DE10360886B4 - Organische Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit aktiver Matrix und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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Abstract
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix, enthaltend:
– ein Substrat (110) mit mehreren Unterpixelbereichen, die jeweils einen Lichtemissionsbereich (E) aufweisen;
– bei der ein Unterpixelbereich (Psub) enthält:
– wenigstens ein Schaltelement (T) auf dem Substrat (110);
– eine erste das Schaltelement (T) bedeckende Passivierungsschicht (140), die ein erstes Kontaktloch (138) aufweist, das das Schaltelement (T) freilegt;
– eine erste Elektrode (142) auf der ersten Passivierungsschicht (140), wobei die erste Elektrode (142) durch das erste Kontaktloch (138) mit dem Schaltelement (T) verbunden ist;
– eine zweite Passivierungsschicht (146) auf der ersten Elektrode (142) mit einer Öffnung (144), die die erste Elektrode (142) freilegt, wobei die zweite Passivierungsschicht (146) wenigstens einen Randabschnitt der ersten Elektrode (142) bedeckt;
– eine organische Elektrolumineszenzschicht (148) auf der zweiten Passivierungsschicht (146), die im Bereich der Öffnung (144) mit der ersten Elektrode (142) in Kontakt steht; und
– eine zweite...
– ein Substrat (110) mit mehreren Unterpixelbereichen, die jeweils einen Lichtemissionsbereich (E) aufweisen;
– bei der ein Unterpixelbereich (Psub) enthält:
– wenigstens ein Schaltelement (T) auf dem Substrat (110);
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– eine organische Elektrolumineszenzschicht (148) auf der zweiten Passivierungsschicht (146), die im Bereich der Öffnung (144) mit der ersten Elektrode (142) in Kontakt steht; und
– eine zweite...
Description
- 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.
- 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 der1 ist eine Scanleitung1 entlang einer ersten Richtung angeordnet, und eine Signalleitung2 und eine Spannungsleitung3 , die voneinander beabstandet sind, sind entlang einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung angeordnet. Die Signalleitung2 und die Spannungsleitung3 schneiden die Scanleitung1 , um dadurch ein Pixelgebiet zu definieren. Mit der Scanleitung1 und der Signalleitung2 ist ein Schalt-Dünnschichttransistor (TFT) TS, d. h. ein Adressierelement, verbunden, und mit dem Schalt-TFT TS und der Spannungsleitung3 ist ein Speicherkondensator CST verbunden. Mit dem Speicherkondensator CST und der Spannungsleitung3 ist ein Treiber-Dünnschichttransistor (TFT) TD, d. h. ein Stromquellenelement, verbunden, und mit dem Treiber-TFT TD ist eine organische Elektrolumineszenz(EL)diode DEL verbunden. Wenn an die organische EL-Diode DEL 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 Scanleitung1 angelegt wird, der Schalt-TFT TS eingeschaltet, und ein Datensignal von der Signalleitung2 wird an den Treiber-TFT TD geliefert. Dann wird der Treiber-TFT TD eingeschaltet und Strom von der Spannungsleitung3 fließt zur organischen EL-Diode DEL, nachdem er den Treiber-TFT TD durchflossen hat. So wird Licht von der organischen EL-Diode DEL emittiert. - Da der Einschaltanteil des Treiber-TFT TD vom Wert des Datensignals abhängt, können dadurch Grauskalen angezeigt werden, dass der durch ihn fließende Strom gesteuert wird. Außerdem emittiert die organische EL-Diode DEL selbst dann, wenn kein Datensignal zugeführt wird, aufgrund des im Speicherkondensators CST 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 der2 ist eine Pufferschicht12 auf einem Substrat10 ausgebildet, das über einen Lichtemissionsbereich E zum Erzeugen von Bildern verfügt. Auf der Pufferschicht12 ist ein Dünnschichttransistor T ausgebildet, der ein Treiber-Dünnschichttransistor sein kann. Im Lichtemissionsbereich E ist eine organische EL-Diode DEL ausgebildet, die mit dem Dünnschichttransistor T verbunden ist, und ein Speicherkondensator CST ist so ausgebildet, dass er mit dem Dünnschichttransistor T verbunden ist. - Gemäß der
2 werden eine Halbleiterschicht14 und eine erste Kondensatorelektrode16 , die voneinander beabstandet sind, auf der Pufferschicht12 hergestellt, und anschließend wird auf einem zentralen Abschnitt der Halbleiterschicht14 eine Gate-Isolierschicht18 und eine Gateelektrode20 hergestellt. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des Substrats10 eine erste Zwischenschicht22 so hergestellt, dass sie die Gateelektrode20 und die erste Kondensatorelektrode16 bedeckt. Als Nächstes wird auf der ersten Zwischenschicht22 entsprechend der ersten Kondensatorelektrode16 eine zweite Kondensatorelektrode24 hergestellt, die von einer Spannungsleitung (nicht dargestellt) abzweigt. Dann wird eine zweite Zwischenschicht26 auf der gesamten Fläche des Substrats10 einschließlich der zweiten Kondensatorelektrode24 hergestellt. - Die Halbleiterschicht
14 besteht aus einem aktiven Bereich A, der der Gate-Isolierschicht18 und der Gateelektrode20 entspricht, sowie einem Sourcebereich S und einem Drainbereich D, die auf jeweils einer Seite des aktiven Bereichs A angeordnet sind. Durch die erste Zwischenschicht22 und die zweite Zwischenschicht26 hindurch sind ein erstes Kontaktloch28 und ein zweites Kontaktloch30 ausgebildet, um den Sourcebereich S bzw. den Drainbereich D der Halbleiterschicht14 freizulegen. Außerdem wird ein drittes Kontaktloch32 nur durch die zweite Zwischenschicht26 hindurch ausgebildet, um die zweite Kondensatorelektrode24 freizulegen. - Auf der zweiten Zwischenschicht
26 werden voneinander beabstandet eine Sourceelektrode34 und eine Drainelektrode36 hergestellt. Demgemäß wird die Sourceelektrode34 durch das erste Kontaktloch28 hindurch mit dem Sourcebereich S der Halbleiterschicht14 verbunden, und die Drainelektrode36 wird durch das zweite Kontaktloch30 hindurch mit dem Drainbereich D der Halbleiterschicht14 verbunden. - Auf der gesamten Fläche des Substrats
10 einschließlich der Sourceelektrode34 und der Drainelektrode36 wird eine erste Passivierungsschicht40 hergestellt, die über ein die Drainelektrode36 freilegendes viertes Kontaktloch38 verfügt. Im Lichtemissionsbereich E wird auf der ersten Passivierungsschicht40 eine erste Elektrode42 hergestellt, die durch das vierte Kontaktloch38 mit der Drainelektrode36 verbunden wird. Obwohl es nicht dargestellt ist, wird die erste Elektrode42 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 Passivierungsschicht46 mit einer die erste Elektrode42 freilegenden Öffnung44 hergestellt. Demgemäß ist es schwierig, aufgrund der Stufenüberdeckungseigenschaften der Schichten unter der ersten Elektrode42 dieselbe mit gleichmäßiger Dicke herzustellen. So konzentriert sich ein elektrisches Feld an den Rändern der ersten Elektrode42 , wodurch ein Leckstrom erzeugt werden kann. Um den Leckstrom zu verhindern, bedeckt die zweite Passivierungsschicht46 die Ränder der ersten Elektrode42 . Dann wird eine organische Elektrolumineszenzschicht48 auf der zweiten Passivierungsschicht46 im Lichtemissionsbereich E hergestellt, und auf der gesamten Fläche des Substrats10 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht48 wird eine zweite Elektrode50 hergestellt. - Die erste Passivierungsschicht
40 isoliert die erste Elektrode42 gegen die Schichten unter dieser, und sie verhindert eine Beschädigung der unteren Schichten, da sie aus einem anorganischen Material, wie Siliciumoxid (SiO2) und Siliciumnitrid (SiNx) oder einem organischen Material, wie einem Acrylharz, hergestellt werden kann. Außerdem kann die zweite Passivierungsschicht46 über eine Bankform verfügen, um einen Leckstrom und einen elektrischen Kurzschluss durch Stufenüberdeckungen im Umfangsabschnitt der ersten Elektrode42 zu verhindern und um parasitäre Kapazitäten zwischen der zweiten Elektrode50 und einer Gateleitung (nicht dargestellt), d. h. der Scanleitung der1 , sowie zwischen der zweiten Elektrode50 und einer Datenleitung (nicht dargestellt), d. h. der Signalleitung der1 , 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 Zwischenschicht26 abgeschieden, und es nimmt ihre Oberflächenrauigkeit zu. Demgemäß sind Eigenschaften der ersten Elektrode42 auf der ersten Passivierung40 verschlechtert. Außerdem wird die erste Elektrode42 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 Elektrode42 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 Öffnung44 durch einen Trockenätzprozess unter Verwendung eines Mischgases aus SF6 oder O2 oder CF4 und O2 geätzt werden. Wenn dabei die erste Elektrode42 aus Indiumzinnoxid (ITO) besteht, das ein transparentes, leitendes Material ist, ist es wegen des Gasgemischs nicht einfach, das Fermi-Niveau der ersten Elektrode42 auf erwartete zu kontrollieren. -
US 2003/0201712 A1 -
US 2003/0146696 A1 -
EP 1 096 465 A2 beschreibt eine Anzeigevorrichtung bei der ein TFT auf einem Substrat ausgebildet ist. Der TFT ist mit einer ersten Passivierungsschicht bedeckt. Über der ersten Passivierungsschicht befindet sich eine zweite Isolierschicht, die als glättender Film ausgestaltet ist, um Differenzen durch den TFT auszugleichen. Über der zweiten Isolierschicht ist eine dritte Isolierschicht angeordnet, die in ihrem Randbereich eine Elektrode überlappt, die durch die zweite Isolierschicht hindurch mit einer Drainelektrode des TFTs verbunden ist. Die unmittelbar auf den Elektroden des TFTs aufgebrachte erste Passivierungsschicht dient dazu, den TFT vor Alkalien und Wasser zu schützen, die beispielsweise in der Elektrolumineszenzschicht enthalten sind, wobei die erste Passivierungsschicht aus einem anorganischen Material hergestellt wird und die zweite Passivierungsschicht mit der glättenden Eigenschaft zum Ausgleichen der Höhendifferenzen aus einem organischen Harz mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante hergestellt ist, um parasitäre Kapazitäten zwischen der Gate und Datenleitung und der Kathode der Elektrolumineszenzdiode zu verringern. - 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.
- Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 16 gelöst.
- 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.
- 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. - 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 der3 kann eine Pufferschicht112 auf einem Substrat110 hergestellt werden, das über einen Lichtemissionsbereich E zum Erzeugen eines Bilds verfügen kann, und ein Dünnschichttransistor T kann auf der Pufferschicht112 hergestellt werden. Außerdem kann im Lichtemissionsbereich E eine organische Elektrolumineszenz (EL) diode DEL hergestellt werden, und sie kann mit einem ersten Teil des Dünnschichttransistors T verbunden werden, und es kann ein Speicherkondensator CST hergestellt werden, der mit einem zweiten Teil des Dünnschichttransistors T verbunden ist. - Gemäß der
3 können eine Halbleiterschicht114 und eine erste Kondensatorelektrode116 auf der Pufferschicht112 hergestellt werden, und eine Gate-Isolierschicht118 und eine Gateelektrode120 können anschließend auf einem zentralen Abschnitt der Halbleiterschicht114 hergestellt werden. Außerdem kann auf der gesamten Fläche des Substrats110 eine erste Zwischenschicht122 hergestellt werden, um die Gateelektrode120 und die erste Kondensatorelektrode116 zu bedecken. Ferner kann auf der ersten Zwischenschicht122 , entsprechend der ersten Kondensatorelektrode116 eine zweite Kondensatorelektrode124 hergestellt werden, die von einer Spannungsleitung (nicht dargestellt) abzweigen kann, und auf der gesamten Fläche des Substrats110 einschließlich der zweiten Kondensatorelektrode124 kann eine zweite Zwischenschicht126 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 Kondensatorelektrode124 verbundene Spannungsleitung kann entlang einer zweiten, die Gateleitung schneidenden Richtung angeordnet werden. Demgemäß kann die Gateelektrode120 mit einer Drainelektrode eines Schalt-Dünnschichttransistors (nicht dargestellt) der OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix verbunden werden. - Gemäß der
3 kann die Halbleiterschicht114 über einen aktiven Bereich A verfügen, der der Gate-Isolierschicht118 und der Gateelektrode120 entsprechen kann, und zu den beiden Seiten des aktiven Bereichs A können ein Source- und ein Drainbereich S und D angeordnet sein. Die Halbleiterschicht114 und die erste Kondensatorelektrode116 können aus kristallinem Silicium, wie polykristallinem Silicium, bestehen. Der aktive Bereich A der Halbleiterschicht114 kann einem eigenleitenden Halbleiterbereich entsprechen, und der Source- und der Drainbereich S und D der Halbleiterschicht114 und die erste Kondensatorelektrode116 können einem mit Ionen dotierten Halbleiterbereich entsprechen. - Die Gate-Isolierschicht
118 , die erste Zwischenschicht122 und die zweite Zwischenschicht126 können mindestens ein Isoliermaterial enthalten. Z. B. kann die Gate-Isolierschicht118 aus Siliciumnitrid (SiNx) hergestellt werden, und die erste und zweite Zwischenschicht122 und126 können aus einem anorganischen Material, wie Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumoxid (SiO2), hergestellt werden. Außerdem können die erste Zwischenschicht122 und die zweite Zwischenschicht126 ein den Sourcebereich S der Halbleiterschicht114 freilegendes erstes Kontaktloch128 und ein den Drainbereich der Halbleiterschicht114 freilegendes zweites Kontaktloch130 verfügen. Die zweite Zwischenschicht126 kann auch ein drittes Kontaktloch132 enthalten, das die zweite Kondensatorelektrode124 freilegt, wobei die erste und die zweite Kondensatorelektrode116 und124 sowie die erste Zwischenschicht122 so angeordnet sein können, dass sie den Speicherkondensator CST bilden. - Gemäß der
3 können eine Sourceelektrode134 und eine Drainelektrode136 auf der zweiten Zwischenschicht126 hergestellt werden, wobei die Sourceelektrode134 durch das erste Kontaktloch128 mit dem Sourcebereich S der Halbleiterschicht114 und durch das dritte Kontaktloch132 mit der zweiten Kondensatorelektrode124 verbunden werden kann und die Drainelektrode136 durch das zweite Kontaktloch130 mit dem Drainbereich D der Halbleiterschicht114 verbunden werden kann. Die Sourceelektrode134 und die Drainelektrode136 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 Sourceelektrode134 und der Drainelektrode136 kann eine erste Passivierungsschicht140 hergestellt werden, die über ein die Drainelektrode136 freilegendes viertes Kontaktloch138 verfügen kann. Außerdem kann auf der ersten Passivierungsschicht140 im Lichtemissionsbereich E eine erste Elektrode142 hergestellt werden, die durch das vierte Kontaktloch138 hindurch mit der Drainelektrode136 verbunden werden kann. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die erste Elektrode142 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 Elektrode142 zu verbessern. Z. B. kann die erste Passivierungsschicht140 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 Passivierungsschicht140 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 Passivierungsschicht146 auf der ersten Elektrode142 hergestellt werden, und sie kann eine die erste Elektrode142 freilegende Öffnung144 enthalten. Um zu vermeiden, dass in Randabschnitten der ersten Elektrode142 ein Leckstrom erzeugt wird, kann die zweite Passivierungsschicht146 so hergestellt werden, dass sie die Randabschnitte der ersten Elektrode142 bedeckt. Die zweite Passivierungsschicht146 kann aus mindestens einem organischen Material hergestellt werden, dass bei relativ niedriger Temperatur hergestellt werden kann, wie einem Fo toresistmaterial, Polyacrylat, Polyimid und Benzocyclobuten (BCB). - Gemäß der
3 kann eine organische Elektrolumineszenzschicht148 auf der zweiten Passivierungsschicht146 im Lichtemissionsbereich E so hergestellt werden, dass sie die erste Elektrode142 durch die Öffnung144 kontaktiert. Als Nächstes kann eine zweite Elektrode150 auf der gesamten Oberfläche des Substrats110 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht148 hergestellt werden. Demgemäß bilden die erste und die zweite Elektrode142 und150 und die zwischen sie eingefügte organische Elektrolumineszenzschicht148 die organische EL-Diode DEL. - Gemäß der Erfindung werden die erste Passivierungsschicht
140 , die eine untere Schicht der organischen EL-Diode DEL ist und diese kontaktiert, und die zweite Passivierungsschicht146 , die die Randabschnitte der ersten Elektrode142 bedeckt und zwischen der ersten und der zweiten Elektrode142 und150 angeordnet ist, aus einem organischen Material hergestellt. Wenn die erste und die zweite Passivierungsschicht140 und146 aus demselben organischen Material hergestellt werden, kann die erste Passivierungsschicht140 durch ein Ätzmittel für die zweite Passivierungsschicht146 geätzt werden, wenn diese hergestellt wird, und die erste Elektrode142 zwischen der ersten und der zweiten Passivierungsschicht140 und146 kann beschädigt werden. So werden die erste und die zweite Passivierungsschicht140 und146 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 Passivierungsschicht140 und146 aus demselben Material bestehen, ist es günstig, dass das mindestens eine Polyimidmaterial nur entweder als erste Passivierungsschicht140 oder als zweite Passivierungsschicht146 verwendet wird. Darüber hinaus kann das Polyimidmaterial als erste Passivierungsschicht140 verwendet werden, und ein Effekt auf die erste Passivierungsschicht140 von einem Lösungsmittel für die zweite Passivierungsschicht146 kann während des Prozesses des Herstellens der zweiten Passivierungsschicht146 minimiert werden. - Obwohl die zweite Passivierungsschicht
146 mit der Öffnung144 aus mindestens einem anorganischen Material hergestellt werden kann, können Änderungen der Oberflächeneigenschaften der ersten Elektrode142 , die aus Indiumzinnoxid bestehen kann und durch die Öffnung freigelegt sein kann, verringert werden. Wenn die erste Elektrode142 und die zweite Elektrode146 als Anodenelektrode bzw. Kathodenelektrode fungieren und wenn Licht von der organischen Elektrolumineszenzschicht148 durch die zweite Elektrode150 emittiert wird, kann die OELD-Vorrichtung als nach oben emittierende OELD-Vorrichtung angesehen werden, und die zweite Elektrode150 kann aus einem transparenten, leitenden Material hergestellt werden. - Die
4 ist eine Schnittansicht einer anderen erfindungsgemäßen OELD-Vorrichtung mit aktiver Matrix. Gemäß der4 kann auf einem Substrat210 durch Unterpixelbereiche Psub ein Lichtemissionsbereich E definiert werden, und ein Dünnschichttransistor T kann über eine Halbleiterschicht212 , eine Gateelektrode214 , eine Sourceelektrode216 und eine Drainelektrode218 , die auf dem Substrat210 ausgebildet sind, verfügen. Außerdem kann eine erste Passivierungsschicht222 aus einem ersten organischen Material auf der gesamten Fläche des Substrats210 mit dem Dünnschichttransistor T hergestellt werden, wobei diese erste Passivierungsschicht222 ein Drain-Kontaktloch220 zum Freilegen der Drainelektrode218 enthalten kann. Darüber hinaus kann auf der ersten Passivierungsschicht222 eine erste Elektrode224 hergestellt werden, und diese kann durch das Drain-Kontaktloch220 hindurch mit der Drainelektrode218 verbunden werden. - Auf der ersten Elektrode
224 kann eine zweite Passivierungsschicht228 , die über mindestens ein zweites organischen Material verfügen kann, so hergestellt werden, dass sie Randabschnitte der ersten Elektrode224 bedeckt, und sie kann über eine Öffnung226 zum Freilegen der ersten Elektrode224 verfügen. Außerdem kann auf der zweiten Passivierungsschicht228 eine organische Elektrolumineszenzschicht230 hergestellt werden, die durch die Öffnung226 mit der ersten Elektrode224 in Kontakt steht. Darüber hinaus kann auf der gesamten Fläche des Substrats210 einschließlich der organischen Elektrolumineszenzschicht230 eine zweite Elektrode232 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 der5 kann zu einem Schritt ST1 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.
Claims (25)
- Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix, enthaltend: – ein Substrat (
110 ) mit mehreren Unterpixelbereichen, die jeweils einen Lichtemissionsbereich (E) aufweisen; – bei der ein Unterpixelbereich (Psub) enthält: – wenigstens ein Schaltelement (T) auf dem Substrat (110 ); – eine erste das Schaltelement (T) bedeckende Passivierungsschicht (140 ), die ein erstes Kontaktloch (138 ) aufweist, das das Schaltelement (T) freilegt; – eine erste Elektrode (142 ) auf der ersten Passivierungsschicht (140 ), wobei die erste Elektrode (142 ) durch das erste Kontaktloch (138 ) mit dem Schaltelement (T) verbunden ist; – eine zweite Passivierungsschicht (146 ) auf der ersten Elektrode (142 ) mit einer Öffnung (144 ), die die erste Elektrode (142 ) freilegt, wobei die zweite Passivierungsschicht (146 ) wenigstens einen Randabschnitt der ersten Elektrode (142 ) bedeckt; – eine organische Elektrolumineszenzschicht (148 ) auf der zweiten Passivierungsschicht (146 ), die im Bereich der Öffnung (144 ) mit der ersten Elektrode (142 ) in Kontakt steht; und – eine zweite Elektrode (150 ) auf der organischen Elektrolumineszenzschicht (148 ); – wobei die erste Passivierungsschicht (140 ) aus einem ersten organischen Material besteht und eine eingeebnete Oberfläche aufweist und die zweite Passivierungsschicht (146 ) aus einem zweiten organischen Material besteht, das eine niedrigere Bildungstemperatur als das erste organische Material aufweist, – wobei die erste organische Passivierungsschicht (140 ) unmittelbar auf Elektroden des Schaltelements (T) angeordnet ist, und die zweite Passivierungsschicht (146 ) über dem ersten Kontaktloch (138 ) angeordnet ist. - 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 ein Imidisierungsverhältnis von über 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 ein Imidisierungsverhältnis von über 95% aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Elektrode (
142 ) als Anodenelektrode fungiert und die zweite Elektrode (150 ) als Kathodenelektrode fungiert. - Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das durch die organische Elektrolumineszenzschicht (
148 ) erzeugte Licht durch die zweite Elektrode (150 ) gestrahlt wird. - Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die zweite Elektrode (
150 ) ein transparentes, leitendes Material aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der jedes Schaltelement (T) eine Halbleiterschicht (
114 ) mit einem aktiven Bereich (A), einem Source- (S) und einem Drainbereich (D) aufweist und eine über dem aktiven Bereich (A) angeordnete Gateelektrode (120 ), eine mit dem Sourcebereich (S) verbundene Sourceelektrode (134 ) und eine mit dem Drainbereich (D) verbundene Drainelektrode (136 ) enthält. - Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Vielzahl von Speicherkondensatoren (Cst), die jeweils elektrisch mit den Schaltelementen (T) in den Unterpixelbereichen verbunden sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der jeder Speicherkondensator (Cst) eine erste Kondensatorelektrode (
116 ) aus demselben Material wie dem der Halbleiterschicht (114 ) und eine zweite mit der Sourceelektrode (134 ) verbundene Kondensatorelektrode (124 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Passivierungsschicht (
140 ,146 ) durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Passivierungsschicht (
140 ) eine Dicke in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Passivierungsschicht (
140 ,146 ) aus verschiedenen organischen Materialien bestehen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zur Bildungstemperatur die Brenn- und Härtungstemperaturen nach dem Auftragen des organischen Materials gehören.
- Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix, mit den folgenden Schritten: – Herstellen eines Schaltelements (T) auf einem Substrat (
110 ) mit Unterpixelbereichen (Psub); – Herstellen einer ersten Passivierungsschicht (140 ) aus einem ersten organischen Material auf dem Schaltelement (T), wobei diese erste Passivierungsschicht (140 ) ein erstes Kontaktloch (138 ) zum Freilegen des Schaltelements (T) enthält; – Herstellen einer ersten Elektrode (142 ) auf der ersten Passivierungsschicht (140 ) in den Unterpixelbereichen (Psub), wobei die erste Elektrode (142 ) durch das erste Kontaktloch (138 ) mit dem Schaltelement (T) verbunden ist; – Herstellen einer zweiten Passivierungsschicht (146 ) aus einem zweiten organische Material auf der ersten Elektrode (142 ), wobei diese zweite Passivierungsschicht (146 ) eine Öffnung (144 ) zum Freilegen der ersten Elektrode (142 ) aufweist und wenigstens einen Randabschnitt der ersten Elektrode (142 ) bedeckt; – Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzschicht (148 ) auf der zweiten Passivierungsschicht (146 ) in den Unterpixelbereichen (Psub), wobei diese organische Elektrolumineszenzschicht (148 ) die erste Elektrode (142 ) durch die Öffnung (144 ) hindurch kontaktiert; und – Herstellen einer zweiten Elektrode (150 ) auf der organischen Elektrolumineszenzschicht (148 ); – wobei die erste Passivierungsschicht (140 ) ein erstes organisches Material mit einer eingeebneten Oberseite aufweist und die zweite Passivierungsschicht (146 ) ein zweites organisches Material mit einer Bildungstemperatur aufweist, die niedriger als eine Bildungstemperatur des ersten organischen Materials ist, – wobei die erste organische Passivierungsschicht (140 ) unmittelbar auf Elektroden des Schaltelements (T) angeordnet ist, und die zweite Passivierungsschicht (146 ) über dem ersten Kontaktloch (138 ) angeordnet ist. - Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erste und die zweite Passivierungsschicht durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren hergestellt werden.
- Verfahren nach Anspruch 16, bei der das erste oder zweite organische Material Polyimid enthält.
- Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Polyimid ein Imidisierungsverhältnis von über 95% aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Schaltelement (T) eine Halbleiterschicht (
114 ) mit einem aktiven Bereich (A), sowie einem Source- und einem Drainbereich, eine über dem aktiven Bereich (A) angeordnete Gateelektrode (120 ), eine mit dem Sourcebereich (S) verbundene Sourceelektrode (134 ) und eine mit dem Drainbereich (D) verbundene Drainelektrode (136 ) aufweist. - Verfahren nach Anspruch 20, ferner umfassend: das Herstellen eines Speicherkondensators (Cst), der elektrisch mit dem Schaltelement (T) verbunden ist.
- Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Speicherkondensator (Cst) eine erste Kondensatorelektrode (
116 ) aus demselben Material wie dem der Halbleiterschicht (114 ) und eine zweite Kondensatorelektrode (124 ), die mit der Sourceelektrode (S) verbunden ist, aufweist. - Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erste Passivierungsschicht (
140 ) eine Dicke in einem Bereich von 1 μm bis 10 μm aufweist. - Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erste und die zweite Passivierungsschicht (
140 ,146 ) aus verschiedenen organischen Materialien hergestellt werden. - Verfahren nach Anspruch 16, bei dem zur Bildungstemperatur die Brenn- und Härtungstemperaturen nach dem Auftragen des organischen Materials gehören.
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