DE60033103T2

DE60033103T2 - Organische elektrolumineszierende Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60033103T2
Application number: DE60033103T
Authority: DE
Inventors: Semiconductor Energy Laboratory Shunpei Atsugi-shi Yamazaki; Semiconductor Energy Laboratory Yasuyuki Atsugi-shi Arai
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: US9853235B2; EP1089595A2; US20050156173A1; US20140312334A1; DE60039733D1; US7838883B2; KR20010039961A; US20110062461A1; EP1089595A3; US20130234122A1; EP1089595B1; DE60033103D1; CN1269227C; US6876145B1; CN1877851A; EP1777994A3; US8772766B2; KR100747418B1; US8426876B2; EP1777994B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem Schaltkreis, der auf Isolierschichtfeldeffekttransistoren, bei denen ein Einkristallhalbleiter als aktive Schicht benutzt wird, basiert, und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung für Anwendungen in einer elektrooptischen Vorrichtung geeignet, wobei die elektro-optischen Vorrichtung durch eine organische elektrolumineszente Anzeigevorrichtung typisiert sind und wobei ein gemeinsames Substrat mit einer Pixeleinheit und Treiberschaltkreisen, die um die Pixeleinheit angeordnet sind, beschichtet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektronisches Gerät, in der die elektro-optische Vorrichtung installiert ist. Übrigens betrifft in dieser Beschreibung der Begriff "Halbleitervorrichtung" generell Vorrichtungen, die dank der Nutzung von Halbleitereigenschaften funktionieren, und soll innerhalb dieser Kategorie die elektro-optische Vorrichtung und die elektronische Ausrüstung, die diese elektrooptische Vorrichtung benützt, abdecken.
Beschreibung des nächstkommenden Stands der Technik
Auf dem Gebiet der flachen Bildschirmvorrichtungen (flat panel displays), verkörpert durch Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, organische EL-(elektrolumineszente)-Anzeigevorrichtungen, usw., ist eine Technologie bekannt, bei der eine Anzeigevorrichtung des Active-Matrix-Typs durch die Benutzung von Isolierschichtfeldeffekttransistoren (nachfolgend werden die Feldeffekttransistoren als "FETs" abgekürzt), die auf einem Einkristallhalbleitersubstrat gebildet wurden, hergestellt wird. Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem Anzeigevorrichtungen des Aktiv-Matrix-Typs durch Ausbilden von Dünnschichttransistoren (nachfolgend als "TFTs" abgekürzt) auf einem Glassubstrat oder einem Quarzsubstrat hergestellt wurden, hat die Technologie den Vorteil, dass Techniken aus dem Gebiet der integrierten Schaltkreise mit hohem Integrationsgrad (LSIs) so benutzt werden können wie sie sind, und dass die FETs mit hoher Leistungsstärke, die bei geringem Spannungsantrieb mit hoher Geschwindigkeit funktionieren, mit hoher Dichte auf dem Substrat integriert und ausgebildet werden können. Andererseits wurde es als Nachteil dieser Technologie angesehen, dass die Anzeigevorrichtung auf einen Reflektionstyp oder einen Spontanlumineszenztyp beschränkt ist, da das Substrat für sichtbares Licht undurchlässig ist, oder dass das Einkristallhalbleitersubstrat auf Größen, die im Markt bereitstehen, beschränkt ist.
Mit dem technologischen Trend auf dem Gebiet der Anzeigevorrichtungen in Richtung besserer Bildqualität und voller Digitalisierung werden immer größere Anforderungen an die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Anzeigevorrichtungen des Active-Matrix-Typs gestellt. Die Anzeigevorrichtung des Aktiv-Matrix-Typs ist so aufgebaut, dass Transistoren (wie beispielsweise TFTs oder FETs) in einer Gesamtzahl von zehn oder mehr bis mehreren Millionen in einer Pixeleinheit zum Anzeigen eines Bildes angeordnet werden, und dass jeweils Pixelelektroden mit den Transistoren verbunden sind. Im Betrieb wird das Bild durch Anlegen von Spannungen an jeweilige Pixel, wobei die Spannungen durch die Umschaltfunktionen der entsprechenden Transistoren gesteuert werden, wodurch einige der EL-Elemente Licht aussenden, dargestellt. In der organischen EL-Anzeigevorrichtung fließen Ströme durch stromsteuernde Transistoren dank der Signale, die entsprechend der Bilddaten generiert werden, wenn die Schalttransistoren, die für die jeweiligen Pixel angeordnet sind, angestellt werden, wodurch die EL-Elemente spontan Licht aussenden.
Jedoch oxidiert eine organische EL-Schicht, die als Basis der organischen EL-Anzeigevorrichtung dient, leicht und verschlechtert sich schnell in der Gegenwart von geringen Mengen Sauerstoff. Daneben ist sie wärmeempfindlich und dies ist ebenfalls ein Faktor, der die Oxidierung fördert. Die Oxidierungsanfälligkeit ist der Grund für eine kurze Lebensdauer des organischen EL-Elements und ist ein großes Hindernis bezüglich der praktischen Anwendung dieses Elements.
Aus der JP 1105 4285 ist ein organisches elektrolumineszentes Element bekannt, das über einem Glassubstrat angeordnet ist und wobei weiterhin ein Abdichtsubstrat so angeordnet ist, dass der Bereich zwischen dem Glassubstrat und dem Abdichtsubstrat von der umgebenden Luft isoliert ist.
Aus der JP 1104 0347 ist eine ähnliche Struktur bekannt, wobei ein organisches elektrolumineszentes Element auf einem Glassubstrat angeordnet ist, über dem eine Abdichtglasschicht mit Hilfe eines Abdichtmittels, das Partikel aufweist, angeordnet ist.
Auch die US 5,929,474 offenbart solch eine Struktur, wobei eine Halbleiterschicht mit einem Glas oder einem lichtdurchlässigem Plastikdeckel abgedichtet ist.
Zusammenfassung der Erfindung:
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben genannte Problem aus dem Weg zu räumen und eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektronenvorrichtung bereitzustellen, deren Anzeigeeinheit sehr zuverlässig ist, indem als Anzeigeeinheit eine solche organische elektrolumineszente Anzeigevorrichtung genutzt wird.
Diese Aufgabe wird mit der organischen EL-Anzeigevorrichtung des Active-Matrix-Typs gemäß Anspruch 1 gelöst.
Um die Aufgaben zu lösen, umfasst die Konstruktion der vorliegenden Erfindung eine organische EL-Anzeigevorrichtung des Typs Active Matrix, wobei Isolierfeldeffekttransistoren, die auf einem Einkristallhalbleitersubstrat ausgebildet sind, mit einer organischen EL-Schicht beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkristallhalbleitersubstrat in einem freien Raum, der durch eine Grundplatte und eine Abdeckplatte aus einem isolierenden Material und einem Verpackungsmaterial definiert ist, wobei das Verpackungsmaterial zum Verbinden der Grundplatte und der Abdeckplatte dient, und dass der freie Raum mit einem inerten Gas und einem Trockenmittel gefüllt ist.
Weiterhin setzt sich die Konstruktion der vorliegenden Erfindung aus einer organischen EL-Anzeigevorrichtung des Typs Active Matrix mit einer Pixeleinheit zusammen, wobei Isolierschichtfeldeffekttransistoren, die auf einem Einkristallhalbleitersubstrat ausgebildet sind, mit einer organischen EL-Schicht beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkristallhalbleitersubstrat in einem freien Raum, der durch eine Grundplatte und eine Abdeckplatte aus einem isolierenden Material und einem Verpackungsmaterial zum Verbinden der Grundplatte und der Abdeckplatte, definiert ist, dass die Abdeckplatte in einem Bereich der Abdeckplatte der mit der Pixeleinheit überlappt, ein durchsichtiges Material aufweist und, dass der freie Raum mit einem inerten Gas und einem Trockenmittel gefüllt ist.
Ein Einkristallsiliziumsubstrat kann bevorzugt als das Einkristallhalbleitersubstrat benutzt werden. Daneben kann der freie Raum bevorzugt mit einem inerten Gas, ausgewählt aus der Gruppe aus Helium, Argon, Krypton, Xenon und Stickstoff, und einem Trockenmittel, ausgewählt aus der Gruppe aus Bariumoxid und Silicagel, gefüllt sein.
Kurze Beschreibung der Figuren:
1 ist eine Querschnittsansicht einer organischen EL-Anzeigevorrichtung des Active-Matrix-Typs,
2A und 2B sind Diagramme, die den Aufbau der oberen Ebene und die Schaltkreisanordnung einer Pixeleinheit in der organischen EL-Anzeigevorrichtung zeigen,
3 ist eine Ansicht von oben der organischen EL-Anzeigevorrichtung des Typs Active Matrix,
4 ist eine Querschnittsansicht, die den Innenaufbau der organischen EL-Anzeigevorrichtung darstellt,
5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer Anzeigevorrichtung des Typs Brille, in der die organische EL-Anzeigevorrichtungen installiert sind, zeigt und
6A und 6B sind Querschnittsansichten der Anzeigevorrichtung des Typs Brille, in der die organischen EL-Anzeigevorrichtungen installiert sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
Als erstes wird eine organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der 1 beschrieben. Die organische EL-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Aufbau mit einer Pixeleinheit und Treiberschaltkreisen um die Pixeleinheit, wobei Feldeffekttransistoren des Typs "isoliertes Gate", die auf einem Einkristallhalbleitersubstrat (beispielsweise einem Einkristallsiliziumsubstrat) ausgebildet sind, benutzt werden.
Ein Substrat 101 ist aus Einkristallsilizium mit einem vergleichsweise hohen Widerstand (beispielsweise 10 Ωcm bei einem Typ n), wobei eine p-Wanne 102 und n-Wannen 103–105 darin selbst ausgerichtet angeordnet sind. Benachbarte FETs werden durch einen Feldoxidfilm 106 voneinander isoliert. Durch die Ausbildung des Feldoxidfilms 106 können durch Einführung von Bor (B) in ausgewählte Teile des Substrats 101 Kanalstopper mit Hilfe von Ionenimplantation gebildet werden.
Gateisolierende Filme 110, 116, 122 und 128 werden durch thermische Oxidation gebildet. Gates 111, 117, 123 und 129 bestehen aus polykristallinen Siliziumschichten 111a, 117a, 123a und 129a, die aus einem polykristallinen Siliziumfilm, der mit einer Dicke von 100–300 nm durch CVD abgeschieden wurde, ausgebildet wurden, und Silizidschichten 111b, 117b, 123b und 129b, die jeweils darauf mit einer Dicke von 50–300 nm ausgebildet wurden. Die polykristallinen Siliziumschichten können vorher mit Phosphor (P) mit einer Konzentration von ungefähr 10²¹/cm³ dotiert werden, um deren Widerstand zu verringern, oder es können auch nach der Ausbildung des polykristallinen Siliziumfilms Störatome des Typs n mit einer hohen Konzentration hineindiffundiert werden. Anwendbar als Material für die Silizidschichten sind Molybdänsilizid (MoSi_x), Wolframsilizid (WSi_x), Tantalsilizid (TaSi_x), Titansilizid (TiSi_x), usw., und die Silizidschichten können gemäß bekannter Verfahren gebildet werden.
Die leichtdotierten Drainbereiche 107 (LDD) eines p-Kanal-FETs 201 sind mit Bor (B) mit einer Dosis 1 × 10¹³–1 × 10¹⁴/cm² als Störatome dotiert, was zu einer Leitfähigkeit des Typs p führt. Andererseits werden die LDD-Bereiche 113 eines n-Kanal-FETs 202 und jene 119 und 125 eines Schalt-FETs 203 und eines stromsteuernden FETs 204, die aus n-Kanal-FETs gebildet sind, mit Phosphor (P) oder Arsen (As) als Störatome dotiert, was zu einer Leitfähigkeit des Typs n führt, wobei eine Dosis ähnlich der des p-Typs benutzt wird. Diese LDD-Bereiche werden jeweils selbst ausgerichtet durch Ionenimplantation oder Ionendotierung ausgebildet, wobei die entsprechenden Gates als Masken benutzt werden.
Seitenwandabstandshalter 112, 118, 124 und 130 werden so ausgebildet, dass nach der Ausbildung der LDD-Bereiche, ein isolierender Film, wie beispielsweise ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm, auf der gesamten Oberfläche des resultierenden Substrats mit Hilfe von CVD ausgebildet wird und, dass der isolierende Film uniform über dessen ganze Oberfläche durch anisotropisches trockenes Ätzen geätzt wird, so dass auf den Seitenwänden der entsprechenden Gates ein Teil überbleibt. Die Source- und Drainbereiche der jeweiligen FETs werden unter Ausnutzung der entsprechenden Seitenwandabstandshalter als Masken ausgebildet. Insbesondere werden die Source- 108 und Drain-109-Bereiche des p-Kanal-FETs 201 durch Ionenimplantierung von Bor (B) mit einer Dosis von 5 × 10¹⁴–1 × 10¹⁶/cm² gebildet. Der n-Kanal-FET 202, der Umschalt-FET 203 und der stromsteuernde FET 204, die aus diesen n-Kanal-FETs gebildet sind, werden jeweils mit den Sourcebereichen 114, 120 und 126 und den Drainbereichen 115, 121 und 127 durch Ionenimplantierung mit Arsen (As) mit einer Dosis von 5 × 10¹⁴–1 × 10¹⁶/cm² gebildet.
Ein erster isolierender Zwischenfilm 131 wird mit einer Dicke von 100–2000 nm aus einem Siliziumoxidfilm, einem oxidierten Siliziumnitridfilm oder einem ähnlichen Film bevorzugt durch Plasma-CVD oder CVD unter geringem Druck hergestellt. Ferner wird der erste isolierende Zwischenfilm 131 mit einem zweiten isolierenden Zwischenfilm 132 aus Phosphorsilikatglas (PSG), Borsilikatglas (BSG) oder Phosphoborsilikatglas (PBSG), beschichtet. Der zweite isolierende Zwischenfilm 132 wird durch Spincoating oder CVD unter normalem Druck hergestellt. Bei einer thermischen Aktivierung von 700–900°C kommt es zum Rückfluss des hergestellten Films. Diese Aktivierung wird nach der Herstellung durchgeführt und dient weiterhin als Wärmebehandlung, wodurch die Oberfläche des zweiten isolierenden Zwischenfilms 132 geglättet wird.
Sourceverdrahtungsleitungen 133, 135, 137 und 139 und Drainverdrahtungsleitungen 134, 136, 138 und 140 werden ausgebildet, nachdem Kontaktlöcher, die bis die Source- und Drainbereiche der entsprechenden FETs reichen, im ersten isolierenden Zwischenfilm 131 und dem geglätteten Film 132 ausgebildet wurden. Aluminium (Al), welches üblicherweise und oft als Material mit geringem Widerstand benutzt wird, kann für die Verdrahtungsleitungen benutzt werden. Alternativ kann eine mehrschichtige Struktur aus einer Al-Schicht und einer Titanschicht jeweils für die Verdrahtungsleitungen benutzt werden.
Ein Passivierungsfilm 141 aus Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder nitriertem Siliziumoxid wird durch Plasma-CVD hergestellt. Ferner wird ein dritter isolierender Zwischenfilm 142 aus einem organischen Kunstharzmaterial mit einer Dicke von 1–2 μm hergestellt. Als organisches Kunstharzmaterial kann benutzt werden: ein Polyimidkunstharz, ein Polyamidkunstharz, ein Acrylkunstharz, Benzocyclobuten (BCB), usw. Der Verdienst der Benutzung des organischen Kunstharzmaterials ist es, dass das Herstellungsverfahren des Films einfach ist, dass parasitäre Kapazitäten aufgrund einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante reduziert werden können, dass das Material zum Glätten geeignet ist, usw. Natürlich kann jeder beliebige organische Kunstharzfilm, anders als die oben genannten, benutzt werden. Hier wird Polyimidkunstharz benutzt und auf dem sich ergebenden Substrat aufgebracht, dann durch thermische Polymerisation behandelt, und in einem sauberen Ofen bei 300°C gebacken.
Eine Pixelelektrode 143 wird mit der Drainverdrahtungsleitung des stromsteuernden FETs 204 verbunden. Die Pixelelektrode 143 ist aus einem Material mit niedrigem Wiederstand, beispielsweise Aluminium. Ein Aluminiumfilm kann leicht mit bekannten Verfahren, wie beispielsweise Vakuumabscheiden oder Sputtering, hergestellt werden. Um den Kontrast zu verbessern, kann die Oberfläche der Pixelelektrode 143 so aufgeraut werden, dass sie diffus reflektiert.
Nach Ausbildung der Pixelelektroden 143 werden Kathodenschichten 144, die ein Metall mit geringer Austrittsarbeit aufweisen, auf allen Pixelelektroden ausgebildet. Da die Kathodenschicht 144 wenige nm oder so dünn ist, ist es unklar, ob eine echte Schicht gebildet wird oder ob gelegentlich Inseln entstehen. Daher wird ihre Kontur gestrichelt dargestellt.
Geeignete Materialien für die Kathodenschicht 144, die das Metall mit geringer Austrittsarbeit aufweist, sind Lithiumfluorid (LiF), Lithiumoxid (Li₂O), Bariumfluorid (BaF₂), Bariumoxid (BaO), Kalziumfluorid (CaF₂), Kalziumoxid (CaO), Strontiumoxid (SrO) oder Cäsiumoxid (Cs₂O). Da das Material isolierend ist, tritt ein Kurzschluss zwischen den Pixelelektroden selbst dann nicht auf, wenn die Kathodenschicht 144 eine verbindende Schicht ist. Natürlich kann eine Kathodenschicht aus einem bekannten Material mit Leitfähigkeit, wie beispielsweise MgAg-Elektroden, als Kathodenschicht benutzt werden. Dann ist es jedoch unerlässlich eigenständige Kathoden zu bilden oder zu strukturieren, um Kurzschlüsse zwischen den Pixelelektroden zu verhindern.
Eine organische EL-(elektrolumineszente)-Schicht 145 wird auf der Kathodenschicht 144 mit dem Metall mit geringer Austrittsarbeit gebildet. Obwohl ein bekanntes Material oder Struktur als organische EL-Schicht 145 benutzt werden kann, wird in der vorliegenden Erfindung ein Material mit weißer Lumineszenz benutzt. Vom Aufbau her kann die organische EL-Schicht 145 nur aus einer lumineszenten Schicht, die einen Ort für Rekombination bietet, gebildet sein. Falls nötig, ist es auch erlaubt, auf dieser eine Elektroneneinspritzschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Lochtransportschicht, eine Elektronenblockierschicht, eine Lochblockierschicht oder eine Locheinspritzschicht zu stapeln. In dieser Beschreibung werden alle Schichten, in denen Träger injiziert, transportiert oder rekombiniert werden als die "organische EL-Schicht" bezeichnet.
Weiterhin ist das organische EL-Material, das für die organische EL-Schicht 145 benutzt wird, ein hochmolekulares Material basierend auf einem Polymer. Beispielsweise wird die organische EL-Schicht dadurch hergestellt, dass PVK (Polyvinylcarbazol), Bu-PBD (2-(4'-tert-Butylphenyl)-5-(4''-biphenyl)-1,3,4-oxadiazol), Cumarin 6, DCM1 (4-Dicyanomethylen-2-methyl-6-p-dimethylaminostyryl-4H-pyran), TPB (Tetraphenylbutadien) und Nilrot in 1,2-Dichlormethan oder Chloroform gelöst werden und, dass die so erzielte Lösung durch Spincoating aufgetragen wird. Die Substratstruktur, die mit der Lösung beschichtet wurde, wird mit einer Drehfrequenz von ungefähr 500–1000 rpm 20–60 Sekunden lang gedreht, wodurch ein gleichmäßiger Film entsteht.
Natürlich wird der Film hergestellt nachdem das organische EL-Material mindestens dreimal, vorzugsweise fünfmal oder mehr, rektifiziert wurde (üblicherweise durch Dialysieren). Dadurch wird der Natriumgehalt des Materials auf 0,1 ppm oder weniger (bevorzugt 0,01 ppm oder weniger) verringert. Somit wird der Natriumanteil der organischen EL-Schicht 349 weniger als 0,1 ppm (bevorzugt 0,01 ppm oder weniger), und der Volumenwiderstand davon wird 1 × 10¹¹–1 × 10¹² Ωcm (vorzugsweise 1 × 10¹²–1 × 10¹³ Ωcm).
Die organische EL-Schicht 145, die so hergestellt wurde, wird mit einem durchsichtigen leitenden Film als Anodenschicht 146 beschichtet. Geeignet als transparenter leitender Film ist eine Verbindung (genannt "ITO") aus Indiumoxid und Zinnoxid, eine Verbindung aus Indiumoxid und Zinkoxid, Zinnoxid (SnO₂), Zinkoxid (ZnO) usw.
Außerdem wird die Anodenschicht 146 mit einem isolierenden Film als Passivierungsfilm 147 beschichtet. Der Passivierungsfilm 147 sollte bevorzugt ein Siliziumnitridfilm oder ein nitrierter Siliziumoxidfilm (ausgedrückt als "SiO_xN_y") sein.
Die Substratstruktur, die bis hierher beschrieben wurde, wird als "Active-Matrix-Substrat" bezeichnet. Das heißt, das "Aktiv-Matrix-Substrat" entspricht dem Substrat mit den FETs, den Pixelelektroden, die elektrisch mit den FETs verbunden sind, und den organischen EL-Elementen, einschließlich der Pixelelektroden als Kathoden (Kondensatoren aus den Kathodenschichten, der organischen EL-Schicht und den Anoden).
2(A) ist eine Ansicht der oberen Ebene der Pixeleinheit des Aktiv-Matrix-Substrats, während 2(B) ein Verbindungsdiagramm der Schaltungsanordnung der Pixeleinheit ist. In Wirklichkeit ist die Pixeleinheit (Bilddarstellungseinheit) so aufgebaut, dass viele Pixel in der Form einer Matrix angeordnet sind. Übrigens entspricht eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' in 2(A) der Querschnittsansicht der Pixeleinheit in 1. Dementsprechend werden in den 1 und 2(A) gemeinsame Bezugszeichen benutzt. Je nach Bedarf wird auf beide Figuren verwiesen. Dargestellt sind zwei Pixel in einer Ansicht der oberen Ebene der 2(A), welche die gleiche Struktur aufweisen. Wie in 2(B) gezeigt, werden zwei FETs pro Pixel für das organische EL-Element 205 angeordnet. Beide FETs sind vom n-Kanal-Typ und dienen als Umschalt-FET 203 und stromsteuernder FET 204.
In der obigen Art und Weise können auf dem Einkristallsiliziumsubstrat Treiberschaltungen, die jeweils auf CMOS-Schaltkreisen, die mit einem p-Kanal-FET 201 und einem n-Kanal-FET 202 ausgestattet sind, basieren, und Pixeleinheiten, die jeweils einen Umschalt-FET 203 und einen stromsteuernden FET 204, ausgebildet als n-Kanal-FETs, aufweisen, ausgebildet werden. Die Treiberschaltungen basierend auf CMOS-Schaltkreisen können beispielsweise einen Schiebespeicherschaltkreis, einen Dämpferschaltkreis, eine Signalabtastschaltung, einen D/A-Umwandler und einen Latchschaltkreis bilden. Da diese Schaltkreise aus Isolierschichtfeldeffekttransistoren, deren aktive Schichten aus Einkristallsilizium sind, aufgebaut sind, wird ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht und ein geringer Stromverbrauch kann durch Einstellen der Antriebsspannungen auf 3–5 V erzielt werden. Übrigens stellen die Strukturen der FETs, die in dieser Ausführungsform beschrieben wurden, nichts Anderes als Beispiele dar und die FETs müssen nicht auf die in 1 gezeigten Strukturen eingeschränkt werden.
3 ist eine Ansicht der obersten Ebene, die ein Aktiv-Matrix-Substrat darstellt. Sich auf die Figur beziehend umfasst das Aktiv-Matrix-Substrat ein Substrat 1000, eine Pixeleinheit 1001, Datenleitungstreiberschaltkreise 1003 und Scanleitungstreiberschaltkreise 1002. Inputanschlüsse für die jeweiligen Treiberschaltkreise sind Felder 1006 zum Drahtanschließen, wobei die Felder in der Nähe der Ränder des Substrats 1000 angeordnet sind. Die Felder sind mit den Treiberschaltkreisen über Leiter 1004–1005 verbunden. Die Pixeleinheit mit einer Größe von 0,5 Inch class bis 2,5 Inch class ist für die Herstellung gut geeignet.
Das Aktiv-Matrix-Substrat, das mit der organischen EL-Schicht ausgebildet, wird mit einer Verpackung abgedichtet, um sie vor externen Erschütterungen und den Umgebungsbedingungen, wie Staub und Feuchtigkeit, zu schützen. Die Form und der Aufbau der Verpackung sind in 4 beispielhaft dargestellt. Eine Grundplatte 401 aus einem isolierenden Material, wie beispielsweise Keramik, wird bereitgestellt, und das Aktiv-Matrix-Substrat 413 mit der organischen EL-Schicht wird darauf mit Glas, das bei geringen Temperaturen schmilzt, oder einer metallisierten Schicht 402 befestigt. Das Aktiv-Matrix-Substrat 413 wird über einen Leiterrahmen 404, der mit dem Aktiv-Matrix- Substrat 413 über Kabelstücke 412 aus Gold (Au) über Felder 410 zur Verdrahtung verbunden ist, mit außenliegenden Schaltkreisen verbunden.
Das Aktiv-Matrix-Substrat 413 wird mit einer keramischen Abdeckplatte 405 abgedichtet. Die keramische Abdeckplatte 405 wird mit Hilfe einer Verbindungsschicht 404 mit der Grundplatte 401 verbunden. Pyroceramzement, Wismutoxid-basiertes Glas, Bleioxidbasiertes Glas oder Ähnliches wird als Verbindungsschicht 404 benutzt. Ein Fensterbauteil 406 aus einer durchsichtigen Glasplatte oder Ähnlichem wird mit Klebstoff 407 in einem Bereich, wo die Abdeckplatte 405 aus Keramik oder einem ähnlichen isolierenden Material ähnlich dem der Grundplatte 401 über der Pixeleinheit des Aktiv-Matrix-Substrats 413 liegt, montiert und fixiert. So wird das Aktiv-Matrix-Substrat 413 mit der organischen EL-Schicht eingeschlossen und ein freier Raum 414 gebildet. Bevorzugt sollte der freie Raum 414 mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Argon, Helium, Krypton, Xenon oder Stickstoff, oder mit einem Trockenmittel (wie Bariumoxid) gefüllt werden. So wird es möglich, die Verschlechterung des EL-Elements, die Feuchtigkeit zugeordnet wird, etc., unterdrückt.
Obwohl in dieser Ausführungsform nicht gezeigt, können Farbfilter oder Black-Matrix-Schichten (lichteinfangende Schichten) entsprechend der individuellen Pixel, die durch die organische EL-Schicht auf dem Aktiv-Matrix-Substrat gebildet werden, auf der organische EL-Schicht bereitgestellt werden, um auch eine Farbanzeige zu ermöglichen. Alternativ können Farbfilter im Bereich des Fensters 406, wie in 4 dargestellt, angeordnet werden.
In dem in 4 dargestellten Zustand, der oben beschrieben wurde, ist der Leiterrahmen 403 mit den Anschlüssen der externen Einrichtung verbunden, wodurch ein Bildsignal, etc., eingegeben werden kann, um ein Bild auf der Pixeleinheit anzuzeigen. In dieser Beschreibung wird ein Produkt, das in einen Zustand gebracht wurde, in dem ein Bild angezeigt werden kann, da ein Leiterrahmen mit einem externen Schaltkreis verbunden wird, als "organische EL-Anzeigevorrichtung" bezeichnet.
Jetzt wird ein praktisches Beispiel beschrieben, in dem eine organische EL-Anzeigevorrichtung des Typs Active Matrix in einer Anzeigevorrichtung des Typs Brille angewandt wird. 5 zeigt eine schematische Ansicht der Anzeigevorrichtung des Typs Brille in diesem Beispiel. Die Anzeigevorrichtung des Typs Brille umfasst einen Hauptkörper 3006 mit zwei, Rechts- und Links-Anzeigeeinheiten, die aus organischen EL-Anzeige vorrichtungen 3602R, 3602L, Leiterplatten 3603R, 3603L und Linsen 3601R, 3601L aufgebaut sind.
6(A) zeigt eine Querschnittsansicht des Teils A, der in 5 angegeben ist, während 6(B) eine vergrößerte Ansicht des Teils B, der in 6(A) angegeben ist, darstellt. Wie in den 6(A) und 6(B) dargestellt, ist in der Anzeigevorrichtung des Typs Brille 3600 in diesem Beispiel die organische EL-Anzeigevorrichtung 3602R auf die Linse 3601R montiert und mit der Leiterplatte 3603R, die mit einem Signalsteuerschaltkreis usw. ausgestattet ist, über einen Leiterrahmen 3606R verbunden. Licht, das von der organischen EL-Anzeigevorrichtung 3602R ausgesandt wird, trifft auf das Auge 3604R eines Benutzers über einen optischen Pfad, der durch Pfeile in 6(A) angezeigt ist, wodurch der Benutzer ein Bild erkennen kann.
Aufgrund der spontanen Lumineszenz hat die organische EL-Anzeigevorrichtung einen weiten Sichtwinkel. Die organische EL-Anzeige wird in einer Anzeigevorrichtung des Typs Brille nicht gestört, selbst wenn sich die relativen Positionen der Anzeigevorrichtung und des Auges eines Benutzers verschieben.
Die vorliegende Erfindung bringt den folgenden Effekt mit sich:
da ein Einkristallhalbleitersubstrat mit Isolierschichtfeldeffekttransistoren und einer EL-Schicht in einem freien Raum, der durch eine Grundplatte und einer Abdeckplatte aus isolierendem Material und einem Verpackungsmaterial zum Verbinden der Grund- und Abdeckplatten definiert wird, gehalten wird, wobei der freie Raum mit einem inerten Gas und einem Trockenmittel gefüllt wird, kann eine organische EL-Anzeigevorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden, bei der die Oxidierung der EL-Schicht verhindert werden kann.

Claims

Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix mit: – einem Einkristallhalbleitersubstrat (101) über einer Grundplatte (401), – einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate, der auf dem Einkristallhalbleitersubstrat (101) vorgesehen ist, – einer organischen elektroluminiszierenden Schicht (145), die über dem Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate vorgesehen ist, – einer Abdeckplatte (405) über der elektroluminiszierenden Schicht (145), und – einem Verpackungsmaterial zum Verbinden der Grundplatte (401) und der Abdeckplatte (405), – wobei die Grundplatte (401) und die Abdeckplatte (405) aus einem isolierenden Material gebildet sind, – wobei das Einkristallhalbleitersubstrat (101) in einem freien Raum, der durch die Grundplatte (401) und der Abdeckplatte (405) und dem Verpackungsmaterial definiert ist, gehalten wird, – wobei der freie Raum mit einem inerten Gas und einem Trockenmittel gefüllt ist, und – wobei das Einkristallhalbleitersubstrat (101) an der Grundplatte (401) befestigt ist.
Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix nach Anspruch 1, wobei die Abdeckplatte (405) in einem Bereich der Abdeckplatte (405), der mit einem Pixelabschnitt auf dem Einkristallhalbleitersubstrat (101) überlappt, ein durchsichtiges Material aufweist.
Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix nach Anspruch 2, wobei das inerte Gas aus einer Gruppe aus Helium, Argon, Krypton, Xenon und Stickstoff ausgewählt ist, und das Trockenmittel Bariumoxid oder Silicagel ist.
Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix nach Anspruch 1, wobei das Packungsmaterial eine Klebeschicht (404) ist.
Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix nach Anspruch 4, wobei die Abdeckplatte (405) in einem Bereich der Abdeckplatte (405), der mit einem Pixelabschnitt auf dem Einkristallhalbleitersubstrat (101) überlappt, ein durchsichtiges Material aufweist.
Organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung des Typs active-matrix nach Anspruch 5, wobei die Grundplatte (401) und die Abdeckplatte (405) aus einem keramischen Material gebildet sind, und wobei das inerte Gas aus einer Gruppe aus Helium, Argon, Krypton, Xenon und Stickstoff ausgewählt ist, und das Trockenmittel Bariumoxid oder Silicagel ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die organische elektroluminiszierende Anzeigevorrichtung eine Anzeigevorrichtung für eine Anzeigevorrichtung des Typs Brille ist.