搭载图像传感功能的基于VDMOS器件的三极管显示器

本发明涉及基于搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器，属于显示器制造领域。

背景技术：

随着显示技术的不断发展，显示面板的应用范围越来越广泛，人们对显示面板的要求也越来越高。例如，显示面板应用于手机、电脑、平板电脑、电子书、信息查询机和可穿戴设备等产品。而随着显示面板应用范围扩大，人们对于显示技术和显示器件提出了越来越高的要求。传统的led/oled显示器存在一定的局限性，已经无法满足现在人们对视觉体验的更多要求。

技术实现要素：

为解决现有技术中的不足，本发明提供搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器，通过半导体工艺在驱背板表面制备垂直氧化物晶体管（vdmos）器件，通过晶体管的电导增益为载流子提供本征放大，能够显著地降低微显示器件中的电噪声,从而对高分辨率微显示器实现高增益驱动，不仅可以实现高分辨率、高亮度、高对比度和低响应时间的显示功能，同时还可以实现实时接收外界彩色图像功能。。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器，包括：

多个像素，每个所述像素包括发光区和图像传感区，所述发光区包括三个子像素单元，分别为红色子像素单元、绿色子像素单元和蓝色子像素单元，所述图像传感区包括三个图像传感单元，分别为红色图像传感单元、绿色图像传感单元和蓝色图像传感单元；

驱动背板，所述驱动背板上设有若干规则排列的过孔，所述子像素单元和图像传感单元覆盖至少一个所述过孔，所述驱动背板承载多个像素，并驱动所述子像素单元发光，所述子像素单元根据配置的图像传感单元进行发光；

所述子像素单元包括阳极、vdmos器件、ito/tin薄膜层和led发光单元，所述阳极位于驱动背板上，且覆盖至少一个过孔，所述vdmos器件位于所述阳极远离驱动背板的一侧，所述vdmos器件包括npn型半导体层、栅极和栅极绝缘层，所述npn型半导体层位于阳极远离驱动背板的一侧，所述栅极绝缘层包覆在npn型半导体层和阳极的外侧壁上，所述栅极包覆在栅极绝缘层的侧壁处，所述ito/tin薄膜层位于vdmos器件远离驱动背板的一侧，所述led发光单元位于ito/tin薄膜层远离驱动背板的一侧；

所述图像传感单元包括阳极和vdmos器件，所述阳极位于驱动背板上，且覆盖至少一个过孔，所述vdmos器件位于所述阳极远离驱动背板的一侧；

第一薄膜封装层，所述第一薄膜封装层封装包覆vdmos器件、ito/tin薄膜层、led发光单元和驱动背板上表面，且所述子像素单元中和图像传感单元中对应的第一薄膜封装层上均开有一个电极槽，所述子像素单元中的电极槽底部露出部分led发光单元上表面，所述图像传感单元的电极槽底部露出部分vdmos器件上表面；

共阴极，所述共阴极设置在第一薄膜封装层远离驱动背板的一层，且覆盖电极槽，所述图像传感单元中，共阴极通过电极槽与vdmos器件上表面接触，所述子像素单元中，共阴极通过电极槽与led发光单元上表面接触；

第二薄膜封装层，所述第二薄膜封装层位于共阴极远离驱动背板的一侧，且覆盖共阴极。

优选地，所述led发光单元包括第一键合金属层、第一半导体层、发光层、第二半导体层和第二键合金属层，所述第一键合金属层键合生长在ito/tin薄膜层远离驱动背板一侧，所述第一半导体层位于所述第一键合金属层上表面；所述发光层设置在所述第一半导体层上表面；所述第二半导体层设置在所述发光层上表面，所述第二键合金属层位于第二半导体层远离驱动背板的一侧；所述红色子像素单元中的发光层发出红光，所述绿色子像素单元的发光层发出绿光，所述蓝色子像素单元中的发光层发出蓝光。

优选地，所述led发光单元为oled发光单元，所述oled发光单元包括oled白光层、漏极电极、白光封装层和sin保护侧壁，所述oled白光层位于发光区的ito/tin薄膜层远离驱动背板的一侧，且与发光区的ito/tin薄膜层接触，所述漏极电极位于oled白光层远离驱动背板的一侧，所述白光封装层位于漏极电极远离驱动背板的一侧，所述sin保护侧壁位于oled白光层、漏极电极、白光封装层的外侧壁。

优选地，还包括rgb滤光片层，所述rgb滤光片层设置在图像传感区内第二薄膜封装层上远离驱动背板的一侧，所述rgb滤光片层包括红色滤光单元r、绿色滤光单元g、蓝色滤光单元b和黑矩阵，所述红色滤光单元r、绿色滤光单元g和蓝色滤光单元b依次间隔排列设置在第二薄膜封装层上表面，所述红色滤光单元r、绿色滤光单元g和蓝色滤光单元b分别与图像传感单元中的npn型半导体层在驱动背板上的投影交叠；所述黑矩阵围绕所述红色滤光单元r、绿色滤光单元g以及蓝色滤光单元b的周边设置。

优选地，其特征在于，还包括第一金属层和滤光片层，所述第一金属层位于第二薄膜封装层远离驱动背板的一侧，每个子像素单元和每个图像传感单元中均设有一个滤光片层。

优选地，所述滤光片层包括绝缘层和第二金属层，所述绝缘层位于第一金属层位于远离驱动背板的一侧，且所述绝缘层与vdmos器件在驱动背板上的投影交叠，所述第二金属层位于绝缘层远离驱动背板的一侧，每个图像传感单元和子像素单元中的绝缘层厚度根据对应的rgb色设置。

优选地，还包括玻璃封装层，所述玻璃封装层通过uv胶粘接在第二薄膜封装层远离驱动背板的一侧，所述uv胶位于第二薄膜封装层的边框区域。

优选地，还包括玻璃封装层，所述玻璃封装层通过uv胶粘接在第一金属层远离驱动背板的一侧，所述uv胶位于第一金属层的边框区域。

有益效果：本发明提供搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器，一个像素中同时搭载有3个图像传感单元和3个发光单元，不仅可以实现高分辨率、高亮度、高对比度和低响应时间的显示功能，同时还可以实现实时接收外界彩色图像功能。

附图说明

图1为实施例1中步骤s1的示意图；

图2为实施例1中步骤s2的示意图；

图3为实施例1中步骤s3的示意图；

图4为实施例1中步骤s4的示意图；

图5为实施例1中步骤s5的示意图，即为实施例1的整体结构示意图；

图6为实施例2中步骤s1的示意图；

图7为实施例2中步骤s2的示意图；

图8为实施例2中步骤s3的示意图；

图9为实施例2中步骤s4的示意图；

图10为实施例2中步骤s5的示意图，即为实施例2的整体结构示意图；

图中：红色子像素单元1-1、绿色子像素单元1-2、蓝色子像素单元1-3、红色图像传感单元1-4、绿色图像传感单元1-5、蓝色图像传感单元1-6、驱动背板2、过孔3、阳极4、vdmos器件5、npn型半导体层5-1、栅极5-2、栅极绝缘层5-3、ito/tin薄膜层6、led发光单元7、第一键合金属层7-1、第一半导体层7-2、发光层7-3、第二半导体层7-4、第二键合金属层7-5、oled白光层7-6、漏极电极7-7、白光封装层7-8、sin保护侧壁7-9、rgb滤光片层8、红色滤光单元r8-1、绿色滤光单元g8-2、蓝色滤光单元b8-3、黑矩阵8-4、第一薄膜封装层9、电极槽9-1、共阴极10、第二薄膜封装层11、玻璃封装层12、uv胶13、第一金属层14、绝缘层15、第二金属层16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1：如图5所示，一种搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器，包括：

多个像素，每个所述像素包括发光区和图像传感区，所述发光区包括三个子像素单元，分别为红色子像素单元1-1、绿色子像素单元1-2和蓝色子像素单元1-3，所述图像传感区包括三个图像传感单元，分别为红色图像传感单元1-4、绿色图像传感单元1-5和蓝色图像传感单元1-6；

驱动背板2，所述驱动背板2上设有若干规则排列的过孔3，所述子像素单元和图像传感单元覆盖至少一个所述过孔3，所述驱动背板2承载多个像素，并驱动所述子像素单元发光，所述子像素单元根据配置的图像传感单元进行发光；

所述子像素单元包括阳极4、vdmos器件5、ito/tin薄膜层6和led发光单元7，所述阳极4位于驱动背板2上，且覆盖至少一个过孔，所述vdmos器件5位于所述阳极4远离驱动背板2的一侧，所述ito/tin薄膜层6位于vdmos器件5远离驱动背板2的一侧，所述led发光单元7位于ito/tin薄膜层6远离驱动背2的一侧；本实施例1中，led发光单元7包括第一键合金属层7-1、第一半导体层7-2、发光层7-3、第二半导体层和7-4第二键合金属层7-5，所述第一键合金属层7-1键合生长在ito/tin薄膜层6远离驱动背板2一侧，所述第一半导体层7-2位于所述第一键合金属层7-1上表面；所述发光层7-3设置在所述第一半导体层7-2上表面；所述第二半导体层7-3设置在所述发光层7-3上表面，所述第二键合金属层7-5位于第二半导体层7-4远离驱动背板2的一侧；所述红色子像素单元中的发光层7-3发出红光，所述绿色子像素单元的发光层7-3发出绿光，所述蓝色子像素单元中的发光层7-3发出蓝光。

所述图像传感单元包括vdmos器件5和rgb滤光片层，所述vdmos器件的结构与发光区中vdmos器件5结构相同，均位于驱动背板2上，且覆盖至少一个过孔3；所述图像传感单元和发光区中的vdmos器件5包括npn型半导体层5-1、栅极5-2和栅极绝缘层5-3，所述npn型半导体层5-1位于阳极4远离驱动背板2的一侧，所述栅极绝缘层5-3包覆在npn型半导体层5-1和阳极4的外侧壁上，所述栅极5-2包覆在栅极绝缘层5-3的侧壁处；

所述rgb滤光片层设置在图像传感区内第二薄膜封装层11上远离驱动背板2的一侧，所述rgb滤光片8层包括红色滤光单元r8-1、绿色滤光单元g8-2、蓝色滤光单元b8-3、黑矩阵8-4，所述红色滤光单元r8-1、绿色滤光单元g8-2、蓝色滤光单元b8-3依次间隔排列设置在第二薄膜封装层11上表面，所述红色滤光单元r8-1、绿色滤光单元g8-2、蓝色滤光单元b8-3分别与图像传感单元中的npn型半导体层5-1在驱动背板2上的投影交叠；所述黑矩阵8-4围绕所述红色滤光单元r8-1、绿色滤光单元g8-2、蓝色滤光单元b8-3的周边设置。

第一薄膜封装层9，所述第一薄膜封装层9封装包覆vdmos器件5、ito/tin薄膜层6、led发光单元7和驱动背板2上表面，且所述子像素单元中和图像传感单元中对应的第一薄膜封装层9上均开有一个电极槽9-1，所述子像素单元中的电极槽9-1底部露出部分led发光单元（即第二键合金属层7-5）上表面，所述图像传感单元的电极槽9-1底部露出部分vdmos器件上表面；

共阴极10，所述共阴极10设置在第一薄膜封装层9远离驱动背板的一层，且覆盖电极槽9-1，所述图像传感单元中，共阴极10通过电极槽9-1与vdmos器件5上表面接触，所述子像素单元中，共阴极10通过电极槽9-1与led发光单元7上表面接触；

第二薄膜封装层11，所述第二薄膜封装层11位于共阴极10远离驱动背板2的一侧，且覆盖共阴极10；

玻璃封装层12，所述玻璃封装层12通过uv胶13粘接在第二薄膜封装层11远离驱动背板2的一侧，所述uv胶13位于第二薄膜封装层11的边框区域。

实施例1中搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器的具体制备步骤如下：

s1：在驱动背板2上形成若干规则排列的过孔3，并在过孔3中填充导电材料，随后在驱动背板2上表面形成若干阳极4，且每个阳极4至少覆盖一个过孔3，然后在阳极4上生长并图形化npn型半导体层5-1，同时对npn型半导体层5-1进行图形化处理，使得npn型半导体层5-1位于阳极4远离驱动背板2一侧，随后在npn型半导体层5-1和阳极4的外表面依次镀覆栅极绝缘层5-3和栅极5-2，并采用spaceretch工艺依次对栅极5-2和栅极绝缘层5-3进行加工得到vdmos器件5，使得所述栅极绝缘层5-3镀覆在npn型半导体层5-1和阳极4的外侧壁，所述栅极5-2覆盖在所述栅极绝缘层5-3的侧边；

s2：在发光区的npn型半导体层5-1上表面镀覆ito/tin薄膜层6，然后在驱动背板2上沉积生长部分第一薄膜封装层9，使得第一薄膜封装层9与ito/tin薄膜层6齐平；

s3：采用巨量转移和真空低温键合技术将rgbled芯片键合生长在子像素单元中的ito/tin薄膜层6上，构成led发光单元6；

s4:继续沉积生长第一薄膜封装层9，使其包覆led发光单元7，并对其进行图形化处理，形成若干电极槽9-1，随后在第一薄膜封装层9上表面制备共阴极10，且所述共阴极10覆盖电极槽9-1，然后在共阴极10远离驱动背板2的一侧填充生长第二薄膜封装层11，其中，图像传感单元中，共阴极10通过电极槽9-1与npn型半导体层5-1上表面接触，子像素单元中，共阴极10通过电极槽9-1与第二半导体层7-4上表面接触；

s5：随后在图像传感区的第二薄膜封装层11上采用黄光工艺制备rgb滤光片层，最后采用uv胶13将玻璃封装层12粘接在第二薄膜封装层11上方。

本发明中，led发光单元7中，第一键合金属层的材料为p-pad，第一半导体层和第二半导体层的材料为n-gan，所述发光层的材料为mqw（多量子阱发光材料），所述第二键合金属层的材料为n-pad。

本发明中的ito/tin薄膜层为上下设置的ito薄膜层和tin薄膜层，tin薄膜层与npn型半导体层接触。ito/tin薄膜层用于改善功函数配比。

本发明中，栅极绝缘层采用sio2、sin或者al2o3制备得到；栅极5-2采用p-si半导体制备得到。本发明中，镀覆栅极绝缘层5-3可采用化学气相沉积法或者原子层沉积法制备得到，栅极-2可采用分子束外延技术制备得到.

本实施例1中，第一薄膜封装层9和第二薄膜封装层11的材质可以是有机薄膜、无机薄膜，或者是有机薄膜上堆叠无机薄膜。

实施例2：如图10所示，一种搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器包括：

多个像素，每个所述像素包括发光区和图像传感区，所述发光区包括三个子像素单元，分别为红色子像素单元1-1、绿色子像素单元1-2和蓝色子像素单元1-3，所述图像传感区包括三个图像传感单元，分别为红色图像传感单元1-4、绿色图像传感单元1-5和蓝色图像传感单元1-6；

驱动背板2，所述驱动背板2上设有若干规则排列的过孔3，所述子像素单元和图像传感单元覆盖至少一个所述过孔3，所述驱动背板2承载多个像素，并驱动所述子像素单元发光，所述子像素单元根据配置的图像传感单元进行发光；

所述子像素单元包括阳极4、vdmos器件5、ito/tin薄膜层6和led发光单元7，所述阳极4位于驱动背板2上，且覆盖至少一个过孔3，所述vdmos器件5位于所述阳极4远离驱动背板2的一侧，所述ito/tin薄膜层6位于vdmos器件5远离驱动背板2的一侧，所述led发光单元7位于ito/tin薄膜层6远离驱动背板2的一侧；所述led发光单元7为oled发光单元，所述oled发光单元包括oled白光层7-6、漏极电极7-7、白光封装层7-8和sin保护侧壁7-9，所述oled白光层7-6位于发光区的ito/tin薄膜层6远离驱动背板2的一侧，且与发光区的ito/tin薄膜层6接触，所述漏极电极7-7位于oled白光层7-6远离驱动背板2的一侧，所述白光封装层7-8位于漏极电极7-7远离驱动背板2的一侧，所述sin保护侧壁7-9位于oled白光层7-6、漏极电极7-7、白光封装层7-8的外侧壁。

所述图像传感单元包括vdmos器件5，所述vdmos器件5位于驱动背板上，且覆盖至少一个过孔3；所述图像传感单元和所述发光区中的vdmos器件结构相同，所述vdmos器件包括npn型半导体层5-1、栅极5-2和栅极绝缘层5-3，所述npn型半导体层5-1位于阳极4远离驱动背板2的一侧，所述栅极绝缘层5-3包覆在npn型半导体层5-1和阳极4的外侧壁上，所述栅极5-2包覆在栅极绝缘层5-3的侧壁处。

第一薄膜封装层9，所述第一薄膜封装层9封装包覆vdmos器件5、ito/tin薄膜层6、led发光单元7和驱动背板2上表面，且所述子像素单元中和图像传感单元中对应的第一薄膜封装层9上均开有一个电极槽9-1，所述发光区中的电极槽9-1底部露出部分oled发光单元中漏极7-7上表面，所述图像传感单元的电极槽9-1底部露出部分vdmos器件5上表面；

共阴极10，所述共阴极10设置在第一薄膜封装层9远离驱动背板2的一层，且覆盖电极槽9-1，所述图像传感单元中，共阴极10通过电极槽9-1与vdmos器件上表面接触，所述子像素单元中，共阴极10通过电极槽9-1与oled发光单元中漏极7-7上表面接触。

第二薄膜封装层11，所述第二薄膜封装层11位于共阴极远离驱动背板的一侧，且覆盖共阴极。

第一金属层14，所述第一金属层14位于第二薄膜封装层11远离驱动背板的一侧。

滤光片层，每个子像素单元和每个图像传感单元中均设有一个滤光片层，所述滤光片层包括绝缘层15和第二金属层16，绝缘层15和第二金属层16，所述绝缘层15位于第一金属层14位于远离驱动背板2的一侧，且所述绝缘层15与vdmos器件5在驱动背板2上的投影交叠，所述第二金属层16位于绝缘层15远离驱动背板2的一侧，每个图像传感单元和子像素单元中的绝缘层15厚度根据对应的rgb色设置。实施例2中，所述红色图像传感单元和红色子像素单元的绝缘层15厚度为28nm；绿色图像传感单元和绿色子像素单元的绝缘层15厚度为15nm；蓝色图像传感单元和蓝色子像素单元的绝缘层15厚度为9nm。

玻璃封装层12，所述玻璃封装层12通过uv胶13粘接在第一金属层14远离驱动背板2的一侧，所述uv胶位于第一金属层14的边框区域。

实施例2中搭载图像传感功能的基于vdmos器件的三极管显示器的具体制备步骤如下：

s1：如图6所示，在驱动背板2上形成若干规则排列的过孔3，并在过孔3中填充导电材料，随后在驱动背板2上表面形成若干阳极4，且每个阳极4至少覆盖一个过孔3，然后在阳极4上生长并图形化npn型半导体层5-1，同时对npn型半导体5-1层进行图形化处理，使得npn型半导体5-1位于阳极4远离驱动背板2一侧，随后在npn型半导体层5-1和阳极4的外表面依次镀覆栅极绝缘层5-3和栅极5-2，并采用spaceretch工艺依次对栅极5-2和栅极绝缘层5-3进行加工得到vdmos器件，使得所述栅极绝缘层5-3镀覆在npn型半导体层5-1和阳极4的外侧壁，所述栅极5-2覆盖在所述栅极绝缘层5-3的侧边；

s2：如图7所示，在子像素单元中的npn型半导体层5-1上表面镀覆ito/tin薄膜层6，然后在驱动背板上沉积生长部分第一薄膜封装层9，使得第一薄膜封装层9与ito/tin薄膜层6齐平；

s3：如图8所示，在第一薄膜封装层9远离驱动背板2的一侧依次蒸镀oled白光层7-6、漏极电极7-7和白光封装层7-8，并对其进行图形化处理，使得oled白光层7-6仅覆盖发光区的第一薄膜封装层9，且与发光区的ito/tin薄膜层6接触，随后在oled白光层7-6、漏极电极7-7和白光封装层7-8的侧边制备sin保护侧壁7-9；

s4:如图9所示，继续沉积生长第一薄膜封装层9，使其包覆oled白光单元，并对其进行图形化处理，在各图像传感单元和发光区均形成一个电极槽9-1，随后在第一薄膜封装层9上表面制备共阴极10，使得共阴极10覆盖电极槽9-1和第一薄膜封装层9远离驱动背板2的一侧，然后在共阴极10远离驱动背板2的一侧填充生长第二薄膜封装层11，其中，图像传感单元中，共阴极10通过电极槽9-1与npn型半导体层5-1上表面接触，发光区中，共阴极10通过电极槽9-1与漏极电极7-7接触，；

s5：如图10所示，在第二薄膜封装层11上制备第一金属层14，随后在各子像素单元和图像传感单元对应的第一金属层14上制备不同厚度的绝缘层15，并在绝缘层15上制备第二金属层16，最后采用uv胶13将玻璃封装层12粘接在第二金属层16上方。

本实施例2中，第一金属层14和第二金属层16可采用的金属材料为ag或者al，且第一金属层14和第二金属层16厚度为20nm。绝缘层15的材料可以为非晶硅。

本发明中的ito/tin薄膜层为上下设置的ito薄膜层和tin薄膜层，tin薄膜层与npn型半导体层5-1接触。ito/tin薄膜层用于改善功函数配比。

实施例2中，第一薄膜封装层9和第二薄膜封装层11的材料可为有机薄膜、无机薄膜或者是有机薄膜上堆叠无机薄膜。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。