一種具有溫度補償功能的有機發光電路結構的制作方法

本發明涉及有機發光顯示領域，特別是涉及一種具有溫度補償功能的電路結構。
背景技術：
：隨著顯示技術的飛速進步，半導體元件及顯示裝置也隨之有了飛躍性的進步。而有機發光顯示器也漸漸進入人們的生活。由于有源矩陣有機發光二極管顯示器具有廣視角、高應答速度、自發光、可彎折、工作溫度范圍大、重量輕以及薄形化等優點，非常符合多媒體時代顯示器的特性要求。因此，有源矩陣有機發光二極管顯示器具有極大的發展潛力，可望成為下一代主流的平面顯示器。但是，有機發光二極管OLED是溫度的敏感器件，雖然OLED相較于液晶顯示器工作溫度范圍大，能在高溫(高至85℃)和低溫(低至-40℃)的環境中工作，可是對比常溫工作環境，其電學特性有顯著的變化。當有機發光二極管(OLED)在高低溫環境變化時，其伏安特性會隨之發生變化，具體表現就是：當溫度越高，OLED呈現低電阻特性；當溫度越低，OLED呈現高電阻特性。OLED伏安特性的變化使得OLED顯示屏在既定的電壓設定下會產生工作點不在飽和區的情況，畫面顯示受到極大影響。技術實現要素：有鑒于此，本發明旨在防止在變化的溫度環境下OLED器件特性偏移引起顯示異常，也就是說需要在既定的PVEE-PVDD電壓下，系統的工作點穩定在飽和區，且避免系統功耗過大。本發明提供一種具有溫度補償功能的電路結構，包括：發光二極管，包括相對設置的陰極和陽極；驅動晶體管，包括第一極和第二極；所述第一極與所述陽極連接，所述第二極通過電源線與電壓源連接，用于基于所述電壓源提供的電壓向所述發光二極管提供驅動電流；溫敏電阻，電連接于所述驅動晶體管與所述發光器件之間或電連接于所述驅動晶體管與所述電壓源之間，通過感測溫度升高對應增大阻值或感測溫度降低對應減小阻值來調節所述驅動電流；所述第一極為源極，所述第二極為漏極；或者，所述第一極為漏極，所述第二極為源極。本發明通過在電路中加入具有正溫度系數電阻特性的溫敏電阻，使得在溫度變化時補償掉機發光二極管電學特性的改變，使機發光二極管和驅動晶體管的工作點維持穩定，保證在不同環境溫度中有機發光二極管維持正常亮度。附圖說明圖1是現有技術的一種有機發光電路示意圖；圖2是圖1中電源線提供的恒定電壓的跨壓示意圖；圖3是本發明提供的一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖；圖4是本發明提供的一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖；圖5是圖1中的有機發光電路與圖3中本發明的有機發光電路仿真對比圖；圖6是本發明提供的另一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖；圖7是本發明提供的又一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖；圖8是本發明提供的再一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖；圖9是本發明提供的再一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖；圖10是本發明提供的又一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖；圖11是傳統的6T1C的有機發光電路與圖10中本發明的有機發光電路仿真對比圖。具體實施方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。需要說明的是，在以下描述中闡述了具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施方式的限制。如圖1所示，圖1為現有技術提供的一種有機發光電路示意圖，傳統的有機發光電路由一個開關TFT(M1)、一個驅動TFT(M2)、一個存儲電容(Cst)和一個有機發光二極管(OLED)構成。在OLED發光階段，當掃描線掃描到某一行，該行的掃描線給開關TFT(M1)的柵極加電壓，開關TFT(M1)管導通，信號線輸送數據信號，經過開關TFT(M1)給驅動TFT(M2)柵極施加電壓，驅動TFT(M2)導通，電源線施加恒定電壓，電流流過OLED，使OLED發光，保證像素處于點亮狀態；信號線提供的電壓同時給存儲電容(Cst)充電，把信號存儲在存儲電容中。如圖2所示，圖2為圖1中電源線提供的恒定電壓的跨壓示意圖，電源線施加一個恒定電壓PVEE-PVDD，驅動TFT(M2)工作在飽和區，流過驅動TFT(M2)的電流IDS幾乎不隨驅動TFT(M2)漏極電壓變化，IDS由柵極電壓控制，因此，OLED的亮度由驅動TFT(M2)的柵源電壓(VGS)調節。PVEE與PVDD之間的跨壓包括兩部分，分別為驅動TFT(M2)的跨壓VDS與OLED的跨壓VOLED，一般在正常工作情況下需要滿足PVEE與PVDD之間的跨壓大于OLED正常灰階工作電壓與驅動驅動TFT(M2)正常工作電壓(即工作點進入飽和區)。如果PVEE與PVDD之間的跨壓小于VDS+VOLED，則顯示異常；如果PVEE與PVDD之間的跨壓太大，則功耗很大，因此，PVEE與PVDD之間跨壓與器件特性相關。但OLED是溫度的敏感器件，雖然OLED能在高至85℃到低至-40℃的環境中工作，可是對比常溫工作環境，其電學特性有顯著的變化，會導致它所在的像素電路的工作狀態也發生變化。也就是說，溫度會影響OLED發光單元的電子與空穴的注入效率，如圖2中虛線所示，溫度的變化對有機發光二極管的伏安特性的影響主要表現為：隨著溫度的升高，OLED的等效電阻降低，其正向特性曲線左移，分壓減小，因此，TFT的VDS增加，TFT的驅動電流會有所增加，即IOLED增大；反之，隨著溫度的降低，分壓增大，IOLED減小，從而影響OLED的亮度，引起顯示異常。有鑒于上述問題，本發明旨在防止在變化的溫度環境下OLED器件特性偏移引起顯示異常，即在溫度變化時補償掉有機發光二極管伏安特性的變化，在總的跨壓PVEE-PVDD基本維持恒定情況下，使OLED的工作點不受到溫度的影響，維持IOLED穩定。如圖3所示，圖3為本發明提供的一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖。因有機發光二極管(OLED)為電流器件，所以需要一個驅動TFT(M2)。本實施例中驅動TFT為P溝道驅動TFT。驅動TFT(M2)與OLED器件為串聯結構，即驅動TFT(M2)電流也就是OLED工作時候的電流。開關TFT(M1)，作用是通過掃描線的控制，將數據線電壓送達至N1點，N1點與N2點之間的電壓差會驅動驅動TFT(M2)運作。N1點電壓可以用電容(Cst)暫時儲存，保持N1點電位不變至下一幀畫面切換。溫敏電阻R串聯在驅動TFT(M2)與OLED器件之間。溫敏電阻R為正溫度系數熱敏電阻，即溫敏電阻R的電阻值隨著溫度的升高而增高。隨著溫度的升高，OLED的等效電阻降低，其正向特性曲線左移，OLED的分壓減小，而溫敏電阻R的電阻值隨著溫度的升高而增大，溫敏電阻R的分壓增大，這樣在總的跨壓PVEE-PVDD基本維持恒定的情況下，溫敏電阻R可以補償掉OLED的減小的分壓，OLED的正常的工作點。隨著溫度的降低，OLED的等效電阻增大，其正向特性曲線右移，OLED的分壓增大，而溫敏電阻R的電阻減小，溫敏電阻R的分壓減小，OLED與溫敏電阻R的伏安特性的改變可以互補，這樣在總的跨壓PVEE-PVDD基本維持恒定情況下，使OLED的工作點維持在飽和區，從而維持OLED的亮度，避免顯示異常。如圖4所示，為本發明提供的一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖。本實施例中的像素結構包括：有機發光二極管100，驅動晶體管200以及溫敏電阻300。有機發光二極管100包括陽極101和陰極105，位于陽極101和陰極105之間的有機發光層103，位于有機發光層103與陰極105之間的電子注入層104，位于有機發光層103與陽極101之間的空穴注入層102。有機發光二極管100還包括位于電子注入層104與有機發光層103之間的電子傳輸層(圖中未畫出)，以及位于空穴注入層102與有機發光層103之間的空穴傳輸層(圖中未畫出)。驅動晶體管200包括半導體層201，形成在半導體201上的第一柵極絕緣層202；形成在第一柵極絕緣層202上并與半導體層201疊置的柵電極203；形成在柵電極203上的第二柵極絕緣層204；形成在第二柵極絕緣層204上的層間絕緣層205；形成在層間絕緣層205并與半導體層201連接的第一極206和第二極207；第一極206與第二極207彼此間隔，第一極206與有機發光二極管100的陽極101連接，第二極207通過電源線與電壓源PVDD連接。本實施例中的驅動晶體管200的半導體層201的溝道是含有P型雜質的摻雜溝道，則所述第一極206為驅動晶體管的漏極，所述第二極207為驅動晶體管的源極。但本發明并不局限于此，例如，本發明的驅動晶體管的半導體層的溝道也可以是含有N型雜質的摻雜溝道，當半導體層201的溝道是含有N型雜質的摻雜溝道時，所述第一極則為驅動晶體管的源極，所述第二極則為驅動晶體管的漏極。驅動晶體管200與有機發光二極管100之間設有平坦化層208，有機發光二極管100的陽極101與驅動晶體管200的第一極206通過平坦化層208上的過孔209連接。溫敏電阻300設置在有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102之間，也就是說有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102通過溫敏電阻300實現連接。其中，所述溫敏電阻包括摻雜了Sb2O3以及Al2O3的BaTiO3材料。其中，溫敏電阻300為覆蓋有機發光二極管100的陽極101的電阻層，溫敏電阻300的圖案與有機發光二極管100的陽極101的圖案一致，也就是說陽極101保持常規圖案不變，在陽極101制作完畢后，直接在陽極101上制作圖案與陽極101一致的溫敏電阻300，使溫敏電阻300正好完全覆蓋在陽極101上，然后再進行后續的工藝。溫敏電阻以電阻層的形式完全覆蓋有機發光二極管的陽極，工藝更簡單，容易實現，并且電阻層與陽極可以共用一張Mask進行圖案化，節省成本。如下表1-1、表1-2為圖1中的有機發光電路與圖3中本發明的有機發光電路仿真對比數據，其中，PVDD＝4.6v；PVEE＝-3.9V；Vdata＝1V；Cst＝0.24pf；Vth＝-1.5V。表1-1圖1中的電路在不同溫度條件下流過OLED的電流OLED電阻(無R)電流IOLED(nA)高溫1x107Ω135.20室溫2x107Ω132.00低溫3x107Ω129.40表1-2圖3中的電路在不同溫度條件下流過OLED的電流OLED電阻R電流IOLED(nA)高溫1x107Ω2.6x107Ω136.68室溫2x107Ω1.4x107Ω136.94低溫3x107Ω5x106Ω136.80由以上仿真數據可看出，圖1中的有機發光電路在高溫條件下流過OLED的電流IOLED為135.2nA，而在低溫條件下IOLED為129.4nA，高低溫條件下流過OLED的電流的差值大于5nA。而基于本發明的有機發光電路在高溫條件下流過OLED的電流與在低溫條件下的差值小于0.5nA。如圖5所示，圖5為圖1中的有機發光電路與圖3中本發明的有機發光電路仿真對比圖，其中，每個曲線圖中的三條曲線分別代表三種不同溫度(高溫、室溫、低溫)條件下的有機發光二極管的電流波形。橫坐標為時間(單位：us)，縱坐標為電流(單位：nA)。由圖5可看出無溫敏電阻補償的電路在不同溫度條件下機發光二極管的電流波形差異明顯，而增加了的溫敏電阻的電路在不同溫度條件下機發光二極管的電流波形基本沒有差異。因此基于本發明的補償電路可以使OLED器件在不同溫度條件下獲得穩定的電流，維持正常發光。如圖6所示，為本發明提供的另一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖。有機發光二極管100包括陽極101和陰極105，位于陽極101和陰極105之間的有機發光層103，位于有機發光層103與陰極105之間的電子注入層104，位于有機發光層103與陽極101之間的空穴注入層102。有機發光二極管100還包括位于電子注入層104與有機發光層103之間的電子傳輸層(圖中未畫出)，位于空穴注入層102與有機發光層103之間的空穴傳輸層(圖中未畫出)。像素定義層106形成在平坦化層208和有機發光二極管100的陽極101上。像素定義層106具有暴露陽極101的顯示開孔區107。空穴注入層102通過像素定義層106的顯示開孔區107與陽極101接觸。溫敏電阻300設置在有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102之間，也就是說有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102通過溫敏電阻300實現連接。本實施例其他與上一實施例提供的像素結構的相同之處不再贅述。不同的，本實施例中溫敏電阻300的圖案與顯示開孔區107的圖案一致，也就是說陽極101保持常規圖案不變，在陽極101制作完畢后，直接在陽極101上制作與顯示開孔區107的圖案一致的溫敏電阻300，使溫敏電阻300的電阻層上面正好完全與顯示開孔區107中的空穴注入層102對應連接，然后再進行后續的工藝。將溫敏電阻對應顯示開口區圖案化設計，限制電阻層的覆蓋面積，使電阻層更好控制，避免電阻層對其他區域的干擾，減少不良問題出現。如圖7所示，為本發明提供的又一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖，其中，與上一實施例提供的像素結構的相同之處不再贅述。其中，溫敏電阻300設置在有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102之間，也就是說有機發光二極管100的陽極101與空穴注入層102通過溫敏電阻300實現連接。不同的，有機發光二極管100的陽極101包括斷開的第一分支1011和第二分支1012，第一分支1011與有機發光二極管100的空穴注入層102連接，第二分支1012與驅動晶體管200的第一極206連接。陽極101的第一分支1011和第二分支1012上共同覆蓋一絕緣層400，絕緣層400覆蓋在第一分支1011和第二分支1012斷開位置。絕緣層400覆蓋在第一分支1011上的區域設有第一開口區401，絕緣層400覆蓋在第二分支1012上的區域設有第二開口區402。溫敏電阻300為覆蓋絕緣層400的電阻層，溫敏電阻300通過第一開口區401與陽極101的第一分支1011電連接，溫敏電阻300通過第二開口區402與陽極101的第二分支1012電連接。這樣，第一分支1011和第二分支1012通過溫敏電阻300電連接。本實施例通過陽極斷開，然后在陽極上覆蓋絕緣層，溫敏電阻通過絕緣層上的開口區(或過孔區)來連接到下面的陽極的兩個分支，從而實現了兩個陽極分支之間的導通。由于在進行溫敏電阻層圖案化的時候需要進行刻蝕，沒有絕緣層就會把下面的陽極連帶著直接刻掉。通過這種絕緣層開過孔來接，而不是直接將溫敏電阻形成在陽極上面，這樣在進行溫敏電阻層圖案化的時候保證了工藝效果，防止出現不良問題。如圖8和圖9所示，圖8為本發明提供的再一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖，圖9為本發明提供的再一種具有溫度補償功能的有機發光電路的像素結構示意圖。其中，與上一實施例的相同之處不再贅述。不同的，在本實施例中溫敏電阻R串聯在驅動晶體管驅動TFT(M2)與電壓源PVDD之間。如圖9所示，驅動晶體管200包括半導體層201，形成在半導體201上的第一柵極絕緣層202；形成在第一柵極絕緣層202上并與半導體層201疊置的柵電極203；形成在柵電極203上的第二柵極絕緣層204；形成在第二柵極絕緣層204上的層間絕緣層205；形成在層間絕緣層205與半導體層201上的第一極206和第二極207；第一極206與第二極207彼此間隔。其中，驅動晶體管200的第一極206與有機發光二極管100的陽極101連接，驅動晶體管200的第二極207通過電源線通過溫敏電阻300與電源線500實現連接與電壓源PVDD連接。其中，電源線500在靠近驅動晶體管200的第二極207的區域包括斷開的第三分支501和第四分支502，第三分支501與驅動晶體管200的第二極207電連接，第四分支502與電壓源PVDD電連接。其中，電源線500的第三分支501和第四分支502上共同覆蓋一絕緣層600，絕緣層600圖案化后覆蓋在第三分支501和第四分支502斷開區域。絕緣層600覆蓋在第三分支501上的區域設有第三開口區601，絕緣層600覆蓋在第四分支502上的區域設有第四開口區602。溫敏電阻300為覆蓋絕緣層600的電阻層，溫敏電阻300通過第三開口區601與電源線500的第三分支501電連接，溫敏電阻300通過第四開口區602與電源線500的第四分支502電連接。這樣，第三分支501和第四分支502通過溫敏電阻300電連接。通過這種絕緣層上開口區(或過孔區)來接溫敏電阻層與電源線，而不是直接將溫敏電阻形成在電源線的上面，避免了在對溫敏電阻層進行刻蝕時將電源線部分刻掉，保證了工藝效果，防止出現不良問題。本實施例中的溫敏電阻串聯在驅動晶體管驅動TFT(M2)與電壓源PVDD之間的方式是將電源線靠近源極的一端的區域上斷開，形成兩個分支，通過溫敏電阻電連接斷口處。但本發明并不限于此，不同的，還可以使電源線與驅動晶體管的第二極之間通過溫敏電阻電連接。進一步，電源線與驅動晶體管的第二極斷開的區域上設置一絕緣層，絕緣層覆蓋電源線和第二極的區域分別設有一開口區，溫敏電阻通過開口區與電源線和第二極電連接。如圖10所示，圖10為本發明提供的又一種具有溫度補償功能的有機發光電路示意圖，包括晶體管M1、M2、M3、M4、M5和M6，電容Cst，溫敏電阻R，有機發光二極管OLED。溫敏電阻R串聯在M6與OLED之間。在第一階段，Scan1信號位于低電位，Scan2信號及Emit信號位于高電位，低電位的Scan1信號使得M5導通，位于高電位的Scan2信號及Emit信號使得M2、M4及M1、M6截止。由于M5導通，N1點的電位降低為Vref。在第二階段，Scan1信號位于高電位、Emit仍保持高電位，M5、M1和M6保持截止。Scan2由高電位變為低電位，使得M2和M4導通，此時，Vdata經過M2、M3及M4對電容Cst充電，使得N1點的電位升高，直至VN1-VN2＝Vth(VN1為N1點的電位，VN2為N2點的電位，Vth為M3的閾值電壓)，N1點的電位VN1不再變化。在第三階段，Emit電位由高電位變為低電位，使得M5和M6導通，而Scan1與Scan2位于高電位，使得M5、M2及M4截止，此時在PVDD和PVEE之間的電場作用下，電流由M1、M3、M6、溫敏電阻R流至有機發光二極管OLED。溫敏電阻R為正溫度系數熱敏電阻，即溫敏電阻R的電阻值隨著溫度的升高而增高。隨著溫度的升高，OLED的等效電阻降低，而溫敏電阻R的電阻值隨著溫度的升高而增大，OLED與溫敏電阻R的伏安特性的改變可以互補，這樣在總的跨壓PVEE-PVDD基本維持恒定的情況下，使得OLED的維持在正常的工作點，IOLED保持不變，從而使OLED亮度穩定。相反的，隨著溫度的降低，OLED的等效電阻增大，而溫敏電阻R的電阻減小，OLED與溫敏電阻R的伏安特性的改變可以互補，這樣在總的跨壓PVEE-PVDD基本維持恒定情況下，使OLED的工作點維持在飽和區，從而維持OLED的亮度，避免顯示異常。如圖11所示，圖11為傳統的6T1C的有機發光電路與圖10中本發明的有機發光電路仿真對比圖，其中，每個曲線圖中的三條曲線分別代表三種不同溫度(高溫、室溫、低溫)條件下的有機發光二極管的電流波形。橫坐標為時間(單位：us)，縱坐標為電流(單位：nA)。由圖11可看出無溫敏電阻補償的電路在不同溫度條件下機發光二極管的電流波形差異明顯，而增加了的溫敏電阻的電路在不同溫度條件下機發光二極管的電流波形基本沒有差異。因此基于本發明的補償電路可以使OLED器件在不同溫度條件下獲得穩定的電流，維持正常發光。值得指出的是，溫敏電阻R的位置并不局限于圖9所示的設置在M6與OLED之間的位置，溫敏電阻R可以設置在PVDD、M1、M3、M6及有機發光二極管以及PVEE這條電流通路的任意位置。例如溫敏電阻R可以設置在PVDD接入點與M1管之間，或者M1管與M3管之間，或者M3管與M6管之間，或者M6管與PVEE接入點之間。在以上各例子中，溫敏電阻為正溫度系數熱敏電阻，即溫敏電阻R的電阻值隨著溫度的升高而增高。溫敏電阻的材料可使用BaTiO3等材料，通過摻雜Sb2O3以及Al2O3等調節其具體"溫度-電阻"關系曲線，但本發明不局限于此，本發明中的溫敏電阻也包括可實現類似功能的其他半導體材料，以及有機半導體材料。需要說明的是，本發明并不局限于以上各實施例提供的有機發光電路。只要是對于任意一種包括連接在PVDD、有機發光二極管OLED、PVEE之間的溫敏電阻的有機發光電路都屬于本發明的保護范圍。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3