專利名稱：電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及EL(電致發(fā)光)顯示器，通過在襯底上裝入EL元件形成該顯示器。更具體地說，本發(fā)明涉及使用半導(dǎo)體元件(使用半導(dǎo)體薄膜的元件)的EL顯示器(電子器件)。并且，本發(fā)明涉及其中EL顯示器用作其顯示部分的電子設(shè)備(EL顯示裝置)。
近年來，在襯底上形成薄膜晶體管(以下稱為TFT)的技術(shù)已得到很大發(fā)展，TFT在有源矩陣顯示器件的應(yīng)用也得到發(fā)展。特別是，使用多晶硅膜的TFT比起使用常規(guī)非晶硅膜的TFT有較高的電場效應(yīng)遷移率，因此，前一TFT可高速操作。這樣，在襯底外部的驅(qū)動電路進行的像素控制可用與像素相同的襯底上形成的驅(qū)動電路來進行。
通過在相同襯底上裝入各種電路和元件，這樣的有源矩陣顯示器件可獲得各種優(yōu)點，例如制造成本降低、顯示器件尺寸減小、成品率提高和生產(chǎn)量減少。
并且，對具有作為自發(fā)光器件的EL元件(以下稱為EL顯示器)的有源矩陣EL顯示器件的研究變得越來越活躍。EL顯示器被稱為有機EL顯示器(0ELD)或有機發(fā)光二極管(OLED)。
EL顯示器是與液晶顯示器件不同的自發(fā)光型。以EL層被夾置于電極對之間的這種方式構(gòu)成EL元件。可是，EL層通常具有疊層結(jié)構(gòu)。典型地，可列舉Eastman Kodak Company的Tang等人提出的“空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層”的疊層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有非常高的發(fā)光效率，該結(jié)構(gòu)在當前正在進行研究并得到發(fā)展的幾乎所有EL顯示器中被采用。
此外，它可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，按所述順序在像素電極上疊置空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層，或空穴注入層/空穴傳輸層/發(fā)光層/電子傳輸層/電子注入層。磷光性的染料等可摻入發(fā)光層中。
在本說明書中，設(shè)置在像素電極與對置電極之間的所有層一般都稱為EL層。結(jié)果，空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層等都包括在EL層中。
從電極對將預(yù)定電壓施加給上述結(jié)構(gòu)的EL層，結(jié)果，在發(fā)光層中產(chǎn)生載流子的復(fù)合，從而發(fā)光。應(yīng)指出，在本說明書中，EL元件的發(fā)光被稱為驅(qū)動EL元件。此外，在本說明書中，由陽極、EL層和陰極形成的發(fā)光元件被稱為EL元件。再有，EL元件的陽極與陰極之間產(chǎn)生的電位差被稱為EL驅(qū)動器電壓。
圖23是常規(guī)多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器的方框圖。圖23中所示的EL顯示器使用在襯底上形成的TFT，并包括像素部分101、源信號側(cè)驅(qū)動器電路102和設(shè)置于像素部分周邊的柵信號側(cè)驅(qū)動器電路103?？刂艵L驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)116連接到像素部分101。
源信號側(cè)驅(qū)動器電路102基本上包括移位寄存器102a、鎖存器(A)102b和鎖存器(B)102c。并且，時鐘信號CK和起動脈沖SP被輸入到移位寄存器102a、數(shù)字數(shù)據(jù)信號被輸入到鎖存器(A)102b和鎖存信號被輸入到鎖存器(B)102c。
由時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114形成輸入到像素部分101的數(shù)字數(shù)據(jù)信號。由模擬信號或數(shù)字信號構(gòu)成的視頻信號(包含圖像信息的信號)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)信號，用于在時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114中實施時分灰度等級。同時，在該電路中產(chǎn)生進行時分灰度等級顯示所需的定時脈沖。
具體地說，時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114包含下列裝置將一幀周期劃分成相應(yīng)于n位(其中n是等于或大于2的整數(shù))灰度等級的多個子幀周期的裝置；在多個子幀周期中選擇寫入周期和顯示周期的裝置；和設(shè)置顯示周期的長度的裝置。


圖18中所示的像素部分101的結(jié)構(gòu)是常規(guī)的。圖18中，在像素部分101中配置用于輸入柵信號的柵信號線(G1-Gn)和用于輸入數(shù)字數(shù)據(jù)信號的源信號線(也稱為數(shù)據(jù)信號線)(S1-Sn)。應(yīng)指出，數(shù)字數(shù)據(jù)信號指數(shù)字視頻信號。
此外，電源供給線(V1-Vn)與源信號線(S1-Sn)平行地配置。電源供給線(V1-Vn)的電位被稱為電源電位。此外，布線(Vb1-Vbn)與柵極線(G1-Gn)平行地配置。布線(Vb1-Vbn)連接到外部開關(guān)116。
多個像素104在像素部分101中以矩陣形式設(shè)置。圖19是像素104的放大圖。圖19中，參考標號1701表示起開關(guān)元件作用的TFT(以下稱為開關(guān)TFT)；1702表示起用于控制施加給EL元件1703的電流的元件(電流控制元件)作用的TFT(以下稱為EL驅(qū)動TFT)；1704表示電容器(保持電容器)。
開關(guān)TFT 1701的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線(G1-Gn)之一的柵信號線1705。開關(guān)TFT 1701的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到用于輸入數(shù)字數(shù)據(jù)信號的源信號線(S1-Sn)之一的源信號線1706，另一個則分別連接到EL驅(qū)動TFT 1702的柵極和電容器1704。
驅(qū)動TFT 1702的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源供給線(V1-Vn)之一的電源供給線1707，另一個則分別連接到EL元件1703。電容器1704連接到電源供給線(V1-Vn)之一的電源供給線1707。
EL元件1703由陽極、陰極和配置于陽極與陰極之間的EL層形成。在陽極連接到EL驅(qū)動TFT 1702的源區(qū)或源區(qū)的情況下，換言之，在陽極是像素電極的情況下，陰極變?yōu)閷χ秒姌O。相反，在陰極連接到EL驅(qū)動TFT 1702的源區(qū)或漏區(qū)的情況下，即在陰極是像素電極的情況下，陽極變?yōu)閷χ秒姌O。在本說明書中，對置電極的電位被稱為對置電位。在對置電極電位與像素電極電位之間的差被稱為EL驅(qū)動器電壓，該EL驅(qū)動器電壓施加給EL層。
EL元件的對置電極通過布線(Vb1-Vbn)之一連接到外部開關(guān)116(圖18)。
下面，描述多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器的驅(qū)動。其中，將描述通過n位數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)的2n級顯示。
圖5表示多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器的數(shù)字系統(tǒng)時分灰度等級顯示的定時圖。首先，將一幀周期分成n個子幀周期(SF1-SFn)。應(yīng)指出，像素部分的所有像素顯示一幅圖像的周期被稱為一幀周期(F)。劃分一幀周期所獲得的周期被稱為子幀周期。隨著灰度等級數(shù)變大，一幀周期的劃分數(shù)量也變大，驅(qū)動器電路必須用高頻來驅(qū)動。
一個子幀周期被分成寫入周期(Ta)和顯示周期(Ts)。寫入周期是在一個子幀周期中將數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素的周期。顯示周期(也稱為發(fā)光周期)是選擇EL元件的發(fā)射或非發(fā)射狀態(tài)并進行顯示的周期。
此外，圖5中所示的EL驅(qū)動器電壓指被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件的EL驅(qū)動器電壓。即，被選擇為發(fā)射狀態(tài)EL元件的EL驅(qū)動器電壓(圖5)在寫入周期期間變?yōu)?V，在顯示周期期間具有使EL元件發(fā)光的幅值。
用外部開關(guān)116來控制對置電位。在寫入周期中，對置電位保持為電源電位，在顯示周期中，在對置電位與電源電位之間產(chǎn)生可使EL元件發(fā)光的電位差(圖18中的地)。
首先，利用圖18和19的符號來描述各子幀的寫入周期和顯示周期，然后，說明時分灰度等級顯示。
首先，柵信號輸入到柵信號線G1，與柵信號線G1連接的所有開關(guān)TFT 1701接通。數(shù)字數(shù)據(jù)信號順序輸入到源信號線(S1-Sn)。對置電位保持電源供給線(V1-Vn)的電源電位。數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括“0”或“1”的信息?！?”或“1”的數(shù)字數(shù)據(jù)信號分別表示具有高或低電壓的信號。
輸入到源信號線(S1-Sn)的數(shù)字數(shù)據(jù)信號通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)TFT 1701輸入到EL驅(qū)動TFT 1702的柵極。數(shù)字數(shù)據(jù)信號還輸入到電容器1704并被保持。
柵信號順序地輸入到柵信號線G2-Gn，以便重復(fù)上述操作，數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素，輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)信號保持在各像素中。數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素的周期被稱為寫入周期。
當數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素時，所有開關(guān)TFT 1701關(guān)斷。利用連接到對置電極的外部開關(guān)，在對置電位與電源電位之間產(chǎn)生使EL元件發(fā)光的電位差。
在數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括信息“0”的情況下，EL驅(qū)動TFT 1702關(guān)斷，EL元件1703不發(fā)光。相反，在數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括信息“1”的情況下，EL驅(qū)動TFT 1702接通。結(jié)果，EL元件1703的像素電極保持在電源電位，EL元件1703發(fā)光。象這樣，按照數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括的信息，選擇EL元件的發(fā)射或非發(fā)射狀態(tài)，各像素同時進行顯示，從而形成圖象。像素進行顯示的周期被稱為顯示周期。
n個子幀周期(SF1-SFn)的寫入周期(Ta1-Tan)的長度分別都是恒定的。包括各子幀周期(SF1-SFn)的顯示周期(Ts)成為顯示周期(Ts1-Tsn)。
設(shè)定顯示周期的長度，以便Ts1∶Ts2∶Ts3∶...∶Ts(n-1)∶Tsn＝20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-2)∶2-(n-1)。應(yīng)指出，SF1-SFn可按任何順序出現(xiàn)。通過組合顯示周期，可進行2n灰度等級中的期望的灰度等級顯示。
顯示周期可以是從Ts1到Tsn的任何周期。其中對Tsn周期接通預(yù)定像素。
再開始寫入周期，在數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素之后，顯示周期開始。Ts1到Ts(n-1)的任何周期在此時刻變?yōu)轱@示周期。其中對Ts(n-1)周期接通預(yù)定像素。
在其余的(n-2)個子幀周期中重復(fù)類似的操作，設(shè)定Ts(n-2)，Ts(n-3)，...，和Ts1，以便為顯示周期，其中在各子幀周期接通預(yù)定像素。
在經(jīng)過n個子幀周期之后，便完成了一幀周期。通過合計像素接通的顯示周期的長度，確定該像素的灰度等級。例如，當n＝8，和以所有顯示周期期間發(fā)光像素的亮度為100％時，當在Ts1和Ts2中像素發(fā)光時，可有75％的亮度，當選擇Ts3、Ts5和Ts8時，可有16％的亮度。
對于上述多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器件，在EL顯示器件的尺寸變大的情況下，使像素數(shù)量增加，并且大電流流過EL顯示器件。由于該電流流過用于控制EL驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)，因而對于控制EL驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)來說要求高電流功率。
在EL顯示器件中，在獲得200cd/m2的發(fā)光量的情況下，需要幾mA/cm2的電流。例如，在使用5mA/cm2的EL材料和形成40英寸顯示器件的情況下，顯示所需的電流值變?yōu)橄喈敶蟮募s25A。
通常，確定用于外部開關(guān)的電流功率的預(yù)定標準，和該電流功率的上限防止多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器件擴大。
此外，在上述多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器件中，隨著灰度等級數(shù)量變多，一幀周期的分割數(shù)量也增多，必須用高頻來驅(qū)動驅(qū)動電路。另一方面，有隨著電流功率變大，外部開關(guān)頻率特性變劣的趨勢。結(jié)果，存在這樣的問題隨著多灰度等級系統(tǒng)EL顯示器件尺寸的擴大，頻率特性劣化和可能的灰度等級數(shù)量減少。
本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，它可解決與EL顯示器件擴大有關(guān)的問題。即，本發(fā)明的目的是消除因用于控制EL驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)所引起的電流值的限制，以防止因用于控制EL驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)所引起的EL驅(qū)動器電路的頻率特性劣化，和防止灰度等級數(shù)量減少。
按照本發(fā)明，作為用于解決上述問題的裝置，新近在不與電源供給線相連接的EL驅(qū)動TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一與EL元件之間配置TFT。該TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到EL驅(qū)動TFT，而另一個則分別連接到EL元件。柵極通過布線連接到外部開關(guān)。該TFT起用于控制EL驅(qū)動器電壓的開關(guān)元件的作用(以下稱為電源控制TFT)。
按照上述結(jié)構(gòu)，使用電源控制TFT的EL驅(qū)動器電壓的控制方法是電壓驅(qū)動系統(tǒng)，和電流幾乎不流過與電源控制TFT的柵極連接的外部開關(guān)。這樣，在連接到電源控制TFT的柵極的外部開關(guān)中，電流值的限制并不成為問題，并且?guī)缀蹩珊鲆曨l率特性的劣化。
按照上述結(jié)構(gòu)，可以通過連接到電源控制TFT的柵極的外部開關(guān)控制EL驅(qū)動器電壓，并且可以去除與對置電極連接的用于控制常規(guī)EL驅(qū)動器電壓的外部開關(guān)。從而可以取消因連接到對置電極的外部開關(guān)所引起的對EL驅(qū)動器電路的電流值的限制，并且可以防止因連接到對置電極的外部開關(guān)所引起的頻率特性的劣化和防止灰度等級數(shù)量減少。
應(yīng)指出，電源控制TFT可同時形成開關(guān)TFT和EL驅(qū)動TFT。
下面描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明，提供一種電子器件，該器件包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和多個像素，其特征在于每一多個像素包括開關(guān)TFT；EL驅(qū)動TFT；電源控制TFT；和EL元件，和電源控制TFT控制EL元件的陰極和陽極之間的電位差。
按照本發(fā)明，提供一種電子器件，該器件包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和多個像素，其特征在于每一多個像素包括開關(guān)TFT、EL驅(qū)動TFT、電源控制TFT、和EL元件，用數(shù)字數(shù)據(jù)信號來控制一幀周期中EL元件發(fā)光的的周期，和電源控制TFT控制EL元件的陰極和陽極之間的電位差。
按照本發(fā)明，提供一種電子器件，該器件包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和多個像素，其特征在于每一多個像素包括開關(guān)TFT、EL驅(qū)動TFT、電源控制TFT、和EL元件，一幀周期包括n個子幀周期SF1、SF2、...、SFn；
n個子幀周期包括寫入周期Ta1、Ta2、...、Tan和顯示周期Ts1、Ts2、...、Tsn；在寫入周期Ta1、Ta2、...、Tan中，多個數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有多個像素；用數(shù)字數(shù)據(jù)信號來選擇顯示周期Ts1、Ts2、...、Tsn中多個EL元件是發(fā)光還是不發(fā)光；寫入周期Ta1、Ta2、...、Tan的長度都是一致的；顯示周期Ts1、Ts2、...、Tsn的長度之比用20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-1)來表示，和電源控制TFT控制EL元件的陰極和陽極之間的電位差。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)開關(guān)TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到多個源信號線之一，而另一個則連接到EL驅(qū)動TFT的柵極，EL驅(qū)動TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到多條電源供給線之一，而另一個則連接到電源控制TFT的源區(qū)或漏區(qū)之一，電源控制TFT的源區(qū)和漏區(qū)中的另一個連接到EL元件的陰極和陽極之一，和電源控制TFT的柵極連接到多條電源控制線之一。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)開關(guān)TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到多個源信號線之一，而另一個則連接到EL驅(qū)動TFT的柵極，EL驅(qū)動TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源控制TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一，而另一個則連接到EL元件的陰極和陽極之一，電源控制TFT的源區(qū)或漏區(qū)中的另一個連接到多條電源供給線之一，和電源控制TFT的柵極連接到多條電源控制線之一。
按照本發(fā)明的電子器件，可包括在EL驅(qū)動TFT的柵極與多條電源供給線中的一條之間的電容器。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)多個EL元件中的每一個都包括在陽極與陰極之間的EL層，和EL層由低分子有機材料或聚合物有機材料之一構(gòu)成。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)低分子有機材料是從Alq3(三-8-喹啉糖醇—鋁(tris-8-quinolilite-aluminum))和TPD(三苯基胺衍生物)構(gòu)成的組中選擇的一種材料。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)聚合物有機材料是從PPV(聚亞苯基亞乙烯基)、PVK(聚乙烯咔唑)、或聚碳酸酯構(gòu)成的組中選擇的一種材料。
按照本發(fā)明的電子器件，具有這樣的結(jié)構(gòu)一幀周期是1/60秒或以下。
按照本發(fā)明的電子器件可以是其特征在于使用上述電子器件的計算機、視頻攝像機或DVD播放機。
在本說明書中包括EL元件的電子器件包括基于三個一組的發(fā)光器件和/或基于單個一組的發(fā)光器件。
圖1是表示本發(fā)明EL顯示器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明EL顯示器的像素部分的電路圖；圖3是本發(fā)明EL顯示器的像素的電路圖；圖4A和4B是實施例1的EL顯示器的像素部分的電路圖；圖5是表示EL顯示器的驅(qū)動方法的定時圖；圖6A和6B是EL顯示器的像素部分的電路圖；圖7A和7B是實施例1的EL顯示器的像素部分的電路圖；圖8A和8B是實施例1的EL顯示器的像素部分的電路圖；圖9A和9B是實施例3的EL顯示器的俯視圖和剖面圖；圖10A和10B是實施例3的EL顯示器的俯視圖和剖面圖；圖11是實施例4的EL顯示器的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖；圖12是實施例5的EL顯示器的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13A到13E是表示實施例10的EL顯示器的制造工序圖；圖14A到14D是表示實施例10的EL顯示器的制造工序圖；圖15A到15D是表示實施例10的EL顯示器的制造工序圖；圖16A到16C是表示實施例10的EL顯示器的制造工序圖；圖17A到17E是分別表示使用實施例12的EL顯示器的電子設(shè)備的圖；圖18是常規(guī)EL顯示器的像素部分的電路圖；圖19是常規(guī)EL顯示器的像素的電路圖；圖20A和20B是實施例2的EL顯示器的像素部分的電路圖21是用于實施例11中的源信號側(cè)驅(qū)動器電路的電路圖；圖22是用于實施例11中的鎖存電路的俯視圖；圖23是表示常規(guī)EL顯示器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖24A和24B是實施例6的EL顯示器的俯視圖和剖面圖；和圖25是實施例7的EL顯示器的剖面圖。圖1是本發(fā)明EL顯示器的方框圖。圖1中所示的EL顯示器采用在襯底上形成的TFT，并且包括像素部分101、源信號側(cè)驅(qū)動器電路102和設(shè)置于像素部分周邊的柵信號側(cè)驅(qū)動器電路103。此外，用于控制EL驅(qū)動器電壓的低電功率外部開關(guān)117連接到像素部分101。盡管圖1中所示的EL顯示器的方框圖與常規(guī)EL顯示器結(jié)構(gòu)相同，但連接到像素部分101的低電功率外部開關(guān)117實質(zhì)上與常規(guī)外部開關(guān)不同。自然地，像素部分的結(jié)構(gòu)也與現(xiàn)有技術(shù)的不同。應(yīng)該指出，在該模式中，盡管EL顯示器包括一個源信號側(cè)驅(qū)動器電路102和一個柵信號側(cè)驅(qū)動器電路103，但在本發(fā)明中，可配置兩個源信號側(cè)驅(qū)動器電路。此外，還可配置兩個柵信號側(cè)驅(qū)動器電路。
源信號側(cè)驅(qū)動器電路102基本上包括移位寄存器102a、鎖存器(A)102b和鎖存器(B)102c。并且，時鐘信號CK和起動脈沖SP被輸入到移位寄存器102a、數(shù)字數(shù)據(jù)信號被輸入到鎖存器(A)102b和鎖存信號被輸入到鎖存器(B)102c。
由時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114形成輸入到像素部分101的數(shù)字數(shù)據(jù)信號。由模擬信號或數(shù)字信號構(gòu)成的視頻信號(包含圖像信息的信號)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)信號，用于在時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路中實施時分灰度等級。同時，在該電路中產(chǎn)生進行時分灰度等級顯示所需的定時脈沖。
具體地說，時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114包含下列裝置將一幀周期劃分成相應(yīng)于n位(其中n是等于或大于2的整數(shù))灰度等級的多個子幀周期的裝置；在多個子幀周期中選擇寫入周期和顯示周期的裝置；和設(shè)置顯示周期長度的裝置。
時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114可以形成在本發(fā)明EL顯示器的外部。在這種情況下，其結(jié)構(gòu)變?yōu)槭雇獠啃纬傻臄?shù)字數(shù)據(jù)信號被輸入到本發(fā)明的EL顯示器。這樣，具有本發(fā)明EL顯示器作為顯示器的電子設(shè)備(EL顯示裝置)將包含本發(fā)明的EL顯示器和作為分離元件的時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路。
并且，在本發(fā)明的EL顯示器中還可按例如IC芯片的形式來實現(xiàn)時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114。在這種情況下，其結(jié)構(gòu)變成由IC芯片形成的數(shù)字數(shù)據(jù)信號被輸入到本發(fā)明的EL顯示器。具有作為顯示器的本發(fā)明EL顯示器的電子設(shè)備包含本發(fā)明的EL顯示器，其中包含時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路的IC芯片作為部件。
再有，時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路114還可由相同襯底上的TFT來形成，該襯底與形成像素部分101、源信號側(cè)驅(qū)動器電路102和柵信號側(cè)驅(qū)動器電路103的襯底相同。在這種情況下，假定包含圖像信息的視頻信號輸入到EL顯示器，那么可在該襯底上實施所有處理。時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路可由具有多晶硅膜作為有源層的TFT形成。此外，時分灰度等級數(shù)據(jù)信號發(fā)生電路本身裝入電子設(shè)備的EL顯示器中，該電子設(shè)備具有作為顯示器的本發(fā)明的EL顯示器，并且它可以使電子設(shè)備最小化。
圖2表示像素部分101的結(jié)構(gòu)。在像素部分101中配置用于輸入柵信號的柵信號線(G1-Gn)和用于輸入數(shù)字數(shù)據(jù)信號的源信號線(也稱為數(shù)據(jù)信號線)(S1-Sn)。應(yīng)指出，數(shù)字數(shù)據(jù)信號指數(shù)字視頻信號。
此外，電源供給線(V1-Vn)與源信號線(S1-Sn)平行地配置。電源供給線(V1-Vn)可以與柵信號線(G1-Gn)平行地配置。電源供給線(V1-Vn)的電位被稱為電源電位。
此外，電源控制線(C1-Cn)與柵極線平行地配置。電源控制線(C1-Cn)連接到外部開關(guān)117。電源控制線(C1-Cn)可以與源線(source lines)平行地配置。
多個像素104在像素部分101中以矩陣形式設(shè)置。圖3是像素104的放大圖。圖3中，參考標號105表示開關(guān)TFT。開關(guān)TFT 105的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線(G1-Gn)之一的柵信號線106。開關(guān)TFT 105的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到用于輸入數(shù)字數(shù)據(jù)信號的源信號線(S1-Sn)之一的源信號線107，另一個則分別連接到EL驅(qū)動TFT109的柵極和電容器108。應(yīng)指出，在這種模式下，不配置電容器108。
EL驅(qū)動TFT 109的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源供給線(V1-Vn)之一的電源供給線110，另一個則分別連接到電源控制TFT 112的源區(qū)或漏區(qū)。電源控制TFT 112的源區(qū)和漏區(qū)中的另一個連接到EL元件111，柵極連接到為電源控制線(C1-Cn)之一的電源控制線113。電源控制線(C1-Cn)連接到低電功率外部開關(guān)117。電容器108連接到為電源供給線(V1-Vn)之一的電源供給線110。
EL元件111包括陽極、陰極和配置于陽極與陰極之間的EL層。在陽極連接到電源控制TFT 112的源區(qū)或漏區(qū)的情況下，換言之，在陽極是像素電極的情況下，陰極變?yōu)閷χ秒姌O。相反，在陰極連接到電源控制TFT 112的源區(qū)或漏區(qū)的情況下，即在陰極是像素電極的情況下，陽極變?yōu)閷χ秒姌O。應(yīng)指出，在本說明書中，對置電極的電位被稱為對置電位。在對置電極電位與像素電極電位之間的電位差被稱為EL驅(qū)動器電壓，該EL驅(qū)動器電壓施加給EL層。
應(yīng)指出，還可在電源控制TFT 112的漏區(qū)或源區(qū)與EL元件111之間提供電阻器。通過提供電阻器，可以控制從電源控制TFT 112施加給EL元件的電流量，和防止電源控制TFT和EL驅(qū)動TFT的特性波動的影響。該電阻器只必須是其電阻值比電源控制TFT 112和EL驅(qū)動TFT 109的導(dǎo)通電阻大很多的元件，但沒有對其結(jié)構(gòu)等的限制。應(yīng)指出，導(dǎo)通電阻意味著當TFT在導(dǎo)通狀態(tài)時，TFT的漏電壓除以此時流過的漏電流所獲得的值。在1KΩ-50MΩ(10KΩ-10MΩ較好，50KΩ-1MΩ更好)的范圍內(nèi)選擇電阻器的電阻值。當具有高電阻值的半導(dǎo)體層用作電阻器時，其形成容易并且這樣的半導(dǎo)體層是優(yōu)選的。
下面，進一步說明本發(fā)明EL顯示器的驅(qū)動。其中，將說明按照n位數(shù)字驅(qū)動方法形成2n級顯示的情況。
圖5表示本發(fā)明EL顯示器的數(shù)字系統(tǒng)的時分灰度等級顯示的定時圖。首先，將一幀周期(F)分成n個子幀周期(SF1-SFn)。應(yīng)指出，像素部分的所有像素顯示一幅圖像的周期被稱為一幀周期(F)。普通EL顯示器中，振蕩頻率等于或高于60Hz。亦即，在一秒期間形成60或以上幀周期，和在一秒期間顯示60或以上幅圖像。如果在一秒期間顯示的圖像數(shù)量少于60幅，那么諸如圖像閃爍之類的問題開始變得明顯可見。應(yīng)指出，再劃分一幀周期所獲得的多個周期被稱為子幀周期。隨著灰度等級數(shù)量變多，一幀周期的劃分數(shù)量也變多，驅(qū)動器電路必須用高頻來驅(qū)動。
一個子幀周期被分成寫入周期(Ta)和顯示周期(Ts)。寫入周期是在一個子幀周期中將數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素的周期。顯示周期(也稱為接通周期)是確定EL元件是發(fā)光還是不發(fā)光并進行顯示的周期。
圖5中所示的EL驅(qū)動器電壓指被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件的EL驅(qū)動器電壓。即，被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件的EL驅(qū)動器電壓(圖5)在寫入周期期間變?yōu)?V，和具有在顯示周期中使EL元件發(fā)光的幅值。
在本發(fā)明中，電源控制TFT控制EL驅(qū)動器電壓。更準確地說，用通過電源控制線連接到電源控制TFT的外部開關(guān)控制EL驅(qū)動器電壓。在寫入周期中，電源控制TFT為關(guān)斷狀態(tài)，EL驅(qū)動器電壓變?yōu)?V。在顯示周期中，電源控制TFT為導(dǎo)通狀態(tài)，被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件的EL驅(qū)動器電壓具有使EL元件發(fā)光的幅值。
首先，利用圖2和3的符號詳細說明各子幀的寫入周期和顯示周期，然后，說明時分灰度等級顯示。
首先，在寫入周期中，電源控制TFT 112為關(guān)斷狀態(tài)，EL驅(qū)動器電壓變?yōu)?V。應(yīng)該指出，盡管因EL驅(qū)動TFT 109或電源控制TFT 112的關(guān)斷電流(盡管作為開關(guān)的TFT為關(guān)斷狀態(tài)，但漏電流流過)引起的漏電流，EL驅(qū)動器電壓可具有最小值，但如果該值是如此之小，以致EL元件并不發(fā)光，那么就不存在問題。然后，將柵信號輸入到柵信號線G1，與柵信號線G1連接的所有開關(guān)TFT 105接通。該數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到源信號線(S1-Sn)。該數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括“0”或“1”的信息?！?”或“1”的數(shù)字數(shù)據(jù)信號表示具有高或低電壓的信號。
輸入到源信號線(S1-Sn)的數(shù)字數(shù)據(jù)信號通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)TFT 105輸入到EL驅(qū)動TFT 109的柵極。在有電容器108的情況下，以相同方式，數(shù)字數(shù)據(jù)信號還輸入到該電容器并被保持。
接著，柵信號輸入到柵信號線G2，連接到柵信號線G2的所有開關(guān)TFT 105接通。數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到源信號線(S1-Sn)。
輸入到源信號線(S1-Sn)的數(shù)字數(shù)據(jù)信號通過處于導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)TFT 105輸入到EL驅(qū)動TFT 109的柵極。在有電容器108的情況下，以相同方式，數(shù)字數(shù)據(jù)信號還輸入到該電容器并被保持。
柵信號順序輸入到柵信號線G3-Gn，重復(fù)上述操作，以便將數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素，并把輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)信號保持在各像素中。數(shù)字數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素的周期被稱為寫入周期。
在寫入周期結(jié)束的同時，顯示周期開始。當顯示周期開始時，所有開關(guān)TFT 105關(guān)斷。然后，利用連接到電源控制線113的低電功率外部開關(guān)117，接通電源控制TFT 112，被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件111的EL驅(qū)動器電壓變?yōu)榭墒笶L元件發(fā)光的幅值。
在數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括信息“0”的情況下，EL驅(qū)動TFT 109關(guān)斷，EL元件111不發(fā)光。相反，在數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括信息“1”的情況下，EL驅(qū)動TFT 109接通。此時，由于電源控制TFT 112仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，因而EL元件111的像素電極保持與電源電位相同的電平，EL元件111發(fā)光。象這樣，按照數(shù)字數(shù)據(jù)信號包括的信息，選擇EL元件的發(fā)射或非發(fā)射狀態(tài)，各像素同時進行顯示。各像素進行顯示，以便形成圖象。像素進行顯示的周期被稱為顯示周期。
n個子幀周期(SF1-SFn)的寫入周期(Ta1-Tan)的長度都是恒定的。分別包括各子幀周期SF1到SFn的顯示周期分別變?yōu)轱@示周期Ts1到Tsn。
設(shè)定顯示周期的長度，以便Ts1∶Ts2∶Ts3∶...∶Ts(n-1)∶Tsn＝20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-2)∶2-(n-1)?？墒?，SF1到SFn出現(xiàn)的順序是任意的。通過組合顯示周期，可進行2n灰度等級中的期望的灰度等級顯示。
顯示周期可以是從Ts1到Tsn的任何周期。其中對Tsn周期接通預(yù)定像素。
又開始寫入周期，在數(shù)據(jù)信號輸入到所有像素之后，顯示周期開始。Ts1到Ts(n-1)的任何周期在此時刻變?yōu)轱@示周期。其中在Ts(n-1)周期期間接通預(yù)定像素。
在其余的n-2個子幀周期中重復(fù)類似的操作，設(shè)定Ts(n-2)，Ts(n-3)，...，和Ts1，以便為顯示周期，其中在各子幀周期接通預(yù)定像素。
在經(jīng)過n個子幀周期之后，便完成了一幀周期。通過合計像素接通的顯示周期的長度，確定該像素的灰度等級。例如，當n＝8，和以所有顯示周期期間發(fā)光像素的亮度為100％時，當在Ts1和Ts2中像素發(fā)光時，可有75％的亮度，當選擇Ts3、Ts5和Ts8時，可有16％的亮度。
應(yīng)該指出，在本發(fā)明該實施例中，在寫入周期中，因電源控制TFT在關(guān)斷狀態(tài)，EL驅(qū)動器電壓保持為0V，因而EL元件不發(fā)光?？墒牵景l(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)。這種改變可以是電源控制TFT保持導(dǎo)通狀態(tài)，具有使EL元件發(fā)光的這樣的幅值的EL驅(qū)動器電壓總是供給被選擇為發(fā)射狀態(tài)的EL元件，以便即使在寫入周期中，也進行與顯示周期類似的顯示?？墒?，在這種情況下，由于整個子幀周期變成實際進行發(fā)光的周期，因而子幀周期的長度被設(shè)置變?yōu)镾F1∶SF2∶SF3∶...∶SF(n-1)∶SFn＝20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-2)∶2-(n-1)。由于以上結(jié)構(gòu)，與在寫入周期不發(fā)光的驅(qū)動方法相比，可獲得高亮度的圖像。
本發(fā)明中，由于以上結(jié)構(gòu)，可以消除因用于控制EL驅(qū)動器電壓的常規(guī)外部開關(guān)所引起的電流值的限制。此外，還可以防止因用于控制EL驅(qū)動器電壓的常規(guī)外部開關(guān)所引起的EL驅(qū)動器電路的頻率特性劣化，和防止灰度等級數(shù)量減少。
應(yīng)該指出，電源控制TFT可與開關(guān)TFT和EL驅(qū)動TFT同時形成。
以下，描述本發(fā)明的實施例。在本實施例中，說明按照本發(fā)明的EL顯示器的像素結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的EL顯示器的像素部分上，按矩陣狀結(jié)構(gòu)排列多個像素。圖7A表示像素電路圖的實例。
圖7A中，在像素1000中配置開關(guān)TFT 1001。應(yīng)指出，本發(fā)明中，作為開關(guān)TFT 1001，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。圖7A中，n溝道型TFT用作開關(guān)TFT 1001。
開關(guān)TFT 1001的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線1002。開關(guān)TFT 1001的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線(也稱為數(shù)據(jù)信號線)1003，而另一個則連接到EL驅(qū)動器TFT1004的柵極或電容器1008。在本實施例中，可省略電容器1008。
EL驅(qū)動TFT 1004的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到電源供給線1005，而另一個則連接到電源TFT 1009的源區(qū)或漏區(qū)。電源控制TFT1009的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接到EL元件1006，而電源TFT 1009的柵極則連接到電源控制線1010。電容器1008連接到電源供給線1005。
EL元件1006包括陽極、陰極和配置于陽極與陰極之間的EL層。應(yīng)指出，按照本發(fā)明，在陽極是像素電極和陰極是對置電極的情況下，電源控制TFT 1009的源區(qū)或漏區(qū)連接到EL元件1006的陽極。相反，在陽極是對置電極而陰極是像素電極的情況下，電源控制TFT 1009的源區(qū)或漏區(qū)連接到EL元件1006的陰極。EL元件的對置電極總是保持預(yù)定的電位。
應(yīng)指出，作為EL驅(qū)動TFT 1004和電源控制TFT 1009，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。可是，在EL元件1006的陽極是像素電極和陰極是對置電極的情況下，最好各EL驅(qū)動TFT 1004和電源控制TFT 1009是p溝道型TFT。并且，相反，在EL元件1006的陽極是對置電極而陰極是像素電極的情況下，最好各EL驅(qū)動TFT 1004和電源控制TFT 1009是n溝道型TFT。圖7A中，p溝道型TFT用作EL驅(qū)動TFT 1004和電源控制TFT 1009。EL元件1006的陽極是像素電極而陰極是對置電極。
在圖7A所示的電路圖中，與電源信號線1003平行地設(shè)置電源供給線1005。與柵信號線1002平行地設(shè)置電源控制線1010。
并且，LDD區(qū)可配置在EL驅(qū)動TFT 1004的有源層中，和形成其中LDD區(qū)和柵極通過柵絕緣膜重疊的區(qū)域(稱為Lov區(qū))。當EL驅(qū)動TFT1004是n溝道型TFT或p溝道型TFT時，在有源層的漏區(qū)一側(cè)形成(Lov)區(qū)，結(jié)果在EL驅(qū)動TFT 1004的柵極與Lov區(qū)之間還形成電容，可保持EL驅(qū)動TFT 1004的柵極。
應(yīng)指出，在圖7A所示的電路圖中，開關(guān)TFT 1001、EL驅(qū)動TFT 1004或電源控制TFT 1009可形成為多柵結(jié)構(gòu)(包括具有串聯(lián)連接的兩個或以上的溝道形成區(qū)域的有源層的結(jié)構(gòu))。通過將開關(guān)TFT 1001形成為多柵結(jié)構(gòu)，可降低關(guān)斷電流。此外，在EL驅(qū)動TFT 1004或電源控制TFT 1009形成為多柵結(jié)構(gòu)的情況下，可抑制因加熱所引起的EL驅(qū)動TFT或電源控制TFT的劣化。
圖7A中，在電源供給線1005和電源信號線1003彼此不重疊地配置時，如果它們在不同層中形成，它們可以通過絕緣膜重疊配置。在這種情況下，因電源供給線1005和電源信號線1003共有專用區(qū)域，因而像素部分更精確。
圖7A中，盡管電源控制線1010和柵信號線1002彼此不重疊地配置，但如果它們在不同層中形成，它們可以通過絕緣膜重疊。在這種情況下，因電源控制線1010和柵信號線1002共有專用區(qū)域，因而像素部分更精確。
下面，圖7B表示按照本發(fā)明的像素電路圖的另一個實例。圖7B中，在像素1100中配置開關(guān)TFT 1101。應(yīng)指出，本發(fā)明中，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT作為開關(guān)TFT 1101。圖7B中，n溝道型TFT用作開關(guān)TFT 1101。開關(guān)TFT 1101的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線1102。開關(guān)TFT 1101的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線(也稱為數(shù)據(jù)信號線)1103，而另一個則連接到EL驅(qū)動器TFT 1104的柵極和電容器1108。在本實施例中，可省略電容器1108。
然后，EL驅(qū)動器TFT 1104的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到電源供給線1105，而另一個則連接到電源控制TFT 1109的源區(qū)或漏區(qū)。電源控制TFT 1109的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接到EL元件1106，而電源控制TFT 1109的柵極則連接到電源控制線1110。電容器1108連接到電源供給線1105?？墒÷噪娙萜?108。
EL元件1106包括陽極、陰極和配置于陽極與陰極之間的EL層。應(yīng)指出，本發(fā)明中，在陽極是像素電極和陰極是對置電極的情況下，電源控制TFT 1109的源區(qū)或漏區(qū)連接到EL元件1106的陽極。相反，在EL元件1106的陽極是對置電極而陰極是像素電極的情況下，電源控制TFT 1109的源區(qū)或漏區(qū)連接到EL元件1106的陰極。EL元件的對置電極總是保持預(yù)定的電位。
應(yīng)指出，作為EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制線1109，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。可是，在EL元件1106的陽極是像素電極和陰極是對置電極的情況下，最好各EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制TFT 1109是p溝道型TFT。并且，相反，在EL元件1106的陽極是對置電極而陰極是像素電極的情況下，最好各EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制TFT 1109是n溝道型TFT。圖7B中，p溝道型TFT用作EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制TFT 1109中的每一個。EL元件1106的陽極是像素電極而陰極是對置電極。
在圖7B所示的電路圖中，與柵信號線1102平行地設(shè)置電源供給線1105。與源信號線1103平行地設(shè)置電源控制線1110。
此外，LDD區(qū)可配置在EL驅(qū)動TFT 1104的有源層中，和形成其中LDD區(qū)和柵極通過柵絕緣膜重疊的區(qū)域(稱為(Lov)區(qū))。當EL驅(qū)動TFT 1104是n溝道型TFT或p溝道型TFT時，在有源層的漏區(qū)一側(cè)形成Lov區(qū)，結(jié)果在EL驅(qū)動TFT 1104的柵極與Lov區(qū)之間還形成電容，可保持EL驅(qū)動TFT 1104的柵極。
應(yīng)指出，在圖7B所示的電路圖中，開關(guān)TFT 1101、EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制TFT 1109可形成為多柵結(jié)構(gòu)。通過將開關(guān)TFT 1101形成為多柵結(jié)構(gòu)，可降低開關(guān)TFT的關(guān)斷電流。此外，在EL驅(qū)動TFT 1104和電源控制TFT 1109形成為多柵結(jié)構(gòu)的情況下，可抑制因加熱所引起的EL驅(qū)動TFT的劣化。
圖7B中，在電源供給線1105和柵信號線1102彼此不重疊地配置時，如果它們在不同層中形成，它們可以通過絕緣膜重疊配置。在這種情況下，因電源供給線1105和柵信號線1102共有專用區(qū)域，因而像素部分更精確。
圖7B中，在電源控制線1010和源信號線1103彼此不重疊地配置時，如果它們在不同層中形成，它們可以通過絕緣膜重疊配置。在這種情況下，因電源控制線1110和源信號線1103共有專用區(qū)域，因而像素部分更精確。
圖8A表示按照本發(fā)明的像素電路圖的又一個實例。圖8A中，像素1200和像素1210彼此相鄰地配置。圖8A中，參考標號1201和1211表示開關(guān)TFT。應(yīng)指出，本發(fā)明中，作為開關(guān)TFT 1201和1211，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。圖8A中，n溝道型TFT用作開關(guān)TFT 1201和1211中的每一個。開關(guān)TFT 1201和1211的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線1202。開關(guān)TFT 1201的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1203，而另一個則分別連接到EL驅(qū)動器TFT 1204的柵極和電容器1208。開關(guān)TFT 1211的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1213，而另一個則分別連接到EL驅(qū)動器TFT 1214的柵極和電容器1218。在本實施例中，可省略電容器1208和1218。
然后，EL驅(qū)動TFT 1204的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源供給線1220，而另一個則分別連接到電源控制TFT 1209和1219的源區(qū)或漏區(qū)。電源控制TFT 1209和1219的源區(qū)或漏區(qū)中的其余部分分別連接到EL元件1205和1215。電源控制TFT 1209和1219的柵極則連接到電源控制線1207。電容器1208和1218連接到電源供給線1220。以這種方式，在本實施例中，兩個相鄰的像素共用一個電源供給線1220。結(jié)果，與圖7A所示的結(jié)構(gòu)相比，可減少電源供給線的數(shù)量。當布線相對于整個像素部分所占的比例減小時，在布線配置于EL層的發(fā)光方向上的情況下，可抑制被布線遮蔽的光。
圖8B表示按照本發(fā)明的像素電路圖的又一個實例。圖8B中，像素1300和像素1310彼此相鄰地配置。圖8B中，參考標號1301和1311表示開關(guān)TFT。應(yīng)指出，本發(fā)明中，作為開關(guān)TFT 1301和1311，可以使用n溝道型TPT或p溝道型TFT。圖8B中，n溝道型TFT用作開關(guān)TFT 1301和1311中的每一個。開關(guān)TFT 1301和1311的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線1302和1312。開關(guān)TFT 1301的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1303，而另一個則連接到EL驅(qū)動器TFT 1304的柵極和電容器1208。開關(guān)TFT 1311的源區(qū)和漏區(qū)中的一個連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1303，而另一個則分別連接到EL驅(qū)動器TPT 1314的柵極和電容器1318。在本實施例中，可省略電容器1308和1318。
然后，EL驅(qū)動TFT 1304和1314的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源供給線1320，而另一個則分別連接到電源控制TFT 1309和1319的源區(qū)或漏區(qū)。電源控制TFT 1309和1319的源區(qū)或漏區(qū)之一分別連接到EL元件1305和1315。電源控制TFT 1309和1319的柵極則連接到電源控制線1307。電容器1308和1318連接到電源供給線1320。以這種方式，在本實施例中，兩個相鄰的像素共用一個電源供給線1320。結(jié)果，與圖7B所示的結(jié)構(gòu)相比，可減少電源供給線的數(shù)量。當布線相對于整個像素部分所占的比例減小時，在布線配置于EL層的發(fā)光方向上的情況下，可抑制被布線遮蔽的光。
接著，圖4A表示按照本發(fā)明的像素電路圖的又一個實例。圖4A中，像素1400和像素1410彼此相鄰地配置。圖4A中，參考標號1401和1411表示開關(guān)TFT。應(yīng)指出，本發(fā)明中，作為開關(guān)TFT 1401和1411，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。圖4A中，n溝道型TFT用作開關(guān)TFT 1401和1411中的每一個。開關(guān)TFT 1401和1411的柵極連接到用于輸入柵信號的柵信號線1402。開關(guān)TFT 1401和1411的源區(qū)和漏區(qū)之一分別連接到用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1403和1413，而另一個則分別連接到EL驅(qū)動器TFT 1404和1414的柵極以及電容器1408和1418。在本實施例中，可省略電容器1408和1418。
EL驅(qū)動TFT 1404和1414的源區(qū)和漏區(qū)之一連接到電源輸送線1407上，而另一個連接到電源控制TFT 1409和1419的源區(qū)或漏區(qū)上。電源控制TFT 1409和1419的源區(qū)和漏區(qū)的另一個連接到EL元件1405和1415上。電源控制TFT1409和1419的柵極連接到電源控制線1420上。并且電容器1408和1418與電源輸送線1407相連。在本例中通過這種方式，兩相鄰象素共用一個電源控制線1420。因而，與圖7B所示的結(jié)構(gòu)相比，電源控制線的數(shù)量減少了。在布線與整個象素部分的比很小時，在布線設(shè)置在EL層的光發(fā)射方向上的情況下可以抑制光被布線屏蔽。
在圖4A所示的電路圖中，電源控制線1420與源信號線1403和1413平行設(shè)置。并且電源輸送線1407與柵信號線1402平行設(shè)置。
下面，圖4B表示根據(jù)本發(fā)明的象素的電路圖的另一實例。在圖4B中，象素1500和1510彼此相鄰設(shè)置。在圖4B中，參考標號1501和1511表示開關(guān)TFT。應(yīng)注意到，在本發(fā)明中，作為開關(guān)TFT 1501和1511，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。在圖4B中，n溝道型TFT被用做各開關(guān)TFT 1501和1511。開關(guān)TFT 1501和1511的柵極分別與用于輸入柵信號的柵信號線1502和1512相連。開關(guān)TFT 1501和1511的源區(qū)和漏區(qū)之一與用于輸入數(shù)字視頻信號的源信號線1503相連，而另一個分別與EL驅(qū)動TFT 1504和1514的柵極、電容器1508和1518相連。在該實施例中，可省略電容器1508和1518。
接著，EL驅(qū)動TFT 1504和1514的源區(qū)和漏區(qū)之一與電源輸送線1507相連，而另一個分別與電源控制TFT 1509和1519的源區(qū)或漏區(qū)相連。電源控制1509和1519的源區(qū)和漏區(qū)的另一個分別與EL元件1505和1515相連。電源控制TFT 1509和1519的柵極與電源控制線1520相連。并且電容器1508和1518與電源輸送線1507連接。在本例中通過這種方式兩相鄰象素共用一個電源控制線1520。因而，與圖7A所示的結(jié)構(gòu)相比，可以減少電源輸送線的數(shù)量。當布線與整個象素部分之比很小時，在布線設(shè)置在EL層的光發(fā)射方向上的情況下可以抑制光被布線屏蔽。
接下來，本發(fā)明的電路圖的另一實例示于圖6A中。在本例中，圖4A所示的兩象素和關(guān)于電源輸送線倒置(turn)的前述象素被設(shè)置成共用電源輸送線。圖6B所示的結(jié)構(gòu)是兩象素和關(guān)于電源控制線的倒置(turning)象素被設(shè)置成共用圖8B所示的電源控制線。TFT結(jié)構(gòu)和每個元件的連接都是根據(jù)圖4A和8B所示的。
如圖6A所示，被指示到柵線的兩相鄰象素共用一個電源輸送線1600，被指示到源線的兩相鄰象素共用一個電源輸送線1610。因而，與圖7A和7B所示的結(jié)構(gòu)相比，可以減少電源控制線和電源輸送線的數(shù)量。當布線與整個象素部分的比很小時，在布線設(shè)置在EL層的光發(fā)射方向上的情況下可以抑制光被布線屏蔽。
本發(fā)明的電路圖的另一例子示于圖6B中。在本例中，圖8A所示的兩象素和關(guān)于電源輸送線倒置的前述象素共用電源輸送線。圖6B所示的結(jié)構(gòu)是兩象素和關(guān)于電源輸送線的倒置象素被設(shè)置成共用圖4B所示的電源輸送線。TFT結(jié)構(gòu)和每個元件的連接都是根據(jù)圖8A或圖4B所示的。
如圖6B所示，指示到柵線的兩相鄰象素共用一條電源輸送線1700，指示到源線的兩相鄰象素共用一個電源控制線1710。因此，與圖7A和圖7B所示的結(jié)構(gòu)相比，可以減少電源控制線和電源輸送線的數(shù)量。當布線與整個象素部分之比很小時，在布線設(shè)置在EL層的光發(fā)射方向上的情況下可以抑制光被布線屏蔽。
應(yīng)當注意到，在圖8A、8B、4A、4B、6A和6B所示的電路圖中，EL元件包括陽極、陰極、和設(shè)置在陽極和陰極之間的EL層。注意，根據(jù)本發(fā)明，在陽極是象素電極和陰極是對置電極的情況下，電源控制TFT的源區(qū)或漏區(qū)與EL元件的陽極相連。相反，在陽極是對置電極和陰極是象素電極的情況下，電源控制TFT的源區(qū)或漏區(qū)與EL元件的陰極相連。此外，EL元件的對置電極總是被保持為預(yù)定的電位。
注意到，在圖8A、8B、4A、4B、6A和6B所示的電路圖中，作為EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT，可以使用n溝道型TFT或p溝道型TFT。但是，在EL元件的陽極是象素電極和其陰極是對置電極的情況下，優(yōu)選EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT是p溝道型TFT。此外，相反，在EL元件的陽極是對置電極和其陰極是象素電極的情況下，優(yōu)選EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT是n溝道型TFT。在圖8A、8B、4A、4B、6A和6B所示的電路圖中，p溝道型TFT被用做EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT，因而EL元件的陽極是象素電極，其陰極是對置電極。
注意到，在圖8A、8B、4A、4B、6A和6B所示的電路圖中，在EL驅(qū)動TFT的有源層中設(shè)置LDD區(qū)，因而可以形成其中LDD區(qū)和柵極經(jīng)過柵絕緣膜疊加的區(qū)域(被稱為Lov區(qū))。當EL驅(qū)動TFT是n溝道型TFT或p溝道型TFT時，Lov區(qū)形成在有源層的漏區(qū)一側(cè)上，結(jié)果是可以在EL驅(qū)動TFT的柵極和Lov區(qū)之間進一步形成電容，并且可以保留EL驅(qū)動TFT的柵極。
應(yīng)指出，在圖8A、8B、4A、4B、6A和6B所示的電路圖中，開關(guān)TFT、EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT中的一個或多個可以形成為多柵結(jié)構(gòu)。通過將開關(guān)TFT形成為多柵結(jié)構(gòu)，可以減小截止電流。此外，在EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT形成為多柵結(jié)構(gòu)的情況下，可以抑制由于熱量引起的EL驅(qū)動TFT或電源控制TFT的退化。
注意到，在本例中，在電流控制TFT的漏區(qū)或源區(qū)和EL元件之間設(shè)置電阻器。通過提供電阻器，從電源控制TFT輸送到EL元件的電流量被控制，從而可以防止電源控制TFT和EL驅(qū)動TFT的不一致性的特性的影響。該電阻器可以是表示足以大于電源控制TFT和EL驅(qū)動TFT的導(dǎo)通電阻的電阻值的元件。因此，該結(jié)構(gòu)等并不受限制。注意，該導(dǎo)通電阻是通過在該TFT被導(dǎo)通時TFT的漏電壓除以當時流過的漏電流得到的值。作為該電阻器的電阻值，可以選擇1kΩ到50MΩ(優(yōu)選10kΩ到10MΩ，更優(yōu)選50kΩ到1MΩ)范圍內(nèi)的任何值。在用具有高電阻值的半導(dǎo)體層作為電阻器時，其形成是很容易的和優(yōu)選的。在本例中將介紹本發(fā)明的EL顯示器的象素結(jié)構(gòu)。
在本例中，電源控制TFT設(shè)置在EL驅(qū)動TFT和電源輸送線之間。象素的電路圖的例子示于圖20A中。
在圖20A中，在象素1800中提供開關(guān)TFT1801。在本發(fā)明中，n溝道TFT和p溝道TFT可用于開關(guān)TFT1801。在本例中，在圖20A中，n溝道TFT用于開關(guān)TFT1801。
開關(guān)TFT1801的柵極與輸入柵信號的柵信號線1802相連。開關(guān)TFT1801的源區(qū)和漏區(qū)之一與輸入數(shù)字視頻信號的源信號線(還稱為數(shù)據(jù)信號線)1803相連，另一個與EL驅(qū)動TFT1804的柵極和電容器1808相連。
EL驅(qū)動TFT1804的源區(qū)和漏區(qū)之一與電源控制TFT1809的源區(qū)或漏區(qū)相連，而另一個與EL元件1806相連。電源控制TFT1809的源區(qū)或漏區(qū)的另一個與電源輸送線1805連接，電源控制TFT1809的柵極與電源控制線1810連接。電容器1808與電源輸送線1805連接。在本例中，可以不提供電容器1808。
EL元件1806包括陽極、陰極和設(shè)置在陽極和陰極之間的EL層。注意在本發(fā)明中，在陽極是象素電極和陰極是對置電極的情況下，EL驅(qū)動TFT1804的源區(qū)或漏區(qū)與EL元件1806的陽極相連。相反，在陽極是對置電極和陰極是象素電極的情況下，EL驅(qū)動TFT1804的源區(qū)或漏區(qū)與EL元件1806的陰極相連。EL元件的對置電極總是被保持在預(yù)定電勢的電平。
雖然n溝道TFT和p溝道TFT都可以用于EL驅(qū)動TFT1804和電源控制TFT1809，但是在EL元件1806的陽極是象素電極和陰極是對置電極的情況下，優(yōu)選EL驅(qū)動TFT1804和電源控制TFT1809是p溝道TFT。相反，在EL元件1806的陽極是對置電極和陰極是象素電極的情況下，優(yōu)選EL驅(qū)動TFT1804和電源控制TFT1809是n溝道TFT。在圖20A中，p溝道TFT被用于EL驅(qū)動TFT1804和電源控制TFT1809，EL元件1806的陽極是象素電極，陰極是對置電極。
圖20A中所示的電路圖還可以表示為下列方式在圖7A所示的電路圖中(實施例1)，去掉了設(shè)置在EL驅(qū)動TFT1004和EL元件1006之間的電源控制TFT1009，電源控制TFT重新設(shè)置在EL驅(qū)動TFT1004和電源輸送線1005之間。在這種情況下，電源控制TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一與電源輸送線1005相連，另一個與EL驅(qū)動TFT1004相連。此外，柵極與電源控制線1010相連。
本發(fā)明的象素電路圖的另一例子示于圖20B中。圖20B所示的電路圖可以表述為如下方式在圖7B所示的電路圖(實施例1)中，去掉了設(shè)置在EL驅(qū)動TFT1104和EL元件1106之間的電源控制TFT1109，電源控制TFT1111重新設(shè)置在EL驅(qū)動TFT1104和電源輸送線1105之間。注意到，電源控制TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一與電源輸送線1105相連，另一個與EL驅(qū)動TFT1104相連。除此之外，柵極與電源控制線1110相連。
同樣，在本例中，電源控制TFT設(shè)置在EL驅(qū)動TFT和電源輸送線之間。在實施例1中的圖7A、7B、8A、8B、4A、4B、6A和6B的電路圖的任何情況下，當去掉設(shè)置在EL驅(qū)動TFT和EL元件之間的電源控制TFT時，電源控制TFT重新設(shè)置在EL驅(qū)動TFT和電源輸送線之間，與此類似的結(jié)構(gòu)變得可行了。注意到，電源控制TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一與電源輸送線相連，另一個與EL驅(qū)動TFT相連。柵極連接到電源控制線。
在本例中，LDD區(qū)可以設(shè)置在EL驅(qū)動TFT的有源層中，并且可以形成其中LDD區(qū)通過柵絕緣膜與柵極疊加的區(qū)域(稱為Lov區(qū))。即使EL驅(qū)動TFT為n溝道TFT或p溝道TFT，通過在有源層的漏區(qū)一側(cè)形成Lov區(qū)，在EL驅(qū)動TFT和Lov區(qū)之間可以形成電容，并且可以保持EL驅(qū)動TFT的柵壓。
開關(guān)TFT、EL驅(qū)動TFT或電源控制TFT可以被制成為具有多柵結(jié)構(gòu)(包括有兩個或多個互相串聯(lián)連接的溝道形成區(qū)的有源層的結(jié)構(gòu))。將開關(guān)TFT制成為具有多柵結(jié)構(gòu)，可以降低開關(guān)TFT的截止電流。此外，將EL驅(qū)動TFT或電源控制TFT制成為具有多柵結(jié)構(gòu)，可以抑制EL驅(qū)動TFT或電源控制TFT的退化。
在注意到電源輸送線、源信號線、電源控制線和柵信號線當中的互相平行的兩條線時，采用互相都不疊加的結(jié)構(gòu)。但是，如果都是形成在不同層中的布線，則可以提供它們以便通過絕緣膜互相疊加。在這種情況下，由于提供互相疊加的兩條線而可以使占據(jù)面積共用，因此象素部分可以做得更小。
注意在本例中，可以在EL驅(qū)動TFT的漏區(qū)或源區(qū)和EL元件之間設(shè)置電阻器。通過提供電阻器，可以控制從EL驅(qū)動TFT向EL元件輸送的電流量，并防止電源控制TFT和EL驅(qū)動TFT的特性波動的影響。該電阻器可以是表示足以大于電源控制TFT和EL驅(qū)動TFT的導(dǎo)通電阻的電阻值的元件，并且沒有結(jié)構(gòu)等的限制。注意導(dǎo)通電阻表示通過在TFT處于導(dǎo)通狀態(tài)時TFT的漏電壓除以那時流過的漏電流得到的值。該電阻器的電阻值可以在1kΩ到50MΩ(優(yōu)選10kΩ到10MΩ，更優(yōu)選50kΩ到1MΩ)范圍內(nèi)選擇。在用具有高電阻值的半導(dǎo)體層作為電阻器時，其形成是很容易的和優(yōu)選的。在實施例3中介紹制造使用本發(fā)明的EL顯示器的例子。
圖9A是使用本發(fā)明的EL顯示器的頂視圖。在圖9A中，參考標號4010是襯底，參考標號4011是象素部分，參考標號4012是源信號側(cè)驅(qū)動電路，參考標號4013是柵信號側(cè)驅(qū)動電路。這些驅(qū)動電路經(jīng)過布線4014-4016通過FPC4017與外部設(shè)備相連。
形成覆蓋材料6000、密封材料(還被稱為外殼材料)7000和氣密密封材料(第二密封材料)7001，以便至少封閉象素部分，此時優(yōu)選都封閉驅(qū)動電路和象素部分。
此外，圖9B是本發(fā)明的EL顯示器件的剖面結(jié)構(gòu)。在襯底4010上的基底膜4021上形成驅(qū)動電路TFT 4022(注意在這里該圖中示出的是其中結(jié)合了n溝道TFT和p溝道TFT的CMOS電路)、象素部分TFT 4023(注意在這里示出的只是用于控制流到EL元件的電流的EL驅(qū)動TFT)。TFT可以利用公知結(jié)構(gòu)(頂柵結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu))形成。
在完成驅(qū)動電路TFT 4022和象素部分TFT 4023之后，在由樹脂材料制成的層間絕緣膜(校平膜)4026上形成象素電極4027。該象素電極4027是用透明導(dǎo)電膜形成的，用于電連接到象素TFT 4023的漏極上。氧化銦和氧化錫化合物(稱為ITO)或氧化銦和氧化鋅化合物用做透明導(dǎo)電膜。在形成象素電極4027之后形成絕緣膜4028，并且在象素電極4027上形成開口部分。
下面形成EL層4029。通過自由結(jié)合公知EL材料(如空穴注入層、空穴傳輸層、光發(fā)射層、電子傳輸層、和電子注入層)，該EL層4029可以形成為具有疊層結(jié)構(gòu)、或單層結(jié)構(gòu)。公知技術(shù)可以被用于確定使用哪種結(jié)構(gòu)。此外，EL材料作為低分子量材料和高分子量(聚合物)材料存在。當使用低分子量材料時使用蒸發(fā)，但是當采用高分子量材料時，也可以用容易的方法，如旋涂、印刷和噴墨印刷。
在本例中，EL層是通過使用蔭罩的蒸發(fā)形成的。通過使用蔭罩為每個象素形成能夠發(fā)射有不同波長的光的發(fā)射層(紅色發(fā)射層、綠色發(fā)射層和藍色發(fā)射層)，使彩色顯示器變?yōu)榭赡堋Ａ硗?，也可以使用如結(jié)合電荷耦合層(CCM)和濾色器的方法、和結(jié)合白色光發(fā)射層和濾色器的方法等方法。當然，EL顯示器件也可以被制成為發(fā)射單色光。
形成EL層4029之后，在該EL層上形成陰極4030。優(yōu)選盡可能去掉存在于陰極4030和EL層4029之間的界面中的任何潮氣或氧氣。因此需要使用如下方法在真空下淀積EL層4029和陰極4030，或在惰性氣體氣氛中形成EL層4029和在沒暴露于空氣的條件下形成陰極4030。在本例中可以用多室方法(成組工具法)膜淀積裝置實現(xiàn)上述膜淀積。
注意在本例中LiF(氟化鋰)膜和Al(鋁)膜的疊層結(jié)構(gòu)被用做陰極4030。具體地說，在EL層4029上利用蒸發(fā)形成1nm厚的LiF(氟化鋰)膜，在該LiF膜上形成300nm厚的鋁膜。當然也可以使用公知陰極材料MgAg電極。然后陰極4030連接到由參考標號4031表示的區(qū)域中的布線4016上。布線4016是用于給陰極4030施加預(yù)定電壓的電源輸送線，并通過導(dǎo)電膏材料4032與FPC4017相連。
為了電連接陰極4030和由參考標號4031表示的區(qū)域中的布線4016，需要在層間絕緣膜4026和絕緣膜4028中形成接觸孔。接觸孔可以在腐蝕層間絕緣膜4026時(在形成用于象素電極的接觸孔時)和在腐蝕絕緣膜4028時(在形成EL層之前形成開口部分時)形成。此外，在腐蝕絕緣膜4028時，腐蝕可以一次進行到層間絕緣膜4026。如果層間絕緣膜4026和絕緣膜4028是相同樹脂材料，在這種情況下可以形成好的接觸孔。
形成鈍化膜6003、填充材料6004、和覆蓋材料6000，以便覆蓋如此制成的EL元件的表面。
另外，在覆蓋材料6000和襯底4010之間形成密封材料7000，以便包圍EL元件部分，并且在密封材料7000的外面形成氣密密封材料(第二密封材料)7001。
此時填充材料6004起到用于鍵合覆蓋材料6000的粘合劑的作用。PVC(聚氯乙烯)、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)和EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)可用做填充材料6004。如果在填充材料6004的內(nèi)部形成干燥劑，則可以繼續(xù)保持潮氣吸收效應(yīng)，這是優(yōu)選的。
此外，在填充材料6004中含有間隔物。該間隔物可以是粉末物質(zhì)，如BaO，使間隔物本身具有吸收潮氣的能力。
當使用間隔物時，鈍化膜6003可以解除間隔物的壓力。此外，可以與鈍化膜6003分開形成如樹脂膜等膜以解除間隔物的壓力。
而且，玻璃板、鋁板、不銹鋼板、FRP(玻璃纖維增強塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜、和丙烯酸膜可用做覆蓋材料6000。注意如果PVB或EVA用做填充材料6004，優(yōu)選使用具有其中幾十μm的鋁箔被PVF膜或Mylar膜夾持的結(jié)構(gòu)的片。
但是，根據(jù)從EL器件發(fā)出的光發(fā)射方向(光輻射方向)，對于覆蓋材料6000來說需要具有透光特性。
此外，布線4016通過氣密密封材料7001和襯底4010之間的間隙電連接到FPC4017上。注意雖然這里表示性地說明了布線4016，但是布線4014和4015也可以同樣穿過密封材料7000和氣密密封材料7001下面電連接到FPC4017。
在圖9A和9B中，在形成填充材料6004之后鍵合覆蓋材料6000，并且粘接密封材料7000以便覆蓋填充材料6004的側(cè)表面(暴露表面)，但是也可以在粘接覆蓋材料6000和密封材料7000之后形成填充材料6004。在這種情況下，形成穿過由襯底4010、覆蓋材料6000和密封材料7000形成的間隙的填充材料注入開口。該間隙設(shè)置為真空狀態(tài)(壓力等于或小于10-2Torr)，并在盛有填充材料的容器中浸漬該注入開口之后，使間隙外部的空氣壓力比間隙內(nèi)部的空氣壓力高，并且填充材料填充該間隙。
下面利用圖10A和10B介紹制造具有不同于圖9A和9B的結(jié)構(gòu)的EL顯示器件的例子。具有與圖9A和9B中相同的參考標號的部件表示相同部分，因此省略了這些部件的說明。
圖10A是本例的EL顯示器件的頂視圖，圖10B表示沿著圖10A的A-A’線截取的剖視圖。
根據(jù)圖9A和9B，通過形成覆蓋EL元件的鈍化膜6003的步驟進行制造。
另外，形成填充材料6004以便覆蓋EL元件。填充材料6004也用做用于鍵合覆蓋材料6000的粘合劑。PVC(聚氯乙烯)、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、和EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)可用做填充材料6004。如果在填充材料6004的內(nèi)部提供干燥劑，則可繼續(xù)保持潮氣吸收效應(yīng)，這是優(yōu)選的。
另外，在填充材料6004中可以含有間隔物。該間隔可以是粉末物質(zhì)如BaO，使間隔物本身具有吸收潮氣的能力。
當使用間隔物時，鈍化膜6003可解除間隔物壓力。此外，可與鈍化膜6003分開形成如樹脂膜等膜，以解除間隔物壓力。
而且，玻璃板、鋁板、不銹鋼板、FRP(玻璃纖維增強塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜、和丙烯酸膜可用做覆蓋材料6000。注意如果PVB或EVA用做填充材料6004，優(yōu)選使用具有其中幾十μm的鋁箔被PVF膜或Mylar膜夾持的結(jié)構(gòu)的片。
但是，根據(jù)來自EL器件的光發(fā)射方向(光輻射方向)，對于覆蓋材料6000來說需要具有透光特性。
在用填充材料6004鍵合覆蓋材料6000之后，粘接框架材料6001以便覆蓋填充材料6004的側(cè)表面(暴露表面)。框架材料6001是周密封材料(用做粘合劑)6002鍵合的。此時優(yōu)選使用光固化樹脂作為密封材料6002，但是如果EL層的耐熱特性容許，也可以使用熱固化樹脂。注意優(yōu)選密封材料6002是盡可能不傳輸潮氣和氧的材料。此外，可在密封材料6002的內(nèi)部添加干燥劑。
布線4016通過密封材料6002和襯底4010之間的間隙電連接到FPC4017。注意雖然這里表示性地說明了布線4016，但是布線4014和4015也可以同樣穿過密封材料6002下面電連接到FPC4017。
注意覆蓋材料6000被鍵合，并且在圖10A和10B中形成填充材料6004之后粘接框架材料6001以便覆蓋填充材料6004的側(cè)表面(暴露表面)，但是也可以在粘接覆蓋材料6000和框架材料6001之后形成填充材料6004。在這種情況下，通過由襯底4010、覆蓋材料6000和框架材料6001形成的間隙形成填充材料注入開口。該間隙被設(shè)置成真空狀態(tài)(壓力等于或小于10-2Torr)，并且在盛有填充材料的容器中浸漬注入開口之后，使間隙外部的空氣壓力比間隙內(nèi)部的空氣壓力高，并且填充材料填充該間隙。象素部分的更詳細的剖面結(jié)構(gòu)示于圖11中。形成在襯底3501上的開關(guān)TFT3502通過使用公知方法來制造。在本例中使用雙柵結(jié)構(gòu)。注意雖然本例中使用雙柵結(jié)構(gòu)，但也可以使用單柵結(jié)構(gòu)、三柵結(jié)構(gòu)、和具有大量柵極的多柵結(jié)構(gòu)。
EL驅(qū)動TFT3503和電源控制TFT3504各是n溝道TFT，并用公知方法制造。開關(guān)TFT3502的漏布線35利用布線36電連接到EL驅(qū)動TFT3503的柵極37b上。EL驅(qū)動TFT3503的源布線40b連接到電源控制TFT的漏布線40a。此外，由參考標號38表示的布線是用于電連接開關(guān)TFT3502的柵極39a和39b的柵信號線。而且，EL驅(qū)動TFT3503的漏布線34連接到電源輸送線(圖中未示出)，并且總是被施加恒定電壓。電源控制TFT3504的柵極37a連接到電源控制線(圖中未示出)。
在本例中，該結(jié)構(gòu)是電源控制TFT的源布線連接到EL元件的陰極上，漏布線連接到EL驅(qū)動TFT的源布線，并且EL驅(qū)動TFT的漏布線連接到電源輸送線。該結(jié)構(gòu)還可以是EL驅(qū)動TFT的源布線連接到EL元件的陰極，漏布線連接到電源控制TFT的源布線，并且電源控制TFT的漏布線連接到電源輸送線。因此，可以通過結(jié)合實施例2來實施。
EL驅(qū)動TFT3503的單柵結(jié)構(gòu)和電流控制TFT3504示于本例的圖中，但是也可以使用其中串聯(lián)多個TFT的多柵結(jié)構(gòu)。另外，也可使用如下結(jié)構(gòu)其中多個TFT并聯(lián)連接，并有效地被分成多個溝道形成區(qū)，而且可以以高效率進行熱輻射。這種結(jié)構(gòu)對于抑制由熱量引起的退化是很有效的。
在開關(guān)TFT3502、EL驅(qū)動TFT3503和電源控制TFT3504上形成第一鈍化膜41，并在其頂部上形成由絕緣樹脂膜制成的校平膜42。最重要的是用校平膜42校平由于TFT形成的臺階。后來形成的EL層極薄，因此有由于臺階引起的缺陷光發(fā)射的情況。因此，為形成具有盡可能平的表面的EL層，優(yōu)選在形成象素電極之前進行校平。
另外，參考標號43表示由具有高反射率的導(dǎo)電膜形成的象素電極(EL元件陰極)，并電連接到電源控制TFT3504的漏區(qū)。優(yōu)選使用低電阻導(dǎo)電膜，如鋁合金膜、銅合金膜、和銀合金膜或這些膜的疊層。當然，也可以使用具有其它導(dǎo)電膜的疊層結(jié)構(gòu)。
此外，在由堤部44a和44b形成的溝槽(對應(yīng)象素)中形成光發(fā)射層45，其中堤部44a和44b是用絕緣膜(優(yōu)選是樹脂)形成的。注意這里圖中只示出了一個象素，但是該光發(fā)射層可以被形成并對應(yīng)每種顏色R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)被分割。π共軛聚合物材料用做有機EL材料。聚亞苯基亞乙烯基(PPVs)、聚乙烯咔唑(PVKs)和聚熒烷可作為典型聚合物材料。
注意有幾種類型的PPV有機EL材料，例如可以使用在Shenk，H.，Becker，H.，Gelsen，O.，Kluge，E.，Kreuder，W.，和Spreitzer，H.，“Polymers for Light Emitting Diodes”，Euro DisplayProceedings，1999，pp.33-37，和在日本專利申請?zhí)卦S公開No.平10-92576中報導(dǎo)的材料。
作為特殊的光發(fā)射層，氰基-聚亞苯基1，2亞乙烯基(cyano-polyphenylene vinylene)可用做紅光發(fā)射層，聚亞苯基1，2亞乙烯基可作為綠光發(fā)射層，聚亞苯基1，2亞乙烯基或聚烷基苯基烯(polyalkylphenylene)可作為藍光發(fā)射層。膜的厚度可以在30和150nm之間(優(yōu)選在40和100nm之間)。
然而，上述例子只是可作為光發(fā)射層的有機EL材料的一個例子，并不限于這些材料?？梢酝ㄟ^自由組合光發(fā)射層、電荷傳輸層、和電荷注入層來形成EL層。
例如，本例表示使用聚合物材料作為光發(fā)射層的例子，但是也可使用低分子量有機EL材料。此外，可以使用無機材料如碳化硅作為電荷傳輸層或電荷注入層。公知材料可用于這些有機EL材料和無機EL材料。
在本例中使用了片狀結(jié)構(gòu)EL層，其中在光發(fā)射層45上形成由PEDOT(聚噻吩)或Pani(聚苯胺)構(gòu)成的空穴注入層46。然后在空穴注入層46上形成由導(dǎo)電膜構(gòu)成的陽極47。在本例中由光發(fā)射層45產(chǎn)生的光向上表面(向TFT的頂部)輻射，因此陽極必須是透光的。氧化銦和氧化錫化合物或氧化銦和氧化鋅化合物可用于透明導(dǎo)電膜。但是，由于它是在形成低耐熱性光發(fā)射和空穴注入層之后形成的，因此優(yōu)選使用可以在盡可能低的溫度淀積的材料。
在形成陽極47之時就完成了EL元件3505。注意在這里所稱的EL元件3505是通過象素電極(陰極)43、光發(fā)射層45、空穴注入層46和陽極47形成的。象素電極43的面積近似等于象素的面積，并且整個象素起EL器件的作用。因此，光發(fā)射效率極高，并可以得到明亮的圖像顯示。
此外，在本例中，接著在陽極47上形成第二鈍化膜48。優(yōu)選使用氮化硅膜或氧化氮化硅作為第二鈍化膜48。這樣做的目的是將EL元件與外部隔離，并且這對于防止由于有機EL材料的氧化引起的退化和控制從有機EL材料發(fā)射的氣體是很有意義的。由此提高了EL顯示器的可靠性。
本發(fā)明的EL顯示器具有由如圖11所構(gòu)成的象素形成的象素部分，并具有帶有足夠低截止電流值的開關(guān)TFT，和關(guān)于熱載流子注入是很強的EL驅(qū)動TFT。因此可得到具有高可靠性和良好圖像顯示的EL顯示器。
注意可以通過自由組合本例與實施例1-3的任何一個來實現(xiàn)本例的結(jié)構(gòu)。在本例中，將介紹如下結(jié)構(gòu)在實施例4中所示的象素部分中，EL元件3505的結(jié)構(gòu)被倒置。圖12用于解釋。注意由于與圖11(實施例4)的結(jié)構(gòu)不同的地方只是EL元件部分、EL驅(qū)動TFT和電源控制TFT，因此省略了其它部分的說明。
在圖12中，EL驅(qū)動TFT3503和電源控制TFT3504是p溝道TFT，并能用公知方法形成。注意在本例中，雖然采用了電源控制TFT的源布線連接到EL元件的陽極上、漏布線連接到EL驅(qū)動TFT的源布線上、EL驅(qū)動TFT的漏布線連接到電源輸送線上的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用如下結(jié)構(gòu)其中EL驅(qū)動TFT的源布線連接到EL元件的陽極，漏布線連接到電源控制TFT的源布線上，和電源控制TFT的漏布線連接到電源輸送線上。就是說，本例可以與實施例2的結(jié)構(gòu)結(jié)合以實施本發(fā)明。
在本例中，透明導(dǎo)電膜用做象素電極(陽極)50。具體地說，使用由氧化銦和氧化鋅的化合物構(gòu)成的導(dǎo)電膜。當然，也可以使用由氧化銦和氧化錫構(gòu)成的導(dǎo)電膜。
在形成由絕緣膜構(gòu)成的堤部51a和51b之后，利用溶液涂敷形成由聚乙烯咔唑構(gòu)成的光發(fā)射層52。在光發(fā)射層上形成由乙酰丙酮化鉀(表示為acacK)構(gòu)成的電子注入層53，并形成由鋁合金構(gòu)成的陰極54。在這種情況下陰極54也起鈍化膜的作用。由此形成EL元件3701。
在實施例5中由光發(fā)射層52產(chǎn)生的光向其上形成TFT的襯底輻射，如箭頭所示。
注意可以通過自由組合實施例5與實施例1-3的任何一個來實施實施例5的結(jié)構(gòu)。在本例中，參考圖24A和圖24B介紹利用本發(fā)明制造EL顯示器的例子。圖24A是表示在其上形成EL元件的有源矩陣襯底中已經(jīng)進行EL元件的密封的狀態(tài)的頂視圖。參考標號801、由虛線表示的部分表示源側(cè)驅(qū)動電路；802表示柵側(cè)驅(qū)動電路；和803表示象素部分。此外，參考標號804表示覆蓋部件；805表示第一密封部件；和806表示第二密封部件。在被第一密封部件805包圍的內(nèi)部的覆蓋部件和有源矩陣襯底之間提供填料807(見圖24B)。
參考標號808表示用于輸送輸入給源側(cè)驅(qū)動電路801、柵側(cè)驅(qū)動電路802和象素部分803的信號的連接布線，并接收來自作為到外部設(shè)備的連接端子的FPC(柔性印刷電路)809的視頻信號和時鐘信號。
這里，圖24B是對應(yīng)沿著圖24A的線A-A’截取的剖面的剖視圖。圖24A和24B中相同部分用相同標號表示。
如圖24B所示，在襯底800上形成象素部分803和源側(cè)驅(qū)動電路801。象素部分803是由多個象素形成的，每個象素包括用于控制流向EL元件的電流的TFT(未示出)(以下稱為EL驅(qū)動TFT)、用于控制EL驅(qū)動電壓的TFT(以下稱為電源控制TFT)851、電連接到其漏區(qū)的象素電極852等。在本例中，電源控制TFT851是p溝道TFT。源側(cè)驅(qū)動電路801是用其中n溝道TFT853和p溝道TFT854互補地結(jié)合的CMOS電路形成的。
在本例中，雖然采用了電源控制TFT的漏布線與EL元件的象素電極相連、其源布線與EL驅(qū)動TFT的漏布線相連的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用EL驅(qū)動TFT的漏布線與EL元件的象素電極相連、其源布線與電源控制TFT的漏布線相連的結(jié)構(gòu)。這與結(jié)合實施例1的結(jié)構(gòu)是等效的。
每個象素包括在象素電極下面的濾色器(R)855、濾色器(G)856和濾色器(B)(未示出)。這里，濾色器(R)是用于提取紅光的過濾器，濾色器(G)是用于提取綠光的濾色器，濾色器(B)是用于提取藍光的濾色器。注意濾色器(R)855是為紅光發(fā)射的象素提供的，濾色器(G)856是為綠光發(fā)射的象素提供的，濾色器(B)是為藍光發(fā)射的象素提供的。
作為提供這些濾色器的效果，首先，可以指出光發(fā)射顏色的色純度的重要性。例如，在紅光發(fā)射的象素中，紅光從EL元件輻射(在本例中可以輻射到象素電極一側(cè))，當該紅光穿過用于提取紅光的濾色器時，可以提高紅光的純度。這與綠光和藍光的情況相同。
在沒有使用濾色器的常規(guī)結(jié)構(gòu)中，可能發(fā)生這樣的問題從EL顯示器件外部進入的可見光激發(fā)EL元件的光發(fā)射層，因此不能得到所希望的顏色。但是，通過在本例中提供濾色器，只有特殊波長的光可以進入EL元件。就是說，可以防止EL元件被來自外部的光激發(fā)的缺陷。
雖然提供濾色器的結(jié)構(gòu)是常規(guī)建議的，但是已經(jīng)使用了白光發(fā)射的EL元件。在這種情況下，其它波長的光被截止以提取紅光，從而降低了亮度。但是，在本例中，例如，從EL元件輻射的紅光穿過用于提取紅光的濾色器，因而不會降低亮度。
接下來，象素電極852是由透明導(dǎo)電膜形成的，其用做EL元件的陽極。在象素電極852的兩端形成絕緣膜857，此外，形成用于發(fā)射紅光的光發(fā)射層858和用于發(fā)射綠光的光發(fā)射層859。雖然未示出，但是在相鄰象素中形成用于發(fā)射藍光的光發(fā)射層，并通過對應(yīng)紅、綠和藍的象素得到彩色顯示。當然，也為其中提供藍光的光發(fā)射層的象素提供提取藍光的濾色器。
作為EL材料，不僅可以用有機材料，也可以用無機材料。此外，除了光發(fā)射層以外，還可以采用包括電子注入層、電子傳輸層、空穴傳輸層或空穴注入層的疊層結(jié)構(gòu)。
在各光發(fā)射層上形成由具有光屏蔽性能的導(dǎo)電膜構(gòu)成的EL元件的陰極860。該陰極860對于所有象素是共用的，并通過連接布線808電連接到FPC809。
第一密封部件805是通過分配器等形成的，間隔物(未示出)被分散以鍵合覆蓋部件804。然后利用真空注入法在被有源矩陣襯底、覆蓋部件804和第一密封部件805包圍的區(qū)域中填充填料807。
在本例中，作為吸濕材料861的氧化鋇預(yù)先加到填料807中。盡管吸濕材料被加到填料中并在本例中被使用，但也可以通過將其分散成組而密封填料中的吸濕材料。盡管未示出，但也可用吸濕材料作為間隔物的材料。
在通過紫外線輻射或加熱硬化填料807之后，封閉形成在第一密封部件805中的開口部分(未示出)。當封閉第一密封部件805的開口部分時，連接布線808和FPC809利用導(dǎo)電材料862互相電連接。另外，提供第二密封部件806以覆蓋第一密封部件805的露出部分和一部分FPC809。第二密封部件806可以由與第一密封部件805相同的材料構(gòu)成。
通過使用上述方法在填料807中密封EL元件，EL元件可以與外部完全隔絕，并且可防止促進有機材料氧化的材料如外部的潮氣或氧氣進入。這樣就可以制造具有高可靠性的EL顯示器件。
注意本例的結(jié)構(gòu)可以自由地與實施例1-3的任何結(jié)構(gòu)相結(jié)合。在本例中，將介紹下述例子其中在實施例6所示的EL顯示器件中，改變了從EL元件發(fā)射的光的輻射方向和濾色器的排列。雖然圖25用于解釋，由于基本結(jié)構(gòu)與圖24B的相同，因此給修改的部分標以新的標號并做說明。
本例中，n溝道TFT被用做象素部分901中的電源控制TFT902和EL驅(qū)動TFT(未示出)。此外，象素電極903與電源控制TFT902的漏極連接，并且該象素電極903是用具有光屏蔽性能的導(dǎo)電膜形成的。在本例中，象素電極903作為EL元件的陰極。
被每個象素共用的透明導(dǎo)電膜904形成在用于發(fā)射紅光的光發(fā)射層858和用于發(fā)射綠光的光發(fā)射層859上。該透明導(dǎo)電膜904作為EL元件的陽極。
本例的特征在于濾色器(R)905、濾色器(G)906和濾色器(B)(未示出)形成在覆蓋部件804上。在采用本例的EL元件的結(jié)構(gòu)的情況下，由于從光發(fā)射層發(fā)射的光的輻射方向指向覆蓋部件一側(cè)，如果采用圖25的結(jié)構(gòu)，濾色器可以設(shè)置在光路中。
在濾色器(R)905、濾色器(G)906和濾色器(B)(未示出)形成在覆蓋部件804上時，可以減少有源矩陣襯底的臺階，并具有提高成品率和生產(chǎn)量的優(yōu)點。
注意本例的結(jié)構(gòu)可以與實施例1-3的任何結(jié)構(gòu)相結(jié)合。在本發(fā)明的EL顯示器中的EL元件的EL層中使用的材料不限于有機EL材料，本發(fā)明可以用無機EL材料實施。然而，現(xiàn)有的無機EL材料具有極高的驅(qū)動電壓，因此必須使用具有耐電壓特性的TFT，從而它們可以承受如此高的電壓。
另外，如果將來發(fā)展具有低驅(qū)動電壓的無機EL材料，可以在本發(fā)明中使用這種材料。
而且，可以自由結(jié)合本例的結(jié)構(gòu)與實施例1-7的任何結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，EL層的有機材料可以是低分子有機材料或聚合物(高分子)有機材料。作為低分子有機材料，公知的材料主要以Alq3(三-8-喹啉基糖醇-鋁(tris-8-quinoylite-aluminum))、TPD(三苯胺衍生物)等為中心。作為聚合物有機材料，可以給出π-協(xié)作聚合物材料。典型地，可以給出PPV(聚亞苯基亞乙烯基)、PVK(聚乙烯咔唑)、聚碳酸酯等。
可以用簡單的薄膜形成方法如旋涂法(還被稱為溶液涂敷法)、浸漬法、分散法、印刷法、噴墨法等形成聚合物(高分子)有機材料。聚合物有機材料具有比低分子有機材料高的耐熱性。
而且，在包含在根據(jù)本發(fā)明的EL顯示器中的EL元件中的EL層具有電子傳輸層和空穴傳輸層的情況下，電子傳輸層和空穴傳輸層可以由無機材料形成，例如由非晶Si或非晶Si1-xCx等形成的非晶半導(dǎo)體。
在非晶半導(dǎo)體中，存在大量的阻擋級，同時，非晶半導(dǎo)體在非晶半導(dǎo)體接觸其它層的界面形成大量的界面級。因而，EL元件能以低電壓發(fā)射光，同時試圖提供高亮度。
除此之外，摻雜劑(雜質(zhì))加到有機EL層中，可以改變有機EL層的發(fā)射光的顏色。這些摻雜劑包括DCM1、nile red、lubren、coumarin 6、TPB和quinaquelidon。在本例中，將參照圖13A-16C介紹同時制造象素部分的開關(guān)TFT、EL驅(qū)動TFT和形成在電源控制TFT和象素部分的周邊部分中的驅(qū)動電路部分TFT的方法。關(guān)于驅(qū)動電路，CMOS電路示于圖中，用于簡要說明。
首先，如圖13A所示制備襯底501，其中基底膜(未示出)設(shè)置在其表面上。在本例中，厚度為100nm的氧化氮化硅膜和厚度為200nm的另一氧化氮化硅膜層疊并用做結(jié)晶玻璃上的基底膜。此時，優(yōu)選地，接觸結(jié)晶玻璃襯底的膜的氮濃度保持為10-25wt％?？梢灾苯釉谑⒁r底上形成元件而無須任何基底膜。
隨后，利用公知膜形成方法在襯底501上形成厚度為45nm的非晶硅膜502。不必限制到非晶硅膜。代替地，在本例中可使用具有非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(包括微晶半導(dǎo)體膜)。這里也可以使用具有非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜，如非晶硅鍺膜。
從這到圖13C的步驟可以從引證的由本申請人申請的日本特許公開專利No.10-247735中明白。該公報公開了涉及使用如Ni作為催化劑的元素的半導(dǎo)體膜的結(jié)晶方法的技術(shù)。
首先，形成具有開口503a和503b的保護膜504。本例中使用150nm厚的氧化硅膜。通過旋涂法在保護膜504上形成含有鎳(Ni)的層505(含鎳層)。關(guān)于含Ni層的形成，可參考上述公報。
之后，如圖13B所示，在惰性氣氛中在570℃進行熱處理14小時，使非晶硅膜502結(jié)晶。此時，從與Ni接觸的區(qū)域506a和506b(以下表示為Ni添加區(qū))開始，結(jié)晶基本上與襯底平行地進行。結(jié)果是，形成具有晶體結(jié)構(gòu)的多晶硅膜507，在晶體結(jié)構(gòu)中棒狀晶體聚集并形成直線。
然后，如圖13C所示，向Ni添加區(qū)506a和506b中添加屬于15族的元素(優(yōu)選磷)，同時留下保護膜504作為掩模。由此形成其中以高濃度添加了磷的區(qū)域508a和508b(以下表示為磷添加區(qū))。
接著，如圖13C所示在惰性氣氛中在600℃進行熱處理12小時。存在于多晶硅膜507中的Ni被該熱處理移動，并且?guī)缀跛械腘i最終被磷添加區(qū)508a和508b捕獲，如箭頭所示。這被認為是由磷對金屬元素(本例中為Ni)的吸氣效應(yīng)引起的現(xiàn)象。
通過此處理，根據(jù)由SIMS(質(zhì)量二次離子分析儀)測量的值，留在多晶硅膜509中的Ni的濃度被減少到至少2×1017原子/cm3。盡管Ni是縮短半導(dǎo)體壽命的原因，當它被降低到這個程度時，它對TFT特性沒有副面影響。此外，由于該濃度是在該技術(shù)的現(xiàn)有狀態(tài)中的SIMS分析儀的測量極限，因此表示實際上可以為更低的濃度(小于2×1017原子/cm3)。
由此獲得由催化劑結(jié)晶的并被減少到催化劑不會影響TFT的操作的水平的多晶硅膜509。然后，利用構(gòu)圖工藝形成只使用多晶硅膜509的有源層510-513。此時，應(yīng)該利用上述多晶硅膜形成在下面構(gòu)圖中進行掩模對準的標記。(圖13sD)隨后，用等離子體CVD法形成厚度為50nm的氧化氮化硅膜，如圖13E所示，然后在氧化氣氛中在950℃進行熱處理1小時，并進行熱氧化處理。氧化氣氛可以是氧氣氛或其中添加氫的其它氧氣氛。
在該熱氧化處理中，氧化在有源層和氧化氮化硅膜之間的界面中進行，并氧化厚度約為15nm的多晶硅膜，由此形成厚度約為30nm的氧化硅膜。即，形成厚度為80nm的柵絕緣膜514，其中層疊了厚度為30nm的氧化硅膜和厚度為50nm的氧化氮化硅膜。被熱氧化處理制成的有源層510-513的膜厚為30nm。
隨后，如圖14A所示，形成抗蝕劑掩模515a和515b，并通過柵絕緣膜514添加給予p型的雜質(zhì)元素(以下表示為p型雜質(zhì)元素)。作為p型雜質(zhì)元素，可使用代表性地屬于13族的元素，典型地如硼或鎵。這個步驟(稱為溝道摻雜步驟)是用于控制TFT的閾值電壓的工藝。
在本例中，利用在沒有乙硼烷(B2H6)的質(zhì)量分離情況下進行等離子體激發(fā)的離子摻雜法添加硼。當然，也可以用進行質(zhì)量分離的離子注入法。根據(jù)本工藝，形成包括濃度為1×1015-1×1018原子/cm3(典型地為5×1016-5×1017原子/cm3)的硼的雜質(zhì)區(qū)516和517。
隨后，如圖1 4B所示形成抗蝕劑掩模519a和519b，并添加通過柵絕緣膜514賦予n型的雜質(zhì)元素(以下表示為n型雜質(zhì)元素)。作為n型雜質(zhì)元素，代表性地可使用屬于15族的元素，典型地為磷或砷。在本例中，使用在沒有磷化氫(PH3)的質(zhì)量分離情況下進行等離子體激發(fā)的等離子體摻雜法。被添加的磷的濃度為1×1018原子/cm3。當然也可用進行質(zhì)量分離的離子注入法。
調(diào)整劑量，從而n型雜質(zhì)元素以2×1016-5×1019原子/cm3(代表性地為5×1017-5×1018原子/cm3)的濃度被包含在通過該工藝形成的n型雜質(zhì)區(qū)520中。
隨后，進行激活添加的n型雜質(zhì)元素和p型雜質(zhì)元素的工藝，如圖14C所示。不必限制激活裝置，但是由于設(shè)置柵絕緣膜514，因此要求使用電熱爐的爐子退火工藝。另外，優(yōu)選在盡可能高的溫度進行熱處理，這是因為在圖14A所示的工藝中在有源層和作為溝道形成區(qū)的部件的柵絕緣膜之間存在具有缺陷的界面的可能性。
由于在本例中使用了具有高耐熱性的結(jié)晶玻璃，因此激活工藝在800℃用爐子退火處理進行1小時?？梢栽谘趸瘹夥罩羞M行熱氧化以保持處理氣氛，或者在惰性氣氛中進行熱處理。
該工藝使n型雜質(zhì)區(qū)520的邊緣即n型雜質(zhì)區(qū)520和圍繞n型雜質(zhì)區(qū)520的、未摻雜n型雜質(zhì)元素的區(qū)域(由圖14A的工藝形成的p型雜質(zhì)區(qū))之間的邊界(結(jié))明確。這意味著當后來完成TFT時LDD區(qū)和溝道形成區(qū)能形成良好的結(jié)。
然后，形成厚度為200-400nm的導(dǎo)電膜，并進行構(gòu)圖，形成柵極522-525。每個TFT溝道的長度是由這些柵極522-525的線寬決定的。
柵極可以由單層導(dǎo)電膜構(gòu)成，然而，優(yōu)選地，需要時可以由疊層構(gòu)成，如兩層或三層膜。公知的導(dǎo)電膜可用做柵極材料。具體地說，可使用的膜是由選自鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、和具有導(dǎo)電性的硅(Si)的元素構(gòu)成的膜；上述元素的氮化物膜(代表性地為氮化鉭膜、氮化鎢膜、或氮化鈦膜)；上述元素的結(jié)合的合金膜(典型地為Mo-W合金或Mo-Ta合金)；或者，上述元素的硅化物膜(代表性地有硅化鎢膜或硅化鈦膜)。當然它們可以具有單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。
在本例中，使用由50nm厚的氮化鎢膜(WN)和350nm厚的鎢(W)膜構(gòu)成的疊層膜。這是通過濺射法形成的。通過添加惰性氣體如Xe或Ne作為濺射氣體，可以防止膜由于應(yīng)力而剝落。
此時，分別形成疊加一部分n型雜質(zhì)區(qū)520的柵極523，其間有柵絕緣膜514。以后該疊加部分被制成與柵極疊加的LDD區(qū)。根據(jù)該圖的剖視圖，分開地看柵極524a和524b，事實上，它們互相電連接。此外，分開看柵極522和523，實際上它們互相電連接的。
然后，如圖15A所示，用柵極522-525做掩模，用自對準方式添加n型雜質(zhì)元素(本例中為磷)。此時，進行調(diào)整，以便將磷以n型雜質(zhì)區(qū)520的濃度的1/2-1/10典型地為1/3-1/4的濃度添加到如此形成的雜質(zhì)區(qū)526-533中。事實上，濃度為1×1016-5×1018原子/cm3(典型地為3×1017-3×1018原子/cm3)。
接下來，如圖15B所示，形成覆蓋柵極的抗蝕劑掩模534a-534d，然后添加n型雜質(zhì)元素(本例中為磷)，并形成包括高濃度磷的雜質(zhì)區(qū)535-539。在這里還施加使用磷化氫(PH3)的離子摻雜法，并進行調(diào)整，以便使這些區(qū)域中的磷濃度為1×1020-1×1021原子/cm3(典型地為2×1020-5×1020原子/cm3)。
通過該工藝形成n溝道型TFT的源區(qū)或漏區(qū)，并且開關(guān)TFT留下在圖15A的工藝中形成的一部分n型雜質(zhì)區(qū)528-531。該留下的部分變?yōu)殚_關(guān)TFT的LDD區(qū)。
之后，如圖15C所示，去掉抗蝕劑掩模534a-534d，并重新形成抗蝕劑掩模542。然后添加p型雜質(zhì)元素(本例中為硼)，并形成包含高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)540、541、543a、543b、544a和544b。這里，根據(jù)使用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜法，添加的硼的濃度為3×1020-3×1021原子/cm3(典型地為5×1020-1×1021原子/cm3)。
磷已經(jīng)以1×1020-1×1021原子/cm3的濃度被添加到雜質(zhì)區(qū)540、541、543a、543b、544a和544b中了。這里添加的硼的濃度至少是添加的磷的濃度的三倍。因此，預(yù)先形成的n型雜質(zhì)區(qū)完全被變?yōu)閜型雜質(zhì)區(qū)，和起P型雜質(zhì)區(qū)的作用。
下面，如圖15D所示，去掉抗蝕劑掩模542，然后形成第一層間絕緣膜546。作為第一層間絕緣膜546，使用以單層結(jié)構(gòu)或作為其組合的疊層結(jié)構(gòu)形式的包含硅的絕緣膜。優(yōu)選地，其膜厚為400nm-1.5μm。在本例中，形成800nm厚的氧化硅膜堆疊在200nm厚的氧化氮化硅膜上的結(jié)構(gòu)。
之后，激活以各自的濃度添加的n型或p型雜質(zhì)元素。希望用爐子退火法作為激活裝置。在本例中，在氮氣氛中在電熱爐中在550℃下進行熱處理4小時。
此外在包含3-100％的氫的氣氛中在300-450℃下進行熱處理1-12小時用于氫化作用。這是通過熱活化氫進行半導(dǎo)體膜的氫終止不配對鍵(hydrogen-terminate unpaired bonds)的處理。作為氫化作用的其它方法，可進行等離子體氫化作用(使用被等離子體激活的氫)。
在形成第一層間絕緣膜546的過程中進行氫化作用。更詳細地說，形成200nm厚的氧化氮化硅膜，并進行如上所述的氫化作用，然后可以形成保留的800nm厚的氧化硅膜。
隨后，如圖16A所示，在第一層間絕緣膜546中形成接觸孔，并形成源線547-550和漏布線551-553。在本例中，該電極形成有三層結(jié)構(gòu)的疊層膜，在該疊層膜中根據(jù)濺射法連續(xù)形成100nm厚的Ti膜、包含Ti的300nm厚的鋁膜和150nm厚的Ti膜。當然也可使用其它導(dǎo)電膜。
然后，形成厚度為50-500nm厚(典型地為200-300nm厚)的第一鈍化膜554。在本例中，300nm厚的氧化氮化硅膜被用做第一鈍化膜554。也可用氮化硅膜代替。
此時，在形成氧化氮化硅膜之前，使用包含氫的氣體如H2或NH3進行等離子體處理是很有效的。通過該處理激活的氫被輸送給第一層間絕緣膜546，并通過熱處理提高第一鈍化膜554的膜質(zhì)量。同時，由于添加到第一層間絕緣膜546中的氫擴散到下側(cè)，因此有源層能夠有效地被氫化。
接著，如圖16B所示，形成由有機樹脂構(gòu)成的第二層間絕緣膜555。聚酰亞胺、丙烯酸纖維、或BCB(苯并環(huán)丁烯)可用做有機樹脂。特別是，由于需要第二層間絕緣膜555以平面化由TFT形成的高度差，因此希望使用平滑度優(yōu)異的丙烯酸膜。在本例中丙烯酸膜被形成為2.5μm厚。
然后，在第二層間絕緣膜555和第一鈍化膜554中形成到達漏布線553的接觸孔，之后形成象素電極(陽極)556。在本例中，通過形成110nm厚并構(gòu)圖而形成氧化銦錫膜(ITO)作為象素電極?？墒褂猛该鲗?dǎo)電膜，其中也可以使用2-20％的氧化鋅(ZnO)和氧化銦錫混合物。該象素電極是EL元件203的陽極。
隨后，形成500nm厚的包含硅的絕緣膜(在本例中為氧化硅膜)，然后在對應(yīng)象素電極556的位置形成開口，并形成第三層間絕緣膜557。在形成開口時，通過使用濕腐蝕法可以很容易地形成錐形側(cè)壁。如果開口的側(cè)壁沒有足夠的平緩坡度，由高度差引起的EL層的退化將導(dǎo)致很嚴重的問題。
接著，在沒有空氣釋放的情況下用真空淀積法形成EL層558和陰極(MgAg電極)559。該EL層的厚度為80-200nm(典型為100-120nm)，其陰極559的厚度為180-300nm(典型為200-250nm)。
在此工藝中，為對應(yīng)紅色的象素、對應(yīng)綠色的象素和對應(yīng)藍色的象素依次形成EL層和陰極。但是，由于EL層對溶液的容差不好，因此它們必須單獨地為每種顏色形成而不能使用平板印刷技術(shù)。這樣，優(yōu)選使用金屬掩模屏蔽除了所希望的一個以外的象素，并選擇地為所希望的象素形成EL層。
詳細地說，首先設(shè)置掩模用于遮蔽除了對應(yīng)紅色的象素以外的所有象素，利用掩模選擇形成紅光發(fā)射的EL層和陰極。然后，設(shè)置另一個掩模用于遮蔽除了對應(yīng)綠色的象素以外的所有象素，利用該掩模選擇形成綠光發(fā)射的EL層和陰極。之后，如上所述，設(shè)置另一掩模用于遮蔽除了對應(yīng)藍色的象素以外的所有象素，利用該掩模選擇形成藍光發(fā)射的EL層和陰極。在這種情況下，不同的掩模用于各個顏色。代替地，對于它們來說可以使用相同的掩模。優(yōu)選地，在不破壞真空的情況下進行處理，直到形成用于所有象素的EL層和陰極為止。
公知材料可用于EL層558。優(yōu)選地，考慮到驅(qū)動電壓，可以是有機材料。例如，EL層可以形成有由空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層和電子注入層構(gòu)成的四層結(jié)構(gòu)。在本例中，以使用MgAg電極作為EL元件203的陰極為例，當然也可以使用其它公知材料。
作為保護電極560，可用含有鋁作為主要成分的導(dǎo)電層。該保護電極560是在形成EL層和陰極時使用另外的掩模并利用真空淀積法形成的。此外，保護電極是在形成EL層和陰極之后連續(xù)形成的而沒有空氣釋放。
最后，形成厚度為300nm并由氮化硅膜構(gòu)成的第二鈍化膜561。具體地，保護電極560起到保護EL層不接觸水的作用。而且，通過形成第二鈍化膜561可提高EL元件203的可靠性。
完成具有如圖16C所示結(jié)構(gòu)的有源矩陣型EL顯示器件。該器件由開關(guān)TFT201、EL驅(qū)動TFT202、電源控制TFT203、驅(qū)動電路n溝道型204和驅(qū)動電路p溝道型TFT205構(gòu)成。
實際上，優(yōu)選地，該器件利用高度氣密保護膜(疊層膜，紫外線固化樹脂膜等)或如陶瓷密封料等外殼材料封裝(密封)，以便在完成如圖16C所示的結(jié)構(gòu)后不暴露于空氣。在本例中將介紹圖1所示的源信號側(cè)驅(qū)動電路102的詳細結(jié)構(gòu)。在本例中使用的源信號側(cè)驅(qū)動電路的例子的電路圖示于圖21中。
移位寄存器801、鎖存器(A)802和鎖存器(B)803的設(shè)置如圖所示。注意在實施例1中一組鎖存器(A)802和鎖存器(B)803對應(yīng)四個源信號線SLine_1到SLine_4。此外，在本例中沒有形成用于改變信號電壓的幅度的寬度的電平移位器，但是這可以由設(shè)計者適當?shù)匦纬伞?br> 通過圖中所示的布線，時鐘信號CK、其中CK的極性被倒置的時鐘信號CKb、啟動脈沖SP、和驅(qū)動方向改變信號SL/R分別被輸入到移位寄存器801中。另外，利用圖中所示的布線，從外部輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)信號VD被輸入到鎖存器(A)802中。鎖存信號S_LAT和S_LAT的極性被倒置的S_LATb利用圖中所示布線被輸入到鎖存器(B)803中。
關(guān)于鎖存器(A)802的詳細結(jié)構(gòu)，介紹儲存對應(yīng)源信號線SLine_a的數(shù)字數(shù)據(jù)信號的鎖存器(A)802的部分804的例子。鎖存器(A)802的部分804具有兩個時鐘反相器和兩個反相器。
鎖存器(A)802的部分804的頂視圖示于圖22中。參考標號831a和831b各表示形成鎖存器(A)802的部分804的一個反相器的TFT的有源層，參考標號836表示形成一個反相器的TFT的公用柵極。此外，參考標號832a和832b各表示形成鎖存器(A)802的部分804的一個反相器的另一個TFT的有源層，參考標號837a和837b分別表示形成在有源層832a和832b上的柵極。注意柵極837a和837b是電連接的。
參考標號833a和833b各表示形成鎖存器(A)802的部分804的一個時鐘反相器的TFT的有源層。柵極838a和838b形成在有源層833a上，變?yōu)殡p柵結(jié)構(gòu)。此外，柵極838b和839形成在有源層833b上，變?yōu)殡p柵結(jié)構(gòu)。
參考標號834a和834b各表示形成鎖存器(A)802的部分804的另一個時鐘反相器的TFT的有源層。柵極839和840形成在有源層834a上，變?yōu)殡p柵結(jié)構(gòu)。另外，柵極804和841形成在有源層834b上，成為雙柵結(jié)構(gòu)。通過實施本發(fā)明形成的EL顯示器件(EL組件)由于其自光發(fā)射性能而在明亮位置的清晰度優(yōu)于液晶顯示器件。因此，本發(fā)明可用做直視型EL顯示器(表示配備有EL組件的顯示器)的顯示部分。作為EL顯示器，有個人計算機監(jiān)視器、TV接收監(jiān)視器、和廣告顯示監(jiān)視器等等。
本發(fā)明可被操作到包括作為組成部件的顯示器的所有電子設(shè)備，包括前述EL顯示器。
作為電子設(shè)備，有EL顯示器、視頻攝像機、數(shù)字攝像機、頭部安裝型顯示器、汽車導(dǎo)航設(shè)備、個人計算機、便攜式信息終端(可移動計算機、可移動電話、電子筆記本等)、和提供有記錄介質(zhì)的圖像重現(xiàn)設(shè)備(具體地說，是能再現(xiàn)記錄介質(zhì)和配備能顯示如光盤(CD)、激光視盤(LD)、或數(shù)字視頻盤(DVD)的圖像的顯示器的器件)。電子設(shè)備的例子示于圖17A-17E中。
圖17A表示個人計算機，包括主體2001、外殼2002、顯示部分2003、和鍵盤2004。本發(fā)明的EL顯示器可用做顯示部分。
圖17B表示視頻攝像機，包括主體2101、顯示器件2102、聲音輸入部分2103、操作開關(guān)2104、電池2105、和圖像接收部分2106。本發(fā)明的EL顯示器可用做顯示部分。
圖17C表示頭部安裝型EL顯示器的一部分(右側(cè))，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、和顯示器件2306、本發(fā)明的EL顯示器可用做顯示部分。
圖17D表示具有記錄介質(zhì)的圖像重現(xiàn)設(shè)備(具體地說，DVD再現(xiàn)機)，包括主體2401、記錄介質(zhì)2402(CD、LD、DVD等)、操作開關(guān)2403、顯示部分(a)2404、顯示部分(b)2405。顯示部分(a)主要顯示圖像信息，顯示部分(b)主要顯示字符信息。本發(fā)明的EL顯示器可用做具有記錄介質(zhì)的圖像重現(xiàn)設(shè)備的顯示部分(a)和(b)。本發(fā)明適用于作為提供有記錄介質(zhì)的圖像重現(xiàn)設(shè)備的CD播放機或游戲機。
圖17E表示便攜式(可移動)計算機，包括主體2501、攝像機2502、圖像接收部分2503、操作開關(guān)2504、和顯示部分2505。本發(fā)明的EL顯示器可用做便攜式(可移動)計算機的顯示部分。
如果在將來提高了EL材料的發(fā)光亮度，本發(fā)明將適用于前式或后式投影儀。
本發(fā)明具有很寬的應(yīng)用范圍，如上所述，并適用于所有領(lǐng)域中的電子設(shè)備。本例的電子設(shè)備可通過實施例1-11的自由組合得到的任何結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過連接到電源控制TFT的柵極上的外部開關(guān)可以控制EL驅(qū)動電壓，并且可以去掉連接到對置電極上的常規(guī)大功率外部開關(guān)，用于控制EL驅(qū)動電壓。這樣，可以除去由連接到對置電極上的大功率外部開關(guān)引起的EL驅(qū)動電路的電流值的限制，并能夠防止由于連接到對置電極上的大功率外部開關(guān)引起的頻率特性的退化和防止灰度等級數(shù)量的減少。
注意電源控制TFT可以與開關(guān)TFT和EL驅(qū)動TFT同時形成。
權(quán)利要求
1.一種電致發(fā)光有源矩陣顯示器，包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和以矩陣形式排列的多個像素，所述多個像素中的每一像素均包括開關(guān)薄膜晶體管，EL驅(qū)動薄膜晶體管，電源控制薄膜晶體管，和EL元件，和其中所述開關(guān)薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一電連接到所述多條源信號線之一，而另一個則電連接到所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的柵電極；所述開關(guān)薄膜晶體管的柵電極電連接到所述柵信號線之一；所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一電連接到所述多條電源供給線之一；所述電源控制薄膜晶體管控制所述EL元件的陰極和陽極之間的電位差；所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的另一個電連接到所述電源控制薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一；所述電源控制薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的另一個電連接到所述EL元件的陽極和陰極之一；以及所述電源控制薄膜晶體管的柵電極電連接到所述多條電源控制線之一。
2.一種電致發(fā)光有源矩陣顯示器，包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和以矩陣形式排列的多個像素，所述多個像素中的每一像素均包括開關(guān)薄膜晶體管，EL驅(qū)動薄膜晶體管，電源控制薄膜晶體管，和EL元件，其中所述開關(guān)薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一電連接到所述多條源信號線之一，而另一個則電連接到所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的柵電極；所述開關(guān)薄膜晶體管的柵電極電連接到所述柵信號線之一；所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一電連接到所述EL元件的陰極和陽極之一；所述電源控制薄膜晶體管控制所述EL元件的陰極和陽極之間的電位差；所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的另一個電連接到所述電源控制薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一；所述電源控制薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的另一個電連接到所述多條電源供應(yīng)線之一；以及所述電源控制薄膜晶體管的柵電極電連接到所述多條電源控制線之一。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，用數(shù)字數(shù)據(jù)信號來控制一個幀周期中的發(fā)光周期，所述發(fā)光周期被定義為EL元件發(fā)光的周期。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，一個幀周期包括n個子幀周期SF1、SF2、…、SFn，其中，所述n個子幀周期包括寫入周期Ta1、Ta2、…、Tan和顯示周期Ts1、Ts2、…、Tsn，其中，在寫入周期Ta1、Ta2、…、Tan中，多個數(shù)字數(shù)據(jù)信號被輸入到所有多個像素，用數(shù)字數(shù)據(jù)信號來選擇在顯示周期Ts1、Ts2、…、Tsn中多個EL元件是發(fā)光還是不發(fā)光，寫入周期Ta1、Ta2、…、Tan的長度都是完全相同的，顯示周期Ts1、Ts2、…、Tsn的長度之比用20∶2-1∶…∶2-(n-1)來表示。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，每個所述像素在所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的柵電極和電連接到所述EL驅(qū)動薄膜晶體管的源區(qū)和漏區(qū)的所述之一的電源供給線之間還包括電容器。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，多個EL元件中的每一個在陽極與陰極之間都包括EL層，和其中，所述EL層包括從低分子有機材料和聚合物有機材料構(gòu)成的組中選擇的一個。
7.如權(quán)利要求6的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，所述低分子有機材料是從Alq3(三-8-喹啉糖醇-鋁)和TPD(三苯基胺衍生物)構(gòu)成的組中選擇的一種材料。
8.如權(quán)利要求6的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，所述聚合物有機材料是從PPV(聚亞苯基亞乙烯基)、PVK(聚乙烯基咔唑)和聚碳酸酯構(gòu)成的組中選擇的一種材料。
9.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，一個幀周期是1/60秒或以下。
10.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，所述多條電源控制線連接到一個低電功率外部開關(guān)。
11.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器，其中，在每個像素中的電源控制薄膜晶體管被同時施加一個控制信號。
12.一種使用權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器的計算機。
13.一種使用權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器的攝像機。
14.一種使用權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器的DVD播放機。
15.一種使用權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器的數(shù)碼照相機。
16.一種使用權(quán)利要求1-4中任一項所述的電致發(fā)光有源矩陣顯示器的便攜式信息終端。
17.如權(quán)利要求16所述的便攜式信息終端是選自移動計算機、移動電話和電子書之一。
全文摘要
提供一種電子器件，它可防止因連接到對置電極的大電功率外部開關(guān)所引起的頻率特性的劣化和防止灰度等級數(shù)量的減少。該電子器件包括多條源信號線；多條柵信號線；多條電源供給線；多條電源控制線；和多個像素。每一多個像素包括開關(guān)薄膜晶體管；EL驅(qū)動薄膜晶體管；電源控制薄膜晶體管；和EL元件。其中，電源控制薄膜晶體管控制EL元件的陰極和陽極之間的電位差。
文檔編號G09G3/30GK1722921SQ200510078110
公開日2006年1月18日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者小山潤 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所