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Dokumentenidentifikation DE102006055066A1 27.12.2007
Titel Dünnfilmtransistor und organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, die einen derartigen verwendet
Anmelder LG. Philips LCD Co., Ltd., Seoul/Soul, KR
Erfinder Ahn, Tae Joon, Seoul, KR;
Lee, Hong Koo, Incheon, KR
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 22.11.2006
DE-Aktenzeichen 102006055066
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse H01L 51/10(2006.01)A, F, I, 20070319, B, H, DE
Zusammenfassung Eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung enthält ein organisches Elektrolumineszenz-Array auf einem Substrat, wobei das organische Elektrolumineszenz-Array eine Vielzahl von organischen lichtemittierenden Zellen aufweist und wobei ein Dünnfilmtransistor-Array zwischen dem Substrat und dem organischen Elektrolumineszenz-Array angeordnet ist und das Dünnfilmtransistor-Array einen Treiber-Dünnfilmtransistor in jeder der organischen lichtemittierenden Zellen aufweist, wobei der Treiber-Dünnfilmtransistor enthält: eine Halbleiterstruktur, die einen Bereich mit einer sich graduell variierenden Breite aufweist, eine Gate-Isolationsschicht, die die Halbleiterstruktur bedeckt, eine Gate-Elektrode, die die Halbleiterstruktur mit der dazwischen liegenden Gate-Isolationsschicht überlappt und ein diese durchdringendes Loch aufweist, eine Zwischenisolationsschicht, die die Gate-Elektrode abdeckt und eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die die Halbleiterstruktur durch die Zwischenisolationsschicht und die Gate-Isolationsschicht kontaktieren, wobei die Halbleiterstruktur wenigstens zwei Kanäle zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausbildet.

Beschreibung[de]

  • Priorität: Republik Korea (KR) 14. Juni 2006 10-2006-0053601

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. P2006-0053601, die am 14. Juni 2006 angemeldet wurde und hiermit durch Referenz eingefügt wird.

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flachbildanzeigevorrichtung und insbesondere auf einen Dünnfilmtransistor und eine Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, die einen derartigen verwendet. Obwohl Ausführungsbeispiele der Erfindung für ein großes Anwendungsgebiet geeignet sind, ist diese insbesondere zur Verbesserung der Zuverlässigkeit eines Treibers für eine organische lichtemittierende Zelle für eine Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung geeignet.

Diskussion des Standes der Technik

Es wurde viel Aufwand betrieben, um verschiedene flache Anzeigevorrichtungen als Ersatz für Geräte mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) zu erforschen und zu entwickeln, beispielsweise Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (LCD), Feldemissionsanzeigevorrichtungen (FED), Plasmaanzeigepanelvorrichtungen (PDP) und Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen (EL). Diese flachen Anzeigevorrichtungen weisen aufgrund des dünnen Profils, des geringen Gewichts und der kompakten Größe vorteilhafte Eigenschaften auf. Außerdem wurde Forschung zur Entwicklung einer großen Flachbildanzeigevorrichtung mit einer hohen Bildqualität betrieben.

Um ein geringes Gewicht, eine kleine Größe und große Bildschirmabmessungen zu bieten, wird unter den Flachbildanzeigevorrichtungen als aussichtsreichste flache Anzeigevorrichtung ein PDP betrachtet, da seine Struktur und der Herstellungsprozess einfach sind. Jedoch hat ein PDP eine geringe Lichtemissionseffizienz und einen hohen Stromverbrauch. Andererseits weisen Aktivmatrix-LCD-Vorrichtungen mit einem Dünnfilmtransistor als Schaltvorrichtung den Nachteil auf, dass es schwierig ist, einen großflächigen Bildschirm herzustellen, da ein Halbleiterprozess verwendet wird und da sie aufgrund einer Hintergrundbeleuchtungseinheit einen großen Stromverbrauch, einen großen Lichtverlust und aufgrund optischer Vorrichtungen, wie Polarisationsfilter, Prismenfolie und Diffusor einen begrenzten Blickwinkel aufweisen.

Hingegen ist eine EL-Anzeigevorrichtung eine selbstleuchtende Vorrichtung, die abhängig vom Material der lichtemittierenden Schicht grundsätzlich in anorganische EL-Anzeigevorrichtungen und organische EL-Anzeigevorrichtungen klassifiziert werden. Im Vergleich zu anderen flachen Anzeigevorrichtungen weist eine EL-Anzeigevorrichtung die Vorteile einer schnellen Reaktionsgeschwindigkeit, einer großen Lichtemissionseffizienz, einer großen Helligkeit und eines großen Blickwinkels auf. Insbesondere weist eine anorganische EL-Anzeigevorrichtung einen größeren Stromverbrauch als eine organische EL-Anzeigevorrichtung auf, jedoch hat sie eine geringere Helligkeit als die organische EL-Anzeigevorrichtung. Zusätzlich kann eine anorganische EL-Anzeigevorrichtung keine verschiedenen Farben wie rot, grün und blau emittieren. Hingegen wird eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit einer niedrigen Gleichspannung von etwa 10 Volt angesteuert und weist eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit auf. Darüber hinaus kann eine organische EL-Anzeigevorrichtung eine hohe Helligkeit erzielen und verschiedene Farben wie rot, grün und blau abgeben. Somit werden organische FL-Anzeigevorrichtungen weitgehend als Nachfolgegeneration der flachen Anzeigevorrichtungen betrachtet.

Im Allgemeinen kann ein System zur Ansteuerung einer organischen EL-Anzeigevorrichtung in einen Passivmatrixtyp und einen Aktivmatrixtyp klassifiziert werden. Die organische EL-Anzeigevorrichtung mit Passivmatrix weist eine simple Struktur und eine einfaches Herstellungsverfahren auf, jedoch benötigt sie eine hohe Stromversorgung. Zusätzlich ist es schwierig, organische EL-Anzeigevorrichtungen mit Passivmatrix in großen Dimensionen herzustellen. Weiter haben organische EL-Anzeigevorrichtungen mit Passivmatrix den Nachteil, dass sich bei einer Erhöhung der Verdrahtungsanzahl das Öffnungsverhältnis verringert. Im Gegensatz dazu weisen organische EL-Anzeigevorrichtungen mit Aktivmatrix den Vorteil auf, dass sie in der Lage sind, eine hohe Lichtemissionseffizienz und eine hohe Bildqualität bereitzustellen.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Pixels einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix gemäß dem Stand der Technik. Gemäß 1 wird ein Pixel P einer organischen EL-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix durch eine Kreuzung einer in Matrixform angeordneten Gateleitung GL und Datenleitung DL gebildet. Jedes Pixel P empfängt über die Datenleitung DL ein Datensignal, wenn an die Gateleitung GL ein Scan-Impuls angelegt wird, wodurch abhängig vom Datensignal Licht erzeugt wird.

Weiter umfasst jedes Pixel P eine Elektrolumineszenzzelle EL mit einer Kathode, die mit einer Bezugsspannung GND verbunden ist, und einen Zelltreiber 60, der mit der Gateleitung GL, der Datenleitung DL, einer Versorgungsspannung VDD und einer Anode der Elektrolumineszenzzelle EL verbunden ist, um die Elektrolumineszenzzelle EL anzusteuern. Der Zelltreiber 60 enthält einen Schalttransistor T1, einen Treibertransistor T2 und einen Kondensator C.

Der Schalttransistor T1 des Zelltreibers 60 wird eingeschaltet, wenn der Gateleitung GL ein Scan-Impuls zugeführt wird, wodurch ein an der Datenleitung DL anliegendes Datensignal an einen ersten Knoten N1 gelangt. Das an den ersten Knoten N1 angelegte Datensignal wird in den Kondensator C geladen und dem Gateanschluss des Treiber-Dünnfilmtransistors T2 zugeführt. Der Treiber-Dünnfilmtransistor T2 steuert eine von der Versorgungsspannung VDD in die Elektrolumineszenzzelle EL fließende Strommenge I in Abhängigkeit vom Datensignal an seinem Gate-Anschluss. Das Datensignal wird vom Kondensator C entladen, auch wenn der Schalt-Dünnfilmtransistor T1 ausgeschaltet ist. Somit führt der Treiber-Dünnfilmtransistor T2 von der Versorgungsspannung VDD einen Strom I zu, bis in einem nächsten Frame ein Datensignal zugeführt wird, wodurch die Lichtemission der Elektrolumineszenzzelle EL beibehalten wird. Der Treibertransistor T2 der organischen EL-Anzeigevorrichtung ist ein Dünnfilmtransistor (TFT) mit Polysiliziumhalbleiter oder einem amorphen Siliziumhalbleiter in seiner aktiven Schicht.

Im Allgemeinen weist ein TFT, der einen amorphen Siliziumhalbleiter verwendet, einen einfachen Herstellungsprozess im Vergleich zu einem TFT auf, der einen Polysiliziumhalbleiter verwendet. Jedoch weist ein TFT mit amorphem Silizium eine niedrige Elektronenbeweglichkeit, eine geringe Stabilität und eine niedrige Zuverlässigkeit auf. Dementsprechend besteht, obwohl ein Polysilizium-TFT als Treiber-TFT in Elektrolumineszenzzellen weit verbreitet ist, ein Knickeffektproblem, das beim Treiber-TFT mit amorphem Silizium nicht auftritt.

2A und 2B zeigen Spannungsverläufe einer Ansteuerungscharakteristik eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit amorphem Si-Halbleiter und eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit Poly-Si-Halbleiter gemäß dem Stand der Technik. 2A zeigt die Beziehurg zwischen Vds, Ids und Vgs des Treiber-TFTs mit amorphen Silizium, wobei Vds eine Spannung zwischen einer Source-Elektrode des Treiber-TFTs und einer Drain-Elektrode des Treiber TFTs darstellt, Ids stellt den Strom (oder einen Ausgangsstrom des Treiber TFTs) dar, der an der Source-Elektrode des Treiber-TFTs und einer Drain-Elektrode des Treiber-TFTs fließt, wobei Vgs eine Spannung zwischen einer Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des Treiber-TFTs darstellt. Bei einem Treiber-TFT mit einem amorphen Si-Halbleiter ist Ids in einem ersten Intervall linear proportional zu Vds, wobei wenn Vds ansteigt, Ids ein Maximum erreicht. Wenn der maximale Stromwert von Ids einmal erreicht ist, verbleibt Ids in einem zweiten Intervall auf einem konstanten Wert. Ids ist auch in Bezug auf einen Wert Vgs linear proportional erhöht. Dementsprechend ist die Ansteuerungscharakteristik des Treiber-TFTs mit amorphem Si-Halbleiter basierend auf einer stabilen Charakteristik von Ids stabil und zuverlässig.

2B zeigt die Beziehung zwischen Vds, Ids und Vgs eines Treiber-TFTs mit einem Poly-Si-Halbleiter. Bei einem Treiber-TFT mit Poly-Si-Halbleiter ist Ids nicht proportional zu Vds. Wenn sich Vds erhöht, erhöht sich auch Ids weiter, jedoch mit einem variierenden Anstieg. In dem hervorgehobenen Bereich A steigt Ids nicht gleichmäßig, was im Allgemeinen als Knickeffekt bezeichnet wird. Der Knickeffekt reduziert einen Treiberstrom der organischen Elektrolumineszenzzelle zur Emission, wodurch eine Verkürzung der Lebensdauer der organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung bewirkt wird. Um den Knickeffekt zu reduzieren, wurde ein Poly-Si-TFT mit einer dualen Gate-Struktur vorgeschlagen.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einem Poly-Si-Halbleiter und einer dualen Gate-Struktur gemäß dem Stand der Technik, wobei 4 eine schematische Darstellung eines anderen Treiber-Dünnfilmtransistors mit einem Poly-Si-Halbleiter und einer dualen Gate-Struktur gemäß dem Stand der Technik darstellt. Gemäß 3 enthält ein Poly-Si-TFT in einer Gate-Elektrode 58 ein Loch 80, so dass sich die Poly-Si-Halbleiterstruktur 78 und die Gate-Elektrode 58 in zwei Bereichen überlappen. Das Loch 80 liegt neben einer Drain-Elektrode 74, wodurch ein erster Teil-TFT ST1 und ein zweiter Teil-TFT ST2 mit verschiedenen Kanallängen C1 und C2 zwischen einer Source-Elektrode 72 und der Drain-Elektrode 74 gebildet werden. Insbesondere ist die Kanallänge L1 des ersten Teil-TFTs ST1, der an die Source-Elektrode 72 angrenzt, länger ausgebildet als eine Kanallänge L2 des zweiten Teil-TFTs ST2, der an die Drain-Elektrode 74 angrenzt. Eine derartige duale Gate-Struktur hat auf den Knickeffekt eine reduzierende Wirkung, jedoch ist die Größe des Treiber-TFTs überdimensional, wenn die Kanallänge eingestellt wird. Somit ist die Struktur für ein Modell mit höchster Auflösung ungeeignet.

In 4 weist ein Poly-Si-TFT T2 eine alternative Dualstruktur auf. Die duale Gate-Struktur enthält ein Loch 80 in einer Gate-Elektrode 58, um einen ersten Teil-TFT ST1 und einen zweiten Teil-TFT ST2 auszubilden. Zusätzlich zu den verschiedenen Längen weisen die ersten und zweiten Kanäle C1 und C2 verschiedene Breiten auf. Insbesondere ist die zweite Kanalbreite W2 des zweiten Teil-TFTs ST2, der an die Drain-Elektrode 74 angrenzt, größer ausgebildet als die erste Kanalbreite W1 des ersten Teil-TFTs ST1, der an die Source-Elektrode 72 angrenzt. Eine derartige duale Gate-Struktur hat für den Knickeffekt einen reduzierenden Effekt und führt zu einer Größenreduktion. Jedoch konzentriert sich an einer Spitze B des zweiten Kanalgebiets C2 ein elektrisches Feld, wodurch ein Verschleiß der Spitze B bewirkt wird, was die Zuverlässigkeit reduziert und die Lebenszeit des Treiber-TFTs verkürzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung auf einen Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, die einen derartigen verwendet, gerichtet, die im Wesentlichen eines oder mehrere Probleme aufgrund der Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik überwinden.

Eine Aufgabe der Ausführungsbeispiele der Erfindung liegt darin, einen Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem derartigen anzugeben, die eine verbesserte Zuverlässigkeit eines Treibers für eine organische lichtemittierende Zelle für eine Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung aufweisen.

Eine Aufgabe der Ausführungsbeispiele der Erfindung liegt darin, einen Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem derartigen anzugeben, die eine verlängerte Lebenszeit aufweisen.

Eine andere Aufgabe der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einen derartigen anzugeben, die den Knickeffekt verhindern und eine Verschlechterung durch ein elektrisches Feld vermeiden und darüber hinaus für große Modelle mit höchster Auflösung geeignet sind.

Zusätzliche Eigenschaften und Vorteile der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung beschrieben und ergeben sich teilweise deutlich aus dieser oder können beim Ausüben der Erfindung erfahren werden. Die Aufgaben und anderen Vorteile der Ausführungsbeispiele der Erfindung können durch die Struktur, die insbesondere in der Beschreibung und in den Ansprüchen, als auch in den beigefügten Zeichnungen herausgestellt sind, realisiert werden.

Um diese und andere Vorteile gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung zu erreichen, wird eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung angegeben, enthaltend: ein organisches Elektrolumineszenz-Array auf einem Substrat, das organische Elektrolumineszenz-Array enthält eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen, und ein Dünnfilmtransistor-Array zwischen dem Substrat und dem organischen Elektrolumineszenz-Array, das Dünnfilmtransistor-Array enthält einen Treiber-Dünnfilmtransistor in jeder der organischen lichtemittierenden Zellen, wobei der Dünnfilmtransistor enthält: eine Halbleiterstruktur mit einem Bereich einer graduell variierenden Breite, eine Gate-Isolationsschicht, die die Halbleiterstruktur bedeckt, eine Gate-Elektrode, die die Halbleiterstruktur mit der Gate-Isolationsschicht dazwischen überlappt und ein diese durchdringendes Loch aufweist, eine Zwischenisolationsschicht, die die Gate-Elektrode bedeckt und eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die die Halbleiterstruktur durch die Zwischenisolationsschicht und die Gate-Isolationsschicht kontaktieren, wobei die Halbleiterstruktur wenigstens zwei Kanäle zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausbildet.

In einem anderen Aspekt enthält die Dünnfilmtransistorvorrichtung, eine Halbleiterstruktur, die einen Bereich mit einer graduell variierenden Breite aufweist, eine Gate-Isolationsschicht, die die Halbleiterstruktur bedeckt, eine Gate-Elektrode, die die Halbleiterstruktur mit der Gate-Isolationsschicht überlappt und die ein diese durchdringendes Loch enthält, eine Zwischenisolationsschicht, die die Gate-Elektrode bedeckt und eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die die Halbleiterstruktur durch die Zwischenisolationsschicht und die Gate-Isolationsschicht kontaktieren, wobei die Halbleiterstruktur wenigstens zwei Kanäle zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausbildet.

Die oben stehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung sind exemplarisch und dienen der weiteren Erklärung der Ausführungsbeispiele der beanspruchten Erfindung.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die beigefügten Figuren sollen ein besseres Verständnis der Ausführungsbeispiele der Erfindung ermöglichen, bilden einen Teil dieser Beschreibung, zeigen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Ausführungsbeispiele der Erfindung.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Pixels einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix gemäß dem Stand der Technik;

2A und 2B zeigen entsprechende Verläufe von Treibercharakteristiken eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einem amorphen Siliziumhalbleiter und eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einem Poly-Si-Halbleiter gemäß dem Stand der Technik;

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einem Poly-Si-Halbleiter mit einer dualen Gate-Struktur gemäß dem Stand der Technik;

4 zeigt eine schematische Darstellung eines anderen Treiber-Dünnfilmtransistors mit Poly-Si-Halbleiter und einer dualen Gate-Struktur gemäß dem Stand der Technik;

5 zeigt eine Schnittdarstellung einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix;

6 zeigt eine Darstellung zur Erklärung des Prinzips einer Lichtemission einer organischen lichtemittierenden Zelle gemäß 5;

7 zeigt einen Dünnfilmtransistor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Dünnfilmtransistors entlang I-I' gemäß 7;

9 zeigt ein Diagramm mit experimentellen Daten, die die Strombeweglichkeit eines Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 7 und 8 mit einer Strombeweglichkeit eines Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 4 vergleicht;

10A und 10B zeigen entsprechende Verläufe eines Ausgangsstroms eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 4 und eines Ausgangsstroms eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 7 und 8; und

11A und 11B zeigen Diagramme eines Ausgangsstroms eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 4 und eines Ausgangsstroms eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß den 7 und 8, bevor und nachdem eine Belastung unter einer speziellen Bedingung auftritt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Im Folgenden wird auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert Bezug genommen, wobei Beispiele von diesen in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix. Wie in 5 dargestellt, enthält eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit Aktivmatrix einen Dünnfilmtransistorarraybereich 115 auf einem transparenten Substrat 102, einen organischen EL-Arraybereich 120 auf dem Dünnfilmtransistorarraybereich 115 und eine Glasabdeckung 152 zur Isolierung des organischen EL-Arraybereichs 120 vor externen Einflüssen.

Der Dünnfilmtransistorarraybereich 115 enthält eine Vielzahl von Pixeln P, die durch Kreuzungen von Gate- und Datenleitungen gebildet werden, und Treiberelemente in jedem Pixel zum Ansteuern von organischen EL-Zellen, beispielsweise EL-Zelltreiber. In dem organischen EL-Arraybereich 120 sind die mit dem Treiber-Dünnfilmtransistor T2 des Dünnfilmtransistorarraybereichs 115 verbundenen organischen EL-Zellen matrixartig angeordnet.

Jede der organischen EL-Zellen enthält eine mit dem Treiberdünnfilmtransistor T2 verbundene erste Elektrode 104, ein Abgrenzungselement 106 zum Unterteilen jedes Pixels, eine organische lichtemittierende Schicht 110 und eine zweite Elektrode 112. Die erste Elektrode 104 kann eine Anodenelektrode sein, wobei das Abgrenzungselement 106 ein Isolierungsfilm und die zweite Elektrode 112 eine Kathodenelektrode sein kann. Darüber hinaus enthält die organische lichtemittierende Schicht 110 eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronenträgerschicht, eine lichtemittierende Schicht, eine Löcherträgerschicht und eine Löcherinjektionsschicht. Die lichtemittierende Schicht implementiert eine der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B).

Die organischen EL-Zellen des organischen EL-Arraybereichs 120 können sich durch Wasser oder Sauerstoff verschlechtern. Deshalb wird ein Verkappselungsprozess vorgenommen, um das Substrat 102 und die Glasabdeckung 152 mit einem Dichtmittel 126 abzudichten. Die Glasabdeckung 152 führt die bei der Lichtemission erzeugte Wärme ab und schützt das organische EL-Array 120 vor einer Krafteinwirkung oder vor Wasser oder Sauerstoff aus der Atmosphäre.

In der Glasabdeckung 152 ist an einer Oberfläche, die dem organischen EL-Arraybereich 120 zugewandt ist, eine Aussparung 152a vorbereitet, wobei ein Feuchtigkeitsabsorber 154 innerhalb der Aussparung 152a positioniert ist. Der Feuchtigkeitsabsorber 154 reagiert auf ein anorganisches Oxid, das Wasser bilden kann, beispielsweise CaO, das Hydroxyl OH und CaO bildet. Zusätzlich ist der Feuchtigkeitsabsorber 154 in Streifenform ausgebildet, um innerhalb einer in der Mitte der Glasabdeckung 152 vorbereiteten Aussparung 152a befestigt zu werden. Der Feuchtigkeitsabsorber 154 dient der Absorption von Wasser und Sauerstoff im von der Glasabdeckung 152 abgedeckten organischen EL-Arraybereich 120.

6 zeigt eine Darstellung zur Erklärung des Prinzips einer Lichtemission einer organischen lichtemittierenden Zelle gemäß 5. Wie in 6 dargestellt, werden bei einer organischen EL-Anzeigevorrichtung mit einer Struktur gemäß den 1 und 5, dann wenn eine Spannung zwischen der ersten Elektrode 104 und der zweiten Elektrode 112 der organischen EL-Zelle angelegt wird, von der zweiten Elektrode 112 erzeugte Elektronen über die Elektroneninjektionsschicht 110a und die Elektronenträgerschicht 110b in die lichtemittierende Schicht 110c bewegt. Weiter werden von der ersten Elektrode 104 erzeugte Löcher über die Löcherinjektionsschicht 110e und die Löcherträgerschicht 110d in die lichtemittierende Schicht 110c bewegt. Somit kollidieren die von der Elektronenträgerschicht 110b und der Löcherträgerschicht 110d zugeführten Elektronen und Löcher und rekombinieren miteinander, wodurch in der lichtemittierenden Schicht 110c ein Licht erzeugt wird. Dann wird über die erste Elektrode 104 ein Licht nach außen abgegeben, um ein Bild anzuzeigen.

7 zeigt eine Darstellung eines Dünnfilmtransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Transistors entlang I-I' aus 7. Wie in den 7 und 8 dargestellt, enthält ein TFT eine Pufferschicht 142 auf einem Substrat 102, eine Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 auf der Pufferschicht 142, einen Gate-Isolationsfilm 144 auf der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178, eine Gate-Elektrode 158 auf dem Gate-Isolationsfilm 144 mit einem Loch 180, das sich teilweise mit der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 überlappt und durch die Gate-Elektrode 158 hindurchdringt, eine Zwischenisolationsschicht 146, die die Gate-Elektrode 158 abdeckt, eine Source-Elektrode 172, die mit der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 verbunden ist und die Drain-Elektrode 174.

Der TFT kann ein n-Typ TFT sein, der mit Störstellen dotiert ist, wobei die Störstellen fünf Valenzelektroden aufweisen können und eines von Antimon (Sb), Arsen (As) oder Phosphor (P) enthalten. Die Pufferschicht 142 kann auf einer gesamten Oberfläche des Substrats 102 ausgebildet sein, wobei die Gate-Elektrode 158 einen Kanalbereich 178c der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 mit dem dazwischen liegenden Gate-Isolationsfilm 144 überlappt.

Zusätzlich kann das Loch 180 in der Gate-Elektrode 158 in einer rechteckigen Form in der ebenen Ansicht ausgebildet sein, kann parallel zu einer Längsrichtung der Gate-Elektrode 158 ausgebildet sein und kann die Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 mit dem Gate-Isolationsfilm 144 dazwischen kreuzen. Dementsprechend weist die Gate-Elektrode 158 eine Struktur auf, bei der sich die Gate-Elektrode 158 und die Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 in zwei Bereichen überlappen.

Weiter ist die Source-Elektrode 172 von der Gate-Elektrode 158 über die dazwischen liegende Zwischenisolationsschicht 146 isoliert und kontaktiert einen Source-Bereich 178S der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 über einen Source-Kontaktloch 180S. Der Source-Bereich 178S kann durch Injektionen von n+ Ionen dotiert sein. Die Drain-Elektrode 174 ist von der Gate-Elektrode 158 über die dazwischen liegende Zwischenisolationsschicht 146 isoliert und kontaktiert einen Drain-Bereich 178D der Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 über ein Drain-Kontaktloch 182D. Der Drain-Bereich 178D kann durch Injektion von n+ Ionen dotiert sein.

Darüber hinaus weist die Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 erste und zweite Kanäle C1 und C2 zwischen der Source-Elektrode 172 und der Drain-Elektrode 174 auf, wobei der Treiber-TFT T2 eine Struktur aufweist, bei der ein erster Teil-TFT ST1 mit einem ersten Kanal C1 und ein zweiter Teil-TFT ST2 mit einem zweiten Kanal C2 miteinander in Reihe zwischen die Source-Elektrode 172 und die Drain-Elektrode 174 geschaltet sind.

Darüber hinaus weist die Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 eine variierende Breite ohne abrupte oder stufenartige Veränderungen auf. Die Poly-Si-Halbleiterstruktur 178 kann dort, wo sie mit der Gate-Elektrode 178 überlappt, eine sich verjüngende Breite aufweisen, derart dass sich ihre Breite graduell verengt oder progressiv kleiner wird, in Richtung Source-Elektrode 172 oder Drain-Elektrode 174 entlang wenigstens eines Bereichs einer kurzen oder schmalen Ausrichtung der Gate-Elektrode 178. Beispielsweise kann sich, wenn der TFT vom n-Typ ist, die Breite der Halbleiterstruktur 178 graduell von der Drain-Elektrode 174 zur Source-Elektrode 172 in den Kanalbereichen verengen. Somit weist ein Bereich, in dem sich die Gate-Elektrode 158 und die Halbleiterstruktur 178 überlappen, in der Draufsicht eine Trapezform auf. Folglich weist der Treiber-TFT eine Dual-Gate-Struktur auf, die in den Kanalbereichen keinen Spitzenbereich aufweist, der zu einer nicht beabsichtigten Konzentration eines elektrischen Feldes führt, die den TFT verschlechtern kann. Darüber hinaus reduziert der TFT das beim Stand der Technik auftretende Knickeffektproblem der Treiber-TFTs auch bei Modellen mit höchster Auflösung.

9 zeigt ein Diagramm, in dem experimentelle Daten darstellt sind, die die Strombeweglichkeit eines Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß den 7 und 8 mit der Strombeweglichkeit eines Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 4 vergleichen. In 9 repräsentiert "type 2" einen Stromfluss in einem Kanal eines TFTs mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 8, wobei "type 1" einen Stromfluss in einem Kanal eines TFTs mit einer dualen Gate-Struktur gemäß 4 darstellt. Für einen zweiten Kanal W2 mit einer Kanalbreite von etwa 8 &mgr;m werden entsprechend gefüllte und nichtgefüllte Quadrate bei der Darstellung der "type 1" und "type 2" Kurven verwendet. Für eine zweite Kanalbreite W2 von etwa 12 &mgr;m werden gefüllte und nichtgefüllte Kreise bei der Darstellung der "type 1" und "type 2" Kurven verwendet.

Mit Bezug auf die Ergebnisse gemäß 9 ist, wenn ein Wert (W1/W2), bei dem die erste Kanalbreite durch die zweite Kanalbreite geteilt wird, gleich 1 ist, dass heißt, wenn die erste Kanalbreite W1 und die zweite Kanalbreite W2 gleich sind, die Strombeweglichkeit des Dünnfilmtransistors mit dualer Gate-Struktur gemäß 4 gleich der Strombeweglichkeit des Treiber-Dünnfilmtransistors mit dualer Gate-Struktur gemäß 8. Jedoch ist die Strombeweglichkeit des Dünnfilmtransistors mit dualer Gate-Struktur gemäß 8 schneller im Vergleich zum Dünnfilmtransistor mit dualer Gate-Struktur gemäß 4, wenn die erste Kanalbreite W1 und die zweite Kanalbreite W2 verschieden voneinander sind. Folglich verbessert die sich verjüngende Breite bei der Poly-Si-Halbleiterstruktur die Strombeweglichkeit des Dünnfilmtransistors.

10A und 10B zeigen Diagramme die einen Ausgangsstrom eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit der dualen Gate-Struktur gemäß 4 und einen Ausgangsstrom eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit der dualen Gate-Struktur gemäß 7 und 8 entsprechend darstellen (im Folgenden wird ein Ausgangsstrom als Strom Ids bezeichnet, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Treiber-TFTs fließt). Mit Bezug auf die 10A und 10B ist ein Unterschied zwischen den Ausgangsströmen Ids des Treiber-TFTs mit dualer Gate-Struktur gemäß 4 und den Ausgangsströmen Ids des Treiber-TFTs mit der dualen Gate-Struktur gemäß 8 nicht signifikant, wobei das Knickeffektphenomen nicht erzeugt wird. Demnach entsteht kein Ansteuerungsproblem der organischen Lichtemissionszelle beim Verwenden eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit einer dualen Gate-Struktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die 11A und 11B zeigen Diagramme, die einen Ausgangsstrom eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit dualer Gate-Struktur gemäß 4 und einen Ausgangsstrom eines Treiber-Dünnfilmtransistors mit dualer Gate-Struktur gemäß 7 und 8 darstellen, bevor und nachdem eine Belastung unter bestimmten Bedingungen auftritt. 11A zeigt experimentelle Daten, die den Ausgangsstrom Ids des Treiber-TFTs in dem Fall darstellen, bei dem der Treiber-TFT abhängig von herkömmlichen Ansteuerungsbedingungen angesteuert wird und 11B zeigt experimentelle Daten, die den Ausgangsstrom Ids des Treiber-TFTs in einem Fall darstellen, bei dem der Treiber-TFT normal angesteuert wird, nachdem eine starke Belastung angewendet wurde.

Mit Bezug auf die 11A und 11B zeigt die Kurve D1 den Ids des Treiber-TFTs mit dualer Gate-Struktur gemäß 8, wenn Vds 10 Volt ist, wobei eine Kurve D2 den Ids des Treiber-TFTs mit dualer Gate-Struktur gemäß 4 darstellt, wenn Vds 10 Volt ist, wobei die Kurve D3 den Ids des Treiber-TFTs mit der dualen Gate-Struktur gemäß 8 zeigt, wenn Vds 0,1 Volt ist und die Kurve D4 zeigt den Ids des Treiber-TFTs mit der dualen Gate-Struktur gemäß 4, wenn Vds 0,1 Volt ist.

Gemäß 11A ist, wenn die Treiber-TFTs normal angesteuert werden, die Differenz beim Treiber-Transistor mit dualer Gate-Struktur gemäß 8 und beim Treiber-TFT mit dualer Gate-Struktur gemäß 4 nicht signifikant. Jedoch weist die Kurve D3 in 11B einen relativ geringen Abfall in Vergleich zu D4 auf, wenn der Treiber-TFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und der konventionelle Treiber-TFT gemäß 4 normal angesteuert werden, nachdem Vgs und Vth (Schwellspannung) auf etwa 0,8 Volt und Vds auf etwa 20 Volt eingestellt werden und eine starke Belastung für etwa 100 Sekunden angewendet wird. Mit anderen Worten wird, wenn auf den Treiber-TFT eine starke Belastung angewendet wird, der Treiber-TFT gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Belastung gut Stand halten im Vergleich zum konventionellen Treiber-TFT gemäß 4, der im Kanalbereich eine Spitze aufweist. Folglich weist der Treiber-TFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Struktur auf, die im Kanalbereich keine Spitze aufweist, wodurch die Verschlechterung des Elements abgemildert wird.

Als Ergebnis reduziert der Treiber TFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Knickeffektproblem aus dem Stand der Technik und löst die Problematik bei hochauflösenden Modellen. Darüber hinaus wird eine Verschlechterung durch die Konzentration des elektrischen Feldes an einer Spitze wie beim Stand der Technik vermieden. Somit wird die Glaubwürdigkeit des erfindungsgemäßen Treiber-TFTs verbessert, wodurch die Lebensdauer von organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen erhöht wird und somit auch die Glaubwürdigkeit der organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen verbessert wird.

Obwohl bei der oben beschriebenen organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung ein n-Typ-TFT beschrieben wurde, kann alternativ auch ein p-Typ-TFT ausgebildet werden. Beispielsweise kann ein TFT mit einer oben erwähnten dualen Gate-Struktur ein p-Typ TFT sein, der mit Störstellen dotiert ist, wobei die Störstellen Bor (B), Gallium (Ga) oder Indium (In) enthalten. Ein Treiber-TFT vom p-Typ kann mit einer entgegengesetzten Polarität eines Treiber-TFTs vom n-Typ angesteuert werden, wobei die p-Typ Poly-Si-Halbleiterstruktur so ausgebildet sein muss, dass sich die Breite von der Source-Elektrode zur Drain-Elektrode verengt.

Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Treiber-TFT bei einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, anderen Flachbildschirmanzeigevorrichtungen, beispielsweise einer LCD-Vorrichtung, oder als Schaltelement verwendet werden.

Wie oben beschrieben, enthält ein Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem derartigen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Treiber-TFT mit einer Poly-Si-Halbleiterstruktur vom n-Typ, die so ausgebildet ist, dass sich die Breite von der Drain-Elektrode zur Source-Elektrode verringert. Darüber hinaus enthält ein Dünnfilmtransistor und eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem derartigen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Treiber-TFT mit einer Poly-Si-Halbleiterstruktur vom p-Typ, die so geformt ist, dass sich eine Breite von der Source-Elektrode zur Drain-Elektrode verringert.

Der Treiber-TFT gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verhindert ein Knickeffektproblem, kann leicht bei hochauflösenden Modellen verwendet werden und verringert die Verschlechterungsproblematik aufgrund der Konzentration eines elektrischen Feldes. Als Ergebnis werden die Glaubwürdigkeit und die Lebensdauer eines Treiberelements zum Ansteuern von organischen lichtemittierenden Zellen verbessert, wodurch die Lebensdauer und die Glaubwürdigkeit der Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung ebenso verbessert werden.

Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass beim erfindungsgemäßen Dünnfilmtransistor und der organischen Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einem derartigen verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung im Bereich der beigefügten Ansprüche und der Äquivalente abdecken.


Anspruch[de]
Eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, enthaltend:

– ein organisches Elektrolumineszenz-Array auf einem Substrat, wobei das organische Elektrolumineszenz-Array eine Vielzahl von organischen lichtemittierenden Zellen enthält; und

– ein Dünnfilmtransistor-Array zwischen dem Substrat und dem organischen Elektrolumineszenz-Array, wobei das Dünnfilmtransistor-Array einen Treiber-Dünnfilmtransistor in jeder der organischen lichtemittierenden Zellen aufweist, und wobei der Treibertransistor enthält:

– eine Halbleiterstruktur mit einem Bereich mit einer graduell variierenden Breite;

– eine Gate-Isolationsschicht, die die Halbleiterstruktur bedeckt;

– eine Gate-Elektrode, die die Halbleiterstruktur mit der dazwischen liegenden Isolationsschicht überlappt und die ein Loch aufweist, das diese durchdringt;

– eine Zwischenisolationsschicht, die die Gate-Elektrode bedeckt; und

– eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die die Halbleiterstruktur durch die Zwischenisolationsschicht und die Gate-Isolationsschicht kontaktieren, wobei die Halbleiterstruktur wenigstens zwei Kanäle zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Breite der Halbleiterstruktur in Kanalbereichen kontinuierlich verjüngt. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bereich, in dem die Gate-Elektrode und die Halbleiterstruktur einander überlappen, eine Trapezform aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite des Halbleiters entlang der schmalen Ausrichtung der Gate-Elektrode ohne eine abrupte oder stufenartige Veränderung variiert. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterstruktur eine kleinere Breite aufweist als eine Länge des Loches in der Gate-Elektrode und sich in wenigstens zwei Bereichen mit der Gate-Elektrode überlappt. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterstruktur ein polykristallines Silizium enthält. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterstruktur einen ersten Kanal benachbart zur Source-Elektrode und einen zweiten Kanal benachbart zur Drain-Elektrode enthält, wobei der zweite Kanal eine Länge aufweist, die größer als eine Länge des ersten Kanals ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode die Halbleiterstruktur in dotierten Gebieten der Halbleiterstruktur kontaktieren. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Loch eine rechteckige Form, im Wesentlichen parallel zur Gate-Elektrode aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organischen lichtemittierenden Zellen in Matrixform angeordnet sind. Eine Dünnfilmtransistorvorrichtung, enthaltend:

– eine Halbleiterstruktur mit einem Bereich einer graduell variierenden Breite;

– eine Gate-Isolationsschicht, die die Halbleiterstruktur bedeckt;

– eine Gate-Elektrode, die die Halbleiterstruktur mit der dazwischen liegenden Gate-Isolationsschicht überlappt und mit einem Loch, das diese durchdringt;

– eine Zwischenisolationsschicht, die die Gate-Elektrode bedeckt; und

– eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode, die die Halbleiterstruktur durch die Zwischenisolationsschicht und die Gate-Isolationsschicht kontaktieren, wobei die Halbleiterstruktur wenigstens zwei Kanäle zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei sich die Breite der Halbleiterstruktur in Kanalbereichen kontinuierlich verjüngt. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bereich, in dem sich die Gate-Elektrode und die Halbeiterstruktur überlappen, trapezförmig ist. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei sich die Breite des Halbleiters in einer schmalen Ausrichtung der Gate-Elektrode ohne eine abrupte oder stufenförmige Veränderung verändert. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Halbleiterstruktur eine schmalere Breite aufweist als eine Länge des Loches in der Gate-Elektrode und sich in wenigstens zwei Bereichen mit der Gate-Elektrode überlappt. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Halbleiterstruktur ein, polykristallines Silizium aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Halbleiterstruktur enthält:

– einen ersten zur Source-Elektrode benachbarten Kanal; und

– einen zweiten zur Drain-Elektrode benachbarten Kanal, wobei der zweite Kanal eine Länge aufweist, die länger als eine Länge des ersten Kanals ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode die Halbleiterstruktur in dotierten Gebieten der Halbleiterstruktur kontaktieren. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Loch eine rechteckige Form, im Wesentlichen parallel zur Gate-Elektrode aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die organischen lichtemittierenden Zellen in Matrixform angeordnet sind.






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