DE102005032741A1 - Production process for organic LED component, such a component and an active matrix organic LED display and production process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein OLED-Bauelement, ein Aktiv-Matrix-OLED-Display sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The invention relates to an OLED device, an active matrix OLED display and a process for their preparation.
Ein wesentlicher Aspekt bei der Herstellung von Flachbildschirmen ist der Kostenfaktor. Das Ziel vieler Hersteller besteht darin, hochwertige Displays zu realisieren, die auf Niedrigkostenprozessen basieren. Ein vielversprechender Ansatz für neue Displaytechnologien besteht in der Verwendung organischer Leuchtdioden (OLED) mit organischen Dünnschichttransistoren (OTFT) zur aktiven Ansteuerung.One essential aspect in the manufacture of flat screens the cost factor. The aim of many manufacturers is to provide high quality Realizing displays based on low cost processes. A promising approach for new display technologies is the use of organic light emitting diodes (OLED) with organic thin-film transistors (OTFT) for active control.
Derzeit werden eine Vielzahl von Ansteuerungsschaltungen benutzt, um Aktiv-Matrix-OLED-Displays (AMOLED-Displays) zu betreiben. Die OLEDs basieren dabei auf kurzkettigen Molekülen oder langkettigen Molekülen (Polymeren). Die existierenden Aktiv-Matrix-Pixel-Schaltungen basieren auf anorganischen Siliziumtransistoren oder auf organischen Transistoren (OTFT). Bei dem Begriff organische Dünnschichttransistoren (organic thin film transistor – OTFT) bezieht sich die Bezeichnung „organisch" vorzugsweise auf das verwendete organische Halbleitermaterial. Daher sind ebenfalls Transistoren gemeint, die neben organischen Halbleitermaterialien auch anorganische Materialien oder Kombinationen von beiden Materialien beinhalten. Vorzugsweise werden dabei Materialien verwendet, die sich aus Lösung prozessieren lassen und geringe Prozesstemperaturen benötigen.Currently A variety of drive circuits are used to form active matrix OLED displays (AMOLED displays). The OLEDs are based on short-chain molecules or long-chain molecules (Polymer). The existing active matrix pixel circuits are based on inorganic silicon transistors or on organic transistors (OTFT). In the term organic thin film transistors (organic thin film transistor - OTFT) the term "organic" preferably refers to the organic semiconductor material used. Therefore are also transistors meant, in addition to organic semiconductor materials also inorganic Materials or combinations of both materials. Preferably It uses materials that process from solution leave and need low process temperatures.
Kodak
(
Die
verwendeten Pixel-Schaltungen basieren häufig auf n-Kanal oder p-Kanal
MOSFETs. Es kommt polykristallines, amorphes oder monokristallines
Silizium zum Einsatz. Grundlegende Strukturen (Zwei-Transistorschaltungen)
sind beispielsweise aus
Weiterhin sind Displaytechnologien, wie z.B. elektrophoretische, elektrochrome oder Flüssigkeitskristallanzeigen bekannt, die mit einer organischen Transistor-Matrix betrieben werden können. Aus WO99/53371 ist ein Display bekannt, welches eingekapselte Anzeigemedien, die durch OTFTs angesteuert werden, umfasst.Farther are display technologies, such as electrophoretic, electrochromic or liquid crystal displays known, which can be operated with an organic transistor matrix. From WO99 / 53371 a display is known, which encapsulated display media, the controlled by OTFTs.
Grundsätzlich sind derzeit Transistoren mit Ladungsträgerbeweglichkeiten von ungefähr 1 bis 10 cm2/Vs erforderlich, um OLED-Displays zu betreiben. Die Ladungsträgerbeweglichkeiten der besten organischen Transistoren liegen derzeit bei ca. 5cm2/Vs. Mit diesen Transistoren könnten OLED-Displays in naher Zukunft hergestellt werden. Die Verwendung organischer Transistoren hat den Vorteil, dass Niedrig-Temperaturprozesse und Direktstrukturierungstechnologien wie beispielsweise die Tintenstrahldrucktechnik verwendet werden können, um die OTFT-Substrate (d.h. Substrate mit den OTFT-Funktionsschichten) herzustellen. Dadurch ist eine signifikante Senkung der Produktionskosten möglich. Schaltungsherstellungsmethoden für elektro-optische Bauelemente unter Benutzung der Tintenstrahltechnologie sind beispielsweise aus WO 2003/098696 bekannt.Basically, transistors with carrier mobilities of about 1 to 10 cm 2 / Vs are currently required to operate OLED displays. The charge carrier mobilities of the best organic transistors are currently around 5cm 2 / Vs. With these transistors, OLED displays could be manufactured in the near future. The use of organic transistors has the advantage that low-temperature processes and direct-structuring technologies, such as the ink-jet printing technique, can be used to fabricate the OTFT substrates (ie, substrates having the OTFT functional layers). This allows a significant reduction in production costs. Circuit fabrication methods for electro-optic devices using inkjet technology are known, for example, from WO 2003/098696.
Die Verwendung von OTFT-Schalt-/ bzw. Treiberelementen für OLED-Displays ist bereits aus einigen Veröffentlichungen bekannt.The Use of OTFT switching or driver elements for OLED displays is already out of some publications known.
WO 2003/056640 stellt eine Displayarchitektur vor, in der OLED und OTFT auf dem gleichen Substrat angeordnet sind. Die OLED ist unter dem OTFT angeordnet. Wegen der empfindlichen OLED Materialien sind die Prozesse für die OTFT Herstellung begrenzt (z.B. nur niedrige Temperaturen sind möglich; das bedeutet eine begrenzte OTFT-Materialauswahl).WHERE 2003/056640 presents a display architecture in the OLED and OTFT are arranged on the same substrate. The OLED is under arranged the OTFT. Because of the sensitive OLED materials are the processes for OTFT production is limited (e.g., low temperatures only possible; the means a limited OTFT material selection).
WO 99/54936 beschreibt eine integrierte Schaltung mit einem halbleitenden Polymermaterial für das Schaltelement. Das organische Anzeigeelement wird direkt an der Elektrode des Schaltelements (TFT) angebracht.WHERE 99/54936 describes an integrated circuit with a semiconducting one Polymer material for the switching element. The organic display element is directly on the electrode of the switching element (TFT) attached.
Kleine OTFT-OLED-Pixelschaltungen, die auf kurzkettigem Pentacene Material basieren, sind aus M. Kitamura, APL Vol. 83, Nr. 16, 2003-10-20 bekannt.little one OTFT OLED pixel circuits based on short-chain Pentacene material are from M. Kitamura, APL Vol. 83, No. 16, 2003-10-20 known.
Stand der Technik von OTFT-OLED-Pixelarchitekturen ist, dass die OLEDs auf dem gleichen Substrat wie die OTFTs aufgebracht sind. Das OLED-Pixel wird entweder über, unter oder neben dem OTFT auf dem gleichen Substrat verarbeitet.was standing The technique of OTFT OLED pixel architectures is that the OLEDs on the same substrate as the OTFTs are applied. The OLED pixel is either over, processed under or next to the OTFT on the same substrate.
Aufgrund des Vorgenannten müssen die Herstellungsprozesse für OTFTs und OLEDs nacheinander erfolgen. OTFT und OLEDs können nachteilhafterweise nicht gleichzeitig hergestellt und getestet werden.by virtue of of the above the manufacturing processes for OTFTs and OLEDs take place one after the other. OTFT and OLEDs can disadvantageously not be manufactured and tested at the same time.
Weiterhin ist entsteht ein erhöhter Platzbedarf für die OTFTs, sofern diese neben den OLEDs angeordnet sind. Ein niedriger Füllfaktor ist die Folge.Farther is created an elevated Space required for the OTFTs, if they are arranged next to the OLEDs. A lower one fill factor is the consequence.
Besonders nachteilhaft ist jedoch, dass nach den bekannten Herstellungsverfahren für OTFT-basierte Aktiv-Matrix-OLED-Displays lediglich eine begrenzte Auswahl an Fertigungsverfahren zur Verfügung steht. OLED- und OTFT-Herstellungsverfahren können sich gegenseitig negativ beeinflussen, wenn OLED und OTFT auf dem selben Substrat hergestellt werden. Es sind zum Teil Hochtemperaturprozesse für die OLED erforderlich (z.B. für eine Pixeldefinierungsschicht durch das Ausbacken einer Lackschicht oder durch die Aufbringung einer gemeinsamen OLED-Pixelelektrode durch Sputtern). Diese Prozesse können das organische Material der (bereits vorher aufgebrachten) OTFTs schädigen, was eine Degradation der TFT Performance zur Folge hätte.Especially However, it is disadvantageous that according to the known production methods for OTFT-based Active matrix OLED displays only a limited selection of manufacturing processes to disposal stands. OLED and OTFT manufacturing processes can be Negatively affect each other when OLED and OTFT on the same Substrate are produced. There are some high-temperature processes for the OLED required (e.g., for a pixel definition layer by baking a lacquer layer or by the application of a common OLED pixel electrode Sputtering). These processes can the organic material of the (previously applied) OTFTs damage, which would result in a degradation of the TFT performance.
US 2002/0079494 beschreibt ein AM-OLED-Display, das auf herkömmlichen TFTs basiert und eine Produktionsmethode mit einer Stapelungsarchitektur. Die elektrische Verbindung zwischen den Transistoren und den OLEDs wird durch einen anisotrop leitenden Film realisiert, der den genannten Bereich abdeckt. Er muss mit den verwendeten Materialien völlig kompatibel sein. Ein umfangreicher Substratvorbereitungsprozess ist hierzu erforderlich (leitfähige Zwischenauflagefläche und Aufbringung einer leitfähigen Erhebung). Der eigentliche Prozess des Zusammenfügens der OLEDs und OTFTs ist ebenfalls aufwendig, z.B. Vakuum, Hitze, Druck oder UV-Licht sind erforderlich. Es werden weder organischen Transistoren noch Tintenstrahltechnologien verwendet. Nachteilhafterweise ist eine zusätzliche Schutzschicht für die OLED notwendig.US 2002/0079494 describes an AM-OLED display based on conventional TFTs and a production method with a stacking architecture. The electrical connection between the transistors and the OLEDs is realized by an anisotropic conductive film, the said Area covers. He must be completely compatible with the materials used be. An extensive substrate preparation process is included required (conductive Between the support surface and applying a conductive Survey). The actual process of assembling the OLEDs and OTFTs is also expensive, e.g. Vacuum, heat, pressure or UV light are required. There are neither organic transistors nor inkjet technologies used. Disadvantageously, an additional protective layer for the OLED necessary.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aktiv-Matrix-Display auf Basis von organischen Leuchtdioden sowie ein OLED-Bauelement anzugeben, welche mittels einer Dünnfilmtransistorstruktur aktiv ansteuerbar sind und bei welchen die Funktionsschichten des OLED-Bauelementes sowie die Funktionsschichten des OTFT-Bauelementes (Dünnfilmtransistor) gleichzeitig hergestellt und getestet werden können. Hierdurch soll die Herstellungszeit für die erfindungsgemäßen OLED-Bauelemente im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden können. Weiterhin sollen die erfindungsgemäßen Bauelemente bzw. das erfindungsgemäße Display kostengünstiger als Bauelemente/Displays nach dem Stand der Technik herstellbar sein. Insbesondere sollen lediglich Niedrigtemperaturprozesse zur Herstellung des Bauelementes/Display erforderlich sein.It is therefore an object of the present invention, an active matrix display indicate based on organic light emitting diodes and an OLED device, which by means of a thin-film transistor structure are actively controllable and in which the functional layers of OLED component as well as the functional layers of the OTFT component (thin-film transistor) can be produced and tested simultaneously. This should the production time for the inventive OLED devices can be reduced compared to the prior art. Farther should the components of the invention or the display according to the invention cost-effective as components / displays according to the prior art produced be. In particular, only low-temperature processes to Manufacture of the device / display may be required.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 (Verfahren), 9 (OLED-Bauelement), 19 (Aktiv-Matrix-OLED-Display) und 20 (Verfahren). Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These Tasks are achieved by the features of the claims 1 (method), 9 (OLED component), 19 (active matrix OLED display) and 20 (method). Preferred embodiments of the invention are in the subclaims contain.
Die Idee der Erfindung besteht darin, die einzelnen Pixel eines Aktiv-Matrix-Displays, welche eine aktive Ansteuerschaltung mit mindestens einem organischen Dünnfilmtrasistor (OTFT) sowie ein Anzeigeelement (OLED) aufweisen, auf zwei separaten Substraten aufzubauen und diese Komponenten (OTFT-Substrat und OLED-Substrat) anschließend zusammenzufügen. Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Herstellung eines OLED-Bauelementes folgende Verfahrensschritte auf:
- – Aufbringen einer ersten Pixelelektrode auf ein erstes Substrat,
- – Aufbringen von organischem, lichtemittierendem Material auf die erste Pixelelektrode,
- – Aufbringen einer zweiten Pixelelektrode auf das organische lichtemittierende Material,
- – Aufbringen einer organischen Dünnfilmtransistorstruktur auf ein zweites Substrat,
- – Aufbringen eines elektrisch leitenden Kontaktes auf eine Elektrode (Drainelektrode) der organischen Dünnfilmtransistorstruktur oder auf die zweite Pixelelektrode und
- – Verbinden der zweiten Pixelelektrode mit der Elektrode (Drainelektrode) der organischen Dünnfilmtransistorstruktur über den leitenden Kontakt, wobei die beiden Substrate (mit dem darauf angeordneten OLED-/OTFT-Funktionsschichten) dauerhaft miteinander verbunden werden.
- Applying a first pixel electrode to a first substrate,
- Applying organic light-emitting material to the first pixel electrode,
- Applying a second pixel electrode to the organic light-emitting material,
- Depositing an organic thin-film transistor structure on a second substrate,
- - Applying an electrically conductive contact on an electrode (drain electrode) of the organic thin film transistor structure or on the second pixel electrode and
- - Connecting the second pixel electrode to the electrode (drain electrode) of the organic thin film transistor structure via the conductive contact, wherein the two substrates (with the OLED / OTFT functional layers disposed thereon) are permanently connected to each other.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird als elektrisch leitender Kontakt ein leitfähiger Epoxy verwendet, der mittels einer Dispensertechnologie aufgebracht wird. In einer alternativen Ausführungsvariante wird als elektrisch leitender Kontakt eine getrocknete Suspension metallischer Partikel verwendet, die mittels Tintenstrahldrucktechnik aufgebracht und getrocknet wird. In einer weiteren, alternativen Ausführungsvariante wird als elektrisch leitender Kontakt ein leitender Gummi verwendet.In a preferred embodiment, a conductive epoxy is used as the electrically conductive contact, which is applied by means of a dispensing technology. In an alternative embodiment, the electrically conductive contact is a dried suspension of metallic particles used, which is applied by means of ink jet printing and dried. In a further, alternative embodiment variant, a conductive rubber is used as the electrically conductive contact.
Leitfähige Epoxy sind metallhaltige (z.B. Silber), elektrisch leitfähige 2-Komponentenkleber auf Epoxidbasis. Generell eignen sich als elektrisch leitender Kontakt alle Metall- oder Kohlenstoffhaltigen, klebefähigen Materialien auf Basis von Epoxiden, Acrylaten, Urethan oder Silikonen.Conductive epoxy are metal-containing (e.g., silver), electrically conductive 2-component adhesives on an epoxy basis. Generally suitable as an electrically conductive contact all based on metal or carbon containing adhesive materials of epoxies, acrylates, urethanes or silicones.
Zum Drucken eignen sich insbesondere wässrige oder auf organischen Lösungsmitteln basierende metallhaltige Lösungen oder Suspensionen (Tinten) bestehend aus: Metallverbindungen, aus ionischen Verbindungen oder Komplexverbindungen.To the Printing is particularly suitable aqueous or organic solvents based metal-containing solutions or suspensions (inks) consisting of: metal compounds ionic compounds or complex compounds.
Die Einwirkung von erhöhter Temperatur nach dem Druckvorgang führt zu einer Zerstörung der Bindungen und damit zu einer Leitfähigkeit der Metallschicht (bzw. beschichteten Metall-Nanopartikeln). Die Polymerschale dieser Partikel wird unter Temperatureinfluß nach dem Druckvorgang zerstört, wodurch eine Sinterung des Materials und damit eine Leitfähigkeit der Schicht hervorgerufen wird. Folgende Metalle können bevorzugt verwendet werden: Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Ni.The Action of elevated Temperature after printing leads to the destruction of the Bindings and thus to a conductivity of the metal layer (or coated metal nanoparticles). The polymer shell of these particles becomes under temperature influence destroyed the printing process, causing a sintering of the material and thus a conductivity the layer is caused. The following metals may be preferred can be used: Ag, Au, Pt, Pd, Cu, Ni.
Leitgummis bestehen vorzugsweise aus abwechselnden Schichten elektrisch leitender und nicht leitender, eng nebeneinander liegender Lamellen. Leitgummis bieten eine kostengünstige, schnelle Lösung, da Leitgummistreifen lediglich zwischen OTFT-Substrat und OLED-Substrat positioniert werden müssen. Ein Verlöten, Kleben oder Drucken kann innerhalb der aktiven Displayfläche entfallen. Weitere Vorteile dieser Lösung sind Korrosionsunempfindlichkeit und eine vibrations- und stoßdämpfende Wirkung. Material für Leitgummis ist im allgemeinen Silikon.conductive rubber preferably consist of alternating layers of more electrically conductive and non-conductive, closely spaced lamellae. conductive rubber offer a cost effective, quick solution, because conductive rubber strip only between OTFT substrate and OLED substrate must be positioned. A soldering, Gluing or printing can be omitted within the active display area. Further Advantages of this solution are corrosion resistant and a vibration and shock absorbing Effect. Material for Conductive rubber is generally silicone.
Der elektrisch leitende Kontakt deckt nur einen Teil der OLED-/OTFT-Elektroden (bzw. der OLED-/OTFT-Funktionsschichten) ab. Vorzugsweise deckt der elektrisch leitende Kontakt einen Bereich zwischen 1% und 50% der korrespondierenden Pixelfläche (deren Größe (laterale Abmessungen) beispielsweise durch die Pixelelektroden bzw. eine Pixeldefinitionsschicht festgelegt ist) ab. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante deckt der elektrisch leitende Kontakt einen Bereich zwischen 1% und 25% der korrespondierenden Pixelfläche ab. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante deckt der elektrisch leitende Kontakt einen Bereich zwischen 5% und 20% der korrespondierenden Pixelfläche ab.Of the electrically conductive contact covers only part of the OLED / OTFT electrodes (or the OLED / OTFT functional layers). Preferably covers the electrically conductive contact ranges between 1% and 50% the corresponding pixel area (whose size (lateral Dimensions), for example, by the pixel electrodes or a Pixel definition layer is set). In a particularly preferred variant the electrically conductive contact covers a range between 1% and 25% of the corresponding pixel area. In a further preferred Design variant covers the electrically conductive contact ranges between 5% and 20% the corresponding pixel area from.
Die Vorteile der vorzugsweise verwendeten Materialien für den elektrisch leitenden Kontakt (Epoxy, leitende Tinte, leitender Gummi) bestehen darin, dass diese Materialien im Moment ihrer Verarbeitung flexibel sind, was vorteilhaft für das Zusammenfügen der Substrate ist. Leichte Substratunebenheiten könnten so ausgeglichen werden. Einfache Metallkontakte zeigen diese Eigenschaft nicht. Epoxy und Tinte lassen sich durch kostengünstige Direktstruktuierungsverfahren, wie Dispensertechnologie oder Drucken auf das Substrat aufbringen. Für alle drei Materialien (Epoxy, leitende Tinte, leitender Gummi) ist im Gegensatz zu Metallkontakten keine Maskentechnologie bzw. Fotolithografie erforderlich.The Advantages of the materials preferably used for the electrical conductive contact (epoxy, conductive ink, conductive rubber) in that these materials are flexible at the moment of their processing are what beneficial for the joining of the Substrates is. Slight substrate unevenness could thus be compensated. Simple metal contacts do not show this property. Epoxy and ink can be cost-effective Direct structuring procedures, such as dispensing technology or printing apply to the substrate. For all three materials (epoxy, conductive ink, conductive rubber) is in contrast to metal contacts no mask technology or photolithography required.
Vorzugsweise werden Niedertemperaturprozesse verwendet, um die organischen Halbleitermaterialien für OTFT und OLED zu verarbeiten. Die organischen lichtemittierenden Materialien für das Bauelement (bzw. das Display) können sowohl aus kurzkettigen Molekülen als auch aus organischen Polymeren bestehen. Thermische Verdampfungsprozesse oder lösungsbasierte Prozesstechnologien, z.B. die Tintenstrahldrucktechnik oder Schleudertechniken, können verwendet werden, um die OLED-Materialien auf das erste Substrat (OLED-Substrat) aufzubringen. Diese Verfahren können neben anderen Direktstrukturierungsverfahren auch eingesetzt werden, um die Transistorschichten auf dem OTFT-Substrat (zweites Substrat) kostengünstig aufzubringen.Preferably Low temperature processes are used to produce the organic semiconductor materials for OTFT and process OLED. The organic light-emitting materials for the Component (or the display) can both from short-chain molecules as well as organic polymers. Thermal evaporation processes or solution-based Process technologies, e.g. the ink-jet printing technique or spinning techniques, can used to apply the OLED materials to the first substrate (OLED substrate). These methods can be used in addition to other direct structuring methods can also be used to the transistor layers on the OTFT substrate (second substrate) cost applied.
Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, das OTFT-Substrat (zweites Substrat) und das OLED-Substrat (erstes Substrat) separat herzustellen. Anschließend können beide Substrate (mit den darauf befindlichen Funktionsschichten) zusammengefügt werden.hereby it is advantageously possible that OTFT substrate (second substrate) and the OLED substrate (first substrate) to produce separately. Subsequently can both substrates (with the functional layers on top) together become.
Zur Verbindung des ersten Substrates (OLED-Substrat), auf dem die erste Pixelelektrode, das lichtemittierende Material und die zweite Pixelelektrode angeordnet sind, mit dem zweiten Substrat (OTFT-Substrat), auf dem die organische Dünnfilmtransistorstruktur angeordnet ist, werden vorzugsweise Tropfen eines pastösen, leitfähigen Epoxys direkt auf der Drainelektrode der organischen Dünnfilmtransistorstruktur zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Kontaktes abgelegt und die beiden Substrate werden nachfolgend ausgerichtet und aufeinander aufgelegt.to Connection of the first substrate (OLED substrate) on which the first Pixel electrode, the light emitting material, and the second pixel electrode are arranged, with the second substrate (OTFT substrate), on the the organic thin film transistor structure are arranged, are preferably drops of a pasty, conductive epoxy directly on the drain electrode of the organic thin film transistor structure for Formation of an electrically conductive contact filed and the Both substrates are subsequently aligned and placed on top of each other.
Zur Vermeidung einer Beschädigung der sensiblen organischen Funktionsschichten durch Umwelteinflüsse wie Luft oder Feuchtigkeit ist es in einer bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen, dass der durch die beiden Substrate eingeschlossene Innenraum verkapselt wird. Die beiden Substrate (die jeweils die OTFT- bzw. OLED-Funktionsschichten aufweisen) werden so ausgerichtet und aufeinander aufgelegt, dass sich sämtliche Funktionsschichten für die OLED und den OTFT in dem von beiden Substraten eingeschlossenen Innenraum befinden. Vorzugsweise wird die Verkapselung des Innenraums durch einen im Randbereich der Substrate aufgebrachten Verkapselungskleber realisiert. Dazu weisen die beiden Substrate vorzugsweise die gleichen Abmessungen auf. Vorzugsweise werden vor dem Aufbringen des Verkapselungsklebers Distanzstücke im Randbereich der Substrate positioniert, um den gewünschten Abstand der beiden Substrate dauerhaft gewährleisten zu können. Vorzugsweise werden Distanzstücke aus Glas oder aus Kunststoff verwendet. Die Distanzstücke können dauerhaft auf dem Display verbleiben oder entfernt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, kleine Distanzstücken mit in den Verkapselungskleber einzumischen, um einen definierten Abstand der Substrate zu gewährleisten.To avoid damaging the sensitive organic functional layers by environmental influences such as air or moisture, it is provided in a preferred embodiment variant that the enclosed by the two substrates interior is encapsulated. The two substrates (each having the OTFT or OLED functional layers) are aligned and placed on top of each other so that all the functional layers for the OLED and the OTFT are located in the enclosed space of both substrates. The encapsulation of the interior is preferably realized by an encapsulation adhesive applied in the edge region of the substrates. For this purpose, the two substrates preferably have the same dimensions. Preferably, spacers are positioned in the edge region of the substrates prior to the application of the encapsulation adhesive in order to be able to permanently ensure the desired spacing of the two substrates. Preferably, spacers made of glass or plastic are used. The spacers can remain permanently on the display or be removed. It is also advantageous to interfere with small spacers in the encapsulant to ensure a defined distance of the substrates.
Das erfindungsgemäße OLED-Bauelement weist ein erstes Substrat, eine erste Pixelelektrode, lichtemittierendes Material, eine zweite Pixelelektrode, eine organische Dünnfilmtransistorstruktur und ein zweites Substrat auf, wobei die organische Dünnfilmtransistorstruktur eine Source-Elektrode, eine Drainelektrode, einen organischen Halbleiter, einen Isolator und eine Gateelektrode aufweist, wobei zwischen der Drainelektrode der organischen Dünnfilmtransistorstruktur und der zweiten Pixelelektrode ein elektrisch leitender Kontakt angeordnet ist. Der elektrisch leitende Kontakt ist vorzugsweise ein leitfähiger Epoxy, eine getrocknete Suspension metallischer Partikel oder ein leitender Gummi. Der elektrisch leitende Kontakt weist vorzugsweise Abmessungen im μm-Bereich (z.B. einige μm) bis mm- Bereich (z.B. einige mm) auf. Vorzugsweise weist der zwischen den Substraten eingeschlossene Innenraum des Bauelementes eine Verkapselung auf, die im Randbereich der Substrate angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind zwischen den Substraten in deren Randbereichen Distanzstücke angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante sind zwischen der ersten Pixelelektrode und dem lichtemittierenden Material eine Pixeldefinitionsschicht und eine Lochtransportschicht angeordnet. Die erste Pixelelektrode bildet vorzugsweise die Anode und die zweite Pixelelektrode die Kathode aus. Vorzugsweise weist die organische Dünnfilmtransistorstruktur zusätzlich einen Speicherkondensator auf.The inventive OLED device has a first substrate, a first pixel electrode, light emitting Material, a second pixel electrode, an organic thin film transistor structure and a second substrate, wherein the organic thin film transistor structure a source electrode, a drain electrode, an organic semiconductor, an insulator and a gate electrode, wherein between the Drain electrode of the organic thin film transistor structure and the second pixel electrode is an electrically conductive contact is arranged. The electrically conductive contact is preferably a conductive one Epoxy, a dried suspension of metallic particles or a conductive rubber. The electrically conductive contact preferably has Dimensions in the μm range (e.g., a few μm) to mm range (e.g., a few mm). Preferably, the between the substrates enclosed interior of the device an encapsulation on, which is arranged in the edge region of the substrates. In a special preferred embodiment spacers are arranged between the substrates in their edge regions. In a further preferred embodiment are between the first pixel electrode and the light-emitting material a Pixel definition layer and a hole transport layer arranged. The first pixel electrode preferably forms the anode and the second one Pixel electrode from the cathode. Preferably, the organic Thin film transistor structure additionally a storage capacitor on.
Analog zum erfindungsgemäßen OLED-Bauelement besteht ein Aktiv-Matrix-Display aus einer Vielzahl von OLED-Bauelementen, welche vorzugsweise matrixförmig angeordnet sind. Das Verfahren zur Herstellung des Aktiv-Matrix-OLED-Displays weist folgende Verfahrensschritte auf:
- – Aufbringen einer Schichtstruktur mit einer Vielzahl von ersten Pixelelektroden auf ein erstes Substrat,
- – Aufbringen von organischem, lichtemittierendem Material auf jede der Vielzahl von ersten Pixelelektroden,
- – Aufbringen einer Vielzahl von zweiten Pixelelektroden auf das organische lichtemittierende Material,
- – Aufbringen einer Vielzahl von organischen Dünnfilmtransistoren auf ein zweites Substrat und Aufbringen jeweils eines elektrisch leitenden Kontaktes auf jede der Drainelektroden der organischen Dünnfilmtransistoren oder auf jeweils jede zweite Pixelelektrode und
- – Verbinden jeweils einer zweiten Pixelelektrode mit jeweils einer Drainelektrode der organischen Dünnfilmtransistoren über jeweils einen leitenden Kontakt, wobei die beiden Substrate dauerhaft miteinander verbunden werden.
- Applying a layer structure having a multiplicity of first pixel electrodes to a first substrate,
- Applying organic light-emitting material to each of the plurality of first pixel electrodes,
- Applying a plurality of second pixel electrodes to the organic light-emitting material,
- Depositing a plurality of organic thin film transistors on a second substrate and respectively applying an electrically conductive contact to each of the drain electrodes of the organic thin film transistors or to each second pixel electrode and
- - Each connecting a second pixel electrode, each having a drain electrode of the organic thin-film transistors via a respective conductive contact, wherein the two substrates are permanently connected to each other.
Das erfindungsgemäße Verfahren, welches die OTFT-Struktur und die OLED-Struktur zunächst auf zwei unterschiedlichen Substraten aufbringt (erstes und zweites Substrat) und diese beiden Substrate nachfolgend mittels eines elektrisch leitenden Kontaktes dauerhaft miteinander verbindet, weist den Vorteil auf, dass keine zusätzlichen Passivierungsschichten zum Schutz der OLED- bzw. OTFT-Strukturen (wie es bei der Herstellung auf nur einem Substrat erforderlich ist) notwendig sind. Vorzugsweise sind die Vielzahl von OLED-Bauelementen auf dem ersten Substrat und die Vielzahl von OTFT-Elementen auf dem zweiten Substrat matrixförmig angeordnet, wobei die einzelnen OTFT-Elemente sowie die einzelnen OLED-Elemente den gleichen Abstand zu benachbarten Elementen aufweisen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass neben der genannten Verkapselung (im Randbereich beider Substrate) keine weitere Verkapselung des Displays oder des Bauelementes erforderlich ist. Sowohl OLED-Substrat (erstes Substrat) als auch OTFT-Substrat (zweites Substrat) fungieren als Verkapselung und schützen die organischen Funktionsschichten vor Feuchtigkeit, Sauerstoff und anderen schädlichen Partikeln. Lediglich im Randbereich der beiden Substrate muss noch eine Verkapselung realisiert werden. Im Gegensatz hierzu ist bei der Herstellung eines herkömmlichen OLED-Bauelementes bzw. eines herkömmlichen Aktiv-Matrix-OLED-Displays eine zusätzliche Verkapselungsschicht notwendig, die nicht nur die Randbereiche erfasst.The inventive method, which the OTFT structure and the OLED structure initially on two different Apply substrates (first and second substrate) and these two Substrate subsequently by means of an electrically conductive contact permanently connected, has the advantage that no additional Passivation layers for protecting the OLED or OTFT structures (as is necessary in the preparation on only one substrate) is necessary are. Preferably, the plurality of OLED devices are on the first one Substrate and the plurality of OTFT elements on the second substrate in matrix form arranged, with the individual OTFT elements as well as the individual OLED elements have the same distance to adjacent elements. Another advantage is that in addition to the aforementioned encapsulation (in the edge region of both substrates) no further encapsulation of the Displays or the component is required. Both OLED substrate (first substrate) and OTFT substrate (second substrate) act as encapsulation and protect the organic functional layers against moisture, oxygen and other harmful ones Particles. Only in the edge region of the two substrates still has one Encapsulation can be realized. In contrast, at the Production of a conventional OLED device or a conventional one Active matrix OLED displays an additional encapsulation layer necessary, which not only captures the peripheral areas.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Ausbeute im Produktionsprozess durch die separate Herstellung von OLED- und OTFT-Substrat und die Möglichkeit der separaten Funktionsprüfung erhöht werden kann, da nur funktionsfähige Teilsubstrate (erstes Substrat und zweites Substrat) zusammengefügt werden. Weiterhin können kosteneffektive Direktstrukturierungsverfahren wie die Tintenstrahldrucktechnik zur Herstellung der OTFTs, der OLEDs und der Verbindung zwischen OLED- und OTFT-Substrat eingesetzt werden. Die OLED-Funktionsschichten können (nach Zusammenfügen der Substrate) erfindungsgemäß direkt über den OTFT-Funktionschichten positioniert werden, wodurch ein großer Füllfaktor erreicht werden kann. Da das Licht vorzugsweise durch das OLED-Substrat (erstes Substrat) hindurch abgestrahlt wird, kann das zweite Substrat (OTFT-Substrat) vorzugsweise aus einem preiswerten, nicht transparenten Material wie Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. Ein weiterer Vorteil der getrennten Prozessierung von OTFT-Substrat und OLED-Substrat besteht darin, dass auf dem OTFT-Substrat keine Hochtemperaturprozesse (wie sie z.B. für die Herstellung der Pixeldefinierungsschicht oder die Aufbringung der gemeinsamen OLED-Pixelelektroden verwendet werden können) erforderlich sind. Solche Prozesse könnten das organische Material der OTFT schädigen, was eine Degradation der TFT-Performance zur Folge hätte. Aufgrund der getrennten Prozessierung können Schutzschichten oder Passivierungsschichten vermieden werden.A further advantage of the method according to the invention is that the yield in the production process can be increased by the separate production of OLED and OTFT substrate and the possibility of separate functional testing, since only functional sub-substrates (first substrate and second substrate) are joined together. Furthermore, cost effective direct patterning techniques such as inkjet printing technology can be used to fabricate the OTFTs, the OLEDs and the interconnection between OLED and OTFT substrates. The OLED functional layers can (After joining the substrates) are positioned according to the invention directly over the OTFT functional layers, whereby a large filling factor can be achieved. Since the light is preferably radiated through the OLED substrate (first substrate), the second substrate (OTFT substrate) may preferably be made of inexpensive, non-transparent material such as metal, ceramic or plastic. A further advantage of the separate processing of the OTFT substrate and OLED substrate is that no high-temperature processes (such as can be used, for example, for the production of the pixel definition layer or the application of the common OLED pixel electrodes) are required on the OTFT substrate. Such processes could damage the organic material of the OTFT, which would result in degradation of the TFT performance. Due to the separate processing, protective layers or passivation layers can be avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to FIGS Embodiments explained in more detail. It demonstrate:
Zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Aktiv-Matrix-OLED-Displays
werden zunächst
das OLED-Substrat
Sei
Verwendung einer kontinuierlichen, nicht strukturierten ersten Elektrodenschicht
Eine
mögliche
Ansteuerschaltung für
eine Ein-Transistor-Pixel-Schaltung ist in
Die Erfindung ist nicht auf ein Design mit zwei Transistoren begrenzt. Auch können andere Pixelschaltungen mit mehr Transistoren oder mehr Kondensatoren verwendet werden, um die Idee vorliegenden Erfindung zu verwirklichen.The The invention is not limited to a two-transistor design. Also can other pixel circuits with more transistors or more capacitors used to realize the idea of the present invention.
- 3030
- Aktivierungsleitungactivation line
- 3131
- Datenleitungdata line
- 3232
- Speicherkondensatorstorage capacitor
- 3333
- Schalttransistorswitching transistor
- 3434
- VersorgungsspannungsanschlussSupply voltage connection
- 3535
- Treibertransistordriver transistor
- 3636
- OLED-AnzeigeelementOLED display element
- 3737
- Gemeinsame OLED Elektroden Anschlussleitungcommon OLED electrodes connecting cable
- 100100
- Lichtlight
- 110110
- OLED-SubstratOLED substrate
- 120120
- erste Pixelelektrodefirst pixel electrode
- 130130
- OLED-Funktionsschichten (außer erster Pixelelektrode)OLED functional layers (except first pixel electrode)
- 131131
- PixeldefinitionsschichtPixel defining layer
- 132132
- LochtransportschichtHole transport layer
- 133133
- lichtemittierendes Materiallight emitting material
- 134134
- zweite Pixelelektrodesecond pixel electrode
- 140140
- Elektrisch Leitende Verbindungelectrical Leading connection
- 150150
- DünnfilmtransistorstrukturThin film transistor structure
- 151151
- Sourceelektrode/DrainelektrodeSource electrode / drain electrode
- 152152
- Organischer Halbleiterorganic semiconductor
- 153153
- Gate Isolatorgate insulator
- 154154
- Gateelektrodegate electrode
- 160160
- OTFT-SubstratOTFT substrate
- 170170
- VerkapselungskleberVerkapselungskleber
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