專利名稱：電致發(fā)光顯示器件及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過在襯底上制作半導(dǎo)體元件(利用半導(dǎo)體薄膜形成的元件)而獲得的電致發(fā)光(EL)顯示器件以及以此EL顯示器件作為顯示單元的電子裝置。
近年來在襯底上形成TFT的技術(shù)取得了很大的進步，并且已開發(fā)出有源矩陣型顯示器件。特別地，利用多晶硅膜的TFT具有高于傳統(tǒng)利用非晶硅膜的TFT的電場遷移率(也稱作為遷移率)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速運行。這使得可以用與象素形成于同一襯底上的驅(qū)動電路來對象素進行以前由襯底之外的驅(qū)動電路進行的控制。
有源矩陣型顯示器件引人注意的原因歸于能夠在同一襯底上制作出各種電路和元件而帶來的優(yōu)點如生產(chǎn)成本降低、顯示器件尺寸縮小、產(chǎn)量提高以及批量降低。
此前的有源矩陣型EL顯示器件采用的是具有圖3中所示結(jié)構(gòu)的象素。在圖3中，參考標(biāo)號301表示用作開關(guān)元件的TFT(在下文當(dāng)中稱作開關(guān)TFT)，302表示用作控制流入EL元件303中電流的元件(電流控制元件)的TFT(下文當(dāng)中稱作為電流控制TFT)，304表示電容器(保持電容)。開關(guān)TFT301連接到柵極線305和源極線(數(shù)據(jù)線)306上。電流控制TFT302的漏極連接到EL元件303上，其源極連接到電流饋線307上。
當(dāng)選擇柵極線305時，開關(guān)TFT301的柵極導(dǎo)通，源極線306上的數(shù)據(jù)信號存儲在電容器304中，電流控制TFT302的柵極導(dǎo)通。開關(guān)TFT301的柵極截止之后，由于電容器304中聚集有電荷，故電流控制TFT302的柵極仍保持導(dǎo)通，在此期間，EL元件303發(fā)光。EL元件303的發(fā)光量隨流動的電流量而改變。
在此，如圖4中所示，流入EL元件303的電流量由電流控制TFT302的柵極電壓控制。
圖4(A)的圖形所示的是電流控制TFT的晶體管特性，其中曲線401代表Id—Vg特性(或Id—Vg曲線)，Id代表漏極電流，Vg代表柵極電壓。由此圖可知相對于任何柵極電壓流動的電流量。
通常，EL元件利用虛線402所包圍區(qū)域上的Id—Vg特性來進行驅(qū)動。圖4(B)所示的402所包圍區(qū)域的放大圖。
在圖4(B)中，陰影區(qū)被稱作亞閾值區(qū)。實際上，此區(qū)域具有接近或低于閾值電壓(Vth)的柵極電壓，且漏極電流隨柵極電壓的變化呈指數(shù)變化。在此區(qū)域中，根據(jù)柵極電壓來控制電流。
當(dāng)開關(guān)TFT301導(dǎo)通時，輸入到象素中的數(shù)據(jù)信號首先存儲在電容器304中，并直接用作為電流控制TFT302的柵極電壓。在此，根據(jù)圖4(A)中所示的Id—Vg特性，在比值為1∶1時，確定出用于柵極電壓的漏極電流。即流過EL元件303的預(yù)定電流取決于數(shù)據(jù)信號，EL元件303的發(fā)光量與電流量相對應(yīng)。
因此，可利用數(shù)據(jù)信號來控制EL元件的發(fā)光量，通過控制發(fā)出的光線量來得到灰度顯示。此系統(tǒng)是所謂的模擬灰度系統(tǒng)，即依據(jù)信號幅值的變化來得到灰度顯示。
但模擬灰度系統(tǒng)有一個缺陷，即這種模擬灰度系統(tǒng)中TFT易發(fā)生色散。例如，下面所述的情形是開關(guān)TFT的灰度與相鄰象素開關(guān)TFT的灰度相同、而其Id—Vg特性不同于相鄰象素開關(guān)TFT的Id—Vg特性(通常向正向或負(fù)向偏移)。
在此情形下，流入開關(guān)TFT的漏極電流隨著色散度的不同而變化，不同的柵極電壓施加到象素的電流控制TFT上。不同的電流流入到EL元件，結(jié)果發(fā)光量不同，不再是相同的灰度顯示。
進一步地，即使施加到象素電流控制TFT上的是相同的柵極電壓，而如果電流控制TFT的Id—Vg特性中存在色散的話，也無法產(chǎn)生相同的漏極電流。由圖4(A)可明顯看到，雖然施加了相同的電壓，但由于利用的是漏極電流相對于柵極電壓呈指數(shù)變化的區(qū)域，即使Id—Vg特性稍有不同，電流量也會發(fā)生很大的變化。相鄰象素中EL元件發(fā)出的光線量也會發(fā)生很大變化。
實際上，由于開關(guān)TFT和電流控制TFT的復(fù)合色散作用，此問題變得更為嚴(yán)重。因此，模擬灰度系統(tǒng)在TFT特性中易發(fā)生色散，阻礙了多色有源矩陣EL顯示器件的發(fā)展。
鑒于上述問題來實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明提供一種能夠產(chǎn)生清晰的多灰度彩色顯示的有源矩陣型EL顯示器件。該發(fā)明進一步提供一種以此有源矩陣型EL顯示器件作為顯示單元的高性能電子裝置。
本申請人發(fā)現(xiàn)這樣一個事實，即模擬灰度系統(tǒng)的問題是由控制流入EL元件的電流的電流控制TFT特性中存在的色散和電流控制TFT導(dǎo)通電阻中存在的漂移引起的。在此，導(dǎo)通電阻是用流過的漏極電流去除漏極電壓而得到的數(shù)值。
也就是說，在電流控制TFT當(dāng)中導(dǎo)通電阻不斷改變，因此即使在相同的條件下也流過不同的電流(漏極電流)，很難獲得所需灰度。
根據(jù)本發(fā)明，電阻(R)串接在電流控制TFT的漏極和EL元件之間以控制自電流控制TFT流入EL元件的電流量。為此，有必要設(shè)置一電阻值遠(yuǎn)大于電流控制TFT導(dǎo)通電阻值的電阻。電阻值可在1kΩ到50MΩ(優(yōu)選地在10Ω到10MΩ，更優(yōu)選地在50kΩ到1MΩ)這一范圍內(nèi)選擇。
在實現(xiàn)本發(fā)明時，流入EL元件的電流量由電阻(R)的電阻值確定，流入的電流總是恒定的。即本發(fā)明不用已有技術(shù)所進行的通過控制電流值來產(chǎn)生灰度顯示的模擬灰度系統(tǒng)。本發(fā)明利用的是以電流控制TFT作為電流流入開關(guān)元件的時分系統(tǒng)灰度顯示(在下文當(dāng)中稱作時分灰度)。
具體地說，時分灰度顯示是通過下述方式完成的。在此所描述的是基于8—位數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)的256灰度(16770000色彩)的全色顯示情形。
首先，將一個像幀分為8個子幀。在此，將數(shù)據(jù)輸入到顯示區(qū)域所有象素中的時間稱作一幀。在普通的EL顯示器中，振蕩頻率為60Hz，即一秒內(nèi)形成60幀。當(dāng)每秒幀數(shù)小于此值時，圖象閃爍現(xiàn)象變得很明顯。更進一步地，從一幀當(dāng)中分成的多個幀稱作為子幀。
每一子幀可分為尋址時間(Ta)和保持時間(Ts)。尋址時間代表在一個子幀期間將數(shù)據(jù)輸入到所有象素中所需的時間，保持時間(或接通時間)代表EL元件發(fā)光的時間(

圖10)。
在此，用SF1表示第一子幀，用SF2到SF8表示第二子幀到第八子幀。從SF1到SF8，尋址時間(Ta)保持恒定不變。SF1到SF8的保持時間(Ts)用Ts1到Ts8來表示。
此時，將保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶Ts4∶Ts5∶Ts6∶Ts7∶Ts8=1∶1／2∶1／4∶1／8∶1／16∶1／32∶1／64∶1／128。在此，SF1到SF8可以是任何順序。根據(jù)保持時間的組合能夠得到256種灰度中任一所需灰度顯示。
首先，無電壓(未選擇)施加到象素EL元件的相對電極(未連接到TFT上的一側(cè)，通常是陰極)上，在EL元件不發(fā)光的情況下，數(shù)據(jù)信號輸入到所有象素中。這段時間是尋址時間。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到所有象素中、結(jié)束尋址時間時，電壓施加到相對電極(被選)上，同時使EL元件發(fā)光。這段時間為保持時間。發(fā)光時間(象素接通)是時間Ts1到Ts8中任一時間。在此，假定預(yù)定象素在時間Ts8內(nèi)接通。
數(shù)據(jù)信號輸入到所有象素當(dāng)中以后，時間開始進入尋址時間，再進入保持時間。在這種情形下，Ts1到Ts7中任一時間都可以是保持時間。在此，預(yù)定象素在時間Ts7內(nèi)接通。
之后，在余下的6個子幀中重復(fù)進行同樣的操作，接連地將保持時間設(shè)置成Ts6，Ts5，……，Ts1，并在相應(yīng)的子幀中接通預(yù)定象素。
當(dāng)8個子幀都已出現(xiàn)時，意味著一幀結(jié)束。在這種情形下，通過把保持時間加起來來控制象素的灰度。例如當(dāng)選擇Ts1和Ts2時，可從100％的總光線中得到75％的亮度。當(dāng)選擇Ts3、Ts5和Ts8時，能夠得到16％的亮度。
以上所述的是256種灰度的情形。也可以實現(xiàn)其他任何灰度顯示。
為了實現(xiàn)n(n是不小于2的整數(shù))位灰度顯示(2n)，首先將一幀分為n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))以與n位灰度相對應(yīng)。當(dāng)灰度增大時，幀必須被分為更大的數(shù)目，且必須在更高的頻率下對驅(qū)動電路進行驅(qū)動。
這n個子幀又被分為尋址時間(Ta)和保持時間(Ts)。即尋址時間和保持時間由是否將電壓施加到所有EL元件所共用的相對電極上來進行選擇。
n位子幀的保持時間(與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間)被設(shè)置成為Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)。
在此狀態(tài)下，在任一子幀中接連地選擇象素(嚴(yán)格地說，選擇象素的開關(guān)TFT)，將預(yù)定的柵極電壓(與數(shù)據(jù)信號相對應(yīng))施加到電流控制TFT的柵極上。此時，接收到使電流控制TFT導(dǎo)電這一數(shù)據(jù)信號的象素EL元件在尋址時間結(jié)束后指定的子幀保持時間內(nèi)發(fā)光。即預(yù)定象素接通。
通過將保持時間相加起來對所有n個子幀重復(fù)此操作以控制象素灰度。因而，如果關(guān)注某一象素，則依據(jù)象素由子幀接通的時間的長短(取決于所用保持時間的多少)來對象素灰度進行控制。
如上所述，本發(fā)明的特征在于通過利用有源矩陣型EL顯示器件及在電流控制TFT的漏極和EL元件之間設(shè)置使流過EL元件的電流總是恒定不變的電阻(R)來進行時分灰度顯示。這種結(jié)構(gòu)能夠避免由TFT特性中存在色散而導(dǎo)致的灰度缺陷。
下面將根據(jù)以下附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)說明，其中圖1(A)和1(B)所示的是EL顯示器的組成；圖2以剖面圖的形式給出了EL顯示器的結(jié)構(gòu)；圖3所示的是傳統(tǒng)EL顯示器中象素區(qū)的組成；圖4(A)和4(B)所示的是模擬灰度系統(tǒng)所用的TFT特性；圖5(A)到5(E)所示的是制作EL顯示器的步驟；圖6(A)到6(D)所示的是制作EL顯示器的步驟；圖7(A)到7(D)所示的是制作EL顯示器的步驟；圖8(A)到8(C)所示的是制作EL顯示器的步驟；
圖9所示的是經(jīng)過放大的EL顯示器象素區(qū)；圖10所示的是時分灰度系統(tǒng)的操作方式；圖11所示的是EL模件的形狀；圖12(A)和12(B)所示的是EL模件的形狀；圖13(A)到13(C)所示的是制作一接觸結(jié)構(gòu)的步驟；圖14所示的是EL顯示器象素區(qū)的組成；圖15以剖面圖的形式給出了EL顯示器的結(jié)構(gòu)；圖16所示的是EL顯示器象素區(qū)上表面的結(jié)構(gòu)；圖17所示的是EL顯示器象素區(qū)上表面的結(jié)構(gòu)；圖18(A)到18(E)所示的是電子裝置的具體實例；圖19(A)和19(B)所示的是多晶硅膜的電子射線衍射圖象；圖20所示的是EL顯示器的構(gòu)成電路；圖21所示的是EL顯示器的構(gòu)成電路；圖22所示的是EL顯示器的構(gòu)成電路；圖23(A)和23(B)所示的是EL元件的電學(xué)特性。
圖1(A)所示的是本發(fā)明有源矩陣型顯示器的組成電路。圖1(A)的有源矩陣型EL顯示器包括由形成于襯底上的TFT構(gòu)成的象素單元101、設(shè)置在象素單元周圍的數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路102和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路103。在此，數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或柵極信號側(cè)驅(qū)動電路可帶有置于其間的象素單元成對形成。
數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路102基本上包括移位寄存器102a、鎖存器(A)102b和鎖存器(B)102c。移位寄存器102a接收時鐘脈沖(CK)和啟動脈沖(SP)，鎖存器(A)102b接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，鎖存器(B)102c接收鎖存信號。
在本發(fā)明中，輸入到象素單元中的數(shù)據(jù)信號為數(shù)字信號。由于本發(fā)明不象液晶顯示器一樣，不取決于電壓灰度顯示，所以具有數(shù)據(jù)“0”或“1”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號可直接輸入到象素單元中。
在象素單元101中設(shè)置有多個矩陣形式的象素104。圖1(B)所示的是經(jīng)過放大的象素104。在圖1(B)中，參考標(biāo)號105表示連接到接收柵極信號的柵極線106及接收數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)線(也稱作是源極線)107上的開關(guān)TFT。
參考標(biāo)號108表示其柵極連接到開關(guān)TFT105漏極上的電流控制TFT。電流控制TFT108的漏極經(jīng)電阻109連接到EL元件110上，其源極連接到電流饋線111上。EL元件110包括連接到電流控制TFT108上的陽極(象素電極)和與其間夾有EL層的陽極相對的陰極(相對電極)，陰極連接到預(yù)定電源112上。
電阻109可以是電阻值遠(yuǎn)大于電流控制TFT108導(dǎo)通電阻值的電阻，對于其結(jié)構(gòu)沒有限制。最好利用具有高電阻值的半導(dǎo)體層，因為它易于形成。
進一步地，設(shè)置電容器113，用于在開關(guān)TFT105未被選擇(截止)時保持電流控制TFT108的柵極電壓。電容器113連接到開關(guān)TFT105的漏極和電流饋線111上。
輸入到象素單元中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號由時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路114形成。該電路將為模擬信號或數(shù)字信號的視頻信號(包括圖形數(shù)據(jù)的信號)轉(zhuǎn)換成實現(xiàn)時分灰度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并進一步產(chǎn)生用于時分灰度顯示的時間脈沖。
一般地，時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路114包括根據(jù)n位(n是不小于2的整數(shù))灰度將一幀分為n個子幀的裝置，在n個子幀中選擇尋址時間和保持時間的裝置，以及將保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶…∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶…∶2—(n—2)∶2—(n—1)的裝置。
時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路114可設(shè)置在所發(fā)明的EL顯示器的外側(cè)。此時，所形成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號輸入到本發(fā)明的EL顯示器中。因此，以此發(fā)明的EL顯示器作為顯示單元的電子裝置，包括作為單獨部件的本發(fā)明的EL顯示器和時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路。
進一步地，時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路114也可以IC芯片的形式安裝在本發(fā)明的EL顯示器上。此時，由IC芯片形成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號輸入到本發(fā)明的EL顯示器中。在此，以本發(fā)明EL顯示器作為顯示單元的電子裝置包括作為一個部件的、其上安裝有包括時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路的IC芯片的本發(fā)明EL顯示器。
最后，更進一步地，時分灰度數(shù)據(jù)信號生成電路114可由TFT與象素單元104、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路102和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路103形成于同一襯底上。在此，如果輸入到EL顯示器中的是包括圖形數(shù)據(jù)在內(nèi)的視頻信號，便可在襯底上處理一切。此時，更進一步地，以本發(fā)明EL顯示器作為顯示單元的電子裝置具有包含在EL顯示器之內(nèi)的時分灰度數(shù)據(jù)生成電路，因此可以降低電子裝置的尺寸。
圖2的剖面圖示意性地給出了本發(fā)明有源矩陣型EL顯示器的結(jié)構(gòu)。
在圖2中，參考標(biāo)號11表示襯底，12表示用作為底層(下文當(dāng)中稱作為底層膜)的絕緣膜。至于襯底11，可以用透光襯底，典型地有玻璃襯底，石英襯底，玻璃陶瓷襯底或晶化玻璃襯底，該襯底必須能夠經(jīng)受生產(chǎn)過程期間的高溫。
用石英襯底時可以不設(shè)置底層膜12，盡管它對于含有移動離子的襯底或具有導(dǎo)電性能的襯底來說都是很有效的。底層膜12可以是含硅的絕緣膜。在此說明書中，“含硅絕緣膜”具體代表氧化硅膜、氮化硅膜或是相對于硅含有預(yù)定比例的氧或氮的氮氧化硅膜(SiOxNyx和y為整數(shù))等絕緣膜。
參考標(biāo)號201表示開關(guān)TFT，202表示電流控制TFT。它們都是n—溝道TFT。n—溝道TFT的場效應(yīng)遷移率大于p—溝道TFT的場效應(yīng)遷移率，因此，運行快可流過大電流。當(dāng)流過相同的電流量時，n—溝道TFT可以制作成較小的尺寸。因此將用n—溝道TFT作為電流控制TFT，以便能夠增大圖象顯示單元的有效發(fā)光面積。
在本發(fā)明中，不必將開關(guān)TFT和電流控制TFT都限制為n—溝道TFT上，這二者或其中之一也都可以是p—溝道TFT。
開關(guān)TFT201包括源極區(qū)13，漏極區(qū)14，LDD區(qū)15a到15d，包括隔離區(qū)16和溝道形成區(qū)17a和17b的有源層，柵絕緣膜18，柵極19a，19b，第一層間絕緣膜20，源極線21和漏極線22。柵絕緣膜18或第一層間絕緣膜20對襯底上所有的TFT都可以是公用的，也可以根據(jù)電路或元件的不同而改變。
在圖2所示的開關(guān)TFT201中，柵極19a和19b電連接在一起形成所謂的雙柵極結(jié)構(gòu)。但并不僅限于雙柵極結(jié)構(gòu)，也可采用所謂的多柵極結(jié)構(gòu)如三柵極結(jié)構(gòu)等(包括具有串聯(lián)連接的兩個或多個溝道形成區(qū)的有源層的結(jié)構(gòu))。
多柵極結(jié)構(gòu)對于減少截止電流非常有效。如果開關(guān)TFT的截止電流能夠減少到足夠低的程度，則圖1(B)中所示的電容器112的電容量可相應(yīng)減少。即能夠減少電容器112所占面積。因而，采用多柵極結(jié)構(gòu)能夠有效地增大EL元件109的有效發(fā)光面積。
更進一步地，在開關(guān)TFT201中，將LDD區(qū)15a到15d設(shè)置成不是通過柵絕緣膜18覆蓋在柵極19a和19b上的形式。這種結(jié)構(gòu)能夠有效地減少截止電流。進而，LDD區(qū)15a到15d的長度(寬度)可以在0．5到3．5μm之間，一般地在2．0到2．5μm之間。
從減少截止電流的觀點出發(fā)，希望在溝道形成區(qū)和LDD區(qū)之間形成一個補償區(qū)(由與溝道形成區(qū)相同成分的半導(dǎo)體層形成的區(qū)域、但無柵極電壓施加于其上)。在具有兩個或多個柵極的多柵極結(jié)構(gòu)時，形成于溝道形成區(qū)之間的隔離區(qū)16(加入有與源極區(qū)或漏極區(qū)相同濃度相同雜質(zhì)的區(qū)域)能夠有效地減少截止電流。
電流控制TFT202包括源極區(qū)26，漏極區(qū)27，包括LDD區(qū)28和溝道形成區(qū)29的有源層，柵絕緣膜18，柵極30，第一層間絕緣膜20，源極線31和漏極線32。在圖2所示情形中，電阻33和連接區(qū)34設(shè)置在漏極區(qū)27和漏極線32之間。
電阻33與圖1(B)中的電阻109相對應(yīng)，連接區(qū)34是用于將電阻33電連接到漏極線32上的高雜質(zhì)濃度區(qū)(與漏極區(qū)27同成分的雜質(zhì)區(qū))。在此，電流控制TFT202的有源層延伸至將此TFT電連接到電阻33上。電連接決不僅限于此種結(jié)構(gòu)。
55所表示的薄膜是在形成電阻33時用作摻雜掩膜的膜(下文當(dāng)中稱作為掩膜)，在此與柵極30同時形成。在圖2中，掩膜55是由與柵極30相同的材料制成的導(dǎo)電膜，并且是電絕緣的。
在圖2的結(jié)構(gòu)中，電阻33由與LDD區(qū)28同成分的雜質(zhì)區(qū)形成。電阻值由電阻長度和其橫截面面積決定。它可以由不帶任何雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體層形成，但電阻值控制有難度。因此最好通過加入雜質(zhì)來控制電阻值。
當(dāng)如上所述用半導(dǎo)體層形成電阻33時，如果EL元件發(fā)出的光線照射到電阻上時，電阻值發(fā)生變化。如圖2中所示，從避免電阻值發(fā)生變化這一點出發(fā)，形成具有光屏敝性的掩膜并用其作為光線屏敝膜是很有意義的。
如圖1(B)中所示，開關(guān)TFT的漏極進一步連接到電流控制TFT的柵極上。具體地說，電流控制TFT202的柵極30通過漏極線(也稱作連接線)22電連接到開關(guān)TFT201的漏極區(qū)14上。柵極30具有單柵極結(jié)構(gòu)，但也可以是多—柵極結(jié)構(gòu)。更進一步地圖1(B)中的源極線31連接到電流饋線110上。
電流控制TFT202是用于控制流入EL元件內(nèi)電流量的元件，其中可以流過相對來說比較大的電流。因而，其溝道寬度(W)最好寬于開關(guān)TFT的溝道寬度。進而最好將溝道設(shè)計成具有加長的長度(L)以使得不會有過電流流入電流控制TFT202。每一象素中流過的最理想電流應(yīng)在0．5到2μA之間(優(yōu)選地在1到1．5μA之間)。
接下來，參見圖9，如果開關(guān)TFT的溝道長度用L1(L1=L1a+L1b)表示，其溝道寬度用W1表示，電流控制TFT的溝道長度用L2表示，其寬度用W2表示，則W1最好在0．1到5μm之間(典型地在1到3μm之間)，W2最好在0．5到30μm之間(典型地在2到1Oμm之間)。更進一步地，L1最好在0．2到18μm之間(典型地在2到15μm之間)，L2最好在0．1到50μm之間(典型地在1到20μm之間)。但本發(fā)明決不僅限于以上數(shù)值。在圖9中，L3表示電阻長度，W3表示電阻寬度。
更進一步地，圖2中所示的EL顯示器還具有一個特征，即LDD區(qū)28設(shè)置在電流控制TFT202的漏極區(qū)27和溝道形成區(qū)29之間，此外，LDD區(qū)28包括經(jīng)柵絕緣膜18覆蓋在柵極30上的區(qū)域和未覆蓋在柵極30上的區(qū)域。
電流控制TFT202允許流過相對大的、能夠使EL元件203發(fā)光的電流，最好具有能夠防止由于熱載流子注入而損壞的措施。要顯示黑色，可使電流控制TFT202截止。此時如果流過較大的截止電流，則由于對比度下降而無法顯示純黑色。因而有必要抑制截止電流。
眾所周知，LDD區(qū)覆蓋在柵極上這種結(jié)構(gòu)對解決由熱載流子注入而引起的品質(zhì)下降問題非常有效。而如果整個LDD區(qū)都被覆蓋，則截止電流將增大。因此除上述結(jié)構(gòu)以外，本申請人采用一種新穎的結(jié)構(gòu)來同時解決熱載流子和截止電流的問題，在所述的新穎結(jié)構(gòu)中未覆蓋在柵極上的LDD區(qū)是連續(xù)設(shè)置的。
在此情形下，覆蓋在柵極上的LDD區(qū)的長度在0．1到3μm之間(優(yōu)選地在0．3到1．5μm之間)。當(dāng)LDD區(qū)太長時，寄生電容量增大，當(dāng)LDD區(qū)太短時，防止熱載流子注入的效果又受到削弱。未覆蓋柵極的LDD區(qū)的長度在1．0到3．5μm之間(優(yōu)選地在1．5到2．0μm之間)。當(dāng)此LDD區(qū)太長時，電流不充足，當(dāng)此LDD區(qū)太短時，減少截止電流的效果又會受到削弱。
更進一步地，在上述結(jié)構(gòu)中，在柵極和LDD區(qū)相互疊加的區(qū)域中形成寄生電容。因此最好不在源極區(qū)26和溝道形成區(qū)29之間形成LDD區(qū)。在電流控制TFT中，載流子(此時為電子)總是沿相同的方向流動，僅在漏極區(qū)一側(cè)上設(shè)置LDD區(qū)便足夠了。
更進一步地，從電流以大電流量流動這一觀點來看，建議增大電流控制TFT202有源層(特別是溝道形成區(qū))的厚度(優(yōu)選地在50到100nm之間，更優(yōu)選地在60到80nm之間)。另一方面，對于開關(guān)TFT201來說，從減少截止電流這一點出發(fā)，建議減少有源層(尤其是溝道形成區(qū))的厚度(優(yōu)選地在20到50nm之間，更優(yōu)選地在25到40nm之間)。
以上所述的是象素中TFT的結(jié)構(gòu)。在此情形下，同時形成驅(qū)動電路。圖2所示的是用于形成驅(qū)動電路的基本單元—CMDS電路。
在圖2中，將注入熱載流子量減少、同時運行速度盡可能不降低這種結(jié)構(gòu)的TFT用作為CMOS電路的n—溝道TFT204。此處的驅(qū)動電路代表圖1中所示的數(shù)據(jù)信號驅(qū)動電路102和柵極信號驅(qū)動電路103。當(dāng)然也可形成其他的邏輯電路(電平移位器，A／D轉(zhuǎn)換器，信號區(qū)分電路等)。
n—溝道TFT204的有源層包括源極區(qū)35，漏極區(qū)36，LDD區(qū)37和溝道形成區(qū)38，LDD區(qū)37通過柵絕緣18覆蓋在柵極39上。
為了使運行速度不下降，只在漏極區(qū)一側(cè)上形成LDD區(qū)。在此n—溝道TFT204中，不必過多地關(guān)注截止電流，應(yīng)更關(guān)注運行速度。因此最好是使LDD區(qū)37完全覆蓋在柵極上以盡可能地減少電阻。換句話說，最好不用所謂的補償。
CMOS電路中的p—溝道TFT205不會由于熱載流子注入而損壞，不必特別設(shè)置LDD區(qū)。因此，有源層包括源極區(qū)40，漏極區(qū)41，溝道形成區(qū)42，柵絕緣膜18和形成于其上的柵極43。當(dāng)然可以象在n—溝道TFT204中一樣設(shè)置LDD區(qū)來處理熱載流子問題。
當(dāng)用p—溝道TFT作電流控制TFT202時，可以用與p—溝道TFT205相同結(jié)構(gòu)的p—溝道TFT。
更進一步地，n—溝道TFT204和p—溝道TFT205由第一層間絕緣膜20所覆蓋，并形成源極線44和45。它們通過漏極線46電連接在一起。
接下來，參考標(biāo)號47表示厚度在10nm到1μm(優(yōu)選地在200到500nm之間)之間的第一鈍化膜。材料可以是含硅的絕緣膜(特別是氮氧化硅膜或氮化硅膜)。鈍化膜47用于使所形成的TFT避免堿金屬或水。最后形成于TFT上的EL層含有堿金屬如鈉等。也就是說，第一鈍化膜47用作為防止堿金屬(移動離子)滲透到TFT側(cè)的保護膜。
更進一步地，參考標(biāo)號48表示第二層間絕緣膜，它用作為平整TFT所形成臺階的平整膜。至于此第二層間絕緣膜48，優(yōu)選地可以用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸或BCB(苯環(huán)丁烷)等有機樹脂膜。這些有機樹脂膜能夠形成令人滿意的低介電常數(shù)平面。由于EL層易于固化，最好使TFT臺階幾乎完全被第二層間絕緣膜平整。從降低柵極線或數(shù)據(jù)線與EL元件陰極間寄生電容這一觀點來看，最好形成比較厚的低介電常數(shù)材料。優(yōu)選地，膜厚度在0．5到5μm(優(yōu)選地在1．5到2．5μm之間)之間。
參考標(biāo)號49表示由透明導(dǎo)電膜形成的象素電極(EL元件的陽極)，通過形成于第二層間絕緣膜48和第一鈍化膜47中的接觸孔(開口)連接到電流控制TFT202的漏極32上。如圖2中所示，由于象素電極49不是直接連接到漏極區(qū)27上，所以可以防止EL層中的堿金屬通過象素電極滲透到有源層中。
在象素電極49上形成第三層間絕緣膜50，它可以是厚度在0．3到1μm之間的氧化硅膜、氮氧化硅膜或有機樹脂膜。在象素電極49上的第三層間絕緣膜50中通過蝕刻形成一個開口，開口的邊緣部分蝕刻成錐形。錐角在10到60°之間(優(yōu)選地在30到50°之間)。
EL層51設(shè)置在第三層間絕緣膜50上。EL層51可以是單層結(jié)構(gòu)或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。當(dāng)是層疊結(jié)構(gòu)時能夠得到高發(fā)光效率。通常，在上述象素電極上順序形成空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層和電子輸運層。但還可以是空穴輸運層／發(fā)光層／電子輸運層這種結(jié)構(gòu)或空穴注入層／空穴輸運層／發(fā)光層／電子輸運層／電子注入層這種結(jié)構(gòu)。在此實施例中，可以用任何公知結(jié)構(gòu)，或者也可以在EL層中摻入彩色熒光物質(zhì)。
至于有機EL材料，例如可以用在下述U．S．專利和日本專利中公開的有機材料，即U．S．專利4356429，4539507，4720432，4769292，4885211，4950950，5059861，5047687，5073446，5059862，5061617，5151629，5294869，5294870號和日本專利公開189525／1998，241048／1996，和78159／1996號中公開的有機材料。
EL顯示器所采用的彩色顯示系統(tǒng)可粗略地劃分為四種系統(tǒng)，即形成與R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)相對應(yīng)的三類EL元件的系統(tǒng)；發(fā)白光的EL元件與濾色片(有色層)相結(jié)合的系統(tǒng)；發(fā)藍(lán)或藍(lán)綠色光的EL元件與熒光物質(zhì)(熒光彩色變換層CCM)相結(jié)合的系統(tǒng)；以及用透明電極作陰極(相對電極)、與RGB相對應(yīng)的EL元件覆蓋于其上的系統(tǒng)。
圖2中所示結(jié)構(gòu)用的是形成與RGB相對應(yīng)的三類EL元件的這種系統(tǒng)。盡管圖2只給出了一個象素，但也可形成與紅、綠和藍(lán)色相對應(yīng)的相同結(jié)構(gòu)象素，從而制成彩色顯示器。
不管是哪種發(fā)光系統(tǒng)，本發(fā)明都可實施，上述四種系統(tǒng)本發(fā)明都可采用。但與EL相比熒光材料響應(yīng)速度慢，存在余光問題。因此最好不用熒光材料。更進一步地，最好不用能使發(fā)光亮度降低的濾色片。
EL元件的陰極52設(shè)置在EL層51上。至于陰極52，可以用含鎂(Mg)、鋰(Li)或鈣(Ca)的、小逸出功的材料。最好用銀化鎂電極(其中鎂和銀按Mg∶Ag=10∶1比例混合而成的材料)。進一步地還可以用MgAgAl電極、LiAl電極或LiFAl電極。
形成EL層51之后，最好在還未暴露到外部大氣當(dāng)中的情形下連續(xù)形成陰極52。這是因為陰極52和EL層51之間的界面態(tài)能夠大大地影響EL元件的發(fā)光效率。在此說明書中，由象素電極(陽極)、EL層和陰極形成的發(fā)光元件稱作為EL元件。
對于每一象素而言，必須單獨地形成EL層51和陰極52的層疊結(jié)構(gòu)。由于EL層51的防水性很差，無法依據(jù)通常的光刻技術(shù)來形成。因此EL層51最好利用物理掩膜材料如金屬膜等、可選地由真空淀積法、濺射法或氣相法如等離子體CVD來形成。
EL層可由噴墨法、絲網(wǎng)印刷法或旋涂法形成。目前，這些方法當(dāng)中還沒有能夠連續(xù)地形成陰極的方法。因此可認(rèn)為上述方法比較好。
參考標(biāo)號53表示能夠防止陰極52受外部水分侵蝕的保護電極，連接到象素的陰極52上。至于保護電極53，最好用含鋁(Al)、銅(Cu)、或(Ag)的低電阻材料。保護電極53也具有能夠降低EL層中所產(chǎn)生熱量的熱輻射作用。如果在EL層51和陰極52形成之后、在未暴露到外部大氣當(dāng)中的情形下連續(xù)地形成保護電極53，則會更加有效。
參考標(biāo)號54表示厚度在10nm到1μm(優(yōu)選地在200到500nm之間)之間的第二鈍化膜54。設(shè)置第二鈍化膜54主要是為了保護EL層51不受水分的侵蝕而仍能有效地發(fā)揮其熱輻射作用。如上所述，EL層的抗熱性較差，因此應(yīng)在盡可能低的溫度(優(yōu)選地在從室溫直到120℃的溫度范圍內(nèi))下形成。因此，比較好的膜形成方法是等離子體CVD方法、濺射方法、真空發(fā)射法、離子注入法或溶液涂覆法(旋涂法)。
例1下面將參考圖5到8對本發(fā)明的一個實例進行描述。在此所述的是同時制作象素單元和設(shè)置在其周圍的馬區(qū)動電路中的TFT的方法。在此，為了簡化說明，關(guān)于驅(qū)動電路，圖形表示的是作為基本單元的CMOS電路。
首先參見圖5(A)，制作出具有形成于其表面上的底層膜(未示出)的襯底501。在此實例中，厚度為100nm的氮氧化硅膜和厚度為200nm的氮氧化硅膜在晶化玻璃上層壓成底層膜。在此，與晶化玻璃襯底相接觸側(cè)膜的氮濃度最好占總重量的10％到25％。當(dāng)然也允許在石英襯底上不形成底層膜而直接形成元件。
接著，利用公知的膜形成方法在襯底501上形成厚度為45nm的非晶硅膜502。在此，膜決不僅限于非晶硅膜，也可以是具有非晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(包括微晶半導(dǎo)體膜在內(nèi))。更進一步地，允許形成具有非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜，例如非晶硅鍺膜。
從此步驟直到圖5(C)所示步驟，剛好可引用本申請人申請的日本專利公開247735／1998號的內(nèi)容。該公開文本公開了利用元素如鎳等作為催化劑使半導(dǎo)體膜結(jié)晶方法的相關(guān)技術(shù)。
首先，形成具有開口503a、503b的保護膜504。在此實例中，用厚度為150nm的氧化硅膜。用旋涂法在保護膜504上形成含鎳(Ni)層(含鎳層)。至于含鎳層的形成，可參考上述公開文件。
接下來參見圖5(B)，在情性氣體中在570℃下進行14小時的熱處理使非晶硅膜502結(jié)晶。此時，自與鎳接觸的區(qū)域(下文稱作加鎳區(qū)域)506a、506b開始幾乎與襯底相平行地來進行結(jié)晶，從而形成棒狀晶體集中排列的晶體結(jié)構(gòu)—多晶硅膜507。此時，公知地可以在圖19(A)所示的電子射線衍射圖上觀察到與取向{110}相對應(yīng)的衍射點。
接下來，如圖5(C)中所示，以保護膜504作為掩膜，向加有鎳的區(qū)域506a和506b加入屬于族15的元素(最好是磷)。如此形成加有高濃度磷的區(qū)域508a和508b(下文當(dāng)中稱作為加磷區(qū)域)。
接著參見圖5(C)，在情性氣體環(huán)境中、在600℃下進行12小時的熱處理。由于進行了該熱處理，多晶硅膜507中的鎳如箭頭所示遷移最終幾乎全部被加磷區(qū)域508a和508b截集。這被認(rèn)為是由磷導(dǎo)致的金屬元素(此實施例中為鎳)吸雜作用現(xiàn)象。
進行這一步驟之后，利用SIMS(二次離子質(zhì)譜測定法)進行測定、測得多晶硅膜509中剩余的鎳濃度至少下降至2×1017原子／cm3。鎳為半導(dǎo)體材料的壽命限制因素。降至這一水平，它不再對TFT特性有不利影響。此外，此濃度幾乎是由當(dāng)前的SIMS分析進行測量的極限值。實際上，濃度還可以更低些(2×1017原子／cm3或更低)。
由此，得到多晶硅膜509，它利用催化劑進行結(jié)晶，且催化劑的濃度可降至不妨礙TFT運行的水平。之后，只能通過構(gòu)圖來利用多晶硅膜509形成有源層510到513。有源層513部分地包括此后用作為電阻的半導(dǎo)體層。在此，建議用上述多晶硅膜、在隨后的構(gòu)圖過程當(dāng)中形成用于對準(zhǔn)掩膜的標(biāo)記(圖5(D))。
下面參見圖5(E)，利用等離子體CVD方法形成厚度為50nm厚的氮氧化硅膜，繼之在氧化環(huán)境中、在950℃下進行一個小時的熱處理來進行熱氧化步驟。氧化環(huán)境可以是氧氣環(huán)境或加有鹵素的氧氣環(huán)境。
在此熱氧化步驟當(dāng)中，氧化作用是在有源層和氮氧化硅膜之間的分界面處進行的，厚度大約為15nm的多晶硅膜被進行氧化、形成厚度約為30nm的氧化硅膜。也就是說，形成包括互相層壓在一起的厚度為30nm的氧化硅膜和厚度為50nm的氮氧化硅膜的厚度為80nm的柵絕緣膜514。更進一步而言，通過熱氧化步驟之后有源層510到513的厚度為30nm。
接著參見圖6(A)，形成保護掩膜515，通過柵絕緣膜514加入雜質(zhì)元素(下文稱作為p—型雜質(zhì)元素)以確定為p—型。至于p—型雜質(zhì)元素，可以用屬于族13的具有代表性的元素，典型地有硼或鎵。此步驟(稱作溝道摻雜步驟)用于控制TFT的閾值電壓。
在此實例中，利用受激等離子體離子摻雜法通過不進行質(zhì)量分離的乙硼烷(B2H6)來加入硼。當(dāng)然也允許采用質(zhì)量分離的離子注入法。通過這一步驟，形成含硼濃度在1×1015到1×1018原子／cm3(典型地在5×1016到5×1017原子／cm3之間)之間的雜質(zhì)區(qū)516到518。
接下來參見圖6(B)，形成保護掩膜519a和519b，并通過柵絕緣膜514加入雜質(zhì)元素(下文當(dāng)中稱作n—型雜質(zhì)元素)以確定為n—型。對于n—型雜質(zhì)元素，可以用屬于族15的具有代表性的元素，典型地有磷或砷。在此實例中，通過受激等離子體等離子摻雜法在不對磷化氫(PH3)進行質(zhì)量分離的情況下加入磷的濃度為1×1018原子／cm3。當(dāng)然也允許利用進行質(zhì)量分離的離子注入法。
需要對摻雜劑進行調(diào)節(jié)使得通過上述步驟形成的雜質(zhì)區(qū)520和521含有的n—型雜質(zhì)元素濃度在2×1016到5×1019原子／cm3之間(典型地在5×1017到5×1018原子／cm3之間)。
接著參見圖6(C)，激活所加入的n—型雜質(zhì)元素和p—型雜質(zhì)元素。盡管激活方法沒有限制，但由于該器件設(shè)置有柵絕緣膜514，所以最好用電加熱爐進行爐內(nèi)退火。更進一步地，在圖6(A)的步驟中，有源層和柵絕緣膜間的分界處有被成為溝道形成區(qū)的區(qū)域損壞的可能性。因此最好在盡可能高的溫度下進行熱處理。
此實例用的是具有高熱阻的晶化玻璃。因此，應(yīng)依靠爐內(nèi)退火在800℃下進行1個小時的激活步驟?？梢栽谘趸瘹怏w中進行熱氧化或在情性氣體中進行熱處理。在此，激活步驟不是必須的步驟。
該步驟可將邊界區(qū)域(連接區(qū))與n—型雜質(zhì)區(qū)520、521的末端區(qū)即在n—型雜質(zhì)區(qū)520、521周圍未加入n—型雜質(zhì)元素的區(qū)域(由步驟6(A)形成的p—型雜質(zhì)區(qū))區(qū)分清楚。這意味著當(dāng)制作成TFT時，LDD區(qū)和溝道形成區(qū)能夠形成令人滿意的連接區(qū)。
接下來，形成厚度在200到400nm之間的導(dǎo)電膜，接著形成掩膜526，以通過構(gòu)圖技術(shù)形成柵極522到525和電阻。TFT的溝道長度由柵極522到525的寬度決定。更進一步地，電阻的電阻值由掩膜526的寬度決定。
柵極可由單導(dǎo)電膜形成。但根據(jù)需要，柵極也可由兩層或三層的疊層膜形成。柵極材料可用已知的導(dǎo)電膜。具體地說，可以用含有選自元素組鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)和硅(Si)中元素的膜；或上述素的氮化物膜(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(典型地有鉬一鎢合金或鉬一鉭合金)；或者上述元素的硅化物膜(典型地有硅化鎢膜或硅化鈦膜)。當(dāng)然單層形式或?qū)盈B形式的膜都可以用。
此實施例中用的是50nm厚氮化鎢膜(WN)和350nm厚鎢(W)膜的疊層膜。該膜可用濺射法形成。加入情性氣體如氙(Xe)或氖(Ne)作為濺射氣體，則以防止膜由于應(yīng)力而脫落。
此時，形成柵極523和525，該柵極通過柵絕緣膜514覆蓋在n—型雜質(zhì)區(qū)520和521的一部分上。該被覆蓋部分隨后成為覆蓋在柵極上的LDD區(qū)。柵極524a和524b看起來相互分離，但實際上卻是電連接在一起的。
接下來參見圖7(A)，以柵極522到525和掩膜526作為掩膜加入n—型雜質(zhì)元素(此實例中為磷)。向如此形成的雜質(zhì)區(qū)527到533中加入磷，其濃度為n—型雜質(zhì)區(qū)520和521中磷濃度的1／10到1／2(典型地在1／4到1／3之間)。具體地說，磷濃度最好在1×1016到5×1018原子／cm3之間(典型地在3×1017到3×1018原子／cm3之間)。
再參見圖7(B)，形成覆蓋柵極的保護掩膜534a到534d，加入n—型雜質(zhì)元素(此實例中為磷)形成含有高濃度磷的的雜質(zhì)區(qū)535到542。在此情形下，也可以用磷化氫(PH3)通過離子摻雜法來加入磷，并對該區(qū)域中的磷濃度進行調(diào)節(jié)使該區(qū)域中的磷濃度在1×1020到1×1021原子／cm3之間(典型地在2×1020到5×1020原子／cm3之間)。
通過上述步驟來形成n—溝道TFT的源極區(qū)或漏極區(qū)。在此，在圖7(A)步驟中形成的n—型雜質(zhì)區(qū)530到532部分地保留在開關(guān)TFT中。這些保留區(qū)域與圖2中開關(guān)TFT的LDD區(qū)域15a到15d相對應(yīng)。
接下來如圖7(C)中所示，去掉光敏抗蝕掩膜534a到534c，形成新的保護掩膜543。再力入p—型雜質(zhì)元素(此實例中是硼)，形成含高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)544和545。在此利用硼化氫通過離子摻雜法加入的硼的濃度在3×1020到3×1021原子／cm3之間(典型地在5×1020到1×1021原子／cm3之間)。
在雜質(zhì)區(qū)544和545中，已加入的磷的濃度在1×1020到1×1021原子／cm3之間。而在此加入的硼的濃度至少為磷濃度的3倍。因此，已形成的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。
接下來參見圖7(D)，除去光敏抗蝕掩膜543之后，形成第一層間絕緣膜546。至于第一層間絕緣膜，可以用單層或其組合疊層形式的含硅絕緣膜。該膜厚度在400nm到1．5μm之間。在此實施例中，該膜具有800nm厚氧化硅膜層壓在200nm厚氮氧化硅膜上的疊層結(jié)構(gòu)。
之后，對加入的各種濃度的n—型和p—型雜質(zhì)元素進行激活。優(yōu)選的激活方法為爐內(nèi)退火。在此實例中，是在氮氣環(huán)境下、在550℃下進行4個小時的熱處理。
接著，在含有3％到100％氫的大氣中、在300到450℃下進行1到12小時的熱處理以進行加氫處理。此步驟是用熱激活氫來端接半導(dǎo)體膜的未成對接合鍵。另一種加氫方法，可以用等離子體加氫(利用受等離子體激發(fā)的氫)。
可在形成第一層間絕緣膜546時進行加氫處理。也就是說，可以在形成200nm厚氮氧化硅膜之后，進行加氫處理，再形成800nm厚的氧化硅膜。
接著參見圖8(A)，在第一層間絕緣膜546中形成接觸孔，以形成源極線547到550以及漏極線551到553。在此實例中，可用由濺射法連續(xù)形成的100nm鈦膜、300nm含鈦鋁膜和150nm鈦膜這三層疊層結(jié)構(gòu)來形成電極。
接下來再形成厚度在50到500nm(典型地在200到300nm之間)之間的第一鈍化膜554。在此實例中，可以用300nm厚的氮氧化硅膜作為第一鈍化膜554。也可用氮化硅膜來代替。
在此，在形成氮氧化硅膜之前，利用含氫氣體如H2、NH3等進行等離子體處理很有效。將經(jīng)此預(yù)處理激活的氫加入到第一層間絕緣膜546中，利用此熱處理能夠提高第一鈍化膜554的質(zhì)量。同時，加入到第一層間絕緣膜546中的氫擴散到下層當(dāng)中，使得有源層可能夠有效地加氫。
接下來參見圖8(B)，形成有機樹脂材料的第二層間絕緣膜555。說到有機樹脂，可以用聚酰亞胺、丙烯酸、BCB(苯環(huán)丁烷)。第二層間絕緣膜555必須平整TFT形成的臺階，因此應(yīng)用平整性極好的丙烯酸。在此實例中，形成2．5μm厚的丙烯酸膜。
接著在第二層間絕緣膜555和第一鈍化膜554中形成直到漏極線553的接觸孔，從而形成象素電極(陽極)556。在此實施例中，形成110nm厚的氧化銦／錫(ITO)膜，之后使其構(gòu)圖形成象素電極?？梢杂醚趸熀?％到20％氧化鋅(ZnO)混合而成的透明導(dǎo)電膜。象素電極用作為EL元件的陽極。
接著形成500nm厚的含硅絕緣膜(此實例中為氧化硅膜)，并在其中與象素電極556相對應(yīng)的位置處形成一個開口，以形成第三層間絕緣膜557。在形成開口時，利用濕法蝕刻能夠很容易地形成一錐形側(cè)壁。當(dāng)開口的錐形側(cè)壁傾斜不夠平緩時，EL層由于此臺階的原因?qū)⒚黠@劣化。
接下來在未暴露于外界大氣的情況下，通過真空蒸發(fā)法連續(xù)地形成EL層558和陰極(銀化鎂電極)559。EL層558的厚度在80到200nm之間(典型地在100到120nm之間)，陰極559的厚度在180到300nm之間(典型地在200到250nm之間)。
在此步驟中，連續(xù)地形成紅色緣素、綠色象素和藍(lán)色象素的EL層和陰極。在此，EL層抗溶解性較差，必須單獨形成各種顏色的EL層，而不能依賴光刻技術(shù)。利用金屬掩膜可隱藏掉除所要求象素之外的區(qū)域，僅在所要求的區(qū)域上有選擇地形成EL層和陰極。
也就是說，可設(shè)置一掩膜來隱藏除紅色象素之外的所有區(qū)域，通過此掩膜，可有選擇地形成發(fā)紅光的EL層和陰極。接下來設(shè)置一掩膜來隱藏除綠色象素之外的所有區(qū)域，利用此掩膜，可有選擇地形成發(fā)綠光的EL層和電極。接著相類似地，設(shè)置一掩膜來隱藏除藍(lán)色象素之外的所有區(qū)域，通過此掩膜，可有選擇地形成發(fā)藍(lán)光的EL層和陰極。盡管以上用的是不同的掩膜，但也可重復(fù)使用相同的掩膜。最好是在不破壞真空狀態(tài)的情況下進行處理，直到在所有象素上形成EL層和陰極時止。
EL層558可以用已有材料。已有材料實例是需要考慮驅(qū)動電壓的有機材料。例如EL層可以有四層結(jié)構(gòu)，包括空穴注入層，空穴輸運層，發(fā)光層和電子注入層。在此實例中，進一步地，用銀化鎂電極作為EL元件的陰極。也可以用其他任何已有材料。
至于保護電極560，可以用以鋁為主要成分的導(dǎo)電膜?？梢杂门c形成EL層和陰極的掩膜不同的掩膜、通過真空蒸發(fā)法來形成保護電極560。更進一步地，最好在形成EL層和陰極之后、在未暴露到外部大氣情況下連續(xù)地形成保護電極560。
最后，形成厚度為300nm氮化硅的第二鈍化膜561。實際上，保護電極560起防止EL層進水的作用。形成第二鈍化膜561之后，能夠更進一步地增強EL元件的穩(wěn)定性。
這樣，便制作完成了具有圖8(C)中所示結(jié)構(gòu)的有源矩陣型EL顯示器。實際上，制作到圖8(C)之后，最好用一種高氣密性保護膜(疊層膜，紫外線可固化樹脂膜等)或用一外殼件如陶瓷密封罐來對器件進行包裝(密封)。此時，在外殼件內(nèi)部充填情性氣體，或者在其內(nèi)部設(shè)置吸水材料(例如氧化鋇)，都能夠提高EL層的穩(wěn)定性(壽命)。
通過處理如進行包裝提高了氣密性之后，再固定上用于將形成于襯底上的元件或用于將電路中伸出的端子連接到外部信號端子上的連接器(柔性印刷電路FPC)，便可得到一個成品。在此說明書中，制作到此種可以裝箱狀態(tài)的EL顯示器被稱作為EL模件。
在此，將參考圖11的透視圖對此實例的有源矩陣型EL顯示器結(jié)構(gòu)進行說明。此實例的有源矩陣型EL顯示器由形成于玻璃利底601上的象素單元602、柵極側(cè)驅(qū)動電路603、和源極側(cè)驅(qū)動電路604組成。象素單元中的開關(guān)TFT605是一n—溝道TFT，設(shè)置在與柵極側(cè)驅(qū)動電路603相連接的柵極線606和與源極側(cè)驅(qū)動電路604相連接的源極線607的交點上。開關(guān)TFT605的漏極連接到電流控制TFT608的柵極上。
電流控制TFT608的源極連接到電流饋線609上，且電流控制TFT608的漏極通過電阻610連接到EL元件611上。一預(yù)定電壓施加到EL元件611的陰極上。
用作為外部輸入端子的FPC612設(shè)置有用于將信號輸送到驅(qū)動電路中的輸入導(dǎo)線(連接導(dǎo)線)613、614和連接到電流饋線609上的輸入導(dǎo)線615。
下面將參考圖12(A)和12(B)對包括外殼件在內(nèi)的此實例EL元件進行說明。根據(jù)需要可以用圖11中所用的參考標(biāo)號。
在襯底1200上形成象素單元1201、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路1202和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路1203。來自驅(qū)動電路的導(dǎo)線通過輸入導(dǎo)線613到615到達(dá)FPC612并連接到外部單元上。
在此情形下，設(shè)置外殼件1204，該外殼件至少包圍象素單元、優(yōu)選地包圍驅(qū)動電路和象素單元。外殼件1204為內(nèi)部尺寸大于EL元件外部尺寸的、有凹槽的形狀或者為片狀，用粘結(jié)劑1205將其固定到襯底1200上，以與襯底1200形成一密閉空間。此時，EL元件完全密封在密閉空間內(nèi)，與外界空氣完全隔絕?？梢栽O(shè)置多個外殼件1204。
外殼件1204的材料最好是絕緣材料如玻璃聚和物等。還可以用非晶玻璃(硼—硅玻璃、石英等等)、結(jié)晶玻璃、陶瓷玻璃、有機樹脂(丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂)或硅樹脂。進一步地還可以用陶瓷。如果粘結(jié)劑1205是一種絕緣材料，則還可以用金屬材料如不銹鋼合金。
更進一步地，粘結(jié)劑1205的材料可以是環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂。也可以用熱固樹脂或光養(yǎng)護樹脂來作為粘結(jié)劑。這種材料應(yīng)盡可能地不透水。
進一步地最好在外殼件和襯底1200之間的空隙1206中充填一種不活潑氣體(氬，氦，氖或氮)。但不僅限于氣體，也可以用情性液體(以全氟烷化為代表的液態(tài)氟化碳)。就惰性液體而論，可以用日本專利申請公開平78519／1996號中所用的材料。
在空間1206中加入干燥劑也很有效。干燥劑可以用日本專利申請公開148066／1997號中公開的材料。典型地可以用氧化鋇。
此外，如圖12(B)中所示，象素單元內(nèi)設(shè)置有多個象素，每一象素都有一獨立EL元件，所有的象素都有一個作為公共電極的保護電極1207。在此實例中，最好在未暴露于外部空氣的情況下連續(xù)地形成EL層、陰極(銀化鎂電極)和保護電極。但如果用相同的掩膜材料來形成EL層和陰極，用另一種掩膜材料來形成保護電極的話，也能夠?qū)崿F(xiàn)圖12(B)的結(jié)構(gòu)。
此時，可以只在象素單元上而不必在驅(qū)動電路上設(shè)置EL層和陰極。當(dāng)然也允許在驅(qū)動電路上設(shè)置EL層和陰極。但考慮到EL層中含有堿金屬，還是不在驅(qū)動電路上設(shè)置EL層和陰極為好。
在由1208所表示的區(qū)域上，保護電極1207通過連接導(dǎo)線1209連接到輸入導(dǎo)線1210上，連接導(dǎo)線由與象素電極相同的材料制成。輸入導(dǎo)線1210是一向保護電極1207施加預(yù)定電壓(此實例中為地電勢或具體地說為0V)的電流饋線，通過一導(dǎo)電膠膜材料1211連接到FPC611上。
下面將參考圖13對在區(qū)域1208中實現(xiàn)接觸結(jié)構(gòu)的制作步驟進行描述。
首先根據(jù)此實例的步驟，可以得到圖8(A)所示的狀態(tài)。此時，在襯底末端(圖12(B)中用1208表示的區(qū)域)除去第一層間絕緣膜544和柵絕緣膜514，且在形成圖8(A)的源極線和漏極線(圖13(A))的同時在其(襯底)上形成輸入導(dǎo)線1210。
接下來參見圖8(B)，在對第二層間絕緣膜553和第一鈍化膜552進行蝕刻時，除去由1301所表示的區(qū)域并形成開口1302。形成用以覆蓋開口1302的連接導(dǎo)線1209。當(dāng)然在圖8(B)中，連接導(dǎo)線1209可以與象素電極554同時形成(圖13(B))。
在此狀態(tài)下，在象素單元中形成EL元件(形成第三層間絕緣膜，EL層和陰極)。此時，在圖13所示的區(qū)域中，未用掩膜等來形成第三層間絕緣膜和EL元件。形成陰極557之后，利用另一掩膜來形成保護電極558。由此，保護電極558和輸入導(dǎo)線1210通過連接導(dǎo)線1209電連接在一起。接著，形成第二鈍化膜559以得到圖13(C)所示的狀態(tài)。
通過以上步驟，可得到圖12(B)中1208所示區(qū)域的接觸結(jié)構(gòu)。輸入導(dǎo)線1210通過外殼件1204和襯底1200之間的間隙(此間隙中填充有粘結(jié)劑1205，此粘結(jié)劑1205的厚度應(yīng)足夠大以便能夠使由輸入導(dǎo)線造成的臺階得到平整)連接到FPC611上。盡管在此只對輸入導(dǎo)線1210進行了說明，但其他的輸出導(dǎo)線612到614也可以同樣的方式從外殼件1204之下穿過而連接到FPC611上。
實例2此實例涉及的是圖14中所示的不同于圖1(B)中所示結(jié)構(gòu)的象素結(jié)構(gòu)。
在此實例中，圖1(B)中所示的兩個象素相對于施加地電勢的電流饋線111對稱設(shè)置。也就是如圖14中所示，電流饋線111為相鄰兩個象素的公共線，從而減少了導(dǎo)線數(shù)目。設(shè)置在象素中的TFT的結(jié)構(gòu)不變。
利用此種結(jié)構(gòu)可制作出更小的象素單元并能提高圖像質(zhì)量。
用電流饋線111作為公共線，可使電流饋線111的寬度裕度進一步增大；即能夠在降低圖象亮度的情況下增大電流饋線111的寬度。這可減少由于電流饋線111電壓下降而引起的后果，避免出現(xiàn)通過電流饋線111施加的電壓隨著象素位置的不同而改變這種情況。
根據(jù)實例1的制作步驟可輕易地實現(xiàn)此實例的結(jié)構(gòu)。
實例3參考圖15，此實例涉及的是形成結(jié)構(gòu)不同于圖1中所示結(jié)構(gòu)象素單元的情形。至形成第二層間絕緣膜48這一步驟之前的所有步驟都可根據(jù)實例1的相應(yīng)步驟來進行。被第二層間絕緣膜48覆蓋的開關(guān)TFT201和電流控制TFT202與圖1中所示相應(yīng)部件的結(jié)構(gòu)相同，在此不再進行說明。
在此實例中，在第二層間絕緣膜48和第一鈍化膜47中形成接觸孔之后，形成象素電極61。在此實例中，形成厚度為200nm的鋁合金膜(含有1wt％鈦的鋁膜)作為象素電極61。象素電極可以用任何金屬材料，但該象素電極最好具有高反射系數(shù)。
接著在其上形成厚度為300nm、為氧化硅膜的第三層間絕緣膜62，繼之形成厚度為230nm的銀化鎂電極作為陰極63，再繼之自下側(cè)開始形成20nm厚度的電子輸運層、40nm厚的發(fā)光層以及30nm厚的空穴輸運層作為EL層64。在此形成的EL層64的圖形必須稍大于陰極63。這樣能夠防止陰極63與之后形成的陽極65之間發(fā)生短路。
在此，在未暴露到外部空氣的情況下，利用多室型真空蒸發(fā)機(也稱作組合工具系統(tǒng))連續(xù)地形成陰極63和EL層64。首先，利用第一掩膜在所有象素上形成陰極63，再利用第二掩膜形成發(fā)紅光的EL層。再通過改變第二掩膜依次形成發(fā)綠光的EL層和發(fā)藍(lán)光的EL層。
當(dāng)與RGB相對應(yīng)的象素排列成條狀時，可以用上述方法簡單地轉(zhuǎn)換第二掩膜。但為了得到所謂的三角形排列象素結(jié)構(gòu)，應(yīng)將第三掩膜用于發(fā)綠光的EL層，將第四掩膜用于發(fā)藍(lán)光的EL層。
直到形成EL層64之后，再在其上形成110nm厚的透明導(dǎo)電膜(此實施例中的薄膜為含1％氧化鋅的ITO膜)陽極65。由此，形成EL元件206，且如果用例1中所述材料形成第二鈍化膜66，便可制成具有圖15所示結(jié)構(gòu)的象素。
在此實例的結(jié)構(gòu)中，象素產(chǎn)生的紅光、綠光和藍(lán)光照射到形成有TFT的襯底的相對側(cè)。因此，象素中幾乎所有的區(qū)域、即形成TFT的區(qū)域都可以用作有效發(fā)光區(qū)。結(jié)果，象素具有能夠增強圖象亮度和對比度值(明暗比)的增大的有效發(fā)光面積。此實例的結(jié)構(gòu)可與實例1或?qū)嵗?的任一結(jié)構(gòu)自由組合。
實例4該實例涉及的是根據(jù)實例1制作出的有源矩陣型EL顯示器中的象素結(jié)構(gòu)。此說明參考圖16，其中與圖1和2中相對應(yīng)的部分用與圖1和2中相同的參考標(biāo)號來表示。
在圖16中，參考標(biāo)號201表示開關(guān)TFT，此開關(guān)TFT包括源極區(qū)13，漏極區(qū)14和柵極線(也用作柵極)106。更進一步地，參考標(biāo)號202表示電流控制TFT，此電流控制TFT包括源極區(qū)26，漏極區(qū)27和柵極30。電流控制TFT1202的漏極通過電阻33(圖16中位于掩膜55之下的半導(dǎo)體層)、連接區(qū)34和漏極線32電連接到象素電極49上。虛線51和52表示形成EL層51和陰極52的位置，EL元件203由象素電極49、EL層51和陰極52形成。
在此，開關(guān)TFT201的漏極線22通過接觸件1601電連接到電流控制TFT的柵極30上。柵極30在與電流控制TFT202的源極線31相疊加的部分形成保持電容113。源極線31電連接到電流饋線111上。
在此實例中，圖16中所示的象素結(jié)構(gòu)不對本發(fā)明構(gòu)成限制，僅代表一優(yōu)選實例。形成開關(guān)TFT、電流控制TFT和保持電容的位置可由設(shè)計人員選擇。此實例可與實例1到3的任一結(jié)構(gòu)自由組合。
實例5此實例涉及不同于實例4結(jié)構(gòu)的有源矩陣型EL顯示器中象素結(jié)構(gòu)。具體地說，圖16所示的象素結(jié)構(gòu)和圖17所示的象素結(jié)構(gòu)只是柵極線的材料不同。除柵極線結(jié)構(gòu)之外，圖17結(jié)構(gòu)與圖16結(jié)構(gòu)都相同，此處不再詳述。
在圖17中，如例1中的柵極一樣，參考標(biāo)號71a和71b代表由氮化鎢膜和鎢膜的疊層膜形成的柵極。如圖17中所示，它們可以有獨立的圖案，也可以有電連接在一起的圖案。柵極在形成時是電浮置的。對于柵極71a和71b，可以用氮化鉭膜和鉭膜的疊層膜或任何其他的導(dǎo)電膜如鉬和鎢的合金膜。但該膜能夠進行細(xì)加工，能夠形成寬度不大于3μm(優(yōu)選地不大于2μm)的細(xì)線。更進一步地說，該膜最好不含有可在柵絕緣膜中擴散并滲透到有源層中的元素。
另一方面，至于柵極線72，可以用電阻值小于柵極71a和71b電阻值的導(dǎo)電膜，典型地可以用以鋁為主要成分的合金膜或以銅為主要成分的合金膜。柵極線72不需要特別微細(xì)的可成形性。此外，由于它未覆蓋在有源層上，所以如果它含有易擴散于絕緣膜中的鋁或銅的話也不會有問題。
為了得到此實例的結(jié)構(gòu)，應(yīng)在實例1圖7(D)形成第一層間絕緣膜544步驟之前進行激活步驟。在這種情形下，在柵極71a和71b暴露的狀態(tài)下進行熱處理。當(dāng)在惰性氣體充足的環(huán)境或在氧濃度優(yōu)選地不大于1ppm的惰性氣體環(huán)境中進行熱處理時，柵極71a和71b不會被氧化。也就是說，電阻值不會由于氧化而增大，柵極未被難以去除的絕緣膜(氧化膜)所覆蓋。
完成激活步驟之后，形成以鋁或銅為主要成分的導(dǎo)電膜，并通過構(gòu)圖形成柵極72。此時，在柵極71a和71b與柵極線72相接觸的區(qū)域上可保持令人滿意的歐姆接觸，使得能夠向柵極71a和71b施加一預(yù)定的柵極電壓。
當(dāng)圖象顯示區(qū)較大時，此實施例的結(jié)構(gòu)尤其有效，理由在下面進行說明。
在本發(fā)明的EL顯示器件中，被驅(qū)動幀分為多個子幀，且驅(qū)動象素單元的驅(qū)動電路必須承受很大的負(fù)載。為了降低負(fù)載，最好盡可能地降低象素單元負(fù)載(導(dǎo)線電阻，寄生電容，TFT寫電容等)。
利用多晶硅膜能夠獲得高運行性能的TFT，所以TFT的寫電容不是大問題。數(shù)據(jù)線或柵極線的寄生電容，基本上是相對于形成于上述接線上的EL元件陰極(或保護電極)形成的。通過形成厚度在1．5到2．5μm之間的、電介質(zhì)系數(shù)較小的有機樹脂膜作為第二層間絕緣膜，能夠?qū)⒓纳娙萘繙p少至幾乎可以忽略的程度。
因此，將本發(fā)明用于具有大面積象素單元EL顯示器的最嚴(yán)重障礙是數(shù)據(jù)線和柵極線中的接線電阻。當(dāng)然可以將數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路分為平行設(shè)置的多個部分，或者為數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路設(shè)置夾于其間的象素單元，并為了減少驅(qū)動電路的運行頻率而從兩個方向上發(fā)送信號。在此情形下，又會出現(xiàn)另外的問題即驅(qū)動電路所占面積增大。
因此，據(jù)此實例結(jié)構(gòu)，柵極線接線電阻最小對于本發(fā)明的實際使用很有效。在此實例中，圖17所示的象素結(jié)構(gòu)對本發(fā)明并不構(gòu)成限制，僅代表一優(yōu)選實施例。此外，此實例可與實例1到3中任一結(jié)構(gòu)自由組合而實施。
實例6高速運行的數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路是執(zhí)行時分灰度將一幀分為n個子幀所必需的。也就是說，最好利用高速運行(高響應(yīng)速度)的TFT。在此實例中，硅膜制成的有源層適于制作高速運行的TFT。
根據(jù)實例1進行到圖5(E)步驟時可得到具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的硅膜(實例1中的多晶硅膜)。在此硅膜中，晶粒邊界高度連續(xù)，晶體方向取向整齊。用此硅膜作為TFT的有源層，可以得到高速運行的TFT。以下所述的是準(zhǔn)備用于此實例中的硅膜的觀察結(jié)果。
用顯微鏡來觀察，此實例中所用硅膜的晶體結(jié)構(gòu)為共同排列有多個針狀或棒狀晶粒(下文稱作為棒狀晶粒)。由TEM(透射電鏡方法)很容易觀察到。
更進一步地，此實例中所用的、通過1．35μm斑點直徑對硅膜的電子射線衍射圖象進行近距離觀察，盡管面{110}有一定程度的波動，但也可以得到與面{110}相對應(yīng)的清晰的衍射點，雖然在晶軸上存在一定程度的偏差，但從中也可以確定基本取向表面為面{110}。
圖19(A)是用斑點直徑為1．35μm的電子射線照射此實例中所用硅膜時的電子射線衍射圖象，圖19(B)是用同樣條件電子射線照射傳統(tǒng)多晶硅膜時的電子射線衍射圖象。在這些圖形中，中央部位是被電子射線照射的部位(被電子射線照射的點)。
圖19(A)相對給出了與面{110}相對應(yīng)的清晰衍射點，而圖19(B)所示的不規(guī)則點表明取向表面是不規(guī)則的。電子射線衍射圖有助于將此實例中所用的硅膜與傳統(tǒng)半導(dǎo)體膜中相互區(qū)分開來。
在圖19(A)的電子射線衍射圖中，與面{110}相對應(yīng)的衍射點形狀與{110}取向上單晶硅薄膜電子射線衍射圖相比較很清楚。更進一步地說，當(dāng)單晶硅薄膜衍射點呈尖點狀時，此實例中所用硅膜的衍射點則以電子射線輻射點為圓心沿同心圓向外延伸。
這是此實例中所用硅膜的特征。各晶粒沿面{110}進行取向。因此，如果關(guān)注單晶粒的話，希望得到與單晶硅衍射點相類似的衍射點。實際上，多個晶粒是集合在一起的。因此，盡管各個晶粒沿面{110}進行取向，但也繞其各自晶軸輕微自旋，在一個同心圓上有多個與晶粒相對應(yīng)的衍射點。它們相互疊加且向外延伸。
各個晶粒形成將在后面進行描述的相互配合很好的晶粒邊界，然而繞其晶軸進行地輕微自旋對結(jié)晶度不會造成損害。因而可以認(rèn)為本發(fā)明中所用硅膜的電子射線衍射圖與{110}取向上單晶硅薄膜的電子衍射圖幾乎沒有差別。
通過上述說明，可以認(rèn)為此實例中用作TFT有源層的硅膜為能夠給出與取向{110}相對應(yīng)的電子射線衍射圖的硅膜。
下面描述的是本發(fā)明中所用硅膜的晶粒邊界。盡管為了易于描述將其稱為晶粒邊界，還可以認(rèn)為它們是晶粒和由其派生而來的(由其分支出來的)其他晶粒間的分界面。在任何情形下，在本說明書中，將它們稱作為包含上述分界面在內(nèi)的晶粒邊界。
本申請人利用HR—TEM(高分辨率透射電子顯微鏡方法)已觀察到由相互接觸的各個棒狀晶粒形成的晶粒邊界，并且證實了晶粒邊界上晶體點陣的連續(xù)性。從觀察到的點陣條在晶粒邊界上呈連續(xù)狀態(tài)這一事實看來，這一點很容易得到證實。
晶粒邊界上晶體點陣的連續(xù)性歸因于被稱作“平面晶粒邊界”的晶粒邊界。本說明書中所用的平面晶粒邊界的定義已在“日本應(yīng)用物理期刊，1988年第27卷第5期第751到758頁、Ryuichi Shimokawa和Yutaka Hayashi的利用MBIC法測得高效鑄硅太陽能電池晶片的特性”中公開。
根據(jù)上述理論，平面晶粒邊界包括孿晶間界，特殊的疊層晶體缺陷，特殊的扭轉(zhuǎn)晶界等。平面晶粒邊界是非電激活的，這是一個特征。也就是說，盡管它是晶粒邊界，但平面晶界不能用作阻擋載流子遷移的陷阱，并且還可以認(rèn)為它實際上并不存在。
特別地，當(dāng)晶軸(垂直于晶體平面的軸)是<110>時，雙晶邊界{211}和雙晶邊界{111}稱作為相應(yīng)的晶界∑3。值∑3是表示相應(yīng)晶粒邊界配合度的參數(shù)。已知∑3值越小，晶粒邊界的配合越好。
用TEM觀察本發(fā)明中硅膜的結(jié)果，可知大部分晶粒邊界相應(yīng)的晶界都是∑3。這可以從下面這一事實來進行判斷，即兩晶粒間所形成晶粒邊界中兩晶粒的平面方位角是{110}，且對應(yīng)于平面{111}的晶格條的角為θ，當(dāng)θ=70．5°時，相應(yīng)的晶界為∑3。
當(dāng)θ=38．9°時，相應(yīng)的晶界變?yōu)椤?。還有其他的晶粒邊界。
只在平面方位角相同的晶粒當(dāng)中形成此相應(yīng)晶界。即本發(fā)明中所用硅膜的平面方位角幾乎都取向于{110}，據(jù)此可以認(rèn)為，所形成相應(yīng)晶界的范圍很寬。
這種晶體結(jié)構(gòu)(準(zhǔn)確地說是晶粒邊界結(jié)構(gòu))表明兩個不同的晶粒在晶粒邊界上能夠很好地相互結(jié)合在一起。即晶體點陣在晶粒邊界處是連續(xù)的，由于晶體缺陷而造成的陷阱能級不易形成。因此可以認(rèn)為在具有這種晶體結(jié)構(gòu)的薄膜半導(dǎo)體膜中基本上不存在晶粒邊界。
在形成本發(fā)明所用硅膜的步驟中在700到1150℃下進行熱處理，由TEM觀察可以證實，晶粒中存在的缺陷(疊層中的缺陷等)大部分都得以消除。這一點從熱處理步驟前后缺陷數(shù)大大降低這一事實來看很清楚。
缺陷數(shù)的差別在于通過電子自旋共振(ESR)分析所得到的自旋強度不同。目前，已經(jīng)知道本發(fā)明中所用硅膜的自旋強度至少不大于5×1017次旋轉(zhuǎn)／cm3(優(yōu)選地不大于3×1017次旋轉(zhuǎn)／cm3)。利用已有測量設(shè)備測得的值接近檢測極限，所期望的實際自旋強度更低。
為了對本發(fā)明所用硅膜作更為詳細(xì)的說明，可參考本申請人申請的日本專利申請044659／1998，152316／1998，152308／1998和152305／1998號。
更進一步而言，利用本發(fā)明硅膜作為有源層制成的TFT具有可與MOSFET中TFT相比的電子特性。以下數(shù)據(jù)來自本申請人制成的TFT(有源層厚30nm，柵絕緣膜厚100nm)。
(1)n—溝道TFT和p—溝道TFT中作為開關(guān)性能指數(shù)的亞閾值系數(shù)(開／關(guān)操作變化的迅速性)與60到100mv／十進制(優(yōu)選地與60到85mv／十進制之間的數(shù)值一樣小)之間的數(shù)值一樣小。
(2)n—溝道TFT中作為TFT運行速度指數(shù)的電場遷移率(μFE)與200到650cm2／Vs(典型地在300到500cm2／Vs)之間的數(shù)值一樣大，p—溝道TFT中作為TFT運行速度指數(shù)的電場遷移率(μFE)與100到300cm2／Vs(典型地在150到200cm2／Vs)之間的數(shù)值一樣大。
(3)在n—溝道TFT中，作為TFT操作電壓指數(shù)的閾值電壓(Vth)，與—0．5到1．5V之間的數(shù)值一樣小，在p—溝道TFT中，作為TFT操作電壓指數(shù)的閾值電壓(Vth)，與—1．5到0．5V之間的數(shù)值一樣小。
如上所述，已經(jīng)證實能夠?qū)崿F(xiàn)極好的開關(guān)性能和高速運行性能。利用上述TFT制成的環(huán)形振蕩器，能夠?qū)崿F(xiàn)約為1GHz的最大振蕩頻率。所制作的環(huán)形振蕩器的構(gòu)成如下級數(shù)9級TFT柵絕緣膜的厚度30nm和50nmTFT的柵極長度(溝道長度)0．6μm更進一步地，制作移位寄存器以檢驗運行頻率。結(jié)果，通過柵絕緣膜厚度為30nm、柵極長度為0．6μm、電源電壓為5V且級數(shù)為50級的移位寄存器可獲得100MHz操作頻率的輸出脈沖。
環(huán)形振蕩器和移位寄存器的數(shù)據(jù)表明用本發(fā)明硅膜作為有源層的TFT的操作性能可與利用單晶硅的MOSTFT相比或超出MOSFET的性能。
如上所述利用本發(fā)明的硅膜，可以形成高速運行的TFT，且通過利用這種TFT形成驅(qū)動電路可以得到高速運行的驅(qū)動電路。即上述TFT對于本發(fā)明的實施非常有效。
此外，利用本發(fā)明硅膜的TFT不僅可用于驅(qū)動電路，也可用于設(shè)置在象素單元中的開關(guān)TFT和電流控制TFT。操作速度的提高可以使數(shù)據(jù)寫入保持電容中的時間縮短，增大EL元件發(fā)光響應(yīng)速度，提供更亮更清晰的圖象。
實例7例6涉及的是利用高速驅(qū)動的TFT形成驅(qū)動電路。此實例將參考圖20對有效地實施本發(fā)明的驅(qū)動象素單元方法進行描述。
在此實例中，象素單元80被分為兩個象素單元80a和80b，象素單元80a由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路81a和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路82a進行驅(qū)動，象素單元80b由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路81b和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路82b進行驅(qū)動。
在此情形下，如果以相同的頻率同時驅(qū)動象素單元80a和80b，則數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路81a、81b和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路82a、82b的操作頻率能夠被二等分。這能夠加寬操作裕度，并能得到高可靠性且耗電少的EL顯示器件。
如果操作頻率不變，則尋址時間能夠被二等分，保持時間相應(yīng)地增長。即發(fā)光時間能夠長一些，能夠增強圖象亮度。
象素單元80a和80b相組合能夠顯示出一圖象，或者由象素單元80a和80b可顯示不同的圖象。例如，任一象素單元可顯示一靜態(tài)圖象，另一象素單元可顯示一動態(tài)圖象。象素單元80以混合方式可顯示出動態(tài)圖象和靜態(tài)圖象。
在此實施例中，象素單元被分為兩個。象素單元也可被分為多個。更進一步地說，此實例的結(jié)構(gòu)可與例1到6中任一結(jié)構(gòu)自由組合而進行實施。
實例8此實例涉及的是能夠有效地實施本發(fā)明的、不同于圖7驅(qū)動方法的、驅(qū)動象素單元的方法。以下說明參見圖21。
在此實例中，象素單元83被分為四個象素單元83a到83d，并由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路84a到84d和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路85a到85d進行驅(qū)動。
在此情形下，以相同的頻率同時驅(qū)動象素單元83a到83d，將數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路84a到84d和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路85a到85d操作頻率降至四分之一。操作裕度比例7的情形可進一步加寬，可得到高度可靠且耗電量少的EL顯示器件。
如果操作頻率不變，則尋址時間縮短至四分之一，保持時間相應(yīng)增長。即可加長發(fā)光時間，能夠增強圖象的亮度。
更進一步地，象素單元83a和83d相組合可顯示圖象。此外，象素單元83a和83b可顯示一圖象，象素單元83c和83d可顯示另一圖象；能夠同時顯示兩個不同的圖象?？捎上笏貑卧?3a和83b顯示靜態(tài)圖象，由象素單元83c和83d顯示動態(tài)圖象，即可由象素單元以混合方式顯示動態(tài)和靜態(tài)圖象。
在此實施例中，象素單元被分為四個象素單元。象素單元也可被分為更多個象素單元。更進一步地說，此實例的結(jié)構(gòu)可與例1到6中任一結(jié)構(gòu)自由組合而實施。
實例9此實例涉及的能夠有效地實施本發(fā)明的、不同于圖8驅(qū)動方法的驅(qū)動象素單元方法。以下說明參見圖22。
在此實例中，象素單元86被分為四個象素單元86a到86d，象素單元86a由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路87a和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路88a進行驅(qū)動；象素單元86b由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路87b和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路88a進行驅(qū)動。相類似地，象素單元86c由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路87c和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路88b進行驅(qū)動；象素單元86d由數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路87d和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路88b進行驅(qū)動。
在此情形下，以相同的頻率同時驅(qū)動象素單元86a到86d，將數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路87a到87d的操作頻率降至四分之一并將柵極信號側(cè)驅(qū)動電路88a和88b的操作頻率降至二分之一。因而可使操作裕度與例7相比更進一步地加寬，可得到高可靠性且耗電量少的EL顯示器件。
如果操作頻率不變，則尋址時間可縮短至四分之一，保持時間相應(yīng)延長。即可加長發(fā)光時間，能夠增強圖象亮度。
更進一步地，象素單元86a到86d相組合可顯示出圖象，或者由象素單元86a到86d顯示出不同的圖象。當(dāng)然可由象素單元86a到86c顯示一圖象，由象素單元86d顯示另一不同的圖象。更進一步地，象素單元86以混合方式顯示出動態(tài)和靜態(tài)圖象。
此實施例的結(jié)構(gòu)可與例1到6中任一結(jié)構(gòu)自由組合而進行實施。
實例10在圖2所示的例1結(jié)構(gòu)中，如果用高熱輻射性材料作為形成于有源層和襯底11之間的底層膜12，則會非常有效。特別地，電流控制TFT在相當(dāng)長的時間內(nèi)都流過大電流，此大電流產(chǎn)生熱量，因此電流控制TFT易于受其自身所產(chǎn)生熱量的損壞。在這種情形下，象此實施例中一樣的、具有熱輻射效應(yīng)的底層膜能夠抑制熱量引起的損壞。
至于具有熱輻射性的透光材料，可列舉出含有至少一種選自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。
例如，可以使用以氮化鋁(AlxNy)為代表的鋁的氮化物；以碳化硅(SixCy)為代表的硅的碳化物；以氮化硅(SixNy)為代表的硅的氮化物；以氮化硼(BxNy)為代表的硼的氮化物；及以磷化硼(BxPy)為代表的硼的磷化物。此外，以氧化鋁(AlxOy)為代表的鋁的氧化物也是優(yōu)選材料之一，具有極好的透光性且具有20Wm—1K—1的導(dǎo)熱率。對于以上透光材料來說，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，可將氮加入到氧化鋁中，利用由AlNxOy表示的硝化氧化鋁。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)的滲入。在上述硝化氧化鋁中，x和y是任意整數(shù)。
此外，也可利用日本專利申請公開90260／1987號中公開的材料。簡單地說，即可用含有Si、Al、N、O或M(其中M至少是一種稀土元素，優(yōu)選地至少是一種選自元素組Ce(銫)、Yb(鐿)、Sm(釤)、Er(鉺)、Y(釔)、La(鑭)、Gd(釓)、Dy(鏑)及Nd(釹)中的元素)的絕緣膜。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滲入。
此外，也可使用至少是金剛石薄膜或含有非晶碳(特別是那些性質(zhì)與金剛石相近的，稱作為類金剛石碳)的碳膜。這些材較都有很高的熱傳導(dǎo)性，能夠有效地用作為熱輻射層。當(dāng)膜厚度增大時，膜將變成棕色且透射率下降。因此最好使膜的厚度盡可能小(優(yōu)選地在5到100nm之間)。
上述具有熱輻射效應(yīng)的薄膜可單獨使用，也可以與含硅絕緣膜互相層壓在一起使用。
此實例的結(jié)構(gòu)可與實例1到9中任一結(jié)構(gòu)自由組合而實施。
實例11在實例1中，優(yōu)選的是用有機EL材料作為EL層。但也可以用無機EL材料來實施本發(fā)明。但當(dāng)前的無機EL材料要求有很高的驅(qū)動電壓，因此有必要使用擊穿電壓能夠經(jīng)得住該驅(qū)動電壓的TFT。
如果將來開發(fā)出僅需要低驅(qū)動電壓的無機EL材料時，則本發(fā)明可以適用于這種材料。
進而，此實例的結(jié)構(gòu)可與實例1到10中任一結(jié)構(gòu)自由組合。
實例12通過實現(xiàn)本發(fā)明而制成的有源矩陣型EL顯示器(EL模件)與液晶顯示器相比較其自身能夠發(fā)光且在亮度位置上也能夠滿意地觀看。因此本發(fā)明的器件能夠用作為直視型EL顯示器(含有EL模件的顯示器)的顯示單元。EL顯示器的實例包括個人電腦的監(jiān)視器、接收TV廣播的監(jiān)視器、廣告顯示的監(jiān)視器等。
除以上EL顯示器外，本發(fā)明的器件也可用作為任何包括顯示單元在內(nèi)的電子裝置的顯示器。
電子裝置的實例包括EL顯示器；視頻攝象機；數(shù)碼照相機；頭戴式顯示器；汽車導(dǎo)航系統(tǒng)；個人電腦；便攜式數(shù)據(jù)終端(移動電腦，移動電話，或電子書等)；及配置有記錄媒體(特別地，是指帶有顯示器的能對記錄媒介如壓縮唱盤(CD)，激光唱盤(LD)或數(shù)字式視盤(DVD)進行重現(xiàn)并能夠顯示圖象的設(shè)備)的圖象播放裝置。圖18所示的是這些電子設(shè)備的實例。
圖18(A)所示的是個人電腦，它包括主體2001，外殼2002，顯示單元2003，和鍵盤2004。本發(fā)明可用于顯示單元2003。
圖18(B)所示的是視頻攝象機，它包括主體2101，顯示單元2102，聲音輸入單元2103，操作開關(guān)2104，電池2105及圖象單元2106。本發(fā)明可用于顯示單元2102。
圖18(C)所示的是頭戴式EL顯示器的一部分(右側(cè))，它包括主體2301，信號電纜2302，頭部固定帶2303，顯示監(jiān)視器2304，光學(xué)系統(tǒng)2305及顯示單元2306。本發(fā)明可用于顯示單元2306。
圖18(D)所示的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，操作開關(guān)2403，顯示單元(a)2404和顯示單元(b)2405。顯示單元(a)主要用于顯示圖象數(shù)據(jù)，顯示單元(b)主要用于顯示字符數(shù)據(jù)。本發(fā)明可用于圖象單元(a)2404和圖象單元(b)2405。至于裝配有記錄媒體的圖象播放器，還可列舉出本發(fā)明適用的CD播放器和游戲機。
圖18(E)所示的是一移動電腦，包括主體2501，鏡頭單元2502，圖象單元2503，操作開關(guān)2504，和顯示單元2505。本發(fā)明可用于顯示單元2505。
如果將來能夠得到高亮度的EL材料，則可將本發(fā)明的顯示單元用于向前型或背投型投影儀。
如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極寬，可將本發(fā)明用于任何領(lǐng)域的電子設(shè)備。此外，可利用實例1到11任一組合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)該實施例的電子設(shè)備。
實例13在此實例中，根據(jù)實際EL顯示器(單色顯示器)的規(guī)格來確定設(shè)置在電流控制TFT和EL元件之間的電阻的電阻值。
首先，確定用作EL層的EL材料。在此實例中，在ITO陽極上形成50nm厚的TPD作為空穴輸運層、形成50nm厚的Alq作為EL層，再在其上形成銀化鎂陰極來制作出EL元件。此時，EL層淀積在條狀I(lǐng)TO圖案(2mm寬)的整個表面上，形成的條狀銀化鎂電極(2mm寬)與ITO模板垂直相交。
圖23(A)所示的是所制成的EL元件驅(qū)動電壓和電流強度之間的關(guān)系。圖23(B)所示的是電流強度和發(fā)光亮度之間的關(guān)系。此實例EL元件的發(fā)光峰值在524nm波長附近，色度坐標(biāo)是x=0．30，y=0．57。
根據(jù)圖23(B)，要得到5000cd／m2的亮度，電流強度大約應(yīng)是100mA／cm2。此時，如果EL顯示器象素單元的對角線為5英寸，其中一側(cè)約為156μm的矩形象素排列成矩陣形狀，每一象素的電流約為24μA。
參見圖23(A)，本實例中所用EL材料在施加10V電壓時，允許流過電流的電流強度為100mA／cm3。當(dāng)施加10V電壓時，為使電流穩(wěn)定在大約24μA，應(yīng)用大約為420kΩ的電阻值。
因此，如果將電阻值為420kΩ的電阻用作為圖1(B)所示的電阻109，則大約24μA的恒定電流可穩(wěn)定地流入EL元件110。結(jié)果，能夠得到大約5000cd／m2的發(fā)光亮度，可顯示明亮的圖象。
為了延長EL層的壽命，可進一步提高電阻的電阻值以抑制流入EL元件的電流。在這種情形下，發(fā)光亮度稍微下降。例如如果大約1000cd／m2的亮度即可滿足需要，則所需的電流強度大約為30mA／cm2，用于EL元件的驅(qū)動電壓約為6V。因此，每一象素中大約流過7．3μA的電流。因此，需要大約820kΩ的電阻。
因此，本發(fā)明所需電阻值可利用EL顯示器的參數(shù)輕易導(dǎo)出。
本發(fā)明可獲得不受TFT性能變化影響的、能夠進行清晰的多灰度彩色顯示的有源矩陣型EL顯示器。具體地說，在象素單元的電流控制TFT和EL元件之間設(shè)置一電阻，由此電阻的電阻值來確定出電流值的大小。再利用數(shù)字信號來啟動時分灰度顯示以獲得高度細(xì)微的圖象，該圖象可保持很好的彩色復(fù)制性且不會由于電流控制TFT性能變化而引起灰度失真。
形成于襯底上的最佳結(jié)構(gòu)TFT除滿足電路和元件所要求性能之外，還可實現(xiàn)高可靠性的有源矩陣型EL顯示器。
以此有源矩陣型EL顯示器件作為顯示單元，可生產(chǎn)出圖象質(zhì)量好、穩(wěn)定性高的電子設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種EL顯示器，具有由襯底上的TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路，其中一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ta)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示器，其中電子射線衍謝圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
7.一種EL顯示器，具有由襯底上的TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路，其中一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間，該電阻的電阻值大于電流控制TFT的通態(tài)電阻值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ta)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中電子射線衍射圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
13.一種EL顯示器，具有由襯底上的TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路，其中一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間，該電阻與所述電流控制TFT的有源層形成為一個整體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示器，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ta)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中電子射衍射圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
19.一利用EL顯示器作為顯示單元的電子裝置，其中EL顯示器具有由TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路；并且一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子裝置，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ta)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中電子射線衍射圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
25.一利用EL顯示器作為顯示單元的電子裝置，其中EL顯示器具有由TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路；并且一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間，該電阻的電阻值高于電流控制TFT的通態(tài)電阻值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子裝置，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ts)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示器，其中電子射線衍射圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
31.一利用EL顯示器作為顯示單元的電子裝置，其中EL顯示器具有由TFT形成的象素單元、數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路和柵極信號側(cè)驅(qū)動電路；并且一電阻設(shè)置在形成于象素單元內(nèi)的電流控制TFT和EL元件之間，該電阻與電流控制TFT的有源層形成為一個整體。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電子裝置，其中輸入到數(shù)據(jù)信號側(cè)驅(qū)動電路或輸入到柵極信號側(cè)驅(qū)動電路中的數(shù)據(jù)信號通過下述裝置形成將一幀分為與n(n是不小于2的整數(shù))位灰度相對應(yīng)的n個子幀(SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n))的第一裝置；在所述n個子幀中選擇尋址時間(Ta)和保持時間(Ts與SF1，SF2，SF3，……SF(n—1)，SF(n)相對應(yīng)的保持時間Ts1，Ts2，Ts3，……Ts(n—1)，Ts(n))的第二裝置；將n個子幀中的保持時間設(shè)置成Ts1∶Ts2∶Ts3∶……∶Ts(n—1)∶Ts(n)=20∶2—1∶2—2∶2—3……∶2—(n—2)∶2—(n—1)的第三裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的顯示器，其中第一裝置、第二裝置和第三裝置都包含在安裝于襯底上的IC芯片中。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的顯示器，其中TFT的有源層由對應(yīng)取向{110}而呈現(xiàn)電子射線衍射圖的硅膜形成。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示器，其中所述硅膜具有晶粒邊界。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示器，其中電子射線衍射圖的衍射點以電子射線的照射點為圓心沿同心圓向外延伸。
全文摘要
能夠產(chǎn)生清晰的多灰度彩色顯示的EL顯示器件及具有此EL顯示器的電子裝置。輸入到EL元件110中的電流由設(shè)置在形成于象素104內(nèi)的電流控制TFT108和EL元件110之間的電阻109進行控制,電阻109的電阻值高于電流控制TFT108的通態(tài)電阻值。由按時間控制EL元件110發(fā)光及不發(fā)光的時分驅(qū)動系統(tǒng)來進行灰度顯示,以避免由電流控制TFT108特性偏移而導(dǎo)致的后果。
文檔編號H05B33/12GK1279519SQ0012415
公開日2001年1月10日 申請日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月23日
發(fā)明者小山潤 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所