CN106449716B - 显示面板及其制作方法、显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种显示面板及其制作方法、显示设备。该显示面板包括半导体衬底基板、显示阵列和热成像阵列。显示阵列形成在半导体衬底基板上且包括多个按阵列排列的显示像素，每个显示像素包括至少一个显示子像素，每个显示子像素包括发光元件。热成像阵列形成在半导体衬底基板上且包括多个热成像像素，每个热成像像素包括至少一个热成像子像素，多个显示子像素与多个热成像子像素混合布置。该显示面板通过将热成像功能集成在显示面板中，可以使显示面板和显示设备具备热成像功能的同时降低显示面板和显示设备的体积和重量。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种显示面板、显示设备和显示面板的制作方法。
背景技术
基于发光二级管的微显示器是虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)和增强现实(Augmented Reality，简称AR)研究领域的热点之一。与液晶显示器相比，基于发光二级管的微显示器具有体积小、低能耗、生产成本低、自发光、宽视角及响应速度快等优点，进而在智能眼镜、头戴式显示器、夜视仪等显示领域开始逐渐取代传统的液晶显示屏。
发明内容
本公开的一个实施例提供了一种显示面板，该显示面板包括半导体衬底基板、显示阵列和热成像阵列。显示阵列形成在所述半导体衬底基板上且包括多个按阵列排列的显示像素，每个所述显示像素包括至少一个显示子像素，每个所述显示子像素包括发光元件。热成像阵列形成在所述半导体衬底基板上且包括多个热成像像素，每个所述热成像像素包括至少一个热成像子像素，所述多个显示子像素与所述多个热成像子像素混合布置。
本公开的另一个实施例提供了一种显示设备，该显示设备包括上述的显示面板。
本公开的再一个实施例提供了一种显示面板的制作方法，该制作方法包括提供半导体衬底基板，以及在所述半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列。所述显示阵列包括多个按阵列排列的显示像素，每个所述显示像素包括至少一个显示子像素，每个所述显示子像素包括发光元件，所述热成像阵列包括多个热成像像素，每个所述热成像像素包括至少一个热成像子像素，所述多个显示子像素与所述多个热成像子像素混合布置。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例或相关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涉及本公开的一些实施例，并非对本公开的限制。
图1是本公开一个实施例提供的一种显示面板的平面示意图；
图2是本公开一个实施例提供的一种显示面板的另一种结构的平面示意图；
图3是本公开一个实施例提供的一种显示面板的再一种结构的平面示意图；
图4是本公开一个实施例提供的一种显示面板的功能模块示意图；
图5是本公开另一个实施例提供的一种显示设备的示意图；以及
图6是本公开再一个实施例提供的一种显示面板制作方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本公开的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本公开省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本公开的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本公开示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本公开的实施例的范围的限制。
除非另外特别定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开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。此外，在本公开各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
热成像技术在军事、医学、安防监控等领域已有广泛应用，然而由于现有热成像模块体积、重量和成本较大，尚未在民事应用领域推广。如果通过引入现有热成像模块使得显示器件具有热成像功能，将会增加显示器件的体积、重量、成本和功耗，与当前消费者对于电子产品尤其是消费类电子产品的要求、期待相违背。
本公开的实施例提供了一种显示面板、显示设备和显示面板的制作方法，通过将热成像功能集成在显示面板中，可以使显示面板和显示设备具备热成像功能的同时降低显示面板和显示设备的体积和重量。
本公开的至少一个实施例提供了一种显示面板，该显示面板包括半导体衬底基板、显示阵列和热成像阵列。显示阵列形成在半导体衬底基板上且包括多个按阵列排列的显示像素，每个显示像素包括至少一个显示子像素，每个显示子像素包括发光元件；热成像阵列形成在半导体衬底基板上且包括多个热成像像素，每个热成像像素包括至少一个热成像子像素，多个显示子像素与多个热成像子像素混合布置。所述显示子像素与所述热成像像素在半导体衬底基板上的投影不交叠。
例如，图1是本公开一个实施例的显示面板100的平面示意图。如图1所示，该显示面板100包括半导体衬底基板110、显示阵列120、热成像阵列130。显示阵列120形成在半导体衬底基板110上且包括多个按阵列排列的显示像素121，每个显示像素121包括三个显示子像素122，每个显示子像素122包括发光元件123，显示像素121中的三个相邻的显示子像素122的发光元件123的发光颜色彼此不同(例如红绿蓝光)。热成像阵列130形成在半导体衬底基板110上且包括多个热成像像素131，每个热成像像素131包括一个热成像子像素132。多个显示子像素122与多个热成像子像素132混合布置，例如，每个热成像子像素132设置于相邻的四个显示子像素122之间。显示子像素122与热成像子像素132的混合布置方式不限于图1所示的情形，还可以是如下所述的情形。
例如，如图2所示，每个显示像素121包括三个显示子像素122，显示像素121中的三个显示子像素122的发光元件123的发光颜色彼此不同，每个热成像像素131包括一个热成像子像素132，每个热成像像素131/热成像子像素132设置于列方向上相邻的两个显示像素121之间；显然，每个热成像像素131/热成像子像素132还可以设置于行方向上相邻的两个显示像素121之间，或者设置于相邻的四个显示像素121(由相邻的两行和相邻的两列中的四个显示像素构成)之间，再或者设置于行方向上或列方向上相邻的两个显示子像素122之间。
例如，如图3所示，每个显示像素121包括一个显示子像素122，每个热成像像素131包括一个热成像子像素132。每个热成像像素131/热成像子像素132设置于相邻的四个显示子像素122(由相邻的两行和相邻的两列中的四个显示子像素构成)之间，显然，每个热成像像素131/热成像子像素132还可以设置于行方向上或列方向上相邻的两个显示像素121之间。
例如，当显示阵列的像素排列方式为delta像素排列时，每个成像像素131/成像子像素132还可以设置于相邻的三个显示子像素122之间或者设置于相邻的三个显示像素121之间。
此外，每个热成像像素131还可以包括多个热成像子像素132(例如，每个热成像像素131包括三个热成像子像素132)，热成像像素131中的热成像子像素132的工作波长可以不同，热成像子像素132可根据实际应用需求混合布置于显示子像素122之间，对此本公开的实施例不做具体限定。
例如，根据实际应用需求，热成像子像素132可以设置在整个显示阵列120的相邻的两个、三个或四个显示像素121或相邻的两个、三个或四个显示子像素122之间，热成像子像素132也可以仅设置在一定面积区域的显示阵列120的相邻的两个、三个或四个显示像素121或相邻的两个、三个或四个显示子像素122之间。此外，热成像子像素132之间的间距和密度可以根据显示阵列120和实际应用需求进行相应设置。
例如，根据实际应用需求，成像子像素132的尺寸可以小于显示子像素122的尺寸。显然，成像子像素132的尺寸还可以等于或者大于显示子像素122的尺寸。
例如，根据实际应用需求，成像子像素132的工作面(电磁波接收面，例如红外光接收面)的高度可以高于显示子像素122的发光面。显然，成像子像素132的工作面的高度还可以等于或者低于显示子像素122的发光面。
例如，根据实际应用需求，成像子像素132还可以采用替代式的方式混合布置在显示子像素122之间。例如，可以将若干个(例如，四个)行方向上的显示子像素122中的一个替换成成像子像素132。又例如，还可以将若干个(例如，四个)列方向上的显示子像素122中的一个替换成成像子像素132。本公开的实施例对此不做限定。
综上所述，对于不同的像素阵列排列方式和实际应用需求，显示子像素122与成像子像素132具体的混合布置的方式可以根据具体的情况和需求进行设定，因此，本公开的实施例对于显示子像素122与成像子像素132混合布置的方式不做具体限定。
由于采用了显示子像素122与热成像子像素132混合布置的方式，热成像阵列130无需占用显示面板100的额外空间，由此可以降低显示面板100的尺寸，提高产品的集成度，减小产品的体积。
例如，制造半导体衬底基板110的材料为可以为单晶硅、锗或砷化镓，优选为单晶硅。例如，热成像阵列130可以使用半导体集成电路制造工艺(例如，微机电系统制造工艺)形成在半导体衬底基板110上。例如，发光元件123可以是有机发光二级管或无机发光二极管(例如，微LED)。例如，对于有机发光二级管型发光元件，可以通过下述方式形成。首先，在半导体衬底基板110上通过半导体集成电路制造工艺制备驱动阵列层，该驱动阵列层包括用于发光元件的驱动电路(例如包括开关晶体管、驱动晶体管、存储电容等)，然后在包括驱动电路的驱动阵列层之上形成电极层，该电极层例如与驱动晶体管的源极或漏极电连接，然后在电极层上蒸镀各有机功能层，例如，电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层、空穴注入层和透明电极。例如，对于无机发光二极管(例如，微LED)型发光元件，可以使用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)工艺形成在半导体衬底基板110上。
热成像阵列130可以采用已有的电路构造并且通过半导体制备工艺得到。该半导体集成电路工艺例如可以参照已有的制备热成像阵列(热成像装置)以及显示装置的工艺进行，这里不再赘述。例如，热成像阵列130的每个热成像子像素可以包括热辐射传感单元(例如，感热元件)以及像素电路，例如该像素电路例如为CMOS像素电路，可以包括开关晶体管、存储电容、放大电路等。例如，制备该热辐射传感单元的材料可以为氧化钒(VOx)。例如，可以通过溅射法或脉冲激光沉积法在半导体衬底上沉积氧化钒薄膜并形成热辐射传感单元。由于基于氧化钒的热成像阵列在工作中无需制冷，因此可以大幅降低该显示面板及包含该显示面板的显示设备的体积、重量和成本。
例如，热成像像素131中的热辐射传感单元(例如，感热元件)可以工作在中红外波段或/和远红外波段。例如，工作在中红外波段的热成像像素131的工作波长可以位于3-5微米之间，工作在远红外波段的热成像像素131的工作波长可以为8-14微米之间。
由于可以通过例如半导体集成电路制造工艺在半导体衬底基板上直接形成热成像阵列、薄膜晶体管等，因此可以降低热成像阵列、薄膜晶体管的尺寸并减少外部连线，由此可以降低显示面板和显示设备的体积和重量。由于可以通过蒸镀工艺在半导体衬底基板上形成有机发光二级管或者可以通过MOCVD工艺在半导体衬底基板上形成无机发光二极管(例如，微LED)，因此可以将热成像功能集成在显示面板中，由此可以在使显示面板和显示设备具备热成像功能的同时降低显示面板和显示设备的体积和重量。
例如，图4是本公开一个实施例的显示面板的功能模块示意图。如图4所示，该显示面板还包括读出电路。读出电路可以形成于半导体衬底基板上且被配置为将热成像阵列所获取的图像信号读出。例如，读出电路可以使用半导体集成电路制造工艺在半导体衬底基板上形成。
例如，如图4所示，该显示面板还可以包括时间控制单元、数据驱动单元和扫描驱动单元等。时间控制单元被配置为通过控制数据驱动单元和扫描驱动单元来控制显示阵列中的发光元件，进而实现显示功能。例如，该显示面板还可以包括伽马缓冲单元，伽马缓冲单元被配置为通过检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，进而提高显示图像的对比度。例如，时间控制单元、数据驱动单元、扫描驱动单元和伽马缓冲单元可以使用半导体集成电路制造工艺形成于半导体衬底基板上。
例如，读出电路获取的热成像图像还可以传递给时间控制单元并作为其显示数据输入，由此可以显示热成像阵列所获取热成像图像。
例如，如图4所示，该显示面板还可以包括I2C总线。I2C总线(I2C bus，Inter-ICbus)是一个双向的两线连续总线，用于提供集成电路之间的通信线路。在该显示面板中，I2C总线被配置为实现时间控制单元和伽马缓冲单元的通信。I2C总线例如可以使用半导体集成电路制造工艺形成于半导体衬底基板上。例如，如图4所示，该显示面板还可以包括电压转换单元。电压转换单元被配置为接收外界电压，并将其转换为适合的电压来驱动显示阵列和热成像阵列。图4所示的SERADD为串行接口最低加权位位址。
由于可以使用半导体集成电路制造工艺将读出电路、时间控制单元、数据驱动单元、扫描驱动单元、伽马缓冲单元、I2C总线的一种或多种直接形成在半导体衬底基板上，因此可以降低其尺寸并减少外部连线，由此可以降低显示面板和显示设备的体积、重量和成本。
例如，图5是本公开再一个实施例提供的一种显示设备10的示意图。该显示设备10包括本公开任一实施例所述显示面板100。需要说明的是，对于该显示设备10的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示设备10可以将人体生物识别功能集成在显示面板100中，由此可以在提升显示面板100安全性的同时降低显示面板100和显示设备10的体积和重量。
例如，基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种显示面板的制作方法。该显示面板的制作方法包括：提供半导体衬底基板，以及在半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列。显示阵列包括多个按阵列排列的显示像素，每个显示像素包括至少一个显示子像素，每个显示子像素包括发光元件，热成像阵列包括多个热成像像素，每个热成像像素包括至少一个热成像子像素，多个显示子像素与多个热成像子像素混合布置。
例如，图6是本公开再一个实施例提供的一种显示面板的制作方法的流程图。以图1所示出的情形为例，如图6所示，该制作方法可以包括以下步骤：
步骤S10：提供半导体衬底基板；
步骤S20：在半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列；
例如，如图1所示，在半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列包括在半导体衬底基板上形成多个按阵列排列的显示像素，每个显示像素包括三个显示子像素，每个显示子像素包括发光元件，显示像素中的三个显示子像素的发光元件的发光颜色彼此不同(例如，红绿蓝)。例如，在半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列还包括在半导体衬底基板上形成多个热成像像素，每个热成像像素包括一个热成像子像素。多个显示子像素与多个热成像子像素混合布置，例如，每个热成像子像素设置于相邻的四个显示子像素之间。显示子像素与热成像子像素的混合布置方式不限于上述方式，其它设置方式参见显示面板的实施例，本公开的实施例对此不做限定。由于采用了显示子像素与热成像子像素混合布置的方式，热成像阵列无需占用显示面板的额外空间，由此可以降低显示面板的尺寸，提高产品的集成度，减小产品的体积。
例如，制造半导体衬底基板的材料为可以为单晶硅、锗或砷化镓等，优选为单晶硅。
例如，发光元件可以是有机发光二级管或无机发光二极管(例如，微LED)。例如，对于有机发光二级管型发光元件，可以通过下述方式形成。首先，在半导体衬底基板上通过半导体集成电路制造工艺制备驱动阵列层，该驱动阵列层包括用于发光元件的驱动电路(例如包括开关晶体管、驱动晶体管、存储电容等)，然后在包括驱动电路的驱动阵列层之上成电极层，该电极层例如与驱动晶体管的源极或漏极电连接，然后在该电极层上蒸镀各有机功能层，例如，电子注入层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层、空穴注入层和透明电极。对于无机发光二极管(例如，微LED)型发光元件，可以使用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)工艺形成在半导体衬底基板上。
例如，热成像阵列的每个热成像子像素可以包括热辐射传感单元以及像素电路，例如该像素电路例如为CMOS像素电路，可以包括开关晶体管、存储电容、放大电路等，二者例如可以通过半导体集成电路工艺(例如，微机电系统制造工艺)形成于半导体衬底基板上。例如，制备该热辐射传感单元的材料可以为氧化钒(VOx)。例如，可以通过溅射法或脉冲激光沉积法在半导体衬底上沉积氧化钒薄膜并形成热辐射传感单元。由于基于氧化钒的热成像阵列在工作中无需制冷，因此可以大幅降低该显示面板的体积、重量和成本。
例如，热成像像素可以工作在中红外波段或/和远红外波段。例如，工作在中红外波段的热成像像素的工作波长可以位于3-5微米之间，工作在远红外波段的热成像像素的工作波长可以为8-14微米之间。
由于可以通过例如半导体集成电路制造工艺在半导体衬底基板上直接形成热成像阵列、薄膜晶体管，因此可以降低热成像阵列、薄膜晶体管的尺寸并减少外部连线，由此可以降低显示面板和显示设备的体积和重量。由于可以通过蒸镀工艺在半导体衬底基板上形成有机发光二级管或者可以通过MOCVD工艺在半导体衬底基板上形成无机发光二极管(例如，微LED)，因此可以将热成像功能集成在显示面板中，由此可以在使显示面板和显示设备具备热成像功能的同时降低显示面板和显示设备的体积和重量。
例如，该制作方法还包括使用例如半导体集成电路制造工艺在半导体衬底基板上形成读出电路、时间控制单元、数据驱动单元、扫描驱动单元、伽马缓冲单元、I2C总线的一种或多种。例如，读出电路被配置为将热成像阵列所获取的图像信号读出。例如，时间控制单元被配置为通过控制数据驱动单元和扫描驱动单元来控制显示阵列中的发光元件，进而实现显示功能。例如，伽马缓冲单元被配置为通过检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，进而提高显示图像的对比度。例如，读出电路获取的热成像图像还可以传递给时间控制单元并作为其显示数据输入，由此可以显示热成像阵列所获取的热成像图像。例如，I2C总线被配置为实现时间控制单元和伽马缓冲单元的通信。
由于可以使用半导体集成电路制造工艺将读出电路、时间控制单元、数据驱动单元、扫描驱动单元、伽马缓冲单元、I2C总线的一种或多种直接形成在半导体衬底基板上，因此可以降低其尺寸并减少外部连线，由此可以进一步降低显示面板和显示设备的体积、重量和成本。
本公开的实施例提供了一种显示面板、显示设备和显示面板的制作方法，通过将热成像功能集成在显示面板中，可以使显示面板和显示设备具备热成像功能的同时降低显示面板和显示设备的体积和重量。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本公开作了详尽的描述，但在本公开实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。
Claims (12)
1.一种显示面板，包括：
半导体衬底基板；
显示阵列，制备于所述半导体衬底基板上且包括多个按阵列排列的显示像素，其中，每个所述显示像素包括至少三个显示子像素，每个所述显示子像素包括发光元件；
热成像阵列，制备于所述半导体衬底基板上且包括多个热成像像素，其中，每个所述热成像像素包括至少一个热成像子像素，每个所述热成像子像素包括热辐射传感单元以及像素电路，所述像素电路为CMOS像素电路且包括开关晶体管和存储电容；以及
读出电路，制备于所述半导体衬底基板上，且被配置为将所述热成像阵列所获取的图像信号读出，
其中，所述多个显示子像素与所述多个热成像子像素混合布置；
每个所述热成像子像素的尺寸小于所述显示子像素的尺寸，所述热成像阵列包括的多个热成像子像素在所述半导体基板上的正投影的面积之和小于所述显示阵列包括的多个显示子像素在所述半导体基板上的正投影的面积之和；
每个所述热成像像素设置于相邻的四个所述显示像素之间或者每个所述热成像子像素设置于相邻的四个所述显示子像素之间；
所述相邻的四个显示像素位于所述显示阵列的相邻的两行显示像素和相邻的两列显示像素中；以及
所述相邻的四个显示子像素位于所述显示阵列的相邻的两行显示子像素和相邻的两列显示子像素中。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其中，所述热辐射传感单元为感热元件，所述热辐射传感单元的材料包括氧化钒。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其中，所述热成像像素的工作波段为中红外波段或/和远红外波段。
4.根据权利要求1所述的显示面板，其中，所述半导体衬底基板的材料包括单晶硅、锗或砷化镓。
5.根据权利要求1所述的显示面板，其中，所述发光元件为有机发光二级管或无机发光二极管。
6.根据权利要求1-5任一所述的显示面板，其中，所述显示像素中的至少三个显示子像素的发光元件的发光颜色彼此不同。
7.一种显示设备，包括如权利要求1-6任一项所述的显示面板。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的显示面板的制作方法，包括：
提供半导体衬底基板；以及
在所述半导体衬底基板上形成显示阵列和热成像阵列，
其中，所述显示阵列包括多个按阵列排列的显示像素，每个所述显示像素包括至少三个显示子像素，每个所述显示子像素包括发光元件，所述热成像阵列包括多个热成像像素，每个所述热成像像素包括至少一个热成像子像素，每个所述热成像子像素包括热辐射传感单元以及像素电路，所述像素电路为CMOS像素电路且包括开关晶体管和存储电容；
所述多个显示子像素与所述多个热成像子像素混合布置；
每个所述热成像子像素的尺寸小于所述显示子像素的尺寸，所述热成像阵列包括的多个热成像子像素在所述半导体基板上的正投影的面积之和小于所述显示阵列包括的多个显示子像素在所述半导体基板上的正投影的面积之和；
每个所述热成像像素设置于相邻的四个所述显示像素之间或者每个所述热成像子像素设置于相邻的四个所述显示子像素之间；
所述相邻的四个显示像素位于所述显示阵列的相邻的两行显示像素和相邻的两列显示像素中；以及
所述相邻的四个显示子像素位于所述显示阵列的相邻的两行显示子像素和相邻的两列显示子像素中。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其中，所述热成像像素通过微机电系统制造工艺直接制备于所述半导体衬底基板上；所述热辐射传感单元为感热元件，所述热辐射传感单元的材料包括氧化钒。
10.根据权利要求8或9所述的制作方法，还包括读出电路，其中，所述读出电路制备于所述半导体衬底基板上，且被配置为将所述热成像阵列所获取的图像信号读出。
11.根据权利要求10所述的制作方法，还包括时间控制单元，其中，所述时间控制单元制备于所述半导体衬底基板上，所述时间控制单元被配置为接收所述热成像阵列所获取的图像信号。
12.根据权利要求8或9所述的制作方法，其中，所述显示像素中的至少三个显示子像素的发光元件的发光颜色彼此不同。
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