壓力檢測顯示裝置的制作方法

本公開一般涉及顯示技術領域，尤其涉及一種壓力檢測顯示裝置。

背景技術：

隨著顯示技術的發展，僅僅觸摸位置檢測已不再能滿足顯示屏上所呈現的人機交互界面交互操作方式的多樣性需求。在檢測手指在顯示屏平面的坐標位置之外，還需要對手指按壓顯示屏的壓力大小進行檢測，從而根據壓力大小的不同來進行相應的顯示。

現有的顯示屏中壓力感應功能的設計主要采用電容式或電阻式的壓力傳感器。在電阻式壓力傳感器的設計中，為了避免對顯示區的光透過率造成影響，通常將多個壓力傳感器設置于邊框區域，利用壓力傳感器輸出受壓時應力導致的擴散效應帶來的電壓變化。

然而，現有的電阻式壓力傳感器通常采用硅基材料來制作。在制作顯示屏的后續制程(例如，后續的剝離、清洗等制程)中，電阻式壓力傳感器容易因制程中引入的靜電而受損。

技術實現要素：

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種壓力檢測顯示裝置，以期解決現有技術中存在的技術問題。

第一方面，本申請實施例提供了一種壓力檢測顯示裝置，包括：基板；第一半導體層，第一半導體層上設置有多個壓力檢測感應單元；絕緣層，絕緣層覆蓋第一半導體層；壓感檢測電路，用于向各壓力檢測感應單元提供輸入電壓信號，并接收各壓力檢測感應單元采集的壓力感應信號；靜電防護環，各靜電防護環向基板的正投影為封閉環狀，各壓力檢測感應單元向基板的正投影處于其中一個封閉環狀之內。

在一些實施例中，壓力檢測感應單元為電阻式壓力傳感器，壓感檢測電路包括減法電路；電阻式壓力傳感器包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端；第一輸入端和第二輸入端分別與壓感檢測電路的第一電壓輸出端和第二電壓輸出端電連接，用于分別接收第一輸入電壓信號和第二輸入電壓信號；電阻式壓力傳感器的第一輸出端和第二輸出端分別與減法電路電連接，減法電路用于基于電阻式壓力傳感器的第一輸出端和第二輸出端輸出的壓力感應信號生成壓力值。

在一些實施例中，絕緣層為二氧化硅絕緣層。

在一些實施例中，各靜電防護環與各壓力檢測感應單元一一對應。

在一些實施例中，各壓力檢測感應單元向基板的正投影和與之一一對應的靜電防護環向基板的正投影的最大間距d滿足：d≤50μm。

在一些實施例中，壓力檢測顯示裝置包括陣列排布的像素單元，以及向各像素單元提供顯示信號的薄膜晶體管；薄膜晶體管包括柵極、源極、漏極以及溝道，其中，柵極形成在柵極金屬層，源極和漏極形成在源漏金屬層，溝道形成在第一半導體層；絕緣層形成在第一半導體層和柵極金屬層之間。

在一些實施例中，靜電防護環形成在柵極金屬層。

在一些實施例中，靜電防護環形成在源漏金屬層。

在一些實施例中，壓力檢測顯示裝置還包括遮光金屬層；遮光金屬層形成在基板和第一半導體層之間；遮光金屬層上形成有多個遮光金屬塊，各溝道向基板的正投影處于其中一個遮光金屬塊向基板的正投影的范圍之內；靜電防護環形成在遮光金屬層。

在一些實施例中，壓力檢測感應單元形成在壓力檢測顯示裝置的非顯示區。

按照本申請的方案，通過在壓力檢測顯示裝置的壓力檢測感應單元周圍設置靜電防護環，可以對壓力檢測感應單元起到靜電防護的作用，避免后續制程引入的靜電荷在壓力檢測感應單元累積而對其造成的損害。

此外，在一些實施例中，壓力檢測感應單元和靜電防護環可以設置在顯示裝置的已有膜層中，不需要額外增加膜層，有利于壓力檢測顯示裝置的輕薄化，并且不增加制作壓力檢測顯示裝置的制程。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1a為本申請的壓力檢測顯示裝置的一個實施例示意性結構圖；

圖1b為沿圖1a中a-a’的剖視圖；

圖2為本申請的壓力檢測顯示裝置中，電阻式壓力傳感器和減法電路的一個實施例的示意性電路圖；

圖3為本申請的壓力檢測顯示裝置的另一個實施例的示意性結構圖；

圖4a和圖4b分別示出了壓力檢測感應單元向基板的正投影和與之一一對應的靜電防護環向基板的正投影之間的相對位置關系示意圖；

圖5a為本申請的壓力檢測顯示裝置的又一個實施例的示意性結構圖；

圖5b為沿圖5a中b-b’的剖視圖；

圖5c和圖5d分別為圖5b所示實施例的兩種可選的實現方式的示意性剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。

參見圖1a所示，為本申請的壓力檢測顯示裝置的一個實施例的示意性結構圖，圖1b為沿圖1a中a-a’的剖視圖。需要說明的是，為了使附圖更加清晰地體現本實施例的發明點，適當地調整了圖1b中各部件的比例；為了不模糊本實施例的重點，忽略了壓力檢測顯示裝置中一些公知的膜層。

下面，將結合圖1a和圖1b來對本實施例進行描述。

本實施例的壓力檢測顯示裝置包括基板110、第一半導體層、絕緣層130、壓感檢測電路(圖中未示出)以及靜電防護環140。

其中，第一半導體層上設置有多個壓力檢測感應單元120。絕緣層130覆蓋第一半導體層。在這里，第一半導體層可以為摻雜的非晶硅層或摻雜的多晶硅層。通過對非晶硅層或多晶硅層進行摻雜，可以提升非晶硅層或多晶硅層的電導率，從而提升壓力檢測感應單元120的靈敏度。

壓感檢測電路用于向各壓力檢測感應單元120提供輸入電壓信號，并接收各壓力檢測感應單元120采集的壓力感應信號。可選地，壓感檢測電路可以設置于集成電路芯片150中，或者，壓感檢測電路也可以設置在壓力檢測感應單元120的附近。此外，各壓感檢測電路可以與各壓力檢測感應單元120一一對應地設置，從而向與之對應的壓力檢測感應單元120提供輸入電壓信號，并接收該壓力檢測感應單元120采集的壓力感應信號。或者，同一個壓感檢測電路可以與多個壓力檢測感應單元120相對應，從而可以同時或分時地向與之對應的多個壓力檢測感應單元120提供輸入電壓信號，并分別接收與之對應的各壓力檢測感應單元120采集的壓力感應信號。

各靜電防護環140向基板110的正投影為封閉環狀，各壓力檢測感應單元120向基板的正投影處于其中一個封閉環狀之內。本實施例中，靜電防護環140可以設置在壓力檢測顯示裝置中的任意一個金屬層。由于金屬是電的良導體，當在壓力檢測顯示裝置的制作過程中引入靜電時，靜電防護環140可以更好地對這些引入的靜電進行感應。由于金屬的電阻較低，即使在靜電防護環140上累積較多的電荷，其電壓的數量級也較小，這樣一來，便可以一定程度地避免靜電荷累積導致的放電。另一方面，在制作過程中，引入的靜電的極性是不固定的，隨著制作過程的推進，靜電防護環140上累積的電荷也可以逐步中和，從而對形成在第一半導體層的各個壓力檢測感應單元120進行有效地靜電防護，降低壓力檢測感應單元120受靜電損傷的可能性。

在一些可選的實現方式中，壓力檢測顯示裝置可以包括電壓輸出端，靜電防護環140還可以與該電壓輸出端電連接，從而起到更好的靜電防護效果。

需要說明的是，圖1a中，壓力檢測感應單元120的數量、其在本實施例的壓力檢測顯示裝置中的分布以及各靜電防護環140的封閉圖形的形狀及其所容納的壓力檢測感應單元120的數量僅是示意性的，旨在直觀地呈現各壓力檢測感應單元120及其于靜電防護環140之間的相對位置關系。本領域技術人員可以在獲知本實施例的壓力檢測顯示裝置的技術方案的基礎上，根據實際應用場景的需要來在顯示裝置恰當的位置設置和分布壓力檢測感應單元，并根據壓力檢測感應單元的數量和分布來設計靜電防護環的形狀及其與壓力檢測感應單元的對應關系。因此，無論壓力檢測單元的數量及其分布、靜電防護環的形狀及其與壓力檢測單元的對應關系如何，只要具備了本實施例所描述的上述技術特征，便落入了本實施例的保護范圍之內。

在一些可選的實現方式中，本實施例的壓力檢測感應單元可以為電阻式壓力傳感器。

參見圖2所示，為電阻式壓力傳感器以及壓感檢測電路的示意性電路圖。

電阻式壓力傳感器210包括第一輸入端in1、第二輸入端in2、第一輸出端out1和第二輸出端out2，壓感檢測電路包括減法電路220。

第一輸入端in1和第二輸入端in2分別與減法電路220的第一電壓輸出端out1’和第二電壓輸出端out2’電連接，用于分別接收第一輸入電壓信號和第二輸入電壓信號。

此外，如圖2所示，電阻式壓力傳感器210還包括四個壓感電阻r1～r4。其中，第一壓感電阻r1連接在第一輸入端in1和第一輸出端out1之間，第二壓感電阻r2連接在第二輸入端in2和第一輸出端out1之間，第三電阻r3連接在第二輸入端in2和第二輸出端out2之間，第四壓感電阻r4連接在第一輸入端in1和第二輸出端out2之間。

電阻式壓力傳感器的第一輸出端out1和第二輸出端out2分別與減法電路的第一輸入端in1’和第二輸入端in2’電連接，減法電路用于基于電阻式壓力傳感器210的第一輸出端out1和第二輸出端out2輸出的壓力感應信號生成壓力值。

下面，將進一步結合圖2的電路來說明電阻式壓力傳感器210和減法電路220的工作原理。

第一壓感電阻r1、第二壓感電阻r2、第三壓感電阻r3以及第四壓感電阻r4均形成于上述第一半導體層，且四個壓感電阻的阻值在受壓時發生變化。其中第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3同時拉伸、第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4同時收縮；或者第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3同時收縮、第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4同時拉伸。也就是說，在受到同樣的外界壓力作用時，第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3的阻值變化方向與第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4的阻值變化方向相反。本申請實施例的壓感電阻可以通過對第一半導體層進行圖形化來制作形成。

假設第一輸入端in1和第二輸入端in2輸入的第一電壓輸入信號和第二電壓輸入信號的電壓差為uin，第一壓感電阻r1、第二壓感電阻r2、第三壓感電阻r3、第四壓感電阻r4的阻值分別為r1、r2、r3和r4，在第一輸出端out1檢測到的第一輸出信號的電壓值u1可以采用下式(1)計算：

在第二輸出端out2檢測到的第二輸出信號的電壓值u2可以采用下式(2)計算：

可以對第一輸出端out1檢測到的第一輸出信號和第二輸出端out2檢測到的第二輸出信號進行減法運算，得到第一輸出端out1和第二輸出端out2的信號的電壓差δu為：

為了簡化壓力觸控檢測過程中的計算，可以設置第一壓感電阻r1、第二壓感電阻r2、第三壓感電阻r3、第四壓感電阻r4在未受壓時的電阻值相等，例如均為r，且第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3的應變系數相等，即其受到相同的壓力大小時電阻阻值的變化量相等，第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4的應變系數相等，即其受到相同的壓力大小時電阻阻值的變化量相等。第一壓感電阻r1和第二壓感電阻r2的應變系數符號相反，即第一壓感電阻r1和第二壓感電阻r2在受到同一壓力時電阻值的變化方向相反。

在進行壓力檢測時，受壓后第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3的電阻變化量為δr，第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4的電阻變化量為-δr，這時第一輸出端out1和第二輸出端out2之間的壓差δu1可以為：

其中，u’1和u’2分別為受壓后第一輸出端out1和第二輸出端out2檢測到的信號的電壓值。

采用上述式(4)，可以根據第一輸入端in1輸入的第一電壓輸入信號和第二輸入端in2輸入的第二電壓輸入信號的電壓差uin以及受壓后第一輸出端out1檢測到的第一輸出信號和第二輸出端out2檢測到的第二輸出信號之間的壓差δu’計算得出第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3的電阻的變化量δr，以及第二壓感電阻r2和第四壓感電阻r4的電阻的變化量-δr，進一步根據第一壓感電阻r1和第三壓感電阻r3電阻阻值的變化量δr以及應變系數計算得出該壓力檢測感應單元感應到的壓力的大小。

在本申請的壓力檢測顯示裝置的一些可選的實現方式中，覆蓋第一半導體層的絕緣層可以是無機絕緣層。該無機絕緣層例如可以由氮化硅或者二氧化硅材料制成。在這些可選的實現方式中，通過在壓力檢測感應單元的對應位置設置靜電防護環，可以防止靜電對絕緣層的絕緣特性產生影響，從而避免破壞該絕緣層下方的壓力檢測感應單元。

參見圖3所述，為本申請的壓力檢測顯示裝置的另一個實施例的示意性結構圖。

與圖1a和圖1b所示的實施例類似，本實施例的壓力檢測顯示裝置同樣包括本實施例的壓力檢測顯示裝置包括基板、第一半導體層、絕緣層、壓感檢測電路(圖中未示出)以及靜電防護環340。

其中，第一半導體層上設置有多個壓力檢測感應單元320。絕緣層覆蓋第一半導體層。壓感檢測電路用于向各壓力檢測感應單元320提供輸入電壓信號，并接收各壓力檢測感應單元320采集的壓力感應信號。此外，本實施例中，各靜電防護環340向基板的正投影為封閉環狀。

與圖1a和圖1b所示的實施例不同的是，本實施例中，各靜電防護環340與各壓力檢測感應單元320一一對應。也即是說，本實施例中，壓力檢測單元320向基板的正投影與靜電防護環340向基板的正投影一一對應，且壓力檢測單元320的正投影位于對應的靜電防護環340的正投影之內。

這樣一來，本實施例中的每一個壓力檢測單元320均有環繞其的靜電防護環340。使得靜電防護環340上能夠承載的靜電荷更多，可以更好地起到靜電屏蔽的效果。另一方面，即便其中某一個靜電防護環340上由于承載了過多的靜電荷導致了靜電擊穿現象的發生，也不會對除與之對應的壓力檢測單元之外的其它壓力檢測單元造成損壞。

在本實施例的一些可選的實現方式中，各壓力檢測感應單元向基板的正投影和與之一一對應的靜電防護環向基板的正投影的最大間距d滿足：d≤50μm。

例如，如圖4a所示，壓力檢測感應單元的形狀例如可以是矩形，那么，與之一一對應的靜電防護環也可以是矩形，且二者的在基板的正投影之間間距的最大值不超過50μm。也即是說，對于每一個壓感檢測感應單元向基板的正投影的輪廓上的每一點i，均存在該點與靜電防護環向基板的正投影之間的最小間距di，取di的最大值作為與該壓感檢測感應單元對應的d，且對于任意壓感檢測感應單元，與之相對應的d均滿足：d≤50μm。

或者，如圖4b所述，壓力檢測感應單元的形狀例如可以是“x”形，那么，與之一一對應的靜電防護環也可以是“x”形，且二者的在基板的正投影之間間距的最大值不超過50μm。在這里，二者的在基板的正投影之間間距的最大值也可以具有如對圖4a中描述那樣的確定方式。

這樣一來，由于壓力檢測感應單元向基板的正投影和與之一一對應的靜電防護環向基板的正投影之間的間距較小，靜電防護環可以向與之一一對應的壓力檢測感應單元提供更好的靜電屏蔽。

參見圖5a所示，為本申請的有一個實施例的壓力檢測顯示裝置的示意性結構圖，圖5b為沿圖5a中b-b’的剖視圖。

與圖1a和圖1b所示的實施例類似，本實施例的壓力檢測顯示裝置同樣包括本實施例的壓力檢測顯示裝置包括基板、第一半導體層、絕緣層510、壓感檢測電路(圖中未示出)以及靜電防護環540。

其中，第一半導體層上設置有多個壓力檢測感應單元520。絕緣層510覆蓋第一半導體層。壓感檢測電路用于向各壓力檢測感應單元520提供輸入電壓信號，并接收各壓力檢測感應單元520采集的壓力感應信號。此外，本實施例中，各靜電防護環540向基板的正投影為封閉環狀。

與圖1a和圖1b所示的實施例不同的是，本實施例中，進一步限定了壓力檢測顯示裝置包括陣列排布的像素單元p，以及向各像素單元提供顯示信號的薄膜晶體管t。

薄膜晶體管t包括柵極501、源極502、漏極503以及溝道504。其中，柵極501形成在柵極金屬層，源極502和漏503極形成在源漏金屬層，溝道504形成在第一半導體層。絕緣層510形成在第一半導體層和柵極金屬層之間。

從圖5b中可以看出，本實施例中，壓力檢測感應單元520可以與薄膜晶體管的溝道504形成在同一個半導體層。這樣一來，壓力檢測感應單元520可以與薄膜晶體管的溝道504可以在同一道制作工序中制作形成，從而使得制作壓力檢測感應單元520不增加制作壓力檢測顯示裝置的制程。

此外，在本實施例的一些可選的實現方式中，如圖5b所示，本實施例的靜電防護環540可以形成在柵極金屬層。也即是說，在這些可選的實現方式中，靜電防護環540可以與薄膜晶體管的柵極501在同一道制作工序中制作形成，從而使得制作靜電防護環540不增加制作壓力檢測顯示裝置的制程。

或者，在本實施例的另一些可選的實現方式中，如圖5c所示，靜電防護環540’可以形成在源漏金屬層。也即是說，靜電防護環540’可以與薄膜晶體管的源極502’和漏極503’在同一道制作工序中制作形成。

或者，在本實施例的另一些可選的實現方式中，如圖5d所示，壓力檢測顯示裝置還可以包括遮光金屬層。遮光金屬層形成在基板51”和第一半導體層之間。

遮光金屬層上形成有多個遮光金屬塊550”，各溝道504”向基板的正投影51”處于其中一個遮光金屬塊550”向基板51”的正投影的范圍之內。靜電防護環540”形成在遮光金屬層。

也即是說，在圖5d所示的實現方式中，靜電防護環540可以與遮光金屬塊550”在同一道制作工序中制作形成，從而使得制作靜電防護環540”不增加制作壓力檢測顯示裝置的制程。

需要說明的是，盡管圖5b～圖5d中，示意性地示出了與壓力檢測感應單元電連接的壓力檢測感應信號線(也即是壓力檢測感應單元與壓感檢測電路之間的連接走線)與薄膜晶體管的源極和漏極形成在同一導體層，但這僅是示意性的。本領域技術人員可以根據實際應用場景的需要(例如，壓感檢測電路的結構及其布線)來改變設置壓力檢測感應信號線的導體層。

此外，本申請各實施例的壓力檢測顯示裝置中，壓力檢測感應單元、靜電防護環均可以形成在非顯示區。這樣一來，設置壓力檢測感應單元、靜電防護環不會對壓力檢測顯示裝置的透過率等顯示性能產生任何不良的影響，也避免了壓力檢測感應單元、靜電防護環對形成在顯示區的其它電氣元件可能造成的電磁干擾。

本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。