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Dokumentenidentifikation DE60034612T2 03.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001033765
Titel Schaltelement und elektrolumineszente Anzeigevorrichtung
Anmelder Pioneer Corporation, Tokyo, JP
Erfinder Imai, Kunio, Tsurugashima-shi, Saitama 350-2288, JP
Vertreter Klingseisen & Partner, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60034612
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.02.2000
EP-Aktenzeichen 001034552
EP-Offenlegungsdatum 06.09.2000
EP date of grant 02.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse H01L 27/32(2006.01)A, F, I, 20061024, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H01L 51/05(2006.01)A, L, I, 20061024, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein organisches Halbleiterschaltelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Ein solches organisches Elektrolumineszenzelement ist durch die EP-A-460 242 vorgesehen.

Die US-A-5,705,826 gibt ein weiteres organisches Dünnfilm-Schaltelement an, wobei Materialien geeignet für eine Gate-Elektrode und eine Zwischenelektrode mit niedriger Austrittsspannung beschrieben sind.

Dodabalapur et al. bestimmen in „Organic Smart Pixels", Applied Physics Letters, American Institute of Physics, New York, U.S.A., Volume 73, Nr. 2, 13. Juli 1998, Seiten 142-144, eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen mit einer Anzeigeanordnung, die aus mehreren Licht emittierenden Abschnitten gebildet ist.

Eine Anzeige mit Elektrolumineszenzelementen bestehend aus mehreren organischen Elektrolumineszenzelementen, die in einer Matrix angeordnet sind, hat Aufmerksamkeit erregt als eine Anzeige, die einen niedrigen Energieverbrauch, eine hohe Anzeigequalität und eine reduzierte Dicke vorsieht. Wie in 1 veranschaulicht, enthält jedes organische Elektrolumineszenzelement 200 ein transparentes Substrat 1 wie beispielsweise ein Glassubstrat oder dergleichen mit einer darauf ausgebildeten transparenten Elektrode 201, die zum Beispiel aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet ist. Wenigstens eine Schicht aus organischem Material 202, die eine Elektronentransportschicht, eine Lichtemissionsschicht, eine Löchertransportschicht, usw. aufweist, und eine Metallelektrodenschicht 203 sind auf der transparenten Elektrode 201 geschichtet. Die als eine Anode dienende transparente Elektrode 201 wird mit positiver Spannung versorgt, während an die als eine Kathode dienende Metallelektrode 203 eine negative Spannung angelegt wird, d.h. ein Gleichstrom wird über die Transportelektrode und die Metallelektrode angelegt, um die Lichtemissionsschicht in der Schicht aus organischem Material 202 Licht emittieren zu lassen.

In dem organischen Elektrolumineszenzelement werden Primärstrahler durch Rekombination der von der Metallkathode injizierten Elektronen und der von der transparenten Anode in die Lichtemissionsschicht injizierten Löcher erzeugt, und die Primärstrahler emittieren Licht im Laufe der Strahlung und Deaktivierung. So kann das organische Elektrolumineszenzelement 200 elektrisch als ein Ersatzschaltbild dargestellt werden, wie in 2 veranschaulicht. Wie man aus der Figur sehen kann, kann das Element durch einen Schaltungsaufbau ersetzt werden, der aus einer kapazitiven Komponente C und einer Lichtemissionsdiodenkomponente E mit einer unsymmetrischen Leitfähigkeit, die parallel zur kapazitiven Komponente geschaltet ist, ersetzt werden. Daher kann das organische Elektrolumineszenzelement als ein kapazitives Lichtemissionselement angesehen werden. Wenn an das organische Elektrolumineszenzelement eine Lichtemissions-Antriebsgleichspannung über die Elektroden angelegt wird, wird in dem kapazitiven Element C eine Ladung angehäuft. Folglich beginnt, wenn die angelegte Spannung eine dem Element inhärente Sperrspannung oder Lichtemissionsschwellenspannung übersteigt, ein Strom von einer Elektrode (auf der Anodenseite der Diodenkomponente E) zur organischen Funktionsschicht, die die Lichtemissionsschicht trägt, zu fließen, sodass Licht davon mit einer Intensität proportional zu diesem Strom emittiert wird. Die Spannung V-Strom I-Leuchtdichte L-Kennlinie eines solchen Elements ist ähnlich der Kennlinie einer Diode. Insbesondere ist der Strom I bei einer Lichtemissionsschwelle Vth oder darunter extrem klein und steigt abrupt an, wenn die Spannung auf die Lichtemissionsschwelle Vth oder höher ansteigt. Der Strom I ist im Wesentlichen proportional zur Leuchtdichte L. Das genannte organische Elektrolumineszenzelement zeigt beim Anlegen einer die Lichtemissionsschwelle Vth übersteigenden Antriebsspannung eine Lichtemissionsleuchtdichte proportional zu einem Strom entsprechend der angelegten Antriebsspannung. Andererseits bleibt die Lichtemissionsleuchtdichte gleich Null, wenn die an das Element angelegte Antriebsspannung auf der Lichtemissionsschwelle Vth oder darunter ist, was keinen Antriebsstrom in die Lichtemissionsschicht fließen lässt.

Eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen ist eine Lichtemissionsvorrichtung, die eine Bildanzeigeanordnung besitzt, die aus mehreren Lichtemissionspixeln, d.h. organischen Elektrolumineszenzelementen gebildet ist, die an jeweiligen Schnittpunkten von Reihen und Spalten angeordnet sind, d.h. in einer Matrix angeordnet sind. Ein beispielhaftes Verfahren des Betreibens einer Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen wird als ein einfacher Matrixantriebsmodus bezeichnet. Eine Anzeigevorrichtung gemäß dem einfachen Matrixantriebsmodus besitzt mehrere Anodenleitungen oder Kathodenleitungen, die in einer Matrix angeordnet sind, und ein organisches Elektrolumineszenzelement ist mit jedem der Schnittpunkte der in der Matrix angeordneten Anodenleitungen und Kathodenleitungen verbunden. Eine der Anodenleitungen oder Kathodenleitungen wird nacheinander ausgewählt und in regelmäßigen Zeitabständen abgetastet, und die anderen Leitungen werden durch eine Antriebsquelle synchron zur Abtastung betrieben, wodurch die organischen Elektrolumineszenzelemente an beliebigen Schnittpunkten zur Lichtemission veranlasst werden. Da in diesem Modus jedes organische Elektrolumineszenzelement für eine Zugriffszeit leuchtet, sind ein größerer Strom und eine höhere Spannung für eine große Anzeigefläche erforderlich.

Zum Vorsehen einer größeren Schirmgröße für eine Anzeigevorrichtung werden organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtungen, die in einem aktiven Matrixantriebsmodus betrieben werden, zusätzlich zu jenen des einfachen Matrixantriebsmodus in Erwägung gezogen. Die Anzeigevorrichtung dieses Modus ist eine, die die Anodenleitungen und Kathodenleitungen durch Abtastsignalleitungen 16 bzw. Datensignalleitungen 13 ersetzt und Dünnfilmtransistoren (TFT) für an den jeweiligen Schnittpunkten angeordnete Schaltelemente verwendet. An die jeweiligen Pixel werden Ströme durch Schalten der zugehörigen Dünnfilmtransistoren angelegt, was die organischen Elektrolumineszenzelemente Licht emittieren lässt. Für einen TFT kann ein Element aus p-Si, a-Si verwendet werden. Alternativ kann ein MOS-FET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) benutzt werden, um einen TFT zu bilden.

Zum Beispiel werden mit einem MOS-FET als Schaltelement zwei invers leitende Bereiche auf einem Halbleitersubstrat, zum Beispiel einem Si-Substrat 2 gebildet. Ein Siliziumoxid (SiO2)-Dünnfilm und eine Gate-Metallelektrode sind nacheinander auf der Oberfläche des Substrats zwischen den invers leitenden Bereichen abgeschieden. Die Leitfähigkeit an der Oberfläche des Substrats wird durch ein vom Metall-Gate angelegtes elektrisches Feld gesteuert. Deshalb ist ein Si-Wafer für ein Anzeigesubstrat erforderlich und ein Halbleitersubstrat ist für ein Polysilizium-Substrat, usw. erforderlich. Außerdem werden, da ein anorganisches Material auf solchen Substraten abgeschieden werden muss, typischerweise Hochtemperaturprozesse für seine Herstellung verwendet.

Es besteht ein großer Bedarf an Anzeigevorrichtungen mit einer größeren Fläche. Falls jedoch Schaltelemente aus anorganischem Material, die bei der Herstellung Hochtemperaturprozesse erfordern, für eine große Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen des aktiven Matrixantriebsmodus verwendet werden, wird die resultierende Anzeigevorrichtung unvermeidbar teuer.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein organisches Dünnfilm-Schaltelement vorzusehen, das bei relativ niedrigen Temperaturen hergestellt werden kann, und auch eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen vorzusehen, die das auf einem gewöhnlichen Substrat gebildete organische Dünnfilm-Schaltelement hat.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 11 angegebenen Merkmale gelöst.

In einem Aspekt des organischen Dünnfilm-Schaltelements der vorliegenden Erfindung ist das organische Material ein Material mit einer Elektronentransporteigenschaft. Alternativ kann das organische Material ein Material mit einer Löchertransporteigenschaft sein. Außerdem kann das organische Material eine Löcher- und Elektronentransporteigenschaft haben.

In einem noch weiteren Aspekt des organischen Dünnfilm-Schaltelements der vorliegenden Erfindung weist die Zwischenelektrode ein Paar einander abgewandter Elektroden, die voneinander beabstandet sind auf, wobei die abgewandten Elektroden an einer Schnittfläche zwischen dem organischen Dünnfilm und dem Isolierfilm zwischen den Gate-Elektroden angeordnet sind.

Eine Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung weist die in Anspruch 11 beschriebenen Merkmale auf.

In einem Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung ist der organische Dünnfilm aus einem organischen Material des organischen Dünnfilm-Schaltelements aus einem Teil der organischen Materialschicht gebildet.

In einem weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Licht emittierenden Abschnitte in einer Matrix angeordnet.

In einem weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Anzeigevorrichtung ferner eine Kapazität auf, die auf dem Substrat ausgebildet ist und mit wenigstens einer der ersten und der zweiten Anzeigeelektrode und dem organischen Dünnfilm-Schaltelement verbunden ist.

In einem noch weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung sind das Substrat und die erste Anzeigeelektrode transparent.

In einem noch weiteren Aspekt der Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Zwischenelektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements ein Paar einander abgewandter Elektroden auf, die voneinander beabstandet sind, wobei die einander abgewandten Elektroden auf einer Schnittfläche zwischen dem organischen Dünnfilm und dem Isolierfilm zwischen den Gate-Elektroden angeordnet sind.

In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Zwischenelektrode und die Gate-Elektrode zum Injizieren von Trägern des organischen Dünnfilm-Schaltelements aus einem Material mit einer hohen Austrittsspannung gemacht, falls die Träger Löcher sind. In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Zwischenelektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements ein Laminat auf, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener des organischen Dünnfilms und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung niedriger als jene der ersten Schicht enthält.

In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Zwischenelektrode und die Gate-Elektrode zum Injizieren von Trägern des organischen Dünnfilm-Schaltelements aus einem Material mit einer niedrigen Austrittsspannung gemacht, falls die Träger Elektronen sind. In diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Zwischenelektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements ein Laminat auf, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener des organischen Dünnfilms und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung höher als jene der ersten Schicht enthält.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltelement, das einen aus einem organischen Material gebildeten organischen Dünnfilm benutzt, ein organisches Elektrolumineszenzelement (nachfolgend auch als ein organisches „EL"-Element bezeichnet) mit einer Licht emittierenden Schicht gebildet aus einem organischen EL-Material basierend auf einem die Elektrolumineszenz einer organischen Materialverbindung, die Licht durch Injizieren von Elektronen oder Löchern emittiert, nutzenden Dünnfilm, und eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit mehreren der Schaltelemente, die in einer Matrix angeordnet sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen;

2 ist ein Schaltungsdiagramm eines Ersatzschaltbildes für ein organisches EL-Element;

3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnfilm-Schaltelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

4 ist eine schematische Querschnittsansicht eines organischen Dünnfilm-Schaltelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

5 ist eine Draufsicht eines Teils einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen eines aktiven Matrixantriebsmodus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

6 ist ein Schaltungsdiagramm eines organischen Dünnfilm-Schaltelements und eines organischen EL-Elements, die auf einer Anzeigetafel der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet sind;

7 bis 12 sind vergrößerte Teildraufsichten, die schematisch ein Substrat in mehreren Fertigungsschritten der Anzeigetafel für die Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;

13 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie AA in 5;

14 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie BB in 5;

15 ist ein Blockschaltbild einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

16 ist eine Draufsicht eines Teils einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen eines aktiven Matrixantriebsmodus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

17 ist ein Schaltungsdiagramm eines organischen Dünnfilm-Schaltelements und eines organischen EL-Elements, die auf einer Anzeigetafel der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebildet sind;

18 bis 25 sind vergrößerte Teildraufsichten, die schematisch ein Substrat in mehreren Fertigungsschritten der in 16 dargestellten Anzeigetafel für die Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen zeigen; und

26 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie CC in 25.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Erfinder beobachteten während detaillierter Untersuchungen eines Leitungsmechanismus des organischen EL-Elements, dass durch Anlegen einer Impulsspannung mit 20 kHz von gegenüberliegenden Kathoden und Anoden an einen organischen Dünnfilm, d.h. eine organische Materialschicht, eine Ladung bis zu einer konstanten Tiefe in den organischen Dünnfilm entsprechend der Spannung injiziert werden kann, und sie erreichten die vorliegende Erfindung. Da eine in der Dickenrichtung eines organischen Dünnfilms angelegte Spannung die Existenz einer Ladung im organischen Dünnfilm erlaubt, können weitere Zwischenelektroden, wie beispielsweise Source, Drain, usw., in dem organischen Dünnfilm angeordnet werden, um einen Strom in die Elektroden zu leiten. Mit anderen Worten kann ein Leitungsmechanismus eines für das organische EL-Element zur Verfügung stehenden Materials genutzt werden, um eine Spannung in der Dickenrichtung des organischen Dünnfilms anzulegen, um einen Strom in der Dickenrichtung oder der Ebenenrichtung des Dünnfilms zu schalten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Wie in 3 dargestellt, ist eine Gate-Elektrode 2 auf einem Substrat 1 aus Glas oder dergleichen zum Anlegen eines elektrischen Feldes gebildet, und ein Isolierfilm 3 aus einer organischen Verbindung wie beispielsweise Polyimid ist auf der Gate-Elektrode 2 ausgebildet. Ein organisches Dünnfilm-Schaltelement 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist auf dem Isolierfilm ausgebildet. Der Isolierfilm 3 kann aus Polyimid, Polyethylenterephthalat oder dergleichen gemacht sein. Das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 besteht aus einem organischen Dünnfilm 4 aus einer organischen Verbindung und ausgebildet auf dem Isolierfilm 3, in dem die Gate-Elektrode 2 eingebettet ist; Zwischenelektroden, d.h. einem Paar einander abgewandter Metallelektroden 5 und 6, die in dem organischen Dünnfilm 4 mit einem Abstand dazwischen ausgebildet sind; und einer Gate-Elektrode 7, die zum Kontaktieren des organischen Dünnfilms 4 auf den Metallelektroden 5 und 6 und dem Abstand dazwischen ausgebildet ist. Die Gate-Elektrode 7 wirkt mit den einander abgewandten Gate-Elektroden 2 zusammen, um ein elektrisches Feld an die Metallelektroden 5 und 6 und den dazwischen gesetzten organischen Dünnfilm 4 anzulegen. Die Gate-Elektrode 7 ist angeordnet, um ein elektrisches Feld anzulegen, das elektrische Flusslinien zeichnet, die eine die Metallelektroden 5 und 6 verbindende gerade Linie kreuzen. Der organische Dünnfilm 4 ist eine organische Verbindung mit wenigstens einer Eigenschaft einer Elektronentransporteigenschaft und einer Löchertransporteigenschaft. Der organische Dünnfilm 4 kann für das Material mit der Löchertransporteigenschaft beispielsweise aus Polythiophen, Kupferphthalocyanin oder dergleichen gemacht sein. Kupferphthalocyanin kann für ein Material mit einer Löcher- und Elektronentransporteigenschaft für den organischen Dünnfilm 4 verwendet werden. Der organische Dünnfilm 4 kann für das Material mit der Elektronentransporteigenschaft beispielsweise aus Tris-8-Hydroxyquinolin-Aluminium oder dergleichen gemacht sein.

In der vorliegenden Erfindung sind unter Berücksichtigung der Tatsache, dass, wenn eine positive oder negative Spannung an die direkt auf dem organischen Dünnfilm 4 platzierte Gate-Elektrode 7 angelegt wird, eine Ladung direkt in den organischen Dünnfilm 4 injiziert werden kann, die Gate-Elektroden so angeordnet, dass sie den organischen Dünnfilm 4 mit einer Löchertransporteigenschaft oder einer Elektronentransporteigenschaft, der als ein Kanal des Elements funktioniert, in Sandwichweise aufnehmen, um Löcher oder Elektronen in den durch den organischen Dünnfilm 4 unterhalb der Gate-Elektrode 7 gebildeten Kanal zu injizieren. In dem organischen Dünnfilm-Schaltelement 10 werden, wenn eine positive Spannung an den organischen Dünnfilm 4 mit der Löchertransporteigenschaft angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, Löcher in den organischen Dünnfilm 4 injiziert, was den organischen Dünnfilm 4 mit der Löchertransporteigenschaft als einen Kanal zwischen den Metallelektrode 5 und 6 funktionieren lässt. Wenn dagegen eine negative Spannung an den organischen Dünnfilm 4 mit der Elektronentransporteigenschaft angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, werden Elektronen in den organischen Dünnfilm 4 injiziert, was den organischen Dünnfilm 4 mit der Elektronentransporteigenschaft als einen Kanal zwischen den Metallelektroden 5 und 6 funktionieren lässt. Bei diesem gehaltenen Zustand wird eine Potentialdifferenz über die Metallelektroden 5 und 6, d.h. eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode angelegt, um einen Strom fließen zu lassen, wobei die in den organischen Dünnfilm 4 injizierten Löcher oder Elektronen als Träger benutzt werden, und ein Strom von der Source-Elektrode 5 zur Drain-Elektrode 6 kann durch Ein/Ausschalten der Gate-Spannung geschaltet werden.

Wie in 3 dargestellt, lässt in dem organischen Dünnfilm-Schaltelement, wenn eine EIN-Spannung an die direkt mit dem organischen Dünnfilmkanal verbundene Gate-Elektrode 7 angelegt wird, um eine Ladung in den organischen Dünnfilmkanal zu injizieren, die injizierte Ladung einen Strom zwischen den einander abgewandten Metallelektroden 5 und 6 fließen. Wenn die Spannung an die Gate-Elektrode 7 ausgeschaltet wird, wird keine Ladung injiziert, sodass kein Strom fließt. Da eine Feinsteuerung für den Strom durch die Gate-Spannung für das organische EL-Element nicht erforderlich ist, wenn es im aktiven Matrixantriebsmodus betrieben wird, kann die Steuerung für das organische EL-Element allein durch ein Paar organischer Dünnfilmschalter, die einen Strom ein/ausschalten können, realisiert werden.

Dieses organische Dünnfilm-Schaltelement ist nicht mit einem elektrisch isolierenden anorganischen Dünnfilm wie beispielsweise Siliziumoxid an der Ober- und der Unterseite des organischen Dünnfilms 4 versehen, sondern die Gate-Elektrode 7 ist direkt auf den organischen Dünnfilm 4 gesetzt. Durch die vorliegende Erfindung kann, da eine Gate-Spannung direkt an das Schaltelement ohne irgendeinen isolierenden anorganischen Film dazwischen gelegt werden kann, die Gate-Spannung deutlich reduziert werden. Da das Element nicht kapazitiv ist, ist auch die Schaltreaktion schneller. Ferner kann wegen des Beseitigens eines isolierenden anorganischen Materials, das allgemein einen Hochtemperaturprozess erfordert, das Schaltelement der vorliegenden Erfindung bei relativ niedrigen Temperaturen hergestellt werden und ist zur Verwendung beim Steuern eines organischen Funktionselements wie beispielsweise Steuern eines Stroms in einem organischen EL-Element oder dergleichen optimal.

Ferner kann, wie in 4 dargestellt, eine der in 3 erscheinenden einander gegenüberliegenden Metallelektroden 5 in dem organischen Dünnfilm-Schaltelement weggelassen werden. Mit anderen Worten ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nur wenigstens eine Zwischenelektrode erforderlich. Dieses organische Dünnfilm-Schaltelement 11 ist in einer solchen Weise konstruiert, dass eine Ladung von einer Gate-Elektrode 7 zum Anlegen eines elektrischen Feldes an den organischen Dünnfilm 4 und weiter in die Drain-Elektrode 6 angelegt wird.

5 zeigt einen Teil einer Anzeigetafel in einer Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem aktiven Matrixantriebsmodus in einem dritten Ausführungsbeispiel. Diese Anzeigetafel 109 besitzt eine Bildanzeigeanordnung, die aus mehreren Licht emittierenden Pixeln 111 besteht, die in einer Matrix angeordnet sind und jeweils aus drei Licht emittierenden Abschnitten für rot R, grün G und blau B (organische EL-Elemente) bestehen. Jeder Licht emittierende Abschnitt in einem Pixel enthält eine aus zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen 10 und 11 und einer Kapazität 300 gebildete organische Dünnfilm-Schaltschaltung sowie ein organisches EL-Element 200. Solche Licht emittierenden Abschnitte sind für jeden Pixel in eine Einheit kombiniert, und eine Anzahl Einheiten gleich der Gesamtzahl Pixel ist kombiniert, um ein Substrat für eine Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen mit einer aus mehreren in einer Matrix angeordneten, Licht emittierenden Pixeln gebildeten Bildanzeigeanordnung zu bilden.

Auf einem Glassubstrat der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen sind eine Anodenleitung 12 und eine Datensignalleitung 13 angeordnet, die parallel zu den organischen EL-Elementen 200 und den in Sandwichweise dazwischen aufgenommenen Kapazitäten 300 verlaufen. Ferner sind eine Kathodenleitung 15 und eine Abtastsignalleitung 16 an Positionen elektrisch beabstandet von und orthogonal zu diesen Leitungen angeordnet. Die Abtastsignalleitungen 16 werden als Reaktion auf RGB-Signale an die Datensignalleitungen 13 nacheinander abgetastet, um die organischen EL-Elemente 200 in den Pixeln an den Schnittpunkten selektiv zur Lichtemission zu zwingen.

6 zeigt den Schaltungsaufbau eines Licht emittierenden Abschnitts entsprechend einer Pixeleinheit der Anzeigetafel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Ein Gate G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 ist mit der Abtastsignalleitung 16 verbunden, die ein Abtastsignal von einer Abtastschaltung für Abtastleitungen zuführt, während eine Source S des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 mit der Datensignalleitung 13 verbunden ist, der ein Signal von einer Schreibschaltung entsprechend Daten in einem Vollbildspeicher zugeführt wird, zusammen mit einem Gate G2.

Das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 hat ein mit der Gate-Elektrode 2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 und der Kapazität 300 verbundene und auch durch die Kapazität 300 mit der Kathodenleitung 15 verbundene Drain-Elektrode D.

Das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 besitzt eine mit der Anodenleitung 12 verbundene Source-Elektrode S, während das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 die mit einer ITO-Anode, d.h. einer ersten Anzeigeelektrode des organischen EL-Elements 200, verbundene und durch eine Metallkathode des organischen EL-Elements 200 mit der Kathodenleitung 15 verbundene Drain-Elektrode D besitzt. Eine Gate-Elektrode G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 ist ebenfalls mit der Kathodenleitung 15 verbunden. Die Anodenleitung 12 und die Kathodenleitung 15 sind mit einer Stromversorgungsschaltung verbunden und werden separat voneinander angesteuert.

Für die Anzeigetafel 109 mit mehreren in Reihen und Zeilen angeordneten obigen Schaltungen wird ein Lichtemissionssteuervorgang für eine Pixeleinheit in der folgenden Weise durchgeführt. Wenn eine EIN-Potentialdifferenz über die Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 angelegt wird, leitet das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 einen Strom entsprechend der Spannung der der Source-Elektrode S zugeführten Daten von der Source-Elektrode S zur Drain-Elektrode D.

Wenn eine AUS-Potentialdifferenz über die Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 angelegt wird, wird das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 in einen so genannten Ausschaltzustand gesetzt, in dem die Drain-Elektrode D des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 geöffnet ist. Daher wird während einer Periode, in der eine EIN-Potentialdifferenz über die Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 vorhanden ist, die Kapazität 300 basierend auf der Spannung an der Source-Elektrode S mit einem Strom geladen, und die Spannung wird der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 zugeführt. Das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 wird basierend auf der Gate-Spannung geschlossen, sodass ein Strom durch die Anodenleitung 12 fließt und von der Source-Elektrode S zur Drain-Elektrode D gelangt und weiter in die ITO-Anode des organischen EL-Elements 200 fließt, was das organische EL-Element 200 Licht emittieren lässt.

Wenn eine AUS-Potentialdifferenz über den Gate-Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 vorhanden ist, wird das organische Dünnfilm-Schaltelement 11 geöffnet, sodass das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 die Spannung an der Gate-Elektrode G2 mit der an der Kapazität 300 gesammelten Ladung hält, einen Strom bis zum nächsten Abtasten beibehält und auch das vom organischen EL-Element 200 emittierte Licht beibehält.

Als nächstes wird ein Herstellungsprozess der Anzeigetafel 109 für die Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen unter Bezug auf 7 bis 12 beschrieben.

Zuerst werden, wie in 7 dargestellt, eine Anodenleitung 12, eine Datensignalleitung 13, eine Elektrode 301 einer Kapazität und eine transparente Elektrode (Anode) 210, die als eine erste Anzeigeelektrode dient, alle aus ITO, auf einem Glassubstrat 1 gebildet. Ein Bereich 7a zum anschließenden Ausbilden der Source-Elektrode S und der Gate-Elektrode G2 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 darin existiert in einem Abschnitt der Datensignalleitung 13 gegenüber der Elektrode 301, und ein Bereich 2a zum anschließenden Ausbilden der Gate-Elektrode G2 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 darin existiert in einem Abschnitt der Kapazitätselektrode 301 gegenüber der Anodenleitung 12. Während die gezeigten Leitungen aus ITO gemacht sind, kann ein Metall mit geringem spezifischen Widerstand wie beispielsweise Al weiter auf die Leitungen geschichtet werden.

Als nächstes wird, wie in 8 dargestellt, ein Isolierfilm 3 aus einem lichtempfindlichen Polyimid oder dergleichen über das Substrat 1, das zuvor mit den jeweiligen Leitern aus ITO gebildet worden ist, geschichtet. Der Isolierfilm 3 hat eine Öffnung zum Freilegen der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode, um eine organische Materialschicht mit einer organischen Elektrolumineszenzmaterialschicht, die Licht emittieren kann, aufzuschichten. Hierbei ist der Isolierfilm mit einem Kontaktloch 11a für die mit der Kapazität verbundene Drain-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 sowie einem Kontaktloch 12a für die mit der Anodeleitung 12 verbundene Source-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 ausgebildet.

Als nächstes werden, wie in 9 veranschaulicht, die Drain-Elektrode 6 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 und ein Al-Streifen eines Leiters 6a zum Verbinden mit der Kapazität durch das Kontaktloch 11a; ein Al-Streifen 5a mit einem anschließend in die Source-Elektrode 5 ausgebildeten Ende an den Bereich 2a zum anschließenden Ausbilden der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 darin; und ein Al-Streifen 6a mit einem anschließend in die Source-Elektrode 6 gebildeten Ende am gleichen Bereich 2a auf den Isolierfilm 3 durch Vakuumdampfabscheidung oder dergleichen abgeschieden. Die Al-Streifen 5a und 6a werden so abgeschieden, dass ihre Enden gegenüber jenen anschließend in die Elektroden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildeten mit der Anodenleitung 12 und der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode verbunden sind.

Als nächstes wird, wie in 10 dargestellt, eine Löchertransportschicht über die gesamte Oberfläche des Substrats abgeschieden.

Als nächstes werden, wie in 11 dargestellt, organische, R, G, B-Licht emittierende EL-Medien 4 in einer vorbestimmten Dicke auf der Löchertransportschicht 4a entsprechend der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode unter Verwendung einer vorbestimmten EL-Medienabscheidungsmaske abgeschieden. Die Maske wird anschließend so bewegt, dass eine Maskenöffnung von einer Anzeigeelektrode 201 zur benachbarten ersten Anzeigeelektrode positioniert ist, um die organischen EL-Medien 4 abzuscheiden. Es sollte beachtet werden, dass zum Zwecke des Ebnens der Oberfläche des Substrats und Einstellens der Kapazität des Kondensators ein weiteres dielektrisches Material in zugehörigen Abschnitten außer den zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen und den organischen EL-Medien abgeschieden werden kann.

Als nächstes wird, wie in 12 dargestellt, die Abscheidungsmaske entfernt und ein Metall mit einer niedrigen Austrittsspannung wie beispielsweise AI-Li oder dergleichen wird auf den abgeschiedenen drei organischen EL-Medien als eine zweite Anzeigeelektrode 203 oder die Kathode mittels beispielsweise Dampfabscheidung, Sputtern oder dergleichen abgeschieden. Dieser Metallfilm kann in einer größtmöglichen Dicke gewachsen werden, sofern er den Prozess nicht beeinträchtigt. In diesem Schritt des Bildens der zweiten Anzeigeelektrode werden die Kathodenleitung 15 zum Verbinden benachbarter zweiter Anzeigeelektroden 203 und die Abtastsignalleitung 16 gleichzeitig so abgeschieden, dass sie sich mit der darunter liegenden Anodenleitung 12 und Datensignalleitung 13 schneiden. Weiter werden auch eine abgewandte Elektrode 302 der mit der Kathodenleitung 15 verbundenen Kapazität und die Gate-Elektrode G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 gleichzeitig abgeschieden.

Die hergestellten organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 in der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen sind jeweils in den Querschnittsansichten von 13, 14 dargestellt. Man kann sehen, dass die organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 und das organische EL-Element 200 im Wesentlichen in der gleichen Ebene gebildet sind.

Wie oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die organischen Dünnfilm-Schaltelemente und die Anordnung aus organischen EL-Elementen gleichzeitig hergestellt werden, was es möglich macht, eine Vollfarbenanzeige hoher Auflösung zu realisieren.

Als nächstes zeigt 15 als Blockschaltbild eine Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das eine Anzeigetafel verwendet, die aus organischen Dünnfilm-Schaltelementen und einer Anordnung mit organischen EL-Elementen gebildet ist. Die dargestellte organische EL-Anzeigevorrichtung weist eine A/D-Umsetzschaltung 101, eine Verarbeitungsschaltung 102, einen Vollbildspeicher 103, eine Steuerung 104, eine Abtastschaltung 105, eine Schreibschaltung 106, eine Stromversorgungsschaltung 107, einen Stromwertespeicher 108 und eine Anzeigetafel 109 auf.

Die A/D-Umsetzschaltung 101 empfängt einen analogen Videosignaleingang und setzt ihn in digitale Videosignaldaten um. Das umgesetzte digitale Videosignal wird von der A/D-Umsetzschaltung 101 der Verarbeitungsschaltung 102 zugeführt, die das digitale Videosignal basierend auf Daten von dem Stromwertespeicher 108 unter der Steuerung der Steuerung 104 verarbeitet. Das verarbeitete digitale Videosignal wird dann dem Vollbildspeicher 103 zugeführt und unter der Steuerung der Steuerung 104 zur Speicherung darin geschrieben. Diese Verarbeitung wird später beschrieben. Die Steuerung 104 steuert die jeweiligen Schaltungen bis zur Stromversorgungsschaltung 107 außer dem Vollbildspeicher 103 synchron zu Horizontal- und Vertikalsynchronisierungssignalen des eingegebenen Videosignals.

Die im Vollbildspeicher 103 gespeicherten digitalen Videosignaldaten werden durch die Steuerung 104 gelesen und zur Schreibschaltung 106 geschickt. Ebenso werden die Abtastschaltung 105 und die Schreibschaltung 106, die mit Zeilen und Spalten der Anzeigetafel, d.h. Abtastsignalleitungen 16 und Datensignalleitungen 13, verbunden sind, nacheinander durch die Steuerung 104 gesteuert, um Lichtemissionsdauern der organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 entsprechend einem im Vollbildspeicher 103 gespeicherten Bild zum Beispiel durch ein Teilfeldverfahren oder dergleichen zu steuern, um eine gewünschte Bildanzeige vorzusehen. Die Stromversorgungsschaltung 107 versorgt alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 durch die Anodenleitungen 12 und die Kathodenleitungen 15 unter der Steuerung der Steuerung 104 mit Strom. Der Stromwertespeicher 108 speichert wiederum Werte entsprechend den Antriebsströmen für die organischen EL-Elemente, die die jeweiligen organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 bilden, unter der Steuerung der Steuerung 104.

Es wird nun die vorgenannte Verarbeitung beschrieben. Wie oben erwähnt, wird ein Wert entsprechend einem Antriebsstrom für jedes organische EL-Element im Stromwertespeicher 108 gespeichert, wenn es durch die Steuerung 104 so befohlen wird. Zum Beispiel steuert die Steuerung 104 vor dem Ausschalten der Anzeigevorrichtung alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109, Licht entsprechend den gleichen Leuchtdichtedaten zu emittieren.

Dies bedeutet, dass alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 mit der gleichen konstanten Spannung angetrieben werden. Die jeweiligen organischen EL-Elemente zeigen unterschiedliche Lichtemissionsströme, obwohl sie mit der gleichen Spannung angetrieben werden, falls sie unterschiedliche Lichtemissionskennlinien für den Antriebsstrom haben. Allgemein erfahren organische EL-Elemente, die häufig angetrieben werden, um Licht mit einer hohen Leuchtdichte zu emittieren, verschlechterte Lichtemissionsleuchtdichtekennlinien schneller als andere organische EL-Elemente. Im Fall des Antreibens mit konstanter Spannung sind ihre Lichtemissionsströme im Vergleich zu anderen organischen EL-Elementen reduziert.

Deshalb werden basierend auf einem Lichtemissionsstrom des organischen EL-Elements, das die am meisten verschlechterte Lichtemissionsleuchtdichtekennlinie zeigt, die Antriebsströme für die anderen organischen EL-Elemente korrigiert, um die Lichtemissionsdauern der jeweiligen organischen EL-Elemente basierend auf den korrigierten Lichtemissions-Helligkeitsgradationsdaten zu steuern, was es möglich macht, eine Bildanzeige vorzusehen, bei der alle organischen EL-Elemente der Anzeigetafel 109 in einem Lichtemissionszustand exakt proportional zu einem eingegebenen Videosignal bleiben.

Der Stromwertespeicher 108 hat darin Stromwerte zur Korrektur entsprechend der Steuerung der Steuerung 104 durch das oben beschriebene Verfahren gespeichert. Dann liest die Verarbeitungsschaltung 102 einen vorbestimmten gespeicherten Stromwert gemäß der Steuerung der Steuerung 104 und findet das Verhältnis des gelesenen Stromwerts zum Referenzwert als einen Korrekturwert für Leuchtdichtedaten durch eine Berechnung zum Beispiel zum Teilen des gelesenen Stromwerts durch den Referenzwert für den kleinsten Lichtemissionsstromwert für jedes der obigen organischen EL-Elemente.

Die berechneten Korrekturwerte präsentieren Wert von Eins oder größer, da der Minimalwert des Lichtemissionsstroms als ein Referenzwert benutzt wird. Der digitale Videosignaldateneingang zur Verarbeitungsschaltung 102 wird durch den so berechneten Korrekturwert für jeden Pixel geteilt, um korrigierte digitale Videosignaldaten abzuleiten, die dann dem Vollbildspeicher 103 zugeführt werden.

Ein Stromdetektor zum Senden von Werten an den Stromwertespeicher 108 ist in Reihe mit dem organischen EL-Element 200 geschaltet, um einen durch das organische EL-Element 200 fließenden Strom zu erfassen. Der durch den A/D-Umsetzer in digitale Daten umgesetzte Wert wird im Stromwertspeicher 108 gespeichert. Alternativ kann der Stromdetektor zwischen der Source-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 und Masse positioniert werden.

Als nächstes sind eine Pixeleinheit der Anzeigetafel 109 zur Verwendung in der organischen EL-Anzeigevorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel und ein entsprechender Schaltungsaufbau für einen Licht emittierenden Abschnitt in der Pixeleinheit in 16 bzw. 17 dargestellt. Da die Anzeigetafel gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel grundsätzlich ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel ist, sind Erläuterungen der durch die gleichen Bezugsziffern in der Zeichnung bezeichneten Elemente und der zuvor beschriebene Lichtemissionssteuerbetrieb dafür weggelassen. In der Anzeigetafel gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die Kathodenleitungen 15a, 15b parallel zur Anodenleitung 12 und zur Datensignalleitung 13 angeordnet. Die Kathodenleitungen 15a, 15b sind extern mit der Pixelanordnung verbunden. Da sich die Kathodenleitung 15a mit der Abtastsignalleitung 16 schneidet, ist der Schnittpunkt der Abtastsignalleitung 16 unterhalb der Kathodenleitung 15a eingebettet. Die Kathodenleitung 15b ist zwischen dem organischen EL-Element 200 und der Anodenleitung 12 angeordnet.

Wie in 17 dargestellt, ist eine Kapazität 300b so hinzugefügt, dass die mit der Gate-Elektrode G2 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 verbundene Drain-Elektrode D des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 durch die Kapazitäten 300, 300b mit den Kathodenleitungen 15a, 15b verbunden ist. Durch Übereinandersetzen der Kapazitäten 300, 300b können die kapazitiven Elemente kompakt gemacht werden, um den Bereich der Anzeigeelektrode im organischen EL-Element 200 zu vergrößern.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau können die organischen EL-Elemente 200 in den drei Licht emittierenden Abschnitten für rot R, grün G und blau B Signale während der separaten Abtastperioden senden. Weiter vereinfacht dies eine Korrektur des Unterschiedes in den Kennlinien der drei organischen EL-Elemente R, G und B. Dies deshalb, weil eine Vorwärtsspannung und eine Vorspannungsspannung durch die Anodenleitung 12 und die Kathodenleitung 15a, 15b separat zugeführt werden können.

Ferner wird, falls die sich bewegenden Ladungen Löcher sind, ein gut leitendes Material mit einer hohen Austrittsspannung für die Gate-Elektroden und die Zwischenelektrode der organischen Dünnfilm-Schaltelemente 10 und 11 zum Injizieren der Träger eingesetzt, um Bewegungen der Löcher zwischen den Elektroden und dem organischen Dünnfilm zu erleichtern. Andererseits kann, falls die sich bewegenden Ladungen Elektronen sind, ein gut leitendes Material mit einer niedrigen Austrittsspannung eingesetzt werden, um die Bewegungen der Elektronen zwischen den Elektroden und dem organischen Dünnfilm zu erleichtern. Außerdem kann zum Zweck des Rückfließens der Ladung in der Richtung entgegengesetzt zur Elektrode zum Injizieren der Träger die Zwischenelektrode in einem zweischichtigen Aufbau gebildet sein, der aus einer ersten Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener des organischen Films (5 oder 6 in 3 und 4) und einer zweiten darauf gebildeten Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung niedriger als jene der ersten Schicht (5b, dargestellt durch gestrichelte Linien in 3 und 4) besteht, falls die sich bewegenden Ladungen Löcher sind. Andererseits kann für den Fall, in dem die sich bewegenden Ladungen Elektronen sind, die Zwischenelektrode in einem zweischichtigen Aufbau gebildet sein, der aus einer ersten Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener des organischen Dünnfilms und einer zweiten darauf ausgebildeten Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung höher als jene der ersten Schicht aufgebaut ist. Der Energieabstand zwischen dem organischen Dünnfilm und der Elektrode bei diesem Aufbau verhindert einen Ladungsaustritt von der Kapazität, selbst wenn ein Rückstrompotential zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements auftritt.

Als nächstes wird ein Herstellungsprozess der Anzeigetafel 109 für die Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf 18 bis 25 beschrieben.

Zuerst werden, wie in 18 veranschaulicht, eine Anodenleitung 12, eine Kathodenleitung 15a, eine mit der Kathodenleitung 15a verbundene Elektrode 302b einer Kapazität 300b, eine Abtastsignalleitung 16, eine mit der Abtastsignalleitung 16 verbundene Gate-Elektrode 7 eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 11, eine Datensignalleitung 13 und eine transparente Elektrode (Anode) 201 oder erste Elektrode, alle aus ITO, auf einem Glassubstrat 1 gebildet. Bereiche 55a, 66a zum anschließenden Bilden einer Source-Elektrode und einer Gate-Elektrode eines organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 darin existieren auf der Elektrode 302b. Ein Metall mit einem niedrigen spezifischen Widerstand wie beispielsweise Al kann weiter auf die jeweiligen Leitungen geschichtet werden, falls erforderlich.

Als nächstes wird, wie in 19 dargestellt, ein Isolierfilm 3 aus einem lichtempfindlichen Polyimid und dergleichen auf dem Substrat 1 abgeschieden, das zuvor mit den jeweiligen Leitern aus ITO gebildet worden ist. Der Isolierfilm 3 hat eine Öffnung zum Freilegen der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode, um eine organische Materialschicht aufzuschichten, die eine Schicht aus organischem Elektrolumineszenzmaterial enthält, das Licht emittieren kann. Hierbei ist der Isolierfilm 3 mit einem Kontaktloch 13b für die Gate-Elektrode und die Source-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 zum Verbinden derselben mit der Datensignalleitung 13, einem Kontaktloch 12a für die Source-Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 zum Verbinden derselben mit der Anodenleitung 12 und Verbindungskontaktlöchern 16a, 16b zum Kreuzen der Abtastsignalleitung 16 über die Anodenleitung 12, die Kathodenleitung 15a und die Datensignalleitung 13 durch den Isolierfilm 3 ausgebildet.

Als nächstes wird, wie in 20 veranschaulicht, ein Laminatstreifen 66 aus Al oder dergleichen mit einer Drain-Elektrode 6 des organischen Dünnfilm-Schalttransistors 11 und einem Leiter 6a zum Verbinden der Drain-Elektrode 6 mit der Kapazität 300b auf der Elektrode 302b und der Gate-Elektrode 7 durch Photoätzen oder dergleichen abgeschieden. Gleichzeitig werden ein Streifen 5a aus Al oder dergleichen mit einem anschließend in die Source-Elektrode 5 ausgebildeten Ende und ein Streifen 6a aus Al oder dergleichen analog mit einem anschließend in die Source-Elektrode 6 ausgebildeten Ende auf dem Isolierfilm 3 in den Bereichen 55a, 66a für das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 durch Vakuumdampfabscheidung oder dergleichen ausgebildet. Der Streifen 5a aus Al oder dergleichen hat das andere Ende abgewandt zu jenem, das anschließend in die Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildet wird, durch das Kontaktloch 12a mit der Anodenleitung 12 verbunden, während der Streifen 6a das andere Ende, das jenem abgewandt ist, das anschließend in die Elektrode des organischen Dünnfilm-Schaltelements 10 gebildet wird, mit der transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode verbunden hat. Während des Schritts des Abscheidens dieser Elektroden werden das Verbindungskontaktloch 13b und die Kontaktlöcher 16a, 16b mit Al oder dergleichen durch Dampfabscheidung gefüllt, um gleichzeitig Verbindungen 133b, 166a, 166b zu bilden.

Als nächstes wird, wie in 21 veranschaulicht, ein organisches Material mit der Elektronentransporteigenschaft und/oder der Löchertransporteigenschaft, d.h. ein so genannter organischer Halbleiter, auf den Elektroden 5 und 6 der organischen Schaltelemente 10 und 11 als ein dünner Film abgeschieden. Gleichzeitig wird ein organischer Halbleiter 41a des gleichen Materials an einem gewünschten Ort als ein zweiter Isolierfilm abgeschieden. Ein Teil des organischen Halbleiters 41 führt auch eine Funktion einer dielektrischen Schicht für die Kapazität 300b durch.

Als nächstes wird, wie in 22 dargestellt, eine Elektrode 301 aus Al oder dergleichen, die als eine gemeinsame Anode für die Kapazität 300, 300b dient, abgeschieden. Ein Teil der Elektrode 301 angrenzend an das organische Dünnfilm-Schaltelement 10 wird in die Elektrode 7 für die Gate-Elektrode G2 davon gebildet. Das andere Ende der Elektrode 301 wird mit dem Leiter 6a verbunden. Gleichzeitig wird in einem Teil zum Bilden des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 eine Source-Elektrode 2 aus Al oder dergleichen auf dem Film des Halbleiters 41 so abgeschieden, dass sie mit der Verbindung 133b der Datensignalleitung 13 verbunden ist.

Als nächstes werden, wie in 23 dargestellt, eine oder mehrere Schichten eines dünnen Films 4 aus einem organischen Material, erforderlich für das organische EL-Element, wie beispielsweise ein Löchertransportschicht, über der gesamten Oberfläche des Substrats abgeschieden. Hierbei werden R, G, B-Licht emittierende, organische EL-Medien 4 jeweils auf dem organischen Dünnfilm 4 entsprechend der eingebetteten transparenten Elektrode 201 oder der ersten Anzeigeelektrode in einer vorbestimmten Dicke unter Verwendung einer vorbestimmten Abscheidungsmaske für EL-Medien abgeschieden. Es sollte beachtet werden, dass zum Zweck des Ebnens der Oberfläche des Substrats und Einstellen des Kapazitätswerts der Kapazität ein weiteres dielektrisches Material an entsprechenden Abschnitten außer den zwei organischen Dünnfilm-Schaltelementen und den organischen EL-Medien abgeschieden werden kann.

Als nächstes wird, wie in 24 gezeigt, die Abscheidungsmaske entfernt und ein Metall mit einer niedrigen Austrittsspannung wie beispielsweise Al-Li oder dergleichen wird auf den abgeschiedenen drei organischen EL-Medien als eine zweite Anzeigeelektrode 203 oder Kathode mittels beispielsweise Dampfabscheidung, Sputtern oder dergleichen abgeschieden. Dieser Metallfilm kann in einer größtmöglichen Dicke gewachsen werden, sofern er den Prozess nicht beeinträchtigt. In diesem Schritt des Ausbildens der zweiten Anzeigeelektrode wird, wie in 25 dargestellt, gleichzeitig die Kathodenleitung 15a zum Verbinden benachbarter zweiter Anzeigeelektroden 203 so abgeschieden, dass sie sich mit der darunter liegenden Anodenleitung 12 und Datensignalleitung 13 schneidet. Ferner werden auch eine mit der Kathodenleitung 15 verbundene abgewandte Elektrode 302 der Kapazität und die Gate-Elektrode G1 des organischen Dünnfilm-Schaltelements 11 gleichzeitig abgeschieden.

Die gefertigten organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 in der Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen sind in Querschnittsansicht in 26 dargestellt. Man kann erkennen, dass die organischen Dünnfilm-Schaltelemente 11, 10 und das organische EL-Element 200 im Wesentlichen in der gleichen Ebene ausgebildet sind.

Das organische Dünnfilm-Schaltelement gemäß diesem Ausführungsbeispiel und ein organisches Dünnfilm-Schaltement für ein Vergleichsbeispiel wurden speziell hergestellt. Zuerst wurde ein organischer Dünnfilm-FET als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Eine Gate-Elektrode aus Au wurde auf einem Glassubstrat gebildet und mit einem Isolierfilm Si3N4 eingebettet. Der Isolierfilm kann auch aus einem anorganischen Material wie beispielsweise Al2O3 sein. Eine Source-Elektrode aus Au und eine Drain-Elektrode wurden auf dem Isolierfilm dampfabgeschieden, und Polyhexylthiophen (P3HT) wurde in einer Dicke im Bereich von 10 bis 20 mm (100 bis 200 Å) als ein organischer Dünnfilm durch Schleuderbeschichtung abgeschieden. Wenn eine Kanallänge und eine Kanalbreite zu 5 &mgr;m bzw. 1.000 &mgr;m ausgewählt wurden, war das organische Dünnfilm-Schaltelement in der Lage, einen Strom von 280 &mgr;A mit einer Gate-Spannung von –50 V und einer Drain-Source-Spannung von 140 V zu schalten. In diesem Fall hatte das Polyhexylthiophen die Leitfähigkeit gleich oder geringer als 10–8 S/cm und die Beweglichkeit im Bereich von 0,05 bis 0,1 cm2/Vs sowie ein Ein/Aus-Verhältnis des Stroms gleich oder höher als 106.

In der Vollfarbenanzeige mit organischen EL-Elementen mit Unterpixeln mit dem Maß von 0,1 mm × 0,3 mm kann eine notwendige Leuchtdichte gewährleistet werden, falls ein Strom von 10 &mgr;A oder mehr fließen kann. Man kann sagen, dass der organische FET des Vergleichsbeispiels unter einem Gesichtspunkt des Leistungsvermögens ausreichend gut ist, weil er das Ein/Aus-Verhältnis von über 106 besitzt und einen Strom von 20 &mgr;A oder mehr steuern kann, wenn die Kanallänge 5 &mgr;m beträgt und die Kanalbreite 100 &mgr;m beträgt. Sein Nachteil ist jedoch eine hohe Antriebsspannung.

Als Nächstes wird ein spezielles organisches Dünnfilm-Schaltelement gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, dass die Träger ohne irgendeinen isolierenden anorganischen Film unter der Gate-Elektrode direkt in den Kanal injiziert werden, sodass die Gate-Spannung niedrig eingestellt werden konnte. Da die Kanallänge in der Dickenrichtung des organischen Dünnfilms verläuft, wird auch die Kanallänge auf 0,1 &mgr;m oder weniger reduziert. Daher war, wenn die Kanalbreite 28 &mgr;m betrug und die Trägermobilität des organischen Dünnfilms, in den die Träger injiziert wurden, 0,1 cm2/Vs betrug, eine Source-Drain-Spannung, die zum Leiten eines Stroms von 10 &mgr;A mit einer Gate-Spannung von 7 V erforderlich ist, extrem niedrig, nämlich 0,36 V. Außerdem betrug das Öffnungsverhältnis des Licht emittierenden EL-Abschnitts etwa 54%, der Kapazitätswert einer Kapazität zum Halten eines Datensignals betrug 0,58 pF und die Leitungsbreite konnte durch den Photoprozess 5 &mgr;m überspannen und durch den Dampfabscheidungsprozess 10 &mgr;m überspannen.

Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung ein organisches Dünnfilm-Schaltelement vorsehen, das mit einer geringeren Anzahl von Schritten als das Herstellungsverfahren der herkömmlichen Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen und durch einen Niedertemperaturprozess hergestellt werden kann. Durch Kombinieren organischer EL-Elemente mit diesem organischen Dünnfilm-Schaltelement und auch durch Ausbilden von Kapazitäten für Speicher eines organischen Dünnfilms kann eine Anzeigetafel allein durch einen organischen Dünnfilm-Abscheidungsvorgang hergestellt werden. Da das Schaltelement mit organischen Dünnfilmen ohne Verwenden eines Siliziumsubstrats hergestellt werden kann, kann eine große Vollfarbenanzeigetafel für eine Anzeigevorrichtung mit organischen EL-Elementen gemäß dem aktiven Matrixantriebsmodus durch einfache Herstellungsprozesse für die organische EL-Anzeigetafel hergestellt werden.

Die Fähigkeit der Schaltelemente, die organischen EL-Elemente einzeln zu steuern, ermöglicht ein Hochgeschwindigkeitsschalten und ein Niederspannungsantreiben mit einigen Volt Gleichspannung, wodurch eine hocheffiziente Vollfarbenanzeige hoher Leuchtdichte und langer Lebensdauer bereitgestellt wird. Da die Vollfarbenanzeige digital angetrieben wird, kann sie digitale Quellen, die in der Zukunft wohl weiter verbreitet werden, einfach unterstützen. Da das organische EL-Element eine photoelektrische Wandlerfunktion besitzt, kann es auf eine intelligente Vollfarbenanzeige in Kombination mit dem digitalen Antriebsmodus erweitert werden.


Anspruch[de]
Organisches Halbleiterschaltelement, mit

einer organischen Halbleiterschicht (4);

einer Zwischenelektrode (5, 6), die in der organischen Halbleiterschicht (4) angeordnet ist; und

einem Isolierfilm (3), auf dem die organische Halbleiterschicht (4) und die Zwischenelektrode (5, 6) befestigt sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass das organische Halbleiterschaltelement ferner ein Paar einander abgewandter Gate-Elektroden (2, 7) aufweist, die die organische Halbleiterschicht (4), die Zwischenelektrode (5, 6) und den Isolierfilm (3) in Sandwichweise zwischen sich aufnehmen; und

dass eine der einander abgewandten Gate-Elektroden (7) in direktem Kontakt mit der organischen Halbleiterschicht (4) steht.
Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, bei welchem eine eines Paares von einander abgewandten Gate-Elektroden (2, 7) die Zwischenelektrode (5, 6) über die organische Halbleiterschicht (4) abdeckt. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 2, bei welchem das organische Material eine Löchertransporteigenschaft besitzt. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 2, bei welchem das organische Material eine Elektronentransporteigenschaft besitzt. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 2, bei welchem das organische Material eine Löcher- und Elektronentransporteigenschaft besitzt. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, bei welchem die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements ein Paar einander abgewandter Elektroden aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei die einander abgewandten Elektroden auf einer Schnittfläche zwischen der organischen Halbleiterschicht (4) und der Isolierschicht (3) zwischen den Gate-Elektroden (2, 7) angeordnet sind. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, bei welchem die Zwischenelektrode (5, 6) und die Gate-Elektrode (2, 7) zum Injizieren von Trägern des organischen Halbleiterschaltelements aus einem Material mit einer hohen Austrittsspannung gemacht sind, falls die Träger Löcher sind. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 7, bei welchem die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements ein Laminat aufweist, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener der organischen Halbleiterschicht (4) und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung niedriger als jene der ersten Schicht enthält. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, bei welchem die Zwischenelektrode (5, 6) und die Gate-Elektrode (2, 7) zum Injizieren von Trägern des organischen Halbleiterschaltelements aus einem Material mit einer niedrigen Austrittsspannung gemacht sind, falls die Träger Elektronen sind. Organisches Halbleiterschaltelement nach Anspruch 9, bei welchem die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements ein Laminat aufweist, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener der organischen Halbleiterschicht (4) und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung höher als jene der ersten Schicht enthält. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen mit einer aus einer Vielzahl von Licht emittierenden Abschnitten (200) gebildeten Anzeigeanordnung, mit

einem Substrat (1) mit einer Vielzahl von ersten Anzeigeelektroden (201), die auf einer Oberfläche entsprechend den Licht emittierenden Abschnitten ausgebildet sind;

einer organischen Materialschicht (4a, 4), die auf jeder der ersten Anzeigeelektroden ausgebildet ist und wenigstens eine organische Elektrolumineszenzmaterialschicht enthält, die Licht durch Injizieren von Elektronen oder Löchern in sie hinein emittieren kann;

einer zweiten Anzeigeelektrode (203), die gemeinsam auf der organischen Materialschicht ausgebildet ist; und

einem organischen Halbleiterschaltelement (10, 11), das auf dem Substrat ausgebildet ist und mit wenigstens einer der ersten und der zweiten Anzeigeelektrode verbunden ist, wobei das organische Halbleiterschaltelement enthält: eine organische Halbleiterschicht (4);

eine Zwischenelektrode (5, 6), die in der organischen Halbleiterschicht (4) angeordnet ist; und

einen Isolierfilm (3), auf dem die organische Halbleiterschicht (4) und die Zwischenelektrode (5, 6) befestigt sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass das organische Halbleiterschaltelement (10, 11) ferner ein Paar einander abgewandter Gate-Elektroden (2, 7) aufweist, die die organische Halbleiterschicht (4), die Zwischenelektrode (5, 6) und den Isolierfilm (3) in Sandwichweise zwischen sich aufnehmen; und

dass eine der einander abgewandten Gate-Elektroden (7) in direktem Kontakt mit der organischen Halbleiterschicht (4) steht.
Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher die organische Halbleiterschicht (4) aus einem Teil der organischen Materialschicht gebildet ist. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher die Licht emittierenden Abschnitte in einer Matrix angeordnet sind. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, ferner mit einer Kapazität, die auf dem Substrat ausgebildet ist und mit wenigstens einer der ersten und der zweiten Anzeigeelektrode und dem organischen Halbleiterschaltelement (10, 11) verbunden ist. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher das Substrat und die erste Anzeigeelektrode transparent sind. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements (10, 11) ein Paar einander abgewandter Elektroden aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei die einander abgewandten Elektroden auf einer Schnittfläche zwischen der organischen Halbleiterschicht (4) und der Isolierschicht (3) zwischen den Gate-Elektroden (2, 7) angeordnet sind. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher die Zwischenelektrode (5, 6) und die Gate-Elektrode (2, 7) zum Injizieren von Trägern des organischen Halbleiterschaltelements aus einem Material mit einer hohen Austrittsspannung gemacht sind, falls die Träger Löcher sind. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 17, bei welcher die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements ein Laminat aufweist, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener der organischen Halbleiterschicht (4) und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung niedriger als jene der ersten Schicht enthält. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 11, bei welcher die Zwischenelektrode (5, 6) und die Gate-Elektrode (2, 7) zum Injizieren von Trägern des organischen Halbleiterschaltelements aus einem Material mit einer niedrigen Austrittsspannung gemacht sind, falls die Träger Elektronen sind. Anzeigevorrichtung mit organischen Elektrolumineszenzelementen nach Anspruch 19, bei welcher die Zwischenelektrode (5, 6) des organischen Halbleiterschaltelements ein Laminat aufweist, das eine erste Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung im Wesentlichen gleich jener der organischen Halbleiterschicht (4) und eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Austrittsspannung höher als jene der ersten Schicht enthält.






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