本發(fā)明涉及感測技術(shù)，具體涉及一種氣敏感測設備、包括所述氣敏感測設備的氣敏感測系統(tǒng)以及檢測環(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行選擇性反應，來檢測某一個或某幾個參數(shù)的變化進而實現(xiàn)對氣體的檢測。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種氣敏感測設備，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設備的接觸表面積，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，使其二價鐵變?yōu)槿齼r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層，保護有源層不受損傷。

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，當本發(fā)明的氣敏感測設備具體應用于薄膜晶體管顯示器件時，所述氣敏層與所述有源層接合的面積可以為與3-10個rgb像素對應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薄膜晶體管陣列的有源層，降低了氣敏感測系統(tǒng)的成本。

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

優(yōu)選地，本發(fā)明的氣敏感測系統(tǒng)進一步包括：存儲模塊，其配置為預先存儲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；氣體濃度計算模塊，其配置為基于所述關(guān)系，根據(jù)所述電流檢測設備檢測出的所述源極與所述漏極之間的電流來計算當前環(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設備檢測環(huán)境中的氧氣的方法，包括：

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

優(yōu)選地，該方法進一步包括：預先存儲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)檢測出的所述源極與所述漏極之間的電流來計算當前環(huán)境下的氧氣濃度。

根據(jù)本發(fā)明提供的氣敏感測方案，通過與有源層相接合的由對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，可以使用電流檢測設備作為外圍檢測設備來檢測薄膜晶體管器件的源極與漏極之間的電流，由此檢測出環(huán)境中的氧氣的濃度，同時通過氣敏層保護了有源層，延長了器件的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的氣敏感測設備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一具體實施方式的氣敏感測設備的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)明另一實施例的氣敏感測設備的陣列的俯視透視圖。

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

具體實施方式

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

圖1為本發(fā)明實施例的氣敏感測設備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示的氣敏感測設備，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)該氣敏感測設備的結(jié)構(gòu)，氧氣濃度的變化會導致氣敏層所產(chǎn)生的電子數(shù)量不同，繼而導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設備的電流檢測設備(圖中未示出)而被檢測到。在本發(fā)明一實施例提供的氣敏感測系統(tǒng)中，包括了本發(fā)明實施例的氣敏感測設備以及一電流檢測設備，電流檢測設備連接在tft器件的源極50與漏極40之間，當氣敏層70產(chǎn)生的電子被有源層60接收時，可檢測到源極50與漏極40之間的電流變化。電流檢測設備可以用例如電化學測試儀的微電流檢測設備來實現(xiàn)，但是其不作為對電流檢測設備的限定。

在本發(fā)明一實施例提供的氣敏感測系統(tǒng)中，還可以包括氣體濃度計算模塊。氣體濃度計算模塊能夠基于預先存儲的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)所述電流檢測設備檢測出的所述源極與所述漏極之間的電流來計算當前環(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)系可以是通過實驗而得到并預先存儲在一存儲模塊中，氣體濃度計算模塊在獲取了電流檢測設備檢測出的所述源極與所述漏極之間的電流之后，通過存儲模塊中存儲的上述關(guān)系計算出當前環(huán)境下的氧氣濃度。

圖2為本發(fā)明實施例的氣敏感測設備的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)明應用于tft顯示器件為例對本發(fā)明實施例的氣敏感測設備進行說明。

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中放置液晶盒，下基板玻璃上設置tft(薄膜晶體管)，上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過tft上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動方向，從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。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)境下進行，真空環(huán)境中的氧氣濃度過高會對顯示屏的性能有一定的影響。而貼合設備中檢測真空度的傳感器一般是監(jiān)測整個環(huán)境的真空度，很少用于對氧氣的檢測。本發(fā)明實施例的氣敏感測設備解決了這一技術(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通溝道的夾斷和導通電阻。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，本實施例的氣敏感測設備中，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。

能夠很好地實現(xiàn)本發(fā)明的氣敏感測設備的性能的氣敏層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，使其二價鐵變?yōu)槿齼r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?shù)臏囟鹊沫h(huán)境下能夠與氧氣進行反應，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)合或反應而產(chǎn)生的電子。

實現(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)涂抹法的簡稱，主要有設備為勻膠機，旋涂法包括：配料，高速旋轉(zhuǎn)，揮發(fā)成膜三個步驟，通過控制勻膠的時間，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)，在適當溫度下進行蒸發(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，在適當溫度下(約100℃)進行熱蒸發(fā)，蒸發(fā)完全后，可得到均勻的鐵卟啉膜。

lb膜法：一種構(gòu)建有機有序超薄分子膜的技術(shù)。該技術(shù)簡單便捷，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，將適當?shù)墓腆w基片浸入或移出液相時，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，提高檢測的精度。此外，氣敏層可以作為有源層的保護層，保護有源層不受損傷。

在本發(fā)明的較佳實施例中，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)明另一實施例的氣敏感測設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。在該實施例中，將氣敏感測設備并聯(lián)而形成了陣列的形式，能夠增加檢測的電流強度，減小測量誤差。

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

上述各實施例的氣敏感測設備的結(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玻璃基板的規(guī)劃，也不會影響設備的生產(chǎn)。在背板與彩膜貼合過程中將該結(jié)構(gòu)與作為電流檢測設備的外圍檢測設備接通，直接檢測待貼合部位的氧氣濃度，檢測的精度更高。

下面，將描述本發(fā)明再一個實施例提供的一種利用本發(fā)明實施例的氣敏感測設備檢測環(huán)境中的氧氣的方法。

如圖6所示，該方法包括：

s101，將電流檢測設備連接在實施例的氣敏感測設備中的tft器件的源極與漏極之間。

s102，由電流檢測設備檢測源極與漏極之間的電流。

s103，根據(jù)檢測出的電流計算當前環(huán)境下的氧氣濃度。

由此，實現(xiàn)了對環(huán)境中的氧氣的檢測。

在本發(fā)明實施例的方法的一優(yōu)選實施例中，在步驟s103之后，可以進一步包括：

s104，預先存儲該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)檢測出的源極與漏極之間的電流來檢測當前環(huán)境下的氧氣濃度。

從而，能夠精確地計算出環(huán)境中的氧氣的濃度。

關(guān)于本發(fā)明實施例方法的具體細節(jié)的未詳盡描述之處，可以參照本發(fā)明實施例的氣敏感測設備以及氣敏感測系統(tǒng)的詳細描述。

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