本發(fā)明涉及感測(cè)技術(shù)，具體涉及一種氣敏感測(cè)設(shè)備、包括所述氣敏感測(cè)設(shè)備的氣敏感測(cè)系統(tǒng)以及檢測(cè)環(huán)境中的氧氣的方法。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，tft(薄膜晶體管，thinfilmtransistor)的用途也越來越廣，但在氣敏方面的應(yīng)用卻是很少。tft氣敏傳感器與傳統(tǒng)的氣敏傳感器不同，它是一種多參數(shù)傳感器，包括電導(dǎo)率、遷移率、載流子濃度等，其精度較高，體積更小，可用于一些對(duì)體積要求較高的環(huán)境中?，F(xiàn)有的tft氣敏傳感器都是通過氣體分子與有源層進(jìn)行選擇性反應(yīng)，來檢測(cè)某一個(gè)或某幾個(gè)參數(shù)的變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的檢測(cè)。

然而，在tft氣敏傳感器的檢測(cè)過程中，氣體分子與有源層直接反應(yīng)，會(huì)對(duì)有源層造成損傷，使tft性能受到影響。此外，目前還沒有看到用于檢測(cè)氧氣的tft氣敏傳感器的相關(guān)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于tft器件的氣敏感測(cè)設(shè)備、氣敏感測(cè)系統(tǒng)以及檢測(cè)環(huán)境中的氧氣的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種氣敏感測(cè)設(shè)備，包括：薄膜晶體管器件，其包括有源層、源極以及漏極；以及氣敏層，其與所述有源層相接合，所述氣敏層由對(duì)氧氣有吸附作用并能夠與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，或者，所述氣敏層由能夠與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，所述氣敏層產(chǎn)生的電子能夠被所述有源層接收。

優(yōu)選地，所述氣敏層為膜狀。從而，能夠增大該氣敏感測(cè)設(shè)備的接觸表面積，從而增加有源層接收的電子。

優(yōu)選地，所述氣敏層由多孔狀的鐵卟啉構(gòu)成。多孔狀的鐵卟啉能夠吸附氧氣，使其二價(jià)鐵變?yōu)槿齼r(jià)鐵，從而釋放電子，并被有源層接收。

優(yōu)選地，所述氣敏層覆蓋在所述薄膜晶體管器件的有源層上。從而，增大了氣敏層與有源層的接觸表面積，以致增加有源層接收的電子，此外，氣敏層覆蓋在所述薄膜晶體管器件的有源層上使得氣敏層可以作為有源層的保護(hù)層，保護(hù)有源層不受損傷。

優(yōu)選地，所述氣敏層涂覆在所述薄膜晶體管器件的有源層上。

優(yōu)選地，當(dāng)本發(fā)明的氣敏感測(cè)設(shè)備具體應(yīng)用于薄膜晶體管顯示器件時(shí)，所述氣敏層與所述有源層接合的面積可以為與3-10個(gè)rgb像素對(duì)應(yīng)的薄膜晶體管陣列部分的面積。也就是說，氣敏層無需覆蓋整個(gè)薄膜晶體管陣列的有源層，降低了氣敏感測(cè)系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明另一方面還提供了一種氣敏感測(cè)系統(tǒng)，包括：上述的氣敏感測(cè)設(shè)備；以及電流檢測(cè)設(shè)備，其配置為檢測(cè)所述薄膜晶體管器件的源極與漏極之間的電流。由此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氧氣的檢測(cè)。

優(yōu)選地，本發(fā)明的氣敏感測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：存儲(chǔ)模塊，其配置為預(yù)先存儲(chǔ)所述薄膜晶體管器件的源極與漏極之間的電流與氧氣濃度之間的關(guān)系；氣體濃度計(jì)算模塊，其配置為基于所述關(guān)系，根據(jù)所述電流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)出的所述源極與所述漏極之間的電流來計(jì)算當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

本發(fā)明再一方面還提供了一種利用上述的氣敏感測(cè)設(shè)備檢測(cè)環(huán)境中的氧氣的方法，包括：

將電流檢測(cè)設(shè)備連接在所述薄膜晶體管器件的源極與漏極之間；由所述電流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)所述源極與所述漏極之間的電流；根據(jù)檢測(cè)出的電流計(jì)算當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：預(yù)先存儲(chǔ)所述薄膜晶體管器件的源極與漏極之間的電流與氧氣濃度之間的關(guān)系；以及基于所述關(guān)系，根據(jù)檢測(cè)出的所述源極與所述漏極之間的電流來計(jì)算當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

根據(jù)本發(fā)明提供的氣敏感測(cè)方案，通過與有源層相接合的由對(duì)氧氣有吸附作用并能夠與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，或者，由能夠與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成的氣敏層，并且該氣敏層產(chǎn)生的電子能夠被所述有源層接收，可以使用電流檢測(cè)設(shè)備作為外圍檢測(cè)設(shè)備來檢測(cè)薄膜晶體管器件的源極與漏極之間的電流，由此檢測(cè)出環(huán)境中的氧氣的濃度，同時(shí)通過氣敏層保護(hù)了有源層，延長(zhǎng)了器件的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施方式的氣敏感測(cè)設(shè)備的tft器件底柵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2所示的tft器件底柵的基礎(chǔ)上增加有源層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了氣敏層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的陣列的俯視透視圖。

圖6為本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例提供的一種檢測(cè)環(huán)境中的氧氣的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的氣敏感測(cè)設(shè)備，包括：tft器件和氣敏層70。其中，tft器件包括有源層60、源極50以及漏極40，氣敏層70與有源層60接合，氣敏層70由對(duì)氧氣有吸附作用并能夠與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，或者，由能夠與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，氣敏層70產(chǎn)生的電子能夠被有源層60接收。

由此，根據(jù)該氣敏感測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，氧氣濃度的變化會(huì)導(dǎo)致氣敏層所產(chǎn)生的電子數(shù)量不同，繼而導(dǎo)致有源層接收的電子數(shù)量不同，造成源極與漏極之間的電流變化。

這種電流的變化可以使用作為外圍檢測(cè)設(shè)備的電流檢測(cè)設(shè)備(圖中未示出)而被檢測(cè)到。在本發(fā)明一實(shí)施例提供的氣敏感測(cè)系統(tǒng)中，包括了本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備以及一電流檢測(cè)設(shè)備，電流檢測(cè)設(shè)備連接在tft器件的源極50與漏極40之間，當(dāng)氣敏層70產(chǎn)生的電子被有源層60接收時(shí)，可檢測(cè)到源極50與漏極40之間的電流變化。電流檢測(cè)設(shè)備可以用例如電化學(xué)測(cè)試儀的微電流檢測(cè)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但是其不作為對(duì)電流檢測(cè)設(shè)備的限定。

在本發(fā)明一實(shí)施例提供的氣敏感測(cè)系統(tǒng)中，還可以包括氣體濃度計(jì)算模塊。氣體濃度計(jì)算模塊能夠基于預(yù)先存儲(chǔ)的tft器件的源極與漏極之間的電流與氧氣濃度之間的關(guān)系，根據(jù)所述電流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)出的所述源極與所述漏極之間的電流來計(jì)算當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

其中，tft器件的源極與漏極之間的電流與氧氣濃度之間的關(guān)系可以是通過實(shí)驗(yàn)而得到并預(yù)先存儲(chǔ)在一存儲(chǔ)模塊中，氣體濃度計(jì)算模塊在獲取了電流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)出的所述源極與所述漏極之間的電流之后，通過存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的上述關(guān)系計(jì)算出當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的tft器件底柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示的tft器件底柵的基礎(chǔ)上增加有源層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3所示的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了氣敏層的結(jié)構(gòu)示意圖。

下面，以本發(fā)明應(yīng)用于tft顯示器件為例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備進(jìn)行說明。

在液晶顯示面板的制造過程中，顯示面板分為背光源，背板和彩膜。在背板和彩膜之間有液晶(liquidcrystal)。液晶顯示面板(lcd)的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置tft(薄膜晶體管)，上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過tft上的信號(hào)與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的。在制造過程中有一道工藝過程為背板與彩膜的貼合，該工藝要在真空環(huán)境下進(jìn)行，真空環(huán)境中的氧氣濃度過高會(huì)對(duì)顯示屏的性能有一定的影響。而貼合設(shè)備中檢測(cè)真空度的傳感器一般是監(jiān)測(cè)整個(gè)環(huán)境的真空度，很少用于對(duì)氧氣的檢測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備解決了這一技術(shù)問題。

如圖2所示，示出了tft器件底柵結(jié)構(gòu)，包括：基板1、柵極2、柵極絕緣層3、漏極4和源極5。在tft顯示顯示器件中，基板1具體可以為玻璃基板，其為承載上方驅(qū)動(dòng)電路的透明玻璃。柵極2為tft開關(guān)的柵極，主要作用是控制漏極源極之間導(dǎo)通溝道的夾斷和導(dǎo)通電阻。漏極4可發(fā)射電流供源極5接收。源極5，可接收來自漏極4的電流，本實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備中，源極5不僅可以接收來自漏極4的電流，還可接收氣敏層7傳遞給有源層6的電子或空穴，引起電流變化。

此外，制作本實(shí)施例中所示的tft器件底柵結(jié)構(gòu)，其制作流程可以為：以柵極->柵極絕緣層->源漏極->有源層的順序依次制備。

有源層6由柵極電壓控制生成反型層，作為導(dǎo)電溝道，在漏極4和源極5之間起到開關(guān)作用。如圖3所示，有源層6覆蓋在漏源電極4、5的上方。

如圖4所示，氣敏層7與有源層6相接合，氣敏層7對(duì)氧氣有吸附作用并能夠與氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，或者，由能夠與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生電子的材料構(gòu)成，氣敏層7產(chǎn)生的電子能夠被有源層6接收，從而引起漏源極4和5之間的電流變化。

能夠很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的氣敏感測(cè)設(shè)備的性能的氣敏層7的材料例如為多孔狀的鐵卟啉，其能夠吸附氧氣，與氧氣結(jié)合，使其二價(jià)鐵變?yōu)槿齼r(jià)鐵，從而釋放電子，并被有源層6接收。此外，可選地，氣敏層7的材料為生物蛋白酶材料。生物蛋白酶在適當(dāng)?shù)臏囟鹊沫h(huán)境下能夠與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，從而產(chǎn)生電子以供給到有源層6。

氣敏層7例如為膜狀，這樣能夠增大與氧氣的接觸表面積，從而增加其與氧氣結(jié)合或反應(yīng)而產(chǎn)生的電子。

實(shí)現(xiàn)多孔狀的鐵卟啉膜覆蓋在有源層上方法例如可以包括旋涂法、蒸發(fā)法、lb法(langmuir-blodgett)等。

旋涂法：旋轉(zhuǎn)涂抹法的簡(jiǎn)稱，主要有設(shè)備為勻膠機(jī)，旋涂法包括：配料，高速旋轉(zhuǎn)，揮發(fā)成膜三個(gè)步驟，通過控制勻膠的時(shí)間，轉(zhuǎn)速，滴液量以及所用溶液的濃度、粘度來控制成膜的厚度。在該結(jié)構(gòu)中，可以將多孔狀鐵卟啉用dmso(二甲基亞砜)溶解，用旋涂法進(jìn)行涂覆。

蒸發(fā)法：用易蒸發(fā)的溶劑溶解某種溶質(zhì)，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行蒸發(fā)，可以得到均勻的溶質(zhì)膜。將多孔狀鐵卟啉溶解于dmso(二甲基亞砜)中，在適當(dāng)溫度下(約100℃)進(jìn)行熱蒸發(fā)，蒸發(fā)完全后，可得到均勻的鐵卟啉膜。

lb膜法：一種構(gòu)建有機(jī)有序超薄分子膜的技術(shù)。該技術(shù)簡(jiǎn)單便捷，并且能夠在分子水平操縱和控制膜的有序性、厚度和均勻性。與液相不相容的表面活性物質(zhì)會(huì)在液相表面形成單分子層，通過增加壓力，使分子緊密排列，形成類似固體的單分子層。這時(shí)，將適當(dāng)?shù)墓腆w基片浸入或移出液相時(shí)，可把單分子層從液相轉(zhuǎn)移到固體表面，形成lb膜。

此外，氣敏層7例如被設(shè)置為覆蓋在有源層6上。從而，增大了氣敏層7與有源層6的接觸表面積，以致增加有源層6接收的電子，提高檢測(cè)的精度。此外，氣敏層可以作為有源層的保護(hù)層，保護(hù)有源層不受損傷。

在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，氣敏層7可以由多孔狀的鐵卟啉構(gòu)成，形成為膜狀，并覆蓋在有源層6的表面上。

圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的陣列的俯視透視圖。圖5中，源極500、漏極400、柵極200在有源層600之下，并且氣敏層700在有源層600上端，并與有源層600接合。在該實(shí)施例中，將氣敏感測(cè)設(shè)備并聯(lián)而形成了陣列的形式，能夠增加檢測(cè)的電流強(qiáng)度，減小測(cè)量誤差。

在本實(shí)施例中，氣敏層7與有源層6接合的面積例如可以為與3-10個(gè)rgb像素對(duì)應(yīng)的tft陣列部分的面積。即，氣敏層無需覆蓋整個(gè)tft陣列的有源層，降低了氣敏感測(cè)系統(tǒng)的成本。

上述各實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以集成到顯示面板的背板上，在背板的制造過程中，可以將該結(jié)構(gòu)做在合適的位置而不影響整個(gè)玻璃基板的規(guī)劃，也不會(huì)影響設(shè)備的生產(chǎn)。在背板與彩膜貼合過程中將該結(jié)構(gòu)與作為電流檢測(cè)設(shè)備的外圍檢測(cè)設(shè)備接通，直接檢測(cè)待貼合部位的氧氣濃度，檢測(cè)的精度更高。

下面，將描述本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例提供的一種利用本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備檢測(cè)環(huán)境中的氧氣的方法。

如圖6所示，該方法包括：

s101，將電流檢測(cè)設(shè)備連接在實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備中的tft器件的源極與漏極之間。

s102，由電流檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)源極與漏極之間的電流。

s103，根據(jù)檢測(cè)出的電流計(jì)算當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

由此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境中的氧氣的檢測(cè)。

在本發(fā)明實(shí)施例的方法的一優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟s103之后，可以進(jìn)一步包括：

s104，預(yù)先存儲(chǔ)該tft器件的源極與漏極之間的電流與氧氣濃度之間的關(guān)系；以及

s105，基于所述關(guān)系，根據(jù)檢測(cè)出的源極與漏極之間的電流來檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境下的氧氣濃度。

從而，能夠精確地計(jì)算出環(huán)境中的氧氣的濃度。

關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例方法的具體細(xì)節(jié)的未詳盡描述之處，可以參照本發(fā)明實(shí)施例的氣敏感測(cè)設(shè)備以及氣敏感測(cè)系統(tǒng)的詳細(xì)描述。

本發(fā)明不局限于上述特定實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)改變和變形，但這些相應(yīng)改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。