DE10360886A1

DE10360886A1 - Organische Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit aktiver Matrix und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE10360886A1
Application number: DE10360886A
Authority: DE
Inventors: Jae-Yong Park; Choong-Keun Yoo; Ock-Hee Kim; Tae-Joon Ahn
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: DE10360886B4

Abstract

Eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix ist mit Folgendem versehen: einem Substrat mit einem Lichtemissionsbereich mit Unterpixelbereichen; einer Vielzahl von Schaltelementen auf dem Substrat in den Unterpixelbereichen; einer ersten Passivierungsschicht, die die Vielzahl von Schaltelementen bedeckt und über eine Vielzahl erster Kontaktlöcher verfügt, die die Vielzahl von Schaltelementen freilegen; einer Vielzahl erster Elektroden auf der ersten Passivierungsschicht, wobei jede erste Elektrode durch jedes erste Kontaktloch mit jedem Schaltelement verbunden ist; einer zweiten Passivierungsschicht auf der Vielzahl erster Elektroden, die über eine Vielzahl von Öffnungen verfügt, die die Vielzahl erster Elektroden freilegen und Randabschnitte der Vielzahl erster Elektroden bedecken; einer Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten auf der zweiten Passivierungsschicht, von denen jede durch jede Öffnung hindurch mit jeder ersten Elektrode in Kontakt steht; und einer zweiten Elektrode auf der Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten; wobei die erste Passivierungsschicht aus einem ersten organischen Material mit eingeebneter Oberfläche besteht und die zweite Passivierungsschicht aus einem zweiten organischen Material mit einer Bildungstemperatur unter derjenigen anorganischer Materialien besteht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen, und spezieller betrifft sie eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen.
ERÖRTERUNG DER EINSCHLÄGIGEN TECHNIK
Unter Flachtafeldisplays werden Flüssigkristalldisplay(LCD)-Vorrichtungen wegen ihres flachen Profils, ihres geringen Gewichts und ihres niedrigen Energieverbrauchs allgemein verwendet. Jedoch sind LCD-Vorrichtungen nicht selbstleuchtend, und sie leiden unter geringer Helligkeit, geringem Kontrastverhältnis, engem Betrachtungswinkel und großen Gesamtabmessungen.
Organische Elektrolumineszenzdisplay(OELD)-Vorrichtungen zeigen große Betrachtungswinkel und hervorragende Kontrastverhältnisse aufgrund ihrer Eigenleuchtkraft. Da OELD-Vorrichtungen keine zusätzlichen Lichtquellen, wie eine Hintergrundbeleuchtung benötigen, sind sie außerdem relativ klein, leicht, und sie verfügen über niedrigen Energieverbrauch im Vergleich zu LCD-Vorrichtungen. Ferner können OELD-Vorrichtungen mit einer niedrigen Gleichspannung (DC) angesteuert werden, und sie zeigen kurze Mikrosekunden-Ansprechzeiten. Da OELD-Vorrichtungen Festphasen-Bauteile sind, halten sie in ausreichender Weise Stößen von außen stand, und sie zei gen größere Betriebstemperaturbereiche. Außerdem können OELD-Vorrichtungen billig hergestellt werden, da zu ihrer Herstellung nur Abscheide- und Einschließvorrichtungen erforderlich sind, was die Herstellprozesse vereinfacht.
OELD-Vorrichtungen können in solche mit passiver Matrix und solche mit aktiver Matrix, abhängig vom Verfahren der Ansteuerung ihrer Bauteile, eingeteilt werden. OELD-Vorrichtungen mit passiver Matrix werden aufgrund ihrer Einfachheit und ihrer einfachen Herstellung üblicherweise verwendet. Jedoch verfügen OELD-Vorrichtungen mit passiver Matrix über Scanleitungen und Signalleitungen, die einander mit Matrixkonfiguration rechtwinklig schneiden. Da sequenziell eine Scanspannung an die Scanleitungen angelegt wird, um jedes Pixel zu betreiben, sollte die momentane Helligkeit jedes Pixels während einer Auswählperiode einen Wert erreichen, der sich daraus ergibt, dass die mittlere Helligkeit mit der Anzahl der Scanleitungen multipliziert wird, um dabei eine benötigte mittlere Helligkeit zu erzielen. Demgemäß steigen die angelegte Spannung und der Strom an, wenn die Anzahl der Scanleitungen erhöht wird. Demgemäß sind OELD-Vorrichtungen mit passiver Matrix für Displays hoher Auflösung und große Flächen nicht geeignet, da sie sich während des Gebrauchs leicht verschlechtern, und der Energieverbrauch ist hoch.
Da OELD-Vorrichtungen mit passiver Matrix in Bezug auf die Bildauflösung, den Energieverbrauch und die Betriebslebensdauer viele Nachteile zeigen, wurden OELD-Vorrichtungen mit aktiver Matrix entwickelt, um Bilder hoher Auflösung bei Displays mit großer Anzeigefläche zu erzeugen. Bei OELD-Vorrichtungen mit aktiver Matrix werden in jedem Unterpixel Dünnschichttransistoren (TFTs) zur Verwendung als Schaltelement zum Ein- und Ausschalten jedes Unterpixels angeordnet. Eine mit dem TFT verbundene erste Elektrode wird durch das Unterpixel ein-/ausgeschaltet, und eine der ersten Elektrode zugewandte zweite Elektrode wirkt als gemeinsame Elektrode. Außerdem wird eine an das Pixel angelegte Spannung in einem Speicherkondensator gespeichert, um dadurch die Spannung aufrecht zu erhalten und das Bauteil anzusteuern, bis eine Spannung für das nächste Vollbild angelegt wird, was von der Anzahl der Scanleitungen unabhängig ist. Im Ergebnis zeigt, da bei niedrigem zugeführtem Strom eine äquivalente Helligkeit erzielt wird, eine OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix niedrigen Energieverbrauch und eine hohe Bildauflösung über eine große Fläche.

Die 1 ist ein schematisches Schaltbild einer Pixelstruktur einer OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der einschlägigen Technik. In der 1 ist eine Scanleitung 1 entlang einer ersten Richtung angeordnet, und eine Signalleitung 2 und eine Spannungsleitung 3, die voneinander beabstandet sind, sind entlang einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung angeordnet. Die Signalleitung 2 und die Spannungsleitung 3 schneiden die Scanleitung 1, um dadurch ein Pixelgebiet zu definieren. Mit der Scanleitung 1 und der Signalleitung 2 ist ein Schalt-Dünnschichttransistor (TFT) T_S, d.h. ein Adressierelement, verbunden, und mit dem Schalt-TFT T_S und der Spannungsleitung 3 ist ein Speicherkondensator C_ST verbunden. Mit dem Speicherkondensator C_ST und der Spannungsleitung 3 ist ein Treiber-Dünnschichttransistor (TFT) T_D, d.h. ein Stromquellenelement, verbunden, und mit dem Treiber-TFT T_D ist eine organische Elektrolumineszenz(EL)diode D_EL verbunden. Wenn an die organische EL-Diode D_EL ein Durchlassstrom geliefert wird, rekombinieren mittels eines p(positiv)-n(negativ)-Übergangs zwischen einer Löcher liefernden Anode und einer Elektronen liefernden Kathode ein Elektron und ein Loch, um ein Elektron-Loch-Paar zu erzeugen. Da das Elektron-Loch-Paar über eine Energie verfügt, die niedriger als die des Elektrons und des Lochs in getrenntem Zustand ist, existiert zwischen der Rekombina tion und dem getrennten Elektron-Loch-Paar eine Energiedifferenz, aufgrund derer Licht emittiert wird.

In der 1 wird, wenn ein Scansignal an eine entsprechende Scanleitung 1 angelegt wird, der Schalt-TFT T_S eingeschaltet, und ein Datensignal von der Signalleitung 2 wird an den Treiber-TFT T_D geliefert. Dann wird der Treiber-TFT T_D eingeschaltet und Strom von der Spannungsleitung 3 fließt zur organischen EL-Diode D_EL, nachdem er den Treiber-TFT T_D durchflossen hat. So wird Licht von der organischen EL-Diode D_EL emittiert.

Da der Einschaltanteil des Treiber-TFT T_D vom Wert des Datensignals abhängt, können dadurch Grauskalen angezeigt werden, dass der durch ihn fließende Strom gesteuert wird. Außerdem emittiert die organische EL-Diode D_EL selbst dann, wenn kein Datensignal zugeführt wird, aufgrund des im Speicherkondensators C_ST gespeicherten Datenwert Licht, bis das nächste Datensignal zugeführt wird.

Die 2 ist eine Schnittansicht einer OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der einschlägigen Technik. In der 2 ist eine Pufferschicht 12 auf einem Substrat 10 ausgebildet, das über einen Lichtemissionsbereich E zum Erzeugen von Bildern verfügt. Auf der Pufferschicht 12 ist ein Dünnschichttransistor T ausgebildet, der ein Treiber-Dünnschichttransistor sein kann. Im Lichtemissionsbereich E ist eine organische EL-Diode D_EL ausgebildet, die mit dem Dünnschichttransistor T verbunden ist, und ein Speicherkondensator C_ST ist so ausgebildet, dass er mit dem Dünnschichttransistor T verbunden ist.

Gemäß der 2 werden eine Halbleiterschicht 14 und eine erste Kondensatorelektrode 16, die voneinander beabstandet sind, auf der Pufferschicht 12 hergestellt, und anschließend wird auf einem zentralen Abschnitt der Halbleiterschicht 14 eine Gate-Isolierschicht 18 und eine Gateelektrode 20 hergestellt. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats 10 eine erste Zwischenschicht 22 so hergestellt, dass sie die Gateelektrode 20 und die erste Kondensatorelektrode 16 bedeckt. Als Nächstes wird auf der ersten Zwischenschicht 22 entsprechend der ersten Kondensatorelektrode 16 eine zweite Kondensatorelektrode 24 hergestellt, die von einer Spannungsleitung (nicht dargestellt) abzweigt. Dann wird eine zweite Zwischenschicht 26 auf der gesamten Fläche des Substrats 10 einschließlich der zweiten Kondensatorelektrode 24 hergestellt.

Die Halbleiterschicht 14 besteht aus einem aktiven Bereich A, der der Gate-Isolierschicht 18 und der Gateelektrode 20 entspricht, sowie einem Sourcebereich S und einem Drainbereich D, die auf jeweils einer Seite des aktiven Bereichs A angeordnet sind. Durch die erste Zwischenschicht 22 und die zweite Zwischenschicht 26 hindurch sind ein erstes Kontaktloch 28 und ein zweites Kontaktloch 30 ausgebildet, um den Sourcebereich S bzw. den Drainbereich D der Halbleiterschicht 14 freizulegen. Außerdem wird ein drittes Kontaktloch 32 nur durch die zweite Zwischenschicht 26 hindurch ausgebildet, um die zweite Kondensatorelektrode 24 freizulegen.

Auf der zweiten Zwischenschicht 26 werden voneinander beabstandet eine Sourceelektrode 34 und eine Drainelektrode 36 hergestellt. Demgemäß wird die Sourceelektrode 34 durch das erste Kontaktloch 28 hindurch mit dem Sourcebereich S der Halbleiterschicht 14 verbunden, und die Drainelektrode 36 wird durch das zweite Kontaktloch 30 hindurch mit dem Drainbereich D der Halbleiterschicht 14 verbunden.

Auf der gesamten Fläche des Substrats 10 einschließlich der Sourceelektrode 34 und der Drainelektrode 36 wird eine erste Passivierungsschicht 40 hergestellt, die über ein die Drainelektrode 36 freilegendes viertes Kontaktloch 38 verfügt. Im Lichtemissionsbereich E wird auf der ersten Passivierungsschicht 40 eine erste Elektrode 42 hergestellt, die durch das vierte Kontaktloch 38 mit der Drainelektrode 36 verbunden wird. Obwohl es nicht dargestellt ist, wird die erste Elektrode 42 in jedem Unterpixelgebiet, bei dem es sich um die minimale Einheit zum Erzeugen eines Bilds handelt, strukturiert.

Auf der ersten Elektrode 42 wird eine zweite Passivierungsschicht 46 mit einer die erste Elektrode 42 freilegenden Öffnung 44 hergestellt. Demgemäß ist es schwierig, aufgrund der Stufenüberdeckungseigenschaften der Schichten unter der ersten Elektrode 42 dieselbe mit gleichmäßiger Dicke herzustellen. So konzentriert sich ein elektrisches Feld an den Rändern der ersten Elektrode 42, wodurch ein Leckstrom erzeugt werden kann. Um den Leckstrom zu verhindern, bedeckt die zweite Passivierungsschicht 46 die Ränder der ersten Elektrode 42. Dann wird eine organische Elektrolumineszenzschicht 48 auf der zweiten Passivierungsschicht 46 im Lichtemissionsbereich E hergestellt, und auf der gesamten Fläche des Substrats 10 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht 48 wird eine zweite Elektrode 50 hergestellt.

Die erste Passivierungsschicht 40 isoliert die erste Elektrode 42 gegen die Schichten unter dieser, und sie verhindert eine Beschädigung der unteren Schichten, da sie aus einem anorganischen Material, wie Siliciumoxid (SiO₂) und Siliciumnitrid (SiN_x) oder einem organischen Material, wie einem Acrylharz, hergestellt werden kann. Außerdem kann die zweite Passivierungsschicht 46 über eine Bankform verfügen, um einen Leckstrom und einen elektrischen Kurzschluss durch Stufenüberdeckungen im Umfangsabschnitt der ersten Elektrode 42 zu verhindern und um parasitäre Kapazitäten zwischen der zweiten Elektrode 50 und einer Gateleitung (nicht dargestellt), d.h. der Scanleitung der 1, sowie zwischen der zweiten Elektrode 50 und einer Datenleitung (nicht dargestellt), d.h. der Signalleitung der 1, zu verringern.

Außerdem wird, wenn die erste Passivierungsschicht 40 aus einem anorganischen Material, wie Siliciumoxid und Siliciumnitrid, hergestellt wird, dieselbe entlang der Form der zweiten Zwischenschicht 26 abgeschieden, und es nimmt ihre Oberflächenrauigkeit zu. Demgemäß sind Eigenschaften der ersten Elektrode 42 auf der ersten Passivierung 40 verschlechtert. Außerdem wird die erste Elektrode 42 durch ein Verfahren mit plasmaunterstützter chemischer Dampfabscheidung (PECVD) hergestellt, bei dem ein Dünnfilm dadurch abgeschieden wird, dass Reaktionsgasmoleküle durch Zusammenstoß mit Elektronen mit hoher Energie in einem Plasma zersetzt werden und zersetzte Gasatome an der Oberfläche eines Substrats anhaften, oder durch ein Sputterverfahren, bei dem ein Dünnfilm dadurch abgeschieden wird, dass Ionen hoher Energie gegen ein Festphasentarget stoßen und Atome und Moleküle vom Target lösen. So kann die erste Elektrode 42 eine schlechte Oberflächeneinebnung zeigen. Daher können an der Oberfläche leicht Höcker oder Spitzen erzeugt werden, und die organische Elektrolumineszenzvorrichtung zeigt unter Umständen wegen eines Leckstroms von den Höckern oder Spitzen keine normale Betriebsweise. Demgemäß nimmt im Verlauf der Benutzungszeit die Anzahl der kein Licht emittierenden Pixel zu, und die Lebensdauer der Vorrichtung kann verkürzt werden.

Außerdem kann, wenn die zweite Passivierungsschicht 46 aus einem anorganischen Material hergestellt wird, dieselbe zum Herstellen der Öffnung 44 durch einen Trockenätzprozess unter Verwendung eines Mischgases aus SF₆ oder O₂ oder CF₄ und O₂ geätzt werden. Wenn dabei die erste Elektrode 42 aus Indiumzinnoxid (ITO) besteht, das ein transparentes, leitendes Material ist, ist es wegen des Gasgemischs nicht einfach, das Fermi-Niveau der ersten Elektrode 42 auf erwartete zu kontrollieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist die Erfindung auf eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung mit aktiver Matrix und ein Verfahren zum Herstellen derselben gerichtet, die eines oder mehrere Probleme aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen der einschlägigen Technik im Wesentlichen vermeiden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix mit verbesserter Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu schaffen.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix mit verbesserter Lebensdauer und Zuverlässigkeit zu schaffen.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt, und sie gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder ergeben sich beim Realisieren der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erzielt, wie sie speziell in der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen sowie den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Um diese und andere Vorteile zu erzielen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie realisiert wurde und in weitem Umfang beschrieben wird, ist eine organische Elektrolumines zenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix mit Folgendem versehen: einem Substrat mit einem Lichtemissionsbereich mit Unterpixelbereichen; einer Vielzahl von Schaltelementen auf dem Substrat in den Unterpixelbereichen; einer ersten Passivierungsschicht, die die Vielzahl von Schaltelementen bedeckt und über eine Vielzahl erster Kontaktlöcher verfügt, die die Vielzahl von Schaltelementen freilegen; einer Vielzahl erster Elektroden auf der ersten Passivierungsschicht, wobei jede erste Elektrode durch jedes erste Kontaktloch mit jedem Schaltelement verbunden ist; einer zweiten Passivierungsschicht auf der Vielzahl erster Elektroden, die über eine Vielzahl von Öffnungen verfügt, die die Vielzahl erster Elektroden freilegen und Randabschnitte der Vielzahl erster Elektroden bedecken; einer Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten auf der zweiten Passivierungsschicht, von denen jede durch jede Öffnung hindurch mit jeder ersten Elektrode in Kontakt steht; und einer zweiten Elektrode auf der Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten; wobei die erste Passivierungsschicht aus einem ersten organischen Material mit eingeebneter Oberfläche besteht und die zweite Passivierungsschicht aus einem zweiten organischen Material mit einer Bildungstemperatur unter derjenigen anorganischer Materialien besteht.

Gemäß einer anderen Erscheinungsform verfügt ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix über die folgenden Schritte: Herstellen eines Schaltelements auf einem Substrat mit Unterpixelbereichen; Herstellen einer ersten Passivierungsschicht aus einem ersten organische Material auf dem Schaltelement, wobei diese erste Passivierungsschicht ein erstes Kontaktloch zum Freilegen des Schaltelements enthält; Herstellen einer ersten Elektrode auf der ersten Passivierungsschicht in den Unterpixelbereichen, wobei die erste Elektrode durch das erste Kontaktloch mit dem Schaltelement verbun den ist; Herstellen einer zweiten Passivierungsschicht aus einem zweiten organische Material auf der ersten Elektrode, wobei diese zweite Passivierungsschicht eine Öffnung zum Freilegen der ersten Elektrode und zum Bedecken von Randabschnitten derselben aufweist; Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzschicht auf der zweiten Passivierungsschicht in den Unterpixelbereichen, wobei diese organische Elektrolumineszenzschicht die erste Elektrode durch die Öffnung hindurch kontaktiert; und Herstellen einer zweiten Elektrode auf der organischen Elektrolumineszenzschicht; wobei die erste Passivierungsschicht ein erstes organischen Material mit einer eingeebneten Oberseite aufweist und die zweite Passivierungsschicht ein zweites organischen Material mit einer Bildungstemperatur unter Temperaturen aufweist, die der Herstelltemperatur anorganischer Materialien entsprechen.

Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen sind, für eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu sorgen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien derselben zu erläutern. In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 ist ein schematisches Schaltbild einer Pixelstruktur einer OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der ein schlägigen Technik;

2 ist eine Schnittansicht einer OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der einschlägigen Technik;

3 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der Erfindung;

4 ist eine Schnittansicht einer anderen mit aktiver Matrix OELD-Vorrichtung gemäß der Erfindung; und

5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird detailliert auf die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen ein Beispiel veranschaulicht ist.
Die 3 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der Erfindung. Gemäß der 3 kann eine Pufferschicht 112 auf einem Substrat 110 hergestellt werden, das über einen Lichtemissionsbereich E zum Erzeugen eines Bilds verfügen kann, und ein Dünnschichttransistor T kann auf der Pufferschicht 112 hergestellt werden. Außerdem kann im Lichtemissionsbereich E eine organische Elektrolumineszenz(EL)diode D_EL hergestellt werden, und sie kann mit einem ersten Teil des Dünnschichttransistors T verbunden werden, und es kann ein Speicherkondensator C_ST hergestellt werden, der mit einem zweiten Teil des Dünnschichttransistors T verbunden ist.
Gemäß der 3 können eine Halbleiterschicht 114 und eine erste Kondensatorelektrode 116 auf der Pufferschicht 112 hergestellt werden, und eine Gate-Isolierschicht 118 und eine Gateelektrode 120 können anschließend auf einem zentralen Abschnitt der Halbleiterschicht 114 hergestellt werden. Außerdem kann auf der gesamten Fläche des Substrats 110 eine erste Zwischenschicht 122 hergestellt werden, um die Gateelektrode 120 und die erste Kondensatorelektrode 116 zu bedecken. Ferner kann auf der ersten Zwischenschicht 122, entsprechend der ersten Kondensatorelektrode 116 eine zweite Kondensatorelektrode 124 hergestellt werden, die von einer Spannungsleitung (nicht dargestellt) abzweigen kann, und auf der gesamten Fläche des Substrats 110 einschließlich der zweiten Kondensatorelektrode 124 kann eine zweite Zwischenschicht 126 hergestellt werden.
Obwohl es nicht dargestellt ist, kann eine mit der Gateelektrode 120 verbundene Gateleitung, die als Scanleitung bezeichnet werden kann, entlang einer ersten Richtung hergestellt werden, und eine mit der zweiten Kondensatorelektrode 124 verbundene Spannungsleitung kann entlang einer zweiten, die Gateleitung schneidenden Richtung angeordnet werden. Demgemäß kann die Gateelektrode 120 mit einer Drainelektrode eines Schalt-Dünnschichttransistors (nicht dargestellt) der OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix verbunden werden.
Gemäß der 3 kann die Halbleiterschicht 114 über einen aktiven Bereich A verfügen, der der Gate-Isolierschicht 118 und der Gateelektrode 120 entsprechen kann, und zu den beiden Seiten des aktiven Bereichs A können ein Source- und ein Drainbereich S und D angeordnet sein. Die Halbleiterschicht 114 und die erste Kondensatorelektrode 116 können aus kristallinem Silicium, wie polykristallinem Silicium, bestehen. Der aktive Bereich A der Halbleiterschicht 114 kann einem eigenleitenden Halbleiterbereich entsprechen, und der Source-und der Drainbereich S und D der Halbleiterschicht 114 und die erste Kondensatorelektrode 116 können einem mit Ionen dotierten Halbleiterbereich entsprechen.
Die Gate-Isolierschicht 118, die erste Zwischenschicht 122 und die zweite Zwischenschicht 126 können mindestens ein Isoliermaterial enthalten. Z.B. kann die Gate-Isolierschicht 118 aus Siliciumnitrid (SiN_x) hergestellt werden, und die erste und zweite Zwischenschicht 122 und 126 können aus einem anorganischen Material, wie Siliciumnitrid (SiN_x) und Siliciumoxid (SiO₂), hergestellt werden. Außerdem können die erste Zwischenschicht 122 und die zweite Zwischenschicht 126 ein den Sourcebereich S der Halbleiterschicht 114 freilegendes erstes Kontaktloch 128 und ein den Drainbereich der Halbleiterschicht 114 freilegendes zweites Kontaktloch 130 verfügen. Die zweite Zwischenschicht 126 kann auch ein drittes Kontaktloch 132 enthalten, das die zweite Kondensatorelektrode 124 freilegt, wobei die erste und die zweite Kondensatorelektrode 115 und 124 sowie die erste Zwischenschicht 122 so angeordnet sein können, dass sie den Speicherkondensator C_ST bilden.
Gemäß der 3 können eine Sourceelektrode 134 und eine Drainelektrode 136 auf der zweiten Zwischenschicht 126 hergestellt werden, wobei die Sourceelektrode 134 durch das erste Kontaktloch 128 mit dem Sourcebereich S der Halbleiterschicht 114 und durch das dritte Kontaktloch 132 mit der zweiten Kondensatorelektrode 124 verbunden werden kann und die Drainelektrode 136 durch das zweite Kontaktloch 130 mit dem Drainbereich D der Halbleiterschicht 114 verbunden werden kann. Die Sourceelektrode 134 und die Drainelektrode 136 können über mindestens ein Metallmaterial mit starker chemischer Korrosionsbeständigkeit verfügen, wie Molybdän (Mo), Nickel (Ni), Wolfram (W) und Chrom (Cr).
Auf der gesamten Fläche des Substrats 110 einschließlich der Sourceelektrode 134 und der Drainelektrode 136 kann eine erste Passivierungsschicht 140 hergestellt werden, die über ein die Drainelektrode 136 freilegendes viertes Kontaktloch 138 verfügen kann. Außerdem kann auf der ersten Passivierungsschicht 140 im Lichtemissionsbereich E eine erste Elektrode 142 hergestellt werden, die durch das vierte Kontaktloch 138 hindurch mit der Drainelektrode 136 verbunden werden kann. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die erste Elektrode 142 in jedem Unterpixelgebiet strukturiert sein.
Demgemäß kann die erste Passivierungsschicht 140 aus mindestens einem organischen Material mit eingeebneter Oberfläche hergestellt werden, um die Oberflächeneigenschaften der ersten Elektrode 142 zu verbessern. Z.B. kann die erste Passivierungsschicht 140 aus Benzocyclobuten (BCB), Polyacrylat oder Polyimid hergestellt werden. Da diese organischen Schichten durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt werden können, können sie nicht wesentlich durch Topologien der unteren Schichten beeinflusst werden. Demgemäß können die Oberflächen der organischen Materialien leicht eingeebnet werden. Z.B. kann die erste Passivierungsschicht 140 eine Dicke von mehr als ungefähr 1 μm aufweisen, und sie kann in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 10 μm liegen.
Gemäß der 3 kann eine zweite Passivierungsschicht 146 auf der ersten Elektrode 142 hergestellt werden, und sie kann eine die erste Elektrode 142 freilegende Öffnung 144 enthalten. Um zu vermeiden, dass in Randabschnitten der ersten Elektrode 142 ein Leckstrom erzeugt wird, kann die zweite Passivierungsschicht 146 so hergestellt werden, dass sie die Randabschnitte der ersten Elektrode 142 bedeckt. Die zweite Passivierungsschicht 146 kann aus mindestens einem organischen Material hergestellt werden, dass bei relativ niedriger Temperatur hergestellt werden kann, wie einem Fo toresistmaterial, Polyacrylat, Polyimid und Benzocyclobuten (BCS).
Gemäß der 3 kann eine organische Elektrolumineszenzschicht 142 auf der zweiten Passivierungsschicht 146 im Lichtemissionsbereich E so hergestellt werden, dass sie die erste Elektrode 142 durch die Öffnung 144 kontaktiert. Als Nächstes kann eine zweite Elektrode 150 auf der gesamten Oberfläche des Substrats 110 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht 148 hergestellt werden. Demgemäß bilden die erste und die zweite Elektrode 142 und 150 und die zwischen sie eingefügte organische Elektrolumineszenzschicht 140 die organische EL-Diode D_EL.
Gemäß der Erfindung werden die erste Passivierungsschicht 140, die eine untere Schicht der organischen EL-Diode D_EL ist und diese kontaktiert, und die zweite Passivierungsschicht 146, die die Randabschnitte der ersten Elektrode 142 bedeckt und zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 142 und 150 angeordnet ist, aus einem organischen Material hergestellt. Wenn die erste und die zweite Passivierungsschicht 140 und 146 aus demselben organischen Material hergestellt werden, kann die erste Passivierungsschicht 140 durch ein Ätzmittel für die zweite Passivierungsschicht 146 geätzt werden, wenn diese hergestellt wird, und die erste Elektrode 142 zwischen der ersten und der zweiten Passivierungsschicht 140 und 146 kann beschädigt werden. So werden die erste und die zweite Passivierungsschicht 140 und 146 aus mindestens einem verschiedenen organischen Material hergestellt.
Da Polyimidmaterialien im Vergleich zu anderen organische Materialien gut an transparentem, leitendem Material wie Indiumzinnoxid, anhaften, ist es günstig, dass die Imidisierungsrate der Polyimidmaterialien, bei der es sich um die Rate einer Verbindung mit einer Iminogruppe (NH) im Polyimid handelt, mehr als 95% beträgt. Da ein Polyimid mit dieser Imidisierungsrate hohe Kohärenz zeigt, minimiert Polyimid Effekte durch Prozesse zum Ausbilden mindestens eines anderen organischen Materials. Demgemäß, da nämlich die erste Elektrode 142 beschädigt werden kann, wenn die erste und die zweite Passivierungsschicht 140 und 146 aus demselben Material bestehen, ist es günstig, dass das mindestens eine Polyimidmaterial nur entweder als erste Passivierungsschicht 140 oder als zweite Passivierungsschicht 146 verwendet wird. Darüber hinaus kann das Polyimidmaterial als erste Passivierungsschicht 140 verwendet werden, und ein Effekt auf die erste Passivierungsschicht 140 von einem Lösungsmittel für die zweite Passivierungsschicht 146 kann während des Prozesses des Herstellens der zweiten Passivierungsschicht 146 minimiert werden.
Obwohl die zweite Passivierungsschicht 146 mit der Öffnung 144 aus mindestens einem anorganischen Material hergestellt werden kann, können Änderungen der Oberflächeneigenschaften der ersten Elektrode 142, die aus Indiumzinnoxid bestehen kann und durch die Öffnung freigelegt sein kann, verringert werden. Wenn die erste Elektrode 142 und die zweite Elektrode 146 als Anodenelektrode bzw. Kathodenelektrode fungieren und wenn Licht von der organischen Elektrolumineszenzschicht 148 durch die zweite Elektrode 150 emittiert wird, kann die OELD-Vorrichtung als nach oben emittierende OELD-Vorrichtung angesehen werden, und die zweite Elektrode 150 kann aus einem transparenten, leitenden Material hergestellt werden.
Die 4 ist eine Schnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix. Gemäß der 4 kann auf einem Substrat 210 durch Unterpixelbereiche Psub ein Lichtemissionsbereich E definiert werden, und ein Dünnschichttransistor T kann über eine Halbleiterschicht 212, eine Gateelektrode 214, eine Sourceelektrode 216 und eine Drainelektrode 218, die auf dem Substrat 210 ausgebildet sind, verfügen. Außerdem kann eine erste Passivierungsschicht 222 aus einem ersten organischen Material auf der gesamten Fläche des Substrats 210 mit dem Dünnschichttransistor T hergestellt werden, wobei diese erste Passivierungsschicht 222 ein Drain-Kontaktloch 220 zum Freilegen der Drainelektrode 218 enthalten kann. Darüber hinaus kann auf der ersten Passivierungsschicht 222 eine erste Elektrode 224 hergestellt werden, und diese kann durch das Drain-Kontaktloch 220 hindurch mit der Drainelektrode 218 verbunden werden.
Auf der ersten Elektrode 224 kann eine zweite Passivierungsschicht 228, die über mindestens ein zweites organischen Material verfügen kann, so hergestellt werden, dass sie Randabschnitte der ersten Elektrode 224 bedeckt, und sie kann über eine Öffnung 226 zum Freilegen der ersten Elektrode 224 verfügen. Außerdem kann auf der zweiten Passivierungsschicht 228 eine organische Elektrolumineszenzschicht 230 hergestellt werden, die durch die Öffnung 226 mit der ersten Elektrode 224 in Kontakt steht. Darüber hinaus kann auf der gesamten Fläche des Substrats 210 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht 230 eine zweite Elektrode 232 hergestellt werden.
Das erste organische Material kann aus mindestens einem organischen Material mit guten Einebnungseigenschaften ausgewählt werden, wie Benzocyclobuten, Polyacrylat und Polyimid, und das zweite organische Material kann ein Fotoresistmaterial, ein Polyacrylat, ein Polyimid oder Benzocyclobuten (BCB) sein. Da das mindestens eine organische Material bei Temperaturen unter den Härtungstemperaturen anorganischer Materialien aushärtet, kann das zweite organische Material aus mindestens einem organischen Material mit einer Bil dungstemperatur unter der Bildungstemperatur des ersten organischen Materials ausgewählt werden, wobei zur Bildungstemperatur Brenn- und Härtungstemperaturen nach dem Auftragen des organischen Materials gehören können. Wenn die Bildungstemperatur des zweiten organischen Materials relativ hoch ist, kann das erste organische Material zu stark aushärten, und aufgrund einer Degenerierung der Schicht aus dem organischen Material können leicht Defekte erzeugt werden. Demgemäß können das erste organische Material und das zweite organische Material aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei das erste organische Material mindestens ein Polyimidmaterial in solcher Weise enthalten kann, dass die Imidisierungsrate des Polyimids über 95% liegt.
Die 5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens und zum Herstellen einer erfindungsgemäßen OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix. Gemäß der 5 kann zu einem Schritt STl die Herstellung eines Dünnschichttransistors auf einem Substrat, das Unterpixelgebiete aufweisen kann, gehören. Der Dünnschichttransistor kann ein mit einer organischen Elektrolumineszenzdiode verbundener Treiber-Dünnschichttransistor oder ein mit einer Gateleitung und einer Datenleitung verbundener Schalt-Dünnschichttransistor sein.
Zu einem Schritt ST2 kann es gehören, eine erste Passivierungsschicht auf der gesamten Fläche des Substrats einschließlich dem Dünnschichttransistor herzustellen. Die erste Passivierungsschicht kann aus einem ersten organischen Material hergestellt werden, und sie kann über ein erstes Kontaktloch zum Freilegen eines Teils des Dünnschichttransistors verfügen.
Zu einem Schritt ST3 kann es gehören, auf der ersten Passivierungsschicht eine erste Elektrode herzustellen, die durch das erste Kontaktloch mit dem Dünnschichttransistor verbun den werden kann.
Zu einem Schritt St4 kann es gehören, auf der ersten Elektrode eine zweite Passivierungsschicht herzustellen, die aus einem zweiten organischen Material bestehen kann. Außerdem kann die zweite Passivierungsschicht eine Öffnung zum Freilegen der ersten Elektrode und zum Bedecken von Randabschnitten derselben enthalten.
Zu einem Schritt ST5 kann es gehören, eine organische Elektrolumineszenzschicht auf der zweiten Passivierungsschicht herzustellen und auf der gesamten Fläche des Substrats einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht eine zweite Elektrode herzustellen. Demgemäß kann die organische Elektrolumineszenzschicht durch die Öffnung hindurch mit der ersten Elektrode verbunden werden.
Z.B. können das erste organische Material und das zweite organische Material aus verschiedenen organischen Materialien ausgewählt werden. Wenn entweder das erste organische Material oder das zweite organische Material aus mindestens einem Polyimidmaterial ausgewählt wird, kann die Imidisierungsrate des mindestens einen Polyimidmaterials über 95 betragen. Z.B. kann das mindestens eine Polyimidmaterial als Erstes organisches Material verwendet werden.
Gemäß der Erfindung kann eine OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix Vorteile zeigen, da die Passivierungsschicht durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt werden kann und sie eine größere Dicke als eine anorganische Schicht aufweisen kann, die unter Verwendung eines chemischen Abscheidungsverfahrens hergestellt wird. Außerdem kann die eine stark eingeebnete Oberfläche aufweisen, da die Topologien der unteren Schichten geringen Einfluss auf ihre Oberfläche haben. Demgemäß kann ein elektrisches Kurzschluss zwischen Elektroden der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung verhindert werden.
Darüber hinaus können Schäden an den unteren Schichten verringert werden, da die organische Schicht bei Temperaturen unter Bildungstemperaturen für anorganische Materialschichten hergestellt werden kann. Ferner kann, da das mindestens eine verwendete organische Material über eine stark eingeebnete Oberfläche verfügt, die Gesamtdicke der Vorrichtung verringert werden, um dadurch die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern.
Der Fachmann erkennt, dass an der organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung und am Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindungen abzuweichen. Demgemäß ist es beabsichtigt, dass die Erfindung Modifizierungen und Variationen an ihr abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente gelangen.

Claims

Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix mit: – einem Substrat mit einem Lichtemissionsbereich mit Unterpixelbereichen; – einer Vielzahl von Schaltelementen auf dem Substrat in den Unterpixelbereichen; – einer ersten Passivierungsschicht, die die Vielzahl von Schaltelementen bedeckt und über eine Vielzahl erster Kontaktlöcher verfügt, die die Vielzahl von Schaltelementen freilegen; – einer Vielzahl erster Elektroden auf der ersten Passivierungsschicht, wobei jede erste Elektrode durch jedes erste Kontaktloch mit jedem Schaltelement verbunden ist; – einer zweiten Passivierungsschicht auf der Vielzahl erster Elektroden, die über eine Vielzahl von Öffnungen verfügt, die die Vielzahl erster Elektroden freilegen und Randabschnitte der Vielzahl erster Elektroden bedecken; – einer Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten auf der zweiten Passivierungsschicht, von denen jede durch jede Öffnung hindurch mit jeder ersten Elektrode in Kontakt steht; und – einer zweiten Elektrode auf der Vielzahl organischer Elektrolumineszenzschichten; – wobei die erste Passivierungsschicht aus einem ersten organischen Material mit eingeebneter Oberfläche besteht und die zweite Passivierungsschicht aus einem zweiten organischen Material mit einer Bildungstemperatur unter derjenigen anorganischer Materialien besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste organische Material mindestens eines der Materialien Benzocyclobuten, Polyacrylat und Polyimid enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Polyimid eine Imidisierungsrate von über ungefähr 95% aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite organische Material mindestens eines der Materialien Benzocyclobuten, Polyacrylat und Polyimid enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Polyimid eine Imidisierungsrate von über ungefähr 95% aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl erster Elektroden als Anodenelektrode fungieren und die zweite Elektrode als Kathodenelektrode fungiert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das durch die organische Elektrolumineszenzschicht erzeugte Licht durch die zweite Elektrode gestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die zweite Elektrode ein transparentes, leitendes Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jedes Schaltelement eine Halbleiterschicht mit einem aktiven Bereich sowie einem Source- und einem Drainbereich, eine über dem aktiven Bereich angeordnete Gateelektrode, eine mit dem Sourcebereich verbundene Sourceelektrode und einem mit dem Drainbereich verbundene Drainelektrode aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren, die elektrisch mit der Vielzahl von Schaltelementen verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder Speicherkondensator eine erste Kondensatorelektrode aus demselben Material wie dem der Halbleiterschicht und eine zweite Kondensatorelektrode, die mit der Sourceelektrode verbunden ist, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Passivierungsschicht durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Passivierungsschicht eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 10 μm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Passivierungsschicht aus verschiedenen organischen Materialien bestehen.
Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix, mit den folgenden Schritten: – Herstellen eines Schaltelements auf einem Substrat mit Unterpixelbereichen; – Herstellen einer ersten Passivierungsschicht aus einem ersten organische Material auf dem Schaltelement, wobei diese erste Passivierungsschicht ein erstes Kontaktloch zum Freilegen des Schaltelements enthält; – Herstellen einer ersten Elektrode auf der ersten Passivierungsschicht in den Unterpixelbereichen, wobei die erste Elektrode durch das erste Kontaktloch mit dem Schaltelement verbunden ist; – Herstellen einer zweiten Passivierungsschicht aus einem zweiten organische Material auf der ersten Elektrode, wobei diese zweite Passivierungsschicht eine Öffnung zum Freilegen der ersten Elektrode und zum Bedecken von Randabschnitten derselben aufweist; – Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzschicht auf der zweiten Passivierungsschicht in den Unterpixelbereichen, wobei diese organische Elektrolumineszenzschicht die erste Elektrode durch die Öffnung hindurch kontaktiert; und – Herstellen einer zweiten Elektrode auf der organischen Elektrolumineszenzschicht; – wobei die erste Passivierungsschicht ein erstes organischen Material mit einer eingeebneten Oberseite aufweist und die zweite Passivierungsschicht ein zweites organischen Material mit einer Bildungstemperatur unter Temperaturen aufweist, die der Herstelltemperatur anorganischer Materialien entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die erste und die zweite Passivierungsschicht durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 15, bei der das erste oder zweite organische Material Polyimid enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Polyimid eine Imidisierungsrate von über ungefähr 95% aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Schaltelement eine Halbleiterschicht mit einem aktiven Bereich sowie einem Source- und einem Drainbereich, eine über dem aktiven Bereich angeordnete Gateelektrode, eine mit dem Sourcebereich verbundene Sourceelektrode und eine mit dem Drainbereich verbundene Drainelektrode aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das Herstellen eines Speicherkondensators, der elektrisch mit dem Schaltelement verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Speicherkondensator eine erste Kondensatorelektrode aus demselben Material wie dem der Halbleiterschicht und eine zweite Kondensatorelektrode, die mit der Sourceelektrode verbunden ist, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die erste Passivierungsschicht eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 μm bis ungefähr 10 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die erste und die zweite Passivierungsschicht aus verschiedenen organischen Materialien hergestellt werden.