传感元件30的第一极,光电传感元件30的第二极连接读取模块p3,第二选择晶体管t2的第二极连接第二电源信号vcom,即第二选择晶体管t2可以控制第二检测模块p2导通完成荧光反应的检测,图中以第二选择晶体管t2为n型晶体管为例(具体实施时,第二选择晶体管t2还可以为p型晶体管),当检测电路需要完成荧光反应的检测时,高电位信号的第二选择控制信号scan2输入至第二选择晶体管t2的栅极,第二选择晶体管t2导通,进而可以形成第二电源信号vcom、第二选择晶体管t2、光电传感元件30的通路,光电传感元件30在接受光照后产生光生载流子,从而对电容c进行充放电,电容c电压的改变通过读取模块p3读取并输出,即可实现荧光反应的检测。
152.本实施例的检测电路中设置第一检测模块p1包括第一选择晶体管t1,第二检测模块p2包括第二选择晶体管t2,第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2作为检测电路的开关管使用,即第一选择晶体管t1可以理解为第一检测模块p1的开关管,第二选择晶体管t2可以理解为第二检测模块p2的开关管,当第一检测模块p1在进行生物分子的感测工作时,可以通过第二检测模块p2的第二选择晶体管t2控制光电传感元件30不工作;当第二检测模块p2在进行荧光反应检测工作时,可以通过第一检测模块p1的第一选择晶体管t1控制有机晶体管20不工作,从而有利于降低电路的功耗。由于本实施例的第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2起到开关作用即可,因此可以均为电路结构中常用的无机晶体管10结构,有利于降低电路结构的制程难度。
153.可选的,本实施例中的光电传感元件30包括光电二极管,如pin型光电二极管,pin型光电二极管具有结电容小、响应速度快、灵敏度高等优点,可以提高检测单元p的感光检测能力,具体实施时,光电传感元件30的结构包括但不局限于此。
154.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图26、图27和图28,图28是图26中检测单元
的另一种电连接结构示意图,本实施例中,检测单元p还包括放大模块p4和复位模块p5;
155.放大模块p4包括第四晶体管t4,第四晶体管t4的栅极分别与第一选择晶体管t1的第二极、光电传感元件30的第二极连接,第四晶体管t4的第一极连接第一电源信号vdd,第四晶体管t4的第二极连接读取模块p3;
156.读取模块p3包括第五晶体管t5,第五晶体管t5的栅极连接读取控制信号scan4,第五晶体管t5的第一极连接第四晶体管t4的第二极,可选的,第五晶体管t5的第二极连接输出端out;
157.复位模块p5包括第六晶体管t6,第六晶体管t6的栅极连接复位信号scan3,第六晶体管t6的第一极连接第一电源信号vdd,第六晶体管t6的第二极分别与第一选择晶体管t1的第二极、光电传感元件30的第二极连接;
158.其中,第四晶体管t4、第五晶体管t5、第六晶体管t6均为无机晶体管。
159.本实施例解释说明了检测单元p还包括放大模块p4和复位模块p5,其中复位模块p5包括第六晶体管t6,第六晶体管t6的栅极连接复位信号scan3,复位信号scan3用于控制第六晶体管t6的导通和截止,如图所示,当第六晶体管t6为n型晶体管时,复位信号scan3为高电位信号输入至第六晶体管t6的栅极,第六晶体管t6导通,反之复位信号scan3为低电位信号输入至第六晶体管t6的栅极,第六晶体管t6截止。在进行完至少一次检测工作后,可以通过复位信号scan3控制第六晶体管t6导通,第一电源信号vdd、第六晶体管t6、第二电源信号vcom之间形成通路,对检测电路中的读取模块p3连接的q点电位进行重置,以保证下一次的检测精确度。
160.放大模块p4包括第四晶体管t4,第四晶体管t4的栅极分别与第一选择晶体管t1的第二极、光电传感元件30的第二极连接,第四晶体管t4的第一极连接第一电源信号vdd,第四晶体管t4的第二极连接读取模块p3,即第四晶体管t4的栅极连接q电电位,当第一检测模块p1和第二检测模块p2进行检测工作时,q点电位发生变化,第四晶体管t4起到放大信号的作用,q点电压变化导致流过第四晶体管t4的电流呈现指数级变化,从而实现信号的放大,使得最终呈现的电流改变值的检测结果更容易被读取模块p3读取并输出。
161.读取模块p3包括第五晶体管t5,第五晶体管t5的栅极连接读取控制信号scan4,第五晶体管t5的第一极连接第四晶体管t4的第二极,读取控制信号scan4用于控制第五晶体管t5的导通和截止,如图所示,当第五晶体管t5为n型晶体管时,读取控制信号scan4为高电位信号输入至第五晶体管t5的栅极,第五晶体管t5导通,反之读取控制信号scan4为低电位信号输入至第五晶体管t5的栅极,第五晶体管t5截止。当第一检测模块p1完成生物分子的检测工作时,可以通过第五晶体管t5的栅极连接的读取控制信号scan4控制第五晶体管t5由截止变为导通状态,将放大后的q点电位的变化值以电流改变值的呈现方式从输出端out输出,得到生物分子的检测结果。当第二检测模块p2完成生物分子的检测工作时,可以通过第五晶体管t5的栅极连接的读取控制信号scan4控制第五晶体管t5由截止变为导通状态,将放大后的q点电位的变化值以电流改变值的呈现方式从输出端out输出,得到荧光反应的检测结果。
162.本实施例的检测电路在工作时,可以先通过各个检测单元p的复位模块p5的第六晶体管t6的栅极连接的复位信号scan3控制第六晶体管t6的导通,对q点电位进行重置。若需要进行生物分子的感测工作,则通过第一选择控制信号scan1控制第一选择晶体管t1的
导通,有机晶体管20的其中一个栅极与传感电极40连接,使得传感电极40暴露在待检测溶液中接触待检测溶液,以吸附溶液中所需检测的离子或分子结构,而有机晶体管20的另一个栅极控制有机晶体管20工作在亚阈值区间内,以保证有机晶体管20的导通工作,待检测溶液中的分子或者离子吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,此时与传感电极40连接的有机晶体管20的一个栅极的电压也随之改变,从而导致经有机晶体管20输出电流发生改变,有机晶体管20的阈值电压的变化,进而改变了电容c两极的电压,实现对电容c的充放电,进而使得q点电位发生变化,并通过放大模块p4的第四晶体管t4将q点电位的变化值进行指数级放大后,第五晶体管t5的栅极连接的读取控制信号scan4控制第五晶体管t5由截止变为导通状态,将放大后的q点电位的变化值以电流改变值的呈现方式从输出端out输出,实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测。若需要进行荧光反应的检测工作,则通过第二选择控制信号scan2控制第二选择晶体管t2的导通,光电传感元件30在接受光照后产生光生载流子,从而对电容c进行充放电,进而使得q点电位发生变化,并通过放大模块p4的第四晶体管t4将q点电位的变化值进行指数级放大后,第五晶体管t5的栅极连接的读取控制信号scan4控制第五晶体管t5由截止变为导通状态,将放大后的q点电位的变化值以电流改变值的呈现方式从输出端out输出,实现荧光反应的检测。
163.本实施例提供的检测电路中,各个检测单元p既可以通过第一检测模块p1的有机晶体管20和与其连接的传感电极40实现流体中生物反应的感测,又可以通过第二检测模块p2的光电传感元件30实现基板的荧光反应检测功能,并通过放大模块p4将检测结果放大后通过读取模块p3读取并输出,不仅可以实现生物反应检测与荧光检测一体化,实现同一检测的多样化检测功能,还有利于提高检测效率和检测精度。
164.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图26、图29和图30,图29是本发明实施例提供的检测电路的连接结构示意图,图30是图29中检测单元的另一种电连接结构示意图,本实施例中,第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2的类型不同,第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2中的一者为n型晶体管,另一者为p型晶体管;
165.第一选择晶体管t1的栅极和第二选择晶体管t2的栅极连接。
166.本实施例解释说明了检测电路中第一检测模块p1的第一选择晶体管t1和第二检测模块p2的第二选择晶体管t2可以为不同的类型,即第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2中的一者为n型晶体管,另一者为p型晶体管,此时可以将第一选择晶体管t1的栅极和第二选择晶体管t2的栅极连接至一起,由同一条控制信号线控制,由于同一个检测单元p的第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2的类型不同,第一选择晶体管t1的栅极和第二选择晶体管t2的栅极连接的同一条控制信号线若为高电位信号,则第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2仅有一者导通,第一选择晶体管t1的栅极和第二选择晶体管t2的栅极连接的同一条控制信号线若为低电位信号,则第一选择晶体管t1和第二选择晶体管t2也仅有一者导通,进而可以实现第一检测模块p1和第二检测模块p2的分时检测,以实现检测电路的生物反应检测与荧光检测的效果,并且第一选择晶体管t1的栅极和第二选择晶体管t2的栅极连接同一条控制信号线,还可以减少检测电路连接的信号线的数量,当检测电路制作于检测基板000的衬底00上时,可以减少检测基板000中的信号线数量,进而有利于降低基板中的布线难度。
167.可以理解的是,本实施例的图30中以第一选择晶体管t1为n型晶体管,第二选择晶
体管t2为p型晶体管为例进行示例,具体实施时,第一选择晶体管t1也可以为p型晶体管,第二选择晶体管t2为n型晶体管,本实施例对此不作限定。
168.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图26、图28和图31,图31是本发明实施例提供的检测电路的另一种连接结构示意图,本实施例中,同一列检测单元p的多个读取模块p3连接至同一个检测端vout,检测端vout连接有一固定电阻r。
169.本实施例解释说明了检测电路中,各个检测单元p可以阵列排布,同一列检测单元p的多个读取模块p3可以连接至同一个检测端vout,将检测结果输出。可选的,检测端vout连接有一固定电阻r,通过每列检测单元p设置的固定电阻r将q点电位的变化转化为电压值从检测端vout输出。比如检测电路的第一检测模块p1进行生物分子的感测时,待检测溶液中离子浓度变化,则第一检测模块p1的有机晶体管20中与传感电极40连接的栅极电压变化,则q点电位变化,流过放大模块p4的第四晶体管t4的电流变化,读取模块p3的第五晶体管t5打开,则第五晶体管t5的电流也变化,而每列检测单元p的检测端vout连接的固定电阻r的阻值是定值,从检测端vout输出的检测到的电压值的变化即可得到检测电路中检测到的电流变化值,实现对待检测溶液中离子浓度的检测功能。
170.可以理解的是,在一些其他可选实施例中,同一列检测单元p的多个读取模块p3连接至同一个检测端vout,可以直接测量检测端vout的电流变化值也可实现对待检测溶液中离子浓度的检测功能,本实施例对此不作具体限定。
171.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图32和图33,图32是本发明实施例提供的检测电路的另一种连接结构示意图,图33是图32中一个检测单元的电连接结构示意图,本实施例中,光电传感元件30可以为双栅结构的感光晶体管,感光晶体管可以为鳍栅晶体管;读取模块p3包括第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8;
172.第一读取晶体管t7的栅极连接第一读取控制信号scan5,第一读取晶体管t7的第一极连接有机晶体管20的漏极,有机晶体管20的源极连接第一电源信号vdd;
173.第二读取晶体管t8的栅极连接第二读取控制信号scan6,第二读取晶体管t8的第一极连接鳍栅晶体管(即光电传感元件30)的漏极,鳍栅晶体管的源极连接第一电源信号vdd;
174.其中,第一读取晶体管t7、第二读取晶体管t8均为无机晶体管10。
175.可选的,光电传感元件30包括双栅结构的鳍栅晶体管,鳍栅晶体管的底栅连接偏压信号vr,鳍栅晶体管的顶栅连接第二电源信号vcom。
176.本实施例解释说明了第二检测模块p2的光电传感元件30可以为双栅结构的感光晶体管,感光晶体管可以为鳍栅晶体管,即光电传感元件30可以为双栅结构的鳍栅晶体管,鳍栅晶体管的底栅连接偏压信号vr,鳍栅晶体管的顶栅连接第二电源信号vcom,以使得鳍栅晶体管能够在偏压信号vr的电压值与第二电源信号vcom的电压值形成的电压差下工作。本实施例将作为光电传感元件30使用的感光晶体管设置为鳍栅晶体管,相比于普通的有源部整体为平面结构的感光晶体管,可以使得感光晶体管的有源部接收光线的面积可以大大增加,进而有利于大大增强了该结构的光电传感元件30的光吸收能力,实现高灵敏度的光信号感测,此时检测电路中可以无需设置放大模块,由于鳍栅晶体管的光电传感元件30相比pin型光电二极管具有更显著的光电转换增益,可实现102到104倍的光信号增益,因此无需将检测信号进行放大输出,可直接通过读取模块p3读取并输出检测结果,有利于减少检
测单元p的结构,增大检测电路的布局空间。
177.本实施例的读取模块p3包括第一读取晶体管t7,第一读取晶体管t7的第一极连接有机晶体管20的漏极,有机晶体管20的源极连接第一电源信号vdd,第一读取晶体管t7的栅极连接第一读取控制信号scan5,第一读取控制信号scan5用于控制第一读取晶体管t7的导通和截止,如图所示,当第一读取晶体管t7为n型晶体管时,第一读取控制信号scan5为高电位信号输入至第一读取晶体管t7的栅极,第一读取晶体管t7导通,反之第一读取控制信号scan5为低电位信号输入至第一读取晶体管t7的栅极,第一读取晶体管t7截止。在第一检测模块p1的有机晶体管20和传感电极40进行生物分子的感测工作时,传感电极40暴露在待检测溶液中接触待检测溶液,以吸附溶液中所需检测的离子或分子结构,而有机晶体管20的另一个栅极控制有机晶体管20工作在亚阈值区间内,以保证有机晶体管20的导通工作,待检测溶液中的分子或者离子吸附到传感电极40表面,从而改变传感电极40的电位,与传感电极40连接的有机晶体管20的一个栅极的电压也随之改变,从而导致经有机晶体管20输出电流发生改变,有机晶体管20的阈值电压的变化,此时可以通过第一读取控制信号scan5控制第一读取晶体管t7导通,将检测单元p的电路中的电流变化值通过第一读取晶体管t7从输出端out输出,实现待检测溶液中生物分子或离子信号的感测。本实施例的读取模块p3还包括第二读取晶体管t8,第二读取晶体管t8的栅极连接第二读取控制信号scan6,第二读取晶体管t8的第一极连接鳍栅晶体管(即光电传感元件30)的漏极,鳍栅晶体管的源极连接第一电源信号vdd,第二读取控制信号scan6用于控制第二读取晶体管t8的导通和截止,如图所示,当第二读取晶体管t8为n型晶体管时,第二读取控制信号scan6为高电位信号输入至第二读取晶体管t8的栅极,第二读取晶体管t8导通,反之第二读取控制信号scan6为低电位信号输入至第二读取晶体管t8的栅极,第二读取晶体管t8截止。在第二检测模块p2的作为光电传感元件30的鳍栅晶体管进行生物分子的感测工作时,鳍栅晶体管的非晶硅有源部在接受光照后使得流经鳍栅晶体管的电流值发生变化,此时可以通过第二读取控制信号scan6控制第二读取晶体管t8导通,将检测单元p的电路中的电流变化值通过第二读取晶体管t8从输出端out输出,实现荧光反应的检测。由于本实施例的第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8起到开关作用即可,因此可以均为电路结构中常用的无机晶体管10结构,有利于降低电路结构的制程难度。
178.在一些可选实施例中,请结合参考图1、图32和图34,图34是图32中一个检测单元的另一种电连接结构示意图,本实施例中,第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8的类型不同,第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8中的一者为n型晶体管,另一者为p型晶体管;
179.第一读取晶体管t7的栅极和第二读取晶体管t8的栅极连接。
180.本实施例解释说明了检测电路中第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8可以为不同的类型,即第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8中的一者为n型晶体管,另一者为p型晶体管,此时可以将第一读取晶体管t7的栅极和第二读取晶体管t8的栅极连接至一起,由同一条控制信号线控制,由于同一个检测单元p的第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8的类型不同,第一读取晶体管t7的栅极和第二读取晶体管t8的栅极连接的同一条控制信号线若为高电位信号,则第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8仅有一者导通,第一读取晶体管t7的栅极和第二读取晶体管t8的栅极连接的同一条控制信号线若为低电位信号,则第一读取晶体管t7和第二读取晶体管t8也仅有一者导通,进而可以实现第一检测模块p1和
第二检测模块p2的检测结果分时读取输出,以实现检测电路的生物反应检测与荧光检测的效果,并且第一读取晶体管t7的栅极和第二读取晶体管t8的栅极连接同一条控制信号线,还可以减少检测电路连接的信号线的数量,当检测电路制作于检测基板000的衬底00上时,可以减少检测基板000中的信号线数量,进而有利于降低基板中的布线难度。
181.可以理解的是,本实施例的图34中以第一读取晶体管t7为n型晶体管,第二读取晶体管t8为p型晶体管为例进行示例,具体实施时,第一读取晶体管t7也可以为p型晶体管,第二读取晶体管t8为n型晶体管,本实施例对此不作限定。
182.通过上述实施例可知,本发明提供的检测基板和检测电路,至少实现了如下的有益效果:
183.本发明提供的检测基板包括衬底和位于衬底一侧的多个检测单元,检测单元至少包括无机晶体管、有机晶体管,有机晶体管连接传感电极,由于无机晶体管漏电小,可以用作检测单元启动检测的开关管,而有机晶体管亚阈值摆幅大,漏电大,因此适合作为生物分子的感测元件使用。检测单元的有机晶体管连接传感电极,传感电极可以为生物分子或离子敏感电极,待检测溶液中的离子比较容易吸附到传感电极表面,从而改变传感电极的电位,因此本发明中的有机晶体管和与有机晶体管连接传感电极可以用于检测单元进行生物分子的检测。检测单元至少还包括光电传感元件,光电传感元件可以在无机晶体管的开关管的作用下实现荧光反应的检测功能。本发明设置有机晶体管至少包括有机半导体部,在垂直于衬底所在平面的方向上,有机半导体部所在膜层位于无机晶体管所在膜层远离衬底的一侧,有机半导体部所在膜层位于光电传感元件所在膜层远离衬底的一侧,在检测基板的制程过程中,需要在衬底上制作完无机晶体管和光电传感元件的膜层结构后,再制作有机晶体管的有机半导体部结构。由于无机晶体管和光电传感元件一般采用高温工艺制作,有机晶体管只能通过低温工艺制造,若设置有机晶体管的有机半导体部的膜层结构位于无机晶体管所在膜层和光电传感元件所在膜层下方,则会导致在进行高温工艺制作无机晶体管时,无机晶体管高温影响有机半导体部的制作,进而影响有机晶体管的性能,使得有机晶体管的性能变差甚至失效。本发明提供的检测基板既可以通过有机晶体管和与其连接的传感电极实现流体中生物反应的感测,又可以通过光电传感元件实现基板的荧光反应检测功能,实现生物反应检测与荧光检测一体化,还可以将检测单元中不同结构的膜层进行合理化设置,使得在衬底上制作完高温工艺的无机晶体管和光电传感元件的膜层结构后,再制作低温工艺的有机晶体管的有机半导体部的膜层结构,避免制得的有机晶体管因高温出现性能失效的问题,进而有利于通过生物反应检测与荧光检测一体化集成,实现同一基板的多样化检测功能,以提高检测基板的检测效率的同时,还可以保证检测基板的产品良率,保证检测结果的准确率。
184.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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