顯示基板的制作方法

本發明屬于顯示裝置溫度檢測技術領域，具體涉及一種顯示基板。

背景技術：

為使顯示面板具有觸控功能，一種方式是溫度觸控，即在顯示面板中設置多個熱敏單元，當手指碰到顯示面板時會引起局部溫度變化，故通過分析各熱敏單元的信號即可確定手指位置，實現觸控。

在現有熱敏單元中，一般采用熱敏電阻、熱電偶等作為溫度感應器件。但是，這些溫度感應器件的尺寸大、功耗高、精度差、線性度低，由此導致溫度檢測的準確性差，難以與顯示很好的結合。

技術實現要素：

本發明至少部分解決現有的熱敏單元的溫度檢測的準確性差，難以與顯示很好的結合的問題，提供一種溫度檢測的準確性高的顯示基板。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是一種顯示基板，其包括多個熱敏單元，每個熱敏單元包括第一三極管、第二三極管、電流鏡電路、電阻，其中，

所述第一三極管與第二三極管形式相同，且第二三極管的面積與第一三極管的面積的比為K，K大于1；

所述電流鏡電路包括電流相等的第一支路、第二支路、第三支路，三個支路的第一端均連接第一電壓源，且

所述第一支路的第二端連接第一三極管的發射極，所述第一三極管的基極和集電極連接第二電壓源；

所述第二支路的第二端通過電阻連接第二三極管的發射極，所述第二三極管的基極和集電極連接第二電壓源；

所述第三支路的第二端電連接檢測單元。

優選的是，所述顯示基板包括基底，所述基底為硅基底。

進一步優選的是，所述顯示基板為有機發光二極管顯示基板。

優選的是，所述電流鏡電路為共源共柵結構的電流鏡電路。

優選的是，所述K為大于等于2的整數；所述第二三極管由K個相互并聯的子三極管構成，每個子三極管均與第一三極管形式相同，且每個子三極管的面積均與第一三極管的面積相等。

優選的是，多個所述熱敏單元排成陣列；每個所述熱敏單元還包括開關器件，所述開關器件一端連接所述第三支路的第二端，另一端連接讀取線；同列所述熱敏單元的開關器件與同一條讀取線連接，所述讀取線一端連接檢測單元，同行所述熱敏單元的開關器件受同一條控制線控制。

進一步優選的是，所述顯示基板為陣列基板，其還包括柵極線；其中，所述開關器件為薄膜晶體管；同行所述熱敏單元的薄膜晶體管的柵極連接同一條柵極線，所述柵極線同時作為控制線。

進一步優選的是，所述讀取線通過電流電壓轉換單元連接檢測單元，所述檢測單元為電壓檢測單元。

優選的是，所述顯示基板包括基底，在所述第一三極管、第二三極管遠離基底的一側還設有用于傳導熱量的導熱結構。

優選的是，所述顯示基板還包括多個像素單元，所述像素單元包括用于加載顯示信號的顯示電極層；其中，

在所述第一三極管和第二三極管處無所述顯示電極層；

或者，

在所述第一三極管和第二三極管處也設有所述顯示電極層，且第一三極管和第二三極管處的顯示電極層與像素單元中的顯示電極層斷開。

優選的是，所述顯示基板為觸控顯示基板，其通過熱敏單元檢測手指溫度以確定觸摸位置。

本發明的顯示基板采用三極管作為溫度感應器件，三極管的尺寸小，功耗低，相應的檢測電路結構簡單，易于實現小范圍內的溫度檢測；而且，三極管產生的感應信號精度和線性度高，從而提高了溫度檢測的精確性；同時，三極管的許多結構可與顯示基板中原有的晶體管等結構同步形成，故其易于與現有顯示結構融合，工藝簡單，成本低。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的一種顯示基板中熱敏單元的電路圖；

圖2為本發明的實施例的另一種顯示基板中熱敏單元的電路圖；

圖3為本發明的實施例的一種顯示基板中像素單元的驅動電路圖；

圖4為圖3中驅動電路的驅動時序圖；

圖5為本發明的實施例的一種顯示基板的局部剖面結構示意圖；

圖6為本發明的實施例的一種顯示基板的第二三極管的組成示意圖；

圖7為本發明的實施例的一種顯示基板中熱敏單元排布方式的俯視結構示意圖；

圖8為本發明的實施例的一種顯示基板中的電流電壓轉換單元的電路圖；

其中，附圖標記為：1、電流鏡電路；11、第一支路；12、第二支路；13、第三支路；31、導熱結構；41、基底；5、熱敏單元；9、像素單元；91、陽極層；92、陰極層；R、電阻；T1、第一三極管；T2、第二三極管；Tz、子三極管；M、薄膜晶體管；M1、第一晶體管；M2、第二晶體管；M3、第三晶體管；M4、第四晶體管；M5、第五晶體管；M6、第六晶體管；M7、第七晶體管；M8、第八晶體管；M9、第九晶體管；M10、第十晶體管；GATE、柵極線；READ、讀取線；VDD、第一電壓源；VSS、第二電壓源；E、發射極；B、基極；C、集電極。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

實施例1：

如圖1至圖8所示，本實施例提供一種顯示基板，其包括多個熱敏單元5，每個熱敏單元5包括第一三極管T1、第二三極管T2、電流鏡電路1、電阻R，其中，

第一三極管T1與第二三極管T2形式相同，且第二三極管T2的面積與第一三極管T1的面積的比為K，K大于1；

電流鏡電路1包括電流相等的第一支路11、第二支路12、第三支路13，三個支路的第一端均連接第一電壓源VDD，且

第一支路11的第二端連接第一三極管T1的發射極E，第一三極管T1的基極B和集電極C連接第二電壓源VSS；

第二支路12的第二端通過電阻R連接第二三極管T2的發射極E，第二三極管T2的基極B和集電極C連接第二電壓源VSS；

第三支路13的第二端電連接檢測單元。

本實施例的顯示基板為用于顯示裝置中的基板，其可為陣列基板、對盒基板等形式。該顯示基板包括多個用于進行溫度檢測的熱敏單元5，各熱敏單元5分布在顯示基板的不同位置處，以檢測不同位置的溫度(如實現觸控)。其中，如圖7所示，熱敏單元5可與用于進行顯示的像素單元9(子像素)對應，例如構成一個像素的紅綠藍三個像素單元9對應一個熱敏單元5。

每個熱敏單元5則包括形式相同的第一三極管T1和第二三極管T2。其中，兩個三極管“形式相同”是二者中各極(發射極E、集電極C、基極B)的材料、摻雜、形狀、尺寸比例等都相同，區別僅在與二者的具體面積可不同。本實施例中，要求第二三極管T2的面積與第一三極管T1的面積的比(即二者中每個相應極的面積比)為K，或者說，第一三極管T1直接放大K倍后即與第二三極管T2完全相同。

同時，每個熱敏單元5中還包括電流鏡電路1，電流鏡電路1包括三個支路。其中，電流鏡電路1是指能保證其各支路的電流相等的電路，或者說，電流鏡電路1也可看作能產生多個等電流輸出的電流源。具體的，一種最簡單的電流鏡電路1可如圖1所示，包括兩個N型晶體管(第一晶體管M1、第二晶體管M2)以及三個P型晶體管(第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5)，其中第一晶體管M1和第三晶體管M3構成第一支路11，第二晶體管M2和第四晶體管M4構成第二支路12，第五晶體管M5構成第三支路13。當然，電流鏡電路1也可為其他不同的形式，在此不再詳細描述。

其中，電流鏡電路1的三個支路的第一端(圖中的上端)均連接第一電壓源VDD，而第二端(圖中的下端)則分別直接連接第二電壓源VSS(如接地)、通過電阻R連接第二電壓源VSS、檢測單元。其中，檢測單元用于對熱敏單元5產生的感應信號進行檢測，例如其可為觸控芯片等。

由于電流鏡電路1的各支路的第一端連接相同的電壓源，故它們第二端的電壓也應當相等，即第一三極管T1上端的電壓V_t1應當與電阻R上端的電壓相等，而電阻R上端的電壓為第二三極管T2上端的電壓V_t2加上電阻R造成的壓降。

因此，可得公式：IR_x＝V_t2-V_t1。其中，R_x為電阻R的阻值，而I為第二支路12中的電流。

公知的，任意一個三極管上加載的電壓V_t和其中的電流I_t應滿足以下公式：其中，I_s為三極管的反向飽和電流，V_s為熱電壓，其滿足公式：其中k為玻爾茲曼常數，q為一個電子的電荷量，T為以卡爾文為單位的溫度。

由于第二三極管T2與第一三極管T1的形式相同且面積比為K，故第二三極管T2的反向飽和電流I_s2與第一三極管T1的反向飽和電流I_s1的比為K；由于第一三極管T1與第二三極管T2均位于一個熱敏單元5中，距離很近，故二者的溫度T相等；由于電流鏡電路1的各支路中的電流相等，故第一三極管T1與第二三極管T2中的電流均為I。由此可得：

${\mathrm{IR}}_x=V_{t1}-V_{t2}=\frac{kT}{q}\·(ln\frac{I}{I_{s1}}-ln\frac{I}{I_{s2}})=\frac{kT}{q}\·ln\frac{I\·I_{s2}}{I_{s1}\·I}=\frac{kT}{q}\·\ln K.$

進一步的，可得電流I滿足以下公式：

$I=\frac{kT}{{\mathrm{qR}}_x}\·\ln K.$

由此可見，以上電流I與溫度T是成正比關系的，而電流鏡電路1的第三支路13中的電流當然也為I，而第三支路13中的電流I會輸出到檢測單元，故只要用檢測單元對電流I進行分析，即可確定相應熱敏單元5的溫度，實現溫度檢測。

為提高檢測的靈敏度，希望以上電流I與溫度T的相關系數較小且穩定，而在以上公式中，電流I與電阻R的阻值R_x成反比關系，故該電阻R的阻值R_x應較大且隨溫度變化很小；因此，可采用鉻硅電阻薄膜(如通過鍍膜方法制備)等作為以上的電阻R。

本實施例的顯示基板采用三極管作為溫度感應器件，三極管的尺寸小，功耗低，相應的檢測電路結構簡單，易于實現小范圍內的溫度檢測；而且，三極管產生的感應信號精度和線性度高，從而提高了溫度檢測的精確性；同時，三極管的許多結構可與顯示基板中原有的晶體管等結構同步形成，故其易于與現有顯示結構融合，工藝簡單，成本低。

優選的，電流鏡電路1為共源共柵結構的電流鏡電路1。

顯然，以上電流鏡電路1中第五晶體管M5的輸出阻抗并非無窮大，故其實際輸出的電流與理論值間存在一定的誤差，即該電流鏡電路1不是絕對理想的。為此，可如圖2所示，在電流鏡電路1中增加“一套”共源共柵的晶體管，具體為兩個N型晶體管(第六晶體管M6、第七晶體管M7)，以及三個P型晶體管(第八晶體管M8、第九晶體管M9、第十晶體管M10)，從而組成“共源共柵(cascade)”結構的電流鏡電路1，以大幅提高其輸出阻抗，進而提高溫度檢測的精確性。當然，具體的共源共柵結構的電流鏡電路1的形式也是多樣的，在此不再逐一描述。

優選的，顯示基板為觸控顯示基板，其通過熱敏單元5檢測手指溫度以確定觸摸位置。

也就是說，可通過以上的熱敏單元5使顯示基板具有觸控功能。具體的，當手指按到顯示基板上時，對應位置的溫度會變化；因此，通過比較不同位置的熱敏單元5的信號，即可確認是否有手指按在顯示基板上以及手指按在什么位置，從而實現觸控。本實施例的顯示基板中，熱敏單元5的尺寸很小，故可實現小范圍內的溫度檢測，從而使觸控更加準確。

當然，以上熱敏單元5也可用于使顯示基板實現其他功能，例如用于檢測物體的溫度、進行熱敏成像等，在此不再詳細描述。

優選的，顯示基板包括基底41，基底41為硅基底；

顯然，顯示基板包括基底41，而顯示基板的其他結構都是以基底41為基礎制造的。而本實施例的顯示基板的基底41優選為硅基底，即基底41本身就是硅半導體材料。這是因為本實施例的顯示基板中具有三極管，而在玻璃等其他材質的基底41上單獨制造三極管的工藝難度較高；而對于硅基底，由于其本身就是半導體，故可直接用硅基底作為三極管的部分結構(如集電極C)，而三極管的其他結構也可通過直接對硅基底進行摻雜得到；由此，可簡化其制備工藝。同時，若采用硅基底，則用于顯示的電路以及上述檢測單元中的電路等也均可直接制備在硅基底上，從而簡化顯示裝置的結構，實現更高的集成度。

具體的，如圖5所示，假設硅基底為P型半導體，則可在其中形成N阱(n-well)，并在N阱中形成P+區，這樣即構成一個PNP型三極管，該三極管以N阱作為基極B，P+區作為發射極E，P型硅基底作為集電極C(當然其中只有與N阱對應的部分才實際起到集電極C的作用)。顯然，對于以上的第一三極管T1和第二三極管T2，其相應結構(N阱、P+區等)的面積比應符合以上K倍的關系。

當然，根據以上電路圖，三極管各極還要與其他結構相連，這種連接可通過金屬引線實現，而金屬引線與三極管各極接觸的位置可設有歐姆接觸層(如圖中N阱中的N+區以及P型硅基底中的P+區)以減小二者間的接觸電阻，但這些歐姆接觸層并不是三極管的單獨一極。

當然，由于圖5只是剖面圖，故其其中許多具體的連接結構并未標出。

當然，以上形成在硅基底上的三極管也可為其他形式，例如其中所有半導體的類型均可相反，從而形成NPN型的三極管。

更優選的，顯示基板為有機發光二極管顯示基板。

由于硅基底不透光，故顯示基板優選為有機發光二極管顯示基板，即其像素單元9(子像素)中設有用于發光的有機發光二極管和用于驅動有機發光二極管的驅動電路。

其中，像素單元9中驅動電路的具體形式和其相應的時序可如圖3、圖4所示，在此不再詳細描述。

優選的，K為大于等于2的整數；第二三極管T2由K個相互并聯的子三極管Tz構成，每個子三極管Tz均與第一三極管T1形式相同，且每個子三極管Tz的面積均與第一三極管T1的面積相等。

為滿足第一三極管T1與第二三極管T2的面積比例關系，一種方式是如圖5所示，直接使第二三極管T2各極的面積都為第一三極管T1中極面積的K倍。但作為優選方式，也可以如圖6所示，制造K個與第一三極管T1完全相同(面積相等)的子三極管Tz，并將各子三極管Tz的相應極并聯在一起，用它們共同組成第二三極管T2，這樣第二三極管T2的面積也是第一三極管T1面積的K倍。

顯然，由于工藝限制，實際制造出的三極管的面積與理論面積間不可避免的存在一定誤差。而對多個獨立的三極管(子三極管Tz)，其中每個三極管的面積都有獨立的隨機誤差，該誤差可正可負，故多個三極管的面積誤差可能相互抵消，故多個小三極管的總面積的誤差通常要比一個具有同樣面積的大三極管的誤差更小。因此，第二三極管T2采用以上多個子三極管Tz的形式，有于減小其面積的誤差，提高溫度檢測的精確性。

優選的，顯示基板包括基底41，在第一三極管T1、第二三極管T2遠離基底41的一側還設有用于傳導熱量的導熱結構31。

如圖5所示，在以上第一三極管T1、第二三極管T2遠離基底41的一側，還設有由高導熱材料構成的導熱結構31，以加速熱量向第一三極管T1和第二三極管T2的傳遞，提高溫度檢測的精確性。具體的，以上導熱材料可為銅、鋁等導熱性較好的金屬，也可為聚酰亞胺等高導熱的絕緣材料。當然，不論導熱結構31由什么材料構成，其都不能對三極管本身的功能造成影響。

優選的，顯示基板還包括多個像素單元9，像素單元9包括用于加載顯示信號的顯示電極層；其中，在第一三極管T1和第二三極管T2處無顯示電極層；或者，在第一三極管T1和第二三極管T2處也設有顯示電極層，且第一三極管T1和第二三極管T2處的顯示電極層與像素單元9中的顯示電極層斷開。

也就是說，顯示基板的各像素單元9中，設有用于實現顯示功能的顯示電極層。例如，如圖5所示，若顯示基板為有機發光二極管顯示基板，則其顯示電極層包括陰極層92和陽極層91(二者之間夾設有有機發光層，圖中未標出)。而在對應第一三極管T1和第二三極管T2的位置處，則可沒有顯示電極層，例如，圖5中對應第一三極管T1和第二三極管T2的位置沒有陽極層91；或者，在對應第一三極管T1和第二三極管T2的位置處，雖然有顯示電極層，但該顯示電極層與像素單元9處的顯示電極層斷開，例如，圖5中對應第一三極管T1和第二三極管T2的位置處的陰極層92與像素單元9中的陰極層92斷開(如通過激光切割或擋墻斷開)。這樣，其他位置的熱量不能經顯示電極層傳遞到三極管處；同時，三極管處也不會有用于顯示的電流、電壓等，這些都避免了其他因素對溫度的干擾，提高了溫度檢測的精確性。

在圖5中，以在第一三極管T1和第二三極管T2的位置沒有陽極層91而陰極層92斷開為例進行說明，這是因為在有機發光二極管顯示基板中，陽極層91一般為氧化銦錫材料(ITO)，其多通過光刻工藝形成，故便于大范圍的除去；而陰極層92則一般為鋁，其通過使用高精度金屬掩模板(FFM)的蒸鍍工藝形成，不便于大范圍的除去。當然，以上顯示電極層的結構僅僅是舉例，而不是對本發明的限定，例如在液晶顯示基板中，顯示電極層則為像素電極層、公共電極層等，其也可采用以上的形式。

優選的，如圖7所示，多個熱敏單元5排成陣列；每個熱敏單元5還包括開關器件，開關器件一端連接第三支路13的第二端，另一端連接讀取線READ；同列熱敏單元5的開關器件與同一條讀取線READ連接，讀取線READ一端連接檢測單元，同行熱敏單元5的開關器件受同一條控制線控制。

顯然，熱敏單元5產生的感應信號需要輸送給檢測單元，但若是每個熱敏單元5都通過單獨的引線連接單獨的檢測單元，則會導致引線和檢測單元的數量眾多，結構復雜。為此，可如圖7所示，使同一列熱敏單元5的第三支路13的第二端(即輸出感應信號的一端)均通過開關器件連接至一個檢測單元(如直接制作在硅基底上的檢測單元)，而同行開關器件受同一條控制線控制；這樣，只要用控制線控制各行開關器件輪流導通，即可將各行熱敏單元5的感應信號輪流輸出至相應的檢測單元，從而一列熱敏單元5只要對應一個檢測單元和一條引線即可，簡化了產品結構。

更優選的，顯示基板為陣列基板，其還包括柵極線GATE；其中，開關器件為薄膜晶體管M；同行熱敏單元5的薄膜晶體管M的柵極連接同一條柵極線GATE，柵極線GATE同時作為控制線。

也就是說，如圖1、圖2、圖7所示，當顯示基板為具有用于驅動顯示的晶體管陣列的陣列基板時，以上開關器件可為薄膜晶體管M，薄膜晶體管M的柵極連接柵極線GATE；從而柵極線GATE同時起到控制線的作用，即其在使一行像素單元9進行顯示的同時，也使該行熱敏單元5的感應信號輸出至檢測單元。由于控制線與柵極線GATE是共用的，故不必增加單獨的控制線，可保證現有的用于顯示的結構基本不變，從而簡化產品結構并降低制備工藝難度。

優選的，讀取線READ通過電流電壓轉換單元連接檢測單元，檢測單元為電壓檢測單元。

通常而言，對電壓的檢測比對電流的檢測更容易，因此可將熱敏單元5輸出的電流轉變為電壓后再輸入檢測單元。當采用讀取線READ時，只要在每條讀取線READ端部設置電流電壓轉換單元(I-V轉換電路)，即可用一個電流電壓轉換單元實現對一列熱敏單元5的感應信號的轉變，有利于簡化產品結構。其中，電流電壓轉換單元的具體結構可如圖8所示，在此不再詳細描述。

可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。