FR2870044A1 - Dispositif a electroluminiscence organique et procede de fabrication de ce dernier - Google Patents
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Abstract
Dans un dispositif à électroluminescence organique, des premier et deuxième électrodes (532, 538) sont agencées afin de se faire face l'une ou l'autre, au niveau des sous-pixels. Un élément A de matrice est formé sur un premier substrat (110) et inclut au moins un transistor à couches minces. Une diode électroluminescente organique E est formée dans le second substrat (530) par sous-pixel.Une entretoise (114) recouverte d'une partie métallique destinée à connecter électriquement les premier et second substrats (110, 530) réalise une connexion entre l'électrode de drain (112) du transistor à couches minces et une première électrode (anode) (532) de la diode électroluminescente organique via une zone du matériau de sa deuxième électrode (538).Application à des dispositifs d'affichage à écran plat.
Description
DISPOSITIF A ELECTROLUMINESCENCE ORGANIQUE
ET PROCEDE DE FABRICATION DE CE DERNIER
La présente invention concerne un dispositif à électroluminescence organique et un procédé de fabrication de ce dernier, et plus particulièrement, un dispositif à électroluminescence organique utilisant un transistor à couches minces de silicium polycristallin (p-Si) en tant qu'organe de pilotage et un procédé de fabrication de ce dernier.
Dans les domaines des dispositifs à écran plat, un dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) est largement utilisé car il est léger et présente une consommation d'énergie faible. Cependant, l'écran LCD est un dispositif d'affichage non lumineux et présente des limitations techniques en ce qui concerne la luminosité, le contraste, l'angle de vision, et la taille de l'écran. Donc, de nouveaux dispositifs d'écran plat pouvant surmonter ces inconvénients ont été développés de manière active.
Un des nouveaux dispositifs d'écran plat est un dispositif à électroluminescence organique (OLED). Étant donné que l'OLED est un dispositif d'affichage luminescent, il présente un contraste élevé et un angle de vision large en comparaison des écrans LCD. De même, étant que l'OLED ne nécessite pas d'assemblage de rétro-éclairage, il est léger et mince. De plus, l'OLED peut réduire la consommation d'énergie.
En outre, l'OLED peut être excité à un niveau de tension continue faible et présente une vitesse de réponse élevée. Etant donné que tous le:; composants de l'OLED sont formés de matériaux à l'état solide, il est résistant à de; chocs externes.
Il peut également être utilisé dans une large gamme de température et peut être fabriqué pour un coût faible.
Plus particulièrement, l'OLED est fabriqué de manière aisée au travers d'un processus de dépôt et un processus d'encapsulation. Donc, les procédé et appareil de fabrication destinés à l'OLED sont plus simples que ceux d'un écran LCD ou un plasma.
Si l'OLED est excité dans une matrice de type active, une luminosité uniforme peut être obtenue même lorsqu'un courant faible est appliqué. Par conséquent, l'OLED présente des avantages de consommation d'énergie faible, de haute définition et de taille d'écran large.
Une structure de base et une caractéristique de fonctionnement d'un OLED de type à matrice active (AMOLED) va maintenant être décrit en référence aux dessins joints.
R:\Brevets\23800\23858.doc - 9 mai 2005 - 1/21 La figure 1 est un schéma de circuit illustrant une structure de pixels de base d'un AMOLED de l'art connexe.
En référence à la figure 1, des lignes 2 de grille (GL) sont formées dans une première direction et des lignes 3 de données (DL) et des lignes 4 d'alimentation (VDD) sont formées dans une seconde direction coupant la premi ère direction afin de définir chaque sous-zone de pixels.
Un transistor à couches minces 5 de commutation servant d'organe d'adressage est formé à chaque intersection des lignes de grille 2 et de données 3. Un condensateur mémoire 6 (CST) est connecté au transistor à couches minces 5 de commutation et à la ligne 4 d'alimentation. Un transistor à couches minces 7 de commande servant d'organe source de courant est connecté au condensateur mémoire 6 (CST) et à la ligne 4 d'alimentation. Une diode électroluminescente organique 8 est connectée au transistor à couches minces 7 de commande.
Lorsqu'un courant direct est appliqué au matériau électroluminescent organi- que, des électrons et des trous sont recombinés, se déplaçant au travers d'une jonction P-N entre une électrode anodique en tant que donneur de trous et une électrode cathodique en tant que donneur d'électrons. Donc, l'énergie de la diode électroluminescente organique 8 faiblit plus que celle créée lorsque les électrons sont séparés des trous. A ce niveau, une lumière est émise à cause de la différence d'énergie.
C'est-à-dire, chaque sous-pixel de I'AMOLED inclut le transistor à couches minces 5 de commutation et le transistor à couches minces 7 de commande. Le transistor à couches minces 5 de commutation adresse une tension de pixels qui est une tension de commande de grille, et le transistor à couches mince; 7 de commande commande un courant d'excitation de l'AMOLED.. De même, le condensateur mémoire 6, destiné à maintenir la tension de pixels stable, est présen:.
L'OLED peut être classé selon un type d'émission supérieure et un type d'émission inférieure, en fonction d'une direction de trajet de la lumière émise depuis la diode électroluminescente organique.
Le transistor couches minces utilisé dans l'AMOLED est classé selon un transistor à couches minces de silicium amorphe (a-Si) et un transistor à couches minces de silicium polycristallin (p-Si) en fonction d'états d'une couche mince semi-conductrice servant de canal actif. Au cours des années précédentes, de nombreux efforts ont été fournis afin d'appliquer un transistor à couches minces p-Si ayant une mobilité à effet de champ élevé sur l'AMOLED.
La figure I est un schéma de circuit d'un AMOLED utilisan: un transistor à couches minces p-Si. Tel que représenté sur la figure 1, étant donné que le transistor à couches minces est un transistor à couches minces de type p, une anode de la diode électroluminescente organique est connectée à une électrode D de drrin du transistor R:\Brevets123800\23858 doc - 9 mai 2005 - 2/21 à couches minces 7 de commande et la ligne 4 d'alimentation est connectée à une électrode S source du transistor à couches minces 7 de commande.
La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un AMOLED de type à émission inférieure de l'art connexe. Tel que représenté sur la figure 2, des premier et second substrats 10 et 30 sont agencés de manière à se faire face l'un l'autre. Des parties de bords des premier et second substrats 10 et 30 sont enca;)sulées grâce à un motif 40 d'étanchéité. Un transistor à couches minces T est formé sur un substrat 1 transparent du premier substrat 10 dans une unité de sous-pixels. Une première électrode 12 est connectée au transistor à couches minces T. Une couche 14 électroI o luminescente organique est formée sur le transistor à couches minces T et la première électrode 12 est agencée de manière à correspondre à la première électrode 12. La couche 14 électroluminescente organique contient des matériaux luminescents prenant des couleurs rouges, vertes et bleues. Une deuxième électrode 16 est formée sur la couche 14 électroluminescente organique.
Les première et deuxième électrodes 12 et 16 fonctionnent afin d'appliquer un champ électrique à la couche 14 électroluminescente organique.
A cause de leur motif 40 d'étanchéité, la deuxième électrode 16 et le second substrat 30 sont éloignés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée. Donc, un absorbant (non représenté) et une bande translucide (non représer tée) peuvent être prévus de manière supplémentaire dans une surface interne du se tond substrat 30. L'absorbant absorbe l'humidité introduite depuis l'extérieur de l'AMOLED, et la bande translucide fait adhérer l'absorbant sur le second substrat 30.
Dans la structure de type à émission inférieure, lorsque la p -emière électrode 12 et la deuxième électrode 16 sont de manière respective une anod e et une cathode, la première électrode 12 est formée d'un matériau conducteur transparent et la deuxième électrode 16 est formée d'un métal ayant un faible travail d'extraction. Dans de telles conditions, la couche 14 électroluminescente organique inclut une couche 14a d'injection de trous, une couche 14b de transport de t:-ous, une couche 14c d'émission, et une couche 14d de transport d'électrons, qui sont formés de manière séquentielle sur une couche en contact avec la première électrode 12. La couche 14e d'émission dispose de filtres colorés rouge, vert et ble a dans des sous-pixels.
La figure 3 est une vue en coupe agrandie d'une zone de sous-pixels de l'OLED de type à émission inférieure représentée sur la figure 2. Tel que représentée sur la figure 3, une zone de transport à couches minces p-Si inclut une couche 62 semi-conductrice, une électrode 68 de grille, et des électrodes de source 80/de drain 82 qui sont formées de manière séquentielle sur un substrat 1 transparent. Les électrodes de source 80/de drain 82 sont connectées de manière respective à une électrode 72 R \Brevets\23800\23858 doc - 9 mai 2005 - 3 21 d'alimentation et à une diode électroluminescente organique E qui sont formées sur une ligne d'alimentation (non représentée).
Une zone de condensateur mémoire inclut l'électrode 72 d alimentation, une électrode 64 de condensateur disposée sous l'électrode 72 d'alimentation, et un diélectrique intercalé entre l'électrode 72 d'alimentation et l'électrode 64 de condensateur.
Des éléments autres que la diode électroluminescente organique E, qui sont formés dans la zone de transistor à couches minces p-Si et la zone de condensateur mémoire, constituent un élément A de matrice.
La diode électroluminescente organique E inclut une première électrode 12, une deuxième électrode 16 faisant face à la première électrode 12, et une couche 14 électroluminescente organique intercalée entre les première et deuxième électrodes 12 et 16. La diode électroluminescente organique E est positionnée dans une zone d'émission qui émet sa lumière luminescente vers l'extérieur.
Tel qu'illustré sur la figure 1, la première électrode 12 connectée électrique-ment à l'électrode 82 de drain est une anode constituée d'un oxyde d'étain-indium (ITO), et la deuxième électrode 16 est une cathode formée d'un métal tel que Al (aluminium) ayant un travail d'extraction faible. Dans l'OLED (le l'art connexe, l'élément A de matrice et la diode électroluminescente organique E sont empilés sur le même substrat.
Cependant, dans l'OLED de type à émission inférieure, un circuit de compensation de courant est utilisé afin de résoudre la non uniformité de courant de l'organe d'ensemble ayant le transistor à couches minces p-Si, et ainsi quatre transistors à couches minces sont pourvus dans un pixel. Pour cette raison, il est difficile d'assurer un rapport d'ouverture suffisant pour un dispositif d'affichage de peti:e taille.
De même, l'OLED de type à émission inférieure est fabrique en attachant le substrat où l'organe d'ensemble et la diode électroluminescente organique sont formés sur le substrat séparé prévu pour l'encapsulation. Dans ce cas, le rendement de l'OLED est déterminé par le produit du rendement de l'organe 3'ensemble et le rendement de la diode électroluminescente organique. Le rendement du processus entier est fortement restreint par le dernier processus, c'est- à-dire, le processus de formation de la diode électroluminescente organique. Par exempl même si des organes d'ensemble excellents sont formés, si des particules étrangères ou d'autres facteurs entraînent des défauts de formation de la couche électroluminescente organique utilisant une couche mince épaisse d'environ 1000 À, l'OLED correspondante est défectueuse. Par conséquent, des frais et des coûts de matériaux entraînés par la fabrication de l'organe d'ensemble non défectueux apparaissent, occasionnant la réduction du rendement.
R\Brevets\23800\23858.doc - 9 mai 2005 - 4/21 Un OLED et un procédé de fabrication de ce dernier, permettant son fonctionnement simple et stable sont proposés, dans lequel un organe d'ensemble et une diode électroluminescente organique sont formés dans différents substrats, un transistor à couches minces de commande destiné à exciter chaque pixel e; t un transistor à couches minces p-Si, une première électrode (anode) de la diode électroluminescente organique est connectée à une électrode de drain du transistor à cruches minces de commande, et une deuxième électrode (cathode) est superflue.
L'invention propose d'abord un dispositif à électroluminescence organique comprenant: - un premier et un second substrat se faisant face l'un l'autre et éloignés l'un par rapport à l'autre d'un intervalle prédéterminé ; - un élément A de matrice formé sur le premier substrat, l'élément A de matrice incluant un transistor à couches minces (TFT) ; une diode électroluminescente organique E formée sur le second substrat; et - une entretoise recouverte d'un conducteur connectant électriquement une électrode de drain du transistor à couches minces et une première électrode de la diode électroluminescente organique E. Selon un mode de réalisation, la diode électroluminescente organique E 20 comprend: - la première électrode représentant un motif et formée sur le second substrat; - un tampon et un séparateur formé dans une zone de bora B et une zone prédéterminée sur la première électrode, le séparateur étant formé sur le 25 tampon; - une couche électroluminescente organique formée dans une zone définie par le tampon; et - une deuxième électrode formée sur la couche électroluminescente organique.
Selon un autre mode de réalisation, la zone prédéterminée est une zone externe d'une partie en contact avec le conducteur.
Selon un autre mode de réalisation, la couche électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone prédéterminée.
Selon un autre mode de réalisation, la première électrode et la deuxième 35 électrode sont en contact l'une avec l'autre dans la zone prédéterminée.
Selon un autre mode de réalisation, la première électrode comprend un matériau transparent et la deuxième électrode comprend un métal opaque.
R^.Brevets\23800.23858. doc - 9 mai 2005 - 5/21 Selon un mode de réalisation, le transistor à couches minces cst un transistor à couches minces de commande au silicium polycristallin de type p. Selon un mode de réalisation, l'entretoise est formée à partir d'un matériau non conducteur.
Selon un mode de réalisation, la première électrode est une anode de la diode électroluminescente organique E. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif compre id en outre une deuxième électrode de la diode électroluminescente organique E sur le second substrat disposé le plus à proximité du premier substrat que la première électrode, le conducteur étant en contact avec la deuxième électrode.
Le dispositif à électroluminescence organique peut comprendre en outre un tampon séparant la première et la deuxième électrode dans une zone dans laquelle le conducteur entre en contact avec la deuxième électrode.
Le dispositif à électroluminescence organique peut comprendre en outre en outre un premier tampon disposé sur la première électrode dans une première zone adjacente à une deuxième zone dans laquelle le conducteur entre en contact avec la deuxième électrode et/ou un second tampon disposé sur la première électrode dans une troisième zone à l'opposé de la première zone, la deuxième 7,one se trouvant entre les deux.
Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif à électroluminescence organique comprenant une structure de diode électroluminescente organique non inversée, un transistor, et un conducteur qui permet un contact entre un drain d'un transistor et un métal, le métal entrant en contact avec la diode électroluminescente organique E, le métal entrant en contact avec l'anode étant la mê:ne que le métal formant une cathode de la diode électroluminescente organique E. De préférence, le transistor et la diode électroluminescente crganique E sont formés sur différents substrats.
Le conducteur peut comprendre une entretoise non conductrice recouverte d'un matériau conducteur.
Le dispositif à électroluminescence organique peut comprendre en outre des tampons et des séparateurs disposés sur des côtés opposés du contact Selon un mode de réalisation, les séparateurs définissent de:; extrémités des cathodes de diodes électroluminescentes organiques adjacentes.
Selon un mode de réalisation, l'un des tampons définit des extrémités des 35 anodes des diodes électroluminescentes organiques E adjacentes.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comprend en autre une pluralité de sous-pixels, chaque sous-pixel comprenant une diode électroluminescente organique E, un transistor, et un conducteur, l'anode de chaque diode électrolumines- Ri\Brevets \ 23800A23858_doc - 9 mai 2005 - 6/21 cente organique E ne chevauchant pas la cathode des diodes électroluminescentes organiques E adjacentes.
L'invention propose également un procédé destiné à fabriquer un dispositif à électroluminescence organique, le procédé comprenant: - la formation d'un élément A de matrice sur un premier substrat, l'élément A de matrice incluant un transistor à couches minces; - la formation d'une diode électroluminescente organique E sur un second substrat; - la formation d'une entretoise recouverte d'un conducteur sur le premier substrat; et la connexion électrique d'une électrode de drain du transistor à couches minces et une première électrode de la diode électroluminescente organique E en utilisant le conducteur.
La formation de la diode électroluminescente organique E peut comprendre les étapes consistant: - à créer des motifs pour former la première électrode sur le second substrat; - à créer un tampon dans une zone de bord B et une zone prédéterminée sur la première électrode et former un séparateur sur le tampon; à créer une couche électroluminescente organique dans une zone définie par le tampon; et à créer une deuxième électrode sur la couche électrolum; nescente organique.
La formation de l'élément A de matrice sur le premier substrat peut compren- dre: la formation de l'entretoise au niveau d'une position où la diode électroluminescente organique E et le transistor à couches minces sont connectés; et la formation du conducteur sur une surface externe de l'entretoise.
De préférence, l'entretoise recouverte du conducteur connecte électriquement l'électrode de drain du transistor à couches minces et la première électrode de la diode électroluminescente organique E au travers d'une deuxième électrode de la diode électroluminescente organique E. La zone prédéterminée est de préférence une zone externe d'une partie en contact avec l'entretoise recouverte du conducteur.
Selon un mode de réalisation, la couche électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone prédéterminée.
Selon un autre mode de réalisation, la première électrode et la deuxième électrode sont en contact l'une avec l'autre dans la zone prédéterminée.
R:VBrevets\23800A23858 doc - 9 mai 2005 - 7121 Selon un autre mode de réalisation, le transistor à couches minces est un transistor à couches minces de commande au silicium polycristallin de type p. On comprendra que la description générale précédente et la description détaillée suivante de la présente invention sont exemplaires et explicatives et sont desti- nées à fournir une explication de l'invention tel que revendiqué.
Les dessins joints, qui sont inclus afin de fournir une meilleur compréhension de l'invention et sont incorporés dans et constituent une partie de cette demande, illustrent un/des mode(s) de réalisation de l'invention et servent, avec la description, à expliquer le principe de l'invention. Dans les dessins: la figure 1 est un schéma de circuit illustrant une structure (le pixels de base d'un AMOLED de l'art connexe; la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un AMOLED de type à émission inférieure de l'art connexe; la figure 3 est une vue en coupe agrandie d'une zone dé sous-pixels de 15 l'AMOLED de type à émission inférieure représenté sur la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un OLED de type à double panneau; et la figure 5 est une vue en coupe schématique d'un OLED selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 6 est une vue en plan d'un substrat supérieur de l'OLED représenté sur la figure 5; et Les figures 7A à 7F sont des vues en coupe illustrant une procédure de fabrication de l'OLED représenté sur la figure 5.
Nous allons maintenant faire référence en détail aux modes de réalisation de la présente invention, dont des exemples sont illustrés dans les dessi:ls annexés. Aux endroits qui le permettent, les mêmes références numériques seront utilisées au travers des dessins afin de faire référence aux mêmes parties ou parti es analogues.
Avant de décrire la présente invention, nous ferons référence à un OLED de type à double panneau. La figure 4 est une vue en coupe schématique d'un OLED de type à double panneau. A des fins de simplicité de description, uniquement deux zones de sous-pixels voisines sont illustrées sur la figure 4.
En référence à la figure 4, les premier et second substrats 110 et 130 sont agencés éloignés l'un par rapport à l'autre d'un intervalle prédéterminé. Un élément A de matrice est formé sur une surface supérieure d'un substrat 100 transparent du premier substrat 110, et une diode électroluminescente organique E est formée sur une surface inférieure d'un substrat 101 transparent du second substrat 130. Des parties de bords des premier et second substrats 110 et 130 sont encapsulées grâce à un motif d'étanchéité (non représenté).
R\Brevets\23800\23858 doc - 9 mai 2005 - 8121 La diode électroluminescente organique inclut une première électrode 132 utilisée en tant qu'électrode commune, un tampon 133 et un séparateur 134 qui sont disposés sur une surface inférieure de la première électrode 132 au niveau d'une partie de limite entre des sous-pixels, une couche 136 électroluminescente organique formée sur une surface inférieure de la première électrode 132 à l'intérieur d'une zone correspondant aux tampons 133, et une deuxième électrode 13i formée sur une surface inférieure de la couche 136 électroluminescente organiquc et divisée par le séparateur 134.
La couche électroluminescente organique 136 inclut une première couche 136a de transport de porteurs, une couche 136b d'émission, et une deuxième couche 136c de transport de porteurs qui sont empilées de manière séquentielle sir la surface inférieure de la première électrode 132. La première couche 136a de transport de porteurs et la deuxième couche 136e de transport de porteurs transportent/injectent des électrons ou des trous vers/dans la couche 136b d'émission.
Les première et deuxième couches 136a et 136e de transport de porteurs sont déterminées en fonction d'une structure d'agencement d'une anode et d'une cathode. Par exemple, lorsque a couche 136b d'émission est composée d'un polymère et les première et deuxième électrodes 132 et 138 sont respectivement une anode et une cathode, la première couche 136a de transport de porteurs connectée à la première électrode 132 inclut une couche d'injection de trous et une couche de transport de trous qui sont empilés de manière séquentielle et la deuxième couche 136e de transport de porteurs connectée à la deuxième électrode 138 inclut une couche d'injection d'électrons et une couche de transport d'électrons qui y sont empilées de manière séquentielle.
L'élément A de matrice inclut un transistor à couches minces p-Si. Afin d'envoyer un courant vers la diode électroluminescente organique E, une entretoise 114 en forme de pôle est disposée par sous-pixels de manière telle qu'elle connecte la deuxième électrode 138 et le transistor à couches minces T, et une partie 113 métallique est formée sur une surface externe de l'entretoise 114 et est connectée électriquement à une électrode 112 de drain du transistor à couches minces T. Au contraire d'une entretoise générale destinée à un écran à cristaux liquides, l'entretoise 114 vise principalement à connecter les premier et second substrats 110 et 130, plutôt qu'à maintenir un espace vide de cellule. L'entretoise 1 14 est intercalée entre les substrats 110 et 130 et présente une hauteur prédéterminée correspondant à un intervalle entre les substrats 110 et 130.
Une structure de connexion entre l'entretoise 114 et le transistor à couches minces T va maintenant être décrite en détail. Une couche 124 protectrice est formée afin d'avoir un orifice de contact de drain au travers duquel l'électrode 112 de drain R:\Rrevets\23800\23858 doc - 9 mai 2005 - est partiellement exposée à une zone couvrant le transistor à couches minces T, et la partie métallique 113 connectée au travers de l'orifice de contact de drain à l'électrode de drain est formée sur une surface supérieure de la couche 124 protectrice de telle manière qu'elle couvre l'entretoise 114. Par conséquent, le transistor à couches minces T est connecté électriquement à la diode électroluminescente organi- que E formée dans le second substrat 130.
Le transistor à couches minces T correspond à un transistor à couches minces p-Si de commande connecté à la diode électroluminescente organique E. La partie métallique 113 est composée d'un matériau conducteur, de préférence un matériau métallique ductile ayant une faible résistivité.
L'OLED de type à double panneau construit ci-dessus a une structure d'émission supérieure dans laquelle une lumière est émise depu: s la couche 136 électroluminescente organique vers le dessus du second substrat 13CP.
Bien que non représenté sur la figure 4, l'élément A de matrice inclut en outre une ligne de grille, une ligne de données et une ligne d'alimentation qui coupent la ligne de grille et sont éloignées les unes des autres d'un intervalle prédéterminé. Un transistor à couches minces de commutation disposé au niveau d'une position où la ligne de grille et la ligne de données se coupent l'une avec l'autre, el un condensateur mémoire.
Au contraire de l'OLED existant dans lequel un organe d'ensemble et une diode électroluminescente organique sont formés sur le même substrat, l'OLED de type à panneau double présente une structure dans laquelle l'élément A de matrice et la diode électroluminescente organique E sont formés dans différents substrats (c'est-à-dire, les premières et deuxièmes électrodes 110 et 130) tel que décrit ci-dessus. Par conséquent, en comparaison de l'OLED existant, 1'OLED de type à double panneau est avantageux en ce qu'un rendement de l'élément A de matrice n'est pas affecté par la diode électroluminescente organique E. De même, lorsqu'un écran est réalisé du type à émission supérieure sous la structure mentionnée ci-dessus, le transistor à couches minces peut être conçu sans se soucier du rapport d'ouverture. Par conséquent, l'efficacité de processus de l'organe d'ensemble peut être amélioré, et un rapport d'ouverture élevé et une résolution élevée peuvent être fournis. De même, étant donné que la diode électroluminescente organique est formée du type à panneau double, l'air externe peut être isolé de manière efficace et ainsi la stabilité de l'OLED peut être améliorée.
De même, étant donné que le transistor à couches minces et fa diode électroluminescente organique sont formés dans différents substrats, un degré de liberté suffisant pour un agencement du transistor à couches minces peut être obtenu. De même, étant donné que la première électrode de la diode électroluminescente organi- RABrevets 43800123858 doc - 9 mai 2005 - 10/21 que est formée sur le substrat transparent, un degré de liberté pour la première électrode peut être augmenté en comparaison de la structure existante dans laquelle une première électrode est formée sur un organe d'ensemble.
Cependant, étant donné que le transistor à couches minces p-Si est demanière générale un transistor à couches minces de type p tel que décrit en référence à la figure 1, l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T 3e commande est connectée électriquement à une électrode anodique de la diode électroluminescente organique E pour un fônctionnement stable.
Par conséquent, lorsque la première électrode 132 est une électrode anodique ITO et la deuxième électrode 138 est une électrode cathodique composée d'un métal tel que de l'Al ayant un travail d'extraction faible, l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T de commande est connectée électriquement à une cathode de la diode électroluminescente organique E. Par conséquent, un fonctionnement stable est difficile.
Afin de résoudre ce problème, un procédé d'utilisation d'une structure électroluminescente inversée est proposé dans lequel la première électrode (anode) 132 et la deuxième électrode (cathode) 138 échangent leur position. Cependant, dans ce procédé, un film cathodique transparent est utilisé pour la structure à émission supérieure. De même, lorsque le film cathodique transparent est déposé en utilisant un dépôt sous plasma, la couche 136 électroluminescente organique peut être endom- magée de manière non souhaitable.
La figure 5 est une vue en coupe schématique d'un OLED selon un mode de réalisation de la présente invention. A des fins de simplicité de description, unique-ment deux zones de sous-pixels voisines de l'OLED sont illustrées sur la figure 5. La 2.5 figure 6 est une vue en plan d'un substrat supérieur de l'OLED représenté sur la figure 5. A des fins de simplicité de description, uniquement une zone de sous-pixels de l'OLED est illustrée sur la figure 6.
L'OLED représenté sur la figure 5 est similaire à l'OLED de type à double panneau représenté sur la figure 4, et ainsi, les mêmes références numériques seront utilisées au travers des figures 4 et 5 afin de faire référence aux mêmes parties. Un premier substrat 110 de l'OLED présente la même structure que le premier substrat 110 de l'OLED de type à double panneau représenté sur la figure 4. Cependant, une première électrode (anode) 532, une deuxième électrode (cathode) 538, un tampon 533 et un séparateur 534 sont formés dans un second substrat 530 de manière différente de ceux du second substrat 130 de l'OLED de type à double panneau représenté sur la figure 4. Dans l'OLED de la figure 5, une électrode 112 de drain d'un transistor à couches minces T de commande de type p pourvue dans le premier substrat 110 est connectée électriquement à une anode (c'est-à-dire, la première électrode 532) d'une R 1Brevets \23800\23858 doc - 9 mai 2005 - 11/2 I diode électroluminescente organique E formée dans le second substrat 530 et une cathode (c'est-à-dire, la deuxième électrode 538) de la diode électroluminescente organique E n'a pas besoin d'être transparente pour le type à émission supérieure. C'est-à-dire, un OLE.D de type à émission supérieure peut être utilisé tout en empi- Tant la diode électroluminescente organique E dans une structure él ctroluminescente classique plutôt que dans une structure électroluminescente inversée.
Dans la structure électroluminescente classique, la première électrode (anode) une couche d'injection de trous (HIL), une couche de transport de trous (HTL), une couche d'émission (EML), une couche de transport d'électrons (ETL), et la deuxième électrode (cathode) sont empilées de manière séquentielle sur le second substrat. Dans la structure électroluminescente inversée, la deuxième électrode (cathode), une couche de transport d'électrons (ETL), une couche d'émission (EML), une couche de transport de trous (HTL), une couche d'injection de trous (HIL), et la première électrode (anode) sont empilées de manière séquentielle sur le second substrat.
Une structure électroluminescente inversée a été proposée afin de résoudre l'instabilité mentionnée ci-dessus de l'OLED, mais est problématique en ce qu'une interface entre la couche luminescente organique et l'anode est:;usceptible d'être endommagée et l'OLED d'être touché.
Afin de résoudre ces problèmes, la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescente organique est connectée électriquement à l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T de commande formée dans le premier substrat 110, tout en maintenant la structure électroluminescente classique, permettant ainsi une émission supérieure (top emission) stable. Ici, le transistor à couches minces T est un transistor à couches minces p-Si de type p. En référence aux figures 5 et 6, la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescente organique E est formée sur une surface inférieure d'un substrat 501 transparent du second substrat 530 par sous-pixels. Un tampon 533 est formé dans une zone B de bord de la première électrode 532 et dans une zone C donnée de la première électrode 532, c'est-à-dire, une zone externe d'une partie en contact d'une entretoise 114 recouverte d'une partie 113 métallique formée sur le premier substrat 110. Un séparateur 534 est formé sur une surface inférieure du tampcn 533.
Ici, le tampon 533 agit afin de partager chaque zone de sous-pixels et de définir une zone dans laquelle une couche électroluminescente organique 536 est formée. C'est-à-dire, le tampon 533 définit chaque zone de souspixels et la couche électro- luminescente organique 536 est formée uniquement dans la zone de sous- pixels défi- nie.
Ici, la couche électroluminescente organique 536 n'est pas formée dans la zone du sous-pixels entourée par le tampon 533 et le séparateur 534. La couche 536 R:\Brevets\23800\23858. doc - 9 mai 2005 - 12/21 électroluminescente organique inclut une couche 536a de transport de trous, une couche 536b d'émission, et une couche 536c de transport d'électrons qui sont empilées de manière séquentielle sur une surface inférieure de la première électrode 532. La couche 536a de transport de trous et la couche 536c de transport d'électrons, transportent/injectent des électrons ou des trous vers/dans la couche 536b d'émission. La couche 536a de transport de trous connectée à la première électrode (anode) 532 inclut une couche d'injection de trous et une couche de transport de trous qui y sont empilées de manière séquentielle, et la couche 536c de transport d électrons connectée à la deuxième électrode 538 inclut une couche d'injection d'électrons et une couche de transport d'électrons qui y sont empilées de manière séquentielle.
La couche 536 électroluminescente organique est formée ur iquement dans la zone de sous-pixels définie, et la deuxième électrode (cathode) 538 est formée sur une surface inférieure de la couche 536 électroluminescente organique. Ici, la deuxième électrode (cathode) 538 agit en tant qu'électrode commune. La première électrode (anode) 532 est formée dans chaque sous-pixel et agit en tant qu'électrode de pixel.
Etant donné que la couche 536 électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone du sous-pixels entourée par le tampon 533 et le séparateur 534, c'est-à-dire, la partie en contact avec l'entretoise 114 recouverte d'une partie 113 métallique, la première électrode 532 et la deuxième électrode 538 sont connectes.
Un élément A de matrice formé dont le premier substrat 110 inclut un transistor à couches minces p-Si. Afin d'envoyer un courant vers la diode électroluminescente organique E, une entretoise 114 en forme de pôle est disposée par sous-pixels afin de connecter la diode électroluminescente organique E et le transistor à couches minces T, et la partie 113 métallique est formée sur une surface e Kterne de l'entre-toise 114 et est connectée électriquement à l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T. C'est-à-dire, la partie 113 métallique est formée afin de recouvrir l'entretoise 114 l'entretoise 114 est en contact avec la première électrode (anode) 532 au travers de la deuxième électrode (cathode) 538. Par conséquent, l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T peut être connectée électriquement à la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescente E. Par conséquent, le second substrat 530 peut être constitué de telle sorte que la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescents organique est connectée électriquement à l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces T de commande formé clans le premier substrat 110, tout en maintenant la structure électroluminescente classique, permettant ainsi un procédé d'émission supérieure stable. Ici, le transistor à couches minces T de commande est un transistor à couches minces p-Si de type p. R'\Brevets\23800\23858. do, - 9 mai 2005 - 13/21 Les figures 7A à 7F sont des vues en coupe illustrant une pro zédure de fabrication de l'OLED représenté sur la figure 5. En référence tout d'abord à la figure 7A, l'élément A de matrice est formé sur le premier substrat 110 en fo -flint une couche tampon sur un substrat transparent, en formant une couche semiconductrice et une électrode de condensateur sur la couche tampon, en formant une électrode de grille et des électrodes source/de drain (c'est-à-dire, un transistor à couches minces) sur la couche semi-conductrice, et en formant une électrode d'aliment-fion connectée à l'électrode source sur l'électrode de condensateur. Une pluralité de transistors à couches minces incluant un transistor à couches minces T peut être formée dans chaque sous-pixel, et le transistor à couches minces peut être un transistor à couches minces p-Si de type p. Par la suite, l'entretoise 114 recouverte d'une partie 113 métallique peut être formée en tant que motif de connexion électrique destiné à connecter électriquement les premier et second substrats.
En référence à la figure 7B, la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescente organique présente un motif et est formée sur le substrat 501 transparent du second substrat dans chaque sous-pixel. La première électrode 532 est composée d'un matériau conducteur transparent, de préférence ITO.
En référence à la figure 7C, le tampon 533 est formé dans la z 3ne B de bord de la première électrode 532 et la zone C donnée de la première électrode 532, et le séparateur 534 est forrné sur le tampon 533. La zone C donnée est aie zone externe d'une partie en contact avec l'entretoise 114 recouverte d'une partie 113 métallique formée sur le premier substrat. Le tampon 533 et le séparateur 534 sont formés dans la zone C donnée. Le tampon 533 sépare chaque zone de sous-pixels et définit une zone dans laquelle se trouve la couche électroluminescente organique.
En référence à la figure 7D, la couche 536 électroluminescente organique est formée uniquement dans la zone du sous-pixel définie par le tampor 533. La couche 536 électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone du sous-pixel entourée par le tampon 533 et le séparateur 534. La couche 536 électroluminescente organique inclut une couche 536a de transport de trous, une couche 536b d'émission, et une couche 536c de transport d'électrons qui sont empilées de manière séquentielle sur une surface inférieure de la première électrode 532. La couche 536a de transport de trous et la couche 536c de transport d'électrons transportent/injectent des électrons ou des trous vers/dans la couche 536b d'émission. La couche 536a de transport de trous connectée à la première électrode (anode) 532 peut inclure une couche d'injec- Lion de trous et une couche de transport de trous qui y sont empi ées de manière séquentielle, et la couche 536c de transport d'électrons connectée à la deuxième électrode 538 peut inclure une couche d'injection d'électrons et une couche de transport d'électrons quai sont empilées de manière séquentielle.
R\Brevets\23800\23858 doc - 9 mai 2005 - 14/21 Après que la couche 536 électroluminescente organique sot formée unique-ment dans la zone de souspixels définie, la deuxième électrode (cathode) 538 de la diode électroluminescente organique est formée sur la couche 536 électroluminescente organique tel que représenté sur la figure 7E. La deuxième électrode (cathode) 538 agit en tant qu'électrode commune, et est de préférence formée d'un matériau métallique ayant un travail d'extraction faible, tel que de l'AL. La première électrode (anode) 532 est formée dans chaque sous-pixel et agit en tant qu'électrode de pixel. Etant donné que la couche 536 électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone du sous-pixel entourée par le tampon 533 et le séparateur 534, c'est-à-dire, la partie en contact avec l'entretoise 114 recouverte d'une partie 1 l3 métallique, la première électrode 532 et la deuxième électrode 538 sont connectées.
En référence à la figure 7F, lorsque les premier et second substrats sont connectés ensemble et ensuite encapsulés, les premier et record substrats sont connectés électriquement l'un à l'autre grâce à l'entretoise 114 recouverte de la partie 113 métallique. Par conséquent, la première électrode (anode) 532 de la diode électroluminescente organique formée dans le second substrat est connectée électriquement à l'électrode 112 de drain du transistor à couches minces formé dans le premier substrat.
Tel que décrit ci-dessus, l'OLED et le procédé de ce dernier présentent les avantages suivants. Tout d'abord, un rendement et une efficacité de fabrication peuvent être améliorés. Ensuite, à cause du procédé à émission supérieure, le transistor à couches minces peut être aisément conçu et un rapport doivent être élevé et une résolution élevée sont possibles. Ensuite, une large variété de matériaux peuvent être choisis car la diode électroluminescente organique est formée sur le substrat. Enfin, un produit stable face à l'air externe peut être fourni grâce au procédé à émission supérieure et à la structure d'encapsulation. De même, étant donné que le transistor à couches minces de commande est constitué d'un transistor à couches minces p-Si et la première électrode (anode) de la diode électroluminescente organique est connectée à l'électrode de drain du transistor à couches mince s de commande, une deuxième électrode transparente est utilisée et un fonctionnement stable de l'OLED est possible.
L'homme du métier s'apercevra que diverses modifications et variations peuvent être apportées à la présente invention. Ainsi, la présente invention est destinée à couvrir les modifications et variations de cette invention à condition qu'ils entrent dans la portée des revendications annexées et de leurs équival cnts.
R:ABrevets \23800A23858 doc - 9 mai 2005 - 15121
Claims (20)
1. Dispositif à électroluminescence organique comprenant: - un premier et un second substrat (110, 530) se faisant face l'un l'autre et éloignés l'un par rapport à l'autre d'un intervalle prédéterminé ; - un élément A de matrice formé sur le premier substrat (11 J), l'élément A de matrice incluant un transistor à couches minces (TFT) ; - une diode électroluminescente organique E formée sur 1c second substrat (530) ; et une entretoise (114) recouverte d'un conducteur connectant électriquement une électrode de drain (112) du transistor à couches minces et une première électrode (532) de la diode électroluminescente organique E. 2. Dispositif à électroluminescence organique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode électroluminescente organique E comprend: la première électrode (532) représentant un motif et formée sur le second substrat (530) ; - un tampon (533) et un séparateur (534) formé dans une zone de bord B et une zone prédéterminée sur la première électrode (532), le séparateur (534) étant formé sur le tampon (533) ; - une couche (536) électroluminescente organique formée dans une zone définie par le tampon (533) ; et - une deuxième électrode (538) formée sur la couche (5362, électroluminescente organique.
3. Dispositif à électroluminescence organique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone prédéterminée est une zone externe d'une partie en contact avec le conducteur.
4. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche (536) électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone prédéterminée.
5. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première électrode (532) et la deuxième électrode (538) sont en contact l'une avec l'autre dans la zone prédéterminée.
R:\Brevets\23800\23858.doc - 9 mai 2005 - 16121 6. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la première électrode (f 32) comprend un matériau transparent et la deuxième électrode (538) comprend un métal opaque.
7. Dispositif à électroluminescence organique selon l'ur.e quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le transistor à couches minces est un transistor à couches minces de commande au silicium polycristallin de type p. 8. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 1 à, 7 caractérisé en ce que l'entretoise (114) est formée à partir d'un matériau non conducteur.
9. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première électrode (5_;2) est une anode de la diode électroluminescente organique E. 10. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre une deuxième électrode 1538) de la diode électroluminescente organique E sur le second substrat (530) d; sposé le plus à proximité du premier substrat (110) que la première électrode (532), le conducteur étant en contact avec la deuxième électrode (538).
1 I. Dispositif à électroluminescence organique selon la revendication 10, comprenant en outre un tampon (533) séparant la première et la deuxième électrode (532, 538) dans une zone dans laquelle le conducteur entre en contact avec la deuxième électrode (538).
12. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, comprenant en outre un premier tampon disposé sur la première électrode (532) dans une première zone adjacente à une deuxième zone dans laquelle le conducteur entre en contact avec la deuxième électro 3e (538).
13. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant en outre un second tampon disposé sur la première électrode (53:2) dans une troisième zone à l'opposé de la première zone, la deuxième zone se trouvant entre les deux.
R-\Brevets\23800\ 238 5 8 doc - 9 mai 2005 - 17/21 14. Dispositif à électroluminescence organique comprenant une structure de diode électroluminescente organique non inversée, un transistor (T), et un conducteur (114) qui permet un contact entre un drain (112) d'un transistor et un métal (538), le métal entrant en contact avec la diode électroluminescente organique E, le métal entrant en contact avec l'anode (532) étant la même que le métal formant une cathode (538) de la diode électroluminescente organique E. 15. Dispositif à électroluminescence organique selon la revendicationl4, caractérisé en ce que le transistor et la diode électroluminescente organique E sont 10 formés sur différents substrats (110, 530).
16. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que le conducteur comprend une entretoise (114) non conductrice recouverte d'un matériau conducteur.
17. Dispositif à électroluminescence organique selon l'un quelconque des revendications 14 à 15, comprenant en outre des tampons (533) et des séparateurs (534) disposés sur des côtés opposés du contact.
18. Dispositif à électroluminescence organique selon la revendication 17, caractérisé en ce que les séparateurs (534) définissent des extrémités des cathodes (538) de diodes électroluminescentes organiques adjacentes.
19. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que l'un des tampons (533) définit des extrémités des anodes (532) des diodes électroluminescentes organiques E adjacentes.
20. Dispositif à électroluminescence organique selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, comprenant en outre une pluralité de sous-pixels, chaque sous-pixel comprenant une diode électroluminescente organique E, un transistor (T), et un conducteur (114), l'anode (532) de chaque diode électroluminescente organique E ne chevauchant pas la cathode (538) des diodes électroluminescentes organiques E adjacentes.
21. Procédé destiné à fabriquer un dispositif à électroluminescence organique, le procédé comprenant: Rt \Brevets\23800\23858 doc - 9 ruai 2005 - 18/21 - la formation d'un élément A de matrice sur un premier substrat (110), l'élément A de matrice incluant un transistor à couches minces; - la formation d'une diode électroluminescente organique E sur un second substrat (530) ; la formation d'une entretoise (114) recouverte d'un conducteur sur le premier substrat (110) ; et la connexion électrique d'une électrode de drain (112) du transistor à couches minces et une première électrode (532) de la diode électroluminescente organique E en utilisant le conducteur.
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la formation de la diode électroluminescente organique E comprend les étapes consistant: à créer des motifs pour former la première électrode (532) sur le second substrat (530) ; à créer un tampon (533) dans une zone de bord B et une zone prédéterminée sur la première électrode (532) et former un séparateur (534) sur le tampon (533) ; à créer une couche (536) électroluminescente organique dans une zone définie par le tampon (533) ; et - à créer une deuxième électrode (538) sur la couche (536) électrolumines- cente organique.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 22, caractérisé en ce que la formation de l'élément A de matrice sur le premier substrat (110) 25 comprend: - la formation de l'entretoise (114) au niveau d'une position où la diode électroluminescente organique E et le transistor à couches minces sont connectés; et la formation du conducteur sur une surface externe de l'entretoise (114).
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que l'entretoise (114) recouverte du conducteur connecte électriquement l'électrode de drain (112) du transistor à couches minces et la première électrode (532) de la diode électroluminescente organique E au travers d'une deuxième électrode (538) de la diode électroluminescente organique E. R:\Brevets\23800\23858.doc-7 septembre 2005 - 19/21 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 24, caractérisé en ce que la zone prédéterminée est une zone externe d'une partie en contact avec l'entretoise (114) recouverte du conducteur.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 25, caractérisé en ce que la couche (536) électroluminescente organique n'est pas formée dans la zone prédéterminée.
27. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 26, caractérisé l0 en ce que la première électrode (532) et la deuxième électrode (538) sont en contact l'une avec l'autre dans la zone prédéterminée.
28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 27, caractérisé en ce que le transistor à couches minces est un transistor à couches minces de 15 commande au silicium polycristallin de type p. R. \Brevets\23800\23858 doc - 9 mai 2005 - 20/21
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