主動矩陣顯示裝置及其制造技術(shù)

專利名稱：主動矩陣顯示裝置及其制造技術(shù)
本發(fā)明涉及主動矩陣顯示裝置，尤其是但不排它地是使用半導(dǎo)體共軛聚合物或其它有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管的電致發(fā)光顯示裝置。本發(fā)明也涉及制造這種裝置的方法。
這種主動矩陣電致發(fā)光顯示裝置是公知的，包含存在于電路基板上的像素陣列，其中每個(gè)像素包含電致發(fā)光元件，典型地為有機(jī)半導(dǎo)體材料。該電致發(fā)光元件與所述基板內(nèi)的電路相連，例如包括電源線的驅(qū)動電路，和包括尋址(行)和信號(列)線的矩陣尋址電路。這些線一般通過薄膜導(dǎo)體層形成在所述基板內(nèi)。該電路基板還包括用于每個(gè)像素的尋址和驅(qū)動元件(典型地為薄膜晶體管，以后稱作“TFT”)。
在一些這樣的陣列中，在該陣列至少一個(gè)方向上，在相鄰像素之間存在有絕緣材料的物理阻隔(physical barrier)。在公布的英國專利申請GB-A-2 347 017，公布的PCT專利申請WO-A1 99/43031，公布的歐洲專利申請EP-A-0 895 219，EP-A-1 096 568，和EP-A-1 102317中給出了這些阻隔的例子，其全部內(nèi)容結(jié)合到文中作為參考資料。
這些阻隔有時(shí)稱作，例如，“壁”， 隔離物”，“堤”，“肋”，“分離物”，或“壩(dam)”。可以從所引用的參考文獻(xiàn)中看出，它們可以提供多種功能。它們可以在制造過程中，用來定義單獨(dú)像素和/或像素列的電致發(fā)光層和/或電極層。由此，例如，該阻隔能夠防止為提供彩色顯示的紅，綠和藍(lán)像素來噴墨印刷、或?yàn)樘峁﹩紊@示來旋轉(zhuǎn)涂布的共軛聚合物材料的像素溢出。所制造的裝置中的阻隔可以提供明確的像素光學(xué)分離。它們還可以帶有或包括導(dǎo)電材料(例如電致發(fā)光元件的上部電極材料)，作為減小電致發(fā)光元件的公共上部電極電阻(和因此跨越其的電壓降)的輔助布線。
相似地，主動矩陣型液晶顯示裝置(AMLCD)包括其上置有像素陣列的電路基板。在該AMLCD中，直立的間隔物(例如，柱)存在于該電路基板至少一些相鄰的像素之間。這些間隔物支撐主動矩陣電路基板上的顯示器的上層覆蓋相對板，以定義其間容納有液晶材料的單元間隔。本發(fā)明的目的是，當(dāng)用于AMLCD時(shí)，AMLCD像素間的間隔物/柱將與主動矩陣電致發(fā)光顯示(AMELD)像素間的阻隔相比較，并稱之為“阻隔”。
本發(fā)明的一個(gè)目的是利用、發(fā)展、修改和/或擴(kuò)展主動矩陣顯示裝置的獨(dú)特特征，以便以與基本的裝置結(jié)構(gòu)、其布局和其電子線路相兼容的方式，獲得該裝置的功能和/或性能的提高和/或改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有權(quán)利要求1所述特征的主動矩陣顯示裝置(例如AMELD或AMLCD)。
依照本發(fā)明，像素間的物理阻隔用于提供到電路基板內(nèi)部和/或外部的連接，以及可以提供該裝置的附加部件。
因此，這些像素阻隔部分地(可能甚至主要)是導(dǎo)電材料，典型地是金屬。這種導(dǎo)體阻隔材料與電路基板內(nèi)的電路元件連接，并且同時(shí)至少在鄰近像素顯示元件的阻隔側(cè)面處絕緣。電路基板中的所述電路元件可以采取各種形式，取決于所作的具體修改或提高或改進(jìn)。典型地，其可以是包括以下的組中一個(gè)或多個(gè)薄膜層元件導(dǎo)體層；電極連接；電源線；尋址線；信號線；薄膜晶體管；薄膜電容器。
根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多種功能。各種結(jié)構(gòu)特征可以用于該像素阻隔。因此，所述導(dǎo)電阻隔材料可以延伸為，例如跨越矩陣的線，或其可以定位于，例如，單個(gè)像素或像素組或其它裝置區(qū)域。
其中該導(dǎo)電阻隔材料可以用于形成附加部件，該部件可以在像素陣列的內(nèi)部或外部。與連接外部部件相比，該附加部件與像素阻隔集成的技術(shù)能夠以低成本、和在該顯示裝置內(nèi)的緊湊區(qū)域中提高該裝置的性能。
至少該導(dǎo)電阻隔材料的一些長度可以簡單地用作備用或甚至于用于替換電路基板的至少一部分薄膜導(dǎo)體線，例如尋址(行)線，信號(列)線或電源線。這樣，該導(dǎo)電阻隔材料可以在其大部分長度上提供(或至少備用)尋址線(行導(dǎo)體)，以便減小沿尋址線的電壓下降。在如這樣的情況下，該阻隔可以主要是導(dǎo)電材料(典型地為金屬)，或者它們可以主要是帶有導(dǎo)電涂層的絕緣材料。
根據(jù)本發(fā)明所用的阻隔結(jié)構(gòu)可以是以金屬芯構(gòu)造的。該金屬芯可以有各種用途。
該金屬芯本身可以提供與基板中的電路元件相連接的導(dǎo)電阻隔材料。它至少在其側(cè)面上具有絕緣涂層。
金屬層可以提供在涂敷在金屬芯上的絕緣涂層上。該金屬涂層可以連接另外的電路元件。一種特定實(shí)用的形式，金屬芯、絕緣涂層和金屬涂層可以一起形成電容器，例如對于每個(gè)相應(yīng)像素的單個(gè)保持電容器。因此，該像素阻隔可以包括分開絕緣的長度，其中的一個(gè)或多個(gè)可以提供具有這些涂敷有金屬絕緣體的阻隔結(jié)構(gòu)的電容器。
然而，該金屬芯不必連接到基板中的電路元件上。因此，例如，當(dāng)該阻隔包括該阻隔的金屬芯上絕緣涂層上的金屬涂層時(shí)，該金屬涂層可以提供與基板中的電路元件相連接的導(dǎo)電阻隔材料。該金屬芯可以是，例如，以該形式集成在顯示裝置中的絕緣體或變壓器的鐵磁芯。
因此，該阻隔可以包括分開絕緣的部分，其中的一個(gè)或多個(gè)提供具有這些涂敷的阻隔結(jié)構(gòu)的電容器、絕緣體或變壓器。所述分開的電容器或電感或變壓器的長度可以定位在該像素陣列內(nèi)，或其可以定位在像素陣列外部，但是仍然在和像素阻隔相同的工序中形成于電路基板上。
該阻隔的其它分開的絕緣導(dǎo)電部分具有不同的功能。它們可以用于，例如，備用或替換電路基板的導(dǎo)體線和/或形成互連。
除了使用金屬芯，阻隔的金屬涂層可以用于提供與基板中的電路元件連接的導(dǎo)電阻隔材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供生產(chǎn)這種主動矩陣顯示裝置的有利的方法。
根據(jù)本發(fā)明的各種有利的特點(diǎn)和特點(diǎn)的結(jié)合在附加的權(quán)利要求中示出?，F(xiàn)在描述地本發(fā)明實(shí)施例中的這些或那些，作為例子，參考所附示意圖給以說明

圖1是主動矩陣電致發(fā)光顯示裝置的四個(gè)像素區(qū)域的電路圖，該裝置提供有依照本發(fā)明的導(dǎo)電阻隔材料；圖2是這種裝置一個(gè)實(shí)施例的像素陣列和電路基板部分的橫截面圖，示出了依照本發(fā)明與TFT源或漏線連接的導(dǎo)電阻隔結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例；圖3是這種裝置一個(gè)相似實(shí)施例的像素陣列和電路基板部分的橫截面圖，示出了依照本發(fā)明與TFT柵線連接的導(dǎo)電阻隔結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例；圖4是與圖1相似的電路示意圖，但是其示出使用具有導(dǎo)電阻隔材料的像素阻隔，以代替大多數(shù)尋址線；圖5是穿過并排阻隔的橫截面視圖，每個(gè)帶有導(dǎo)電阻隔材料，用于依照本發(fā)明裝置的特定實(shí)施例，圖6是四個(gè)像素區(qū)域的平面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)特定實(shí)施例中布局特征的具體實(shí)例，具有并排的導(dǎo)電阻隔，例如，具有示出沿圖6的V-V線截取的圖5的橫截面視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明裝置一個(gè)特定實(shí)施例的布局特征的另一實(shí)例的平面圖，具有橫向的導(dǎo)電阻隔；圖8是根據(jù)本發(fā)明，具有使用金屬涂層的導(dǎo)電阻隔結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的裝置部分的剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，額外包括金屬涂層以形成電容器的導(dǎo)電阻隔結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，適用于具有這樣電容器的裝置的橫向阻隔布局特征的平面視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的電感實(shí)施例中，導(dǎo)電阻隔結(jié)構(gòu)的橫截面視圖；圖12是適用于這個(gè)電感實(shí)施例的布局特征的平面圖；圖13是適用于變壓器實(shí)施例的布局特征的平面視圖，具有與圖12相似的橫截面圖；圖14到圖16是根據(jù)本發(fā)明一特定實(shí)施，例如圖2或圖3的裝置部分在其生產(chǎn)階段時(shí)的剖面圖；以及圖17是在圖16階段的裝置部件的剖面圖，示出了在也是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電阻隔材料的絕緣中的變型。
應(yīng)該注意的是，所有的圖都是概略圖。在圖中為了清楚和方便，這些圖的部分相對尺寸和大小已經(jīng)擴(kuò)大或縮小。相同的參考標(biāo)記一般用于指代改進(jìn)或不同實(shí)施例中相應(yīng)或相似的部件。
圖1-3的實(shí)施例圖1到3的每一個(gè)實(shí)施方案的主動矩陣電致發(fā)光顯示(AMELD)裝置包括具有矩陣尋址電路的電路基板100上的像素200陣列。物理阻隔210存在于該陣列至少一個(gè)方向上的至少一些相鄰像素間。這些阻隔210中的至少一些以依照本發(fā)明用作互連的導(dǎo)電阻隔材料240構(gòu)成。除了根據(jù)本發(fā)明中該阻隔210的這些特殊構(gòu)成和使用，該裝置可以使用公知的設(shè)計(jì)技術(shù)和電路技術(shù)構(gòu)成，例如這里前面所引用的背景參考。
矩陣尋址電路包括尋址(行)和信號(列)線150和160的橫向組，分別地在圖1中示出。尋址元件T2(典型地薄膜晶體管，后面稱為“TFT”)結(jié)合在這些線150與160的每個(gè)交叉處。圖1通過示例方式示出一個(gè)具體的像素電路結(jié)構(gòu)。其它像素電路結(jié)構(gòu)對于主動矩陣顯示裝置是公知的，并且可以容易地理解地是，不管該裝置的具體像素電路結(jié)構(gòu)如何，本發(fā)明都適用于這種裝置的像素阻隔。
每個(gè)像素200包括電流驅(qū)動電致發(fā)光顯示元件25(21，22，23)，典型地為有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管(LED)。該LED 25與陣列的兩個(gè)電壓電源線140和230之間的驅(qū)動元件T1(典型地為TFT)串行連接。這兩個(gè)電源線典型地為電源供給線140(具有電壓Vdd)和地線230(也稱作“回線”)。來自LED 25的發(fā)射光由經(jīng)過LED 25的電流來控制，正如由其各自的驅(qū)動TFT T1來改變。
通過以施加到相關(guān)行導(dǎo)體150(并且由此施加到該行像素的尋址TFT T2的柵極)上選擇信號的方式，來在幀周期內(nèi)依次尋址每個(gè)像素行。該信號開啟尋址TFT T2，因此將該行像素加載以來自列導(dǎo)體160的各個(gè)數(shù)據(jù)信號。這些數(shù)據(jù)信號施加到各個(gè)像素的單獨(dú)驅(qū)動TFTT1的柵極上。為了保持該驅(qū)動TFT T1所產(chǎn)生的導(dǎo)電狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)信號通過在該柵線5和驅(qū)動線140，240之間耦合的保持電容Ch保存在其柵線5。因此，基于在先前尋址周期中所施加并作為電壓存儲在相關(guān)電容器Ch中的驅(qū)動信號，經(jīng)過每個(gè)像素200的LED 25的驅(qū)動電流由驅(qū)動TFT T1來控制。在圖1的具體實(shí)施例中，T1作為P-溝道TFT示出，而T2作為N-溝道TFT示出。
該電路可以通過公知的薄膜技術(shù)構(gòu)造。基板100可以具有絕緣玻璃基底10，其上沉積有例如，二氧化硅的絕緣表面緩沖層11。該薄膜電路在所述層11上以公知的方式設(shè)置。
圖2和3示出TFT的例子Tm和Tg，每個(gè)包括有源半導(dǎo)體層1(典型地為多晶硅)；柵電介質(zhì)層2(典型地為二氧化硅)；柵電極5(典型地為鋁或多晶硅)；以及金屬電極3和4(典型地為鋁)，其通過覆蓋絕緣層2和8中的窗(通孔)接觸半導(dǎo)體層1的摻雜源區(qū)和漏區(qū)。電極3，4和5的延伸可以形成，例如，元件T1，T2，Ch和LED 25，和/或?qū)w線140，150和160的至少一部分之間的互連，這取決于由特定的TFT(例如，驅(qū)動元件T1或?qū)ぶ吩2或電路基板的其它TFT)提供的電路功能。保持電容Ch可以類似地通過已知方式形成為電路基板100內(nèi)部的薄膜結(jié)構(gòu)。
LED 25典型地包括在下部電極21和上部電極23之間的發(fā)光有機(jī)半導(dǎo)體材料22。在優(yōu)選特定實(shí)施例中，可以將半導(dǎo)體共軛聚合物用作電致發(fā)光材料22。對于穿過基板100發(fā)射其光250的LED，下部電極21可以是氧化銦錫(ITO)的陽極，而上部電極23可以是陰極，包括例如，鈣和鋁。圖2和3示出了LED的結(jié)構(gòu)，其中該下部電極21形成為電路基板100中的薄膜。隨后沉積的有機(jī)半導(dǎo)體材料22在基板100的薄膜結(jié)構(gòu)上延伸的平面絕緣層12(例如氮化硅)中的窗12a處與該薄膜電極層21接觸。
在公知的裝置中，根據(jù)本發(fā)明圖1到4的裝置在陣列的至少一個(gè)方向中，在至少一些相鄰的像素之間包含物理阻隔210。這些阻隔210也可以稱作例如，“壁”，“隔離物”，“堤”，“肋”，“分離物”，或“壩”。根據(jù)該特定裝置的實(shí)施例及其生產(chǎn)，它們可以以公知的方式使用，例如·在半導(dǎo)體聚合體層22的制備過程中，分離并防止單個(gè)像素200和/或像素200列的各自區(qū)域之間的聚合體溶液溢出；·對于單個(gè)像素200和/或像素200列的半導(dǎo)體聚合物或其它電致發(fā)光層22的限定中，在基板表面提供自構(gòu)圖能力(和甚至可能為像素的單個(gè)電極的自分離，例如該上部電極23的單個(gè)底層)；·在沉積至少有機(jī)半導(dǎo)體材料22和/或電極材料的過程中，作為間隔物用于掩蔽在基板表面之上；·當(dāng)光250通過頂部(替代為，或者以及，底部基板100)射出時(shí)，對陣列中像素200的明確光學(xué)分離形成不透明的阻隔210。
無論其以這些公知的方式中怎樣地具體應(yīng)用，在本發(fā)明的實(shí)施例中，至少一些物理阻隔210的絕緣長度以一種特殊的方式構(gòu)造和使用。因此，圖2到圖4的像素阻隔210包括在其側(cè)面鄰近LED 25絕緣、并與和/或來自電路基板100的一個(gè)或更多電路元件相連接的金屬240(或其它導(dǎo)電性材料240)。所述電路元件可以具有多種形式，取決于所做的特定改進(jìn)或提高或修改。典型地，可以是包括以下的組中一個(gè)或多個(gè)薄膜元件導(dǎo)電層和/或電極連接4，5，6；電源線140；尋址線150；信號線160；薄膜晶體管T1，T2，Tm，Tg；薄膜電容器Ch。
在圖2的實(shí)施例中，連接到導(dǎo)電阻隔材料240的電路元件是TFTTm源和/或漏電極的延伸。例如，當(dāng)Tm是T2時(shí)，其可以形成基板電路的信號(列)線160，或當(dāng)Tm是T1時(shí)，形成驅(qū)動線140。在圖3的實(shí)施例中，連接到導(dǎo)電阻隔材料240的電路元件是TFT Tg的柵電極5的延伸。例如，當(dāng)Tg是T2時(shí)，其可以形成基板電路的尋址(行)線150。
圖2到4的實(shí)施例中，像素阻隔210主要是導(dǎo)電材料240，240x，最好是具有很低電阻率(例如鋁或銅或鎳或銀)的金屬。圖2到3的阻隔210包括導(dǎo)電材料的塊或芯，在其側(cè)面和其頂部具有絕緣涂層40。
如圖2和3所示，導(dǎo)電阻隔材料240與電路元件4，5的底部連接在中間絕緣層12的連接窗12b中實(shí)現(xiàn)。然而，可以明了的是，這些窗12b通常不與TFT Tm、Tg在相同的平面中。特別是，通常TFT Tg的源和漏電極3，4之間沒有足夠的空間以容納窗12b。因此，圖3中以虛線描繪該窗12b，以表示其位置在所繪制的紙平面外。
圖4的尋址線阻隔實(shí)施例連接到TFT柵線的導(dǎo)電阻隔材料240(例如，圖3中)可以提供尋址(行)線150的至少一部分。圖4中示出的這樣一個(gè)實(shí)施例，其中線150中的大部分由導(dǎo)電阻隔材料240形成。
通過使用該導(dǎo)電阻隔材料240來替換或備用電路基板10的導(dǎo)體150，能夠較大地減小線電阻。因此，沿著線240(150)，該導(dǎo)電阻隔材料240具有比導(dǎo)電層的橫截面積大至少兩倍(可能甚至是一個(gè)數(shù)量級)的橫截面積，所述導(dǎo)電層典型地提供電路基板100中的TFT Tg的柵線。典型地，導(dǎo)電阻隔材料240可以具有比電路基板100中的導(dǎo)電層5(150)的厚度z大兩倍或更多(例如至少五倍)的厚度Z。在具體的實(shí)例中，與0.5μm或更小的z相比，Z可以是2μm到5μm之間。典型地，該導(dǎo)電阻隔材料240可以具有與導(dǎo)電層140的線寬y相同寬度(或甚至于至少兩倍大)的線寬Y。在具體實(shí)例中，與對于y的10μm相比，Y可以是20μm。而且，該柵線5(150)典型地為摻雜的多晶硅，而該導(dǎo)電阻隔材料240典型地為具有高得多電導(dǎo)率的金屬。
圖5和6的多導(dǎo)體阻隔實(shí)施例圖5示出了兩個(gè)并排阻隔210和210x的合成，每個(gè)包括與各個(gè)涂層40，40x絕緣的金屬芯240，240x。該并排的多導(dǎo)體阻隔結(jié)構(gòu)210，21x能夠以多種方式設(shè)計(jì)和使用。一種形式，例如，金屬芯240和240x可以分別形成(或備用)平行尋址和電源線150和140。另一種形式，例如，阻隔210中的一個(gè)可以分成提供附加元件的絕緣部分，例如下面參照圖9和10描述的電容器。圖6給出了合適的像素布局的一個(gè)實(shí)例，其中基板100的矩陣薄膜電路區(qū)域標(biāo)示為120。
圖7的變型的多導(dǎo)體阻隔布局實(shí)施例在圖7中的變型布局中，兩個(gè)阻隔210和210x(每個(gè)包括與各個(gè)涂層40，40x絕緣的金屬芯240，240x)相互橫穿設(shè)置。在該實(shí)例中，阻隔210(具有到基板TFT Tm的連接作為T2)可以用于備用或替換列線160。阻隔210(具有到基板TFT Tg的連接作為T2)可以用于備用或替換行線150?？蛇x擇地，阻隔210(具有到基板TFT Tm的連接作為T1)可以用于備用或替換電源線140。
圖8的可選擇導(dǎo)電阻隔的實(shí)施例在圖2，3和圖5的實(shí)施例中，阻隔210和210x示為主要是導(dǎo)電材料240和240x。圖8示出變型的實(shí)施例，其中阻隔210主要是絕緣材料244。在這種情況下，通孔224b被蝕刻或研磨穿過絕緣材料244到電路基板100上的電路元件4，5。金屬涂層240提供在絕緣阻隔210的頂部并穿過其中的通孔244b中延伸的導(dǎo)電阻隔材料。該可選擇的導(dǎo)電阻隔材料結(jié)構(gòu)特別適合于其中導(dǎo)電阻隔材料240備用或替換電路基板100的薄膜導(dǎo)體線(例如線140，150和160)的實(shí)施例。
所述阻隔210的金屬涂層240可以以自對準(zhǔn)方式與LED 25的上部電極23的主要部分23a同時(shí)形成。這樣，金屬層可以同時(shí)沉積為金屬涂層240和電極23，其通過在阻隔210側(cè)面中的懸垂形狀的蔭罩效應(yīng)分開，如圖12中所示。這是可能的過程實(shí)施例，用于形成根據(jù)本發(fā)明的阻隔互連210，240。圖15到17示出主要是金屬的阻隔互連210，240的其它過程實(shí)施例。
圖9和10的電容器和其它多導(dǎo)體阻隔實(shí)施例圖9實(shí)施例與圖2，3和5的那些類似，在于具有包括金屬芯240作為主要導(dǎo)電阻隔材料的阻隔210的絕緣長度。該金屬芯240與電路元件4或5等在基板100中相連接，并且在其上具有絕緣涂層40。
然而，圖9的實(shí)施例還包括存在于絕緣涂層40上、芯240的頂部和側(cè)面上的金屬涂層240c。所述金屬涂層240c連接至例如，基板100的另一個(gè)電路元件，如另一個(gè)TFT的元件5，4等。
圖9的該結(jié)構(gòu)比圖2，3和5中的該結(jié)構(gòu)更加多樣。該結(jié)構(gòu)使金屬芯240和金屬涂層240c可以用于不同的目的，例如，備用或甚至于替換線140，150或160，以減小它們的線電阻。該金屬涂層240c可以用作在芯線240上的信號的同軸屏蔽?？蛇x擇地，該金屬涂層240c沿阻隔210定位到需要特定連接或部件的位置，例如在單個(gè)像素或子像素上。
代替該屏蔽，用于阻隔210c的所述多導(dǎo)體結(jié)構(gòu)240，240c可以用于交迭兩個(gè)線；例如，備用或替換的阻隔線140(包含涂層240)與備用或替換的阻隔線150(包含涂層240c)。然而，在這種情況下，需要選擇該絕緣涂層40的厚度和介電性能，以減小這些線140和150之間的耦合與寄生電容。
重要的是，實(shí)施例中的圖9的多導(dǎo)體結(jié)構(gòu)240，240c設(shè)計(jì)成形成帶有電容器介質(zhì)40的電容器C。因此，金屬芯240的分離和/或絕緣的長度、絕緣涂層40和金屬涂層240c可以一起形成連接在基板電路元件4，5等之間的電容器C。
這樣的電容器可以是，例如，用于每個(gè)相應(yīng)像素200的單獨(dú)保持電容器Ch，其連接在電源線140(TFT T1，Tm的主電極線4)和TFTT2，Tg的柵線5(和TFT T1，Tm的主電極線3)之間。圖10示出了帶有所述保持電容器阻隔210c，Ch的適當(dāng)像素布局。
圖11到13的電感和其它多金屬阻隔的實(shí)施例圖11到13示出了具有金屬芯240m的阻隔實(shí)施例210d，該金屬芯240m不與該裝置的電路元件電連接。在該情況中，連接到薄膜基板電路元件的導(dǎo)電阻隔材料240是在金屬芯240d上的絕緣涂層40上的金屬涂層。這種結(jié)構(gòu)對于提供帶有例如鎳的鐵磁芯240d的電感或變壓器的顯示裝置是有用的。
圖12示出了電感的實(shí)施例，而圖13示出了變壓器的實(shí)施例。每個(gè)實(shí)例中，(關(guān)于它們的連接通孔12b)選擇薄膜基板金屬軌道9和金屬涂層240的布局圖案，以形成鐵磁芯240d周圍的繞組導(dǎo)體。所述涂層240和軌道9都是非鐵磁材料(例如，鋁)。該涂層240和軌道9形成電感L中的單個(gè)線圈(圖12)。在變壓器W(圖13)中，涂層240和軌道9形成主線圈(240p，9p)和次線圈(240s，9s)。
這些部件L和/或W能夠以各種方式使用。它們能夠便于節(jié)省功率，特別是在非常大面積的顯示裝置中。其與像素阻隔技術(shù)的集成能夠用于在低成本和顯示裝置的緊湊區(qū)域下來提高顯示性能(例如，更高的Q值)。包括本發(fā)明所述顯示裝置的設(shè)備與在顯示裝置的外面附加部件的設(shè)備相比，可以獲得其尺寸的減小。
圖14到16的方法實(shí)施例除了構(gòu)造和使用具有導(dǎo)電材料240的其阻隔210，依照本發(fā)明，裝置的主動矩陣場致發(fā)光顯示可以使用公知的裝置技術(shù)和電路技術(shù)來構(gòu)造，例如在背景參考中提到的。
圖14到16在特定制造實(shí)施例中示出了新穎的生產(chǎn)步驟。帶有其上平面絕緣層12(例如，氮化硅的)的該薄膜電路基板100以公知的方式來生產(chǎn)。接觸窗(例如通孔12a，12b，12x等)以公知的方式開在層12中，例如通過光刻掩?；蛭g刻。然而，為了生產(chǎn)本發(fā)明的裝置，這些通孔的圖案包括對于與導(dǎo)電阻隔材料240，240x，240c的底部連接，露出元件4，5等的通孔12b，12x。產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)在圖13中示出。該階段是共用的，不管阻隔210是否具有如圖2，3，5，9和11中的金屬芯，或者是如圖8中的主要為絕緣材料。
主要為絕緣材料的阻隔210的形成已經(jīng)在上述的圖8中描述了。具有金屬芯的阻隔210的適當(dāng)生產(chǎn)步驟現(xiàn)在將參照圖15和16描述。
在該實(shí)例中，用于阻隔210的導(dǎo)電材料沉積在至少其通孔12a，12b，12x等中的在絕緣層12上。用于阻隔210的理想的長度和布局圖案可以通過使用的公知的掩模技術(shù)獲得。圖15示出了一實(shí)施例，其中至少是導(dǎo)電阻隔材料(例如，銅或鎳或銀)的塊240通過電鍍沉積。在這種情況下，例如，銅或鎳或銀的薄種晶層240a首先沉積在絕緣層12上和其通孔12a，12b，12x等，阻隔布局圖案通過光刻掩模來確定，并隨后將導(dǎo)電阻隔材料的塊240電鍍以便到理想的厚度。所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)在圖15中示出。
隨后，使用CVD(化學(xué)氣相沉積)，絕緣材料(例如二氧化硅或氮化硅)沉積為絕緣涂層40。通過使用公知的光刻掩模和蝕刻技術(shù)進(jìn)行構(gòu)圖，沉積的材料留在該導(dǎo)電阻隔材料的側(cè)面和頂部上，如圖16中示出的。
此后的生產(chǎn)以公知的方式繼續(xù)進(jìn)行。因此，例如，可以對像素200噴墨印刷或旋轉(zhuǎn)涂敷共軛聚合物材料22。以公知的方式使用該帶有其絕緣涂層40該阻隔240，40，以防止聚合物從物理阻隔240，40之間的像素區(qū)域中溢出。隨后沉積上部電極材料23。
圖17的變型方法實(shí)施例該實(shí)施例使用陽極氧化處理(取代沉積)來至少在鄰近于像素區(qū)域的阻隔210的側(cè)面提供絕緣涂層40。典型地，導(dǎo)電阻隔材料240可以包括鋁。沉積鋁的理想長度和布局圖案可以使用公知的光刻掩模和蝕刻技術(shù)來確定。圖17示出了保留在鋁阻隔圖案240頂部上的光刻確定的蝕刻劑掩模44。
隨后，使用公知的陽極氧化技術(shù)，氧化鋁的陽極絕緣涂層形成在鋁阻隔材料240的至少側(cè)面上。因此，不需要額外的掩模來為該涂層40定義布局。
如圖17中所示，在陽極氧化的過程中，掩模44可以保留在需要保護(hù)和形成非絕緣頂部連接區(qū)域240t的區(qū)域中。在這些區(qū)域中，陽極涂層僅僅形成在鋁阻隔圖案240的側(cè)面。掩模44可以在陽極氧化前從其中在鋁阻隔圖案240的頂部和側(cè)面都需要陽極涂層的區(qū)域中除去?？蛇x擇地，絕緣聚合物的掩模44，例如二氧化硅或氮化硅，可以保留在制造裝置中阻隔210(240，40)的頂部上需要絕緣的這些區(qū)域中。
進(jìn)一步的實(shí)施例到此為止所描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電阻隔材料240是厚的不透明金屬，例如，鋁，銅，鎳或銀。然而，可以使用其它的導(dǎo)電材料240，例如金屬硅化物或(不太有利的)兼并摻雜的多晶硅，這兩種都可以被表面氧化以形成絕緣涂層40。如果需要透明阻隔210，那么ITO可以用于導(dǎo)電阻隔材料240。
除了已經(jīng)描述的部件，具有導(dǎo)電材料240的阻隔210可以用于形成連接到基板電路的其它部件。因此，例如，可以在該裝置的外圍以線圈9，240或?qū)щ娮韪舨牧?40的長直線來構(gòu)造天線。這樣的天線可以用于，例如，具有根據(jù)本發(fā)明的主動矩陣顯示裝置的移動電話。
上述具體實(shí)施例是主動矩陣電致發(fā)光顯示裝置，和這種裝置中相鄰像素之間存在的物理阻隔210的創(chuàng)造性使用。然而，相似的原理可以應(yīng)用于其它主動矩陣顯示裝置例如，AMLCD(主動矩陣液晶顯示器)，其也包括電路基板100′，其上有并與之相連接的像素200′的陣列。
在AMLCD的情況中，直立的間隔物210′存在于電路基板100′上至少一些相鄰像素200′之間。該間隔物210′用于支撐主動矩陣電路基板100′上面的顯示裝置的上層覆蓋相對板。其由此確決定其中容納液晶材料的單元間隔。關(guān)于其布局設(shè)置，這些AMLCD間隔物210′可以是在像素間定位的柱，或者其可以是像素間具有一些縱向延伸的矮壁。
根據(jù)本發(fā)明的變型，這些AMLCD的直立間隔物210′可以采用與用于AMELD的上述物理阻隔210類似的導(dǎo)電材料240來構(gòu)造，并被類似地連接。因此，該AMLCD可以包括新穎的間隔物210′，其·部分地(或甚至于主要)由金屬或其它的導(dǎo)電材料240形成，并在鄰近液晶像素單元的至少其側(cè)面上是絕緣的，和
·提供進(jìn)入和/或出來AMLCD的電路基板100′的連接，以便局部地備用或局部地替代基板導(dǎo)體線(如150′，160′)的長度，和/或以便形成與該AMLCD相連接的附加部件(如C，L，W)。
該附加部件(例如，電容器，電感，變壓器和/或天線)可以用局部提供在AMLCD的電路基板100′上的導(dǎo)電間隔物材料240和絕緣間隔物材料40(和/或244)的結(jié)合，以與上述AMLCD裝置中復(fù)合的阻隔元件210相似的方式來構(gòu)造。它們可以類似地與AMLCD電路基板100′的電路元件(4′，5′，6′，150′，160′，T1′，T2′，等)在電路基板100′上的中間絕緣層12中的窗12b處連接。
因此，根據(jù)本發(fā)明AMLCD的復(fù)合間隔物元件210′能夠以例如圖3，5，7到13，16或17中阻隔元件210的任何一個(gè)的相似方式來構(gòu)造和連接。
從目前所公開讀到的，其它變化和變型對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。這些變化和變型可以包括本領(lǐng)域已經(jīng)公知的(例如在背景技術(shù)中引用)和可以用于替代的等同物和其它特征或這里已經(jīng)描述的附加特征。
盡管權(quán)利要求已經(jīng)在本申請中對特征的特定結(jié)合進(jìn)行了陳述，應(yīng)該明白的是本發(fā)明所公開的范圍還包括任何新穎性的特征、或這里所公開特征的任何新穎性的結(jié)合，既清楚又隱含、概括性的，無論是否涉及任何權(quán)利要求中的如本權(quán)利要求相同的發(fā)明和無論是否解決如本發(fā)明所解決的任何或全部相同的技術(shù)問題。
因此本申請人提示在本申請的或任何源于本申請的進(jìn)一步申請過程中，新的權(quán)利要求可以設(shè)計(jì)為任何這種特征和/或這種特征的結(jié)合。
因此，例如，本申請公開了導(dǎo)電材料在主動矩陣顯示裝置的電路基板上的像素阻隔中的新穎性應(yīng)用，以便與該裝置的電路基板中的電路連接，并且提供備用和/或替換和/或與該裝置的集成的附加部件。
根據(jù)一個(gè)方面，重要的新穎性在于導(dǎo)電阻隔材料在電致發(fā)光顯示裝置的像素阻隔結(jié)構(gòu)中的這種應(yīng)用，以及特別地在于在有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)光二極管之間所使用的阻隔類型。因此，本申請公開了主動矩陣電致發(fā)光顯示裝置(和其制造)的概括新穎性特征，包括電路基板，其上存在有像素陣列，具有沿陣列的至少一個(gè)方向上的至少一些相鄰像素之間的物理阻隔；每個(gè)像素包括電致發(fā)光元件(例如，有機(jī)半導(dǎo)體材料的電流驅(qū)動發(fā)光二極管)；該電路基板包括與電致發(fā)光元件相連接的電路(例如，用于陣列的矩陣尋址和驅(qū)動電路，優(yōu)選具有薄膜電路元件)；以及物理阻隔，包括金屬和/或?qū)w材料的一個(gè)或多個(gè)部分，其通過存在于(例如，導(dǎo)電阻隔材料下方的)電路基板上(例如在中間絕緣層中)的連接窗與電路基板中的電路元件(例如，與薄膜導(dǎo)體層和/或電極連接和/或電源線和/或?qū)ぶ肪€和/或信號(列)線和/或薄膜晶體管和/或薄膜電容器)相連接。
根據(jù)另一個(gè)方面，重要的新穎性在于多個(gè)部分的金屬和/或?qū)щ姴牧显谥鲃泳仃囷@示裝置(無論AMELD或AMLCD)的像素阻隔結(jié)構(gòu)中的使用，以便提供與該裝置集成的附加部件。因此，像素阻隔布局的一個(gè)或多個(gè)相互絕緣的長度(或其它部分)可以包括涂覆有金屬絕緣體的阻隔結(jié)構(gòu)，其提供電容器或(具有鐵磁芯的)電感器，變壓器或天線。這些新穎的阻隔結(jié)構(gòu)可以定位于例如單個(gè)像素或像素組和/或其它裝置區(qū)域。因此，該附加部件可以形成在像素陣列的內(nèi)部或外部，但是還是以像素阻隔那樣相同的過程步驟形成在電路基板上。該部件形成阻隔長度典型地包括一個(gè)或多個(gè)金屬、導(dǎo)電和絕緣材料的涂層，以及可以具有對于該阻隔的導(dǎo)電和/或金屬芯。部件形成阻隔長度定位在像素間的位置，它可以至少在鄰近該顯示元件的阻隔側(cè)面處被絕緣(例如，具有絕緣層/涂層)。
權(quán)利要求
1.主動矩陣顯示裝置包括電路基板，其上存在有像素陣列，具有沿該陣列的至少一個(gè)方向上的至少一些相鄰像素之間的物理阻隔；每個(gè)像素包括顯示元件；該電路基板包括與該顯示元件相連接的電路；該物理阻隔包括導(dǎo)電材料，其通過電路基板上的中間絕緣層中的接觸窗而與電路基板中的電路元件相連接；以及導(dǎo)電阻隔材料，其至少在與顯示元件臨近的阻隔側(cè)面上是絕緣的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中電路基板中的所述電路元件是包括以下的組中至少一個(gè)薄膜元件導(dǎo)體層；電極連接；電源線；尋址線；信號線；薄膜晶體管；薄膜電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的裝置，其中至少該阻隔的絕緣長度包括提供導(dǎo)電阻隔材料的金屬芯，該金屬芯與電路基板中的電路元件相連接，并至少在其側(cè)面上具有絕緣涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中金屬涂層存在于金屬芯的絕緣涂層上，并且與另一個(gè)電路元件相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中該金屬芯、絕緣涂層和金屬涂層一起形成電容器，例如對于每個(gè)相應(yīng)像素的單獨(dú)的保持電容器。
6.根據(jù)前述任何一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其中至少該阻隔的絕緣長度包括至少該阻隔的長度的金屬芯上絕緣涂層上的金屬涂層，并且該金屬涂層提供與基板中的電路元件相連接的導(dǎo)電阻隔材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中的裝置，其中金屬芯是鎳或其它鐵磁性材料，且該金屬涂層是非鐵磁性材料，其與基板中的非鐵磁性材料的導(dǎo)體軌道相連接，以便形成包括該鐵磁性金屬芯的電感或變壓器的至少一個(gè)線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中至少該阻隔的絕緣長度主要是導(dǎo)電阻隔材料(并優(yōu)選包括金屬)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中該物理阻隔主要是絕緣材料，通孔穿過其延伸，以連接電路基板中的電路元件，且其中提供該導(dǎo)電阻隔材料的金屬涂層在該物理阻隔的頂部上并穿過該物理阻隔在通孔中延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8或9的裝置，其中該電路基板包括與橫向?qū)ぶ泛托盘柧€相連接的矩陣尋址電路，且導(dǎo)電阻隔材料提供至少部分尋址線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中該導(dǎo)電阻隔材料用作電路基板中所述電路元件和裝置的另外電路元件之間的互連。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的裝置，其中該阻隔存在于包括有機(jī)半導(dǎo)體材料發(fā)光二極管的電致發(fā)光顯示元件之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一的裝置，其中該阻隔是主動矩陣液晶顯示器中的間隔物。
14.制造根據(jù)前述任一權(quán)利要求的主動矩陣顯示裝置的方法，包括步驟(a)在電路基板上的中間絕緣層中開出接觸窗，以露出電路基板的一部分電路元件；(b)在電路基板上形成物理阻隔，具有至少在臨近像素區(qū)域的該物理阻隔側(cè)面處的絕緣；和(c)在該物理阻隔之間的像素區(qū)域中提供顯示元件，其中至少對于中間絕緣層的接觸窗處的連接，通過沉積導(dǎo)電材料來提供該導(dǎo)電阻隔材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中步驟(b)包括形成主要是導(dǎo)電性材料的物理阻隔，和在至少該導(dǎo)電阻隔材料的側(cè)面上沉積絕緣涂層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中至少導(dǎo)電阻隔材料的塊是通過電鍍沉積的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中導(dǎo)電阻隔材料包括鋁，該絕緣涂層通過陽極氧化形成在至少鋁阻隔材料的側(cè)面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中步驟(b)包括形成主要是絕緣材料的物理阻隔，穿過其形成通孔，用于中間絕緣層的接觸窗處與電路元件的連接，且其中所述導(dǎo)電性材料作為導(dǎo)電涂層沉積在物理阻隔的頂部以及穿過該物理阻隔在通孔中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該物理阻隔的導(dǎo)電涂層和該顯示元件的上部電極同時(shí)沉積，并且通過物理阻隔側(cè)面中的懸垂形狀的蔭罩效應(yīng)來分開。
20.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一的方法，其中提供了權(quán)利要求2到13中任意一個(gè)的附加裝置特征。
全文摘要
物理阻隔(210)存在于主動矩陣顯示裝置的電路基板(100)上的相鄰的像素(200)之間，例如以有機(jī)半導(dǎo)體材料的LED(25)形成的電致發(fā)光顯示裝置。本發(fā)明形成至少部分的阻隔(210)，具有與LED絕緣(40)、但與該基板(100)內(nèi)的電路(4，5，6，9，140，150，160，T1，T2，Tm，Tg，Ch等)相連接的金屬或其它導(dǎo)電材料(240)。所述導(dǎo)電阻隔材料(240)可以備用或替換例如矩陣尋址線(150)，和/或在像素陣列內(nèi)或外部形成附加部件。包括導(dǎo)電阻隔材料(240)的附加部件是有利的電容器(Ch)，或電感(L)或變壓器(W)或甚至是天線。
文檔編號H01L27/32GK1643688SQ03806421
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者M·J·蔡爾滋, D·A·菲什, J·R·赫克托, N·D·楊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司