一种感测基板及其制作方法、显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是指一种感测基板及其制作方法、显示装置。

背景技术：

目前，在显示设备上为了实现对使用者的动作进行识别，一般需要使用昂贵的ccd(电荷耦合元件)/cmos(互补金属氧化物半导体)照相机来获取使用者的动作经过分析后执行相应的操作，并且在夜间若需要对使用者的动作进行识别时，还要需要使用四轴运动记忆传感器(motionmemsensor)来记录使用者的动作。这些实现对使用者动作进行识别的设备较为昂贵，且不易整合在显示设备中。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种感测基板及其制作方法、显示装置，能够在显示装置中实现图像传感器与显示面板的结构集成和功能集成。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种感测基板，包括位于衬底基板上的栅线和与所述栅线交叉设置的数据线，所述栅线和数据线限定出多个像素区域，所述像素区域内设置有显示用驱动薄膜晶体管，所述感测基板还包括：

至少在部分所述像素区域，具有位于所述像素区域内的图像传感器，所述图像传感器包括敏感元件、位于所述敏感元件一端的第一电极和位于所述敏感元件另一端的第二电极。

进一步地，所述具有位于所述像素区域内的图像传感器的部分像素区域均匀分布于衬底基板上。

进一步地，所述图像传感器的所述第一电极与所述栅线连接，所述第二电极与位于所述衬底基板上的敏感元件电流检测线连接。

进一步地，所述感测基板具体包括：

衬底基板；

位于所述衬底基板上的栅线和驱动薄膜晶体管的栅极；

栅绝缘层；

位于所述栅绝缘层上的驱动薄膜晶体管的源极、漏极、有源层和所述数据线；

位于所述栅绝缘层上的第一电极、第二电极和敏感元件电流检测线，所述第一电极和所述第二电极间隔既定距离设置，所述第二电极与所述敏感元件电流检测线连接，所述第一电极通过贯穿所述栅绝缘层的过孔与所述栅线连接；

架设在所述第一电极和所述第二电极上的所述敏感元件。

进一步地，所述感测基板还包括：

与所述栅线连接、控制所述图像传感器的开关薄膜晶体管；以及

位于所述衬底基板上的图像传感器数据线；

所述开关薄膜晶体管的漏极与所述第一电极连接，所述开关薄膜晶体管的栅极与所述栅线连接，所述开关薄膜晶体管的源极与所述图像传感器数据线连接。

进一步地，所述感测基板具体包括：

衬底基板；

位于所述衬底基板上的所述栅线和所述驱动薄膜晶体管的栅极、所述开关薄膜晶体管的栅极，所述驱动薄膜晶体管的栅极和所述开关薄膜晶体管的栅极均与所述栅线连接；

栅绝缘层；

位于所述栅绝缘层上的所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极、有源层和所述数据线；

位于所述栅绝缘层上的所述开关薄膜晶体管的源极、漏极、有源层、所述第一电极、所述第二电极、所述图像传感器数据线和所述敏感元件电流检测线，所述第一电极和所述第二电极间隔既定距离设置，所述开关薄膜晶体管的漏极与所述第一电极连接，所述开关薄膜晶体管的源极与所述图像传感器数据线连接，所述第二电极与所述敏感元件电流检测线连接；

架设在所述第一电极和所述第二电极上的敏感元件。

进一步地，所述敏感元件相对所述栅绝缘层悬空。

进一步地，所述图像传感器为红外图像传感器。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的感测基板，所述显示装置还包括与所述敏感元件电流检测线连接的处理电路，用于根据敏感元件电流检测线上的电流变化识别触控操作。

本发明实施例还提供了一种感测基板的制作方法，包括在衬底基板上形成栅线、与所述栅线交叉设置的数据线，所述栅线和数据线限定出多个像素区域，在所述像素区域内形成显示用驱动薄膜晶体管，所述制作方法还包括：

至少在部分所述像素区域内形成图像传感器，所述图像传感器包括敏感元件、位于所述敏感元件一端的第一电极和位于所述敏感元件另一端的第二电极。

进一步地，所述敏感元件与所述驱动薄膜晶体管的有源层通过一次构图工艺形成。

进一步地，采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极、所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极。

进一步地，所述制作方法具体包括：

提供一衬底基板；

在所述衬底基板上通过一次构图工艺形成所述栅线和所述驱动薄膜晶体管的栅极；

形成栅绝缘层，并形成贯穿所述栅绝缘层的过孔；

在所述栅绝缘层上通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极、数据线、所述图像传感器的第一电极、第二电极和敏感元件电流检测线，所述第一电极和所述第二电极间隔既定距离设置，所述第二电极与所述敏感元件电流检测线连接，所述第一电极通过贯穿所述栅绝缘层的过孔与所述栅线连接；

在所述第一电极和所述第二电极之间形成过渡层；

通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的有源层和位于所述过渡层上的所述敏感元件，所述敏感元件在所述衬底基板上的正投影与所述第一电极和所述第二电极在所述衬底基板上的正投影均存在重叠区域；

去除所述过渡层，形成架设在所述第一电极和所述第二电极上的所述敏感元件。

进一步地，所述制作方法还包括形成与所述栅线连接、控制所述图像传感器的开关薄膜晶体管，

其中，采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极、所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极、所述开关薄膜晶体管的源极、漏极。

进一步地，所述制作方法具体包括：

提供一衬底基板；

在所述衬底基板上通过一次构图工艺形成所述栅线、所述驱动薄膜晶体管的栅极、所述开关薄膜晶体管的栅极，所述驱动薄膜晶体管的栅极和所述开关薄膜晶体管的栅极均与所述栅线连接；

形成栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上通过一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极、图像传感器数据线、敏感元件电流检测线、所述数据线、所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极、所述开关薄膜晶体管的源极、漏极，所述第一电极和所述第二电极间隔既定距离设置，所述开关薄膜晶体管的漏极与所述第一电极连接，所述开关薄膜晶体管的源极与所述图像传感器数据线连接，所述第二电极与所述敏感元件电流检测线连接；

在所述第一电极和所述第二电极之间形成过渡层；

通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的有源层、所述开关薄膜晶体管的有源层和位于所述过渡层上的所述敏感元件，所述敏感元件在所述衬底基板上的正投影与所述第一电极和所述第二电极在所述衬底基板上的正投影均存在重叠区域；

去除所述过渡层，形成架设在所述第一电极和所述第二电极上的所述敏感元件。

进一步地，通过溶解的方法去除所述过渡层，使得所述敏感元件悬空。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，在衬底基板上制作图像传感器，图像传感器与驱动薄膜晶体管位于同一衬底基板上，使得显示装置能够集成图像传感器的结构和功能。

附图说明

图1为本发明一实施例感测基板的平面示意图；

图2为图1所示感测基板的cc截面示意图；

图3为本发明另一实施例感测基板的平面示意图；

图4为图3所示感测基板的cc截面示意图。

附图标记

1栅线2数据线3像素电极4图像传感器数据线

5敏感元件6敏感元件电流检测线7衬底基板

81驱动薄膜晶体管的栅极82驱动薄膜晶体管的源极

83驱动薄膜晶体管的有源层84驱动薄膜晶体管的漏极

88开关薄膜晶体管的栅极85开关薄膜晶体管的源极

86开关薄膜晶体管的有源层87开关薄膜晶体管的漏极

9栅绝缘层10第二电极11第一电极

a驱动薄膜晶体管b开关薄膜晶体管

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中实现对使用者动作进行识别的设备较为昂贵，且不易整合在显示设备中的问题，提供一种感测基板及其制作方法、显示装置，能够在显示装置中实现对使用者触控动作的识别，且实现成本较低。

本发明实施例提供了一种感测基板，包括位于衬底基板上的栅线和与所述栅线交叉设置的数据线，所述栅线和数据线限定出多个像素区域，所述像素区域内设置有显示用驱动薄膜晶体管，所述感测基板还包括：

至少在部分所述像素区域，具有位于所述像素区域内的图像传感器，所述图像传感器包括敏感元件、位于所述敏感元件一端的第一电极和位于所述敏感元件另一端的第二电极。

本实施例中，在衬底基板上制作有图像传感器，图像传感器与驱动薄膜晶体管位于同一衬底基板上，使得显示装置能够集成图像传感器的结构和功能，例如以较低的成本在显示装置中实现对使用者触控动作的识别。

并且由于目前图像传感器的敏感元件采用半导体材料制备，因此，可以与感测基板的驱动薄膜晶体管的有源层采用同样的材料制备，这样图像传感器的敏感元件可以与感测基板的驱动薄膜晶体管的有源层采用同一次构图工艺形成，使得在制备显示器件的同时制备图像传感器。

上述所称的部分像素区域，指的是具有图像传感器的像素区域在衬底基板上的分布至少能够满足实现图像传感器所要执行的功能。容易理解，不同类型的图像传感器基于其捕捉、成像等精度的需要对区域分布密度有不同的要求，例如红外图像传感器可以在较低的分布密度下即可实现成像捕捉，例如深度图像传感器需要在较高的分布密度下实现准确的深度和3d捕捉识别。在本公开的实施例中，通常而言，部分像素区域例如可以是不低于所有像素区域的30％，例如可以是不低于所有像素区域的50％，例如可以是不低于所有像素区域的80％，例如可以是所有像素区域均具有图像传感器。

进一步地，上述具有图像传感器的像素区域均匀分布在衬底基板上，从而提高图像传感均匀度。

进一步地，图像传感器可以为红外图像传感器，红外图像传感器在白天和夜间均可对使用者的触控动作、手势、动作等进行感知和识别。

如图1所示，一具体实施例中，在衬底基板上排布有成行排列的栅线1、成列排列的数据线2和敏感元件电流检测线6。栅线1和数据线2限定出多个像素区域，像素区域内设置有显示用驱动薄膜晶体管a，驱动薄膜晶体管a的栅极与栅线1连接，源极与数据线2连接，漏极与像素电极3连接。像素区域内还设置有图像传感器，图像传感器包括敏感元件5、位于敏感元件5一端的第一电极11和位于敏感元件5另一端的第二电极10，第一电极11与栅线1连接，第二电极10与敏感元件电流检测线6连接。

结合图2，该具体实施例中，所述感测基板具体包括：

衬底基板7；

位于所述衬底基板7上的栅线1和驱动薄膜晶体管的栅极81；

栅绝缘层9；

位于所述栅绝缘层9上的驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、有源层83和所述数据线2；

位于所述栅绝缘层9上的第一电极11、第二电极10和敏感元件电流检测线，所述第一电极11和所述第二电极10间隔既定距离设置，所述第二电极10与所述敏感元件电流检测线6连接，所述第一电极11通过贯穿所述栅绝缘层9的过孔与所述栅线1连接；

架设在所述第一电极11和所述第二电极10上的所述敏感元件5，敏感元件5可以采用与有源层83相同的材料制成，且通过一次构图工艺形成，敏感元件5相对栅绝缘层9悬空。

在图像传感器工作时，光线(包括红外线)照射到敏感元件5上使其温度上升，温度上升导致敏感元件5的电阻变化，通过检测敏感元件5的电阻变化量可以实现光线强度的检测，从而实现图像的感知。由图1和图2可以看出，栅线1电压施加在图像传感器的敏感元件5上，敏感元件电流检测线6电位恒定，通过检测敏感元件电流检测线6的电流变化即可测量出敏感元件5的电阻变化，继而得出光线强度的变化。

另一具体实施例中，如图3所示，在衬底基板上排布有成行排列的栅线1、成列排列的数据线2、图像传感器数据线4和敏感元件电流检测线6。栅线1和数据线2限定出多个像素区域，像素区域内设置有显示用驱动薄膜晶体管a，驱动薄膜晶体管a的栅极与栅线1连接，源极与数据线2连接，漏极与像素电极3连接。像素区域内还设置有图像传感器，图像传感器包括敏感元件5、位于敏感元件5一端的第一电极和位于敏感元件5另一端的第二电极10。所述感测基板还包括：与所述栅线连接、控制所述图像传感器的开关薄膜晶体管b；以及位于所述衬底基板上的图像传感器数据线4；所述开关薄膜晶体管的漏极与第一电极连接，所述开关薄膜晶体管的栅极与所述栅线1连接，所述开关薄膜晶体管的源极与所述图像传感器数据线4连接，其中，开关薄膜晶体管的漏极与第一电极可以为一体结构。

进一步地，如图4所示，所述感测基板具体包括：

衬底基板7；

位于所述衬底基板7上的栅线和所述驱动薄膜晶体管的栅极81、所述开关薄膜晶体管的栅极88，所述驱动薄膜晶体管的栅极81和所述开关薄膜晶体管的栅极88均与所述栅线连接；

栅绝缘层9；

位于所述栅绝缘层9上的所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、有源层83和所述数据线；

位于所述栅绝缘层9上的所述开关薄膜晶体管的源极85、漏极87、有源层86、所述第一电极、所述第二电极10、所述图像传感器数据线和所述敏感元件电流检测线，所述第一电极11和所述第二电极10间隔既定距离设置，所述开关薄膜晶体管的漏极87与所述第一电极连接，第一电极可以与漏极87为一体结构，所述开关薄膜晶体管的源极85与所述图像传感器数据线4连接，所述第二电极10与所述敏感元件电流检测线4连接；架设在所述第一电极和所述第二电极10上的敏感元件5。敏感元件5可以采用与有源层83、有源层86相同的材料制成，且通过一次构图工艺形成，敏感元件5相对栅绝缘层9悬空。

在图像传感器工作时，光线(包括红外线)照射到敏感元件5上使其温度上升，温度上升导致敏感元件5的电阻变化，通过检测敏感元件5的电阻变化量可以实现光线强度的检测，从而实现图像的感知。由图3和图4可以看出，栅线1电压施加在开关薄膜晶体管的栅极上，使得开关薄膜晶体管开启，图像传感器数据线4上电压通过开关薄膜晶体管施加在图像传感器的敏感元件5上，敏感元件电流检测线6电位恒定，通过检测敏感元件电流检测线6的电流变化即可测量出敏感元件5的电阻变化，继而得出光线强度的变化。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的感测基板，所述显示装置还包括与所述敏感元件电流检测线连接的处理电路，用于根据敏感元件电流检测线上的电流变化识别触控操作。所述显示装置可以为：电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。

本发明实施例还提供了一种感测基板的制作方法，包括在衬底基板上形成栅线、与所述栅线交叉设置的数据线，所述栅线和数据线限定出多个像素区域，在所述像素区域内形成显示用驱动薄膜晶体管，所述制作方法还包括：

至少在部分所述像素区域内形成图像传感器，所述图像传感器包括敏感元件、位于所述敏感元件一端的第一电极和位于所述敏感元件另一端的第二电极。

本实施例中，在衬底基板上制作有图像传感器，图像传感器与驱动薄膜晶体管位于同一衬底基板上，使得显示装置能够集成图像传感器的结构和功能，例如以较低的成本在显示装置中实现对使用者触控动作、动作、手势等的识别。

并且由于目前图像传感器的敏感元件采用半导体材料制备，因此，可以与感测基板的驱动薄膜晶体管的有源层采用同样的材料制备，这样图像传感器的敏感元件可以与感测基板的驱动薄膜晶体管的有源层采用同一次构图工艺形成，使得在制备显示器件的同时制备图像传感器。

进一步地，图像传感器可以为红外图像传感器，红外图像传感器在白天和夜间均可对使用者的触控动作、动作、手势等进行识别。

进一步地，所述制作方法包括：采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极、所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极。

一具体实施例中，在制作如图1和图2所示的感测基板时，所述制作方法包括：

采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极11、第二电极10、所述数据线2，所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84和所述敏感元件电流检测线6。

进一步地，可以在制备驱动薄膜晶体管以及栅线1、数据线2的制备过程制备图像传感器和敏感元件电流检测线6，所述制作方法具体包括：

提供一衬底基板7，衬底基板7可以为硬质基板比如玻璃基板或石英基板，也可以为柔性基板比如聚酰亚胺基板；

在所述衬底基板7上通过一次构图工艺形成所述栅线1和所述驱动薄膜晶体管的栅极81，栅线1和栅极81可以采用cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金制成，可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo，ti\cu\ti，mo\al\mo等；

形成栅绝缘层9，并形成贯穿所述栅绝缘层9的过孔，栅绝缘层9可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体是sih4、nh3、n2或sih2cl2、nh3、n2；

在所述栅绝缘层9上通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、数据线2、所述图像传感器的第一电极11、第二电极10和所述敏感元件电流检测线6，所述第一电极11和所述第二电极10间隔既定距离设置，所述第二电极10与所述敏感元件电流检测线6连接，所述第一电极11通过贯穿所述栅绝缘层9的过孔与所述栅线1连接，所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、数据线2、所述图像传感器的第一电极11、第二电极10和所述敏感元件电流检测线6可以采用cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金制成，可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo，ti\cu\ti，mo\al\mo等；

在所述第一电极11和所述第二电极10之间形成过渡层，过渡层可以采用光刻胶，位于第一电极11和所述第二电极10之间；

通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的有源层83和位于所述过渡层上的所述敏感元件5，所述敏感元件5在所述衬底基板7上的正投影与所述第一电极11和所述第二电极10在所述衬底基板7上的正投影均存在重叠区域，有源层和敏感元件5可以采用a-si、ltps等半导体材料；

去除所述过渡层，形成架设在所述第一电极11和所述第二电极10上的所述敏感元件5，具体地可以采用naoh溶液，溶解敏感元件5下方的光刻胶，以形成悬空结构。

进一步地，所述制作方法还包括形成与所述栅线连接、控制所述图像传感器的开关薄膜晶体管，

其中，采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极、所述驱动薄膜晶体管的源极、漏极、所述开关薄膜晶体管的源极、漏极。

一具体实施例中，在制作如图3和图4所示的感测基板时，所述制作方法包括形成与所述栅线1连接的开关薄膜晶体管以及位于所述衬底基板7上的图像传感器数据线42，其中，

采用同一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极10、所述图像传感器数据线42、所述敏感元件电流检测线6、所述数据线2、所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、所述开关薄膜晶体管的源极85、漏极87。

进一步地，所述制作方法具体包括：

提供一衬底基板7，衬底基板7可以为硬质基板比如玻璃基板或石英基板，也可以为柔性基板比如聚酰亚胺基板；

在所述衬底基板7上通过一次构图工艺形成所述栅线1、所述驱动薄膜晶体管的栅极81、所述开关薄膜晶体管的栅极88，所述驱动薄膜晶体管的栅极81和所述开关薄膜晶体管的栅极88均与所述栅线1连接，所述栅线1、所述驱动薄膜晶体管的栅极81、所述开关薄膜晶体管的栅极88可以采用cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金制成，可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo，ti\cu\ti，mo\al\mo等；

形成栅绝缘层9，栅绝缘层9可以选用氧化物、氮化物或者氧氮化合物，对应的反应气体是sih4、nh3、n2或sih2cl2、nh3、n2；

在所述栅绝缘层9上通过一次构图工艺形成所述图像传感器的第一电极、第二电极10、所述图像传感器数据线42、所述敏感元件电流检测线6、所述数据线2、所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、所述开关薄膜晶体管的源极85、漏极87，所述第一电极和所述第二电极10间隔既定距离设置，所述开关薄膜晶体管的漏极87与所述第一电极连接，所述开关薄膜晶体管的源极85与所述图像传感器数据线42连接，所述第二电极10与所述敏感元件电流检测线6连接，所述图像传感器的第一电极、第二电极10、所述图像传感器数据线42、所述敏感元件电流检测线6、所述数据线2、所述驱动薄膜晶体管的源极82、漏极84、所述开关薄膜晶体管的源极85、漏极87可以采用cu，al，ag，mo，cr，nd，ni，mn，ti，ta，w等金属以及这些金属的合金制成，可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如cu\mo，ti\cu\ti，mo\al\mo等，其中，第一电极和开关薄膜晶体管的漏极87为一体结构；

在所述第一电极和所述第二电极10之间形成过渡层，过渡层可以采用光刻胶，位于第一电极和所述第二电极10之间；

通过一次构图工艺形成所述驱动薄膜晶体管的有源层83、所述开关薄膜晶体管的有源层86和位于所述过渡层上的所述敏感元件5，所述敏感元件5在所述衬底基板7上的正投影与所述第一电极和所述第二电极10在所述衬底基板7上的正投影均存在重叠区域，有源层和敏感元件5可以采用a-si、ltps等半导体材料；

去除所述过渡层，形成架设在所述第一电极和所述第二电极10上的所述敏感元件5，具体地可以采用naoh溶液，溶解敏感元件5下方的光刻胶，以形成悬空结构。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。