显示装置及其屏幕传感模块的制作方法

1.本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种可用于提供手指及激光指向显示面板的操控位置信息的显示装置及其屏幕传感模块。


背景技术：

2.触控显示设备同时具有显示及人机交互功能，可以实时将使用者的操控意愿反馈到屏幕，逐渐成为研发生产的重要产品。
3.在大尺寸显示屏中，操作者为了实现触控功能需邻近触控屏，导致难以实现全屏触控或观察。以往虽有一些结合实物(如手指或笔)触控及激光传感的操控技术，譬如采用摄像或时序控制技术，但会衍生诸多问题，诸如精准度低、效率不佳及控制复杂等，仍待改善。
4.因此，提供一种解决方案，以解决现有技术所存在的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种显示装置及其屏幕传感模块，用于解决现有显示触控技术存在精准度低、效率不佳及控制复杂等问题。
6.为解决上述问题，本发明的一第一方面提供一种屏幕传感模块，具有排成阵列的多个传感单元，所述传感单元包括：二晶体管；及一电容器；其中所述二晶体管中的一个晶体管电连接所述二晶体管中的另一个晶体管及所述电容器；及所述二晶体管中的一个晶体管被配置成具有一感光层，使所述电容器响应于照射所述感光层的激光及邻近所述电容器的带电体而改变电容状态。
7.根据本发明的一实施例，所述传感单元包括：一衬底；一金属层，在所述衬底上被图形化成一感光晶体管的一栅极、一开关晶体管的一栅极及所述电容器的一第一电极；一绝缘层，设置在所述金属层及所述衬底；一半导体层，在所述绝缘层上被图形化成所述感光晶体管的所述感光层及所述开关晶体管的一有源层，所述开关晶体管的所述有源层与所述开关晶体管的所述栅极对位设置，所述感光晶体管的所述感光层与所述感光晶体管的所述栅极对位设置；一导电层，在所述感光晶体管的所述感光层上被图形化成所述感光晶体管的一源极与一漏极，在所述开关晶体管的所述有源层上被图形化成所述开关晶体管的一源极与一漏极，及在所述绝缘层上被图形化成所述电容器的一第二电极，所述第二电极与所述第一电极对位设置；及一钝化层，设置在所述绝缘层、所述半导体层及所述导电层。
8.根据本发明的一实施例，所述感光晶体管的所述源极与所述漏极中的一个电连接所述第二电极，所述感光晶体管的所述源极与所述漏极中的另一个电连接所述开关晶体管的所述源极与所述漏极中的一个。
9.根据本发明的一实施例，所述钝化层设置一遮光单元，所述遮光单元与所述开关晶体管的所述有源层对位设置。
10.根据本发明的一实施例，所述的屏幕传感模块还包括一透光保护层，所述透光保
护层设置在所述钝化层及所述遮光单元。
11.根据本发明的一实施例，所述开关晶体管的所述源极与所述漏极中的一个电连接所述第二电极，所述开关晶体管的所述源极与所述漏极中的另一个电连接所述感光晶体管的所述源极与所述漏极中的一个。
12.根据本发明的一实施例，所述感光晶体管的所述感光层在所述钝化层上的投影范围大于所述感光晶体管的所述栅极在所述钝化层上的投影范围。
13.根据本发明的一实施例，所述钝化层设置二遮光单元，所述二遮光单元与所述感光晶体管的所述感光层及所述开关晶体管的所述有源层对位设置。
14.根据本发明的一实施例，所述第二电极具有一凸极部分，所述凸极部分朝向远离所述第一电极的方向突出。
15.为解决上述问题，本发明的一第二方面提供一种显示装置，包括：如上所述的屏幕传感模块。
16.本发明的显示装置及其屏幕传感模块，具有排成阵列的多个传感单元，所述传感单元包括二晶体管及一电容器，所述二晶体管中的一个晶体管电连接所述二晶体管中的另一个晶体管及所述电容器，所述二晶体管中的一个晶体管被配置成具有一感光层，使所述电容器响应于照射所述感光层的激光及邻近所述电容器的带电体而改变电容状态。通过扫描侦测所述屏幕传感模块中的不同传感单元的电容量变化情况，即可得知手指或激光指向所述屏幕传感模块的位置信息。从而，无需额外采用分时驱动机制，即可同时具备手指触控屏幕或激光指向屏幕的位置传感功能。相较于其它基于时序控制的分时驱动技术，本发明的显示装置及其屏幕传感模块可以达到简化驱动方案及提高识别效率等有益效果；相较于其它基于摄像控制的间接驱动技术，本发明的显示装置及其屏幕传感模块可以达到简化控制方案及提高精准度等有益效果，有利于提升产业技术水平。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
18.图1为本发明的一实施例的一屏幕传感模块的电路示意图；
19.图2为本发明的一实施例的一屏幕传感模块中的一传感单元的剖面示意图；
20.图3为本发明的一实施例的一显示装置的剖面示意图；及
21.图4为本发明另一实施例的一显示装置的剖面示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本文的描述中，应被理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本文的描述中，应被理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本文中提供许多不同的实施方式或示例用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开内容，下文中对特定示例的部件和设置进行描述。当然，它们仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同示例中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本文提供的各种特定的工艺和材料的示例，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
26.本发明实施例提供一种显示装置及其屏幕传感模块。以下分别进行详细说明。
27.在一方面，本发明实施例提供一种屏幕传感模块，所述屏幕传感模块可适用于设置在本文所述显示装置中，用于提供手指及激光指向一显示面板的操控位置信息。
28.如图1所示，本发明一实施例的屏幕传感模块，具有排成阵列的多个传感单元，所述传感单元包括：二晶体管t1、t2及一电容器c，所述二晶体管t1、t2中的一个晶体管(如晶体管t1)电连接所述二晶体管t1、t2中的另一个晶体管(如晶体管t2)及所述电容器c，所述二晶体管t1、t2中的一个晶体管被配置成具有一感光层，使所述电容器c响应于照射所述感光层的激光及邻近所述电容器c的带电体而改变电容状态。
29.如图1所示，本文所述的晶体管t1、t2可以是适用于一显示面板的晶体管，譬如薄膜晶体管(tft)，所述薄膜晶体管可以譬如是底栅结构的薄膜晶体管等，所述薄膜晶体管具有栅极、源极及漏极。
30.如图1所示，所述晶体管t1的栅极电连接一栅极电压v1，所述晶体管t1的源极与漏极中的一个电连接所述电容器c的一端，所述晶体管t1的源极与漏极中的另一个电连接所述晶体管t2的源极与漏极中的一个，所述晶体管t2的源极与漏极中的另一个电连接一正性电压v2，譬如0至+15伏(v)，所述晶体管t2的栅极电连接一负性电压v3，譬如
‑
10至0伏(v)，所述电容器c响应于照射所述二晶体管t1、t2中的一个晶体管(如晶体管t1)的激光及邻近所述电容器c的带电体f而改变电容状态。
31.在一实施例中，如图2所示，以底栅结构的薄膜晶体管为例，所述传感单元包括：一衬底n1、一金属层n2、一绝缘层n3、一半导体层n4、一导电层n5及一钝化层n6。图2的(a)至(e)示出一示例制备流程，举例说明如下。
32.在图2中，如在(a)处所示，所述衬底n1可以譬如采用玻璃基板；所述金属层n2在所述衬底n1上被图形化成一感光晶体管t1(如在(e)处所示)的栅极g、一开关晶体管t2(如在(e)处所示)的栅极g及所述电容器c的一第一电极c1，所述金属层n2可以譬如采用m1金属层材料制备，诸如铜或铝等金属材料，譬如通过特定光罩设计进行制备，例如采用物理气相沉积(pvd)进行成膜，然后，通过湿蚀刻制程进行图形化。
33.在图2中，如在(b)处所示，所述绝缘层n3被设置在所述金属层n2及所述衬底n1，譬
如所述绝缘层n3覆盖所述感光晶体管t1的栅极g、所述开关晶体管t2的栅极g、所述电容器c的第一电极c1及所述衬底n1，所述绝缘层n3可以例如采用gi绝缘层材料制备，譬如通过特定光罩设计进行制备，例如采用化学气相沉积(cvd)进行成膜。
34.在图2中，如在(c)处所示，所述半导体层n4可以例如采用有源半导体材料制备，譬如無定形硅(a
‑
si)等，所述半导体层n4在所述绝缘层n3上被图形化成所述感光晶体管t1的一感光层a1及所述开关晶体管t2的有源层a2，譬如通过特定光罩设计进行制备，所述开关晶体管t2的有源层a2与所述开关晶体管t2的栅极g对位设置，所述感光晶体管a1的感光层a1与所述感光晶体管a1的栅极g对位设置；所述感光层a1可以例如采用具备感光特性的半导体材料，譬如無定形硅(a
‑
si)，用于响应于激光而改变所述感光晶体管t1的电性特征，譬如电流状态，但不以此为限，譬如所述感光层a1还可以采用能够产生光电流的有机小分或者聚合物半导体，或者，也可以采用能够感受激光笔特定波长的金属氧化物半导体。
35.在图2中，如在(d)处所示，所述导电层n5在所述感光晶体管t1的所述感光层a1上被图形化成所述感光晶体管t1的源极与漏极，在所述开关晶体管t2的所述有源层a2上被图形化成所述开关晶体管t2的源极与漏极，及在所述绝缘层n3上被图形化成所述电容器c的一第二电极c2，所述第二电极c2与所述第一电极c1对位设置，所述感光晶体管t1的所述源极与所述漏极中的一个电连接所述第二电极c2，所述感光晶体管t1的所述源极与所述漏极中的另一个电连接所述开关晶体管t2的所述源极与所述漏极中的一个，所述导电层n5可以采用诸如铜或铝等金属材料制备，譬如通过特定光罩设计进行制备，例如采用pvd进行成膜，然后，通过湿蚀刻制程进行图形化。其中，用于电连接的导电材料可以是透明导电材料，譬如氧化铟锡(ito)等，应被理解的是，所述电连接所需的孔洞可采用干蚀刻制程。
36.可选地，在一实施例中，如图2所示，所述第二电极c2可具有一凸极部分c21，所述凸极部分c21朝向远离所述第一电极c1的方向突出。从而，可以在外界的带电体邻近时，辅助提升感应电荷能力，提高电荷感应的敏感性，有利适用于改善触控效果。
37.在图2中，如在(e)处所示，所述钝化层n6被设置在所述绝缘层n3、半导体层n4及所述导电层n5，譬如所述钝化层n6覆盖所述源极、所述漏极、所述有源层及所述绝缘层n3，譬如通过特定光罩设计进行制备，例如采用cvd进行成膜，从而，形成所述感光晶体管t1、所述开关晶体管t2及所述电容器c的具体构造。
38.如图3所示，所述电容器c可以响应于照射所述感光晶体管t1的感光层a1的激光l及邻近所述电容器c的带电体f而改变电容状态，所述带电体f可以是手指或触控笔等，所述激光l可以是来自激光笔的诸多色光，举例说明如下。
39.可选地，在一实施例中，如图3所示，所述屏幕传感模块的所述钝化层n6还可设置一遮光单元b，譬如黑色矩阵(bm)光阻体，所述遮光单元b与所述开关晶体管t2的所述有源层对位设置，用于阻挡激光l照射所述开关晶体管t2的所述有源层。
40.可选地，在一实施例中，如图3所示，所述屏幕传感模块还包括一透光保护层p，譬如玻璃等，所述透光保护层p设置在所述钝化层n6及所述遮光单元b，用以保护所述屏幕传感模块内部的诸多材料层。
41.本发明上述屏幕传感模块可被配置在一种显示装置中，譬如本发明另一方面提供一种显示装置，所述屏幕传感模块可被配置成外挂在一显示面板的外部。
42.可选地，在一实施例中，如图3所示，所述显示装置包括一屏幕传感模块u及一显示
部件y，所述屏幕传感模块u具有排成阵列的多个传感单元，在此仅以一个传感单元为例，但不以此为限，所述传感单元包括：二晶体管(如感光晶体管t1、开关晶体管t2)及一电容器c。譬如包括一衬底n1、一金属层n2、一绝缘层n3、一半导体层n4、一导电层n5及一钝化层n6(与图2所示的构造相同)；所述显示部件y譬如是平面显示模块，诸如液晶显示(lcd)模块或有机发光二极管(oled)模块等。以液晶显示模块为例，所述显示部件y具有一光源侧y1(譬如tft玻璃阵列基板)及一显示侧y2(譬如彩膜玻璃基板)，所述显示侧y2与所述光源侧y1之间可以设置液晶材料，所述显示部件y的光源h(譬如来自冷阴极萤光灯等)从所述光源侧y1朝向所述显示侧y2照射，使得所述显示侧y2呈现不同画面。
43.在一实施例中，如图3所示，在所述显示部件y的显示侧y2与所述屏幕传感模块u的所述衬底n1之间还可贴设一密封层e，用于强化所述显示部件y与所述屏幕传感模块u的密封性及结合性。
44.示例地，如图3所示，在所述屏幕传感模块u的诸多传感单元工作时，当一带电体(如手指)f邻近或碰触所述透光保护层p相应所述电容器c的附近位置，会感应电荷聚集，使得所述电容器c的第一电极c1与第二电极c2之间的电容量发生变化，用于作为触控定位的依据。另，当激光l(譬如来自激光笔)照射到所述感光晶体管t1的感光层a1时，所述感光晶体管t1在所述源极与漏极之间的感光层a1产生电流变化，譬如发生漏电现象，使得所述电容器c的第一电极c1与第二电极c2之间的电容量发生变化，用于作为激光定位的依据。相应地，配合相关触控扫描芯片，可以扫描侦测所述屏幕传感模块u中的不同传感单元的电容量变化情况，作为侦测手指f或激光l指向所述屏幕传感模块的位置信息。
45.替代地，在一实施例中，本发明上述屏幕传感模块还可被配置成内置在显示面板的内部(如图4所示)。
46.可选地，在一实施例中，如图4所示，所述显示装置包括一屏幕传感模块u’及一显示部件y’。所述屏幕传感模块u’具有排成阵列的多个传感单元，在此仅以一个传感单元为例，但不以此为限，所述传感单元包括：一衬底n1’、一金属层、一绝缘层、一半导体层、一导电层及一钝化层n6’(图4中的屏幕传感模块u’与图3中的屏幕传感模块u的示例构造相似，但配置方向相反)，其材料及制程可参上所述。在此实施例与前一实施例之间的差异譬如在于，感光晶体管的感光层及位置的形态不同，以下仅示出部分标号用于说明差异内容。
47.如图4所示，以液晶显示模块为例，所述显示部件y’具有一光源侧y1’(譬如彩膜玻璃基板)，所述显示部件y’可结合所述屏幕传感模块u’的钝化层n6’作为一显示侧，所述显示侧与所述光源侧y1’之间设置液晶材料，所述显示部件y’的光源h(譬如来自冷阴极萤光灯等)可从所述光源侧y1’朝向所述显示侧照射，使得所述显示侧呈现不同画面。
48.在一实施例中，如图4所示，所述钝化层n6’设置二遮光单元b1、b2，所述二遮光单元b1、b2与所述感光晶体管t1’的所述感光层a1’及所述开关晶体管t2’的所述有源层a2’对位设置。从而，可以适当阻挡来自所述光源侧y1’的光源h照射到所述感光晶体管t1’的所述感光层a1’、所述开关晶体管t2’的有源层a2’，避免影响所述感光晶体管t1’及所述开关晶体管t2’。
49.可选地，在一实施例中，如图4所示，所述感光晶体管t1’的所述感光层a1’在所述钝化层n6’上的投影范围大于所述感光晶体管t1’的所述栅极g’在所述钝化层n6’上的投影范围，譬如在一特定纵向截面(如图4所示)，所述感光层a1’沿一侧向延伸，使得所述感光层
a1’的宽度大于所述栅极g’的宽度。从而，可以避免外界的激光l遭到所述感光晶体管t1’的所述栅极g’阻挡。
50.示例地，如图4所示，在所述屏幕传感模块u’的同一传感单元中，当一带电体(如手指)f邻近或碰触所述衬底n1’相应所述电容器c’的附近位置，会感应电荷聚集，使得所述电容器c’的第一电极与第二电极之间的电容量发生变化，用于作为触控定位的依据。另，当激光l照射到所述感光晶体管t1’的感光层时，所述感光晶体管t1’在所述源极与漏极之间的有源层a1’产生电流变化，譬如发生漏电现象，使得所述电容器c’的第一电极与第二电极之间的电容量发生变化，用于作为激光定位的依据。相应地，配合相关触控扫描芯片，可以扫描侦测所述屏幕传感模块u’中的不同传感单元的电容量变化情况，作为侦测手指f或激光l指向所述屏幕传感模块的位置信息。
51.本发明上述实施例的显示装置及其屏幕传感模块，具有排成阵列的多个传感单元，所述传感单元包括二晶体管及一电容器，所述二晶体管中的一个晶体管电连接所述二晶体管中的另一个晶体管及所述电容器，所述二晶体管中的一个晶体管被配置成具有一感光层，使所述电容器响应于照射所述感光层的激光及邻近所述电容器的带电体而改变电容状态。通过扫描侦测所述屏幕传感模块中的不同传感单元的电容量变化情况，即可得知手指或激光指向所述屏幕传感模块的位置信息。从而，无需额外采用分时驱动机制，即可同时具备手指触控屏幕或激光指向屏幕的位置传感功能。
52.相较于其它基于时序控制的分时驱动技术，本发明上述实施例的显示装置及其屏幕传感模块可以达到简化驱动方案及提高识别效率等有益效果；相较于其它基于摄像控制的间接驱动技术，本发明上述实施例的显示装置及其屏幕传感模块可以达到简化控制方案及提高精准度等有益效果，有利于提升产业技术水平。
53.以上对本发明实施例进行详细介绍，本文中应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。