DE10307504A1 - Organisches Elektrolumineszenz-Bauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Organisches Elektrolumineszenz-Bauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung

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Abstract

Ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil ist mit Folgendem versehen: einem ersten Substrat (110); einem zweiten Substrat (130), das beabstandet vom ersten Substrat diesem zugewandt ist, wobei die beiden Substrate jeweils über einen Pixelbereich mit mehreren Unterpixelbereichen verfügen; einer Anzahl von Arrayelementen an der Innenseite des ersten Substrats, zu denen ein Schaltelement innerhalb jedes der Unterpixelbereiche gehört; einer ersten Elektrode (132) aus transparentem, leitendem Material auf der Innenseite des zweiten Substrats; einer organischen Elektrolumineszenzschicht (134) auf der ersten Elektrode; einer zweiten Elektrode (136) auf der organischen Elektrolumineszenzschicht innerhalb jedes der Unterpixelbereiche; einem Abdichtmuster (14) entlang einem Umfangsabschnitt zwischen den beiden Substraten; und einem Verbindungsmuster (114), das das Schaltelement und die zweite Elektrode innerhalb jedes der Unterpixelbereiche miteinander verbindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein organisches Elektrolumineszenz- Bauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Als Flachtafeldisplays (FPDs = Flat Panel Displays) werden üblicherweise Flüssigkristalldisplays (LCDs) verwendet, da sie leicht sind und relativ wenig Energie verbrauchen. Jedoch sind LCDs keine Licht emittierenden Displays. Infolgedessen zeigen LCDs einige Nachteile einschließlich dunkler Anzeige, schlechter Kontrastverhältnisse, enger Betrachtungswinkel und kleiner Displaygrößen. Demgemäß wurden neue FPDs, wie organische Elektrolumineszenz(EL)-Bauteile entwickelt, um diese Probleme zu überwinden. Organische EL-Bauteile sind Licht emittierende Displays, die über einen größeren Betrachtungswinkel und ein besseres Kontrastverhältnis als LCDs verfügen. Ferner sind, da für ein organisches EL- Bauteil keine Hintergrundbeleuchtung benötigt wird, organische EL-Bauteile im Allgemeinen sowohl leichter als auch dünner als LCDs, und sie verbrauchen weniger Energie. Organische EL-Bauteile können mit einer niedrigen Gleichspannung (DC) betrieben werden, die eine höhere Ansprechgeschwindigkeit als bei LCDs erlaubt. Darüber hinaus können organische EL-Bauteile, da sie Festphasen-Bauteile sind, abweichend von LCDs, externen Stößen besser Stand halten, und, sie verfügen über einen größeren Betriebstemperaturbereich. Außerdem können organische EL-Bauteile billiger als LCDs oder Plasmadisplays (PDPs) hergestellt werden, da sie nur eine Abscheide- und Einschließvorrichtung benötigen. Organische EL-Bauteile können abhängig von der Richtung des emittierten Lichts entweder zur Ober- oder zur Unterseite emittierende Bauteile sein.
  • Für organische EL-Bauteile kann ein Passivmatrixdesign verwendet werden, das keine Dünnschichttransistoren (TFTs) nutzt. Bei organischen EL-Bauteilen mit passiver Matrix schneiden Scanleitungen und Signalleitungen einander rechtwinklig in Matrixform. An die Scanleitungen wird sequenziell eine Scanspannung angelegt, um jedes Pixel zu betreiben. Die Spannung, wie sie an ein Pixel angelegt ist, wenn dessen Scanleitung ausgewählt ist, sollte diejenige Spannung sein, die dazu erforderlich ist, die gewünschte mittlere Helligkeit für das Pixel, multipliziert mit der Anzahl der Scanleitung, zu erzeugen. Demgemäß nehmen, wenn die Anzahl der Scanleitungen zunimmt, die angelegte Spannung und der Strom, wie sie für ein organisches EL-Bauteil mit passiver Matrix benötigt werden, zu. Daher ist ein organisches EL-Bauteil mit passiver Matrix für ein großes Display hoher Auflösung ungeeignet, da nämlich das Bauteil hohen Energieverbrauch aufweisen würde, wodurch es unter Umständen schneller ausfallen könnte.
  • Da organische EL-Bauteile mit passiver Matrix hinsichtlich der Anzeigeauflösung, des Energieverbrauchs und der erwarteten Lebensdauer nachteilig sind, wurden organische EL-Bauteile mit aktiver Matrix als Displays der nächsten Generation entwickelt, die für hohe Auflösung über eine große Anzeigefläche sorgen. Bei organischen EL-Bauteilen mit aktiver Matrix wird ein an jedem Unterpixel angebrachter TFT als Schaltelement zum Ein- oder Ausschalten des Unterpixels verwendet. Genauer gesagt, wird eine erste Elektrode, die mit dem TFT verbunden ist, durch das Unterpixel ein- oder ausgeschaltet, und eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist, wirkt als gemeinsame Elektrode. Das Unterpixel kann die an es angelegte Spannung durch Einspeichern einer Ladung in einen Speicherkondensator aufrecht erhalten.
  • Der Speicherkondensator kann das Bauelement ansteuern, bis ein neuer Zyklus erfolgt, und dadurch kann die an ein Unterpixel angelegte Spannung unabhängig von der Anzahl der Scanleitungen gleich bleiben. Da entsprechende Helligkeit bei geringeren Strömen erhalten wird, erlauben es organische EL- Bauteile mit aktiver Matrix, größere Displays herzustellen, die weniger Energie verbrauchen und höhere Auflösung zeigen.
  • Die Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild, das eine grundlegende Pixelstruktur eines organischen Elektrolumineszenz-Bauteils mit aktiver Matrix gemäß dem Stand der Technik zeigt. In der Fig. 1 ist eine Scanleitung 1 entlang einer ersten Richtung angeordnet, und eine Signalleitung 2 und eine Spannungsleitung 3 sind voneinander beabstandet entlang einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung angeordnet, um dadurch einen Pixelbereich P zu definieren. Ein Schalt-TFT TS, der ein Adressierelement bildet, ist mit der Scanleitung 1 und der Signalleitung 2 verbunden. Mit dem Schalt-TFT TS und der Spannungsleitung 3 ist ein Speicherkondensator CSTverbunden. Ein Ansteuer-TFT TB, der ein Stromquellenelement ist, ist mit dem Speicherkondensator CST und der Spannungsleitung 3 verbunden. Eine organische EL-Diode DEL ist mit dem Ansteuer-TFT TD verbunden. Wenn der organischen EL-Diode DEL ein Durchlassstrom zugeführt wird, rekombinieren ein Elektron und ein Loch, um über den pn-Übergang zwischen der das Loch liefernden Anode und der das Elektron liefernden Kathode ein Elektron-Loch-Paar zu erzeugen. Ein Elektron- Loch-Paar weist eine niedrigere Energie als ein Elektron und ein Loch, die voneinander getrennt sind, auf. Demgemäß bewirkt die Rekombination eines Elektrons und eines Lochs, dass als Ergebnis der Energiedifferenz Licht emittiert wird. Der Schalt-TFT TS stellt den Durchlassstrom durch den Ansteuer-TFT TD ein, und er speichert Ladungen in den Speicherkondensator CST ein.
  • Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines organischen Elektrolumineszenz-Bauteils mit Emission von der Unterseite gemäß dem Stand der Technik. Es ist ein Pixelbereich mit Unterpixelbereichen für Rot, Grün und Blau dargestellt. Gemäß der Fig. 2 ist ein erstes Substrat 10 beabstandet von einem zweiten Substrat 30, diesem zugewandt angeordnet. Ein Umfangsabschnitt des ersten und des zweiten Substrats 10 und 30 ist durch ein Abdichtmuster 40 abgedichtet. Ein TFT T ist in jedem Unterpixelbereich Psub auf der Innenseite des ersten Substrats 10 ausgebildet. Mit dem TFT T in jedem Unterpixelbereich ist eine erste Elektrode 12 verbunden. Auf dem TFT T und der ersten Elektrode 12 ist eine organische Elektrolumineszenzschicht 14 aus Lumineszenzmaterialien für Rot, Grün oder Blau hergestellt. Auf der organischen Elektrolumineszenzschicht 14 ist eine zweite Elektrode 16 ausgebildet. Die erste und die zweite Elektrode 12 und 16 legen ein elektrisches Feld an die organische Elektrolumineszenzschicht 14 an. Auf der Innenseite des zweiten Substrats 30 sind ein Kleber (nicht dargestellt) und ein Feuchtigkeit absorbierendes Material (nicht dargestellt) ausgebildet, um das Bauteil gegen Feuchtigkeit von außen zu schützen. Bei einem organischen Elektrolumineszenz-Bauteil mit Emission von der Unterseite besteht die als Anode wirkende erste Elektrode 12 aus einem transparenten, leitenden Material, und die als Kathode wirkende zweite Elektrode 16 besteht aus einem metallischen Material mit niedriger Arbeitsfunktion. Hierbei besteht die organische Elektrolumineszenzschicht 14 aus einer Löcherinjektionsschicht 14a, einer Löchertransportschicht 14b, einer Emissionsschicht 14c und einer Elektronentransportschicht 14d, die die erste Elektrode 12 bedecken. In der Emissionsschicht 14c sind Rot, Grün und Blau emittierende Materialien abwechselnd in benachbarten Unterpixelbereichen angeordnet. Zum Beispiel ist in der Fig. 3 ein Grün emittierendes Material in einem Unterpixel Psub angebracht, während die benachbarten Unterpixel Rot bzw. Blau emittierendes Material aufweisen.
  • Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Unterpixelbereich eines organischen Elektrolumineszenz-Bauteils, das von der Unterseite emittiert, gemäß dem Stand der Technik zeigt. In der Fig. 3 ist ein TFT T mit einer Halbleiterschicht 62, einer Gateelektrode 68, einer Sourceelektrode 80 und einer Drainelektrode 82 auf einem Substrat 10 ausgebildet. Die Sourceelektrode 80 des TFT T ist mit einem Speicherkondensator CST verbunden. Die Drainelektrode 82 des TFT T ist mit einer organischen Elektrolumineszenz(EL)-Diode DEL verbunden. Der Speicherkondensator CST verfügt über eine Spannungselektrode 72, die einer Kondensatorelektrode 64 zugewandt ist. Zwischen die Spannungselektrode 72 und die Kondensatorelektrode 64 ist eine Isolierschicht eingefügt. Die Kondensatorelektrode 64 verfügt über dasselbe Material wie die Halbleiterschicht 62. Der TFT T und der Speicherkondensator CST werden als Arrayelemente A bezeichnet. Die organische EL-Diode DEL verfügt über eine erste Elektrode 12, die einer zweiten Elektrode 16 zugewandt ist, und eine organische EL-Schicht 14, die zwischen die erste Elektrode 12 und die zweite Elektrode 16 eingefügt ist. Die Sourceelektrode 80 des TFT T ist mit der Spannungselektrode 72 des Speicherkondensators CST verbunden, und die Drainelektrode 82 des TFT T ist mit der ersten Elektrode 12 der organischen EL-Diode DEL verbunden. Die Arrayelemente A und die EL-Diode DEL sind beim organischen Elektrolumineszenz-Bauteil gemäß dem Stand der Technik auf demselben Substrat ausgebildet.
  • Die Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein organisches Elektrolumineszenz- Bauteil gemäß dem Stand der Technik. In einem ersten Schritt werden Arrayelemente auf einem ersten Substrat hergestellt. Zu den Arrayelementen gehören eine Scanleitung, eine Signalleitung, eine Spannungsleitung, ein Schalt-TFT und ein Ansteuer-TFT. Die Signalleitung ist von der Spannungsleitung beabstandet, und diese beiden Leitungen schneiden jeweils die Scanleitung. Der Schalt-TFT ist am Schnittpunkt der Scanleitung und der Signalleitung angeordnet. Der Ansteuer- TFT ist am Schnittpunkt der Scanleitung und der Spannungsleitung angeordnet.
  • In einem zweiten Schritt wird eine erste Elektrode einer organischen EL-Diode auf den Arrayelementen hergestellt. Die erste Elektrode wird mit dem Ansteuer-TFT des zugehörigen Unterpixelbereichs verbunden.
  • In einem dritten Schritt wird eine Emissionsschicht der organischen EL-Diode auf der ersten Elektrode hergestellt. Wenn die erste Elektrode so konzipiert ist, dass sie als Anode arbeitet, kann die organische EL-Schicht aus einer Löcherinjektionsschicht, einer Löchertransportschicht, einer Emissionsschicht und einer Elektronentransportschicht bestehen.
  • In einem vierten Schritt wird eine zweite Elekarode der EL- Diode auf der organischen EL-Schicht hergestellt. Die zweite Elektrode wird auf der gesamten Oberfläche des ersten Substrats hergestellt, um als gemeinsame Elektrode zu arbeiten.
  • In einem letzten Schritt wird das erste Substrat mit einem zweiten Substrat eingeschlossen. Das zweite Substrat schützt das erste Substrat gegen Stöße von außen, und es verhindert Beschädigungen der organischen EL-Schicht, die durch Luft hervorgerufen werden. An der Innenseite des zweiten Substrats kann ein Feuchtigkeit absorbierendes Material vorhanden sein.
  • Das organische EL-Bauteil gemäß dem Stand der Technik wird dadurch hergestellt, dass das erste Substrat mit den Arrayelementen und der organischen EL-Diode durch das zweite Substrat eingekapselt wird. Da die Herstellausbeute des organischen EL-Bauteils der Herstellausbeute der Arrayelemente multipliziert mit der Herstellausbeute der organischen EL- Diode entspricht, ist die Herstellausbeute eines organischen EL-Bauteils durch den Prozess für die organische EL-Diode beschränkt. Selbst wenn die Arrayelemente zufriedenstellend hergestellt werden, kann das organische EL-Bauteil fehlerhaft sein, da die organische EL-Schicht fehlerhaft ist. Demgemäß gehen Ausgaben zum korrekten Herstellen von Arrayelementen sowie die zugehörigen Materialkosten verloren, und die Herstellausbeute ist verringert, wenn organische EL-Dioden bei einem organischen EL-Bauteil gemäß dem Stand der Technik fehlerhaft hergestellt werden.
  • Von der Unterseite emittierende organische EL-Bauteile zeigen die Vorteile hoher Einkapselungsstabilität und hoher Prozessflexibilität. Jedoch sind von der Unterseite emittierende organische EL-Bauteile für Bauteile hoher Auflösung ungeeignet, da sie schlechte Aperturverhältnisse zeigen. Im Gegensatz hierzu zeigt ein von der Oberseite emittierendes organisches EL-Bauteil eine höhere erwartete Lebensdauer, da es einfach hergestellt werden kann und ein höheres Aperturverhältnis zeigt. Jedoch ist bei einem zur Oberseite emittierenden organischen EL-Bauteil die Kathode im Allgemeinen auf der organischen EL-Schicht hergestellt. Im Ergebnis sind das Transmissionsvermögen und der optische Wirkungsgrad eines zur Oberseite emittierenden organischen EL-Bauteils verringert, da nur eine eingeschränkte Anzahl von Materialien auswählbar ist. Wenn zum Minimieren der Transmissionsverringerung eine Dünnfilm-Schutzschicht verwendet wird, ist ein zur Oberseite emittierendes organisches EL-Bauteil nicht ausreichend gegen die Umgebungsluft geschützt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil mit hoher Auflösung, hohem Aperturverhältnis und verbesserter Herstellausbeute sowie ein zugehöriges Herstellverfahren zu schaffen.
  • Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Bauteils durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 und hinsichtlich des Herstellverfahrens durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 17 gelöst. Beim erfindungsgemäßen Bauteil handelt es sich um ein zur Oberseite emittierendes organisches Elektrolumineszenz- Bauteil.
  • Zusätzliche Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und gehen teilweise aus dieser hervor, ergeben sich aber andererseits auch beim Ausüben der Erfindung. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Maßnahmen erzielt, wie sie speziell in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen dargelegt sind.
  • Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die beanspruchte Erfindung sind.
  • Die Zeichnungen, die beigefügt sind, um das Verständnis der Erfindung zu fördern, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, deren Prinzipien zu erläutern.
  • Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild, das eine grundlegende Pixelstruktur eines organischen Elektrolumineszenz-Bauteils mit aktiver Matrix gemäß dem Stand der Technik zeigt;
  • Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines zur Unterseite emittierenden organischen Elektrolumineszenz-Bauteils gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Unterpixelbereich eines zur Unterseite emittierenden organischen Elektrolumineszenz-Bauteils gemäß dem Stand der Technik zeigt;
  • Fig. 4 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Herstellprozesses für ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Pixels einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen Elektrolumineszenz-Bauteils; und
  • Fig. 6 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellprozesses für ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil.
  • Es wird zunächst auf die Fig. 5 Bezug genommen, um eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen organischen Elektrolumineszenz-Bauteils zu erläutern. Gemäß dieser Fig. 5 ist ein erstes Substrat 110 einem zweiten Substrat 130 beabstandet von diesem zugewandt. Entlang dem Umfangsabschnitt zwischen dem ersten Substrat 110 und dem zweiten Substrat 130 ist ein Abdichtmuster 140 ausgebildet. An der Innenseite des ersten Substrats 110 sind Arrayelemente 120 ausgebildet, und auf der Innenseite des zweiten Substrats 130 sind organische Elektrolumineszenz(EL)-Dioden DEL ausgebildet. Jede organische EL-Diode DEL verfügt über eine erste Elektrode 132, eine organische EL-Schicht 134 und eine zweite Elektrode 136. Die erste Elektrode ist auf der Innenseite des zweiten Substrats 130 ausgebildet, und sie wirkt als gemeinsame Elektrode. Die organische EL-Schicht 134 ist auf der ersten Elektrode 132 ausgebildet, und die zweite Elektrode 136 ist in jedem Unterpixelbereich Psub auf der organischen EL- Schicht 134 ausgebildet. Die organische EL-Schicht 134 verfügt über eine erste Schicht 134a aus einem organischen Material, eine Emissionsschicht 134b und eine zweite Schicht 134c aus einem organischen Material. Die erste Schicht 134a aus einem organischen Material ist auf der ersten Elektrode 132 ausgebildet, und die Emissionsschicht 134b ist auf der ersten Schicht 134a aus einem organischen Material ausgebildet. Innerhalb der Emissionsschicht 134b sind Emissionsmaterialien für Rot, Grün und Blau abwechselnd in benachbarten Unterpixelbereichen angeordnet. Zum Beispiel ist in der Fig. 5 Grün emittierendes Material in einem Unterpixel Psub angeordnet, während die benachbarten Unterpixel über Rot und Blau emittierendes Material verfügen. Die zweite Schicht 134c aus einem organischen Material ist auf der Emissionsschicht 134b ausgebildet. Der Typ des für die erste und die zweite Schicht 134a und 134c aus einem organischen Material zu verwendenden Elektrolumineszenz-Materials kann entsprechend der Anordnung der Anode und Kathode bestimmt werden. Wenn die erste Elektrode 132 die Kathode ist und die zweite Elektrode 136 die Anode ist, kann die erste Schicht 134a aus einem organischen Material über eine Elektroneninjektionsschicht und eine Elektronentransportschicht verfügen, und die zweite Schicht 134c aus einem organischen Material kann über eine Löcherinjektionsschicht und eine Löchertransportschicht verfügen. Wenn die erste Elektrode 132 die Anode ist und die zweite Elektrode 136 die Kathode ist, kann die erste Schicht 134a aus einem organischen Material über eine Löcherinjektionsschicht und eine Löchertransportschicht verfügen und die zweite Schicht 134c aus einem organischen Material kann über eine Elektroneninjektionsschicht und eine Elektronentransportschicht verfügen.
  • Die Arrayelemente 120 können über einen Dünnschichttransistor (TFT) T und ein mit diesem verbundenes Kontaktmuster 112 verfügen. Das Kontaktmuster 112 kann durch Verlängern einer Elektrode des TFT T oder durch Strukturieren einer zusätzlichen Metallschicht hergestellt werden. Der TFT T ist ein mit der organischen EL-Diode DEL verbundener Ansteuer-TFT. Darüber hinaus ist zwischen der zweiten Elektrode 136 und dem Kontaktmuster 112 ein Verbindungsmuster 114 ausgebildet. Das Verbindungsmuster 114 ist elektrisch mit der zweiten Elektrode 136 und dem TFT T verbunden. Das Verbindungsmuster 114 verfügt über ausreichende Dicke und ausreichende Fläche, um mit der zweiten Elektrode 136 und dem Kontaktmuster 112 in Kontakt zu stehen. Zum Beispiel verfügt das Verbindungsmuster 114 über Säulenstruktur. Das Verbindungsmuster 114 enthält ein leitendes Material, das vorzugsweise ein flexibles Metallmaterial mit geringem spezifischem Widerstand ist. Das Verbindungsmuster 114 kann in Zusammenhang mit der Herstellung der Arrayelemente 120 auf dem ersten Substrat 110 hergestellt werden.
  • In der Fig. 5 emittiert das zur Oberseite emittierende organische EL-Bauteil Licht durch das zweite Substrat 130hindurch. Demgemäß besteht die erste Elektrode 132 aus transparentem oder halbtransparentem leitendem Material. Wenn die erste Elektrode 132 als Kathode konzipiert ist, kann sie ein Metallmaterial mit niedrigerer Arbeitsfunktion als der des Materials der zweiten Elektrode 136 enthalten. Vorzugsweise ist das in der ersten Elektrode 132 vorhandene Metallmaterial ausreichend dünn, um Licht durchzulassen. Das Metallmaterial kann mindestens eines der folgenden Materialien sein: Aluminium (Al), eine Aluminium-Magnesium(Al : Mg)-Legierung, eine Aluminium-Lithium(Al : Li)-Legierung, eine Aluminium- Benzoat-Legierung. Die zweite Elektrode 136 kann ein undurchsichtiges, leitendes Material enthalten, das die Reflexion von Licht zum ersten Substrat 100 verhindert. Vorzugsweise ist der Zwischenraum zwischen den Arrayelementen 120 und der zweiten Elektrode 136 mit einem Gas, z. B. Stickstoffgas (N2), gefüllt.
  • Zu den Arrayelementen 120 können, was jedoch nicht dargestellt ist, eine Scanleitung, eine Signalleitung, eine Spannungsleitung, ein Schalt-TFT und ein Speicherkondensator gehören. Die Signalleitung ist von der Spannungsleitung beabstandet, und die Signalleitung und die Spannungsleitung schneiden die Scanleitung. Der Schalt-TFT ist dort angeordnet, wo sich die Signalleitung und die Spannungsleitung schneiden.
  • Ein erstes Substrat mit Arrayelementen und ein zweites Substrat mit einer organischen EL-Diode sind einzeln vorhanden. Demgemäß wurde ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil mit hoher Auflösung, hohem Aperturverhältnis und verbesserter Herstellausbeute beschrieben.
  • Die Fig. 6 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines beispielhaften Herstellprozesses für ein organisches Elektrolumineszenz-Bauteil gemäß der Erfindung. In einem ersten Schritt werden Arrayelemente, zu denen ein Schaltelement gehört, auf einem ersten Substrat hergestellt. Auf dem ersten Substrat wird eine Pufferschicht hergestellt und auf dieser werden eine Halbleiterschicht und eine Kondensatorelektrode hergestellt. Auf der Halbleiterschicht werden eine Gegenelektrode, eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode hergestellt. Auf der Kondensatorelektrode wird eine mit der Sourceelektrode verbundene Spannungselektrode hergestellt. Durch Verlängern der Drainelektrode wird ein Kontaktmuster hergestellt, das mit einem Verbindungsmuster in Kontakt steht. Das Verbindungsmuster steht mit dem Schaltelement und einer zweiten Elektrode einer organischen EL-Diode in Kontakt. Wenn das Kontaktmuster auf der organischen Elektrolumineszenzdiode auf dem zweiten Substrat hergestellt würde, könnte ein Fotolithografieprozess eine organische EL-Schicht der organischen EL-Diode beschädigen. Daher ist es bevorzugt, das Verbindungsmuster auf den Arrayelementen herzustellen, nachdem diese auf dem ersten Substrat hergestellt würden. Das Verbindungsmuster kann über Säulenstruktur verfügen.
  • In einem zweiten Schritt wird eine erste Elektrode einer organischen EL-Diode auf einem zweiten Substrat hergestellt. Da die erste Elektrode direkt auf dem zweiten Substrat hergestellt wird, kann für sie ein größerer Bereich von Materialien ausgewählt werden, und der Herstellprozess für die erste Elektrode kann einfacher ausgeführt werden. Die erste Elektrode kann aus einem transparenten, leitenden Material bestehen.
  • In einem dritten Schritt wird eine organische EL-Schicht auf der ersten Elektrode hergestellt. Die organische EL-Schicht kann eine Emissionsschicht, eine Injektionsschicht und eine Transportschicht enthalten. Die Emissionsschicht kann aus Rot, Grün und Blau emittierenden Materialien bestehen, wobei die Emissionsschichten für Rot, Grün und Blau abwechselnd in benachbarten Unterpixelbereichen angebracht werden. Die Injektionsschicht kann Löcher oder Elektronen injizieren, und die Transportschicht kann Löcher oder Elektronen transportieren. Die Injektionsschicht und die Transportschicht können ein Polymer enthalten.
  • In einem vierten Schritt wird eine zweite Elektrode auf der organischen EL-Schicht hergestellt.
  • In einem fünften Schritt wird das erste Substrat über das Verbindungsmuster elektrisch mit dem zweiten Substrat verbunden. Genauer gesagt, wird ein Ende des Verbindungsmusters entweder mit dem Schaltelement der Arrayelemente oder dem mit dem Schaltelement verbundenen Kontaktmuster in Kontakt gebracht, und das andere Ende des Verbindungsmusters wird mit der zweiten Elektrode in Kontakt gebracht. Das Verbindungsmuster verbindet den Ansteuer-TFT des ersten Substrats und die organische EL-Diode des zweiten Substrats.
  • In einem sechsten Schritt werden das erste und das zweite Substrat unter Verwendung eines Abdichtmusters, das entlang einem Umfangsabschnitt zwischen den beiden Substraten ausgebildet ist, aneinander befestigt. Die Arrayelemente des ersten Substrats sind von der zweiten Elektrode des zweiten Substrats beabstandet, und dieser Zwischenraum kann mit einem Gas, z. B. Stickstoffgas (N2) gefüllt werden. Entweder auf dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat kann angrenzend an das Abdichtmuster ein Feuchtigkeit absorbierendes Material angebracht werden, das verhindert, dass Feuchtigkeit in Berührung mit der organischen EL-Schicht gelangt. Das Feuchtigkeit absorbierende Material kann ähnlich wie z. B. das Abdichtmuster über Säulenstruktur verfügen.
  • Bei einem erfindungsgemäßen organischen EL-Bauteil können das erste und das zweite Substrat nach der Herstellung der Arrayelemente bzw. der organischen EL-Diode individuell untersucht werden, und dann werden nur solche erste und zweite Substrate aneinander befestigt, die die Inspektion bestanden haben. Daher ist die Herstellausbeute für organische Elektrolumineszenz-Bauteile verbessert, was zu erhöhtem Herstellwirkungsgrad und längerer Lebensdauer organischer EL- Bauteile führt. Darüber hinaus ergibt sich aus dem verbesserten Prozess ein zur Oberseite emittierendes organisches EL-Bauteil mit hoher Auflösung und hohem Aperturverhältnis. Außerdem kann für die Elektrode der organischen EL-Diode ein größerer Bereich von Materialien ausgewählt werden, da diese Elektrode direkt mit einem Substrat in Kontakt steht. Da die organische Elektrolumineszenzschicht der organischen EL-Diode durch ein Substrat geschützt ist, ist das Bauteil besser gegen Umgebungsluft und Feuchtigkeit geschützt.

Claims (24)

1. Organisches Elektrolumineszenz-Bauteil mit:
einem ersten Substrat (110);
einem zweiten Substrat (130), das beabstandet vom ersten Substrat diesem zugewandt ist, wobei die beiden Substrate jeweils über einen Pixelbereich mit mehreren Unterpixelbereichen verfügen;
einer Anzahl von Arrayelementen an der Innenseite des ersten Substrats, zu denen ein Schaltelement innerhalb jedes der Unterpixelbereiche gehört;
einer ersten Elektrode (132) aus transparentem, leitendem Material auf der Innenseite des zweiten Substrats;
einer organischen Elektrolumineszenzschicht (134) auf der ersten Elektrode;
einer zweiten Elektrode (136) auf der organischen Elektrolumineszenzschicht innerhalb jedes der Unterpixelbereiche;
einem Abdichtmuster (140) entlang einem Umfangsabschnitt zwischen den beiden Substraten; und
einem Verbindungsmuster (114), das das Schaltelement und die zweite Elektrode innerhalb jedes der Unterpixelbereiche miteinander verbindet.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Unterpixelbereiche über Unterpixelbereiche für Rot, Grün und Blau verfügen.
3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Elektrolumineszenzschicht eine Emissionsschicht, eine Injektionsschicht und eine Transportschicht aufweist.
4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht über ein Rot emittierendes Material, das im Unterpixelbereich für Rot angeordnet ist, ein Grün emittierendes Material, das im Unterpixelbereich für Grün angeordnet ist, und ein Blau emittierendes Material, das im Unterpixelbereich für Blau angeordnet ist, verfügt.
5. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmuster (114) über ein flexibles Metallmaterial verfügt.
6. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmuster (114) über Säulenform verfügt.
7. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (132) als Kathode arbeitet und die zweite Elektrode (136) als Anode arbeitet.
8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (132) eine Arbeitsfunktion aufweist, die niedriger als die Arbeitsfunktion der zweiten Elektrode (136) ist.
9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode mindestens eines der folgenden Materialien enthält: Aluminium (Al), eine Aluminium-Magnesium(Al : Mg)- Legierung, eine Aluminium-Lithium(Al : Li)-Legierung und eine Aluminium-Benzoat-Legierung.
10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode (136) ein undurchsichtiges, leitendes Material enthält.
11. Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kontaktmuster, das mit dem Schaltelement verbunden ist und direkt mit dem Verbindungsmuster in Kontakt steht.
12. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement ein Dünnschichttransistor mit einer Gateelektrode, einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode ist.
13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmuster mit der Drainelektrode in Kontakt steht.
14. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein zur Oberseite emittierendes organisches Elektrolumineszenz-Bauteil ist, das Licht durch das zweite Substrat (130) emittiert.
15. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arrayelement von der zweiten Elektrode (130) um einen Raum beabstandet ist, der der Höhe nach im Wesentlichen der Höhe des Verbindungsmusters entspricht.
16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum mit Stickstoffgas (N2) gefüllt ist.
17. Verfahren zum Herstellen eines organischen Elektrolumineszenz-Bauteils, mit den folgenden Schritten:
- Herstellen mehrerer Arrayelemente auf einem ersten Substrat, das über einen Pixelbereich mit mehreren Unterpixelbereichen verfügt, wobei die mehreren Arrayelemente über ein Schaltelement innerhalb jedes der mehreren Unterpixelbereiche verfügen;
- Herstellen einer ersten Elektrode auf einem zweiten Substrat, die über ein transparentes, leitendes Material verfügt;
- Herstellen einer organischen Elektrolumineszenzschicht auf der ersten Elektrode;
- Herstellen einer zweiten Elektrode auf der organischen Elektrolumineszenzschicht innerhalb jedes der mehreren Unterpixelbereiche;
- Herstellen eines Verbindungsmusters zum elektrischen Verbinden des ersten und des zweiten Substrats; und
- Verbinden des ersten und des zweiten Substrats in solcher Weise, dass die mehreren Arrayelemente der zweiten Elektrode zugewandt sind.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zu den mehreren Unterpixelbereichen ein solcher für Rot, ein solcher für Grün und ein solcher für Blau gehören.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmuster während des Schritts des Herstellens der mehreren Arrayelemente auf dem ersten Substrat hergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmuster das Schaltelement und die zweite Elektrode elektrisch verbindet.
21. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens eines Abdichtmusters entlang einem Umfangsabschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
22. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens eines Kontaktmusters, das mit dem Schaltelement verbunden ist und direkt mit dem Verbindungsmuster in Kontakt steht.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktmuster während des Schritts des Herstellens der mehreren Arrayelemente hergestellt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den Schritt des Untersuchens des ersten und des zweiten Substrats vor dem Schritt des Verbindens derselben.
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