向有机发光二极管提供电流的电路制造技术

用于提供电流给一有机发光二极管的电路，包括：（ａ）一非晶硅场效应晶体管（１０００）（１０５０）（１２００）（１２５０），其具有一栅电极和一漏电极，通过该漏电极电流被提供给所述有机发光二极管；以及（ｂ）一控制器，用于控制所述栅电极和所述漏电极之间的偏压，以把阈值电压偏移保持为小于约１Ｖ。所述有机发光二极管优选地是一有源矩阵中的元件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及非晶硅场效应晶体管(FET)的偏压条件和几何结构。更具体地，本专利技术涉及一像素中直接向有机发光二极管(OLED)提供电流的一非晶硅FET结构，以及该FET的偏压条件，该偏压条件减少了阈值电压随时间的不稳定性，并且不降低该器件提供所需的电流和灰度的性能。所得到的FET器件和偏压条件尤其可用于矩阵寻址的(matrixaddressed)的有机发光二极管(OLED)。
技术介绍
尽管存在大量相反的猜测，但已经第一次证明非晶硅(a-Si)技术完全适用于有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器的像素电流驱动的需要。通常的看法，几乎完全基于业界对AMLCD a-Si底板的熟悉，认为即使可以使用a-Si薄膜晶体管(TFT)来满足电流驱动的需要，这种器件人所共知的阈值不稳定性却排除了它们在电压编程的有源矩阵设计中的使用，因为OLED单元中任何电流驱动的损失都将直接造成亮度的损失，而在AMLCD中，TFT电流的损失只造成像素电容充电时间(其数量级为μs)的增加，而不是最终电压的改变，因此对于AMLCD，当电压偏移高达10V时，亮度级仍保持不变。然而，应当指出的是，在AMOLED显示器中的电流驱动TFT的电压范围和驱动模式(drive regime)是而且事实上必然是极其不同的。参照图1A，其示出了典型的单TFT的AMLCD像素电路的示意图，以及示意性的图1B，其示出了双TFT的AMOLED像素。考虑图1A中的TFT，其只用作向像素LC电容(CLC)与存储电容(CS)的并行组合进行充电时的切换开关。该切换开关具有100/#R的占空比，其中#R是显示器的总行数，对于当前可获得的最常见的、具有VGA到SXGA的像素内容的设计来说，该值的范围是640到1200。在60Hz的刷新速率下，这相当于范围为26到14μs的切换时间。为了写适当的数据电压Vd，该电压的范围通常为2V到12V(在交替显示的帧上，在约为7V的公共电压上下的+5到-5V的范围)，该切换TFT的栅极电压Vg通常取自从约-5V的关断水平到约+25V的导通水平的范围。在此情形中，切换TFT在像素进行充电时总是运行在Vg-Vth＞Vd的线性模式下，只当在Vd保持恒定的同时开启或关闭切换栅极脉冲时，才短暂地经历饱和模式，其中Vth是该TFT的阈值电压。在AMOLED显示器中，亮度级不是施加在LC单元上的最终电压的函数，而是由一驱动TFT(见图1B)提供的电流水平的函数。该切换TFT以与AMLCD单元中的单个TFT相同的方式运行。然而，数据电压是写到与电流驱动晶体管的栅极相连的一存储电容器中，并且是该电流驱动TFT的阈值稳定性必须在一个长的运行期间(即帧周期的很大部分)保持稳定，AMOLED显示器才能在商业中应用。在该
人们一直相信，非晶硅TFT不具有纳入矩阵寻址的像素中以驱动OLED所需的性能(J.Kanicki等人，SID第20届IDRC会议录，9月25-28，佛罗里达州棕榈滩，第354-358页)，并且迄今所有的原型和产品都通过使用多晶硅TFT技术而反映了这种看法。本专利技术人研发了下述一些独特的驱动方案，这些方案被明确地适应于克服阈值偏移，从而使在AMOLED中使用非晶硅技术变得可行。如本专利技术所提供的那样，通过提供非晶硅TFT来满足AMOLED的需要，较低廉的非晶硅(a-Si)TFT技术将提供与较昂贵的多晶硅TFT技术相比低得多的制造成本。本专利技术还提供了很多其他优点，这些优点将在以下描述中显示出来。
技术实现思路
本专利技术涉及一像素中直接向有机发光二极管(OLED)提供电流的一非晶硅FET结构，以及该FET的偏压条件，该偏压条件减少了阈值电压随时间的不稳定性，并且不降低该器件提供所需的电流和灰度的性能。所得到的FET器件和偏压条件尤其可用于矩阵寻址的有机发光二极管(OLED)。本专利技术是用于向有机发光二级管提供电流的电路，包括(a)具有栅电极和漏电极的非晶硅场效应晶体管，通过所述漏电极将所述电流提供给所述有机发光二极管；以及(b)用于控制所述栅电极和所述漏电极之间的偏压以将阈值电压随时间的偏移保持在约1V以内的控制器。所述有机发光二极管最好是一有源矩阵中的元件。所述偏压是选自由以下各项组成的组中的一条件在所述栅电极和所述漏电极之间施加的电压的范围，以及在所述栅电极和所述漏电极之间施加的电压的持续时间。在所述漏电极和所述栅电极之间施加的电压差的范围是在约-Vth到20V之间。在所述栅电极和所述漏电极之间施加电压的持续时间的范围是在帧时间的约1％到99.9％之间。对于平均亮度(在约50到500Cd/m2范围中)的平均分辨率AMOLED显示器(即，约75每英寸像素数(ppi)到150ppi)的情况，所述电流最好是在约10nA到10μA的范围内。所述电流与OLED的像素填充系数成反比，与发光占空比(即OLED发光的开启时间与帧时间的比值乘以100％)成反比，与该像素的面积成正比，与有机薄膜的效能成反比，并与像素的亮度成正比。所述场效应晶体管典型地是一薄膜晶体管。所述场效应晶体管包括一基片；在所述基片的一表面上沉积的栅电极；在所述栅电极上沉积的第一非晶SiOx层；在所述第一非晶SiOx层的至少一部分上沉积的第二非晶SiOx或SiNx层；在所述第二非晶SiOx或SiNx层上沉积的第一非晶硅层；在所述第一非晶硅层的至少一部分上沉积的第三非晶SiNx层；在所述第三非晶SiNx层的第一和第二侧面部分沉积的第二非晶硅层；在所述第二非晶硅层的或者所述第一侧面部分或者所述第二侧面部分上沉积的漏电极；以及在所述第二非晶硅层的与沉积了所述漏电极的侧面部分不同的侧面部分上沉积的源电极，其中所述漏电极和所述源电极可以同时沉积并由同一光刻步骤所规定。通过结合附图参考以下说明，可以理解本专利技术的其他和进一步的目的、优点和特点，在附图中同样的部件被赋予同样的标号。附图说明图1a示出了传统的单薄膜晶体管(TFT)有源矩阵液晶显示器(AMLCD)像素；图1b示出了传统的双薄膜晶体管(TFT)有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)像素；图2a的图形示出了对于具有宽/长(W/L)等于50/7、且在线性模式下(Vg＝25V、Vd＝1V和Vs＝0V)被驱动的TFT，作为从0到40,000秒的施压(stress)时间的函数的漏极电流与栅极偏压的关系，以及施压电流与时间的关系；图2b的图形示出了对于具有W/L等于50/7、且在饱和模式中(Vg＝Vd＝10V)被驱动的TFT，漏极电流与偏压的关系以及施压电流与时间的关系；图3a和3b的图形示出了作为Vd的函数的阈值偏移和施压时间的关系，它们分别以半对数图和双对数图显示了在固定的Vg＝15V和Vs＝0V时TFT的稳定性；图4的图形示出了对于固定的Vd＝10V(100％的占空比)，阈值偏移与用于产生TFT漏极电流以及相应的阈值偏移的栅极偏压的关系；图5的图形示出了对于各种Vd偏压，栅极驱动前因子与TFT沟道位置之间的关系，其中沟道位置0％和100％分别相应于源极与沟道的接触点和漏极与沟道的接触点；图6a的图形示出了对于单层PECVD SiNx栅极绝缘体薄膜，偏压条件Vg＝10V以及两种漏极电压Vd＝1V和Vd＝10V，TFT阈值电压偏移与施压时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向有机发光二极管提供电流的电路，包括：具有栅电极和漏电极的非晶硅场效应晶体管，所述电流经过所述漏电极被提供给所述有机发光二极管；以及控制器，用于控制所述栅电极和所述漏电极之间的偏压，以把阈值电压偏移保持为小于约１Ｖ。

【技术特征摘要】
US 2001-11-20 60/331,9181.一种用于向有机发光二极管提供电流的电路，包括具有栅电极和漏电极的非晶硅场效应晶体管，所述电流经过所述漏电极被提供给所述有机发光二极管；以及控制器，用于控制所述栅电极和所述漏电极之间的偏压，以把阈值电压偏移保持为小于约1V。2.根据权利要求1的电路，其中所述有机发光二极管是在一有源矩阵中的元件。3.根据权利要求1的电路，其中所述偏压是从由以下各项构成的一组中选择的一条件，该组包括在所述栅电极和所述漏电极之间施加的电压范围，以及在所述栅电极和所述漏电极之间施加的电压的持续时间。4.根据权利要求3的电路，其中施加在所述栅电极和所述漏电极之间的所述电压范围是在约3V到20V的范围中。5.根据权利要求3的电路，其中施加在所述栅电极和所述漏电极之间的电压的所述持续时间范围是在帧时间的约1％到99.9％之间。6.根据权利要求1的电路，其中所述电流是处在约10nA到10μA之间的范围。7.根据权利要求1的电路，其中所述场效应晶体管是一薄膜晶体管。8.根据权利要求1的电路，其中所述场效应晶体管包括一基片；在所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：PS安德里，FR利布士，辻村隆俊，
申请(专利权)人：统宝光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]