專(zhuān)利名稱(chēng)：制作電光器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光器件，典型地是一種通過(guò)在襯底上制作半導(dǎo)體元件(一種使用半導(dǎo)體薄膜的元件)而形成的電致發(fā)光(EL)顯示器，并且涉及將此電光器件作為顯示器(又稱(chēng)作顯示部分)的電子設(shè)備(電子裝置)。特別地，本發(fā)明涉及電光器件的制作方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在襯底上形成TFT的技術(shù)得到了廣泛地發(fā)展，且有源矩陣型顯示器應(yīng)用的開(kāi)發(fā)也正在取得進(jìn)步。特別是利用多晶硅膜的TFT較之利用傳統(tǒng)非晶硅膜的TFT具有較高的電場(chǎng)效應(yīng)遷移率(也稱(chēng)作是遷移率)，因此可以高速運(yùn)行。結(jié)果，可以由與象素形成于同一襯底上的驅(qū)動(dòng)器電路來(lái)進(jìn)行常規(guī)由襯底外部的驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)行的象素控制。
此類(lèi)有源矩陣顯示器在同一襯底上包含有各種不同的電路和元件而具有許多優(yōu)點(diǎn)如制作成本低、尺寸小、產(chǎn)量高及生產(chǎn)率高，所以此類(lèi)有源矩陣顯示器業(yè)已受到矚目。
在有源矩陣顯示器中由TFT形成用于每一象素的開(kāi)關(guān)元件，由利用此開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備來(lái)進(jìn)行電流控制，并制成用來(lái)發(fā)光的EL層(電致發(fā)光層)。例如在US專(zhuān)利5,684,364(日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)8-234683)和日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-189252中公開(kāi)了目前典型的一種象素結(jié)構(gòu)。
在這些EL顯示器進(jìn)行彩色顯示時(shí)，進(jìn)行了在相應(yīng)象素上設(shè)置能發(fā)出紅(R)、綠(G)及藍(lán)(B)三種基色的EL層的試驗(yàn)。而通常用作EL層的大部分材料都是有機(jī)材料，成型很困難。這是因?yàn)镋L材料本身極不耐水，極易溶于顯影液而難以對(duì)其進(jìn)行處理。
關(guān)于解決這一問(wèn)題的技術(shù)，建議用由噴墨法形成EL層的技術(shù)。例如，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-012377中公開(kāi)了一種用噴墨法形成EL層的有源矩陣EL顯示器。進(jìn)而，在Shimada，T.等人SID 99匯編集第376-9頁(yè)的“利用噴墨打印的發(fā)光聚合物的多色象素成型”中也公開(kāi)了類(lèi)似技術(shù)。
但由于噴墨法是在常壓下進(jìn)行，因此在易受外部大氣污染方面不利。也就是說(shuō)，它存在一個(gè)問(wèn)題，即所形成的EL層狀態(tài)易含有游離離子如堿金屬，而堿金屬的擴(kuò)散能夠?qū)FTs造成嚴(yán)重?fù)p壞。注意在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中堿金屬和堿土金屬都稱(chēng)為“堿金屬”。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題作出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種制作運(yùn)行性能好、穩(wěn)定性高的電光器件的方法，且特別地本發(fā)明的目的在于提供一種制作EL顯示器的方法。本發(fā)明的另一目的在于通過(guò)提高電光器件的圖象質(zhì)量來(lái)提高將電光器件用作顯示器的電子設(shè)備(電子裝置)的質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中可用設(shè)置在EL元件和TFTs之間的絕緣膜(鈍化膜)來(lái)避免堿金屬?gòu)囊試娔ㄐ纬傻腅L元件中擴(kuò)散。具體地說(shuō)，能夠防止堿金屬透過(guò)的絕緣膜設(shè)置在覆蓋TFTs的平整膜之上。也就是說(shuō)，在EL顯示器運(yùn)行溫度(一般從0到100℃)下，可用堿金屬擴(kuò)散速度足夠小的膜作為絕緣膜。
更優(yōu)選地是，不透水分和堿金屬且具有較高熱傳導(dǎo)性(高輻射作用)的絕緣膜，此絕緣膜設(shè)置成與EL元件相接觸或更優(yōu)選地用此絕緣膜包圍EL元件。換句話說(shuō)，能夠有效擋住水分和堿金屬且具有輻射性能的絕緣膜設(shè)置在距離EL元件最近的位置上，且利用此絕緣膜可防止EL元件老化。
進(jìn)而，如果這種絕緣膜不能為單層，可用能擋住水分和堿金屬的絕緣膜以及具有輻射性能的絕緣膜的層壓結(jié)構(gòu)。
無(wú)論如何，在由噴墨法形成EL層的情形下，總是需要采取措施來(lái)保護(hù)驅(qū)動(dòng)EL元件的TFTs免受堿金屬影響，且進(jìn)而為了防止EL層自身的老化(也可稱(chēng)作為EL元件老化)，還要同時(shí)考慮防水和防熱措施。


在附圖中圖1圖形所示的是本發(fā)明EL顯示器象素部分的剖面結(jié)構(gòu)；圖2A和2B圖形所示的分別是本發(fā)明EL顯示器象素部分的俯視圖及結(jié)構(gòu)組成；圖3A到3E的圖形所示的是實(shí)施例1有源矩陣型EL顯示器的制作方法；圖4A到4D的圖形所示的是實(shí)施例1有源矩陣型EL顯示器的制作方法；圖5A到5C的圖形所示的是實(shí)施例1有源矩陣型EL顯示器的制作方法；圖6的圖形所示的是實(shí)施例1的EL模件的外形圖；圖7的圖形所示的是實(shí)施例1的EL顯示器的電路結(jié)構(gòu)方框圖；圖8是本發(fā)明EL顯示器象素區(qū)的放大圖形；圖9的圖形所示的是實(shí)施例1的EL顯示器取樣電路的元件結(jié)構(gòu)；
圖10的圖形所示的是實(shí)施例2的EL顯示器象素區(qū)的結(jié)構(gòu)組成；圖11的圖形所示的是實(shí)施例3的EL顯示器的剖面結(jié)構(gòu)；圖12A和12B圖形所示的分別是實(shí)施例4的EL顯示器象素區(qū)的俯視圖及結(jié)構(gòu)組成；圖13的圖形所示的是實(shí)施例5的EL顯示器象素區(qū)的剖面結(jié)構(gòu)；圖14的圖形所示的是實(shí)施例8的EL顯示器象素區(qū)的剖面結(jié)構(gòu)；圖15A和15B圖形所示的分別是實(shí)施例8的EL顯示器象素區(qū)的俯視圖及結(jié)構(gòu)組成；圖16A到16F的圖形所示的實(shí)施例17電子設(shè)備的具體實(shí)例；圖17A和17B的圖形所示的是實(shí)施例1的EL模件的外形圖；圖18A到18C的圖形所示的是實(shí)施例1接觸結(jié)構(gòu)的制作方法；圖19A到19D的圖形用于說(shuō)明本發(fā)明的噴墨方法；圖20的圖形所示的是本發(fā)明用噴墨法形成EL層；圖21的圖形所示的是實(shí)施例1的EL層的層壓結(jié)構(gòu)；圖22A和22B的圖形所示的是實(shí)施例17電子設(shè)備的特殊實(shí)例；圖23A和23B的圖形所示的是實(shí)施例11的EL顯示器象素區(qū)的電路結(jié)構(gòu)；圖24A和24B的圖形所示的是實(shí)施例12的EL顯示器象素區(qū)的電路結(jié)構(gòu)；及圖25的圖形所示的是實(shí)施例14的EL顯示器象素區(qū)的剖面結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式圖1到2B用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1中所示的是本發(fā)明EL顯示器象素的剖面圖，圖2A是其俯視圖，圖2B是電路結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，象素區(qū)(圖象顯示部分)是由多個(gè)排列成矩陣狀態(tài)的此類(lèi)象素形成的。
注意圖1剖面圖所示的是沿圖2A俯視圖中AA′線剖切的剖面圖。在圖1、圖2A及圖2B中使用通用符號(hào)，三圖之間可適當(dāng)參考。此外，圖2A俯視圖中給出了兩個(gè)象素，這兩個(gè)象素具有相同的結(jié)構(gòu)。
參考標(biāo)號(hào)11表示襯底，參考標(biāo)號(hào)12表示成為基膜(在下文當(dāng)中稱(chēng)作為基膜)的絕緣膜。襯底11可以是玻璃襯底、玻璃陶瓷襯底、石英襯底、硅襯底、陶瓷襯底、金屬襯底或塑料襯底(包括塑料膜)。
進(jìn)而，基膜12對(duì)于用含可移動(dòng)離子的襯底或用具有傳導(dǎo)性的襯底的情形特別有效，但用石英襯底時(shí)不需形成該基膜?？捎煤杞^緣膜形成基膜12。注意，術(shù)語(yǔ)“含硅絕緣膜”特別指的是含預(yù)定比例的硅、氧及氮的絕緣膜如氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧硅膜(用SiOxNy表示)。
進(jìn)而，通過(guò)給予基膜12輻射效應(yīng)可以有效地釋放由TFTs所產(chǎn)生的熱量，以防止TFTs老化和EL元件老化?？梢杂盟幸阎牧蟻?lái)給予輻射效應(yīng)。
在此象素中形成兩個(gè)TFTs。參考標(biāo)號(hào)201表示用作開(kāi)關(guān)元件的TFT(下文稱(chēng)作開(kāi)關(guān)TFT)，參考標(biāo)號(hào)202表示用作控制流入到EL元件內(nèi)電流量的電流控制元件的TFT(下文稱(chēng)作電流控制TFT)，二者都由n-溝道TFT構(gòu)成。
n-溝道TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率大于p-溝道TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率，因此運(yùn)行速度快，大電流易于流過(guò)。再者，對(duì)于電流量相同的情形來(lái)說(shuō)，n-溝道TFT可以做的更小一些。當(dāng)使用n-溝道TFT作為電流控制TFT時(shí)，顯示部分的有效表面面積變大，這樣會(huì)更好一些。
p-溝道TFT的優(yōu)點(diǎn)是熱載流子注入不成問(wèn)題且截止電流值很低，已有用p-溝道TFT作開(kāi)關(guān)TFT及電流控制TFT實(shí)例的報(bào)道。本發(fā)明通過(guò)利用LDD區(qū)位置不同的結(jié)構(gòu)，能夠解決n-溝道TFT中熱載流子注入及截止電流值的問(wèn)題。本發(fā)明的特征就在于所有象素中的所有TFTs都用n-溝道TFT。
注意在本發(fā)明中不必將開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT局限為n-溝道TFTs，也可用p-溝道TFTs作開(kāi)關(guān)TFT、電流控制TFT之一或全部。
所形成的開(kāi)關(guān)TFT201具有包括源極區(qū)13、漏極區(qū)14、LDD區(qū)15a到15d、高濃度雜質(zhì)區(qū)16及溝道形成區(qū)17a和17b的有源層；柵絕緣膜18；柵極19a和19b，第一層間絕緣膜20，源極線21和漏極線22。
如圖2A中所示，本發(fā)明的特征在于柵極19a和19b為經(jīng)由不同材料(一種電阻比柵極19a和19b電阻低的材料)形成的柵極接線211進(jìn)行電氣連接的雙柵極結(jié)構(gòu)。當(dāng)然不僅可以用雙柵極結(jié)構(gòu)，也可以用所謂的多柵極結(jié)構(gòu)(含具有兩個(gè)或多個(gè)串行聯(lián)接溝道形成區(qū)的有源層的結(jié)構(gòu))，如三柵極結(jié)構(gòu)。多柵極結(jié)構(gòu)對(duì)于減少截止電流值極其有效，在本發(fā)明中通過(guò)將象素開(kāi)關(guān)TFT201變?yōu)槎鄸艠O結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)TFT的低截止電流值。
有源層由含有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜形成。換句話說(shuō)，可以用單晶半導(dǎo)體膜，也可用多晶半導(dǎo)體膜或微晶半導(dǎo)體膜。再有，柵絕緣膜18可由含硅的絕緣膜形成。此外，柵電極、源極線和漏極線可以用任何導(dǎo)電膜。
此外，在開(kāi)關(guān)TFT201中形成LDD區(qū)15a到15d，以不與柵極19a和19b通過(guò)柵絕緣膜18相重疊。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于減少截止電流值極其有效。
注意在溝道形成區(qū)和LDD區(qū)之間形成補(bǔ)償區(qū)(包含與溝道形成區(qū)具有相同結(jié)構(gòu)組成的半導(dǎo)體層，但未加?xùn)艠O電壓的區(qū)域，)可更好地用于減少截止電流值。進(jìn)而，當(dāng)利用具有兩個(gè)或多個(gè)柵極的多柵極結(jié)構(gòu)時(shí)，形成于溝道形成區(qū)之間的高濃度雜質(zhì)區(qū)將更有效地降低截止電流值。
通過(guò)上述用多柵極結(jié)構(gòu)TFT作為開(kāi)關(guān)TFT201，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)具有足夠低截止電流值的開(kāi)關(guān)元件。由此在不設(shè)置如圖2日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-189252所示電容器的情況下，也可使電流控制元件的柵電壓保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間(從一次選擇到下一次選擇的時(shí)間)。
也就是說(shuō)，可以省去使有效發(fā)光表面面積減少的電容器，并能增大有效發(fā)光表面面積。這意味著EL顯示器的圖象質(zhì)量可以更亮一些。
接下來(lái)，形成電流控制TFT202，它具有包括源極區(qū)31、漏極區(qū)32、LDD區(qū)33及溝道形成區(qū)34的有源層；柵絕緣膜18；柵極35，第一層間絕緣膜20，源極線36和漏極線37。應(yīng)注意，柵極35有單柵極結(jié)構(gòu)，但也可是多柵極結(jié)構(gòu)。
如圖2A和2B中所示，開(kāi)關(guān)TFT的漏極電氣連接到電流控制TFT的柵極上。確切地說(shuō)，電流控制TFT202的柵極35通過(guò)漏極線(也稱(chēng)作是連接線)22電氣連接到開(kāi)關(guān)TFT201的漏極區(qū)14上。進(jìn)而，源極線36連接到供電線212上。
電流控制TFT202的一個(gè)特征在于其溝道寬度大于開(kāi)關(guān)TFT201的溝道寬度。即如圖8中所示，當(dāng)取開(kāi)關(guān)TFT的溝道長(zhǎng)度為L(zhǎng)1、溝道寬度為W1，且取電流控制TFT的溝道長(zhǎng)度為L(zhǎng)2、其溝道寬度為W2時(shí)，得到一關(guān)系表達(dá)式，W2/L2≥5×W1/L1(最好W2/L2≤10×W1/L1)。因此，電流控制TFT比開(kāi)關(guān)TFT中易流過(guò)更多的電流。
注意多柵極結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)TFT的溝道長(zhǎng)度為所形成的兩個(gè)或多個(gè)溝道形成區(qū)各溝道長(zhǎng)度之和。圖8中形成的是雙柵極結(jié)構(gòu)，因而，這兩個(gè)溝道形成區(qū)各自的溝道長(zhǎng)度L1a和L1b之和為開(kāi)關(guān)TFT的溝道長(zhǎng)度L1。即L1＝L1a+L1b。
本發(fā)明中溝道長(zhǎng)度L1和L2及溝道寬度W1和W2不需具體限定數(shù)值范圍，但優(yōu)選地W1為0.1到5μm(一般在1和3μm之間)，W2為0.5到30μm(一般在2和10μm之間)。且在此優(yōu)選地L1為0.2到18μm(一般在2和15μm之間)，L2為0.1到50μm(一般在1和20μm之間)。
注意優(yōu)選地應(yīng)將電流控制TFT中的溝道長(zhǎng)度L設(shè)置在長(zhǎng)側(cè)上以防止過(guò)電流量。優(yōu)選地W2/L2≥3(更優(yōu)選地W2/L2≥5)。同樣優(yōu)選地是每一象素電流量為0.5到2μ(1和1.5μA之間更好)。
在此范圍內(nèi)設(shè)定數(shù)值，能夠包括自具有VGA象素粒度數(shù)(640×480)的EL顯示器到具有高可視性象素粒度數(shù)(1920×1080)的EL顯示器的所有規(guī)格顯示器。
此外，將形成于開(kāi)關(guān)TFT201中的LDD區(qū)的長(zhǎng)度(寬度)設(shè)定為0.5到3.5μm，一般在2.0和2.5μm之間。
圖1中所示EL顯示器的特征在于在電流控制TFT202中，LDD區(qū)33形成于漏極區(qū)32和溝道形成區(qū)34之間。此外，LDD區(qū)33具有兩個(gè)區(qū)，其中一個(gè)區(qū)通過(guò)設(shè)置柵絕緣膜18而與柵極35相重疊，另一區(qū)不與柵極35相重疊。
電流控制TFT202提供一使EL元件203發(fā)光的電流，且同時(shí)控制所供電流量以進(jìn)行灰度顯示。因此有必要使得當(dāng)電流流過(guò)時(shí)不會(huì)有損失，且采取措施防止由于熱載流子注入而引起的損壞。此外，當(dāng)顯示黑色時(shí)，電流控制TFT202設(shè)定在截止?fàn)顟B(tài)，但如果截止電流較高，則不可能得到清晰的黑色顯示，這便導(dǎo)致了諸如對(duì)比度下降等問(wèn)題。因此有必要對(duì)截止電流值進(jìn)行抑制。
關(guān)于由載流子注入而引起的損壞，已知LDD區(qū)與柵極相疊的結(jié)構(gòu)很有效。但如果整個(gè)LDD區(qū)都與柵極相重疊，則截止電流值增大，且因此本發(fā)明的申請(qǐng)人用一新穎的、串接形成不與柵極相重疊的LDD區(qū)的結(jié)構(gòu)來(lái)解決熱載流子與截止電流之間的矛盾。
此時(shí)，覆蓋柵極的LDD區(qū)長(zhǎng)度可以為0.1到3μm(優(yōu)選地在0.3和1.5μm之間)。如果太長(zhǎng)，則寄生電容將變大，如果太短，則防止熱載流子的效果將變?nèi)酢＿M(jìn)而，未覆蓋柵極的LDD區(qū)長(zhǎng)度可設(shè)定為1.0到3.5μm(優(yōu)選地在1.5和2.0μm之間)。如果太長(zhǎng)，則無(wú)法流過(guò)足夠的電流。而如果太短，則減少截止電流值的效果會(huì)變?nèi)酢?br> 上述結(jié)構(gòu)中在柵極和LDD區(qū)相重疊的區(qū)域中形成一寄生電容，因此優(yōu)選地此區(qū)域不形成于源極區(qū)31和溝道形成區(qū)34之間。電流控制TFT載流子(此處為電子)的流動(dòng)方向總是相同的，因此僅在漏極區(qū)一側(cè)上形成LDD區(qū)便足夠了。
此外，從提高可流動(dòng)電流量的角度來(lái)看，使電流控制TFT202有源層(特別是溝道形成區(qū))的膜厚度增厚(優(yōu)選地為50到100nm，更優(yōu)選地在60和80nm之間)很有效。相反地，從使開(kāi)關(guān)TFT201電流值更小的角度來(lái)看，使有源層(特別是溝道形成區(qū))的膜厚度變薄(優(yōu)選地為20和50nm，更優(yōu)選地在25和40nm之間)更有效。
接下來(lái)，參考標(biāo)號(hào)41表示第一鈍化膜，其膜厚度可設(shè)定為10nm到1μm(優(yōu)選地在200和500nm之間)?？梢杂煤杞^緣膜(尤其是氮氧硅膜或氮化硅膜)作為鈍化膜材料。鈍化膜41起保護(hù)制成的TFT免受污染物質(zhì)及水分的作用。在形成于最終TFT的EL層中包含有堿金屬如鈉。換句話說(shuō)，第一鈍化膜41用作為保護(hù)層使得這些堿金屬(移動(dòng)離子)不會(huì)透入到TFT中。注意，在此說(shuō)明書(shū)中堿金屬和堿土金屬都包含在術(shù)語(yǔ)“堿金屬”中。
此外，通過(guò)使鈍化膜41具有熱輻射效果，可有效地防止EL層的熱致老化。注意光線是從圖1EL顯示器結(jié)構(gòu)的基底11側(cè)發(fā)出的，因而鈍化膜41應(yīng)具有光線透射性。此外，在用有機(jī)材料形成EL層時(shí)，由于它可與氧結(jié)合而導(dǎo)致?lián)p壞因此最好不用易失氧的絕緣膜。
含有至少一種選自B(硼)、C(碳)和N(氮)元素組中的元素及至少一種選自Al(鋁)、Si(硅)及P(磷)元素組中的元素的絕緣膜可以是能夠防止堿金屬透過(guò)且具有熱輻射性的光透明材料。例如，可以使用鋁氮化合物，典型地為氮化鋁(AlxNy)；硅碳化合物，典型地為碳化硅(SixCy)；硅氮化合物，典型地為氮化硅(SixNy)；硼氮化合物，典型地為氮化硼(BxNy)；或硼磷化合物，典型地為磷化硼(BxPy)。此外，鋁氧化合物，典型地為氧化鋁(AlxOy)，具有高透光性且具有20Wm-1K-1的熱傳導(dǎo)率，可認(rèn)為是優(yōu)選材料。這些材料不僅具有熱輻射性，也能有效地避免水分及堿金屬等物質(zhì)透過(guò)。注意對(duì)于以上透明材料來(lái)說(shuō)x和y是任意整數(shù)。
以上化合物也可與其他元素相結(jié)合。例如，可用由AlNxOy表示的硝化氧化鋁，其中是將氮加入到氧化鋁中。這種材料不僅具有熱輻射性，也可有效地防止水分及堿金屬等物質(zhì)的透入。注意對(duì)于上述硝化氧化鋁來(lái)說(shuō)x和y是任意整數(shù)。
此外，也可利用日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)昭62-90260中記錄的材料。即可用含有Si、Al、N、O及M的化合物(注意M是一種稀土元素，優(yōu)選地是一種選自元素組Ce(銫)、Yb(鐿)、Sm(釤)、Er(鉺)、Y(釔)、La(鑭)、Gd(釓)、Dy(鏑)及Nd(釹)中的元素)。這些材料不僅具有熱輻射性，也能有效地避免水分及堿金屬等物質(zhì)透過(guò)。
此外，也可使用碳膜如金剛石薄膜或非晶碳(特別是那些性質(zhì)與金剛石相近的元素；稱(chēng)作為菱形碳)。這些材料都有很高的熱傳導(dǎo)性，用作輻射層很有效。注意如果膜厚度變大，則會(huì)出現(xiàn)棕色條狀物且透射率降低，且因此優(yōu)選地應(yīng)用厚度盡量薄的膜(優(yōu)選地在5和100nm之間)。
注意第一鈍化膜41的目的在于保護(hù)TFT免受堿金屬和水分的侵蝕，故必須使其不失去此作用?？衫糜删哂猩鲜鲚椛渥饔玫牟牧现瞥傻谋∧け旧?，但將此薄膜和能夠防止堿金屬和水分透過(guò)的絕緣膜(典型地為氮化硅(SixNy)膜或硅氮氧化膜(SiOxNy))層壓在一起也很有效。注意對(duì)于上述氮化硅膜和硅氮氧化膜來(lái)說(shuō)x和y為任意整數(shù)。
注意EL顯示器可粗分為四種彩色顯示器類(lèi)型形成與R，G和B相對(duì)應(yīng)的三種EL元件的方法；將白色發(fā)光EL元件與濾光片組合在一起的方法；將藍(lán)或藍(lán)-綠發(fā)光EL元件與熒光物質(zhì)(熒光顏色改變層，CCM)相結(jié)合的方法；以及用透明電極作陰極(相對(duì)電極)及與對(duì)應(yīng)于R，G和B的EL元件相重疊的方法。
圖1結(jié)構(gòu)是應(yīng)用形成3類(lèi)對(duì)應(yīng)于R，G和B的EL層這一方法情形的實(shí)例。注意盡管圖1中只給出了一個(gè)象素，但對(duì)紅、綠或藍(lán)色每種顏色都可形成相同結(jié)構(gòu)的象素，因此能夠進(jìn)行彩色顯示?？刹捎靡阎牧献鳛橄鄳?yīng)顏色的EL層。
注意可以在不牽涉到發(fā)光方法的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，且上述四種方法都可用于本發(fā)明。
此外，形成第一鈍化膜41之后，再形成第二層間絕緣膜(也被稱(chēng)作為平整膜)來(lái)覆蓋每一TFT，并進(jìn)行TFTs的校平步驟。第二層間絕緣膜優(yōu)選地用樹(shù)脂膜，且用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、BCB(苯環(huán)丁烷)等比較好。不必說(shuō)，如果足夠平整的話，也可用無(wú)機(jī)膜。
利用第二層間絕緣膜44對(duì)TFT進(jìn)行校平極其重要。之后形成的EL層很薄，且因此有這種情形即由于該步驟的存在而導(dǎo)致發(fā)光較弱。因此在形成象素電極之前最好校平以能夠形成盡可能平的EL層。
進(jìn)而，參考標(biāo)號(hào)45是第二鈍化膜，對(duì)于阻擋EL元件擴(kuò)散出的堿金屬起著重要的作用。膜厚度可為5nm到1μm(典型地在20和300nm之間)。能夠阻止堿金屬透過(guò)的絕緣膜用作第二鈍化膜45。用于第一鈍化膜41的材料也可用作第二鈍化膜材料。
此外，此第二鈍化膜45也用作為輻射層，以釋放EL元件產(chǎn)生的熱量，不存儲(chǔ)EL元件熱量。此外，如果第二層間絕緣膜44是樹(shù)脂膜，則其抗熱性較差，應(yīng)采取措施使EL元件產(chǎn)生的熱量不對(duì)第二層間絕緣膜產(chǎn)生壞的影響。
如上所述，在制作EL顯示器時(shí)，用樹(shù)脂膜可對(duì)TFT進(jìn)行有效地校平，但還沒(méi)有一種結(jié)構(gòu)能夠解決樹(shù)脂膜由于EL元件產(chǎn)生熱量而導(dǎo)致老化這一問(wèn)題。可以認(rèn)為本發(fā)明的特征之一在于通過(guò)設(shè)置第二鈍化膜45來(lái)解決這一問(wèn)題。
進(jìn)而，第二鈍化膜45可避免上述熱致老化，且同時(shí)它也可用作保護(hù)層以使EL層中的堿金屬不會(huì)擴(kuò)散到TFT中，此外它還用作使水分和氧不從TFT滲透到EL層中的保護(hù)層。
TFT側(cè)和EL元件側(cè)由高輻射性并能防止水分和堿金屬透過(guò)的絕緣膜分開(kāi)這一點(diǎn)是本發(fā)明的重要特征之一，且可以認(rèn)為它是傳統(tǒng)EL顯示器當(dāng)中所不具備的一種結(jié)構(gòu)。
參考標(biāo)號(hào)46表示由透明導(dǎo)電膜制成的象素電極(EL元件陽(yáng)極)，在第二鈍化膜45、第二層間絕緣膜44和第一鈍化膜41中開(kāi)一接觸孔后，在開(kāi)口區(qū)域中將其連接到電流控制TFT202的漏極線37上。
形成象素電極46之后，在含有樹(shù)脂膜上形成邊沿101a和101b。在本實(shí)施方式中通過(guò)旋涂來(lái)形成光敏聚酰亞胺膜，通過(guò)成型來(lái)形成邊沿101a和101b。這些邊沿101a和101b是通過(guò)噴墨法形成EL層的凹槽，形成EL元件的位置由這些邊沿的設(shè)置情況來(lái)確定。
形成邊沿101a和101b之后，接下來(lái)形成EL層47(有機(jī)材料更好一些)。EL層可用單層或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)，但大多情況是用層壓結(jié)構(gòu)。盡管可通過(guò)將發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層、孔注入層或孔傳輸層結(jié)合起來(lái)構(gòu)成各種層壓結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明中任何結(jié)構(gòu)都是可以的。再進(jìn)一步而言，可將熒光劑等摻入到EL層中。
本發(fā)明可用所有已知的EL材料。有機(jī)材料用作這些材料是廣為所知的，考慮到驅(qū)動(dòng)器電壓的問(wèn)題，用有機(jī)材料更好一些。例如，以下U.S.專(zhuān)利和日本專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的材料都可以用作為有機(jī)EL材料
U.S.專(zhuān)利#4,356,429；U.S.專(zhuān)利#4,539,507；U.S.專(zhuān)利#4,720,432；U.S.專(zhuān)利#4,769,292；U.S.專(zhuān)利#4,885,211；U.S.專(zhuān)利#4,950,950；U.S.專(zhuān)利#5,059,861；U.S.專(zhuān)利#5,047,687；U.S.專(zhuān)利#5,073,446；U.S.專(zhuān)利#5,059,862；U.S.專(zhuān)利#5,061,617；U.S.專(zhuān)利#5,151,629；U.S.專(zhuān)利#5,294,869；U.S.專(zhuān)利#5,294,870；日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-189525；日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平8-241048；日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平8-78159；本說(shuō)明書(shū)中參考結(jié)合了其公開(kāi)內(nèi)容。
具體地說(shuō)，如由下述常用化學(xué)式所示的有機(jī)材料都可用作為孔注入層的材料。
在此，Q為N或C-R(碳鏈)；M是一種金屬、金屬氧化物、或金屬鹵化物；R是氫、烷基、芳烷基、芳基、或烷芳基；T1和T2是含有取代基如氫、烷基或鹵素的不飽和六價(jià)環(huán)。
此外，可用芳香丙胺作為有機(jī)材料孔傳輸層，優(yōu)選地包括由下述常用化學(xué)式所示的丙二胺。
在化學(xué)式2中Are是一亞芳香基族，n是1到4的整數(shù)，且Ar，R7，R8，R9是各被選芳基組。
此外，可用一種金屬氧化化合物作為有機(jī)材料EL層，電子傳輸層或電子注入層。如由下述可用作金屬氧化化合物常用化學(xué)式所示的材料都可。
可取代R2到R7，可用如下所示的金屬氧化物。
在化學(xué)式4中，R2到R7定義如上；L1到L5為含有1到12個(gè)碳元素的碳水化合物；且L1和L2或L2和L3都由苯環(huán)形成。此外，也可用下述的金屬氧化物。
在此可取代R2到R6。具有有機(jī)配合基的配位化合物因此而包含在有機(jī)EL材料中。注意上述實(shí)例僅只是可用作本發(fā)明EL材料的一些有機(jī)EL材料實(shí)例，且EL材料完全不必受此局限。
在本發(fā)明中，由于EL層的形成方法是噴墨法，因此可用許多聚合物材料作為優(yōu)選EL材料。對(duì)于典型的聚合物材料來(lái)說(shuō)，諸如聚對(duì)苯撐乙烯撐(PPV)、聚二苯并戊或聚乙烯咔唑(PVK)都可包括在內(nèi)。對(duì)于著色，優(yōu)選地例如用氰聚苯撐乙烯撐作為發(fā)射紅光的材料，用聚苯撐乙烯撐作為發(fā)射綠光的材料，并用聚苯撐乙烯撐和聚烷基苯撐作為發(fā)射藍(lán)光的材料。
順便說(shuō)一下，有各種類(lèi)型的PPV有機(jī)EL材料，例如報(bào)道有以下的分子式(H.Shenk，H.Becker，O.Gelsen，E.Kluge，E.Kreuder，及H.Spreitzer在科研報(bào)告集，Euro Display，1999年第33-37頁(yè)的“發(fā)光二極管用聚合物”中所述)。
[化學(xué)式7]也可用分子式為在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-92576中公開(kāi)的分子式的聚苯撐。分子式如下[化學(xué)式8][化學(xué)式9]作為PVK有機(jī)EL材料，具有如下分子式[化學(xué)式10]聚合物有機(jī)EL材料可以在聚合物狀態(tài)下溶入溶解劑之后用，或者也可以在單體狀態(tài)下溶入溶解劑之后再進(jìn)行聚合作用，之后再使用。在單體狀態(tài)下使用時(shí)，要首先形成聚合物前體，再在真空下加熱使其聚合從而使其變成聚合物。
對(duì)于特定發(fā)光層來(lái)說(shuō)，用氰聚苯撐乙烯撐作為發(fā)射紅光的發(fā)光層、用聚苯撐乙烯撐作為發(fā)射綠光的發(fā)光層、并用聚苯撐乙烯撐或聚烷基苯撐作為發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光層很合適。其膜厚度為30到150nm(優(yōu)選地為40到100nm)比較合適。
典型的溶解劑有甲苯、二甲苯、異丙甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷、γ-丁基內(nèi)酯、丁基溶纖劑、及NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)。加入能夠提高所用溶液粘性的添加劑也非常有效。
但上述實(shí)例僅只是可用作本發(fā)明EL材料的有機(jī)EL材料實(shí)例，本發(fā)明完全不必受此局限。關(guān)于用于噴墨法的有機(jī)EL材料，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-012377中公開(kāi)的所有材料都可引用。
順便說(shuō)一下，盡管為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，將噴墨法粗分為氣泡噴出法(也被稱(chēng)作熱噴墨法)和壓電法，但壓電法更好一些。下面將參考圖19A和19B對(duì)這二者的差別進(jìn)行描述。
圖19A所示的是壓電法實(shí)例，參考標(biāo)號(hào)1901表示壓電元件；1902表示一金屬管；1903表示油墨材料和EL材料的混合溶液(下文當(dāng)中被稱(chēng)作EL形成溶液)。當(dāng)施加電壓時(shí)，壓電元件變形，金屬管也發(fā)生變形。結(jié)果從EL形成溶液1903中擠出液滴1904。如此，通過(guò)控制施加到壓電元件上的電壓，便可進(jìn)行EL形成溶液的涂敷。在此情形下，由于EL形成溶液1903是由物理外力排出的，所以其成分等完全不受影響。
圖19B所示的是氣泡噴出法實(shí)例，參考標(biāo)號(hào)1905表示加熱元件；1906表示金屬管；1907為EL形成溶液。當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，加熱元件1905產(chǎn)生熱量，在EL形成溶液1907中生成氣泡1908。結(jié)果，EL形成溶液由氣泡推出，排出液滴1909。如此，控制加熱元件的電流，即可進(jìn)行EL形成溶液的涂敷。在此情形下，由于EL形成溶液1907由加熱元件進(jìn)行加熱，有可能對(duì)EL材料的成分產(chǎn)生不好的影響。
當(dāng)利用噴墨法在一器件上涂敷并形成EL材料時(shí)，由此形成的EL層如圖20中所示。在圖20中，參考標(biāo)號(hào)91表示象素區(qū)；92和93是驅(qū)動(dòng)電路。多個(gè)電素電極94形成于象素區(qū)91中。盡管未示出，但每一象素電極都連接到電流控制TFT上。實(shí)際上雖然設(shè)置了用以區(qū)分象素電極94的邊沿(見(jiàn)圖1)，但在此并未給出。
通過(guò)噴墨法，形成發(fā)射紅光的EL層95，發(fā)射綠光的EL層96，發(fā)射藍(lán)光的EL層97。此時(shí)，可以在首先形成所有的發(fā)射紅光的EL層95之后，再順序地形成發(fā)射綠光的EL層96和發(fā)射藍(lán)光的EL層97。為了除去包含在EL形成溶液中的溶劑，需要進(jìn)行烘烤(加熱)處理。此烘烤處理可以在形成所有的EL層之后進(jìn)行，也可以在相應(yīng)顏色的EL層形成完畢之后單獨(dú)進(jìn)行。
在形成EL層時(shí)，應(yīng)使形成發(fā)射紅光的EL層95的象素(對(duì)應(yīng)于紅色的象素)、形成發(fā)射綠光的EL層96的象素(對(duì)應(yīng)于綠色的象素)、形成發(fā)射藍(lán)光的EL層97的象素(對(duì)應(yīng)于藍(lán)色的象素)的狀態(tài)為如圖20中所示的相應(yīng)顏色象素相互接觸。
這種結(jié)構(gòu)即是三角結(jié)構(gòu)，對(duì)于進(jìn)行良好的彩色顯示很有效。由于噴墨法的優(yōu)點(diǎn)在于相應(yīng)顏色的EL層可形成虛點(diǎn)，所以可以認(rèn)為將其用于具有三角形結(jié)構(gòu)象素區(qū)的EL顯示器是最好的方式。
在形成EL層47時(shí)，優(yōu)選地應(yīng)對(duì)大氣進(jìn)行處理制成水分盡可能少的干燥氣體并在惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行形成。由于EL層在存在水或氧的情況下極易損壞老化，所以在形成該層時(shí)有必要最大程度地去除這種因素。例如，干燥的氮?dú)?、干燥的氬氣或?lèi)似物更好一些。
當(dāng)在上述方式下用噴墨法形成EL層47時(shí)，接下來(lái)形成陰極48和保護(hù)電極49。在本說(shuō)明書(shū)中，由象素電極(陽(yáng)極)形成的發(fā)光元件、EL層以及陰極被稱(chēng)作為EL元件。
陰極48，可以用逸出功低且含有鎂(Mg)、鋰(Li)、銫(Cs)、鋇(Ba)、鉀(K)、鈹(Be)或鈣(Ca)的材料。優(yōu)選地，可以用由銀化鎂MgAg(Mg和Ag按Mg∶Ag＝10∶1的比例混合而成的材料制成的電極)制成的電極。此外，還可以用MgAgAl電極、LiAl電極以及LiFAl電極。保護(hù)電極49是用于保護(hù)電極48免受外部水分等的電極，可以用含有鋁(Al)或銀(Ag)的材料。此保護(hù)電極49也具有熱輻射性。
順便說(shuō)一下，優(yōu)選地在不與空氣相通的干燥惰性氣體中連續(xù)形成EL層47和陰極48。在用有機(jī)材料制成EL層時(shí)，由于它的耐水性較差，故可采用這種方式來(lái)避免與空氣相通時(shí)吸收水分。進(jìn)而，更優(yōu)選地是不僅連連續(xù)地形成EL層47和陰極48，同時(shí)也在其上形成保護(hù)電極49。
參考標(biāo)號(hào)50表示第三鈍化膜，其膜厚度在10nm到1μm(典型地為200到500nm)之間比較合適。盡管設(shè)置第三鈍化膜50的主要目的在于使EL層47免受水分，但同時(shí)與第二鈍化膜相似也能提供熱輻射作用。因此，可以用與第一鈍化膜41相似的形成材料。而在用有機(jī)材料作為EL層47材料的情況下，由于存在EL層與氧結(jié)合而劣變的可能性，所以最好不用易釋放出氧的絕緣膜。
此外，如上所述，由于EL層的耐熱性較差，故優(yōu)選地應(yīng)在盡可能低的溫度(優(yōu)選地在從室溫到120℃溫度范圍內(nèi))下形成膜。因此，可以說(shuō)等離子體CVD、濺射、真空蒸鍍、離子植入或溶液涂敷(旋涂)都是較好的膜形成法。
如此，雖然僅只通過(guò)提供第二鈍化膜45便可充分地抑制EL元件的老化，但用形成并置于EL元件兩側(cè)上的兩層絕緣膜如第二鈍化膜45和第三鈍化膜50來(lái)包圍該元件將更好一些，如此便能夠避免水分和氧侵入到EL層中，避免堿金屬?gòu)腅L層中擴(kuò)散，并能避免存儲(chǔ)的熱量進(jìn)入到EL層中。結(jié)果，可進(jìn)一步地抑制EL層的老化過(guò)程，能夠獲得高穩(wěn)定性的EL顯示器。
本發(fā)明的EL顯示器包括由圖1所示結(jié)構(gòu)象素形成的象素區(qū)，且在象素中設(shè)置有由于功能不同而具有不同結(jié)構(gòu)的TFTs。由此，在同一象素中可以形成截止電流值足夠低的開(kāi)關(guān)TFT和抗熱載流子注入的電流控制TFT，且可獲得具有高可靠性的EL顯示器，并能進(jìn)行極好的圖象顯示(具有高運(yùn)行性能)。
順便說(shuō)一下，在圖1的象素結(jié)構(gòu)中，雖然是用多柵極結(jié)構(gòu)的TFT來(lái)作為開(kāi)關(guān)TFT，但不必將LDD區(qū)等等的結(jié)構(gòu)限定為圖1中的結(jié)構(gòu)。
下面將參考下述實(shí)施例對(duì)由上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
利用圖3A到5C對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在此，還對(duì)象素區(qū)及形成于象素區(qū)周?chē)尿?qū)動(dòng)電路部分的TFTs的制作方法進(jìn)行了說(shuō)明。注意為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，用所示的CMOS電路作為驅(qū)動(dòng)器電路的基本電路。
首先，如圖3A中所示，在玻璃襯底300上形成厚度為300nm的基膜301。在實(shí)施例1中用經(jīng)過(guò)層壓的氮氧硅膜作為基膜301。在與玻璃襯底300相接觸的膜中將氮濃度設(shè)定在10和25wt％之間較好。
進(jìn)而，形成用圖1中所示第一鈍化膜41相同材料制成的絕緣膜來(lái)作為基膜301的一部分很有效。在電流控制TFT中有大電流流過(guò)，因此易產(chǎn)生熱量，因此形成盡可能靠近電流控制TFT的具有熱輻射作用的絕緣膜很有效。
接下來(lái)，用公知的淀積法在基膜301上形成厚度為50nm的非晶硅膜(圖中未示出)。注意不必局限于非晶硅膜，也可以形成其他膜，只要是含有非晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(包括微晶體半導(dǎo)體膜)即可。此外，也可以用含有非晶體結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜如非晶硅鍺膜，此外，膜厚度可為20到100nm。
接著，可以用公知的方法使非晶硅膜結(jié)晶，形成結(jié)晶硅膜(也可稱(chēng)作是多晶硅膜)302。利用電爐的熱結(jié)晶、利用激光的激光退火結(jié)晶以及利用紅外燈的燈光退火結(jié)晶都是已有公知的結(jié)晶法。實(shí)施例1中是用從利用氯化氙(XeCl)氣體的激發(fā)物激光中發(fā)出的光線來(lái)進(jìn)行結(jié)晶的。
注意實(shí)施例1中用的是最后為線形的脈沖發(fā)射型準(zhǔn)分子激光光線，但也可以用矩形的，也可以用連續(xù)發(fā)射的氬激光線和連續(xù)發(fā)射的準(zhǔn)分子激光光線。
在實(shí)施例1中是用結(jié)晶硅膜作TFTs的有源層的，但也可以用非晶硅膜來(lái)作有源層。而為了使流過(guò)電流控制TFT的電流大一些，用電流易于流動(dòng)的結(jié)晶硅膜更好些。
注意由非晶硅膜形成能夠減少截止電流的開(kāi)關(guān)TFT的有源層以及由結(jié)晶硅膜形成電流控制TFT的有源層效果很好。電流在非晶硅膜中難以流動(dòng)，這是因?yàn)檩d流子的可移動(dòng)性很低，且截止電流不易流過(guò)。換句話說(shuō)，大部分是由電流難以流過(guò)的非結(jié)晶膜和電流易于流動(dòng)的結(jié)晶硅膜相結(jié)合制成的。
接下來(lái)，如圖3B中所示，在結(jié)晶硅膜302上形成由氧化硅膜制成的、厚度為130nm的保護(hù)膜303。此厚度可在100到200nm這一范圍內(nèi)(優(yōu)選地在130和170nm之間)進(jìn)行選擇。此外，也可以用其他膜，只要是含硅的絕緣膜即可。形成保護(hù)膜303可使得在加入雜質(zhì)期間結(jié)晶硅膜不直接暴露到等離子體中，且使得能夠?qū)﹄s質(zhì)濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。
再在保護(hù)膜303上形成保護(hù)掩膜304a和304b，并加入具有n-型導(dǎo)電率的雜質(zhì)元素(下文當(dāng)中稱(chēng)作n-型雜質(zhì)元素)。注意元素周期表族15中的元素通?？捎米鱪-型雜質(zhì)元素，典型地可以用磷或砷。注意可用等離子體摻雜法，其中磷化氫(PH3)為被激發(fā)的未發(fā)生同位素分離的等離子體，且在實(shí)施例1中加入磷的濃度為1×1018原子/cm3。當(dāng)然也可用進(jìn)行同位素分離的離子注入法。
對(duì)摻雜量進(jìn)行調(diào)節(jié)使得用此方法形成的包含在n-型雜質(zhì)區(qū)305和306中的n-型雜質(zhì)元素濃度為2×1016到5×1019原子/cm3(典型地在5×1017和5×1018原子/cm3之間)。
接下來(lái)，如圖3C中所示，除去保護(hù)膜303，對(duì)所加入的元素周期表15族元素進(jìn)行激活處理?？梢杂靡阎募せ罴夹g(shù)作為激活方法，實(shí)施例1中是用輻射準(zhǔn)分子激光光線來(lái)進(jìn)行激活的。脈沖發(fā)射型激光和連續(xù)發(fā)射型激光都可用，對(duì)于準(zhǔn)分子激光光線的使用不必有任何限制。目的是激活加入的雜質(zhì)元素，優(yōu)選地在結(jié)晶硅膜不會(huì)發(fā)生熔化的能級(jí)上進(jìn)行輻射。注意保護(hù)膜303在原位時(shí)也可以進(jìn)行激光輻射。
在用激光激活雜質(zhì)元素的同時(shí)也可以進(jìn)行熱處理激活。當(dāng)用熱處理進(jìn)行激活時(shí)，考慮到襯底的熱阻，在大約450℃到550℃下進(jìn)行熱處理較好。
沿n-型雜質(zhì)區(qū)305和306邊緣的區(qū)域的邊界部分(連接部分)，即未加入n-型雜質(zhì)區(qū)305和306中已有n-型雜質(zhì)元素的周邊區(qū)域用此方法進(jìn)行定義。這意味著在之后作成TFTs時(shí)，能夠在LDD區(qū)和溝道形成區(qū)之間形成很好的連接。
接下來(lái)如圖3D中所示去掉結(jié)晶硅膜不必要的部分，形成島形半導(dǎo)體膜(在下文當(dāng)中稱(chēng)作有源層)307到310。
再如圖3E中所示，形成柵絕緣膜311，用以覆蓋有源層307到310?？梢杂煤枨液穸葹?0到200nm、優(yōu)選地在50和150nm之間的絕緣膜作為柵絕緣膜311?？梢杂脝螌咏Y(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)。實(shí)施例1中用的是110nm厚的氮氧硅膜。
接下來(lái)形成厚度為200到400nm的導(dǎo)電膜，并摹制形成柵極312到316。注意在實(shí)施例1中，柵極和與柵極電氣連接的導(dǎo)線(下文當(dāng)中稱(chēng)作柵極線)是由不同的材料形成的。確切地說(shuō)，用于柵極線的材料的電阻低于柵極材料的電阻。這是因?yàn)橛糜跂艠O的材料是能夠進(jìn)行微觀處理的材料，而如果無(wú)法對(duì)柵極線進(jìn)行微觀處理，則用于此接線的材料的電阻很低。當(dāng)然，柵極和柵極線也可以由相同材料形成。
進(jìn)而，可以用單層導(dǎo)電膜形成柵極線，且必要時(shí)最好用兩層或三層層壓膜。所有公知的導(dǎo)電膜都可用作柵極材料。而如上所述優(yōu)選地應(yīng)用能夠微處理的材料，確切地說(shuō)，即能夠被摹制成2μm或更小線寬的材料。
一般來(lái)說(shuō)，可以用選自元素組鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、和鉻(Cr)；或上述元素的氮化物(典型地有氮化鉭膜、氮化鎢膜或氮化鈦膜)；或上述元素相組合的合金膜(典型地有鉬-鎢合金或鉬-鉭合金)；或者上述元素的硅化膜(典型地有硅化鎢膜或硅化鈦膜)；或者是具有導(dǎo)電率的硅膜這些材料當(dāng)中的材料制成的膜。當(dāng)然可以用單層膜或?qū)訅耗ぁ?br> 實(shí)施例1中用的是由50nm厚氮化鉭膜(TaN)和350nm厚鉭膜制成的層壓膜。用濺射法形成該膜較好。此外，如果加入惰性氣體如氙或氖作為濺射氣體，則可以避免由壓力造成的膜脫落。
此時(shí)形成柵極313和316以分別與n-型雜質(zhì)區(qū)305和306的部分相重疊，其間有柵絕緣膜311。此重疊區(qū)后來(lái)成為覆蓋柵極的LDD區(qū)。
接下來(lái)，如圖4A中所示，以柵極312和316作為掩膜以自準(zhǔn)直方式加入n-型雜質(zhì)元素(實(shí)施例1中用的是磷)。對(duì)加入物進(jìn)行調(diào)節(jié)使得加到如此形成的雜質(zhì)區(qū)317到323中的雜質(zhì)濃度為雜質(zhì)區(qū)305和306中雜質(zhì)濃度的1/10到1/2(典型地在1/4和1/3之間)。具體地說(shuō)，濃度為1×1016到5×1018原子/cm3(典型地為3×1017到3×1018原子/cm3)較好。
再如圖4B中所示形成覆蓋柵極的保護(hù)腌膜324a到324d，并加入n-型雜質(zhì)元素(實(shí)施例1中用的是磷)，形成含有高濃度磷的的雜質(zhì)區(qū)325到331。在此也可以用磷化氫(PH3)來(lái)進(jìn)行離子摻雜，進(jìn)行摻雜使這些區(qū)域的磷濃度為1×1020到1×1021原子/cm3(典型地在2×1020和5×1020原子/cm3之間)。
用此方法形成n-溝道TFT的源極區(qū)或漏極區(qū)，且在開(kāi)關(guān)TFT中，圖4A中仍有用此方法形成的n-型雜質(zhì)區(qū)320到322的一部分。這些剩余區(qū)域與圖1中開(kāi)關(guān)TFT的LDD區(qū)域15a到15d相對(duì)應(yīng)。
接下來(lái)如圖4C中所示，去掉保護(hù)腌膜324a到324d，形成新的保護(hù)腌膜332。再加入p-型雜質(zhì)元素(實(shí)施例1中用的是硼)，形成含高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)333和334。在此利用硼化氫通過(guò)離子摻雜加入的硼的濃度為3×1020到3×1021原子/cm3(典型地在5×1020和1×1021原子/cm3之間)。
注意已加入到雜質(zhì)區(qū)333和334中的磷的濃度為1×1016到5×1018原子/cm3，而在此加入的硼的濃度至少為磷的濃度的3倍。因此，形成的n-型雜質(zhì)區(qū)完全變成了p-型，并起p-型雜質(zhì)區(qū)的作用。
接下來(lái)，在除去保護(hù)掩膜332之后，對(duì)加入的各種濃度的n-型和p-型雜質(zhì)元素進(jìn)行激活。爐內(nèi)退火、激光退火或光照退火都可用作為激活方法。實(shí)施例1中是在氮?dú)猸h(huán)境下、在電爐中在550℃下進(jìn)行4個(gè)小時(shí)的熱處理。
此時(shí)除去大氣中盡可能多的氧很重要。這是因?yàn)槿绻嬖谘?，則電極暴露表面將發(fā)生氧化，電阻增大，且同時(shí)在之后難以形成歐姆接觸點(diǎn)。因此上述激活方法中大氣中氧濃度應(yīng)為1ppm或更低一些，最好是0.1ppm或更低些。
激活步驟完成之后，接下來(lái)形成厚度為300nm的柵極線335。以鋁(Al)或銅(Cu)為主要構(gòu)成要素(占總成分的50％到100％)的金屬膜可以用作為此柵極線335的制作材料。同圖2中的柵極線211一樣，柵極線335形成的位置應(yīng)使開(kāi)關(guān)TFTs的柵極314和315(與圖2中的柵極19a和19b相對(duì)應(yīng))能夠電氣連接。(見(jiàn)圖4D)利用此類(lèi)結(jié)構(gòu)可使柵極線的接線電阻極小，因而能夠形成表面面積較大的象素顯示區(qū)(象素區(qū))。也就是說(shuō)，實(shí)施例1的象素結(jié)構(gòu)非常有效，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)屏幕對(duì)角線尺寸為10英寸或更大些(還有對(duì)角線為30英寸或更大)的EL顯示器。
接下來(lái)如圖5A中所示，形成第一層間絕緣膜336。可以用含硅的單層絕緣膜作為第一層間絕緣膜336，但其間應(yīng)結(jié)合有層壓膜。進(jìn)而，可以用厚度在400nm和1.5μm之間的膜。實(shí)施例1中用的是將800nm厚的氧化硅膜層壓到200nm厚的氮氧硅膜上的層壓結(jié)構(gòu)。
此外，在含有3％到100％氫的大氣中、在300到450℃下進(jìn)行1到12小時(shí)的熱處理，以進(jìn)行加氫處理。此方法是用熱激活氫結(jié)束半導(dǎo)體膜不飽和鍵的加氫法之一。也可以進(jìn)行等離子體加氫(利用等離子體激活的氫)，作為另外一種加氫方法。
注意加氫步驟也可插在第一層間絕緣膜336的形成之間進(jìn)行。也就是說(shuō)，可以在形成200nm厚氮氧硅膜之后進(jìn)行上述加氫處理，再形成余下的800nm厚的氧化硅膜。
接著在第一層間絕緣膜336中形成接觸孔，并形成源極線337到340，以及漏極線341到343。在實(shí)施例1中，可用由濺射連續(xù)形成的100nm鈦膜、300nm含鈦鋁膜和150nm鈦膜這三層結(jié)構(gòu)的層壓膜來(lái)作為這些引線。也可利用其他的導(dǎo)電膜，當(dāng)然也可以用含有銀、鈀及銅的合金膜。
接下來(lái)再形成50到500nm厚(典型地在200和300nm之間)的第一鈍化膜344。實(shí)施例1中是用300nm厚的氮氧硅膜作為第一鈍化膜344。也可用氮化硅膜來(lái)代替。當(dāng)然也可以使用與圖1中第一鈍化膜41材料相同的材料。
注意在形成氮氧硅膜之前利用含氫氣體如H2或NH3進(jìn)行等離子體處理非常有效。將由此預(yù)處理激活的氫送入到第一層間絕緣膜336中，通過(guò)進(jìn)行熱處理來(lái)提高第一鈍化膜344的膜質(zhì)量。同時(shí)，加入到第一層間絕緣膜336中的氫擴(kuò)散到其下側(cè)，使有源層也能夠有效地加氫。
接下來(lái)由有機(jī)樹(shù)脂形成第二層間絕緣膜347。聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、BCB(苯環(huán)丁烷)這些材料都可用作為有機(jī)樹(shù)脂。特別地，在第二層間絕緣膜347中，要求膜非常平整，因此應(yīng)用平整性較高的丙烯酸。實(shí)施例1中形成的丙烯酸膜厚度應(yīng)足以平整TFTs造成的落差。此厚度優(yōu)選地為1到5μm(更優(yōu)選地在2和4μm之間)。
接著在第二層間絕緣膜347上形成100nm厚的第二鈍化膜348。在此實(shí)施例中，由于用的是含Si、Al、N、O及La的絕緣膜，所以可避免堿金屬?gòu)脑O(shè)置于其上的EL層中擴(kuò)散出來(lái)。同時(shí)，能夠阻擋水分侵入到EL層中并且能散失掉EL層產(chǎn)生的熱量，因此可抑制EL層由于平整膜(第二層間絕緣膜)產(chǎn)熱及老化而導(dǎo)致的老化。
接著形成通過(guò)第二鈍化膜348、第二層間絕緣膜347和第一鈍化膜344直到漏極接線343的接觸孔，并形成象素電極349。在此實(shí)施例中，形成110nm厚的氧化銦和氧化錫(ITO)化合物膜，并進(jìn)行成型以制成象素電極。此象素電極349成為EL元件的陽(yáng)極。至于其他的材料，也可以用氧化銦和氧化鋅或含有氧化鎵的氧化鋅膜的化合物膜。
順便說(shuō)一下，此實(shí)施例具有使象素電極349通過(guò)漏極接線343電氣連接到電流控制TFT的漏極區(qū)331上這一結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下由于象素電極349與EL層(發(fā)光層)或電荷傳輸層的有機(jī)材料直接接觸，所以包含在EL層等結(jié)構(gòu)不當(dāng)中的可移動(dòng)離子可擴(kuò)散到象素電極中。也就是說(shuō)，在此實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，象素電極349不直接連接到作為有源層一部分的漏極區(qū)331上，但插入接線343從而能夠避免可移動(dòng)離子透入到有源層中。
接著如圖5C中所示，通過(guò)噴墨法形成EL層350，進(jìn)而可在不與大氣相通的情況下形成陰極(銀化鎂電極)351和保護(hù)電極352。此時(shí)，優(yōu)選地是在形成EL層350和陰極351之前、對(duì)象素電極349進(jìn)行熱處理以使其完全去掉水分。順便說(shuō)一下，在此實(shí)施例中，盡管是用銀化鎂電極作為EL元件的陰極，但也可以用另外的公知材料。
順便說(shuō)一下，EL層350也可以用前述材料。在此實(shí)施例中，如圖21中所示，由孔注入層5002、孔輸送層5003、發(fā)射層5004和電子輸送層5005這四層結(jié)構(gòu)形成EL層。但也有這種情形即未設(shè)置電子輸送層，或者有這種情況即設(shè)置有一電子注入層。此外，還有省掉孔注入層這種情況。如此，各種組合實(shí)例都已告知，可以用其任何結(jié)構(gòu)。進(jìn)而在圖21中，參考標(biāo)號(hào)5001表示陽(yáng)極，參考標(biāo)號(hào)5006表示陰極。
至于孔注入層或孔輸送層，用胺TPD(三苯胺)比較合適。此外，也可用腙(典型地為DEH)、芪(典型地為STB)、星芒(典型地為m-MTDATA)等。特別地，用具有高玻璃傳輸溫度且難以結(jié)晶的星芒材料更好一些。此外，也可用聚苯胺(PAni)、聚噻吩(PEDOT)、或銅酞菁(CuPc)。
此外，對(duì)于本實(shí)施例中所用的發(fā)光層，氰聚苯撐乙烯撐用于發(fā)射紅光的發(fā)光層、聚苯撐乙烯撐用于發(fā)射綠光的發(fā)光層、聚苯撐乙烯撐或聚烷基苯撐用于發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光層比較合適。膜厚度為30到150nm(優(yōu)選地為40到100nm)比較合適。此外，在此實(shí)施例中，用甲苯作溶劑。
盡管保護(hù)電極352能夠使EL層352避免水分或氧，但更優(yōu)選地可以設(shè)置第三鈍化膜353。在此實(shí)施例中，可以用厚度為300nm的氮化硅膜來(lái)作為第三鈍化膜。也可以在形成保護(hù)電極352之后、在不暴露于大氣中的情況下連續(xù)地形成此第三鈍化膜。當(dāng)然，可以用與圖1中第三鈍化膜50相同的材料來(lái)形成第三鈍化膜353。
此外，設(shè)置保護(hù)電極352是為了防止銀化鎂電極351老化，比較典型地是用以鋁為主要成份的金屬膜。當(dāng)然也可以用其他的材料。由于EL層350和銀化鎂電極351的耐水性很差，所以最好在不暴露于空氣的情形下連續(xù)形成保護(hù)電極352以使EL層不與外界空氣相接觸。
順便說(shuō)一下，EL層350的厚度為10到400nm(優(yōu)選地為60到160nm)、銀化鎂電極351的厚度為180到300nm(優(yōu)選地為200到250nm)比較合適。在EL層350為層壓結(jié)構(gòu)時(shí)，每層的厚度都在10到100nm這一范圍內(nèi)比較合適。
這樣，便制作完成了具有圖5C中所示結(jié)構(gòu)的有源矩陣型EL顯示器。在此實(shí)施例的有源矩陣型EL顯示器中，具有最佳結(jié)構(gòu)的TFTs不僅設(shè)置在象素部分中也設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路部分中，從而能夠獲得很高的穩(wěn)定性且能提高操作性能。
首先，將運(yùn)行速度盡可能不降低而又能減少熱載流子注入這種結(jié)構(gòu)的TFT用作為構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路中的n-溝道TFT205。順便說(shuō)一下，此處的驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器，緩沖器，電平移位器，取樣電路(傳輸選通電路)以及等等。在利用數(shù)字驅(qū)動(dòng)的情形下，還應(yīng)包括一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路如D/A轉(zhuǎn)換器。
在此實(shí)施例中，如圖5C中所示，n-溝道TFT205的有源層包括源極區(qū)355，漏極區(qū)356，LDD區(qū)357以及溝道形成區(qū)358，且LDD區(qū)357與柵極313相重疊，其間設(shè)置有柵絕緣膜311。
要求運(yùn)行速度不降低是為何只在漏極區(qū)側(cè)形成LDD區(qū)的原因。在此n-溝道TFT205中，不必過(guò)多地注意截止電流值的大小，而最好是將重點(diǎn)放在運(yùn)行速度上。結(jié)果最好是使LDD區(qū)357與柵極完全重疊以將電阻降至最低。也就是說(shuō)最好除去所謂的偏差。
在CMOS電路的p-溝道TFT206中，由于由熱載流子注入而引起的老化幾乎能夠完全忽略不計(jì)，所以不是必須設(shè)置LDD區(qū)。當(dāng)然，與n-溝道TFT205相類(lèi)似，也可以設(shè)置LDD區(qū)以對(duì)抗熱載流子。
順便要說(shuō)的是，驅(qū)動(dòng)電路中的取樣電路較之其他電路比較特別，一大電流沿兩個(gè)方向流過(guò)溝道形成區(qū)。也就是說(shuō)，源極區(qū)和漏極區(qū)的地位進(jìn)行了互換。進(jìn)而，有必要將截止電流值抑制至最低可能值，在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，最好在開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT之間設(shè)置一具有近似中間功能的TFT。
因此，至于形成取樣電路的n-溝道TFT，優(yōu)選地應(yīng)設(shè)置一具有圖9中所示結(jié)構(gòu)的TFT。如圖9中所示，LDD區(qū)901a和901b的一部分與柵極903相重疊，其間設(shè)置有柵絕緣膜902。此種效果如電流控制TFT202的說(shuō)明中所述，區(qū)別點(diǎn)在于在取樣電路中LDD區(qū)901a和901b置于溝道形成區(qū)904的兩側(cè)。
此外，形成具有圖1中所示結(jié)構(gòu)的象素來(lái)構(gòu)成一象素區(qū)。由于在象素中形成的開(kāi)關(guān)TFT和電流控制TFT的結(jié)構(gòu)已在圖1中進(jìn)行了描述，所以在此省略其說(shuō)明。
注意當(dāng)圖5C中所示狀態(tài)完成時(shí)，優(yōu)選地應(yīng)用一外殼件如高氣密性的保護(hù)膜(層壓膜，紫外線養(yǎng)護(hù)樹(shù)脂膜等)或一陶瓷罐來(lái)進(jìn)行包裝(密封)以防止暴露到外界空氣當(dāng)中。此時(shí)，當(dāng)外殼件內(nèi)部為惰性氣體環(huán)境時(shí)，或者在內(nèi)部設(shè)置吸水劑(例如氧化鋇)或抗氧化劑時(shí)，能夠提高EL層的穩(wěn)定性(壽命)。
通過(guò)對(duì)這種包裝進(jìn)行處理提高了氣密性之后，再加上將由襯底上的元件或電路中伸出的端子連接到外部信號(hào)端子上的連接器(柔性打印電路FPC)，便可全部完成該產(chǎn)品。在此說(shuō)明書(shū)中，此種狀態(tài)可以裝貨的EL顯示器稱(chēng)作為EL模件。
在此，將參考圖6的透視圖對(duì)此實(shí)施例的有源矩陣型EL顯示器結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。此實(shí)施例的有源矩陣型EL顯示器由形成于玻璃襯底601上的象素區(qū)602、柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路603、和源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路604組成。象素區(qū)的開(kāi)關(guān)TFT605是一n-溝道TFT，設(shè)置在與柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路603相連接的柵極線606和與源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路604相連接的源極線607的交點(diǎn)上。開(kāi)關(guān)TFT605的漏極連接到電流控制TFT608的柵極上。
進(jìn)而，電流控制TFT608的源極連接到供電線609上，且EL元件610電氣連接到電流控制TFT608的漏極上。此時(shí)，如果電流控制TFT608是一n-溝道TFT，則優(yōu)選地應(yīng)使EL元件610的陰極連接到漏極上。如果電流控制TFT608是一p-溝道TFT，則優(yōu)選地應(yīng)使EL元件的陽(yáng)極連接到漏極上。
在FPC611中設(shè)置用于將信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)電路中的輸入引線(連接導(dǎo)線)612和613以及連接到供電線609上的輸入引線614來(lái)作為外部輸入端子。
圖6中所示的EL顯示器的電路結(jié)構(gòu)例如圖7中所示。此實(shí)施例的EL顯示器包括源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路701，柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(A)707，柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(B)711，和象素區(qū)706。順便說(shuō)一下，在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“驅(qū)動(dòng)電路”是指包括源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路在內(nèi)的常用術(shù)語(yǔ)。
源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路701設(shè)置有移位寄存器702，電平移位器703，緩沖器704和取樣電路(傳送選通器)705。柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(A)707設(shè)置有移位寄存器708，電平移位器709，以及緩沖器710。柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(B)711也設(shè)置有類(lèi)似結(jié)構(gòu)。
在此，移位寄存器702和708分別有5到16V(典型地為10V)的驅(qū)動(dòng)電壓，在圖5C中由205所表示的結(jié)構(gòu)適用于CMOS形成電路中所用的n-溝道TFT。
雖然電平移位器703和709以及緩沖器704和710的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)?4到16V，與移位寄存器相類(lèi)似，但包括圖5C的n-溝道TFT205的CMOS電路比較合適。順便說(shuō)一下，使柵極線成為多柵極結(jié)構(gòu)如雙柵極結(jié)構(gòu)或三柵極結(jié)構(gòu)對(duì)于提高每一電路的可靠性是非常有效的。
盡管取樣電路705具有14到16V的驅(qū)動(dòng)電壓，但由于源極區(qū)和漏極區(qū)互換，所以有必要減少截止電流值，用含有圖9n-溝道TFT208的CMOS電路比較合適。
象素區(qū)706具有14到16V的驅(qū)動(dòng)電壓，且設(shè)置有圖1中所示結(jié)構(gòu)的象素。
根據(jù)圖3到5中所示的制作步驟來(lái)制作TFTs，易實(shí)現(xiàn)前述結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施例中，盡管只給出了象素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)，但如果利用此實(shí)施例的制作步驟，則可在同一襯底上形成邏輯電路而非驅(qū)動(dòng)電路，如信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)算放大器電路、γ-校正電路或者類(lèi)似結(jié)構(gòu)；且進(jìn)而相信能夠形成存儲(chǔ)區(qū)、微處理器或等等元件。
進(jìn)而，將參考圖17A和17B對(duì)此實(shí)施例同樣包含一外殼件的EL模件進(jìn)行描述。順便說(shuō)一下，將根據(jù)需要提到圖6和7中所用的參考標(biāo)號(hào)。在圖17B中，省略了驅(qū)動(dòng)電路和象素區(qū)中TFTs的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐呀?jīng)對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。
象素區(qū)1701、源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1702以及柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1703形成于襯底(包括TFT下的基膜)1700上。相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路的各條接線通過(guò)輸入引線612和614，接到FPC611上，再連接到一外部設(shè)備上。
此時(shí)，設(shè)置外殼件1704，該外殼件至少包圍象素區(qū)、優(yōu)選地包圍驅(qū)動(dòng)電路和象素區(qū)。外殼件1704為具有EL元件內(nèi)部尺寸大于外部尺寸的凹槽部分的形狀或者是片狀，用粘結(jié)劑1705將其固定到襯底1700上，以形成一與襯底1700相結(jié)合的氣密空間。此時(shí)，EL元件的狀態(tài)為完全密封在氣密空間內(nèi)，與外界空氣完全隔絕。順便說(shuō)一下，可以設(shè)置多個(gè)外殼件1704。
外殼件1704的材料，用絕緣材料如玻璃或聚合物較好。例如，可以用非晶玻璃(硼-硅玻璃、石英等)、結(jié)晶玻璃、陶瓷玻璃、有機(jī)樹(shù)脂(丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等)，還可以有硅樹(shù)脂。此外，也可以用陶瓷。如果粘結(jié)劑1705是一種絕緣材料，則還可以用金屬材料如不銹鋼合金。
至于粘結(jié)劑1705的材料，可以用環(huán)氧樹(shù)脂膠、丙烯酸酯樹(shù)脂膠或類(lèi)似膠。進(jìn)而，也可以用熱固樹(shù)脂或光固樹(shù)脂來(lái)作為粘結(jié)劑。同時(shí)也有必要用這種材料來(lái)最大程度地阻擋氧和水分的透入。
此外，最好在外殼件和襯底1700之間的空間1706中充填一種惰性氣體(氬，氦，氮等)。也可以用惰性液體(以全氟烷化等為典型的液態(tài)氟化碳)而不是惰性氣體。就惰性液體而論，可以用日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平8-78519中所用的材料。此外也可以填入樹(shù)脂。
在空間1706中加入干燥劑也很有效。至于干燥劑，可以用日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平9-148066中公開(kāi)的材料。典型地是用氧化鋇。不僅提供干燥劑同時(shí)還提供抗氧化劑更有效。
此外，如圖17B中所示，在一個(gè)象素區(qū)內(nèi)設(shè)置含絕緣EL元件的多個(gè)象素，所有的象素都包括一個(gè)作為公共電極的保護(hù)電極1707。在此實(shí)施例中，盡管已說(shuō)明了在不與空氣相通的情況下優(yōu)選地應(yīng)連續(xù)形成EL層、陰極(銀化鎂電極)和保護(hù)電極，但同樣的掩膜件來(lái)形成EL層和陰極，用不同的掩膜件來(lái)形成保護(hù)電極，也可實(shí)施圖17B所示的結(jié)構(gòu)。
此時(shí)，可只在象素區(qū)上形成EL層和陰極，不必在驅(qū)動(dòng)電路上設(shè)置EL層和陰極。當(dāng)然如果在驅(qū)動(dòng)電路上設(shè)置EL層和陰極也不會(huì)有問(wèn)題，但考慮到EL層中含有堿金屬，還是不設(shè)置為好。
順便要說(shuō)的是，在由1708表示的區(qū)域中，保護(hù)電極1707連接到輸入引線1709上。輸入引線1709是一可向保護(hù)電極1707提供預(yù)定電壓的接線，且輸入引線1709通過(guò)一導(dǎo)電膠膜(各向異性導(dǎo)電膜)1710連接到FPC611上。
在此，將參考圖18對(duì)在區(qū)域1708中實(shí)現(xiàn)接觸結(jié)構(gòu)的制作步驟進(jìn)行描述。
首先根據(jù)此實(shí)施例的步驟，可以獲得圖5A所示的狀態(tài)。此時(shí)，在襯底的邊緣區(qū)域上(圖17B中用1708表示的區(qū)域)除去第一層間絕緣膜336和柵絕緣膜311，并在其上形成輸入引線1709。當(dāng)然，同時(shí)也形成圖5A的源極線和漏極線(圖18A)。
接著在圖5B中，當(dāng)對(duì)圖5B中的第二鈍化膜348、第二層間絕緣膜347以及第一鈍化膜344進(jìn)行蝕刻時(shí)，便可除去由1801所表示的區(qū)域，并形成開(kāi)口部分1802(圖18B)。
在此狀態(tài)時(shí)，在象素區(qū)中，進(jìn)行EL元件的形成步驟(象素電極，EL層和陰極的形成步驟)。此時(shí)，在圖18所示的區(qū)域中，利用一掩膜以使得EL元件無(wú)法形成。形成陰極351之后，利用另一掩膜件來(lái)形成保護(hù)電極352。由此，保護(hù)電極352和輸入引線1709電氣連接在一起。此外，設(shè)置第三鈍化膜353以獲得圖18C所示的狀態(tài)。
通過(guò)上述步驟，可實(shí)現(xiàn)圖17B中由1708所示區(qū)域的接觸結(jié)構(gòu)。輸入引線1709通過(guò)外殼件1704和襯底1700之間的間隙(此間隙中填充有粘結(jié)劑1705。也就是，粘結(jié)劑1705需要具有此厚度以便能夠使由輸入引線引起的不均勻性充分地變得平整)連接到FPC611上。順便要說(shuō)的是，盡管在此只對(duì)輸入引線1709進(jìn)行了說(shuō)明，但其他的輸出引線612到614也可以同樣的方式通過(guò)外殼件1704下面的部分連接到FPC611上。
在此實(shí)施例中，將參考圖10對(duì)不同于圖2B中所示結(jié)構(gòu)的象素結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行描述。
在此實(shí)施例中，圖2B中所示的兩個(gè)象素設(shè)置成相對(duì)于供電線互相對(duì)稱(chēng)的形式。也就是如圖10中所示，供電線213為相鄰兩個(gè)象素的公共線，從而能夠減少必要的引線數(shù)。順便說(shuō)一下，象素中設(shè)置的TFT結(jié)構(gòu)等仍保持不變。
如果采用這種結(jié)構(gòu)，便可制作出更小的象素區(qū)，使圖象質(zhì)量進(jìn)一步提高。
順便要說(shuō)的還有，根據(jù)實(shí)施例1的制作步驟很容易實(shí)現(xiàn)此實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，至于TFT結(jié)構(gòu)或類(lèi)似結(jié)構(gòu)，可以參考實(shí)施例1或圖1的說(shuō)明。
在此實(shí)施例中，將參考圖11對(duì)不同于圖1中所示結(jié)構(gòu)的象素區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。順便說(shuō)一下，直至形成第二層間絕緣膜44這一步驟之前的所有步驟都可根據(jù)實(shí)施例1來(lái)進(jìn)行。由第二層間絕緣膜44覆蓋的開(kāi)關(guān)TFT201和電流控制TFT202的結(jié)構(gòu)與圖1中所示相同，所以在此略去其說(shuō)明。
在此實(shí)施例中，通過(guò)第二鈍化膜45、第二層間絕緣膜44以及第一鈍化膜41形成接觸孔之后，形成象素電極51和邊沿103a和103b，再形成電極52和EL層53。在此實(shí)施例中，利用真空蒸鍍形成陰極52之后，在不與空氣相通的情況下利用噴墨法形成EL層53且同時(shí)保留干燥的惰性氣體。此時(shí)，在不同的象素中由邊沿103a和103b形成發(fā)射紅光的EL層、發(fā)射綠光的EL層以及發(fā)射藍(lán)光的EL層。順便說(shuō)一下，雖然圖11中只給出了一個(gè)象素，但可形成分別與紅色、綠色和藍(lán)色相對(duì)應(yīng)具有相同結(jié)構(gòu)的象素，且因此能夠得到彩色顯示。對(duì)于每種顏色的EL層可采用已知材料。
在此實(shí)施例中，是用厚度為150nm的鋁合金膜(含有1wt％鈦的鋁膜)作為象素電極51的。關(guān)于象素電極的材料，盡管只要是金屬材料的話可以用任何材料，但優(yōu)選地應(yīng)用高反射率的材料。用厚度為230nm的銀化鎂作為陰極52，且使EL層53的厚度為90nm(自底部開(kāi)始，20nm厚的電子傳輸層，40nm厚的發(fā)光層以及30nm厚的孔傳輸層)。
接著，形成110nm厚的由透明導(dǎo)電膜(此實(shí)施例中為ITO膜)制成的陽(yáng)極54。由此，形成EL元件209，且當(dāng)用圖1中所示的材料形成第三鈍化膜55后，具有圖11中所示結(jié)構(gòu)的象素便得以完成。
在采用此實(shí)施例結(jié)構(gòu)的情形下，每一象素中產(chǎn)生的紅、綠或藍(lán)光輻射到其上形成有TFT襯底的相對(duì)側(cè)。因此象素中幾乎所有的區(qū)域、也就是說(shuō)即使是形成TFT的區(qū)域都可以用作為有效的發(fā)光區(qū)域。結(jié)果大大地提高了象素的有效發(fā)光面積，并能提高圖象亮度和對(duì)比度值(光線與陰影之比)。
注意此實(shí)施例的結(jié)構(gòu)可與實(shí)施例1或?qū)嵤├?自由組合。
在實(shí)施例4中利用圖12A和12B對(duì)形成結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1圖2中結(jié)構(gòu)不同象素的情形進(jìn)行說(shuō)明。
在圖12A中，參考標(biāo)號(hào)1201表示開(kāi)關(guān)TFT，此開(kāi)關(guān)TFT包括有源層56，柵極57a，柵極線57b，源極線58和漏極線59。進(jìn)而，參考標(biāo)號(hào)1202表示電流控制TFT，此電流控制TFT包括有源層60，柵極61，源極線62和漏極線63。電流控制TFT1202的源極線62連接到供電線64上，且漏極線63連接到EL元件65上。圖12B所示的是此象素的構(gòu)成電路。
圖12A和圖2A之間的差別點(diǎn)在于開(kāi)關(guān)TFT的結(jié)構(gòu)。在實(shí)施例4中，柵極57a由寬度在0.1到5μm之間的細(xì)線形成，且形成橫截此部分的有源層56。所形成的柵極線57b電氣連接到每一象素的柵極57a上。如此便可實(shí)現(xiàn)不獨(dú)占大部分表面面積的三柵極結(jié)構(gòu)。
其他部分與圖2A中所示相同，有效發(fā)光表面面積變大，這是因?yàn)槿绻捎脤?shí)施例4這一結(jié)構(gòu)，則開(kāi)關(guān)TFT所用表面面積變小所致。換句話說(shuō)，提高了圖象的亮度。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)增大冗余度以減少截止電流值的柵極結(jié)構(gòu)，因而可進(jìn)一步提高圖象質(zhì)量。
注意，在實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)中，如在實(shí)施例2中一樣，供電線64可作為相鄰象素間的公用線，也可以用實(shí)施例3中所述的結(jié)構(gòu)。此外，可以根據(jù)實(shí)施例1的制作方法來(lái)進(jìn)行制作。
在實(shí)施例1到4中對(duì)利用頂部柵極型TFT的情形進(jìn)行了說(shuō)明，本發(fā)明也可用底部柵極型TFT來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)施例5中利用圖13對(duì)利用倒置型TFT來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的情形進(jìn)行說(shuō)明。注意，除了TFT結(jié)構(gòu)之外，其余的結(jié)構(gòu)都與圖1中相同。需要的話可以用與圖1中相同的附圖標(biāo)記。
在圖13中，在襯底11和基膜12中可以用與圖1中襯底和基膜相同的材料。再在基膜12上形成開(kāi)關(guān)TFT1301和電流控制TFT1302。
開(kāi)關(guān)TFT1301包括柵極70a和70b；柵極線71；柵絕緣膜72源極區(qū)73；漏極區(qū)74；LDD區(qū)75a到75d；高濃度雜質(zhì)區(qū)76；溝道形成區(qū)77a和77b；溝道保護(hù)膜78a和78b；第一層間絕緣膜79；源極線80和漏極線81。
進(jìn)而，電流控制TFT1302包括柵極82；柵絕緣膜72；源極區(qū)83；漏極區(qū)84；LDD區(qū)85；溝道形成區(qū)86；溝道保護(hù)膜87；第一層間絕緣膜79；源極線88和漏極線89。柵極82電氣連接到開(kāi)關(guān)TFT1301的漏極線81上。
注意可以根據(jù)已知的制作倒置型TFT的方法來(lái)形成上述開(kāi)關(guān)TFT1301和電流控制TFT1302。進(jìn)而，用于實(shí)施例1頂部柵極型TFTs相應(yīng)區(qū)域中的類(lèi)似材料也可用作為形成于上述TFTs中每一部分(如接線，絕緣膜，及有源層)的材料。注意，頂部柵極型TFT結(jié)構(gòu)中所沒(méi)有的溝道保護(hù)膜78a，78b和87也可以由含硅絕緣膜構(gòu)成。此外，關(guān)于雜質(zhì)區(qū)如源極區(qū)、漏極區(qū)和LDD區(qū)，可利用光刻技術(shù)和逐一改變雜質(zhì)濃度來(lái)形成。
當(dāng)TFTs制作完成時(shí)，便制成了具有EL元件1303的象素，其中在EL元件1303中順序形成有第一鈍化膜41、第二層間絕緣膜(平整膜)44、第二鈍化膜45、象素電極(陽(yáng)極46)、邊沿101a和101b、EL層47、銀化鎂電極(陰極)48、鋁電極(保護(hù)膜)49以及第三鈍化膜50。對(duì)于用于上述結(jié)構(gòu)的制作方法和材料可參考實(shí)施例1。
注意可將實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2到4中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
在實(shí)施例1圖5C或圖1結(jié)構(gòu)中，將與第二鈍化膜45材料相似的具有高熱輻射性的材料用于形成于有源層和襯底之間的基膜很有效。特別地，電流控制TFT中流過(guò)的電流量比較大，極易產(chǎn)生熱量，因此由于自生熱量而導(dǎo)致老化便成為需要解決的問(wèn)題。利用實(shí)施例6中用于此類(lèi)情形的具有熱輻射性的基膜，便可避免TFT的熱致老化。
禁止可移動(dòng)離子自襯底中擴(kuò)散出來(lái)的作用也非常重要，當(dāng)然，與第一鈍化膜相類(lèi)似，優(yōu)選地可用含有硅、鋁、氮、氧和M的化合物與含硅絕緣膜的層壓結(jié)構(gòu)。
注意實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)可與實(shí)施例1到5中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
當(dāng)利用實(shí)施例3中所示的象素結(jié)構(gòu)時(shí)，EL層發(fā)出的光線沿著與襯底相反的方向輻射，因此不必注意材料的透射率，如位于襯底和象素電極之間絕緣膜的透射率。換句話說(shuō)，可以用透射率稍低些的材料。
因而用碳膜如金剛石薄膜、菱形碳膜或非晶碳膜作為基膜12、第一鈍化膜41或第二鈍化膜42較好。換句話說(shuō)，由于不必?fù)?dān)心透射率低，所以可將膜厚度設(shè)定得厚一些，在100和500nm之間，并且可具有很高的熱輻射性。
關(guān)于在第三鈍化膜50中使用上述碳膜，注意必須避免透射率降低這一問(wèn)題，因此優(yōu)選地應(yīng)將膜厚度設(shè)定在5和100nm之間。
注意在實(shí)施例7中，當(dāng)碳膜用于基膜12、第一鈍化膜41、第二鈍化膜42、第二鈍化膜49或第三鈍化膜50任一膜中時(shí)，將其與另一絕緣膜層壓是很有效的。
此外，當(dāng)利用實(shí)施例3中所示象素結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)施例7很有效，對(duì)于其他的結(jié)構(gòu)，可將實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1到6中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
將多柵極結(jié)構(gòu)用于開(kāi)關(guān)TFT，可以降低EL顯示器象素開(kāi)關(guān)TFT中的截止電流量，本發(fā)明的特征在于不再需要存儲(chǔ)電容器。這種器件利用專(zhuān)門(mén)用作存儲(chǔ)電容器的表面面積作為發(fā)射區(qū)。
但即使不去掉存儲(chǔ)電容器，也能增大有效發(fā)射表面面積，增大量為專(zhuān)用表面面積減少量。換句話說(shuō)，可通過(guò)用多柵極結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)TFT并減少存儲(chǔ)電容器專(zhuān)用表面面積使截止電流值減少來(lái)充分地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
因而可利用圖14中所示的象素結(jié)構(gòu)。注意必要時(shí)圖14中所用的符號(hào)與圖1中的相同。
圖14和圖1之間的差別點(diǎn)在于存在連接到開(kāi)關(guān)TFT上的存儲(chǔ)電容器1401。存儲(chǔ)電容器1401由自開(kāi)關(guān)TFT201的漏極區(qū)14延伸出的半導(dǎo)體區(qū)(下電極)、柵絕緣膜18以及電容器電極(上電極)1403形成。電容器電極1403與TFT的柵電極19a、19b和35同時(shí)形成。
圖15A中所示的是一俯視圖。沿圖15A俯視圖中A-A′線剖開(kāi)的剖面圖與圖14相對(duì)應(yīng)。如圖15A中所示，電容器電極1403通過(guò)電氣連接到電容器電極1403上的連接導(dǎo)線1404電氣連接到電流控制TFT的源極區(qū)31上。注意連接導(dǎo)線1404與源極線21和36以及漏極線22和37同時(shí)形成。此外，圖15B所示的是圖15A中所示俯視圖的構(gòu)成電路。
注意實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)可與實(shí)施例1到7中任一結(jié)構(gòu)自由組合。換句話說(shuō)，只是在象素中形成存儲(chǔ)電容器，至于TFT結(jié)構(gòu)或EL層材料未加限制。
在實(shí)施例1中用激光結(jié)晶法來(lái)形成結(jié)晶硅膜302，在實(shí)施例9中對(duì)利用不同結(jié)晶方法的情形進(jìn)行說(shuō)明。
在實(shí)施例9中，形成一非晶硅膜之后，利用在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平7-130652中記錄的技術(shù)來(lái)進(jìn)行結(jié)晶。上述專(zhuān)利申請(qǐng)中記錄的技術(shù)為利用一種元素如鎳作為促進(jìn)結(jié)晶的催化劑、以獲得結(jié)晶效果較好的結(jié)晶硅膜的方法之一。
完成結(jié)晶步驟之后，可進(jìn)行除去結(jié)晶過(guò)程中所用催化劑的步驟。在此情形下，可以利用日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平10-270363或日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)平8-330602中所記錄的技術(shù)來(lái)吸收催化劑。
此外，可利用本發(fā)明申請(qǐng)人在日本專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)平11-076967說(shuō)明書(shū)中記錄的技術(shù)來(lái)形成TFT。
實(shí)施例1中所示的制作方法為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，假設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)施例1圖1或圖5C結(jié)構(gòu)的話，毫無(wú)疑問(wèn)可以用其他的制作方法。
注意實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)可與實(shí)施例1到8中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
在驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的EL顯示器時(shí)，可將模擬信號(hào)用作為圖象信號(hào)來(lái)進(jìn)行模擬驅(qū)動(dòng)，也可以利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)進(jìn)行模擬驅(qū)動(dòng)時(shí)，將模擬信號(hào)送入到開(kāi)關(guān)TFT的源極線，該包含灰度信息的模擬信號(hào)成為電流控制TFT的選通電壓。EL元件中的電流由電流控制TFT所控制，從而控制了EL元件的發(fā)光強(qiáng)度，并可進(jìn)行灰度顯示。在此情形下，優(yōu)選地應(yīng)在飽和區(qū)中對(duì)電流控制TFT進(jìn)行操作。換句話說(shuō)，就是優(yōu)選地在|Vds|＞|Vgs-Vth|這一條件下操作TFT。注意Vds是源極區(qū)和漏極區(qū)之間的壓差，Vgs源極區(qū)和柵極之間的壓差而Vth為T(mén)FT的閾值電壓。
另一方面，當(dāng)進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)時(shí)，與模擬型灰度顯示不同，是由時(shí)分驅(qū)動(dòng)(時(shí)間比灰度驅(qū)動(dòng))或表面面積比灰度驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行灰度顯示。即通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)度或發(fā)光表面面積的比值，能夠形成可視的彩色灰度。在此情形下，優(yōu)選地應(yīng)在線性區(qū)域中操作電流控制TFT。換句話說(shuō)，優(yōu)選地應(yīng)在|Vds|＜|Vgs-Vth|這一條件下操作TFT。
與液晶元件相比較，EL元件的響應(yīng)速度極快，因而能夠高速驅(qū)動(dòng)。因此，EL元件是一種適于時(shí)間比灰度驅(qū)動(dòng)的元件，其中一幀被劃分為多個(gè)子幀，然后再進(jìn)行灰度顯示。此外，它還有使一幀的時(shí)間變短的優(yōu)點(diǎn)，因而，電流控制TFT選通電壓保持不變的時(shí)間也可以短些，可將存儲(chǔ)電容器作得較小或?qū)⑵涫÷圆挥谩?br> 本發(fā)明是與元件結(jié)構(gòu)相關(guān)的技術(shù)，因此任何驅(qū)動(dòng)方法都是可以用的。
在實(shí)施例11中，本發(fā)明EL顯示器象素結(jié)構(gòu)的實(shí)例如圖23A和23B中所示。注意在實(shí)施例11中，參考標(biāo)號(hào)4701表示開(kāi)關(guān)TFT4702的柵極線，參考標(biāo)號(hào)4707表示電流控制TFT，4705表示供電線，4706表示一電源控制TFT，4707表示電源控制柵極線，以及4708表示EL元件。關(guān)于電源控制TFT4706的操作，可參考日本專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)平11-341272中所述內(nèi)容。
進(jìn)而，在實(shí)施例11中電源控制TFT形成于電流控制TFT4704和EL元件4708之間，但也可以用電流控制TFT4704形成于電源控制TFT4706和EL元件4708之間的結(jié)構(gòu)。此外，優(yōu)選地是電源控制TFT4706具有與電流控制TFT4704相同的結(jié)構(gòu)，或者由相同的有源層串聯(lián)形成電流控制TFT和電源控制TFT。
圖23A是供電線4705為兩個(gè)象素之間公用線情形的實(shí)例。也就是說(shuō)，此特征在于所形成的兩個(gè)象素具有以供電線4705為基準(zhǔn)的線性對(duì)稱(chēng)性。在此情形下，可以減少供電線數(shù)，因此象素區(qū)能夠具有更高的精確性。
此外，圖23B是形成與柵極線4703相平行的供電線4710情形的實(shí)例，且其中形成的電源控制柵極線4711平行于源極線4701。注意在圖23B中，形成此種結(jié)構(gòu)可使供電線4710和柵極線4703不相重疊，但假設(shè)這二者是形成于不同層上的導(dǎo)線，則可重疊，中間設(shè)置有絕緣膜。在此情形下，能夠共享供電線4710和柵極線4703的專(zhuān)門(mén)表面面積。且可使象素區(qū)精確性更高。
在實(shí)施例12中，本發(fā)明EL顯示器象素結(jié)構(gòu)的實(shí)例如圖24A和24B中所示。注意在實(shí)施例12中，參考標(biāo)號(hào)4801表示開(kāi)關(guān)TFT4802的源極線，參考標(biāo)號(hào)4803表示開(kāi)關(guān)TFT4802的柵極線，參考標(biāo)號(hào)4804表示電流控制TFT，4805表示供電線，4806表示擦除TFT，4807表示擦除柵極線，4808表示EL元件。關(guān)于擦除TFT4806的操作可參考日本專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)平11-338786。
擦除TFT4806的漏極連接到電流控制TFT4804的柵極上，它能夠強(qiáng)行改變電流控制TFT4804的柵極電壓。注意n溝道TFT或p溝道TFT都可用于擦除TFT4806，但最好使其與開(kāi)關(guān)TFT4802的結(jié)構(gòu)相同以使截止電流值較小。
圖24A是供電線4805為兩個(gè)象素之間公用線情形時(shí)的實(shí)例。即，此特征在于所形成的兩個(gè)象素在供電線4805周?chē)哂芯€性對(duì)稱(chēng)性。在此情形下，能夠減少供電線的數(shù)目，且能夠使象素區(qū)的精確度更高。
此外，圖24B是形成的供電線4810與柵極線4803相平行、形成的擦除柵極線4811與源極線4801相平行情形的實(shí)例。注意在圖24B中，形成此種結(jié)構(gòu)可使供電線4810和柵極線4803不相重疊，但假設(shè)這二者是形成于不同層上的導(dǎo)線，則可重疊，其間設(shè)置有絕緣膜。在此情形下，供電線4810和柵極線4803各自的表面面積能夠共享，象素區(qū)的精確性可以更高一些。
本發(fā)明EL顯示器還可以是在一個(gè)象素內(nèi)形成幾個(gè)TFTs的結(jié)構(gòu).在實(shí)施例11和12中，所示的是形成三個(gè)TFTs的實(shí)例?？梢栽诓粚?duì)EL顯示器象素結(jié)構(gòu)有任何限制的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
在實(shí)施例14中，對(duì)圖1用p一溝道TFT作為電流控制TFT202的實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。注意其他部分與圖1中相應(yīng)部分相同，因此關(guān)于其他部分的詳細(xì)說(shuō)明在此略去。
實(shí)施例14象素的剖面結(jié)構(gòu)如圖25中所示。實(shí)施例14中所用的制作p-溝道TFT的方法可參考實(shí)施例1。P-溝道TFT的有源層包括源極區(qū)2801，漏極區(qū)2802，以及溝道形成區(qū)2803，且源極區(qū)2801連接到源極線36、漏極區(qū)2802連接到漏極線37上。
對(duì)于EL元件的陽(yáng)極連接到電流控制TFT上的情形，優(yōu)選地應(yīng)用p-溝道TFT作為電流控制TFT。
注意可以與實(shí)施例1到13的任一結(jié)構(gòu)自由組合來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例15中，利用由三態(tài)激發(fā)子所發(fā)出磷光來(lái)進(jìn)行發(fā)光的EL材料，可以使外部發(fā)光量效率大大提高。如此，可使EL元件成為低功耗、長(zhǎng)壽命且低重量的EL元件。
利用三態(tài)激發(fā)子并提高外部發(fā)光量效率的報(bào)告可見(jiàn)于下述論文中。
Tsutsui，T.，Adachi，C.，和Aaito，S.的“有機(jī)分子系統(tǒng)中的光化學(xué)處理”，Ed.Honda，K.，(Elsevier Sci.Pub.，Tokyo，1991)第437頁(yè)。
上述論文中所報(bào)道的EL材料(香豆素顏料)的分子式如下所示。
Baldo，M.A.，O′Brien，D.F.，You，Y.，Shoustikov，A.，Sibley，S.，Thompson，M.E.，和Forrest，S.R.，Nature395(1998)第151頁(yè)。
上述論文中報(bào)告的EL材料(pt復(fù)合材料)分子式如下所示。
Baldo，M.A，Lamansky，S.，Burrows，P.E.，Thompson，M.E.，和Forrest，S.R.，應(yīng)用物理，75(1999)第4頁(yè)。
Tsutui，T.，Yang，M.J.，Yahiro，M，NaKamura，K.，Watanabe，T.，Tsuji，T.，F(xiàn)ukuda，Y.，Wakimoto，T.，Mayaguchi，S.，日本應(yīng)用物理，38(12B)(1999)L1502。
上述論文中報(bào)告的EL材料(Ir復(fù)合物)分子式如下所示。
如果可以利用三態(tài)激發(fā)子發(fā)出的磷光，則原則上能夠?qū)崿F(xiàn)比利用單態(tài)激發(fā)子發(fā)出熒光的情形高3到4倍的外部發(fā)光量效率。注意可以將實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1到13中任一結(jié)構(gòu)自由組合來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例1中，優(yōu)選的是用有機(jī)EL材料作為EL層，但也可以用無(wú)機(jī)EL材料來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。但當(dāng)前的無(wú)機(jī)EL材料具有極高的驅(qū)動(dòng)電壓，因此在進(jìn)行模擬驅(qū)動(dòng)時(shí)，必須用壓阻特性能夠經(jīng)得住該驅(qū)動(dòng)電壓的TFT。
或者，如果開(kāi)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓低于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)EL材料驅(qū)動(dòng)電壓的無(wú)機(jī)EL材料，則可將其用于本發(fā)明。
進(jìn)而，實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)可與實(shí)施例1到4中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
通過(guò)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而形成的有源矩陣型EL顯示器(EL模件)與液晶顯示器相比較在亮度位置上具有高可視性，這是因?yàn)樗且环N自發(fā)光型器件。因此作為一種直視型EL顯示器(表示含有EL模件的顯示器)，它具有很寬的使用范圍。
注意，EL顯示器與液晶顯示器相比的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以給出一個(gè)較寬的視角。為了滿足大屏幕電視廣播的需要，可用本發(fā)明的EL顯示器來(lái)作為對(duì)角線等于或大于30英寸(典型地等于40英寸或更大一些)的顯示器(顯示監(jiān)視器)。
進(jìn)而，它不僅可以用作為EL顯示器(如個(gè)人電腦監(jiān)視器，TV廣播接收監(jiān)視器，或廣告顯示監(jiān)視器)，也可用作為各種電子設(shè)備的顯示器。
以下給出的是這種電子設(shè)備的實(shí)例視頻攝象機(jī)；數(shù)碼照相機(jī)；護(hù)目鏡型顯示器(頭戴式顯示器)；汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)；個(gè)人電腦；便攜式信息終端(移動(dòng)電腦，移動(dòng)電話，或電子書(shū))；及利用記錄媒體的圖象播放器(特別地，是指對(duì)記錄媒介進(jìn)行播放且設(shè)置有能夠顯示圖象的顯示器的器件，如壓縮盤(pán)(CD)，激光盤(pán)(LD)或數(shù)字式視頻盤(pán)(DVD))。這些電子設(shè)備的實(shí)例如圖16A到16F中所示。
圖16A為個(gè)人電腦，包括主體2001，外殼2002，顯示部分2003，和鍵盤(pán)2004。本發(fā)明可用于顯示部分2003。
圖16B是一視頻攝象機(jī)，包括主體2101，顯示部分2102，聲音輸入部分2103，操作開(kāi)關(guān)2104，電池2105及圖象接收部分2106。本發(fā)明可用于顯示部分2102。
圖16C是一護(hù)目鏡型顯示器，包括主體2201，顯示部分2202，和臂部分2203。本發(fā)明可用于顯示部分2202。
圖16D是一移動(dòng)電腦，包括主體2301，顯示部分2302，圖象接收部分2303，操作開(kāi)關(guān)2304，和顯示部分2305。本發(fā)明可用于顯示部分2305。
圖16E是一裝有記錄媒體的圖象播放器(具體地是一DVD播放器)，包括主體2401，記錄媒體(如CD，LD或DVD)2402，操作開(kāi)關(guān)2403，顯示部分(a)2404和顯示部分(b)2405，顯示部分(a)主要用于顯示圖象信息，顯示部分(b)主要用于顯示字符信息，本發(fā)明可用于圖象部分(a)2404和圖象部分(b)2405。注意本發(fā)明還可用作裝配有記錄媒體如CD播放器和游戲設(shè)備的圖象播放器。
圖16F是一EL顯示器，含有外殼2501，支座2502，和顯示部分2503。本發(fā)明可用于顯示部分2503中。本發(fā)明的EL顯示器在屏幕較大時(shí)尤其具有優(yōu)越性，適用于對(duì)角線尺寸大于或等于10英寸(特別是大于或等于30英寸)的顯示器。
此外，如果將來(lái)EL材料的發(fā)光亮度變高，則可將本發(fā)明用于向前型或向后型投影儀中。
上述電子設(shè)備越來(lái)越常用于通過(guò)電子傳輸電路如因特網(wǎng)或CATV(光纜電視)進(jìn)行信息顯示，且特別地，顯示活動(dòng)性信息的機(jī)會(huì)增多。EL材料的響應(yīng)速度很高，因此EL顯示器適用于進(jìn)行這種類(lèi)型的顯示。
EL顯示器的發(fā)光部分消耗能量，因此優(yōu)選地應(yīng)使顯示信息的發(fā)光部分盡可能地小。因而，當(dāng)在主要顯示字符信息的顯示部分中使用EL顯示器如便攜式信息終端、特別是汽車(chē)音響系統(tǒng)的便攜式電話時(shí)，優(yōu)選地可將非發(fā)光部分設(shè)置成背景部分并在發(fā)光部分形成字符信息來(lái)對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
圖22A是手持電話，包括主體2601，聲音輸出部分2602，聲音輸入部分2604，顯示部分2604，操作開(kāi)關(guān)2605，和天線2606。本發(fā)明的EL顯示器可用于顯示部分2604中。注意通過(guò)在顯示部分2604的黑色背景下顯示白色字符，能夠降低手持電話的功耗。
圖22B是車(chē)船音響系統(tǒng)(汽車(chē)音響系統(tǒng))，包括主體2701，顯示部分2702，及操作開(kāi)關(guān)2703和2704，本發(fā)明的EL顯示器可用于顯示部分2702中。此外，實(shí)施例17中也給出了一車(chē)船音響系統(tǒng)，但也可用桌面型音響系統(tǒng)。注意在顯示部分2702的黑色背景上顯示出白色字符，能夠降低功耗。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍極寬，可將本發(fā)明用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備中。此外，可利用實(shí)施例1到16任一組合的任一結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施實(shí)施例17的電子設(shè)備。
應(yīng)用本發(fā)明，可抑制EL元件由于水分和熱量而導(dǎo)致的老化。進(jìn)而，本發(fā)明能夠避免由于堿金屬自EL層中擴(kuò)散出來(lái)對(duì)TFT性能造成壞的影響。結(jié)果，能夠極大地增強(qiáng)操作性能和穩(wěn)定性。
此外，用這種EL顯示器作為顯示器可以生產(chǎn)出圖象質(zhì)量好且耐久(高可靠性)的應(yīng)用產(chǎn)品(電子設(shè)備)。
[化學(xué)式2] [化學(xué)式3] [化學(xué)式4] [化學(xué)式5] [化學(xué)式7] [化學(xué)式8] [化學(xué)式9] [化學(xué)式10] [化學(xué)式12] [化學(xué)式13]
權(quán)利要求
1.一種用于制作電光器件的方法，包括在一個(gè)絕緣表面上形成具有多柵極結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)薄膜晶體管；在所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管上形成一個(gè)鈍化膜；在所述鈍化膜上形成一個(gè)陽(yáng)極，所述陽(yáng)極電連接到所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管；通過(guò)噴墨法在所述陽(yáng)極上形成一個(gè)EL層；以及在所述EL層上形成一個(gè)陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述EL層包括有機(jī)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述噴墨法使用壓電元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰極包括從鎂(Mg)、鋰(Li)、銫(Cs)、鋇(Ba)、鉀(K)、鈹(Be)、鈣(Ca)組成的組中選擇的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管中的所述鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述接觸孔的上部直徑大于所述接觸孔的下部直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管的所述鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述陽(yáng)極與所述接觸孔的側(cè)表面和所述鈍化膜的邊緣接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述EL層和陰極在不暴露于空氣的情況下連續(xù)形成。
8.一種制造電光器件的方法，包括在一個(gè)絕緣表面上形成一個(gè)具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管；在所述薄膜晶體管上形成一個(gè)鈍化膜；在所述鈍化膜上形成一個(gè)陽(yáng)極，該陽(yáng)極電連接到所述薄膜晶體管；在所述鈍化膜上形成一個(gè)包括樹(shù)脂的邊沿；通過(guò)噴墨法在所述陽(yáng)極上形成一個(gè)EL層；以及在所述EL層上形成一個(gè)陰極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述EL層包括有機(jī)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述噴墨法使用壓電元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述陰極包括從鎂(Mg)、鋰(Li)、銫(Cs)、鋇(Ba)、鉀(K)、鈹(Be)、鈣(Ca)組成的組中選擇的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述薄膜晶體管中的所述鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述接觸孔的上部直徑大于所述接觸孔的下部直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述薄膜晶體管的所述鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述陽(yáng)極與所述接觸孔的側(cè)表面和所述鈍化膜的邊緣接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述EL層和陰極在不暴露于空氣的情況下連續(xù)形成。
15.一種制造光電器件的方法，包括在一個(gè)絕緣表面上形成具有多柵極結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管；在所述薄膜晶體管上形成第一鈍化膜；在所述鈍化膜上形成一個(gè)陽(yáng)極，該陽(yáng)極電連接到所述薄膜晶體管；通過(guò)噴墨法在所述陽(yáng)極上形成一個(gè)EL層；在所述EL層上形成一個(gè)陰極；以及在所述陰極上形成一個(gè)第二鈍化膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 5所述的方法，其中所述EL層包括有機(jī)材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述噴墨法使用壓電元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述陰極包括從鎂(Mg)、鋰(Li)、銫(Cs)、鋇(Ba)、鉀(K)、鈹(Be)、鈣(Ca)組成的組中選擇的至少一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述薄膜晶體管中的所述第一鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述接觸孔的上部直徑大于所述接觸孔的下部直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述薄膜晶體管的所述第一鈍化膜和至少一個(gè)絕緣膜上形成一個(gè)接觸孔，其中所述陽(yáng)極與所述接觸孔的側(cè)表面和所述第一鈍化膜的邊緣接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述EL層和陰極在不暴露于空氣的情況下連續(xù)形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述EL層、所述陰極和所述第二鈍化膜在不暴露于空氣的情況下連續(xù)形成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種用于制作電光器件的方法，包括在一個(gè)絕緣表面上形成具有多柵極結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)薄膜晶體管；在所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管上形成一個(gè)鈍化膜；在所述鈍化膜上形成一個(gè)陽(yáng)極，所述陽(yáng)極電連接到所述開(kāi)關(guān)薄膜晶體管；通過(guò)噴墨法在所述陽(yáng)極上形成一個(gè)EL層；以及在所述EL層上形成一個(gè)陰極。
文檔編號(hào)H01L51/52GK1661651SQ20051005633
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2000年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月4日
發(fā)明者山崎舜平, 小山潤(rùn), 山本一宇, 小沼利光 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所