显示面板和显示装置的制作方法

本申请涉及显示技术领域，具体涉及显示面板和显示装置。

背景技术：

随着显示技术的发展，具有压力感应功能的显示装置的应用越来越广泛。在显示装置中压力感应功能的可用性和准确度是一个比较重要的指标。

现有的显示屏中压力感应功能的设计主要采用电容式或电阻式的压力传感器。在电阻式压力传感器的设计中，为了避免对显示区的光透过率造成影响，通常将多个压力传感器设置于边框区域，利用压力传感器输出受压时应力导致的扩散效应带来的电压变化。

在上述压力感应功能的设计中，由于压力通常作用在显示区，位于边框区域的压力传感器难以精确感应按压的位置的压力大小。并且，对于柔性显示装置，应力不会集中在边框区域，而是分散在整个显示装置的各个区域，边框区域内的压力传感器无法感应按压操作，因此现有压力传感器的设计不适用于柔性显示装置。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术部分的至少一个技术问题，本申请实施例提供了显示面板和显示装置。

一方面，本申请实施例提供了一种显示面板，包括衬底、形成于衬底上的第一半导体层和第二半导体层，第一半导体层位于衬底和第二半导体层之间；显示面板上设有薄膜晶体管和压力感应单元；薄膜晶体管包括有源层，有源层位于第二半导体层；压力感应单元包括压感电阻，压感电阻位于第一半导体层。

第二方面，本申请实施例提供了一种显示装置，包括上述显示面板。

本申请提供的显示面板和显示装置，通过将压力感应单元设置于位于薄膜晶体管的有源层所在的第二半导体层与衬底之间的第一半导体层，可以利用用于保护衬底和薄膜晶体管有源层不被制作工艺中的激光灼伤的第一半导体层实现压力感应功能的设计，该压力感应单元可以设置于显示区，提升了压力感应单元的设计灵活性，有利于提升压力触控检测的精确度，而且实现了柔性显示装置的压力感应功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请实施例的显示面板的一个结构示意图；

图2图1所示显示面板的一个剖面结构示意图；

图3是图1所示显示面板中的压感单元的一个等效电路的结构示意图；

图4是图1所示显示面板的另一个剖面结构示意图；

图5是图1所示显示面板的再一个剖面结构示意图；

图6是图1所示显示面板的又一个剖面结构示意图；

图7是图1所示显示面板的制作方法的流程示意图；

图8是本申请实施例的显示装置的一个示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，其示出了根据本申请实施例的显示面板的一个结构示意图。如图1所示，显示面板100上设有薄膜晶体管101和压力感应单元102。其中，薄膜晶体管101可以作为开关器件或驱动器件，可设置于显示面板100的显示区和/或非显示区内。当显示面板100为液晶显示面板时，薄膜晶体管101可以为显示区内用于向像素提供显示驱动信号的开关元件，或者为非显示区内的驱动电路中的开关元件；当显示面板100为有机发光显示面板时，薄膜晶体管101可以为显示区内像素电路中的开关元件或驱动晶体管，或者为非显示区内的驱动电路中的开关元件。

压力感应单元102可以为电阻式压力传感器，包括压感电阻，压感电阻的阻值在受压时发生变化，通过检测电阻值的变化可以检测出受压位置和压力大小。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图1所示，压力感应单元102可以在显示面板上呈矩阵排布，各压力感应单元102的长度和宽度均不大于5mm，即每个压力感应单元在所形成的矩阵的行方向和列方向的长度均不大于5mm。这样，可以将压力感应单元102均匀地分布在显示面板上，有利于提升压力触控检测的精度。

请参考图2，其示出了图1所示显示面板的一个剖面结构示意图。

如图2所示，显示面板200(即图1所示的显示面板100)包括衬底20、形成于衬底上的第一半导体层21和第二半导体层22。其中，第一半导体层21位于衬底20和第二半导体层22之间，第一半导体层21和第二半导体层22之间通过绝缘介质23相隔开。薄膜晶体管101可以包括用于形成导电沟道的有源层，该有源层位于第二半导体层22。压力感应单元102包括压感电阻，该压感电阻位于第一半导体层21。

在本实施例中，第一半导体层21可以为用于在制作工艺中对第二半导体层22和衬底20进行保护的膜层。具体来说，薄膜晶体管可以为低温多晶硅(lowtemperaturepoly-silicon)薄膜晶体管，其有源层为多晶硅(poly-silicon)材料，在薄膜晶体管的有源层的制作工艺中，可以首先沉积一层非晶硅(amorphoussilicon，α-si)材料，之后采用准激光分子退火(excimerlaserannealing，ela)技术，利用一定波长的激光(如图2所示激光a)使该层非晶硅的硅晶转化为多晶硅，然后再将多晶硅图形化为薄膜晶体管的有源层图案有源层。在ela工艺中，若第二半导体层22具有缝隙或非晶硅材料缺失的区域，则激光可以穿透第二半导体层22。为了避免激光穿过第二半导体层22后直接照射到衬底20使衬底被损伤，通常可以利用第一半导体层21吸收ela工艺中穿过第二半导体层22的激光能量。

在本实施例的一些可选的实现方式中，显示面板为柔性显示面板，则衬底20可以为柔性衬底。则在柔性显示面板的制作中，需要利用刚性基板201对柔性衬底提供支撑，之后在柔性衬底上制作显示面板的器件和膜层，待柔性显示面板封装完成后，可以利用激光剥离(laserliftoff，llo)工艺、利用激光(如图2所示激光b)照射刚性基板201和柔性衬底20之间的离型层，从而将刚性基板201从柔性衬底20上剥离。在llo工艺中，第一半导体层21可以用于防止激光直接照射至薄膜晶体管的有源层，使薄膜晶体管受损。

在本实施例中，利用用于保护薄膜晶体管的有源层和衬底的第一半导体层制作压感电阻，可以将压感电阻设置于显示区内和非显示区内，从而提升了压力感应单元的设计灵活性，有利于提升压力触控检测的精确度。并且，本实施例的显示面板中的压力感应单元适用于应力不集中于边框区域的柔性显示装置，实现了柔性显示装置的压力感应功能设计。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述第二半导体层22为掺杂的多晶硅层，掺杂的离子可以为薄膜晶体管的有源层提供载流子，掺杂的离子可以为砷、磷、或者硼等。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述第一半导体层21可以为掺杂的非晶硅层或掺杂的多晶硅层。当第一半导体层21为掺杂的非晶硅层时，上述压感电阻由掺杂的非晶硅形成，在制作时可以沉积非晶硅材料并进行掺杂，之后图案化为压感电阻。当第一半导体层21为掺杂的多晶硅层时，上述压感电阻由掺杂的多晶硅形成，在制作时可以沉积非晶硅材料并进行掺杂，然后利用ela工艺将掺杂的非晶硅材料中的非晶硅晶化，形成掺杂的多晶硅层，之后图案化为压感电阻。由于在利用ela工艺使第一半导体层的非晶硅转化为多晶硅时，第一半导体层21为整层结构，不存在缝隙，所以ela工艺所采用的激光不会穿透第一半导体层21而对衬底20造成损伤。

在进一步的实施例中，上述第一半导体层21的厚度为d，40nm≤d≤60nm，例如d＝45nm。上述第二半导体层22的厚度可以与第一半导体层的厚度相同。第一半导体层21的厚度d超过60nm时不利于ela工艺对非晶硅的晶化，第一半导体层21的厚度d低于40nm时成膜均匀性会受到影响。通过设计第一半导体层21的厚度d在40nm到60nm之间，可以保证成膜均匀性良好，并且可以保证ela工艺可以有效地将所有非晶硅粒子晶化。

在本申请的一些实施例中，上述压力感应单元可以包括压感电阻和与压感电阻连接的第一输入端、第二输入端、第一检测端、第二检测端。该压感电阻可以用于接收第一输入端和第二输入端输入的电压输入信号，并向第一检测端和第二检测端输出电压检测信号，之后可以根据电压检测信号来计算感应到的压力大小。具体来说，压感电阻连接在包含上述第一输入端、第二输入端、第一检测端、第二检测端的电路中，第一输入端和第二输入端可以向压感电阻提供电源电压，该压感电阻在受压时电阻值发生变化，使得与其连接的第一检测端和第二检测端输出的信号的电压差与在未受压时的输出的信号的电压差不同。

进一步地，上述压力感应单元可以为半导体材质的微机电系统(microelectromechanicalsystems，mems)传感器，例如为硅基mems传感器。mems传感器包括两个输入端和两个输出端以及压感电阻，mems传感器工作时两输入端施加输入电压，两输出端电压差为输出信号，压感电阻的阻值因mems传感器受到平面剪切应力而发生变化，且变化量与平面剪切应力的大小和方向相关，因此可以利用mems传感器作为压力感应单元来进行压力触控检测。

请参考图3，图3是图1所示显示面板中的压感单元的一个等效电路的结构示意图。

如图3所示，压力感应单元300(图1所示压力感应单元102)包括第一输入端in1、第二输入端in2、第一检测端fout1、第二检测端fout2以及四个压感电阻；这里的四个压感电阻分别为第一压感电阻r1、第二压感电阻r2、第三压感电阻r3以及第四压感电阻r4。

第一压感电阻r1的第一端、第四压感电阻r4的第一端与第一输入端in1电连接，第二压感电阻r2的第二端和第三压感电阻r3的第二端与第二输入端in2电连接，第一压感电阻r1的第二端和第二压感电阻r2的第一端与第一检测端fout1连接，第三压感电阻r3的第一端和第四压感电阻r4的第二端与第二检测端fout2电连接。

在本实施例中，第一压感电阻r1、第二压感电阻r2、第三压感电阻r3以及第四压感电阻r4均形成于上述第一半导体层，且四个压感电阻的阻值在受压时发生变化。其中第一压感电阻r1和第三压感电阻r3同时拉伸、第二压感电阻r2和第四压感电阻r4同时收缩；或者第一压感电阻r1和第三感电阻r3同时收缩、第二压感电阻r2和第四压感电阻r4同时拉伸。也就是说，在感应压力触控时，第一压感电阻r1和第三压感电阻r3的阻值变化方向与第二压感电阻r2和第四压感电阻r4的阻值变化方向相反。本申请实施例的压感电阻可以通过在第一半导体层上刻缝形成，并且刻缝的宽度可以较小，以保证第一半导体层对第二半导体层和衬底的保护作用不会受到过大的影响。

在进一步的实施例中，如图1所示，显示面板100还可以包括集成驱动电路104，集成驱动电路104包括压感检测电路105，该压感检测电路105可以为减法电路。

上述压力感应单元300(或图1所示103)的第一输入端in1、第二输入端in2、第一检测端fout1、第二检测端fout2可以与压感检测电路105电连接。在压力触控检测时，压感检测电路105用于向第一输入端in1提供第一电平信号，向第二输入端in2提供第二电平信号，检测第一检测端fout1的第一检测信号和第二检测端fout2的第二检测信号；并根据第一电平信号、第二电平信号、第一检测信号和第二检测信号计算压力值。

以下结合图3进一步描述压感检测电路进行压力触控检测的工作原理。在这里，通过第一输入端in1和第二输入端in2分别输入第一电平信号和第二电平信号，利用第一检测端fout1和第二检测端fout2输出第一检测信号和第二检测信号。

假设第一输入端in1和第二输入端输入的第一电平信号和第二电平信号的电压差为uin，第一压感电阻r1、第二压感电阻r2、第三压感电阻r3、第四压感电阻r4的阻值分别为r1、r2、r3和r4，在第一检测端fout1检测到的第一检测信号的电压值u1可以采用下式(1)计算：

在第二检测端fout2检测到的第二检测信号的电压值u2可以采用下式(2)计算：

可以对第一检测端fout1检测到的第一检测信号和第二检测端fout2检测到的第二检测信号进行减法运算，得到第一检测端fout1和第二检测端fout2的信号的电压差δu为：

为了简化压力触控检测的计算过程，可以设置第一压感电阻r1、第二压感电阻r2、第三压感电阻r3、第四压感电阻r4在未受压时的电阻值相等，例如均为r，且第一压感电阻r1和第三压感电阻r3的应变系数相等，即其受到相同的压力大小时电阻阻值的变化量相等，第二压感电阻r2和第四压感电阻r4的应变系数相等，即其受到相同的压力大小时电阻阻值的变化量相等。第一压感电阻r1和第二压感电阻r2的应变系数符号相反，即第一压感电阻r1和第二压感电阻r2在受到同一压力时电阻值的变化方向相反。

在进行压力检测时，受压后第一压感电阻r1和第三压感电阻r3的电阻变化量为δr，第二压感电阻r2和第四压感电阻r4的电阻变化量为-δr，这时第一检测端fout1和第二检测端fout2之间的压差δu1可以为：

其中，u’1和u’2分别为受压后第一检测端fout1和第二检测端fout2检测到的信号的电压值。

采用上述式(4)，可以根据第一输入端in1输入的第一电平信号和第二输入端in2输入的第二电平信号的电压差uin以及受压后第一输出端fout1检测到的第一检测信号和第二输出端fout2检测到的第二检测信号之间的压差δu’计算得出第一压感电阻r1和第三压感电阻r3的电阻的变化量δr，以及第二压感电阻r2和第四压感电阻r4的电阻的变化量-δr，进一步根据第一压感电阻r1和第三压感电阻r3电阻阻值的变化量δr以及应变系数计算得出该压力感应单元感应到的压力的大小。

在利用多个压力感应单元执行如上所述的检测方法之后，可以根据各压力感应单元感应到的压力大小确定出压力触控的位置和压力值，从而实现了整个显示面板的压力触控检测。

请参考图4和图5，其示出了图1所示显示面板的另外两个剖面结构示意图。

在本申请的一些实施例中，显示面板上还设有电容。这里的电容可以是驱动电路中用于存保持电位或耦合产生电荷的电容，例如可以为栅极驱动电路中的电容。上述薄膜晶体管除了包括有源层之外，还可以包括栅极、源极和漏极，在栅极电压的控制下，有源层的载流子可以在源极和漏极之间漂移，从而将源极和漏极导通。

在一些实施例中，显示面板还可以包括与压感单元电连接的压感信号线。如图1所示压力感应单元102与多条压感信号线103电连接。这里的压感信号线103可以分别与图3所示压感单元的第一输入端in1、第二输入端in2、第一检测端fout1、第二检测端fout2电连接的信号线。

请参考图4，与图2相同，显示面板400包括衬底40、第一半导体层41和第二半导体层42，其中第一半导体层41位于衬底40和第二半导体层42之间，薄膜晶体管410包括有源层，该有源层位于第二半导体层42。压力感应单元包括压感电阻411，该压感电阻411位于第一半导体层41。第一半导体层41和第二半导体层42可以通过绝缘介质43相隔开。

如图4所示，显示面板400还包括栅极金属层44、电容金属层45以及源漏金属层46。薄膜晶体管410的栅极441位于栅极金属层44，薄膜晶体管410的源极461和漏极462位于源漏金属层46。源极461和漏极462通过过孔与有源层连接。显示面板400上还设有电容420，电容420的一个极板451位于电容金属层45，电容420的另一个极板442可以位于栅极金属层44。在本实施例的其他可选实现方式中，电容420的另一个极板还可以位于源漏金属层46。

在本实施例的一些可选的实现方式中，栅极金属层44可以位于第二半导体层42与源漏金属层46之间，电容金属层45可以位于栅极金属层44与源漏金属层46之间。在另一些可选的实现方式中，栅极金属层44可以位于第一半导体层41和第二半导体层42之间，源漏金属层46位于第二半导体层42远离栅极金属层44的一侧，这时，电容金属层45可以位于第二半导体层42与源漏金属层46之间。

在本实施例中，显示面板400还包括压感信号线452，压感信号线452设置于电容金属层45。压感信号线452可以通过过孔与位于第一半导体层41的压感电阻411电连接。这里的压感信号线452可以为图1所示的压感信号线103，用于向压力感应单元提供输入信号，并传输压力感应单元检测到的压力触控信号。

图4所示实施例中，在实现显示区内压力感应单元设计的基础上，通过将压感信号线设置在显示面板的电容金属层，可以在电容的制作工艺中一并制作压感信号线，利用同一道掩膜版制作电容的一个极板和压感信号线，从而无需增加额外的掩膜版和膜层即可实现压感单元的信号输入和输出，有利于减小压力感应功能的显示器件的厚度，降低具有压力感应功能的显示器件的制作成本。

进一步地，上述衬底40可以为柔性衬底，显示面板400还可以包括有机发光器件420，该有机发光器件420位于薄膜晶体管410远离衬底40的一侧，可以包括阳极47、有机发光材料48以及阴极49，有机发光材料47位于阳极47和阴极49之间。阴极49可以为整面式的结构，即多个有机发光器件的阴极相互电连接。

请参考图5，与图2相同，显示面板500包括衬底50、第一半导体层51和第二半导体层52，其中第一半导体层51位于衬底50和第二半导体层52之间，薄膜晶体管510包括有源层，该有源层位于第二半导体层52。压力感应单元包括压感电阻511，该压感电阻511位于第一半导体层51。第一半导体层51和第二半导体层52可以通过绝缘介质53相隔开。

如图5所示，显示面板500还包括栅极金属层、电容金属层(未示出)以及源漏金属层56。其中，栅极金属层包括第一栅极金属层541和第二栅极金属层542。薄膜晶体管510的栅极包括第一栅极501和第二栅极502，第一栅极501位于第一栅极金属层541，第二栅极位于第二栅极金属层542。薄膜晶体管510的源极551和漏极552位于源漏金属层55。源极551和漏极552通过过孔与有源层连接。显示面板500上还设有电容，电容一个极板位于电容金属层，另一个极板可以位于第一栅极金属层541、第二栅极金属层542或源漏金属层55。

在本实施例中，显示面板500上设有压感信号线503，该压感信号线503可以设置于第一栅极金属层541或第二栅极金属层542，并且可以通过过孔与设置于第一半导体层51的压感电阻511电连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第一栅极金属层541位于第一半导体层51和第二半导体层52之间，第二栅极金属层542位于第二半导体层52与源漏金属层55之间，即第一栅极金属层541位于第二栅极金属层542的底部，压感信号线503可以进一步设置于第一栅极金属层541。通常位于第二栅极金属层542底部的第一栅极金属层541较薄，且第一栅极金属层541的走线较少，具有足够的空间供压感信号线503走线，有利于简化压感信号线503的走线设计，减少压感信号线503与显示面板其他信号线之间的信号串扰。

进一步地，上述衬底50可以为柔性衬底，显示面板500还可以包括有机发光器件520，该有机发光器件520位于薄膜晶体管510远离衬底50的一侧，可以包括阳极56、有机发光材料57以及阴极58，有机发光材料57位于阳极56和阴极58之间。阴极58可以为整面式的结构，即多个有机发光器件的阴极可以相互电连接。

请参考图6，其示出了图1所示显示面板的又一个剖面结构示意图。

如图6所示，在图2所示实施例的基础上，显示面板600还包括位于衬底20和第一半导体层21之间的第一缓冲层210和位于第一半导体层21和第二半导体层22之间的绝缘层23。在这里，位于第一半导体层21和第二半导体层22之间的绝缘层23包括第二缓冲层220和位于第二缓冲层220和第二半导体层22之间的阻挡层230。进一步地，阻挡层230可以包括第一阻挡层231和第二阻挡层232。

第一缓冲层210和第二缓冲层220可以为硅氧化物，其厚度可以为500nm。通过设置第一缓冲层210和第二缓冲层220，可以保证在采用ela工艺使非晶硅晶化时衬底被损伤的几率较小。第一阻挡层231和第二阻挡层232可以分别为硅氮化物和硅氧化物，第一阻挡层231的厚度可以为120nm，第二阻挡层232的厚度可以为300nm。第一阻挡层和第二阻挡层可以在薄膜晶体管的有源层和栅极制作时作为刻蚀阻挡层，能够保护有源层和栅极图形刻蚀掉，并且，双层阻挡层的设计可以减小光传输过程中的色散和光能量的损耗，有利于提升显示效果。

请参考图7，其示出了图1所示显示面板的制作方法的流程示意图。在这里，以制作柔性显示面板为例描述本申请实施例的显示面板的制作方法。

如图7所示，在步骤701，提供刚性基板；然后，在步骤702，在刚性基板上形成柔性衬底；接着，在步骤703中，在柔性衬底上形成第一缓冲层以及第一半导体层，具体可以通过物理沉积或溅射的方式形成第一缓冲层和第一半导体层，第一半导体层可以为掺杂的非晶硅层。

之后，在步骤704中，对第一半导体层进行图案化处理，具体可以利用掩膜版对第一半导体层进行曝光、显影，形成压感单元中的压感电阻。然后，在步骤705中，在第一半导体层上形成第二缓冲层和阻挡层，具体可以通过物理沉积或溅射的方式形成。

接着，在步骤706中，在阻挡层上形成第二半导体层，即形成第二层非晶硅层，并在步骤707中，采用ela工艺使第二半导体层的非晶硅晶化，这里，可以调节ela工艺中的激光强度使第一半导体层的非晶硅也转化为多晶硅。在步骤707中，若第二半导体层具有缺陷，即第二半导体层某些区域没有非晶硅粒子，第一半导体层可以吸收从第二半导体层的缺陷区域透射的激光，避免激光对衬底造成损伤。

之后，可以在步骤708中，图形化第二半导体层以形成薄膜晶体管器件的有源层，并在步骤709中，在第二半导体层上依次形成栅极层、电容金属层、源漏金属层以及有机发光器件层，然后再步骤710中封装有机发光器件层。其中，在制作栅极层、电容金属层、源漏金属层时，可以同时制作出薄膜晶体管器件以及压感信号线。

最后在步骤711中，利用llo工艺将柔性衬底和刚性基板分离，从而形成了柔性显示面板。在该步骤711中，第一半导体层可以吸收穿过衬底的激光能量，防止激光照射至有有源层使薄膜晶体管受损。

通过以上制作流程可以看出，本申请实施例的显示面板可以利用已有的膜层、利用现有的工艺制作出压感电阻和压感信号线，并且由于第一半导体层中压感电阻可以根据需要设计，能够提升压感触控检测的精度，还可以实现柔性显示面板的压力感应功能。

本申请实施例还提供了一种显示装置，如图8所示，该显示装置800包括上述各实施例的显示面板，可以为手机、平板电脑、可穿戴设备等。可以理解，显示装置800还可以包括光学胶、保护玻璃等公知的结构，此处不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。