FR2849960A1 - Dispositif electroluminescent organique et son procede de fabrication - Google Patents

Dispositif electroluminescent organique et son procede de fabrication Download PDF

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif électroluminescent organique comprend un premier substrat (110) et un second substrat (150) sont espacés et se font face l'un l'autre. Une pluralité de sous-pixels Psub est définie sur les premier et second substrats (110 et 150). Une couche d'élément de tableau (140) présentant une pluralité de transistors menants à couche mince TD correspondant à chaque sous-pixel Psub est formée sur le premier substrat (110). Une configuration de connexion électrique (142) reliée au transistor menant à couche mince TD est formée sur la couche d'élément de tableau (140). La configuration de connexion électrique (142) est composée de matériau conducteur et peut être formée dans une structure à couches multiples comprenant un matériau isolant en prenant en compte son épaisseur. La configuration de connexion électrique (142) peut être reliée électriquement au transistor menant à couche mince TD par l'intermédiaire d'une électrode de connexion supplémentaire. Le transistor menant à couche mince TD présente une électrode de porte (112), une couche de semi-conducteurs (114) et des électrodes source et déversoir (116 et 118), et la configuration de connexion électrique (142) est directement reliée à l'électrode déversoir (118).

Description

i
DISPOSITIF ELECTROLUMINESCENT ORGANIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif à écran plat et plus particulièrement un dispositif électroluminescent organique et son procédé de fabrication.
Les dispositifs à écrans à cristaux liquides ont été très largement utilisés dans le domaine des dispositifs à écrans plats en raison de leur poids léger et de leur faible 10 consommation d'énergie. Le dispositif à écran à cristaux liquides n'est pas un élément électroluminescent mais plutôt un élément récepteur de lumière qui nécessite une source lumineuse supplémentaire pour afficher des images. Par conséquent, il existe une limite technique à l'amélioration de la luminosité, de l'étendue du contraste, du champ de visée, et à l'élargissement de la taille d'un écran à cristaux liquides. Pour cette raison, la 15 recherche a été continue dans ce domaine afin de développer un nouvel écran plat qui peut surmonter les problèmes mentionnés ci- dessus.
Le dispositif électroluminescent organique est l'un de ces nouveaux écrans plats.
Du fait que le dispositif électroluminescent organique émet de la lumière, permet un large champ de visée et une grande étendue de contraste, le dispositif électroluminescent 20 organique est supérieur comparativement au dispositif à écran à cristaux liquides. De plus, un dispositif électroluminescent organique ne nécessite pas de rétro-éclairage. En outre, un dispositif électroluminescent organique présente également les avantages d'être léger en poids, d'avoir un profil mince et une faible consommation d'énergie. De plus, le dispositif électroluminescent organique peut être entraîné avec un courant 25 continu (cc) faible et présente un temps de réponse rapide. Du fait que le dispositif électroluminescent organique utilise un matériau solide à la place d'un matériau fluide, tel qu'un cristal liquide, un dispositif électroluminescent organique est plus stable s'il reçoit un impact extérieur. Le matériau solide présente également une gamme plus large de températures de fonctionnement comparativement au cristal liquide.
Lé dispositif électroluminescent organique présente également un avantage en termes de cots de production comparativement à un écran à cristaux liquides.
Spécifiquement, un appareil de déposition et un appareil d'encapsulation sont tout ce qui est nécessaire pour fabriquer un dispositif électroluminescent organique, alors que l'écran à cristaux liquides ou les écrans à plasma peuvent nécessiter de nombreuses R:\Brevets\21900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 1/51 sortes d'appareils. Ainsi, le procédé de fabrication du dispositif électroluminescent organique est très simple comparativement à l'écran à cristaux liquides ou à plasma.
La présente invention a pour objet un dispositif électroluminescent organique, comprenant: - des premier et second substrats espacés et se faisant face l'un l'autre; - une diode électroluminescente organique sur une surface intérieure du second substrat; - une ligne de porte formée sur une surface intérieure du premier substrat dans une première direction; une ligne de données formée dans une seconde direction croisant la première direction; - une ligne d'alimentation électrique espacée de la ligne de données et formée dans la seconde direction, la ligne d'alimentation électrique composée du même matériau que la ligne de porte, la ligne d'alimentation électrique ayant une ligne 15 d'alimentation électrique à maillons à proximité d'une partie de croisement de la ligne de porte et de la ligne d'alimentation électrique; - un transistor de commutation à couche mince au niveau d'une partie de croisement des lignes de porte et de données, le transistor de commutation à couche mince comprenant une première couche de semi- conducteurs composée de silicium 20 amorphe; - un transistor menant à couche mince au niveau d'une partie de croisement du transistor de commutation à couche mince et de la ligne d'alimentation électrique, le transistor menant à couche mince comprenant une seconde couche de semiconducteurs composée de silicium amorphe; - une électrode de connexion reliée au transistor menant à couche mince composée du même matériau que la ligne de données; et - une configuration de connexion électrique correspondant à l'électrode de connexion et destinée à relier électriquement l'électrode de connexion à la diode électroluminescente organique, - dans lequel le transistor de commutation à couche mince et le transistor menant à couche mince comprennent des première et seconde couches isolantes de porte, respectivement, la première couche isolante de porte ayant la même forme que la première couche de semi-conducteurs, la seconde couche isolante de porte ayant la même forme que la seconde couche de semi-conducteurs.
R:\Bevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 2/51 Selon un mode de réalisation de l'invention, ce dispositif comprend en outre une plage de porte, une plage de données et une plage d'alimentation électrique disposées au niveau d'une extrémité de la ligne de porte, la ligne de données et la ligne d'alimentation électrique, respectivement.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ce dispositif comprend en outre une électrode de plage de porte sur la plage de porte et une électrode de plage d'alimentation électrique sur la plage d'alimentation électrique, dans lequel l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique sont composées du même matériau que la ligne de données.
Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, ce dispositif comprend en outre une première configuration entre la plage de porte et l'électrode de plage de porte et une seconde configuration entre la plage d'alimentation électrique et l'électrode de plage d'alimentation électrique.
Selon un autre mode encore de réalisation du dispositif selon l'invention, chacune 15 des première et seconde configurations comprend une couche isolante et une couche de matériau de semi-conducteur.
Selon une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, la première configuration présente un trou de contact de plage de porte exposant la plage de porte et la seconde configuration présente un trou de contact de plage d'alimentation électrique 20 exposant la plage d'alimentation électrique.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, le dispositif comprend en outre une couche de passivation sur l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique, dans lequel la couche de passivation présente des première, deuxième, troisième et quatrième ouvertures exposant l'électrode de connexion, la plage 25 de données, l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique, respectivement.
Selon encore une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, le transistor de commutation à couche mince comprend en outre une première électrode de porte, une première électrode source et une première électrode déversoir, la première électrode de 30 porte étant étendue depuis la ligne de porte, la première couche de semi-conducteurs étant formée sur la première électrode de porte et ayant une couche active composée de silicium amorphe et une couche de contact ohmique composée de silicium amorphe dopé aux impuretés, les premières électrodes source et déversoir étant formées sur la première couche de semi- conducteurs et espacées l'une de l'autre.
R \Brevels\2 1900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 3/51 Selon une autre forme encore d'exécution du dispositif selon l'invention, le transistor menant à couche mince comprend en outre une seconde électrode de porte, une seconde électrode source et une seconde électrode déversoir, la seconde électrode de porte étant reliée à la première électrode déversoir, la seconde couche de semi5 conducteurs étant formée sur la seconde électrode de porte et ayant une couche active composée de silicium amorphe et une couche de contact ohmique composée de silicium amorphe dopé aux impuretés, les secondes électrodes source et déversoir étant formées sur la seconde couche de semi-conducteurs et espacées l'une de l'autre.
Selon encore une autre forme d'exécution du dispositif selon l'invention, 10 l'électrode de connexion s'étende depuis la seconde électrode déversoir.
Le dispositif selon la présente invention peut comprendre en outre une électrode de puissance s'étendant depuis la ligne d'alimentation électrique et reliée à la seconde électrode source.
Eventuellement, la ligne d'alimentation électrique à maillons est composée du 15 même matériau que la ligne de données selon le même processus que la ligne de données.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un substrat à tableau pour un dispositif électroluminescent organique comprenant un élément de tableau sur un premier substrat et une diode électroluminescente organique 20 sur un second substrat, consistant à: former une électrode de porte, une plage de porte, une électrode de puissance et une plage d'alimentation électrique en déposant un premier matériau métallique sur un substrat puis en configurant le premier matériau à l'aide du premier processus de masque; - former une couche isolante de porte, une couche de semi-conducteurs, une configuration de matériau de semi-conducteur, une première configuration et une seconde configuration en déposant un premier matériau isolant, du silicium amorphe et du silicium amorphe dopé sur le substrat comprenant l'électrode de porte, la plage de porte, l'électrode de puissance et la plage d'alimentation électrique, et en 30 configurant le premier matériau isolant, le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé à l'aide d'un deuxième processus de masque, dans lequel la couche de semiconducteurs est disposée sur l'électrode de porte et comprend le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé, la configuration de matériau de semi-conducteur s'étend depuis la couche de semi-conducteurs et présente un trou de contact d'électrode de 35 puissance exposant l'électrode de puissance, la première configuration présente un R\Breves\2 1900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 4/51 trou de contact de plage de porte exposant la plage de porte et la seconde configuration présente un trou de contact de plage d'alimentation électrique exposant la plage d'alimentation électrique; former une configuration de connexion électrique en déposant un deuxième s matériau isolant sur la couche de semi-conducteurs, la configuration de matériau de semi-conducteur, la première configuration et la seconde configuration puis en configurant le deuxième matériau isolant à l'aide d'un troisième processus de masque, la configuration de connexion électrique revêtant une forme de colonne et correspondant à la diode électroluminescente organique; - former une électrode source, une électrode déversoir, une électrode de connexion, une plage de données, une électrode de plage de porte et une électrode de plage d'alimentation électrique en déposant un deuxième matériau métallique sur le substrat comprenant la configuration de connexion électrique puis en configurant le deuxième matériau métallique à l'aide d'un quatrième processus de masque, dans 15 lequel les électrodes source et déversoir sont formées sur la couche de semiconducteurs et espacées l'une de l'autre, l'électrode source est reliée à l'électrode de puissance par l'intermédiaire du trou de contact de l'électrode de puissance, l'électrode de connexion s'étend depuis l'électrode déversoir et couvre la configuration de connexion électrique, l'électrode de plage de porte est reliée à la 20 plage de porte par l'intermédiaire du trou de contact de plage de porte, et l'électrode de plage d'alimentation électrique est reliée à la plage d'alimentation électrique par l'intermédiaire du trou de contact de plage d'alimentation électrique, et dans lequel l'électrode de porte, la couche de semi- conducteurs, l'électrode source et l'électrode déversoir forment un transistor à couche mince; et - former une couche de passivation ayant une première, une deuxième, une troisième et une quatrième ouvertures en déposant un troisième matériau isolant sur le substrat comprenant l'électrode source, l'électrode déversoir, l'électrode de connexion, la plage de données, l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique puis en configurant le troisième matériau isolant à l'aide 30 d'un cinquième processus de masque, dans lequel la première ouverture expose l'électrode de connexion, la deuxième ouverture expose la plage de données, la troisième ouverture expose l'électrode de plage de porte et la quatrième ouverture expose l'électrode de plage d'alimentation électrique.
Le procédé selon la présente invention peut en outre impliquer une ou plusieurs 35 des étapes suivantes, en association avec les étapes décrites ci-dessus: R:\Brevets\21900\2193I.doc - 26 décenbre 2003 - 5/51 - la couche isolante de porte revêt la même forme que la couche de semiconducteurs.
- la couche de semi-conducteurs utilisant les électrodes source et déversoir est configurée sélectivement en tant que masque de gravure afin de former une couche active composée du silicium amorphe et une couche de contact ohmique composée du silicium amorphe dopé.
- le premier processus de masque consiste à former une ligne de porte et une ligne d'alimentation électrique et le quatrième processus de masque consiste à former une ligne de données et une ligne d'alimentation électrique à maillons, la ligne de porte étant reliée à l'électrode de porte, la ligne d'alimentation électrique croisant la ligne 10 de porte et étant reliée à la plage d'alimentation électrique et à l'électrode de puissance, la ligne de données étant parallèle à et espacée de la ligne d'alimentation électrique, la ligne d'alimentation électrique à maillons étant reliée à la ligne d'alimentation électrique et à l'électrode de plage d'alimentation électrique.
- le transistor à couche mince est un transistor menant à couche mince relié 15 électriquement à la diode électroluminescente organique.
Les dispositifs électroluminescents organiques peuvent être classés soit dans un dispositif de type matriciel passif, soit dans un dispositif de type matriciel actif. Dans le dispositif électroluminescent organique de type matriciel actif, la tension appliquée au pixel est également stockée dans un condensateur mémoire CST de telle sorte que la 20 tension soit maintenue jusqu'à ce qu'un signal pour le prochain cadre soit appliquée. Par conséquent, le pixel peut retenir le signal jusqu'au prochain cadre sans tenir compte du nombre de lignes balayées. Le dispositif électroluminescent organique de type matriciel actif peut obtenir une luminance appropriée avec un courant continu (cc) faible. En outre, le dispositif électroluminescent organique de type matriciel actif revêt des 25 avantages tels qu'une faible consommation d'énergie et une haute résolution avec une grande taille d'écran. Une structure de base et une propriété opérationnelle du dispositif électroluminescent organique de type matriciel actif vont être décrites ci-après en faisant référence à la figure 1.
La figure 1 est un schéma de principe d'un pixel d'un dispositif électroluminescent 30 organique de type matriciel actif selon l'état de la technique. Une structure de base et une propriété opérationnelle du dispositif électroluminescent organique de type matriciel actif vont être décrites ci-après en faisant référence à la figure 1. Tel qu'illustré sur la figure 1, une ligne de balayage 2 est formée dans une première direction alors que les circuits de transmission et les lignes d'alimentation électrique 4 et 6, formées espacées 35 l'une de l'autre et croisant la ligne de balayage 2, sont formées dans une seconde R \Brevets\2 1900 12931.doc - 26 décembre 2003 - 6/51 direction. La ligne de balayage 2 avec les circuits de transmission et les lignes d'alimentation électriques 4 et 6 définissent une région de pixel. Un transistor de commutation à couche mince Ts, tel qu'un élément d'adressage, est formé à proximité d'une intersection des lignes de balayage et des circuits de transmission 2 et 4, et un 5 condensateur mémoire CST est relié au transistor de commutation à couche mince Ts. Un transistor menant à couche mince TD, tel qu'un élément de source de courant, est relié au transistor de commutation à couche mince Ts, au condensateur mémoire CST et à la ligne d'alimentation électrique 6. Le transistor menant à couche mince TD est relié électriquement à une électrode à anode d'une diode électroluminescente organique E qui 10 est entraînée par un courant statique. L'électrode à anode de même que l'électrode à cathode sont des composants de la diode électroluminescente organique E. Le transistor de commutation à couche mince Ts sert à contrôler une tension appliquée au transistor menant à couche mince Ts et le condensateur mémoire CST sert à stocker une charge pour maintenir la tension appliquée au transistor menant à couche mince Ts. Le principe 15 d'entraînement du dispositif électroluminescent organique selon l'état de la technique va être décrit ci-après.
Quand le transistor de commutation à couche mince Ts est allumé, un signal de données peut être appliqué au transistor menant à couche mince TD et au condensateur mémoire CST par l'intermédiaire du transistor de commutation à couche mince Ts. 20 Quand le transistor menant à couche mince TD est allumé, un courant depuis la ligne d'alimentation électrique 6 peut être appliqué à la diode électroluminescente organique E. Le courant passant à travers le transistor menant à couche mince TD passe alors à travers la diode électroluminescente organique E de telle manière que la diode électroluminescente organique E puisse émettre de la lumière. Du fait que le degré selon 25 lequel le transistor menant à couche mince TD est ouvert dépend de l'amplitude du signal de données, des niveaux de gris peuvent s'afficher en contrôlant une quantité de courant qui passe à travers le transistor menant à couche mince TD. Un signal de données qui est stocké dans le condensateur mémoire CST est appliqué continuellement au transistor menant à couche mince TD et par conséquent la diode électroluminescente organique E 30 peut émettre continuellement de la lumière à un niveau de gris spécifique jusqu'à ce qu'un signal pour un prochain cadre soit appliqué.
La figure 2 est une vue en plan d'un pixel d'un dispositif électroluminescent organique à matrice active selon l'état de la technique. Tel qu'illustré sur la figure 2, le pixel comprend un transistor de commutation à couche mince Ts et un transistor menant 35 à couche mince TD. Tel qu'également illustré sur la figure 2, une ligne de porte 37 est R:\Brevets\21900\2193l.doc - 26 décembre 2003 - 7/51 formée dans une première direction, et une ligne de données 51 et une ligne d'alimentation électrique 41, qui sont espacées l'une de l'autre, sont formées dans une seconde direction. La ligne de porte 37 croise la ligne de données 51 et la ligne d'alimentation électrique 41 et définit une région de pixel P entre la ligne de porte 37, la 5 ligne de données 51 et la ligne d'alimentation électrique 41. Un transistor de commutation à couche mince Ts est formé à proximité d'une intersection des lignes de porte et de données 37 et 51 et un transistor menant à couche mince TD est formé à proximité d'une intersection du transistor de commutation à couche mince Ts et de la ligne d'alimentation électrique 41. La ligne d'alimentation électrique 41 et une électrode 10 de condensateur 34, qui est reliée à une couche de semi-conducteurs 31 du transistor de commutation à couche mince Ts, forment un condensateur mémoire CST. Une première électrode 58 est reliée électriquement au transistor menant à couche mince TD. Bien que non illustrée sur la figure 2, une couche électroluminescente organique et une seconde électrode sont formées séquentiellement sur la première électrode 58. La zone o la 15 première électrode 58 est formée est définie en tant que région électroluminescente L. Le transistor menant à couche mince TD présente une couche de semi-conducteurs 32 et une électrode de porte 38. Le transistor de commutation à couche mince Ts présente une électrode de porte 35. Des structures en couche de la région électroluminescente organique L, le transistor menant à couche mince TD et le condensateur mémoire CST 20 vont être décrits ci-après en faisant référence à la figure 3.
La figure 3 est une vue en coupe transversale le long de la ligne III III' de la figure 2. Sur la figure 3, un transistor menant à couche mince TD ayant une couche de semi-conducteurs 32, une électrode de porte 38, des électrodes source et déversoir 50 et 52 est formé sur un substrat isolant 1. Une électrode de puissance 42 s'étendant depuis 25 une ligne d'alimentation électrique (non illustrée) est reliée électriquement à l'électrode source 50 et une première électrode composée de matériau conducteur transparent est reliée électriquement à l'électrode déversoir 52. Une électrode de condensateur 34 est formée sous l'électrode de puissance 42 du même matériau que celui employé pour former la couche de semi-conducteurs 32. L'électrode de puissance 42 et l'électrode de 30 condensateur 34 forment un condensateur mémoire CST. Une couche électroluminescente organique 64 et une électrode à cathode 66 sont formée séquentiellement sur la première électrode 58 pour compléter la formation d'une région électroluminescente L. Une couche tampon 30 est formée entre le substrat 1 et la couche de semi-conducteurs 32. Des première, deuxième, troisième et quatrième couches de 35 passivation 40, 44, 54 et 60 présentant respectivement un trou de contact pour un contact R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 8/51 électrique dans chaque couche sont formées sur le substrat 1. 2La première couche de passivation 40 est formée entre l'électrode mémoire 34 et l'électrode de puissance 42 et sert de substance diélectrique. La deuxième couche de passivation 44 est formée sur l'électrode de puissance 42 et la troisième couche de passivation 54 est formée entre 5 l'électrode source 50 et la première électrode 58. La quatrième couche de passivation 60 est formée entre le transistor menant à couche mince TD et une seconde électrode 66.
Les figures 4A à 4I sont des vues en coupe transversale illustrant des procédés de fabrication du dispositif électroluminescent organique à matrice active selon l'état de la technique et correspondent aux coupes transversales le long de la ligne III-HI' de la 10 figure 2. Le dispositif électroluminescent organique peut être fabriqué à l'aide d'un procédé photo-lithographique dans lequel des couches minces sont configurées en exposant puis en développant une résine photosensible tel qu'un matériau photosensible.
Tel qu'illustré sur la figure 4A, une couche tampon 30 est formée sur un substrat isolant 1 avec un premier matériau isolant. Ensuite, une couche de semi-conducteurs 32 et une 15 électrode de condensateur 34 sont composées de silicium photocristallin sur la couche tampon 30 grâce à un premier procédé de photolithographie à l'aide d'un premier masque.
Ultérieurement tel qu'illustré sur la figure 4B, une couche isolante de porte 36 et une électrode de porte 38 sont formées sur la couche de semiconducteurs 32 en 20 déposant séquentiellement un deuxième matériau isolant et un premier matériau métallique sur la couche de semiconducteurs 32 puis en configurant le matériau déposé par le biais d'un deuxième procédé de photolithographie à l'aide d'un deuxième masque.
Puis, tel qu'illustré sur la figure 4C, une première couche de passivation 40 est formée sur la totalité du substrat sur lequel la couche isolante de porte 36 et l'électrode de porte 25 38 sont déjà formées. Une électrode de puissance 42 est ultérieurement formée sur la première couche de passivation 40 dans une zone correspondant à l'électrode de condensateur 34 en déposant un deuxième matériau métallique sur la première couche de passivation 40 puis en le configurant par le biais d'un troisième procédé de photolithographie à l'aide d'un troisième masque.
Tel qu'illustré sur la figure 4D, une deuxième couche de passivation 44 présentant des premier et second trous de contact 46a et 46b et un trou de contact de condensateur 48 est formé dans la première couche de passivation 40 en déposant un troisième matériau isolant sur la première couche de passivation 40 puis en le configurant par le biais d'un quatrième procédé de photo-lithographie à l'aide d'un quatrième masque. Les 35 premier et second trous de contact 46a et 46b exposent des parties au niveau des deux R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 9/51 cotés de la couche de semi-conducteurs 32 et le trou de contact de condensateur 48 expose une partie de l'électrode de puissance 42. La couche de semi-conducteurs 32 est dopée avec des impuretés tel que du bore (B) ou du phosphore (P) afin de définir une région de canal 32a correspondant à l'électrode de porte 38, et les régions source et déversoir 32b et 32c au niveau des deux cotés de la région de canal 32a.
Tel qu'illustré sur la figure 4E, les électrodes source et déversoir 50 et 52 sont ultérieurement formées sur la deuxième couche de passivation 44 en déposant un troisième matériau métallique et le configurant par le biais d'un procédé photolithographique à l'aide d'un cinquième masque. L'électrode source 50 est reliée à la 10 région source 32b grâce au premier trou de contact 46a et est reliée à l'électrode de puissance 42 par l'intermédiaire du trou de contact de condensateur 48. L'électrode déversoir 52 est reliée à la région déversoir 32c par l'intermédiaire du second trou de contact 46b. La couche de semi-conducteurs 32, l'électrode de porte 38 et les électrodes source et déversoir 50 et 52 forment un transistor menant à couche mince TD. 15 L'électrode de puissance 42 et l'électrode de condensateur 34 sont reliées électriquement à l'électrode source 52 et une couche de semi-conducteurs (non illustrée) d'un transistor de commutation à couche mince (non illustré) respectivement et forment un condensateur mémoire CST à l'aide de la première couche de passivation 40 en tant que substance diélectrique.
En faisant référence à la figure 4F, une troisième couche de passivation 54 présentant un trou de contact de déversoir 56 est formée en déposant un quatrième matériau isolant sur la totalité du substrat 1 sur lequel les électrodes source et déversoir 50 et 52 sont déjà formées puis en le configurant par le biais d'un sixième procédé photo-lithographique à l'aide d'un sixième masque. Tel qu'illustré sur la figure 4G une 25 première électrode 58 est alors formée sur la troisième couche de passivation 54 dans une zone correspondant à une région électroluminescente organique L en déposant un quatrième matériau métallique sur la troisième couche de passivation 54 puis en le configurant par le biais d'un septième procédé photo-lithographique à l'aide d'un septième masque. La première électrode 58 est reliée à l'électrode déversoir 52 par le 30 biais du trou de contact de déversoir 56.
Puis, tel qu'illustré sur la figure 4H, une quatrième couche de passivation 60 présentant une première partie d'exposition de l'électrode 62 expose une première partie d'électrode correspondant à la région électroluminescente organique L formée en déposant un cinquième matériauisolant sur la totalité du substrat 1 sur lequel la 35 première électrode 58 est déjà formée puis en le configurant par le biais d'un huitième R \Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 10/51 procédé de photolithographie à l'aide d'un huitième masque. La quatrième couche de passivation 60 sert également à protéger le transistor menant à couche mince TD de l'humidité et des contaminants.
Tel qu'illustré sur la figure 41, une couche électroluminescente organique 64 s entrant en contact avec la première électrode 58 par l'intermédiaire de la première partie d'exposition de l'électrode 62 est formée sur le substrat 1 sur lequel la quatrième couche de passivation 60 est déjà formée. Une seconde électrode 66 est ultérieurement formée sur la couche électroluminescente organique 64 et la quatrième couche de passivation 60en déposant un cinquième matériau métallique sur la totalité du substrat 1. Si la 10 première électrode 58 est utilisée en tant qu'électrode à anode, le cinquième matériau métallique devrait avoir une propriété de réflexion de manière à réfléchir la lumière émise depuis la couche électroluminescente organique 64 et ainsi afficher une image. De plus, le cinquième matériau métallique est sélectionné à partir des matériaux métalliques présentant un travail d'extraction faible de telle sorte que la seconde électrode 66 puisse 15 facilement distribuer des électrons.
La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un dispositif électroluminescent organique selon l'état de la technique. Tel qu'illustré sur la figure 5, un premier substrat 70 sur lequel une pluralité de sous-pixels Psub sont définis et un second substrat 90 sont espacés l'un de l'autre. Une couche d'élément de tableau 80 présentant une pluralité de 20 transistors menants à couche mince TD correspondant à chaque sous-pixel Psub est formée sur le premier substrat 70. Une pluralité de premières électrodes 72 correspondant à chaque sous--pixel Psub est formée sur la couche d'éléments de tableau 80. La pluralité de premières électrodes 72 est respectivement reliée aux transistors menants à couche mince TD des sous-pixels Psub Une couche électroluminescente 25 organique 74 destinée à émettre de la lumière de couleur rouge (R), verte (V) et bleue (B) à partir des sous-pixels Psub est formée sur la première électrode 72. Une seconde électrode 76est formée sur la couche électroluminescente organique 74. Les première et seconde électrodes 72 et 76, et la couche électroluminescente organique 74 forment une diode électroluminescente organique E. La lumière émise depuis la couche 30 électroluminescente organique 74 passe à travers la première électrode 72. C'est-à-dire, le dispositif électroluminescent organique est un dispositif électroluminescent organique inférieur de type à émission.
Le second substrat 90 est utilisé en tant que substrat d'encapsulation et présente une partie déprimée 92 au niveau d'une surface médiane de celuici et un déshydratant 35 absorbant l'humidité 94 destiné à protéger la diode électroluminescente organique E de R:\Breets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 11/51 l'humidité extérieure. Le second substrat 90 est espacé de la seconde électrode 76 d'une certaine distance. Une configuration de joint 85 est formée sur l'un des premier et second substrats 70 et 90 et plus tard utilisée pour attacher les premier et second substrats 70 et 90.
La fixation du substrat présentant la couche d'élément de tableau et la diode électroluminescente organique à un substrat d'encapsulation supplémentaire complète le dispositif électroluminescent organique inférieur de type à émission selon l'état de la technique. Si la couche d'élément de tableau et la diode électroluminescente organique sont formées sur le même substrat, alors le rendement d'un panneau ayant la couche 1o d'élément de tableau et la diode électroluminescente organique dépend des rendements individuels de la couche d'élément de tableau et de la diode électroluminescente organique. Le rendement du panneau est grandement affecté par le rendement de la diode électroluminescente. Par conséquent, si une diode électroluminescente organique inférieure qui est habituellement composée d'une couche mince ayant une épaisseur de 1 15 000 présente un défaut en raison d'impuretés et de contaminants, le panneau est classé comme étant défectueux. Cela conduit à un gaspillage des cots de production et de matière, réduisant ainsi le rendement.
Les dispositifs électroluminescents organiques inférieurs de type à émission présentent les avantages d'une grande stabilité d'image et d'un traitement de fabrication 20 variable. Toutefois, les dispositifs électroluminescents organiques inférieurs de type à émission ne conviennent pas à la mise en place dans des dispositifs qui nécessitent une haute résolution car les dispositifs électroluminescents organiques inférieurs de type à émission présentent une faible ouverture relative en raison du transistor à couche mince qui bloque un peu de la transmission de lumière. Les dispositifs électroluminescents 25 organiques supérieurs de type à émission présentent une grande ouverture relative. De plus, puisque les dispositifs électroluminescents organiques supérieurs de type à émission émettent de la lumière vers le haut du substrat, la lumière peut être émise sans être bloquée par le transistor à couche mince qui est positionné sous la couche électroluminescente. Par conséquent, la conception du transistor à couche mince peut 30 être simplifiée dans le dispositif électroluminescent organique supérieur de type à émission. De plus, l'ouverture relative peut être augmentée, accroissant ainsi la durée de vie opérationnelle du dispositif électroluminescent organique. Toutefois, puisqu'une cathode est couramment formée sur la couche électroluminescente organique dans les dispositifs électroluminescents organiques supérieurs de type à émission, la sélection du 35 matériau et le facteur de transmission de la lumière sont limités de telle sorte que R:\Brevets\21900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 12/51 l'efficacité de la transmission de lumière est abaissée. Si une couche de passivation de type à couche mince est formée pour empêcher une réduction du facteur de transmission de la lumière, la couche de passivation à couche mince peut échouer à empêcher l'infiltration d'air extérieur à l'intérieur du dispositif.
Par conséquent, la présente invention est dirigée vers un dispositif électroluminescent et son procédé de fabrication qui pare sensiblement à un ou plusieurs des problèmes dus aux limites et inconvénients selon l'état de la technique.
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif électroluminescent organique qui est fabriqué à des températures inférieures avec un nombre réduit d'étapes 10 de masquage.
Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un dispositif électroluminescent organique ayant des températures inférieures et un nombre réduit d'étapes de masquage.
Des caractéristiques et avantages supplémentaires de l'invention seront établis 15 dans la description qui suit, et seront en partie apparents à partir de la description ou peuvent être appris par la pratique de l'invention. Les objectifs et autres avantages de l'invention seront réalisés et obtenus par la structure particulièrement soulignée dans la description et les revendications écrites de celle-ci de même que dans les dessins annexés.
Pour réaliser ces avantages et d'autres avantages conformément à l'objet de la présente invention, telle que réalisée et largement décrite, un dispositif électroluminescent organique comprend un premier et un second substrats espacés et se faisant face l'un l'autre, une diode électroluminescente organique sur une surface intérieure du second substrat, une ligne de porte formée sur une surface intérieure du 25 premier substrat dans une première direction, une ligne de données formée dans une seconde direction croisant la première direction, une ligne d'alimentation électrique espacée de la ligne de données et formée dans la seconde direction, la ligne d'alimentation électrique étant composée du même matériau que la ligne de porte, la ligne d'alimentation électrique présentant une ligne d'alimentation électrique à maillons 30 à proximité d'une partie de croisement de la ligne de porte et de la ligne d'alimentation électrique, un transistor de commutation à couche mince comprenant une première couche de semi-conducteurs composée de silicium amorphe, un transistor menant à couche mince au niveau d'une partie de croisement du transistor de commutation à couche mince et de la ligne d'alimentation électrique, le transistor menant à couche 35 mince comprenant une seconde couche de semi-conducteurs composée de silicium R:\Brevets\21900\21931 doc -26 décembre2003 - 13/51 amorphe, une électrode de connexion reliée au transistor menant à couche mince et composée du même matériau que la ligne de données, et une configuration de connexion électrique correspondant à l'électrode de connexion et destinée à relier électriquement l'électrode de connexion à la diode électroluminescente organique, dans lequel le 5 transistor de commutation à couche mince et le transistor menant à couche mince comprennent en outre des première et seconde couches isolantes de porte, respectivement, la première couche isolante de porte ayant la même forme que la première couche de semiconducteurs, la seconde couche isolante de porte ayant la même forme que la seconde couche de semi-conducteurs.
Dans un autre aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un substrat produisant un substrat à tableau pour un dispositif électroluminescent organique comprenant un élément de tableau sur un premier substrat et une diode électroluminescente organique sur un second substrat consiste à former une électrode de porte, une plage de porte, une électrode de puissance et une plage d'alimentation 15 électrique en déposant un premier matériau métallique sur un substrat puis en configurant le premier matériau métallique à l'aide d'un premier processus de masque, former une couche isolante de porte, une couche de semi-conducteurs, une configuration de matériau de semi-conducteur, une première configuration et une seconde configuration en déposant un premier matériau isolant, du silicium amorphe et du 20 silicium amorphe dopé sur le substrat comprenant l'électrode de porte, la plage de porte, l'électrode de puissance et la plage d'alimentation électrique et en configurant le premier matériau isolant, le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé à l'aide d'un deuxième processus de masque, dans lequel la couche de semi-conducteurs est disposée sur l'électrode de porte et comprend le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé, la 25 configuration de matériau de semi-conducteur s'étend depuis la couche de semiconducteurs et présente un trou de contact d'électrode de puissance exposant l'électrode de puissance, la première configuration présente un trou de contact de plage de porte exposant la plage de porte et la seconde configuration présente un trou de contact de plage d'alimentation électrique exposant la plage d'alimentation électrique, former une 30 configuration de connexion électrique en déposant un deuxième matériau isolant sur la couche de semi-conducteurs, la configuration de matériau de semi-conducteur, la première et la seconde configurations puis en configurant le deuxième matériau isolant à l'aide d'un troisième processus de masque, la configuration de connexion électrique ayant une forme de colonne et correspondant à la diode électroluminescente organique, 35 former une électrode source, une électrode déversoir, une électrode de connexion, une R \Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 14/51 plage de données, une électrode de plage de porte et une électrode de plage d'alimentation électrique en déposant un deuxième matériau métallique sur le substrat comprenant la configuration de connexion électrique puis en configurant le deuxième matériau métallique à l'aide d'un quatrième processus de masque, dans lequel les s électrodes source et déversoir sont formées sur la couche de semi-conducteurs et espacées l'une de l'autre, l'électrode source est reliée à l'électrode de puissance par l'intermédiaire du trou de contact d'électrode de puissance, l'électrode de connexion s'étend depuis l'électrode déversoir et couvre la configuration électrique, l'électrode de plage de porte est reliée à la plage de porte par l'intermédiaire du trou de contact de 10 plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique est reliée à la plage d'alimentation électrique par l'intermédiaire du trou de contact de plage d'alimentation électrique, et dans lequel l'électrode de porte, la couche de semi-conducteurs, l'électrode source et l'électrode déversoir forment un transistor à couche mince, et former une couche de passivation présentant des première, deuxième, troisième et quatrième 15 ouvertures en déposant un troisième matériau isolant sur le substrat comprenant l'électrode source, l'électrode déversoir, l'électrode de connexion, la plage de données, l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique puis en configurant le troisième matériau isolant à l'aide d'un cinquième processus de masque, dans lequel la première ouverture expose l'électrode de connexion, la deuxième 20 ouverture expose la plage de données, la troisième ouverture expose l'électrode de plage de porte, et la quatrième ouverture expose l'électrode de plage d'alimentation électrique.
On doit comprendre qu'à la fois la description générale qui précède et la description détaillée qui suit sont exemplaires et explicatives et sont destinées à offrir une autre explication de l'invention telle que revendiquée.
Les dessins qui accompagnent l'invention, qui sont inclus pour fournir une autre compréhension de l'invention et sont inclus dans et font partie du présent mémoire, illustrent des modes de réalisation de l'invention et avec la description servent à expliquer les principes de l'invention.
La figure 1 est un schéma de principe d'un pixel d'un dispositif électroluminescent 30 organique à matrice active selon l'état de la technique.
La figure 2 est une vue en plan d'un pixel d'un dispositif électroluminescent organique à matrice active selon l'état de la technique.
La figure 3 est une vue en coupe transversale le long de la ligne III III' de la figure 2.
R \Brevets\21900\21931doc - 26 décenibre 2003 - 15/51 Les figures 4A à 41 sont des vues en coupe transversale illustrant les procédés de fabrication du dispositif électroluminescent organique à matrice active selon l'état de la technique et correspondant aux coupes transversales le long de la ligne III - III' de la figure 2.
La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un dispositif électroluminescent organique selon l'état de la technique.
La figure 6 est une vue en coupe transversale d'un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 7 est une vue en plan d'un substrat en panneau pour un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon un mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 8A à 8E sont des vues en coupe transversale le long de la ligne VIII VIII' de la figure 7 et illustrant des procédés de fabrication d'un substrat en tableau pour 15 le dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon le mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 9A à 9E sont des vues en coupe transversale le long de la ligne IX IX' de la figure 7 et illustrant des procédés de fabrication d'un substrat en tableau pour le dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon le mode de 20 réalisation de la présente invention.
Les figures 1OA à 10E sont des vues en coupe transversale le long de la ligne X X' de la figure 7 et illustrant des procédés de fabrication d'un substrat en tableau pour le dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon le mode de réalisation de la présente invention.
Les figures i1 A à 11E sont des vues en coupe transversale le long de la ligne XI XI' de la figure 7 et illustrant des procédés de fabrication d'un substrat en tableau pour le dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon le mode de réalisation de la présente invention.
Il sera maintenant fait référence en détail au mode de réalisation illustré de la 30 présente invention, qui est illustré dans les dessins qui l'accompagnent. Un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon la présente invention qui sera décrit ci-après est un dispositif matriciel actif supérieur de type à émission.
La figure 6 est une vue en coupe transversale d'un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon un mode de réalisation de la présente 35 invention. Tel qu'illustré sur la figure 6, un premier substrat 110 et un second substrat \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\21900\21931 doc - 31 mars 2004 - 16/52 _ _ _ _ _ - ---- - - _ ---- ---.--- -------.- - ------- -------- --------- ------,.---------f----- - ----------------- - ----- sont espacés et se font face l'un l'autre. Une pluralité de sous-pixels Psub est définie sur les premier et second substrats 110 et 150. Une couche d'élément de tableau 140 présentant une pluralité de transistors menants à couche mince TD correspondant à chaque sous-pixel Psub est formée sur le premier substrat 110. Une configuration de 5 connexion électrique 142 reliée au transistor menant à couche mince TD est formée sur la couche d'élément de tableau 140. La configuration de connexion électrique 142 est composée de matériau conducteur et peut être formée dans une structure à couches multiples comprenant un matériau isolant en prenant en compte son épaisseur. La configuration de connexion électrique 142 peut être reliée électriquement au transistor 10 menant à couche mince TD par l'intermédiaire d'une électrode de connexion supplémentaire (non illustrée). Le transistor menant à couche mince TD présente une électrode de porte 112, une couche de semi-conducteurs 114 et des électrodes source et déversoir 116 et 118, et la configuration de connexion électrique 142 est directement reliée à l'électrode déversoir 118.
Une première électrode 152 est formée sur une surface intérieure du second substrat 150. Une couche électroluminescente organique 160 présentant des souscouches électroluminescentes 156a, 156b et 156c respectivement pour les couleurs rouge (R), vert (V) et bleu (B) est formée en dessous de la première électrode 152. Une pluralité de secondes électrodes 162 correspondant à chaque sous-pixel Psb est formée 20 en dessous de la couche électroluminescente organique 160. Plus spécifiquement, la couche électroluminescente organique 160 présente une première couche porteuse de livraison 154 entre la première électrode 152 et les sous-couches électroluminescentes 156a, 156b et 156c et une seconde couche porteuse de livraison 158 entre les souscouches électroluminescentes 156a, 156b et 156c et la seconde électrode 162. Par 25 exemple, si la première électrode 152 est une électrode à anode et la seconde électrode 162 est une électrode à cathode, la première couche porteuse de livraison 154 sert de couche d'injection à trou puis de couche de transport à trou, et la seconde couche porteuse de livraison 158 sert de couche de transport d'électrons puis de couche d'injection d'électrons. Les première et seconde électrodes 152 et 162 et la couche 30 électroluminescente organique 160 entre les première et seconde électrodes 152 et 162 forment une diode électroluminescente organique E. Du fait que la configuration de connexion électrique 142 entre en contact avec la surface inférieure de la seconde électrode 162, le courant alimenté depuis le transistor menant à couche mince TD peut être appliqué à la seconde électrode 162 par l'intermédiaire de la configuration de 35 connexion électrique 142. Une configuration de joint 170 est formée sur l'un des R \Brevets\21900\2193 I.doc - 26 décembre 2003 - 17/51 premier et second substrats 110 et 150 de telle sorte que les premier et second substrats et 150 peuvent être attachés l'un à l'autre.
La couche d'élément de tableau et la diode électroluminescente organique E sont formées sur différents substrats et sont reliées électriquement l'une à l'autre par la 5 configuration de connexion électrique 142. C'està-dire, le dispositif électroluminescent organique de la présente invention est un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double. Seuls deux pixels ayant respectivement trois sous-pixels sont illustrés sur la figure 6 pour la commodité de l'explication. En outre, la structure du transistor menant à couche mince TD et un procédé de connexion de la configuration de connexion 10 électrique 142 peuvent être modifiés pour de nombreuses conditions différentes. De plus, du fait que le dispositif électroluminescent organique de la présente invention est un dispositif électroluminescent organique supérieur de type à émission, une conception de transistor menant à couche mince TD peut être facilement obtenue tout en maintenant une ouverture relative élevée.
La figure 7 est une vue en plan d'un substrat en tableau pour un dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon un mode de réalisation de la présente invention. Tel qu'illustré sur la figure 7, une ligne de porte 214 est formée dans une première direction et une ligne de données 314 et une ligne d'alimentation électrique 230, qui sont espacées l'une de l'autre, sont formées dans une seconde 20 direction perpendiculaire à la première direction. Un transistor de commutation à couche mince Ts est formé adjacent à l'endroit o la ligne de porte 214 et la ligne de données 314 se croisent. Le transistor de commutation à couche mince Ts présente une première électrode de porte 218, une première électrode source 282, une première électrode déversoir 290 et une première couche de semi-conducteurs 254. La première électrode 25 de porte 218 s'étend puis la ligne de porte 214 et la première électrode source 282 s'étend depuis la ligne de données 314. La première électrode déversoir 290 est espacée de la première électrode source 282 et la première couche de semi-conducteurs 254 chevauche des parties de la première électrode de porte 218, de la première électrode source 282 et de la première électrode déversoir 290. De plus, une première couche 30 isolante de porte 250 revêt la forme d'une configuration correspondant à la première couche de semi-conducteurs 254. La ligne d'alimentation électrique 230 est formée simultanément avec la ligne de porte 214 à l'aide du même matériau qui est utilisé pour former la ligne de porte 214.
Tel qu'également illustré sur la figure 7, un transistor menant à couche mince TD 35 est relié électriquement au transistor de commutation à couche mince Ts et à la ligne R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 18/51 d'alimentation électrique 230. Le transistor menant à couche mince TD présente une seconde électrode de porte 222, une seconde électrode source 286, une seconde électrode déversoir 294 et une seconde couche de semi-conducteurs 258. La seconde électrode de porte 222 est formée simultanément avec la ligne de porte 214 à l'aide du 5 même matériau que celui utilisé pour former la ligne de porte 214. Les secondes électrodes source et déversoir 286 et 294 espacées l'une de l'autre sont formées simultanément avec la ligne de données 314 à l'aide du même matériau que celui utilisé pour former la ligne de données 314. La seconde couche de semi-conducteurs 258 chevauche des parties de la seconde électrode de porte 222, de la seconde électrode 10 source 286 et de la seconde électrode déversoir 294. De plus, une seconde couche isolante de porte 251, qui est composée du même matériau que celui utilisé pour former la première couche isolante de porte 250, est formée dans une forme de configuration correspondant à la seconde couche de semi- conducteurs 258.
Une électrode de puissance 232 s'étend depuis la ligne d'alimentation électrique 15 230 et est reliée électriquement à la seconde électrode source 286 par l'intermédiaire d'un trou de contact d'électrode de puissance 271. Une électrode de connexion 306, qui s'étend depuis la seconde électrode déversoir 294, est formée dans une région de connexion électrique A. La région de connexion électrique A correspond à une seconde électrode d'un substrat (non illustré) ayant une diode électroluminescente organique 20 (non illustrée). Bien que non illustrée sur la figure 7, une configuration de connexion électrique ayant une forme de colonne est formée dans la région de connexion électrique A. Plus de détails quant à la configuration de connexion électrique (non illustrée) seront communiqués ultérieurement. Une électrode de condensateur 298, qui chevauche la ligne d'alimentation électrique 230 et est reliée à la première électrode déversoir 290, est 25 formée sous la ligne d'alimentation électrique 230. L'électrode de condensateur 298 et la ligne d'alimentation électrique 230 se chevauchent l'une l'autre afin de former un condensateur mémoire CST.
Une plage de porte 226, une plage de données 310 et une plage d'alimentation électrique 234 sont formées au niveau des extrémités de la ligne de porte 214, de la ligne 30 de données 314 et de la ligne d'alimentation électrique 230, respectivement. Une électrode de plage de porte 318 et une électrode de plage d'alimentation électrique 322, qui sont créées simultanément à la ligne de données 314 à l'aide du même matériau que celui utilisé pour former la ligne de données 314, sont formées sur la plage de porte 226 et la plage d'alimentation électrique 234, respectivement. Une première ouverture 326, 35 une deuxième ouverture 330, une troisième ouverture 334 et une quatrième ouverture R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 19/51 338 sont formées pour exposer des parties de l'électrode de connexion 306, de la plage de données 310, de l'électrode de plage de porte 318 et de l'électrode de plage d'alimentation électrique 322, respectivement.
Du fait que la ligne de porte 214 et la ligne d'alimentation électrique 230 sont 5 formées pendant le même procédé à l'aide du même matériau, les lignes de porte et d'alimentation électrique 214 et 230 peuvent se courtcircuiter au niveau d'une région o elles sont adjacentes l'une à l'autre. Par conséquent, une ligne d'alimentation électrique à maillons 316, qui est formée simultanément avec la ligne de données 314 à l'aide du même matériau que celui utilisé pour former la ligne de données 314 et est 10 reliée à l'électrode de plage d'alimentation électrique 322, relie la ligne d'alimentation électrique 230 à la plage d'alimentation électrique 234 au niveau de l'intersection de la ligne de porte 214 et de la ligne d'alimentation électrique 230. Par conséquent, un courtcircuit entre la ligne de porte 214 et la ligne d'alimentation électrique 230 peut être empêché. La ligne d'alimentation électrique 230 est reliée à la ligne d'alimentation 15 électrique à maillons 316 par l'intermédiaire d'un trou de contact de ligne d'alimentation électrique 272. Ici, une configuration isolante 238 et une couche de semi- conducteurs 242 sont forméesultérieurement, correspondant à la ligne d'alimentation électrique à maillons 316. Du fait que différents signaux sont appliqués séparément à la plage de données 310 et à la plage d'alimentation électrique 234, la plage de données 310 est de 20 préférence disposée au niveau d'une position séparée de la plage d'alimentation électrique 234.
Les figures 8A à 8E, les figures 9A à 9E, les figures lOA à 1OE et les figures liA à 1lE sont des vues en coupe transversale illustrant des procédés de fabrication d'un substrat à tableau pour le dispositif électroluminescent organique de type à panneau 25 double selon un mode de réalisation de la présente invention. Les figures 8A à 8E correspondent aux coupes transversales le long de la ligne VIII - VIII' de la figure 7, les figures 9A à 9E correspondent aux coupes transversales le long de la ligne IX - IX' de la figure 7, les figures IOA à 1OE correspondent aux coupes transversales le long de la ligne X - X' de la figure 7, et les figures lA à IlE correspondent aux coupes 30 transversales le long de la ligne XI - XI' de la figure 7. Bien que seule la formation du transistor menant à couche mince TD sera expliquée dans le procédé, le transistor de commutation à couche mince Ts est également formé dans le même procédé.
En faisant référence aux figures 8A, 9A, 1 OA et l lA, une électrode de porte 222, une plage de porte 226, une plage d'alimentation électrique 234, et une électrode de 35 puissance 232 sont formées sur un substrat 210 avec un premier matériau métallique à \\HIRSCH6\BREVETS\Brevets\21900\21931.doc - 31 mars 2004 - 20/52 l'aide d'un premier processus de masque. Bien que non illustrée sur les figures, une ligne d'alimentation électrique reliée à l'électrode de puissance 232 est également formée. Le premier matériau métallique est sélectionné à partir de matériaux métalliques ayant une faible résistance spécifique et de préférence sélectionnés à partir de matériaux 5 métalliques comprenant de l'aluminium (Al). Bien que non illustré sur les figures, le processus de masquage est exécuté comme suit. C'est-à-dire, une résine photosensible, telle qu'un matériau photosensible, est revêtue sur le substrat ou une certaine couche puis un masque ayant une configuration souhaitée est déposé sur la résine photosensible.
La couche de résine photosensible revêtue est exposée à la lumière puis développée afin 10 de former une configuration photosensible. Des parties de la couche exposée par la configuration photosensible sont gravées afin d'obtenir une configuration souhaitée.
Tel que référencé sur les figures 8B, 9B, lOB et l lB, une couche isolante 238 et une couche de semi-conducteurs 248 qui comprend une première couche de matériau de semi-conducteur 242 et une seconde couche de matériau de semi-conducteur 246 sont 15 formées en déposant ou en revêtant un premier matériau isolant, du silicium amorphe et du silicium amorphe dopé sur l'électrode de porte 222, la plage de porte 226, l'électrode de puissance 232 et la plage d'alimentation électrique 234, et un trou de contact de puissance 271. Puis, une première configuration 262 et une seconde configuration 266 sont formées en gravant la couche isolante 238 et la couche de matériau de semi20 conducteur 248 à l'aide d'un deuxième processus de masque. Le trou de contact de puissance 271 expose une partie de l'électrode de puissance 232. La première configuration 262 couvre la plage de porte 226 et la seconde configuration 266 couvre la plage d'alimentation électrique 234. La couche isolante 238 et la couche de matériau de semi-conducteur 248 disposées dans une région B couvrant l'électrode de porte 222 25 deviennent une couche isolante de porte 251 et une couche de semi- conducteurs 258. La couche isolante de porte 250 revêt la même forme que la couche de semi-conducteurs 258. Bien que non illustré, le transistor de commutation à couche mince peut également présenter une couche d'isolation de porte ayant la même forme que la couche de semiconducteurs puisqu'il est formé par le même procédé que le transistor menant à couche 30 mince. De plus, un trou de contact de plage de porte 270 et un trou de contact de plage d'alimentation électrique 274 sont également formés dans la première configuration 262 et la seconde configuration 266, respectivement. Le trou de contact de plage de porte 262 expose une partie de la plage de porte 226 et le trou de contact de plage d'alimentation électrique 274 expose une partie de la plage d'alimentation électrique 35 234.
R \Brevets\21900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 21/51 La couche de semiconducteurs 258 comprend une couche active 258a composée de silicium amorphe (a-Si:H) et une couche de contact ohmique 258b composée de silicium amorphe dopé aux impuretés (n+a-Si:H). Puisque le matériau isolant 238 et la couche de matériau de semi-conducteur 248 sont ultérieurement gravés à l'aide du 5 même processus de masque, la première configuration 262 et la seconde configuration 266 présentent une structure en couches de la couche isolante 238 et de la couche de matériau de semi-conducteur 246. Le premier matériau isolant peut être composé de matériau isolant comprenant du silicium et peut être composé de préférence de nitrure de silicium (SiNx), par exemple.
En faisant référence aux figures 8C, 9C, 1OC et llC, un second matériau isolant est formé sur la couche de semi-conducteurs 258, la première configuration 262 et la seconde configuration 266 et est configuré à l'aide d'un troisième processus de masque afin de former une configuration de connexion électrique 278 dans une région de connexion électrique A. La configuration de connexion électrique 278 peut avoir une 15 forme de colonne et le second matériau isolant est de préférence un matériau isolant organique afin que la configuration de connexion électrique 278 ait une épaisseur prédéterminée. De préférence, la région de connexion électrique A correspond à une seconde électrode (non illustrée) d'une diode électroluminescente organique (non illustrée).
En faisant référence aux figures 8D, 9D, i OD et l1D, une électrode source 286, une électrode déversoir 294, une plage de données 310, une électrode de plage de porte 318 et une électrode de plage d'alimentation électrique 322 sont formées en déposant un deuxième matériau métallique et en configurant le matériau à l'aide d'un quatrième processus de masque. Le deuxième matériau métallique est sélectionné à partir de 25 matériaux métalliques ayant une résistance à la corrosion chimique élevée et est de préférence sélectionné à partir du molybdène (Mo), du titane (Ti), du chrome (Cr) et du tungstène (W). Les électrodes source et déversoir 286 et 294 sont espacées l'une de l'autre et positionnées sur la couche de semi-conducteurs 258. La plage de données 310 est disposée au niveau d'une partie de plage de données C. L'électrode de plage de porte 30 318 est reliée à la plage de porte 226 par le biais du trou de contact de plage de porte 270. L'électrode de plage d'alimentation électrique 322 est reliée à la plage d'alimentation électrique 234 par l'intermédiaire du trou de contact de la plage d'alimentation électrique 274.
Un côté de l'électrode source 286 est relié à l'électrode de puissance 232 par le 35 biais du trou de contact de l'électrode de puissance 271. Simultanément, une électrode R \Brevets\2 1900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 22/51 de connexion 306 peut être formée pendant la formation de l'électrode déversoir 294.
L'électrode de connexion 306 s'étend depuis l'électrode déversoir 294 et est disposée dans la région de connexion électrique A comprenant une zone couvrant la configuration de connexion électrique 278. Bien que non illustrée sur les figures, une ligne de données 5 (non illustrée) est formée dans une seconde direction avec une partie de plage de données C au niveau d'une extrémité de la ligne de données. La partie de plage de données C est de préférence disposée au niveau d'une position séparée de la plage d'alimentation électrique 234.
En faisant de nouveau référence aux figures 8D, 9D, 1OD et l iD, une partie de la 10 couche de contact ohmique 258b entre les électrodes source et déversoir 286 et 294 est retirée pour exposer une partie de la couche active 258a. La couche active exposée 224a devient un canal CH du transistor menant à couche mince TD. L'électrode de porte 222, la couche de semi-conducteurs 258, l'électrode source 286 et l'électrode déversoir 294 forment un transistor menant à couche mince TD. Dans l'étape formant le canal CH, 15 l'électrode source 286 reliée à l'électrode de puissance 232 fonctionne en tant que masque de telle sorte que la seconde couche de matériau de semi-conducteur 246 de la figure 8C qui n'est pas couverte par l'électrode de puissance 232 soit retirée.
En faisant référence aux figures 8E, 9E, 1OE et il E, une couche de passivation 342 présentant de la première à la quatrième ouvertures 326, 330, 334 et 338e est formée 20 en déposant un troisième matériau isolant sur le transistor menant à couche mince TD, l'électrode de connexion 306, l'électrode de plage de porte 318, et l'électrode de plage d'alimentation électrique 322. Puis, le troisième matériau isolant est configuré à l'aide d'un cinquième processus de masque. La première ouverture 326 expose une partie de l'électrode de connexion 306, la deuxième ouverture 330 expose une partie de la plage 25 de données 310, la troisième ouverture 334 expose une partie de l'électrode de plage de porte 318, et la quatrième ouverture 338 expose une partie de l'électrode de plage d'alimentation électrique 322 Le troisième matériau isolant peut être sélectionné à partir de matériaux isolants organiques ou de matériaux isolants inorganiques. De plus, le deuxième matériau isolant 30 peut être formé en tant que couche unique ou couches multiples. Toutefois, il est souhaitable d'employer un matériau isolant inorganique pour la couche de passivation 342 entrant en contact avec le transistor menant à couche mince TD. Bien que non illustrées sur les figures, la première ouverture 326 est destinée à relier une seconde électrode d'une diode électroluminescente organique sur un autre substrat à la 35 configuration de connexion 306, et les deuxième, troisième et quatrième ouvertures 330, R \Brevets\21900\2193I.doc - 26 décembre 2003 - 23/51 334 et 338 sont destinées à relier des circuits extérieurs à la plage de données 310, l'électrode de plage de porte 318, et l'électrode de plage d'alimentation électrique 322, respectivement.
Le dispositif électroluminescent organique de type à panneau double selon les 5 modes de réalisation de la présente invention présente au moins les avantages suivants.
Premièrement, du fait que la couche d'élément de tableau ayant un transistor à couche mince et la diode électroluminescente organique sont respectivement formées sur différents substrats, le rendement de production et l'efficacité de gestion de la production peuvent être améliorés et on peut ainsi prolonger la durée de vie des produits. 10 Deuxièmement, du fait que le dispositif électroluminescent organique selon les modes de réalisation de la présente invention est du type supérieur à émission, une conception du transistor à couche mince peut être dupliquée facilement tout en maintenant un ouverture relative élevée de telle sorte qu'une haute résolution puisse être obtenue. Troisièmement, du fait qu'un transistor à couche mince du type à décalage inverse utilisant du silicium 15 amorphe est adopté pour tous les transistors dans le dispositif électroluminescent organique, les transistors à couche mince sont formés dans des conditions de température inférieures. Quatrièmement, du fait que les configurations de porte et les configurations d'alimentation électrique sont formées dans le même processus de masque, le nombre total de masques requis est réduit. Du fait que les transistors à couche 20 mince du dispositif électroluminescent organique peuvent avoir la même configuration, le procédé de formation du transistor à couche mince peut être simplifié.
Il apparaîtra aux homes du métier que diverses modifications et variations peuvent être apportées dans la fabrication et l'application de la présente invention sans s'éloigner de l'esprit ou de la portée de l'invention. Ainsi, la présente invention est destinée à 25 couvrir les modifications et variations de la présente invention à condition qu'elles se trouvent dans la portée des revendications annexées et de leurs équivalents.
R \Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 24/51

Claims (15)

REVENDICATIONS
1. Dispositif électroluminescent organique, comprenant: des premier et second substrats (110 et 150) espacés et se faisant face l'un l'autre; une diode électroluminescente organique sur une surface intérieure du second substrat (150); une ligne de porte (214) formée sur une surface intérieure du premier substrat (110) dans une première direction; une ligne de données (314) formée dans une seconde direction croisant la première 10 direction; une ligne d'alimentation électrique (230) espacée de la ligne de données (314) et formée dans la seconde direction, la ligne d'alimentation électrique (230) composée du même matériau que la ligne de porte (214), la ligne d'alimentation électrique (230) ayant une ligne d'alimentation électrique (230) à maillons à proximité d'une partie de 15 croisement de la ligne de porte (214) et de la ligne d'alimentation électrique (230); un transistor de commutation à couche mince au niveau d'une partie de croisement des lignes de porte et de données, le transistor de commutation à couche mince comprenant une première couche de semi-conducteurs composée de silicium amorphe; un transistor menant à couche mince au niveau d'une partie de croisement du 20 transistor de commutation à couche mince et de la ligne d'alimentation électrique (230), le transistor menant à couche mince comprenant une seconde couche de semiconducteurs composée de silicium amorphe; une électrode de connexion reliée au transistor menant à couche mince composée du même matériau que la ligne de données (314); et une configuration de connexion électrique (142) correspondant à l'électrode de connexion et destinée à relier électriquement l'électrode de connexion à la diode électroluminescente organique, dans lequel le transistor de commutation à couche mince et le transistor menant à couche mince comprennent des première et seconde couches isolantes de porte, 30 respectivement, la première couche isolante de porte ayant la même forme que la première couche de semi-conducteurs, la seconde couche isolante de porte ayant la même forme que la seconde couche de semi-conducteurs.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une plage de porte, une plage de données et une plage d'alimentation électrique disposées au niveau R:\Srevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 25/51 d'une extrémité de la ligne de porte (214), la ligne de données (314) et la ligne d'alimentation électrique (230), respectivement.
3. Dispositif selon la revendication 2, comprenant en outre une électrode de plage de porte sur la plage de porte et une électrode de plage d'alimentation électrique sur la plage d'alimentation électrique, dans lequel l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique sont composées du même matériau que la ligne de données (314).
4. Dispositif selon la revendication 3, comprenant en outre une première configuration entre la plage de porte et l'électrode de plage de porte et une seconde configuration entre la plage d'alimentation électrique et l'électrode de plage d'alimentation électrique.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel chacune des première et seconde configurations comprend une couche isolante et une couche de matériau de semi-conducteur.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la première configuration présente un trou de contact de plage de porte exposant la plage de porte et la seconde configuration présente un trou de contact de plage d'alimentation électrique exposant la plage d'alimentation électrique.
7. Dispositif selon la revendication 3, comprenant en outre une couche de passivation sur l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique, dans lequel la couche de passivation présente des première, deuxième, troisième et quatrième ouvertures exposant l'électrode de connexion, la plage de données, l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation électrique, respectivement.
8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le transistor de commutation à couche mince comprend en outre une une une première électrode (152) de porte (112), une une une première électrode (152) source et une une une première électrode (152) déversoir, la une une première électrode (152) de porte (112) étant 35 étendue depuis la ligne de porte (214), la première couche de semi-conducteurs étant R:\Brevets\2 1900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 26/51 formée sur la une une première électrode (152) de porte (112) et ayant une couche active composée de silicium amorphe et une couche de contact ohrmique composée de silicium amorphe dopé aux impuretés, les premières électrodes source et déversoir étant formées sur la première couche de semi-conducteurs et espacées l'une de l'autre.
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le transistor menant à couche mince comprend en outre une seconde électrode (162) de porte (112), une seconde électrode (162) source et une seconde électrode (162) déversoir, la seconde électrode (162) de porte (112) étant reliée à la une une première électrode (152) 10 déversoir, la seconde couche de semiconducteurs étant formée sur la seconde électrode (162) de porte (112) et ayant une couche active composée de silicium amorphe et une couche de contact ohmique composée de silicium amorphe dopé aux impuretés, les secondes électrodes (162) source et déversoir étant formées sur la seconde couche de semi-conducteurs et espacées l'une de l'autre. 15 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel l'électrode de connexion s'étende depuis la seconde électrode (162) déversoir.
il. Dispositif selon la revendication 9, comprenant en outre une électrode de 20 puissance s'étendant depuis la ligne d'alimentation électrique (230) et reliée à la seconde électrode (162) source.
12. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ligne d'alimentation électrique (230) à maillons est composée du même matériau que la ligne de données 25 (314) selon le même processus que la ligne de données (314).
13. Procédé de fabrication d'un substrat à tableau pour un dispositif électroluminescent organique comprenant un élément de tableau sur un premier substrat (110) et une diode électroluminescente organique sur un second substrat (150), 30 consistant à: former une électrode de porte (112), une plage de porte, une électrode de puissance et une plage d'alimentation électrique en déposant un premier matériau métallique sur un substrat puis en configurant le premier matériau à l'aide du premier processus de masque; R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 27/51 former une couche isolante de porte, une couche de semi-conducteurs, une configuration de matériau de semi-conducteur, une première configuration et une seconde configuration en déposant un premier matériau isolant, du silicium amorphe et du silicium amorphe dopé sur le substrat comprenant l'électrode de porte (112), la plage 5 de porte, l'électrode de puissance et la plage d'alimentation électrique, et en configurant le premier matériau isolant, le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé à l'aide d'un deuxième processus de masque, dans lequel la couche de semi-conducteurs est disposée sur l'électrode de porte (112) et comprend le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé, la configuration de matériau de semi-conducteur s'étend depuis la 10 couche de semi-conducteurs et présente un trou de contact d'électrode de puissance exposant l'électrode de puissance, la première configuration présente un trou de contact de plage de porte exposant la plage de porte et la seconde configuration présente un trou de contact de plage d'alimentation électrique exposant la plage d'alimentation électrique; former une configuration de connexion électrique (142) en déposant un deuxième matériau isolant sur la couche de semi-conducteurs, la configuration de matériau de semi-conducteur, la première configuration et la seconde configuration puis en configurant le deuxième matériau isolant à l'aide d'un troisième processus de masque, la configuration de connexion électrique (142) revêtant une forme de colonne et 20 correspondant à la diode électroluminescente organique; former une électrode source, une électrode déversoir, une électrode de connexion, une plage de données, une électrode de plage de porte et une électrode de plage d'alimentation électrique en déposant un deuxième matériau métallique sur le substrat comprenant la configuration de connexion électrique (142) puis en configurant le 25 deuxième matériau métallique à l'aide d'un quatrième processus de masque, dans lequel les électrodes source et déversoir sont formées sur la couche de semi-conducteurs et espacées l'une de l'autre, l'électrode source est reliée à l'électrode de puissance par l'intermédiaire du trou de contact de l'électrode de puissance, l'électrode de connexion s'étend depuis l'électrode déversoir et couvre la configuration de connexion électrique 30 (142), l'électrode de plage de porte est reliée à la plage de porte par l'intermédiaire du trou de contact de plage de porte, et l'électrode de plage d'alimentation électrique est reliée à la plage d'alimentation électrique par l'intermédiaire du trou de contact de plage d'alimentation électrique, et dans lequel l'électrode de porte (112), la couche de semiconducteurs, l'électrode source et l'électrode déversoir forment un transistor à couche 35 mince; et R:\Brevets\21900\21931.doc - 26 décembre 2003 - 28/51 former une couche de passivation ayant une première, une deuxième, une troisième et une quatrième ouvertures en déposant un troisième matériau isolant sur le substrat comprenant l'électrode source, l'électrode déversoir, l'électrode de connexion, la plage de données, l'électrode de plage de porte et l'électrode de plage d'alimentation 5 électrique puis en configurant le troisième matériau isolant à l'aide d'un cinquième processus de masque, dans lequel la première ouverture expose l'électrode de connexion, la deuxième ouverture expose la plage de données, la troisième ouverture expose l'électrode de plage de porte et la quatrième ouverture expose l'électrode de plage d'alimentation électrique.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel la couche isolante de porte revêt la même forme que la couche de semi-conducteurs.
15. Procédé selon la revendication 13, consistant en outre à configurer 15 sélectivement la couche de semi-conducteurs utilisant les électrodes source et déversoir en tant que masque de gravure afin de former une couche active composée du silicium amorphe et une couche de contact ohmique composée du silicium amorphe dopé.
16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le premier processus de 20 masque consiste à former une ligne de porte (214) et une ligne d'alimentation électrique (230) et le quatrième processus de masque consiste à former une ligne de données (314) et une ligne d'alimentation électrique (230) à maillons, la ligne de porte (214) étant reliée à l'électrode de porte (112), la ligne d'alimentation électrique (230) croisant la ligne de porte (214) et étant reliée à la plage d'alimentation électrique et à l'électrode de 25 puissance, la ligne de données (314) étant parallèle à et espacée de la ligne d'alimentation électrique (230), la ligne d'alimentation électrique (230) à maillons étant reliée à la ligne d'alimentation électrique (230) et à l'électrode de plage d'alimentation électrique.
17. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le transistor à couche mince est un transistor menant à couche mince relié électriquement à la diode électroluminescente organique.
R:\Blrevets\21900\21931 doc - 26 décembre 2003 - 29/51
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