專利名稱：用于有源矩陣顯示器的象素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于有源矩陣顯示器的象素，包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和具有驅(qū)動器晶體管和電容器的驅(qū)動器電路，驅(qū)動器晶體管驅(qū)動發(fā)光二極管且通過其載流路徑與發(fā)光二極管串連連接且至少間接連接在工作電壓源的兩極之間。
背景技術(shù)：
由于Tang等人在1987年對系數(shù)元件的證明(C.W.Tang等人，Appl.Phys.Lett.51(12)，913(1987))，OLED極可能成為制造大面積顯示器的候選。OLED包括一系列由有機(jī)材料制成的薄層。這些層典型地具有1nm到1μm范圍的厚度。這些層通常通過氣相淀積在真空中形成或者由溶液形成，例如通過旋涂或印刷。
在從一側(cè)呈電子形式的載流子和從另一側(cè)呈所謂的空穴形式的載流子注入到設(shè)置在其間的有機(jī)層之后，有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)光。當(dāng)施加外部電壓時，載流子注入受影響，且接著形成激子，即形成有源區(qū)中的電子-空穴對，和所述激子的輻射復(fù)合。有機(jī)層與陽極(空穴-注入接觸)和陰極(電子-注入接觸)的接觸連接典型地通過至少一個透明電極和金屬接觸受到影響，至少一個透明電極大部分呈透明氧化物的形式，諸如銦錫氧化物(ITO)。
基于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的平板顯示器可以實(shí)現(xiàn)為無源矩陣和有源矩陣。在無源矩陣顯示器的情況中，圖像是例如通過相繼選擇的線和在顯示的列上選擇的圖像信息項(xiàng)目來產(chǎn)生的。但是，由于技術(shù)結(jié)構(gòu)的原因，這種顯示器的尺寸限制在大約100條線上。
具有高信息內(nèi)容的顯示器需要有源驅(qū)動象素。為了此目的，每個象素由具有晶體管的電路即驅(qū)動電路驅(qū)動。晶體管通常設(shè)計(jì)為薄膜晶體管(TFT)。
這種類型的顯示器已知具有液晶單元，作為LC-TFT顯示器(LC-“液晶”)。在這種情況中，外部光源的反射或透射由LCD控制。由于LCD自身不發(fā)光，而是只影響光控制，其通常通過取決于電壓的光的偏振旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，LCD為電壓控制，即幾乎在驅(qū)動器電路的幫助下被驅(qū)動，而沒有功率。由于這些原因，具有一個晶體管和一個電容器的電路一般就足夠。
在具有有機(jī)發(fā)光二極管的顯示器的情況中，狀況則不同，其中有機(jī)發(fā)光二極管通過電流來驅(qū)動。由于功率控制在這種情況中受影響，必須具有至少兩個晶體管(即驅(qū)動晶體管和驅(qū)動器晶體管)和一個電容器的電路。晶體管通過輸入的數(shù)據(jù)信號來進(jìn)行切換，以對電容器提供確定OLED的所需亮度的電荷。然后，電容器確定驅(qū)動器晶體管的柵電位，其最終設(shè)置流過有機(jī)發(fā)光二極管的電流。
現(xiàn)有技術(shù)公開了全色顯示器，例如Sanyo-Kodak公司生產(chǎn)的顯示器。在這種情況中，由多晶硅制成的有源矩陣用于OLED顯示器，其中有源矩陣包括用于每個象素的各個驅(qū)動器電路。在由多晶硅制成的矩陣中的晶體管通常為與OLED的陽極連接的p溝道晶體管。OLED的層結(jié)構(gòu)從設(shè)置在玻璃襯底上的陽極開始且以陰極結(jié)束；OLED位于驅(qū)動器晶體管的側(cè)面且透過玻璃襯底發(fā)光。
由多晶硅制成的矩陣的優(yōu)點(diǎn)在于這種材料中的載流子具有相對高的移動性，其允許用于驅(qū)動OLED的高電流。雖然J.L.Sanford和F.R.Liebsch在2003年的SID 03 Digest的第10頁等中已示出，但是，由于多晶硅的典型的相對高不均一性，需要有具有四個或更多個晶體管的復(fù)雜驅(qū)動電路。此外，使用由多晶硅制成的矩陣的缺點(diǎn)在于復(fù)雜的制造，因?yàn)樵谙鄬Υ蟮囊r底上的制造的支出和電參數(shù)的相對高的不一致性，再結(jié)晶步驟通常是必需的。
由非晶硅(a-Si)制成的矩陣的使用避免了由多晶硅制成的矩陣的缺點(diǎn)一方面，由非晶硅制成的矩陣可以更加簡單地制造，另一方面，由非晶硅制成的矩陣可以在相對大的襯底上更加容易地實(shí)現(xiàn)。最后，由非晶硅制成的矩陣相對于多晶硅具有較好的電參數(shù)的空間均一性。一般而言，基于非晶硅的有源矩陣通過n溝道晶體管來實(shí)現(xiàn)。原則上也可以使用p溝道晶體管，但是由于在未摻雜溝道中的非常低的空穴移動性，p溝道晶體管不適合于OLED驅(qū)動。
J.-J.Lih等人在2003年的SID 03 Digest的第14頁等和T.Tsujimura在2003年的SID 03 Digest的第6頁等之中描述了具有由非晶硅制成的矩陣的第一OLED顯示器。已知的由非晶硅制成的矩陣以n溝道晶體管來工作。在兩種情況中，有機(jī)發(fā)光二極管的陽極與TFT電路的輸出連接。
雖然使用由非晶硅制成的有源矩陣具有所述的優(yōu)點(diǎn)，其也存在明顯的缺點(diǎn)一方面，由于非晶硅的通常相對較低的移動性，發(fā)生電流受限制，這需要高系數(shù)的OLED；另一方面，非晶硅在加載時會惡化，因此出現(xiàn)老化效果和不均一性。這種情況中的一個明顯效果是由于老化而導(dǎo)致晶體管的門限電壓Vth的偏移。
用于具有由非晶硅制成的矩陣的OLED顯示器的布置的簡單的典型電路一般包括兩個n溝道晶體管。第一晶體管，所謂的驅(qū)動晶體管通過數(shù)據(jù)信號線和行選擇線接通且對控制第二晶體管的電容器充電，第二晶體管作為驅(qū)動器晶體管。如果這種能夠以有效的方式實(shí)現(xiàn)的很簡單的兩個晶體管電路與OLED的陽極連接，那么進(jìn)行更加細(xì)致的考慮后發(fā)現(xiàn)這存在明顯的缺陷如果驅(qū)動器晶體管要在飽和區(qū)工作，則驅(qū)動器晶體管的柵的驅(qū)動需要很高的切換電位(“電壓擺動”)。后者不能通過使用通常的CMOS硅技術(shù)的驅(qū)動電路來產(chǎn)生。此外，在這種電路的情況中，OLED的老化及相關(guān)電壓變化影響驅(qū)動器晶體管的柵電位。由于OLED的電壓在工作過程中無論如何都會影響驅(qū)動器晶體管的控制電壓，所以這種類型的驅(qū)動變得很難。具有上述缺陷的對應(yīng)的電路在J-.J.Lih等人的2003年的SID 03 Digest的第14中描述。
使用兩個n溝道晶體管和驅(qū)動器晶體管與陽極連接的上述缺陷可以通過使用具有更多的晶體管的更加復(fù)雜的電路來避免。J.L.Sanford和F.R.Liebsch在2003年的SID 03 Digest的第10頁中公開了具有電路和設(shè)置在電路上的發(fā)光單元的象素，n溝道晶體管用作驅(qū)動器晶體管，有機(jī)發(fā)光二極管的陽極與晶體管連接，且電路具有用于補(bǔ)償不均一性的四個至六個晶體管。不同復(fù)雜度的電路借助更多的晶體管來補(bǔ)償參數(shù)波動和發(fā)光單元的老化。更多的晶體管用在象素中，但是，其生產(chǎn)成本變得更高，因?yàn)楫a(chǎn)量相應(yīng)地下降了。此外，驅(qū)動器晶體管可用的面積下降了，這加劇了老化的問題。
需指出，如果代替n溝道晶體管使用p溝道晶體管，則上述的面積問題以對稱的方式也仍存在。在這種情況中，驅(qū)動器晶體管與陰極的直接連接帶來這樣的效果在工作期間，在控制電壓時必須同時考慮OLED電壓。
實(shí)現(xiàn)有效OLED顯示器的又一重要的方面是優(yōu)化OLED的面積。在大多數(shù)OLED顯示器中，OLED透過玻璃襯底發(fā)光(“底部發(fā)射器”)。在這種情況中，驅(qū)動所需的象素的電子設(shè)置在OLED旁邊。因此，剩余比象素的面積的一半還少的面積用于象素的實(shí)際的發(fā)光單元，即用于OLED。發(fā)光單元相對于象素做得越小，則OLED必須工作的電流密度則越高。更高的電流密度對于壽命是個不利的效果。
更合適的方式是從襯底并遠(yuǎn)離襯底發(fā)射光的有機(jī)發(fā)光二極管(“頂部發(fā)射器”)，因?yàn)檫@能夠構(gòu)造在驅(qū)動電路上，因而，象素區(qū)域能夠幾乎全部用作發(fā)光單元。T.Tsujimura等人在2003年的SID 03的第6頁中描述了這樣的一種用于具有由非晶硅制成的矩陣的顯示器的設(shè)置。在這種情況中，OLED陽極接觸與驅(qū)動器晶體管連接。光透過透明陰極發(fā)射出。這種設(shè)置具有上述的缺點(diǎn)OLED電壓影響控制電壓和不能利用驅(qū)動器晶體管的飽和工作的優(yōu)勢。因此，由驅(qū)動器晶體管產(chǎn)生的OLED驅(qū)動電流對門限電壓(Vth)的偏移和有機(jī)發(fā)光二極管中的變化產(chǎn)生敏感的反應(yīng)。隨著晶體管和OLED老化，這種偏移是不可避免的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高一種用于有源矩陣顯示器的象素，具有能夠?qū)崿F(xiàn)對區(qū)域的有效利用的有機(jī)發(fā)光二極管。此外，本發(fā)明能夠通過使用經(jīng)濟(jì)效益的方法來產(chǎn)生這種象素。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的根據(jù)如技術(shù)方案1所描述的象素來實(shí)現(xiàn)，通過發(fā)光二極管的傳輸層與驅(qū)動器晶體管的漏接觸電連接來實(shí)現(xiàn)，其中傳輸層通過摻雜能夠?qū)щ姟?br> 結(jié)合驅(qū)動器電路的合適設(shè)計(jì)且通過這種方式所實(shí)現(xiàn)的是驅(qū)動器晶體管能夠在飽和下工作且對老化過程相對不敏感。
驅(qū)動器電路通過摻雜傳輸層與有機(jī)發(fā)光二極管連接。這防止了由于接觸金屬與未摻雜有機(jī)層連接而產(chǎn)生高阻抗接觸。所提出的摻雜傳輸層使發(fā)光二極管能夠適合于象素中的底層，其結(jié)果是能夠借助于選擇合適的摻雜材料和可能的改變來進(jìn)行生產(chǎn)過程，這能夠?qū)崿F(xiàn)同時使用n溝道驅(qū)動器晶體管(結(jié)合與發(fā)光二極管的陰極連接)和p溝道驅(qū)動器晶體管(結(jié)合與發(fā)光二極管的陽極連接)。
通過摻雜，常規(guī)工作溫度的區(qū)域中的有機(jī)發(fā)光二極管的導(dǎo)電傳輸層的導(dǎo)電性增強(qiáng)了若干量級。
摻雜傳輸層與驅(qū)動器晶體管的漏接觸的連接進(jìn)一步防止了驅(qū)動器晶體管的柵-源電壓受有機(jī)發(fā)光二極管兩端的電壓影響。因此，避免了下述的情況，即發(fā)光二極管的參數(shù)變化或老化現(xiàn)象，這會導(dǎo)致負(fù)面影響驅(qū)動器晶體管的飽和的發(fā)光二極管兩端的電壓的變更，因此，電流流過發(fā)光二極管且最終其亮度保持穩(wěn)定。
其它技術(shù)方案涉及本發(fā)明的有利的改進(jìn)。
通過示例，所使用的n摻雜劑可以是分子量大于約200g/mol的分子摻雜劑。優(yōu)選的示例是n摻雜劑派洛寧(Pyronin)D或無色結(jié)晶紫(Leukokristallviollett)(A.Werner et al.，Appl.Phys.Lett.82，4495(2003))。在另一示例中，n摻雜傳輸層是鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉。4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)的分子混合比率位于約10∶1和約1∶1之間，優(yōu)選為約5∶1和約1∶1之間，特別優(yōu)選地為約1∶1。同樣可以使用其它n型摻雜變型體。電子傳輸層的厚度為約20nm到約100nm的范圍，優(yōu)選為約40nm。
P摻雜傳輸層(空穴傳輸層)優(yōu)選由星狀(starburst)4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)和p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(quinodimethane)(F4-TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑。可以使用其它p型摻雜變型體。混合比率在約1000∶1和約10∶1之間，優(yōu)選在約100∶1和約20∶1之間。空穴傳輸層的厚度為約30nm到約300nm的范圍，優(yōu)選為約100nm。
本發(fā)明的一個改進(jìn)是提供通過平面電極與驅(qū)動器晶體管的漏接觸連接的摻雜傳輸層。電極用于與漏接觸的接觸連接，其能夠通過傳統(tǒng)的金屬化方式來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的一個進(jìn)展是提供與驅(qū)動器晶體管的漏接觸直接連接的導(dǎo)電傳輸層。這由于借助摻雜的傳輸層的適應(yīng)性而變得可能，且由于省略了金屬化過程而使生產(chǎn)工藝簡單化。
本發(fā)明的另一改進(jìn)是提供受由至少一種有機(jī)材料和金屬組分制成的復(fù)合層影響的驅(qū)動器晶體管的漏接觸的接觸-連接，其中復(fù)合層如果合適則摻雜。這種復(fù)合層具有高導(dǎo)電性且例如可以通過CO汽化來產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，與驅(qū)動器晶體管連接的電極(陽極/陰極)設(shè)計(jì)成這樣的方式其盡可能有效地反射OLED的有源層所發(fā)射的發(fā)射光。這例如可以通過諸如銀的高反射材料來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在這種連接中提供了特別的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楦叻瓷洳牧贤ǔ＞哂懈吖?workfunction)，因此未產(chǎn)生特別是與電子傳導(dǎo)有機(jī)層的良好接觸。
在本發(fā)明的又一改進(jìn)中，與驅(qū)動器晶體管連接的電極基于多層布置而設(shè)計(jì)成這樣的方式其盡可能有效地反射OLED的有源層所發(fā)射的發(fā)射光。這可以通過介電多層來實(shí)現(xiàn)。這結(jié)合本發(fā)明特別有效，因?yàn)榇┻^反射層的貫穿連接(through-connection)借助于摻雜有機(jī)層而能夠?qū)崿F(xiàn)。
在本發(fā)明的一個進(jìn)展中，與驅(qū)動器晶體管連接的電極基于多層布置而設(shè)計(jì)成這樣的方式其盡可能有效地反射OLED的有源層所發(fā)射的發(fā)射光。這可以通過介電多層來實(shí)現(xiàn)。這結(jié)合本發(fā)明特別有效，因?yàn)榇┻^反射層的透過連接借助于摻雜有機(jī)層可以實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，與驅(qū)動器晶體管連接的電極設(shè)計(jì)成這樣的方式其盡可能少地反射入射光(反射-減弱)。這可以例如通過合適的介電層或有機(jī)金屬復(fù)合層來實(shí)現(xiàn)。雖然有機(jī)發(fā)光二極管的效率一般由此而降低，但是所實(shí)現(xiàn)的是外部入射光不被反射，因而，OLED顯示器的對比度變高，而沒有使用進(jìn)一步的措施，例如用于增大對比度的偏振慮光器。
在此所提出的布置對于具有多于兩個的晶體管的驅(qū)動器電路同樣適應(yīng)。以穩(wěn)定性來說非常穩(wěn)定的本發(fā)明的一個改進(jìn)是提供電流鏡布置的具有四個晶體管的驅(qū)動器電路，其中驅(qū)動器晶體管形成為電流鏡布置的一部分。通過電流鏡布置，在驅(qū)動器晶體管中設(shè)置了鏡像電流；且除了上述的措施之外，所述鏡像電流完全獨(dú)立于象素的元件的制造容限，特別是制造容限和發(fā)光二極管的老化現(xiàn)象。
電流鏡布置通過四個晶體管和一個電容器來形成。電流布置和晶體管類型原則上已知，且例如在J.L.Sanford和F.R.Libsch在SID 2003的第10頁等中描述?？梢允褂萌魏纹渌娏麋R電路作為替換。通過電流鏡布置所實(shí)現(xiàn)的是驅(qū)動器晶體管在飽和區(qū)中非常穩(wěn)定地工作，甚至在由于晶體管的老化和/或有機(jī)發(fā)光二極管的老化而產(chǎn)生門限電壓的偏移的情況中，結(jié)果是不會導(dǎo)致老化，或至多只導(dǎo)致發(fā)光二極管的亮度和元件的發(fā)光的小程度變化。
本發(fā)明還通過如下的事實(shí)來有利地研發(fā)發(fā)光二極管設(shè)計(jì)成透明有機(jī)發(fā)光二極管。全透明(＞70％透光率)有機(jī)發(fā)光二極管具有高光效率。同時確保了保護(hù)所有有機(jī)層，特別是發(fā)光層不受透明覆蓋接觸的損傷。在這種透明OLED的情況中，空穴傳輸層為p摻雜有有機(jī)受主材料且電子傳輸層n摻雜有施主材料，摻雜劑的分子量為＞200g/mol。例如，可以使用在專利申請DE 102 15 210中描述的透明OLED。
最后，特別有利的是待施加于共同襯底上的驅(qū)動器電路和發(fā)光二極管，使驅(qū)動器電路和發(fā)光二極管形成在共同襯底上，驅(qū)動器電路被設(shè)置在發(fā)光二極管和共同襯底之間，且發(fā)光二極管被形成為頂部發(fā)射器OLED，光發(fā)射方向遠(yuǎn)離共同襯底。
因此，驅(qū)動電路位于有機(jī)發(fā)光二極管下。因此，可以使象素的面積達(dá)到最大，且增大發(fā)光度，而沒有增大電流。以這種方式構(gòu)造的象素具有基于襯底的層結(jié)構(gòu)，驅(qū)動器電路設(shè)置在其上面且有機(jī)發(fā)光二極管形成在其上面。遠(yuǎn)離襯底發(fā)射光的OLED(頂部發(fā)射器)被構(gòu)造在驅(qū)動電路上，因此，象素區(qū)域可以使用約整個區(qū)域作為發(fā)光單元。光透過設(shè)置在頂部的透明電極發(fā)射出。這種層結(jié)構(gòu)從生產(chǎn)工程的角度來看具有優(yōu)勢，因?yàn)轵?qū)動器電路施加到襯底上比施加有機(jī)發(fā)光二極管更受激烈條件的影響，例如更高溫度。因此，發(fā)光二極管沒有承受其它生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步的加載，除了其自身的施加之外。作為頂部發(fā)射器，發(fā)光二極管基本延伸到象素的整個基本區(qū)域。本實(shí)施例結(jié)合在飽和下工作的兩個晶體管電路具有特別的優(yōu)勢。


參考附圖，根據(jù)示例性實(shí)施例更加詳細(xì)地解釋了本發(fā)明，在附圖中圖1示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的象素的電路布置；圖2示出了柵位于頂部的根據(jù)圖1中的第一示例性實(shí)施例的象素的剖面圖；圖3示出了柵位于底部的根據(jù)第二示例性實(shí)施例的象素的剖面圖；圖4示出了具有電流鏡布置的象素的電路布置；圖5示出了具有電流鏡布置和只有一個掃描線的象素的電路布置；圖6示出了具有兩個p溝道TFT的象素的電路布置；圖7示出了p摻雜傳輸層與p溝道驅(qū)動器晶體管的漏接觸連接的象素的剖面圖；以及圖8示出了具有三個n溝道TFT的電路布置，其包括驅(qū)動器晶體管的門限電壓糾正，以實(shí)現(xiàn)更好的顯示在顯示器上的圖像的均一性。
具體實(shí)施例方式
下面將首先根據(jù)用于有源矩陣顯示器的象素的示例性實(shí)施例參考圖1對本發(fā)明進(jìn)行說明，該示例性實(shí)施例在實(shí)際中特別相關(guān)，象素具有例如能夠根據(jù)非晶硅來實(shí)現(xiàn)的n溝道晶體管的電路。
圖1示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施例的象素的電路布置的簡化電路圖，電路包括兩個晶體管。第一晶體管，稱為驅(qū)動晶體管1，用于存儲數(shù)據(jù)信號線2的電位，該晶體管通過行選擇線3而接通且電容器4用數(shù)據(jù)信號線2的電位充電。電容器4控制第二晶體管，驅(qū)動器晶體管5。有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)6的陰極與驅(qū)動器晶體管5的漏接觸連接，且接收來自電源線7的工作電流，向其施加工作電壓Vdd。
通過根據(jù)圖1的電路布置所實(shí)現(xiàn)的是驅(qū)動器晶體管5在飽和區(qū)中工作，結(jié)果是沒有導(dǎo)致由于驅(qū)動器晶體管5的老化或OLED 6的老化而導(dǎo)致的門限電壓的可能偏移，或者在象素的情況中最多只導(dǎo)致亮度的小程度變化，其中在OLED的陰極與驅(qū)動器晶體管5的漏接觸之間形成直接連接。OLED 6的陰極與驅(qū)動器晶體管5的漏接觸連接并接收來自電源線7的工作電流。這種布置帶來如下的效果驅(qū)動器晶體管5能夠工作在飽和區(qū)，且外部驅(qū)動電路的電壓擺動不會變得太大。這基于如下的計(jì)算示出飽和條件VtT2＜VGS2＜VtT2+VDS2VDATA＝VDS1+VGS2≈VGS2(VDS1≈0)VDD＝VDS2+VFVtT2＜VDATA＜VtT2+VDS2IOLED＝0.5k·(VDATA-VtT2)2根據(jù)上述考慮，由于驅(qū)動器晶體管5的老化而導(dǎo)致的門限電壓的偏移不能導(dǎo)致亮度的變化，或者能夠只導(dǎo)致小程度的亮度的變化。
相反，將驅(qū)動器晶體管5的漏接觸與OLED的陽極的接觸連接將導(dǎo)致過度的電壓擺動，其在特定條件下可能超過顯示器電源電壓飽和條件VtT2＜VGS2＜VtT2+VDS2VDATA＝VDS1+VF+VGS2≈VF+VGS2(VDS1≈0)VDD＝VDS2+VFVtT2+VF＜VGS2+VF＜VtT2+VDS2+VFVtT2+VF＜VDATA＜VtT2+VDDIOLED＝0.5k·(VDATA-VtT2-VF(IOLED))2圖2示出了柵位于頂部(“頂部柵”)的根據(jù)圖1的第一示例性實(shí)施例的象素的剖面圖。所示的結(jié)構(gòu)包括圖1中所示出的電路的一個可能的技術(shù)設(shè)計(jì)，具有遠(yuǎn)離襯底發(fā)射光的有機(jī)發(fā)光二極管(“頂部發(fā)射器”)。
由非晶硅制成的電路被施加到由玻璃制成的載體(襯底)11上。有機(jī)發(fā)光二極管設(shè)置在電路上。由SiNx制成的絕緣層12附加施加在載體11上。設(shè)置在所述絕緣層上的是由固有的非晶硅制成的薄層，作為晶體管的溝道13，其當(dāng)接通時為n型導(dǎo)電。源接觸14位于一側(cè)且漏接觸15位于溝道13的對立側(cè)。源/漏接觸14、15為由n摻雜硅制成的薄層，其每種情況中接觸連接位于其中的溝道13。
柵接觸17作為“頂部柵”施加在柵絕緣體16的由SiNx制成的又一加載層。柵17是由鈦鉑合金(TiPt)制成的層。具有柵17的柵單元涂覆有鈍化層18。
然后在其上面施加具有一個或多個有機(jī)層的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)。由鋁制成的陰極19設(shè)置在鈍化層18上面，摻雜電子傳輸層20施加在所述陰極上。電子傳輸層20為n摻雜。優(yōu)選具有的厚度為大約40nm且由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉制成，在分子混合比率中，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)為約1∶1。同樣其它摻雜變型體也可以。
包括多個層的有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)射器層結(jié)構(gòu)21設(shè)置在電子傳輸層20上。發(fā)射器層結(jié)構(gòu)21包括由Bphen制成的電子側(cè)阻擋層，具有大約10nm的厚度，在其上面是厚度為大約20nm的由三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)制成的電致發(fā)光層，其混合有發(fā)光摻雜劑—特別是喹吖啶酮—以增大發(fā)光的內(nèi)部量子效率；和空穴側(cè)阻擋層，由N，N二苯基-N，N-雙(3-甲基苯基)-(1，1-聯(lián)苯基)-4，4-二胺(TPD)制成，具有大約5nm的厚度。
具有大約100nm的厚度的空穴傳輸層22位于發(fā)射器層結(jié)構(gòu)21上，空穴傳輸層22在本示例性實(shí)施例的情況中為p摻雜?？昭▊鬏攲?2由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4-TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑。
最后，由銦錫氧化物(ITO)制成的半透明陽極23構(gòu)造在頂側(cè)上，結(jié)果是發(fā)射的光能夠透過所述陽極從有機(jī)層結(jié)構(gòu)出來。陽極23借助于又一應(yīng)用即絕緣層(未示出)受到保護(hù)，不與有機(jī)發(fā)光二極管的陰極19橫向接觸。
在生產(chǎn)時，有機(jī)層通過汽化(co-vaporization)(在摻雜層的情況中)的方式在真空中在氣相淀積工藝中施加。但是，原則上，這些層也可以借助于現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)來施加，例如逐層地氣相淀積物質(zhì)，可選地逐個地進(jìn)行物質(zhì)的溫度控制擴(kuò)散或者旋涂已混合的物質(zhì)，其能夠在真空中進(jìn)行。特別是兩個阻擋層，電子側(cè)阻擋層和空穴側(cè)阻擋層在真空中氣相淀積，且可以交替地通過旋涂施加。
象素的驅(qū)動器電路經(jīng)由電鍍通孔24通過漏接觸15與有機(jī)發(fā)光二極管的陰極19直接連接。在這種情況中，電鍍通孔24在一個位置上穿過鈍化層18和柵絕緣體16。
這種布置的優(yōu)點(diǎn)在于由于陰極19與n溝道13經(jīng)由電鍍通孔24和漏接觸15之間的直接接觸連接，驅(qū)動器晶體管能夠在飽和下工作且對門限電壓的偏移不敏感。此外，晶體管的輸出與陰極19之間的直接接觸連接允許了非常簡單的技術(shù)結(jié)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn)的必要條件是形成有機(jī)發(fā)光二極管，作為遠(yuǎn)離襯底發(fā)射光的發(fā)光二極管。在這種情況中，基本的問題是這種OLED一般比穿過襯底發(fā)光的有機(jī)發(fā)光二極管效率低得多。這個問題通過摻雜傳輸層而得到解決，特別是在DE 101 35 513的專利申請中所描述的。作為替換，也可以使用完全透明的有機(jī)發(fā)光二極管，特別是在DE 102 15 210的專利申請中所描述的。
圖3示出了柵位于底部的根據(jù)第二示例性實(shí)施例的象素的剖面圖。
柵接觸32被作為“底部柵”直接施加在載體(襯底)31上。載體31典型由玻璃制成。柵接觸32由鈦鉑合金(TiPt)制成。位于上面的是由SiNx制成的絕緣層33，接著是形成為由SiNx制成的層的柵絕緣體34。
設(shè)置在其上面的是由固有的非晶硅制成的薄層，作為晶體管的溝道35，其當(dāng)接通時為n型導(dǎo)電。漏接觸36位于一側(cè)且源接觸37位于溝道35的對立側(cè)。源/漏接觸36、37為由鋁制成的薄層，其在每種情況中接觸連接位于其中的溝道35。與源/漏接觸36、37相鄰的源/漏區(qū)域由n摻雜硅制成。
然后在絕緣層38上施加具有一個或多個有機(jī)層的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，其再次由SiNx制成。OLED的最底層是由鋁制成的陰極39，在其上面施加摻雜電子傳輸層40。電子傳輸層40為n摻雜。具有的厚度為大約40nm且由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉制成，在分子混合比率中，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)為約1∶1。
包括多個層的發(fā)射器層結(jié)構(gòu)設(shè)置在電子傳輸層40上。發(fā)射器層結(jié)構(gòu)包括由Bphen制成的電子側(cè)阻擋層41，具有大約10nm的厚度，在其上面是厚度為大約20nm的由三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)制成的電致發(fā)光層42，其混合有發(fā)光摻雜劑，以增大發(fā)光的內(nèi)部量子效率；和空穴側(cè)阻擋層43，由N，N二苯基-N，N-雙(3-甲基苯基)-(1，1聯(lián)苯基)-4，4-二胺(TPD)制成，具有大約5nm的厚度。
具有大約100nm的厚度的空穴傳輸層44位于發(fā)射器層結(jié)構(gòu)上，空穴傳輸層44在本示例性實(shí)施例的情況中為p摻雜。空穴傳輸層44由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑。
最后，由銦錫氧化物(ITO)制成的半透明陽極45施加在頂側(cè)上，結(jié)果是發(fā)射的光能夠透過所述陽極從OLED的有機(jī)層結(jié)構(gòu)出來。
圖4示出了用于象素的驅(qū)動器電路的簡化電路圖。驅(qū)動器電路包括電流鏡布置，具有四個n溝道晶體管T1、T2、T3、T4和電容器C。晶體管T1和T3通過行線SCAN 1接通。與T1一起，經(jīng)由晶體管T3，電容器C通過數(shù)據(jù)線充電。在所述電容器已被充電之后，電流通過T2從數(shù)據(jù)線流出。晶體管T4通過SCAN 2被接通，而SCAN1被斷開。在電容器(電容器C)兩端的電壓的控制之下，晶體管T2通過OLED設(shè)置相同的(鏡)電流。
同樣，具有電流鏡的驅(qū)動器電路的布置類型具有如下的效果驅(qū)動器晶體管—即通過柵接觸與電容器連接的晶體管—工作在飽和區(qū)中，使得沒有導(dǎo)致由于驅(qū)動器晶體管的老化和/或發(fā)光二極管的老化所致使的門限電壓的偏移，或者至多只導(dǎo)致小程度的亮度的變化。在這種情況中，驅(qū)動器晶體管T2與工作電壓源的正極VDD即電源線間接連接，且間接連接在工作電壓源的極之間，其中晶體管T4位于正極VDD與驅(qū)動器晶體管T2之間。OLED(圖3中的OLED 1)無論如何保持與驅(qū)動器晶體管T2的載流路徑串聯(lián)連接。
圖5示出了電流鏡布置的另一實(shí)施例，其只使用一個掃描線。對晶體管T3和T4的參數(shù)的精確了解在此是個前提，因?yàn)樵谶@種情況中，待設(shè)置的電流沒有流過OLED的驅(qū)動器晶體管T2，但是通過兩個晶體管的比率來形成。
圖6示出了具有p溝道晶體管的2-TFT電路的電路實(shí)施例，OLED的陽極的p摻雜傳輸層與驅(qū)動器晶體管的漏接觸連接。
圖7示出了具有柵接觸位于底部的p溝道晶體管和陽極與驅(qū)動器晶體管連接的OLED的象素的剖面圖。
柵接觸52被作為“底部柵”直接施加在載體(襯底)51上。載體51典型由玻璃制成且柵2由鈦鉑合金(TiPt)制成。位于上面的是由SiNx制成的絕緣層53，接著是形成為由SiNx制成的層的柵絕緣體54。
設(shè)置在其上面的是由固有的硅制成的薄層，作為晶體管的溝道55，其當(dāng)接通時為p型導(dǎo)電。漏接觸56位于一側(cè)且源接觸57位于溝道55的對立側(cè)。源/漏接觸56、57為由鋁制成的薄層，其在每種情況中接觸連接位于其中的溝道55。與源/漏接觸56、57相鄰的源/漏區(qū)由p摻雜硅制成。
然后在絕緣層58上面施加具有一個或多個有機(jī)層的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，其再次由SiNx制成。OLED的最底層是由鋁制成的陽極59，在其上面施加摻雜的空穴傳輸層60。空穴傳輸層60為p摻雜。具有的厚度為大約100nm且由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑。
由多個層制成的發(fā)射器層結(jié)構(gòu)設(shè)置在空穴傳輸層60上。發(fā)射器層結(jié)構(gòu)包括具有大約5nm的厚度的空穴側(cè)阻擋層61，由N，N二苯基-N，N-雙(3-甲基苯基)-(1，1聯(lián)苯基)-4，4-二胺(TPD)制成。接著是厚度為大約20nm的由三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)制成的電致發(fā)光層62，其混合有發(fā)光摻雜劑，以增大發(fā)光的內(nèi)部量子效率。然后在其上面設(shè)置由Bphen制成的電子側(cè)阻擋層63，具有大約10nm的厚度。
具有大約40nm的厚度的電子傳輸層64位于發(fā)射器層結(jié)構(gòu)上，電子傳輸層64在本示例性實(shí)施例的情況中為n摻雜。電子傳輸層64由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉制成，在分子混合比率中，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)為約1∶1。
由銦錫氧化物(ITO)制成的半透明陽極65施加在OLED的頂側(cè)上作為最末一層，結(jié)果是發(fā)射的光能夠透過所述陰極從有機(jī)層結(jié)構(gòu)出來。
圖8示出了執(zhí)行驅(qū)動器晶體管的門限電壓補(bǔ)償?shù)碾娐凡贾谩榱嗽陲@示器上顯示新圖像，將OLED Vca的共同陰極終端在短時間內(nèi)置于相對于GND的高正電位上，以完全放電以相反方向驅(qū)動的OLED。然后，由圖8的AZ表示的晶體管T2的柵終端被置于正電位，且同時電壓Vca被置于小負(fù)值。所帶來的結(jié)果是存儲電容器C1上的電壓被設(shè)置為近似于驅(qū)動器晶體管的門限電壓。如果經(jīng)由晶體管T1，后者與數(shù)據(jù)線連接，則該電壓也該處出現(xiàn)，且必須只添加實(shí)際Vdata電壓。一旦新值被寫入所有的象素，電壓Vca被再次設(shè)置為正常工作電位且OLED發(fā)出與所設(shè)置的電壓Vdata成比例的光。
在上面的描述中已公開了本發(fā)明的特征，權(quán)利要求和附圖對于實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例中的本發(fā)明無論單個還是任何所需的組合都很重要。
權(quán)利要求
1.一種用于有源矩陣顯示器的象素，包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)(19-23；39-45；59-65)和驅(qū)動器電路，驅(qū)動器電路具有驅(qū)動發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)的驅(qū)動器晶體管和電容器，驅(qū)動器晶體管的載流路徑與發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)串連連接且至少間接連接在工作電壓源的兩極之間，其中發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)的傳輸層(20；40；60)摻雜，導(dǎo)致傳輸層(20；40；60)的導(dǎo)電率增大且與傳輸層(20；40；60)驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15；36；56)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的象素，其中傳輸層(20；40；60)經(jīng)由平面電極(19；39；59)與驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15；35；55)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的象素，其中傳輸層(20；40；60)與驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15；35；55)直接連接。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器電路包括形成為驅(qū)動晶體管的又一晶體管。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)的又一傳輸層(22；44；64)摻雜，導(dǎo)致又一傳輸層(22；44；64)的導(dǎo)電率增大。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)的傳輸層(20；40)或又一傳輸層(64)n摻雜有n型摻雜劑。
7.如權(quán)利要求6所述的象素，其中n型摻雜劑為分子量大于約200g/mol的分子摻雜劑。
8.如權(quán)利要求6或7所述的象素，其中n型摻雜劑為派咯寧B、無色結(jié)晶紫或不同陽離子染料的無色基。
9.如權(quán)利要求6所述的象素，其中n摻雜傳輸層(20；40)或n摻雜又一傳輸層(64)由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉形成，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)的分子混合比率在大約10∶1到大約1∶3之間。
10.如權(quán)利要求6所述的象素，其中n摻雜傳輸層(20；40)或n摻雜又一傳輸層(64)由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉形成，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)的分子混合比率在大約5∶1到大約1∶2之間。
11.如權(quán)利要求6所述的象素，其中n摻雜傳輸層(20；40)或n摻雜又一傳輸層(64)由鋰摻雜的4，7-二苯基-1，10-菲咯啉形成，4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)∶鋰(Li)的分子混合比率為大約1∶1。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)的傳輸層(60)或又一傳輸層(22；44)p摻雜有有機(jī)受主材料。
13.如權(quán)利要求12所述的象素，其中p摻雜傳輸層(60)或p摻雜又一傳輸層(22；44)由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，且p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4-TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑。
14.如權(quán)利要求12所述的象素，其中p摻雜傳輸層(60)或p摻雜又一傳輸層(22；44)由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，且p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4-TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑，分子混合比率在大約1000∶1到大約10∶1的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求12所述的象素，其中p摻雜傳輸層(60)或p摻雜又一傳輸層(22；44)由星狀4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)制成，且p摻雜有熱穩(wěn)定高達(dá)約80℃的2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基-對-苯醌二甲烷(F4-TCNQ)摻雜劑或1，6-二氨基芘(DAP)-F4-TCNQ摻雜劑，分子混合比率在大約100∶1到大約20∶1的范圍內(nèi)。
16.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器晶體管為n溝道晶體管，發(fā)光二極管(19-23；39-45)連接在驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15；36)與工作電壓源的正極之間，驅(qū)動器晶體管設(shè)置在面向發(fā)光二極管(19-23；39-45)的陰極(19；39)的一側(cè)，且電容器與驅(qū)動器晶體管的柵接觸(17；32)和源接觸(15；37)連接。
17.如權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器晶體管為p溝道晶體管，發(fā)光二極管(59-65)連接在驅(qū)動器晶體管的漏接觸(56)與工作電壓源的負(fù)極之間，驅(qū)動器晶體管設(shè)置在面向發(fā)光二極管(59-65)的陽極(59)的一側(cè)，且電容器與驅(qū)動器晶體管的柵接觸(52)和源接觸(57)連接。
18.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器電路具有三個晶體管且以門限電壓補(bǔ)償?shù)姆绞襟w現(xiàn)。
19.如權(quán)利要求1-17中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器電路具有為電流鏡布置的四個晶體管，驅(qū)動器晶體管形成為電流鏡布置的一部分。
20.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器電路的晶體管形成為薄膜晶體管。
21.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)為透明有機(jī)發(fā)光二極管(TOLED)
22.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器電路和發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)形成在共同襯底(11；31；51)上，驅(qū)動器電路設(shè)置在發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)和共同襯底(11；31；51)之間，且發(fā)光二極管(19-23；39-45；59-65)形成為頂部發(fā)射器OLED，光發(fā)射方向遠(yuǎn)離共同襯底(11；31；51)。
23.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15；36；56)通過有機(jī)金屬復(fù)合層進(jìn)行接觸連接。
24.如權(quán)利要求23所述的象素，其中復(fù)合層通過一種或多種物質(zhì)的混合物進(jìn)行電摻雜。
25.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中至少一個反射增強(qiáng)層設(shè)置在驅(qū)動器電路和發(fā)光二極管之間。
26.如權(quán)利要求25所述的象素，其中所述的至少一個反射增強(qiáng)層由一種或多種金屬制成。
27.如權(quán)利要求25所述的象素，其中所述的至少一個反射增強(qiáng)層由一種或多種介電材料制成。
28.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的象素，其中至少一個反射減弱層設(shè)置在驅(qū)動器電路和發(fā)光二極管之間。
29.如權(quán)利要求28所述的象素，其中所述的至少一個反射減弱層為有機(jī)金屬復(fù)合層。
30.如權(quán)利要求28所述的象素，其中所述的至少一個反射減弱層由一種或多種介電材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于有源矩陣顯示器的象素，包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)(19－23)和驅(qū)動器電路，驅(qū)動器電路具有驅(qū)動發(fā)光二極管(19－23)的驅(qū)動器晶體管和具有電容器，驅(qū)動器晶體管的載流路徑與發(fā)光二極管(19－23)串連連接且至少間接連接在工作電壓源的兩極之間。發(fā)光二極管(19－23)的傳輸層(20)摻雜，導(dǎo)致傳輸層(20)的導(dǎo)電率增大，且傳輸層(20)與驅(qū)動器晶體管的漏接觸(15)電連接。
文檔編號H01L51/50GK1655210SQ20051000573
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者卡爾·萊奧 申請人:諾瓦爾德股份有限公司