Diseño y desarrollo de un pixel activo orgánico

Abstract

La investigación en el desarrollo de dispositivos electrónicos sobre substratos flexibles y transparentes se ha incrementado en los últimos años debido a las aplicaciones que estos presentan. Los procesos de estos dispositivos son compatibles con los depósitos de películas delgadas a bajas temperaturas. Un caso específico, son los dispositivos electrónicos formados por semiconductores orgánicos, cuyo depósito de películas delgadas se realiza a temperaturas mucho más bajas que las empleadas en los procesos utilizados para el silicio. Así, el depósito de estas películas sobre substratos flexibles como el Poli (etilén naftalato) también conocido como PEN o el Poli (etilén tereftalato) también conocido como PET puede realizarse de manera conveniente. Una de las aplicaciones más atractivas que presenta la electrónica orgánica sobre substratos flexibles son las matrices activas de diodos emisores de luz orgánicos (AMOLED) debido a que utiliza las ventajas de bajas temperaturas de procesamiento, lo cual reduce considerablemente los precios de manufactura. Las características que presentan los AMOLED como trasparencia, su implementación en áreas grandes, reducción de peso y flexibilidad; son de gran interés para el desarrollo de futuras aplicaciones tales como revistas electrónicas, PDAs, celulares, tarjetas-RF, celdas solares, aplicaciones biomédicas, sensores y computadoras portátiles. En la actualidad se continúa estudiando y buscando nuevos procesos de fabricación para la mejora de los dispositivos sobre substratos flexibles. Estos estudios se centran básicamente en mejorar, la eficiencia de consumo de potencia, luminiscencia (en diodos emisores de luz orgánicos (OLED de “Organic Light Emitting Diode”), la movilidad de transistores de películas delgadas (TFT de “Thin Film Transistor”) y las barreras de permeación que protejan y/o encapsulen los dispositivos. Así mismo, se estudia la compatibilidad de procesos de depósito de los diferentes dispositivos para crear un sistema electrónico sobre un solo substrato. En este trabajo nos ha motivado el estudio de la compatibilidad de los procesos para fabricar OLEDS y TFTs con material orgánico sobre un solo substrato, con el propósito de que esta experiencia sirva para desarrollar aplicaciones de sistemas para despliegue de información. El trabajo de diseño e implementaciones experimentales de esta tesis fueron realizados en las instalaciones del Departamento de Ingeniería y Ciencias de los materiales de la Universidad de Texas en Dallas. Específicamente, en este trabajo se muestra el estudio, diseño y los procesos utilizados para el desarrollo de un pixel activo orgánico formado por transistores de películas delgadas basados en pentaceno (C22H14) que direccionan un arreglo de OLEDs. Como otra contribución original de este trabajo se presenta una propuesta para reducir el impacto de corrientes de fuga en los transistores, al emplear como dieléctrico una bicapa formada por perileno-alúmina (polyparaxylene-Al2O3). Es importante hacer notar que el desarrollo y/o caracterización de un OLED no es el motivo principal de este trabajo. Sin embargo, se tomó en cuenta la experiencia previa que el grupo de colaboración de la Universidad de Texas tenía en la creación de OLEDs. Por esta razón se consideraron los requerimientos del OLED (consumo de potencia eléctrica), el estudio del proceso de depósito de los materiales y la compatibilidad de los procesos para que los OLEDs y los circuitos de direccionamiento se integraran en un solo substrato.