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Die Erfindung betrifft eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung, und spezieller betrifft sie eine
organische Doppeltafel-Elektrolumineszenzvorrichtung mit verringerter
Anzahl von Masken bei ihrem Herstellprozess sowie ein Herstellverfahren
für diese.
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Unter Flachtafeldisplays (FPDs) bestand
für organische
Elektrolumineszenz(EL)vorrichtungen in der Forschung und Entwicklung
besonderes Interesse, da sie Licht emittierende Displays mit großem Betrachtungswinkel
und wünschenswertem
Kontrastverhältnis
im Vergleich zu Flüssigkristalldis-play(LCD)-Vorrichtungen
sind. Da in Verbindung mit derartigen organischen EL-Vorrichtungen
keine Hintergrundbeleuchtung vorhanden ist, sind ihre Größe und ihr
Gewicht klein im Vergleich zu anderen Typen von Anzeigevorrichtungen.
Organische EL-Vorrichtungen zeigen andere wünschenswerte Eigenschaften,
wie niedrigen Energieverbrauch, hervorragende Helligkeit und kurze
Ansprechzeit. Wenn organische EL-Vorrichtungen angesteuert werden,
wird nur eine kleine Gleichspannung (DC) benötigt. Darüber hinaus kann eine hohe Ansprechgeschwindigkeit erzielt
werden. Auf diesem Gebiet ist es erkannt, dass organische EL-Vorrichtungen,
da sie, abweichend von LCD-Vorrichtungen, vollständig mit einer Festphasenanordnung
aufgebaut sind, ausreichend stabil sind, um Stößen von außen standzuhalten, und dass
sie auch über
einen größeren Betriebstemperaturbereich
verfügen.
Darüber
hinaus ist es, da die Herstellung einer organischen EL-Vorrichtung
ein relativ einfacher Prozess mit wenigen Bearbeitungsschritten
ist, viel billiger, eine organische EL-Vorrichtung als LCD-Vorrichtungen
oder Plasmadisplaytafeln (PDPs) herzustellen. Insbesondere sind
zum Herstellen organischer EL-Vorrichtungen
nur Abscheide- und Einschließvorrichtungen
erforderlich.
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Bei einer organischen EL-Vorrichtung
mit aktiver Matrix wird eine Spannung an das Pixel angelegt, und
in einem Speicherkondensator wird eine Ladung zum Aufrechterhalten
der Spannung gespeichert. Dies ermöglich ein Ansteuern der Vorrichtung mit
konstanter Spannung, bis die Spannung des nächsten Vollbilds angelegt wird,
und zwar unabhängig
von der Anzahl der Scanleitungen. Im Ergebnis kann, da nämlich entsprechende
Helligkeit bei niedrigem zugeführtem
Strom erzielt wird, eine organische EL-Vorrichtung mit aktiver Matrix
mit niedrigem Energieverbrauch, hoher Auflösung und großer Fläche hergestellt
werden.
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Die 1 ist
ein Ersatzschaltbild, das die Grundpixelstruktur einer organischen
Elektrolumineszenzvorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der einschlägigen Technik
zeigt. In der 1 ist
eine Scanleitung 2 in einer ersten Richtung angeordnet,
und eine Signalleitung 4 und eine Spannungsleitung 6 sind
in einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung angeordnet,
um dadurch einen Pixelbereich P zu bilden. Die Signalleitung 4 und
die Spannungsleitung 6 sind voneinander beabstandet. Mit
der Scanleitung 2 und der Signalleitung 4 ist
ein Schalt-Dünnschichttransistor
(TFT) TS, ein Adressierelement, verbunden,
und mit dem Schalt-TFT TS und der Spannungsleitung 6 ist
ein Speicherkondensator CST verbunden. Mit dem Speicherkondensator
CST und der Spannungsleitung ist ein Treiber-TFT TD,
ein Stromquellenelement verbunden, und mit diesem ist eine organische
Elektrolumineszenz(EL)diode DEL verbunden.
Die organische EL-Diode DEL verfügt zwischen
einer Anode und einer Kathode über
eine organische EL-Schicht (nicht dargestellt). Der Schalt-TFT TS stellt die an den Treiber-TFT TD angelegte Spannung ein, und der Speicherkondensator CST speichert eine Ladung zum Aufrechterhalten
der an den Treiber-TFT TD angelegten Spannung.
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Wenn ein Scansignal der Scanleitung 2 an eine
Schalt-Gateelektrode des Schalt-TFT TS angelegt
wird, wird dieser eingeschaltet, und ein Bildsignal der Signalleitung 4 wird
an eine Treiber-Gateelektrode des Treiber-TFT TD und
den Speicherkondensator CST über das
Schaltelement TS angelegt. Im Ergebnis wird
der Treiber-TFT TD eingeschaltet. Wenn der
Treiber-TFT TD eingeschaltet ist, wird ein
Strom auf der Spannungsleitung 6 über den Treiber-TFT TD an die organische EL-Diode DEL geliefert.
Im Ergebnis wird Licht emittiert. Die Stromdichte des Treiberelements TD wird durch das an die Treiber-Gateelektrode
angelegte Bildsignal moduliert. Im Ergebnis kann die organische
Elektrolumineszenzdiode DEL Bilder mit mehreren
Grauskalapegeln anzeigen. Darüber
hinaus kann, da die im Speicherkondensator CST gespeicherte
Spannung des Bildsignals an die Treiber-Gateelektrode gelegt wird,
die Dichte des in die organische Elektrolumineszenzdiode DEL fließenden Stroms
selbst dann auf gleichmäßigem Pegel
gehalten werden, bis das nächste
Bildsignal zugeführt wird,
wenn das Schaltelement TS ausgeschaltet
ist.
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Die 2 ist
eine schematische Draufsicht einer organische Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß der einschlägigen Technik.
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In der 2 schneidet
eine Gateleitung 37 eine Datenleitung 51 und eine
Spannungsleitung 42, die voneinander beabstandet sind.
Zwischen der Gateleitung 37, der Datenleitung
51 und
der Spannungsleitung 42 ist ein Pixelbereich P definiert.
Benachbart zur Schnittstelle zwischen der Gateleitung 37 und
der Datenleitung 51 ist ein Schalt-Dünnschichttransistor (TFT) TS angeordnet. Mit dem Schalt-TFT TS und der Spannungsleitung 42 ist
ein Treiber-TFT TD verbunden. Ein Speicherkondensator CST verwendet einen Abschnitt der Spannungsleitung 42 als
erste Kondensatorelektrode und ein aktives Muster 34, das
sich ausgehend von einer schaltenden, aktiven Schicht 31 des
Schalt-TFT TS aus erstreckt, als zweite
Kondensatorelektrode. Mit dem Treiber-TFT TD ist
eine erste Elektrode 58 verbunden, und auf dieser ersten
Elektrode 58 sind sequenziell eine organische Elektrolumineszenz-(EL)schicht (nicht
dargestellt) und eine zweite Elektrode (nicht dargestellt) ausgebildet.
Die erste und die zweite Elektrode und die dazwischen eingefügte organische EL-Schicht bilden eine
organische EL-Diode DEL.
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Die 3 ist
eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie III-III in
der 2. In der 3 ist ein Treiber-Dünnschichttransistor
(TFT) TD mit einer aktiven Schicht 32,
einer Gateelektrode 38 sowie einer Source- und einer Drainelektrode 50 und 52 auf
einem Substrat 1 ausgebildet. Die Sourceelektrode 50 ist
mit einer Spannungsleitung 42 verbunden, und die Drainelektrode 52 ist
mit einer ersten Elektrode 58 verbunden. Unter der Spannungsleitung 42 ist
ein aktives 34 aus demselben Material wie dem der aktiven Schicht 32 ausgebildet,
wobei dazwischen eine Isolierschicht 40 eingefügt ist.
Das aktive Muster 34 und die Spannungsleitung 42 bilden einen
Speicherkondensator CST. Auf der ersten
Elektrode 58 sind eine organische Elektrolumineszenz(EL)-schicht 64 und
eine zweite Elektrode 66 sequenziell hergestellt, und sie
bilden eine organische EL-Diode DEL.
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Als Isolierschichten ist eine erste
Isolierschicht 30, z.B. eine Pufferschicht, zwischen dem Substrat 1 und
der aktiven Schicht 32 ausgebildet. Zwischen der aktiven
Schicht 32 und der Gateelektrode 38 ist eine zweite
Isolierschicht 36 ausgebildet. Zwischen dem aktiven Muster 34 und
der Spannungsleitung 42 ist eine dritte Isolierschicht 40 ausgebildet.
Zwischen der Spannungsleitung 42 und der Sourceelektrode 50 ist
eine vierte Isolierschicht 44 ausgebildet. Zwischen der
Drainelektrode 52 und der ersten Elektrode 58 ist
eine fünfte
Isolierschicht 54 ausgebildet. Zwischen der ersten Elektrode 58 und der
organischen EL-Schicht 64 ist eine sechste Isolierschicht 60 ausgebildet.
Die dritte bis sechste Isolierschicht 40, 44, 54 und 60 enthalten
Kontaktlöcher, die
das Herstellen von Verbindungen ermöglichen.
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Die 4A bis 4I sind schematische Schnittansichten,
die einen Herstellprozess für
eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik
veranschaulichen. In der 4A wird
eine erste Isolierschicht 30, z.B. eine Pufferschicht,
dadurch auf einem Substrat 1 hergestellt, dass ein erstes
Isoliermaterial abgeschieden wird. Nach dem Herstellen einer Schicht
aus polykristallinem Silicium (nicht dargestellt) auf der ersten
Isolierschicht 30 werden eine aktive Schicht 32 und
ein aktives Muster 34 unter Verwendung eines ersten Maskenprozesses
ausgebildet. In der 4B werden, nachdem
ein zweites Isoliermaterial und ein erstes Metallmaterial sequenziell
auf der gesamten Oberfläche
des Substrats 1 abgeschieden wurden, eine zweite Isolierschicht 36,
wie eine Gate-Isolierschicht, und eine Gateelektrode 38 unter
Verwendung eines zweiten Maskenprozesses ausgebildet. Gemäß der 4C wird eine dritte Isolierschicht 40 dadurch
auf der Gateelektrode 38 hergestellt, dass ein drittes
Isoliermaterial abgeschieden wird. Nach dem Abscheiden eines zweiten
Metallmaterials auf der dritten Isolierschicht 40 wird
eine Spannungsleitung 42 unter Verwendung eines dritten
Maskenprozesses über dem
aktiven Muster 34 ausgebildet.
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Gemäß der 4D wird, nachdem auf der Spannungsleitung 42 ein
viertes Isoliermaterial abgeschieden wurde, eine vierte Isolierschicht 44 mit
einem ersten bis dritten Kontaktloch 46a, 46b und 48 unter
Verwendung eines vierten Maskenprozesses hergestellt. Die aktive
Schicht 32 kann durch einen anschließenden Dotierprozess in einen
Kanalbereich 32a sowie einen Source- und einen Drainbereich 32b und 32c unterteilt
werden. Das erste und das zweite Kontaktloch 46a und 46b legen
den Source- bzw. den Drainbereich 32b und 32c frei.
Das dritte Kontaktloch 48 legt die Spannungsleitung 42 frei.
Der Source- und der Drainbereich 32b und 32c sind
mit Fremdstoffen dotiert.
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Gemäß der 4E werden, nachdem eine dritte Metallschicht
auf der vierten Isolierschicht 44 abgeschieden wurde, die
Source- und die Drainelektrode 50 und 52 unter
Verwendung eines fünften Maskenprozesses
hergestellt. Die Sourceelektrode 50 ist über das
dritte Kontaktloch 48 (in der 4D) mit der Spannungsleitung 42 verbunden,
und sie ist durch das erste Kontaktloch 46a (in der 4D) mit dem Sourcebereich 32b verbunden.
Die Drainelektrode 52 ist durch das zweite Kontaktloch 46b (in
der 4D) mit dem Drainbereich 32c verbunden.
Die aktive Schicht 32, die Gateelektrode 38 sowie
die Source- und die Drainelektrode 50 und 52 bilden
einen Treiber-Dünnschichttransistor
(TFT) TD. Die Spannungsleitung 42 und
das aktive Muster 34 sind mit der Sourceelektrode 50 bzw.
einer aktiven Schicht eines Schalt-TFT (nicht dargestellt) verbunden.
Außerdem
bilden die Spannungsleitung 42 und das aktive Muster 34 mit
der dazwischen eingefügten dritten
Isolierschicht 40 einen Speicherkondensator CST.
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Gemäß der 4F wird nach dem Abscheiden eines fünften Isoliermaterials
auf der Source- und der Drainelektrode 50 und 52 eine
fünfte
Isolierschicht 54 mit einem vierten Kon taktloch 56 unter Verwendung
eines sechsten Maskenprozesses hergestellt. Das vierte Kontaktloch 56 legt
die Drainelektrode 52 frei.
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Gemäß der 4G wird nach dem Abscheiden eines vierten
Metallmaterials auf der fünften
Isolierschicht 54 eine erste Elektrode 58 unter
Verwendung eines siebten Maskenprozesses hergestellt. Die erste
Elektrode 58 ist durch das vierte Kontaktloch 56 (in
der 4F) mit der Drainelektrode 52 verbunden.
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Gemäß der 4H wird nach dem Abscheiden eines sechsten
Isoliermaterials auf der ersten Elektrode 58 eine sechste
Isolierschicht 60 mit einem offenen Abschnitt 62 unter
Verwendung eines achten Maskenprozesses hergestellt. Der offene
Abschnitt 62 legt die erste Elektrode 58 frei.
Die sechste Isolierschicht 60 schützt den Treiber-TFT TD vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen.
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Gemäß der 4I werden eine organische Elektrolumineszenz
(EL)schicht 64 und eine zweite Elektrode 66 aus
einem fünften
Metallmaterial sequenziell auf der sechsten Isolierschicht 60 hergestellt.
Die organische EL-Schicht 64 kontaktiert die erste Elektrode 58 durch
den offenen Abschnitt 62 (in der 4H) hindurch. Die zweite Elektrode 66 wird auf
der gesamten Oberfläche
des Substrats 1 hergestellt. Die erste Elektrode 58 wird
als Anode konzipiert. Das fünfte
Metallmaterial kann z.B. so ausgewählt werden, dass es über ein
hohes Reflexionsvermögen
und eine niedrige Arbeitsfunktion verfügt, da die zweite Elektrode 66 von
der organischen EL-Schicht 64 emittiertes Licht reflektieren
sollte und Elektronen an die organische EL-Schicht 64 liefern sollte.
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Die 5 ist
eine schematische Schnittansicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß der einschlägi gen Technik.
In der 5 verfügen ein
erstes und ein zweites Substrat 70 und 90, die über einander
zugewandte Innenseiten verfügen
und voneinander beabstandet sind, über eine Vielzahl von Pixelbereichen
P. Auf der Innenseite des ersten Substrats 70 ist eine
Arrayschicht 80 mit einem Treiber-Dünnschichttransistor
(TFT) TD in jedem Pixelbereich P ausgebildet.
Eine mit dem Treiber-TFT TD verbundene erste
Elektrode 72 ist auf der Arrayschicht 80 in jedem
Pixelbereich P ausgebildet. Auf der ersten Elektrode 72 sind
abwechselnd organische Elektrolumineszenz(EL)schichten für Rot, Grün und Blau
ausgebildet. Auf der organischen EL-Schicht 74 ist eine
zweite Elektrode 76 ausgebildet. Die erste und die zweite
Elektrode 72 und 76 und die dazwischen eingefügte organische
EL-Schicht bilden eine organische EL-Diode DEL.
Die organische EL-Vorrichtung ist vom nach unten emittierenden Typ,
bei dem Licht von der organischen EL-Schicht 74 durch die
erste Elektrode 72 hindurch und aus dem ersten Substrat 70 heraus
emittiert wird.
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Das zweite Substrat 90 wird
als einschließendes
Substrat verwendet. Das zweite Substrat 90 verfügt in seinem
Innenzentrum über
einen konkaven Abschnitt 92, der mit einem Feuchtigkeit
absorbierenden Trocknungsmittel 94 gefüllt ist, das Feuchtigkeit und
Sauerstoff entfernt, um die organische EL-Diode DEL zu
schützen.
Die Innenseite des zweiten Substrats 90 ist von der zweiten
Elektrode 76 beabstandet. Das erste und das zweite Substrat 70 und 90 sind
durch ein Dichtmittel 85 am Umfang des ersten und des zweiten
Substrats aneinander befestigt.
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Bei einem organischen ELD gemäß der einschlägigen Technik
sind ein TFT-Arrayteil und eine organische Elektrolumineszenz(EL)diode
auf einem ersten Substrat ausgebildet, und ein zusätzliches zweites
Substrat ist zum Einschluss am ersten Substrat angebracht. Wenn
jedoch der TFT-Arrayteil und die organische EL-Diode auf diese Weise
auf einem Substrat hergestellt werden, ist die Herstellausbeute für das organische
ELD durch das Produkt der TFT-Ausbeute und der Ausbeute für die organische EL-Diode
gegeben. Da die Ausbeute der organischen EL-Diode relativ niedrig
ist, ist die Herstellausbeute für
das gesamte ELD durch die Ausbeute für die organische EL-Diode begrenzt.
Wenn z.B. ein TFT gut hergestellt wird, kann ein organisches ELD unter
Verwendung eines Dünnfilms
von ungefähr 1.000 Å Dicke
aufgrund von Defekten einer organischen Emissionsschicht als schlecht
beurteilt werden. Dies führt
zu Verlusten an Materialien und erhöhten Herstellkosten.
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Im Allgemeinen werden organische
ELDs in solche von nach unten emittierenden Typen und solche von
nach oben emittierenden Typen abhängig von der Emissionsrichtung
von Licht eingeteilt, das zum Anzeigen von Bildern mittels der organischen ELDs
verwendet wird. Nach unten emittierende organische ELDs haben den
Vorteil hoher Einschlussstabilität
und hoher Prozessflexibilität.
Jedoch sind nach unten emittierende organische ELDs für Vorrichtungen
mit hoher Auflösung
ungeeignet, da sie schlechte Öffnungsverhältnisse
zeigen. Demgegenüber
zeigen nach oben emittierende organische ELDs eine höhere erwartete
Lebensdauer, da sie einfacher zu konzipieren sind, und sie zeigen
ein hohes Öffnungsverhältnis. Jedoch
ist bei nach oben emittierenden organischen ELDs die Kathode im
Allgemeinen auf einer organischen Emissionsschicht ausgebildet.
Im Ergebnis sind das Transmissionsvermögen und der optische Wirkungsgrad
von nach oben emittierenden organischen ELDs verringert, da nur
eine eingeschränkte
Anzahl von Materialien ausgewählt
werden kann. Wenn eine Passivierungsschicht vom Dünnfilmtyp
hergestellt wird, um eine Verringerung der Lichttransmissions zu
verhindern, kann es der Dünnfilm-Passivierungsschicht
unter Umständen nicht
gelingen, das Eindringen von Außenluft
in die Vorrichtung zu verhindern.
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Demgemäß ist die Erfindung auf eine
organische Elektrolumineszenzvorrichtung und ein Verfahren zu deren
Herstellung gerichtet, die eines oder mehrere der Probleme aufgrund
von Einschränkungen
und Nachteilen in der einschlägigen
Technik im Wesentlichen vermeiden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung mit verbesserter Herstellausbeute,
hoher Auflösung
und hohem Öffnungsverhältnis zu
schaffen.
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Zusätzliche Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt, und
sie gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder ergeben sich
beim Realisieren der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile
der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erzielt, wie
sie speziell in der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen sowie
den beigefügten Ansprüchen dargelegt
ist.
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Um diese und andere Vorteile zu erzielen, und
gemäß dem Zweck
der Erfindung, wie sie realisiert wurde und in weitem Umfang beschrieben
wird, ist eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung mit Folgendem
versehen: einem ersten und einem zweiten Substrat, die einander
zugewandt sind und voneinander beabstandet sind; einer Gateleitung
auf einer Innenseite des ersten Substrats; einer Halbleiterschicht über der
Gateleitung, wobei die Halbleiterschicht auf einer Fläche des
ersten Substrats liegt; einer die Gateleitung schneidenden Datenleitung;
einer ohmschen Daten-Kontaktschicht unter der Datenleitung, wobei
die ohmsche Daten-Kontaktschicht dieselbe Form wie die Datenleitung
hat; einer Spannungsleitung parallel, oder im Wesentlichen parallel, zur
Datenleitung, und die von dieser beabstandet ist und aus demselben
Material wie diese besteht; einem Schalt-Dünnschichttransistor, der mit
der Gateleitung und der Datenleitung verbunden ist und die Halbleiterschicht
als schaltende, aktive Schicht verwendet; einem Treiber-Dünnschichttransistor,
der mit dem Schalt-Dünnschichttransistor
und der Spannungsleitung verbunden ist und die Halbleiterschicht als
aktive Treiberschicht verwendet; einem Verbindungsmuster, das mit
dem Treiber-Dünnschichttransistor
verbunden ist und über
ein leitendes Polymermaterial verfügt; einer ersten Elektrode
auf einer Innenseite des zweiten Substrats; einer organischen Elektrolumineszenzschicht
auf der ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode auf der organischen Elektrolumineszenzschicht,
wobei diese zweite Elektrode mit dem Verbindungsmuster in Kontakt
steht.
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Gemäß einer anderen Erscheinungsform umfasst
ein Verfahren zum Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
das Folgende: Herstellen einer Treiber-Gateelektrode, einer Gateleitung
und einer Spannungsleitung auf einem ersten Substrat unter Verwendung
eines ersten Maskenprozesses; Herstellen einer ersten Isolierschicht
und einer Halbleiterschicht in sequenzieller Weise auf der Treiber-Gateelektrode,
der Gateleitung und der Spannungsleitung; Herstellen einer ersten
Schicht aus Silicium und einer zweiten Schicht aus Metall in sequenzieller
Weise auf der Halbleiterschicht; Strukturieren der ersten und zweiten
Schicht auf sequenzielle Weise unter Verwendung eines zweiten Maskenprozesses
zum Herstellen einer ohmschen Treiber-Kontaktschicht, einer ohmschen
Daten-Kontaktschicht, einer Treiber-Sourceelektrode und einer Treiber-Drainelektrode
sowie einer Datenleitung, wobei die ohmsche Treiber-Kontaktschicht
unter der Treiber-Sourceelektrode
und der Treiber-Drainelektrode ausgebildet ist und die ohmsche Daten-Kontaktschicht
unter der Datenlei tung ausgebildet ist; Herstellen einer zweiten
Isolierschicht mit einem Source-Kontaktloch und einem Drain-Kontaktloch
auf der Treiber-Sourceelektrode und der Treiber-Drainelektrode und der Datenleitung
unter Verwendung eines dritten Maskenprozesses, wobei das Source-Kontaktloch
die Treiber-Sourceelektrode freilegt und das Drain-Kontaktloch die
Treiber-Drainelektrode freilegt; Herstellen eines Verbindungsmusters
und einer Verbindungselektrode aus einem leitenden Polymermaterial
auf der zweiten Isolierschicht, wobei das Verbindungsmuster durch
das Drain-Kontaktloch mit der Treiber-Drainelektrode verbunden ist
und die Verbindungselektrode durch das Source-Kontaktloch mit der
Treiber-Sourceelektrode
verbunden ist; Herstellen einer ersten Elektrode auf einem zweiten
Substrat; Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzschicht
auf der ersten Elektrode; Herstellen einer zweiten Elektrode auf
der organischen Elektrolumineszenzschicht und Befestigen des ersten
und des zweiten Substrats so aneinander, dass die zweite Elektrode
mit dem Verbindungsmuster in Kontakt steht.
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Es ist zu beachten, dass sowohl die
vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte
Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen
sind, für
eine weitere Erläuterung
der beanspruchten Erfindung zu sorgen.
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Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind,
um für
ein weiteres Verständnis
der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen
sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu,
die Prinzipien derselben zu erläutern.
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 ist
ein Ersatzschaltbild, das eine grundlegende Pixelstruktur einer
organischen Elektrolumineszenzvorrichtung mit aktiver Matrix gemäß der einschlägigen Technik
zeigt;
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2 ist
eine schematische Draufsicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß der einschlägigen Technik;
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3 ist
eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie III-III in
der 2;
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4A bis 4I sind schematische Schnittansichten
zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß der einschlägigen Technik;
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5 ist
eine schematische Schnittansicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik;
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6 ist
eine schematische Schnittansicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
eine schematische Draufsicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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8A bis 8D sind schematische Schnittansichten
zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses eines Treiber-Dünnschichttransistors
für eine
organische Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung; und
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9A bis 9D sind schematische Schnittansichten
zum Veran schaulichen eines Herstellprozesses für einen Daten-Kontaktfleck,
einen Gate-Kontaktfleck und einen Spannungs-Kontaktfleck für eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird detailliert auf die bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen
Beispiele veranschaulicht sind.
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Die 6 ist
eine schematische Schnittansicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. In der 6 verfügen ein
erstes und ein zweites Substrat 110 und 150, die übereinander
zugewandte Innenseiten verfügen
und voneinander beabstandet sind, über eine Vielzahl von Pixelbereichen
P. Auf der Innenseite des ersten Substrats 110 ist eine
Arrayschicht 140 mit einem Treiber-Dünnschichttransistor (TFT) TD in jedem Pixelbereich P ausgebildet. Auf
der Arrayschicht 140 ist in jedem Pixelbereich P ein Verbindungsmuster 142 ausgebildet,
das mit dem Treiber-TFT TD verbunden ist.
Das Verbindungsmuster 142 kann aus einem leitenden Material
oder mehreren Schichten, einschließlich eines Isoliermaterials, mit
ausreichender Dicke zum Verbinden bestehen. Zum Verbinden des Verbindungsmusters 142 und des
Treiber-TFT TD kann eine zusätzliche
Verbindungselektrode verwendet werden. Der Treiber-TFT TD verfügt über eine
Gateelektrode 112, eine aktive Schicht 114 sowie
eine Source- und eine Drainelektrode 116 und 118.
Das Verbindungsmuster 142 ist mit der Drainelektrode 118 verbunden.
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Auf der Innenseite des zweiten Substrats 150 ist
eine erste Elektrode 152 ausgebildet. Auf der ersten Elektrode 152 ist
eine organische Elektrolumineszenz(EL)schicht 160 ausgebil det,
die über
organische Emissionsschichten 156a, 156b und 156c für Rot, Grün und Blau
verfügt,
die abwechselnd in jedem Pixelbereich P angeordnet sind. In jedem
Pixelbereich P ist eine zweite Elektrode 162 auf der organischen
EL-Schicht 160 ausgebildet. Die organische EL-Schicht 160 kann
als Einzel- oder Mehrfachschicht ausgebildet sein. Im Fall einer
Mehrfachschicht kann die organische EL-Schicht 160 über eine
erste Ladungsträger-Transportschicht 154 auf der
ersten Elektrode 152, eine Emissionsschicht 156a, 156b oder 156c für Rot, Grün oder Blau
auf der ersten Ladungsträger-Transportschicht 154 und
eine zweite Ladungsträger-Transportschicht 158 auf
jeder der Emissionsschichten 156a, 156b und 156c verfügen. Wenn
z.B. die erste und die zweite Elektrode 152 und 162 eine
Anode bzw. eine Kathode bilden, entspricht die erste Ladungsträger-Transportschicht 154 einer
Löcherinjektionsschicht
und einer Löchertransportschicht,
und die zweite Ladungsträger-Transportschicht 158 entspricht
einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht.
Die erste und die zweite Elektrode 152 und 162 und
die dazwischen eingefügte
organische EL-Schicht 160 bilden eine organische EL-Diode
DEL. Das erste und das zweite Substrat 110 und 150 sind an
ihrem Umfang durch ein Dichtmittel 170 aneinander befestigt.
Die Oberseite des Verbindungsmusters 142 steht mit der
Unterseite der zweiten Elektrode 162 in Kontakt, wodurch
ein Strom des Treiber-TFT TD durch das Verbindungsmuster 142 in
die zweite Elektrode 162 fließt.
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Eine organische EL-Vorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung ist vom Doppeltafeltyp, bei dem eine Arrayschicht 140 und
eine organische EL-Diode DEL auf jeweiligen
Substraten ausgebildet sind und ein Verbindungsmuster 142 die
Arrayschicht 140 und die organische EL-Diode DEL verbindet.
An einer Struktur des TFT und einem Verbindungsverfah ren für die Arrayschicht
und die organische EL-Diode können
verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden.
Darüber hinaus
kann, da die erfindungsgemäße organische EL-Vorrichtung
vom nach oben emittierenden Typ ist, der Dünnschichttransistor einfach
konzipiert werden, und es können
hohe Auflösung
und ein hohes Öffnungsverhältnis erzielt
werden.
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Die 7 ist
eine schematische Draufsicht einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. In der 7 ist
eine Gateleitung 212 entlang einer ersten Richtung ausgebildet.
Eine Datenleitung 240 und eine Spannungsleitung 220,
die voneinander beabstandet sind, sind entlang einer zweiten Richtung rechtwinklig
zur ersten Richtung ausgebildet. Ein Schalt-Dünnschichttransistor (TFT) TS mit einer Schalt-Gateelektrode 214,
einer schaltenden, aktiven Schicht 228 sowie einer Source-
und einer Drainelektrode 232 und 236 ist an einer
Schnittstelle zwischen der Gateleitung 212 und der Datenleitung 240 ausgebildet.
Die Schalt-Gateelektrode 214 ist mit der Gateleitung 212 verbunden,
und die Schalt-Sourceelektrode 232 ist mit der Datenleitung 240 verbunden.
Die Schalt-Sourceelektrode 232 und die Schalt-Drainelektrode 236 sind
voneinander beabstandet. Die schaltende, aktive Schicht 228 verfügt über eine Form,
die der Schalt-Sourceelektrode 232 und der Schalt-Drainelektrode 236 entspricht.
Die Spannungsleitung 220 besteht aus demselben Material wie
die Schalt-Gateleitung 212, wobei ein einzelner Herstellprozess
verwendet wird.
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Ein Treiber-TFT TD verfügt über eine
Treiber-Gateelektrode 216, eine aktive Treiberschicht 230 sowie
eine Treiber-Sourceelektrode 234 und eine
Treiber-Drainelektrode 238. Die Treiber-Gateelektrode 216 ist
mit der Schalt-Drainelektrode 236 verbunden, und sie kann
aus demselben Material wie die Gateleitung 212 bestehen,
wobei derselbe Herstellprozess verwendet wird. Die Treiber-Sourceelektrode 234 und
die Treiber-Drainelektrode 238 sind voneinander beabstandet,
und sie bestehen aus demselben Material wie die Datenleitung 240,
wobei derselbe Herstellprozess verwendet wird. Die aktive Treiberschicht 230 liegt
unter der Treiber-Sourceelektrode 234 und der Treiber-Drainelektrode 238. Eine
Spannungsleitung 262 ist durch ein Sourcekontaktloch 248 mit
der Treiber-Sourceelektrode 234 und durch ein Spannungskontaktloch 246 mit
der Spannungsleitung 220 verbunden.
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In einem Verbindungsbereich C benachbart zum
Treiber-TFT TD ist ein Verbindungsmuster 260 ausgebildet,
das mit der Treiber-Drainelektrode 238 verbunden ist. Das
Verbindungsmuster 260 kann aus demselben Material wie die
Spannungselektrode 262 bestehen, wobei derselbe Herstellprozess
verwendet wird. Z.B. kann für
das Verbindungsmuster 260 ein leitendes Polymermaterial
verwendet werden. Der Verbindungsbereich C entspricht einer zweiten
Elektrode (nicht dargestellt) einer organischen EL-Diode. Eine sich
ausgehend von der Schalt-Drainelektrode 236 erstreckende
Kondensatorelektrode 244 überlappt mit der Spannungsleitung 220,
um einen Speicherkondensator CST zu bilden.
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An einem Ende der Datenleitung 240,
der Gateleitung 212 und der Spannungsleitung 220 sind ein
Daten-Kontaktfleck 242, ein Gate-Kontaktfleck 218 bzw.
ein Spannungs-Kontaktfleck 222 ausgebildet. Über dem
Daten-Kontaktfleck 242, dem Gate-Kontaktfleck 218 und dem Spannungs-Kontaktfleck 222 sind
ein Daten-Kontaktfleck-Anschluss 264, ein Gate-Kontaktfleck-Anschluss 266 bzw.
ein Spannungs-Kontaktfleck-Anschluss 268 ausgebildet. Der Daten-Kontaktfleck-Anschluss 264,
der Gate-Kontaktfleck-Anschluss 266 und
der Spannungs-Kontaktfleck-Anschluss 268 bestehen
aus demselben Material wie das Verbindungsmuster 260, wobei
derselbe Herstellprozess verwendet wird.
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Unter der Datenleitung 240,
dem Daten-Kontaktfleck 242 und der Kondensatorelektrode 244 ist eine
Halbleiterschicht (nicht dargestellt) mit einer Schicht 224b aus
dotiertem amorphem Silicium ausgebildet. Die Schicht 224b aus
dotiertem amorphem Silicium kann aus demselben Material wie eine
ohmsche Kontaktschicht (nicht dargestellt) der schaltenden, aktiven
Schicht 228 und der aktiven Treiberschicht 230 bestehen.
Da die Gateleitung 212 und die Spannungsleitung 220 gleichzeitig
unter Verwendung desselben Herstellprozesses hergestellt werden,
wird eine erste Verbindungsleitung 241a als Verbinder der
Spannungsleitung 220 angrenzend an die Schnittstelle zwischen
der Gateleitung 212 und der Spannungsleitung 220 verwendet,
um einen elektrischen Kurzschluss zwischen der Gateleitung 212 und
der Spannungsleitung 220 zu verhindern. Die erste Verbindungsleitung 241a kann
aus demselben Material wie die Datenleitung 240 bestehen,
wobei derselbe Herstellprozess verwendet wird. Zweite Verbindungsleitungen 241b sind
an den beiden Enden der ersten Verbindungsleitung 241a ausgebildet, und
die erste Verbindungsleitung 241a ist über die zweiten Verbindungsleitungen 241b mit
der Spannungsleitung 220 verbunden. Die zweiten Verbindungsleitungen 241b können aus
demselben Material wie das Verbindungsmuster 260 bestehen,
wobei derselbe Herstellprozess verwendet wird. Bei einer anderen
Ausführungsform
kann nur die zweite Verbindungsleitung 241b zum Verbinden
der Spannungsleitung 220 über die Gateleitung 212 verwendet
werden. Da an den Daten-Kontaktfleck 242 und den Spannungs-Kontaktfleck 222 verschiedene
Signale angelegt werden, sollten sie an entgegengesetzten Enden
eines ersten Substrats angeordnet werden.
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Die 8A bis 8D sind schematische Schnittansichten
zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für einen Treiber- Dünnschichttransistor für eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, und die 9A bis 9D sind schematische Schnittansichten zum
Veranschaulichen eines Herstellprozesses eines Daten-Kontaktflecks, eines
Gate-Kontaktflecks und eines Spannungs-Kontaktflecks für eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die 8A bis 8D sind entlang einer Linie
VIII-VIII in der 7 aufgenommen
und die 9A bis 9D sind entlang einer Linie
IX-IX in der 7 aufgenommen.
Ein Maskenprozess ist ein Fotolithografieprozess mit einem Fotoresist(PR)-Strukturierschritt
unter Verwendung von Belichtungs- und Entwicklungsvorgängen, und
einem Ätzschritt
unter Verwendung des PR-Musters als Maske.
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Gemäß den 8A und 9A werden
eine Treiber-Gateelektrode 216, ein Gate-Kontaktfleck 218 und
ein Spannungs-Kontaktfleck 222 aus einem ersten Metallmaterial
unter Verwendung eines ersten Maskenprozesses auf einem ersten Substrat 210 hergestellt.
Obwohl es in den 8A und 9A nicht dargestellt ist,
wird gleichzeitig eine mit dem Spannungs-Kontaktfleck 222 verbundene
Spannungsleitung hergestellt. Das erste Metallmaterial verfügt über einen
niedrigen spezifischen Widerstand. Z.B. kann Aluminium (Al) oder
eine Aluminium(Al)legierung als erstes Metallmaterial verwendet
werden.
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Gemäß den 8B und 9B werden
eine erste Isolierschicht (eine Gate-Isolierschicht) 223 aus
einem ersten Isoliermaterial und eine Schicht 224a aus amorphem
Silicium (a-Si:H) sequenziell auf der Treiber-Gateelektrode 216,
dem Gate-Kontaktfleck 218 und dem Spannungs-Kontaktfleck 222 hergestellt. Nachdem
ein dotiertes Siliciummaterial und ein zweites Metallmaterial sequenziell
auf der Schicht 224a aus amorphem Silicium abgeschieden
wurden, werden eine ohmsche Kontaktschicht 230b, eine Source-
und eine Drainelektrode 234 und 238 sowie ein Daten-Kontaktfleck 242 unter
Verwendung eines zweiten Maskenprozesses hergestellt. Die amorphe Siliciumschicht 224a verfügt über einen
aktiven Abschnitt 230a, der der Treiber-Gateelektrode 216 entspricht.
Der aktive Abschnitt 230a der amorphem Siliciumschicht 224a und
die ohmsche Kontaktschicht 230b bilden eine aktive Treiberschicht 230.
Die Source- und die Drainelektrode 234 und 238 sind
voneinander beabstandet, und ein freigelegter aktiver Abschnitt 230a wird
zu einem Kanalbereich ch. Der Daten-Kontaktfleck 242 wird
in einem Daten-Kontaktfleck-Bereich D ausgebildet. Gleichzeitig
mit dem Daten-Kontaktfleck 242 wird eine Datenleitung (nicht dargestellt)
hergestellt, und der Daten-Kontaktfleck-Bereich D ist an einem Ende
der Datenleitung platziert. Der Daten-Kontaktfleck 242 und
der Spannungs-Kontaktfleck 222 können an entgegengesetzten Enden
des ersten Substrats 210 hergestellt werden.
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Die Treiber-Gateelektrode 216,
die aktive Treiberschicht 230 sowie die Source- und die
Drainelektrode 234 und 238 bilden einen Treiber-Dünnschichttransistor
(TFT) TD. Unter den Daten-Kontaktfleck 242 wird
eine Schicht 224b aus dotiertem amorphem Silicium hergestellt.
Die Schicht 224b aus dotiertem amorphem Silicium kann aus
demselben Material wie die ohmsche Kontaktschicht 230b der
aktiven Treiberschicht 230 bestehen, und sie verfügt über eine
dem Daten-Kontaktfleck 242 entsprechende Form. Das erste
Isoliermaterial ist ein Silicium-Isoliermaterial wie Siliciumnitrid
(SiNx) oder Siliciumoxid (SiO2).
Das zweite Metallmaterial ist ein chemisch widerständiges Material,
wie z.B. Molybdän
(Mo), Titan (Ti), Chrom (Cr) und Wolfram (w).
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Gemäß den 8C und 9C wird,
nachdem ein zweites Isoliermaterial auf dem Treiber-TFT TD, dem Daten-Kontaktfleck 242, dem
Gate-Kontaktfleck 218 und dem Spannungs-Kontaktfleck 222 abgeschieden
wurde, eine zweite Isolierschicht (Passivierungsschicht) 258 mit
einem Source-Kontaktloch 248 und einem Drain-Kontaktloch 250,
einem Daten-Kontaktfleck-Kontaktloch 252, einem Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 254 und
einem Spannungs-Kontaktfleck-Kontaktloch 256 mittels eines
dritten Maskenprozesses hergestellt. Das Source- und das Drain-Kontaktloch 248 und 250 legen
die Source- bzw. Drainelektrode 234 und 238 frei.
Das Daten-Kontaktfleck-Kontaktloch 252, das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 254 und
das Spannungs-Kontaktfleck-Kontaktloch 256 legen den Daten-Kontaktfleck 242,
den Gate-Kontaktfleck 218 bzw. den Spannungs-Kontaktfleck 222 frei.
Das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 254 und das Spannungs-Kontaktfleck-Kontaktloch 256 sind
durch die erste Isolierschicht 223, die amorphe Siliciumschicht 224a und die
zweite Isolierschicht 258 hindurch ausgebildet. Das Drain-Kontaktloch 250 ist
in einem Verbindungsbereich C (in der 7)
angeordnet, der einer zweiten Elektrode einer organischen Elektrolumineszenzdiode
entspricht.
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Gemäß den 8D und 9D werden
nach dem Abscheiden eines leitenden Polymermaterials auf der zweiten
Isolierschicht 258 ein Verbindungsmuster 260,
eine Spannungselektrode 262, ein Daten-Kontaktfleck-Anschluss 264,
ein Gate-Kontaktfleck-Anschluss 266 und
ein Spannungs-Kontaktfleck-Anschluss 268 unter Verwendung
eines vierten Maskenprozesses hergestellt. Das Verbindungsmuster 260 wird
durch das Drain-Kontaktloch 250 hindurch mit der Drainelektrode 238 verbunden,
und die Spannungselektrode 262 wird durch das Source-Kontaktloch 248 hindurch
mit der Sourceelektrode 234 verbunden. Der Daten-Kontaktfleck-Anschluss 264 wird
durch das Daten-Kontaktfleck-Kontaktloch 252 hindurch mit
dem Daten-Kontaktfleck 242 verbunden, und der Gate-Kontaktfleck-Anschluss 266 wird
durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 254 hindurch mit
dem Gate-Kontaktfleck 218 verbunden, und der Spannungs-Kontaktfleck-Anschluss 268 wird durch
das Spannungs-Kontaktfleck- Kontaktloch 256 hindurch
mit dem Spannungs-Kontaktfleck 222 verbunden.
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Eine erfindungsgemäße organische
Elektrolumineszenzvorrichtung zeigt einige Vorteile. Erstens kann,
da ein umgekehrt geschichteter Dünnschichttransistor
aus amorphem Silicium verwendet wird, das organische ELD unter Verwendung
eines Niedertemperaturprozesses hergestellt werden. Zweitens kann,
da die Anzahl von Maskenprozesses selbst dann reduziert werden kann,
wenn ein zusätzliches Verbindungsmuster
hinzugefügt
wird, die Herstellausbeute effektiv verbessert werden, da der Prozess vereinfacht
ist. Drittens sind, da Arraymuster und eine organische EL-Diode
auf einem jeweiligen Substrat hergestellt werden, die Herstellausbeute
und die Effizienz der Herstellverwaltung verbessert, und die Lebensdauer
einer organischen EL-Vorrichtung ist verlängert. Viertens kann, da das
ELD vom nach oben emittierenden Typ ist, ein Dünnschichttransistor leicht
konzipiert werden, und unabhängig
von unteren Arraymustern können
hohe Auflösung
und ein hohes Öffnungsverhältnis erzielt
werden.
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Der Fachmann erkennt, dass an der
organischen Elektrolumineszenzvorrichtung und dem Herstellverfahren
für diese
gemäß der Erfindung
verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden
können,
ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
So soll die Erfindung Modifizierungen und Variationen von ihr abdecken,
vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und
deren Äquivalente
gelangen.