CN104706334B - 一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置，涉及智能穿戴技术领域，解决了目前具有健康监测功能的显示面板集成度低，结构松散等问题。该具有健康监测功能的显示面板包括第一基板和第二基板，进一步还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板或所述第二基板上。用于具有健康监测功能的显示面板及显示装置的制造。

Description

一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及智能穿戴技术领域，尤其涉及一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置。
背景技术
随着智能穿戴设备的推广和应用，人们对于智能终端的健康监测功能越来越关注，目前的智能终端如智能手环、手表、以及手机等可以监测健康状态的单元大多是单独设计的。
此外，对于尺寸较大的显示器目前还鲜少具有健康监测功能，即使在其上设置了监测健康状态的单元，也是采用将相关单元独立于显示面板的设计。
因而，目前具有健康监测功能的显示面板具有集成度低，结构松散的缺点。
发明内容
本发明的实施例提供一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置，解决了目前具有健康监测功能的显示面板集成度低，结构松散等问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种具有健康监测功能的显示面板，所述显示面板包括第一基板和第二基板，进一步还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板或所述第二基板上。
优选的，所述监测单元包括光学传感器。
进一步优选的，所述光学传感器为光电二极管，所述光电二极管用于将光信号转换成电信号；其中，所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的透光区。
进一步优选的，所述光电二极管设置在单色子像素位置处。
进一步优选的，所述光电二极管设置在所述第一基板上；所述第一基板包括薄膜晶体管，且在每个单色子像素位置处，所述第一基板还包括设置在所述光电二极管两侧的电极。
进一步优选的，所述设置在所述光电二极管两侧的电极为第一透明电极和第二透明电极；其中，所述第一透明电极与所述薄膜晶体管的漏极电连接，且所述第一透明电极靠近所述漏极设置。
进一步优选的，所述显示面板还包括感应单元，所述感应单元用于在所述显示面板进行健康监测时，感应与所述显示面板接触的人体触碰的位置。
进一步的，所述感应单元为触控单元或光电二极管。
另一方面，提供一种显示装置，包括上述的显示面板。
优选的，在所述显示面板的监测单元为光电二极管的情况下，所述显示装置还包括计算单元和控制单元；其中，所述计算单元用于根据所述光电二极管提供的电信号计算得到心率值；所述控制单元用于控制驱动电路将所述心率值显示在所述显示面板上。
本发明实施例提供了一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置，所述显示面板包括第一基板和第二基板，进一步还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板或所述第二基板上。由于将监测人体生理信息变化的监测单元集成在显示面板中，因而相对现有技术，可以解决目前具有健康监测功能的显示面板集成度低，结构松散等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例提供的一种光电二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种在单色子像素位置处集成光电二极管的结构示意图；
图3-图8为本发明实施例提供的在单色子像素位置处制备包括光电二极管的子像素的过程示意图；
图9为本发明实施例提供的一种显示装置进行健康监测的流程示意图。
附图标记：
10-光电二极管；101-N型硅图案层；102-本征硅图案层；103-P型硅图案层；20-薄膜晶体管；201-栅极；202-栅绝缘层；203-有源层；203a-非晶硅薄膜；2031-多晶硅层；2032-源极区；2033-漏极区；2034-多晶硅区；204-源极；205-漏极；30-第一透明电极；40-第二透明电极；50-层间绝缘层；60-平坦化层。
具体实施方式
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，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明实施例提供了一种具有健康监测功能的显示面板，所述显示面板包括第一基板和第二基板，进一步还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板或所述第二基板上。
需要说明的是，第一，本发明实施例不对所述显示面板的类型进行限定，其可以是液晶显示面板，在此情况下，第一基板可以是阵列基板，第二基板可以是彩膜基板；当然也可以是有机电致发光二极管显示面板，在此情况下，第一基板可以是阵列基板，第二基板可以是封装基板。具体可根据实际情况进行设定，只要能将上述监测单元集成在所述显示面板中即可。
第二，人体生理信息可以是人体中的血液、脉搏、体温等，能通过其可以体现人的某项健康指标。
这里，当人体生理信息为血液时，可以通过其获知人的心率值，心率值则可体现人的一项健康指标。
本发明实施例提供了一种具有健康监测功能的显示面板，所述显示面板包括第一基板和第二基板，进一步还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板或所述第二基板上。由于将监测人体生理信息变化的监测单元集成在显示面板中，因而相对现有技术，可以解决目前具有健康监测功能的显示面板集成度低，结构松散等问题。
基于上述，所述监测单元可以是红外传感器、光学传感器等。
其中，所述红外传感器、光学传感器的光可通过独立于显示面板的光源来提供，优选该光源为单色光光源，例如可以为可发红光的光源、或可发绿光的光源、或可发蓝光的光源、或可发红外光的光源，也可以是可发其他单色光的光源。
进一步的，考虑到当上述显示面板应用于显示装置时，其相应的子像素可发红光、绿光、蓝光，因而可以直接采用子像素发出的光作入射光，因此，本发明实施例优选所述监测单元为光学传感器。
其中，由于绿光穿透皮肤的能力更强，因此，本发明实施例优选采用绿光，即，优选采用绿色子像素发出的光作为入射光。
基于上述，优选所述监测单元用于监测人体血液的变化。在此基础上，通过血液的变化可以很容易得出心率值，从而实现对体现人体健康的心率这一项指标的监测。
其中，由于人体血液内含有大量的不同种类的细胞，不同种类的细胞对光的反射、透射效果不同，例如血液内的氧血红细胞和去氧血红细胞对绿光具有反射效果，其他细胞则对绿光则具有透射效果。基于此，随着心脏的跳动，血液也在相应的流动，其中的例如对绿光具有反射效果的氧血红细胞和去氧血红细胞也在变化，因而对绿光的反射的光也在变化，在此基础上便可得出心率值。
上述监测人体血液的变化，也即：通过反射光来检测血液中例如氧血红细胞和去氧血红细胞的变化。
基于上述，由于血液流经身体各处包括人的手指，而手指相对其他部位与显示面板接触则为方便，因此，本发明实施例可以很方便的实现对血液变化的监测。
进一步的，所述光学传感器可以是光电二极管，所述光电二极管用于将光信号转换成电信号；所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的透光区。
其中，如图1所示，所述光电二极管10可以包括：N型硅图案层101、P型硅图案层103、以及设置在N型硅图案层101和P型硅图案层103之间的本征硅图案层102。
由于在心率发生变化时，位于血管内的血液中对光具有反射效果的细胞含量也会变化，从而使得入射到人体皮肤例如手指的光线所发生的反射会发生变化，而所述光电二极管的工作原理是将光信号转换成电信号，因而当其吸收的光能不同时，其转换的电能也不同，因此，当其吸收的反射光线不同时，其转换成的电信号也相应的不同，从而可以根据电信号的变化通过相应的计算公式可以很容易计算出心率值。
这里，将所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的透光区，目的是可以使用从该透光区发出的光而无需再额外设置提供给光电二极管的光的光源。
需要说明的是，第一，所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的透光区，即所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的子像素的透光区，这样光电二极管便可使用子像素发出的并经人体反射的红光、绿光、蓝光。
第二，集成在所述第一基板或所述第二基板上的所述光电二极管只用于将反射光的光信号转换成电信号，对于通过电信号的变化计算出心率值则可通过其他单元进行处理例如可以将之集成在电路板上，具体在此不做限定。
本发明实施例采用光电二极管监测人体血液的变化，一方面，光电二极管结构简单，比较容易集成在第一基板或第二基板上；另一方面，将光电二极管设置在透光区可以使用显示面板的子像素发出的光，更易于集成。
进一步优选的，考虑到当上述显示面板应用于显示装置时，其发出的单色光源更为稳定且不容易受到外界干扰造成光电二极管测量的不准确，因而，本发明实施例优选所述光电二极管设置在单色子像素位置处。
例如，所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的所有绿色子像素位置处、或蓝色子像素位置处、或红色子像素位置处。
其中，由于绿光穿透皮肤的能力更强，因此，本发明实施例优选采用绿光，即，优选所述光电二极管设置在所述第一基板或所述第二基板的所有绿色子像素位置处。
这里，不对所述光电二极管的具体位于所述第一基板或第二基板的哪一层进行限定。
进一步的，优选所述第一基板为阵列基板，所述光电二极管设置在所述第一基板上；其中，所述第一基板包括薄膜晶体管，且在每个单色子像素位置处，所述第一基板还包括设置在所述光电二极管两侧的电极。
这里，每个单色子像素例如是每个绿色子像素。
设置在所述光电二极管两侧的电极为所述光电二极管的工作电极。
将所述光电二极管设置在阵列基板上，是因为阵列基板中本身在子像素的透光区需要形成相应的电极例如像素电极等，因而在所述显示面板用于进行血液变化监测时，该电极可作为上述光电二极管中的一个工作电极，进而可简化该集成健康监测功能的显示面板的制作工艺。
进一步的，设置在所述光电二极管两侧的电极为第一透明电极和第二透明电极；其中，所述第一透明电极与所述薄膜晶体管的漏极电连接，且相对所述第二透明电极，所述第一透明电极靠近所述漏极设置。
具体的，以在绿色子像素位置处设置所述光电二极管为例，如图2所示，在每个绿色子像素位置处，所述第一基板的薄膜晶体管20包括栅极201、栅绝缘层202、有源层203、源极204和漏极205，位于第一透明电极30和第二透明电极40之间的光电二极管10可以依次包括N型硅图案层101、本征硅图案层102和P型硅图案层103；其中，所述第一透明电极30与漏极205电连接。
当然，在其他颜色子像素位置处，由于无需设置光电二极管10，因而也就无需设置上述的第二透明电极40。
这里，当所述显示面板用于显示时，所述第二透明电极40不加电，以保证该子像素的正常显示，当所述显示面板用于健康监测时，所述第二透明电极40加电。
需要说明的是，针对图2所示的情况，所述第二透明电极40也可以设置在所述第一透明电极30下方。其中，优选将所述第二透明电极40设置在所述第一透明电极30的上方，这样，由于先形成薄膜晶体管，后形成光电二极管和第二透明电极30，相对先形成所述第二透明电极30和光电二极管10后形成所述薄膜晶体管，可避免制备薄膜晶体管时段差太高导致制备的薄膜晶体管出现不良。
此外，本发明实施例不对所述薄膜晶体管的类型进行限定，且可以是非晶硅薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管、金属氧化物薄膜晶体管等。考虑到低温多晶硅薄膜晶体管和金属氧化物薄膜晶体管具有较高的迁移率，本发明实施例优选所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或金属氧化物薄膜晶体管。
以所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管为例，在单色子像素位置处，该单色子像素的制备过程包括如下步骤：
S101、如图3所示，在衬底基板上形成非晶硅薄膜203a。
具体的，可以采用PECVD(等离子体化学气相沉积)或者溅射方法形成所述非晶硅薄膜203a。
S102、在完成S101的基础上，将形成有非晶硅薄膜203a的基板置于退火炉中进行脱氢处理。
具体的，将该基板置于退火炉中保温一定时间，使非晶硅中的氢含量减少，通常需控制在3％以下，以避免在后续进行激光退火工艺时产生氢爆的问题。
其中，脱氢温度可在400～600℃，处理时间可在20～120分钟。
S103、在完成S102的基础上，采用准分子激光退火方法对所述非晶硅薄膜203a进行处理，使所述非晶硅薄膜203a晶化为多晶硅薄膜。
S104、在完成S103的基础上，对多晶硅薄膜进行构图工艺处理，形成如图4所示的多晶硅层2031。
S105、如图5所示，在完成S104的基础上，形成栅绝缘层202和栅极201。
具体的，可以采用PECVD沉积栅绝缘层202。然后采用溅射方法在栅绝缘层202上形成栅金属层，并通过构图工艺形成所述栅极201。
S106、在完成S105的基础上，对多晶硅层2031的与所述源极区和所述漏极区相对应的区域进行离子注入工艺，形成如图6所示的有源层203。所述有源层203包括源极区2032、漏极区2033、位于所述源极区2031和所述漏极区2033之间的多晶硅区2034。
其中，在离子注入之后可通过快速热退火、激光退火或炉退火的方法进行激活。其中，炉退火的方法较为经济、简单，均匀性较佳，在本发明实施例中优选采用在退火炉中以300～600℃进行0.5～4小时(最好为1～3小时)的激活热处理。
S107、如图7所示，在完成S106的基础上，形成层间绝缘层50，并在所述层间绝缘层50上形成源极204和漏极205。其中，所述源极204和漏极205分别通过形成在所述层间绝缘层50和所述栅绝缘层202上的过孔与所述源极区2032和漏极区2033接触。
具体的，可以采用PECVD沉积所述层间绝缘层50，然后采用溅射方法在层间绝缘层50上形成源漏金属层，并通过构图工艺形成所述源极204和漏极205。
S108、如图8所示，在完成S107的基础上，形成平坦化层60，并在所述平坦化层60上形成与所述漏极205电连接的第一透明电极30；然后在绿色子像素位置处，在所述第一透明电极30上依次形成N型硅图案层101、本征硅图案层102、P型硅图案层103以及第二透明电极40。
需要说明的是，本发明的附图3-8仅是简略的示意图，只为清楚描述本方案体现了与发明点相关的结构，对于其他的与发明点无关的结构是现有结构，在附图中并未体现或只体现部分。
基于上述，由于将整个屏幕的单色子像素全部打开，会导致电能消耗较多，因此，本发明实施例优选可将与显示面板接触的人体例如手指触碰范围内的至少一个单色子像素打开，基于此，具体的，所述显示面板还可以包括感应单元，所述感应单元用于在所述显示面板进行健康监测时，感应与所述显示面板接触的人体触碰的位置。
具体的，所述感应单元可以是触控单元，即可以通过设置在所述显示面板上的触控电极来实现对手指位置的监测，当然也可通过光电二极管来实现对手指位置的监测。
其中，当通过光电二极管来实现对手指位置的监测时，可以在每个子像素位置处均设置所述光电二极管，当通过所述光电二极管确定了手指的位置后，再开启所述显示面板的健康监测功能，具体可根据实际情况进行设定。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的显示面板。
所述显示装置例如可以是平板电脑、电视、大尺寸手机等显示装置。
在所述监测单元为光电二极管的情况下，优选所述显示装置还包括计算单元和控制单元；其中，所述计算单元用于根据所述光电二极管提供的电信号计算得到心率值；所述控制单元用于控制驱动电路将所述心率值显示在所述显示面板上。
这里，所述计算单元可通过设置在显示面板的电路板上的能实现计算功能的芯片来实现，所述控制单元可通过设置在电路板上控制芯片来实现。
进一步的，在所述显示面板还包括感应单元的情况下，所述控制单元还用于根据所述感应单元确定的人体触碰的位置，通过驱动电路将人体触碰位置处的至少一个单色子像素的薄膜晶体管打开。
其中，当所述控制单元通过驱动电路将人体触碰位置处的多个单色子像素的薄膜晶体管打开时，计算单元可根据该多个单色子像素中每个单色子像素位置处的所述光电二极管提供的电信号计算得到心率值，并进行平均。
在此情况下，如图9所示，所述显示装置进行健康监测的工作流程包括：
S201、通过感应单元判断手指的位置，当确定手指的位置后，执行S202-S205。
S202、控制单元将手指的位置信息反馈给驱动电路。
S203、驱动电路打开手指位置处的单色子像素的薄膜晶体管。
S204、计算单元根据所述单色子像素位置处的光电二极管提供的电信号，计算得到心率值。
S205、控制单元控制驱动电路将所述心率值显示在所述显示面板上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具有健康监测功能的显示面板，所述显示面板包括第一基板和第二基板，其特征在于，还包括监测单元，所述监测单元用于监测人体生理信息的变化；
其中，所述监测单元通过构图工艺设置在所述第一基板上；
所述监测单元包括光电二极管；
所述第一基板包括薄膜晶体管，所述光电二极管设置在所述第一基板上；
所述第一基板还包括设置在所述光电二极管两侧的第一透明电极和第二透明电极，所述第一透明电极和所述第二透明电极为所述光电二极管的工作电极；所述第一透明电极与所述薄膜晶体管的漏极电连接，且所述第一透明电极靠近所述漏极设置。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光电二极管设置在单色子像素位置处。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括感应单元，所述感应单元用于在所述显示面板进行健康监测时，感应与所述显示面板接触的人体触碰的位置。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述感应单元为触控单元或光电二极管。
5.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的显示面板。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，在所述显示面板的监测单元为光电二极管的情况下，所述显示装置还包括计算单元和控制单元；
其中，所述计算单元用于根据所述监测单元的所述光电二极管提供的电信号计算得到心率值；
所述控制单元用于控制驱动电路将所述心率值显示在所述显示面板上。
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