专利名称：具有在有机基上的像素的电子组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在有机基上的电子组件，特别是像素串扰降低了的电子组件。
背景技术：
公知的有机基上的电子组件例如是采用有机半导体材料、导体材料和/或绝缘材料的光电二极管形式的，并通常包括至少一层有机半导体或导体材料，这些材料划分为各个检测器像素并嵌入在两个电极之间。在运行期间通过光在有源的有机层中产生载流子对，然后该载流子对分开，通过该有源层传输，并在两个对置的电极上输出。在此，在该层中存在自由载流子或电荷，根据该载流子在该层中的迁移性以及根据存在的电位比，这些电荷不仅被有目的地传输到最近的像素电极，而且还垂直于该方向以及沿着层传输。但由此激活了本不该激活的像素并因而产生信号的串扰。
在理想情况下，应对各个像素进行单独控制或者能够单独激活像素，从而不会产生信号模糊。对于大平面低成本制造的层来说这是一个问题，因为无法避免电荷在未施加电压的相邻区域中的传输。
从经济的角度讲，这些电子组件以及例如光电二极管也以像素化平面检测器的形式受到关注，在此可在可见区域内以高的光谱量子效率(50％～85％)来制造这些组件。在此采用的薄有机层系统可以借助公知的制造方法如旋转涂层(spin-coating)、凹印法(Rakeln)和/或印刷法来成本合算地涂覆，并具有相应的经济效益，尤其是对光电二极管或其它具有大面积的、像素化的有机电子组件来说。还可以价格低廉地涂覆这些层，因为它们不保持一定的结构。这样制造的光电检测器例如在医学图像识别中用作平面X射线检测器，因为在此典型地对至少若干厘米的相对大的平面上的闪烁体层的光进行检测。
该公知系统的缺点在于所谓的串扰，因为在具有大平面非结构化的有机半导体层的检测器阵列中，由于该层中的横向导电性，所产生的电荷可能从产生电荷的位置到相邻像素发生串扰。有源有机层的典型导电特性位于10-4～10-6S/cm范围内。仿真结果显示，在层厚位于几百纳米范围内时，可使电荷极大地流向相邻的像素。其结果是使空间分辨率变坏，即检测到的图像在多个像素上变模糊。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题在于，避免在全平面导电的有机层中像素间的串扰。
本发明的技术问题通过权利要求、说明书以及附图给出的主题来解决。
本发明的技术问题通过一种电子组件来解决，其具有至少一个嵌入在两个电极之间的、有源的有机半导体层或导体层，其特征在于，在该层系统内部以及在相邻于像素化电极的侧端，在整个有源区域上敷设有栅格形式的电极，其中，在该栅格电极上覆盖有钝化层，该栅格电极包围一个或多个像素并由电压驱动，该电压对沿该层的电荷传输、即各像素的串扰起反作用。
作为具有至少一个半导体层或导体层的主要由有机材料构成的电子组件，例如有有机光电检测器、电镀铬(electrochrom)组件、有机发光二极管和/或所有类型的显示器或“平面面板”。按照本发明的对该技术问题的解决方案还例如可以用于诸如有源矩阵显示器的有源矩阵和/或诸如无源矩阵显示器的无源矩阵，或类似的设备。
在此，附图中所示的有源矩阵是指每个像素有一个所属的晶体管，利用该晶体管可以单独读取每个像素。在此，与晶体管连接的电极在两个方向上(如垂直地)构造在像素维度上，而另一个电极平面地设置(在此当晶体管设置在光电二极管和/或发光二极管或其它有源层之上时，该结构化的电极完全可以是上(顶)电极)。
而作为无源矩阵则是指以下组件结构像素不会单独被接通，而是以多元方法被驱动(显示器)或读取(检测器)。为此，将两个电极制成为条形的、相互垂直的结构。该结构的缺点主要在于，在该显示器中不产生静止的图像，而总是仅有在各有源的行上或检测器上的短暂像素闪烁。由此，光不是在两个周期之间的整个时间上集成在一起，而仅在行有源的时间段上集成在一起。
例如可以通过以下方法敷设栅格电极蒸镀、喷涂和/或公知的用于涂覆导电材料的印刷方法，如热金属印刷。
栅格电极层的结构化方法为平版印刷结构化(由于高分辨率而优选)、蒸镀和/或通过掩膜喷涂或通过印刷方法结构化(较少使用)。
栅格电极的横截面可以基本上为圆形或椭圆形，也可以是具有边长的有角形。
栅格的周期性例如位于50～500μm范围内。
该两个电极分别根据组成被分为顶电极和底电极。
“像素化”意味着，组件的至少一个有源层被划分为像素，并且在此表示层的结构化，因而将至少一个有源的层划分为可以单独或共同激活的第一区域或像素，并且该第一区域或像素由不能被激活并构成像素间的边界区域的第二区域环绕。
作为顶电极可以采用不同的材料，例如在光电二极管的情况下可以采用金属如Ba、Ca、Mg、Al、Ag以及这些金属的组合物或合金、盐(如LiF或CsF)或铟-锡氧化物(ITO)。
作为底电极可以采用不同的材料，例如在光电二极管的情况下可以采用铟-锡氧化物或者金属如银、铬、钯、铂、金、钐或者这些材料的组合物或合金。
主要由有机材料制成的相关的导体或半导体层例如可以包含以下材料富勒烯、富勒烯的衍生物、聚苯二乙烯、聚硫酚、聚芴，以及这些材料系的混合物或这些材料类的衍生物或共聚物。
栅格电极可以带有具有像素的分辨率的栅格，但也可以是大栅孔或者在层的不同位置上具有不同大小的栅孔。
栅格的绝缘涂层可用与组件外壳相同的材料制成，或者可以是绝缘子层，并且用于不使载流子在栅格电极上丢失从而降低信号强度，并且仅在像素之间通过钝化的栅格电极产生防止像素间串扰或电荷传输的充电区域。该区域例如可由绝缘的、可结构化的光电涂层构成，或由氮化硅构成。
以下借助4幅涉及本发明优选实施方式的附图详细描述本发明。
具体实施例方式
图1示出按照现有技术的底电极层的俯视图由图可见具有有源矩阵控制的像素化的检测器板的原理结构，与具有无机光电二极管的检测器的现有技术相似。逐行读取各个像素的电荷状态，其方法是所有薄膜晶体管分别通过栅极导线12连接成行。这样，读取本身通过晶体管的源极导线13进行，从而为刚被寻址的行的每个像素产生一个信号。该信号与上次读取周期或剩余周期以来的集成的光强度成正比。
对于具有有机光电二极管的检测器板可以类似地使用具有薄膜晶体管的有源矩阵控制。这样，位于该薄膜晶体管之上以及位于所示出的结构化的下电极之上的光电二极管的有源层由有机材料构成。图3示出这样的层系统的横截面。
在这样的有源矩阵控制控制中同样实施顶电极2。典型地是施加一个偏压，使得存在一个分开载流子的外部驱动的力。图3和4中举例示出在上电极上施加正电压，而电隔离的下电极则处于尚未被照射的状态即0V(如对于图3和图4中的像素20)。在此所采用的偏压的方向始终取决于二极管的极性。
现在，左像素(像素10，图3)表示被照射的像素。然后，通过该光产生的载流子被传输到两个电极，并且两个像素电极之间的电容的电荷状态发生改变。该改变相当于原始偏压状态的放电，从而就是下电极也会如图中所示的逐渐上升到正电位。由此造成的结果是继续产生的载流子可能流走到电位差更高的、相邻的底电极1。因此在随后的读取周期中会在相邻的未被照射的像素上测量到分量信号。该问题基本上既涉及到一行的相邻像素(10，20)、一列的相邻像素、对角相邻像素，甚至还可能涉及更远的像素。
在本发明中建议的对该问题的解决方案在于，引入设置在所有像素间隔空间之间的栅格结构中的附加的导电接触。该栅格可以如图2所示在源极导线13和栅极导线12旁延伸，也可以(通过钝化层电隔离地)位于这些导线之上。该所建议的解决方案的特殊优点在于栅格形的电极可以用与二极管的下接触有相同导电性的材料制成，从而还可以在与对下接触进行结构化相同的处理步骤中实现电极的结构化。所需的仅是在该栅格电极上还敷设附加的结构化的钝化层，以防止电荷从有机材料中传输到该电极中。
如图4所示，在栅格形的分离电极上施加正电势，这防止了正载流子跨越该接触的横向流动。该电势被设置为虽然优选使负的载流子向上电极传输，但其仍要高于在最大放电像素的下电极上的电势。不同电势电平的准确选择取决于光强度以及激励器条件、侧面的大小、半导体材料的厚度和在栅格电极上的钝化层的厚度。根据接触以及相应的光电二极管的极性，全部符号也可以与所示例子中的相反。
本发明的重要优点在于，降低了被不同照射的像素之间的串扰，而不需要有机半导体的结构化。因此可以继续采用成本低廉的处理步骤如旋转涂层、凹印法或印刷法。可以与二极管的下电极在一个步骤中敷设导电的栅格电极并进行结构化。对于在该栅格电极上的附加的钝化层，可以采用与下电极的钝化层相同的处理，从而使整体的处理开销几乎没有提高。
平面示出的是按照像素结构化的底电极1，由此可以单独地激活像素。设置在相对置的一侧而且在此仅可见边缘的是平面且非结构化的顶电极2。中间是从图面上完全被顶电极层遮盖的有机有源层。例如用5V的电压来驱动顶电极2，在非照射状态下用0V的电压来驱动底电极1。图中还可见触点4，其用于实现光电二极管至晶体管的连接。
图2示出相同的图，但补充了按照本发明的栅格电极5。在该实施方式中栅格电极设置在底电极1的整个平面上，并在所示出的片段上环绕每个单独的像素。
图3示出一个根据现有技术的光电二极管的包括13/4像素面积的小片段的横截面光从上沿着箭头6的方向落在顶电极2上，顶电极2例如是由金属如Ba、Ca、Mg、Al、Ag以及这些金属的组合物或合金、盐(如LiF或CsF)或铟-锡氧化物(ITO)构成的、蒸镀的半透明层。光通过该半透明层到达有源的有机层，载流子在该层中被分离。在此在该层中产生的载流子运动并相应于电荷的符号传向完全平面的顶电极或传向按照各个像素(像素10和20)结构化的底电极1。
还可以看到至晶体管的贯通触点4。绝缘钝化层11位于底电极1和基底9之间。
该结构位于基底9之上，在该基底上设置了用于控制像素的由非晶硅制成的薄膜晶体管(TFT)。
最后图4示出本发明的一个实施方式，其中一方面栅格电极5由钝化层11环绕，另一方面像素10和20是相互分离的。在与像素10相邻的像素(如像素20)处也可见栅格电极5。
优点在于，在各像素的结构化的下电极之间引入栅格形的结构化电极，从而存在推斥电势防止载流子向相邻底电极的传输。
本发明的重要优点在于，降低了被不同照射的像素之间的串扰，而不需要有机半导体的结构化。因此可以继续采用成本低廉的处理步骤如旋转涂层、凹印法或印刷法。可以与二极管的下电极在一个步骤中敷设导电的栅格电极并进行结构化。对于在该栅格电极上的附加的钝化层，可以采用与下电极的钝化层相同的处理，从而使整体的处理开销几乎没有提高。
本发明首次使得可以在不进行成本高的有源有机导体或半导体层的结构化的情况下抑制串扰。
这通过在铬像素的结构化的下电极之间引入栅格形结构化的电极来实现，从而存在推斥电势防止载流子向相邻底电极的传输。
权利要求
1.一种电子组件，具有至少一个嵌入在两个电极之间的、有源的有机半导体层或导体层，其特征在于，在该层系统内部以及在相邻于像素化电极的侧端，在整个有源区域上敷设栅格形式的电极，其中，在该栅格电极上覆盖有钝化层，该栅格电极包围一个或多个像素并由电压驱动，该电压对沿该层的电荷传输、即各像素的串扰起反作用。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，该组件为光电二极管。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述栅格电极由金、钯、铬、银、铂，或者铟-锡氧化物组成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述栅格电极的横截面基本上为圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组件，其中，所述栅格电极基本上是有角的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中，所述栅格的周期性位于50～500μm范围内。
全文摘要
本发明涉及一种在有机基上的电子组件，特别是像素串扰降低了的电子组件。串扰的避免是通过设置栅格电极实现的。
文档编号H01L27/146GK101080817SQ200580043322
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月5日 优先权日2004年12月16日
发明者J·弗斯特, D·亨塞勒, H·克劳斯曼 申请人:西门子公司