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DE69733057T2 - Verfahren zur herstellung einer matrixanzeigevorrichtung - Google Patents

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DE69733057T2
DE69733057T2 DE69733057T DE69733057T DE69733057T2 DE 69733057 T2 DE69733057 T2 DE 69733057T2 DE 69733057 T DE69733057 T DE 69733057T DE 69733057 T DE69733057 T DE 69733057T DE 69733057 T2 DE69733057 T2 DE 69733057T2
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electrode
liquid
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display substrate
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Mutsumi Kimura
Hiroshi Kiguchi
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren einer Matrixanzeigevorrichtung und insbesondere die Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung mit einer Struktur, in der lumineszentes Material selektiv an vorbestimmten Positionen auf einem Anzeigesubstrat angeordnet wird, wobei das Material zumindest während des Auftrags flüssig ist, wobei das Material exakt an den vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Matrixanzeigevorrichtungen, wie eine LCD- ("Liquid Crystal Display" – Flüssigkristallanzeige), eine EL- (Elektrolumineszenz-) Anzeigevorrichtung und dergleichen, werden häufig als unterschiedliche Anzeigevorrichtungen verwendet, die von geringem Geicht und dünn sind und eine hohe Bildqualität und hohe Definition aufweisen. Eine Matrixanzeigevorrichtung umfasst in einer Matrix gebildete Busleitungen, ein optisches Material (lumineszentes Material oder Lichtmodulationsmaterial) und nach Bedarf andere Komponenten.
  • In einer monochromatischen Matrixanzeigevorrichtung müssen Verdrahtungen und Elektroden in einer Matrix auf dem Anzeigesubstrat angeordnet sein, aber das optische Material kann gleichförmig über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats aufgetragen werden.
  • Wenn im Gegensatz dazu zum Beispiel eine sogenannte Matrixfarbanzeigevorrichtung unter Verwendung einer EL-Anzeigevorrichtung jener Art ausgeführt wird, die selbst Licht emittiert, ist es notwendig, drei Pixelelektroden anzuordnen, die den Primärfarben RGB von Licht für jedes Pixel entsprechen, und das optische Material entsprechend jeder der Primärfarben RGB für jede Pixelelektrode aufzutragen.
  • Das heißt, das optische Material muss selektiv an den vorbestimmten Positionen angeordnet werden.
  • Es besteht daher ein Bedarf an einer Entwicklung eines Verfahrens zur Strukturierung des optischen Materials. Geeignete Beispiele für effektive Strukturierungsverfahren beinhalten das Ätzen und Beschichten.
  • Das Ätzverfahren wird wie folgt ausgeführt.
  • Zunächst wird eine Schicht aus einem optischen Material über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats gebildet. Dann wird eine Resistschicht auf der optischen Materialschicht gebildet, durch eine Maske mit Licht bestrahlt und dann strukturiert. Dann wird die optische Materialschicht durch Ätzen in Übereinstimmung mit dem Resistmuster strukturiert.
  • In diesem Fall jedoch ist eine große Anzahl von Schritten erforderlich, und jedes Material und jede Vorrichtung, das/die verwendet wird, ist teuer, wodurch die Kosten steigen. Ebenso ist eine große Anzahl von Schritten erforderlich und jeder der Schritte ist kompliziert, wodurch der Durchsatz verschlechtert wird. Ferner haben einige optische Materialien, abhängig von den chemischen Eigenschaften, eine geringe Beständigkeit gegenüber dem Resist und einem Ätzmittel, und daher sind diese Schritte unmöglich.
  • Andererseits wird der Beschichtungsvorgang wie folgt ausgeführt.
  • Zunächst wird ein optisches Material in einem Lösemittel zur Bildung einer Lösung aufgelöst und die derart gebildete Lösung des optischen Materials wird selektiv an den vorbestimmten Positionen auf dem Anzeigesubstrat durch ein Tintenstrahlverfahren oder dergleichen aufgetragen. Falls erforderlich, wird dann das optische Material durch Erwärmen, Lichtbestrahlung oder dergleichen verfestigt. In diesem Fall ist eine geringe Anzahl von Schritten erforderlich, und jedes/jede der verwendeten Materialien und Vorrichtungen ist billig, wodurch die Kosten sinken. Ebenso ist eine geringe Anzahl von Schritten erforderlich und jeder der Schritte ist einfach, wodurch der Durchsatz verbessert wird. Ferner sind diese Schritte unabhängig von den chemischen Eigenschaften des verwendeten optischen Materials möglich, solange eine Lösung des optischen Materials gebildet werden kann.
  • Die Ausführung der Beschichtungsstrukturierungsmethode wird als einfach erachtet. Als Ergebnis eines Experiments haben die Erfinder jedoch festgestellt, dass beim Auftragen des optischen Materials durch das Tintenstrahlverfahren das optische Material mindestens mehrere zehn Male mit einem Lösemittel verdünnt werden muss, und die erhaltene Lösung daher eine hohe Fluidität aufweist, wodurch Schwierigkeiten entstehen, die Lösung an den Auftragspositionen zu halten, bis sie nach dem Auftrag vollständig verfestigt ist.
  • Mit anderen Worten, die Strukturierungspräzision verschlechtert sich aufgrund der Fluidität der Lösung des optischen Materials. Zum Beispiel fließt das optische Material, das in einem Pixel aufgetragen wurde, zu den benachbarten Pixeln und verschlechtert die optischen Eigenschaften der Pixel. Ebenso treten Schwankungen in den Beschichtungsflächen in den entsprechenden Pixeln auf, wodurch Schwankungen in der Beschichtungsdicke und somit in den optischen Eigenschaften des optischen Materials entstehen.
  • Obwohl dieses Problem deutlich bei einem optischen Material für EL-Anzeigevorrichtungen oder dergleichen, das während des Auftrags flüssig ist und dann verfestigt wird, markant auftritt, wird dieses Problem auch in Fällen beobachtet, in welchen ein Flüssigkristall, der sowohl während als auch nach dem Auftrag flüssig ist, selektiv auf das Anzeigesubstrat aufgetragen wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des ungelösten Problems nach dem Stand der Technik entwickelt, und eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung, in dem ein elektrolumineszentes Material sicher an vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann, während Eigenschaften, wie geringe Kosten, hoher Durchsatz und ein hohes Maß an Freiheit des Materials usw., beibehalten werden.
  • JP 06281917A, JP 07132288A, JP03192334A, US 5399390 und US 5274481 offenbaren alle die Verwendung eines Flüssigkristallmaterials, das mit Polymermaterial unterschiedlicher Farben dispergiert ist, um eine Anzeigevorrichtung zu bilden. Flüssigkristallmaterialien, die mit Polymermaterial unterschiedlicher Farben dispergiert sind, werden voneinander getrennt und zwischen zwei Substraten angeordnet.
  • JP 6308312A offenbart die Bildung von Farbfiltern mit einer gleichförmigen Filmoberfläche zur Verwendung in einer Anzeigevorrichtung.
  • DE 196 03 451 A offenbart ein Verfahren zur Bildung einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung, in dem Streifen aus elektrolumineszentem Material gebildet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung bereitgestellt, mit einer ersten Elektrode, die von einem Anzeigesubstrat gehalten wird, einer zweiten Elektrode, die über der ersten Elektrode angeordnet ist, einem elektrolumineszenten, lichtemittierenden Element, das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gehalten wird, einer Abtastleitung, einer Signalleitung und einem Schaltelement zum Steuern der Zustände der ersten Elektrode, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    Bilden einer Höhendifferenz an einem peripheren Bereich um die erste Elektrode, so dass die Höhe des peripheren Bereichs um die erste Elektrode höher als jene der ersten Elektrode in Bezug auf das Anzeigesubstrat wird; und Aufbringen einer flüssigen Lösung, die ein optisches Material in einem Lösemittel umfasst, auf eine vorbestimmte Position, die der ersten Elektrode entspricht; und Verdampfen des Lösemittels zur Bildung des elektrolumineszenten, lichtemittierenden Elements.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm einer Schaltung, die einen Teil einer Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine vergrößerte Draufsicht, die die Ebenenstruktur eines Pixelbereichs zeigt.
  • 3 bis 5 sind Schnittansichten, die den Ablauf eines Herstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
  • 6 ist eine Schnittansicht, die eine modifizierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 7 ist eine Draufsicht und eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform zeigen.
  • 8 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Herstellungsverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
  • 9 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Herstellungsverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
  • 10 ist eine Schnittansicht, die einen Teil eines Herstellungsverfahrens gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • In der Folge werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (1) Erste Ausführungsform
  • 1 bis 5 sind Zeichnungen, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. In dieser Ausführungsform werden eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Herstellungsverfahren für diese der vorliegenden Erfindung bei einer EL-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix angewandt. Insbesondere zeigen diese Zeichnungen eine Ausführungsform, in der ein lumineszentes Material als optisches Material aufgetragen wird, und Abtastleitungen, Signalleitungen und allgemeine Stromversorgungsleitungen als Verdrahtung dienen.
  • 1 ist eine Zeichnung einer Schaltung, die einen Teil einer Anzeigevorrichtung 1 in dieser Ausführungsform zeigt. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst eine Verdrahtung mit einer Vielzahl von Abtastleitungen 131, einer Vielzahl von Signalleitungen 132, die sich in die Richtung erstrecken, die die Abtastleitungen 131 kreuzt, und einer Vielzahl von allgemeinen Stromversorgungsleitungen 133, die sich parallel zu den Signalleitungen 132 erstrecken; und einen Pixelbereich 1A, der für jede der Schnittstellen der Ab tastleitungen 131 und der Signalleitungen 132 bereitgestellt ist.
  • Für die Signalleitungen 132 ist eine datenseitige Treiberschaltung 3, die ein Schieberegister, einen Pegelverschieber, eine Videoleitung und einen Analogschalter umfasst, bereitgestellt. Für die Abtastleitungen 131 ist eine abtastseitige Treiberschaltung 4 bereitgestellt, die ein Schieberegister und einen Pegelverschieber umfasst. In jedem Pixelbereich 1A ist Folgendes bereitgestellt: ein Schaltdünnfilmtransistor 142, in dem ein Abtastsignal durch eine Abtastleitung 131 zu einer Gate-Elektrode geleitet wird, ein Haltekondensator cap zum Halten eines Bildsignals, das von einer Signalleitung 132 durch den Schaltdünnfilmtransistor 142 zugeleitet wird, ein Stromdünnfilmtransistor 143, in dem das Bildsignal, das von dem Haltekondensator cap gehalten wird, einer Gate-Elektrode zugeleitet wird, eine Pixelelektrode 141, zu der ein Antriebsstrom von einer allgemeinen Stromversorgungsleitung 133 fließt, wenn eine elektrische Verbindung zu der allgemeinen Stromversorgungsleitung durch den Stromdünnfilmtransistor 143 hergestellt ist, und ein lichtemittierendes Element 140, das zwischen der Pixelelektrode 141 und einer Reflexionselektrode 154 gehalten wird.
  • Wenn in dieser Konfiguration der Schaltdünnfilmtransistor 142 durch Antreiben der Abtastleitungen 131 eingeschaltet wird, wird das Potenzial pf der Signalleitungen 132 vom Haltekondensator cap gehalten und der Ein/Aus-Zustand des Stromdünnfilmtransistors 143 wird in Übereinstimmung mit dem Zustand des Haltekondensators cap bestimmt. Dann fließt ein Strom von der allgemeinen Stromversorgungsleitung 133 durch den Kanal des Stromdünnfilmtransistors 143 zu der Pixelelektrode 141, und ein Strom fließt durch das lichtemittierende Element 140 zu der Reflexionselektrode 154, wodurch das lichtemittierende Element 140 Licht entsprechend der hindurchströmenden Strommenge emittiert.
  • Jeder der Pixelbereiche 1A hat eine planare Struktur, in der die Pixelelektrode 141 mit rechteckiger planarer Form so angeordnet ist, dass ihre vier Seiten von einer Signalleitung 132, einer allgemeinen Stromversorgungsleitung 133, einer Abtastleitung 131 und einer Abtastleitung für eine andere Pixelelektrode umgeben sind, wie in 2 dargestellt, die eine vergrößerte Draufsicht bei entfernter Reflexionselektrode und entferntem lichtemittierendem Element ist.
  • 3 bis 5 sind Schnittansichten, die der Reihe nach die Schritte zur Herstellung des Pixelbereichs 1A zeigen und einem Querschnitt entsprechen, der entlang der Linie A-A in 2 verläuft. Das Verfahren zur Herstellung des Pixelbereichs 1A wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
  • Zunächst wird, wie in 3(a) dargestellt, auf einem transparenten Anzeigesubstrat 121 ein Basisschutzfilm (nicht dargestellt), der einen Siliziumoxidfilm mit einer Dicke von etwa 2000 bis 5000 Ångström umfasst, durch eine Plasma-CVD-Methode unter Verwendung von TEOS-(Tetraethoxysilan) und Sauerstoffgas als Rohmaterialgase nach Bedarf gebildet. Anschließend wird die Temperatur des Anzeigesubstrats 121 auf etwa 350°C eingestellt und auf der Oberfläche des Basisschutzfilms ein Halbleiterfilm 200, der einen amorphen Siliziumfilm mit einer Dicke von etwa 300 bis 700 Ångström (1 μm = 107 Å) umfasst, durch die Plasma-CVD-Methode gebildet. Der Halbleiterfilm 200, der einen amorphen Siliziumfilm umfasst, wird dann dem Kristallisierungsschritt durch Laserglühen oder Festphasenwachstum unterzogen, um den Halbleiterfilm 200 zu einem Polysiliziumfilm zu kristallisieren. Beim Laserglühen wird zum Beispiel ein Exzimerlaserlinienstrahl mit einer Längendimension von 400 mm und einer Ausgangsstärke von zum Beispiel 200 mJ/cm3 verwendet. Der Linienstrahl wird so geführt, dass ein Teil davon, der 90% der Laserstärken spitze in Richtung der kurzen Dimension entspricht, bei jedem der Bereiche angewandt wird.
  • Anschließend wird der Halbleiterfilm 200, wie in 3(b) dargestellt, zur Bildung eines inselförmigen Halbleiterfilms 210 strukturiert, und auf der Oberfläche des Halbleiterfilms 210 wird ein Gate-Isolierfilm 220, der einen Siliziumoxidfilm oder Nitridfilm mit einer Dicke von etwa 600 bis 1500 Ångström umfasst, durch die Plasma-CVD-Methode unter Verwendung von TEOS- (Tetraethoxysilan) und Sauerstoffgas als Rohmaterialgase gebildet. Obwohl der Halbleiterfilm 210 für den Kanalbereich und- für Source- und Drain-Bereiche des Stromdünnfilmtransistors 143 verwendet wird, wird auch ein anderer Halbleiterfilm zur Bildung des Kanalbereichs und der Source- und Drain-Bereiche des Schaltdünnfilmtransistors 142 in einer anderen Schnittansicht gebildet. Das heißt, in dem in 3 bis 5 dargestellten Herstellungsverfahren werden zwei Arten von Transistoren 142 und 143 gleichzeitig gebildet, aber beide Transistoren werden nach demselben Verfahren gebildet. Daher wird in der Folge in Bezug auf die Transistoren nur der Stromdünnfilmtransistor 143 beschrieben, und die Beschreibung des Schaltdünnfilmtransistors 142 wird unterlassen.
  • Wie in 3(c) dargestellt, wird anschließend ein leitender Film, der einen metallischen Film aus Aluminium, Tantal, Molybdän, Titan, Wolfram oder dergleichen umfasst, durch ein Sputterverfahren gebildet und dann strukturiert, um eine Gate-Elektrode 143A zu bilden.
  • In diesem Zustand wird eine hohe Konzentration von Phosphorionen implantiert, um Source- und Drain-Bereiche 143a und 143b in dem Siliziumdünnfilm 210 in Selbstausrichtung zu der Gate-Elektrode 143 zu bilden. Ein Abschnitt, in den keine Störstellen eingeführt werden, dient als Kanalbereich 143c.
  • Anschließend wird, wie in 3(d) dargestellt, ein Zwischenlagen-Isolierfilm 230 gebildet, Kontaktlöcher 232 und 234 gebildet, und dann werden Verbindungselektroden 236 und 238 in den Kontaktlöchern 232 beziehungsweise 239 versenkt.
  • Wie in 3(e) dargestellt, werden anschließend auf dem Zwischenlagen-Isolierfilm 230 eine Signalleitung 132, eine allgemeine Stromversorgungsleitung 133 und eine Abtastleitung (in 3 nicht dargestellt) gebildet. Jede der Signalleitungen 132, der allgemeinen Stromversorgungsleitungen 133 und der Abtastleitungen ist mit ausreichender Dicke gebildet, unabhängig von der erforderlichen Dicke als Verdrahtung. Insbesondere ist jede der Leitungen zu einer Dicke von etwa 1 bis 2 μm gebildet. Die Verbindungselektrode 238 und jede der Leitungen können in demselben Schritt gebildet werden. In diesem Fall ist die Verbindungselektrode 238 aus einem ITO-Film gebildet, der in der Folge beschrieben wird.
  • Dann wird ein Zwischenlagen-Isolierfilm 240 so gebildet, dass er die oberen Oberflächen der Leitungen bedeckt, ein Kontaktloch 242 wird an einer Position gebildet, die der Verbindungselektrode 236 entspricht, und ein ITO-Film wird so gebildet, dass er das Kontaktloch 242 füllt, wonach eine Strukturierung des ITO-Films zur Bildung einer Pixelelektrode 141 folgt, die elektrisch an den Source- und Drain-Bereich 143a an der vorbestimmten Position angeschlossen ist, die von der Signalleitung 132, der allgemeinen Stromversorgungsleitung 133 und der Abtastleitung umgeben ist.
  • In 3(e) entspricht der Abschnitt zwischen der Signalleitung 132 und der allgemeinen Stromversorgungsleitung 133 der vorbestimmten Position, wo das optische Material angeordnet ist. Ein Höhenunterschied 111 wird zwischen der vorbestimmten Position und ihrer Peripherie durch die Signal leitung 132 und die allgemeine Stromversorgungsleitung 133 gebildet. Insbesondere wird der Höhenunterschied 111 in konkaver Form gebildet, wobei die vorbestimmte Position tiefer liegt als ihre Peripherie.
  • Wie in 4(a) dargestellt, wird anschließend ein flüssiges (eine Lösung in einem Lösemittel) optisches Material (ein Vorläufer) 114A zur Bildung einer Löcherinjektionsschicht, die einer unteren Schicht des lichtemittierenden Elements 140 entspricht, durch ein Tintenstrahlkopfverfahren abgegeben, wobei die obere Seite des Anzeigesubstrats 121 nach oben gedreht ist, um das optische Material selektiv auf dem Bereich aufzutragen (auf der vorbestimmten Position), der von dem Höhenunterschied 111 umgeben ist. Da die einzelnen Punkte des Tintenstrahlverfahrens im Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung nicht enthalten sind, werden diese Punkte ausgelassen (hinsichtlich eines solchen Verfahrens wird zum Beispiel auf die Ungeprüften Japanischen Patentschriften Nr. 56-13184 und 2-167751 verwiesen).
  • Materialien zur Bildung der Löcherinjektionsschicht umfassen Polyphenylenvinylen, das aus Polytetrahydrothiophenylphenylen als Polymervorläufer erhalten wird, 1,1-Bis-(4-N,N-Ditolylaminophenyl)cyclohexan, Tris(8-hydroxychinolynol)aluminium und dergleichen.
  • Obwohl der flüssige Vorläufer 114A zu diesem Zeitpunkt eine hohe Fluidität besitzt und zur horizontalen Ausbreitung neigt, wird die Höhendifferenz 111 gebildet, die die Auftragsposition umgibt, wodurch verhindert wird, dass sich der flüssige Vorläufer 114A über die Höhendifferenz 111 hinaus zu der Außenseite der vorbestimmten Position ausbreitet, solange die Menge des flüssigen Vorläufers 114A, die in einem einzigen Auftrag aufgebracht wird, nicht übermäßig erhöht wird.
  • Wie in 4(b) dargestellt, wird anschließend das Lösemittel des flüssigen Vorläufers 114A durch Erwärmung oder Lichtbestrahlung verdampft, um eine dünne, massive Löcherinjektionsschicht 140a auf der Pixelelektrode 141 zu bilden. Abhängig von der Konzentration des flüssigen Vorläufers 114A wird nur eine dünne Löcherinjektionsschicht 140a gebildet. Wenn eine dickere Löcherinjektionsschicht 140a erforderlich ist, werden daher die in 4(a) und (b) dargestellten Schritte nach Bedarf wiederholt, um die Löcherinjektionsschicht 140A mit einer ausreichenden Dicke zu bilden, wie in 4(c) dargestellt ist.
  • Wie in 5(a) dargestellt, wird anschließend eine Flüssigkeit (eine Lösung in einem Lösemittel) eines optischen Materials (organischen fluoreszierenden Materials) 114B zur Bildung eines organischen Halbleiterfilms, der einer oberen Schicht des lichtemittierenden Elements 140 entspricht, durch das Tintenstrahlkopfverfahren abgegeben, wobei die obere Fläche des Anzeigesubstrats 121 nach oben gedreht ist, um das optische Material selektiv auf dem Bereich (auf der vorbestimmten Position) aufzutragen, der von dem Höhenunterschied 111 umgeben ist.
  • Zu organischen fluoreszierenden Materialien zählen Cyanopolyphenylenvinylen, Polyphenylenvinylen, Polyalkylphenylen, 2,3,6,7-Tetrahydro-11-oxo-1H,5H,11H(1)benzopyrano[6,7,8-ij]-chinolizin-10-carbonsäure, 1,1-Bis-(4-N,N-Ditolylaminophenyl)cyclohexan, 2-13',4'-Dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-1-benzopyryliumperchlorat, Tris(8-hydroxychinolynol)aluminium, 2,3,6,7-Tetrahydro-9-methyl-11-oxo-1H,5H,11H(1)benzopyrano[6,7,8-ij]-chinolizin, aromatische Diaminderivate (TDP), Oxydiazoldimere (OXD), Oxydiazolderivate (PBD), Distyrylarylenderivate (DSA), Chinolynolmetallkomplexe, Beryllium-benzochinolynolderivate (Bebq), Triphenylaminderivate (MTDATA), Distyrylderivate, Pyrazolindimere, Rubren, Chinacridon, Triazolderivate, Polyphenylen, Polyalkylfluoren, Polyalkylthiophen, Azomethin-Zinkkomplexe, Porphyrin-Zinkkomplexe, Benzoxazol-Zinkkomplexe, Phenanthroineuropiem-Komplexe, und dergleichen.
  • Obwohl das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B zu diesem Zeitpunkt hohe Fluidität besitzt und zur horizontalen Ausbreitung neigt, wird die Höhendifferenz 111 so gebildet, dass sie die Auftragsposition umgibt, wodurch verhindert wird, dass das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B sich über die Höhendifferenz 111 hinaus zu der Außenseite der vorbestimmten Position ausbreitet, solange die Menge des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B, die in einem einzigen Auftrag aufgebracht wird, nicht übermäßig erhöht wird.
  • Wie in 5(b) dargestellt, wird anschließend das Lösemittel des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B, durch Erwärmung oder Lichtbestrahlung verdampft, um einen massiven organischen Halbleiterfilm 140b auf der Löcherinjektionsschicht 140A zu bilden. Abhängig von der Konzentration des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B wird nur ein dünner organischer Halbleiterfilm 140b gebildet. Wenn eine dickere organische Halbleiterschicht 140b erforderlich ist, werden daher die in 5(a) und (b) dargestellten Schritte nach Bedarf wiederholt, um den organischen Halbleiterfilm 140B mit ausreichender Dicke zu bilden, wie in 5(c) dargestellt ist.
  • Die Löcherinjektionsschicht 140A und der organische Halbleiterfilm 140B bilden das lichtemittierende Element 140. Wie in 5(d) dargestellt, wird schließlich die Reflexionselektrode 154 über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats 121 oder in Streifen gebildet.
  • In dieser Ausführungsform werden Leitungen, wie die Signalleitung 132, die allgemeine Stromversorgungsleitung 133 und dergleichen so gebildet, dass sie die Bearbeitungsposition umgeben, wo das lichtemittierende Element 140 angeordnet ist, und werden mit einer Dicke gebildet, die größer als die normale Dicke ist, um die Höhendifferenz 111 zu bilden, und der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B werden selektiv aufgetragen. Daher hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Strukturierungspräzision des lichtemittierenden Elements 140 hoch ist.
  • Obwohl die Bildung der Höhendifferenz 111 bewirkt, dass die Reflexionselektrode 154 eine Oberfläche mit relativ großer Unebenheit hat, wird die Möglichkeit, eine Störung, wie eine Trennung oder dergleichen, zu verursachen, durch Erhöhung der Dicke der Reflexionselektrode 154 in einem bestimmten Maße deutlich verringert.
  • Da die Höhendifferenz 111 durch Verwendung der Leitungen, wie der Signalleitung 132, der allgemeinen Stromversorgungsleitung 133 und dergleichen gebildet wird, kommt kein neuer Schritt hinzu, und das Herstellungsverfahren wird nicht deutlich kompliziert.
  • Um mit Sicherheit zu verhindern, dass der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B von der Innenseite der Höhendifferenz 111 nach außen fließen, wird folgendes Verhältnis vorzugsweise zwischen der Beschichtungsdicke da des flüssigen Vorläufers 114A und des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B und der Höhe ds der Höhendifferenz 111 hergestellt. da < dr (1)
  • Wenn das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B aufgetragen wird, ist die Löcherinjektionsschicht 140A bereit gebildet, und somit muss die Höhe dr der Höhendifferenz 111 als Wert betrachtet werden, der durch Subtraktion der Dicke der Löcherinjektionsschicht 140A von der anfänglichen Dicke erhalten wird.
  • Ist die Gleichung (1) erfüllt, wird auch das folgende Verhältnis wird zwischen der Antriebsspannung Vd, die zu dem organischen Halbleiterfilm 140B geleitet wird, der Gesamtdicke db des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Materials 114B, der Konzentration r des flüssigen, organischen, fluoreszierenden Material 114B und der minimalen elektrischen Feldstärke Et (elektrischen Schwellenfeldstärke), bei der eine Änderung in optischen Eigenschaften des organischen Halbleiterfilms 140B eintritt, erstellt. Vd/(db·r) > Et (2)
  • In diesem Fall ist das Verhältnis zwischen der Beschichtungsdicke und der Antriebsspannung definiert, und es wird sichergestellt, dass der organische Halbleiterfilm 140B eine elektrooptische Wirkung zeigt.
  • Zur Sicherstellung der Flachheit der Höhendifferenz 111 und des lichtemittierenden Elements 140 und der Gleichförmigkeit in Änderungen in den optischen Eigenschaften des organischen Halbleiterfilms 140B und zur Vermeidung eines Kurzschlusses kann andererseits das folgende Verhältnis zwischen der Dicke df des lichtemittierenden Elements 140 zum Zeitpunkt der Vollendung und der Höhe dr der Höhendifferenz 111 erstellt werden: df = dr (3)
  • Wenn die Gleichung (3) erfüllt ist und die folgende Gleichung (4) erfüllt ist, ist zusätzlich das Verhältnis zwischen der Dicke des lichtemittierenden Elements 140 zum Zeitpunkt der Vollendung und der Antriebsspannung definiert, und es ist sichergestellt, dass das organische fluoreszierende Material eine elektroopische Wirkung zeigt. Vd/df > Et (4)
  • In diesem Fall jedoch ist die Dicke df die Dicke des organischen Halbleiterfilms 140B zum Zeitpunkt der Vollendung und nicht die Dicke des gesamten lichtemittierenden Elements 140.
  • Das optische Material, das die obere Schicht der lichtemittierenden Schicht 140 bildet, ist nicht auf das organische fluoreszierende Material 114B beschränkt, und es kann ein anorganisches fluoreszierendes Material verwendet werden.
  • Jeder der Transistoren 142 und 143 als Schaltelemente besteht vorzugsweise aus polykristallinem Silizium, das durch einen Niedertemperaturprozess bei 600°C oder weniger gebildet wird, wodurch geringe Kosten unter Verwendung eines Glassubstrates und eine hohe Leistung aufgrund einer hohen Mobilität erreicht werden. Die Schaltelemente können aus amorphem Silizium oder polykristallinem Silizium hergestellt werden, gebildet durch einen Hochtemperaturprozess bei 600°C oder mehr.
  • Neben dem Schaltdünnfilmtransistor 142 und dem Stromdünnfilmtransistor 143 kann ein weiterer Transistor bereitgestellt sein, oder es kann ein System eines Antriebs durch nur einen Transistor verwendet werden.
  • Die Höhendifferenz 111 kann durch Verwendung der ersten Busleitungen in einer passiven Matrixanzeigevorrichtung, der Abtastleitungen 131 in einer aktiven Matrixanzeigevorrichtung, oder der Lichtabschirmschicht gebildet werden.
  • In dem lichtemittierenden Element 140 kann die Löcherinjektionsschicht 190A fehlen, obwohl die Effizienz der Lichtemission (Rate der Löcherinjektion) leicht abnimmt. Als Alternative wird eine Elektroneninjektionsschicht zwischen dem organischen Halbleiterfilm 140B und der Reflexionselektrode 159 anstelle der Löcherinjektionsschicht 140A gebildet, oder es kann sowohl die Löcherinjektionsschicht als auch die Elektroneninjektionsschicht gebildet werden.
  • Obwohl in dieser Ausführungsform das gesamte lichtemittierende Element 140 selektiv in Hinsicht auf eine Farbanzeige angeordnet ist, kann zum Beispiel in einer monochromen Anzeigevorrichtung 1 der organische Halbleiterfilm 190B gleichförmig über der gesamten Oberfläche des Anzeigesubstrats 121 gebildet werden, wie in 6 dargestellt. Selbst in diesem Fall jedoch muss die Löcherinjektionsschicht 140A selektiv an jeder der vorbestimmten Positionen angeordnet sein, um eine Kreuzkopplung zu vermeiden, und daher ist es sehr effektiv, das optische Material unter Verwendung der Höhendifferenz 111 aufzutragen.
  • (2) Zweite Ausführungsform
  • 7 ist eine Zeichnung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Herstellungsverfahren für diese gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer passiven Matrixanzeigevorrichtung unter Verwendung einer EL-Anzeigevorrichtung angewandt wird.
  • 7(a) ist eine Draufsicht, die die Anordnung einer Vielzahl von ersten Busleitungen 300 und einer Vielzahl von zweiten Busleitungen 310 zeigt, die senkrecht zu den ersten Busleitungen 300 angeordnet sind, und 7(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 7(a). Dieselben Komponenten wie in der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen und deren Beschreibung wird unterlassen. Da Einzelheiten des Herstellungsverfahrens auch dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind, ist das Verfahren weder in den Zeichnungen dargestellt noch beschrieben.
  • Das heißt, in dieser Ausführungsform ist ein Isolierfilm 320 aus zum Beispiel SiO2 so angeordnet, dass er die vorbestimmte Position umgibt, wo das lichtemittierende Element 140 angeordnet ist, um die Höhendifferenz 111 zwischen der vorbestimmten Position und ihrer Peripherie zu bilden.
  • Wie die erste Ausführungsform kann diese Struktur verhindern, dass der flüssige Vorläufer 114A und das flüssige, organische, fluoreszierende Material 114B während des selektiven Auftrags aus der Peripherie auslaufen, und hat den Vorteil, eine Hochpräzisionsstrukturierung zu erreichen.
  • (3) Dritte Ausführungsform (nicht Teil der vorliegenden Erfindung)
  • 8 ist eine Zeichnung, die eine dritte Ausführungsform zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, in der, wie in der ersten Ausführungsform, eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Herstellungsverfahren für diese gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer EL-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp angewandt werden. Insbesondere wird die Höhendifferenz 111 durch Verwendung der Pixelelektrode 141 gebildet, wodurch eine Hochpräzisionsstrukturierung möglich wird. Dieselben Komponenten wie in den oben genannten Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 8 ist eine Schnittansicht, die einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens zeigt, und die Schritte vor und nach diesem Schritt sind weder dargestellt noch beschrieben, da sie im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
  • Das heißt, in dieser Ausführungsform wird die Pixelelektrode 141 mit einer Dicke gebildet, die größer als eine normale Dicke ist, um die Höhendifferenz 111 zwischen der Pixelelektrode 141 und ihrer Peripherie zu bilden. Mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform wird die Höhendifferenz in einer konvexen Form gebildet, wobei die Pixelelektrode 141, die später mit dem optischen Material beschichtet wird, höher als ihre Peripherie ist.
  • Wie in der ersten Ausführungsform wird zur Bildung der Löcherinjektionsschicht, die der unteren Schicht des lichtemittierenden Elements 140 entspricht, das flüssige (eine Lösung in einem Lösemittel) optische Material (der Vorläufer) 114A abgegeben, um das optische Material auf der oberen Oberfläche der Pixelelektrode 141 aufzutragen.
  • Anders als in der ersten Ausführungsform jedoch wird der flüssige Vorläufer 114A auf das Anzeigesubstrat aufgetragen, während das Anzeigesubstrat umgedreht ist, d. h., in einem Zustand, in dem die obere Oberfläche der Pixelelektrode 141, die mit dem Vorläufer 114A beschichtet wird, nach unten gedreht ist.
  • Dadurch bleibt der flüssige Vorläufer 114A durch die Schwerkraft und Oberflächenspannung auf der oberen Oberfläche der Pixelelektrode und breitet sich nicht zu ihrer Peripherie aus. Daher kann der flüssige Vorläufer 114A durch Erwärmung oder Lichtbestrahlung verfestigt werden, um dieselbe dünne Löcherinjektionsschicht zu bilden, wie in 4(b) dargestellt, und dieser Schritt wird wiederholt, um die Löcherinjektionsschicht zu bilden. Der organische Halbleiterfilm kann auch durch dasselbe Verfahren gebildet werden.
  • Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform das flüssige optische Material durch Verwendung der Höhendifferenz 111, die in konvexer Form gebildet ist, aufgetragen, wodurch die Strukturierungspräzision des lichtemittierenden Elements verbessert wird.
  • Die Menge des flüssigen optischen Materials, die auf der oberen Oberfläche der Pixelelektrode 141 verbleibt, kann durch Nutzung der Trägheitskraft, wie der Zentrifugalkraft oder dergleichen, eingestellt werden.
  • (4) Vierte Ausführungsform
  • 9 ist eine Zeichnung, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der, wie in der ersten Ausführungsform, eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Herstellungsverfahren für diese gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer EL-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp angewandt werden. Dieselben Komponenten wie in den oben genannten Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 9 ist eine Schnittansicht, die einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens zeigt, und die Schritte vor und nach diesem Schritt sind weder dargestellt noch beschrieben, da sie im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
  • Das heißt, in dieser Ausführungsform wird zunächst die Reflexionselektrode 154 auf dem Anzeigesubstrat 121 gebildet und dann wird der Isolierfilm 320 auf der Reflexionselektrode 154 so gebildet, dass er die vorbestimmte Position umgibt, wo das lichtemittierende Element 140 später angeordnet wird, und somit die Höhendifferenz 111 in konkaver Form bildet, wobei die vorbestimmte Position tiefer als ihre Peripherie liegt.
  • Wie in der ersten Ausführungsform wird dann das flüssige optische Material durch das Tintenstrahlverfahren selektiv in dem Bereich aufgetragen, der von der Höhendifferenz 111 umgeben ist, um das lichtemittierende Element 140 zu bilden.
  • Andererseits werden Abtastleitungen 131, Signalleitungen 132, Pixelelektroden 141, Schaltdünnfilmtransistoren 142, Stromdünnfilmtransistoren 143 und ein Isolierfilm 240 auf einem Ablösesubstrat 122 durch eine Ablöseschicht 152 gebildet.
  • Schließlich wird die Struktur, die von der Ablöseschicht 152 auf dem Ablösesubstrat 122 abgezogen wurde, auf das Anzeigesubstrat 121 übertragen.
  • In dieser Ausführungsform wird das flüssige optische Material unter Verwendung der Höhendifferenz 111 aufgetragen, wodurch eine Strukturierung mit hoher Präzision möglich wird.
  • Ferner ist in dieser Ausführungsform möglich, eine Beschädigung des Basismaterials, wie des lichtemittierenden Elements 140, in folgenden Schritten, oder eine Beschädigung der Abtastleitungen 131, der Signalleitungen 132, der Pixelelektroden 141, der Schaltdünnfilmtransistoren 142, der Stromdünnfilmtransistoren 143 oder des Isolierfilms 240 aufgrund des Auftrags des optischen Materials zu verringern.
  • Obwohl in dieser Ausführungsform eine aktive Matrixanzeigevorrichtung beschrieben ist, kann eine passive Matrixanzeigevorrichtung verwendet werden.
  • (5) Fünfte Ausführungsform
  • 10 ist eine Zeichnung, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, in der, wie in der ersten Ausführungsform, eine Matrixanzeigevorrichtung und ein Herstellungsverfahren für diese gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer EL-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp angewandt werden. Dieselben Komponenten wie in den oben genannten Ausführungsformen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. 10 ist eine Schnittansicht, die einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens zeigt, und die Schritte vor und nach diesem Schritt sind, weder dargestellt noch beschrieben, da sie im Wesentlichen dieselben wie in der ersten Ausführungsform sind.
  • Das heißt, in dieser Ausführungsform wird die Höhendifferenz 111 in konkaver Form durch Verwendung des Zwischenlagen-Isolierfilms 240 gebildet, um denselben Vorgang und dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform zu erhalten.
  • Da die Höhendifferenz 111 durch Verwendung des Zwischenlagen-Isolierfilms 240 gebildet wird, wird auch kein neuer Schritt hinzugefügt, und somit wird das Herstellungsverfahren nicht deutlich kompliziert.
  • Die Höhendifferenz 111 kann durch Bilden eines Materials auf dem Ablösesubstrat durch die Ablöseschicht und anschließendes Übertragen der Struktur, die von der Ablöseschicht auf dem Ablösesubstrat abgelöst wurde, auf das Anzeigesubstrat gebildet werden.
  • Obwohl in jeder der oben genannten Ausführungsformen ein organisches oder anorganisches EL-Material als optisches Material verwendet wird, ist das optische Material nicht auf diese Materialien beschränkt, und kann ein Flüssigkristall sein.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Da, wie zuvor beschrieben, in der vorliegenden Erfindung ein flüssiges optisches Material unter Verwendung einer Höhendifferenz aufgetragen wird, entsteht die Wirkung einer Verbesserung der Strukturierungspräzision des optischen Materials.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Matrixanzeigevorrichtung (1) mit einer ersten Elektrode (141), die von einem Anzeigesubstrat (121) gehalten wird, einer zweiten Elektrode (154), die über der ersten Elektrode angeordnet ist, einem elektrolumineszenten, lichtemittierenden Element (140), das zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gehalten wird, einer Abtastleitung, einer Signalleitung und einem Schaltelement zum Steuern der Zustände der ersten Elektrode, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bilden einer Höhendifferenz (111) an einem peripheren Bereich (131, 132) um die erste Elektrode, so dass die Höhe des peripheren Bereichs um die erste Elektrode höher als jene der ersten Elektrode in Bezug auf das Anzeigesubstrat wird; und Aufbringen einer flüssigen Lösung, die ein optisches Material (114A, 114B) in einem Lösemittel umfasst, auf eine vorbestimmte Position, die der ersten Elektrode entspricht; und Verdampfen des Lösemittels zur Bildung des elektrolumineszenten, lichtemittierenden Elements.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: Bilden einer Verdrahtung einschließlich der Abtastleitung, der Signalleitung und des Schaltelements zum Steuern der Zustände der ersten Elektrode entsprechend einem Signal, das durch die Verdrahtung zugeleitet wird, über einem Ablösesubstrat durch eine Ablöseschicht; und Übertragen einer Struktur, die die Verdrahtung und das Schaltelement enthält, von dem Ablösesubstrat auf das Anzeigesubstrat.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Höhendifferenz in einer konkaven Form unter Verwendung der Abtastleitung und der Signalleitung gebildet wird, wobei die vorbestimmte Position tiefer als deren Peripherie liegt; und in dem Schritt zum Aufbringen des flüssigen optischen Materials das optische Material auf der vorbestimmten Position aufgebracht wird, wobei die Oberfläche des Anzeigesubstrats, auf die das flüssige optische Material aufgebracht wird, nach oben gedreht ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, des Weiteren umfassend den Schritt zum Bilden eines Zwischenlagen-Isolierfilms; wobei die Höhendifferenz in einer konkaven Form unter Verwendung des Zwischenlagen-Isolierfilms (240) über der Abtastleitung gebildet wird, wobei die vorbestimmte Position tiefer als deren Peripherie liegt; und in dem Schritt zum Aufbringen des flüssigen optischen Materials das optische Material auf der vorbestimmten Position aufgebracht wird, wobei die Oberfläche des Anzeigesubstrats, auf die das flüssige optische Material aufgebracht wird, nach oben gedreht ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Höhendifferenz auf einem Ablösesubstrat durch eine Ablöseschicht in dem Schritt zur Bildung der Höhendifferenz gebildet wird, und dann die Struktur, die von der Ablöseschicht auf dem Ablösesubstrat abgelöst wird, auf das Anzeigesubstrat übertragen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Höhe dr der Höhendifferenz die folgende Gleichung (1) erfüllt: da < dr (1)wobei: da: Dicke einer einzelnen Aufbringung des flüssigen optischen Materials.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die folgende Gleichung (2) erfüllt ist: Vd/(db·r) > ET (2)wobei: Vd: Antriebsspannung, die an das optische Material angelegt wird; db: Gesamtdicke des aufgebrachten, flüssigen, optischen Materials; r: Konzentration des flüssigen optischen Materials; Et: Minimale elektrische Feldstärke (elektrische Schwellenfeldstärke), bei der eine Änderung in den optischen Eigenschaften des flüssigen optischen Materials eintritt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die folgende Gleichung (3) erfüllt ist: df = dr (3)wobei: df: Dicke des optischen Materials zum Zeitpunkt der Vollendung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die folgende Gleichung (4) erfüllt ist: Vd/df > Et (4)wobei: Vd: Antriebsspannung, die an das optische Material angelegt wird; Et: Minimale elektrische Feldstärke (elektrische Schwellenfeldstärke), bei der eine Änderung in den optischen Eigenschaften des flüssigen optischen Materials eintritt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das optische Material ein organisches oder anorganisches fluoreszierendes Material ist.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente Silizium, polykristallines Silizium, das durch einen Hochtemperaturprozess bei 600°C oder mehr gebildet wird, oder polykristallines Silizium, das durch einen Niedertemperaturprozess bei 600°C oder weniger gebildet wird, umfassen.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das flüssige optische Material durch ein Tintenstrahlverfahren aufgebracht wird.
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