环境光传感器、显示面板及显示装置

摘要

本公开提供了一种环境光传感器，所述环境光传感器包括：透明电极层，用于接收所述环境光；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极与所述透明电极层相对设置；光感应层，位于所述薄膜晶体管和所述透明电极层之间，并与所述栅极直接接触。本公开提供了一种新的光电流检测结构和方法，一方面，采用TFT的栅极作为所述环境光传感器的下电极，省去了下电极的制作工艺和材料，节省了制造成本；另一方面，通过设置栅极上的不同的阈值电压，实现了对环境光传感器中较小的光电流信号的检测，提高了检测效率和用户的舒适度。

权利要求

1.一种环境光传感器，其特征在于，包括：

透明电极层，用于接收所述环境光；

薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极与所述透明电极层相对设置；

光感应层，位于所述薄膜晶体管和所述透明电极层之间，并与所述栅极直接接触；

其中，所述透明电极层为所述环境光传感器的上电极，所述栅极为所述环境光传感器的下电极。

2.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管或底栅型薄膜晶体管。

3.根据权利要求1或2所述的环境光传感器，其特征在于，形成所述薄膜晶体管的材料为非晶硅、低温多晶硅或金属氧化物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述光感应层为PN型结构、PIN型结构或含有光电感应材料的单层或多层结构。

5.根据权利要求1所述的环境光传感器，其特征在于，所述环境光传感器的基板为阵列基板或彩膜基板。

6.根据权利要求5所述的环境光传感器，其特征在于，所述透明电极层与所述彩膜基板直接接触。

7.一种显示面板，其特征在于：包含一个或多个如权利要求1-6任一项所述的环境光传感器。

8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述多个环境光传感器的阈值电压不同。

9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述环境光传感器位于非显示区域或显示区域的黑矩阵上方。

10.一种显示装置，其特征在于：包含权利要求7-9任一项所述的显示面板。

说明书

环境光传感器、显示面板及显示装置

技术领域

[0001] 本公开涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种环境光传感器、包含环境光传感器的显示面板及显示装置。

背景技术

[0002] 在信息化和智能化的时代，越来越多的智能终端设备进入人们的日常生活，例如，智能手机、平板电脑、液晶电视等等，为人们的生活提供了便利。对于具有显示屏的智能终端设备而言，长时间保持高亮度会增大能耗，而低亮度又会影响画质和用户的舒适度。

[0003] 为了解决该问题，人们通过探测环境光的强度，根据环境光的强弱调节智能终端设备的亮度，以提高用户舒适度并减小能耗。但现有技术中的环境光传感器，参照图1所示，由光电传感器10和薄膜晶体管11(Thin film transistor，简称TFT)组成，所示光电传感器10的下电极103耦接至薄膜晶体管11的源极111或漏极112，光电流从所述光电传感器10输出后，传导至薄膜晶体管11以被探测。然而分别制备光电传感器10和薄膜晶体管11增加了制造工艺和制造成本，同时若光电流信号过小时，光电流信号不能被环境光检测器检测到，进而影响了智能终端设备的性能。

[0004] 鉴于此，迫切需要生产一种新型环境光传感器，以实现对较小的光电流信号检测并同时减少制造工艺和成本。

[0005] 需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

[0006] 本公开的目的在于提供一种环境光传感器、显示面板及显示装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

[0007] 根据本公开的第一个方面，提供一种环境光传感器，包括：

[0008] 透明电极层，用于接收所述环境光；

[0009] 薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极与所述透明电极层相对设置；

[0010] 光感应层，位于所述薄膜晶体管和所述透明电极层之间，并与所述栅极直接接触。

[0011] 在本公开的一种示例性实施例中，所述薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管或底栅型薄膜晶体管。

[0012] 在本公开的一种示例性实施例中，形成所述薄膜晶体管的材料为非晶硅、低温多晶硅或金属氧化物中的一种或多种。

[0013] 在本公开的一种示例性实施例中，所述光感应层为PN型结构、PIN型结构或含有感光材料的单层或多层结构。

[0014] 在本公开的一种示例性实施例中，所述环境光传感器的基板为阵列基板或彩膜基板。

[0015] 在本公开的一种示例性实施例中，所述透明电极层与所述彩膜基板直接接触。

[0016] 根据本公开的第二方面，提供了一种显示面板，所述显示面板包含一个或多个上述环境光传感器。

[0017] 在本公开的一种示例性实施例中，所述多个环境光传感器的阈值电压不同。

[0018] 在本公开的一种示例性实施例中，所述环境光传感器位于非显示区域或显示区域的黑矩阵上方。

[0019] 根据本公开的第三方面，提供了一种显示装置，所述显示装置包含上述的显示面板。

[0020] 由上述技术方案可知，本公开示例性实施例中的环境光传感器、显示面板及显示装置至少具备以下优点和积极效果：

[0021] 本公开中的新型环境光传感器由透明上电极、光感应层、薄膜晶体管组成，所述光感应层与薄膜晶体管的栅极直接接触，所述栅极同时也是所述环境光传感器的下电极。光由透明电极层透射进入光感应层，产生光电流，载流子迁移至薄膜晶体管的栅极，改变栅极的电压信号，影响薄膜晶体管的开关，通过对薄膜晶体管的开态电流的检测来判断环境光的亮度。通过所述新型环境光传感器一方面实现了对较小的光电流信号的检测，提高了环境光传感器的性能；另一方面省去了环境光传感器下电极的制作，减少了制造工艺和制造成本。

[0022] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

[0023] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

[0024] 图1示出了现有技术中一种环境光传感器的结构示意图；

[0025] 图2示出了本公开的示例性实施例中一种环境光传感器的结构示意图；

[0026] 图3示出了本公开的示例性实施例中一种环境光传感器的结构示意图；

[0027] 图4示出了本公开的示例性实施例中环境光传感器的电流示意图；

[0028] 图5示出了本公开的示例性实施例中一种环境光传感器的结构示意图；

[0029] 图6示出了本公开的示例性实施例中一种环境光传感器的结构示意图；

[0030] 图7示出了本公开的示例性实施例中一种环境光传感器的结构示意图；

[0031] 图8示出了本公开的示例性实施例中一种显示面板的结构示意图；

[0032] 图9示出了本公开的示例性实施例中一种显示面板的结构示意图。

具体实施方式

[0033] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

[0034] 本说明书中使用用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

[0035] 此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

[0036] 本示例性实施例中首先提供了一种环境光传感器，现参考图2对本公开的环境光传感器的结构以及工作过程进行示例性说明。

[0037] 如图2所示，所述环境光传感器200沿着光入射方向设置有透明电极层201、光感应层202、薄膜晶体管203。所述透明电极层201用于接收所述环境光，所述薄膜晶体管203的栅极204与所述透明电极层201相对设置，所述光感应层202设置在所述透明电极层201和所述薄膜晶体管203之间，并与所述栅极204直接接触。

[0038] 所述透明电极层201可以采用任意的透明导电材料形成，任意的透明导电材料包括金属材料或金属氧化物材料，所述金属材料可以是Cu、Fe、Ni、Ag、Au或Pt，所述透明电极层201可以是采用上述金属材料形成的金属纳米线网状导电薄膜；所述金属氧化物材料可以是透明导电氧化物，如FTO、ITO、ZTO等，优选地，所述透明电极层201为ITO透明电极。

[0039] 所述光感应层202可以是无机材料，也可以是有机材料。所述无机材料可以是本领域常用的感光材料，如：硅、锗、硫化镉等，其存在形式可以是纳米颗粒、纳米线、纳米棒等。所述有机材料可以是本领域常用的感光材料，如偶氮苯衍生物等。以上列举仅是示例性说明，并不用于对本公开的限定，本领域技术人员应当知晓任意感光材料均可用于形成本公开中的光感应层。

[0040] 所述薄膜晶体管203可以是顶栅型薄膜晶体管或底栅型薄膜晶体管，掺杂类型可以是N型或P型，具体的结构及掺杂类型可以根据实际需要和入射光的方向而具体选择；同时所述薄膜晶体管203可以由无机材料或有机材料形成，如采用α-Si、低温多晶硅、Ge、CdS、CdSe、InSb、金属氧化物(ZnO、ZIO等)等无机材料，也可以采用如聚噻吩、并五苯等有机材料形成薄膜晶体管，优选地，所述薄膜晶体管采用Si形成。

[0041] 进一步的，所述薄膜晶体管203包含栅极204、栅绝缘层205、有源层206、源极207和漏极208，所述薄膜晶体管203设置在阵列基板210上方，所述有源层206和所述阵列基板210之间可以设置阻隔层209，防止所述阵列基板210中的杂质离子迁移至所述有源层206，对所述薄膜晶体管203的性能产生影响。其中，所述阵列基板210可以是玻璃基板或柔性基板，所述玻璃基板可以是本领域常用的玻璃基板或者是覆有彩膜的玻璃基板，所述柔性基板可以是聚酰亚胺、聚醚醚酮等柔性材料加工形成的基板；所述阻隔层209可以是无机材料，如氧化硅、氮化硅等，也可以是有机材料，如PVC、PET、PC等，本领域技术人员应当理解，所有能够实现阻隔杂质离子扩散的材料均可用于形成本公开中的所述阻隔层，因此在此不再赘述。

[0042] 所述环境光传感器200沿着光入射方向，从上至下依次包括透明电极层201、光感应层202、顶栅型薄膜晶体管203、阻挡层209和阵列基板210，光线通过透明电极层201进入感光层202，产生光电流，空穴载流子流向所述栅极204，栅极204的电压信号发生改变，控制所述顶栅型薄膜晶体管203的开启与关闭。

[0043] 进一步的，可以设置栅极204的阈值电压为+9.8V，当外界无光照时，所述薄膜晶体管203为关闭状态；当外界光照射达到一定数值是，光感应层202产生光电流，空穴载流子迁移至栅极204，提高了栅极电压，当栅极电压升至+10V时，所述薄膜晶体管203为开启状态，输出一开态电流并传导至检测电路，实现对电流信号的检测。

[0044] 本公开的新型环境光传感器中的光感应层与所述薄膜晶体管的栅极直接接触，通过载流子的移动改变所述栅极的电压信号，进一步控制薄膜晶体管的开启与关闭。通过这种新型的环境光传感器，一方面省去了环境光传感器下电极的制造，节省了制造工艺并减少了制造成本；另一方面，通过改变所述栅极的电压信号实现对薄膜晶体管开启和关闭的控制，由于薄膜晶体管上的阈值电压是已知的，因此可以通过该新型环境光传感器实现对较小的光电流信号的检测，进而提高环境光传感器和显示装置的性能以及用户的舒适度。

[0045] 图3示出了含有PIN结构的环境光传感器的结构示意图，所述环境光传感器300沿着入射光方向依次为透明电极层301、N型层302、I型层303、P型层304、薄膜晶体管305、阻隔层306和阵列基板307，其中N型层302、I型层303、P型层304组成光感应层313，所述薄膜晶体管305从上至下依次包括栅极308、栅绝缘层309、有源层310，所述有源层310的横截面面积大于所述栅极308和栅绝缘层309的横截面面积，源极311和漏极312分别耦接至有源层310的左右两侧。

[0046] 同时，图4示出了环境光传感器300的电路示意图，由N型层302、I型层303、P型层304形成的二极管D被反向连接，其中所述P型层304与所述栅极308直接接触，当二极管D中生成光电流时，空穴载流子迁移至栅极308，提高栅极电压以使所述薄膜晶体管305开启，使其输出一开态电流并被检测电路检测。

[0047] 另外，图5示出了含有PN结构的环境光传感器的结构示意图，其与图3所示的环境光传感器的不同仅在于省去了I型层，由N型层502和P型层503组成光感应层，栅极504、栅绝缘层505、有源层506、源极509、漏极510组成薄膜晶体管511，所述源极509和漏极510耦接至所述有源层506；所述薄膜晶体管511位于阵列基板508上，阻隔层507设置在所述有源层506和所述阵列基板508之间。光通过透明导电层501后进入光感应层，生成光电流，其中空穴载流子迁移至栅极504控制薄膜晶体管的开启与关闭。

[0048] 图6示出了含有光电感应材料的环境光传感器的结构示意图，其中位于透明电极层601和薄膜晶体管603之间的光感应层602为添加有你感应材料的层，所述光电感应材料可以是纳米晶硅颗粒、纳米锗颗粒、纳米硫化镉颗粒、偶氮苯衍生物中的一种或多种，也可以是其它任意感光材料的任意组合。所述光感应层602可以具有单层或多层结构，每层中可包含粒径大小、种类均不相同的光电感应材料。所述薄膜晶体管603从上至下依次包括栅极604、栅绝缘层605、有源层606，所述有源层606的横截面面积大于所述栅极604和栅绝缘层
605的横截面面积，源极607和漏极608分别耦接至有源层606的左右两侧。所述薄膜晶体管
603可位于阵列基板610上，阻隔层609设置在所述有源层606和所述阵列基板610之间。

[0049] 所述薄膜晶体管也可以是底栅型薄膜晶体管，图7示出了一种具有彩膜玻璃基板的环境光传感器，所述环境光传感器700从上至下依次包含底栅型薄膜晶体管701、光感应层702、透明电极层703和彩膜玻璃基板704，所述薄膜晶体管701包括源极705、漏极706、有源层707、栅绝缘层708和栅极709，所述源极705和所述漏极706同时耦接至有源层707，所述栅极709和光感应层702直接接触，所述透明电极层703与所述彩膜玻璃基板704直接接触。入射光可以从彩膜玻璃基板704进入所述透明电极层703，进而透射进入所述光感应层702形成光电流，载流子迁移至栅极709实现对薄膜晶体管701开闭的控制。

[0050] 同理，当所述薄膜晶体管为底栅型薄膜晶体管时，光感应层也可以是PN型结构、PIN型结构或由感光材料形成的层结构。

[0051] 通过上述公开的新型环境光传感器实现了对较小的光电流信号的检测，同时也省去了光电传感器下电极，减少了制造工艺和制造成本。同时，为了实现对多个亮度值的检测，本公开中可以设置多个环境光传感器，每个环境光传感器中的栅极具有不同的阈值电压，如可以设置阈值电压在9.1V-9.9V之间，通过多个薄膜晶体管在不同强度的环境光的照射下输出开态电流来对多个环境光的亮度值进行检测。

[0052] 本示例性实施例中还提供了一种显示面板，如图8所示，所述显示面板包含一个或多个本公开中的环境光传感器800，所述环境光传感器800位于显示面板的非显示区域，所述环境光传感器800可围绕显示区域AA的一侧、两侧、三侧或四周设置。

[0053] 同时，如图9所示，环境光传感器900可位于显示区域AA的黑矩阵BM上方，用于防止背光光源对环境光传感器产生干扰，提高了环境光传感器对环境光检测的精度和可靠性，使得所述显示面板根据所检测到的环境光的强度自动调节显示面板的亮度以达到低能耗、高画质的效果，同时提升了用户的舒适度。

[0054] 进一步的，本示例性实施方式还提供了一种显示装置，该显示装置可以包括上述的显示面板。该显示装置具体可以为液晶面板、液晶显示器、液晶电视、有机电致发光显示OLED面板、OLED显示器、OLED电视、电子纸或数码相框等具有任何显示功能的产品或者部件。

[0055] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方式。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

[0056] 应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。