CN110220618A - 一种集成式面板及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集成式面板及测试方法。所述集成式面板将压控单元、恒定参考单元和TFT信号检测放大单元结合设计成压力传感检测模块，通过压控单元受力后的微弱电学参数变化引起TFT信号检测放大单元输入电压、电流的变化，进一步将TFT信号检测放大单元输出电流调至数量级变化范围，利用薄膜晶体管(TFT)器件工作区间特性，快速放大收集信号，能够提升压力检测灵敏度及准确性，尤其适用于微弱力的实时检测。

Description

一种集成式面板及测试方法

技术领域

本发明涉及平板显示技术领域，特别是涉及一种集成式面板及测试方法。

背景技术

随着电子技术与智能技术的飞速发展，将多种不同功能集成于同一电子设备正成为一种趋势。通过利用集成的传感器来检测外界信号，进行人机交互操作，将人的意愿快速、直接转化为设备可识别的信号，并做出相应的反馈。在人工智能皮肤、显示触控面板、微弱力检测等高新领域，快速、准确对力大小的识别具有重要意义。

目前力检测应用通过压阻、压容、压电等多种压控方式检测，压控式传感器检测灵敏度较高、响应范围更大，具有较大的技术优势。传统压控式传感器利用器件自身压控效应，通过改变力的大小，器件自身电学特性发生改变，通过检测电学信号的变化得出加载力的大小。但是传统式压控传感器器件检测在微弱力响应上表现力不足，并且检测灵敏度等响应也未达到人工智能皮肤等应用需求等级。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成式面板及测试方法，以解决传统式压控传感器探测灵敏度低、响应慢、对微弱力检测不精准的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种集成式面板，所述集成式面板包括：基板以及设置在所述基板上的压力传感检测模块；所述压力传感检测模块包括TFT信号检测放大单元、恒定参考单元和压控单元；

其中，所述TFT信号检测放大单元的漏电极连接第一驱动电压V1；所述TFT信号检测放大单元的源电极与地线GND1相连；所述TFT信号检测放大单元的栅电极与所述恒定参考单元的第一端子相连；所述恒定参考单元的第二端子连接第二驱动电压V2；所述压控单元的第三端子连接第三驱动电压V3；所述压控单元的第四端子分别与所述TFT信号检测放大单元的栅电极以及所述恒定参考单元的第一端子相连。

可选的，所述TFT信号检测放大单元为薄膜晶体管。

可选的，所述恒定参考单元为电阻、电容或电感。

可选的，所述压控单元为压控传感器。

一种集成式面板的测试方法，所述测试方法应用于所述集成式面板；所述测试方法包括：

获取TFT信号检测放大单元的电流-电压特性曲线；

对所述集成式面板的压控单元施加已知加载力，测定电压-加载力相关曲线；

调节第二驱动电压V2和第三驱动电压V3的电压值输入范围，使检测通过所述TFT信号检测放大单元的电流值出现数量级变化；

当加载力F加载至所述压控单元之上时，获取通过所述TFT信号检测放大单元的当前电流值；

根据所述当前电流值、所述电流-电压特性曲线及所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小。

可选的，所述第二驱动电压V2和所述第三驱动电压V3的电压值输入范围为-40V～40V。

可选的，所述根据所述当前电流值、所述电流-电压特性曲线及所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小，具体包括：

根据所述当前电流值和所述电流-电压特性曲线确定当前电压值；所述当前电压值为所述TFT信号检测放大单元的栅电极的当前电压值；

根据所述当前电压值和所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种集成式面板及测试方法，所述集成式面板将压控单元、恒定参考单元和TFT信号检测放大单元结合设计成压力传感检测模块，通过压控单元受力后的微弱电学参数变化引起TFT信号检测放大单元输入电压、电流的变化，进一步将TFT信号检测放大单元输出电流调至数量级变化范围，利用薄膜晶体管(TFT)器件工作区间特性，快速放大收集信号，能够提升压力检测灵敏度及准确性，尤其适用于微弱力的实时检测。

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性的前提下，还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的传统式压控传感器的结构示意图；

图2为本发明提供的集成式面板中压力传感检测模块的结构示意图；

图3为本发明提供的电流-电压特性曲线示意图。

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。

本发明的目的是提供一种集成式面板及测试方法，以解决传统式压控传感器探测灵敏度低、响应慢、对微弱力检测不精准的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的传统式压控传感器的结构示意图。如图1所示的传统式压控传感器包括基板100和压控传感器101，在力F加载后，检测连接压控传感器101的电阻或电压等电学信号变化，可以得出加载力F的大小。但是由于现有技术中，压控传感器检测主要通过器件的在受压后电阻或电流变化来反映力的大小，检测灵敏度、检测区间受限于器件自身的特性，并且传统压控传感器对微弱力检测能力有限，无法应用于人工智能皮肤上；对于显示触控应用，由于其需要与现有显示面板工艺集成，因此也无法应用于触控面板单元等领域，应用范围受到明显限制。

针对上述传统技术的缺陷，本发明提出了一种与平板显示技术兼容的集成式面板及测试方法，利用薄膜晶体管(TFT，Thin-film transistor)器件的工作区间特性，快速放大检测信号，对微弱力检测能力十分灵敏，检测信号更为准确。

本发明提供的集成式面板包括：基板以及设置在所述基板上的压力传感检测模块。所述压力传感检测模块采用显示技术图案化工艺制备。图2为本发明提供的压力传感检测模块的结构示意图。参见图2，所述压力传感检测模块包括TFT信号检测放大单元210、恒定参考单元220和压控单元230。

其中，所述TFT信号检测放大单元210的漏电极213连接第一驱动电压V1；所述TFT信号检测放大单元210的源电极212与地线GND1相连；所述TFT信号检测放大单元210的栅电极211与所述恒定参考单元220的第一端子221相连；所述恒定参考单元220的第二端子222连接第二驱动电压V2；所述压控单元230的第三端子231连接第三驱动电压V3；所述压控单元230的第四端子232分别与所述TFT信号检测放大单元210的栅电极211以及所述恒定参考单元220的第一端子221相连。

优选的，所述TFT信号检测放大单元210为一个薄膜晶体管。所述恒定参考单元220包括但不限于电阻、电容或电感。所述压控单元230为压控传感器。

本发明集成式面板的制备过程如下：

步骤S1：制作TFT信号检测放大单元210及恒定参考单元220。

具体的，使用显示技术图案化工艺技术在所述基板上制作TFT信号检测放大单元210以及形成恒定参考单元220。其中TFT信号检测放大单元210包括栅电极211、源电极212、漏电极213，恒定参考单元220的两端分别为第一端子221及第二端子222，其中第一端子221与栅电极211相连，源电极212与地线GND1相连，恒定参考单元220包括但不限于电阻、电容、电感等形式。TFT信号检测放大单元210为一个薄膜晶体管(TFT，Thin-film transistor)。

步骤S2：压控单元230集成制作。

具体的，在所述基板上制作压控单元230，压控单元230两端分别为第三端子231及第四端子232，将压控单元230的第四端子232与TFT信号检测放大单元210的栅电极211以及第一端子221相连，所述第三端子231用于电压加载，从而在所述基板上制作完成所述压力传感检测模块。

基于本发明提供的所述集成式面板，本发明还提供一种集成式面板的测试方法，所述测试方法包括：

步骤1：获取TFT信号检测放大单元的电流-电压特性曲线。

在所述TFT信号检测放大单元210的栅电极211、源电极212、漏电极213上分别加载电压信号，获得所述TFT信号检测放大单元210的电流-电压特性曲线，所述电流-电压特性曲线如图3所示，分析出可用于压控信号放大的工作区间。参见图3，所述电流-电压特性曲线的横坐标为电压V4，单位为V，纵坐标为电流I，单位为A。本发明利用所述电流-电压特性曲线中电流值I出现数量级变化的指数放大区域作为压控信号放大的工作区间，例如图3中所示电压A-B的电压范围区间。利用电流-电压指数放大区域进行检测，可让检测信号更加灵敏，可实现指数级信号变化。

步骤2：对所述集成式面板的压控单元施加已知加载力，测定电压-加载力相关曲线。

如图2所示，在所述TFT信号检测放大单元210的漏电极213上加载第一驱动电压V1，在恒定参考单元220的第二端子222上加载第二驱动电压V2，在压控单元230的第三端子231处加载第三驱动电压V3。驱动电压V1、V2、V3的电压大小可以根据实际应用进行设计，电压范围通常为-40V～40V。所述第一驱动电压V1为所述TFT信号检测放大单元210提供工作电压，是进行压力检测的必须电压。

从所述TFT信号检测放大单元210的栅电极211处引出检测电压V4，所述检测电压V4为第二驱动电压V2与第三驱动电压V3的电压分压值。

本发明集成式面板的压力检测原理为：加载力F加载引起检测电压V4变化，不同的F值会得到不同的V4值，而所述TFT信号检测放大单元210的栅电极211处引出的检测电压V4与其检测电流值I又存在已知的电流-电压关系，从测定的电流-电压特性曲线中可以得到。因此可以通过后续实时检测I值，可得到对应V4值，从而倒推出F值。因此就需要预先通过测量得到电压V4与加载力F的对应关系。本发明通过对所述集成式面板的压控单元230施加已知加载力，测定出电压-加载力相关曲线。所述电压-加载力相关曲线的横、纵坐标分别为检测电压V4和加载力F。从所述电压-加载力相关曲线中可以得知检测电压V4和加载力F的对应关系。

步骤3：调节第二驱动电压V2和第三驱动电压V3的电压值输入范围，使检测通过所述TFT信号检测放大单元的电流值出现数量级变化。

步骤4：当加载力F加载至所述压控单元之上时，获取通过所述TFT信号检测放大单元的当前电流值。

步骤5：根据所述当前电流值、所述电流-电压特性曲线及所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小。

当力F加载至压控单元230之上时，压控单元230电学特性在力F作用下发生变化，引起TFT信号检测放大单元210的栅电极211上的分压电压V4发生变化；TFT信号检测放大单元210的电流-电压特性曲线与栅电极211上的电压V4有直接关系；随着栅电极211上的电压V4变化，调节V2、V3电压值输入范围，使检测通过放大单元210的电流值I出现数量级变化，从而可准确、灵敏的探测出加载力F值的大小。具体方法为：

通过调节第二驱动电压V2和第三驱动电压V3的电压值输入范围，使检测通过所述TFT信号检测放大单元的电流值出现数量级变化，即将所述电流值和V4电压值调至预先测定的压控信号放大的工作区间，例如图3中所示电压A-B的电压-电流范围区间；驱动电压V2、V3值的设定可以根据不同的放大单元210的特性曲线来设定不同的值，最终使放大单元210的工作区间控制在电压A与电压B之间即可；

当所需测量的待测加载力F加载至所述压控单元230之上时，获取通过所述TFT信号检测放大单元210的当前电流值，根据所述当前电流值在所述电流-电压特性曲线中的位置确定所述当前电流值对应的当前电压值；所述当前电压值为所述TFT信号检测放大单元210的栅电极的当前电压值，即所述检测电压V4；

根据所述当前电压值在所述电压-加载力相关曲线中的位置确定所述当前电压值V4对应的所述加载力F的大小即为待测加载力F的大小。

本发明压力传感检测模块包括TFT信号检测放大单元210、恒定参考单元220和压控单元230，通过构建测试单元结构，实现压力探测器高灵敏、高精度、极弱压力信号的探测。其中，本发明采用TFT信号检测放大单元210，将微弱的压力信号转变为可数量级变化的、可实时监测的电流信号，将传感器的压力信号检测灵敏度、精确度大幅提升，可实现在人工智能皮肤、显示触控面板、微弱力检测等高新领域微弱压力信号检测。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种集成式面板，其特征在于，所述集成式面板包括：基板以及设置在所述基板上的压力传感检测模块；所述压力传感检测模块包括TFT信号检测放大单元、恒定参考单元和压控单元；

其中，所述TFT信号检测放大单元的漏电极连接第一驱动电压V1；所述TFT信号检测放大单元的源电极与地线GND1相连；所述TFT信号检测放大单元的栅电极与所述恒定参考单元的第一端子相连；所述恒定参考单元的第二端子连接第二驱动电压V2；所述压控单元的第三端子连接第三驱动电压V3；所述压控单元的第四端子分别与所述TFT信号检测放大单元的栅电极以及所述恒定参考单元的第一端子相连。

2.根据权利要求1所述的集成式面板，其特征在于，所述TFT信号检测放大单元为薄膜晶体管。

3.根据权利要求1所述的集成式面板，其特征在于，所述恒定参考单元为电阻、电容或电感。

4.根据权利要求1所述的集成式面板，其特征在于，所述压控单元为压控传感器。

5.一种集成式面板的测试方法，其特征在于，所述测试方法应用于权利要求1所述的集成式面板；所述测试方法包括：

获取TFT信号检测放大单元的电流-电压特性曲线；

对所述集成式面板的压控单元施加已知加载力，测定电压-加载力相关曲线；

调节第二驱动电压V2和第三驱动电压V3的电压值输入范围，使检测通过所述TFT信号检测放大单元的电流值出现数量级变化；

当加载力F加载至所述压控单元之上时，获取通过所述TFT信号检测放大单元的当前电流值；

根据所述当前电流值、所述电流-电压特性曲线及所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述第二驱动电压V2和所述第三驱动电压V3的电压值输入范围为-40V～40V。

7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述当前电流值、所述电流-电压特性曲线及所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小，具体包括：

根据所述当前电流值和所述电流-电压特性曲线确定当前电压值；所述当前电压值为所述TFT信号检测放大单元的栅电极的当前电压值；

根据所述当前电压值和所述电压-加载力相关曲线确定所述加载力F的大小。