專利名稱：電光器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電光器件，典型地為EL(電致發(fā)光)顯示器件，通過在基底表面上加工半導體元件(使用半導體薄膜的元件)形成，以及包括該電光器件作為顯示器件的電子器件。特別地，本發(fā)明涉及上述器件的制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，在基底上形成薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)的技術(shù)已經(jīng)取得相當大的進步，并且已開始開展它的應用和開發(fā)成有源矩陣類型顯示器件。特別地，由于TFT使用具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體薄膜(例如多晶硅膜)，比使用非晶硅膜的傳統(tǒng)的TFT具有更高的場效應遷移率，所以可以獲得高速操作性能。因此，有可能形成連接像素點和TFT的驅(qū)動電路，和在同一基底上形成驅(qū)動電路。
由于各種優(yōu)點，如制作成本的降低，顯示器件的小型化和變薄，合格率和產(chǎn)量的提高，這樣的有源矩陣類型顯示器件已經(jīng)被注意，并能通過在同一基底上制作各種電路和元件獲得。
在有源矩陣類型EL顯示器件中，為每一個像素提供TFT組成的開關(guān)元件，并且由開關(guān)元件操作進行電流控制的驅(qū)動元件，以使EL層(光發(fā)射層)發(fā)光。例如，已有EL顯示器件公開于美國專利No.5684365中(見日本專利申請公開平No.8-234683)，或日本專利申請公開平No.10-189252中。
在這些EL顯示器件的彩色顯示方法中，已經(jīng)有試驗布置EL層，在每一個像素點發(fā)出的光為三原色紅(R)、綠(G)和藍(B)。然而，幾乎所有一般用于EL層的材料都是有機材料，難于應用微加工中使用的光刻技術(shù)。原因是EL材料本身對潮濕極其脆弱，并且它們的加工是困難的，因為它們甚至易于溶解于顯影溶液中。
通過噴墨方法形成EL層的技術(shù)已經(jīng)被建議作為解決這類問題的技術(shù)。例如，在日本專利申請公開平No.10-012377中，公開了有源矩陣類型EL顯示器件中的EL層是用噴墨方法形成的。進而，類似的技術(shù)也公開于Shimada，T.，et al.“通過噴墨印刷對發(fā)光聚合物進行多彩色象素構(gòu)圖(Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-jet Printing)，”SID 99 DIGEST，pp.376-379。
用噴墨方法為每一個像素點形成EL層成為可能，并且形成EL層后的圖形加工能夠被省略。然而，對于有源矩陣類型EL顯示器件和無源類型EL顯示器件，隨著屏幕尺寸的增大和像素密度的提高，都提高了對高定位精度和高處理速度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于簡化用噴墨方法制作EL層，并進行高速加工。本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，制作高使用性能、高可靠性的電光器件，特別是一種制作EL顯示器件的方法。此外，本發(fā)明的一個目的是通過提高電光器件的圖象質(zhì)量，提高EL顯示器件作為顯示器件的電子器件的質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述目標，當用噴墨方法形成EL層時，EL層被制作成連續(xù)覆蓋多個像素。特別地，EL層被制作成連續(xù)條狀，相當于在布置于m列n行矩陣中的像素電極的某一選定行或列。作為選擇，為每一個像素電極制作長圓形或長方形EL層。
用噴墨方法形成預先決定的圖形，重復執(zhí)行墨水頭的定位控制并噴出墨水(當形成EL層時，墨水是含有EL層材料的液體)。注意到如果屏幕尺寸變大或像素密度變高，那么用這種方法為相應的每一個像素電極制作EL層的加工時間變得極大。然而，用上述的方法制作條形、或長圓形、或長方形，通過連續(xù)掃描墨水頭形成EL層是可能的，并且加工時間能被縮短。
在制作彩色顯示EL顯示器件時，相應于每一個顏色紅、綠和藍的EL層可以被制作，使得形成條形、或長圓形或長方形。這類EL層和EL層制作方法能被應用到有源矩陣類型顯示和無源矩陣類型顯示器件。
此外，由噴墨方法形成的EL元件的堿金屬的擴散，通過用本發(fā)明在EL元件和TFT之間形成絕緣膜(鈍化膜)來防止。特別地，防止堿金屬的擴散的絕緣膜形成于覆蓋TFT的水平膜上。換句話說，可以使用的材料，應該能使在EL顯示器件的工作溫度下，堿金屬透過絕緣膜的擴散速度足夠低。
更好地，選擇水分和堿金屬不能透過、而且具有高的導熱率(高散熱效果)的絕緣膜，并且該絕緣膜制作成與EL元件接觸，或更可取的是那類具有包圍EL元件的狀態(tài)的絕緣膜。也就是具有阻擋水分和堿金屬、具有散熱效果的絕緣膜，被制作在與EL元件盡可能接近的地方，并且EL元件的退化受到絕緣膜的抑制。
進而，當單一的層不能用作那類絕緣膜時，具有阻擋水分和堿金屬效果的絕緣膜，和具有散熱效果的絕緣膜能被層迭使用。此外，具有阻擋水分效果的絕緣膜、具有阻擋堿金屬效果的絕緣膜和具有散熱效果的絕緣膜也能被層迭使用。


圖1A到1C解釋按照本發(fā)明用一種噴墨方法連續(xù)形成EL層的概念；圖2A和2B解釋形成EL層使得成為條形、或?qū)τ诒景l(fā)明安排為矩陣形式的像素電極連續(xù)形成EL層的概念；圖3A和3B解釋本發(fā)明的噴墨方法；圖4解釋按照本發(fā)明用噴墨方法連續(xù)形成EL層的概念；圖5表示本發(fā)明的EL顯示器件的像素部分的截面結(jié)構(gòu)；圖6A和6B分別表示本發(fā)明的EL顯示器件的像素部分的頂部布局和結(jié)構(gòu)；圖7A到7E表示實例1的一種有源矩陣類型EL顯示器件的加工過程；圖8A到8D表示實例1的一種有源矩陣類型EL顯示器件的加工過程；圖9A到9C表示實例1的一種有源矩陣類型EL顯示器件的加工過程；圖10表示實例1的EL模塊的外視圖；圖11表示實例1的EL顯示器件的電路方框結(jié)構(gòu)；圖12是本發(fā)明的EL顯示器件的像素部分的放大圖；圖13表示實例1的EL顯示器件的示例電路的元件結(jié)構(gòu)；圖14是表示實例1的EL模塊的頂視圖；圖15A和15B是表示實例1的EL顯示器件的密封結(jié)構(gòu)的截面圖；圖16A到16E是表示實例3的無源類型EL顯示器件的加工過程；圖17解釋制作實例4的EL顯示器件的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖18表示實例2的EL顯示器件的像素部分的截面結(jié)構(gòu)；圖19A到19F表示實例6的電子設(shè)備的特定例子；
圖20A和20B表示電子設(shè)備的特定例子；圖21A和21B解釋實例6的像素部分的像素布置；圖22是測試部分的顯微照片，其中EL層用實例7的噴墨方法連續(xù)制作。
具體實施例方式
實例模式1圖1A到1C解釋本發(fā)明的概念。圖1A表示一種結(jié)構(gòu)，其中像素部分102、掃描線側(cè)驅(qū)動電路103和數(shù)據(jù)線側(cè)驅(qū)動電路104制作于基底101上。間隔層105使得在像素部分102上形成條帶，而EL層制作于每個間隔層之間。間隔層105使得當用噴墨方法制作EL層時，相鄰EL層不相互混合。
EL層106通過從墨水頭107噴射含有EL材料的液體形成。對EL層材料沒有特別的限制，但進行彩色顯示的EL層106R，106G，和106B應分別對應紅，綠和藍而形成。
圖2A和2B解釋像素部分的EL層的形成細節(jié)。在圖2A中，形成多個電流控制TFT122和與之相連的多個像素電極123，對應于每一個像素，并在像素部分120上布置為矩陣形式，并且表示出形成的EL層121的狀態(tài)，使得對應選定的像素電極的行或列。EL層121R，121G，和121B分別對應紅，綠和藍，如圖所示形成，以進行彩色顯示。
進而，EL層124也可以形成為長圓形或長方形，對應于在像素部分120上布置為矩陣狀態(tài)的電流控制TFT125，并且像素電極126連接到電流控制TFT125。為了進行彩色顯示，EL層124R，124G，和124B類似地形成如圖所示。
圖1B是圖1A所示的示意圖的截面圖，并表示狀態(tài)為掃描線側(cè)驅(qū)動電路103和像素部分102形成于基底101上。在像素部分102內(nèi)形成間隔層105，在每個間隔層之間形成EL層106R，106G，和106B。墨水頭107是噴墨裝置的一部分，墨水點108R，108G，和108B分別對應顏色紅，綠和藍，并對應于控制信號噴射。噴射出的墨水點108R，108G，和108B粘在基底上，在后續(xù)的干燥或烘干后作為EL層。如圖2A和2B所示，本發(fā)明特征在于，基底上形成的墨水點具有連續(xù)條形形狀，或長圓或長方形狀。墨水頭可以沿每行或列的方向掃描，因此形成EL層的加工時間能夠減少。
圖1C解釋像素部分的另外細節(jié)，電流控制TFT110和連接到電流控制TFT110的像素電極112形成于基底上，EL層106R，106G，和106B在每個像素電極上的間隔層105之間形成。更好地是在像素電極112和電流控制TFT110之間，形成具有阻擋堿金屬作用的絕緣膜111。
圖3A和3B解釋噴頭的結(jié)構(gòu)，并表示一個使用壓電方法的例子。參考數(shù)字131表示壓電元件；132表示外殼；133表示EL成形溶液。當加上電壓時，壓電元件變形，外殼132也變形。結(jié)果是，如圖3B所示，內(nèi)部的EL成形溶液133被噴射出為小滴134。像這樣，通過控制加在壓電元件上的電壓，可以利用EL成形溶液。在這種情況下，既然EL成形溶液133是通過外部物理壓力擠出的，它的成分等性質(zhì)根本不受影響。
圖4類似的解釋本發(fā)明的概念，第一間隔層145和與第一間隔層145垂直的第二間隔層146，形成于基底141上的像素部分142內(nèi)。EL層147形成于第一間隔層145和第二間隔層146之間包圍的部分。第一間隔層145和第二間隔層146對應于每一個像素電極形成。通過從墨水頭148噴出含有EL材料的EL成型液體形成EL層。形成EL層148R，148G，和148B分別對應紅、綠和藍，進行彩色顯示。
實例模式2本發(fā)明的有源矩陣類型EL顯示器件參考圖5，6A和6B進行解釋。圖5所示是本發(fā)明的有源矩陣類型EL顯示器件的一個像素的截面圖，圖6A是頂視圖，圖6B是有源矩陣類型EL顯示器件的電路結(jié)構(gòu)。實際上，多個這樣類型的像素被安排為矩陣狀態(tài)，形成像素部分(圖象顯示部分)。
注意到圖5的截面圖表示在圖6A中的頂視圖中沿A-A′線切開的截面。共同的數(shù)字用于圖5和圖6A和6B中，因此三個圖可以適當相互參照。
在圖5中，參考數(shù)字11代表基底，參考數(shù)字12代表作為基膜的絕緣膜。玻璃基底，玻璃陶瓷基底，石英基底，硅基底，陶瓷基底，金屬基底或塑料基底(包括塑料薄膜)都能被用作基底11。
進而，基膜12對于基底包含流動離子或基底具有導電性的情況特別有效，但對于石英基底則沒有必要。含有硅的絕緣膜可以被形成作為基膜12。注意術(shù)語“含硅絕緣膜”特別表示一種絕緣膜，比如氧化硅膜、氮化硅膜、或含有預定比例的硅、氧和氮的氮氧化硅膜(由SiOxNy表示)。
進而，通過使基膜12擁有散熱作用，也能有效地防止由于TFT產(chǎn)生的熱的發(fā)散而導致TFT的退化和EL元件的損壞。在這種情況下，一種含Al的合金材料，如氧化鋁或氮化鋁(Al)可能被形成。
在像素內(nèi)部形成兩個TFT。參考數(shù)字201代表作為開關(guān)元件的TFT(此后稱為開關(guān)TFT)，參考數(shù)字202代表作為控制流向EL元件的電流量的電流控制元件(此后稱為電流控制TFT)。兩者都由n溝道TFT形成。
注意到不必需限制開關(guān)TFT和電流控制TFT為n溝道TFT，使用p溝道TFT形成開關(guān)TFT和電流控制TFT兩者之一，或全部兩者是可能的。在任何情況下，TFT類型的選擇基于應用到連接于電流控制TFT的EL元件的偏置電壓的極性。
開關(guān)TFT201形成具有包含源極區(qū)13、漏極區(qū)14、LDD(輕摻雜漏極)區(qū)15a到15d、高密度雜質(zhì)區(qū)16、溝道形成區(qū)17a和17b的有源層；柵極絕緣膜18；柵電極19a和19b，第一層間絕緣膜20，源極引線21和漏極引線22。
盡管沒有表示出來，柵電極19a和19b可以是雙柵極結(jié)構(gòu)，通過不同材料(一種比柵電極19a和19b具有更低電阻的材料)形成的柵極引線電連接。用這種結(jié)構(gòu)，器件能處理更大的顯示尺寸。當然，不僅雙柵極結(jié)構(gòu)，而且有所謂多柵極結(jié)構(gòu)(一種結(jié)構(gòu)，含有具有串聯(lián)連接的兩個或多個溝道形成區(qū)的有源層)，比如三柵極結(jié)構(gòu)可以被使用。多柵極結(jié)構(gòu)對降低關(guān)斷電流值非常有效，并且通過使像素的開關(guān)元件201成為本發(fā)明的多柵極結(jié)構(gòu)，對開關(guān)元件能實現(xiàn)低的關(guān)斷電流值。
有源層是由含有晶體結(jié)構(gòu)的半導體膜形成。換句話說，單晶半導體膜可以被使用，多晶半導體膜或微晶半導體膜也可以被使用。進而，柵極絕緣膜18可以由含硅的絕緣膜形成。加之，已知的引線材料，由Al，鉭(Ta)，鎢(W)等為代表，能用于制作柵電極，源極引線和漏極引線。
此外，開關(guān)TFT201中的LDD區(qū)15a到15d夾入柵極絕緣膜18之間形成，并使得不會與柵電極17a和17b重疊。這種結(jié)構(gòu)對減少關(guān)斷電流值極其有效。
注意到在溝道形成區(qū)和LDD區(qū)之間形成補償區(qū)(具有與溝道形成區(qū)相同的成分，而柵極電壓不加在其上的區(qū)域)，對減少關(guān)斷電流值更可取。進而，當使用具有兩個或多個柵電極的多柵極結(jié)構(gòu)時，在溝道形成區(qū)之間形成高密度雜質(zhì)區(qū)，對降低關(guān)斷電流值有效。
如上所述，通過這樣使用多柵極結(jié)構(gòu)TFT作為開關(guān)元件201，本發(fā)明實現(xiàn)了使開關(guān)元件具有足夠低的關(guān)斷電流值。電流控制TFT的柵極電壓因此能維持足夠的時間(從一個選擇到下一個選擇的期限)，不會形成電容，比如日本專利申請公開平No.10-189252中的圖2所示。
也就是，消除傳統(tǒng)的引起有效發(fā)光表面面積減少的電容、提高有效發(fā)光表面面積是可能的。這意味著EL顯示器件的圖象能變得更明亮。
電流控制TFT202形成具有有源層，包含源極區(qū)31、漏極區(qū)32、LDD區(qū)33、溝道形成區(qū)34；柵極絕緣膜18；柵電極35；第一層間絕緣膜20；源極引線36和漏極引線37。注意柵電極35具有單柵極結(jié)構(gòu)，但也可以具有多柵極結(jié)構(gòu)。
如圖6A和6B所示，開關(guān)TFT的漏極被電連接到電流控制TFT的柵極。特別地，通過漏極引線22，電流控制TFT202的柵電極35被電連接到開關(guān)TFT201的漏極區(qū)14。進而，源極引線36被連接到電源引線212。
電流控制TFT202的特征在于它的溝道寬度比開關(guān)TFT201的溝道寬度大。也就是，如圖12所示，當開關(guān)TFT的溝道長度取為L1，它的溝道寬度為W1，電流控制TFT的溝道長度取為L2，它的溝道寬度為W2，得出關(guān)系表達式W2/L2≥5×W1/L1(更好地是W2/L2≥10×W1/L1)。結(jié)果，在電流控制TFT中比在開關(guān)TFT中有更多的電流順利流動是可能的。
注意到多柵極結(jié)構(gòu)開關(guān)TFT201的溝道長度L1，是兩個或多個溝道形成區(qū)的溝道長度之和。在圖12中的情況，形成雙柵極結(jié)構(gòu)，因此分別表示兩個溝道形成區(qū)的溝道長度L1a和L1b之和成為開關(guān)TFT201的溝道長度L1。
本發(fā)明中不特別限定溝道長度L1和L2，溝道寬度W1和W2的取值范圍，但最好是W1從0.1到5μm(典型地為1到3μm之間)，W2從0.2到30μm(典型地為2到10μm之間)。此時最好是L1從0.2到18μm(典型地為2到15μm之間)，L2從0.1到50μm(典型地為1到20μm之間)。
注意到更好是設(shè)定溝道長度長一點，以防止過量電流流入電流控制TFT202?？赡茌^好設(shè)定為W2/L2≥3(更好為W2/L2≥5)。更好的是使每個像素流過的電流量從0.5到2μA(更好地為1到1.5μA)。
通過設(shè)定數(shù)值在這個范圍內(nèi)，所有標準的，從具有VGA級像素數(shù)目(640×480)的EL顯示器件，到具有高顯示級像素數(shù)目(1920×1080)的EL顯示器件，都能被包括。而且，開關(guān)TFT201內(nèi)形成的LDD區(qū)的長度(寬度)設(shè)定為從0.5到3.5μm，典型地在2.0到2.5μm之間。
進而，圖5所示的EL顯示器件特征在于，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，并且LDD區(qū)33具有通過柵極絕緣膜18與柵電極35重疊的區(qū)域，也具有與柵極絕緣膜18不重疊的區(qū)域。
電流控制TFT202提供電流給EL元件204發(fā)光的同時，能夠控制提供的電流的量，實行梯度顯示。因此，有必要設(shè)計對策，防止由于熱載流子注入引起的變壞，以使即使大電流流過，TFT也不退化。而且，當顯示黑顏色時，電流控制TFT202被設(shè)定為關(guān)斷狀態(tài)，如果此時關(guān)斷電流高，那么黑顏色不能清楚的顯示，導致對比度降低。因此也有必要控制關(guān)斷電流值。
關(guān)于由于熱載流子注入引起的變壞，眾所周知，LDD區(qū)與柵電極重疊的結(jié)構(gòu)是非常有效的。然而，如果整個LDD區(qū)與柵電極重疊，那么關(guān)斷電流值增加，因此本發(fā)明的申請人通過一種新的結(jié)構(gòu)，同時解決了熱載流子問題和關(guān)斷電流值問題，該結(jié)構(gòu)中LDD區(qū)是串聯(lián)形成，并且不與柵電極重疊。
與柵電極重疊的LDD區(qū)的長度在這里可以設(shè)定為從0.1到3μm(更好地為0.3到1.5μm之間)。太長寄生電容會變大；太短熱載流子預防效果會變差。進而，不與柵電極重疊的LDD區(qū)的長度可以設(shè)定為從1.0到3.5μm(更好地為1.5到2.0μm之間)。如果太長，那么不能通過足夠的電流，而如果太短，那么關(guān)斷電流值的減少效果會變差。
進而，在上述結(jié)構(gòu)中，寄生電容形成于柵電極和LDD區(qū)重疊的區(qū)域，因此最好在源極區(qū)31和溝道形成區(qū)34之間形成它。電流控制TFT總是有同樣的載流子(這里是電子)流動方向，因此只在漏極區(qū)邊形成LDD區(qū)是充分的。
進而，從提高能夠流動的電流量的觀點，使電流控制TFT202的有源層(特別是溝道形成區(qū))的膜厚度變厚(較好是從50到100nm，60到80nm更好)是有效的。另一方面，考慮開關(guān)TFT201，從使關(guān)斷電流值更小的觀點，使有源層(特別是溝道形成區(qū))的膜厚度變薄(較好是從20到50nm，25到40nm更好)也是有效的。
第一鈍化膜41的膜厚度可以設(shè)定為從10nm到1μm(更好地為200到500nm之間)。含硅絕緣膜(特別是氮氧化硅或氮化硅膜更好)能用作第一鈍化膜41的材料。第一鈍化膜41具有保護形成的TFT、防止堿金屬和水分侵入的作用。堿金屬比如鈉被包含在后來形成于TFT上面的EL層內(nèi)。換句話說，第一鈍化膜41作為保護層以使堿金屬(流動離子)不能進入TFT一邊。
進而，通過使第一鈍化膜41具有散熱作用，防止EL層的熱退化是有效的。注意到為了使光從圖5所示結(jié)構(gòu)中EL顯示器件的基底11一側(cè)發(fā)射，第一鈍化膜41具有透光特征是必須的。此外，當使用有機材料作為EL層時，由于與氧的結(jié)合會導致變壞，因此最好不要使用氧氣容易通過其釋放的絕緣膜。
絕緣膜至少含有從B(硼)、C(碳)、N(氮)中選擇的一種元素，并至少含有從Al(鋁)、Si(硅)、P(磷)中選擇的一種元素，這樣的絕緣膜能夠作為透光材料，并防止堿金屬透過，另外具有散熱作用。例如，可能使用鋁的氮化物，典型地為氮化鋁(AlxNy)，可能使用硅的碳化物，典型地為碳化硅(SixCy)，可能使用硅的氮化物，典型地為氮化硅(SixNy)，可能使用硼的氮化物，典型地為氮化硼(BxNy)，可能使用硼的磷化物，典型地為磷化硼(BxPy)。進而，鋁的氧化物，典型地為氧化鋁(AlxOy)，具有非常好的透光特征，熱導率為20Wm-1K-1，是優(yōu)選材料之一。除了上面的作用，這些材料也具有防止水分侵入的作用。
其他元素能被結(jié)合到上面的化合物中。例如通過添加氮到氧化鋁中，使用氮氧化鋁，表示為AlNxOy，也是可能的。這種材料除了有散熱效果，也能防止水分、堿金屬侵入和類似的事情。
進而，記錄在日本專利申請公開No.Hei 62-90260中的材料也能被使用。也就是，能使用一種絕緣膜合有Si，Al，N，O和M(其中M表示至少一種稀土元素，最好是從下面一組中選擇，Ce(鈰)，Yb(鐿)，Sm(釤)，Er(鉺)，Y(釔)，La(鑭)，Gd(釓)，Dy(鏑)，Nd(釹)。這些材料除了有散熱效果，也能有效防止水分、堿金屬侵入和類似的事情。
進而，能夠使用含有至少一層金剛石薄膜或非晶碳膜(特別是，具有接近金剛石的特征，稱為類金剛石碳)的碳膜。這些材料有非常高的熱導率，作為散熱層非常有效。注意到如果膜層厚度變厚，那么膜變成褐色，透過率降低，因此最好使用盡可能薄的膜(更好地是從5到100nm)。
注意到第一鈍化膜41的目標是保護TFT，防止堿金屬和水分，因此材料一定不能失去其作用。因此，用上述具有散熱效果的材料制作的薄膜能單獨使用，但這些薄膜與具有防止堿金屬和水分透過的絕緣膜層迭使用是有效的(典型地為氮化硅膜(SixNy)或氮氧化硅膜(SiNxOy))。
粗略的分類，對EL顯示器件有四種彩色顯示方法一種方法是形成三類EL元件分別對應于R(紅)，G(綠)，和B(藍)；一種方法是把白光發(fā)射EL元件和彩色濾光器件組合起來；一種方法是組合藍或藍-綠EL元件和熒光體(熒光顏色變化層，CCM)；一種方法是使用透明電極做陰極(反向電極)，并對應RGB與EL元件交迭。圖5中只表示出一個像素，但具有相同結(jié)構(gòu)的像素能被形成，分別對應于顏色紅、綠和藍，并且利用這些像素能進行彩色顯示。對于每種顏色像素的EL層可以采用已知的材料。注意到不考慮光發(fā)射的方法，實施本發(fā)明是可能的，并且全部上述四種方法都能用于本發(fā)明。
進而，在形成第一鈍化膜41之后，第二層間絕緣膜(也可以稱為拉平膜)44被形成，具有覆蓋每一個TFT的形狀，并使由于TFT引起的臺階變平。有機樹脂膜作為第二層間絕緣膜44更優(yōu)越，并且可以使用材料比如聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸和BCB(環(huán)丁烯苯)。如果無機膜能夠充分平，當然也是可以用的。
通過第二層間絕緣膜44，使由于TFT引起的臺階變平是極其重要的。后續(xù)形成的EL層非常薄，因此在臺階存在的地方會發(fā)生裂縫，和發(fā)生陽極和陰極之間的短路。因此為了能夠在盡可能平的表面上形成EL層，最好在形成像素電極之前使之平整。
第二鈍化膜45承擔阻礙堿金屬從EL元件擴散的關(guān)鍵作用。它的膜厚度可以設(shè)定為從5nm到1μm(典型地為20到300nm之間)。能防止堿金屬透過的絕緣膜被用在第二鈍化膜45中。第一鈍化膜41所用的材料也能用作第二鈍化膜45的材料。進而，第二鈍化膜45也用作散熱層，釋放由EL元件產(chǎn)生的熱，以使熱量不會堆積在EL元件中。此外，當?shù)诙娱g絕緣膜44是有機樹脂膜時，它對熱是脆弱的，因此第二鈍化膜45保證由EL元件產(chǎn)生的熱不會對第二層間絕緣膜44有任何壞影響。在防止熱損壞的同時，第二鈍化膜45也用作確保EL層中的堿金屬不擴散到TFT一邊的保護層，而且也用作確保TFT一邊的水分和氧不會滲透到EL層的保護層。
如上面所述，在加工EL顯示器件時用有機樹脂膜使之平整是有效的，但傳統(tǒng)上，還沒有考慮由于EL元件產(chǎn)生的熱，引起的有機樹脂膜的損壞的任何結(jié)構(gòu)。第二鈍化膜45的形成解決了這個問題，也是本發(fā)明的特征之一。
像素電極(EL元件的陽極)46是透明導電膜，并且在第二鈍化膜45、第二層間絕緣膜44和第一鈍化膜41上加工接觸孔之后，形成像素電極46，使其在形成的接觸孔部分，與電流控制TFT202的漏極引線37連接。
在形成像素電極46之后，在第二鈍化膜45上由有機樹脂膜形成分隔層101。在實例2中，分隔層101用旋涂方法由光敏聚酰亞胺膜形成，分隔層101再被圖形化。分隔層101的形狀與用噴墨方法形成EL層時的相同，并且EL元件成形位置能由分隔層的位置劃出界限。
在形成分隔層101之后，EL層(有機材料更好)47用噴墨方法形成。EL層47能使用單層或?qū)拥Y(jié)構(gòu)，在許多情況下使用層迭結(jié)構(gòu)。各種層迭結(jié)構(gòu)已經(jīng)被提出，其中如光發(fā)射層，電子輸運層，電子注入層，空穴注入層和空穴輸運層組合在一起，并且任何結(jié)構(gòu)都可以用于本發(fā)明。進而，熒光色素或類似物也可以摻雜到EL層中。
任何已知的EL材料能被用于本發(fā)明。眾所周知有機材料為這樣的材料，而且考慮驅(qū)動電壓，最好使用有機材料。例如下面的美國專利和日本專利申請中公開的材料能用作有機EL材料
美國專利No.4356429；美國專利No.4539507；美國專利No.4720432；美國專利No.4769292；美國專利No.4885211；美國專利No.4950950；美國專利No.5059861；美國專利No.5047687；美國專利No.5073446；美國專利No.5059862；美國專利No.5061617；美國專利No.5151629；美國專利No.5294869；美國專利No.5294870；日本專利申請公開No.Hei 10-189525；本專利申請公開No.Hei8-241048；日本專利申請公開No.Hei 8-78159。
特別地，下面的通式所示的有機材料能用作空穴注入層。
(化合物的通式在說明書的最后)Q為N或C-R(碳鏈)；M是金屬，金屬氧化物，或金屬鹵化物；R是氫，烴基，芳烷基，烯丙基或堿基(alkalyl)；T1與T2是不飽和六成員環(huán)(six-membered ring)，包括取代基如氫、烴基或鹵素。
而且，芳香三胺能用作空穴輸運層的有機材料，更好地是包括下面通式所示的四烯丙二胺。
在Chem 2中，Are是聚丙炔基團，n是1到4的整數(shù)，AR，R7，R8，R9是每一個選定的烯丙基團。
此外，金屬-氧交酯(metal oxynoid)化合物能用作EL層、電子輸運層或電子注入層的有機材料。一種如下面通式所示的材料可以被用作金屬-氧交酯化合物。
替換R2到R7可能的，并且能使用如下面的金屬-氧交酯化合物。
在Chem 4中，R2到R7如上面所述定義；L1到L5是碳水化合物，含有1到12個碳單體；L1和L2或者L2和L3都由苯環(huán)組成。進而也能使用下面的金屬-氧交酯化合物。
這里替換R2到R5是可能的。具有有機配位體的配位化合物被包括為有機EL材料。注意到上面僅僅是一些能用于本發(fā)明的EL材料的有機EL材料的例子，絕對沒有必要限制在這些EL材料中。
本發(fā)明使用噴墨方法形成EL層，因此最好使用聚合物材料作為EL材料。聚合物材料比如聚對苯撐亞乙烯(PPV)類型材料和聚芴類型材料給出作為典型的聚合物材料。對于彩色，最好使用如紅色熒光材料中的氰基-聚苯-1，2亞乙烯；綠色熒光材料中的聚苯-1，2亞乙烯；和藍色熒光材料中的聚苯-1，2亞乙烯或聚烷基次苯。
注意到上述例子是本發(fā)明中能用作EL材料的有機EL材料的例子，沒有必要給其添加任何限制。所有記錄在日本專利申請公開No.Hei 10-012377中的材料，能引用作為噴墨方法中的材料。
注意到噴墨方法粗略分為冒泡噴射方法(也稱為熱噴墨方法)和壓電方法，并且壓電方法更適合于實施本發(fā)明。
進而，如實例1所示，實際上，在像素電極上應用EL材料的形狀可以是條形，或長圓形或長方形，其中多個點是連續(xù)的。分隔層101的作用是，當用噴墨方法形成EL層時，使相鄰的EL層不互相混合。
為了實現(xiàn)彩色顯示，紅光發(fā)射EL層47R，綠光發(fā)射EL層47G，和藍光發(fā)射EL層47B如圖6所示形成。EL層在這一點按順序逐個形成，并且這分別對應紅，綠和藍的EL層可以同時形成。進而，為了除去EL成形溶液中的溶劑，烘干(燒制)過程是必須的。烘干過程可以在所有EL層形成之后進行。作為選擇，也可以每完成一層EL層后進行。這樣形成厚度為從50到250nm的EL層。
圖21A和21B解釋像素部分的結(jié)構(gòu)，并表示在像素電極上形成具有條形、長圓形或長方形的EL層。在圖21A中，形成多個像素電極，對應不同顏色發(fā)光EL層1702a和1702b。兩個TFT，開關(guān)TFT和電流控制TFT，被連接到每一個像素電極。進而，EL層1702a和EL層1702b被分隔層1701隔開。對于多色顯示，像素電極1703a和1703b被作為一組，形成一個像素1710a。類似地，當形成相鄰像素1710b時，設(shè)像素之間的間隙為D，D值被設(shè)定為EL層厚度的5到10倍。也就是，D值從250到2500nm。
圖21B表示另一個結(jié)構(gòu)的例子。形成多個像素電極，對應不同顏色發(fā)光EL層1705a、1705b和1705c，例如紅，綠和藍。EL層被分隔層1704隔開。對于多色顯示或RGB全彩色顯示，像素電極1706a、1706b和1706c被作為一組，形成一個像素1720a。相鄰像素1710b類似地形成，設(shè)像素之間的間隙為D，D值被設(shè)定為EL層厚度的5到10倍。也就是，D值從250到2500nm。這樣能獲得清晰的圖象顯示。
進而，當形成EL層47時，最好使用含有盡可能少水分的干燥氣體作為處理環(huán)境，并且最好在惰性氣體中進行。EL層容易被水分和氧氣損壞，因此當形成EL層47時，盡可能多地消除這些因素是必要的。例如干燥的氮氣和干燥的氬氣的混合氣體是更可取的。
在用噴墨方法這樣形成EL層47之后，形成陰極48和輔助電極49。由像素電極(陽極)，EL層和陰極形成的光發(fā)射元件，在本說明中被稱為EL元件。
含有鎂(Mg)，鋰(Li)或鈣(Ca)的材料，具有小加工系數(shù)，被用作陰極48。更可取地，使用由MgAg(Mg和Ag的組成比例為Mg∶Ag＝10∶1)制成的電極。給出MgAgAl電極，LiAl電極和LiFAl電極作為其他例子。進而，輔助電極49形成作為保護膜的電極，防止外部水分或類似物，使用含有鋁(Al)和銀(Ag)的材料。輔助電極49也有散熱作用。
注意到最好在干燥惰性氣體內(nèi)，不要暴露到空氣中，連續(xù)形成EL層47和陰極48。這是為了避免在暴露到空氣中期間受潮，因為有機材料，當用作EL層時，是非常容易受潮的。此外，不僅連續(xù)形成EL層47和陰極48，而且連續(xù)形成輔助電極49則更好。
進而，第三鈍化膜50的膜厚度為從10nm到1μm(更好地為200到500nm之間)。形成第三鈍化膜50的目的主要是防止EL層47受潮，而且類似于第二鈍化膜45，也提供散熱作用。因此與第一鈍化膜41所用相同的材料，能用作第三鈍化膜50的成形材料。注意當有機材料用作EL層47時，有可能由于與氧結(jié)合而損壞，因此最好使用氧不容易通過的絕緣膜。
進而，如前所述EL層怕受熱，因此最好在盡可能低的溫度下進行薄膜沉積(最好的溫度范圍從室溫到120℃)。因此能認為等離子體CVD，濺射，真空蒸發(fā)，離子涂敷，和溶液施加(旋涂)是更可取的薄膜沉積方法。
EL元件的損壞能通過形成第二鈍化膜45而充分控制，但更可取地是用兩個絕緣膜，第二鈍化膜45和第三鈍化膜50包圍EL元件，這樣防止水分和氧氣進入EL層，阻止堿金屬從EL層的擴散，和防止EL層內(nèi)熱量的堆積。結(jié)果是，EL層的損壞又被抑制，能得到高可靠性的EL顯示元件。
而且，本發(fā)明的EL顯示元件具有圖5所示結(jié)構(gòu)的像素組成的像素部分，TFT對應于它們的功能有不同的結(jié)構(gòu)，被布置在像素內(nèi)。開關(guān)TFT具有充分低的關(guān)斷電流值，電流控制TFT能有效防止熱載流于注入，二者能形成于同一像素內(nèi)，能夠獲得具有高可靠性和優(yōu)良圖象顯示能力(高操作性能)的EL顯示器件。
注意到在圖5的像素結(jié)構(gòu)中，多柵極結(jié)構(gòu)TFT用作開關(guān)TFT，但是關(guān)于LDD區(qū)域布置和其他結(jié)構(gòu)，不必須限制在圖5的結(jié)構(gòu)。具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的更詳細的解釋，通過下面示出的實例進行。
本發(fā)明的實例用圖7A到9C解釋。一種同時制作像素部分和在像素部分外圍形成的驅(qū)動電路部分的TFT的方法，將在這里說明。注意為了簡化說明，對于驅(qū)動電路，CMOS電路被表示為基本電路。
首先，如圖7A所示，在玻璃基底300上形成基膜301，厚度為300nm。實例1中，氮氧化硅膜被層迭為基膜302。在與玻璃基底接觸的膜中，設(shè)定氮化物濃度在10到25wt％為好。
此外，作為基膜301的一部分，提供絕緣膜是有效的，絕緣膜由與圖5所示第一鈍化膜41相同的材料制作。電流控制TFT由于流過大電流，易于產(chǎn)生熱量，在盡可能接近的地方提供具有散熱作用的絕緣膜是有效的。
接下來，在基膜301上用已知的沉積方法形成非晶硅膜(圖中未示出)，厚度為50nm。注意不必須限制在非晶硅膜，如果是含有非晶結(jié)構(gòu)的半導體膜(包括微晶半導體膜)，也是可以形成的。此外，含有非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導體膜，比如非晶硅鍺膜也是可以使用的。進而，膜厚度可以從20到100nm。
非晶硅膜然后通過已知方法結(jié)晶，形成晶體硅膜(也稱作多晶硅膜或多晶硅膜)302。使用電爐的熱結(jié)晶，使用激光的激光退火結(jié)晶，和使用紅外燈的燈退火結(jié)晶是已知的結(jié)晶方法。實例1中，結(jié)晶是通過使用XeCl氣體的準分子激光的激光退火進行的。
注意到在實例1中，脈沖發(fā)射類型準分子激光形成直線形狀，但矩形形狀也可以被使用，連續(xù)發(fā)射氬激光和連續(xù)發(fā)射準分子激光也能被使用。激光光源不限定在準分子激光，YAG激光的二倍頻或三倍頻也能被使用。
在這個實例中，盡管晶體硅膜用作TFT的有源層，使用非晶硅膜也是可能的。然而，電流控制TFT必需流過大量電流，使用電流能容易通過的晶體硅膜是有利的。
注意用非晶硅膜形成開關(guān)TFT的有源層，其中開關(guān)TFT有減少關(guān)斷電流的必要，而且用晶體硅膜形成電流控制TFT的有源層是有效的。電流在非晶硅膜中難于流動，因為載流子遷移率低，并且關(guān)斷電流不容易流動。換句話說，能最大利用非晶硅膜和晶體硅膜的優(yōu)點，非晶硅膜，電流不容易流動，而晶體硅膜，電流容易流動。
接下來，如圖7B所示，在晶體硅膜302上形成氧化硅保護膜303，厚度為130nm。這個厚度可以在100到200nm范圍內(nèi)(更好地為130到170nm之間)選擇。而且，如果其他膜是含硅的絕緣膜，也可以被使用。形成保護膜303，使得晶體硅膜在摻雜期間不直接暴露給等離子體，并使雜質(zhì)的精確濃度控制成為可能。
然后在保護膜303上形成抗蝕掩模304a和304b，添加能給予n型導電率的雜質(zhì)元素(后面稱為n型雜質(zhì)元素)。注意位于周期表15族的元素，一般用作n型雜質(zhì)元素，典型地為磷或砷。注意等離子體摻雜方法被使用，其中磷化氫(PH3)是激活的等離子體，沒有進行質(zhì)量分離，而磷在實例1中添加的濃度為1×1018原子/cm3。離子植入方法當然也能被使用，其中進行質(zhì)量分離。
調(diào)節(jié)劑量，使得通過這種處理，形成n型雜質(zhì)元素在n型雜質(zhì)區(qū)的濃度為2×1016到5×1019原子/cm3(典型地為5×1017和5×1018原子/cm3之間)。
接下來，如圖7C所示，保護膜303被去除，并且對添加的周期表15族元素進行激活。已知的激活技術(shù)可以用作為激活的方法，實例1中，激活是通過準分子激光照射進行。當然脈沖發(fā)射類型準分子激光和連續(xù)發(fā)射類型準分子激光都可以使用，在準分子激光的使用上不必須有任何限制。目的是使添加的雜質(zhì)元素激活，因而照射進行的能量應該在晶體硅膜不熔化的水平。注意激光照射也可以在有保護膜303時進行。熱處理方法激活也可以與激光方法激活雜質(zhì)元素一起進行。當激活通過熱處理進行時，考慮到基底的承受力，在450到550℃之間進行熱處理為好。
沿n型雜質(zhì)區(qū)305和306邊緣的邊界部分(連接部分)，也就是存在于n型雜質(zhì)區(qū)305和306中的沿其周邊沒有添加n型雜質(zhì)元素的區(qū)域，被本過程描繪。這意味著在后來TFT完成時，能在LDD區(qū)和溝道形成區(qū)之間形成非常好的連接。
晶體硅膜的不需要的部分接下來被去除，如圖7D所示，島形半導體膜(此后稱作有源層)307到310被形成。
然后，如圖7E所示，形成柵極絕緣膜311，覆蓋有源層307到310。含硅絕緣膜，厚度為10到200nm，更好地在50到150nm之間，可以被用作柵極絕緣膜311?？梢允褂脝螌咏Y(jié)構(gòu)或?qū)拥Y(jié)構(gòu)。實例1中使用110nm厚的氮氧化硅膜。
接下來形成厚度為200到400nm的導電膜并圖形化，形成柵電極312到316。注意在實例1中，柵電極和與之電氣連接的導線(此后稱作柵極引線)用不同的材料形成。特別地，具有比柵電極電阻低的材料被用作柵極引線。這是因為一種能夠被微加工的材料用作柵電極，即使柵極引線不能被微加工，引線所用材料也有低電阻。當然，柵電極和柵極引線也可以用同樣的材料形成。
進而，柵極引線可以用單層導電膜形成，而當需要時，更好地是使用兩層或三層層迭膜。所有已知的導電膜能用作柵極材料。然而，如上所述，最好使用能被微加工的材料，特別地，使用能夠被圖形化到線寬2μm或更小的材料。
典型地，可能使用從鉭(Ta)，鈦(Ti)，鉬(Mo)，鎢(W)，鉻(Cr)和具有導電性的硅(Si)中選擇一種元素構(gòu)成的膜，使用上述元素的氮化物膜(典型地為氮化鉭膜，氮化鎢膜，或氮化鈦膜)，使用上述元素組成的合金膜(典型地為Mo-W合金，Mo-Ta合金)，或上述元素的硅化膜(典型地為硅化鎢膜，硅化鈦膜)。當然，這些膜可以用單層或多層。在這個實例中，厚度為50nm的氮化鉭(TaN)膜和厚度為350nm的Ta膜層迭使用。這些可以通過濺射形成。當添加惰性氣體氙，氖或類似氣體作為濺射氣體時，由于應力引起的膜剝落可以被防止。
柵電極313和316在這時形成，使得分別與n型雜質(zhì)區(qū)305和306重疊一部分，夾入柵極絕緣膜311。這個重疊部分后來成為LDD區(qū)與柵電極重合。
接下來，n型雜質(zhì)元素(實例1中使用磷)被添加，以用柵電極313和316作為掩膜的自對準方式，如圖8A所示。添加被調(diào)整，使得磷被添加到雜質(zhì)區(qū)317到323，這樣形成濃度為雜質(zhì)區(qū)305和306的1/10到1/2(典型地為1/4和1/3之間)。特別地，最好是濃度為1×1016到5×1018原子/cm3(典型地為3×1017和3×1018原子/cm3之間)。
接下來形成抗蝕掩模324a到324c，其形狀覆蓋柵電極等，如圖8B所示，并且n型雜質(zhì)元素(實例1中使用磷)被添加，形成含有高濃度磷的雜質(zhì)區(qū)325到331。離子摻雜磷化氫(PH3)也在這里進行，并通過調(diào)整使這些區(qū)域的磷濃度從1×1020到1×1021原子/cm3(典型地為2×1020和5×1021原子/cm3之間)。
通過這個過程形成n溝道TFT的源極區(qū)或漏極區(qū)，在開關(guān)TFT中，n型雜質(zhì)區(qū)320到322的一部分用圖8A所示剩余的工藝形成。這些余下的區(qū)域?qū)趫D5中開關(guān)TFT的LDD區(qū)15a到15d。
接下來，如圖8C所示，去除抗蝕掩模324a到324c，并形成新的抗蝕掩模332。然后添加p型雜質(zhì)元素(實例1中使用硼)，形成含有高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)333和334。在這里添加硼形成雜質(zhì)區(qū)333和334，通過使用乙硼烷(B2H6)離子摻雜，硼的濃度為3×1020到3×1021原子/cm3(典型地為5×1020和1×1021原子/cm3之間)。
注意到磷已經(jīng)添加到雜質(zhì)區(qū)333和334，濃度為1×1020到1×1021原子/cm3，但硼在這里添加的濃度至少是磷的3倍。因此，已經(jīng)形成的n型雜質(zhì)區(qū)轉(zhuǎn)化為p型，并用作p型雜質(zhì)區(qū)。
接下來，在去除抗蝕掩模332之后，以不同濃度添加的n型和p型雜質(zhì)元素被激活。爐退火，激光退火或燈退火都可以作為激活方法使用。實例1中進行的熱處理是用電爐在氮氣中，550℃，進行4小時。
此時盡可能多地去除氣體中的氧是重要的。這是因為如果有氧氣存在，那么電極暴露的表面會氧化，引起電阻增大，同時更難于在后面制作歐姆觸點。因此最好上述激活過程處理環(huán)境中氧的濃度應該是1ppm或更少，希望是0.1ppm或更少。
在激活過程完成之后，如圖8D所示，接下來形成柵極引線335，厚度為300nm。含有鋁(Al)或銅(Cu)作為主成分(包含組成的50到100％)的金屬膜，可以用作柵極引線335的材料。與圖2中的柵極引線211相同，柵極引線335形成的位置使得開關(guān)TFT的柵電極314和315(對應于圖2中的柵電極19a和19b)被電氣連接。
通過使用這類結(jié)構(gòu)，柵極引線的引線電阻能非常小，因此能形成具有大表面面積的像素顯示區(qū)(像素部分)。也就是，實例1的像素結(jié)構(gòu)非常有效率，因為由于這個結(jié)構(gòu)，具有屏幕尺寸對角長10英寸或更大的EL顯示器件被實現(xiàn)。
如圖9A所示，接下來形成第一層間絕緣膜336。含硅的單層絕緣膜用作第一層間絕緣膜336，同時層迭膜可以組合到之間。進而，可以使用厚度為400nm和1.5μm之間的膜。800nm厚氧化硅膜在200nm厚氮化硅膜上的層迭結(jié)構(gòu)被用在實例1中。
此外，在300到450℃，環(huán)境含有3和100％之間的氫，進行熱處理1到12小時，進行氫化作用。這是一種用熱激活的氫來端接半導體膜中的不飽和鍵的過程。等離子體氫化作用(使用等離子體激活的氫)也可以用作氫化作用的另一種方法。
注意氫化作用步驟也可以插入到第一層間絕緣膜336形成期間。也就是，氫處理可以在如上面形成200nm厚氮化硅膜之后進行，然后形成余下的800nm厚氧化硅膜。
接下來，在第一層間絕緣膜336中形成接觸孔，而且形成源極引線337到340和漏極引線341到343。在這個實例中，這個電極由三層結(jié)構(gòu)的層迭膜構(gòu)成，其中用濺射方法連續(xù)形成厚度為100nm的鈦膜，厚度為300nm的含鈦的鋁膜，和厚度為150nm的鈦膜。當然其他導電膜也可以被使用。
接下來形成第一鈍化膜344，厚度為50到500nm(典型地為200到300nm之間)。實例中300nm厚氮氧化硅膜被用作第一鈍化膜344。這也可以用氮化硅膜替換。當然如圖5中第一鈍化膜41那樣使用同種材料是可能的。
注意在形成氮氧化硅膜之前，用含氫的氣體如H2或NH3等進行等離子體處理是有效的。這種處理激活的氫被供應給第一層間絕緣膜336，而且第一鈍化膜344的膜質(zhì)量通過進行熱處理提高了。同時，添加到第一層間絕緣膜336的氫擴散到較低的一邊，有源層能被有效地氫化。
接下來，形成由有機樹脂構(gòu)成的第二層間絕緣膜347。作為有機樹脂，可能使用聚酰亞胺，聚酰胺，丙烯酸，BCB(苯環(huán)丁烯)或類似物。特別地，既然第二層間絕緣膜347主要用于變平整，變平屬性優(yōu)秀的丙烯酸是更可取的。在本實例中，丙烯酸膜形成的厚度應足以使TFT形成的臺階部分變平。優(yōu)點在于厚度在1到5μm(更好的，2到4μm)更可取。
接下來，第二鈍化膜348形成于第二層間絕緣膜347上面，厚度為100nm。在本實例中，既然使用含Si，Al，N，O和La的絕緣膜，防止其上的EL層堿金屬的擴散是可能的。同時，水分對EL層的侵入被阻止，EL層產(chǎn)生的熱量被消散，以使得可能抑制由熱引起的EL層的損壞，和展平膜(第二層間絕緣膜)的損壞。
到達漏極引線343的接觸孔透過第二鈍化膜348、第二層間絕緣膜347和第一鈍化膜344形成，并形成像素電極349。在本實例中，形成銦-錫氧化物(ITO)膜，厚度為110nm，并進行圖形化形成像素電極。像素電極349成為EL元件的陽極。順便提及，類似其他材料，也可能使用銦-鈦氧化物膜或銦-鋅氧化物膜。
順便提及，本實例有這樣一個結(jié)構(gòu)，使得像素電極349通過漏極引線343，電氣連接到電流控制TFT的漏極區(qū)331。這種結(jié)構(gòu)具有下面的優(yōu)點既然像素電極349與EL層(光發(fā)射層)或電荷輸運層的有機材料直接接觸，就有包含在EL層或類似層中的可移動離子擴散到像素電極的可能性。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，像素電極349不直接連接到作為有源層一部分的漏極區(qū)331，但是漏極引線343介入中間使得能防止可移動離子進入有源層。
接下來，如圖9C所示，用噴墨方法形成EL層350，進而在沒有暴露到空氣中時，形成陰極(MgAg電極)351和保護電極352。此時，要求在形成EL層350和陰極351之前，通過進行像素電極349的熱處理完全去除水分。在本實例中，盡管MgAg電極被用作EL元件的陰極，其他眾所周知的材料也可以被使用。
作為EL層350，本發(fā)明的實例模式2中解釋的材料能被使用。在本實例中，盡管四層結(jié)構(gòu)的空穴注入層，空穴輸運層，光發(fā)射層和電子輸運層構(gòu)成EL層，也有情況是，沒有形成電子輸運層，提供電子注入層，或省略空穴注入層。像這樣，各種組合的例子已經(jīng)被報道，并且任何它們的結(jié)構(gòu)可以被使用。
一種胺比如TPD(三苯胺電介質(zhì))可以用作空穴注入層或空穴輸運層，此外，腙(典型地為DEH)，芪(典型地為STB)，或刺苞菊(starburst)(典型地為m-MTDATA)也能被使用。特別地，具有高玻璃化溫度和難于結(jié)晶的刺苞菊材料是更可取的。
(N，N’-bis(2，5-di-tert-tert-butylphenyl)-3，4，9，10-perylene-dicarboximide，N，N＇-雙(2，5-二叔丁基苯基)-3，4，9，10-北二酰亞胺)BPPC，茈和(4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(p-dimethylamino-styryl)-4H-pyran(DCM1)，4-氰基亞甲基-2-甲基-6-(對二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃))DCM能用作發(fā)光層中的紅色發(fā)光層，特別地，表示為Eu(DBM)3(Phen)的Eu綜合物(細節(jié)參考Kido，J.et.al，Appl.Phys.，vol.35，pp.L 394-396，1996)是高單色性的，擁有在620nm波長窄的發(fā)射譜。
進而，典型地，Alq3(8-羥基喹啉鋁)材料，其中添加二羥基喹啉并吖啶或香豆素在幾個mol％的水平，能被用作綠光發(fā)射層。
此外，典型地蒸餾亞芳基氨基介質(zhì)，其中氨基替換DSA被添加到DSA(蒸餾亞芳基介質(zhì))用作藍色發(fā)光層。特別地，最好使用高性能材料蒸餾聯(lián)苯(DPVBi)。它的化學式在下面表示出來。
盡管輔助電極352確實能保護EL層350，防止水分或氧氣，提供第三鈍化膜353更可取。在本實例中，作為第三鈍化膜353，是厚度為300nm的氮化硅膜。第三鈍化膜353也可以在輔助電極352形成后連續(xù)形成，而不會暴露到空氣中。當然，作為第三鈍化膜353，可以使用與圖5中的第三鈍化膜50相同的材料。
此外，輔助電極352是用來防止MgAg電極351的損壞，并且含鋁的金屬作為其主要成分是典型的。當然，可以使用另外的材料。既然EL層350和MgAg電極351非常容易受潮，就希望能在沒有暴露到空氣中時連續(xù)形成到輔助電極352，使得EL層被保護不接觸空氣。
順便提及，適當?shù)氖牵珽L層350的厚度為10到400nm(典型地為60到160nm之間)，MgAg電極351的厚度為180到300nm(典型地為200到250nm之間)。在EL層350是層迭結(jié)構(gòu)的情況下，每一層的膜厚度范圍是10到100nm。
這樣，具有圖9C所示的有源矩陣類型EL顯示器件就完成了。在本實例的有源矩陣類型EL顯示器件中，具有最適宜結(jié)構(gòu)的TFT不僅安排在像素部分，而且安排在驅(qū)動電路部分，使得獲得很高的可靠性和提高工作性能。
首先，具有減少熱載流子注入結(jié)構(gòu)、而使得盡可能不降低工作速度的TFT，被用作CMOS電路的n溝道TFT205，形成驅(qū)動電路。順便提及，這里的驅(qū)動電路包括移位寄存器，緩沖器，電平移動器，采樣電路(采樣和保持電路)和類似物。在進行數(shù)字驅(qū)動的情況下，信號轉(zhuǎn)換電路比如D/A變換器也可能被包括。
在本實例的情況，如圖9C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和溝道形成區(qū)358，而且LDD區(qū)357與柵電極313重疊，它們之間放置柵極絕緣膜311。
對不降低工作速度的考慮，是LDD區(qū)只形成在漏極區(qū)一邊的原因。在n溝道TFT205中，不必太多注意關(guān)斷電流值，而更重視工作速度。因此，要求LDD區(qū)357完全覆蓋柵電極，以減少電阻成分到最小。那就是最好被去除的所謂補償。
在CMOS電路的p溝道TFT206中，既然由熱載流子注入引起的損壞幾乎能被忽略，LDD區(qū)不必特別提供。當然，類似于n溝道TFT205，提供LDD區(qū)作為對付熱載流子的對策是可能的。順便提及，驅(qū)動電路中的采樣電路與其他電路相比更特殊，并且大電流雙向通過溝道形成區(qū)流動。那就是，源極區(qū)和漏極區(qū)的作用被互換。進而，有必要抑制關(guān)斷電流值到最低可能值，那就意味著，在開關(guān)TFT和電流控制TFT之間，要求安排一個具有適當?shù)闹虚g功能的TFT。
這樣，作為形成采樣電路的n溝道TFT，要求安排一個具有圖13所示結(jié)構(gòu)的TFT。如圖13所示，LDD區(qū)的部分901a和901b與柵電極903重疊，在它們之間放置柵極絕緣膜902。這個作用是如電流控制TFT202的說明中所述，不同點是在采樣電路中，LDD區(qū)901a和901b被提供在溝道形成區(qū)904的兩邊。
像素部分通過形成如圖5所示的像素結(jié)構(gòu)而形成。一個像素中的開關(guān)TFT或電流控制TFT的結(jié)構(gòu)沒有說明，因為已經(jīng)在圖5中給出。
實際上，當完成圖9C的狀態(tài)時，更可取的是進行封裝(密封)，用護蓋部件比如具有高空氣密閉性的保護膜(層迭膜，紫外線塑化樹脂膜等)，或陶瓷封裝能使其防止暴露到外界空氣中。在那時，當護蓋部件內(nèi)部充有惰性氣體，或吸濕劑(例如氧化鋇)被放在內(nèi)部時，EL層的可靠性(壽命)提高。
在用如封裝處理提高密閉性之后，貼上連接從基底上形成的元件或電路引出的接頭到外部信號接頭的連接器(柔性印刷電路)，以使產(chǎn)品最終完成。在本說明中，被制作成能夠運輸?shù)臓顟B(tài)的EL顯示器件被稱為EL模塊。
這里，本實例的有源矩陣類型EL顯示器件的結(jié)構(gòu)，將參考圖10的透視圖描述。本實例的有源矩陣類型EL顯示器件由像素部分602，柵極側(cè)驅(qū)動電路603，和形成于玻璃基底601上面的源極側(cè)驅(qū)動電路604構(gòu)成。像素部分的開關(guān)TFT605是n溝道TFT，并被安排在連接到柵極側(cè)驅(qū)動電路603的柵極引線606、和連接到源極側(cè)驅(qū)動電路604的源極引線607的交叉點上。開關(guān)TFT605的漏極被連接到電流控制TFT608的柵極。
進而，電流控制TFT608的源極被連接到電源線609。在本實例的結(jié)構(gòu)中，電源線609被給予地電位。EL元件610被連接到電流控制TFT608的漏極。進而，EL元件610的陰極被加上固定電壓(本實例中為10到12V)。輸入-輸出引線(連接引線)612和613傳輸信號給驅(qū)動電路，并且連接到電源線609的輸入-輸出引線614被提供在柔性印刷電路611中，作為外部輸入-輸出接線。
圖10所示EL顯示器件的電路結(jié)構(gòu)的例子在圖11中表示。圖11所示的電路結(jié)構(gòu)是模擬驅(qū)動的例子，源極側(cè)驅(qū)動電路701，柵極側(cè)驅(qū)動電路(A)707，柵極側(cè)驅(qū)動電路(B)711和像素部分706。順便提及，在本說明中，術(shù)語“驅(qū)動電路”是一般性術(shù)語，包括源極側(cè)驅(qū)動電路和柵極側(cè)驅(qū)動電路。
源極側(cè)驅(qū)動電路701帶有移位寄存器702，電平移動器703，緩沖器704，采樣電路(采樣和保持電路)705。柵極側(cè)驅(qū)動電路(A)707帶有移位寄存器708，電平移動器709和緩沖器710。柵極側(cè)驅(qū)動電路(B)711也具有同樣的結(jié)構(gòu)。
這里，移位寄存器702和708分別有驅(qū)動電壓5到16V(典型地為10V)，并且圖9C中TFT205所表示的結(jié)構(gòu)適合于用在CMOS電路中的n溝道TFT，形成電路。
此外，對于每一個電平移動器703和709，和緩沖器704和710，驅(qū)動電壓提高到14到16V的時候，類似于移位寄存器，包括圖9C中n溝道TFT205的CMOS電路是適合的。順便提及，使柵極引線為多柵極結(jié)構(gòu)，比如雙柵極結(jié)構(gòu)或三柵極結(jié)構(gòu)，在每一個電路的可靠性的提高方面是有效的。此外，既然源極區(qū)和漏極區(qū)被倒置，并且有必要降低關(guān)斷電流值，包括圖13中的n溝道TFT208的CMOS電路，適合于采樣電路705，它的驅(qū)動電壓是14到16V。像素部分706，驅(qū)動電壓為14到16V，被排列上具有圖5所示結(jié)構(gòu)的像素。
前面所述結(jié)構(gòu)能通過按照圖7A到9C的制作TFT的步驟，容易地實現(xiàn)。在本實例中，盡管只有像素部分的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動電路表示出來，如果本實例的制造步驟被采用，在同一基底上形成邏輯電路而不是驅(qū)動電路是可能的，比如信號隔離電路，D/A轉(zhuǎn)換器電路，運算放大器電路，γ修正電路，或類似電路，進而，相信也能形成存儲器部分，微處理器或類似器件。
進而，本實例也會參考圖14，15A和15B描述包括護蓋部件的EL模塊。順便提及，需要時，圖10和11中使用的參照號將被引用。
在圖14中，參照號601代表基底，參照號602代表像素部分，603代表源極側(cè)驅(qū)動電路，604代表柵極側(cè)驅(qū)動電路，612代表連接引線，電氣連接像素部分602、源極側(cè)驅(qū)動電路603、和柵極側(cè)驅(qū)動電路604到柔性印刷電路611。進而，F(xiàn)PC被電氣連接到外部設(shè)備，外部信號能因此被輸入到像素部分602、源極側(cè)驅(qū)動電路603、和柵極側(cè)驅(qū)動電路604。像素部分602、源極側(cè)驅(qū)動電路603、和柵極側(cè)驅(qū)動電路604由基底601上形成的薄膜晶體管(此后稱為TFT)形成。注意具有任何類型結(jié)構(gòu)的TFT可以被用作TFT。當然已知的結(jié)構(gòu)也可以被使用。此外，填充材料(圖中未示出)，覆蓋材料1407，封裝材料(圖中未示出)，和框架材料1408被形成。
圖14的沿A-A′線切開的截面圖表示于圖15A中，圖14的沿B-B′線切開的截面圖表示于圖15B中。注意在圖15A和15B中，圖14中相同的部分用同樣的參照數(shù)字。
如圖15A所示，像素部分602和驅(qū)動電路603形成于基底601上，并且像素部分602是由多個含有電流控制TFT1501的像素，和電氣連接到電流控制TFT1501的像素電極1502組成。像素電極1502的作用是作為EL元件的陽極。進而，EL層1503形成并覆蓋像素電極1502，并且EL元件的陰極1504形成于EL層1503上。
陰極1504也用作所有像素的公共引線，并通過連接引線612被電氣連接到FPC611。此外，含有像素部分602和驅(qū)動電路603的元件被鈍化膜1507完全覆蓋。
加之，填充材料1508被形成，覆蓋EL元件。填充材料1508作用是結(jié)合覆蓋材料1407的粘接劑。PVC(聚氯乙烯)，環(huán)氧樹脂，硅酮樹脂，PVB(聚乙烯醇縮丁醛)，和EVA(乙烯醋酸乙烯酯)能用作填充材料1508。如果在填充材料1508內(nèi)部添加干燥劑，那么它能連續(xù)保持吸濕作用，這是更可取的。
進而，材料比如玻璃片，鋁片，不銹鋼片，F(xiàn)RP(玻璃纖維強化塑料)片，PVF(聚氟乙烯)膜，聚酯樹脂薄膜，聚酯膜，和丙烯酸膜能用作覆蓋材料1407。注意當使用PVB或EVA作為填充材料1508時，更可取地是采用片狀結(jié)構(gòu)，其中幾十μm厚的鋁箔被夾入PVF膜或聚酯樹脂薄膜中間。
注意，取決于EL元件光發(fā)射的方向，覆蓋材料1407擁有透明性質(zhì)是必要的。換句話說，對于圖15A和15B的情況，光照射到覆蓋材料1407的對面，因此材料屬性無關(guān)緊要，但對于光照射到覆蓋材料1407一邊的情況，要使用高透明材料。
接下來，在用填充材料1508粘接覆蓋材料1407后，框架材料1408被加上，使得覆蓋填充材料1508的側(cè)面表面(暴露的表面)。框架材料1408用粘接材料(作用為粘接劑)1509粘接。這里最好使用光塑化樹脂作為粘接材料1509，但如果EL層的熱承受力允許，熱塑樹脂也可以被使用。注意更可取的是粘接材料1509是能通過盡可能少的水分和氧氣的材料。進而，干燥劑也可以被添加到粘接材料1509內(nèi)部。
通過使用上述方法把EL元件封裝到填充材料1508內(nèi)，EL元件能完全與外界隔絕，并且外部物質(zhì)的侵入、水分、氧氣等通過EL層的氧化作用引起的損壞能被防止。具有高可靠性的EL顯示器件因此能被制造出來。
實例1中所示，EL顯示器件的形式是EL元件的發(fā)光照射到基底的一邊，而TFT形成在基底上。對于這種情況，至少在TFT形成的區(qū)域成為陰影，一個像素部分的孔徑比被減小到那么多。另一方面，如果使用的形式是EL元件的發(fā)光照射到上面的方向(上面是形成TFT的基底的對面)，那么至少使提高孔徑比變得容易。
圖18表示EL顯示器件的結(jié)構(gòu)，其中光是向朝上的方向照射。開關(guān)TFT201和電流控制TFT202的結(jié)構(gòu)與實例模式2中的相同，其他部分的不同在這里說明。
連接到電流控制TFT202的漏極一邊的陰極側(cè)像素電極949，形成在第二鈍化層945上面。間隔層951用有機樹脂材料形成。陰極948使用材料如MgAg(一種材料，其中Mg和Ag組成比例為Mg∶Ag＝10∶1)，MgAgAl，LiAl，或LiFAl。
EL層947也用與實例模式1或?qū)嵗Ｊ?中類似的噴墨方法形成。此外，陽極側(cè)像素電極用透明材料形成，如ITO，并且第三鈍化膜950形成于陽極側(cè)像素電極上，完成光朝上的方向照射的EL顯示器件。
通過噴墨方法制作EL層的方法，和按照本發(fā)明制作的EL層，也能應用到無源類型EL顯示器件。這樣的例子參考圖16A到16E說明。
基底比如非堿性玻璃基底，典型地為Corning公司1737號玻璃基底；晶體玻璃基底；鈉鈣玻璃，表面上形成氧化硅膜或氮化硅膜；或塑料基底能應用到圖16A中的基底1601。透明電極1602形成于基底1601上，厚度為50到200nm，并通過加工如刻蝕或剝離(lift-off)分割為多個條形。透明電極1602用材料如ITO，ZnO，SnO2或ITO-ZnO形成。然后，使用有機樹脂材料如聚酰亞胺，形成厚度為0.5到2μm的間隔層1603，使得與形成的條形透明電極1602的側(cè)面邊緣部分接觸。
EL層使用單層或?qū)拥Y(jié)構(gòu)。層迭結(jié)構(gòu)是其中多層的組合，比如光發(fā)射層，電子輸運層，電子注入層，空穴注入層，和空穴輸運層被組合在一起并層迭起來，在實例3中空穴注入層和光發(fā)射層形成層迭結(jié)構(gòu)。首先，如圖16B所示，形成空穴注入層1606?？昭ㄗ⑷雽硬皇强傂枰模珵榱颂岣吖獍l(fā)射效率，有的實例中最好形成它。如實例模式1所示，空穴注入層由含四烯丙基二胺的有機材料形成。對這個例子也使用噴墨方法，溶劑1605從噴墨頭1604噴出，在間隔層之間形成許多連續(xù)點的條形，或長圓形或矩形。通過如電爐方法加熱到100℃的溫度，蒸發(fā)元件中比如不需要的水分。
光發(fā)射層也用噴墨方法形成，如圖16C所示。對于彩色顯示，具有每一種顏色如紅、綠和藍的墨水頭被使用，并且含有光發(fā)射材料的EL成形溶劑1609被噴射在空穴注入層上面。作為光發(fā)射層1608更可取的材料，能給出聚合材料比如聚對苯撐亞乙烯(PPV)或聚芴。對于彩色，最好使用如紅光發(fā)射材料中的氰基-聚苯-1，2亞乙烯；綠光發(fā)射材料中的聚苯-1，2亞乙烯；和藍光發(fā)射材料中的聚苯-1，2亞乙烯或聚烷基次苯。這樣光發(fā)射層1608R，1608G，和1608B分別對應顏色紅，綠和藍，使得形成條形，或長圓形或矩形，其中多數(shù)為連續(xù)的。為了防止EL材料在噴墨方法成形期間的氧化和損壞，在惰性氣體中如氮或氬氣進行。
然后形成陰極材料，使用材料如MgAg(一種材料，其中Mg和Ag組成比例為Mg∶Ag＝10∶1)，MgAgAl，LiAl，或LiFAl。陰極材料用真空蒸發(fā)形成典型厚度為1到50nm。此外，一種材料如鋁被層迭到陰極上，作為輔助電極。圖16D中的陰極層1610表示這類結(jié)構(gòu)，使用掩模材料在每一層膜形成時形成條形。陰極層1610形成條形，使得與同樣形成條形的透明電極1611接近垂直。鈍化膜1611由比如氧化硅膜或氮化硅膜形成在陰極層1610上。
形成這里所示EL層的材料，對于潮濕和水分不耐用，因此最好用框架材料密封它們。最好使用絕緣物質(zhì)比如玻璃或聚合物作為框架材料1614。例如材料如非晶玻璃(比如硼硅酸鹽玻璃或石英)，晶化玻璃，陶瓷玻璃，有機樹脂(比如丙烯酸樹脂，苯乙烯樹脂，聚碳酸酯樹脂，或環(huán)氧樹脂)，和硅酮樹脂能被給出。陶瓷也可以被使用。而且，如果密封劑1705是絕緣物質(zhì)，也可能使用金屬材料比如不銹鋼合金。
此外，使用比如環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂作為粘接劑1612，連接框架材料1614與上面形成EL層的基底是可能的。此外，熱塑樹脂或光塑樹脂能用作粘接劑。注意材料必須透過盡可能少的氧氣和水分。干燥劑1613比如氧化鋇也可以混合到粘接劑1612中。這樣能夠形成無源類型EL顯示器件。
形成EL元件的薄膜形成設(shè)備的例子在圖17中示出。圖17所示為一設(shè)備，用來連續(xù)形成聚合物有機EL層作為光發(fā)射層，含有周期表1族或2族元素的金屬膜作為陰極層，導電膜如Al作為輔助電極，和鈍化膜。
在圖17中，參考數(shù)字401代表傳送室，也稱作裝載-卸載室，進行裝載和卸載基底。搬運器402，基底放在上面。注意傳送室401也可以分為基底裝載室和基底卸載室。進而，參考數(shù)字403是共同室，包含機構(gòu)(此后稱為傳送機構(gòu))405來傳送基底404。比如機器人手臂的機構(gòu)執(zhí)行基底的處理，是一類傳送機構(gòu)(1)405。
通過門406a到406f，多個處理室被連接到共同室403。用圖17的結(jié)構(gòu)，共同室403被減壓到從幾個mTorr到幾十mTorr的水平，并且每個處理室由門406a到406f與共同室403隔絕。在這個情況下，加工在噴墨打印處理室415，和旋涂加工室408中進行，其中惰性氣體如氮氣或氬氣在正常壓力下，因此這是一個真空蒸發(fā)加工室412在415、416和共同室403之間的結(jié)構(gòu)。
通過在每個在低壓下執(zhí)行預定工作的加工室放置真空泵，在真空下進行加工是可能的。使用旋轉(zhuǎn)式油泵，機械升壓泵，渦輪分子泵，或低溫泵作為真空泵是可能的，并且用低溫泵去除水分非常有效。
組成光發(fā)射層和注入層的EL層成形，在噴墨打印加工室415或旋涂加工室408中進行。比如圖3A和3B解釋的保持基底和墨水頭的方法的部分被放置在噴墨打印加工室415。進而，如上所述，有機EL材料非常怕水分，因此惰性氣體一直保持在噴墨打印加工室415或旋涂加工室408中。
關(guān)于基底的傳送，首先真空蒸發(fā)加工室412減壓，直到它的壓力與共同室403相同，門406d此時打開，基底被傳送。然后，在門406d關(guān)閉后，真空蒸發(fā)加工室412內(nèi)部充入惰性氣體，此時門413打開，其中壓力恢復到標準壓力，通過基底傳送器室414的傳送機構(gòu)(2)418，基底被傳送到旋涂加工室408。
有機EL層通過本發(fā)明的噴墨方法形成，但有機EL層也可以通過適當?shù)慕M合噴墨和旋涂方法形成。光發(fā)射層可以通過噴墨方法形成，層中的某些部分比如空穴或電子注入層，或空穴或電子輸運層，可以用旋涂方法形成。
在完成EL層成形加工之后，門413打開，基底被傳送到真空蒸發(fā)加工室412，在門413和門406d關(guān)閉的狀態(tài)下進行真空蒸發(fā)。在真空蒸發(fā)加工室412達到同共同室403相同的低壓力之后，門406d打開，基底被傳送到共同室。
注意烘干加工室409被包括在這里，但通過使用感受器使真空蒸發(fā)加工室412能夠加熱，烘干加工也能進行。在烘干之后，通過真空蒸發(fā)除去氣體是可能的。
陰極的成形在第一膜沉積加工室410中進行。用已知的材料形成陰極。陰極用真空蒸發(fā)形成，基底的表面(聚合物EL層在其上形成的表面)此時可以面朝上(面朝上方法)或面朝下(面朝下方法)。
在面朝上方法中，從共同室403傳送的基底可以被設(shè)定在感受器方式，因此它是極其容易的方法。在面朝下方法中，在傳送器機構(gòu)(1)405中或在第一膜沉積加工室410中必須準備翻轉(zhuǎn)基底的機構(gòu)，因此傳送器機構(gòu)是復雜的。然而，能夠獲得更少的污染物附著的優(yōu)點。
注意當在第一膜沉積加工室410中進行蒸發(fā)加工時，必須準備蒸發(fā)源。也可以準備多個蒸發(fā)源。進而，電阻加熱方式蒸發(fā)源可以被使用，EB(電子束)蒸發(fā)源也可以被使用。
第二膜沉積加工室411是用汽相膜沉積方法形成電極的加工室。輔助陰極的輔助電極的成形在這里進行。進而，蒸發(fā)和濺射被使用，但蒸發(fā)更好，因為蒸發(fā)方法更少可能造成破壞。無論使用哪一個，共同室403被門406f隔絕，膜沉積在真空下進行。注意當進行蒸發(fā)作為汽相膜沉積方法時，必須提供蒸發(fā)源。蒸發(fā)源可以類似于第一汽相膜沉積加工室410中的蒸發(fā)源，因此關(guān)于蒸發(fā)源的說明在這里被省略了。
含有周期表1族或2族元素的金屬膜經(jīng)常用作陰極，但這些金屬膜容易被氧化，因此保護陰極的表面更可取。進而，要求的膜厚度是薄的，因此具有低電阻的導電膜補充形成，降低陰極的電阻，而且保護陰極。鋁、銅或銀為主要成分的金屬膜用作低電阻導電膜。
接下來，第三膜沉積加工室407是形成第三鈍化膜的加工室。第三鈍化膜用等離子體CVD方法由氮化硅膜，氧化硅膜或類似物形成。因此，盡管圖中未示出，比如提供氣體SiH4，N2O和NH3的系統(tǒng)，使用13.56到60MHz高頻電源的等離子體產(chǎn)生方式，和加熱基底的方式提供。有機材料制成的EL層對于潮濕和水分不能抵抗，因此在形成EL層之后，這類鈍化膜可以連續(xù)形成，不會暴露到空氣中。
具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜形成設(shè)備的最重要的特征是，EL層的形成是通過噴墨方法進行，和形成EL層的方式是沿著形成陰極的方式，裝載到多室類型薄膜形成設(shè)備。因此，從透明導電膜形成的陽極表面氧化加工開始，繼續(xù)通過形成輔助電極的加工，有可能執(zhí)行所有加工而基底甚至不會暴露到空氣中一次。結(jié)果是，有可能形成聚合物EL層，強壯且不易損壞，通過簡單方法，有可能制作具有高可靠性的EL顯示器件。
激光結(jié)晶化被用作形成實例1中晶化硅膜302的方法，使用不同結(jié)晶化方法的例子在實例5中說明。
在實例5中形成非晶硅膜之后，結(jié)晶化使用記錄在日本專利申請公開No.Hei 7-130652的技術(shù)進行。記錄在上述專利應用中的技術(shù)是一種獲得具有優(yōu)良結(jié)晶度的晶化硅膜的技術(shù)，通過使用一種元素如鎳作為催化劑促進結(jié)晶化。
進而，在結(jié)晶化處理完成之后，可以去除結(jié)晶化中使用的催化劑。這樣，催化劑可以使用日本專利申請公開No.Hei 8-330602中的技術(shù)收集。此外，本發(fā)明的申請者可以使用記錄在日本專利申請公開No.Hei 11-076967中的技術(shù)形成TFT。
實例1中所示的制作過程是本發(fā)明的一個實例，如果實例1的圖5或圖9C的結(jié)構(gòu)能被實現(xiàn)，那么其他制作過程也可以如上所述使用，沒有任何問題。注意自由地組合實例5中的構(gòu)造與實例模式2或?qū)嵗?到2中的構(gòu)造是可能的。
有源矩陣類型EL顯示器件或無源矩陣類型EL顯示器件(EL模塊)通過實施本發(fā)明形成，在明亮位置與液晶顯示器件相比具有優(yōu)良的清晰度，因為它是自發(fā)射類型器件。因此它廣泛用作直觀類型EL顯示(表示結(jié)合EL模塊的顯示)。
注意寬廣的視場角能給出為EL顯示器件超過液晶顯示器件的優(yōu)點。本發(fā)明的EL顯示因此可以用作顯示(顯示器)，具有對角線長等于30英寸或更大(典型地為40英寸或更大)，為大屏幕TV廣播所用。
進而，不僅它能用作EL顯示(比如個人計算機顯示器，TV廣播接收器，或廣告顯示器)，而且它能用作各種電子設(shè)備的顯示。下面能給出這樣的電子設(shè)備的例子如攝象機；數(shù)字相機；護目鏡型顯示器(頭盔顯示器)；汽車導航系統(tǒng)；個人計算機；便攜信息終端(比如移動式計算機，移動電話或電子記事本)；和使用記錄媒質(zhì)的圖象再現(xiàn)器件(特別是，一種設(shè)備進行記錄媒質(zhì)的復制，并被提供能顯示那些圖象的顯示器，比如光盤(CD)，激光光盤(LD)或數(shù)字視盤(DVD))。這些半導體器件的例子在圖19A到20B中表示。
圖19A是EL顯示器，包括主體2001，支持架2002，顯示部分2003。本發(fā)明能用在顯示部分2003中。它們對于制作大屏幕特別有優(yōu)勢，對顯示具有對角線大于或等于10英寸(特別是大于或等于30英寸)是滿意的。
圖19B是攝象機，包括主體2101，顯示部分2102，音頻輸入部分2103，操作開關(guān)2104，電池2105，和圖象接收區(qū)2106。本發(fā)明能用在顯示部分2102中。
圖19C是頭盔類型顯示器的一部分，包括主體2201，信號線纜2202，固定帶2203，顯示器2204，光學系統(tǒng)2205和EL顯示器件2206。
圖19D是圖象復制設(shè)備(特別是DVD復制設(shè)備)，提供有記錄媒質(zhì)，包括主體2301，記錄媒質(zhì)(比如CD，LD，或DVD)2302，操作開關(guān)2303，顯示部分(a)2304，和顯示部分(b)2305。顯示部分(a)是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)明能用在顯示部分(a)中和顯示部分(b)中。注意本發(fā)明能用作圖象復制設(shè)備，如果提供記錄媒質(zhì)在設(shè)備中，比如CD復制設(shè)備和游戲設(shè)備。
圖19E是便攜計算機，包括主體2401，攝象機部分2402，圖象接收部分2403，操作開關(guān)2404，和顯示部分2405。本發(fā)明能用在顯示部分2405中。
圖19F是個人計算機，包括主體2501，顯示部分2503和鍵盤2504。本發(fā)明能用在顯示部分2503中。
圖20A是移動電話，包括主體2601，音頻輸出部分2602，音頻輸入部分2603，顯示部分2604，操作開關(guān)2605，天線2606。EL顯示器件是低功耗的，能很好的用作顯示部分2604。
圖20B是固定類型的汽車音頻設(shè)備，包括主體2701，顯示部分2702和操作開關(guān)2703，2704。按照本發(fā)明的EL顯示器件能很好用作顯示部分2702，因為EL顯示器件有廣的視場角和表現(xiàn)出優(yōu)秀的可辯認性。
本發(fā)明的應用的范圍因此非常廣泛，有可能應用本發(fā)明到所有領(lǐng)域的電子設(shè)備中。而且，實例6的電子設(shè)備能通過使用任何實例1到5的組合的構(gòu)造實現(xiàn)。
圖22表示測試件的顯微照片，上面是用本發(fā)明的噴墨方法形成的EL層。樣品件的結(jié)構(gòu)有由ITO形成的像素電極，在由丙烯酸樹脂形成的絕緣膜上，而且間隔層由光敏丙烯酸樹脂形成，使得形成條形。
PEDOT層首先形成在ITO上，通過液體涂鍍方法(旋涂)。ITO此時是不易被水粘濕的，因此為了使它易吸水，進行氧氣等離子體處理和CF4等離子體處理。
通過噴墨方法形成EL層，使用PPV溶解到苯甲醚中，比例為0.04g比20mg。間隔層之間的間隙是60μm，而且它能被看作EL層以連續(xù)狀態(tài)形成在間隔層之間。簡單高速的EL層成形加工因而成為可能。
采用本發(fā)明，使通過簡單加工和高速度形成EL層成為可能。而且EL元件由于潮濕或受熱引起的損壞能被抑制。此外，本發(fā)明防止堿金屬從EL層擴散，從而影響TFT性能。作為結(jié)果，EL顯示器件的操作性能和可靠性能被大大提高。
而且，通過使用這類EL顯示器件作為顯示器，生產(chǎn)具有良好圖象質(zhì)量和耐用性(高可靠性)的應用產(chǎn)品(電子設(shè)備)成為可能。
權(quán)利要求
1.一種電光器件，包括形成在一個襯底上的多個TFT；所述多個TFT上的第一分離層；所述多個TFT上的第二分離層；多個像素電極，每個被連接到多個TFT中的一個；在多個像素電極上形成的一層EL層；其中所述EL層在所述多個像素電極上是連續(xù)形成的，以及其中所述多個像素電極和所述EL層形成在所述第一分離層和所述第二分離層之間。
2.一種電光器件，包括形成在一個襯底上的多個TFT；所述多個TFT上的第一分離層；所述多個TFT上的第二分離層；多個像素電極，每個被連接到多個TFT中的一個；在多個像素電極上形成的一層EL層；其中所述EL層對應于所述多個像素電極具有長圓形形狀或矩形形狀，以及其中所述多個像素電極和所述EL層形成在所述第一分離層和所述第二分離層之間。
3.一種電光器件，包括形成在一個襯底上的多個第一TFT；形成在所述襯底上的多個第二TFT；形成在所述襯底上的多個第三TFT；所述多個第一、第二和第三TFT上的第一分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第二分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第三分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第四分離層；多個第一像素電極，每個被連接到所述多個第一TFT中的一個；多個第二像素電極，每個被連接到所述多個第二TFT中的一個；多個第三像素電極，每個被連接到所述多個第三TFT中的一個；在多個第一像素電極上形成的第一EL層，用于發(fā)紅光；在多個第二像素電極上形成的第二EL層，用于發(fā)綠光；在多個第三像素電極上形成的第三EL層，用于發(fā)藍光；其中所述第一EL層在所述多個第一像素電極上是連續(xù)形成的，其中所述第二EL層在所述多個第二像素電極上是連續(xù)形成的，其中所述第三EL層在所述多個第三像素電極上是連續(xù)形成的，其中所述多個第一像素電極和所述第一EL層形成在所述第一分離層和所述第二分離層之間，其中所述多個第二像素電極和所述第二EL層形成在所述第二分離層和所述第三分離層之間，以及其中所述多個第三像素電極和所述第三EL層形成在所述第三分離層和所述第四分離層之間。
4.一種電光器件，包括形成在一個襯底上的多個第一TFT；形成在所述襯底上的多個第二TFT；形成在所述襯底上的多個第三TFT；所述多個第一、第二和第三TFT上的第一分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第二分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第三分離層；所述多個第一、第二和第三TFT上的第四分離層；多個第一像素電極，每個被連接到所述多個第一TFT中的一個；多個第二像素電極，每個被連接到所述多個第二TFT中的一個；多個第三像素電極，每個被連接到所述多個第三TFT中的一個；在多個第一像素電極上形成的第一EL層，用于發(fā)紅光；在多個第二像素電極上形成的第二EL層，用于發(fā)綠光；在多個第三像素電極上形成的第三EL層，用于發(fā)藍光；其中所述第一EL層對應于所述多個第一像素電極具有長圓形形狀或矩形形狀，其中所述第二EL層對應于所述多個第二像素電極具有長圓形形狀或矩形形狀，其中所述第三EL層對應于所述多個第三像素電極具有長圓形形狀或矩形形狀，其中所述多個第一像素電極和所述第一EL層形成在所述第一分離層和所述第二分離層之間，其中所述多個第二像素電極和所述第二EL層形成在所述第二分離層和所述第三分離層之間，以及其中所述多個第三像素電極和所述第三EL層形成在所述第三分離層和所述第四分離層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電光器件，還包括覆蓋所述多個TFT的一層絕緣層，其中在所述絕緣層的頂層中形成防止堿穿過的一層絕緣膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的電光器件，還包括覆蓋所述多個TFT的一層絕緣層，其中在所述絕緣層的頂層中形成防止堿穿過的一層絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的電光器件，還包括覆蓋所述多個第一、第二和第三TFT的一層絕緣層，其中在所述絕緣層的頂層中形成防止堿穿過的一層絕緣膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的電光器件，還包括覆蓋所述多個第一、第二和第三TFT的一層絕緣層，其中在所述絕緣層的頂層中形成防止堿金屬透過的一層絕緣膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電光器件，其中所述多個像素的相鄰象素之間的間隙在所述EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電光器件，其中所述EL層包含一種有機材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的電光器件，其中所述絕緣層包括所述絕緣膜，用于防止堿金屬在包括一種有機樹脂材料的一層絕緣膜上透過。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括至少從下面選定的一種元素B(硼)，C(碳)，N(氮)，Al(鋁)，Si(硅)和P(磷)。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括包括Si(硅)，Al(鋁)，N(氮)，O(氧)，和M，其中M代表至少一種稀土元素，從下面的一組中選取Ce(鈰)，Yb(鐿)，Sm(釤)，Er(鉺)，Y(釔)，La(鑭)，Gd(釓)，Dy(鏑)和Nd(釹)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2的電光器件，其中所述多個像素的相鄰象素之間的間隙在所述EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的電光器件，其中所述EL層包含一種有機材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求3的電光器件，其中所述多個第一像素的相鄰象素之間的間隙在所述第一EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，其中所述多個第二像素的相鄰象素之間的間隙在所述第二EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，以及其中所述多個第三像素的相鄰象素之間的間隙在所述第三EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求3的電光器件，其中所述第一、第二和第三EL層的每一層包含一種有機材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的電光器件，其中所述多個第一像素的相鄰象素之間的間隙在所述第一EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，其中所述多個第二像素的相鄰象素之間的間隙在所述第二EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，以及其中所述多個第三像素的相鄰象素之間的間隙在所述第三EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求4的電光器件，其中所述第一、第二和第三EL層的每一層包含一種有機材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求5的電光器件，其中所述多個像素的相鄰象素之間的間隙在所述EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求5的電光器件，其中所述EL層包含一種有機材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求6的電光器件，其中所述多個像素的相鄰象素之間的間隙在所述EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求6的電光器件，其中所述EL層包含一種有機材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求6的電光器件，其中所述絕緣層包括所述絕緣膜，用于防止堿金屬在包括一種有機樹脂材料的一層絕緣膜上透過。
31.根據(jù)權(quán)利要求6的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括至少從下面選定的一種元素B(硼)，C(碳)，N(氮)，Al(鋁)，Si(硅)和P(磷)。
32.根據(jù)權(quán)利要求6的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括包括Si(硅)，Al(鋁)，N(氮)，O(氧)，和M，其中M代表至少一種稀土元素，從下面的一組中選取Ce(鈰)，Yb(鐿)，Sm(釤)，Er(鉺)，Y(釔)，La(鑭)，Gd(釓)，Dy(鏑)和Nd(釹)。
33.根據(jù)權(quán)利要求7的電光器件，其中所述多個第一像素的相鄰象素之間的間隙在所述第一EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，其中所述多個第二像素的相鄰象素之間的間隙在所述第二EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，以及其中所述多個第三像素的相鄰象素之間的間隙在所述第三EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求7的電光器件，其中所述第一、第二和第三EL層的每一層包含一種有機材料。
36.根據(jù)權(quán)利要求7的電光器件，其中所述絕緣層包括所述絕緣膜，用于防止堿金屬在包括一種有機樹脂材料的一層絕緣膜上透過。
37.根據(jù)權(quán)利要求7的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括至少從下面選定的一種元素B(硼)，C(碳)，N(氮)，Al(鋁)，Si(硅)和P(磷)。
38.根據(jù)權(quán)利要7的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括包括Si(硅)，Al(鋁)，N(氮)，O(氧)，和M，其中M代表至少一種稀土元素，從下面的一組中選取Ce(鈰)，Yb(鐿)，Sm(釤)，Er(鉺)，Y(釔)，La(鑭)，Gd(釓)，Dy(鏑)和Nd(釹)。
39.根據(jù)權(quán)利要求8的電光器件，其中所述多個第一像素的相鄰象素之間的間隙在所述第一EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，其中所述多個第二像素的相鄰象素之間的間隙在所述第二EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)，以及其中所述多個第三像素的相鄰象素之間的間隙在所述第三EL層厚度的5到10倍的范圍內(nèi)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的電光器件，其中所述間隙在250-2500nm范圍內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求8的電光器件，其中所述第一、第二和第三EL層的每一層包含一種有機材料。
42.根據(jù)權(quán)利要求8的電光器件，其中所述絕緣層包括所述絕緣膜，用于防止堿金屬在包括一種有機樹脂材料的一層絕緣膜上透過。
43.根據(jù)權(quán)利要求8的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括至少從下面選定的一種元素B(硼)，C(碳)，N(氮)，Al(鋁)，Si(硅)和P(磷)。
44.根據(jù)權(quán)利要8的電光器件，其中防止堿金屬透過的所述絕緣膜包括包括Si(硅)，Al(鋁)，N(氮)，O(氧)，和M，其中M代表至少一種稀土元素，從下面的一組中選取Ce(鈰)，Yb(鐿)，Sm(釤)，Er(鉺)，Y(釔)，La(鑭)，Gd(釓)，Dy(鏑)和Nd(釹)。
全文摘要
本發(fā)明目的是提供簡單、高速的，用噴墨方法形成EL層的加工技術(shù)。一種制作具有良好操作性能和高可靠性的電光器件的方法，和特別是，提供一種制作EL顯示器件的方法。當EL層用噴墨方法制作時，本發(fā)明形成連續(xù)橫過多個電極的EL層。特別地，對于排列成矩陣狀態(tài)的m列和n行像素電極，EL層形成對應于一個特定行或列的條形。對于每一個像素電極，EL層也可以被形成具有長圓形或矩形形狀。
文檔編號H01L27/15GK1905204SQ20061010021
公開日2007年1月31日 申請日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月12日
發(fā)明者山崎舜平, 山本一宇, 荒井康行 申請人:株式會社半導體能源研究所