CN102208434B

CN102208434B - 一种有源矩阵有机发光二极管显示基板

Info

Publication number: CN102208434B
Application number: CN 201110102863
Authority: CN
Inventors: 孟志国; 丁思唯; 李娟�; 熊绍珍
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102208434A

Abstract

一种有源矩阵有机发光二极管显示基板，由像素单元集合而成，像素单元包括扫描线、数据线、公共电源供给线、阴极线、选址TFT、控制TFT、存储电容和像素OLED，公共电源供给线由网状公共电源供给线和环状公共电源供给线构成，两个相邻像素单元之间的公共电源供给线由公共电极交叉岛连接并形成网状结构，与环状公共电源供给线相接的像素单元的公共电源供给线通过接触孔与其连接。本发明的优点：在相同显示面积和亮度时，网状电极的电极总功率耗散为梳状电极的16.1％；在相同显示面积和亮度时，网状电极其电极最大直流电压降为梳状电极的27.3％，这对解决大面积AMOLED基板电极总功率耗散和电极直流电压降提供了有效的方法。

Description

一种有源矩阵有机发光二极管显示基板

技术领域

本发明涉及有机发光二极管显示器技术，特别是一种有源矩阵有机发光二极管显示基板。

背景技术

有源矩阵选址有机发光二极管(AMOLED)显示器技术是近十年几年涌现出的先进显示器技术。其通常采用高性能薄膜晶体管(TFT)构成显示信息的寻址、驱动电流的提供和控制的基板，配以可发出红、绿、蓝三基色光的有机薄膜发光二极管构成全彩色超薄平板显示器。AMOLED具有自发光、高分辨率、高对比度、全视角、饱和色快速响应和体积轻巧、低功耗、无辐射等特性，全球几乎所有的大型平板显示器公司都投入巨资对该技术进行了研究和产品的开发工作，如文章：1)Challenges to Am-oled Technology for Mobile Display KIM H.D.SamsungSdi Co.，Ltd.，Kyungki-do，Kor；2)用于数字地驱动有源矩阵有机发光二极管的方法和装置三星电子株式会社申请人地址：韩国京畿道发明设计人：朴容允；金钟善；白钟学。中国相关的高校、研究所和显示器公司同期开展了关于AMOLED的研究工作，并提出了一系列相关的具有自主知识产权的专利技术，如“一种显示屏周边集成与控制电路共同完成的OLED列驱动模式”，孟志国、杭力、吴春亚；“低温多晶硅TFT-OLED耦合对稳定性的研究”，孟志国南开大学，郭海城香港科技大学。AMOLED的显示器技术已经进行了被业界确立LCD之后第三带显示器技术。小尺寸AMOLED显示器已经在高端手机显示屏、高端显示终端上应用，大面积超薄显示器如大尺寸电视机和显示终端等将成为产业产品目标。

随着OLED面板显示尺寸的增大，由于导线电阻的存在，首先就会产生功率耗散，增加能源消耗。而且，此耗散功率将转化为热能，使基板温度增高，从而降低OLED特别是其有机材料层的寿命。其次长线电极的末端电压与初始点电压相比，会产生一个电压降，这将会影响显示基板发光均匀性。以上各项问题在小面积AMOLED基板上，影响并不严重，因此，公共电源供给线梳状结构在小面积AMOLED基板上被广泛采用。但是随着AMOLED显示基板尺寸的增大，基板所需驱动电流与显示尺寸平方成正比，长线电阻与显示尺寸成正比，功率N＝I²R，所以此功耗会随显示尺寸的增加按5次方关系迅速增加。所以，大面积AMOLED由于结构和自发光的特点，降低公共电极功率耗损，减少公共电极上的电压变化量是在基板设计中将面对和必需解决的技术关键！因此，采用新型基板设计和相应的基板制备工艺形成的低功耗有源矩阵有机发光二极管显示基板及制备方法，对大面积AMOLED显示基板制造产业具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种有源矩阵有机发光二极管显示基板，以满足大面积AMOLED显示器低功率耗散、控制基板发热、延长OLED寿命、增强显示器发光均匀性等要求。

本发明的技术方案：

一种有源矩阵有机发光二极管显示基板，由像素单元集合而成，像素单元包括扫描线、数据线、公共电源供给线vdd、阴极线、选址TFT、控制TFT、存储电容和像素OLED，其特征在于：公共电源供给线vdd由网状公共电源供给线和环状公共电源供给线构成，同时公共电源供给线与数据线互不干扰，两个相邻像素单元之间的公共电源供给线由公共电极交叉岛相互连接并形成网状结构，与环状公共电源供给线相接的像素单元的公共电源供给线通过接触孔与环状公共电极供给线相连接。

所述网状公共电源供给线和环状公共电源供给线为铜或铝。

所述像素单元的大小为100um×100um到400um×400um，相对应的有源矩阵有机发光二极管显示基板的显示尺寸为5英寸至100英寸。

本发明的优点是：在相同显示面积，相同显示亮度情况下，采用本发明的网拍状电极其电极总功率耗散为常用的梳状电极总功率耗散的16.1％，在相同显示面积，相同显示亮度情况下，采用本发明的网拍状电极其电极最大直流电压降为常用的梳状电极最大直流电压降的27.3％。由此可见，该发明对解决大面积AMOLED基板电极总功率耗散和电极直流电压降问题提供了有效的方法。

附图说明

图1为OLED显示基板的像素单元的结构原理图。

图2为该显示基板中相邻像素单元之间的公共电源供给线连接局部平面结构示意图。

图3为该显示基板的网状公共电源供给线平面结构示意图。

图4为该显示基板中与环线相接的像素单元的公共电源供给线连接剖视结构示意图。

图5为梳状电极结构显示基板的节点计算用等效图。

图6为网拍状电极结构显示基板的节点计算用等效图。

图中：1.扫描线 2.数据线 3.公共电源供给线vdd 4.阴极线5.选址TFT 6.控制TFT 7.存储电容 8.像素OLED 9.网状公共电源供给线10.环状公共电源供给线 11.公共电极交叉岛 12.接触孔13.存储电容电极 14.第二层薄膜金属岛A 15.第二层薄膜金属岛B16.OLED的阳极电极 17.有机绝缘层18、19、20、OLED有机发光材料21.显示器玻璃基板 22.第二个四周低电阻厚膜金属电极23-I、23-II、23-III.截面线 24.低阻公共电极 25.长线电极 26.驱动电流 27.四周低阻公共电源供给电极 28.网拍状公共电源供给电极 29.网拍状驱动电流30.低温氧化硅薄膜 31.低温氧化硅薄膜 32.低温氧化硅薄膜

具体实施方式

实施例：

以下是有关本发明的具体说明，凡未脱离本发明精神的所有等效实施或变更，均属于本发明的内容范围。

一种有源矩阵有机发光二极管显示基板，如图1、图2所示，由像素单元集合而成，像素单元包括扫描线1、数据线2、公共电源供给线vdd3、阴极线4、选址TFT5、控制TFT6、存储电容7和像素OLED8，其特征在于：公共电源供给线vdd3由网状公共电源供给线9和环状公共电源供给线10构成，同时公共电源供给线vdd3与数据线4互不干扰，两个相邻像素单元之间的公共电源供给线vdd3由公共电极交叉岛11相互连接并形成网状结构，与环状公共电源供给线10相接的像素单元的公共电源供给线vdd3通过接触孔12与环状公共电极供给线10相连接。该实施例中，网状公共电源供给线和环状公共电源供给线为铜，像素单元的大小为400um×400um，相对应的有源矩阵有机发光二极管显示基板的显示尺寸为100英寸。

图3为该显示基板的网状公共电源供给线平面结构示意图，其中23-I、23-II、23-III.表示三条不同的截面线，23-I和23-II两条截面线缩短剖视图与传统结构一样，故略去附图，与截面线23-III相对应的截面剖视图4为该显示基板中与环线相接的像素单元的公共电源供给线连接剖视结构示意图。结合图3、图4说明结构如下：

在玻璃衬底上制备的AMOLED显示基板。扫描线1为第一层薄膜金属长方形电极，位置在像素上方，其左下端与选址TFT5的栅电极同层相连接，扫描线1横向贯穿整个显示矩阵区间，并与外围扫描驱动电路相连接。数据线2为第二层薄膜金属长方形电极，位置在像素左边，并与选址TFT5的源(漏)极相连接，信号线2纵向贯穿整个显示矩阵区间，并与外围数据驱动电路相连接。公共电流供给线vdd 3为第二层薄膜金属反L型电极，位置在像素的右侧和下侧，该电极左侧通过公共电极交叉岛11与左面像素的公共电流供给线vdd 3相连，上下端与上下两个像素的公共电流供给线vdd 3同层相连接。整个显示矩阵中，公共电流供给线vdd 3上下左右相互连接，构成网格状的薄膜金属公共电流供给线vdd3。显示区最外围像素此电极向外延伸，与四周的低电阻厚膜金属环状公共电源供给线10相连接，这样就构成一个完整的网拍电极结构。每个像素中的公共电流供给线vdd3与驱动TFT6的源(漏)电极相连接，并与存储电容电极13构成存储电容7。第二层薄膜金属岛A14将构成存储电容7的存储电容电极13、选址TFT5的漏(源)电极、驱动TFT6的栅电极相连接，这样就构成了完整的单元电路。驱动TFT6的漏(源)电极与第二层薄膜金属岛B15相连接，并通过此薄膜金属岛15与OLED的阳(阴)极电极(16)相连接。OLED的阳(阴)极电极16为长方形电极，除去相邻像素此电极的缝隙，OLED的阳(阴)极电极16几乎覆盖整个像素单元，形成有机绝缘层17覆盖周边公共电源供给线vdd3。基板上掩膜蒸度三层OLED有机发光材料18、19、20。然后半透明OLED的阴极线4形成在其上面，至此，该AMOLED显示基板结构完全形成。

该显示基板具体制备方法如下：

1)在覆盖有低温氮化硅和低温氧化硅混合层作为玻璃衬底杂质阻挡层的透明玻璃衬底21(美国Corning公司生产的鹰2000玻璃)上，采用PECVD或低压化学气相淀积在350-400℃下，沉积30nm-600nm的非晶硅层，并采用激光晶化或金属诱导晶化方法，使之转化为高质量多晶硅材料，采用光刻刻蚀方法形成选址TFT5的有源岛和驱动TFT6的有源岛；

2)采用等离子化学汽相沉积(PECVD)的方法，350℃下沉积100nm低温氧化硅薄膜32作为选址TFT5的栅绝缘层；

3)磁控溅射耐高温金属镍、钛、钨合金薄膜，采用光刻刻蚀方法形成扫描线1、选址TFT5的栅电极和驱动TFT6的栅电极、存储电容7和驱动电流供给电极交叉岛11；

4)采用等离子化学汽相沉积(PECVD)的方法，350℃下沉积500nm低温氧化硅薄膜31作为第一层金属电极和第二层金属电极之间的隔离层，并在选址TFT5的有源岛源、漏区、驱动TFT6的有源岛源、漏区、驱动TFT6的栅电极、储电容的存储电容电极13、公共电源供给线vdd3左侧的公共电极交叉岛11相应位置形成接触孔；

5)磁控溅射1000nm铝硅合金薄膜，采用光刻刻蚀方法形成信号线2，并使之与选址TFT5的有源岛源(漏)极相连接，光刻刻蚀形成薄膜第二层薄膜金属岛A14将构成存储电容7的存储电容电极13、选址TFT5的漏(源)电极、驱动TFT6的栅电极相连接，采用光刻刻蚀方法形成公共电源供给线vdd3，该电极左侧通过公共电极交叉岛11与左面像素的公共电源供给线vdd3相连，中间与驱动TFT6的有源岛源(漏)极相连接；

6)采用等离子化学汽相沉积(PECVD)的方法，350℃下沉积1500nm低温氧化硅薄膜30，作为第二金属和第三层金属电极隔离层。并在驱动TFT6的的漏(源)电极和公共电源供给线vdd3相应位置形成接触孔；

7)磁控溅射300nm镍50mn铝合金薄膜，采用光刻刻蚀方法形成OLED的阳极电极，并使之与驱动TFT6的漏(源)电极相连接，采用光刻刻蚀方法形成周边的镍铝合金金属薄膜电极，并与公共电源供给线vdd3相连接；

8)在上述周边电极上采用电镀方法，形成金属铜厚膜环状公共电源供给线10的第二个四周低电阻厚膜金属电极22；

9)涂覆有机绝缘层，采用光刻刻蚀方法形成覆盖周边环状公共电源供给线10的有机绝缘层17；

10)掩膜蒸度三层OLED有机发光材料18、19、20，然后半透明OLED的阴极线4形成在其上面，并与第二个四周低电阻厚膜金属电极22相连接。

梳状电极与网拍状结构总功率耗散和最大直流电压降的对比分析：

为定量的比较网拍电极结构与梳状电极结构在降低功率耗散和提高驱动直流电压分布均匀性两个方面改善情况，采用等效像素电流I、等效电极传输电阻R为一个节点，设定10X10～100IR节点方法。

图5所示的是梳状电极结构等效图，图中：24.低阻公共电极、25.长线电极、26.驱动电流。单边低阻公共电极24上并联10条长线电极，每条长线电极串联10个IR节点，每条长线电极的功率耗散为：

N_L＝I²R+(2I)²R+(3I)²R+(4I)²R+(5I)²R+(6I)²R+(7I)²R+(8I)²R+(9I)²R+(10I)²R＝385I²R

梳状电极总功率耗散为：

N_S＝10N_L＝3850I²R

图6为网拍状电极结构显示基板的节点计算用等效图，图中：27.四周低阻公共电源供给电极、28.网拍状公共电源供给电极、29.网拍状驱动电流。100个IR节点分成4个分布在三角形25个节点群四周低阻电极24四边分别连接分布在三角形25个节点。每个节点群的电极的功率耗散为：

N_Q＝I²R+I²R+(2I)²R+I²R+(2I)²R+(3I)²R+I²R+(2I)²R+(3I)²R+(4I)²R+I²R+(2I)²R+(3I)²R+(4I)²R+(5I)²R+I²R+(2I)²R+(3I)²R+(4I)²R++I²R+(2I)²R+(3I)²R+I²R+(2I)²R+I²R＝155I²R

网拍状电极总功率耗散为：

N_W＝4N_Q＝620I²R

网拍状电极总功率耗散/梳状电极总功率耗散：

N_W/N_S＝620/3850＝16.1％

梳状电极最大直流电压降为一条长线电极末端电压与初始点电压之差：

V_S＝IR+2I+3IR+4IR+5IR+6IR+7IR+8IR+9IR+10IR＝55IR

网拍状电极最大直流电压降为三角形分布群中最长一条电极末端电压与初始点电压之差：

V_W＝IR+2I+3IR+4IR+5IR＝15IR

网拍状电极最大直流电压降/梳状电极最大直流电压降：

V_W/V_S＝15/55＝27.3％。

计算结果表明，在相同显示面积，相同显示亮度情况下，采用本发明的网拍状电极其电极总功率耗散为常用的梳状电极总功率耗散的16.1％，在相同显示面积，相同显示亮度情况下，采用本发明的网拍状电极其电极最大直流电压降为常用的梳状电极最大直流电压降的27.3％。由此可见，该发明对解决大面积AMOLED基板电极总功率耗散和电极直流电压降问题提供了有效的方法。

Claims

1.一种有源矩阵有机发光二极管显示基板，由像素单元集合而成，像素单元包括扫描线（1）、数据线（2）、公共电源供给线vdd（3）、阴极线(4)、选址TFT（5）、驱动TFT（6）、存储电容（7）和像素OLED（8），其特征在于：公共电源供给线vdd（3）由网状公共电源供给线（9）和环状公共电源供给线（10）构成，同时公共电源供给线vdd（3）与数据线（2）互不干扰，两个相邻像素单元之间的公共电源供给线由公共电极交叉岛（11）相互连接并形成网状结构，与环状公共电源供给线（10）相接的像素单元的公共电源供给线通过接触孔（12）与环状公共电极供给线相连接；

该显示基板的公共电源供给线vdd（3）平面结构中，23-I、23-II、23-III.表示三条不同的截面线，与截面线23-III相对应的截面显示于该显示基板中与环状公共电源供给线（10）相接的像素单元的公共电源供给线vdd（3）连接剖视结构中，具体说明结构如下：

在玻璃衬底上制备的有源矩阵有机发光二极管显示基板，扫描线（1）为第一层薄膜金属长方形电极，位置在像素上方，其左下端与选址TFT（5）的栅电极同层相连接，扫描线（1）横向贯穿整个显示矩阵区间，并与外围扫描驱动电路相连接；数据线（2）为第二层薄膜金属长方形电极，位置在像素左边，并与选址TFT（5）的源电极相连接，数据线（2）纵向贯穿整个显示矩阵区间，并与外围数据驱动电路相连接；公共电源供给线vdd（3）为第二层薄膜金属反L型电极，位置在像素的右侧和下侧，该电极左侧通过第二层公共电极交叉岛（11）与左面像素第三层的公共电源供给线vdd（3）相连，上下端与上下两个像素的公共电源供给线vdd（3）同层相连接；整个显示矩阵中，公共电源供给线vdd（3）上下左右相互连接，构成网格状的薄膜金属公共电源供给线vdd（3），显示区最外围像素此电极向外延伸，与四周的低电阻厚膜金属环状公共电源供给线（10）相连接，这样就构成一个完整的网拍电极结构；每个像素中的公共电源供给线vdd（3）与驱动TFT（6）的源电极相连接，并与存储电容电极（13）构成存储电容（7）；第二层薄膜金属岛A（14）将构成存储电容（7）的存储电容电极（13）、选址TFT（5）的漏电极、驱动TFT（6）的栅电极相连接，这样就构成了完整的单元电路；驱动TFT（6）的漏电极与第二层薄膜金属岛B（15）相连接，并通过此薄膜金属岛B（15）与像素OLED（8）的阳极电极（16）相连接；像素OLED（8）的阳极电极（16）为长方形电极，除去相邻像素此电极的缝隙，像素OLED（8）的阳极电极（16）覆盖整个像素单元，形成有机绝缘层（17）覆盖周边公共电源供给线vdd（3）；基板上掩膜蒸度三层OLED有机发光材料（18、19、20），像素OLED（8）半透明的阴极线（4）形成在其上面，至此，该有源矩阵有机发光二极管显示基板结构完全形成。