DE69732903T2

DE69732903T2 - Organisches elektrolumineszentes bauelement und organische elektrolumineszente vorrichtung

Info

Publication number: DE69732903T2
Application number: DE69732903T
Authority: DE
Inventors: Chisio Sodegaura-shi HOSOKAWA; Mitsuru Sodegaura-shi EIDA; Masahide Sodegaura-shi Matsuura
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: EP1555856B1; EP0888035A1; JP3162407B2; KR100467391B1; US6157127A; DE69732903D1; EP0888035A4; TW364275B; KR19990087667A; EP1555856A3; EP1555856A2; EP0888035B1; WO1997034447A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein organisches Elektrolumineszenzelement (nachfolgend als organisches EL Element bezeichnet) und eine organische EL Anzeigevorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein organisches EL Element und eine organische EL Anzeigevorrichtung, die geeignet sind für verschiedene Anzeigevorrichtungen für industrielle Informationseinrichtungen und die frei sind von irgendeiner Verzögerung in der Antwort auf einen Antrieb, der verursacht werden kann durch einen Spannungsabfall, der verursacht wird durch Leitungsträge oder durch den Widerstand von Elektroden.
Technologischer Hintergrund
Ein organisches EL Element besteht hauptsächlich aus einer unteren Elektrode, einer organischen Lumineszenzschicht und einer Gegenelektrode. Die untere Elektrode und die Gegenelektrode sind in der Form einer Matrix angeordnet, so dass Pixels gebildet werden an den Schnittstellen, mit dem Resultat, dass eine Anzeige gebildet werden kann durch eine Mehrzahl von Reihen aus Pixeln.
Nebenbei ist erwähnt, dass die gegenwärtigen Anzeigevorrichtungen, welche organische EL Elemente verwendet, tendenziell eine hohe Auflösung und grosse Abmessungen besitzen. Um die hohe Auflösung zu realisieren, ist es wünschbar, dass die Pixelgrössen gleich oder kleiner sind als einige hundert Quadratmikron. In diesem Fall werden Abtastelektrodenlinien und Signalelektronenlinien, welche eine Anzeige bilden, feiner und entsprechend kann der Widerstand grösser werden bis zu mehreren KΩ oder mehr. Anzeigen mit einer hohen Auflösung haben mehr als 100 Abtastelektrodenlinien und mehr als 100 Signalelektrodenlinien. In diesem Fall muss die Aufgabe erreicht werden mit einer Pulsanzahl, die gleich ist zum Reziproken der Anzahl der Abtastelektrodenlinien, so dass ein hoher Strompuls durch die Abtastelektrodenlinien fliesst. Hier entstand nun das Problem, dass der hohe Widerstand der Abtastelektrodenlinien oder einen Spannungsabfall verursachen können, welcher verursacht wird durch die Leitungsdrähte oder eine Verzögerung der Antwort auf den Antrieb verursacht durch den Elektrodenwiderstand. Der Spannungsabfall resultierte in einer ungleichmässigen Helligkeit auf der Anzeige, wobei die Verzögerung auf die Antwort zum Antrieb resultierte eine Einschränkung der Anzeige, da die Verzögerung es schwierig machen kann, ein schnell bewegliches Bild zu erzeugen, vor allem für die Herstellung einer Anzeige mit hoher Auflösung.
Um diese Probleme zu lösen, wurden die nachfolgenden organischen EL Elemente vorgeschlagen.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-82197 offenbart ein organisches EL Element mit einer transparenten Elektrode, die verbunden ist mit einer Metalllinie, um den Widerstand der transparenten Elektrode zu reduzieren.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 5-307997 offenbart eine organisches EL Element, das ebenfalls eine transparente Elektrode aufweist, auf welcher ein Metall abgelagert ist, die eine kleine Arbeitsfunktion aufweist, um den Widerstand der transparenten Elektrode zu verkleinern.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 5-76155 offenbart ein Beispiel für die Benutzung eines Hilfsmetallfilmes im EL Element. Ein Isolationsfilm ist insbesondere auf dem ein Hilfsmetallfilm angeordnet, um einen dielektrischen Zusammenbruch zu verhindern.
Die organischen EL Elemente, offenbart in der japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-82197 und Hei 5-307997 besitzen das Problem, dass Stufen gebildet durch die Hilfsmetalldrähte oft die Gegenelektrode durchbrechen und einen Anzeigedefekt erzeugen.
Zudem wird aufgrund der Injektion von infinitesimalen Elektrodenladungen von Metallleitern in die organische Schicht des organischen EL Elementes insbesondere in die Lochinjektionsschicht oft ein so genanntes Übersprechen (cross talk) verursacht.
Ein organisches EL Element ist in der japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 5-76155 offenbart, bei welchem ebenfalls das Problem besteht, dass Stufen verursacht werden durch die Dicke des Hilfsmetallfilms und durch den Isolationsfilm, was zur Folge hat, dass häufig Durchschläge in der Gegenelektrode erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen im Hinblick auf die oben genannten Probleme. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein organisches EL Element zu schaffen, bei welchem der Widerstandswert der transparenten Elektrode (untere Elektrode) reduziert werden kann und wobei Stufen aufgrund der Leitungsschicht vermieden werden kann, um mögliche Durchbrüche in der Gegenelektrode zu vermeiden und um auch das Vorhandensein eines Übersprechens zu vermeiden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung mit einer hohen Auflösung und gossen Abmessungen zu schaffen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine organische EL Anzeigevorrichtung unter Verwendung der organischen EL Elemente zu schaffen, welche die oben genannten Eigenschaften besitzt, und welche fähig ist, den Widerstandswert der Abtastelektrodenlinien wesentlich zu vermindern, um eine gleichmässige Lumineszenz zu erreichen.
Offenbarung der Erfindung
Als Resultat der umfangreichen Forschung zur Lösung der genannten Probleme haben die Erfinder gefunden, dass die Probleme gelöst werden durch die Einführung spezifischer Konfigurationen in das organische EL Element. Die vorliegende Erfindung wurde vervollständigt auf Basis dieses Gesichtspunktes. Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindungen sind wie folgt:

(1) Ein organisches Elektrolumineszenz-Element, umfassend ein Substrat und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich einer organische lumineszierenden Schicht und eine Gegenelektrode; welche untere Elektrode einen spezifischen Widerstand aufweist, der gleich oder grösser ist als 0,5 × 10-⁴ Ω·cm, welche Unterelektrode zur Verkleinerung des Widerstandswertes mit einer Leitungsschicht verbunden ist, welche Leitungsschicht in eine Planarisierungsschicht eingesetzt ist, welche zwischen dem genannten Substrat und der genannten unteren Elektrode angeordnet ist.
(2) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (1), wobei die Leitungsschicht in die Planarisierungsschicht eingesetzt ist, welche zwischen dem genannten Substrat und der genannten unteren Elektrode angeordnet ist mit der genannten unteren Elektrode überdeckt ist.
(3) Ein organische Elektrolumineszenz-Element umfassend ein Substrat und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode; wobei die untere Elektrode einen spezifischen Widerstand aufweist, der gleich oder grösser ist als 0,5 × 10-⁴ Ω·cm, welche untere Elektrode zur Verkleinerung des Widerstandswertes mit einer Leitungsschicht verbunden ist, welche Leitungsschicht mit einem abgeflachten zwischenliegenden Isolationsfilm überdeckt ist, welcher zwischen der genannten Leitungsschicht und der genannten organischen Schicht einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht angeordnet ist.
(4) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Abschnitte (1) bis (3), wobei die untere Elektrode eine transparente Elektrode ist.
(5) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Abschnitte (1) bis (3), wobei die Planarisierungsschicht oder der genannte zwischenliegende Isolationsfilm ein Oxidfilm ist, der erhalten wird durch Oxidierung der Oberfläche eines Metallfilms, welcher die genannte Leitungsschicht bildet.
(6) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (3), wobei der genannte zwischenliegende Isolationsfilm einen trapezoidalen (konischen) Bereich aufweist.
(7) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Abschnitte (1) bis (3), wobei die untere Elektrode die Gegenelektrode eine XY Matrix bilden.
(8) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Abschnitte (1) bis (3), wobei die Lumineszenzschicht den Widerstandswert einer Elektrodenleitung auf 5 kΩ oder darunter vermindert.
(9) Das organische Elektrolumineszenz-Element nach (7), wobei die XY Matrix, die gebildet wird durch die genannte untere Elektrode und die genannte Gegenelektrode, eine doppelte, dreifache oder vierfache Matrix ist.
(10) Das organische Elektrolumineszenz-Element, umfassend ein Substrat und auf diesem in der genannten Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht, einschliesslich einer Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode; wobei die untere Elektrode mit einer Leitungsschicht verbunden ist, welche Leitungsschicht eine Breite aufweist, die 20 bis 150% der Breite (die Länge der Schmalseite) der unteren Elektrode aufweist, welche Leitungsschicht eingesetzt ist in eine Planarisierungsschicht, die angeordnet ist zwischen dem genannten Substrat und der genannten unteren Elektrode.
(11) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (10), wobei die untere Elektrode und die Gegenelektrode eine XY Matrix bildet.
(12) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (10) oder (11), wobei die genannte Leitungsschicht einen Widerstandswertes für eine Einheitslänge (1 cm), die gleich oder kleiner ist als 100 Ω.
(13) Eine Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen und eine Mehrzahl von Signalelektrodenleitungen, welche die genannte Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen kreuzen, wobei die Kreuzungen von Abtastelektrodenleitungen kreuzen, wobei die Kreuzungen in Reihe leuchtende Pixel aufweisen, welche leuchtende Pixel organische Elektrolumineszenz-Elemente sind, die jeweils ein Substrat und auf diesem in der genannten Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich einer organische Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode aufweisen, wobei die Abtastelektrodenleitungen jeweils eine untere Elektrode und eine Leitungsschicht verbindend auf dieser aufweisen, welche Leitungsschicht eingesetzt ist in eine Planarisierungsschicht, die angeordnet ist zwischen dem genannten Substrat und der genannten unteren Elektrode, wobei die genannten Signalelektrodenleitungen jeweils die Gegenelektrode einschliesst.
(14) Eine organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung gemäss (13), wobei die Leitungsschicht eine Breite (Länge der Schmalseite) aufweist, die 20 bis 150% der Breite (Länge der Schmalseite) der genannten unteren Elektrode beträgt.
(15) Die organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung nach Abschnitt (13) oder (14), wobei die genannte Leitungsschicht einen Widerstandswert pro Einheitslänge aufweist, der gleich oder kleiner ist als 100 Ω.
(16) Ein organisches Elektrolumineszenz-Element umfassend ein Substrat und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich einer organischer Lumineszenzschicht und eine Gegenschicht; welches Element eine Leitungsschicht aufweist, die verbunden ist dem Boden der genannten unteren Elektrode, mit einer Schicht gebildet aus einer seitlichen Schicht, welche die Seite der Leitungsschicht abdeckt, wobei die genannte Leitungsschicht im Schnitt trapezoidal (konisch) ist, welche Leitungsschicht isoliert ist von der genannten unteren Elektrode und die genannte seitliche Schicht von der genannten organischen Schicht.
(17) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (16), wobei die untere Elektrode und die Gegenelektrode eine XY Matrix bilden.
(18) Das organische Elektrolumineszenz-Element gemäss (16) oder (17), wobei die genannte seitliche Schicht hergestellt ist aus eine Werkstoff ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem gleichen Werkstoff wie derjenige der genannten unteren Elektrodenschicht, ein Isolationswerkstoff und ein Werkstoff, welcher die Injektion von elektrischen Ladungen in die genannte organische Schicht in einem Betrag ermöglicht, der gleich oder kleiner als ein 1/50 der genannten unteren Elektrode.
(19) Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen mit einer Mehrzahl von Signalelektrodenleitungen, welche die genannte Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen kreuzen, wobei die Kreuzungen in Reihen mit leuchtenden Pixel versehen sind; wobei die genannten leuchtenden Pixel organische Elektrolumineszenz-Elemente sind, die jeweils ein Substrat und auf diesem in der genannten Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode aufweisen, wobei die genannte Abtastelektrodenleitungen jeweils eine untere Elektrode und eine Leitungsschicht aufweisen, welche mit dem Boden der genannten unteren Elektrode verbunden ist, mit einer Schicht, die eine seitliche Schicht bildet, welche die Seite der Leitungsschicht abdeckt, welche Leitungsschicht im Schnitt trapezoidal (konisch) ist, welche Leitungsschicht isoliert ist von der genannten organischen Schicht durch die genannte untere Elektrode und wobei die genannte seitliche Schicht die Seite der genannten Leitungsschicht abdeckt, wobei die Signalelektrodenleitungen jeweils die genannte Gegenelektrode umfassen.
(20) Die organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung nach (19), wobei die genannte seitliche Schicht hergestellt ist aus einem Werkstoff, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem gleichen Werkstoff wie derjenige der genannten unteren Elektrode, ein Isolationswerkstoff und eine Werkstoff, der die Injektion von elektrischen Ladungen in die genannte organische Schicht in einem Betrag ermöglicht, der gleich oder kleiner ist als 1/50 der genannten unteren Elektrode.

Es ist somit gemäss der Erfindung wie oben erläutert möglich, ein organisches Elektrolumineszenz-Element zu schaffen, bei dem der Widerstand der unteren Elektrode verkleinert ist und bei welcher ein Durchschlag in der Gegenelektrode als auch das Auftreten eines Übersprechens vermieden ist.
Zudem ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, eine organische EL Anzeigevorrichtung zu schaffen, die den Widerstandswert der Abtastelektrodenleitungen wesentlich reduziert und eine gleichförmige Elektrolumineszenz ergibt, was es ermöglicht, eine hoch auflösende und grosse Anzeigevorrichtung zu schaffen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführung eines organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss einer ersten Erfindung;
2 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung des organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss der ersten Erfindung;
3 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Beispiel einer Methode zur Bildung einer Leitungsschicht und einer Planarisierungsschicht der ersten Erfindung;
4 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden einer Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht der ersten Erfindung;
5 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der Leitungsschicht und der Lumineszenzschicht der ersten Erfindung;
6 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht der ersten Erfindung;
7 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführung des organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss der ersten Erfindung;
8 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführung des organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss der zweiten Erfindung;
9 ist ein schematischer Querschnitt zur Darstellung des Konuswinkels eines dazwischenliegenden Isolationsfilms gemäss der zweiten Erfindung;
10 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der leitenden Schicht und des dazwischen liegenden Isolationsfilms der zweiten Erfindung;
11 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der Leitungsschicht und des dazwischen liegenden Isolationsfilms der zweiten Erfindung;
12 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der Leitungsschicht und des dazwischen liegenden Isolationsfilms der zweiten Erfindung;
13 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Beispiel eines Musters der Leitungsschicht und eine untere Elektrode der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Musters der Leitungsschicht und der unteren Elektrode der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiels des Musters der Leitungsschicht und der unteren Elektrode der vorliegenden Erfindung;
16 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführung des organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss einer dritten Erfindung;
17 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung des organische Elektrolumineszenz-Elementes gemäss einer dritten Erfindung;
18 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung der unteren Elektrode und der Leitungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
19 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung der unteren Elektrode und der Leitungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
20 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung der unteren Elektrode und der Leitungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
21 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Beispiel eines Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
22 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
23 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
24 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der dritten Erfindung;
25 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführung eines organischen Elektrolumineszenz-Elementes gemäss einer fünften Erfindung;
26 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Beispiels eines Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der fünften Erfindung;
27 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der fünften Erfindung;
28 ist ein schematischer Querschnitt durch eine weitere Ausführung des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der fünften Erfindung; und
29 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bilden der unteren Elektrode, der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht gemäss der fünften Erfindung;
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
Die vorliegende Erfindung ist eingeteilt in eine erste Erfindung bis eine sechste Erfindung auf der Grundlage ihrer entsprechenden Gesichtspunkte.
I. Erste Erfindung
1. Grundsätzliche Ausführung (Organisches EL Element mit einer Planarisierungsschicht: Teil 1)
Die erste Erfindung bezieht sich auf ein organisches Elektrolumineszenz-Element, das wie in den 1 und 2 gezeigt ein Substrat 1 und über diesem in der genannten Reihenfolge eine transparente Elektrode (untere Elektrode) 2, eine organische Schicht 3, einschliesslich eine organische Lumineszenzschicht (nachfolgend manchmal als organische Schicht bezeichnet) und eine Gegenelektrode (gegenüberliegende Elektrode) 4 aufweist. Die untere Elektrode 2 besitzt einen spezifischen Widerstand der gleich oder grösser ist als 0,5 × 10-⁴ Ω·cm. Eine Leitungsschicht 5 für die Verminderung des Widerstandswertes der unteren Elektrode 2 ist eine Planarisierungsschicht 6, die angeordnet ist zwischen dem Substrat 1 und der unteren Elektrode 2.
Die Leitungsschicht darf von der unteren Elektrode 2 nach oben nicht vorstehen, so dass keine Stufen durch die Leitungsschicht 5 gebildet werden, was eine wirksame Vermeidung von Durchbrüchen bei der Gegenelektrode 4 ermöglicht.
Die Leitungsschicht 5 ist elektrisch mit der unteren Elektrode 2 verbunden, wobei in der vorliegenden Erfindung die untere Elektrode 2 über der Leitungsschicht 5 angeordnet ist, so dass die untere Elektrode 2 die Leitungsschicht 5 überdeckt, so dass kein Leckstrom durch Wanderung von elektrischen Ladungen von der Leitungsschicht 5 in die organische Schicht 3 auftreten kann, was eine wirksame Vermeidung gegen Übersprechen ermöglicht.
Eine weitere Ausführung der ersten Erfindung ist beispielsweise in 2 offenbart.
Bei dieser Ausführung ist gemäss 2 die Leitungsschicht 5 mit einer Planarisierungsschicht 6 so bedeckt, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Leitungsschicht 5 und einer unteren Elektrode 2 durch eine Kontaktöffnung 7 in der Planarisierungsschicht 6 gebildet wird. Diese Ausführung vermeidet jedenfalls, dass die Leitungsschicht 5 nach oben in die untere Elektrode 2 vorsteht, so dass eine wirksame Verhinderung gegen ein Durchbrechen der unteren Elektrode 4 und gegen ein Übersprechen gewährleistet ist.
2. Bildende Elemente
Die erste Erfindung wird nachfolgend ausführlicher auf der Grundlage der ausbauenden Elemente erläutert.
(1) Untere Elektrode
Bei der vorliegenden Erfindung ist die untere Elektrode elektrisch mit der Leitungsschicht verbunden. Die Leitungsschicht ist hergestellt aus einem Material, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit besitzt, weshalb es nicht notwendig ist, ein solches Material mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit zur Herstellung der unteren Elektrode zu verwenden.
Die untere Elektrodenschicht kann entweder eine Anode oder eine Kathode sein. Im Fall der Anode kann von einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem Metall Gebrauch gemacht werden, das eine hohe Austrittsarbeit (eine Austrittsarbeit, die gleich oder grösser ist als 4.5 eV) aufweist und ausgezeichnet in den Lochinjektionseigenschaften ist. Ein Halbleiter ist als Anode ebenfalls möglich, da letztere irgend einen spezifischen Widerstand aufweisen kann. Bevorzugt wird beispielsweise ein Metall, wie beispielsweise Gold (Au), Nickel (Ni) Palladium (Pd) und Platin (Pt), elektrisch leitende Oxide, wie beispielsweise In-Sn-O, ZnO: Al ( ein Gemisch von ZnO und hinzugefügtem Al) und In-Zn-O, SnO₂: Sb (ein Gemisch von SnO₂ und beigefügtem Sb) und Halbleiter wie beispielsweise α-Silizium, Polysilizium, α-Siliziumcarbide und α-Kohlenstoff. Ein organischer Halbleiter in der Art eines vollständig conjugierten Polymers ist ebenfalls möglich. Insbesondere werden Polymere wie beispielsweise Polyanilin, Polyallylenevinylen, Polythenylenevinylen, Polyacetylen, Polypyrrole usw. bevorzugt.
Im Fall der Kathode, kann andererseits Gebrauch gemacht werden von einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise ein Metall oder eine Legierung mit einer tiefen Austrittsarbeit (eine Austrittsarbeit die gleich oder kleiner als 3.9 eV) und ausgezeichnete Elektroneninjektionseigenschaften aufweist. Möglich ist ein Halbleiter als Kathode, da letztere irgend einen spezifischen Widerstand aufweisen kann. Eine bevorzugte Legierung besitzt einen geringen Anteil von Alkalierdmetallen, ein Alkalimetall oder ein seltenes Erdmetall, beispielsweise Al-Li, Al-Mg, Al-Ba, Al-Ca, Al-Sc, Al-Yb, usw. Möglich ist hier auch die Verwendung eines ultradünnen Films als Kathode (in der Grössenordnung von 20 nm oder weniger), die hergestellt ist aus einem Alkalierdmetalloxid, wie beispielsweise BaO, SrO, MgO usw.
Da die untere Elektrodenschicht einen hohen Oberflächenwiderstandwert aufweisen kann, kann die Dicke vermindert werden. Es wird in diesem Fall bevorzugt, dass die Dicke gleich oder kleiner ist als 200 nm und insbesondere 2 bis 100 nm. In diesem Fall ist es möglich, dass eine kontinuierliche Schicht nicht gebildet wird, wenn die Dicke im Bereich von 2 bis 10 nm liegt. Solange wie die untere Elektrodenschicht in gutem Kontakt mit der Leitungsschicht gemäss 16 ist, ergeben sich keine Unzulänglichkeiten beim Betrieb des Elementes. Im Gegensatz dazu kann eine Dicke grösser als 200 nm einen Durchschlag der organischen Schicht und der Gegenelektrode in den gestuften Bereichen der unteren Elektrodenschicht verursachen.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Erfindung die untere Elektrode mit an sich bekannten Verfahren hergestellt werden kann. Die untere Elektrode kann beispielsweise hergestellt werden durch Bilden eines Filmes durch Aufsprühen und nachträglicher Musterbildung mittels Photolithographie.
(2) Leitungsschicht
Die Leitungsschicht der vorliegenden Erfindung bildet einen Hilfselektrodenleiter zur Verminderung des Widerstandswertes der unteren Elektrode. Es ist deshalb für die Leitungsschicht wichtig, dass sie einen tiefen Widerstandswert aufweist und elektrisch mit der unteren Elektrode verbunden ist. Der Begriff "elektrisch" bedeutet, dass dann wenn eine Leistungsquelle verbunden ist mit der Leitungsschicht und der Gegenelektrode, die Leitungsschicht und die untere Elektrode miteinander verbunden sind, so dass eine Spannung an das organische EL Element anlegbar ist. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Leitungsschicht einen tiefen Oberflächenwiderstandwert aufweist, da ein an das organische EL Element angelegter Strom durch dieses fliesst. Eine solche Leitungsschicht ermöglicht es, den Widerstandswert der unteren Elektrodenschicht wesentlich zu vermindern.
Die Leitungsschicht verwendet bei der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführung beschränkt, solange diese einen tiefen Widerstandswert aufweist. Es wird bevorzugt, beispielsweise einen Metalldraht zu verwenden, der es ermöglicht, den Widerstandswert einer Elektrodenleitung (beispielsweise einer Signalelektrodenleitung) durch die Leitungsschicht zu reduzieren, bis dieser Widerstandswert gleich oder kleiner ist als 5kΩ. Der Widerstandswert überschreitend 5kΩ kann eine Ungleichförmigkeit in der Lumineszenz der Pixel verursachen. In Fall der Herstellung einer TV Bildanzeige wird bevorzugt, dass der Widerstandswert gleich oder kleiner ist als 1 kΩ.
Ist die Länge der Signalelektrodenleitung im Bereich von 10 cm, so wird bevorzugt, dass pro Längeneinheit (pro cm) 100 Ω oder weniger gewährleistet ist.
Die Leitungsschicht hat vorzugsweise einen spezifischen Widerstand, der gleich oder kleiner ist 5 × 10-₅ Ω·cm. Der spezifische Widerstand überschreitend 5 × 10-₅ Ω·cm sollte nicht dazu führen, dass die Wirkung der Verminderung des Widerstandswertes durch die Leitungsschicht bewirkt wird.
Metalle für die Verwendung in einen solchen Leitungsschicht können beispielsweise Wolfram (W), Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Silber (Ag), Molybdän (Mo), Tantal (Ta), Gold (Au), Chrom (Cr), Titan (Ti), Neodym (Nd) und Legierungen dieser Metall sein. Die Beispiele für die Legierungen umfassen Mo-W, Ta-W, Ta-Mo, Al-Ta, Al-Ti, Al-Nd und Al-Zr. Bevorzugt wird auch die Verwendung von Verbindungen eines Metalls und Silizium wie beispielsweise TiSi₂, ZrSi₂, HfSi₂, VSi₂, NbSi₂, TaSi₂, CrSi₂, WSi₂„ CoSi₂, NiSi₂, PtSi und Pd₂Si. Es können auch eine Schichtstruktur dieser Metalle oder Siliziumverbindungen verwendet werden.
Die Tabelle 1 zeigt den spezifischen Widerstand von Metallen, die geeignet sind für die Verwendung einer solchen Leitungsschicht der vorliegenden Erfindung.
Tabelle 1
Im Hinblick auf eine einfache Bildung der Leitungsschicht sollte diese ausgehend von einem Metallfilm wie oben erläutert gebildet werden. Um die Stabilität des Films zu verbessern wird bevorzugt, dass der Metallfilm ein mehrschichtiger Film aus zwei oder mehreren Schichten besteht. Dieser mehrschichtige Film kann gebildet werden durch Verwendung der oben genannten Metalle oder Legierungen. Beispielsweise kann ein dreischichtiger Film bestehen aus einer Ta Schicht, eine Cu Schicht und einer Ta Schicht oder einer Ta Schicht, einer Al Schicht und einer Ta Schicht. Ein zweischichtiger Film kann bestehen aus einer Al Schicht und einer Ta Schicht, einer Cr Schicht und einer Au Schicht, oder einer Al Schicht und einer Mo Schicht.
Filmstabilität bedeutet, dass ein tiefer Widerstandswert gehalten werden kann und dass der Film widerstandsfähig ist gegen Korrosion, verursacht beispielsweise durch eine Flüssigkeit verwendet beim Ätzen. Beispielsweise besitzt Cu oder Ag Schicht einen tiefen spezifischen Widerstand aber ist anfällig auf Korrosion, obwohl die Stabilität des Filmes verbessert werden kann durch Überlagern einer Schicht aus einem Metall mit guten Anti-Korrosionseigenschaften, wie beispielsweise Ta, Cr oder Mo, beispielsweise wenigstens an der Oberseite oder Unterseite davon.
Die Dicke eines solchen Metallfilmes ist nicht besonders begrenzt aber vorzugsweise im Bereich von 100 nm bis mehrere 10 Mikrons, vorzugsweise 200 nm bis 5 μm. Die Dicke kleiner als 100 nm kann einen höheren Widerstandswert verursachen, der ungeeignet ist für die Widerstandsschicht, während eine Dicke grösser als mehrere Zehner von Mikrons kann Schwierigkeiten bei der Planarisation verursachen, was die Leistung der organischen Schicht vermindern kann, welche auf der letzten gebildet wird. Die Breite (Länge der Schmalseite) des Metallfilms ist ebenfalls nicht besonders begrenzt, obwohl zwei μm bis 1000 μm bevorzugt wird und 50 μm bis 300 μm bevorzugt wird. Die Breite kleiner als 2 μm kann einen höheren Widerstandswert der Leitungsschicht verursachen, wobei eine Breite über 100 μm die Emission der Lumineszenz vermindern kann.
(3) Planarisationsschicht
Die Planarisierungsschicht ist eine Schicht hergestellt aus einer Isolationsschicht, die vorgesehen ist, um die musterartigen Vorsprünge der Leitungsschicht zu reduzieren. Ein bevorzugtes Mass der Ebenheit ist 0.2 μm oder weniger. Eine Oberflächenrauhigkeit ist vorzugsweise gleich oder weniger als 10 nm, um die Erzeugung von Leuchtdefekten zu vermeiden. Der Grad der Planarisation ist der Betrag der Rauhigkeit in der Leitungsschicht, welche gemessen werden kann mit einem Profilometer, einem Dickenmessgerät, einem Rasterelektronenmikroskop oder dergleichen. Die Oberflächenrauhigkeit andererseits ist eine Oberflächenrauhigkeit der Planarisierungsschicht selber und ist ein mittlerer Quadratwert der Oberflächenrauhigkeit, die gemessen werden kann, von 500 μm² bis 1mm².
Das Material der Planarisierungsschicht für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt, solange als die Isolationseigenschaften vorzugsweise eine Durchschlagspannung gleich oder grösser als 2 MV/cm aufweisen. Es wird auch bevorzugt, dass dieses Material einen Wärmewiderstand aufweist, der hoch genug ist, um der Temperatur bei der Bildung der unteren Elektrode zu widerstehen. Das Material kann beispielsweise ein transparentes Polymer, ein Oxid oder ein Glass ein. Es wird bevorzugt, dass es ein Material ist, welches ein Ätzen ermöglicht, da ein feiner Muster, beispielsweise zum Bilden von Öffnungen erforderlich ist, um die Leitungsschicht zu implantieren oder zum Bilden von Kontaktöffnungen für das elektrische Verbinden der Leitungsschicht und der unteren Elektrode.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des transparenten Polymers umfassen Polyimide, fluorierte Polyimide, fluorierte Kunststoffe, Plyacrylae, Polyquinoline, Polyoxadiazole, Polyolefine mit einer zyklischen Struktur, Polyarylate, Polycarbonate, Polysulfone und Leiterpolysiloxane. Bevorzugte Beispiele von Oxiden als Material, die ein Ätzen ermöglichen, umfassen SiO₂, Al₂O₃, Ta₂O₃, Si₃N₄, mit Fluor addierte SiO₂, MgO, Yb₂O₃. Besonders bevorzugt unteren den oberen Materialien sind Polyimide, Polyacrylate, Glass usw., die eine Photosensivität aufweisen, die ein Ätzen ohne die Verwendung eines Photowiderstandes ermögliche.
Die Dicke dieser Schicht ist nicht besonders begrenzt, solang als diese eine Implantation der Widerstandsschicht ermöglicht, wobei diese Dicke vorzugsweise grösser ist als die Dicke der Widerstandsschicht und nicht mehr als 10 μm aufweist.
(4) Andere konstituierende Elemente
Das organische EL Element umfasst als konstituierende Elemente zusätzlich zur unteren Elektrode der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht die organische Schicht, einschliessend die organische Lumineszenzschicht, die Gegenelektrode und das Substrat.
Im organischen EL Element der vorliegenden Erfindung ist die organische Schicht eingebaut zwischen der unteren Elektrode und der Gegenelektrode und umfasst wenigstens die organische Lumineszenzschicht. Die organische Schicht kann eine einzelne Schicht sein, bestehend aus lediglich der organischen Lumineszenzschicht oder alternativ kann sie eine mehrschichtige Struktur aufweisen, bestehend aus der organischen Lumineszenzschicht und einer Lochtransportschicht, beispielsweise kann diese überlagert sein. Die Art des lumineszierenden Materials für die Verwendung der organischen Lumineszenzschicht ist nicht besonders begrenzt und solche übliche organische EL Elemente können verwendet werden. Beispielsweise kann das Material der organischen Lumineszenzschicht eine Schicht des organischen EL Elementes in hohem Niveau mit einem Oxidmetallkomplex, einem Farbstoff auf Basis von Stilben und einem Polyphenylenvinylen-Derivat sein.
Die Gegenelektrode ist eine Elektrode, die gepaart ist mit der unteren Elektrode und besitzt eine elektrische Ladung mit einer Polarität, entgegengesetzt derjenigen der unteren Elektrode. Elektrische Ladungen (Löcher oder Elektronen) injiziert von der unteren Elektrode kollidieren in der organischen Lumineszenzschicht mit elektrischen Ladungen (Elektronen oder Löcher) injiziert von der Gegenelektrodenseite, um eine Lumineszenz zu erzeugen. Diese erzeuge Lumineszenz wird emittiert von der unteren Elektrodenseite und/oder der Gegenelektrodenseite, obwohl in der vorliegenden Erfindung die Emission von der Elektrodenseite erfolgt, wobei die Breite der Leitungsschicht im Bereich von 100 bis 150% liegt. In diesem Fall ist es notwendig, eine Gegenelektrode zu verwenden, welche eine Durchlässigkeit gewährleistet, die gleich oder grösser ist als 30% der Lichtwellenlänge. Solch ein Material kann ein solches sein, dass üblicherweise verwendet wird für organische Elektrolumineszenz-Elemente. Beispielsweise kann es ein transparenter elektrisch leitender Oxidfilm sein, ein ultradünner Metall- oder Legierungsfilm mit einer Dicke, die gleich oder kleiner als 20 nm, oder ein beschichteter Film, bestehend aus einem transparenten elektrisch leitenden Oxidfilm und dem ultradünnen Film.
Das Material für das Substrat kann ein solches sein, das üblicherweise für ein solches organische Elektrolumineszenz-Element verwendet, solange dieses eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine tiefe Permeabilität für Wasser und Sauerstoff besitzt. Insbesondere kann es beispielsweise ein Glas oder Keramik sein.
3. Verfahren zum Bilden der Leitungsschicht und Planarisierungsschicht
Ein Verfahren zum Bilden der Leitungsschicht und der Planarisierungsschicht ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt, aber die folgenden Beispiele des Verfahrens werden bevorzugt.
(1) Anodisierungsverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, in welchem ein Material, welches die Leitungsschicht ausmacht, verwendet wird, um einen Metallfilm auf dem Substrat zu bilden. Wie in 3(a) gezeigt, wird auf dem Substrat 1 ein Metallfilm 8 gebildet bis er eine vorbestimmte Dicke für die Leitungsschicht aufweist, wobei ein bekanntes Filmbildungsverfahren wie beispielsweise das Dampfablagerungsverfahren, das Aufsprühverfahren oder das CVD-Verfahren verwendet wird.
Wie in 3(b) gezeigt wird der Metallfilm 8 mit einem Photowiderstand beschichtet und dem Licht ausgesetzt, so dass der Photowiderstand 9 auf musterförmigen Bereichen positioniert ist, welche die Leitungsschicht bilden.
Dann wird wie in 3(c) gezeigt, durch Anodisieren der Metallfilm 8 vollständig oxidiert, wo kein Photowiderstand 9 besteht. Der dadurch oxidierte Metallfilm 8 bildet eine Planarisierungsschicht 6.
Schliesslich wird gemäss 3(d) der Photowiderstand 9 entfernt, um die Leitungsschicht 5 zu bilden, welche in die Planarisierungsschicht 6 integriert ist.
Es versteht sich, dass es nicht möglich wäre, dieses Verfahren zu verwenden, wenn nicht ein Material, wie beispielsweise Al, Cr oder Ta verwendet wird, welches eine Anodisierung ermöglicht.
(2) Abhebeverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem ein Metallfilm gebildet wird, nach dem eine Planarisierungsschicht auf dem Substrat gebildet wurde. Wird ein transparenter Kunststoff als Material für die Planarisierungsschicht verwendet, so kann zum Bilden des Filmes ein Spin-Beschichtungsverfahren, das Beschichtungsverfahren, das Eintauchverfahren oder andere Verfahren verwendet werden. Werden Oxide, Glass oder dergleichen verwendet, so kann zum Bilden des Filmes die Dampfbeschichtung, das Aufsprühverfahren, das CVD-Verfahren, das Anodisierungsverfahren oder andere Verfahren verwendet werden.
Wie in 4(a) gezeigt, wird zuerst eine Planarisierungsschicht 6 auf dem Substrat 1 gebildet.
Wie in 4(b) gezeigt, wird die Planarisierungsschicht 6 mit einem Photowiderstand beschichtet und dem Licht ausgesetzt, so dass ein Photowiderstand auf gemusterten Bereichen positioniert wird, welche keine Leitungsschicht bilden.
Nun wird gemäss 4(c) der Photowiderstand 9 als Maske benützt, um die Planarisierungsschicht 6 zu deren Entfernung zu anodisieren.
Nun wird gemäss 4(d) ein Metallfilm 8 gebildet.
Schliesslich wird gemäss 4(e) der Photowiderstand 9 zusammen mit dem Metallfilm 8 darauf entfernt, um eine Leitungsschicht 5 zu bilden, welche in die Planarisierungsschicht 6 integriert ist.
Beträgt die gewünschte Dichte der Leitungsschicht 5 wenigstens ein bis mehrere zehn Microns, so kann das Metallplatierungsverfahren anstelle der Dampfablagerungsverfahren, des Aufsprühverfahrens oder des CVD Verfahrens verwendet werden, welches weniger Zeit zum Bilden des Films benötigt.
Wie in 5(a) gezeigt, wird ein dünner Metallfilm 8 auf einem Substrat 1 gebildet, indem dieses Abtragverfahren verwendet wird. Dann wird gemäss 5(b) eine Metallablagerung 10 auf dem Metallfilm 8 gebildet, indem eine nicht elektrolytische oder elektrolytische Ablagerungsmethode verwendet wird, wobei die Dicke zum Bilden einer Leitungsschicht 5 erhöht wird, wobei schliesslich dieses Schicht aus der Ablagerung 10 und dem Metallfilm 8 besteht.
(3) Polymerplanarisierungsverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, indem Kontaktöffnungen gebildet werden, durch Bedecken einer Leitungsschichtmusters mit einer Planarisierungsschicht.
Wie in 6(a) gezeigt, wird auf einem Substrat 1 ein Leitungsschichtmuster 5 gebildet, indem ein Photoätzverfahren, ein Abtragverfahren oder ein anderes Verfahren verwendet wird.
Dann wird gemäss 6(b) eine Planarisierungsschicht 6 gebildet, so dass das Leitungsschichtmuster 5 überdeckt wird. Das hierbei verwendete Verfahren kann ein Spin-Beschichtungsverfahren, das Beschichtungsverfahren, das Dampfablagerungsverfahren, das CVD-Verfahren, das Sprühverfahren oder ein anderes Verfahren sein.
Ist das verwendete Polymer lichtsensitiv, so können gleichzeitig die Kontaktöffnungsbereiche gebildet werden.
Nun werden gemäss 6(c) in der Planarisierungsschicht 6 Kontaktöffnungen 7 durch Ätzen unter Verwendung des Photowiderstandes gebildet. Um einen Durchschlag in der Schicht zu vermeiden, sind die Kontaktöffnungen 7 vorzugsweise wie ersichtlich nach unten konisch ausgebildet. Indem die untere Elektrode mit diesen Kontaktöffnungen 7 mit der Hilfselektrode 5 verbunden wird, ist es möglich, das organische Lumineszenzelement gemäss 2 herzustellen.
Die Planarisierungsschicht 6 kann gemäss 6(d) leicht uneben sein. Der Grad dieser Unebenheit ist jedoch so, dass durch diese Unebenheit in der oberen organischen Schicht – des EL Elementes und der Gegenelektrodenschicht kein Durchschlag erfolgt.
II Zweite Erfindung (Organisches EL Element mit einem dazwischen liegenden Isolationsfilm)
1. Grundlegendes Verfahren
Gemäss der zweiten Erfindung wird wie in 8(a) gezeigt, eine Hilfselektrode 5, beschichtet mit einem abgeflachten zwischenliegenden Isolationsfilm 11, der zwischen der Hilfselektrode 5 und der organische Schicht 3 angeordnet ist.
Entsprechend wird die Leitungsschicht 5 abgeflacht in der gleichen Art wie im Fall der ersten Erfindung durch den dazwischenliegenden Isolationsfilm 11, so dass die Bildung von Stufen durch die Leitungsschicht 5 unterdrückt wird und damit wirksam die Gegenelektrode 4 von einem Durchschlag geschützt wird.
Obwohl die Leitungsschicht 5 elektrisch verbunden ist mit der unteren Elektrode 2, wird der dazwischenliegende Isolationsfilm 11 so gebildet, dass er die Leitungsschicht gemäss der vorliegenden Erfindung überdeckt, so dass kein Leck-Strom durch Migration von elektrischen Ladungen von der Leitungsschicht 5 in die organische Schicht 3 gebildet wird, wobei Übersprechen wirksam verhindert wird.
Eine Variante der zweiten Erfindung kann ein Verfahren gemäss 8(b) sein. In diesem Fall sind die untere Elektrode 2 und die Leitungsschicht 5 über eine Kontaktöffnung 7 mit dem dazwischenliegenden Isolationsfilm 11 verbunden.
Bei der Ausführung gemäss der 8 ist der dazwischenliegende Isolationsfilm 11 gebildet mit einem Kegel mit einem Kegelwinkel (θ) (ein Winkel gebildet zwischen einer oberen von zwei parallelen Seiten und einer von zwei nicht parallelen Seiten eines trapezoiden Abschnittes) der vorzugsweise gleich oder kleiner ist als 45°, noch bevorzugter gleich oder kleiner als 25°, wie in 9 gezeigt.
Ein Kegelwinkel (θ) grösser als 45° kann die Möglichkeit eines Durchschlages oder eines anderen Anzeigedefektes vergrössern, da die organische Schicht überlagert über dem dazwischenliegenden Isolationsfilm 11, der eine Dicke besitzt, die extrem dünn sein kann, wie beispielsweise 100 nm bis 200 nm, wobei die Gegenelektrode eine kleine Dicke im Bereich von 200 nm aufweist.
2. Bildendes Element
Die zweite Erfindung wird nachfolgend näher erläutert auf der Basis der bildenden Elemente.
(1) Leitungsschicht
Die Leitungsschicht kann die gleiche sein diejenige die für die erste Erfindung verwendet wird. Die Kanten der Leitungsschicht sind vorzugsweise abgeschrägt, da es schwierig sein kann, die Stufen der Hilfselektrode in der Ausführung gemäss 8 vollständig zu vermeiden. Anstelle des Abschrägens der Leitungsschicht können gestufte Bereiche des dazwischenliegenden Isolationsfilms wie weiter unten beschrieben abgeschrägt sein. Ein entsprechender Kegelwinkel (ein Winkel gebildet zwischen einer oberen von zwei parallelen Seiten und einer von zwei nichtparallelen Seiten) ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 45° und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 20°.
(2) Dazwischenliegender Isolationsfilm
Der dazwischenliegende Isolationsfilm kann der gleiche sein wie er für die Planarisierungsschicht der ersten Erfindung verwendet wurde. Es wird hier jedoch darauf hingewiesen, dass der dazwischenliegende Isolationsfilm sich unterscheid von der Planarisierungsschicht, indem diese nicht transparent sein muss. Bevorzugt liegt die Dicke im Bereich von 100 nm bis mehrere Zehnermikron, so dass diese Isolationseigenschaften aufweist und die Stufen ausgleicht. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die dazwischenliegende Isolationsschicht frei ist von irgendwelchen Löchern (lochfrei) und eine grosse dielektrische Durchschlagstärke besitzt. Dadurch soll die Injektion von elektrischen Ladungen von der Leitungsschicht in die organische Schicht verhindert werden. Insbesondere sind Oxide oder Nitride bevorzugt, welche eine dielektrische Durchschlagfestigkeit ergeben, die gleich oder grösser als 2 MV/cm, wie beispielsweise SiO₂, Al₂O₃, Ta₂O₃, Si₃N₄ und Yb₂O₃.
Um zu verhindern, dass die Gegenelektrode durchbricht, ist es erforderlich, dass die gestuften Bereiche des dazwischenliegenden Isolationsfilms abgeschrägt werden können. Die Oxide wie beispielsweise Al₂O₃ und Ta₂O₃, hergestellt durch ein Anodisierungsverfahren werden bevorzugt, da sie lochfrei sind und bezüglich der dielektrischen Durchschlagfestigkeit ausgezeichnet sind. Die Herstellung kann erfolgen mit einem Verfahren, bei welchem die Spannung von 10 V bis 300 V, wird für die Oxidation angelegt an die oben erwähnten Metalle als Anode und Platin oder andere Edelmetalle als Kathode in einer verdünnten Lösung von beispielsweise Ammoniumcitrat, Ammoniumphosphat, Ammoniumborat oder Ammoniumtartrat.
(3) Andere bildende Elemente
Das andere bildende Element für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann das gleiche sein, wie dasjenige das in der ersten Erfindung verwendet wurde.
3. Verfahren zum Bilden einer Leitungsschicht und eines dazwischenliegenden Isolationsfilms
(1) Anodisierungsverfahren (Teil 1)
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem die Oberfläche einer Leitungsschicht anodisiert, um den resultierenden Oxidfilm als dazwischenliegender Leitungsfilm zu verwenden.
Wie in 10(a) gezeigt, wird auf eine Substrat 1 ein Muster einer unteren Elektrode 2 gebildet.
Wie in 10(b) gezeigt, wird ein Metallfilm 8 gebildet und geätzt entsprechend dem Muster der Leitungsschicht.
Dann wird gemäss 10(c) die Oberfläche des Metallfilms 8 anodisiert, so dass der resultierende Oxidfilm verwendet wird als ein dazwischenliegender Isolationsfilm 11, wobei der verbleibende nicht oxidierte Bereich des Metallfilms 8 als Leitungsschicht 5 verwendet wird.
(2) Anodisierungsmethode (Teil 2)
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem nach der Bildung der Leitungsschicht die untere Elektrode gebildet wird, worauf Teile der Leitungsschicht, welche mit der unteren Elektrode nicht überdeckt ist, anodisiert werden, um diese als die dazwischenliegende Isolationsschicht zu verwenden.
Wie in 11(a) gezeigt, wird auf dem Substrat 1 ein Muster einer Leitungsschicht 5 gebildet.
Dann wird gemäss 11(b) eine untere Elektrode 2 strukturiert, so dass sie die Leitungsschicht 5 verbindet.
Wie in 11(c) gezeigt, werden Bereiche der Leitungsschicht, welche von der unteren Elektrode 2 nicht überdeckt sind, anodisiert, um die Oberfläche davon zu oxidieren, wobei die oxidierten Bereiche als dazwischenliegende Isolationsschicht 11 verwendet werden.
(3) Abflachverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei welchem eine Leitungsschicht, die nicht mit einer unteren Elektrode überdeckt ist, mit einem dazwischenliegenden Isolationsfilm beschichtet wird, um diesen abzuflachen.
Wie in 12(a) gezeigt, wird eine strukturierte Leitungsschicht 5 und eine strukturierte untere Elektrode 2 auf einem Substrat 1 wie oben unter (2) erwähnt, gebildet.
Anschliessend wird gemäss 12(b) ein dazwischenliegender Isolationsfilm 11 gebildet. Im Fall der Verwendung eines isolierendes Polymers als Material für den dazwischenliegenden Isolationsfilm 11 wird nach der Bildung durch Spin-Beschichtung dazwischenliegende Isolationsfilm 11 durch Photoätzen strukturiert, so dass beispielsweise die Leitungsschicht 5 überdeckt wird, jedoch nicht die Leitungsverbindung zur unteren Elektrode 2 oder andere Verbindungen nach aussen.
Oberflächenwiderstandswert und Dicke der Leitungsschicht
Die Leitungsschicht ist gemäss der ersten und zweiten Erfindung elektrisch mit der unteren Elektrode verbunden. Der Begriff "elektrisch" bedeutet hier, dass dann wenn eine Energiequelle verbunden wird mit der Leitungsschicht und der Gegenelektrode, dass dann die Leitungsschicht und die untere Elektrode miteinander so verbunden sind, dass eine Spannung an das organische EL Element angelegt wird. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Leitungsschicht einen tiefen Oberflächenwiderstandwert aufweist, da an das organische EL Element angelegter Strom hindurchfliesst. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Oberflächenwiderstandswert gleich oder kleiner als 1 Ω/☐.Wird die untere Elektrode aus einem dünnen Film mit üblichem Material mit einem Widerstandswert gleich oder grösser als 0,5 × 10-⁴ Ω·cm hergestellt, kann es schwierig sein, diesen Wert mit einer Dicke im Bereich von 100 nm bis 500 nm zu erreichen. Wird die Dicke der unteren Elektrode noch erhöht, um den Oberflächenwiderstandswert zu verkleinern, können wesentliche Stufen an den Kanten der unteren Elektrode entstehen, was im Hinblick von Durchschlägen der Gegenelektrode unvorteilhaft ist. Ist die untere Elektrode eine transparente Elektrode, so ist nach dem Stand der Technik der spezifische Widerstand 1 × 10-⁴ Ω·cm oder höher, so dass eine weitere Zunahme der Dicke zu einer optischen Durchlässigkeit führt, die gleich oder kleiner ist als 80%, was die Effizienz der Lumineszenzemission ungünstig reduzieren kann.
Somit kann bei der Verwendung einer Leitungsschicht mit einem Oberflächenwiderstandswert gleich oder kleiner als 1 Ω/☐ gemäss der ersten und zweiten Erfindung eine Elektrodenlinie (Leitung) geschaffen werden, die einen tiefen Widerstand aufweist, was allein mit der unteren Elektrode nicht erreichbar wäre. Zudem wird vorzugsweise eine Leitungsschicht verwendet, die einen Oberflächenwiderstandswert von 0,3 Ω/☐ aufweist.
Dies wird erreicht durch die Verwendung eines Materials mit einem tiefen spezifischen Widerstand, der gleich oder kleiner ist als 10 bis 30 μΩ·cm, wie beispielsweise Al, Al:Ta, Al:Nd und Al:Ti. Da die Leitungen der Leitungsschicht üblicherweise sich mit der Emission der Lumineszenz der Pixels überschneiden, ist deren Breite vorzugsweise kleiner als die Grösse der Pixel. Die Breit ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 50 μm, insbesondere gleich oder kleiner als 20 μm. Leitungen der Leitungsschicht mit einer verminderten Breite können zum Widerstand der Leitungsschicht beitragen. Selbst im Fall einer reduzierten Breite von 10 μm, würde die Verwendung einer Leitungsschicht mit einem Oberflächenwiderstandswert gleich oder kleiner als 0.3 Ω/☐ einen akzeptablen Widerstandswert pro cm ergeben, der gleich oder kleiner ist als 300 Ω. Bevorzugt wird eine Leitungsschicht mit einem Oberflächenwiderstandswert der gleich oder kleiner ist als 0.3 Ω/☐, da Leitungen mit einem Widerstand pro 10 cm gleich oder kleiner als 5k Ω erforderlich ist.
Um Leitungen mit einem solchen tiefen Widerstand zu erreichen, ist es erforderlich, die Leitungsschicht mit einem Material herzustellen, dass einen tiefen spezifischen Widerstand aufweist, der gleich oder kleiner ist als 10 bis 30 μΩ·cm und die Dicke der Leitungen der Leitungsschicht so auszubilden, dass diese gleich oder grösser ist als 200 nm. Obwohl dies einfach erreicht wird, wird es wesentlich, die Stufen der Leitungsschicht abzuflachen oder zu planarisieren.
Es ist deshalb wesentlich, dass die Leitungsschicht in die Planarisierungsschicht oder in das Substrat gemäss der ersten Erfindung implantiert wird oder dass alternativ die zweite Erfindung verwendet wird, bei welcher der dazwischenliegende Isolationsfilm gebildet wird, wobei die Stufen der Leitungsschicht falls nötig abgeschrägt sind.
Strukturbeispiele der Leitungsschicht und der unteren Elektrode
Die Leitungsschicht verwendet gemäss der ersten und zweiten Erfindung ist besonders wirksam bei der Anwendung auf eine Anzeige mit einer XY Matrix in der unteren Elektrode und in der Gegenelektrode. Solch eine XY Matrix ergibt eine Anzeige für einen sequenziellen Linienantrieb. Gleichzeitig nimmt der Pulsstrom-Spitzenwert zu, da der Strompuls einem ausgewählten Pixel in einer Zeit zugeführt wird, welche dem Reziproken der (Anzahl der Abtastlinien) × (Rahmenfrequenz) entspricht. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den Widerstand der Elektrodenlinie (Leitungen) durch Verwendung der Leitungsschicht zu reduzieren.
Solche Musterbeispiele zum Vermindern des Leitungswiderstandes sind in der 13 gezeigt.
In der 13(a) sind die Verbindungen der unteren Elektrode 2 mit der Leitungsschicht 5 mit Punkten angegeben. Überlagert die untere Elektrode 2 die Leitungsschicht 5, so sind nicht verbundene Bereiche der Leitungsschicht 5 mit der Planarisierungsschicht oder dem dazwischenliegenden Isolationsfilm bedeckt. Liegt die untere Elektrode 2 unter der Leitungsschicht 5, so ist die ganze Leitungsschicht mit dem dazwischenliegenden Isolationsfilm bedeckt.
In der 13(b) sind Verbindungen der Leitungsschicht 5 und der unteren Elektrode 2 mit Punkten angegeben. Gleichsam ist die Leitungsschicht 5 überdeckt mit dem dazwischenliegenden Isolationsfilm oder der Planarisierungsschicht.
Die erste und zweite Erfindung sind anwendbar zum Bilden einer doppelten und dreifachen oder mehrfachen Matrix.
Im Fall einer doppelten Matrix, wie beispielsweise in 13(c) gezeigt, sind die ungerade nummerierten unteren Elektroden 2 und die gerade nummerierten unteren Elektroden 2 mit unterschiedlichen Leitungsschichten 5 verbunden.
Die oben erwähnten Musterbeispiele sind typische, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.
Die 14 und 15 zeigen Leitungsmuster von Anzeigen unter Verwendung einer doppelten Matrix und einer vierfachen Matrix entsprechend.
Im Beispiel gemäss 14 wird das Muster gemäss 13(c) verwendet, um eine XY Matrix herzustellen, wobei die untere Elektrode 2 als Signalelektrode dient. Es wird darauf hingewiesen, dass ein X-Streifen (Abtastelektrode 4) als Gegenelektrode ebenfalls streifenförmig ist. Eine solche Doppelmatrix hat die Vorteile, wie beispielsweise dass die Spannung, ausgeübt auf das Element beim Antrieb der Anzeige, reduziert werden kann gemäss einer halben Antriebsbelastung und dass eine Verminderung der angelegten Spannung zu einer Reduzierung des Stromverbrauchs führt.
Bei der Verwendung der Doppelmatrix gemäss der ersten und zweiten Erfindung kann ein Durchschlag der Gegenelektrode oder ein Übersprechen gemäss dem Stand der Technik vermieden werden.
Auch im Fall der Verwendung einer dreifachen oder mehrfachen Matrix gemäss 15 ist es möglich, die Erfindung für deren Herstellung zu verwenden. Übrigens illustriert die 15 ein Beispiel einer vierfachen Matrix.
X₁, X₂ und X₃ stellen die Gegenelektroden (Abtastelektrode 4) dar, während die Y₁₁, Y₁₂, Y₁₃, Y₁₄ ..., Y₁₂₁, Y₁₂₂, Y₁₂₃ und Y₁₂₄ die untere (Signalelektrode) Elektroden 2 darstellen.
Beispielsweise kann 1/480 Leistungsantrieb um 1/120 reduziert werden. Aus diesem Grund ermöglicht die Anwendung der Technik der vorliegenden Erfindung die Herstellung eines hochauflösenden TV und andere Anzeigen. Dies ist, weil der Widerstand der Elektrodenlinie (Leitung) der vorliegenden Erfindung klein genug ist, um einen Spannungsabfall zu vermeiden, und auch weil eine Verlängerung der Antwortzeit vermieden werden kann, die im Fall eines höheren Leitungswiderstands auftreten kann.
Zudem sind die erste und zweite Erfindung anwendbar auf ein organisches EL Element, welches eine aktive Matrix verwendet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Signalelektroden und die Abtastelektroden der XY Matrix für die Anwendung in der aktiven Matrix sich unterschieden von den Leitungen der Leitungsschicht der vorliegenden Erfindung. Obwohl Leitungen für die Energieversorgung der unteren Elektrode des organischen EL Elements der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, ist die Signal- oder Abtastelektrode der aktiven Matrix eine Leitung für die Ein/Aussteuerung des aktiven Elementes (Transistor).
Die Signal- oder Abtastelektrode der aktiven Matrix wird verwendet für die Antriebssteuerung eines Feldeffekt-Transistors, so dass die Grösse des Stromes, welcher hindurchfliesst, schmal ist, was eine Leitung ermöglicht, die einen vergleichsweise hohen Widerstandswert besitzt.
Entsprechend ist die Elektrodenlinie (Leitung) mit einem tiefen Widerstand, welcher in der ersten und zweiten Erfindung erforderlich ist, nicht notwendig. Die aktive Matrix verwendet die Leitungen der Leitungsschicht der vorliegenden Erfindung als übliche Elektrodenlinie, die eine Leitung für die Stromversorgung der unteren Elektrode des organischen EL Elements ist.
Das Vorsehen einer gemeinsamen Elektrodenlinie in der Form einer Leitungsschicht der ersten und zweiten Erfindung macht es möglich, das Durchschlagen der Gegenelektrode zu unterdrücken und das Übersprechen der Anzeige zu vermeiden und einen Spannungsabfall aufgrund der Leitungen zu unterdrücken.
III Dritte Erfindung (Organisches EL Element mit einer Planarisierungsschicht: Teil 2)
1. Grundausführung
Eine dritte Erfindung bezieht sich auf ein organisches EL Element umfassend gemäss 16 oder 17 ein Substrat 1 und auf diesem überlagert in der nachfolgenden Ordnung eine untere Elektrode 2, eine organische Schicht 3, einschliesslich eine organische Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode 4. Eine Leitungsschicht 5 für die Verminderung des Widerstandswerts der unteren Elektrode 2 ist implantiert in eine Planarisierungsschicht 6 zwischenliegend zwischen dem Substrat 1 und der unteren Elektrode 2.
Entsprechend ist die dritte Erfindung dadurch charakterisiert, dass die Leitungsschicht 5 nicht von der unteren Elektrode 2 nach oben vorstehen darf, so dass durch die Leitungsschicht 5 keine Stufe gebildet wird, wodurch in der gleichen Art wie bei der ersten und zweiten Erfindung ein Durchbrechen der unteren Elektrode 4 wirksam verhindert wird.
Die Leitungsschicht 5 ist elektrisch verbunden mit der unteren Elektrode 2, obwohl die dritte Erfindung der unteren Elektrode 2 angeordnet ist auf der Leitungsschicht 5, so dass letztere überdeckt ist, so dass kein Leck-Strom auftritt von der Injektion von elektrischer Ladung von der Leitungsschicht 5 in die organische Schicht 3, so dass in der gleichen Art wie durch die ersten und zweite Erfindung ein Übersprechen wirksam verhindert wird. Die dritte Erfindung ist zudem dadurch charakterisiert, dass es möglich ist, den Widerstandswert der unteren Elektrode wirksam zu vermindern, da die Breite der Leitungsschicht in einem Bereich liegt von 20 bis 150% der Breite der unteren Elektrodenschicht.
Wird die Leitungsschicht aus einem Metall und 200 μm in Leitungsbreite und 250 nm in der Dicke und mit einem spezifischen Widerstand von 5 × 10^–6 Ω·cm beispielsweise hergestellt, so ist der Widerstand der unteren Elektrodenschicht mit der gleichen Breite wie diejenige der Leitungsschicht reduziert um 10 Ω (5 × 10^–6 Ω·cm/(200 μm × 250 nm)) oder darunter für eine Einheitslänge (1 cm) (in dieser Beschreibung bedeutet ein Widerstandswert pro Einheitslänge ein Widerstandswert für 1 cm in der Länge; nachfolgend kann dies einfachheitshalber abgekürzt werden als ein Widerstandswert für eine Einheitslänge). Als Resultat kann der Widerstandswert vermindert werden auf einen kleinen Wert, der eine Anwendung von Teilen ermöglicht, die eine untere Elektrodenschicht und eine Leitungsschicht zur Abtastelektrodenlinie in einem organischen EL Anzeigemittel mit einer XY Matrix-Konfiguration ermöglicht.
Eine andere Ausführung der dritten Erfindung ist beispielsweise in 17 gezeigt.
In dieser Ausführung ist gemäss 17 die Leitungsschicht 5 überdeckt mit einer Planarisierungsschicht 6 derart, dass die elektrische Verbindung zwischen der Leitungsschicht 5 und der unteren Elektrode 2 erreicht wird durch eine Kontaktöffnung 7, die gebildet wird in der Planarisierungsschicht 6. Auch bei dieser Ausführung darf die Leitungsschicht 5 wie bei der ersten und zweiten Erfindung nicht nach oben von der unteren Elektrode 2 vordringen, wodurch wirksam ein Durchschlagen und ein Übersprechen der Gegenelektrode 4 vermieden wird. Zudem ermöglicht das Vorhandensein einer hinreichenden Leitungsbreite den Widerstand tief zu halten.
Zudem ermöglicht das oben genannte organische EL Element eine XY Matrix mit den unteren Elektroden und den Gegenelektroden zu bilden, was ermöglicht, Leuchtpixels bei Schnittstellen zu bilden.
Ausführungen, die unterschiedlich sind, von denen gemäss den 16 und 17 umfassen eine Ausführungen gemäss 18, bei welcher Beziehungen in der Stellung zwischen der Leitungsschicht 5 und der unteren Elektrode 2 verschoben wurde, eine Ausführung gemäss 19, bei welcher kein Durchschlag erfolgt infolge eines trapezoidalen Querschnitts (konisch) Kanten der Leitungsschicht, obwohl die Dicke der Planarisierungsschicht 6 schmaler ist als die Leitungsschicht 5 und eine Ausführung gemäss 20, bei welcher kein Gebrauch gemacht wird von Kontaktöffnungen, ähnlich wie bei der Ausführung gemäss 19.
2. Bildende Elemente
Die dritte Ausführung wird nachfolgend näher aufgrund der bildenden Elemente beschrieben.
(1) Untere Elektrode
Die untere Elektrode für die Benutzung in der dritten Erfindung kann die gleiche sein wie diejenige, die für die erste und zweite Erfindung benutzt wurde.
(2) Leitungsschicht
Die Leitungsschicht für die Verwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt und kann die gleiche sein, wie bei der ersten und zweiten Erfindung, solange diese eine Breite aufweist, die gleich 15 bis 150% der Breite (Länge der Schmalseite) der unteren Elektrode ist.
Bei der dritten Erfindung sollte die Breite der Leitungsschicht im Bereich von 15 bis 150%, vorzugsweise 100 bis 150% der Breite der unteren Elektrode sein. Dies deshalb, da die Breite kleiner als 15% verhindern kann, dass die untere Elektrode einen hinreichenden tiefen Widerstandswert erreicht und wobei eine Breite grösser als 150% den Füllfaktor der Leuchtpixel verkleinern kann, was es schwierig macht, die Lumineszenz zu erhöhen. Im Fall des Bereiches von 100 bis 150% wird die Lumineszenz emittiert von der Seite der Gegenelektrode.
Das Verfahren zum Verbinden der Leitungsschicht und der unteren Elektrode umfasst beispielsweise ein Verfahren, bei welchem die untere Elektrode vorgesehen ist über der gesamten Oberfläche der Leitungsschicht, ein Verfahren, bei dem der Kontakt zwischen der Leitungsschicht und der unteren Elektrode geschaffen wird durch eine Kontaktöffnung in der Planarisierungsschicht und ein Verfahren, bei welchem die unteren Elektroden Pixels bilden, die separat auf der Leitungsschicht auf einer Pixel-Zu-Pixel-Basis gebildet werden.
(3) Planarisierungsschicht
Die Planarisierungsschicht für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann die gleiche sein wie bei der ersten Erfindung.
Im Fall der Verwendung von anorganischen Materialien umfasst das Verfahren zum Bilden dieser Schicht eine thermische CVD Methode, eine LPCVD Methode (Tiefdruck-CVD-Methode), eine PECVD Methode (plasmaerweiterte CVD Methode), eine DC Aufsprühmethode, eine AC Aufsprühmethode, eine ECR Aufsprühmethode. Es ist wünschbar, die Temperatur bei der Bildung der Schicht im Hinblick auf die Wärmeresistenztemperatur des Substrats und der Leitungsschicht zu wählen.
Beispielsweise wird bevorzugt, die Schicht so zu bilden, dass die Substrattemperatur von 80 bis 400°C erreicht wird. Die Bedingungen, welche eine Substrattemperatur über 400°C ermöglicht, kann möglicherweise in Fehlern bei der Leitungsschicht resultieren, was zu Pixeldefekten führen kann. Die Anodisierungsmethode ist für die erste Erfindung anwendbar.
Die Anodisierungsmethode ist verfügbar als eine andere Filmablagerungsmethode mit anorganischem Material. Bei diesem Verfahren wird ein Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al), Tantal (Ta) und eine Aluminiumlegierung, welche Anodisierung ermöglicht, eingetaucht in eine neutrale wässrige Lösung, die erhalten wird durch die Zugabe von schwachen basischen Komponenten in eine schwach saure essige Lösung enthaltend Borsäure, Zitronensäure etc. Mit Platin oder anderen Edelmetallen als Gegenelektrode (Cathode) und mit den oben genannten Metallen als Anode wird eine Spannung von 150 bis 300 V für die Oxidation angelegt, um eine Planarisierungsschicht aus einem Oxid zu bilden. Al, Ta, Aluminiumverbindungen sind geeignet für die Bildung eines dichten Filmes der frei ist von Löchern (pinholes).
Diese Schichtbildungsmethode verwendet vorzugsweise eine Technik, bei welcher eine Lösung aus einem organischen Material, beispielsweise eines der oben genannten Polymere oder ein Zwischenprodukt davon, welches spin-beschichtet oder aufgetragen und dann durch Wärme ausgehärtet wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Planarisierungsschicht mit dem gleichen Glasmaterial wie dasjenige des Substrates gebildet werden kann und dass in diesem Fall das verwendete Glas als Substrat teilweise verwendet werden kann, um die Planarisierungsschicht zu bilden.
Das gleiche Verfahren ist anwendbar auf die erste Erfindung.
Die Planarisierungsschicht erfordert nur eine Dicke, die hinreichend ist, um die Leitungsschicht in dieser zu implantieren, wie in den 19 und 20 gezeigt, wobei die Schicht schmaler sein kann als die Leitungsschicht, die abhängig ist von den Geometrien der Leitungsschicht.
(4) Andere bildende Elemente
Die anderen bildenden Elemente können die gleichen sein wie bei der ersten und zweiten Erfindung verwendet.
3. Verfahren zum Bilden der unteren Elektrode, Leitungsschicht und Planarisierungsschicht
Das zum Bilden verwendete Verfahren ist nicht begrenzt auf ein bestimmtes Verfahren, aber vorzugsweise werden die nachfolgenden Verfahren verwendet.
(1) Plasmarückverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem eine Leitungsschicht beschichtet wird mit einem anorganischen Isolationsfilm und dann mit einem organischen Polymer, wonach anschliessend ein Plasma-Ätzen oder reaktivem Ion-Ätzen ausgesetzt wird, um die Oberfläche zu planarisieren (ausebnen). Wie in 21(a) gezeigt, wird ein Material zum Bilden der Leitungsschicht auf einem Substrat 1 bis zu einer bestimmten Dicke abgelegt, wobei ein bekanntes Filmablagerungsverfahren, wie beispielsweise Dampfablagerung, Sprüh- oder CVD-Verfahren verwendet wird, wonach es geebnet wird mit Photolithographie, um die Leitungsschicht 5 zu bilden.
Wie in 21(b) gezeigt, wird ein anorganischer Isolationsfilm aus SiO₂, SiO_x (1 ≦ x 2), Si₃N₄, usw. über der Leitungsschicht 5 mit den oben erwähnten verschiedenen CVD Methoden und der Sprühmethode gebildet.
Die Oberfläche des anorganischen Isolationsfilms wird beschichtet mit einem organischen Polymer (die organische Polymerschicht ist nicht gezeigt) zum Planarisieren (Ausebnen), wonach gleichförmig geätzt wird mit dem reaktiven Ätzverfahren, beispielsweise unter Verwendung eines Gasgemisches von CF₄ und Sauerstoff, um eine Planarisierungsschicht 6 gemäss 21(c) zu bilden.
Die Kontaktöffnungen werden gebildet, wie in 21(d) gezeigt, mittels Photolithographie.
Schliesslich wird eine untere Elektrode, beispielsweise durch Zerstäuben und Ausebnen durch Photolithographie gebildet. um eine Leitungsschicht 5 zu bilden, welche gemäss 21(e) in der Planarisierungsschicht 6 implantiert ist.
Das gleiche Verfahren ist anwendbar auf die erste Erfindung.
(2) Abhebeverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem nach der Bildung einer Planarisierungsschicht auf einem Substrat ein Metallfilm gebildet wird. Wird die Planarisierungsschicht aus einem transparenten Polymer hergestellt, so ist ein typisches Filmablagerungsverfahren das Spin-Beschichtungsverfahren, das Beschichtungsverfahren, das Eintauchbeschichten oder andere Verfahren. Im Fall der Verwendung von Oxiden, Glass usw. sind das Dampfabscheideverfahren, das Aufsprühverfahren, CVD Verfahren, die Anodisierung oder andere Verfahren verfügbar.
Wie in 22(a) gezeigt, wird auf einem Substrat 1 zuerst eine Planarisierungsschicht 6 gebildet.
Dann wird gemäss 22(b) auf der Planarisierungsschicht 6 ein Photowiderstand aufgebracht und Licht ausgesetzt, so dass der Photowiderstand 9 mit Öffnungen korrespondierend zu einem Muster entsprechend der zu bildenden Leitungsschicht gebildet wird.
Dann werden gemäss 22(c) Teile der Planarisierungsschicht, welche durch den Photowiderstand 9 nicht abgedeckt sind, zum Entfernen geätzt.
Dann wird eine Leitungsschicht 5 gebildet mit einer bekannten Filmablagerungsmethode, worauf anschliessend gemäss 22(d) eine untere Elektrodenschicht abgelagert wird.
Anschliessend wird gemäss 22(e) der Photowiderstand 9 zusammen mit der daraufliegenden unteren Elektrode entfernt, so dass innerhalb der Planarisierungsschicht 6 die Widerstandsschicht gebildet werden kann, wobei gleichzeitig auf dieser die untere Elektrode 2 gebildet wird.
Ist eine Dicke der Leitungsschicht 5 von ein bis mehreren Zehn Mikrons gewünscht, so kann das Metallplatierungsverfahren verwendet werden, und zwar nach der anfänglichen Bildung durch Dampfablagerung, Aufsprühen oder der CVD Methode. Die Verwendung dieser Methode ermöglicht es, die Zeit zur Filmablagerung zu verkürzen.
Dieses Verfahren ist auch anwendbar bei der ersten Erfindung.
(3) Anodisierungsverfahren
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem eine Planarisierungsschicht mit der Anodisierungsmethode gebildet wird.
Wie in 23(a) gezeigt, wird ein Photowiderstand beschichtet und zur Aushärtung dem Licht ausgesetzt, wobei Teile ohne Planarisierungsschicht darauf bestehen bleiben.
Das so behandelte Substrat wird in eine Anodisierungsflüssigkeit getaucht und es wird ein elektrischer Strom angelegt, um die in der Planarisierungsschicht verbleibenden Bereiche zu oxidieren (Teile mit keinem Photowiderstand darauf) (23(c)).
Dann wird der Photowiderstand 9 entfernt (23(d)), worauf eine untere Elektrodenschicht gebildet wird, wie in 23(e) gezeigt. Diese Schicht wird durch Lithographie mit einem Muster versehen, welches ermöglicht, eine Leitungsschicht 5 zu bilden, welche zur unteren Elektrode 2 verbunden ist, welche innerhalb der Planarisierungsschicht 6 gebildet wird.
Dieses Verfahren ist auch anwendbar für die erste Erfindung.
(4) Polymer-Planarisationsmethode
Diese Methode ist ein Vorgang, bei dem eine Planarisierungsschicht auf einem Leitungsschichtmuster gebildet wird, um Kontaktöffnungen wie beschrieben zu bilden.
Wie in 24(a) gezeigt, wird ein Leitungsschichtmuster 5 auf einem Substrat 1, beispielsweise mit einem Abtrageverfahren gebildet.
Dann wird gemäss 24(b) eine Planarisierungsschicht 6 gebildet, wobei ein Polymer verwendet wird, und schliesslich das Leitungsschichtmuster 5 überdeckt ist. Das Bildungsverfahren kann beispielsweise ein Spin-Beschichtungsverfahren, das Beschichtungsverfahren, das Dampfablagerungsverfahren, das CVD Verfahren oder das Sprühverfahren sein. Im Fall eines Polymers, das photosensitiv ist, können die Kontaktöffnungen simultan gebildet werden.
Wie in 24(c) gezeigt, werden Kontaktöffnungen 7 in der Planarisierungsschicht 6 durch Ätzen mittels eines Photowiderstandes gebildet. Um ein Durchschlagen in der Schicht zu verhindern, wird bevorzugt, dass die Kontaktöffnungen nach unten konisch ausgebildet sind (nach oben erweitert).
Durch Verbinden der unteren Elektrode mit der Leitungsschicht 5 durch diese Kontaktöffnungen 7 ist es möglich, eine Struktur gemäss 24(d) zu erhalten.
IV. Vierte Erfindung (Organische EL-Anzeigevorrichtung unter Verwendung der organischen EL Elemente mit einer Planarisierungsschicht)
Eine vierte Erfindung bezieht sich auf eine organische EL Element-Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines organischen EL Elementes mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration wie diejenige des organische EL Elementes der ersten und dritten Erfindung.
Die organische EL Element-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Abtastelektrodenlinien und eine Mehrzahl von Signalelektrodenlinien, welche die Mehrzahl der Abtastelektrodenlinien schneiden, wobei die Schnittstellen mit leuchtenden Pixeln in Reihen versehen sind. Jedes leuchtende Pixel wird gebildet von einem organische EL Element umfassend ein Substrat, darauf in der nachfolgenden Ordnung eine untere Elektrode, eine organische Schicht einschliesslich eine organische lumineszierende Schicht und eine Gegenelektrode.
Die Abtastelektrodenlinien dienen zur Übertragung eines Abtastsignals auf einen einfachen Matrixantrieb der lumineszierend Vorrichtung, wobei die Signalelektrodenlinien dazu dienen, einen Signalstrom für die Wahl eines zu aktivierenden leuchtenden Pixels zur Abtastelektrodelinie ausgewählt durch das Abtastsignal zu erzeugen.
Obwohl die Signalelektrodenlinien der vierten Erfindung eine Elektrodenlinie einschliesslich einer Gegenelektrode ist, so bedeutet hier der Einschluss der Gegenelektrode, dass die Elektrodenlinie zur Gegenelektrode eine Leitungsanordnung umfasst zur Übertragung eines gewählten Signalstroms verbunden mit der Elektrode.
(1) Leuchtende Pixel
Der leuchtende Pixel der vierten Erfindung wird gebildet vom organischen EL Element mit der oben genannten Konfiguration. Die untere Elektrode ist verbunden mit einer Leitungsschicht und die Leitungsschicht ist implantiert in eine Planarisierungsschicht, die angeordnet ist zwischen dem Substrat und der unteren Elektrode. Die Breite (Länge der kürzesten Seite) der Leitungsschicht ist vorzugsweise gleich 20 bis 150% der Breite (Länge der kürzeren Seite) der unteren Elektrode.
Das organische EL Element gebildet nach der vierten Erfindung kann hergestellt werden unter Verwendung der gleichen Materialien und der gleichen Verfahren, wie das organische EL Element gemäss der ersten und dritten Erfindung. Es ist zudem möglich, die gleiche Konfiguration gemäss der ersten und dritten Erfindung zu verwenden.
(2) Abtastelektrodenlinie
Die Abtastelektrodenlinie der vierten Erfindung umfasst eine untere Elektrode und eine Leitungsschicht, welche mit dieser verbunden ist.
Im Fall eines Zweispalt-Übergangsantriebs (passing drive) einer organische EL-Anzeigevorrichtung mit einer Leistung von 1/120 besitzt die Vorrichtung 240 × 360 Pixel mit 200 μm × 300 μm jedes, so erfordert eine Lumineszenz von 200 cd/m² sofort eine hohe Lumineszenz von 120 × 200 = 24,000 cd/m². In diesem Fall würde eine volle Aktivierung der Pixel mit 10 cd/A ein hoher Grad von Leuchteffizienz, einen grossen Strom in der Ordnung von 52 mA verursachen, (1/120 × 1/Rahmenfrequenzzeit (Sekunden)), welcher durch die Abtastelektrodenlinien fliesst. Dieser Stromwert ist ein Wert, wenn der Anzeigefüllfaktor 100% ist. Ist der Füllfaktor von 50 bis 70 %, ist eine höhere Lumineszenz erforderlich, die möglicherweise einen Fluss eines Stroms bis 100 mA verursachen würde. Zudem würde eine Leuchteffizienz kleiner als 10 cd/A einen noch höheren Stromwert erfordern.
Der Widerstandswert pro Längeneinheit der Leitungsschicht (in anderen Worten der Widerstandswert für eine Längeneinheit der Abtastelektrodenlinie) liegt im Bereich von 100 Ω, welches der Standard des Standes der Technik ist, wobei die Länge Abtastelektrodenlinie 10 cm ist, wobei der Wert des Spannungsabfalls bei voller Aktivierung beträgt (52 mA × 1 KΩ)/2 = 26 V, was schwierig zu erreichen ist mit einem Niedervoltantrieb und würde eine Zunahme des Leistungsverbrauchs bewirken, so dass es insgesamt unmöglich wäre, eine Anzeige zu verwenden. Im Hinblick auf den Energieverbrauch beträgt der Widerstandswert der Abtastelektrodenlinie vorzugsweise weniger als 15Ω pro Einheitslänge (1 cm).
Im Fall einer Anordnung mit beispielsweise einer Dicke von 250 nm, 200 μm Weite Leitungsschicht mit einem spezifischen Widerstand von 5 × 10^–6 Ω × cm unter der unteren Elektrode gemessen gemäss der vierten Erfindung, ein Widerstand von wenigstens 10 Ω pro Längeneinheit (1 cm) ist verfügbar.
Im Fall der vierten Erfindung, macht es das Vorsehen einer Planarisierungsschicht möglich, jedes Durchschlagen einer Schicht überlagert auf der unteren Elektrodenschicht zu vermeiden, auch dann, wenn die Dicke der Leitungsschicht vergrössert wurde, um den Widerstandswert zu verkleinern. Aus diesem Grund kann die Dicke der Leitungsschicht eins bis mehrere Zehn Mikron betragen, so dass der Widerstandswert pro Längeneinheit (1 cm) wesentlich reduziert werden auf mehrere Ω bis mehrere 10 Ω.
Die Tabelle 2 illustriert in einer Form korrespondierend zum Widerstand pro Längeneinheit (1 cm) der Abtastelektrodenlinie einen Spannungsabfall und einen Leistungsabfall, der vorkommen kann im Fall eines Zwei-Spalt-Durchgangsantriebes einer organischen EL Anzeigevorrichtung mit einer Abgabeleistung von 1/120, wobei die Vorrichtung 240 × 360 Pixel mit jeweils 200 μm × 300 μm aufweist. Um den Leistungsabfall zu erhalten, wurde eine Leuchteffizienz und eine Leuchtstärke von 10 cd/a und 200 cd/m² angenommen.
Tabelle 2
In Tabelle 2 beträgt der Widerstandswert pro Längeneinheit 100 Ω, was ein konventioneller Standard ist, während die Antriebsspannung hoch ist mit einem grossen Energieverbrauch wie oben erläutert, so dass die Anzeigevorrichtung somit Nachteile aufweist. Mit einem Widerstandswert von 10 Ω beträgt der Spannungsabfall 6 V mit einem zulässigen Bereich eines verminderten Leistungsabfalls, so dass die Verwendung der Anzeigevorrichtung möglich wäre, es ist jedoch erwünscht, den Widerstandswert weiter zu reduzieren, um Ungleichmässigkeiten in der Lumineszenz infolge des Spannungsabfalls zu vermeiden. Die vierte Erfindung ermöglicht, den Widerstandswert pro Längeneinheit um mehrere Ω bis mehrere Zehn Ω wie oben beschrieben zu reduzieren, so dass der Spannungsabfall vernachlässigbar ist, so dass eine Verminderung der Leistung, wie beispielsweise Ungleichförmigkeit in der Lumineszenz infolge des Spannungsabfalls vermieden werden kann.
(3) Signalelektrodenlinie
Die Signalelektrodenlinie umfasst eine Gegenelektrode oder eine Kombination der Gegenelektrode und einer damit verbundene Leitung. Die Gegenelektrode, die hier verwendet wird, kann entweder eine Anode oder eine Kathode sein, obwohl diese einen bestimmten Grad optischer Durchlässigkeit erfordert, wenn Lumineszenz emittiert wird von der Gegenelektrodenseite. Eine bevorzugt optische Transmission ist gleich oder höher als 30% in einer zu emittierenden leuchtenden Wellenform. Ein Material der optisch durchlässigen Anode kann ein elektrisch leitendes transparentes Oxid, wie beispielsweise In-Zn-O, Zn-O : Al(eine Mischung erhalten durch Zugabe von AL zu ZnO), In-Zn-O und SnO₂ : Sb (eine Mischung erhalten durch Zugabe von Sb to SnO₂); vollkonjugierte Polymere mit einer hohen Durchlässigkeit wie beispielsweise Polyanilin; Graphit; und Halbleiter wie beispielsweise α-Kohlenstoff. Ein bevorzugtes Material der optisch durchlässigen Kathode umfasst ein Metall oder eine Metalllegierung kleiner als 20 nm in der Dicke und einer tiefen Arbeitsfunktion, wobei auf dem Metall oder der Legierung ein elektrisch leitfähiger transparenter Oxidfilm abgelagert ist. Ist keine optische Durchlässigkeit erforderlich, so kann das gleiche Material wie für die untere Elektrode gemäss obiger Beschreibung verwendet werden.
Ein Strom, welcher durch die Signalelektrodenlinie fliesst beträgt 0.14 mA (52 mA/360 = 0.14 mA) im Fall der obigen Lumineszenzvorrichtung (die organische EL Anzeigevorrichtung besitzt 240 × 360 Pixel mit 200 μm × 300 μm jeweils), wobei die Lumineszenz200 cd/m² beträgt, so dass ein höherer Widerstandswert als bei der Abtastelektrodenlinie zulässig ist. Beispielsweise beträgt der Spannungsabfall bei einem Widerstandswert von 5 kΩ 0.7 V und deshalb ist ein solcher Widerstandswert akzeptabel.
(4) Anzeigevorrichtung
Die Tabelle 2 illustriert eine entsprechende Form des Spannungsabfalls und des Widerstandes für eine Längeneinheit der Abtastelektrodenlinie im Fall einer EL Anzeigevorrichtung mit einer Diagonallinie von 5'' entsprechend dem Standort QVGA. In diesem Fall kann ein Widerstand von 10 Ω wie oben beschrieben verwendet werden. Im Fall eines grossflächigen Anzeigeschirms von gleich oder mehr als 14'' und einer hochauflösenden EL Anzeigevorrichtung von VGA oder darüber (beispielsweise eine 14'' VGA, 14'' SVGA, 14'' XGA), kann die Leistung gleich oder kleiner sein als 1/240 mit der Abtastelektrodenlinie, die gleich oder länger ist als 20 cm, so dass der Widerstandswert pro Längeneinheit mehrere Ω bis mehrere Zehn Ω ist. Infolge der Möglichkeit der Verwendung einer weiten Leitungsschicht, kann eine organische EL Anzeigevorrichtung der vierten Erfindung mit tiefem Widerstand realisiert werden und somit ist es möglich, einen grossflächigen Bildschirm mit hoher Auflösung zu schaffen.
Zudem ist die vierte Erfindung anwendbar auf eine organische EL Anzeigevorrichtung unter Verwendung einer aktiven Matrix.
V. Fünfte Erfindung (Organisches EL Element mit einer trapezoidförmigen Schicht et von einer lateralen Schicht und einer Leitungsschicht)
1. Grundausführung
Eine fünfte Erfindung bezieht sich auf ein organische EL Element umfassend gemäss 25 beispielsweise eine Leitungsschicht 5 mit einer trapezoiden (konischen) Form im Querschnitt, wobei die Leitungsschicht 5 bedeckt ist mit einer unteren Elektrode 2 und einer seitlichen Schicht 8, die angeordnet ist zwischen der Leitungsschicht 5 und der organischen Schicht 3. Die Bildung der seitlichen Schicht 8 unterdrückt das Auftreten eines Bilddefektes in diesem Bereich.
Im Hinblick auf die Querschnittsform ist die Leitungsschicht 5 wesentlich planarisiert in der gleichen Weise wie im Fall der ersten und dritten Erfindung durch eine untere Elektrode 2 und die seitliche Schicht 8, so dass das Auftreten von Stufen, ausgehend der Leitungsschicht 5 vermindert ist, wodurch eine wirksame Vermeidung von Durchschlägen der Gegenelektrode 4 erreicht wird.
Die Leitungsschicht 5 ist elektrisch verbunden mit der unteren Elektrode 2, obwohl gemäss der fünften Erfindung die untere Elektrode 2 und die seitliche Schicht 8 so gebildet sind, dass die Leitungsschicht 5 überdeckt wird, so dass keine ungewöhnlicher Leck-Strom auftreten kann, der verursacht wird durch die Injektion von elektrischen Ladungen von der Leitungsschicht 5 in die organische Schicht 3, wobei zugleich ein Übersprechen wirksam verhindert wird.
Es ist bevorzugt, dass der Querschnitt der Leitungsschicht (oder der Querschnitt der Schicht gebildet von der seitlichen Schicht und der Leitungsschicht) einen Kegelwinkel (θ) ein Winkel gebildet durch die untere von zwei parallelen Seiten und eine von zwei nicht parallelen Seiten des trapezoiden Querschnitts (gemäss 25) aufweist, der gleich oder kleiner ist als 45°, vorzugsweise kleiner oder gleich 25°.
Infolge einer extrem schmalen Dicke von 100 nm bis 200 nm der organischen Schicht, die angeordnet über der oberen Elektrode 2 ist, und infolge einer schmalen Dicke in der Grössenordnung von 200 nm der Gegenelektrode, kann ein Kegelwinkel über 45° die Möglichkeit eines Durchschlags erhöhen, was Anzeigedefekte erzeugen würde.
2. Bildende Elemente
Die fünfte Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben auf Basis der bildenden Elemente.
(1) Leitungsschicht
Die Leitungsschicht arbeitet in der gleichen Weise wie gemäss der ersten bis dritten Erfindung. Aus diesem Grund kann die gleiche verwendet werden, wie bei der ersten bis dritten Erfindung. Da es beim Ausführungsbeispiel gemäss 25 schwierig sein kann, Stufen in der Leitungsschicht zu vermeiden, sind die Kanten der Leitungsschicht vorzugsweise abgeschrägt. Anstelle eines Abschrägens der Kanten der Leitungsschicht können die gestuften Bereiche der seitlichen Schicht, die nachfolgend beschrieben wird, abgeschrägt sein. Der Kegelwinkel (der Winkel gebildet durch die untere von zwei parallelen Seiten und einer von zwei nicht parallelen Seiten des trapezoiden Querschnitts) ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 45° und vorzugsweise grösser als 5 bis 25°, wie oben beschrieben. Die Abschrägung eliminiert jede Möglichkeit der Reduktion der Dicke oder Durchschlages der organischen Schicht oder Gegenelektrodenschicht an den Kanten der Muster, wobei die Möglichkeit eines Kurzschlusses oder eines Leck-Stroms vermieden wird.
Es ist auch notwendig für die Leitungsschicht, dass sie mit der unteren Elektrode an ihrer Unterseite verbunden wird. Dies deshalb, weil es vorteilhaft ist, aussergewöhnliche Migration von elektrischen Ladungen von der Leitungsschicht in die organische Schicht zu verhindern. Ist die Leitungsschicht über der unteren Elektrode oder seitlich davon angeordnet, so ist es erforderlich, einen dazwischenliegenden Isolationsfilm zusätzlich zur seitlichen Schicht vorzusehen, so dass die Konfiguration des organische EL Elements und der Herstellungsprozess komplizierter wird. Es wird darauf hingewiesen, dass solange als eine Konfiguration verwendet wird, bei welcher die Leitungsschicht isoliert ist von der organischen Schicht durch die untere Elektrode und die seitliche Schicht, es nicht erforderlich ist, die Leitungsschicht vollständig unter der unteren Elektrode anzuordnen. Aus dem gleichen Grund wie bei der dritten Erfindung ist die Breite der Leitungsschicht vorzugsweise 20 bis 150%, noch bevorzugter 100 bis 150%.
(2) Seitliche Schicht
Das organische EL Element der fünften Erfindung besitzt eine seitliche Schicht an der Seite der Leitungsschicht. Diese seitlichen Schichten dienen zur Bestimmung des Schwellwertes der Stromspannungskurve des organischen EL Elements, um das Auftreten eines Übersprechens zu verhindern.
Das Material der seitlichen Schicht ist nicht besonders begrenzt, solang es die folgenden Funktionen besitzt. Verfügbare Materialien sind die folgenden.

(i) Isolationsmaterial Insbesondere kann das gleiche Material verwendet werden wie für die Planarisierungsschicht der ersten und dritten Erfindung. Oxide der Metalle oder Legierungen, verwendet als Materialien der Leitungsschicht, wie beispielsweise Al₂O₃, Ta₂O₃ und TiO₂ sind ebenfalls verfügbar. In diesem Fall kann die Anodisierungsmethode verwendet werden, um Oxidfilme der oben genannten Metalle und Legierungen zu bilden.
(ii) Solche Materialien sind ähnlich den Materialien der unteren Elektrode und können beispielsweise sein In-Sn-O, ZnO : Al, In-Zn-O, SnO₂ : Sb, usw. In diesem Fall kann eine Konfiguration verwendet werden, bei welcher die Leitungsschicht bedeckt ist mit der unteren Elektrode.
(iii) In diesem Fall können Metalle verwendet werden, die eine Arbeitsfunktion besitzen, die gleich oder kleiner ist als 4.2, wie beispielsweise Aluminium, Aluminium-Legierungen usw.
(iv) In diesem Fall bildet die untere Elektrode die Anode, wobei Gebrauch gemacht werden kann von Metallen mit einer Arbeitsfunktion, die gleich oder höher ist als 5eV, wie beispielsweise Au, Pt, Ni, usw. und Legierungen davon, wie beispielsweise Au-Al-Legierung, Pt-Al-Legierung, Ni-Al-Legierung usw.

Der Gebrauch der oben genannten Materialien ermöglicht es, den Betrag der Injektion von elektrischen Ladungen von den seitlichen geneigten Portionen auf 1/50 oder darunter vom Betrag der Injektion von elektrischen Ladungen von der unteren Elektrode zu senken, wodurch es möglich ist, das Auftreten eines Leck-Stromes weiter zu reduzieren. Ein anderer Grund für das Vorsehen der seitlichen Schicht besteht darin, dass der geneigte Bereich der Leitungsschicht infolge eines Ätzrückstandes oder Defektes eine besondere Strom-Injektion verursachen kann, was einen Kurzschluss oder einen Leck-Strom verursachen könnte. Sollte die Leitungsschicht von Ätzrückständen oder Defekten leiden, so wird bevorzugt, dass die seitliche Schicht aus den oben genannten Materialien hergestellt wird.
Wird die seitliche Schicht aus dem gleichen Material wie die untere Elektrodenschicht hergestellt, wird ein Effekt erreicht, bei dem eine normale Injektion von elektrischen Ladungen erreicht wird durch Überdecken der gesamten Leitungsschicht.
Kann der Betrag der Injektion von elektrischen Ladungen vom seitlich geneigten Bereich unterdrück werden auf 1/50 oder unter dem Betrag der Injektion der elektrischen Ladungen von der unteren Elektrode, so kann die Leitungsschicht und die seitliche Schicht hergestellt werden aus dem gleichen Material und einstückig. Solch ein Material kann beispielsweise Al, Al-Legierungen, Mo, Mo-Legierungen usw. sein.
(3) Andere bildende Elemente
Die anderen bildenden Elemente für die Verwendung der vorliegenden Erfindung, insbesondere das Substrat, die untere Elektrode, die organische Schicht einschliesslich der organischen Lumineszenzschicht und die Gegenschicht können gleich sein wie bei der ersten bis dritten Erfindung.
3. Verfahren zum Bilden der Leitungsschicht, unteren Elektrode und seitlichen Schicht
(1) Abtragmethode (Teil 1)
Diese Methode ist ein Vorgang, bei die Leitungsschicht gebildet wird und dann mit einem Photowiderstand ein Muster gebildet wird, wonach die untere Elektrode aufgetragen wird.
Wie in der 26(a) gezeigt, wird zuerst eine Leitungsschicht auf dem Substrat 1 gebildet. Eine Technik zum Bilden der Leitungsschicht umfasst beispielsweise die Dampfablagerungsmethode, Aufsprühmethode und die CVD Methode.
Dann wird gemäss 26(b) ein Photowiderstand zur Bildung des Musters beschichtet, in einem Bereich, wo die Leitungsschicht zu bilden ist.
Dann wird gemäss 26(c) das reaktive Ionenätzen verwendet, um zu ätzen oder entfernen von unnötigen Bereichen des Photowiderstands und der Leitungsschicht. Das Abschrägen der Leitungsschicht kann durchgeführt werden mit einem Gasgemisch aus CF₄ und Sauerstoff. Das Mischungsverhältnis (CF₄/O₂) von CF₄ und Sauerstoff ist vorzugsweise 0.6 bis 1.
Dann wird gemäss 26(d) ein Photowiderstand aufgetragen auf Bereichen, wo die untere Elektrode und die seitliche Schicht nicht gebildet werden.
Wie in 26(e) gezeigt, werden die untere Elektrode und die seitliche Schicht durch eine Dampfabscheidungsmethode oder Aufsprühmethode gebildet, nachdem der Photowiderstand zusammen mit der darauf gebildeten unteren Elektrodenschicht entfernt wurde, wodurch ein unterer Bereich des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung erhalten wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Fall der 26 die untere Elektrode und die seitliche Schicht gleichzeitig aus dem gleichen Material gebildet werden.
(2) Abtragsverfahren (Teil 2)
Bei Verwendung der Technik der Abtragmethode gemäss Teil 1 und wie gezeigt in der 27(a), wird eine Leitungsschicht und eine unter Elektrode auf einem Substrat 1 gebildet und ein Photowiderstand 9 wird beschichtet zur Bildung eines Musters auf einem Bereich, in dem die Leitungsschicht und die untere Elektrode vorgesehen sind.
Dann wird gemäss 27(b) Ätzen benutzt, um nicht erforderliche Bereiche des Photowiderstands und der Leitungsschicht zu entfernen oder zu ätzen. Hierbei bleibt Photowiderstand zurück.
Dann wird gemäss 27(c) ein Photowiderstand 9 durch rückseitige Exposition beschichtet, in einem Bereich, in dem keine Leitungsschicht vorhanden ist.
Dann wird gemäss 27(d) durch Dampfablagerung oder Sprühen eine seitliche Schicht gebildet.
Dann wird gemäss 27(e) so weit abgetragen, dass die Bereiche, die durch Dampfablagerung oder Aufsprühen lediglich an den seitlichen Flächen verbleiben, wodurch ein unterer Bereich des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung erhalten wird.
(3) Anodisierungsverfahren (Teil 1)
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem die seitlichen Flächen der Leitungsschicht anodisiert werden, so dass der resultierende Oxidfilm als seitliche Schicht verwendet wird.
Wie in 28(a) gezeigt, wird auf dem Substrat 1 eine gemusterte Leitungsschicht 5 gebildet. Die Technik des oben erwähnten Abtragverfahrens (Teil 1) kann als Mittel zum Bilden der Leitungsschicht 5 verwendet werden (siehe 26(a), (b) und (c)).
Dann wird gemäss 28(b) ein Photowiderstand 9 aufgetragen. Ein Unterschied zur Technik des oben genannten Abtragverfahrens (Teil 1) besteht darin, dass der Photowiderstand bis zu den seitlichen Flächen der Leitungsschicht 5 aufgetragen wird.
Dann wird gemäss 28(c) eine untere Elektrode gebildet, wobei die gleiche Technik verwendet wird wie das oben genannte Abtragverfahren (Teil 1).
Schliesslich werden gemäss 28(d) die seitlichen Flächen der Leitungsschicht durch das Anodisierungsverfahren oxidiert, um die seitliche Fläche zu bilden.
(4) Anodisierungsverfahren (Teil 2)
Eine Struktur gemäss 29(a) wird gebildet, wobei die gleiche Technik wie das oben erwähnte Abtragverfahren (Teil 1) verwendet wird.
Nun wird gemäss 29(b) eine gemusterte Leitungsschicht gebildet, die einen abgeschrägten Bereich aufweist, der gebildet wird mit der gleichen Technik wie das Abtragverfahren (Teil 1). Es wird darauf hingewiesen, dass eine Photowiderstandsschicht 9 zurückbleibt.
Dann werden gemäss 29(c) die seitlichen Flächen der Leitungsschicht mittels des Anodisierungsverfahrens oxidiert, um eine seitliche Fläche zu bilden.
Dann werden Bereiche mit Ausnahme des oberen Teils der Leitungsschicht mit einem Photowiderstand beschichtet und anschliessend wird eine untere Elektrode abgelagert durch Aufsprüchen oder Aufdampfen, wonach nachher der Photowiderstand entfernt wird, um einen unteren Bereich des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung wie in 29(d) gezeigt, zu bilden.
(5) Anodisierungsverfahren (Teil 3)
Dieses Verfahren ist ein Vorgang, bei dem eine Leitungsschicht zuerst gebildet und dann eine untere Elektrode zur Bildung eines Musters abgelagert wird, worauf anodisiert wird auf Bereichen der Leitungsschicht, welche mit der unteren Elektrode nicht beschichtet sind, um eine seitliche Fläche zu bilden. Eine gemusterte und in einem Bereich abgeschrägte Platte der Leitungsschicht und der unteren Schicht kann gebildet werden unter Verwendung der Technik (siehe 27(a) und (b)) mit der oben erwähnten Abtragmethode (Teil 2). Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Fall die Photowiderstandsschicht im Unterschied zu der 27(b) vollständig abgetragen wird. Dann wird die seitliche Schicht durch Verwendung der Anodisierungsmethode gebildet. Bei dieser Methode muss das Material der unteren Elektrode ein nicht oxidierendes Metall, wie beispielsweise Au und Pt sein. Dieses Verfahren ist besonders bevorzugt, da es eine verminderte Anzahl von Schritten zum Bilden des unteren Bereichs des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung aufweist.
VI. Sechste Erfindung (Organische EL Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines organischen EL Elements mit einer abgeschrägten Leitungsschicht)
Eine sechste Erfindung betrifft eine organische EL Anzeigevorrichtung, wobei grundsätzlich das organische EL Element gemäss der fünften Erfindung verwendet wird. Die organische EL Anzeigevorrichtung gemäss der sechsten Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen und eine Mehrzahl von Signalelektrodenlinien, welche die Mehrzahl der Abtastelektrodenlinien schneiden, wobei die Schnittstellen Leuchtpixel bilden, die in Reihen angeordnet sind. Jedes Lichtpixel wird gebildet durch ein organisches EL Element, das ein Substrat, darüber in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode, eine organische Schicht, einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode aufweist.
Die Abtastelektrodenleitungen umfassen jeweils eine untere Elektrode und eine Leitungsschicht, die unterseitig an dieser verbunden ist. Eine durch die Leitungsschicht gebildete Schicht und eine seitliche Schicht überdeckend die seitlichen Flächen der Leitungsschicht ist trapezoid (konisch) im Querschnitt, wobei die Leitungsschicht von der organischen Schicht durch die untere Elektrode und die seitliche Schicht isoliert ist. Eine Signalelektrodenlinie umfasst die Gegenelektrode.
Ein Leuchtpixel zur Verwendung in der sechsten Erfindung wird gebildet durch ein Element, das die gleiche Konfiguration aufweist, wie dasjenige des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung.
Aus diesem Grund kann das organische EL Element, welches die vorliegende Erfindung ausmacht, hergestellt werden mit den gleichen Materialien wie diejenigen des organischen EL Elements gemäss der fünften Erfindung, wobei auch die gleichen Methoden verwendet werden können. Es ist zudem möglich, die gleiche Konfiguration gemäss der fünften Erfindung zu verwenden.
Die Abtastelektrodenleitungen, Signalelektrodenlinien und die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine direkte Anwendung des Inhalts der fünften Erfindung, so dass es möglich ist, eine Verminderung des Widerstands der Abtastelektrodenleitungen in der gleichen Weise zu erreichen, wie bei der fünften Erfindung. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung ein Durchschlagen der Schicht, welche auf der unteren Elektrode angeordnet ist zu verhindern, indem eine spezifisch geformte Leitungsschicht anstelle der Planarisierungsschicht verwendet wird.
Nachfolgend wir die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
(Referenzbeispiel 1) Herstellen eines Substrates, verwendet im organischen EL Element der ersten Erfindung)
Photowiderstand wurde spin-beschichtet auf einer 100 mm × 100 mm "blue plate" (Natronkalk) Glas und Licht ausgesetzt, so dass eine 10 μm grosse Photowiderstandsöffnungen im Abstand von 100 μm gebildet werden. Die Anzahl der Linien bei den Öffnungen war 960. Bei der Verwendung einer Pufferfluorsäure (HF : NH₄F:H₂O) = 5 : 1 : 6) wurde geätzt bis eine 0.5 μm tiefe Rille gebildet ist. Dann wurde ein 0.5 μm dicker Al-Film durch Aufsprühen gebildet. Dann wurde dieses Substrat in Azeton getaucht, so dass die Materialien ausser Aluminium, welche in den Rillen abgelagert sind, zusammen mit dem Photowiderstand entfernt werden. Die ITO wurde dann abgelagert mit einer Dicke von 100 nm auf dieses Substrat durch Aufsprühen. Dann wurde ITO geätzt mittels Photolithographie, um eine 80 μm Wieder ITO Linie mit einem Abstand von 100 μm auf einer Al Linie zu bilden, die als Leitungsschicht im Substrat integriert ist. Es wurde festgestellt, dass die Al Linie so positioniert ist, dass sie oben auf einer Kante der ITO Linie positioniert ist und eine ausgezeichnete elektrische Verbindung zwischen der ITO Linie und der Al Linie bildet. Messungen haben gezeigt, dass der Widerstandswert einer der Elektrodenlinie 800 Ω pro 10 cm beträgt und damit hinreichend tief ist.
(Refernzbeispiel 2) (Erstellen eines organischen Elektrolumineszenz-Elementes)
Ein Aminoligomer (TPD74 wie unten gezeigt) wurde beschichtet bis zu einer Dicke von 80 nm auf dem gemäss Referenzbeispiel 1 hergestellten Substrat durch eine Vakuumablerungsmethode, worauf darüber TPD, wie weiter unten gezeigt, zusätzlich mit einer Dicke von 20 nm aufgetragen wurde. TPD 74 und TPD funktionieren hier entsprechend als Lochinjeltonsschicht und als Lochtransportschicht. Tris(8-Hydroxyquinolin) Al Komplex (Alq), das ein grünes leuchtendes Material ist, wurde dann durch Vakuumabscheidung mit einer Dicke von 60 nm darauf abgetragen. Eine Al : Li (Li Konzentration von 0.5 atm%) Legierungskathode wurde dann gebildet mit einer Dicke von 20 nm. Alle diese Auftragungen bzw. Ablagerungen wurden kontinuierlich durchgeführt, ohne das Aussetzen eines Vakuumkessels an Luft. Es wird darauf hingewiesen, dass vor der Bildung der Al : Li Legierungskathode eine Maskierung mit einer aufgelegten Maske vorgenommen wird, welche Linien mit Öffnungen rechtwinklig zur ITO Linie aufweist. Die Anzahl der Öffnungslinien der Maske war 250 mit einer Linienbreite von 200 μm. Es ist deshalb möglich, eine 240 × (320 × 3) XY Matrix-Anzeige herzustellen.
(Referenzbeispiel 3) (Bewertung des Elements mit unterer Elektrode der ersten Erfindung und Signallinie)
Die Anzeige hergestellt beim Referenzbeispiel 2 wurde mit einem Glasdeckel versiegelt. Das bodenbildende Substrat und der Glasdeckel wurden mit einem Ultraviolett härtendem Kleber miteinander verbunden und eine fluorierte Kohlenwasserflüssigkeit wurde in das Innere des Glasdeckels injiziert. Dann wurde eine Verbindung zu einer Antriebsschaltung hergestellt, um eine Anzeige zu bilden (mit einer Leistung von 1/120) mit einer Kathode als Abtastelektrode und mit einer Anode (ITO) als Signalelektrode. Als Resultat davon wurde kein Übersprechen festgestellt. Es wurde auch keine Liniendefekte infolge eines Kathodendurchschlag gefunden. Es war auch möglich, eine Bildanzeige zu erhalten, die in der Anzeigeantwort keine Verzögerung infolge eines Widerstands aufweist.
(Vergleichsbeispiel 1) (Bewertung eines konventionellen Elementes)
ITO Linien mit dem gleichen Abstand und Breite wie das Referenzbeispiel 1 (der Oberflächenwiderstandswert der ITO ist 20 Ω/☐) wurde gebildet auf einem 100 mm × 100 mm Glassubstrat. Der Widerstandwert der einen der ITO Linien wurde gemessen in gleicher Weise wie beim Referenzbeispiel 1. Der gemessene Widerstand war ausserordentlich hoch, wie beispielsweise 25 kΩ. Eine Anzeige wurde hergestellt in der gleichen Weise wie das Referenzbeispiel 2. Eine Versiegelung wurde hergestellt mit der Verbindung zur Antriebsschaltung in der gleichen Weise wie beim Referenzbeispiel 3.
Da die ITO Linien einen hohen Widerstand aufweisen, wurde eine Gruppe von Pixels korrespondierend zu einer dazwischenliegenden ITO Linie aktiviert. Als Resultat wurde eine signifikante Ungleichförmigkeit in der Helligkeit beobachtet und eine gleichförmige Helligkeit konnte nicht erhalten werden. Entsprechend war es schwierig, eine befriedigende Anzeige von Charakteren und Bildern zu erhalten, was durch die genannte Ungleichförmigkeit in der Helligkeit bedingt ist.
(Beispiel 4) (Organisches EL Element der ersten Erfindung)
Es wurde ein AL : Ti Legierungs- (Ti: 3 atm%) Film gebildet durch Besprühen bis zu einer Dicke von 0.3 μm auf einem 100 mm × 100 mm Glassubstrat. Ein Photowiderstand wurde durch Spin-Beschichten auf diesem Film gebildet und dem Licht ausgesetzt, so dass 960 Linienöffnungen mit einer Breite von 20 μm und einem Abstand von 100 μm gebildet wurden. Der Al Legierungsfilm wurde dann oxidiert durch die Zuführung eines Stromes mittels dem Anodisierungsverfahren. Eine Zitronensäurelösung mit 0.01 Gew.% wurde als Elektrolyt verwendet. Dieses Verfahren einer Mehrzahl von Leitungsschichtlinien, die voneinander isoliert sind, wurden gebildet mit der Planarisierungsschicht in der Form eines Al Oxidfilms. 80 μm Breite ITO Linien wurden dann gebildet mit einem Abstand von 100 μm in der gleichen Art wie beim Referenzbeispiel 2. Messung des Widerstands von einer der Linien resultierte in 400 Ω pro 1 cm Länge. Eine Anzeige wurde dann hergestellt und versiegelt in der gleichen Weise wie die Referenzbeispiele 2 und 3. Diese Anzeige wurde angetrieben in der gleichen Weise wie beim Referenzbeispiel 3, mit dem Resultat, dass ein ausgezeichnetes Bild frei von irgendwelchen Liniendefekten angezeigt wurde.
(Vergleichsbeispiel 2) (Beispiel eines konventionellen Elements)
ITO Linien mit der Anzahl 960 und Breite von 80 μm wurden gebildet mit einem Abstand von 100 μm auf einem 100 mm × 100 mm Glassubstrat. Dann wurde ein Al Film gebildet mit einer Dicke von 0.5 μ auf den ITO Linien durch Aufsprühen. Diese wurden geätzt, so dass 100 μm Breite Al Leitungsschichtlinien gebildet werden auf den ITO Linien. Diese Al Leitungsschichtlinien wurden nicht überdeckt mit einem dazwischenliegenden Isolationsfilm.
(Vergleichsbeispiel 3) (Beispiel eines konventionellen Elements)
Der Abschnitt der Al Leitungsschicht wurde untersucht mittels eines Rasterelektronenmikroskops. Scharfe Stufen mit einem Kegelwinkel von 75° wurden gebildet. Diese Al Schicht wurde dann anodisiert, um einen 0.2 μm dicken Oxidfilm zu erhalten. Eine Elektrolytlösung wurde verwendet mit 1:9 Volumenverhältnis einer Mischung von 0.1 mol/l Ammoniumtartrat und Ethylglycol. Es wurde eine Spannung von 240 V verwendet.
(Vergleichsbeispiel 4) (Bewertung des konventionellen Elements)
Die Substrate der konventionellen Beispiele 2 und 3 wurden verwendet, um getrennte Anzeigen der gleichen Art wie gemäss Referenzbeispiel 2 herzustellen. Die Verwendung des Substrats des Vergleichsbeispiels 2 resultierte im häufigen Auftreten von Kurzschlüssen zwischen der Kathode und der Anode mit häufigen Übersprechen in der Anzeige. Häufiges Auftreten von Kathodendurchschlägen wurde ebenfalls festgestellt mit einer Mehrzahl von Anzeigedefekten, was eine ungenügende Bildanzeige ergab. Dies infolge eines Durchbruches in der Kathode, verursacht durch die Stufen in der Al Leitungsschicht. Verwendung des Substrats des Vergleichsbeispiels 3 resultierte mit keinen Kurzschlüssen zwischen der Anode und der Kathode aufgrund der Wirkung des dazwischenliegenden Isolationsfilms. Da die dazwischenliegende Isolationsschicht nicht ausgeebnet ist, trat ein Durchschlag in der Kathode auf, was Anzeigedefekte bewirkte.
(Beispiel 5) (Organisches EL Element der zweiten Erfindung)
Geätzt wurde in der gleichen Weise wie beim Vergleichsbeispiel 2, so dass 960 Al Linien gebildet wurden, von denen jede eine Breite von 10 μm aufweisen und die gebildet wurden auf 80 μm breiten ITO Linien. Eine Ätzlösung mit einer 5:15:20:3 Mischung von HF:HNO₃: CH₃COOH:H₂O. Al Stufen wurden abgeschrägt. Der Kegelwinkel war extrem sanft mit 20°. Abschrägen kann durchgeführt werden mit einer Trockenätzmethode unter Verwendung von CCl₄ Plasmagas. Dann unter Verwendung einer 0.2 mol/l Ammoniumboratlösung, Anodisierung wurde durchgeführt mit den Al Linien als Anoden, um einen 0.2 μm dicken Anodenfilm zu bilden. Die Spannung war hierbei 250 V. Als Resultat bildete sich ein ausgeebneter dazwischenliegender Isolationsfilm auf den Al Leitungslinien. Der Kegelwinkel der Stufe war 21 ° mit einer weitgehenden Gleichförmigkeit und Ausebnung. Eine Anzeige wurde hergestellt in der gleichen Art beim Referenzbeispiel 2 und dann angetrieben ähnlich gemäss dem Referenzbeispiel 3, um eine Bildanzeige zu erhalten. In der Kathode wurde kein Durchschlag und es wurden keine Linienanzeigedefekte beobachtet. Bei der Anzeige von Pixels wurde keine Verzögerung in der Anzeigeantwortgeschwindigkeit infolge des Elektrodenwiderstandes festgestellt und die Anzeige selbst war ausgezeichnet.
(Beispiel 6) (Element der zweiten Erfindung (Doppel XY Matrix))
Eine Mehrzahl von ITO Punktmustern wurde gebildet in einem Muster gemäss 14 auf einer 100 mm × 100 mm Glasplatte. Dann wurden Leitungslinien der Leitungsschicht mit Mustern gemäss 14 vom Al Film gebildet. Die resultierenden 0.5 μm dicken, 10 μm weiten Leitungslinien wurden in der gleichen Art wie beim Ausführungsbeispiel 5 abgeschrägt und dann überdeckt mit einem dazwischenliegenden Isolationsfilm. Der dazwischenliegende Isolationsfilm wurde bereits ausgeebnet. Dann wurde eine Anzeige hergestellt und in der gleichen Weise versiegelt wie beim Referenzbeispiel 2. Aufgrund der doppelten XY Matrix gemäss 14 und einer Antriebsleistung für 240 Abtastelektroden ermöglicht eine Reduktion von 1/240 auf 1/120 mit einer ausgezeichneten Anzeige, die frei ist von Übersprechen. Die Verminderung der Leistung ermöglichte eine Reduktion um 22% in der Antriebsspannung, resultierend in einer Reduktion von 22% der verbrauchten Energie.
(Beispiel 7)(Element der zweiten Erfindung (Vierfache XY Matrix))
Ein Element für die vierfache Matrix gemäss 15 wurde in der gleichen Weise hergestellt wie das Beispiel 6. Die Leistung konnte reduziert werden von 1/240 auf 1/60, so dass die Antriebsspannung um 35% reduziert wurde, was eine Verminderung der verbrauchten Energie um 35% ermöglichte.
(Beispiel 8) (Herstellung durch Anodisierungsverfahren auf einem Substrat mit einer darauf angeordneten unteren Elektrode bildend ein organisches EL Element des dritten Erfindung)
Eine 400 μm dicke Al-Ti Legierung (Ti Gehalt = 3 atm%) Film wurde gebildet durch Aufsprühen auf ein 100 mm × 100 mm Glassubstrat.
Dann wurde ein Photowiderstand durch Spin-Auftragen auf diesem Film gebildet und anschliessend Licht ausgesetzt, so dass 240 Linien mit einer Weite von 20 μm und einem Abstand von 220 μm gebildet wurden.
Dann wurde eine 0.01 Gew.% Zitronensäurelösung verwendet als Elektrolyt und die Al-Ti Legierung wurde hinzugefügt mit einem Strom durch die Anodisierungsmethode. Als Resultat dieses Verfahrens wurde eine Mehrzahl von Al-Ti Legierungslinien (200 μm weite Leitungsschicht) gebildet, wobei diese voneinander isoliert sind zwischen Al Oxidfilmen als Planarisierungsschichten.
Dann wurde Photowiderstand abgeschält zum Entfernen und eine In-Zn-O Oxidelektrode (untere Elektrode) wurde gebildet durch Aufsprühen der Al-Ti Legierungslinien (Leitungsschicht). Das Aufsprühen wurde durchgeführt mit einem Aufsprühausgang von 2W/cm² in einer Umgebungsatmosphäre von Argon : Sauerstoff = 1000 : 2.8 (Volumenverhältnis) mit einem Vakuum von 0.2 Pa.
Dann wurde eine vorbestimmte Anzahl von Linien so mit einem Muster versehen, dass sie zur Bildung der unteren Elektrodenlinien die Leitungsschicht überdecken.
Dann wurden einige zehn der unteren Elektroden, welche in der abgelagerten Platte gebildet wurden, gewählt, um den Widerstandswert pro Längeneinheit zu messen. Die Resultate sind in der Tabelle 3 gezeigt.
(Beispiel 9) (Herstellung durch die Anodiserungsmethode des Substrats mit darauf angeordneter unterer Elektrode bildend ein organisches EL Element der fünften Erfindung)
Eine 400 nm dicke Al-Ti Legierung (Ti Gehalt = 3 atm%) Film wurde gebildet durch Aufsprühen auf 100 mm × 100 mm Glassubstrat, auf dem ein 10 nm dicker Platinfilm durch Aufsprühen gebildet wurde.
Dann wurde ein Photowiderstand durch Spin-Beschichten gebildet und Licht ausgesetzt, um eine Mehrzahl von 20 μm weiten, 220 μm beabstandeten Linien zu bilden.
Dann wurde RIE (Reaktives Ionenätzen) durchgeführt unter der Bedingung, dass ein Durchflussverhältnis von CF₄ und Sauerstoff von 575 : 625 sccm bei einem Druck von 4 Pa besteht und das Substrat eine Temperatur von 90°C aufweist. Es wurde vorausgehend sichergestellt, dass das Ätzen unter diesen Bedingungen eine Abschrägung von 30° ergibt. Dieser Vorgang ermöglicht eine Al-Ti Legierung mit einem trapezoiden Querschnitt und die Verwendung als Leitungsschicht. Platin andererseits diente als untere Elektrode.
Dann wurde die seitliche Fläche der Leitungsschicht anodisiert in eine seitliche Schicht aus Al₂O₃. Dann wurde eine Elektrolytlösung mit einem pH 7.0 hergestellt durch Hinzufügen von einer wässrigen Ammoniumlösung im Verhältnis von 1:9 (Volumenverhältnis) Lösung aus Ammoniumtatrat und Ethylglykol.
Dann wurde das Substrat mit der Leitungsschicht und der unteren Schicht eingetaucht in diese Elektrolylösung und Anodisierung wurde durchgeführt mit einer angelegten Spannung von 240 V mit der Leitungsschicht als Anode und mit der Kathode in der Form einer Platinnetzelektrode auf dem Elektrolytlösungsgefäss. Dies ermöglichte es, die seitlichen Flächen der oxidierten Schicht, welche mit der zu anodisierenden unteren Elektrode nicht beschichtet sind, eine 200 nm dicke Al₂O₃ Schicht zu bilden.
Nachher wurde der Widerstandswert gemessen in der gleichen Art wie beim Beispiel 8. Die Resultate sind in der Tabelle 3 gezeigt.
(Beispiel 10) (Herstellung durch Polymer-Abflachverfahren eines Substrats mit einer unteren Elektrode, darauf bildend ein organisches EL Element der dritten Erfindung)
Ein 2 μm dicker Al-Ti Legierungsfilm (Ti Gehalt = 3 atm%) wurde gebildet durch Aufsprühen auf ein 100 mm × 100 mm Glassubstrat, auf dem Photowiderstand durch Spin-Beschichtung gebildet und Licht ausgesetzt wurde, um 240 Öffnungen 20 μm breit und im Abstand von 220 μm nebeneinander zu bilden.
RIE (reaktives Ionenätzen) wurde dann durchgeführt mit CF₄ als ein Gas, um die Öffnungen zu bilden. Der Photowiderstand wurde dann abgelöst zum Entfernen und anschliessend wurde eine im Handel erhältliche Polyimid-Beschichtungslösung mit einer photosensitiven Funktion mit einer Dicke von 4 μm zum Ausebnen aufgetragen. Nachher wurde durch Licht zum Bilden der Kontaktöffnungen ausgehärtet.
Eine In-Zn-O Oxidelektrode (untere Elektrode) wurde dann gebildet durch Aufsprühen einer Dicke von 100 nm auf die Al-Ti Legierungslinien (Leitungsschicht). Das Aufsprühen wurde durchgeführt mit einer Sprühleistung von 2 W/cm² in einer Atmosphäre von Argon Sauerstoff = 1000 : 2.8 (Volumenverhältnis) mit einem Vakuum von 0.2 Pa. Hierbei wurde die untere Elektrode so gebildet, dass sie in Kontakt ist mit der Leitungsschicht bei den Kontaktöffnungen. Anschliessend wurden die Linien mit einer Weite von 20 μm und einem Abstand von 220 μm gebildet.
Der Widerstandswert wurde dann gemessen in der gleichen Art wie beim Beispiel 8. Die Resultate sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
(Vergleichsbeispiel 5) (Beispiel eines konventionellen Elements)
Ein 200 nm dicker In-Zn-O Film wurde gebildet durch Aufsprühen auf ein 100 mm × 100 mm Glassubstrat. Das Aufsprühen wurde durchgeführt mit einer Sprühleistung von 2W/cm² in einer Atmosphäre von Argon : Sauerstoff = 1000 : 2.8 (Volumenverhältnis) mit einem Vakuum von 0.2 Pa. Der Oberflächenwiderstandswert des so gebildeten In-Zn-O Films war 15 Ω/☐. Dieser dünne Film wurde behandelt durch Photolithographie, so dass im In-Zn-O Film Linien mit einer Breite von 200 μm und einem Abstand von 220 μm gebildet wurden.
Dann wurde der Widerstandswert in der gleichen Weise gemessen wie beim Beispiel 8. Die Resultate sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.
Vergleichsbeispeil 6) (Bewertung des Widerstands der unteren Elektrode verbunden mit einer dünnen Leitungsschicht)
Ein Laminat bestehend aus dem Substrat, der Leitungsschicht und der unteren Elektrode wurde mit der gleichen Methode hergestellt wie das Beispiel 8. Die Breite der Leitungsschicht war 20 μm und die Breite der unteren Elektrode 1/10.
Anschliessend wurde der Widerstandswert in der gleichen Art, wie beim Beispiel 8 gezeigt, gemessen. Die Resultate sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.
Tabelle 3
Aus der Tabelle 3 ergibt sich, dass die untere Elektrode die aufgetragenen Platte bildend das organische EL Element der vorliegenden Erfindung einen extrem tiefen Widerstandswert aufweist und deshalb verwendbar ist als Abtastlinien in einer grossflächigen und hochauflösenden organischen EL Anzeigevorrichtung.
(Beispiel 11) (Herstellung eines organische EL Elements der dritten Erfindung)
Die Platte, hergestellt beim Beispiel 8 wurde gereinigt mit Isopropylalkohol und zudem gereinigt für 5 Minuten unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung und Ozon.
TPD74 mit der unten gezeigten Struktur wurde dann aufgetragen mit einer Dicke von 80 nm als Lochinjektionsschicht unter Verwendung der Vakuum-Abscheidemethode.
NPD mit der unten gezeigten Struktur wurde dann beschichtet mit einer Dicke von 20 nm als eine zweite Lochinjektionsschicht unter Verwendung der Vakuum-Abscheidemethode.
Tris(8-Hydroxyquinolin) Al Komplex, der ein grünes leuchtendes Material ist, wurde mit Vakuum und einer Dicke 60 nm aufgetragen. Mg-Ag Legierung wurde mit Vakuum abgeschieden mit einer Dicke von 10 nm darauf, um eine Elektronen-Injektionselektrodenschicht zu bilden. Auf der mit Vakuum abgeschiedenen Mg-Ag Legierung wurden Mg und Ag aufgetragen mit einem Auftragsverhältnis von 14:1, so dass die Legierung auf der aufgetragenen Fläche gebildet wird.
Dann wurde ohne Öffnung des Vakuumbehälters, in dem die Vakuumabscheidung durchgeführt wurde, die abgeschiedene Platte in einen Aufsprühkessel gebracht, in dem ein 200 nm dicker In-Zn-O Film gebildet wurde durch DC-Sprühverfahren, um einen amorphen transparenten leitenden Film zu erhalten. Die Bedingungen waren hierbei so, dass die Atmosphäre Ozon: Sauerstoff = 1000 : 2.8 (Volumenverhältnis) war und das Vakuum 0.2 Pa betrug und das die Sprühleistung 0.5 W/cm².
Bei der Bildung der Elektroneninjektionsleitungsschicht und des amorphen transparenten Leitungsfilms wurde eine Abscheidungsmaske aus einem Polyimidfilm (mit 240 Linien und 200 μm Weite und 300 μm Abstand) verwendet.
Das organische EL Element, hergestellt entsprechend dem oben genannten Verfahren wurde versiegelt mit einem Glasdeckel. Die Versiegelung wurde durchgeführt in einer Stickstoffatmosphäre, wobei das Substrat mit dem Glassdeckel verbunden wurde durch Verwendung eines ultraviolett aushärtenden Kunststoffs.
Dann wurde unter Verwendung als Abtastlinie die Leitungsschicht verbunden mit der unteren Elektrode und die Signallinie der Gegenelektrode, bestehend aus der Elektroneninjektionselektrodenschicht und dem amorphen transparenten Leitungsfilm, eine Pixelanzeige mit einer Leistung von 1/120 gebildet. Als Resultat ergab das organische EL Element eine Lichteffizienz von 3.2 cd/A mit keinem Übersprechen. Somit wurde eine ausgezeichnete Pixelanzeige geschaffen, die frei ist von irgendeinem Liniendefekt, der von einem Durchschlag in der Signallinie herrühren könnte.
(Beispiel 12) (Herstellung eines organischen EL Elements der fünften Erfindung oder organische EL Anzeigevorrichtung der sechsten Erfindung)
Durch Verwendung einer Platte, gebildet entsprechend dem Verfahren des Beispiels 9, unter Verwendung der organische EL Anzeigevorrichtung, hergestellt gemäss dem Verfahren des Beispiels 11, wurde eine Anzeige hergestellt. Als Resultat davon wurde eine ausgezeichnete Pixelanzeige geschaffen, die frei ist von irgendwelchem Übersprechen und frei von Liniendefekten, infolge eines Durchschlags in der Signallinie.
(Beispiel 13) (Herstellung des organischen EL Elements der dritten Erfindung oder organische EL Anzeigevorrichtung der vierten Erfindung)
Durch Verwendung einer Platte, hergestellt gemäss dem Verfahren des Beispiels 10 und unter Verwendung einer organischen EL Anzeigevorrichtung, hergestellt gemäss dem gleichen Verfahren des Beispiels 11, wurde eine Anzeige hergestellt. Als Resultat davon wurde eine ausgezeichnete Pixelanzeige ohne Übersprechen und ohne Liniendefekt aufgrund eines Durchschlags in der Signallinie erhalten.
(Vergleichsbeispiel 7)
Durch Verwendung der Platte, hergestellt gemäss dem Verfahren des Vergleichsbeispiels 5 unter Verwendung der organischen EL Anzeigevorrichtung, hergestellt gemäss dem gleichen Verfahren des Beispiels 11, wurde eine Anzeige hergestellt. Das Resultat ergab, dass die Abtastlinien einen hohen Widerstandswert zeigte mit keiner gleichförmigen Lumineszenz, was es schwierig machte, eine Anzeige zu bilden.
(Vergleichsbeispiel 8)
Durch Verwenden der Platte, hergestellt entsprechend dem Verfahren des Vergleichsbeispiels 6 unter Verwendung der organischen EL Anzeigevorrichtung, hergestellt in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäss Beispiel 11, wurde eine Anzeige hergestellt. Das Resultat ergab 82 V bei der vollen Aktivierung bei einer Helligkeit von 100 cd/m² und einer Erhöhung der Spannung am Antrieb. Hierbei wurde ein Gleichstromantrieb verwendet, um die angelegte Spannung zu erhöhen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzeigevorrichtung des Vergleichsbeispiels 8 es ermöglicht, die Lumineszenz von der Bodenseite und der oberen Seite des Substrats zu emittieren. Die Helligkeit ist entsprechend zu korrigieren.
Industrielle Anwendung
Wie oben beschrieben sind das organische Elektrolumineszenzelement und die organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft anwendbar auf unterschiedliche Anzeigen, hauptsächlich als Ausrichtung für die Informationsindustrie. Insbesondere sind sie vorteilhaft anwendbar für hochauflösende und grosse Anzeigen aufgrund ihrer Fähigkeit, bei einem Antrieb eine Verzögerung in der Antwort zu vermeiden, welche auf einem Spannungsabfall oder einem Spannungswiderstand der Leitungen erfolgen könnte.

Claims

Organisches Elektrolumineszenz-Element, umfassend ein Substrat (1) und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3) einschliesslich einer organischen lumineszierenden Schicht und eine Gegenelektrode (4); welche untere Elektrode (2) einen spezifischen Widerstand aufweist, der gleich oder grösser ist als 0,5 × 10-⁴ Ω·cm, welche untere Elektrode (2) zur Verkleinerung des Widerstandswertes mit einer Leitungsschicht (5) verbunden ist, welche Leitungsschicht (5) in eine Planarisierungsschicht (6) eingesetzt ist, welche zwischen dem genannten Substrat (1) und der genannten unteren Elektrode (2) angeordnet ist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 1, wobei die genannte Leitungsschicht (5) in die genannte Planarisierungsschicht (6) eingesetzt ist, welche zwischen dem genannten Substrat (1) und der genannten unteren Elektrode (2) angeordnet und mit der genannte unteren Elektrode (2) überdeckt ist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element, umfassend ein Substrat (1) und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3) einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode (4); welche untere Elektrode (2) einen spezifischen Widerstand aufweist, der gleich oder grösser ist als 0,5 × 10^–4 Ω·cm, welche untere Elektrode (2) zur Verkleinerung des Widerstandswertes mit einer Leitungsschicht (5) verbunden ist, welche Leitungsschicht (5) mit einem abgeflachten zwischenliegenden Isolationsfilm (11) überdeckt ist, welcher zwischen der genannten Leitungsschicht (5) und der genannten organischen Schicht (3) einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht angeordnet ist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte untere Elektrode (2) eine transparente Elektrode ist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Planarisierungsschicht (6) oder der genannte zwischenliegende Isolationsfilm (11) ein Oxidfilm ist, der erhalten wird durch Oxidierung der Oberfläche eines Metallfilms, welcher die genannte Leitungsschicht (5) bildet.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte zwischenliegende Isolationsfilm (11) einen trapezoidalen (konischen) Bereich aufweist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte untere Elektrode (2) und die genannte Gegenelektrode (4) eine XY Matrix bilden.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Leitungsschicht (5) den Widerstandswert einer Elektrodenleitung auf 5 kΩ oder darunter vermindert.
Organisches Elektrolumineszenz-Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die XY Matrix, gebildet durch die genannte untere Elektrode (2) und die genannte Gegenelektrode (4) eine doppelte, dreifache oder vierfache Matrix ist.
Organisches Elektrolumineszenz-Element, umfassend ein Substrat (1) und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3), einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode (4); welche untere Elektrode (2) mit einer Leitungsschicht (5) verbunden ist, welche Leitungsschicht (5) eine Breite aufweist, die 15 bis 150% der Breite (die Länge der Schmalseite) der unteren Elektrode (2) aufweist, welche Leitungsschicht (5) eingesetzt ist in eine Planarisierungsschicht (6), die angeordnet ist zwischen dem genannten Substrat und der genannten unteren Elektrode.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte untere Elektrode (2) und die genannte Gegenelektrode (4) eine XY Matrix bilden.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Leitungsschicht (5) einen Widerstandswert für eine Einheitslänge (1 cm) aufweist, die gleich oder kleiner ist als 100 Ω.
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung umfassend eine Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen und eine Mehrzahl von Signalelektrodenleitungen, welche die genannte Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen kreuzen, wobei die Kreuzungen in Reihe leuchtende Pixel aufweisen, welche leuchtende Pixel organische Elektrolumineszenz-Elemente sind, die jeweils ein Substrat (1) und auf diesem in der genannten Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3) einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode (4) aufweisen, wobei die Abtastelektrodenleitungen jeweils eine untere Elektrode (2) und eine Leitungsschicht (5) verbindend auf dieser aufweisen, welche Leitungsschicht (5) eingesetzt ist in eine Planarisierungsschicht (6), die angeordnet ist zwischen dem genannten Substrat (1) und der genannten unteren Elektrode (2), wobei die genannten Signalelektrodenleitungen jeweils die genannte Gegenelektrode (4) einschliesst.
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die genannte Leitungsschicht (5) eine Breite (Länge der Schmalseite) aufweist, die 15 bis 150% der Breite (Länge der Schmalseite) der genannten unteren Elektrode (2) beträgt.
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Leitungsschicht (5) einen Widerstandswert pro Einheitslänge (1 cm) aufweist, der gleich oder kleiner ist als 100 Ω.
Organisches Elektrolumineszenz-Element umfassend ein Substrat (1) und auf diesem in der nachfolgenden Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3) einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenschicht; welches Element eine Leitungsschicht (5) umfasst, die verbunden ist mit dem Boden der genannten unteren Elektrode (2), mit einer Schicht gebildet aus einer seitlichen Schicht, welche die Seite der Leitungsschicht (5) abdeckt, wobei die genannte Leitungsschicht (5) im Schnitt trapezoidal (konisch) ist, welche Leitungsschicht (5) isoliert ist von der genannten unteren Elektrode (2) und die genannte seitliche Schicht von der genannten organischen Schicht.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte untere Elektrode (2) und die genannte Gegenelektrode (4) eine XY Matrix bilden.
Organisches Elektrolumineszenz-Element gemäss Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte seitliche Schicht hergestellt ist aus einem Werkstoff ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem gleichen Werkstoff wie derjenige der genannten unteren Elektrodenschicht (2), ein Isolationswerkstoff und ein Werkstoff, welcher die Injektion von elektrischen Ladungen in die genannte organische Schicht (3) in einem Betrag ermöglicht, der gleich oder kleiner ist als 1/50 der genannten unteren Elektrode (2).
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung mit einer Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen und einer Mehrzahl von Signalelektrodenleitungen, welche die genannte Mehrzahl von Abtastelektrodenleitungen kreuzen, wobei die Kreuzungen in Reihen mit leuchtenden Pixeln versehen sind; wobei die genannten leuchtenden Pixel organische Elektrolumineszenz-Elemente sind, die jeweils ein Substrat (1) und auf diesem in der genannten Reihenfolge eine untere Elektrode (2), eine organische Schicht (3) einschliesslich einer organischen Lumineszenzschicht und eine Gegenelektrode (4) aufweisen, wobei die genannte Abtastelektrodenleitungen jeweils eine untere Elektrode (2) und eine Leitungsschicht (5) aufweisen, welche mit dem Boden der genannten unteren Elektrode (2) verbunden ist, mit einer Schicht, die eine seitliche Schicht bildet, welche die Seite der Leitungsschicht (5) abdeckt, welche Leitungsschicht (5) im Schnitt trapezoidal (konisch) ist, welche Leitungsschicht (5) isoliert ist von der genannten organischen Schicht (3) durch die genannte untere Elektrode (2) und wobei die genannte seitliche Schicht die Seite der genannten Leitungsschicht (5) abdeckt, wobei die Signalelektrodenleitungen jeweils die genannte Gegenelektrode (4) umfassen.
Organische Elektrolumineszenz-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte seitliche Schicht hergestellt ist aus einem Werkstoff, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem gleichen Werkstoff wie derjenige der genannten unteren Elektrode (2), ein Isolationswerkstoff und ein Werkstoff, der die Injektion von elektrischen Ladungen in die genannte organische Schicht (3) in einem Betrag ermöglicht, der gleich oder kleiner ist als 1/50 der genannten unteren Elektrode (2).