传感器基板、其制造方法和具有传感器基板的显示装置
阅读：3发布：2021-07-24
专利汇可以提供传感器基板、其制造方法和具有传感器基板的显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了 传感器 基板 、其制造方法和具有传感器基板的显示装置。传感器基板包括：基底基板以及基底基板上的感测晶体管和 开关 晶体管。感测晶体管包括：第一栅 电极 、第一栅电极上的光学响应图案、光学响应图案上的并且彼此隔开的第一源电极和第一漏电极、第一源电极和光学响应图案之间的第一 氧 化物 半导体 图案、以及第一漏电极和光学响应图案之间的第二氧化物半导体图案。开关晶体管包括：第二栅电极、第二栅电极上的第三氧化物半导体图案、以及第三氧化物半导体图案上彼此隔开的第二源电极和第二漏电极。，下面是传感器基板、其制造方法和具有传感器基板的显示装置专利的具体信息内容。
1.一种传感器基板，包括：
基底基板；
所述基底基板上的感测晶体管；以及
所述基底基板上的开关晶体管，
所述感测晶体管包括：
第一栅电极；
所述第一栅电极上的光学响应图案；
第一源电极和第一漏电极，位于所述光学响应图案上并且彼此间隔开；
第一氧化物半导体图案，介于所述第一源电极和所述光学响应图案之间；
第二氧化物半导体图案，介于所述第一漏电极和所述光学响应图案之间；
第一欧姆接触图案，介于所述光学响应图案和所述第一氧化物半导体图案之间；以及第二欧姆接触图案，介于所述光学响应图案和所述第二氧化物半导体图案之间，所述开关晶体管包括：
第二栅电极；
所述第二栅电极上的第三氧化物半导体图案；以及
第二源电极和第二漏电极，位于所述第三氧化物半导体图案上并且彼此间隔开。
2.根据权利要求1所述的传感器基板，其中
所述第一氧化物半导体图案面对所述光学响应图案的第一端部的上表面和侧表面，并且
所述第二氧化物半导体图案面对所述光学响应图案的第二端部的上表面和侧表面，所述光学响应图案的所述第二端部与所述光学响应图案的所述第一端部相对。
3.根据权利要求2所述的传感器基板，其中
所述第一源电极使所述第一氧化物半导体图案的上表面的一部分暴露，并且所述第一漏电极使所述第二氧化物半导体图案的上表面的一部分暴露。
4.根据权利要求1所述的传感器基板，其中，所述感测晶体管进一步包括带通滤波器图案，所述带通滤波器图案介于所述光学响应图案和所述基底基板之间并且滤除可见光。
5.一种制造传感器基板的方法，包括：
在基底基板上形成第一栅电极和第二栅电极；
形成栅极绝缘层以覆盖所述第一栅电极和所述第二栅电极；
在所述栅极绝缘层上形成光学响应层；
在所述光学响应层上形成第一感光图案；
使用所述第一感光图案作为掩模蚀刻所述光学响应层以形成感测晶体管的光学响应图案；
在所述栅极绝缘层和所述光学响应图案上形成氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层上形成金属层；
在所述金属层上形成第二感光图案；
使用所述第二感光图案作为掩模第一次蚀刻所述氧化物半导体层和所述金属层以形成：
所述感测晶体管具有的所述第一栅电极上的第一源电极和第一漏电极、所述第一源电极和所述光学响应图案之间的第一氧化物半导体图案、所述第一漏电极和所述光学响应图案之间的第二氧化物半导体图案，以及
开关晶体管具有的所述第二栅电极上的金属图案和第三氧化物半导体图案；
回蚀刻所述第二感光图案以形成第三感光图案；以及
使用所述第三感光图案作为掩模第二次蚀刻所述金属层以形成所述开关晶体管的第二源电极和第二漏电极，所述第二源电极和所述第二漏电极位于所述第三氧化物半导体图案上并且彼此间隔开。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二感光图案包括：
所述第二感光图案中限定的第一开口部，所述第一开口部位于所述第一源电极和所述第一漏电极之间限定的第一沟道区域中并且使所述金属层暴露；以及
第一半色调部，位于所述第二源电极和所述第二漏电极之间限定的第二沟道区域中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第三感光图案包括所述第三感光图案中限定的第二开口部，所述第二开口部位于所述第二沟道区域中并且使所述金属层暴露。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述光学响应图案包括干蚀刻所述光学响应层。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻分别包括：湿蚀刻所述氧化物半导体层和所述金属层、以及湿蚀刻所述金属层。
10.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：在所述光学响应图案上形成所述感测晶体管的第一欧姆接触图案和第二欧姆接触图案。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述第一欧姆接触图案和所述第二欧姆接触图案包括：
在所述栅极绝缘层上形成所述光学响应层和欧姆接触层；
在所述欧姆接触层上形成包括第二半色调部的第四感光图案，以与所述第一源电极和所述第一漏电极之间限定的第一沟道区域对应；
使用所述第四感光图案作为掩模第一次蚀刻所述光学响应层和所述欧姆接触层以形成所述光学响应图案和欧姆接触图案；
回蚀刻所述第四感光图案以形成第五感光图案；以及
使用所述第五感光图案作为掩模蚀刻与所述第一沟道区域对应的所述欧姆接触图案以在所述光学响应图案上形成所述第一欧姆接触图案和所述第二欧姆接触图案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第五感光图案包括在所述第一沟道区域中限定并且使所述光学响应图案的一部分暴露的第三开口部。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述光学响应图案包括：
在所述栅极绝缘层上形成所述光学响应层和欧姆接触层；
在所述欧姆接触层上形成所述第一感光图案；以及
使用所述第一感光图案作为掩模蚀刻所述光学响应层和所述欧姆接触层以形成所述光学响应图案和欧姆接触图案。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述第一欧姆接触图案和所述第二欧姆接触图案包括：
形成所述第一氧化物半导体图案、所述第二氧化物半导体图案、和所述第三氧化物半导体图案；以及
移除所述第一源电极和所述第一漏电极之间限定的第一沟道区域中的并且被所述第一氧化物半导体图案和所述第二氧化物半导体图案暴露的所述欧姆接触图案的一部分，以形成所述第一欧姆接触图案和所述第二欧姆接触图案。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，移除所述欧姆接触图案的一部分包括干蚀刻所述欧姆接触图案的被所述第一氧化物半导体图案和所述第二氧化物半导体图案暴露的部分。
16.一种显示装置，包括：像素基板，包括在其上布置的并且显示图像的多个像素；以及传感器基板，面对所述像素基板并且耦接至所述像素基板，并且所述传感器基板包括：
基底基板；
多个感测晶体管，布置在所述基底基板上并且感测光；以及
所述基底基板上的开关晶体管，
所述多个感测晶体管中的位于所述基底基板上的感测晶体管包括：
第一栅电极；
所述第一栅电极上的光学响应图案；
第一源电极和第一漏电极，位于所述光学响应图案上并且彼此间隔开；
第一氧化物半导体图案，介于所述第一源电极和所述光学响应图案之间；
第二氧化物半导体图案，介于所述第一漏电极和所述光学响应图案之间；
第一欧姆接触图案，介于所述光学响应图案和所述第一氧化物半导体图案之间；以及第二欧姆接触图案，介于所述光学响应图案和所述第二氧化物半导体图案之间，所述开关晶体管包括：
第二栅电极；
所述第二栅电极上的第三氧化物半导体图案；以及
第二源电极和第二漏电极，位于所述第三氧化物半导体图案上并且彼此间隔开。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中
所述第一氧化物半导体图案面对所述光学响应图案的第一端部的上表面和侧表面，并且
所述第二氧化物半导体图案面对所述光学响应图案的与所述第一端部相对的第二端部的上表面和侧表面。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其中
所述第一源电极使所述第一氧化物半导体图案的上表面的一部分暴露，并且所述第一漏电极使所述第二氧化物半导体图案的上表面的一部分暴露。
19.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述感测晶体管进一步包括带通滤波器图案，所述带通滤波器图案介于所述光学响应图案和所述基底基板之间并且滤除可见光。
传感器基板、其制造方法和具有传感器基板的显示装置
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本发明涉及传感器基板、制造传感器基板的方法、以及具有传感器基板的显示装置。更具体地，本发明涉及具有光学检测功能的传感器基板、制造传感器基板的方法、以及具有传感器基板的显示装置。
背景技术
[0004] 液晶显示器是平板显示设备之中已广泛使用的一种显示设备，并且液晶显示器包括：各自具有形成在其上的电极的两个基板和介于两个基板之间的液晶层。在液晶显示器中，信号被施加到电极以便重新排列液晶层的液晶分子，并且因此控制穿过液晶层的光量。
发明内容
[0005] 已经研究了具有触摸检测功能或图像检测功能的液晶显示器。为了实现触摸检测功能和图像检测功能，液晶显示器包括光学检测传感器，该光学检测传感器包括红外光检测薄膜晶体管、可见光检测薄膜晶体管、和开关薄膜晶体管。
[0006] 本发明的一个或多个示例性实施方式提供一种传感器基板，该传感器基板能够简化其制造过程并且改善其产量。
[0007] 本发明的一个或多个示例性实施方式提供一种传感器基板的制造方法。
[0008] 本发明的一个或多个示例性实施方式提供一种具有传感器基板的显示装置。
[0009] 本发明的示例性实施方式提供一种传感器基板，该传感器基板包括：基底基板、基底基板上的感测晶体管、以及基底基板上的开关晶体管。感测晶体管包括：第一栅电极、第一栅电极上的光学响应图案、在光学响应图案上的并且彼此间隔开的第一源电极和第一漏电极、介于第一源电极和光学响应图案之间的第一氧化物半导体图案、以及介于第一漏电极和光学响应图案之间的第二氧化物半导体图案。开关晶体管包括：第二栅电极、第二栅电极上的第三氧化物半导体图案、以及第三氧化物半导体图案上的并且彼此间隔开的第二源电极和第二漏电极。
[0010] 本发明的示例性实施方式提供一种传感器基板的制造方法，包括：在基底基板上形成第一栅电极和第二栅电极；形成栅极绝缘层以覆盖第一栅电极和第二栅电极；在栅极绝缘层上形成光学响应层；在光学响应层上形成第一感光图案；使用第一感光图案作为掩模蚀刻光学响应层以形成感测晶体管的光学响应图案；在栅极绝缘层和光学响应图案上形成氧化物半导体层；在氧化物半导体层上形成金属层；在金属层上形成第二感光图案；第一次使用第二感光图案作为掩模蚀刻氧化物半导体层和金属层以形成感测晶体管具有的第一栅电极上的第一源电极和第一漏电极、第一源电极和光学响应图案之间的第一氧化物半导体图案、第一漏电极和光学响应图案之间的第二氧化物半导体图案，并且形成开关晶体管的第二栅电极上的金属图案和第三氧化物半导体图案；回蚀刻第二感光图案以形成第三感光图案；以及第二次使用第三感光图案作为掩模蚀刻金属层以形成开关晶体管的在第三氧化物半导体图案上的并且彼此间隔开的第二源电极和第二漏电极。
[0011] 本发明的示例性实施方式提供一种显示装置，该显示装置包括：像素基板，该像素基板包括布置在其上并显示图像的多个像素；以及传感器基板，面对并耦接至像素基板并且包括布置在其上并感测光的多个感测晶体管。
[0012] 传感器基板包括基底基板、基底基板上的多个感测晶体管之中的感测晶体管、以及基底基板上的开关晶体管。感测晶体管包括：第一栅电极、第一栅电极的光学响应图案、光学响应图案上的并且彼此隔开的第一源电极和第一漏电极、第一源电极和光学响应图案之间的第一氧化物半导体图案、以及第一漏电极和第二氧化物半导体图案之间的第二氧化物半导体图案。开关晶体管包括：第二栅电极、第二栅电极上的第三氧化物半导体图案、以及第三氧化物半导体图案上的并且彼此隔开的第二源电极和第二漏电极。
[0013] 根据本发明的一个或多个示例性实施方式，通过干蚀刻处理来图案化光学响应层以形成光学响应图案。然后，通过湿蚀刻处理所图案化的氧化物半导体图案用作开关晶体管的沟道层。因此，可以简化传感器基板的制造过程并且传感器基板的产量可以得到提高。附图说明
[0014] 在结合附图考虑时，通过参考以下具体实施方式，本公开内容的以上及其他优点将变得更加显然，其中：
[0015] 图1是示出了根据本发明的传感器基板的示例性实施方式的截面图；
[0016] 图2是示出了根据本发明的传感器基板的另一个示例性实施方式的截面图；
[0017] 图3A至图3H是示出根据本发明的在图1中示出的传感器基板的制造过程的示例性实施方式的截面图；
[0018] 图4A至图4G是示出根据本发明的在图2中示出的传感器基板的制造过程的示例性实施方式的截面图；
[0019] 图5A至图5D是示出根据本发明的在图2中示出的传感器基板的制造过程的另一个示例性实施方式的截面图；
[0020] 图6是示出根据本发明的显示装置的示例性实施方式的框图；
[0021] 图7是示出根据本发明的显示装置的多个传感器的示例性实施方式的电路图；
[0022] 图8是示出根据本发明的显示装置的显示面板的示例性实施方式的截面图；
[0023] 图9是示出根据本发明的显示面板的传感器基板的示例性实施方式的平面图；并且
[0024] 图10是示出根据本发明的传感器基板的传感器的示例性实施方式的放大平面图。
具体实施方式
[0025] 在下文中参考其中示出本发明的示例性实施方式的附图更详细描述本发明。然而，本发明可以许多不同的形式体现，并且不应解释为限于本文中阐述的示例性实施方式。更确切地，提供这些实施方式是为了使得本公开内容更为全面和完整，并且将本发明的范围充分传递给本领域技术人员。在附图中，为清晰起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可以被放大。
[0026] 将理解，当元件或层相对另一元件或层被称为“在其之上”、“与其连接”或“与其耦接”时，其可以直接在另一元件或层上、直接连接或耦接至另一元件或层，或者可能存在中间元件或层。相反，当元件或层相对另一元件或层被称为“直接在其之上”、“与其直接连接”或“与其直接耦接”时，则不存在中间元件或者中间层。在全文中，相同参考标号指代相同的元件。如在本文中使用的，连接(connected)可指元件彼此间物理和/或电连接。如在本文中使用的，术语“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任何与全部组合。
[0027] 将理解，尽管可在本文中使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部，然而，这些元件、组件、区域、层和/或部不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部与另一元件、组件、区域、层或者部区分开。因此，下面所讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或者第一部可被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或者第二部，而没有背离本发明的教导。
[0028] 为便于描述，本文中可使用诸如“下部”、“在…之下”、“在…之上”、“上部”等的空间关系术语，来描述如图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解，空间关系术语旨在包括使用中的设备或操作除图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果将附图中的设备翻转，则描述为在其他元件或特征“之下”的元件或特征将定向为在其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在…之下”涵盖上下这两个方位。设备可被另行定向(旋转90度或者位于其他方位)并且相应地解释此处所用的空间关系描述符。
[0029] 本文所用的措辞仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本公开内容。除非上下文另有明确说明，否则如本文所用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”旨在也包括复数形式。应进一步理解，当在本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件的存在时，并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。
[0030] 考虑到所讨论的测量和与具体量的测量相关的误差(即，测量系统的制约)，本文所使用的“约”或者“近似”包括在由本领域普通技术人员确定的特定值的偏差可接受范围内的所述值和平均值。例如，“约”可以表示在一个或者多个标准偏差内或者所述值的±30％、20％、10％、5％内。
[0031] 除非另外有定义，本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应当进一步理解，诸如通常使用词典中所定义的那些术语应当解释为具有与它们在现有技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确进行如此限定，否则不应解释为理想的或过于正式的意义。
[0032] 除非本文中另有指示或者上下文另有明显矛盾，否则，可以合适的顺序执行本发明中所描述的所有方法。除非另有明确要求，否则，任何和所有实例、或者示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明并且并不对本发明的范围施加限制。本说明书中的任何语言均不应被解释为指示，任何非要求保护的元素作为这里所使用的本发明的实践所必不可少的元素。
[0033] 下文中，将参考附图对本发明进行详细说明。
[0034] 图1是示出了根据本发明的传感器基板100的示例性实施方式的截面图。
[0035] 参照图1，传感器基板100包括基底基板110、以及布置在基底基板110上的感测晶体管TR1和开关晶体管TR2。感测晶体管TR1电连接至开关晶体管TR2以形成传感器，并且传感器可以进一步包括连接至感测晶体管TR1和开关晶体管TR2的电容器(未示出)。
[0036] 基底基板110可以是透明玻璃基板或塑料基板。感测晶体管TR1可以被配置为具有薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括对红外光起反应的光学响应图案SP。作为示例性实施方式，光学响应图案SP可包括非晶锗(a-Ge)或非晶硅锗(a-SiGe)。
[0037] 此外，感测晶体管TR1还包括带通滤波器图案BPF、第一栅电极GE1、第一氧化物半导体图案OS1、第二氧化物半导体图案OS2、第一源电极SE1、和第一漏电极DE1。
[0038] 带通滤波器图案BPF包括阻挡从传感器基板100外部提供的光之中的可见光的材料。带通滤波器图案BPF包括：包含黑色颜料的有机材料、非晶硅(a-Si)、非晶锗(a-Ge)、或非晶硅锗(a-SiGe)。带通滤波器图案BPF阻挡从外部入射到传感器基板100的可见光以改善信号噪声比(“SNR”)并且优化包括非晶硅锗或非晶锗的光学响应图案SP相对红外光区域的敏感度，从而有效减少或有效防止传感器基板受可见光的影响。
[0039] 第一栅电极GE1布置在带通滤波器图案BPF的上表面的一侧上。就是说，第一栅电极GE1布置在带通滤波器图案BPF的一侧上使得从外部提供的红外光传播到光学响应图案SP，而不被第一栅电极GE1阻挡。第一栅电极GE1包括钼、铝等的单层结构或者钼、铝等的多层结构，但本发明不限于此。
[0040] 在带通滤波器图案BPF包括如硅锗(SiGe)的半导体材料的部位(where)，带通滤波器图案BPF电连接至第一栅电极GE1。因此，带通滤波器图案BPF可以与第一栅电极GE1合作以用作感测晶体管TR1的集体栅电极，从而可以改善感测晶体管TR1的驱动能力。
[0041] 第一栅电极GE1和带通滤波器图案BPF由栅极绝缘层120覆盖。栅极绝缘层120包括如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的绝缘材料。光学响应图案SP布置在栅极绝缘层120上。光学响应图案SP布置在带通滤波器图案BPF上，并且当在平面图中观察时，光学响应图案SP布置在不与第一栅电极GE1重叠的位置处。
[0042] 第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2布置在光学响应图案SP上并且彼此隔开。第一氧化物半导体图案OS1完全覆盖在光学响应图案SP的一侧处所布置的光学响应图案SP的端部，并且第二氧化物半导体图案OS2完全覆盖在光学响应图案SP的另一(相对)侧处所布置的光学响应图案SP的端部。就是说，第一氧化物半导体图案OS1与布置在光学响应图案SP的一侧处的光学响应图案SP的端部上表面和侧表面重叠，并且第二氧化物半导体图案OS2与布置在光学响应图案SP的另一(相对)侧处的光学响应图案SP的上表面和侧表面重叠。因此，在制造传感器基板的方法中，第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2在后续处理期间，例如刻蚀过程，保护光学响应图案SP。
[0043] 第一源电极SE1布置在第一氧化物半导体图案OS1上并且第一漏电极DE1布置在第二氧化物半导体图案OS2上。第一源电极SE1和第一漏电极DE1中的每一个可具有钼、铝、和钼的三层结构或者钛和铜的双层结构，但本发明不限于此。
[0044] 第一源电极SE1使第一氧化物半导体图案OS1的上表面的边缘部分暴露并且第一漏电极DE1使第二氧化物半导体图案OS2的上表面的边缘部分暴露。第一源电极SE1还使布置在光学响应图案SP上的第一氧化物半导体图案OS1的上表面的一部分暴露并且第一漏电极DE1使布置在光学响应图案SP上的第二氧化物半导体图案OS2的上表面的一部分暴露。
[0045] 因此，当第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2之间的距离被称作第一距离d1时，第一源电极SE1和第一漏电极DE1之间的第二距离d2大于第一距离d1。
[0046] 第一氧化物半导体图案OS1用作第一源电极SE1和光学响应图案SP之间的欧姆接触图案并且第二氧化物半导体图案OS2用作第一漏电极DE1和光学响应图案SP之间的欧姆接触图案。具体地，光学响应图案SP的非晶硅锗(a-SiGe)具有从约10E17到约10E18的范围内的载流子密度，该载流子密度是非晶硅(a-Si)的载流子密度的很多倍，例如，约100倍至约1000倍，并且因此非晶硅锗(a-SiGe)用作欧姆接触图案。
[0047] 特别是，当感测晶体管TR1使用截止电流(Ioff)特性时，欧姆接触图案的功能可能不是关键性的，这是因为载流子密度不对截止电流(Ioff)特性施加影响。因此，在感测晶体管TR1使用截止电流(I-off)特性的示例性实施方式中，第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体OS2可以用作欧姆接触图案。在第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2用作欧姆接触图案的情况下，感测晶体管TR1可不包括另外的欧姆接触图案。
[0048] 开关晶体管TR2可被构造成具有薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括第三氧化物半导体图案OS3作为其沟道层。举例来说，第三氧化物半导体图案OS3可以包括非晶的氧化物材料，例如，In-Ga-Zn-O，或多晶材料，例如，ZnO。
[0049] 开关晶体管TR2还包括第二栅电极GE2、第二源电极SE2、和第二漏电极DE2。第二栅电极GE2布置在基底基板110上并且由栅极绝缘层120覆盖。第二栅电极GE2可具有钼、铝等的单层结构或者钼、铝等的多层结构，但本发明不限于此。第三氧化物半导体图案OS3布置在栅极绝缘层120上以面对第二栅电极GE2，同时栅极绝缘层120介于第二栅电极GE2和第三氧化物半导体图案OS3之间。当在平面图中观察时，第三氧化物半导体图案OS3可具有比第二栅电极GE2的尺寸更大的尺寸。
[0050] 第二源电极SE2和第二漏电极DE2布置在第三氧化物半导体图案OS3上。第二源电极SE2和第二漏电极DE2在第三氧化物半导体图案OS3上彼此隔开。
[0051] 尽管附图中未示出，但传感器基板100可以进一步包括覆盖感测晶体管TR1和开关晶体管TR2的保护层。保护层可以包括绝缘材料。
[0052] 图2是示出了根据本发明的传感器基板的另一个示例性实施方式的截面图。在图2中，相同参考标号表示图1中的相同元件，并且因此将省去对相同元件的细节描述。
[0053] 参照图2，传感器基板101包括基底基板110、以及布置在基底基板110上的感测晶体管TR1和开关晶体管TR2。感测晶体管TR1电连接至开关晶体管TR2以形成传感器，并且传感器可以进一步包括连接至感测晶体管TR1和开关晶体管TR2的电容器(未示出)。
[0054] 感测晶体管TR1还包括第一欧姆接触图案OT1和第二欧姆接触图案OT2。第一欧姆接触图案OT1和第二欧姆接触图案OT2布置在光学响应图案SP的上表面上并且在光学响应图案SP上彼此隔开。第一欧姆接触图案OT1布置在第一氧化物半导体图案OS1和光学响应图案SP之间并且第二欧姆接触图案OT2布置在第二氧化物半导体图案OS2和光学响应图案SP之间。
[0055] 作为示例性实施方式，第一欧姆接触图案OT1和第二欧姆接触图案OT2可包括掺杂有高浓度的n型杂质，例如磷(P)的n+非晶硅(a-Si)。
[0056] 图3A至图3H是示出在图1中示出的传感器基板的制造过程的示例性实施方式的截面图。
[0057] 参照图3A，带通滤波器图案BPF形成在基底基板110上。带通滤波器图案BPF包括阻挡从传感器基板外部提供的光之中的可见光的滤光材料。在一个示例性实施方式中，例如，带通滤波器图案BPF可包括：具有黑色颜料的有机材料、非晶硅(a-硅-Si)、非晶锗(a-Ge)、或非晶硅锗(a-SiGe)。
[0058] 第一金属层(未示出)形成在带通滤波器图案BPF上。第一金属层具有钼、铝等的单层结构或者钼、铝等的多层结构，但本发明不限于此。第一金属层被图案化以在带通滤波器图案BPF上形成第一栅电极GE1和在基底基板110上形成第二栅电极GE2，并且当在平面图中观察时该第二栅电极GE2与带通滤波器图案BPF隔开。
[0059] 参照图3B，栅极绝缘层120形成为覆盖带通滤波器图案BPF、第一栅电极GE1、和第二栅电极GE2。栅极绝缘层120包括如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的绝缘材料。栅极绝缘层120具有氮化硅(SiNx)的单层结构或者氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)的双层结构，但本发明不限于此。
[0060] 参照图3C和图3D，光学响应层130形成在栅极绝缘层120上。作为示例性实施方式，光学响应层130包括非晶锗(a-Ge)或非晶硅锗(a-SiGe)。第一感光图案135形成在光学响应层130上。第一感光图案135形成(例如，重叠)在带通滤波器图案BPF上。
[0061] 通过使用第一感光图案135作为掩模的干蚀刻处理来蚀刻光学响应层130。当蚀刻处理完成之后将第一感光图案135剥离时，光学响应图案SP形成在栅极绝缘层120上。
[0062] 形成光学响应图案SP之后，在光学响应图案SP上执行等离子氧化处理，以氧化光学响应图案SP的表面。栅极绝缘层120可以暴露于等离子氧化处理。在栅极绝缘层120包括氮化硅的部位，在栅极绝缘层120上执行等离子氧化处理，还形成氧化硅层。
[0063] 参照图3E，氧化物半导体层140和第二金属层150顺次堆叠在光学响应图案SP和栅极绝缘层120上。氧化物半导体层140包括非晶氧化物材料，例如，铟-镓-锌-氧化物(In-Ga-Zn-O)，或者多晶材料，例如，氧化锌(ZnO)。第二金属层150具有钼、铝、和钼的三层结构或者钛和铜的双层结构，但本发明不限于此。
[0064] 第二感光图案155形成在第二金属层150上。第二感光图案155包括：第一开口部OP1，贯穿第二感光图案、与第一源电极SE1和第一漏电极DE1之间限定的第一沟道区域CH1对应形成；以及第一半色调部HP1，与第二源电极SE2和第二漏电极DE2之间限定的第二沟道区域CH2对应形成。第一开口部OP1与第二感光图案155开口的区域对应，并且第二金属层150的上表面的一部分通过第一沟道区域CH1中的第一开口部OP1暴露。第一半色调部HP1与第二感光图案155的厚度部分减少并且小于其相邻的厚度的区域对应，并且第二金属层150的上表面的部分在第二沟道区域CH2中未暴露。
[0065] 使用第二感光图案155作为掩模蚀刻第二金属层150和氧化物半导体层140。可以通过湿蚀刻处理基本上同时蚀刻第二金属层150和氧化物半导体层140。因此，如图3F所示，第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2形成在光学响应图案SP上，并且第一源电极SE1和第一漏电极DE1分别形成在第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2上。此外，第三氧化物半导体图案OS3形成在栅极绝缘层120上、面对第二栅电极GE2，并且金属图案MP布置在第三氧化物半导体图案OS3上。因为基本上同时蚀刻第三氧化物半导体图案OS3和金属图案MP，所以第三氧化物半导体图案OS3和金属图案MP具有相同的形状。
[0066] 参照图3G，回蚀刻第二感光图案155以形成第三感光图案157。第三感光图案157包括：形成贯穿第三感光图案以暴露与第二沟道区域CH2相对应的金属图案MP的第二开口部OP2。在回蚀刻处理中，在回蚀刻处理后可能增加第一开口部OP1的宽度。
[0067] 使用第三感光图案157作为掩模，湿蚀刻第一源电极SE1、第一漏电极DE1、和金属图案MP。因此，如图3H所示，第一源电极SE1和第一漏电极DE1之间的第二距离d2(参考图1)变得大于第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2之间的第一距离d1。同样，第二源电极SE2和第二漏电极DE2形成在第三氧化物半导体图案OS3上，并且第二源电极SE2和第二漏电极DE2在第二沟道区域CH2中彼此隔开。
[0068] 湿蚀刻的第一源电极SE1使第一氧化物半导体图案OS1的上表面的边缘部分暴露并且湿蚀刻的第一漏电极DE1使第二氧化物半导体图案OS2的上表面的边缘部分暴露。湿蚀刻的第一源电极SE1还使布置在光学响应图案SP上的第一氧化物半导体图案OS1的上表面的一部分暴露并且湿蚀刻的第一漏电极DE1使布置在光学响应图案SP上的第二氧化物半导体图案OS2的上表面的一部分暴露。
[0069] 此后，剥离第三感光图案157以完成如图1所示的基底基板110上的感测晶体管TR1和开关晶体管TR2。
[0070] 在第三氧化物半导体图案OS3之前通过干蚀刻处理来图案化光学响应层130而形成光学响应图案SP，并且使用湿蚀刻处理图案化的第三氧化物半导体图案OS3用作开关晶体管TR2中的沟道层。因此，可以简化传感器基板100的制造过程并且可以增加其产量。
[0071] 图4A至图4G是示出图2的传感器基板的制造过程的示例性实施方式的截面图。在示例性实施方式中，在图4A之前的制造方法与图3A至图3B中示出的那些基本相同，并且因此将省去对于相同处理的详细说明。
[0072] 参照图4A，光学响应层130和欧姆接触层133形成在栅极绝缘层120上。光学响应层130包括非晶锗(a-Ge)或非晶硅锗(a-SiGe)，并且欧姆接触层133包括n+非晶硅(a-Si)。
[0073] 第一感光图案135形成在欧姆接触层133上。通过使用第一感光图案135作为掩模的干蚀刻处理来蚀刻光学响应层130和欧姆接触层133。在蚀刻处理之后将第一感光图案135剥离时，光学响应图案SP形成在栅极绝缘层120上并且欧姆接触图案OT形成在光学响应图案SP上，如图4B所示。
[0074] 参照图4C，氧化物半导体层140和第二金属层150顺次堆叠在欧姆接触图案OT和栅极绝缘层120上。氧化物半导体层140包括非晶氧化物材料，例如铟-镓-锌-氧化物(In-Ga-Zn-O)或者多晶材料，例如氧化锌(ZnO)。
[0075] 第二感光图案155形成在第二金属层150上。第二感光图案155包括：第一开口部OP1，贯穿第二感光图案、与第一源电极SE1和第一漏电极DE1之间限定的第一沟道区域CH1对应形成；以及第一半色调部HP1，与第二源电极SE2和第二漏电极DE2之间限定的第二沟道区域CH2对应形成。
[0076] 使用第二感光图案155作为掩模基本上同时湿蚀刻第二金属层150和氧化物半导体层140。因此，如图4D所示，第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2形成在欧姆接触图案OT上，并且第一源电极SE1和第一漏电极DE1分别形成在第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2上。在对应于第一开口部OP1的区域中移除了第二金属层150和氧化物半导体层140，并且因此暴露了在第一沟道区域CH1中布置的欧姆接触图案OT的上表面。
[0077] 第二感光图案155具有比光学响应图案SP的区域更大的区域。因此，第一氧化物半导体图案OS1完全覆盖布置在光学响应图案SP的一侧处的边缘部分，并且第二氧化物半导体图案OS2完全覆盖布置在光学响应图案SP的另一侧处的边缘部分。
[0078] 此外，第三氧化物半导体图案OS3形成在栅极绝缘层120上、面对第二栅电极GE2，并且金属图案MP布置在第三氧化物半导体图案OS3上。
[0079] 然后，通过使用第二感光图案155作为掩模的干蚀刻处理蚀刻了布置第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2之间的第一沟道区域CH1中的欧姆接触图案OT。如图4E所示，第一欧姆接触图案OT1形成在第一氧化物半导体图案OS1和光学响应图案SP之间并且第二欧姆接触图案OT2形成在第二氧化物半导体图案OS2和光学响应图案SP之间。
[0080] 参照图4F，回蚀刻第二感光图案155以形成第三感光图案157。第三感光图案157包括：贯穿第三感光图案形成以暴露第三氧化物半导体图案OS3上与第二沟道区域CH2对应的金属图案MP的第二开口部OP2。在回蚀刻处理中，在回蚀刻处理之后可能增加第一开口部OP1的宽度。
[0081] 参照图4G，使用第三感光图案157作为掩模湿蚀刻第一源电极SE1、第一漏电极DE1、和金属图案MP。然后，第一源电极SE1和第一漏电极DE1之间的第二距离d2(参考图1)变得大于第一氧化物半导体图案OS1和第二氧化物半导体图案OS2之间的第一距离d1(参考图1)，如图2所示。
[0082] 此外，第二源电极SE2和第二漏电极DE2形成在第三氧化物半导体图案OS3上，并且第二源电极SE2和第二漏电极DE在第二沟道区域CH2中被布置为彼此隔开。
[0083] 湿蚀刻的第一源电极SE1使第一氧化物半导体图案OS1的上表面的边缘部分暴露并且湿蚀刻的第一漏电极DE1使第二氧化物半导体图案OS2的上表面的边缘部分暴露。湿蚀刻的第一源电极SE1还使布置在光学响应图案SP上的第一氧化物半导体图案OS1的上表面的一部分暴露并且湿蚀刻的第一漏电极DE1使布置在光学响应图案SP上的第二氧化物半导体图案OS2的上表面的一部分暴露。
[0084] 然后，当剥离了第三感光图案157时，在基底基板110上完成了感测晶体管TR1和开关晶体管TR2，如图2所示。
[0085] 图5A至图5D是示出根据本发明的图2中所示的传感器基板的制造过程的另一个示例性实施方式的截面图。在示例性实施方式中，在图5A之前的制造方法与图3A至图3B中示出的那些基本相同，并且因此将省去对于相同处理的详细说明。
[0086] 参照图5A，光学响应层130和欧姆接触层133形成在栅极绝缘层120上。光学响应层130包括非晶硅锗(a-SiGe)，并且欧姆接触层133包括n+非晶硅(a-Si)。
[0087] 第四感光图案137形成在欧姆接触层133上。第四感光图案137包括第一沟道区域CH1中的第二半色调部HP2。通过使用第四感光图案137作为掩模的干蚀刻处理来蚀刻光学响应层130和欧姆接触层133。如图5B所示，当完成蚀刻处理时，光学响应图案SP形成在栅极绝缘层120上并且欧姆接触图案OT形成在光学响应图案SP上。
[0088] 然后，回蚀刻第四感光图案137以在欧姆接触图案OT上形成第五感光图案139，如图5C所示。第五感光图案139包括贯穿第五感光图案形成的第三开口部OP3，以暴露与第一沟道区域CH1对应的欧姆接触图案OT。
[0089] 使用第五感光图案139作为掩模蚀刻所暴露的欧姆接触图案OT，从而第一欧姆接触图案OT1和第二欧姆接触图案OT2形成在光学响应图案SP上，如图5D所示。然后，剥离第一欧姆接触图案OT1和第二欧姆接触图案OT2上的第五感光图案139。
[0090] 因为在图5D中示出的处理之后的制造过程与参考图3E至图3H描述的制造方法基本相同，所以将省去相同处理的详细说明。
[0091] 图6是示出根据本发明的显示装置的示例性实施方式的框图，图7是示出如在图6中示出的显示装置的多个传感器的示例性实施方式的电路图。
[0093] 定时控制器410接收来自显示装置500外部的图像信号RGB和控制信号CS。定时控制器410将图像信号RGB的数据格式转换成适合于数据驱动器430和定时控制器410之间的接口的数据格式并且将转换的图像信号R'G'B'提供到数据驱动器430。定时控制器410将例如输出起始信号TP、水平起始信号STH、极性反转信号POL等的数据控制信号施加到数据驱动器430并且将例如第一起始信号STV1、第一时钟信号CK1、第二时钟信号CKB1等的栅极控制信号施加到栅极驱动器420。
[0094] 栅极驱动器420响应于从定时控制器410提供的栅极控制信号STV1、CK1、和CKB1顺次输出栅极信号G1至Gn。
[0095] 数据驱动器430响应于从定时控制器410提供的数据控制信号TP、STH、和POL将图像信号R'G'B'转换成数据电压D1至Dm并且输出数据电压D1至Dm。数据电压D1至Dm被施加到显示面板300。
[0096] 显示面板300包括像素基板200、面对像素基板200的传感器基板100、和介于像素基板200和传感器基板100之间的光控制层(未示出)。像素基板200包括布置在其上的多个像素PX，并且传感器基板100包括布置在其上的多个传感器SN。
[0097] 在示例性实施方式中，像素PX具有相同的结构和功能，并且因此将仅详细描述一个像素作为代表实例。
[0098] 像素基板200包括多个栅极线GL1至GLn、与栅极线GL1至GLn交叉的多个数据线DL1至DLm、以及像素PX。每个像素PX包括像素晶体管(未示出)和像素电极(未示出)。像素晶体管包括连接至栅极线GL1至GLn的相应栅极线的栅电极、连接至数据线DL1至DLm的相应数据线的源电极、以及连接至像素电极的漏电极。
[0099] 栅极线GL1至GLn连接至栅极驱动器420，并且数据线DL1至DLm连接至数据驱动器430。栅极线GL1至GLn接收从栅极驱动器420提供的栅极信号G1至Gn，并且数据线DL1至DLm接收从数据驱动器430提供的数据电压D1至Dm。
[0100] 因此，每个像素PX的像素晶体管响应于通过相应栅极线提供的栅极信号而导通，并且通过相应数据线提供的数据电压通过所导通的像素晶体管被施加至像素电极。
[0101] 尽管附图中未示出，但传感器基板100可包括参考电极，该参考电极面对像素电极使得光控制层介于参考电极和像素电极之间。根据另一个示例性实施方式，参考电极可以布置在像素基板上。
[0102] 传感器基板100包括多个扫描线SL1至SLi、与扫描线SL1至SLi交叉的多个读出线RL1至RLj、以及传感器SN。传感器SN可均匀设置在传感器基板100的整个表面上，以感测入射到显示面板300的红外光。
[0103] 扫描线SL1至SLi连接至扫描驱动器440以顺次接收扫描信号S1至Si。扫描驱动器440接收扫描控制信号，例如第二起始信号STV2、第三时钟信号CK2、第四扫描信号CKB2等，以顺次输出扫描信号S1至Si。扫描控制信号STV2、CK2、和CKB2可以与栅极控制信号STV1、CK1、和CKB1同步，但本发明不限于此。
[0104] 读出线RL1至RLj连接至读出电路450以将对相应的传感器SN充电的电压提供到读出电路450。
[0105] 为了便于说明，图7示出扫描线SL1至SLi之中的第一扫描线SL1和第二扫描线SL2以及读出线RL1至RLj之中的第一读出线RL1和第二读出线RL2。
[0106] 参照图7，每个传感器SN包括感测晶体管TR1、开关晶体管TR2、和电容器Cs。开关晶体管TR2包括连接至扫描线SL1至SLi之中的相应第一扫描线SL1的第二栅电极、连接读出线RL1至RLj中的相应第一读出线RL1的第二源电极、以及连接至电容器Cs和感测晶体管TR1的第二漏电极。
[0107] 电容器Cs包括连接至开关晶体管TR2的第二漏电极的第一电极和被施加有第一偏置电压VB1的第二电极。在示例性实施方式中，例如，第一偏置电压VB1具有约-8.75伏特(V)的电压电平。
[0108] 感测晶体管TR1包括：施加有第二偏置电压VB2的第一栅电极、连接至开关晶体管TR2的第二漏电极的第一源电极、以及施加有第一偏置电压VB1的第二漏电极。第二偏置电压VB2具有比第一偏置电压VB1的电压电平更低的电压电平。在示例性实施方式中，例如，第二偏置电压VB2具有约-13.75V的电压电平。
[0109] 感测晶体管TR1生成与从感测晶体管TR1外部入射到其上的光量对应的光电流。光可具有红外光波长。充入电容器Cs中的电压电平由于由感测晶体管TR1产生的光电流而增加。就是说，充入电容器Cs中的电压随着入射到感测晶体管TR1的光的量的增加而增加。因此，感测晶体管TR1可以感测光。
[0110] 当开关晶体管TR2响应于通过相应的扫描线提供的扫描信号导通时，每个传感器SN通过导通的开关晶体管TR2将充入电容器Cs中的电压提供到相应的读出线。
[0111] 读出电路450响应于来自定时控制器410的控制信号RCS将从读出线RL1至RLj提供的电压SS顺次施加到定时控制器410。定时控制器410可以基于扫描信号的输出定时和来自读出电路450的电压SS生成指示触摸事件发生处的位置的二维坐标值。因此，定时控制器410可以检测感测红外光处的位置信息。
[0112] 图8是示出如在图6中示出的显示面板等的显示面板的示例性实施方式的截面图。
[0113] 参照图8，显示面板300包括像素基板200、面对像素基板200的传感器基板100、以及介于像素基板200和传感器基板100之间的光控制层280，如液晶层。
[0114] 传感器基板100包括第一基底基板110、传感器SN、包括分别布置成与像素PX对应的多个彩色像素R、G、和B的滤色器层170、以及参考电极190。因为已参考图1至图5D详细描述了传感器SN的结构，所以将省去传感器SN的详细说明。
[0115] 传感器基板100还包括覆盖感测晶体管TR1和开关晶体管TR2的保护层160。滤色器层170布置在保护层160上。滤色器层170包括红色像素R、绿色像素G、蓝色像素B，并且红色像素R、绿色像素G、蓝色像素B布置成与像素PX一一对应。
[0116] 涂覆层180布置在滤色器层170上。保护层160和涂覆层180包括有机绝缘材料，以补偿由布置在其下的元件所引起的阶梯差。参考电极190布置在涂覆层180上。
[0117] 像素基板200包括第二基底基板210和布置在第二基底基板210上的像素PX。每个像素PX包括像素晶体管TR3和像素电极250。
[0118] 图8示出了沿一个方向顺次设置的六个像素PX1至PX6。在示例性实施方式中，六个像素PX1至PX6具有相同的结构和功能，并且因此将仅详细描述一个像素并且将省去其他像素的细节。
[0119] 像素晶体管TR3的第三栅电极GE3布置在第二基底基板210上。第三栅电极GE3由第二栅极绝缘层220覆盖。
[0120] 有源层ACT在第二栅极绝缘层220上布置为面对第三栅电极GE3，并且第三欧姆接触图案OT3和第四欧姆接触图案OT4布置在有源层ACT上。第三源电极SE3和第三漏电极DE3分别布置在第三欧姆接触图案OT3和第四欧姆接触图案OT4上。第三源电极SE3和第三漏电极DE3被第一绝缘层230覆盖。第二绝缘层240可进一步布置在第一绝缘层230上。
[0121] 接触孔241被限定在第一绝缘层230和第二绝缘层240中以暴露第三漏电极DE3。像素电极250布置在第二绝缘层240上并且通过接触孔241电连接至第三漏电极DE3。
[0122] 图9是示出如在图8中示出的显示面板等的显示面板的传感器基板的示例性实施方式的平面图，并且图10是示出如在图9中所示的传感器等的传感器的示例性实施方式的放大平面图。
[0123] 参照图9，传感器基板100包括沿第一方向D1延伸的第一扫描线SL1和第二扫描线SL2、沿与第一方向D1基本垂直的第二方向D2延伸的第一读出线RL1和第二读出线RL2、以及沿第二方向D2延伸的第一偏置线BL1和第二偏置线BL2。
[0124] 第一偏置线BL1接收来自外接电源(未示出)的第一偏置电压VB1并且第二偏置线BL2接收来自外接电源的比第一偏置电压VB1低的第二偏置电压VB2。当在平面图中观察时，第一偏置线BL1和第二偏置线BL2布置在第一读出线RL1与第二读出线RL2之间。
[0125] 传感器基板200还包括红色像素R、绿色像素G、和蓝色像素B。红色像素R、绿色像素G、和蓝色像素B沿第一方向D1顺次设置。
[0126] 如图10所示，每个传感器SN包括感测晶体管TR1、开关晶体管TR2、和电容器Cs。
[0127] 开关晶体管TR2包括：从第一扫描线SL1分出的第二栅电极GE2、布置在第二栅电极GE2上的第三氧化物半导体图案OS3、从第一读出线RL1分出的第二源电极SE2、以及在第三氧化物半导体图案OS3上与第二源电极SE2隔开的第二漏电极DE2。因此，开关晶体管TR2响应于通过第一扫描线SL1施加的扫描信号导通并且将预定的信号输出到第一读出线RL1。
[0128] 开关晶体管TR2可以进一步包括通过第一接触孔C1电连接至第二栅电极GE2的第二伪栅电极DGE2。
[0129] 感测晶体管TR1包括：第一栅电极GE1、对具有红外波长的光起反应的光学响应图案SP、从开关晶体管TR2的第二漏电极DE2延伸且与开关晶体管TR2的第二漏电极DE2连续并且布置在光学响应图案SP上的第一源电极SE1、以及在光学响应图案SP上与第一源电极SE1隔开的第一漏电极DE1。感测晶体管TR1可以进一步包括通过第一偏置线BL1施加有第一偏置电压VB1并且通过第二接触孔C2电连接至第一栅电极GE1的第一伪栅电极DGE1。感测晶体管TR1的第一漏电极DE1电连接至第二偏置线BL2以接收第二偏置电压VB2。
[0130] 感测晶体管TR1的第一源电极SE1包括在第一方向D1上延伸的第一主体电极SE11和从第一主体电极SE11分出并且沿第一方向D1设置的多个第一分支电极SE12。第一分支电极SE12布置(例如，重叠)在光学响应图案SP上。
[0131] 感测晶体管TR1的第一漏电极DE1包括在第一方向D1上延伸的第二主体电极DE11和从第二主体电极DE11分出并且沿第一方向D1设置的多个第二分支电极DE12。第二分支电极DE12布置(例如，重叠)在光学响应图案SP上。
[0132] 第一分支电极SE12沿着第一方向D1与第二分支电极DE12交替设置。就是说，一个第二分支电极DE12布置在彼此相邻的两个第一分支电极SE12之间。
[0133] 电容器Cs包括从第二偏置线BL2延伸的第一电极A1、和从感测晶体管TR1的第一源电极SE1延伸并且面对第一电极A1的第二电极A2。
[0134] 感测晶体管TR1还包括布置在光学响应图案SP下面的带通滤波器图案BPF以滤除传播到光学响应图案SP的光。
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