阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置与流程

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置。

背景技术：

目前，平板显示装置日益深入人们的日常生活中。常用的平板显示装置包括lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示装置)和oled(organiclight-emittingdiode:有机发光二极管)显示装置，平板显示装置更易于为人们提供便捷的使用。

随着科学技术的发展，显示屏出现了集成压力检测的能力，丰富了显示屏的智能化，提高人机交互体验。目前的显示屏压力检测方式主要为3d触控(touch)方式，即在触控功能的基础上增加第三个方向(通常是z轴)的维度，从而为显示屏的触控功能增加由压力控制的动作。但是，目前的3d触控方式，压力检测通常需要在触控结构的辅助下先实现定位，才能给出特性位置的压力信号；并且，压力检测结构与触控结构配合不能实现高精细的压力检测，压力检测比较粗糙，难以提供更加的触控体验。

可见，如何在简化结构和制备方法的同时，实现高精度的压力检测，为人们的触控提供更为细腻的体验，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中上述不足，提供一种阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置，该阵列基板在实现高精度的压力检测的同时，简化了结构和制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该阵列基板，划分为多个像素区，每一所述像素区均设置有像素薄膜晶体管，其中，至少部分所述像素区内设置有压力组件和压力薄膜晶体管，所述压力薄膜晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述压力组件与所述压力薄膜晶体管的第一极或控制极连接；

并且，所述像素薄膜晶体管的至少部分层结构与所述压力薄膜晶体管的对应层结构同层设置。

优选的是，所述压力组件包括依次层叠设置的接触电极、压力感测层和偏置电极，所述接触电极与所述压力薄膜晶体管的第一极或控制极连接。

优选的是，所述像素薄膜晶体管的有源层与所述压力薄膜晶体管的有源层同层设置、且具有相同的图形，所述像素薄膜晶体管的第一极、第二极与所述压力薄膜晶体管的第一极、第二极同层设置、且分别具有相同的图形，所述像素薄膜晶体管为顶栅结构，所述压力薄膜晶体管为底栅结构。

优选的是，所述压力组件中，所述接触电极为图案化结构，所述接触电极还共用为所述压力薄膜晶体管的栅极。

优选的是，在所述压力薄膜晶体管中还包括遮光金属块，所述遮光金属块与所述像素薄膜晶体管的栅极同层设置，用于避免所述压力薄膜晶体管的有源层受光的遮光金属块。

优选的是，在对应着所述像素薄膜晶体管的有源层的区域，所述偏置电极形成开口。

优选的是，所述像素薄膜晶体管和所述压力薄膜晶体管具有相同的层结构分布，所述像素薄膜晶体管为底栅结构，所述压力薄膜晶体管为底栅结构；

或者，所述像素薄膜晶体管为顶栅结构，所述压力薄膜晶体管为顶栅结构；

或者，所述像素薄膜晶体管为底栅结构，所述压力薄膜晶体管为顶栅结构；

或者，所述像素薄膜晶体管为顶栅结构，所述压力薄膜晶体管为底栅结构。

优选的是，所述偏置电极和/或所述压力感测层为面状结构，或者为网格状结构。

一种显示面板，包括上述的阵列基板。

优选的是，所述显示面板包括显示组件，所述显示组件与所述像素薄膜晶体管的第二极连接，所述显示组件和所述压力组件分别位于所述有源层的两侧或同侧。

优选的是，所述显示组件至少包括发光层，所述发光层与所述压力感测层同层设置，所述显示组件的阴极共用为所述压力组件的偏置电极。

优选的是，所述像素薄膜晶体管和所述显示组件形成显示板，所述压力薄膜晶体管和所述压力组件形成感测板，所述显示板与所述感测板贴合设置。

一种阵列基板的制备方法，所述阵列基板划分为多个像素区，所述方法包括在每一所述像素区均设置有像素薄膜晶体管的步骤，其中，还包括在至少部分所述像素区内形成压力传感器的步骤，所述压力传感器包括压力组件和压力薄膜晶体管，所述压力薄膜晶体管包括第一极、第二极和控制极，所述压力组件与所述压力薄膜晶体管的第一极或控制极连接；

其中：所述像素薄膜晶体管的至少部分层结构与所述压力薄膜晶体管的对应层结构同层设置、且在同一构图工艺中形成。

一种显示装置，包括上述的显示面板。

本发明的有益效果是：该阵列基板通过将压力薄膜晶体管和像素薄膜晶体管同层设置并使得相应的层结构在相同的制备工艺中完成，在简化阵列基板结构和制备方法的同时，实现高精度的压力检测，为人们的触控提供更为细腻的体验。

附图说明

图1a和图1b为本发明实施例1中一种压力传感器的结构示意图和等效电路图；

图2a和图2b为本发明实施例1中另一种压力传感器的结构示意图和等效电路图；

图3为本发明实施例1中显示面板的结构示意图；

图4为图3中显示面板的局部俯视图；

图5为图3中显示面板中包括偏置电极的局部俯视图；

图6、7为本发明实施例2中显示面板的结构示意图；

图8、9为本发明实施例3中显示面板的结构示意图；

图10为本发明实施例4中显示面板的结构示意图；

图11-13为本发明实施例5中显示面板的结构示意图；

附图标识中：

1-衬底；

21-接触电极；22-压力感测层；23-偏置电极；

31-有源层；32-第一绝缘层；33-栅极；34-第二绝缘层；35-源极；36-漏极；37-第三绝缘层；38-遮光金属块；

301-像素薄膜晶体管；302-压力薄膜晶体管；

4-oled器件；41-阳极；42-发光层；43-阴极；

5-封装层；

6-显示板；7-感测板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置作进一步详细描述。

本发明中，光刻工艺，是指包括曝光、显影、刻蚀等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等进行刻蚀形成图形的工艺；构图工艺，包括光刻工艺，还包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺。

实施例1：

本实施例提供一种阵列基板以及包括该阵列基板的显示面板，该阵列基板针对具有主动式(activematrix)压力检测功能的阵列基板集成(forcesensor&displayintegration)结构复杂和制备工艺步骤多，掩模成本高的问题，采用将压力薄膜晶体管与像素薄膜晶体管同层设置和制备的方式，有效节省了掩模板(savemask)，又避免了压敏材料精细图案化的工艺。

该阵列基板划分为多个像素区，每一像素区均设置有像素薄膜晶体管，至少部分像素区内设置有压力组件和压力薄膜晶体管，压力薄膜晶体管包括第一极、第二极和控制极，压力组件与压力薄膜晶体管的第一极或控制极连接；并且，像素薄膜晶体管的至少部分层结构与压力薄膜晶体管的对应层结构同层设置。

如图1a或图2a所示为压力传感器的典型结构，其中：压力组件包括依次层叠设置的接触电极21、压力感测层22和偏置电极23，接触电极21与压力薄膜晶体管302的第一极或控制极连接。图1a中的压力薄膜晶体管302以顶栅结构作为示例，接触电极21与控制极连接，接触电极21的上方依次为压力感测层22和偏置电极23；图2a中的压力薄膜晶体管302以底栅结构作为示例，接触电极21与第一极连接，接触电极21的下方依次为压力感测层22和偏置电极23。其中，图1a和图2a压力传感器结构的核心在于压力组件分别与压力薄膜晶体管302的控制极或第一极相连，至于压力薄膜晶体管302是顶栅结构还是底栅结构均可。也就是说，压力组件与顶栅结构的压力薄膜晶体管302或底栅结构的压力薄膜晶体管302的控制极相连时可参考图1a的结构，压力组件与顶栅结构的压力薄膜晶体管302或底栅结构的压力薄膜晶体管302的第一极相连时可参考图2a的结构。

压力组件通过简单的三层结构，比如位于压力感测层22上下两侧的接触电极21和偏置电极23，形成中间夹一层压敏材料的三明治结构，或者中间夹一层可形变介质层的三明治结构，即其中的压力感测层22可以是通过压敏材料或者电容形变来实现，压敏材料可以为压电材料，也可以为压阻材料。

本实施例中与压力薄膜晶体管302结合的压力组件三层结构是更好的3d-touch结构，通过压力薄膜晶体管302的状态是否发生变化直接确定压力位置以及相应位置的压力大小；而且，与压力薄膜晶体管302结合压力组件形成压力传感器的结构，在本实施例阵列基板的制备工艺路线上，能有效减少掩模板数量，降低成本，能有效优化的像素薄膜晶体管301与压力传感器的集成。

如图1a所示的压力传感器的结构中，将三明治结构的其中一个电极与压力薄膜晶体管的栅极33连接形成接触电极21，另外一个电极作为偏置电极23。如图1b所示为图1a所示的压力传感器的等效电路图，当有压力施加在压力感测层22上时，a点电位发生变化，因而栅极33电位发生变化，栅漏电压vgs发生变化，因此在输出端out得到变化的电流或电压信号，从而确定压力位置或压力大小，在该结构下，压力所导致的vgs变化以二次方的程度影响输出信号id，如公式(1)所示：

μn为迁移率，cox为栅氧化膜每单位面积电容，为沟道宽长比，vgs为栅漏电压，vth为阈值电压。根据公式(1)可知，该压力组件与压力薄膜晶体管的栅极相连的结构能够实现信号的内部放大。

如图2a所示的压力传感器的结构中，将三明治结构的其中一个电极与薄膜晶体管的源极35/漏极36连接，另外一个电极作为偏置电极23。如2b所示为图2a所示的压力传感器的等效电路图，当有压力施加在压力感测层22上时，栅极33的(即压力薄膜晶体管的第一极电位发生变化)，栅漏电压vgs变化，在输出端out得到变化的电流或电压信号，从而确定压力位置或压力大小。

在薄膜晶体管中，控制极为栅极33，第一极为源极35，第二极为漏极36，源极35和漏极36通常同层设置，并且在功能上可能互相调换使用。压力组件的三明治结构与薄膜晶体管的栅极33或源极35/漏极36连接，即压力组件与压力薄膜晶体管的栅极33相连时实现信号内部放大。

如图3所示，本实施例的显示面板中，像素薄膜晶体管301的有源层31与压力薄膜晶体管302的有源层31同层设置、，像素薄膜晶体管301的源极35、漏极36与压力薄膜晶体管302的源极35、漏极36同层设置，像素薄膜晶体管301为顶栅结构，压力薄膜晶体管302为底栅结构。显示组件与连接像素薄膜晶体管301的漏极36连接，连接压力组件与连接压力薄膜晶体管302的栅极33连接，连接显示组件和连接压力组件分别位于连接有源层31的上下两侧。

其中，本实施例的压力组件中，接触电极21为图案化结构，接触电极21同时作为压力薄膜晶体管302的栅极33，即可将互相连接的接触电极21与栅极33在结构作为整体且在功能上共用。由于像素薄膜晶体管301与压力薄膜晶体管302的有源层和源极/漏极层同层制备，而栅极却分别前后制作，即压力薄膜晶体管302的栅极先于有源层和源极/漏极层制作，而像素薄膜晶体管301的栅极后于有源层和源极/漏极层制作，实现顶栅结构的像素薄膜晶体管301和底栅结构的压力薄膜晶体管302，压力组件放在压力薄膜晶体管302的下方，既避免了压力感测层的必须图案化，又同层制备像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302的有源层和源极/漏极层，因此能有效节省掩模板。显示组件为oled显示器件或lcd显示器件，优选为oled显示屏，更优选为柔性oled显示屏。本发明以显示组件为oled器件4作为示例，lcd器件可根据oled器件4与像素薄膜晶体管301的连接关系相应设置。oled器件4至少包括层叠设置的阳极41、发光层42和阴极43。

如图4所示，在压力薄膜晶体管302中还包括遮光金属块38，遮光金属块38与像素薄膜晶体管301的栅极33同层设置，用于避免压力薄膜晶体管302的有源层31受光的遮光金属块38。该遮光金属块38设置在与连接像素薄膜晶体管301的栅极33相当的区域，并且悬浮设置，通过为有源层31遮光，保证压力薄膜晶体管302的性能。

本实施例的显示面板中，显示组件和连接压力组件分别位于连接有源层31的两侧，能避免压敏材料与发光材料在同侧时造成的必须图案化工艺。在某些情况下，压力组件中的偏置电极23和/或压力感测层22为面状结构，或者为网格状结构。将偏置电极23或压力感测层22的任一层或两层设置成网格状，能防止在偏置电极23/或压力感测层22工艺上整层材料容易脱落。

如图5所示，在对应着像素薄膜晶体管301的有源层31的区域，偏置电极23形成开口。即，偏置电极23在对应着有源层31的区域开口(可以通过刻蚀工艺形成开口)，以避免对像素薄膜晶体管301的性能造成影响。

如图3所示，显示面板还包括显示组件，显示组件和压力组件分别位于有源层31的两侧。显示组件与像素薄膜晶体管301的漏极36连接，显示组件和压力组件分别位于有源层31的两侧或同侧。显示组件和压力组件的组合方式，从而实现灵活设置。

像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302中，有源层31采用ltps材料、a-si材料或igzo材料形成。

相应的，本实施例还提供一种阵列基板的制备方法，阵列基板划分为多个像素区，方法包括在每一像素区均设置有像素薄膜晶体管301的步骤，还包括在至少部分像素区内形成压力传感器的步骤，压力传感器包括压力组件和压力薄膜晶体管302，压力薄膜晶体管302包括第一极、第二极和控制极，压力组件与压力薄膜晶体管302的第一极或控制极连接；其中：像素薄膜晶体管301的至少部分层结构与压力薄膜晶体管302的对应层结构同层设置、且在同一构图工艺中形成。该阵列基板中像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302的层结构共用，能简化工艺，节省掩模板。

本实施例中以构图工艺形成ltpstft结构对该阵列基板及其以该阵列基板为基础的显示面板的制备方法做详细说明：

首先，在衬底1上方制备一层偏置电极23，如果偏置电极23对像素薄膜晶体管301影响较小，偏置电极23无需图案化，即可以将该偏置电极23形成面状结构。当然，但为了降低对像素薄膜晶体管301的影响，优选可以将偏置电极23设计成网格状，避开像素薄膜晶体管301的有源层31正下方的区域，即形成俯视图如图5所示的结构，在像素薄膜晶体管301的有源层31下方区域将形成偏置电极23的导电材料刻蚀去除；

接着，在偏置电极23上方形成一层压敏材料作为压力感测层22，该层压敏材料可以为整面涂覆(coating)或者以贴膜的方式贴合在偏置电极23上方，压力感测层22没有必须图案化的必要，但考虑到在工艺上整层材料容易脱落的因素，在图案化工艺允许的条件下可以设置成网格状，但对于网格状的图案化工艺的精度没有特殊要求，百微米到若干毫米均可；

然后，在压力感测层22的上方做图案化的接触电极21，接触电极21同时作为压力薄膜晶体管302的栅极33，俯视图参考图4所示，在压力薄膜晶体管302与像素薄膜晶体管301的栅极33相当的区域形成遮光金属块38；

最后，按照常规工艺形成薄膜晶体管的结构，依次分别形成第一绝缘层32、同层的有源层31、第二绝缘层34、压力薄膜晶体管302的栅极33、同层的源极35/漏极36、第三绝缘层37等结构。

在上述工艺流程下，压力薄膜晶体管302为底栅结构，即压力薄膜晶体管302的栅极33在有源层31的下方；而像素薄膜晶体管301为顶栅结构，即像素薄膜晶体管301的栅极33在有源层31的上方。

实施例2：

本实施例提供一种阵列基板，该阵列基板针对具有主动式压力检测功能的阵列基板集成结构复杂和制备工艺步骤多，掩模成本高的问题，采用将压力薄膜晶体管与像素薄膜晶体管同层设置和制备的方式，有效节省了掩模板，又避免了压敏材料精细图案化的工艺。

本实施例与实施例1的区别在于，像素薄膜晶体管和压力薄膜晶体管的结构不同，以及，压力组件与压力薄膜晶体管的连接方式不同。

如图6、图7所示，像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302具有相同的层结构分布，像素薄膜晶体管301为底栅结构，压力薄膜晶体管302为底栅结构，偏置电极23无需图案化，即可以将该偏置电极23形成面状结构。当然，但为了降低对像素薄膜晶体管301的影响，优选可以将偏置电极23设计成网格状，避开像素薄膜晶体管301的有源层31正下方的区域，即形成俯视图如图5所示的结构，显示组件与连接像素薄膜晶体管301的漏极36连接，连接压力组件与连接压力薄膜晶体管302的栅极33连接，连接显示组件和连接压力组件分别位于连接有源层31的两侧。

本实施例中以图6所示的包括底栅结构的像素薄膜晶体管和压力薄膜晶体管的显示面板对该显示面板的制备方法做详细说明：

首先，在衬底1上方制作一层偏置电极23，偏置电极23的俯视图可以参考图5，偏置电极23也可以为整面电极；

接着，在偏置电极23上方形成一层压敏材料作为压力感测层22，该层压敏材料层可以整面涂覆，也可以做部分的图案化，以确保工艺上的兼容，同样的，该层对图案化工艺的精度也没有特殊要求，百微米到若干毫米均可。

然后，在压力感测层22的上方做图案化的接触电极21；

最后，按照常规工艺形成薄膜晶体管的第一绝缘层32以及绝缘层过孔，在第一绝缘层32上方依次形成同层的栅极33、第二绝缘层34、同层的有源层31、同层的源极35/漏极36、第三绝缘层37等结构，以及显示组件结构。其中，压力薄膜晶体管302的栅极33通过绝缘层过孔与压力组件的接触电极21连接。

上述底栅结构的像素薄膜晶体管301与底栅结构的压力薄膜晶体管302的实施方式还可以如图7所示。其中，像素薄膜晶体管301的漏极36与显示组件连接，压力薄膜晶体管302的漏极36通过绝缘层过孔与压力组件的接触电极21连接。

实施例3：

本实施例提供一种阵列基板，该阵列基板针对具有主动式压力检测功能的阵列基板集成结构复杂和制备工艺步骤多，掩模成本高的问题，采用将压力薄膜晶体管与像素薄膜晶体管同层设置和制备的方式，有效节省掩模板。

本实施例与实施例1-2的区别在于，像素薄膜晶体管和压力薄膜晶体管的结构不同，以及，压力组件与压力薄膜晶体管的连接方式不同。

如图8所示，像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302具有相同的层结构分布，像素薄膜晶体管301为顶栅结构，压力薄膜晶体管302为顶栅结构。显示组件与连接像素薄膜晶体管301的漏极36连接，连接压力组件与连接压力薄膜晶体管302的源极35连接，显示组件和压力组件相对于有源层31异侧设置。图8中的压力感测层22无需进行图案化工艺，可以正面涂覆。

上述顶栅结构的像素薄膜晶体管301与顶栅结构的压力薄膜晶体管302的实施方式还可以如图9所示，区别在于显示组件和压力组件相对于有源层31同侧设置，压力感测层22需要图案化。图9中，显示组件与连接像素薄膜晶体管301的漏极36连接，连接压力组件与连接压力薄膜晶体管302的漏极36连接，显示组件的阴极43共用为压力组件的偏置电极23；显示组件至少包括发光层，发光层与压力感测层22同层设置。发光层和压力感测层22设置在同一层，可以进一步简化工艺。

实施例4：

本实施例提供一种阵列基板，该阵列基板针对具有主动式压力检测功能的阵列基板集成结构复杂和制备工艺步骤多，掩模成本高的问题，采用将压力薄膜晶体管与像素薄膜晶体管同层设置和制备的方式，有效节省掩模板。

本实施例与实施例1-3的区别在于，像素薄膜晶体管和压力薄膜晶体管的结构不同，以及，压力组件与压力薄膜晶体管的连接方式不同。

如图10所示，像素薄膜晶体管301和压力薄膜晶体管302具有相同的层结构分布，像素薄膜晶体管301为底栅结构，压力薄膜晶体管302为顶栅结构。显示组件与连接像素薄膜晶体管301的漏极36连接，压力组件与压力薄膜晶体管302的栅极33连接，压力感测层22需要图案化，显示组件的阴极43共用为压力组件的偏置电极23；显示组件至少包括发光层，发光层与压力感测层22同层设置。发光层和压力感测层22设置在同一层，可以进一步简化工艺。

实施例1-实施例4中的阵列基板及其相应的显示面板，根据上述实施例中的叠层工艺路线，压力薄膜晶体管302与像素薄膜晶体管301可以实现同层制备；并且，显示组件的阴极共用为压力组件的偏置电极，节省工艺。

虽然实施例1-实施例4中的阵列基板的结构不完全相同，但其中的压力传感器均为通过接触电极21与压力薄膜晶体管302(forcetft)的栅极33(gate)连接或者与源极35/漏极36(souce/drain)连接；并且，具有相同的压力感测的原理，即当施加压力时，压敏材料产生相应变化，比如压电材料产生电压信号、压阻材料电阻变化，都会导致栅极33端或者源极35/漏极36端的电压发生变化，得到变化了的栅漏输出电流或电压，从而实现压力感测。在实际使用中，可根据需求选用不同的组合类型，这里不做限制。

实施例1-5的阵列基板中，通过将压力薄膜晶体管和像素薄膜晶体管同层设置并使得相应的层结构在相同的制备工艺中完成，在简化阵列基板结构和制备方法的同时，实现高精度的压力检测，为人们的触控提供更为细腻的体验。

实施例5：

本实施例提供一种显示面板，该显示面板采用显示板与感测板贴合的方式形成。

其中，像素薄膜晶体管和显示组件形成显示板，像素薄膜晶体管可以为顶栅结构或者底栅结构；压力薄膜晶体管和压力组件形成感测板，压力薄膜晶体管可以为顶栅结构或者底栅结构，压力感测层不需要图案化，显示板与感测板贴合设置。在显示板与感测板分别制备完成后，以贴合的方式形成整体。

图11-13给出了部分示例，其中图11中为顶栅结构的像素薄膜晶体管301+顶栅结构的压力薄膜晶体管302，显示组件位于像素薄膜晶体管301的上方，压力组件位于压力薄膜晶体管302的上方，将感测板7贴合在显示板6下方。

在图12中，顶栅结构的像素薄膜晶体管301+顶栅结构的压力薄膜晶体管302，显示组件位于像素薄膜晶体管301的上方，压力组件位于压力薄膜晶体管302的上方，将感测板7贴合在显示板6上方，该结构下需要在贴合时，压力薄膜晶体管302的正投影落在非发光区，目的是不影响显示，并且该结构下的压力感测层22材料是透明的，比如透明压电薄膜。

在图13中，顶栅结构的像素薄膜晶体管301+顶栅结构的压力薄膜晶体管302，显示组件位于像素薄膜晶体管301的上方，压力组件位于压力薄膜晶体管302的上方，显示组件的阴极共用为压力组件的偏置电极，节省工艺。制作感测板7时压力感测层22整面外露，制作显示板6时阴极43外露，将感测板7贴合在显示板6上方，压力感测层22与阴极43接触，显示板6的阴极43共用为感测板7压力组件中压力组件的偏置电极23，节省工艺。该结构下需要在贴合时，压力薄膜晶体管302的正投影落在非发光区，目的是不影响显示，并且该结构下的压力感测层22材料是透明的，比如透明压电薄膜。

实施例6：

本实施例提供一种显示装置，该显示装置包括实施例1-实施例5中任一的显示面板。

该显示装置可以为：台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机、pda、gps、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、液晶面板、电子纸、电视机、显示器、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，可应用于公共显示和虚幻显示等多个领域。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。