CN111863912A - 具有指纹识别功能的oled显示面板、显示装置及制备方法 - Google Patents

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CN111863912A CN202010737863.2A CN202010737863A CN111863912A CN 111863912 A CN111863912 A CN 111863912A CN 202010737863 A CN202010737863 A CN 202010737863A CN 111863912 A CN111863912 A CN 111863912A
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杨柯
夏维
韩永占
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Abstract

本申请公开了一种具有指纹识别功能的OLED显示面板、显示装置及制备方法，包括基板，基板上形成多个双栅TFT和多个单栅TFT，每个双栅TFT上方均设有PIN光电二极管，每个PIN光电二极管的N极均连接至双栅TFT的顶栅极；PIN光电二极管远离双栅TFT的一侧设有发光层，发光层包括间隔设置的多个子像素，PIN光电二极管设置在子像素之间。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在显示面板上设置多个PIN光电二极管和与该PIN光电二级管相连的双栅TFT，使得该双栅TFT的源流电流由底栅偏压和因为PIN光电二极管引起的顶栅偏压共同作用，即该双栅TFT的开启电压VTh因为光诱导变化导致输出的电流量变化，进而实现指纹识别的功能。

Description

具有指纹识别功能的OLED显示面板、显示装置及制备方法
技术领域
本发明一般涉及显示领域，尤其涉及具有指纹识别功能的OLED显示面板、显示装置及制备方法。
背景技术
有机发光显示装置不仅应用领域多样化，而且部分产品逐渐向多功能化发展，例如光学式屏内指纹。目前指纹识别技术主要有电容式、光学式和超声波式，而电容式由于穿透距离的限制只能集成覆盖，不能用于屏下；超声波式由于材料限制，不易集成屏内。符合全面屏要求的只有光学式和超声波式，既符合全面屏和大屏的要求，又能屏幕集成的，优选光学式。
传统的屏下光学指纹技术有：准直层方案和小孔成像方案。准直层方案中准直层就是一层板，在这层板上有若干个光通道，除了通道是透光的，其他区域都采用了遮光材料。这种结构下，来自指纹的光线通过盖板玻璃、OLED层以后，进入准直层，进而过滤掉折射和散射光线，到达感光元件的光线便是准直光，得到相对清晰的指纹图像，最终识别指纹。尽管准直层方案解决了一部分成像问题，但由于手机结构中存在盖板玻璃和OLED显示屏，屏下指纹模块到屏幕表面的距离大约有0.5毫米，得到的图像依然相对较为模糊，因此，小孔成像方案应运而生。小孔成像方案中，准直器是由两层带有小孔的薄板，以及夹在中间的透光材料组成。可以有效降低结构厚度，同时也能降低折返光线的损耗，增加透光量，使得到达光线传感器的图像更为清晰。
然而，无论是准直层方案还是小孔成像方案，制作多大指纹识别区域，就需要多大的指纹识别传感器，成本比较昂贵。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种具有指纹识别功能的OLED显示面板、显示装置及制备方法。
第一方面，提供一种具有指纹识别功能的OLED显示面板，包括基板，所述基板上形成多个双栅TFT和多个单栅TFT，每个所述双栅TFT上方均设有PIN光电二极管，每个所述PIN光电二极管的N极均连接至所述双栅TFT的顶栅极；
所述PIN光电二极管远离所述双栅TFT的一侧设有发光层，所述发光层包括间隔设置的多个子像素，所述PIN光电二极管设置在所述子像素之间。
第二方面，提供一种OLED显示装置，包括上述具有指纹识别功能的OLED显示面板。
第三方面，提供一种具有指纹识别功能的OLED显示面板的制备方法，包括步骤：
提供一基板，在所述基板上形成多个双栅TFT和多个单栅TFT，
在每个所述双栅TFT上方形成PIN光电二极管，所述PIN光电二极管的N极均连接至所述双栅TFT的顶栅极；
所述PIN光电二极管远离所述双栅TFT的一侧设有发光层，所述发光层包括间隔设置的多个子像素，所述PIN光电二极管设置在所述子像素之间。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过在显示面板上设置多个PIN光电二极管和与该PIN光电二级管相连的双栅TFT，使得该双栅TFT的源流电流由底栅偏压和因为PIN光电二极管引起的顶栅偏压共同作用，即该双栅TFT的开启电压VTh因为光诱导变化导致输出的电流量变化，进而实现指纹识别的功能；进一步的，该PIN光电二极管设置在发光层和TFT结构之间，手指反射的光信号经过的路径较短，光能量损失较少，能够提高对指纹识别的精确度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实施例中具有指纹识别功能的OLED显示面板结构示意图；
图2为本实施例中PIN光电二极管和双栅TFT等效电路图；
图3为本实施例中具有指纹识别功能的OLED显示面板制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，本实施例提供一种具有指纹识别功能的OLED显示面板，包括基板1，基板1上形成多个双栅TFT2和多个单栅TFT3，每个双栅TFT2上方均设有PIN光电二极管8，每个PIN光电二极管8的N极81均连接至双栅TFT2的顶栅极23；
PIN光电二极管8远离双栅TFT2的一侧设有发光层10，发光层10包括间隔设置的多个子像素11，PIN光电二极管8设置在子像素11之间。
本实施例提供的OLED显示面板上设置多个PIN光电二极管8，将PIN光电二极管8和双栅TFT2相连，使得源漏电流由底栅偏压和因为PIN光电二极管引起的顶栅偏压共同作用，即该双栅TFT的开启电压VTh因为光诱导变化导致输出的电流量变化，进而实现指纹识别的功能。本实施例中将PIN光电二极管8设置在发光层10各个子像素11之间，在需要进行指纹识别的区域进行PIN光电二极管8和双栅TFT2的设置，可以进一步的扩展至整个屏幕，实现全面屏的指纹识别功能，和大屏指纹识别，相对于传统光学指纹识别的方案，制备多大的指纹识别区域就需要相应大小的指纹识别传感器，成本较为昂贵，本实施例中能实现全面屏指纹识别的同时能够降低成本。
如图2所示为本实施例中OLED显示面板指纹识别功能的等效电路图，其中设置PIN光电二极管对手指反射的光信号进行接收和转换成电信号，该PIN光电二极管连接至双栅TFT，使得源漏电流有底栅偏压和因为PIN光电二极管引起的顶栅偏压共同作用，即该双栅TFT的开启电压VTh因为光诱导变化导致输出的电流量变化，进而实现指纹识别的功能。
同时，本实施例提供的上述PIN光电二极管和双栅TFT相连的电路连接形式能够实现对输入光信号进行放大的功能，使得该显示面板的屏内指纹识别灵敏度大大提高，下面计算步骤为对光信号进行放大的过程：
其中，该双栅TFT的开启电压VTh，VTH＝VT0+γ·VIG；其中VT0是在无光照下的阈值电压，γ为光敏器件的参数。
VIG是无光照时，与光电二极管电容(CDiode)有关的函数：
Figure BDA0002605755420000041
CTOP为LTPS TFT顶栅半导体电容。
有光照时，通过光生电荷(Qe)，提升顶栅电压(从VIG提升至VIG’)。
Figure BDA0002605755420000042
Qe＝qηΦλtsTtop(1-e-αt)，Qe是与光电二极管相关的函数；η是二极管收集效率；Φλ为光子通量；ts为样品时间，Ttop为ITO和P层的透过率；1-e-αt为光电二极管的内部量子效率，a是吸收系数，t是I层膜厚，即该PIN光电二极管中间A-Si层的厚度。
Figure BDA0002605755420000043
μs是亚阈值迁移率；Ci是底栅的电容；Vsth＝βkT/q中，β是理想因子，k是波尔兹曼常数，T是开尔文温度，VTH光诱导的衰减引起光电流IPhoto指数倍的增长。因此，通过上述结构实现了对输入光信号进行放大，提高了本实施例中屏内指纹识别的灵敏度。
进一步的，本实施例中将用于接收手指15反射光的PIN光电二极管8设置在发光层10和TFT2、3结构之间，手指15反射的光信号穿过触控膜层和封装层等达到PIN光电二极管8，实现对手指反射光的接收和光信号到电信号的转换，本实施例中被手指反射回来的光信号经过的路径较短，光能量损失较少，能够提高对指纹识别的精确度。
进一步的，PIN光电二极管8与发光层10之间设有上电极层13，上电极层13连接至PIN光电二极管8的P极83。
本实施例中在PIN光电二级管8的P极83设置上电极层13，该上电极层13连接至信号金属线14，当PIN光电二极管8接收到光信号时转换为电信号，上电极层13和信号金属线14相连接实现电信号的传输。
进一步的，上电极层13为透明电极层。本实施例中采用透明材料记性上电极的制备，优选的采用ITO(薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜)作为上电极的制备材料，采用透明材料以便于光电二极管接收手指反射的光信号，如图1中所示，发光层10的光被手指15上的指纹反射到显示面板上，经过透明的上电极13，传输至PIN光电二极管8进行光信号至电信号的转换。
进一步的，每个相邻的子像素11之间均设有PIN光电二极管8和与PIN光电二极管8相连的双栅TFT2。
本实施例中在发光层10和TFT之间增加设置PIN光电二极管8进行光信号的接收和检测，可以将PIN光电二极管8设置在需要进行指纹检测的位置；更进一步的，将PIN光电二极管8设置在发光层10和TFT之间，对本身显示面板的影响较小，并且在背板制备工艺中制备的PIN光电二极管数量多少对工艺以及面板的影响没有太大区别，因此，可以将每个子像素之间均设置PIN光电二极管和与之相连的双栅TFT，实现全面屏的指纹识别功能，并且成本较低。
进一步的，PIN光电二级管8均包括顺次连接的P型非晶硅膜层83，非晶硅膜层82和N型非晶硅膜层81，非晶硅膜层82的厚度为6K～10K埃。
本实施例中通过PIN光电二极管8接收光信号，将光信号转换为电信号，同时还具有对光信号进行放大的功能，根据前面的实施例中所示，其中IPhoto数值的受多个参数的影响，PIN光电二极管8的中间非晶硅膜层82，非晶硅膜层即A-Si膜层的厚度会影响到该PIN光电二极管对光信号的放大，因此，将该A-Si膜层的厚度设置为6K～10K埃，进一步的，P型非晶硅膜层和N型非晶硅膜层的厚度设置为300～500埃，保证指纹识别的灵敏度和效果，上述实施例中提到的P型非晶硅膜层指的就是PIN光电二极管的P极，N型非晶硅膜层指的就是PIN光电二极管的N极。
如图1所示，本实施例中的显示面板设有基板1，在基板1的上方，即远离基板1玻璃的一侧设置缓冲层4，在缓冲层4上设置TFT结构，本实施例中的TFT结构包括两种TFT，单栅TFT3和与PIN光电二极管8相连的双栅TFT2，该双栅TFT2的底栅层21设置在基板1上，在用缓冲层4进行覆盖，在缓冲层4上设置单栅TFT3结构的多晶硅层31和双栅TFT2的多晶硅层22，缓冲层4上还设有第一栅极绝缘层5，第一栅极绝缘层5覆盖多晶硅层31、22，在第一栅极绝缘层5上设置单栅TFT3的栅极层32和双栅TFT2的顶栅层23，顶栅层23设置在底栅层21的正上方，形成双栅TFT2的两个栅极结构，栅极层32、23上设置第二栅极绝缘层6和隔离层7，隔离层7上设置源漏极层33、24，并且在第二栅极绝缘层6和隔离层7内开孔，使得源漏极层连接至多晶硅层，本实施例中的PIN光电二极管8设置在双栅TFT2上方，并且PIN光电二极管8的N极81连接双栅TFT2的顶栅层23，第二栅极绝缘层6、隔离层7围绕该PIN光电二极管8设置，随后在隔离层7上形成平坦层9，该平坦层9覆盖PIN光电二极管8和隔离层7设置，进行平坦化，平坦层9上设置阳极层12和上电极层14，阳极层12连接至单栅TFT的源漏极层33，上电极层14连接至PIN光电二极管8的P极层83，上电极层13还连接至信号金属线14，在阳极层12和上电极层14上进行发光层10的设置，发光层10的子像素11不设置在PIN光电二极管8上方，形成的面板中的PIN光电二极管8位于子像素11之间，发光层上还形成封装层等等结构，均属于现有技术的领域，在此不再赘述。
本实施例还提供一种OLED显示装置，包括上述具有指纹识别功能的OLED显示面板。
如图3所示，本实施例提供了具有指纹识别功能的OLED显示面板制备方法的流程图，包括步骤：
提供一基板1，在基板1上形成多个双栅TFT2和多个单栅TFT3，
在每个双栅TFT2上方形成PIN光电二极管8，PIN光电二极管8的N极81均连接至双栅TFT2的顶栅极23；
PIN光电二极管8远离双栅TFT2的一侧设有发光层10，发光层10包括间隔设置的多个子像素11，PIN光电二极管8设置在子像素11之间。
本实施例中采用的制备方法进行OLED显示面板的制备，该制备工艺简单，在进行显示面板的背板制备过程中进行双栅TFT和PIN光电二极管的设置，无需增加过多的工艺步骤，同时，相比较传统光学指纹方案中将光学指纹模组贴附在OLED屏幕上时，贴合过程中会有一定的概率损坏屏幕，贴合良率也会存在一定的问题，本实施例中在背板制备工艺中将具有指纹识别功能的PIN光电二极管和双栅TFT制备完成，形成具有指纹识别功能的显示面板，能够提升具有指纹识别功能的显示面板的良率。
进一步的，在PIN光电二极管8与发光层10之间形成上电极层13，上电极层13连接至PIN光电二极管8的N极83，且上电极层13为透明电极层。本实施例中采用透明材料进行上电极的制备，便于PIN光电二极管接收光信号。
进一步的，在基板1上形成双栅TFT2和单栅TFT3具体包括步骤：在基板1上形成双栅TFT2的底栅层21，在底栅层21上设置缓冲层4，缓冲层4覆盖底栅层21设置，
在缓冲层4上远离基板1的一面形成多晶硅层，在多晶硅层上设置第一栅极绝缘层5，第一栅极绝缘层5覆盖多晶硅层设置；
在第一栅极绝缘层5上形成栅极层，栅极层包括双栅TFT2的顶栅层23和单栅TFT2的栅极层32，顶栅层23与底栅层21对应设置；
在第一栅极绝缘层5上依次设置第二栅极绝缘层6和隔离层7，第二栅极层6覆盖栅极层设置；
隔离层7上设有源漏极层，隔离层和第二栅极绝缘层6上开设过孔，源漏极层通过过孔连接至多晶硅层。
本实施例中通过设置与PIN光电二极管相连接的双栅TFT实现指纹识别的功能，具体的原理上面的实施例已进行说明，在此不再多说，其中双栅TFT和显示面板上的单栅TFT一起进行制备，双栅TFT的多晶硅层和单栅TFT的多晶硅层同层设置，顶栅层和单栅TFT的栅极层同层设置，制备较为简单，双栅TFT的底栅层设置在基板上，在制备工艺上增加设置底栅层结构的步骤，其他工艺步骤同常规TFT设置的方式相同，工艺改变小，操作简单。
进一步的，在每个双栅TFT上方形成PIN光电二极管具体包括步骤：
在双栅TFT的顶栅层上沉积非晶硅膜层，
向非晶硅膜层靠近顶栅层的一侧通入磷烷气体，在非晶硅膜层靠近顶栅层的一侧设置N型非晶硅膜层；
向非晶硅膜层远离顶栅层的一侧通入硼烷气体，在非晶硅膜层远离顶栅层的一侧设置P型非晶硅膜层。
本实施例中在顶栅层上设置PIN光电二极管，该PIN光电二极管的具体设置方式多样，根据现场的设备情况选择制备方法，若现场的化学气相沉积设备具有进气通道，可以通过该设备通入不同的气体进行P层结构和N层结构的设置，首先沉积非晶硅膜层，即A-Si膜层，随后向A-Si膜层不同的表面通入不同的气体进行P型膜层和N型膜层掺杂。
进一步的，在每个双栅TFT上方形成PIN光电二极管具体包括步骤：
在双栅TFT的顶栅层上沉积非晶硅膜层，
采用植入设备在非晶硅膜层靠近顶栅层的一侧进行掺杂，形成N型非晶硅膜层；
采用植入设备在非晶硅膜层远离顶栅层的一侧进行掺杂，形成P型非晶硅膜层。
若显示面板制备现场的设备中不具有进气通道，可以通过普通的植入设备进行不同膜层的掺杂，首先通过化学气相沉积设备进行A-Si膜层的沉积，随后通过植入设备进行不同的掺杂，形成N型膜层和P型膜层。
上面描述的显示面板制备方法过程中在背板制备的过程中进行PIN光电二极管的制备，在现有的OLED面板制备工艺的基础上增加三到四个工艺步骤即可实现PIN光电二极管和双栅TFT的制备，实现OLED显示面板指纹识别的功能，工艺简单易操作，节约资源。
同时，本实施中增加的PIN光电二极管和双栅TFT的位置仅仅需要设置在相邻的子像素之间即可，相比较现有技术中准直孔设置等方式，无需考虑相应的准直孔尺寸和对应等问题，工艺更加简单。
在此进行本申请中OLED显示面板制备的流程说明，提供一基板，在基板上形成底栅层，在底栅层上设置缓冲层，缓冲层覆盖底栅层设置，
在缓冲层上形成多晶硅层，在多晶硅层上设置第一栅极绝缘层，第一栅极绝缘层覆盖多晶硅层设置；
在第一栅极绝缘层上形成栅极层，栅极层包括双栅TFT的顶栅层和单栅TFT的栅极层，顶栅层与底栅层对应设置；
在顶栅层上设置PIN光电二极管，PIN光电二级管的N极层与顶栅层连接；
在第一栅极绝缘层上设置第二栅极绝缘层和隔离层，第二栅极层覆盖栅极层设置；
隔离层和第二栅极绝缘层上开设过孔，随后在隔离层上设源漏极层，源漏极层通过过孔连接至多晶硅层；
在隔离层上形成平坦层，平坦层覆盖源漏极层和PIN光电二极管，平坦层上形成电极图案，
在平坦层上形成电极层，电机层包括阳极层和上电极层，阳极层连接至源漏极层，上电极层连接PIN光电二极管的P极层，
在电极层上形成发光层，发光层包括间隔设置的多个子像素，随后在发光层上形成封装层等其他结构。
本实施例中在OLED显示面板进行双栅TFT和PIN光电二极管的制备，实现OLED显示面板具有光学指纹识别的功能，同时还能实现全面屏指纹识别的功能，其中在OLED面板的背板制备工艺过程中进行PIN光电二极管的制备，工艺简单且满足生产要求。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种具有指纹识别功能的OLED显示面板，其特征在于，包括基板，所述基板上形成多个双栅TFT和多个单栅TFT，每个所述双栅TFT上方均设有PIN光电二极管，每个所述PIN光电二极管的N极均连接至所述双栅TFT的顶栅极；
所述PIN光电二极管远离所述双栅TFT的一侧设有发光层，所述发光层包括间隔设置的多个子像素，所述PIN光电二极管设置在所述子像素之间。
2.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板，其特征在于，所述PIN光电二极管与所述发光层之间设有上电极层，所述上电极层连接至所述PIN光电二极管的P极。
3.根据权利要求2所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板，其特征在于，所述上电极层为透明电极层。
4.根据权利要求1-3任一所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板，其特征在于，每个相邻的子像素之间均设有所述PIN光电二极管和与所述PIN光电二极管相连的双栅TFT。
5.根据权利要求4所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板，其特征在于，所述PIN光电二级管均包括顺次连接的P型非晶硅膜层，非晶硅膜层和N型非晶硅膜层，所述非晶硅膜层的厚度为6K～10K埃。
6.一种OLED显示装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板。
7.一种权利要求1-5任一所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一基板，在所述基板上形成多个双栅TFT和多个单栅TFT，
在每个所述双栅TFT上方形成PIN光电二极管，所述PIN光电二极管的N极均连接至所述双栅TFT的顶栅极；
所述PIN光电二极管远离所述双栅TFT的一侧设有发光层，所述发光层包括间隔设置的多个子像素，所述PIN光电二极管设置在所述子像素之间。
8.根据权利要求7所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板的制备方法，其特征在于，在所述PIN光电二极管与所述发光层之间形成上电极层，所述上电极层连接至所述PIN光电二极管的N极，且所述上电极层为透明电极层。
9.根据权利要求8所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板的制备方法，其特征在于，在每个所述双栅TFT上方形成PIN光电二极管具体包括步骤：
在所述双栅TFT的顶栅层上沉积非晶硅膜层，
向所述非晶硅膜层靠近所述顶栅层的一侧通入磷烷气体，在所述非晶硅膜层靠近所述顶栅层的一侧设置N型非晶硅膜层；
向所述非晶硅膜层远离所述顶栅层的一侧通入硼烷气体，在所述非晶硅膜层远离所述顶栅层的一侧设置P型非晶硅膜层。
10.根据权利要求8所述的具有指纹识别功能的OLED显示面板的制备方法，其特征在于，在每个所述双栅TFT上方形成PIN光电二极管具体包括步骤：
在所述双栅TFT的顶栅层上沉积非晶硅膜层，
采用植入设备在所述非晶硅膜层靠近所述顶栅层的一侧进行掺杂，形成N型非晶硅膜层；
采用植入设备在所述非晶硅膜层远离所述顶栅层的一侧进行掺杂，形成P型非晶硅膜层。
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