DE10115333A1 - Struktur und Fertigungsverfahren einer verbesserten polymeren licht-emittierenden Diode - Google Patents

Struktur und Fertigungsverfahren einer verbesserten polymeren licht-emittierenden Diode

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DE10115333A1 DE10115333A DE10115333A DE10115333A1 DE 10115333 A1 DE10115333 A1 DE 10115333A1 DE 10115333 A DE10115333 A DE 10115333A DE 10115333 A DE10115333 A DE 10115333A DE 10115333 A1 DE10115333 A1 DE 10115333A1
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Lai-Cheng Chen
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine organische licht-emittierende Diode (LED). Die organische licht-emittierende Diode wird von einem Indium/Zinn-Oxid 110 (ITO) beschichteten Glassubstrat 105 getragen. Die organische licht-emittierende Diode schließt eine amorphe Silizium (alpha-Si) Wiederstandsschicht 115 ein, die das ITO 110 beschichtete Glassubstrat 105 bedeckt. Die organische licht-emittierende Diode 100 schießt ferner eine Polyanilin (PANI) Schicht 120 ein, welche die amorphe Silizium (alpha-Si) Widerstandsschicht 115 bedeckt und eine organische licht-emittierende Schichtüberdeckt die PANI Schicht 120. Um die licht-emittierende Diode 100 weist ferner eine leitfähige Elektrodenschicht 130 auf, welche die licht-emittierende Schicht 125 bedeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (alpha-Si) Widerstandsschicht 115 als eine strombegrenzende Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat 105 und der leitfähigen Elektrodenschicht 130 geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte von 1000 mA/cm·2·. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (alpha-Si) Widerstandsschicht 115 als eine stromverteilende Schicht zum Verteilen eines Stroms, der zischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird. Die Differenz zwischen einer größten Stromdichte von 1000 mA/m·2·. Zusammenfassend offenbart diese Erfindung eine organische licht-emittierende ...

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Struktur und den Fertigungsverfahren einer organischen licht-emittierenden Diode. Spezieller bezieht sich diese Erfindung auf eine verbesserte Schichtstruktur und ein Verfahren zur Herstellung einer organischen licht- emittierenden LED Vorrichtung, anwendbar bei Flachbrett-Display-Anwendungen mit verlängerter Betriebslebensdauer und zuverlässiger Lichtemissionsleistung.
Einer technischen Schwierigkeit stehen die Hersteller von Flachbrett-Displays immer noch gegenüber, da ein zuverlässiger Langzeitbetrieb von organischen licht-emittierenden Dioden noch nicht erreichbar ist. Für den Zweck eine organische LED zu bilden, wird eine aktive organische Lumineszenzschicht zwischen einer transparenten Anode, z. B. eine Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht als ein loch-injizierender Kontakt und ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit als elektronen-injizierender Kontakt eingeschoben, wie das unten beschrieben wie in Fig. 1 gezeigt. Die aktive organische Schicht kann ein leitfähiges Polymer sein. Es gibt jedoch ein Problem dem jene, welche die organische LEDs für Flachbrett-Display-Anwendungen einsetzen, gegenüberstehen, da die Betriebslebensdauer einer typischen organischen LED noch ziemlich begrenzt ist. Wegen der Schwierigkeiten der Schichtstrukturintegrität, wie im weiteren erklärt werden wird, treten oft Abbau der Displayqualität und Verminderung der Helligkeit auf, nachdem die Vorrichtung für eine nur begrenzte Zeitdauer in Betrieb gesetzt ist.
Fig. 1A zeigt die Sichtstruktur einer herkömmlichen licht-emittierenden Diode. Eine organische licht-emittierende Schicht 3 wird über einer Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht 2, getragen von einem Glassubstrat 1, abgeschieden. Die ITO Schicht 2 dient in Funktion als eine Anode mit einer Metallschicht 4 über der organischen licht-emittierenden Schicht 3, die als eine Kathodenelektrode dient, verbunden mit einer negativen Spannung von drei bis neun Volt (-3 V bis -9 V), um die licht-emittierende Funktion der Schicht 3 zu veranlassen. Die licht-emittierende organische Schicht 3 kann eine einzelne Schicht oder eine Vielschicht-Struktur mit einer Dicke weniger als 100 nm sein. Wegen der sehr geringen Dicke ist die licht-emittierende organische Schicht anfällig für Pinhole Herstellungsdefekte oder Beschädigungen, wenn sich Staubteilchen zufällig auf der Oberseite oder unter der licht-emittierenden organischen Schicht 3 ablagern. Die Anodenelektrode, d. h. die ITO Schicht 2, ist mit der Kathodenelektrodenmetallschicht 4 kruzgeschlossen, wenn die Pinholes in der licht-emittierenden Schicht 3 vorhanden sind. Die Fehlfunktion der licht-emittierenden Flachbrett-Display-Vorrichtungen werden ein schwieriges Problem dem jene Durchschnitts-Fachleute gegenüberstehen, die in die Herstellung von Display- Vorrichtungen durch Anwendung von Techniken der licht-emittierenden Dioden einbezogen sind, die mit organischen licht-emittierende Schichten von sehr geringer Schichtdicke ausgeführt sind.
Zhang et. al. offenbart in einem U.S. Patent 5,798,170, betitelt mit "Long Operation Life for Polymer Light Emitting Diodes" eine licht-emittierende Diode mit verbesserter Beständigkeit gegen Unschärfe, Verlaufen oder Abbau über der Zeit. Wie in den Fig. 1B und 1C gezeigt, ist eine polymere licht-emittierende Dioden-Vorrichtung 20 in diesem Patent offenbart, die einen elektronischen Injektionskathodenkontakt 12 einschließt, der ein Metall mit relativ niedriger Austrittsarbeit wie Kalzium sein kann. Der Kathodenkontakt 12 ist auf der Oberfläche des halbleitenden und lunineszeten konjugierten Polymerfilm 14, getragen von einem Substrat 18, angeordnet. Das Substrat 18 ist teilweise mit einer transparenten leitenden Schicht 16 beschichtet, die eine höhere Austrittsarbeit aufweist, z. B. ein hohes Ionisationspotential, um als elektronenziehende Anodenelektrode zu dienen. Die licht-emittierende Diodenanordung wird dann durch Anordnen einer Schicht 15 verbessert, die Polyanilin, d. h. PANI, Emeraldin Salz enthält, um zwischen den lumineszenten Film 14 und die Elektrode 16 eingeschoben zu werden.
Fig. 1C zeigt eine alternative Ausführungsform der patentierten Vorrichtung 10 unter Anwendung der PANI Schicht 15 als elektronenziehende Anodenelektrode, wobei die PANI Schicht 15 Emeraldin Salz mit großer Leitfähigkeit enthält. Verbesserte Leistung über ein längeres Leben wird erreicht, da die Emeraldin Salz enthaltende Schicht 15 mit einem bestimmten Flächenwiderstand die Leistung der Vorrichtung stabilisieren kann und das Erniedrigen der Leistungsverluste durch Bilden der dunklen nicht-leuchtenden Punkte verhindert.
Die Nützlichkeit der Anwendung einer Polyanilin Schicht, die verschiedene Widerstandshöhen des Emeraldin Salzes enthält, wie von Zhang et. al. offenbart, ist dennoch durch die Schwierigkeiten begrenzt, dass eine PANI Schicht nicht geeignet ist als Zwischenschicht zu dienen. Die Schwierigkeiten erwachsen aus den Tatsachen, dass hochgradige Einheitlichkeit der PANI Schichtdicke und Dichteverteilung nicht genau gesteuert werden kann. Die Probleme der Pinhole Schäden können immer noch auftreten. Wegen dieser Schwierigkeiten, sogar mit einer PANI Schicht wie von Zhang et. al. vorgeschlagen, können die Probleme des Kurzschlusses zwischen Anode und Kathode und eine Vorrichtungsfehlfunktion nicht gänzlich verhindert werden.
Deshalb besteht immer noch ein Bedarf an der Design- und Herstellungstechnik der Flachbrett- Displays bei Anwendung der organischen licht-emittierenden Dioden. Genauer besteht ein Bedarf in der Technik eine organische licht-emittierende Diode mit einer Schichtstruktur bereitzustellen, welche die Anfälligkeit für das Pinhole Problems verringert. Solche Schichtstrukturen müssen auch eine strombegrenzende Fähigkeit zum Schutz der Vorrichtung vor Beschädigung infolge eines großen Stroms bereitstellen, der zwischen der Anode und Kathode geleitet wird. Überdies benötigen licht-emittierende Vorrichtungen weiter eine stromverteilende Schicht, um die ungleichmäßige Verteilung der Stromdichte zu reduzieren, so dass der Abbau der Vorrichtungsleistung hervorgerufen durch ungleichmäßige Stromdichtenverteilung minimiert werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue Schichtstruktur und Herstellungsverfahren zur Herstellung einer organischen licht-emittierenden Diode bereitzustellen, imstande zum zuverlässigen Langzeitbetrieb ohne Abbau. Die Anfälligkeit für Pinhole Probleme und ungleichmäßige Stromverteilung werden verringert, so dass obenerwähnte Schwierigkeiten und Begrenzungen, die bei dem Stand der Technik begegnen, überwunden werden.
Es ist besonders eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Schichtstruktur mit einer neuen anorganischen Zwischenschicht bereitzustellen, die einen großen Widerstand gegen Schichtbeschädigung durch feine Teilchen aufweist, so dass die verbesserte Schichtstruktur die Anfälligkeit für Pinhole Probleme verringern kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine neue und verbesserte Schichtstruktur für eine organische licht-emittierende Diode mit einer anorganischen Zwischenschicht bereitzustellen, die als strombegrenzende Schicht dient. Vorrichtungsschäden, die durch Strom hervorgerufen werden, der eine maximale Stromdichte überschreitet, werden verhindert.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine neue und verbesserte Sichtstruktur für eine organische licht-emittierende Diode mit einer anorganischen Zwischenschicht bereitzustellen, die als stromverteilende Schicht dient. Leistungsabbau der Vorrichtung verursacht durch ungleichmäßige Stromdichtenverteilung nach einem Langzeitbetrieb wird durch gleichmäßigere Verteilung der Stromdichte über der gesamten Oberfläche der licht-emittierenden Diode reduziert.
Die vorliegende Erfindung schließt kurzgesagt in einer bevorzugten Ausführungsform eine organische licht-emittierende Diode (LED) ein. Die nachstehenden Beschreibungen sind mit Bezugsziffern gekennzeichnet, die in Fig. 2 beschrieben unterhalb dargestellt sind. Die organische licht-emittierende Diode wird von einem Indium/Zinn-Oxid 110 (ITO) beschichteten Glassubstrat 105 getragen. Die organische licht-emittierende Diode schließt eine amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 ein, die das ITO 110 beschichtete Glassubstrat 105 bedeckt. Die organische licht-emittierende Diode 110 schließt weiter eine Polyanilin (PANI) Schicht 120 ein, welche die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht 125, welche die PANI Schicht 120 überdeckt. Und eine organische licht-emittierende Diode 100 weist ferner eine leitfähige Elektrodenschicht 130 auf, welche die licht-emittierende Schicht 125 bedeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 als strombegrenzende Schicht zur Begrenzung der Stromdichte, die zwischen dem ITO 110 beschichteten Glassubstrat 105 und der leitfähigen Elektrodenschicht 130 geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte von 1000 mA/cm2. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 als eine stromverteilende Schicht zum Verteilen des Stroms, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird. Folglich liegt die Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz von 1000 mA/cm2. Zusammenfassend offenbart diese Erfindung eine organische licht-emittierende Diode (LED) 100, die eine anorganische Schicht 115 einschließt, die als eine strombegrenzende Schicht dient.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zweifellos dem durchschnittlichen Fachmann klar, nachdem er die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform gelesen hat, welche in den verschiedenen Zeichnungsfiguren erläutert ist.
Fig. 1A ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen organischen licht-emittierenden Diode;
Fig. 1B und 1C sind Querschnittansichten von zwei bekannten organischen licht-emittierenden Dioden.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer organischen licht-emittierenden Diode der Erfindung.
Fig. 3A bis 3D ist eine Serie von Querschnittsansichten, um die Verfahrensschritte zur Herstellung einer organischen licht-emittierenden Diode nach Fig. 2 zu zeigen.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer anderen organischen licht-emittierenden Diode dieser Erfindung; und
Fig. 5A bis 5E ist eine Serie von Querschnittsansichten, um die Verfahrensschritte zur Herstellung einer organischen licht-emittierenden Diode nach Fig. 4 zu zeigen.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer organischen licht-emittierenden Diode 100 der vorliegenden Erfindung. Die organische licht-emittierende Diode 100 wird auf einem Glassubstrat gebildet. Eine Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht 110 wird auf der Oberfläche des Glassubstrats 105 gebildet. Eine anorganische Widerstandssicht 115 bedeckt die ITO Schicht 110. Diese anorganische Widerstandsschicht 115 bedeckt komplett die ITO Schicht 110. Eine PANI oder eine PEDT/PSS (Polyethylendioxythiopen Polystyrensulphonat) Schicht 120 wird auf der Oberfläche der anorganischen Widerstandsschicht 115 gebildet. Eine organische licht- emittierende Schicht 125 wird über die PANI Schicht 120 geschichtet und von einer Ca/Al oder Mg/Ag Schicht 130 bedeckt, um als eine Elektrode für die licht-emittierende Schicht zu dienen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Widerstandsschicht 115 eine Schicht aus amorphen Silizium sein. Diese Widerstandsschicht kann auch eine amorphe Indium/Zinn-Oxid (ITO) oder Indium/Zirkonium-Oxid (IZO) Schicht oder ein anderer Typ einer Dünnfilmwiderstandsschicht sein. Der Flächenwiderstand ist zwischen 103 Ohm/cm2 bis 108 Ohm/cm2. Ein Sputter-Abscheidungs-, ein Plasma-Dampf-Abscheidungs-(PVD) oder ein plasma-gesteigertes chemisches Dampf-Abscheidungs-Verfahren (PECVD) kann angewendet werden, um die dünne Widerstandsschicht 115 zu bilden. Der Zweck des Zufügens dieser nicht- organischen Widerstandsschicht ist, den Strom zum Schutz der Vorrichtung zu begrenzen. Der Strom ist unter einem maximal zulässigen Strom unter den Umständen, dass eine Kurzschlußsituation zwischen Anode und Kathode auftritt. Mit dieser strombegrenzenden Widerstandsschicht können, selbst wenn eine Anodenelektrode mit einer Kathodenelektrode kurzgeschlossen ist, Schäden an den Komponenten der licht-emittierenden Diode verhindert werden, da der Kurzschlußstrom unter einem maximal zulässigen Strom begrenzt ist. Währenddessen wird die Displayhelligkeit und Gleichmäßigkeit nicht ungünstig beeinflußt, wenn Ströme, die durch kurzgeschlossene Punkte fließen, zu einem maximal zulässigen Strom begrenzt sind. Zusätzlich zum Bereitstellen einer Schutzfunktion, steigert die Widerstandsschicht 115 auch einen gleichmäßige Verteilung des Stromflusses zwischen der Anoden- und der Kathodenelektrode. Gleichmäßigere Stromdichtenverteilung über die gesamte Oberfläche der LED Vorrichtung wird mit dieser anorganischen Widerstandsschicht erreicht, die als eine strombegrenzende und verteilende Schicht dient. Die Displaygleichmäßigkeit wird verbessert, da eine gleichmäßigere Stromdichte erreicht wird. Die Helligkeit des Displays wird verbessert. Des weiteren verbessert und verlängert eine gleichmäßigere Stromdichtenverteilung auch die Gebrauchszeit der LED Vorrichtung durch Verringerung von Punktabbau, verursacht durch ununterbrochenen Betrieb mit ungleichmäßiger Stromdichtenverteilung.
Gemäß Fig. 2 ist eine organische licht-emittierende Diode (LED) in dieser Erfindung offenbart. Die organische licht-emittierende Diode wird von einem Indium/Zinn-Oxid 110 (ITO) beschichteten Glassubstrat 105 getragen. Die organische licht-emittierende Diode schließt eine amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 ein, die das ITO 110 Glassubstrat 105 bedeckt. Die organische licht-emittierende Diode 100 schließt ferner eine Polyanilin (PANI) Schicht 120 ein, welche die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht 125 überdeckt die PANI Schicht 120. Und die organische licht- emittierende Diode 100 weist ferner eine leitfähige Elektrodenschicht 130 auf, welche die licht- emittierende Schicht 125 bedeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 125 als eine strombegrenzende Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte, die zwischen dem ITO 110 beschichteten Glassubstrat 105 und der leitfähigen Elektrodenschicht 130 geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte von 1000 mA/cm2. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform dient die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht 115 als eine stromverteilende Schicht zum Verteilen eines Stroms, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird. Somit liegt die Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz von 1000 mA/cm2. Zusammenfassend offenbart diese Erfindung eine organische licht-emittierende (LED) 100, die eine anorganische Schicht 115 einschließt, die als eine strombegrenzende Schicht dient.
Fig. 2A bis 3E zeigen die Verfahrensschritte zur Herstellung der licht-emittierenden Diode aus Fig. 2. In Fig. 3A wird eine ITO Schicht 110 auf einem Glassubstrat 105 durch Anwendung eines Sputter-Abscheideverfahrens gebildet. In Fig. 3B wird dann ein PVD oder ein PECVD Verfahren angewendet, um die anorganische α-Silizium Schicht 115 auf der Oberfläche der ITO Schicht 110 zu bilden. Ein Aufschleuder-Verfahren ("spin-on") wird angewendet, um die PANI Schicht 120 über der anorganischen Silizium Schicht 115 zu bilden. Um die PANI Schicht 120 zu bilden wie in Fig. 3C gezeigt, wird ein Pinhole 122 infolge der Kontamination mit einem Staubteilchen 123 gebildet. Dann wird ein Aufschleuder-Verfahren ("spin-on") wieder angewendet, um eine organische licht-emittierende Schicht 125 wie in Fig. 3D gezeigt zu bilden. Zusätzliche Pinholes werden in dem Verfahren des Bildens der organischen licht-emittierenden Schicht 125 gebildet. Dann wird eine Metallkathodenschicht 130 durch ein Vakuumverdampfungsverfahren gebildet.
Die Metallkathodenschicht kann die Pinholes 123 füllen und mit der anorganischen Silizium Schicht verbinden. Die anorganische α-Silizium Schicht 115 mit einem spezifischen Widerstand dient somit als eine strombegrenzende Schicht, um den Strom unter ein Maximum zu begrenzen, so dass Schäden an der licht-emittierenden Diode verhindert werden können und die Probleme verursacht durch Teilchenkontamination wie gezeigt gelöst werden können.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer organischen licht-emittierenden Diode 200 der vorliegenden Erfindung. Die grundlegende Schichtstruktur ist im wesentlichen die selbe wie die in Fig. 2 beschriebene mit dem einzigen Unterschied, dass es viele ITO Inseln gibt, gebildet auf der Oberfläche der anorganischen amorphen Silizium Schicht. Die organische licht-emittierende Diode 200 wird auf einem Glassubstrat 205 gebildet. Eine Indium/Zinn-Oxid Schicht 210 wird auf der Oberfläche des Glassubstrats 205 gebildet. Eine anorganische α-Si Widerstandsschicht 215 bedeckt die ITO Schicht 210. Eine Vielzahl von ITO Inseln 225 werden dann auf der Oberfläche der anorganischen α-Si Widerstandsschicht gebildet. Eine PANI oder eine PEDT/PSS (Polyethylendioxythiopen Polystyrensulphonat) Schicht 220 wird auf der Oberfläche und zwischen den ITO Inseln 220 gebildet. Eine organische licht- emittierende Schicht 230 wird dann über die PANI Schicht 200 geschichtet und durch eine Ca/Al oder Mg/Ag Schicht 235 bedeckt, um als eine Elektrode für die licht-emittierende Diode zu dienen.
Gemäß der obigen Beschreibung offenbart diese Erfindung ferner ein Verfahren zum Bilden einer organischen licht-emittierenden Diode (LED) auf einem Indium/Zinn-Oxid (ITO) beschichteten Glassubstrat. Das Verfahren schließt die Schritte a) Bilden einer amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht, die das ITO beschichtete Glassubstrat bedeckt; b) Bilden einer Polyanilin (PANI) Schicht, welche die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht überdeckt die PANI Schicht; und c) Bilden einer leitfähigen Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt zum Bilden einer amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht als eine strombegrenzende Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und einer leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden als eine stromverteilende Schicht zum Verteilen eines Stroms, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrode geleitet wird, so dass eine Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz liegt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht als eine strombegrenzende Schicht einen Schritt zum Bilden der strombegrenzenden Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte von 1000 mA/cm2. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden einer stromverteilenden Schicht zum Verteilen eines Stroms, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird, so dass eine Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz von 1000 mA/cm2 liegt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zum Bilden einer zweiten Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht als getrennte Inseln, verteilt über die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht und bedeckt durch die Polyanilin (PANI) Schicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die anorganische Schicht 215 eine Schicht auf amorphem Silizium sein. Diese Widerstandsschicht kann auch eine amorphe Indium/Zinn-Oxid (ITO) oder Indium/Zirkonium-Oxid (IZO) Schicht oder ein anderer Typ einer Dünnfilmwiderstandsschicht sein. Der Flächenwiderstand ist zwischen 103 Ohm/cm2 bis 108 Ohm/cm2. Die ITO Inseln können in quadratischer oder hexagonaler Form gebildet werden. Die ITO Inseln weisen einen Dickenbereich zwischen 10 bis 100 Mikrometer auf. Der Abstand zwischen den angrenzenden Inseln ist 10 Mal oder mehr als die Dicke der α-Si Widerstandsschicht 215.
Fig. 5A bis 5E zeigen die Verfahrensschritte der Herstellung einer licht-emittierenden Diode von Fig. 4. In Fig. 5A wird eine ITO Schicht 210 auf dem Glassubstrat 205 durch Anwendung des Sputter-Abscheideverfahrens gebildet. In Fig. 5B wird dann ein PVD oder ein PECVD Verfahren angewendet, um die anorganische α-Silizium Schicht 215 auf der Oberfläche der ITO Schicht 210 zu bilden. In Fig. 5C wird eine ITO Schicht 225 auf der Oberfläche der anorganischen α- Silizium 215 gebildet und die ITO Schicht 225 wird gemustert, um eine Vielzahl von ITO Inseln zu bilden. In Fig. 5D wird ein Aufschleuder-Verfahren ("spin-on") angewendet, um die PANI Schicht 220 über die ITO Inseln 225 zu schichten. Bei Bilden der PANI Schicht 220, wie in Fig. 3C gezeigt, können wieder Pinholes infolge der Kontamination mit Staubteilchen gebildet werden. Dann wird wiederum ein Aufschleuder-Verfahren ("spin-on") abgewendet, um eine organische licht-emittierende Schicht 230 wie in Fig. 5E gezeigt zu bilden. Zusätzlich können Pinholes in dem Verfahren zum Bilden der organischen licht-emittierenden Schicht 225 (nicht gezeigt) gebildet werden. Dann wird ein Vakuumverdampfungsverfahren angewendet, um eine Metallkathodenschicht 235 zu bilden. Die Metallkathodenschicht kann die Pinholes füllen und mit der anorganischen Silizium Schicht verbinden. Die anorganische α-Silizium Schicht 115 mit einem spezifischen Widerstand dient somit als eine strombegrenzende Schicht, um den Strom unter ein Maximum zu begrenzen, so dass Schäden an der licht-emittierenden Diode verhindert werden können. Die ITO Schichten haben eine größere Auslösearbeit als die α-Silizium Schicht und erfordern deshalb eine größere Auslösearbeit für die Loch-Injektion von der ITO Schicht in die PANI. Die ITO Inseln 225 werden aus diesem Grund gebildet, um die Unterschiede in der Loch-Injektions-Auslösearbeit auszugleichen.
Entsprechend der obigen Beschreibung offenbart diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer organischen licht-emittierenden Diode (LED). Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bilden einer anorganischen Schicht als eine strombegrenzende Schicht in der organischen LED. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Verfahren ferner Schritte zum Bilden eines Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht beschichteten Glassubstrats zum Tragen der organischen LED ein. Und ein Schritt zum Bilden der anorganischen Schicht, die das ITO beschichtete Glassubstrat bedeckt. In einer anderen Ausführungsform schließt das Verfahren einen Schritt zum Bilden einer Polyanilin (PANI) Schicht ein, welche die inorganische bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht die PANI Schicht überdeckt. Und einen Schritt zum Bilden einer leitfähigen Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform schließt das Verfahren ferner einen Schritt zum Bilden einer zweiten Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht als getrennte Inseln ein, verteilt über die anorganische Schicht, die von der Polyanilin (PANI) Schicht bedeckt wird.
Die nicht-organische α-Si Widerstandsschicht ist zum Begrenzen des Stroms zum Schutze der Vorrichtung. Der Strom ist begrenzt unter einen maximal zulässigen Strom unter den Umständen, dass eine Kurzschlusssituation zwischen den Anoden- und Kathodenelektroden auftritt. Mit dieser strombegrenzenden Widerstandsschicht können Schäden an den Komponenten der licht- emittierenden Diode verhindert werden, selbst wenn eine Anodenelektrode mit einer Kathodenelektrode kurzgeschlossen wird, da der Kurzschlussstrom ist unter einen maximal zulässigen Strom begrenzt. Zusätzlich zum Bereitstellen einer Schutzfunktion, steigert die Widerstandsschicht 115 auch eine gleichmäßige Verteilung des Stromflusses zwischen der Anoden- und der Kathodenelektrode. Gleichmäßigere Stromdichtenverteilung über der gesamten Oberfläche der LED Vorrichtung wird mit dieser anorganischen Widerstandsschicht erreicht, die als eine strombegrenzende und verteilende Schicht dient. Die Displaygleichmäßigkeit wird verbessert, da eine gleichmäßigere Stromdichte erreicht wird. Die Helligkeit des Displays wird verbessert. Des weiteren verbessert und verlängert eine gleichmäßigere Stromdichtenverteilung auch die Gebrauchszeit der LED Vorrichtung durch Verringerung von Punktabbau, verursacht durch ununterbrochenen Betrieb mit ungleichmäßiger Stromdichtenverteilung. Der Nutzen der ITO/α-Si Widerstandsschicht/ITO Struktur ist zum Anpassen der Auslösearbeit zwischen α-Si und organischem Material, um die Betriebsspannung zu vermindern.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bedingungen gegenwärtiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll verstanden werden, dass derartige Offenbarung nicht als begrenzend interpretiert werden soll. Zahlreiche Änderungen und Modifikationen werden ohne Zweifel jenen im Fach geschulten nach dem Lesen der obigen Offenbarung augenscheinlich werden. Entsprechend ist es beabsichtigt, dass die angefügten Ansprüche zu interpretieren sind als deckten sie alle Änderungen und Modifikationen, wenn sie innerhalb der wahren Geist und Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims (20)

1. Organische licht-emittierende Diode (LED) getragen von einem Indium/Zinn-Oxid (ITO) beschichteten Glassubstrat, umfassend:
eine amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht, die das ITO beschichtete Glassubstrat bedeckt;
eine Polyanilin (PANI) Schicht, welche die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht, welche die PANI Schicht überdeckt; und
eine leitfähige Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt.
2. Organische LED nach Anspruch 1, wobei:
die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht als eine strombegrenzende Schicht dient zum Begrenzen einer Stromdichte, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte.
3. Organische LED nach Anspruch 1, wobei:
die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht als eine stromverteilende Schicht dient zum Verteilen eines Stroms, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird, so dass eine Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz liegt.
4. Organische LED nach Anspruch 1, weiter umfassend:
eine zweite Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht, die als getrennte Inseln gebildet ist, die über die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht verteilt und durch die Polyanilin (PANT) Schicht bedeckt sind.
5. Organische licht-emittierende Diode (LED), umfassend:
eine anorganische Schicht, die als strombegrenzende Schicht dient.
6. Organische LED nach Anspruch 5, wobei:
die anorganische Schicht eine amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht ist.
7. Organische LED nach Anspruch 5, weiter umfassend:
ein Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht beschichtetes Glassubstrat, um die organische LED zu tragen; und
die anorganische Schicht, die das ITO Glassubstrat bedeckt.
8. Organische LED nach Anspruch 5, weiter umfassend:
eine Polyanilin (PANI) Schicht, welche die anorganische Schicht bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht, welche die PANI Schicht überdeckt; und
eine leitfähige Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt.
9. Organische LED nach Anspruch 8, weiter umfassend:
eine zweite Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht, die als getrennte Inseln gebildet ist, die über die anorganische Schicht verteilt und von der Polyanilin (PANI) Schicht bedeckt sind.
10. Verfahren zum Bilden einer organischen licht-emittierenden Diode (LED) auf einem Indium/Zinn-Oxid (ITO) beschichteten Glassubstrat, umfassend:
Bilden einer amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht, die das ITO beschichtete Glassubstrat bedeckt;
Bilden einer Polyanilin (PANI) Schicht, welche die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht, welche die PANI Schicht überdeckt; und
Bilden einer leitfähigen Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei:
der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden der amorphen (α-Si) Widerstandsschicht als eine strombegrenzende Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte umfasst, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei:
der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden einer stromverteilenden Schicht zum Verteilen eines Stroms umfasst, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird, so dass eine Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei:
der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht als eine strombegrenzende Schicht eine Schritt zum Bilden der strombegrenzenden Schicht zum Begrenzen einer Stromdichte umfasst, die zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird unter einer maximal zulässigen Stromdichte von 1000 mA/cm2.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei:
der Schritt zum Bilden der amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht einen Schritt zum Bilden einer stromverteilenden Schicht zum Verteilen des Stroms umfasst, der zwischen dem ITO beschichteten Glassubstrat und der leitfähigen Elektrodenschicht geleitet wird, so dass eine Differenz zwischen einer größten Stromdichte und einer kleinsten Stromdichte unter einer maximal zulässigen Stromdichtendifferenz von 1000 mA/cm2 liegt.
15. Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend:
Bilden einer zweiten Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht als getrennte Inseln, die über die amorphe Silizium (α-Si) Widerstandsschicht verteilt und von der Polyanilin (PANI) Schicht bedeckt sind.
16. Verfahren zur Fertigung einer organischen licht-emittierenden Diode (LED), umfassend:
Bilden einer anorganischen Schicht in der organischen LED als eine strombegrenzende Schicht.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei:
der Schritt zum Bilden der anorganischen Schicht einen Schritt zum Bilden einer amorphen Silizium (α-Si) Widerstandsschicht umfasst.
18. Verfahren nach Anspruch 16, weiter umfassend:
Bilden eines Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht beschichteten Glassubstrats zum Tragen der organischen LED; und
Bilden der anorganischen Schicht, die das ITO Glassubstrat bedeckt.
19. Verfahren nach Anspruch 16, weiter umfassend:
Bilden einer Polyanilin (PANI) Schicht, welche die anorganische bedeckt und eine organische licht-emittierende Schicht, welche die PANI Schicht überdeckt; und
Bilden einer leitfähigen Elektrodenschicht, welche die licht-emittierende Schicht bedeckt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, weiter umfassend:
Bilden einer zweiten Indium/Zinn-Oxid (ITO) Schicht als getrennten Inseln, die über die anorganische Schicht verteilt sind, bedeckt von der Polyanilin (PANI) Schicht.
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