DE69735023T2

DE69735023T2 - Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69735023T2
Application number: DE69735023T
Authority: DE
Inventors: Mutsumi Suwa-shi Kimura; Hiroshi Suwa-shi Kiguchi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: CN100485904C; CN1901159A; US20090053396A1; US20060210704A1; KR20050008842A; US8580333B2; EP1367431A2; EP1365276A2; KR100525642B1; KR100477153B1; EP1367431A3; CN1205096A; EP1365276A3; JP2008210808A; DE69735023D1; EP1367431B1; KR20050010961A; TW438992B; US20100173450A1; CN1516528A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung und insbesondere eine Matrixanzeigevorrichtung mit einer Struktur, in der ein optisches Material, wie ein fluoreszierendes Material (elektrolumineszentes Material), ein Lichtmodulationsmaterial oder dergleichen, selektiv an vorbestimmten Positionen auf einem Anzeigesubstrat angeordnet ist, wobei das optische Material zumindest während des Auftrags flüssig ist, wobei das optische Material exakt an den vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann.
STAND DER TECHNIK
Matrixanzeigevorrichtungen, wie eine LCD (Flüssigkristallanzeige), eine EL- (Elektrolumineszenz-) Anzeigevorrichtung und dergleichen, werden häufig für verschiedene Anzeigevorrichtungen verwendet, die leicht und dünn sind und eine hohe Bildqualität und hohe Definition haben. Eine Matrixanzeigevorrichtung umfasst in einer Matrix gebildete Busleitungen, ein optisches Material (lumineszentes Material oder Lichtmodulationsmaterial) und, falls erforderlich, andere Komponenten.
In einer monochromatischen Matrixanzeigevorrichtung müssen Verdrahtung und Elektroden in einer Matrix auf dem Anzeigesubstrat angeordnet sein, aber das optische Material kann gleichförmig über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats aufgetragen werden.
Wenn im Gegensatz dazu zum Beispiel eine sogenannte Farb-Matrixanzeigevorrichtung unter Verwendung einer EL-Anzeigevorrichtung jener Art ausgeführt wird, die selbst Licht ausstrahlt, müssen drei Pixel-Elektroden entsprechend den Primärfarben RGB des Lichts für jedes Pixel angeordnet werden und das optische Material muss entsprechend jeder der Primärfarben RGB für jede Pixel-Elektrode aufgetragen werden. Das heißt, das optische Material muss selektiv an den vorbestimmten Positionen angeordnet werden.
Somit besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens zur Strukturierung des optischen Materials. Geeignete Beispiele für effektive Strukturierungsverfahren beinhalten das Ätzen und Beschichten.
Das Ätzverfahren wird wie folgt ausgeführt.
Zunächst wird eine Schicht aus einem optischen Material über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats gebildet. Dann wird eine Resistschicht auf der optischen Materialschicht gebildet, durch eine Maske belichtet und dann strukturiert. Dann wird die optische Materialschicht durch Ätzen in Übereinstimmung mit dem Resistmuster strukturiert.
In diesem Fall ist jedoch eine große Anzahl von Schritten notwendig, und sowohl die verwendeten Materialien wie auch Vorrichtungen sind teuer, wodurch die Kosten steigen. Ebenso ist eine große Zahl von Schritten erforderlich, und jeder der Schritte ist kompliziert, wodurch der Durchsatz herabgesetzt wird. Ferner haben einige optische Materialien, abhängig von den chemischen Eigenschaften, eine geringe Beständigkeit gegenüber dem Resist und einem Ätzmittel und daher sind diese Schritte unmöglich.
Andererseits wird das Beschichtungsverfahren wie folgt ausgeführt.
Zunächst wird ein optisches Material in einem Lösemittel zur Bildung einer Lösung aufgelöst, und die derart gebildete Lösung des optischen Materials wird selektiv an den vorbestimmten Positionen durch ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen auf das Anzeigesubstrat aufgetragen. Nach Bedarf wird das optische Material dann durch Erwärmung, Bestrahlung mit Licht oder dergleichen verfestigt. In diesem Fall ist eine geringe Anzahl von Schritten erforderlich, und sowohl die verwendeten Materialien wie auch die Vorrichtungen sind kostengünstig, wodurch die Kosten gesenkt werden. Ebenso ist eine geringe Anzahl von Schritten notwendig und jeder der Schritte ist einfach, wodurch der Durchsatz verbessert wird. Ferner sind diese Schritte unabhängig von den chemischen Eigenschaften des verwendeten optischen Materials möglich, solange eine Lösung aus dem optischen Material gebildet werden kann.
Das Beschichtungsstrukturierungsverfahren ist anscheinend leicht auszuführen. Als Ergebnis eines Versuchs stellten die Erfinder jedoch fest, dass beim Auftragen des optischen Materials durch das Tintenstrahlverfahren das optische Material mindestens mehrere zehn Male mit einem Lösemittel verdünnt werden muss, und somit hat die erhaltene Lösung eine hohe Fluidität, wodurch Schwierigkeiten entstehen, die Lösung an den Beschichtungspositionen zu halten, bis sie nach dem Beschichten vollständig verfestigt ist.
Mit anderen Worten, die Strukturierungspräzision verschlechtert sich aufgrund der Fluidität der Lösung des optischen Materials. Zum Beispiel fließt das aufgetragene optische Material in einem Pixel zu den benachbarten Pixeln und verschlechtert die optischen Eigenschaften der Pixel. Ebenso treten Schwankungen in den Beschichtungsflächen in den jeweiligen Pixeln auf, wodurch Unterschiede in der Beschichtungsdicke und somit in den optischen Eigenschaften des optischen Materials entstehen.
Obwohl dieses Problem signifikant bei einem optischen Material für EL-Anzeigevorrichtungen oder dergleichen auftritt, das während dem Auftrag flüssig ist und dann verfestigt wird, tritt das Problem auch in Fällen ein, in welchen ein Flüssigkristall, der sowohl während als auch nach dem Beschichten flüssig ist, selektiv auf dem Anzeigesubstrat auftragen wird.
US 5438241 offenbart die Bildung von Einzelkristallsiliziumvorrichtungen für Anzeigefelder, in welchen Pixelanordnungen mit Steuerschaltungen auf einem ersten Substrat hergestellt werden können, bevor sie auf ein zweites Substrat übertragen werden.
JP 03-168613A offenbart ein Verfahren, in dem ein Flüssigkristallanzeigeelement durch Laminieren einer ablösbaren Basisschicht, einer Elektrodenschicht, einer Flüssigkristallschicht, einer Elektrodenschicht und einer Haftschicht zur Bildung einer Übertragungsschicht gebildet wird.
JP 04-051494A offenbart ein Elektrolumineszenz-Element, in dem eine Isolierschicht zwischen einer organischen Elektrolumineszenz-Schicht und einer Endelektrode gehalten wird.
EP 0486318A offenbart eine Anzeigevorrichtung, in der eine Trägerschicht mit Transistorelementen darauf flächig mit einem Unterlagenisolierfilm laminiert ist. Das Verfahren zur Herstellung umfasst die Bildung eines SOI-Substrats auf einem vorläufigen Substrat, die Bildung einer Halbleiter-IC auf dem SOI-Substrat, das Ankleben eines Trägersubstrats an die Halbleiter-IC und das Entfernen des vorläufigen Substrats.
US 5274481 offenbart eine Polymer dispergierte Flüssigkristallvorrichtung mit Trennungen zwischen verschiedenen Farben. Die Trennungen werden durch Ätzdruck gebildet.
DE 19603451 offenbart eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit Trennungen zwischen Streifen aus lumineszentem Material.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des ungelösten Problems nach dem Stand der Technik gemacht, und eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Matrixanzeigevorrichtung, in der ein flüssiges optisches Material sicher an vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann, während Eigenschaften, wie geringe Kosten, hoher Durchsatz, ein hoher Freiheitsgrad des optischen Materials usw., erhalten bleiben, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Abtastleitungen, einer Vielzahl von Signalleitungen, Schaltelementen und Elektrolumineszenzelementen bereitgestellt, wobei jedes der Schaltelemente von einem Abtastsignal gesteuert wird, das durch eine entsprechende Abtastleitung der Vielzahl von Stromquellenleitungen zugeleitet wird, oder von einem Bilderzeugungssignal, das durch eine entsprechende Signalleitung der Vielzahl von Signalleitungen zugeleitet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bilden einer Differenz in einer Höhe an einem peripheren Abschnitt um vorbestimmte Positionen auf einem ersten Substrat, so dass die Höhe des peripheren Bereichs höher als jene der vorbestimmten Positionen wird;
Anordnen einer flüssigen Lösung, die ein optisches Material in einem Lösemittel enthält, an den vorbestimmten Positionen auf dem ersten Substrat;
Verdampfen des Lösemittels zur Bildung der Elektrolumineszenzelemente;
Bilden von Schaltelementen, die auf einer Ablöseschicht auf einem zweiten Substrat gehalten werden; und
Anordnen jedes der Schaltelemente an einer Position, die einer entsprechenden vorbestimmten Position der vorbestimmten Positionen entspricht, durch Übertragen der Schaltelemente von dem zweiten Substrat auf das erste Substrat.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Bilden von Pixel-Elektroden, die auf dem zweiten Substrat durch die Ablöseschicht gehalten werden, so dass jede der Pixel-Elektroden an einer Position, die einer entsprechenden vorbestimmten Position der vorbestimmten Positionen entspricht, durch Übertragen der Pixel-Elektroden von dem zweiten Substrat auf das erste Substrat angeordnet wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren des Weiteren das Bilden eines Isolierfilms an einem peripheren Bereich um die entsprechende vorbestimmte Position.
Vorzugsweise werden Schnittpunkte zwischen der Vielzahl von Abtastleitungen und der Vielzahl von Signalleitungen an Positionen, die entsprechenden vorbestimmten Positionen der vorbestimmten Positionen entsprechen, durch Übertragen der Vielzahl von Abtastleitungen und der Vielzahl von Signalleitungen, die von dem zweiten Substrat gehalten werden, auf das erste Substrat angeordnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm einer Schaltung, die einen Abschnitt einer Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
2 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Ebenenstruktur eines Pixelbereichs zeigt.
3 bis 5 sind Schnittansichten, die den Ablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
6 ist eine Schnittansicht, die eine modifizierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Draufsicht und Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform zeigen, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist.
8 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist.
9 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
In der Folge werden Ausführungsformen, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, auf der Basis der Zeichnungen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(1) Erste Ausführungsform
1 bis 5 sind Zeichnungen, die eine erste Ausführungsform zeigen, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Ausführungsform werden eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, bei einer aktiven EL-Matrixanzeigevorrichtung angewendet. Insbesondere zeigen diese Zeichnungen eine Ausführungsform, in der ein elektrolumineszentes Material als optisches Material aufgetragen wird, und Abtastleitungen, Signalleitungen und gemeinsame Stromversorgungsleitungen als Verdrahtung dienen.
1 ist eine Zeichnung einer Schaltung, die einen Teil einer Anzeigevorrichtung 1 in dieser Ausführungsform zeigt. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst eine Verdrahtung, die eine Vielzahl von Abtastleitungen 131, eine Vielzahl von Signalleitungen 132, die sich in die Richtung erstrecken, die die Abtastleitungen 131 kreuzt, und eine Vielzahl von gemeinsamen Stromversorgungsleitungen 133 umfasst, die sich parallel zu den Signalleitungen 132 erstrecken; und einen Pixelbereich 1A, der für jeden der Schnittpunkte der Abtastleitungen 131 und der Signalleitung 132 bereitgestellt ist.
Für die Signalleitungen 132 ist eine datenseitige Treiberschaltung 3 bereitgestellt, die ein Schieberegister, einen Pegelverschieber, eine Videoleitung und einen analogen Schalter umfasst. Für die Abtastleitungen 131 ist eine abtastseitige Treiberschaltung 4 bereitgestellt, die ein Schieberegister und einen Pegelverschieber umfasst. In dem Pixelbereich 1A ist Folgendes bereitgestellt: ein Dünnfilmschalttransistor 142, in dem ein Abtastsignal zu einer Gate-Elektrode durch eine Abtastleitung 131 geleitet wird, ein Speicherkondensator cap zum Halten eines Bildsignals, das von einer Signalleitung 132 durch den Dünnfilmschalttransistor 142 geleitet wird, ein Dünnfilmstromtransistor 143, in dem das Bildsignal, das von dem Speicherkondensator cap gehalten wird, zu einer Gate-Elektrode geleitet wird, eine Pixel-Elektrode 141, zu der ein Antriebsstrom von einer gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133 fließt, wenn eine elektrische Verbindung zu der gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133 durch den Dünnfilmstromtransistor 143 hergestellt ist, und ein Licht ausstrahlendes Element 140, das zwischen der Pixel-Elektrode 141 und einer Reflexionselektrode 154 gehalten wird.
Wenn bei dieser Konfiguration der Dünnfilmschalttransistor 142 durch Antreiben der Abtastleitungen 131 eingeschaltet wird, wird das Potenzial der Signalleitungen 132 von dem Speicherkondensator cap gehalten, und der Ein-Aus-Zustand des Dünnfilmstromtransistors 143 wird in Übereinstimmung mit dem Zustand des Speicherkondensators cap bestimmt. Dann fließt ein Strom von den gemeinsamen Stromversorgungsleitungen 133 durch den Kanal des Dünnfilmstromtransistors 143 zu der Pixel-Elektrode 141, und ein Strom fließt durch das Licht ausstrahlende Element 140 zu der Reflexionselektrode 154, wodurch das Licht ausstrahlende Element 140 Licht in Übereinstimmung mit der Strommenge ausstrahlt, die hindurch fließt.
Jeder der Pixelbereiche 1A hat eine planare Struktur, in der die Pixel-Elektrode 141 mit einer rechteckigen planaren Form so angeordnet ist, dass ihre vier Seiten von einer Signalleitung 132, einer gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133, einer Abtastleitung 131 und eine Abtastleitung für eine andere Pixel-Elektrode umgeben sind, wie in 2 dargestellt ist, die eine vergrößerte Draufsicht ist, in der die Reflexionselektrode und das Licht ausstrahlende Element entfernt sind.
3 bis 5 sind Schnittansichten, die der Reihe nach die Schritte zur Herstellung des Pixelbereichs 1A zeigen und einem Schnitt entlang der Linie A-A in 2 entsprechen. Das Verfahren zur Herstellung des Pixelbereichs 1A wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
Wie in 3(a) dargestellt ist, wird zunächst auf einem transparenten Anzeigesubstrat 121 ein Basisschutzfilm (nicht dargestellt), der einen Siliziumoxidfilm mit einer Dicke von etwa 2000 bis 5000 Ångström (10Å = 1 nm) umfasst, durch eine Plasma-CVD-Methode unter Verwendung von TEOS (Tetraethoxysilan) und Sauerstoffgas als Rohmaterialgase nach Bedarf gebildet. Anschließend wird die Temperatur des Anzeigesubstrats 121 auf etwa 350°C eingestellt, und auf der Oberfläche des Basisschutzfilms wird ein Halbleiterfilm 200, der einen amorphen Siliziumfilm umfasst, mit einer Dicke von etwa 300 bis 700 Ångström durch die Plasma-CVD-Methode gebildet. Der Halbleiterfilm 200, der einen amorphen Siliziumfilm umfasst, wird dann dem Kristallisierungsschritt durch Laser-Glühen oder Festphasenwachstum unterzogen, um den Halbleiterfilm 200 zu einem Polysiliziumfilm zu kristallisieren. Beim Laser-Glühen wird zum Beispiel ein Exzimerlaser-Linienstrahl mit einer Längendimension von 400 mm und einer Ausgangsstärke von zum Beispiel 200 mJ/cm² verwendet. Der Linienstrahl wird so geführt, dass ein Teil von ihm, der 90% der Laserstärkenspitze in die Richtung der kurzen Dimension entspricht, auf jeden der Bereiche aufgebracht wird.
Wie in 3(b) dargestellt ist, wird der Halbleiterfilm 200 anschließend strukturiert, um einen inselförmigen Halbleiterfilm 210 zu bilden, und auf der Oberfläche des Halbleiterfilms 210 wird ein Gate-Isolierfilm 220, der einen Siliziumoxidfilm oder Nitridfilm mit einer Dicke von etwa 600 bis 1500 Ångström umfasst, durch die Plasma-CVD-Methode unter Verwendung von TEOS (Tetraethoxysilan) und Sauerstoffgas als Rohmaterialgase gebildet. Obwohl der Halbleiterfilm 210 für den Kanalbereich und die Source/Drain-Bereiche des Dünnfilmstromtransistors 143 verwendet wird, wird auch ein anderer Halbleiterfilm zur Bildung des Kanalbereichs und der Source/Drain-Bereiche des Dünnfilmschalttransistors 142 in einer anderen Schnittansicht gebildet. Das heißt, in dem Herstellungsverfahren, das in 3 bis 5 dargestellt ist, werden zwei Arten von Transistoren 142 und 143 gleichzeitig gebildet, aber beide Transistoren werden nach derselben Prozedur gebildet. Daher wird in Bezug auf die Transistoren in der Folge nur der Dünnfilmstromtransistor 143 beschrieben, und die Beschreibung des Dünnfilmschalttransistors 142 wird unterlassen.
Wie in 3(c) dargestellt ist, wird anschließend ein leitender Film, der einen metallischen Film aus Aluminium, Tantal, Molybdän, Titan, Wolfram oder dergleichen umfasst, durch ein Sputterverfahren gebildet und dann zur Bildung einer Gate-Elektrode 143A strukturiert.
In diesem Zustand wird eine hohe Konzentration von Phosphorionen implantiert, um Source- und Drain-Bereiche 143a und 143b in dem Siliziumdünnfilm 210 in Selbstausrichtung zu der Gate-Elektrode 143 zu bilden. Ein Teil, in den die Unreinheit nicht eingebracht wird, dient als Kanalbereich 143c.
Wie in 3(d) dargestellt ist, wird anschließend ein Zwischenebenenisolierfilm 230 gebildet, werden Kontaktlöcher 232 und 234 gebildet und dann werden Verbindungselektroden 236 und 238 in den Kontaktlöchern 232 beziehungsweise 234 eingebettet.
Wie in 3(e) dargestellt ist, werden anschließend auf dem Zwischenebenenisolierfilm 230 eine Signalleitung 132, eine gemeinsame Stromversorgungsleitung 133 und eine Abtastleitung (in 3 nicht dargestellt) gebildet. Jede der Signalleitungen 132, der gemeinsamen Stromversorgungsleitungen 133 und der Abtastleitungen wird unabhängig von der erforderlichen Dicke als Verdrahtung ausreichend dick gebildet. Insbesondere ist jede der Leitungen zu einer Dicke von etwa 1 bis 2 μm gebildet. Die Verbindungselektrode 238 und jede der Leitungen kann in demselben Schritt gebildet werden. In diesem Fall ist die Verbindungselektrode 238 aus einem ITO-Film gebildet, der in der Folge beschrieben wird.
Dann wird ein Zwischenebenenisolierfilm 240 gebildet, um die oberen Oberflächen der Leitungen zu bedecken, ein Kontaktloch 242 wird an einer Position gebildet, die der Verbindungselektrode 235 entspricht, und ein ITO-Film wird zum Füllen des Kontaktlochs 242 gebildet, wonach eine Strukturierung des ITO-Films zur Bildung einer Pixel-Elektrode 141 folgt, die elektrisch an den Source- und Drainbereich 143a an der vorbestimmten Position angeschlossen ist, die von der Signalleitung 132, der gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133 und der Abtastleitung umgeben ist.
In 3(e) entspricht der Abschnitt zwischen der Signalleitung 132 und der gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133 der vorbestimmten Position, wo das optische Material angeordnet ist. Eine Höhendifferenz 111 wird zwischen der vorbestimmten Position und ihrer Peripherie durch die Signalleitung 132 und die gemeinsame Stromversorgungsleitung 133 gebildet. Insbesondere wird die Höhendifferenz 111 in einer konkaven Form gebildet, in der die vorbestimmte Position tiefer als ihre Peripherie ist.
Wie in 4(a) dargestellt ist, wird anschließend ein flüssiges (eine Lösung in einem Lösemittel) optisches Material (Vorläufer) 114A zur Bildung einer Löcherinjektionsschicht, die einer unteren Schicht des Licht ausstrahlenden Elements 140 entspricht, durch ein Tintenstrahlkopfverfahren abgegeben, wobei die obere Seite des Anzeigesubstrats 121 nach oben gedreht ist, um das optische Material selektiv auf den Bereich (die vorbestimmte Position) aufzutragen, die von der Höhendifferenz 111 umgeben ist. Da der genaue Inhalt des Tintenstrahlverfahrens nicht im Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung enthalten ist, wird auf diesen Inhalt hier nicht eingegangen (bezüglich eines solchen Verfahrens, siehe die Japanische Ungeprüfte Patentschrift Nr. 56-13184 und 2-167751 zum Beispiel).
Materialien zur Bildung der Löcherinjektionsschicht enthalten Polyphenylenvinylen, das von Polytetrahydrothiophenylphenylen als Polymervorläufer, 1,1- bis-(4-N,N,Ditolylaminophenyl)cyclohexan, Tris(8-hydroxychinolynol)aluminium und dergleichen erhalten wird.
Obwohl der flüssige Vorläufer 114A hohe Fluidität hat und zur horizontalen Ausbreitung neigt, wird zu diesem Zeitpunkt die Höhendifferenz 111 gebildet, die die Auftragsposition umgibt, wodurch verhindert wird, dass der flüssige Vorläufer 114a sich von der vorbestimmten Position über die Höhendifferenz 111 nach außen ausbreitet, solange die Menge des flüssigen Vorläufers 114A, die in einem einzigen Auftrag aufgebracht wird, nicht übermäßig erhöht wird.
Wie in 4(b) dargestellt ist, wird anschließend das Lösemittel des flüssigen Vorläufers 114A durch Erwärmung oder Bestrahlung mit Licht verdampft, um eine dünne, feste Löcherinjektionsschicht 140A auf der Pixel-Elektrode 141 zu bilden. Abhängig von der Konzentration des flüssigen Vorläufers 114A wird nur eine dünne Löcherinjektionsschicht 140A gebildet. Wenn daher eine dickere Löcherinjektionsschicht 140A erforderlich ist, werden die Schritte, die in 4(a) und (b) dargestellt sind, in der notwendigen Anzahl von Wiederholungen ausgeführt, um die Löcherinjektionsschicht 140A mit ausreichender Dicke zu bilden, wie in 4(c) dargestellt ist.
Wie in 5(a) dargestellt ist, wird anschließend eine Flüssigkeit (eine Lösung in einem Lösemittel) aus einem optischen Material (organischen fluoreszierenden Material) 114B zur Bildung eines organischen Halbleiterfilms entsprechend einer oberen Schicht des Licht ausstrahlenden Elements 140 durch das Tintenstrahlkopfverfahren abgegeben, wobei die obere Oberfläche des Anzeigesubstrats 121 nach oben gedreht ist, um das optische Material selektiv auf den Bereich (die vorbestimmte Position) aufzutragen, der (die) von der Höhendifferenz 111 umgeben ist.
Zu organischen fluoreszierenden Materialien zählen Cyanopolyphenylenvinylen, Polyphenylenvinylen, Polyalkylphenylen, 2,3,6,7-Tetrahydro-11-oxo-1H,5H,11H(1)benzopyrano[6,7,8-ij]-chinolizin-10-carbonsäure, 1,1-bis-(4-N,N-Ditolylaminophenyl)cyclohexan, 2-13',4'-Dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-1-benzopyryliumperchlorat, Tris(8-hydroxychinolynol)aluminium, 2,3,6,7-Tetrahydro-9-methyl-11-oxo-1H,5H,11H(1)benzopyrano[6,7,8-ij]-chinolizin, aromatische Diaminderivate (TDP), Oxydiazoldimere (OXD), Oxydiazolderivate (PBD), Distyrylarylenderivate (DSA), Chinolynolmetallkomplexe, Beryllium-benzochinolynolderivate (Bebq), Triphenylaminderivate (MTDATA), Distyrylderivate, Pyrazolindimere, Rubren, Chinacridon, Triazolderivate, Polyphenylen, Polyalkylfluoren, Polyalkylthiophen, Azomethinzinkkomplexe, Porphyrinzinkkomplexe, Benzoxazolzinkkomplexe, Phenanthroineuropiumkomplexe und dergleichen.
Obwohl das flüssige organische fluoreszierende Material 114B hohe Fluidität hat und zur horizontalen Ausbreitung neigt, wird zu diesem Zeitpunkt die Höhendifferenz 111 gebildet, die die Auftragsposition umgibt, wodurch verhindert wird, dass das flüssige organische fluoreszierende Material 114B sich von der vorbestimmten Position über die Höhendifferenz 111 nach außen ausbreitet, solange die Menge des flüssigen organischen fluoreszierenden Materials 114B, die in einem einzigen Auftrag aufgebracht wird, nicht übermäßig erhöht wird.
Wie in 5(b) dargestellt ist, wird anschließend das Lösemittel des flüssigen organischen fluoreszierenden Materials 114B durch Erwärmung oder Bestrahlung mit Licht verdampft, um einen festen organischen Halbleiterdünnfilm 140B auf der Löcherinjektionsschicht 140A zu bilden. Abhängig von der Konzentration des flüssigen organischen fluoreszierenden Materials 114B wird nur ein dünner organischer Halbleiterfilm 140B gebildet. Wenn daher eine dickere organische Halbleiterschicht 140B erforderlich ist, werden die Schritte, die in 5(a) und (b) dargestellt sind, in der notwendigen Anzahl von Wiederholungen ausgeführt, um den organischen Halbleiterfilm 140B mit ausreichender Dicke zu bilden, wie in 5(c) dargestellt ist.
Die Löcherinjektionsschicht 140A und der organische Halbleiterfilm 140B bilden das Licht ausstrahlende Element 140. Wie in 5(d) dargestellt ist, wird schließlich die Reflexionselektrode 154 über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats 121 oder in Streifen gebildet.
In dieser Ausführungsform werden Leitungen, wie die Signalleitung 312, die gemeinsame Stromversorgungsleitung 133 und dergleichen gebildet, so dass sie die Bearbeitungsposition umgeben, wo das Licht ausstrahlende Element 140 angeordnet ist, und werden zu einer Dicke gebildet, die größer als die normale Dicke ist, um die Höhendifferenz 111 zu bilden, und der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige organische fluoreszierende Material 114B werden selektiv aufgetragen. Daher hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Strukturierungspräzision des Licht ausstrahlenden Elements 140 hoch ist.
Obwohl die Bildung der Höhendifferenz 111 bewirkt, dass die Reflexionselektrode 154 eine Oberfläche mit einer relativ großen Unebenheit hat, ist die Wahrscheinlichkeit einer Störung, wie einer Trennung oder dergleichen, deutlich verringert, wenn die Dicke der Reflexionselektrode 154 bis zu einem gewissen Grad erhöht ist.
Da die Höhendifferenz 111 unter Verwendung der Leitungen, wie der Signalleitung 132, der gemeinsamen Stromversorgungsleitung 133 und dergleichen, gebildet wird, wird zusätzlich kein neuer Schritt hinzugefügt, und das Herstellungsverfahren ist nicht sehr kompliziert.
Damit sicher verhindert wird, dass der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B von der Innenseite der Höhendifferenz 111 ausfließen, wird vorzugsweise das folgende Verhältnis zwischen der Beschichtungsdicke d_a des flüssigen Vorläufers 114A und des flüssigen organischen fluoreszierenden Materials 114B und der Höhe d_r der Höhendifferenz 111 hergestellt. da < dr... (1)
Wenn jedoch das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B aufgetragen wird, ist die Löcherinjektionsschicht 140A bereits gebildet, und somit muss die Höhe d_r der Höhendifferenz 111 als Wert betrachtet werden, der durch Subtrahieren der Dicke der Löcherinjektionsschicht 140A von der anfänglichen Dicke erhalten wird.
Ebenso ist Gleichung (1) erfüllt, und das folgende Verhältnis wird zwischen der Antriebsspannung v_d, die an den organischen Halbleiterfilm 140B angelegt wird, der Gesamtdicke d_b des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B, der Konzentration r des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B und der minimalen elektrischen Feldstärke E_t (elektrischen Schwellenfeldstärke), bei der eine Änderung in optischen Eigenschaften des organischen Halbleiterfilms 140B eintritt, hergestellt. Vd(db·r) > Et... (2)
In diesem Fall ist das Verhältnis zwischen der Beschichtungsdicke und der Antriebsspannung definiert und es ist sichergestellt, dass der organische Halbleiterfilm 140B eine elektrooptische Wirkung aufweist.
Andererseits kann zur Gewährleistung der Flachheit der Höhendifferenz 111 und des Licht ausstrahlenden Elements 140 und der Gleichförmigkeit in Änderungen in den optischen Eigenschaften des organischen Halbleiterfilms 140B und zur Vermeidung eines Kurzschlusses das folgende Verhältnis zwischen der Dicke d_f des Licht ausstrahlenden Elements 140 zum Zeitpunkt der Vollendung und der Höhe d_r der Höhendifferenz 111 hergestellt werden: df = dr... (3)
Wenn Gleichung (3) erfüllt ist und die folgende Gleichung (4) erfüllt ist, wird zusätzlich das Verhältnis zwischen der Dicke des Licht ausstrahlenden Elements 140 zum Zeitpunkt der Vollendung und der Antriebsspannung definiert, und es wird sichergestellt, dass das organische fluoreszierende Material eine elektrooptische Wirkung aufweist. vd/df > Et... (4)
In diesem Fall jedoch ist die Dicke d_f die Dicke des organischen Halbleiterfilms 140B zum Zeitpunkt der Vollendung, nicht die Dicke des gesamten Licht ausstrahlenden Elements 140.
Das optische Material, das die obere Schicht der Licht ausstrahlenden Schicht 140 bildet, ist nicht auf das organische fluoreszierende Material 114B beschränkt, und es kann ein anorganisches fluoreszierendes Material verwendet werden.
Jeder der Transistoren 142 und 143 als Schaltelement ist vorzugsweise aus polykristallinem Silizium hergestellt, das durch ein Niedertemperaturverfahren bei 600°C oder weniger gebildet wird, wodurch geringe Kosten durch die Verwendung eines Glassubstrats, und eine hohe Leistung aufgrund einer hohen Mobilität erzielt werden. Die Schaltelemente können aus amorphem Silizium oder polykristallinem Silizium bestehen, das durch ein Hochtemperaturverfahren bei 600°C oder mehr gebildet wird.
Neben dem Dünnfilmschalttransistor 142 und dem Dünnfilmstromtransistor 143 kann ein anderer Transistor bereitgestellt sein, oder es kann ein System für einen Antrieb nur durch einen Transistor verwendet werden.
Die Höhendifferenz 111 kann durch die Verwendung der ersten Busleitungen in einer passiven Matrixanzeigevorrichtung, der Abtastleitungen 131 in einer aktiven Matrixanzeigevorrichtung, oder der lichtabschirmenden Schicht gebildet werden.
In dem Licht ausstrahlenden Element 140 kann die Löcherinjektionsschicht 140A fehlen, obwohl die Wirksamkeit der Lichtemission (Rate der Löcherinjektion) leicht abnimmt. Als Alternative wird eine Elektroneninjektionsschicht zwischen dem organischen Halbleiterfilm 140B und der Reflexionselektrode 154 anstelle der Löcherinjektionsschicht 140A gebildet, oder sowohl die Löcherinjektionsschicht als auch die Elektroneninjektionsschicht können gebildet werden.
Obwohl in dieser Ausführungsform das gesamte Licht ausstrahlende Element 140 in Hinblick auf eine Farbanzeige selektiv angeordnet ist, kann zum Beispiel in einer monochromen Anzeigevorrichtung 1 der organische Halbleiterfilm 140B gleichförmig über die gesamte Oberfläche des Anzeigesubstrats 121 gebildet sein, wie in 6 dargestellt ist. Selbst in diesem Fall jedoch muss die Löcherinjektionsschicht 140A selektiv an jeder der vorbestimmten Positionen angeordnet sein, um eine Kreuzkopplung zu verhindern, und somit ist es besonders effektiv, das optische Material unter Verwendung der Höhendifferenz 111 aufzutragen.
(2) Zweite Ausführungsform, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist
7 ist eine Zeichnung, die eine zweite Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, in der eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer passiven Matrixanzeigevorrichtung unter Verwendung einer EL-Anzeigevorrichtung angewendet werden.
7(a) ist eine Draufsicht, die die Anordnung einer Vielzahl von ersten Busleitungen 300 und einer Vielzahl von zweiten Busleitungen 310 zeigt, die senkrecht zu den ersten Busleitungen 300 angeordnet sind, und 7(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 7(a). Dieselben Komponenten wie in der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird unterlassen. Da Einzelheiten des Herstellungsverfahrens auch dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind, ist das Verfahren in den Zeichnungen nicht dargestellt und auch nicht beschrieben.
Das heißt, in dieser Ausführungsform ist ein Isolierfilm 320 aus SiO₂ zum Beispiel so angeordnet, dass er die vorbestimmte Position umgibt, wo das Licht ausstrahlende Element 140 angeordnet ist, um die Höhendifferenz 111 zwischen der vorbestimmten Position und deren Peripherie zu bilden.
Wie in der ersten Ausführungsform kann diese Struktur verhindern, dass der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige organische fluoreszierende Material 114B während des selektiven Auftrags nach außen zu der Peripherie fließen, und hat den Vorteil, eine Hochpräzisionsstrukturierung zu erreichen.
(3) Dritte Ausführungsform, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist
8 ist eine Zeichnung, die eine dritte Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, in der, wie in der ersten Ausführungsform, eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, bei einer aktiven EL-Matrixanzeigevorrichtung angewendet werden. Insbesondere wird die Höhendifferenz 111 unter Verwendung der Pixel-Elektrode 141 gebildet, wodurch eine Hochpräzisionsstrukturierung möglich wird. Dieselben Komponenten wie in den vorangehenden Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 8 ist eine Schnittansicht, die einen Zwischenschritt in dem Herstellungsverfahren zeigt, und die Schritte vor und nach diesem Schritt sind weder dargestellt noch beschrieben, da sie im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
Das heißt, in dieser Ausführungsform wird die Pixel-Elektrode 141 so gebildet, dass sie eine größere Dicke als eine normale Dicke hat, um die Höhendifferenz 111 zwischen der Pixel-Elektrode 141 und deren Peripherie zu bilden. Mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform wird die Höhendifferenz in einer konvexen Form gebildet, in der die Pixel-Elektrode 141, die später mit dem optischen Material beschichtet wird, höher als ihre Peripherie ist.
Wie in der ersten Ausführungsform wird zur Bildung der Löcherinjektionsschicht, die der unteren Schicht des Licht ausstrahlenden Elements 140 entspricht, das flüssige (eine Lösung in einem Lösemittel) optische Material (Vorläufer) 114A abgegeben, um das optische Material auf der oberen Oberfläche der Pixel-Elektrode 141 aufzutragen.
Anders als in der ersten Ausführungsform jedoch wird der flüssige Vorläufer 114A auf das Anzeigesubstrat aufgetragen, während das Anzeigesubstrat umgedreht ist, d.h., in dem Zustand, in dem die obere Oberfläche der Pixel-Elektrode 141, die mit dem Vorläufer 1114A beschichtet wird, nach unten gedreht ist.
Dadurch bleibt der flüssige Vorläufer 114A aufgrund der Schwerkraft und Oberflächenspannung auf der oberen Oberfläche der Pixel-Elektrode, und verteilt sich nicht zu deren Peripherie. Daher kann der flüssige Vorläufer 114A durch Erwärmung oder Bestrahlung mit Licht verfestigt werden, um dieselbe dünne Löcherinjektionsschicht zu bilden, wie in 4(b) dargestellt ist, und dieser Schritt wird wiederholt, um die Löcherinjektionsschicht zu bilden. Der organische Halbleiterfilm kann auch durch dasselbe Verfahren gebildet werden.
Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform das flüssige optische Material unter Verwendung der Höhendifferenz 111 aufgetragen, die in konvexer Form gebildet ist, wodurch die Strukturierungspräzision des Licht ausstrahlenden Elements verbessert wird.
Die Menge des flüssigen optischen Materials, die auf der oberen Oberfläche der Pixel-Elektrode 141 verbleibt, kann unter Verwendung der Trägheitskraft, wie Zentrifugalkraft oder dergleichen, eingestellt werden.
(4) Vierte Ausführungsform
9 ist eine Zeichnung, die eine vierte Ausführungsform zeigt, die für die vorliegende Erfindung veranschaulichend ist, in der, wie in der ersten Ausführungsform, ein Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer aktiven EL-Matrixanzeigevorrichtung angewendet wird. Dieselben Komponenten wie in den vorangehenden Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 9 ist eine Schnittansicht, die einen Zwischenschritt in dem Herstellungsverfahren zeigt, und die Schritte vor und nach diesem Schritt sind weder dargestellt noch beschrieben, da sie im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
Das heißt, in dieser Ausführungsform wird zunächst die Reflexionselektrode 154 auf dem Anzeigesubstrat 121 gebildet, und dann wird der Isolierfilm 320 auf der Reflexionselektrode 154 gebildet, so dass er die vorbestimmte Position umgibt, wo das Licht ausstrahlende Element 140 später angeordnet wird, und die Höhendifferenz 111 in einer konkaven Form bildet, in der die vorbestimmte Position tiefer als ihre Peripherie ist.
Wie in der ersten Ausführungsform wird dann das flüssige optische Material selektiv durch das Tintenstrahlverfahren in dem Bereich aufgetragen, der von der Höhendifferenz 111 umgeben ist, um das Licht ausstrahlende Element 140 zu bilden.
Andererseits werden Abtastleitungen 131, Signalleitungen 132, Pixel-Elektroden 141, Dünnfilmschalttransistoren 142, Dünnfilmsstromtransistoren 143 und ein Isolierfilm 240 auf einem Ablösesubstrat 122 durch eine Ablöseschicht 152 gebildet.
Schließlich wird die Struktur, die von der Ablöseschicht 152 auf dem Ablösesubstrat 122 abgezogen wird, auf das Anzeigesubstrat 121 übertragen.
In dieser Ausführungsform wird das flüssige optische Material unter Verwendung der Höhendifferenz 111 aufgetragen, wodurch eine Strukturierung mit hoher Präzision möglich wird.
Ferner ist es in dieser Ausführungsform möglich, in folgenden Schritten die Beschädigung an dem Basismaterial, wie dem Licht ausstrahlenden Element 140, oder eine Beschädigung der Abtastleitungen 131, der Signalleitungen 132, der Pixel-Elektroden 141, der Dünnfilmschalttransistoren 132, der Dünnfilmstromtransistoren 143 oder des Isolierfilms 240 aufgrund des Auftrags des optischen Materials zu verringern.
Obwohl in dieser Ausführungsform eine aktive Matrixanzeigevorrichtung beschrieben ist, kann eine passive Matrixanzeigevorrichtung verwendet werden.
Im Gegensatz zu jeder der obengenannten Ausführungsformen kann zum Beispiel die Höhendifferenz 111 durch Auftragen eines flüssigen Materials oder Bilden eines Materials auf dem Ablösesubstrat durch die Ablöseschicht und anschließendes Übertragen der Struktur, die von der Ablöseschicht auf dem Ablösesubstrat abgelöst wurde, auf das Anzeigesubstrat, gebildet werden.
Obwohl in jeder der vorangehenden Ausführungsformen ein organisches oder anorganisches EL-Material als optisches Material verwendet wird, ist das optische Material nicht auf diese Materialien beschränkt und kann ein Flüssigkristall sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da, wie zuvor beschrieben, ein flüssiges optisches Material unter Verwendung einer Höhendifferenz, einer gewünschten Verteilung einer flüssigkeitsabstoßenden Eigenschaft und Lyophilizität, oder einer gewünschten Potenzialverteilung aufgetragen wird, wird die Wirkung einer Verbesserung der Strukturierungspräzision des optischen Materials erreicht.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Abtastleitungen, einer Vielzahl von Signalleitungen, Schaltelementen und Elektrolumineszenzelementen, wobei jedes der Schaltelemente von einem Abtastsignal gesteuert wird, das durch eine entsprechende Abtastleitung der Vielzahl von Stromquellenleitungen zugeleitet wird, oder von einem Bilderzeugungssignal, das durch eine entsprechende Signalleitung der Vielzahl von Signalleitungen zugeleitet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bilden einer Differenz in einer Höhe (320) an einem peripheren Abschnitt um vorbestimmte Positionen auf einem ersten Substrat (121), so dass die Höhe des peripheren Bereichs höher als jene der vorbestimmten Positionen wird; Anordnen einer flüssigen Lösung, die ein optisches Material in einem Lösemittel enthält, an den vorbestimmten Positionen auf dem ersten Substrat; Verdampfen des Lösemittels zur Bildung der Elektrolumineszenzelemente (140); Bilden von Schaltelementen (142, 143), die auf einer Ablöseschicht (152) auf einem zweiten Substrat (122) gehalten werden; und Anordnen jedes der Schaltelemente an einer Position, die einer entsprechenden vorbestimmten Position der vorbestimmten Positionen entspricht, durch Übertragen der Schaltelemente von dem zweiten Substrat auf das erste Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Bilden von Pixel-Elektroden, die auf dem zweiten Substrat durch die Ablöseschicht gehalten werden, wobei jede der Pixel-Elektroden an einer Position, die einer entsprechenden vorbestimmten Position der vorbestimmten Positionen entspricht, durch Übertragen der Pixel-Elektroden von dem zweiten Substrat auf das erste Substrat angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Bilden eines Isolierfilms an einem peripheren Bereich um die entsprechende vorbestimmte Position.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schnittpunkt zwischen der Vielzahl von Abtastleitungen und der Vielzahl von Signalleitungen an Positionen, die entsprechenden vorbestimmten Positionen der vorbestimmten Positionen entsprechen, durch Übertragen der Vielzahl von Abtastleitungen und der Vielzahl von Signalleitungen, die von dem zweiten Substrat gehalten werden, auf das erste Substrat angeordnet werden.