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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein organisches Halbleiterschaltelement
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anzeigevorrichtung
mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Ein
solches organisches Elektrolumineszenzelement ist durch die
EP-A-460 242 vorgesehen.
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Die
US-A-5,705,826 gibt
ein weiteres organisches Dünnfilm-Schaltelement
an, wobei Materialien geeignet für
eine Gate-Elektrode und eine Zwischenelektrode mit niedriger Austrittsspannung
beschrieben sind.
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Dodabalapur
et al. bestimmen in „Organic Smart
Pixels", Applied
Physics Letters, American Institute of Physics, New York, U.S.A.,
Volume 73, Nr. 2, 13. Juli 1998, Seiten 142-144, eine Anzeigevorrichtung
mit organischen Elektrolumineszenzelementen mit einer Anzeigeanordnung,
die aus mehreren Licht emittierenden Abschnitten gebildet ist.
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Eine
Anzeige mit Elektrolumineszenzelementen bestehend aus mehreren organischen
Elektrolumineszenzelementen, die in einer Matrix angeordnet sind,
hat Aufmerksamkeit erregt als eine Anzeige, die einen niedrigen
Energieverbrauch, eine hohe Anzeigequalität und eine reduzierte Dicke
vorsieht. Wie in 1 veranschaulicht, enthält jedes
organische Elektrolumineszenzelement 200 ein transparentes
Substrat 1 wie beispielsweise ein Glassubstrat oder dergleichen
mit einer darauf ausgebildeten transparenten Elektrode 201,
die zum Beispiel aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet ist. Wenigstens
eine Schicht aus organischem Material 202, die eine Elektronentransportschicht,
eine Lichtemissionsschicht, eine Löchertransportschicht, usw.
aufweist, und eine Metallelektrodenschicht 203 sind auf
der transparenten Elektrode 201 geschichtet. Die als eine
Anode dienende transparente Elektrode 201 wird mit positiver
Spannung versorgt, während
an die als eine Kathode dienende Metallelektrode 203 eine
negative Spannung angelegt wird, d.h. ein Gleichstrom wird über die
Transportelektrode und die Metallelektrode angelegt, um die Lichtemissionsschicht
in der Schicht aus organischem Material 202 Licht emittieren
zu lassen.
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In
dem organischen Elektrolumineszenzelement werden Primärstrahler
durch Rekombination der von der Metallkathode injizierten Elektronen
und der von der transparenten Anode in die Lichtemissionsschicht
injizierten Löcher
erzeugt, und die Primärstrahler
emittieren Licht im Laufe der Strahlung und Deaktivierung. So kann
das organische Elektrolumineszenzelement 200 elektrisch
als ein Ersatzschaltbild dargestellt werden, wie in 2 veranschaulicht. Wie
man aus der Figur sehen kann, kann das Element durch einen Schaltungsaufbau
ersetzt werden, der aus einer kapazitiven Komponente C und einer Lichtemissionsdiodenkomponente
E mit einer unsymmetrischen Leitfähigkeit, die parallel zur kapazitiven
Komponente geschaltet ist, ersetzt werden. Daher kann das organische
Elektrolumineszenzelement als ein kapazitives Lichtemissionselement
angesehen werden. Wenn an das organische Elektrolumineszenzelement
eine Lichtemissions-Antriebsgleichspannung über die Elektroden angelegt
wird, wird in dem kapazitiven Element C eine Ladung angehäuft. Folglich
beginnt, wenn die angelegte Spannung eine dem Element inhärente Sperrspannung
oder Lichtemissionsschwellenspannung übersteigt, ein Strom von einer
Elektrode (auf der Anodenseite der Diodenkomponente E) zur organischen
Funktionsschicht, die die Lichtemissionsschicht trägt, zu fließen, sodass
Licht davon mit einer Intensität
proportional zu diesem Strom emittiert wird. Die Spannung V-Strom I-Leuchtdichte L-Kennlinie
eines solchen Elements ist ähnlich
der Kennlinie einer Diode. Insbesondere ist der Strom I bei einer
Lichtemissionsschwelle Vth oder darunter extrem klein und steigt
abrupt an, wenn die Spannung auf die Lichtemissionsschwelle Vth oder
höher ansteigt.
Der Strom I ist im Wesentlichen proportional zur Leuchtdichte L.
Das genannte organische Elektrolumineszenzelement zeigt beim Anlegen
einer die Lichtemissionsschwelle Vth übersteigenden Antriebsspannung
eine Lichtemissionsleuchtdichte proportional zu einem Strom entsprechend
der angelegten Antriebsspannung. Andererseits bleibt die Lichtemissionsleuchtdichte
gleich Null, wenn die an das Element angelegte Antriebsspannung
auf der Lichtemissionsschwelle Vth oder darunter ist, was keinen
Antriebsstrom in die Lichtemissionsschicht fließen lässt.
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Eine
Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen ist
eine Lichtemissionsvorrichtung, die eine Bildanzeigeanordnung besitzt,
die aus mehreren Lichtemissionspixeln, d.h. organischen Elektrolumineszenzelementen
gebildet ist, die an jeweiligen Schnittpunkten von Reihen und Spalten
angeordnet sind, d.h. in einer Matrix angeordnet sind. Ein beispielhaftes
Verfahren des Betreibens einer Anzeigevorrichtung mit organischen
Elektrolumineszenzelementen wird als ein einfacher Matrixantriebsmodus
bezeichnet. Eine Anzeigevorrichtung gemäß dem einfachen Matrixantriebsmodus
besitzt mehrere Anodenleitungen oder Kathodenleitungen, die in einer
Matrix angeordnet sind, und ein organisches Elektrolumineszenzelement
ist mit jedem der Schnittpunkte der in der Matrix angeordneten Anodenleitungen
und Kathodenleitungen verbunden. Eine der Anodenleitungen oder Kathodenleitungen wird
nacheinander ausgewählt
und in regelmäßigen Zeitabständen abgetastet,
und die anderen Leitungen werden durch eine Antriebsquelle synchron
zur Abtastung betrieben, wodurch die organischen Elektrolumineszenzelemente
an beliebigen Schnittpunkten zur Lichtemission veranlasst werden.
Da in diesem Modus jedes organische Elektrolumineszenzelement für eine Zugriffszeit
leuchtet, sind ein größerer Strom
und eine höhere
Spannung für
eine große
Anzeigefläche
erforderlich.
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Zum
Vorsehen einer größeren Schirmgröße für eine Anzeigevorrichtung
werden organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen, die in
einem aktiven Matrixantriebsmodus betrieben werden, zusätzlich zu
jenen des einfachen Matrixantriebsmodus in Erwägung gezogen. Die Anzeigevorrichtung
dieses Modus ist eine, die die Anodenleitungen und Kathodenleitungen
durch Abtastsignalleitungen 16 bzw. Datensignalleitungen 13 ersetzt
und Dünnfilmtransistoren
(TFT) für
an den jeweiligen Schnittpunkten angeordnete Schaltelemente verwendet.
An die jeweiligen Pixel werden Ströme durch Schalten der zugehörigen Dünnfilmtransistoren
angelegt, was die organischen Elektrolumineszenzelemente Licht emittieren lässt. Für einen
TFT kann ein Element aus p-Si, a-Si verwendet werden. Alternativ
kann ein MOS-FET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) benutzt werden,
um einen TFT zu bilden.
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Zum
Beispiel werden mit einem MOS-FET als Schaltelement zwei invers
leitende Bereiche auf einem Halbleitersubstrat, zum Beispiel einem Si-Substrat 2 gebildet.
Ein Siliziumoxid (SiO2)-Dünnfilm und
eine Gate-Metallelektrode sind nacheinander auf der Oberfläche des
Substrats zwischen den invers leitenden Bereichen abgeschieden.
Die Leitfähigkeit
an der Oberfläche
des Substrats wird durch ein vom Metall-Gate angelegtes elektrisches
Feld gesteuert. Deshalb ist ein Si-Wafer für ein Anzeigesubstrat erforderlich
und ein Halbleitersubstrat ist für
ein Polysilizium-Substrat,
usw. erforderlich. Außerdem werden,
da ein anorganisches Material auf solchen Substraten abgeschieden
werden muss, typischerweise Hochtemperaturprozesse für seine
Herstellung verwendet.
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Es
besteht ein großer
Bedarf an Anzeigevorrichtungen mit einer größeren Fläche. Falls jedoch Schaltelemente
aus anorganischem Material, die bei der Herstellung Hochtemperaturprozesse
erfordern, für
eine große
Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen des
aktiven Matrixantriebsmodus verwendet werden, wird die resultierende
Anzeigevorrichtung unvermeidbar teuer.
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AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein organisches
Dünnfilm-Schaltelement vorzusehen,
das bei relativ niedrigen Temperaturen hergestellt werden kann,
und auch eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen
vorzusehen, die das auf einem gewöhnlichen Substrat gebildete
organische Dünnfilm-Schaltelement
hat.
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Diese
Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und
11 angegebenen Merkmale gelöst.
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In
einem Aspekt des organischen Dünnfilm-Schaltelements
der vorliegenden Erfindung ist das organische Material ein Material
mit einer Elektronentransporteigenschaft. Alternativ kann das organische
Material ein Material mit einer Löchertransporteigenschaft sein.
Außerdem
kann das organische Material eine Löcher- und Elektronentransporteigenschaft
haben.
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In
einem noch weiteren Aspekt des organischen Dünnfilm-Schaltelements der vorliegenden
Erfindung weist die Zwischenelektrode ein Paar einander abgewandter
Elektroden, die voneinander beabstandet sind auf, wobei die abgewandten
Elektro den an einer Schnittfläche
zwischen dem organischen Dünnfilm
und dem Isolierfilm zwischen den Gate-Elektroden angeordnet sind.
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Eine
Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die in Anspruch 11 beschriebenen Merkmale auf.
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In
einem Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der organische Dünnfilm
aus einem organischen Material des organischen Dünnfilm-Schaltelements aus einem
Teil der organischen Materialschicht gebildet.
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In
einem weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Licht emittierenden Abschnitte in einer Matrix
angeordnet.
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In
einem weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Anzeigevorrichtung ferner eine Kapazität auf, die
auf dem Substrat ausgebildet ist und mit wenigstens einer der ersten
und der zweiten Anzeigeelektrode und dem organischen Dünnfilm-Schaltelement
verbunden ist.
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In
einem noch weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen
Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung sind das Substrat und die erste Anzeigeelektrode transparent.
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In
einem noch weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen
Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Zwischenelektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements
ein Paar einander abgewandter Elektroden auf, die voneinander beabstandet
sind, wobei die einander abgewandten Elektroden auf einer Schnittfläche zwischen
dem organischen Dünnfilm
und dem Isolierfilm zwischen den Gate-Elektroden angeordnet sind.
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In
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Zwischenelektrode
und die Gate-Elektrode zum Injizieren von Trägern des organischen Dünn film-Schaltelements
aus einem Material mit einer hohen Austrittsspannung gemacht, falls die
Träger
Löcher
sind. In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Zwischenelektrode
des organischen Dünnfilm-Schaltelements
ein Laminat auf, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer
Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener des organischen Dünnfilms
und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung
niedriger als jene der ersten Schicht enthält.
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In
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Zwischenelektrode
und die Gate-Elektrode zum Injizieren von Trägern des organischen Dünnfilm-Schaltelements
aus einem Material mit einer niedrigen Austrittsspannung gemacht, falls
die Träger
Elektronen sind. In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
die Zwischenelektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements ein Laminat
auf, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung
im Wesentlichen gleich jener des organischen Dünnfilms und eine zweite Schicht aus
einem Material mit einer Austrittsspannung höher als jene der ersten Schicht
enthält.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement, das einen aus
einem organischen Material gebildeten organischen Dünnfilm benutzt,
ein organisches Elektrolumineszenzelement (nachfolgend auch als
ein organisches „EL"-Element bezeichnet) mit
einer Licht emittierenden Schicht gebildet aus einem organischen
EL-Material basierend auf einem die Elektrolumineszenz einer organischen
Materialverbindung, die Licht durch Injizieren von Elektronen oder
Löchern
emittiert, nutzenden Dünnfilm,
und eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit mehreren der Schaltelemente,
die in einer Matrix angeordnet sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen;
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Ersatzschaltbildes für ein organisches
EL-Element;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnfilm-Schaltelements gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnfilm-Schaltelements gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht eines Teils einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen eines aktiven Matrixantriebsmodus gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
ein Schaltungsdiagramm eines organischen Dünnfilm-Schaltelements und eines
organischen EL-Elements, die auf einer Anzeigetafel der Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gebildet sind;
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7 bis 12 sind
vergrößerte Teildraufsichten,
die schematisch ein Substrat in mehreren Fertigungsschritten der
Anzeigetafel für
die Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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13 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie AA in 5;
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14 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie BB in 5;
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15 ist
ein Blockschaltbild einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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16 ist
eine Draufsicht eines Teils einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen eines aktiven Matrixantriebsmodus gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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17 ist
ein Schaltungsdiagramm eines organischen Dünnfilm-Schaltelements und eines
organischen EL-Elements, die auf einer Anzeigetafel der Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen gemäß dem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gebildet sind;
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18 bis 25 sind
vergrößerte Teildraufsichten,
die schematisch ein Substrat in mehreren Fertigungsschritten der
in 16 dargestellten Anzeigetafel für die Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen zeigen; und
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26 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie CC in 25.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
Erfinder beobachteten während
detaillierter Untersuchungen eines Leitungsmechanismus des organischen
EL-Elements, dass durch Anlegen einer Impulsspannung mit 20 kHz
von gegenüberliegenden
Kathoden und Anoden an einen organischen Dünnfilm, d.h. eine organische
Materialschicht, eine Ladung bis zu einer konstanten Tiefe in den
organischen Dünnfilm
entsprechend der Spannung injiziert werden kann, und sie erreichten
die vorliegende Erfindung. Da eine in der Dickenrichtung eines organischen
Dünnfilms
angelegte Spannung die Existenz einer Ladung im organischen Dünnfilm erlaubt,
können
weitere Zwischenelektroden, wie beispielsweise Source, Drain, usw.,
in dem organischen Dünnfilm angeordnet
werden, um einen Strom in die Elektroden zu leiten. Mit anderen
Worten kann ein Leitungsmechanismus eines für das organische EL-Element zur
Verfügung
stehenden Materials genutzt werden, um eine Spannung in der Dickenrichtung
des organischen Dünnfilms
anzulegen, um einen Strom in der Dickenrichtung oder der Ebenenrichtung
des Dünnfilms
zu schalten.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 3 dargestellt, ist eine Gate-Elektrode 2 auf
einem Substrat 1 aus Glas oder dergleichen zum Anlegen
eines elektrischen Feldes gebildet, und ein Isolierfilm 3 aus
einer organischen Verbindung wie beispielsweise Polyimid ist auf
der Gate-Elektrode 2 ausgebildet.
Ein organisches Dünnfilm-Schaltelement 10 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
ist auf dem Isolierfilm ausgebildet. Der Isolierfilm 3 kann
aus Polyimid, Polyethylenterephthalat oder dergleichen gemacht sein.
Das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 besteht
aus einem organischen Dünnfilm 4 aus
einer organischen Verbindung und ausgebildet auf dem Isolierfilm 3,
in dem die Gate-Elektrode 2 eingebettet ist; Zwischenelektroden,
d.h. einem Paar einander abgewandter Metallelektroden 5 und 6,
die in dem organischen Dünnfilm 4 mit
einem Abstand dazwischen ausgebildet sind; und einer Gate-Elektrode 7,
die zum Kontaktieren des organischen Dünnfilms 4 auf den
Metallelektroden 5 und 6 und dem Abstand dazwischen ausgebildet
ist. Die Gate-Elektrode 7 wirkt mit den einander abgewandten
Gate-Elektroden 2 zusammen, um ein elektrisches Feld an
die Metallelektroden 5 und 6 und den dazwischen
gesetzten organischen Dünnfilm 4 anzulegen.
Die Gate-Elektrode 7 ist angeordnet, um ein elektrisches
Feld anzulegen, das elektrische Flusslinien zeichnet, die eine die
Metallelektroden 5 und 6 verbindende gerade Linie
kreuzen. Der organische Dünnfilm 4 ist
eine organische Verbindung mit wenigstens einer Eigenschaft einer Elektronentransporteigenschaft
und einer Löchertransporteigenschaft.
Der organische Dünnfilm 4 kann
für das
Material mit der Löchertransporteigenschaft
beispielsweise aus Polythiophen, Kupferphthalocyanin oder dergleichen
gemacht sein. Kupferphthalocyanin kann für ein Material mit einer Löcher- und
Elektronentransporteigenschaft für
den organischen Dünnfilm 4 verwendet
werden. Der organische Dünnfilm 4 kann
für das
Material mit der Elektronentransporteigenschaft beispielsweise aus Tris-8-Hydroxyquinolin-Aluminium
oder dergleichen gemacht sein.
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In
der vorliegenden Erfindung sind unter Berücksichtigung der Tatsache,
dass, wenn eine positive oder negative Spannung an die direkt auf
dem organischen Dünnfilm 4 platzierte
Gate-Elektrode 7 angelegt wird, eine Ladung direkt in den
organischen Dünnfilm 4 injiziert
werden kann, die Gate-Elektroden so angeordnet, dass sie den organischen
Dünnfilm 4 mit
einer Löchertransporteigenschaft
oder einer Elektronentransporteigenschaft, der als ein Kanal des Elements
funktioniert, in Sandwichweise aufnehmen, um Löcher oder Elektronen in den
durch den organischen Dünnfilm 4 unterhalb
der Gate-Elektrode 7 gebildeten Kanal zu injizieren. In
dem organischen Dünnfilm-Schaltelement 10 werden,
wenn eine positive Spannung an den organischen Dünnfilm 4 mit der Löchertransporteigenschaft
angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, Löcher in
den organischen Dünnfilm 4 injiziert,
was den organischen Dünnfilm 4 mit
der Löchertransporteigenschaft
als einen Kanal zwischen den Metallelektrode 5 und 6 funktionieren
lässt.
Wenn dagegen eine negative Spannung an den organischen Dünnfilm 4 mit
der Elektronentransporteigenschaft angelegt wird, um ein elektrisches
Feld zu erzeugen, werden Elektronen in den organischen Dünnfilm 4 injiziert,
was den organischen Dünnfilm 4 mit
der Elektronentransporteigenschaft als einen Kanal zwischen den
Metallelektroden 5 und 6 funktionieren lässt. Bei
diesem gehaltenen Zustand wird eine Potentialdifferenz über die
Metallelektroden 5 und 6, d.h. eine Source-Elektrode
und eine Drain-Elektrode
angelegt, um einen Strom fließen
zu lassen, wobei die in den organischen Dünnfilm 4 injizierten
Löcher
oder Elektronen als Träger
benutzt werden, und ein Strom von der Source-Elektrode 5 zur
Drain-Elektrode 6 kann durch Ein/Ausschalten der Gate-Spannung
geschaltet werden.
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Wie
in 3 dargestellt, lässt in dem organischen Dünnfilm-Schaltelement,
wenn eine EIN-Spannung an die direkt mit dem organischen Dünnfilmkanal
verbundene Gate-Elektrode 7 angelegt wird, um eine Ladung
in den organischen Dünnfilmkanal
zu injizieren, die injizierte Ladung einen Strom zwischen den einander
abgewandten Metallelektroden 5 und 6 fließen. Wenn
die Spannung an die Gate-Elektrode 7 ausgeschaltet wird,
wird keine Ladung injiziert, sodass kein Strom fließt. Da eine
Feinsteuerung für
den Strom durch die Gate-Spannung für das organische EL-Element
nicht erforderlich ist, wenn es im aktiven Matrixantriebsmodus betrieben wird,
kann die Steuerung für
das organische EL-Element allein durch ein Paar organischer Dünnfilmschalter,
die einen Strom ein/ausschalten können, realisiert werden.
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Dieses
organische Dünnfilm-Schaltelement ist
nicht mit einem elektrisch isolierenden anorganischen Dünnfilm wie
beispielsweise Siliziumoxid an der Ober- und der Unterseite des
organischen Dünnfilms 4 versehen,
sondern die Gate-Elektrode 7 ist direkt auf den organischen
Dünnfilm 4 gesetzt.
Durch die vorliegende Erfindung kann, da eine Gate-Spannung direkt
an das Schaltelement ohne irgendeinen isolierenden anorganischen
Film dazwischen gelegt werden kann, die Gate-Spannung deutlich reduziert werden.
Da das Element nicht kapazitiv ist, ist auch die Schaltreaktion
schneller. Ferner kann wegen des Beseitigens eines isolierenden
anorganischen Materials, das allgemein einen Hochtemperaturprozess erfordert,
das Schaltelement der vorliegenden Erfindung bei relativ niedrigen
Temperaturen hergestellt werden und ist zur Verwendung beim Steuern
eines organischen Funktionselements wie beispielsweise Steuern eines
Stroms in einem organischen EL-Element oder dergleichen optimal.
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Ferner
kann, wie in 4 dargestellt, eine der in 3 erscheinenden
einander gegenüberliegenden
Metallelektroden 5 in dem organischen Dünnfilm-Schaltelement weggelassen
werden. Mit anderen Worten ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung nur wenigstens eine Zwischenelektrode
erforderlich. Dieses organische Dünnfilm-Schaltelement 11 ist
in einer solchen Weise konstruiert, dass eine Ladung von einer Gate-Elektrode 7 zum
Anlegen eines elektrischen Feldes an den organischen Dünnfilm 4 und weiter
in die Drain-Elektrode 6 angelegt wird.
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5 zeigt
einen Teil einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung mit organischen
EL-Elementen gemäß dem aktiven
Matrixantriebsmodus in einem dritten Ausführungsbeispiel. Diese Anzeigetafel 109 besitzt
eine Bildanzeigeanordnung, die aus mehreren Licht emittierenden
Pixeln 111 besteht, die in einer Matrix angeordnet sind
und jeweils aus drei Licht emittierenden Abschnitten für rot R,
grün G
und blau B (organische EL-Elemente) bestehen. Jeder Licht emittierende
Abschnitt in einem Pixel enthält eine
aus zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen 10 und 11 und
einer Kapazität 300 gebildete
organische Dünnfilm-Schaltschaltung
sowie ein organisches EL-Element 200. Solche Licht emittierenden Abschnitte
sind für
jeden Pixel in eine Einheit kombiniert, und eine Anzahl Einheiten
gleich der Gesamtzahl Pixel ist kombiniert, um ein Substrat für eine Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen
mit einer aus mehreren in einer Matrix angeordneten, Licht emittierenden
Pixeln gebildeten Bildanzeigeanordnung zu bilden.
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Auf
einem Glassubstrat der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen
sind eine Anodenleitung 12 und eine Datensignalleitung 13 angeordnet,
die parallel zu den organischen EL-Elementen 200 und den
in Sandwichweise dazwischen aufgenommenen Kapazitäten 300 verlaufen.
Ferner sind eine Kathodenleitung 15 und eine Abtastsignalleitung 16 an
Positionen elektrisch beabstandet von und orthogonal zu diesen Leitungen
angeordnet. Die Abtastsignalleitungen 16 werden als Reaktion
auf RGB-Signale an die Datensignalleitungen 13 nacheinander
abgetastet, um die organischen EL-Elemente 200 in den Pixeln
an den Schnittpunkten selektiv zur Lichtemission zu zwingen.
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6 zeigt
den Schaltungsaufbau eines Licht emittierenden Abschnitts entsprechend
einer Pixeleinheit der Anzeigetafel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Ein Gate G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 ist
mit der Abtastsignalleitung 16 verbunden, die ein Abtastsignal
von einer Abtastschaltung für
Abtastleitungen zuführt,
während eine
Source S des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 mit
der Datensignalleitung 13 verbunden ist, der ein Signal
von einer Schreibschaltung entsprechend Daten in einem Vollbildspeicher
zugeführt wird,
zusammen mit einem Gate G2.
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Das
organische Dünnfilm-Schaltelement 11 hat
ein mit der Gate-Elektrode 2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 und
der Kapazität 300 verbundene
und auch durch die Kapazität 300 mit
der Kathodenleitung 15 verbundene Drain-Elektrode D.
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Das
organische Dünnfilm-Schaltelement 10 besitzt
eine mit der Anodenleitung 12 verbundene Source-Elektrode
S, während
das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 die
mit einer ITO-Anode, d.h. einer ersten Anzeigeelektrode des organischen EL-Elements 200,
verbundene und durch eine Metallkathode des organischen EL-Elements 200 mit der
Kathodenleitung 15 verbundene Drain-Elektrode D besitzt.
Eine Gate-Elektrode G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 ist
ebenfalls mit der Kathodenleitung 15 verbunden. Die Anodenleitung 12 und
die Kathodenleitung 15 sind mit einer Stromversorgungsschaltung
verbunden und werden separat voneinander angesteuert.
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Für die Anzeigetafel 109 mit
mehreren in Reihen und Zeilen angeordneten obigen Schaltungen wird
ein Lichtemissionssteuervorgang für eine Pixeleinheit in der
folgenden Weise durchgeführt. Wenn
eine EIN-Potentialdifferenz über
die Gate-Elektroden
des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 angelegt
wird, leitet das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 einen
Strom entsprechend der Spannung der der Source-Elektrode S zugeführten Daten
von der Source-Elektrode S zur Drain-Elektrode D.
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Wenn
eine AUS-Potentialdifferenz über
die Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 angelegt
wird, wird das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 in
einen so genannten Ausschaltzustand gesetzt, in dem die Drain-Elektrode
D des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 geöffnet ist.
Daher wird während
einer Periode, in der eine EIN-Potentialdifferenz über die
Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 vorhanden ist,
die Kapazität 300 basierend
auf der Spannung an der Source-Elektrode S mit einem Strom geladen, und
die Spannung wird der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 zugeführt. Das
organische Dünnfilm-Schaltelement 10 wird
basierend auf der Gate-Spannung geschlossen, sodass ein Strom durch
die Anodenleitung 12 fließt und von der Source-Elektrode
S zur Drain-Elektrode D gelangt und weiter in die ITO-Anode des
organischen EL-Elements 200 fließt, was das organische EL-Element 200 Licht
emittieren lässt.
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Wenn
eine AUS-Potentialdifferenz über
den Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 vorhanden
ist, wird das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 geöffnet, sodass
das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 die
Spannung an der Gate-Elektrode G2 mit der an der Kapazität 300 gesammelten
Ladung hält,
einen Strom bis zum nächsten
Abtasten beibehält
und auch das vom organischen EL-Element 200 emittierte
Licht beibehält.
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Als
nächstes
wird ein Herstellungsprozess der Anzeigetafel 109 für die Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen unter Bezug auf 7 bis 12 beschrieben.
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Zuerst
werden, wie in 7 dargestellt, eine Anodenleitung 12,
eine Datensignalleitung 13, eine Elektrode 301 einer
Kapazität
und eine transparente Elektrode (Anode) 210, die als eine
erste Anzeigeelektrode dient, alle aus ITO, auf einem Glassubstrat 1 gebildet.
Ein Bereich 7a zum anschließenden Ausbilden der Source-Elektrode S und der
Gate-Elektrode G2 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 darin
existiert in einem Abschnitt der Datensignalleitung 13 gegenüber der
Elektrode 301, und ein Bereich 2a zum anschließenden Ausbilden
der Gate-Elektrode G2 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 darin
existiert in einem Abschnitt der Kapazitätselektrode 301 gegenüber der Anodenleitung 12.
Während
die gezeigten Leitungen aus ITO gemacht sind, kann ein Metall mit
geringem spezifischen Widerstand wie beispielsweise Al weiter auf
die Leitungen geschichtet werden.
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Als
nächstes
wird, wie in 8 dargestellt, ein Isolierfilm 3 aus
einem lichtempfindlichen Polyimid oder dergleichen über das
Substrat 1, das zuvor mit den jeweiligen Leitern aus ITO
gebildet worden ist, geschichtet. Der Isolierfilm 3 hat
eine Öffnung zum
Freilegen der transparenten Elektrode 201 oder der ersten
Anzeigeelektrode, um eine organische Materialschicht mit einer organischen
Elektrolumineszenzmaterialschicht, die Licht emittieren kann, aufzuschichten.
Hierbei ist der Isolierfilm mit einem Kontaktloch 11a für die mit
der Kapazität
verbundene Drain-Elektrode
des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 sowie
einem Kontaktloch 12a für
die mit der Anodeleitung 12 verbundene Source-Elektrode des
organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 ausgebildet.
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Als
nächstes
werden, wie in 9 veranschaulicht, die Drain-Elektrode 6 des
organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 und
ein Al-Streifen eines Leiters 6a zum Verbinden mit der
Kapazität
durch das Kontaktloch 11a; ein Al-Streifen 5a mit
einem anschließend
in die Source-Elektrode 5 ausgebildeten Ende an den Bereich 2a zum
anschließenden
Ausbilden der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 darin;
und ein Al-Streifen 6a mit einem anschließend in
die Source-Elektrode 6 gebildeten
Ende am gleichen Bereich 2a auf den Isolierfilm 3 durch
Vakuumdampfabscheidung oder dergleichen abgeschieden. Die Al-Streifen 5a und 6a werden
so abgeschieden, dass ihre Enden gegenüber jenen anschließend in
die Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildeten
mit der Anodenleitung 12 und der transparenten Elektrode 201 oder
der ersten Anzeigeelektrode verbunden sind.
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Als
nächstes
wird, wie in 10 dargestellt, eine Löchertransportschicht über die
gesamte Oberfläche
des Substrats abgeschieden.
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Als
nächstes
werden, wie in 11 dargestellt, organische,
R, G, B-Licht emittierende EL-Medien 4 in einer vorbestimmten
Dicke auf der Löchertransportschicht 4a entsprechend
der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode
unter Verwendung einer vorbestimmten EL-Medienabscheidungsmaske
abgeschieden. Die Maske wird anschließend so bewegt, dass eine Maskenöffnung von
einer Anzeigeelektrode 201 zur benachbarten ersten Anzeigeelektrode positioniert
ist, um die organischen EL-Medien 4 abzuscheiden. Es sollte
beachtet werden, dass zum Zwecke des Ebnens der Oberfläche des
Substrats und Einstellens der Kapazität des Kondensators ein weiteres
dielektrisches Material in zugehörigen
Abschnitten außer
den zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen
und den organischen EL-Medien abgeschieden werden kann.
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Als
nächstes
wird, wie in 12 dargestellt, die Abscheidungsmaske
entfernt und ein Metall mit einer niedrigen Austrittsspannung wie
beispielsweise AI-Li oder dergleichen wird auf den abgeschiedenen drei
organischen EL-Medien als eine zweite Anzeigeelektrode 203 oder
die Kathode mittels beispielsweise Dampfabscheidung, Sputtern oder
dergleichen abgeschieden. Dieser Metallfilm kann in einer größtmöglichen
Dicke gewachsen werden, sofern er den Prozess nicht beeinträchtigt.
In diesem Schritt des Bildens der zweiten Anzeigeelektrode werden
die Kathodenleitung 15 zum Verbinden benachbarter zweiter
Anzeigeelektroden 203 und die Abtastsignalleitung 16 gleichzeitig
so abgeschieden, dass sie sich mit der darunter liegenden Anodenleitung 12 und
Datensignalleitung 13 schneiden. Weiter werden auch eine
abgewandte Elektrode 302 der mit der Kathodenleitung 15 verbundenen
Kapazität
und die Gate-Elektrode G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 gleichzeitig
abgeschieden.
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Die
hergestellten organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 in
der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen sind jeweils
in den Querschnittsansichten von 13, 14 dargestellt.
Man kann sehen, dass die organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 und
das organische EL-Element 200 im Wesentlichen in der gleichen Ebene
gebildet sind.
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Wie
oben beschrieben, können
gemäß der vorliegenden
Erfindung die organischen Dünnfilm-Schaltelemente
und die Anordnung aus organischen EL-Elementen gleichzeitig hergestellt
werden, was es möglich
macht, eine Vollfarbenanzeige hoher Auflösung zu realisieren.
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Als
nächstes
zeigt 15 als Blockschaltbild eine
Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel, das
eine Anzeigetafel verwendet, die aus organischen Dünnfilm-Schaltelementen
und einer An ordnung mit organischen EL-Elementen gebildet ist. Die dargestellte
organische EL-Anzeigevorrichtung
weist eine A/D-Umsetzschaltung 101, eine Verarbeitungsschaltung 102,
einen Vollbildspeicher 103, eine Steuerung 104,
eine Abtastschaltung 105, eine Schreibschaltung 106,
eine Stromversorgungsschaltung 107, einen Stromwertespeicher 108 und
eine Anzeigetafel 109 auf.
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Die
A/D-Umsetzschaltung 101 empfängt einen analogen Videosignaleingang
und setzt ihn in digitale Videosignaldaten um. Das umgesetzte digitale Videosignal
wird von der A/D-Umsetzschaltung 101 der Verarbeitungsschaltung 102 zugeführt, die
das digitale Videosignal basierend auf Daten von dem Stromwertespeicher 108 unter
der Steuerung der Steuerung 104 verarbeitet. Das verarbeitete
digitale Videosignal wird dann dem Vollbildspeicher 103 zugeführt und
unter der Steuerung der Steuerung 104 zur Speicherung darin
geschrieben. Diese Verarbeitung wird später beschrieben. Die Steuerung 104 steuert
die jeweiligen Schaltungen bis zur Stromversorgungsschaltung 107 außer dem
Vollbildspeicher 103 synchron zu Horizontal- und Vertikalsynchronisierungssignalen
des eingegebenen Videosignals.
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Die
im Vollbildspeicher 103 gespeicherten digitalen Videosignaldaten
werden durch die Steuerung 104 gelesen und zur Schreibschaltung 106 geschickt.
Ebenso werden die Abtastschaltung 105 und die Schreibschaltung 106,
die mit Zeilen und Spalten der Anzeigetafel, d.h. Abtastsignalleitungen 16 und Datensignalleitungen 13,
verbunden sind, nacheinander durch die Steuerung 104 gesteuert,
um Lichtemissionsdauern der organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 entsprechend
einem im Vollbildspeicher 103 gespeicherten Bild zum Beispiel
durch ein Teilfeldverfahren oder dergleichen zu steuern, um eine
gewünschte
Bildanzeige vorzusehen. Die Stromversorgungsschaltung 107 versorgt
alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 durch
die Anodenleitungen 12 und die Kathodenleitungen 15 unter
der Steuerung der Steuerung 104 mit Strom. Der Stromwertespeicher 108 speichert
wiederum Werte entsprechend den Antriebsströmen für die organischen EL-Elemente, die die
jeweiligen organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 bilden,
unter der Steuerung der Steuerung 104.
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Es
wird nun die vorgenannte Verarbeitung beschrieben. Wie oben erwähnt, wird
ein Wert entsprechend einem Antriebsstrom für jedes organische EL-Element
im Strom wertespeicher 108 gespeichert, wenn es durch die
Steuerung 104 so befohlen wird. Zum Beispiel steuert die
Steuerung 104 vor dem Ausschalten der Anzeigevorrichtung
alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109, Licht
entsprechend den gleichen Leuchtdichtedaten zu emittieren.
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Dies
bedeutet, dass alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 mit
der gleichen konstanten Spannung angetrieben werden. Die jeweiligen
organischen EL-Elemente
zeigen unterschiedliche Lichtemissionsströme, obwohl sie mit der gleichen
Spannung angetrieben werden, falls sie unterschiedliche Lichtemissionskennlinien
für den
Antriebsstrom haben. Allgemein erfahren organische EL-Elemente,
die häufig
angetrieben werden, um Licht mit einer hohen Leuchtdichte zu emittieren,
verschlechterte Lichtemissionsleuchtdichtekennlinien schneller als
andere organische EL-Elemente. Im Fall des Antreibens mit konstanter
Spannung sind ihre Lichtemissionsströme im Vergleich zu anderen organischen
EL-Elementen reduziert.
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Deshalb
werden basierend auf einem Lichtemissionsstrom des organischen EL-Elements, das die
am meisten verschlechterte Lichtemissionsleuchtdichtekennlinie zeigt,
die Antriebsströme
für die
anderen organischen EL-Elemente korrigiert, um die Lichtemissionsdauern
der jeweiligen organischen EL-Elemente basierend auf den korrigierten
Lichtemissions-Helligkeitsgradationsdaten zu steuern, was es möglich macht,
eine Bildanzeige vorzusehen, bei der alle organischen EL-Elemente
der Anzeigetafel 109 in einem Lichtemissionszustand exakt
proportional zu einem eingegebenen Videosignal bleiben.
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Der
Stromwertespeicher 108 hat darin Stromwerte zur Korrektur
entsprechend der Steuerung der Steuerung 104 durch das
oben beschriebene Verfahren gespeichert. Dann liest die Verarbeitungsschaltung 102 einen
vorbestimmten gespeicherten Stromwert gemäß der Steuerung der Steuerung 104 und
findet das Verhältnis
des gelesenen Stromwerts zum Referenzwert als einen Korrekturwert
für Leuchtdichtedaten
durch eine Berechnung zum Beispiel zum Teilen des gelesenen Stromwerts durch
den Referenzwert für
den kleinsten Lichtemissionsstromwert für jedes der obigen organischen EL-Elemente.
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Die
berechneten Korrekturwerte präsentieren
Wert von Eins oder größer, da
der Minimalwert des Lichtemissionsstroms als ein Referenzwert benutzt
wird. Der digitale Videosignaldateneingang zur Verarbeitungsschaltung 102 wird
durch den so berechneten Korrekturwert für jeden Pixel geteilt, um korrigierte
digitale Videosignaldaten abzuleiten, die dann dem Vollbildspeicher 103 zugeführt werden.
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Ein
Stromdetektor zum Senden von Werten an den Stromwertespeicher 108 ist
in Reihe mit dem organischen EL-Element 200 geschaltet,
um einen durch das organische EL-Element 200 fließenden Strom
zu erfassen. Der durch den A/D-Umsetzer in digitale Daten umgesetzte
Wert wird im Stromwertspeicher 108 gespeichert. Alternativ
kann der Stromdetektor zwischen der Source-Elektrode des organischen
Dünnfilm-Schaltelements 10 und
Masse positioniert werden.
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Als
nächstes
sind eine Pixeleinheit der Anzeigetafel 109 zur Verwendung
in der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
und ein entsprechender Schaltungsaufbau für einen Licht emittierenden
Abschnitt in der Pixeleinheit in 16 bzw. 17 dargestellt.
Da die Anzeigetafel gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
grundsätzlich ähnlich dem
dritten Ausführungsbeispiel
ist, sind Erläuterungen
der durch die gleichen Bezugsziffern in der Zeichnung bezeichneten
Elemente und der zuvor beschriebene Lichtemissionssteuerbetrieb
dafür weggelassen.
In der Anzeigetafel gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
sind die Kathodenleitungen 15a, 15b parallel zur
Anodenleitung 12 und zur Datensignalleitung 13 angeordnet.
Die Kathodenleitungen 15a, 15b sind extern mit
der Pixelanordnung verbunden. Da sich die Kathodenleitung 15a mit
der Abtastsignalleitung 16 schneidet, ist der Schnittpunkt
der Abtastsignalleitung 16 unterhalb der Kathodenleitung 15a eingebettet.
Die Kathodenleitung 15b ist zwischen dem organischen EL-Element 200 und
der Anodenleitung 12 angeordnet.
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Wie
in 17 dargestellt, ist eine Kapazität 300b so
hinzugefügt,
dass die mit der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 verbundene
Drain-Elektrode
D des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 durch
die Kapazitäten 300, 300b mit
den Kathodenleitungen 15a, 15b verbunden ist.
Durch Übereinandersetzen
der Kapazitäten 300, 300b können die
kapazitiven Elemente kompakt ge macht werden, um den Bereich der
Anzeigeelektrode im organischen EL-Element 200 zu vergrößern.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau können die
organischen EL-Elemente 200 in den drei Licht emittierenden
Abschnitten für
rot R, grün
G und blau B Signale während
der separaten Abtastperioden senden. Weiter vereinfacht dies eine
Korrektur des Unterschiedes in den Kennlinien der drei organischen
EL-Elemente R, G und B. Dies deshalb, weil eine Vorwärtsspannung
und eine Vorspannungsspannung durch die Anodenleitung 12 und
die Kathodenleitung 15a, 15b separat zugeführt werden
können.
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Ferner
wird, falls die sich bewegenden Ladungen Löcher sind, ein gut leitendes
Material mit einer hohen Austrittsspannung für die Gate-Elektroden und die
Zwischenelektrode der organischen Dünnfilm-Schaltelemente 10 und 11 zum
Injizieren der Träger
eingesetzt, um Bewegungen der Löcher
zwischen den Elektroden und dem organischen Dünnfilm zu erleichtern. Andererseits
kann, falls die sich bewegenden Ladungen Elektronen sind, ein gut
leitendes Material mit einer niedrigen Austrittsspannung eingesetzt
werden, um die Bewegungen der Elektronen zwischen den Elektroden
und dem organischen Dünnfilm
zu erleichtern. Außerdem
kann zum Zweck des Rückfließens der
Ladung in der Richtung entgegengesetzt zur Elektrode zum Injizieren der
Träger
die Zwischenelektrode in einem zweischichtigen Aufbau gebildet sein,
der aus einer ersten Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung
im Wesentlichen gleich jener des organischen Films (5 oder 6 in 3 und 4)
und einer zweiten darauf gebildeten Schicht aus einem Material mit
einer Austrittsspannung niedriger als jene der ersten Schicht (5b,
dargestellt durch gestrichelte Linien in 3 und 4)
besteht, falls die sich bewegenden Ladungen Löcher sind. Andererseits kann
für den
Fall, in dem die sich bewegenden Ladungen Elektronen sind, die Zwischenelektrode
in einem zweischichtigen Aufbau gebildet sein, der aus einer ersten
Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen
gleich jener des organischen Dünnfilms
und einer zweiten darauf ausgebildeten Schicht aus einem Material
mit einer Austrittsspannung höher
als jene der ersten Schicht aufgebaut ist. Der Energieabstand zwischen
dem organischen Dünnfilm
und der Elektrode bei diesem Aufbau verhindert einen Ladungsaustritt
von der Kapazität, selbst
wenn ein Rückstrompotential
zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode des organischen
Dünnfilm-Schaltelements
auftritt.
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Als
nächstes
wird ein Herstellungsprozess der Anzeigetafel 109 für die Anzeigevorrichtung
mit organischen EL-Elementen gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf 18 bis 25 beschrieben.
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Zuerst
werden, wie in 18 veranschaulicht, eine Anodenleitung 12,
eine Kathodenleitung 15a, eine mit der Kathodenleitung 15a verbundene Elektrode 302b einer
Kapazität 300b,
eine Abtastsignalleitung 16, eine mit der Abtastsignalleitung 16 verbundene
Gate-Elektrode 7 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 11,
eine Datensignalleitung 13 und eine transparente Elektrode
(Anode) 201 oder erste Elektrode, alle aus ITO, auf einem
Glassubstrat 1 gebildet. Bereiche 55a, 66a zum
anschließenden Bilden
einer Source-Elektrode und einer Gate-Elektrode eines organischen
Dünnfilm-Schaltelements 10 darin
existieren auf der Elektrode 302b. Ein Metall mit einem
niedrigen spezifischen Widerstand wie beispielsweise Al kann weiter
auf die jeweiligen Leitungen geschichtet werden, falls erforderlich.
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Als
nächstes
wird, wie in 19 dargestellt, ein Isolierfilm 3 aus
einem lichtempfindlichen Polyimid und dergleichen auf dem Substrat 1 abgeschieden,
das zuvor mit den jeweiligen Leitern aus ITO gebildet worden ist.
Der Isolierfilm 3 hat eine Öffnung zum Freilegen der transparenten
Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode, um eine
organische Materialschicht aufzuschichten, die eine Schicht aus organischem
Elektrolumineszenzmaterial enthält, das
Licht emittieren kann. Hierbei ist der Isolierfilm 3 mit
einem Kontaktloch 13b für
die Gate-Elektrode und die Source-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 zum
Verbinden derselben mit der Datensignalleitung 13, einem
Kontaktloch 12a für die
Source-Elektrode
des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 zum
Verbinden derselben mit der Anodenleitung 12 und Verbindungskontaktlöchern 16a, 16b zum
Kreuzen der Abtastsignalleitung 16 über die Anodenleitung 12,
die Kathodenleitung 15a und die Datensignalleitung 13 durch
den Isolierfilm 3 ausgebildet.
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Als
nächstes
wird, wie in 20 veranschaulicht, ein Laminatstreifen 66 aus
Al oder dergleichen mit einer Drain-Elektrode 6 des organischen Dünnfilm-Schalt transistors 11 und
einem Leiter 6a zum Verbinden der Drain-Elektrode 6 mit
der Kapazität 300b auf
der Elektrode 302b und der Gate-Elektrode 7 durch
Photoätzen
oder dergleichen abgeschieden. Gleichzeitig werden ein Streifen 5a aus
Al oder dergleichen mit einem anschließend in die Source-Elektrode 5 ausgebildeten
Ende und ein Streifen 6a aus Al oder dergleichen analog
mit einem anschließend
in die Source-Elektrode 6 ausgebildeten Ende
auf dem Isolierfilm 3 in den Bereichen 55a, 66a für das organische
Dünnfilm-Schaltelement 10 durch Vakuumdampfabscheidung
oder dergleichen ausgebildet. Der Streifen 5a aus Al oder
dergleichen hat das andere Ende abgewandt zu jenem, das anschließend in
die Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildet
wird, durch das Kontaktloch 12a mit der Anodenleitung 12 verbunden, während der
Streifen 6a das andere Ende, das jenem abgewandt ist, das
anschließend
in die Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildet wird,
mit der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode
verbunden hat. Während des
Schritts des Abscheidens dieser Elektroden werden das Verbindungskontaktloch 13b und
die Kontaktlöcher 16a, 16b mit
Al oder dergleichen durch Dampfabscheidung gefüllt, um gleichzeitig Verbindungen 133b, 166a, 166b zu
bilden.
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Als
nächstes
wird, wie in 21 veranschaulicht, ein organisches
Material mit der Elektronentransporteigenschaft und/oder der Löchertransporteigenschaft,
d.h. ein so genannter organischer Halbleiter, auf den Elektroden 5 und 6 der
organischen Schaltelemente 10 und 11 als ein dünner Film abgeschieden.
Gleichzeitig wird ein organischer Halbleiter 41a des gleichen
Materials an einem gewünschten
Ort als ein zweiter Isolierfilm abgeschieden. Ein Teil des organischen
Halbleiters 41 führt auch
eine Funktion einer dielektrischen Schicht für die Kapazität 300b durch.
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Als
nächstes
wird, wie in 22 dargestellt, eine Elektrode 301 aus
Al oder dergleichen, die als eine gemeinsame Anode für die Kapazität 300, 300b dient,
abgeschieden. Ein Teil der Elektrode 301 angrenzend an
das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 wird
in die Elektrode 7 für
die Gate-Elektrode G2 davon gebildet. Das andere Ende der Elektrode 301 wird
mit dem Leiter 6a verbunden. Gleichzeitig wird in einem
Teil zum Bilden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 eine
Source-Elektrode 2 aus Al
oder dergleichen auf dem Film des Halbleiters 41 so abge schieden,
dass sie mit der Verbindung 133b der Datensignalleitung 13 verbunden
ist.
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Als
nächstes
werden, wie in 23 dargestellt, eine oder mehrere
Schichten eines dünnen Films 4 aus
einem organischen Material, erforderlich für das organische EL-Element, wie beispielsweise ein
Löchertransportschicht, über der
gesamten Oberfläche
des Substrats abgeschieden. Hierbei werden R, G, B-Licht emittierende,
organische EL-Medien 4 jeweils auf dem organischen Dünnfilm 4 entsprechend
der eingebetteten transparenten Elektrode 201 oder der
ersten Anzeigeelektrode in einer vorbestimmten Dicke unter Verwendung
einer vorbestimmten Abscheidungsmaske für EL-Medien abgeschieden. Es
sollte beachtet werden, dass zum Zweck des Ebnens der Oberfläche des
Substrats und Einstellen des Kapazitätswerts der Kapazität ein weiteres
dielektrisches Material an entsprechenden Abschnitten außer den
zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen
und den organischen EL-Medien abgeschieden werden kann.
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Als
nächstes
wird, wie in 24 gezeigt, die Abscheidungsmaske
entfernt und ein Metall mit einer niedrigen Austrittsspannung wie
beispielsweise Al-Li oder dergleichen wird auf den abgeschiedenen
drei organischen EL-Medien als eine zweite Anzeigeelektrode 203 oder
Kathode mittels beispielsweise Dampfabscheidung, Sputtern oder dergleichen
abgeschieden. Dieser Metallfilm kann in einer größtmöglichen Dicke gewachsen werden,
sofern er den Prozess nicht beeinträchtigt. In diesem Schritt des
Ausbildens der zweiten Anzeigeelektrode wird, wie in 25 dargestellt,
gleichzeitig die Kathodenleitung 15a zum Verbinden benachbarter
zweiter Anzeigeelektroden 203 so abgeschieden, dass sie
sich mit der darunter liegenden Anodenleitung 12 und Datensignalleitung 13 schneidet.
Ferner werden auch eine mit der Kathodenleitung 15 verbundene
abgewandte Elektrode 302 der Kapazität und die Gate-Elektrode G1
des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 gleichzeitig
abgeschieden.
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Die
gefertigten organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 in
der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen sind in Querschnittsansicht
in 26 dargestellt. Man kann erkennen, dass die organischen
Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 und
das organische EL-Element 200 im Wesentlichen in der gleichen
Ebene ausgebildet sind.
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Das
organische Dünnfilm-Schaltelement
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
und ein organisches Dünnfilm-Schaltement
für ein
Vergleichsbeispiel wurden speziell hergestellt. Zuerst wurde ein
organischer Dünnfilm-FET
als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Eine Gate-Elektrode aus
Au wurde auf einem Glassubstrat gebildet und mit einem Isolierfilm Si3N4 eingebettet.
Der Isolierfilm kann auch aus einem anorganischen Material wie beispielsweise Al2O3 sein. Eine Source-Elektrode
aus Au und eine Drain-Elektrode wurden auf dem Isolierfilm dampfabgeschieden,
und Polyhexylthiophen (P3HT) wurde in einer Dicke im Bereich von
10 bis 20 mm (100 bis 200 Å)
als ein organischer Dünnfilm
durch Schleuderbeschichtung abgeschieden. Wenn eine Kanallänge und
eine Kanalbreite zu 5 μm
bzw. 1.000 μm
ausgewählt
wurden, war das organische Dünnfilm-Schaltelement
in der Lage, einen Strom von 280 μA
mit einer Gate-Spannung von –50
V und einer Drain-Source-Spannung von 140 V zu schalten. In diesem
Fall hatte das Polyhexylthiophen die Leitfähigkeit gleich oder geringer
als 10–8 S/cm
und die Beweglichkeit im Bereich von 0,05 bis 0,1 cm2/Vs
sowie ein Ein/Aus-Verhältnis
des Stroms gleich oder höher
als 106.
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In
der Vollfarbenanzeige mit organischen EL-Elementen mit Unterpixeln
mit dem Maß von
0,1 mm × 0,3
mm kann eine notwendige Leuchtdichte gewährleistet werden, falls ein
Strom von 10 μA
oder mehr fließen
kann. Man kann sagen, dass der organische FET des Vergleichsbeispiels
unter einem Gesichtspunkt des Leistungsvermögens ausreichend gut ist, weil
er das Ein/Aus-Verhältnis
von über
106 besitzt und einen Strom von 20 μA oder mehr
steuern kann, wenn die Kanallänge
5 μm beträgt und die
Kanalbreite 100 μm
beträgt.
Sein Nachteil ist jedoch eine hohe Antriebsspannung.
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Als
Nächstes
wird ein spezielles organisches Dünnfilm-Schaltelement gemäß der vorliegenden
Erfindung so aufgebaut, dass die Träger ohne irgendeinen isolierenden
anorganischen Film unter der Gate-Elektrode direkt in den Kanal
injiziert werden, sodass die Gate-Spannung niedrig eingestellt werden
konnte. Da die Kanallänge
in der Dickenrichtung des organischen Dünnfilms verläuft, wird
auch die Kanallänge
auf 0,1 μm
oder weniger reduziert. Daher war, wenn die Kanalbreite 28 μm betrug
und die Trägermobilität des organischen
Dünnfilms,
in den die Träger
injiziert wurden, 0,1 cm2/Vs betrug, eine
Source-Drain-Spannung, die zum Leiten eines Stroms von 10 μA mit einer
Gate-Spannung von 7 V erforderlich ist, extrem niedrig, nämlich 0,36
V. Außerdem
betrug das Öffnungsverhältnis des
Licht emittierenden EL-Abschnitts
etwa 54%, der Kapazitätswert
einer Kapazität
zum Halten eines Datensignals betrug 0,58 pF und die Leitungsbreite
konnte durch den Photoprozess 5 μm überspannen
und durch den Dampfabscheidungsprozess 10 μm überspannen.
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Wie
oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung ein organisches
Dünnfilm-Schaltelement vorsehen,
das mit einer geringeren Anzahl von Schritten als das Herstellungsverfahren
der herkömmlichen
Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen und durch einen Niedertemperaturprozess
hergestellt werden kann. Durch Kombinieren organischer EL-Elemente
mit diesem organischen Dünnfilm-Schaltelement
und auch durch Ausbilden von Kapazitäten für Speicher eines organischen Dünnfilms
kann eine Anzeigetafel allein durch einen organischen Dünnfilm-Abscheidungsvorgang
hergestellt werden. Da das Schaltelement mit organischen Dünnfilmen
ohne Verwenden eines Siliziumsubstrats hergestellt werden kann,
kann eine große
Vollfarbenanzeigetafel für
eine Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem aktiven Matrixantriebsmodus
durch einfache Herstellungsprozesse für die organische EL-Anzeigetafel
hergestellt werden.
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Die
Fähigkeit
der Schaltelemente, die organischen EL-Elemente einzeln zu steuern,
ermöglicht ein
Hochgeschwindigkeitsschalten und ein Niederspannungsantreiben mit
einigen Volt Gleichspannung, wodurch eine hocheffiziente Vollfarbenanzeige hoher
Leuchtdichte und langer Lebensdauer bereitgestellt wird. Da die
Vollfarbenanzeige digital angetrieben wird, kann sie digitale Quellen,
die in der Zukunft wohl weiter verbreitet werden, einfach unterstützen. Da
das organische EL-Element eine photoelektrische Wandlerfunktion
besitzt, kann es auf eine intelligente Vollfarbenanzeige in Kombination
mit dem digitalen Antriebsmodus erweitert werden.