專利名稱：顯示器件及采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器件及采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)，更確切地說是涉及能夠以低的功耗顯示高清晰度和多灰度圖象的顯示器件以及采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，在諸如玻璃襯底或塑料襯底之類的具有絕緣表面的襯底上制作多晶硅薄膜的技術(shù)已有迅速進(jìn)展。對于其中用多晶硅薄膜作為有源層而制作的TFT(薄膜晶體管)被提供為象素部分中的開關(guān)元件的顯示器件以及其中用來驅(qū)動象素的電路被制作在象素部分外圍的有源矩陣顯示器件，已經(jīng)開展了積極的研究和開發(fā)。
上述顯示器件的最大優(yōu)點一般是厚度薄、重量輕、以及功耗低。利用這些優(yōu)點，顯示器件被用作諸如筆記本計算機(jī)之類的便攜式信息處理器件的顯示部分或便攜式小型博奕計算機(jī)的顯示部分。
在個人計算機(jī)或小型博奕計算機(jī)中，除了顯示器件之外，顯示系統(tǒng)往往還安裝有圖象處理器件。此處，顯示系統(tǒng)表示一種系統(tǒng)，它具有對中央處理器(以下稱為CPU)中執(zhí)行的運算過程的結(jié)果進(jìn)行接收處理并在顯示部分顯示圖象的功能。而且，圖象處理器件表示一種器件，它接收CPU中執(zhí)行的運算的結(jié)果，并形成要送到顯示系統(tǒng)中的顯示器件的圖象數(shù)據(jù)。而且，顯示器件表示一種器件，它將圖象處理器件中形成的圖象數(shù)據(jù)顯示為顯示部分中的圖象。顯示部分表示一個區(qū)域，它由多個象素組成，并在其中顯示圖象。
為了對大量圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行高速顯示，圖象處理器件往往由專用于圖象處理的運算處理器件(以下稱為GPU，即圖象處理單元)、作為存儲器件的用來存儲圖象數(shù)據(jù)的視頻隨機(jī)存取存儲器(以下稱為VRAM)、顯示處理器件等構(gòu)成。
此處，GPU表示一種專用電路，它被專門用來進(jìn)行形成圖象數(shù)據(jù)的運算處理，或是一種部分包括具有進(jìn)行形成圖象數(shù)據(jù)的運算處理功能的電路的電路。因此，在CPU中進(jìn)行部分或全部形成圖象數(shù)據(jù)的運算處理的情況下，CPU包括GPU。而且，圖象數(shù)據(jù)表示有關(guān)顯示圖象的色彩和灰度的信息，并表示一種能夠被存儲在存儲器中的電信號。VRAM以一屏的圖象數(shù)據(jù)來存儲。而且，顯示處理器件由具有形成從圖象數(shù)據(jù)送到顯示器件的圖象信號的功能的電路組成。圖象信號表示用來改變顯示器件中顯示部分的灰度的電信號。例如，在液晶顯示器件的情況下，圖象信號相當(dāng)于施加到象素電極的電壓信號。
圖2A是第一常規(guī)例子的結(jié)構(gòu)方框圖，而圖2B是第二常規(guī)例子的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖2A中，顯示系統(tǒng)200由圖象處理器件202、顯示器件203、以及顯示控制器204構(gòu)成，并與CPU 201交換數(shù)據(jù)和控制信號。圖象處理器件202由GPU 205、VRAM 206、以及顯示處理電路207構(gòu)成。另一方面，在圖2B中，顯示系統(tǒng)210由圖象處理器件212、顯示器件213、以及顯示控制器214構(gòu)成，并與CPU 211交換數(shù)據(jù)和控制信號。圖象處理器件212由GPU 215、GPU 216、VRAM 217、VRAM 218、以及顯示處理電路219構(gòu)成。雙通道RAM常常被用作VRAM 206、217、和218，在雙通道RAM中，可以用一個通道進(jìn)行寫入，同時用另一個通道進(jìn)行讀出。
以下，顯示系統(tǒng)的工作將被描述為顯示圖象的情況，其中構(gòu)成圖象的各個結(jié)構(gòu)組成部分(以下稱為圖象結(jié)構(gòu)組成部分)是字符301和背景302，且其中字符301來回移動，如圖3所示。
首先描述圖2A所示的第一常規(guī)例子。CPU 201對字符301的位置和方向、背景302的位置等進(jìn)行數(shù)據(jù)運算。運算的結(jié)果被傳輸?shù)斤@示系統(tǒng)200，被GPU 205接收。GPU 205進(jìn)行運算處理，以便將CPU 201的運算結(jié)果轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)。例如，GPU 205對字符301的圖象數(shù)據(jù)的形成、背景302的圖象數(shù)據(jù)的形成、圖象數(shù)據(jù)的重疊等進(jìn)行運算處理，從而將顯示圖象的彩色和灰度轉(zhuǎn)換成被二進(jìn)制數(shù)字壓縮的數(shù)據(jù)。圖象述矩被存儲到VRAM 206中，并根據(jù)顯示時刻被周期性地讀出。讀出的圖象數(shù)據(jù)在顯示處理電路207中被轉(zhuǎn)換成圖象信號，然后被傳輸?shù)斤@示器件203。此處，在例如液晶顯示器件的情況下，顯示處理電路207相當(dāng)于諸如DAC(DA轉(zhuǎn)換器)的用來進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電壓信號的電路，而圖象信號相當(dāng)于根據(jù)顯示部分的象素的灰度的模擬數(shù)據(jù)。顯示器件203的顯示時刻控制由顯示控制器204進(jìn)行。
接著解釋圖2B所示的第二常規(guī)例子。CPU 211對字符301的位置和方向、背景302的位置等進(jìn)行數(shù)據(jù)運算。運算的結(jié)果被送到顯示系統(tǒng)210，且GPU 215和GPU 216分別接收執(zhí)行運算所需的結(jié)果。在此常規(guī)例子中，GPU 215接收CPU運算結(jié)果中的字符301的位置和方向上的運算結(jié)果。而且，GPU 216接收CPU運算結(jié)果中的背景302等的位置上的運算結(jié)果。接著，GPU 215形成字符301的圖象數(shù)據(jù)。形成的字符圖象數(shù)據(jù)被存儲到VRAM 217中。而且，GPU 216形成背景302的圖象數(shù)據(jù)。形成的背景圖象數(shù)據(jù)被存儲到VRAM 218中。然后，GPU 215和GPU 216彼此同步并讀出存儲在VRAM 217中的字符圖象數(shù)據(jù)和存儲在VRAM 218中的背景圖象數(shù)據(jù)，并在GPU 216中進(jìn)行圖象數(shù)據(jù)的合成。在顯示處理電路219中，組合(composed)的整個圖象數(shù)據(jù)根據(jù)顯示時刻被轉(zhuǎn)換成圖象信號，然后被傳輸?shù)斤@示器件213。顯示器件213的顯示時刻控制由顯示控制器214進(jìn)行。
在圖2A所示的第一常規(guī)例子中，字符和背景的圖象數(shù)據(jù)在GPU 205中被形成，因而在字符和背景的圖象數(shù)據(jù)被頻繁更新的情況下，運算量是巨大的。另一方面，要求VRAM 206具有足以存儲對應(yīng)于一屏的圖象數(shù)據(jù)的存儲量。而且，在顯示器件中每次進(jìn)行各個幀的顯示圖象的重新成像(以下稱為圖象刷新)時，必須從VRAM 206讀出對應(yīng)于一屏的圖象數(shù)據(jù)。因此，即使在被顯示的圖象完全不被更新的情況下，也進(jìn)行讀出，VRAM 206中的功耗于是很大。因此，當(dāng)執(zhí)行高清晰度和多灰度圖象顯示時，GPU 205的運算量進(jìn)一步增加，且VRAM 206的存儲量進(jìn)一步增加，這就在圖象刷新時導(dǎo)致功耗的進(jìn)一步增加。
另一方面，在圖2B所示的第二常規(guī)例子中，字符圖象數(shù)據(jù)的形成和背景圖象數(shù)據(jù)的形成由GPU 215和GPU 216分別進(jìn)行。因此，即使字符和背景的圖象數(shù)據(jù)頻繁更新，各個GPU中的運算處理量也少于第一常規(guī)例子中GPU 205的運算處理量。但需要二個VRAM的事實仍然存在，亦即需要大的存儲容量。而且，每次圖象刷新時都在顯示器件中進(jìn)行字符圖象數(shù)據(jù)和背景圖象數(shù)據(jù)的重疊處理。因此，也需要從VRAM217和VRAM 218周期性地讀出圖象數(shù)據(jù)。亦即，即使在字符圖象數(shù)據(jù)或背景圖象數(shù)據(jù)完全不被更新的情況下，也進(jìn)行讀出，功耗因而大。因此，當(dāng)執(zhí)行高清晰度和多灰度顯示時，VRAM 217和VRAM 218中的功耗增加。
如上所述，常規(guī)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在顯示器件中以高的成像速度執(zhí)行高清晰度和多灰度顯示時，有下列問題。亦即出現(xiàn)問題(1)要求GPU具有相當(dāng)大的運算能力，因而增大GPU的芯片尺寸，以及問題(2)要求VRAM具有大的存儲容量，因而增大VRAM的芯片尺寸。這些問題導(dǎo)致圖象處理器件的安裝面積或安裝體積增大。而且出現(xiàn)問題(3)在圖象刷新時，需要從VRAM讀出大量圖象數(shù)據(jù)，導(dǎo)致功耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的因而是提供一種顯示器件，以及提供一種采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)，此顯示器件(1)能夠減少GPU的運算處理量，(2)在顯示器件外面不需要用來存儲對應(yīng)于一屏的圖象數(shù)據(jù)的存儲器件，以及(3)能夠進(jìn)行顯示而無須在圖象刷新時從VRAM周期性地讀出數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，顯示器件由各包括存儲電路、運算處理電路、顯示處理電路的象素以及各具有在任意存儲電路中存儲圖象數(shù)據(jù)的功能的電路構(gòu)成。顯示系統(tǒng)由具有上述結(jié)構(gòu)的顯示器件以及包括GPU和用來存儲某些圖象結(jié)構(gòu)組成部分的圖象數(shù)據(jù)的存儲器件的圖象處理器件構(gòu)成。在顯示系統(tǒng)中，通過GPU中的運算處理，為各個圖象結(jié)構(gòu)組成部分形成圖象數(shù)據(jù)。形成的圖象數(shù)據(jù)被存儲在各個象素的相應(yīng)存儲電路或圖象處理器件的存儲器件中。存儲在圖象處理器件的存儲器件中的圖象數(shù)據(jù)被饋送到各個象素的運算處理電路，并與存儲在各個象素的存儲電路中的圖象數(shù)據(jù)組合。然后，組合的圖象數(shù)據(jù)在顯示處理電路中被轉(zhuǎn)換為圖象信號。
利用采用上述顯示器件的上述顯示系統(tǒng)，從而能夠在象素中進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)中在GPU內(nèi)進(jìn)行的運算處理部分，同時其余的處理在GPU中進(jìn)行。于是，在根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中，能夠減少GPU的運算處理量而不增大安裝面積和安裝體積。而且，在圖象結(jié)構(gòu)組成部分中，變化很小的組成部分的圖象數(shù)據(jù)被存儲在象素的存儲電路中，從而能夠減小顯示系統(tǒng)的尺寸并減小重量和功耗。因而提供了適合于高清晰度大尺寸圖象顯示的顯示器件。
本說明書公開的根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)涉及到一種顯示器件，它包括由排列在矩陣中的多個象素組成的象素部分，其特征在于，多個象素各具有用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的1位的存儲電路、用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路、以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)涉及到一種顯示器件，它包括由排列在矩陣中的多個象素組成的象素部分，其特征在于，多個象素各具有用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的n位(n是≥2的自然數(shù))的存儲電路、用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路、以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)涉及到一種顯示器件，它包括由排列在矩陣中的多個象素組成的象素部分，其特征在于，多個象素各具有用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的m個(m是≥2的自然數(shù))1位的存儲電路、用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路、以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)涉及到一種顯示器件，它包括由排列在矩陣中的多個象素組成的象素部分，其特征在于，多個象素各具有用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的m個(m是≥2的自然數(shù))n位(n是≥2的自然數(shù))的存儲電路、用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路、以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，運算處理最好是用來組合第一圖象數(shù)據(jù)和第二圖象數(shù)據(jù)的運算。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，顯示處理電路最好由D/A轉(zhuǎn)換器電路組成。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好提供用來根據(jù)圖象信號而改變象素灰度的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好提供用來依次驅(qū)動各位的存儲電路的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好提供用來將第一圖象數(shù)據(jù)依次輸入到各位的存儲電路的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好提供用來將第二圖象數(shù)據(jù)依次饋送到各位的運算處理電路的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好提供用來在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的裝置。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，各個存儲電路可以由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)組成。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，各個存儲電路可以由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)組成。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路最好由薄膜晶體管組成，各個薄膜晶體管包括由制作在選自由單晶半導(dǎo)體襯底、石英襯底、玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底、以及SOI襯底組成的組中的一種襯底上的半導(dǎo)體薄膜組成的有源層。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，具有依次驅(qū)動各位的存儲電路的功能的電路，最好制作在與象素部分相同的襯底上。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，具有依次將第一圖象數(shù)據(jù)輸入到各位的存儲電路的功能的電路，最好制作在與象素部分相同的襯底上。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，具有依次將第二圖象數(shù)據(jù)饋送到各位的運算處理電路的功能的電路，最好制作在與象素部分相同的襯底上。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，具有在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的功能的電路，最好制作在與象素部分相同的襯底上。
在上述結(jié)構(gòu)的任何一種中，最好用連續(xù)振蕩激光器晶化方法來制作半導(dǎo)體薄膜。
具有任何一種上述結(jié)構(gòu)的顯示器件被組合到電子器件中是有效的。
顯示系統(tǒng)可以由具有任何一種上述結(jié)構(gòu)的顯示器件以及由專門用于圖象處理的運算處理器件和存儲器件構(gòu)成的圖象處理器件來構(gòu)成是有效的。
具有上述結(jié)構(gòu)的顯示系統(tǒng)被組合到電子器件中是有效的。


在附圖中圖1A和1B是方框圖，用來解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示器件和采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2A和2B是方框圖，用來解釋常規(guī)顯示器件和采用此顯示器件的常規(guī)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖3示出了顯示圖象的例子；
圖4是根據(jù)實施方案1的象素的電路圖；圖5是根據(jù)實施方案2的象素的電路圖；圖6A-6D是剖面圖，示出了根據(jù)實施方案3的顯示器件的制造工藝；圖7A-7D是剖面圖，示出了根據(jù)實施方案3的顯示器件的制造工藝；圖8A-8D是剖面圖，示出了根據(jù)實施方案4的顯示器件的制造工藝；圖9A-9D是剖面圖，示出了根據(jù)實施方案5的顯示器件的制造工藝；圖10是根據(jù)實施方案6的激光光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖11示出了根據(jù)實施方案6的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的SEM照片；圖12示出了根據(jù)實施方案7的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的SEM照片；圖13示出了根據(jù)實施方案7的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的拉曼光譜；圖14A-14H是剖面圖，示出了根據(jù)實施方案8的TFT的制造工藝；圖15A和15B示出了根據(jù)實施方案8的TFT的電學(xué)特性；圖16A-16C示出了根據(jù)實施方案9的TFT的制造工藝圖17A和17B示出了根據(jù)實施方案9的TFT的電學(xué)特性；圖18A和18B示出了根據(jù)實施方案9的TFT的電學(xué)特性；圖19A和19B示出了根據(jù)實施方案9的TFT的電學(xué)特性；圖20A-20F示出了根據(jù)實施方案10的電子器件；而圖21A-21B示出了根據(jù)實施方案10的電子器件。
具體實施例方式
在一個實施方案中，將描述根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的典型結(jié)構(gòu)以及采用根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的顯示系統(tǒng)。
以下，參照圖1A和1B所示的方框圖來描述顯示器件和采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案模式的顯示器件和采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)。顯示系統(tǒng)100由圖象處理器件102和顯示器件103構(gòu)成，并與CPU 101交換數(shù)據(jù)和控制信號。圖象處理器件102由GPU 104組成。而且，顯示器件103包括象素部分105、行譯碼器106、以及列譯碼器107。象素部分105包含多個象素110。而且，圖1B是象素108的詳細(xì)方框圖，且象素110包括象素存儲電路111和112、象素運算處理電路117、以及象素顯示處理電路118。象素存儲電路111(112)包括存儲元件113和114(115和116)。注意，在3個象素中可以包括3個或更多個象素存儲電路。
一個象素的圖象數(shù)據(jù)被保存在各個VRAM 120和象素存儲電路111和112中。
在象素部分105中，象素110被排列在矩陣中。行譯碼器106和列譯碼器107能夠選擇特定的象素存儲電路。列譯碼器107或行譯碼器106包括具有用來將圖象數(shù)據(jù)寫入到被選擇的象素存儲電路111和112中的裝置的電路。象素存儲電路111和112由1位、2位、或更多位的存儲元件113-116組成。象素存儲電路111和112各由多位存儲元件組成，從而能夠執(zhí)行例如多灰度顯示。在此情況下，行譯碼器106和列譯碼器107選擇特定象素的特定位的存儲元件113-116，而列譯碼器107可以包括具有用來將圖象數(shù)據(jù)寫入到被選擇的存儲元件113-116中的裝置的電路。象素運算處理電路117由用來對存儲在各個象素存儲電路中的圖象數(shù)據(jù)和存儲在VRAM 120中的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的邏輯電路組成。來自VRAM 120的圖象數(shù)據(jù)被源驅(qū)動電路108和柵驅(qū)動電路109依次饋送到象素110。象素顯示處理電路118具有將圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象信號的功能。
為了解釋根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的具體驅(qū)動方法，接著描述圖3所示圖象的顯示方法，其中字符301來回移動，圖象由字符301和背景302構(gòu)成。
首先，CPU 101對字符301的中心位置和方向等進(jìn)行數(shù)據(jù)運算，并對背景302的上滾等進(jìn)行運算。CPU 101的運算結(jié)果被GPU 102中的運算處理轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)。例如，從字符301的方向數(shù)據(jù)形成字符301的圖象數(shù)據(jù)，且此圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成其中每個象素的彩色和灰度由二進(jìn)制數(shù)字表示的數(shù)據(jù)。在本實施方案模式中，字符301的圖象數(shù)據(jù)和背景302的圖象數(shù)據(jù)被分別存儲到VRAM 102和象素存儲電路111或112中。
根據(jù)圖象刷新的時刻，存儲在VRAM中的字符301的圖象數(shù)據(jù)被隨后讀出并饋送到相應(yīng)的象素運算處理電路117。在各個象素運算處理電路117中，字符301的圖象數(shù)據(jù)和存儲在象素存儲電路111或112中的背景302的圖象數(shù)據(jù)被組合。整個組合圖象數(shù)據(jù)然后被各個象素中的象素顯示處理電路118轉(zhuǎn)換成圖象信號。例如，在液晶顯示器件的情況下，圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成施加到液晶元件電極的電壓數(shù)值。象素顯示處理電路118是一種用來將圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有邏輯灰度的圖象信號的電路，諸如DAC。
本實施方案模式的特征在于，顯示系統(tǒng)由顯示器件構(gòu)成，顯示器件具有在各象素中的具有進(jìn)行在現(xiàn)有技術(shù)GPU中已經(jīng)進(jìn)行的部分運算處理功能的電路，或用來存儲對應(yīng)于一屏顯示所需的圖象數(shù)據(jù)的存儲電路。采用上述顯示器件，能夠減少GPU中的運算處理量。而且，能夠減少圖象處理器件所需的零件數(shù)目，因而能夠減小顯示系統(tǒng)的尺寸和重量。而且，在顯示靜態(tài)圖象的情況下，或在僅僅改變部分顯示圖象的情況下，能夠明顯地降低功耗。從而提供適合于高清晰度和大尺寸圖象顯示的顯示器件。
顯示器件可以包括具有用來同時選擇多個象素并將圖象數(shù)據(jù)存儲到被選擇的象素內(nèi)的象素存儲電路中的裝置的電路。例如，可以包括能夠?qū)Ω鱾€行同時選擇8個象素的譯碼器電路以及用來將數(shù)據(jù)寫入到8個象素內(nèi)的象素存儲電路中的電路。而且，在執(zhí)行彩色顯示的情況下，可以包括具有用來選擇R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)的1-3個象素的裝置的電路。利用上述結(jié)構(gòu)，能夠縮短用來將數(shù)據(jù)寫入到象素存儲電路中的時間，使得能夠顯示清晰度更高和尺寸更大的圖象。
在本實施方案模式的顯示器件中，圖象處理器件和顯示器件可以被安裝在同一個襯底上或安裝在分立的襯底上。在圖象處理器件和顯示器件被安裝在同一個襯底上的情況下，可以用TFT來構(gòu)成GPU。這種結(jié)構(gòu)能夠簡化布線，導(dǎo)致更低的功耗。
本實施方案模式能夠被用于液晶顯示器件、采用自發(fā)光元件的顯示器件、及其驅(qū)動方法。
實施方案1在本實施方案中，作為具有實施方案模式所示的結(jié)構(gòu)的顯示器件的例子，給出了一種液晶顯示器件，它包括各由二個由2位存儲元件組成的象素存儲電路構(gòu)成的象素、象素運算處理電路、以及由DAC組成的象素顯示處理電路。以下描述根據(jù)本實施方案的液晶顯示器件的象素電路結(jié)構(gòu)和各個象素的顯示方法。注意，在本實施方案中解釋了單色顯示器的象素，但在執(zhí)行彩色顯示的情況下，與本實施方案相同的結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于RGB中的每一個。
圖4是本實施方案中液晶顯示器件的象素的電路圖。在圖4中，示出了象素401、象素存儲電路402、象素運算處理電路403、以及象素顯示處理電路404。液晶元件405被夾在象素電極406與公共電位線408之間。液晶電容器元件407被示為具有電容CL的電容器元件，它共同包括液晶元件405的電容器部件和用來保持電荷的存儲電容器。
數(shù)據(jù)線409與字線410和411相交，而選擇晶體管412和413被安排在各個交叉點處。選擇晶體管412和413的柵電極被電連接到字線410和411，且其源電極或漏電極被電連接到數(shù)據(jù)線409，而其它電極被電連接到存儲元件414和415的一組電極。存儲元件414和415的另一組電極被電連接到象素運算處理電路403的各個輸入。在本實施方案中，存儲元件414和415各包含其中二個倒相器電路被安排成環(huán)形的電路。選擇晶體管412和413以及存儲元件414和415構(gòu)成象素存儲電路402。
本實施方案示出了象素運算處理電路403由一個NOR電路、二個AND-NOR電路、以及4個倒相器電路構(gòu)成的例子。
源布線416和417與柵線418相交，而選擇晶體管419和420被安排在各個交叉點處。選擇晶體管419和420的柵電極被電連接到柵線418，且其源電極或漏電極被電連接到源布線416和417，而其它電極被電連接到存儲元件421和422的一組電極。電容器元件421和422的另一組電極被電連接到象素運算處理電路403的各個輸入。
象素顯示處理電路404是一種電容分壓型DAC，它由高電位選擇晶體管423和424、低電位選擇晶體管425和426、電容器元件427和428、高電位線429和430、低電位線431和432、復(fù)位晶體管433、復(fù)位信號線434、液晶電容器元件407、以及公共電位線408構(gòu)成。
此處，在象素顯示處理電路404中，參考號C1表示電容器元件427的電容，參考號C2表示電容器元件428的電容，參考號VH表示各個高電位線429和430的電位，參考號VL表示各個低電位線431和432的電位，而參考號COM表示公共電位線408的電位。而且，用參考號V1來表示借助于使高電位選擇晶體管423和低電位選擇晶體管425之一導(dǎo)電而選擇的電位(VH或VL)，而用參考號V2來表示借助于使高電位選擇晶體管424和低電位選擇晶體管426之一導(dǎo)電而選擇的電位(VH或VL)。此時，施加到象素電極406的電位VP等于(C1×V1+C2×V2+CL×COM)/(C1+C2+CL)。在本實施方案中，采用C1∶C2∶CL＝2∶1∶1且COM＝0V。因此，以下滿足VP＝(2V1+V2)/4。
接著描述用本實施方案的顯示器件來顯示圖象的方法。用圖3所示的由字符301和背景302構(gòu)成的圖象來描述字符301來回移動的圖象的顯示。以下，“H”對應(yīng)于5V的外加電位，而“L”對應(yīng)于0V的外加電位。而且，采用所謂的正常白色模式，其中在施加到液晶元件405的電位為0V的情況下，光透射最大，結(jié)果，當(dāng)外加電壓的絕對值變大時，光透射減小。而且，字符302的圖象數(shù)據(jù)的上位和下位被分別存儲在存儲元件415和414中。
首先，復(fù)位信號線434被設(shè)定在“H”，以便使復(fù)位晶體管433導(dǎo)電。于是，象素電極406的電位變成等于公共電位線408的電位(0V)，因此，容易啟動圖象數(shù)據(jù)重寫之后的下一個顯示。
接著，至于各個字符301和背景302，由GPU中運算處理形成的圖象數(shù)據(jù)被存儲到象素存儲電路402的相應(yīng)的存儲元件415和414中作為2位(4灰度)的數(shù)據(jù)。此處，例如在背景302的圖象數(shù)據(jù)的上位是“1”的情況下，當(dāng)“H”電信號被賦予數(shù)據(jù)線409，且8V的電位被施加到字線411時，“1”被存儲在存儲元件415中。而且，當(dāng)“L”電信號被賦予數(shù)據(jù)線409，且8V的電位被施加到字線410時，“0”被存儲在存儲元件414中。
注意，至于字線410和411的選擇方法，例如規(guī)定圖象數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲到哪一行象素的信號(行地址信號)，可以在GPU中形成，并可以在譯碼器電路中，從行地址信號形成用來選擇字線410和411中任何一個的信號。
根據(jù)圖象刷新的時刻，存儲在VRAM中的字符301的圖象數(shù)據(jù)的上位和下位，被饋送到各個源線416和417。當(dāng)8V的電位被施加到柵線418時，選擇晶體管419和420進(jìn)入導(dǎo)電，并成為到象素運算處理電路403的輸入信號。饋送的圖象數(shù)據(jù)作為電荷被存儲在電容器元件421和422中，直至下一個圖象刷新。
在象素運算處理電路403中，根據(jù)存儲在存儲元件414和415中的圖象數(shù)據(jù)以及存儲在電容器元件421和422中的電荷，形成用來選擇高電位選擇晶體管423和低電位選擇晶體管425之一以及高電位選擇晶體管424和低電位選擇晶體管426之一的信號。在本實施方案中，進(jìn)行字符301的圖象數(shù)據(jù)與背景302的圖象數(shù)據(jù)的組合。在字符301的圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于“11”的情況下，背景302的圖象數(shù)據(jù)被選擇，而在其它情況下，字符301的圖象數(shù)據(jù)被選擇。組合之后的圖象數(shù)據(jù)如表1所示。此處，在選擇信號的上位是“1”(“0”)的情況下，高電位選擇晶體管423(低電位選擇晶體管425)進(jìn)入導(dǎo)電。同樣，在選擇信號的下位是“1”(“0”)的情況下，高電位選擇晶體管424(低電位選擇晶體管426)進(jìn)入導(dǎo)電。
然后，復(fù)位信號線434被設(shè)定在“L”，以便使復(fù)位晶體管433不導(dǎo)電。而且，電位VH(例如3V)被施加到高電位線429和430，而電位LH(例如1V)被施加到低電位線431和432。
根據(jù)由象素運算處理電路403形成的選擇信號，高電位線429和低電位線431之一的電位以及高電位線430和低電位線432之一的電位被分別施加到電容器元件427和428。于是，如表1所示，施加到象素電極407的電壓決定于象素顯示處理電路405中的電容器DAC。同時，能夠階梯形地改變液晶元件406的光透射。
表1

從GPU中運算處理的結(jié)果，在圖象數(shù)據(jù)被改變的情況下，復(fù)位信號線433被設(shè)定在“H”，以便使復(fù)位晶體管432導(dǎo)電。然后重復(fù)上述相同的方法。
而且，由于在相同的電位被長時間連續(xù)施加到液晶元件時出現(xiàn)燒壞，故最好周期性地在VH和VL之間改變電位。例如，對于各個顯示周期，VH(VL)從+3V(+1V)改變到-3V(-1V)，或從-3V(-1V)改變到+3V(+1V)。在此情況下，復(fù)位信號線433被一會設(shè)定在“H”，使復(fù)位晶體管432導(dǎo)電，然后復(fù)位信號線又被設(shè)定在“L”，使復(fù)位晶體管432不導(dǎo)電。然后在VH與VL之間改變電位。
注意，本實施方案所示的工作電壓僅僅是例子，本發(fā)明不局限于這些電壓數(shù)值。
在本實施方案中，作為根據(jù)本發(fā)明的顯示器件，示出了其中象素中的二個象素存儲電路分別由2位SRAM組成的例子。但也可以采用3位或更多位的SRAM。多位SRAM能夠增加圖象的彩色數(shù)目，并得到高清晰度圖象顯示。而且，可以將3個或更多個象素存儲電路組合到象素中。
而且，在本實施方案中，作為根據(jù)本發(fā)明的顯示器件，示出了象素存儲電路包含SRAM的例子。但象素存儲電路也可以由諸如DRAM之類的其它的已知存儲元件組成。例如，當(dāng)采用DRAM時，能夠減小存儲元件的面積，這使得容易得到多位結(jié)構(gòu)。因此，能夠增加顯示圖象的彩色數(shù)目，并能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰度的圖象顯示。在此情況下，存儲信息是根據(jù)積累在電容器元件中的電荷量，但積累的電荷隨時間而損失。于是，需要周期性地重寫存儲元件中存儲信息。
在本實施方案中，雖然作為例子存儲在圖象處理器件的VRAM中的圖象數(shù)據(jù)直接饋送到象素運算處理電路，但圖象數(shù)據(jù)也可以在圖象處理器件中借助于集成(integrating)DAC等被轉(zhuǎn)換成圖象信號之后再饋送到象素運算處理電路。
而且，在本實施方案中，電容分壓型DAC被用作象素顯示處理電路，但象素顯示處理電路也可以由諸如電阻分壓型DAC之類的其它已知方法的DAC組成。而且，在本實施方案中，象素顯示處理電路由DAC組成，但也可以由將有關(guān)面積灰度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象信號的其它已知方法構(gòu)成。由于最佳的結(jié)構(gòu)依賴于各種情況而變化，故操作人員可以恰當(dāng)?shù)剡x擇結(jié)構(gòu)。
注意，本實施方案所示的結(jié)構(gòu)能夠被應(yīng)用于采用自發(fā)光元件的顯示器件，例如，除了液晶顯示器件之外，還有OLED顯示器件。
如上所述，在采用具有本實施方案所示結(jié)構(gòu)的顯示器件的顯示系統(tǒng)中，能夠在顯示器件中進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)的GPU中已經(jīng)進(jìn)行了的運算處理部分，因而能夠減少GPU中的運算處理量。而且，能夠減少圖象處理器件所需的零件的數(shù)目，從而能夠減小顯示系統(tǒng)的尺寸和重量。而且，在顯示靜態(tài)圖象的情況下，或在僅僅改變部分顯示圖象的情況下，重寫非常少量的圖象數(shù)據(jù)就足夠了，因而能夠大幅度降低功耗。因此，此顯示器件適合于高清晰度和大尺寸圖象顯示，并能夠?qū)崿F(xiàn)采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。
實施方案2
在本實施方案中，給出了液晶顯示器件的例子，其中象素運算處理電路和象素顯示處理電路的結(jié)構(gòu)不同于實施方案1的結(jié)構(gòu)。以下描述本實施方案的液晶顯示器件的象素的電路結(jié)構(gòu)和各個象素的顯示方法。注意，在本實施方案中解釋了單色顯示器的象素，但在執(zhí)行彩色顯示的情況下，本實施方案的結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于RGB中的每一個。
圖5是本實施方案中液晶顯示器件的象素的電路圖。在圖5中，示出了象素501，其中液晶元件502被夾在象素電極503與公共電位線504之間。液晶電容器元件505被示為具有電容CL的電容器元件，它共同包括液晶元件502的電容器部件和用來保持電荷的存儲電容器。
數(shù)據(jù)線506與字線507和508相交，而選擇晶體管509和510被安排在各個交叉點處。選擇晶體管509和510的柵電極被電連接到字線507和508，且其源電極或漏電極被電連接到數(shù)據(jù)線506，而其它電極被電連接到存儲元件511和512。在本實施方案中，存儲元件511和512各包含其中二個倒相器電路被安排成環(huán)形的電路。選擇晶體管509和510以及存儲元件511和512構(gòu)成象素存儲電路(未示出)。
在本實施方案中，象素運算處理電路513由4個模擬開關(guān)組成。
源布線514和515與柵線516相交，而選擇晶體管517和518被安排在各個交叉點處。選擇晶體管517和518的柵電極被電連接到柵516，且其源電極或漏電極被電連接到源布線514和515，而其它電極被分別電連接到電容器元件519和520的電極、倒相器521和552的輸入、以及低電位選擇晶體管529和530的柵電極。
象素顯示處理電路(未示出)由高電位選擇晶體管523-526、低電位選擇晶體管527-530、電容器元件531-534(電容C1-C4)、高電位線535-538、低電位線539-542、復(fù)位晶體管543、復(fù)位信號線544、液晶電容器元件505、以及公共電位線504構(gòu)成。注意，在本實施方案中，采用C1∶C2∶C3∶C4∶CL＝2∶1∶2∶1∶1且COM＝0V。
接著描述用本實施方案的顯示器件的顯示方法。用圖3所示的由字符301和背景302構(gòu)成的圖象來描述字符301來回移動的圖象的顯示。以下，“H”對應(yīng)于5V的外加電位，而“L”對應(yīng)于0V的外加電位。而且，采用所謂的正常白色模式，其中在施加到液晶元件502的電位為0V的情況下，光透射最大，結(jié)果，當(dāng)外加電壓的絕對值變大時，光透射減小。而且，背景302的圖象數(shù)據(jù)的上位和下位被分別存儲在存儲元件511和512中。
首先，復(fù)位信號線544被設(shè)定在“H”，以便使復(fù)位晶體管543導(dǎo)電。于是，象素電極503的電位變成等于公共電位線504的電位(0V)，因此，容易啟動圖象數(shù)據(jù)重寫之后的下一個顯示。
接著，至于各個字符301和背景302，由GPU中運算處理得到的圖象數(shù)據(jù)被存儲到相應(yīng)的存儲元件511-512中作為2位(4灰度)的數(shù)據(jù)。此處，例如在背景302的圖象數(shù)據(jù)的上位是“1”的情況下，當(dāng)“H”電信號被賦予數(shù)據(jù)線506，且8V的電位被施加到字線507時，“1”被存儲在存儲元件511中。而且，當(dāng)“L”電信號被賦予數(shù)據(jù)線506，且8V的電位被施加到字線508時，“0”被存儲在存儲元件512中。
注意，至于字線507和508的選擇方法，例如規(guī)定圖象數(shù)據(jù)應(yīng)該存儲到哪一行象素的信號(行地址信號)，可以在GPU中形成，并可以在譯碼器電路中，從行地址信號形成用來選擇字線507和508中任何一個的信號。
根據(jù)圖象刷新的時刻，存儲在VRAM中的字符301的圖象數(shù)據(jù)的上位和下位，被饋送到各個源線514和515。當(dāng)8V的電位被施加到柵線516時，選擇晶體管517和518進(jìn)入導(dǎo)電，并作為電荷被存儲在電容器元件519和520中。饋送的圖象數(shù)據(jù)作為電荷被存儲在電容器元件519和520中，直至下一個圖象刷新。
然后，復(fù)位信號線544被設(shè)定在“L”，以便使復(fù)位晶體管543不導(dǎo)電。而且，電位VH(例如3V)被施加到高電位線535-538，而電位LH(例如1V)被施加到低電位線539-542。
在本實施方案中，用“11”表示預(yù)定的圖象數(shù)據(jù)。在字符301的圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于“11”的情況下，背景302的圖象數(shù)據(jù)被選擇，而在其它情況下，字符301的圖象數(shù)據(jù)被選擇。組合之后的圖象數(shù)據(jù)如表1所示。
在存儲在源線514中的數(shù)據(jù)和存儲在源線513中的數(shù)據(jù)都對應(yīng)于“1”的情況下，由象素運算處理電路519構(gòu)成電容分壓型DAC，它由電容器元件531和532、液晶電容器元件505、高電位選擇晶體管523和524、低電位選擇晶體管527和528、高電位線535和536、以及低電位線539和540組成。
而且，在存儲在源線514中的至少一個數(shù)據(jù)和存儲在源線515中的數(shù)據(jù)對應(yīng)于“0”的情況下，由象素運算處理電路513構(gòu)成電容分壓型DAC，它由電容器元件533和534、液晶電容器元件505、高電位選擇晶體管525和526、低電位選擇晶體管529和530、高電位線537和538、以及低電位線541和542組成。
用DAC形成圖象信號的方法與實施方案1所示的方法相同，不再贅述。在本實施方案中，施加到象素電極503的電位也如表1所示確定。同時，能夠階梯形地改變液晶元件502的光透射。
從GPU中運算處理的結(jié)果，在圖象數(shù)據(jù)被改變的情況下，復(fù)位信號線544被設(shè)定在“H”，以便使復(fù)位晶體管543導(dǎo)電。然后重復(fù)上述相同的方法。
而且，由于在相同的電位被長時間連續(xù)施加到液晶元件時出現(xiàn)燒壞，故最好周期性地在VH和VL之間改變電位。例如，對于各個顯示周期，VH(VL)從+3V(+1V)改變到-3V(-1V)，或從-3V(-1V)改變到+3V(+1V)。在此情況下，復(fù)位信號線544被一會設(shè)定在“H”，使復(fù)位晶體管543導(dǎo)電，然后復(fù)位信號線544又被設(shè)定在“L”，使復(fù)位晶體管543不導(dǎo)電。然后在VH與VL之間改變電位。
注意，本實施方案所示的工作電壓僅僅是例子，本發(fā)明不局限于這些電壓數(shù)值。
在本實施方案中，作為根據(jù)本發(fā)明的顯示器件，示出了其中象素中的二個象素存儲電路分別由2位SRAM組成的例子。但也可以采用3位或更多位的SRAM。多位SRAM能夠增加圖象的彩色數(shù)目，并得到高清晰度圖象顯示。而且，可以將3個或更多個象素存儲電路組合到象素中。借助于組合大量的象素存儲電路，能夠處置顯示更復(fù)雜圖象的情況。而且，在各個象素存儲電路之間，位數(shù)可以不同。
而且，在本實施方案中，作為根據(jù)本發(fā)明的顯示器件，示出了象素存儲電路包含SRAM的例子。但象素存儲電路也可以由諸如DRAM之類的其它的已知存儲元件組成。例如，當(dāng)采用DRAM時，能夠減小存儲元件的面積，這使得容易得到多位結(jié)構(gòu)。因此，能夠增加顯示圖象的彩色數(shù)目，并能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰度的圖象顯示。在此情況下，存儲信息是根據(jù)積累在電容器元件中的電荷量，但積累的電荷隨時間而損失。于是，需要周期性地重寫存儲元件中存儲信息。
而且，在本實施方案中，電容分壓型DAC被用作象素顯示處理電路，但象素顯示處理電路也可以由諸如電阻分壓型DAC之類的其它已知方法的DAC組成。而且，在本實施方案中，象素顯示處理電路由DAC組成，但也可以由將有關(guān)面積灰度等的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖象信號的其它已知方法構(gòu)成。由于最佳的結(jié)構(gòu)依賴于各種情況而變化，故操作人員可以恰當(dāng)?shù)剡x擇結(jié)構(gòu)。
在本實施方案中，雖然存儲在圖象處理器件的VRAM中的圖象數(shù)據(jù)直接饋送到象素運算處理電路，但圖象數(shù)據(jù)也可以在圖象處理器件中借助于集成DAC等被轉(zhuǎn)換成圖象信號之后再饋送到象素運算處理電路。
注意，本實施方案所示的結(jié)構(gòu)能夠被應(yīng)用于采用自發(fā)光元件的顯示器件，例如，除了液晶顯示器件之外，還有OLED顯示器件。
如上所述，在采用具有本實施方案所示結(jié)構(gòu)的顯示器件的顯示系統(tǒng)中，能夠在顯示器件中進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)的GPU中已經(jīng)進(jìn)行了的運算處理部分，因而能夠減少GPU中的運算處理量。而且，能夠減少圖象處理器件所需的零件的數(shù)目，從而能夠減小顯示系統(tǒng)的尺寸和重量。而且，在顯示靜態(tài)圖象的情況下，或在僅僅改變部分圖象數(shù)據(jù)的情況下，重寫非常少量的圖象數(shù)據(jù)就足夠了，因而能夠大幅度降低功耗。因此，此顯示器件適合于高清晰度和大尺寸圖象顯示，并能夠?qū)崿F(xiàn)采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。
實施方案3在本實施方案中，描述在根據(jù)本發(fā)明的顯示器件中同時制作象素部分和提供在其外圍的驅(qū)動電路(行譯碼器電路，列譯碼器電路)的TFT的方法。注意，在本說明書中，為方便起見，其上制作由CMOS電路組成的驅(qū)動電路和具有開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的象素部分的襯底，被稱為有源矩陣襯底。在本實施方案中，參照圖6A-7D來描述有源矩陣襯底的制造工藝。注意，在本實施方案中，TFT具有頂柵結(jié)構(gòu)。但也可以采用底柵結(jié)構(gòu)或雙柵結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)TFT。
石英襯底、硅襯底、或其表面上制作有絕緣膜的金屬或不銹鋼襯底，被用作襯底5000。而且，也可以使用能夠承受制造工藝中的工藝溫度的具有抗熱性的塑料襯底。在本實施方案中，采用了由諸如鋇硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃之類的玻璃制成的襯底5000。
接著，在襯底5000上制作由諸如氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜之類的絕緣膜組成的基底膜5001。本實施方案中的基底膜5001具有雙層結(jié)構(gòu)。但也可以采用絕緣膜的單層結(jié)構(gòu)或二個或更多個絕緣膜層疊而成的結(jié)構(gòu)。
在本實施方案中，用等離子體CVD方法，以SiH4、NH3、N2O作為反應(yīng)氣體，制作厚度為10-200nm(最好是50-100nm)的氮氧化硅膜5001a作為基底膜5001的第一層。在本實施方案中，氮氧化硅膜5001a被制作成厚度為50nm。然后，用等離子體CVD方法，以SiH4、N2O作為反應(yīng)氣體，制作厚度為50-200nm(最好是100-150nm)的氮氧化硅膜5001b作為基底膜5001的第二層。在本實施方案中，氮氧化硅膜5001b被制作成厚度為100nm。
接著，在基底膜5001上制作半導(dǎo)體層5002-5005。至于半導(dǎo)體層5002-5005，用已知的方法(濺射方法，LPCVD方法、等離子體CVD方法等)制作厚度為25-80nm(最好是30-60nm)的半導(dǎo)體膜。然后，用已知的晶化方法(激光晶化方法、采用RTA或爐子退火的熱晶化方法、采用促進(jìn)晶化的金屬元素的熱晶化方法等)使半導(dǎo)體膜結(jié)晶。然后，將這樣得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜圖形化成所需的形狀，以形成半導(dǎo)體層5002-5005。注意，非晶半導(dǎo)體膜、微晶半導(dǎo)體膜、結(jié)晶半導(dǎo)體膜、諸如非晶硅鍺膜的具有非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜等，可以被用作此半導(dǎo)體膜。
在本實施方案中，用等離子體CVD方法，制作厚度為55nm的非晶硅膜。然后，將含鎳的溶液涂敷到非晶硅膜上，對非晶硅膜執(zhí)行去氫化(500℃，1小時)，然后對其進(jìn)行熱晶化(550℃，4小時)，從而形成結(jié)晶硅膜。然后，利用光刻方法，用圖形化工藝制作半導(dǎo)體層5002-5005。
注意，可以采用連續(xù)振蕩型或脈沖振蕩型氣體激光器或固體激光器作為用激光晶化方法制作結(jié)晶半導(dǎo)體膜情況下使用的激光器?？梢允褂脺?zhǔn)分子激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、摻Ti的藍(lán)寶石激光器等作為前者氣體激光器?？梢允褂弥T如摻Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、或Tm的YAG、YVO4、YLF、或YAlO3之類的晶體的激光器，可以被用作后者固體激光器。涉及到的激光器的基波根據(jù)被摻雜的材料而不同，并獲得了基波約為1微米的激光。利用非線性光學(xué)元件，能夠獲得相對于基波的諧波。注意，在非晶半導(dǎo)體膜的晶化過程中，最好使用能夠進(jìn)行連續(xù)振蕩的固體激光器，并應(yīng)用相對于基波的二次諧波至四次諧波，以便獲得晶粒尺寸大的晶體。通常應(yīng)用Nd∶YVO4激光器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。
而且，從輸出為10W的連續(xù)振蕩型YVO4激光器發(fā)射的激光，被非線性光學(xué)元件轉(zhuǎn)換成諧波。而且，存在著將YVO4晶體和非線性光學(xué)元件置于諧振腔中從而發(fā)射諧波的方法。用光學(xué)系統(tǒng)將諧波形成為在輻照表面上具有矩形或橢圓形形狀的激光，且激光被輻照到待要加工的物體。此時的能量密度需要約為0.01-100MW/cm2(最好是0.1-10MW/cm2)。然后，在以大約10-2000cm/s的速度相對于激光移動的情況下，用激光輻照半導(dǎo)體膜。
而且，在使用上述激光器的情況下，最好用光學(xué)系統(tǒng)將激光振蕩器發(fā)射的激光束會聚成線狀輻照到半導(dǎo)體膜。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定晶化條件。但在使用準(zhǔn)分子激光器的情況下，脈沖振蕩頻率最好是300Hz，而激光能量密度最好是100-700mJ/cm2(典型為200-300mJ/cm2)。而且，在使用YAG激光器的情況下，利用二次諧波，脈沖振蕩頻率最好是1-300Hz，而激光能量密度最好是300-1000mmJ/cm2(典型為350-500mJ/cm2)。會聚成寬度為100-1000微米(最好是寬度為400微米)的線狀的激光被輻照到襯底的整個表面。線狀激光束的重疊比此時可以是50-98％。
但在本實施方案中，由于利用促進(jìn)晶化的金屬元素來進(jìn)行非晶硅膜的晶化，故金屬元素保留在結(jié)晶的硅膜中。因此，厚度為50-100nm的非晶硅膜被形成在結(jié)晶硅膜上，并對其執(zhí)行熱處理(用RTA或爐子退火等方法的熱退火)，以便將金屬元素擴(kuò)散進(jìn)入非晶硅膜中。在熱處理之后，借助于進(jìn)行腐蝕來清楚非晶硅膜。結(jié)果能夠在一定程度內(nèi)減少或清除結(jié)晶硅膜中的金屬元素。
注意，在制作半導(dǎo)體層5002-5005之后，可以進(jìn)行少量雜質(zhì)元素(硼或磷)的摻雜，用來控制TFT的閾值。
隨后，制作覆蓋半導(dǎo)體層5002-5005的柵絕緣膜5006。用等離子體CVD方法或濺射方法，制作厚度為40-150nm的由含硅的絕緣膜組成的柵絕緣膜5006。在本實施方案中，用等離子體CVD方法制作厚度為115nm的氮氧化硅膜作為柵絕緣膜5006。當(dāng)然，柵絕緣膜5006不局限于氮氧化硅膜，也可以使用單層結(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)的含硅的其它絕緣膜。
注意，在使用氧化硅膜作為柵絕緣膜5006的情況下，柵絕緣膜可以被這樣制作用等離子體CVD方法混合TEOS(原硅酸四乙酯)和O2；反應(yīng)壓力為40Pa，襯底溫度被設(shè)定為300-400℃；用功率密度為0.5-0.8W/cm2的高頻(13.56MHz)功率進(jìn)行放電。通過上述步驟制作的氧化硅膜利用隨后在400-500℃下的熱處理能夠獲得作為柵絕緣膜5006的滿意特性。
然后，在柵絕緣膜5006上制作厚度為20-100nm的第一導(dǎo)電膜5007和厚度為100-400nm的第二導(dǎo)電膜5008的疊層。在本實施方案中，制作了由厚度為30nm的TaN膜組成的第一導(dǎo)電膜5007和厚度為370nm的W膜層組成的第二導(dǎo)電膜5008形成的疊層。
在本實施方案中，利用濺射方法，在含氮的氣氛中，用Ta靶制作了TaN膜作為第一導(dǎo)電膜5007。而且，利用濺射方法，用W靶制作了W膜作為第二導(dǎo)電膜5008。此外，可以用熱CVD方法，用六氟化鎢(WF6)來制作W膜?？傊?，為了用作柵電極，W必須具有低的電阻，且W膜的電阻率最好為20μΩcm或以下。借助于增大晶粒，W膜能夠具有更低的電阻。但在大量諸如氧之類的雜質(zhì)元素存在于W膜中的情況下，晶化受阻，導(dǎo)致更高的電阻。因此，W膜的制作要充分注意不要與用濺射方法以高純(純度為99.9999％)W靶淀積膜時來自氣相的雜質(zhì)混合。于是，可以實現(xiàn)9～20μΩcm的電阻率。
注意，在本實施方案中，TaN膜和W膜分別被用作第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008，但對構(gòu)成第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008的材料沒有特別的限制?？梢詮倪x自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Nd的元素或包含上述元素作為主要成分的合金材料或化合物材料來制作第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008。而且，這些導(dǎo)電膜可以由以摻有諸如磷之類的雜質(zhì)元素的多晶硅膜為典型的半導(dǎo)體膜或AgPdCu合金組成。
接著，用光刻方法制作抗蝕劑掩模5009，并執(zhí)行第一腐蝕工藝，以便形成電極和布線。在第一和第二腐蝕條件下執(zhí)行第一腐蝕工藝(圖6B)。
在本實施方案中，至于第一腐蝕條件，利用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)腐蝕方法來執(zhí)行腐蝕CF4、Cl2、O2被用作腐蝕氣體；氣體流速比被設(shè)定為2 5∶2 5∶10sccm；在1.0Pa的壓力下，將500W的RF(13.56MHz)功率施加到線圈形電極，以產(chǎn)生等離子體。并將150W的RF(13.56MHz)功率施加到襯底側(cè)(樣品臺)，基本上負(fù)的自偏壓被施加到其上。然后，W膜在第一腐蝕條件下被腐蝕，以便將第一導(dǎo)電膜5007的末端部分形成為錐形。
接著，第一腐蝕條件被改變?yōu)榈诙g條件而不清除由抗蝕劑制成的掩模5009。腐蝕進(jìn)行大約15秒鐘CF4、Cl2被用作腐蝕氣體；氣體流速比被設(shè)定為30∶30sccm；在1.0Pa的壓力下，將500W的RF(13.56MHz)功率施加到線圈形電極，以產(chǎn)生等離子體。并將20W的RF(13.56MHz)功率施加到襯底側(cè)(樣品臺)，基本上負(fù)的自偏壓被施加到其上。在第二腐蝕條件下，第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008二者被腐蝕到基本上相同的水平。注意，為了執(zhí)行腐蝕而在柵絕緣膜5006上不留下殘留物，可以增加大約10-20％的腐蝕時間。
在第一腐蝕工藝中，由抗蝕劑制成的掩模被制作成恰當(dāng)?shù)男螤?，第一?dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008的末端部分從而由于施加到襯底側(cè)的偏壓的作用而被形成為錐形。以這種方式，各由第一導(dǎo)電膜5007和第二導(dǎo)電膜5008組成的第一形狀導(dǎo)電層5010-5014借助于第一腐蝕工藝而被形成。在柵絕緣膜5006中，形成厚度減小了的區(qū)域，因為這些區(qū)域不被第一形狀導(dǎo)電層5010-5014覆蓋并被腐蝕大約20-50nm。
接著，執(zhí)行第二腐蝕工藝而不清除由抗蝕劑制成的掩模5009(圖6C)。在第二腐蝕工藝中，腐蝕進(jìn)行大約25秒鐘SF6、Cl2、O2被用作腐蝕氣體；氣體流速比被設(shè)定為24∶12∶24sccm；在1.3Pa的壓力下，將700W的RF(13.56MHz)功率施加到線圈側(cè)，以產(chǎn)生等離子體。并將10W的RF(13.56MHz)功率施加到襯底側(cè)(樣品臺)，施加基本上負(fù)的自偏壓。以這種方式，W膜被選擇性地腐蝕，以形成第二形狀導(dǎo)電層5015-5019。此時第一導(dǎo)電層5015a-5019a很少被腐蝕。
然后，執(zhí)行第一摻雜工藝而不清除抗蝕劑制成的掩模5009，以便將提供n型導(dǎo)電性的低濃度雜質(zhì)元素加入到半導(dǎo)體層5002-5005中?？梢杂秒x子摻雜方法或離子注入方法來進(jìn)行第一摻雜工藝。至于離子摻雜的條件，執(zhí)行摻雜的劑量為每平方厘米1×1013-5×1014原子，而加速電壓為40-80keV。在本實施方案中，執(zhí)行摻雜的劑量為每平方厘米5.0×1014原子，而加速電壓為50keV。屬于15族的元素可以被用作提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素。通常使用磷(P)或砷(As)，在本實施方案中，使用磷(P)。在此情況下，第二形狀導(dǎo)電層5015-5019用作對提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)的掩模，并以自對準(zhǔn)方式形成第一雜質(zhì)區(qū)(n--區(qū))5020-5023。然后，提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素被加入到第一雜質(zhì)區(qū)5020-5023，濃度范圍為每立方厘米1×1018-1×1020原子。
接著，在清除抗蝕劑制成的掩模5009之后，重新制作抗蝕劑制成的掩模5024，并以高于第一摻雜工藝加速電壓的加速電壓執(zhí)行第二摻雜工藝。至于離子摻雜方法的條件，執(zhí)行摻雜的劑量為每平方厘米1×1013-3×1015原子，而加速電壓為60-120keV。在本實施方案中，執(zhí)行摻雜的劑量為每平方厘米3.0×1015原子，而加速電壓為65keV。使用第二導(dǎo)電層5015b-5019b作為對雜質(zhì)元素的掩模來執(zhí)行第二摻雜工藝，使雜質(zhì)元素被加入到第一導(dǎo)電層5015a-5019a的錐形部分下方的半導(dǎo)體層。
作為進(jìn)行第二摻雜工藝的結(jié)果，與第一導(dǎo)電層重疊的第二雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū)，Lov區(qū))5026被加入了提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，其濃度范圍為每立方厘米1×1018-5×1019原子。第三雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))5025和5028也被加入了提供n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素，其濃度范圍為每立方厘米1×1019-5×1021原子。而且，在第一和第二摻雜工藝之后，在半導(dǎo)體層5002-5005中形成了完全沒有加入雜質(zhì)元素的區(qū)域或加入很少量雜質(zhì)元素的區(qū)域。在本實施方案中，沒有加入雜質(zhì)元素的區(qū)域或加入很少量雜質(zhì)元素的區(qū)域被稱為溝道區(qū)5027和5030。而且，在第一摻雜工藝形成的第一雜質(zhì)區(qū)(n--區(qū))5020-5023中，在第二摻雜工藝中存在著被抗蝕劑5024覆蓋的區(qū)域。在本實施方案中，此區(qū)域一直被稱為第一雜質(zhì)區(qū)(n--區(qū)，LDD區(qū))5029。
注意，在本實施方案中第二雜質(zhì)區(qū)(n-區(qū))5026以及第三雜質(zhì)區(qū)(n+區(qū))5025和5028，僅僅由第二摻雜工藝形成，但本發(fā)明不局限于此?？梢栽谇‘?dāng)?shù)馗淖儞诫s工藝條件的情況下，用多個摻雜工藝來形成上述各個區(qū)域。
然后，如圖7A所示，在清除抗蝕劑制成的掩模5024之后，重新制作抗蝕劑制成的掩模5031。然后執(zhí)行第三摻雜工藝。通過第三摻雜工藝，加入了提供與第一導(dǎo)電性相反的導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035，被形成在半導(dǎo)體層中，用作p溝道TFT的有源層。
在第三摻雜工藝中，第二導(dǎo)電層5016b和5018b被用作對雜質(zhì)元素的掩模。以這種方式，提供p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素被加入，以便以自對準(zhǔn)的方式形成第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035。
在本實施方案中，用離子摻雜方法，用雙硼烷(B2H6)來形成第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)5033和5035。采用的離子摻雜方法的條件是劑量為每平方厘米1×1016原子，而加速電壓為80keV。
注意，在第三摻雜工藝中，用來制作n溝道TFT的半導(dǎo)體層被抗蝕劑制成的掩模5031覆蓋。
此處，利用第一和第二摻雜工藝，第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035已經(jīng)被加入了不同濃度的磷。然而，第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035中的任何一個都承受第三摻雜工藝，致使提供p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素的濃度為每立方厘米1×1019-5×1021原子。這樣，第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035毫無問題地用作p溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)。
注意，在本實施方案中，僅僅用第三摻雜工藝來形成第四雜質(zhì)區(qū)(p+區(qū))5032和5034以及第五雜質(zhì)區(qū)(p-區(qū))5033和5035，但本發(fā)明不局限于此?？梢栽谇‘?dāng)?shù)馗淖儞诫s工藝條件的情況下，用多個摻雜工藝來形成上述各個區(qū)域。
然后，如圖7B所示，清除抗蝕劑制成的掩模5031，然后制作第一層間絕緣膜503 6。用等離子體CVD方法或濺射方法，制作厚度為100-200nm的含硅的絕緣膜作為第一層間絕緣膜5036。在本實施方案中，用等離子體方法制作了厚度為100nm的氮氧化硅膜。當(dāng)然，第一層間絕緣膜5036不局限于氮氧化硅膜，也可以采用含硅的其它單層或疊層結(jié)構(gòu)的絕緣膜。
然后，如圖7C所示，進(jìn)行熱處理，以便恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性，并激活加入到半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素。用采用爐子退火的熱退火方法來進(jìn)行熱處理。此熱處理最好在氧濃度為1ppm或以下，最好是0.1ppm或以下的氮氣氣氛中于400-700℃下進(jìn)行。在本實施方案中，用410℃下熱處理1小時的方法來執(zhí)行激活工藝。注意，除了熱退火方法之外，可以采用激光退火方法或快速熱退火方法(RTA方法)。
而且，可以在形成第一層間絕緣膜5036之前執(zhí)行熱處理。順便說一下，在構(gòu)成第一導(dǎo)電層5015a-5019a以及第二導(dǎo)電層5015b-5019b的材料容易受熱影響的情況下，如在本實施方案中那樣，為了保護(hù)布線等，最好在制作第一層間絕緣膜5036(含硅作為主要成分的絕緣膜，例如氮化硅膜)之后進(jìn)行熱處理。
如上所述，在制作第一層間絕緣膜5036(含硅作為主要成分的絕緣膜，例如氮化硅膜)之后進(jìn)行熱處理，從而能夠與激活工藝同時執(zhí)行半導(dǎo)體層的氫化。在氫化步驟中，半導(dǎo)體層的懸掛鍵被第一層間絕緣膜5036中所含的氫終止。
注意，除了用于激活工藝的熱處理之外，可以執(zhí)行用于氫化的熱處理。
此處，半導(dǎo)體層能夠被氫化，而不管是否存在第一層間絕緣膜5036。作為其它的氫化方法，可以采用等離子體激發(fā)的氫的方法(等離子體氫化)或在含3-100％的氫的氣氛中于300-450℃下進(jìn)行1-12小時熱處理的方法。
接著，在第一層間絕緣膜5036上制作第二層間絕緣膜5037。無機(jī)絕緣膜可以被用作第二層間絕緣膜5037。例如，可以采用CVD方法制作的氧化硅膜、SOG(玻璃上甩涂)方法涂敷的氧化硅膜等。此外，可以用有機(jī)絕緣膜作為第二層間絕緣膜5037。例如，可以采用由聚酰亞胺、聚酰胺、BCB(苯并環(huán)丁烯)、丙烯酸等制成的膜。而且，也可以采用丙烯酸膜和氮氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。
在本實施方案中，制作了厚度為1.6微米的丙烯酸膜。第二層間絕緣膜5037能夠減小制作在襯底5000上的TFT造成的不平整性并提供勻平性。確切地說，提供第二層間絕緣膜5037主要是為了獲得勻平性，因而最好是一種勻平性優(yōu)良的膜。
接著，利用干法腐蝕或濕法腐蝕，對第二層間絕緣膜5037、第一層間絕緣膜5036、以及柵絕緣膜5006進(jìn)行腐蝕，從而形成達(dá)及第三雜質(zhì)區(qū)5025和5028以及第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034的接觸孔。
隨后，制作與各個雜質(zhì)區(qū)電連接的布線5038-5041以及象素電極5042。注意，借助于對由厚度為50nm的Ti膜和厚度為500nm的合金膜(Al和Ti的合金膜)組成的疊層膜進(jìn)行圖形化而形成這些布線。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于雙層結(jié)構(gòu)，也可以采用單層結(jié)構(gòu)或者3層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。而且，布線的材料不局限于Al和Ti。例如，可以借助于對Al膜或Cu膜被制作在TaN膜上，再在其上制作Ti膜的疊層膜進(jìn)行圖形化而形成布線?？傊?，希望采用反射性能優(yōu)良的材料。
然后，在至少含有象素電極5042的部分上制作定向膜5043，并對其進(jìn)行摩擦處理。注意，在本實施方案中，在制作定向膜5043之前，借助于對諸如丙烯酸樹脂膜之類的有機(jī)樹脂膜進(jìn)行圖形化，在所需位置處形成用來保持襯底間距的柱形間隔棒5045(spacer)。而且，可以在襯底表面上分布球形間隔物來代替柱形間隔棒。
接著制備反襯底5046。在反襯底5046上制作彩色層(濾色片)5047-5049以及勻平膜5050。此時，第一彩色層5047與第二彩色層5048重疊，以便形成遮光部分。而且，第一彩色層5047與第三彩色層5049可以局部重疊，以便形成遮光部分。作為變通，第二彩色層5048與第三彩色層5049可以局部重疊，以便形成遮光部分。
以這種方式，各個象素之間的間隙被各個彩色層的疊層組成的遮光部分遮去了光，而無須重新制作遮光部分。這樣就減少了步驟數(shù)目。
然后，至少在勻平膜5050的對應(yīng)于象素部分的部分上制作有透明導(dǎo)電膜組成的反電極5051，并在反襯底表面上制作定向膜5052。然后對其執(zhí)行摩擦處理。
然后，其上制作象素部分和驅(qū)動電路的有源矩陣襯底與反襯底被密封材料5044彼此鍵合。密封材料5044與填充劑混合，在用填充劑和柱形間隔棒保持均勻的間距的情況下，二個襯底被鍵合。然后，液晶材料5053被注入到二個襯底之間，并用密封劑(未示出)完全密封。已知的液晶材料可以被用作液晶材料5053。這樣就完成了圖7D所示的液晶顯示器件。然后，如有需要，則將有源矩陣襯底或反襯底切割成所希望的形狀。而且，將偏振片和FPC(未示出)鍵合到液晶顯示器件。
如上所述制造的液晶顯示器件具有利用其中形成有大晶粒尺寸的晶粒的半導(dǎo)體膜制造的TFT，從而提供了足夠的工作特性和可靠性。而且，此液晶顯示器件能夠被用作各種電子器件的顯示部分。
注意，本實施方案能夠被應(yīng)用于具有實施方案1或?qū)嵤┓桨?所述的象素的顯示器件的制造工藝。
實施方案4在本實施方案中，參照圖8A-8D來描述具有不同于實施方案3的結(jié)構(gòu)的有源矩陣襯底的制造工藝。
注意，直至圖8B步驟的各個步驟，都與圖6A-6D以及圖7A和7B的步驟相同。
在圖8A-8D中，用相同的參考號來表示與圖6A-6D以及圖7A-7D相同的部分，其描述從略。
在第一層間絕緣膜5036上制作第二層間絕緣膜5037。無機(jī)絕緣膜可以被用作第二層間絕緣膜5037。例如，可以采用CVD方法制作的氧化硅膜、SOG(玻璃上甩涂)方法涂敷的氧化硅膜等。此外，可以用有機(jī)絕緣膜作為第二層間絕緣膜5037。例如，可以采用由聚酰亞胺、聚酰胺、BCB(苯并環(huán)丁烯)、丙烯酸等制成的膜。而且，也可以采用丙烯酸膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。而且，也可以采用濺射方法制作的丙烯酸膜和氮化硅膜或氮氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。
在本實施方案中，制作了厚度為1.6微米的丙烯酸膜。第二層間絕緣膜5037能夠減小制作在襯底5000上的TFT造成的不平整性并提供勻平性。確切地說，提供第二層間絕緣膜5037主要是為了獲得勻平性，因而最好是一種勻平性優(yōu)良的膜。
接著，利用干法腐蝕或濕法腐蝕，對第二層間絕緣膜5037、第一層間絕緣膜5036、以及柵絕緣膜5006進(jìn)行腐蝕，從而形成達(dá)及第三雜質(zhì)區(qū)5025和5028以及第四雜質(zhì)區(qū)5032和5034的接觸孔。
然后制作由透明導(dǎo)電膜制成的象素電極5054。氧化銦與氧化錫的化合物(ITO)、氧化銦與氧化鋅的化合物、氧化鋅、氧化錫、氧化銦等，能夠被用作透明導(dǎo)電膜。而且，也可以使用摻鎵的透明導(dǎo)電膜。象素電極對應(yīng)于自發(fā)光元件的陽極。
在本實施方案中，制作了厚度為110nm的ITO膜，并進(jìn)行圖形化，從而形成象素電極5054。
隨后，制作與各個雜質(zhì)區(qū)電連接的布線5055-5061。注意，在本實施方案中，借助于用濺射方法連續(xù)地形成由厚度為100nm的Ti膜、厚度為350nm的Al膜、以及厚度為100nm的Ti膜組成的疊層膜，并將疊層膜圖形化成所希望的形狀，而提供了布線5055-5061。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于三層結(jié)構(gòu)，也可以采用單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、或者4層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。而且，布線的材料不局限于Al和Ti，可以采用其它的導(dǎo)電膜。例如，可以借助于對Al膜或Cu膜被制作在TaN膜上，再在其上制作Ti膜的疊層膜進(jìn)行圖形化而形成布線。
于是，象素部分中的n溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一通過布線5058被電連接到源布線(由層5019a和5019b組成的疊層)，而另一區(qū)通過布線5059被電連接到象素部分中的p溝道TFT的柵電極。而且，象素部分中的p溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一通過布線5060被電連接到象素電極5063。此處，象素電極5063的一部分與布線5060的一部分重疊，從而在布線5060與象素電極5063之間建立電連接。
如圖8D所示，通過上述各個步驟，能夠在同一個襯底上制作具有由n溝道TFT和p溝道TFT組成的CMOS電路的驅(qū)動電路部分以及具有開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的象素部分。
驅(qū)動電路部分的n溝道TFT具有與構(gòu)成部分柵電極的第一導(dǎo)電層5015a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)5026(Lov區(qū))以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)5025。通過布線5056連接到n溝道TFT以形成CMOS電路的p溝道TFT具有與構(gòu)成部分柵電極的第一導(dǎo)電層5016a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)5033(Lov區(qū))以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)5032。
在象素部分中，n溝道型開關(guān)TFT具有制作在柵電極外面的低濃度雜質(zhì)區(qū)5029(Loff區(qū))以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)5028。而且，在象素部分中，p溝道型開關(guān)TFT具有與構(gòu)成部分柵電極的第一導(dǎo)電層5018a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)5035(Lov區(qū))以及用作源區(qū)或漏區(qū)的高濃度雜質(zhì)區(qū)5034。
接著，制作第三層間絕緣膜5062。可以用無機(jī)絕緣膜或有機(jī)絕緣膜作為第三層間絕緣膜。用CVD方法制作的氧化硅膜、用SOG(玻璃上甩涂)方法涂敷的氧化硅膜、用濺射方法制作的氮化硅膜或氮氧化硅膜等，可以被用作無機(jī)絕緣膜。此外，丙烯酸樹脂膜等可以被用作有機(jī)絕緣膜。
下面提供第二層間絕緣膜5037和第三層間絕緣膜5062的組合例子。
提供了一種組合，其中，用濺射方法制作的丙烯酸膜與氮化硅膜或氮氧化硅膜的疊層膜，被用作第二層間絕緣膜5037，而用濺射方法制作的氮化硅膜或氮氧化硅膜，被用作第三層間絕緣膜5062。提供了另一種組合，其中，用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第二層間絕緣膜5037，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜也被用作第三層間絕緣膜5062。提供了再一種組合，其中，用SOG方法制作的氧化硅膜被用作第二層間絕緣膜5037，而用SOG方法制作的氧化硅膜也被用作第三層間絕緣膜5062。提供了又一種組合，其中，用SOG方法制作的氧化硅膜與用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜的疊層膜，被用作第二層間絕緣膜5037，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第三層間絕緣膜5062。提供了另一種組合，其中，丙烯酸膜被用作第二層間絕緣膜5037，而丙烯酸膜也被用作第三層間絕緣膜5062。提供了另一種組合，其中，丙烯酸膜與用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜的疊層膜被用作第二層間絕緣膜5037，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第三層間絕緣膜5062。提供了另一種組合，其中，用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第二層間絕緣膜5037，而丙烯酸膜被用作第三層間絕緣膜5062。
在第三層間絕緣膜5062的對應(yīng)于象素電極5063的位置處，制作窗口部分。第三層間絕緣膜用作堤壩。在制作窗口部分的過程中，利用濕法腐蝕方法能夠容易地形成具有錐形形狀的側(cè)壁。倘若窗口部分的側(cè)壁不足夠平緩，則臺階造成的自發(fā)光層的退化就成為嚴(yán)重的問題，因而對此必須注意。
可以將碳顆粒或金屬顆粒加入到第三層間絕緣膜中，以便降低電阻率并抑制靜電的產(chǎn)生。此時，碳顆?；蚪饘兕w粒的加入量可以調(diào)節(jié)成使電阻率為1×106-1×1012Ωm(最好是1×108-1×1010Ωm)。
接著，在第三層間絕緣膜5062的窗口部分中暴露的象素電極5054上制作自發(fā)光層5063。
已知的有機(jī)發(fā)光材料和無機(jī)發(fā)光材料可以被用于自發(fā)光層5063。
可以自由地采用低分子量有機(jī)發(fā)光材料、高分子量有機(jī)發(fā)光材料、以及中等分子量有機(jī)發(fā)光材料。注意，在本說明書中，中等分子量有機(jī)發(fā)光材料指的是不具有升華性質(zhì)且其分子數(shù)目為20或以下或者其鏈接分子的長度為10微米或以下的有機(jī)發(fā)光材料。
自發(fā)光層5063通常采取疊層結(jié)構(gòu)。典型地說，由柯達(dá)公司的Tang等人提出了一種“空穴輸運層/發(fā)光層/電子輸運層”的疊層結(jié)構(gòu)。此外，可以采用陽極上依次層疊空穴注入層/空穴輸運層/發(fā)光層/電子輸運層，或空穴注入層/空穴輸運層/發(fā)光層/電子輸運層/電子注入層的疊層結(jié)構(gòu)。熒光顏料等可以被摻入到發(fā)光層。
在本實施方案中，利用蒸發(fā)方法，用低分子量有機(jī)發(fā)光材料制作自發(fā)光層5063。具體地說，采用疊層結(jié)構(gòu)，其中，厚度為20nm的酞菁銅(CuPc)膜被提供為空穴注入層，并在其上提供厚度為70nm的三-8-喹啉鋁(Alq3)膜作為發(fā)光層。借助于將諸如喹吖啶(quinacridon)、二萘嵌苯、或DCM1之類的熒光顏料加入到Alq3，能夠控制發(fā)光顏色。
注意，在圖8D中僅僅示出了一個象素，但可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中對應(yīng)于多個顏色，例如R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)而提供分立的自發(fā)光層5063。
而且，至于采用高分子量有機(jī)發(fā)光材料的例子，自發(fā)光層5063可以由疊層結(jié)構(gòu)組成，其中，用甩涂方法提供厚度為20nm的聚噻吩(PEDOT)膜作為空穴注入層，并在其上提供厚度約為100nm的對亞苯基乙烯(PPV)作為發(fā)光層。注意，利用PPV的π共軛聚合物材料，能夠在紅色至藍(lán)色的范圍內(nèi)選擇發(fā)射波長。而且，諸如碳化硅之類的無機(jī)材料能夠被用于電子輸運層或電子注入層。
注意，自發(fā)光層5063不局限于具有其中空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、電子注入層等彼此清晰地區(qū)分的疊層結(jié)構(gòu)的那種。亦即，自發(fā)光層5063可以具有這樣一種結(jié)構(gòu)，它包括其中用來構(gòu)成空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、電子注入層等的各個材料彼此混合的層。
例如，可以提供其結(jié)構(gòu)在電子輸運層與發(fā)光層之間具有由構(gòu)成電子輸運層的材料(以下稱為電子輸運材料)和構(gòu)成發(fā)光層的材料(以下稱為發(fā)光材料)構(gòu)成的混合層的自發(fā)光層5063。
接著，在自發(fā)光層5063上提供由導(dǎo)電膜組成的象素電極5064。在此實施方案中，鋁和鋰的合金膜被用作導(dǎo)電膜。當(dāng)然，也可以使用已知的MgAg膜(鎂和銀的合金膜)。象素電極5064對應(yīng)于自發(fā)光元件的陰極。至于陰極材料，可以自由地使用屬于周期表1或2族的元素組成的導(dǎo)電膜或摻有上述元素的導(dǎo)電膜。
至此，當(dāng)完成象素電極5064時，就完成了自發(fā)光元件。注意，自發(fā)光元件指的是由象素電極(陽極)5054、自發(fā)光層5063、以及象素電極(陰極)5064構(gòu)成的二極管。注意，自發(fā)光元件可以利用來自單重激發(fā)(熒光)的光發(fā)射或來自三重激發(fā)(磷光)的光發(fā)射。
提供鈍化膜5065來完全覆蓋自發(fā)光元件是有效的。鈍化膜5065可以由碳膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜制成的單層絕緣膜或其中組合上述各絕緣膜的疊層組成。
最好采用具有滿意覆蓋性的膜作為鈍化膜5065，而采用碳膜，特別是DLC(類金剛石碳)膜是有效的?？梢栽谑覝刂?00℃的溫度范圍內(nèi)制作DLC膜，因而能夠容易地在抗熱性低的自發(fā)光層5063上制作。而且，DLC膜對氧具有強(qiáng)的阻擋作用，因而能夠抑制自發(fā)光層5063的氧化。因此，能夠防止自發(fā)光層5063的氧化問題。
注意，利用多工作室型(即在線型)薄膜淀積裝置，制作第三層間絕緣膜5062后直至制作鈍化膜5065的各個步驟，被連續(xù)地執(zhí)行而不暴露于大氣。
注意，當(dāng)實際獲得圖8D所示的狀態(tài)時，最好用具有高氣密性和低出氣的保護(hù)膜(疊層膜、紫外線固化樹脂膜等)或半透明密封元件進(jìn)行封裝(密封)，以便防止進(jìn)一步暴露于外界空氣。在此情況下，在密封元件內(nèi)部形成惰性氣氛，或?qū)⑽鼭裥圆牧?例如氧化鋇)安置在其內(nèi)部，從而提高自發(fā)光元件的可靠性。
而且，在利用諸如封裝之類的工藝提高氣密性之后，固定接插件(柔性印刷電路FPC)，用來將從制作在襯底5000上的元件或電路引出的端子連接到外部信號端子。這樣就完成了產(chǎn)品。
注意，本實施方案能夠被應(yīng)用于實施方案1或?qū)嵤┓桨?所述的具有象素的顯示器件的制造工藝。
實施方案5在本實施方案中，參照圖9A-9D來描述具有不同于實施方案3或4的結(jié)構(gòu)的有源矩陣襯底的制造工藝。
注意，直至圖9A步驟的各個步驟，都與實施方案3中圖6A-6D以及圖7A的步驟相同。順便說一下，不同之處在于構(gòu)成象素部分的驅(qū)動TFT是制作在柵電極外面的具有低濃度雜質(zhì)區(qū)(Loff區(qū))的n溝道TFT。
在圖9A-9D中，用相同的參考號來表示與圖6A-6D以及圖7A-7D相同的部分，其描述從略。
如圖9A所示，制作第一絕緣膜5101。利用等離子體CVD方法或濺射方法制作厚度為100-200nm的含硅絕緣膜組成的第一層間絕緣膜5101。在本實施方案中，用等離子體CVD方法制作了厚度為100nm的氮氧化硅膜。當(dāng)然，第一層間絕緣膜5101不局限于氮氧化硅膜，也可以采用其它含硅絕緣膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
然后，如圖9B所示進(jìn)行熱處理，以便恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性并激活加入到半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素。用爐子退火的熱退火方法來進(jìn)行熱處理。可以在氧濃度為1ppm或以下，最好是0.1ppm或以下的氮氣氣氛中于400-700℃進(jìn)行熱退火方法。在本實施方案中，借助于在410℃下熱處理1小時，來執(zhí)行激活工藝。注意，除了熱退火方法之外，還能夠使用激光退火方法或快速熱退火方法(RTA方法)。
而且，可以在制作第一層間絕緣膜5101之前執(zhí)行熱處理。順便說一下，在第一導(dǎo)電層5015a-5019a以及第二導(dǎo)電層5015b-5019b容易受熱影響的情況下，如在本實施方案中那樣，為了保護(hù)布線等，最好在制作第一層間絕緣膜5101(含硅作為主要成分的絕緣膜，例如氮化硅膜)之后進(jìn)行熱處理。
如上所述，在制作第一層間絕緣膜5101(含硅作為主要成分的絕緣膜，例如氮化硅膜)之后進(jìn)行熱處理，從而能夠與激活工藝同時執(zhí)行半導(dǎo)體層的氫化。在氫化步驟中，半導(dǎo)體層的懸掛鍵被第一層間絕緣膜5101中所含的氫終止。
注意，除了用于激活工藝的熱處理之外，可以執(zhí)行用于氫化的熱處理。
此處，半導(dǎo)體層能夠被氫化，而不管是否存在第一層間絕緣膜5101。而且，作為其它的氫化方法，可以采用等離子體激發(fā)的氫的方法(等離子體氫化)或在含3-100％的氫的氣氛中于300-450℃下進(jìn)行1-12小時熱處理的方法。
通過上述各個步驟，能夠在同一個襯底上制作具有由n溝道TFT和p溝道TFT組成的CMOS電路的驅(qū)動電路部分以及具有開關(guān)TFT和驅(qū)動TFT的象素部分。
然后，在第一層間絕緣膜5101上制作第二層間絕緣膜5102。無機(jī)絕緣膜可以被用作第二層間絕緣膜5102。例如，可以采用CVD方法制作的氧化硅膜、SOG(玻璃上甩涂)方法涂敷的氧化硅膜等。此外，可以用有機(jī)絕緣膜作為第二層間絕緣膜5102。例如，可以采用由聚酰亞胺、聚酰胺、BCB(苯并環(huán)丁烯)、丙烯酸等制成的膜。而且，也可以采用丙烯酸膜和氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。而且也可以采用濺射方法形成的丙烯酸膜和氮化硅膜或氮氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。
接著，利用干法腐蝕或濕法腐蝕方法，對第一層間絕緣膜5101、第二層間絕緣膜5102、以及柵絕緣膜5006進(jìn)行腐蝕，從而形成達(dá)及構(gòu)成驅(qū)動電路部分和象素部分的各個TFT的雜質(zhì)區(qū)(第三雜質(zhì)區(qū)(n+)和第四雜質(zhì)區(qū)(p+))的接觸孔。
隨后，制作與各個雜質(zhì)區(qū)電連接的布線5103-5109。注意，在本實施方案中，借助于用濺射方法連續(xù)地形成由厚度為100nm的Ti膜、厚度為350nm的Al膜、以及厚度為100nm的Ti膜組成的疊層膜，并將疊層膜圖形化成所希望的形狀，而提供布線5103-5109。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于三層結(jié)構(gòu)，也可以采用單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、或者4層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。而且，布線的材料不局限于Al和Ti，可以采用其它的導(dǎo)電膜。例如，可以借助于對A1膜或Cu膜被制作在TaN膜上，再在其上制作Ti膜的疊層膜進(jìn)行圖形化而形成布線。
象素部分中的開關(guān)TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一通過布線5106被電連接到源布線(由層5019a和5019b組成的疊層)，而另一區(qū)通過布線5107被電連接到象素部分中的驅(qū)動TFT的柵電極。
接著，如圖9C所示，制作第三層間絕緣膜5110?？梢杂脽o機(jī)絕緣膜或有機(jī)絕緣膜作為第三層間絕緣膜5110?？梢圆捎糜肅VD方法制作的氧化硅膜、用SOG(玻璃上甩涂)方法涂敷的氧化硅膜等。此外，丙烯酸樹脂膜等可以被用作有機(jī)絕緣膜。而且，可以采用濺射方法制作的丙烯酸膜與氮化硅膜或氮氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。
第三層間絕緣膜5110能夠減小制作在襯底5000上的TFT造成的不平整性，并提供勻平性。確切地說，提供第三層間絕緣膜5110主要是為了獲得勻平性，因而最好是一種勻平性優(yōu)良的薄膜。
接著采用干法腐蝕或濕法腐蝕，從而在第三層間絕緣膜5110中形成達(dá)及布線5108的接觸孔。
接著，借助于對導(dǎo)電膜進(jìn)行圖形化而形成象素電極5111。在本實施方案中，鋁和鋰的合金膜被用作導(dǎo)電膜。當(dāng)然，也可以使用已知的MgAg膜(鎂和銀的合金膜)。象素電極5111對應(yīng)于自發(fā)光元件的陰極。至于陰極材料，可以自由地使用屬于周期表1或2族的元素組成的導(dǎo)電膜或摻有上述元素的導(dǎo)電膜。
象素電極5111具有通過第三層間絕緣膜5110中制作的接觸孔與布線5108的電連接。于是，象素電極5111被電連接到驅(qū)動TFT的源區(qū)和漏區(qū)之一。
接著，如圖9D所示，制作堤壩5112，以便在象素中提供具有不同顏色的自發(fā)光層。利用無機(jī)絕緣膜或有機(jī)絕緣膜來形成堤壩5112。用濺射方法制作的氮化硅膜或氮氧化硅膜、用CVD方法制作的氧化硅膜、用SOG方法涂敷的氧化硅膜等，可以被用作無機(jī)絕緣膜。而且丙烯酸樹脂膜等可以被用作有機(jī)絕緣膜。
在制作堤壩5112的過程中，可以用濕法腐蝕方法容易地制成具有錐形的側(cè)壁。順便說一下，倘若堤壩5112的側(cè)壁不夠平緩，則臺階造成的自發(fā)光層的退化變?yōu)閲?yán)重的問題，因而必須加以注意。
注意，當(dāng)象素電極5111與布線5108彼此電連接時，堤壩5112也被形成在第三層間絕緣膜5110中制作的接觸孔中。于是，由接觸孔部分不平整性造成的象素電極的不平整性就被堤壩5112填充，從而防止了臺階造成的自發(fā)光層的退化。
下面提供第三層間絕緣膜5110和堤壩5112的組合例子。
提供了一種組合，其中，用濺射方法制作的丙烯酸膜與氮化硅膜或氮氧化硅膜的疊層膜，被用作第三層間絕緣膜5110，而用濺射方法制作的氮化硅膜或氮氧化硅膜，被用作堤壩5112。提供了另一種組合，其中，用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第三層間絕緣膜5110，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜也被用作堤壩5112。提供了再一種組合，其中，用SOG方法制作的氧化硅膜被用作第三層間絕緣膜5110，而用SOG方法制作的氧化硅膜也被用作堤壩5112。提供了又一種組合，其中，用SOG方法制作的氧化硅膜與用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜的疊層膜，被用作第三層間絕緣膜5110，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作堤壩5112。提供了另一種組合，其中，丙烯酸膜被用作第三層間絕緣膜5110，而丙烯酸膜也被用作堤壩5112。提供了另一種組合，其中，丙烯酸膜與用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜的疊層膜，被用作第三層間絕緣膜5110，而用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作堤壩5112。提供了另一種組合，其中，用等離子體CVD方法制作的氧化硅膜被用作第三層間絕緣膜5110，而丙烯酸膜被用作堤壩5112。
可以將碳顆粒或金屬顆粒加入到堤壩5112中，以便降低電阻率并抑制靜電的產(chǎn)生。此時，碳顆?；蚪饘兕w粒的加入量可以調(diào)節(jié)成使電阻率為1×106-1×1012Ωm(最好是1×108-1×1010Ωm)。
接著，在被堤壩5112環(huán)繞并被露出的象素電極5111上制作自發(fā)光層5113。
已知的有機(jī)發(fā)光材料和無機(jī)發(fā)光材料可以被用于自發(fā)光層5113。
可以自由地采用低分子量有機(jī)發(fā)光材料、高分子量有機(jī)發(fā)光材料、以及中等分子量有機(jī)發(fā)光材料作為有機(jī)發(fā)光材料。注意，在本說明書中，中等分子量有機(jī)發(fā)光材料指的是不具有升華性質(zhì)且其分子數(shù)目為20或以下或者其鏈接分子的長度為10微米或以下的有機(jī)發(fā)光材料。
自發(fā)光層5113通常采取疊層結(jié)構(gòu)。典型地說，由柯達(dá)公司的Tang等人提出了一種“空穴輸運層/發(fā)光層/電子輸運層”的疊層結(jié)構(gòu)。此外，可以采用陰極上依次層疊電子輸運層/發(fā)光層/空穴輸運層/空穴注入層，或電子注入層/電子輸運層/發(fā)光層/空穴輸運層/空穴注入層的疊層結(jié)構(gòu)。熒光顏料等可以被摻入到發(fā)光層。
在本實施方案中，利用蒸發(fā)方法，用低分子量有機(jī)發(fā)光材料制作自發(fā)光層5113。具體地說，采用疊層結(jié)構(gòu)，其中，厚度為70nm的三-8-喹啉鋁(Alq3)膜被提供作為發(fā)光層，而厚度為20nm的酞菁銅(CuPc)膜被提供在其上作為空穴注入層。借助于將諸如喹吖啶、二萘嵌苯、或DCM1之類的熒光顏料加入到Alq3，能夠控制發(fā)光顏色。
注意，在圖9D中僅僅示出了一個象素，但可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中對應(yīng)于多個顏色，例如R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)而提供分立的自發(fā)光層5113。
而且，至于采用高分子量有機(jī)發(fā)光材料的例子，自發(fā)光層5113可以由疊層結(jié)構(gòu)組成，其中，用甩涂方法提供厚度為20nm的聚噻吩(PEDOT)膜作為空穴注入層，并在其上提供厚度約為100nm的對亞苯基乙烯(PPV)作為發(fā)光層。注意，利用PPV的π共軛聚合物材料，能夠在紅色至藍(lán)色的范圍內(nèi)選擇發(fā)射波長。而且，諸如碳化硅之類的無機(jī)材料能夠被用于電子輸運層或電子注入層。
注意，自發(fā)光層5113不局限于具有其中空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、電子注入層等彼此清晰地區(qū)分的疊層結(jié)構(gòu)。亦即，自發(fā)光層5113可以具有這樣一種結(jié)構(gòu)，它包括其中用來構(gòu)成空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、電子注入層等的各個材料彼此混合的層。
例如，可以采用其結(jié)構(gòu)在電子輸運層與發(fā)光層之間具有由構(gòu)成電子輸運層的材料(以下稱為電子輸運材料)和構(gòu)成發(fā)光層的材料(以下稱為發(fā)光材料)構(gòu)成的混合層的自發(fā)光層5113。
然后，在自發(fā)光層5113上制作由透明導(dǎo)電膜組成的象素電極5114。氧化銦與氧化錫的化合物(ITO)、氧化銦與氧化鋅的化合物、氧化鋅、氧化錫、氧化銦等，能夠被用作透明導(dǎo)電膜。而且，也可以使用摻鎵的透明導(dǎo)電膜。象素電極5114對應(yīng)于自發(fā)光元件的陽極。
至此，當(dāng)完成象素電極5114時，就完成了自發(fā)光元件。注意，自發(fā)光元件指的是由象素電極(陰極)5111、自發(fā)光層5113、以及象素電極(陽極)5114構(gòu)成的二極管。注意，自發(fā)光元件可以利用來自單重激發(fā)(熒光)的光發(fā)射或來自三重激發(fā)(磷光)的光發(fā)射。
在本實施方案中，由于象素電極5114由透明導(dǎo)電膜組成，故從自發(fā)光元件發(fā)射的光被輻射到襯底5000的反面。而且，由于第三層間絕緣膜5110，象素電極5111被制作在不同于其中制作布線5106-5109的層中。于是，比之實施方案3中的結(jié)構(gòu)，能夠提高窗口比。
提供保護(hù)膜(鈍化膜)5115來完全覆蓋自發(fā)光元件是有效的。保護(hù)膜5115可以由碳膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜制成的單層絕緣膜或其中組合上述各絕緣膜的疊層組成。
注意，在如本實施方案那樣從自發(fā)光元件發(fā)射的光被從象素電極5114側(cè)輻射的情況下，必須用透光的膜作為保護(hù)膜5115。
注意，利用多工作室型(即在線型)薄膜淀積裝置，制作堤壩5112之后直至制作保護(hù)膜5115的各個步驟，被連續(xù)地執(zhí)行而不暴露于大氣是有效的。
注意，當(dāng)實際獲得圖9D所示的狀態(tài)時，最好用諸如具有高氣密性和低出氣的保護(hù)膜(疊層膜、紫外線固化樹脂膜等)之類的密封元件進(jìn)行封裝(密封)，以便防止進(jìn)一步暴露于外界空氣。在此情況下，在密封元件內(nèi)部形成惰性氣氛，或?qū)⑽鼭裥圆牧?例如氧化鋇)安置在其內(nèi)部，從而提高自發(fā)光元件的可靠性。
而且，在利用諸如封裝之類的工藝提高氣密性之后，固定接插件(柔性印刷電路FPC)，用來將從制作在襯底5000上的元件或電路引出的端子連接到外部信號端子。這樣就完成了產(chǎn)品。
注意，本實施方案能夠被應(yīng)用于具有實施方案1或?qū)嵤┓桨?所述的象素的顯示器件的制造工藝。
實施方案6本實施方案示出了用來制作包括在本發(fā)明半導(dǎo)體裝置中的TFT的半導(dǎo)體有源層的半導(dǎo)體膜的晶化方法的例子。
用等離子體CVD方法，在玻璃襯底上制作厚度為400nm的氮氧化硅膜(組分比為Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)作為基底膜。然后，用等離子體CVD方法，在基底膜上制作厚度為150nm的非晶硅膜作為半導(dǎo)體膜。然后在其上進(jìn)行3小時500℃的熱處理，以便釋放半導(dǎo)體膜中所含的氫。之后，用激光退火方法晶化半導(dǎo)體膜。
連續(xù)振蕩YVO4激光器被用作激光退火方法所用的激光器。對于激光退火方法，YVO4激光器的二次諧波(波長為532nm)被用作激光。用光學(xué)系統(tǒng)在襯底表面上形成預(yù)定形狀的光束，輻照到半導(dǎo)體膜。
輻照到襯底的光束的形狀可以根據(jù)激光器或光學(xué)系統(tǒng)的種類而改變。以這種方式，能夠改變輻照到襯底上的光束的形狀比和/或能量分布。例如，輻照到襯底上的各種形狀的光束，諸如線形、矩形、橢圓形，都是可能的。在本實施方案中，利用光學(xué)系統(tǒng)，YVO4激光器的二次諧波以200微米×50微米的橢圓形狀被輻照到半導(dǎo)體膜。
圖10示出了當(dāng)激光被輻照到襯底表面上的半導(dǎo)體膜時使用的光學(xué)系統(tǒng)的模型圖。
從激光器1001發(fā)射的激光(YVO4激光器的二次諧波)，通過平面鏡1002進(jìn)入凸透鏡1003。激光傾斜地進(jìn)入凸透鏡1003。結(jié)果，由于諸如像散之類的像差而造成焦點偏移。橢圓形光束于是能夠被形成在被輻照的表面內(nèi)或其附近。
然后，一這種方式形成的橢圓形光束1006被輻射，并沿參考號1007或1008所示的方向移動玻璃襯底1005。于是，借助于相對移動，橢圓形光束1006被輻照在玻璃襯底1005上制作的半導(dǎo)體膜1004中。
橢圓形光束1006的相對掃描方向垂直于橢圓形光束1006的主軸。
在本實施方案中，200微米×50微米的橢圓形光束被形成為相對于凸透鏡1003具有大約20度的激光入射角φ。借助于以50cm/s的速度移動，橢圓形光束被輻照在玻璃襯底1005上。半導(dǎo)體膜于是被晶化。
在以這種方式得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜上，執(zhí)行seco腐蝕。圖11示出了用SEM觀察表面的10000倍放大的結(jié)果。借助于將K2Cr2O7加入到HF∶H2O＝2∶1中作為添加劑，來制作用于seco腐蝕的Seco液。圖11所示的是借助于沿圖11所示箭頭表示的方向相對掃描激光而得到的。與激光掃描方向平行形成了大的晶粒。換言之，晶體沿激光掃描方向延伸而被增大。
以這種方式，利用根據(jù)本實施方案的方法，大的晶粒被形成在晶化的半導(dǎo)體膜上。因此，當(dāng)此半導(dǎo)體膜被用作半導(dǎo)體有源層來制造TFT時，能夠減少包括在TFT溝道形成區(qū)內(nèi)的晶粒邊界的數(shù)目。此外，各個晶粒內(nèi)部具有結(jié)晶性，基本上是單晶。因此，能夠獲得與采用單晶半導(dǎo)體的晶體管遷移率同樣高的遷移率(場效應(yīng)遷移率)。利用此TFT，象素中的算術(shù)處理電路能夠在高速下運行，對于本發(fā)明的顯示器件具有優(yōu)良的特性。TFT從而是有效的。
而且，當(dāng)TFT被放置成其載流子運動方向能夠與形成的晶粒延伸的方向相同時，能夠極大地減少載流子跨越晶粒邊界的次數(shù)。因此，能夠減小開通電流值(TFT處于開通時流動的漏極電流的數(shù)值)、關(guān)斷電流值(TFT處于關(guān)斷時流動的漏極電流的數(shù)值)、閾值電壓、S值、以及場效應(yīng)遷移率的變化。結(jié)果，能夠明顯地改善電學(xué)特性。
為了將橢圓形光束1006輻照到半導(dǎo)體膜的寬廣范圍內(nèi)，沿垂直于主軸的方向使橢圓形光束1006掃描，以便多次輻照半導(dǎo)體膜。此處，橢圓形光束1006的位置在每單次掃描時沿平行于主軸的方向偏移。在逐次掃描之間將掃描方向反轉(zhuǎn)。以下，在二個逐次掃描中，一個稱為向外掃描，另一個稱為向內(nèi)掃描。
用間距d來表示每次掃描時橢圓形光束1006的位置向平行于主軸的方向偏移的量。參考號D1表示在向外掃描中，在具有圖11所示的大晶粒的區(qū)域中橢圓形光束1006沿垂直于橢圓形光束1006掃描方向的方向的長度。參考號D2表示在向內(nèi)掃描中，在具有圖11所示的大晶粒的區(qū)域中橢圓形光束1006沿垂直于橢圓形光束1006掃描方向的方向的長度。在這種情況下，D1和D2的平均值為D。
此處，用方程1來定義重疊比R0.L［％］。
R0.L＝(1-d/D)×100 (方程1)
在本實施方案中，重疊比R0.L為0％。
實施方案7本實施方案與實施方案6不同之處在于，當(dāng)制造包括在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的TFT的半導(dǎo)體有源層時，半導(dǎo)體膜的晶化方法不同。
直至制作非晶硅膜作為半導(dǎo)體膜的各個步驟，與實施方案6的步驟都相同。然后，采用日本專利申請公開No.Hei7-183540所公開的方法。用甩涂方法將乙酸鎳溶液(重量轉(zhuǎn)換濃度為5ppm，體積為10ml)涂敷在半導(dǎo)體膜上。然后，在500℃的氮氣氣氛中對其進(jìn)行1小時熱處理，再在550℃的氮氣氣氛中進(jìn)行12小時熱處理。然后，用激光退火方法來改善半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性。
連續(xù)振蕩YVO4激光器被用作激光退火方法所用的激光器。對于激光退火方法，YVO4激光器的二次諧波(波長為532nm)被用作激光。在圖10所示的光學(xué)系統(tǒng)中，200微米×50微米的橢圓形光束被形成為相對于凸透鏡1003具有大約20度的激光入射角φ。橢圓形光束以50cm/s的速度移動，并被輻照在玻璃襯底1005上。半導(dǎo)體膜和晶化于是得到改善。
橢圓形光束1006的相對掃描方向垂直于橢圓形光束1006的主軸。
對以這種方式得到的結(jié)晶半導(dǎo)體膜，執(zhí)行seco腐蝕。圖12示出了用SEM觀察表面的10000倍放大的結(jié)果。圖12所示的是借助于沿圖12所示箭頭表示的方向相對掃描激光而得到的。大的晶粒沿激光掃描方向延伸。
以這種方式，根據(jù)本發(fā)明，大的晶粒被形成在晶化的半導(dǎo)體膜上。因此，當(dāng)此半導(dǎo)體膜被用來制造TFT時，能夠減少包括在TFT溝道形成區(qū)內(nèi)的晶粒邊界的數(shù)目。此外，各個晶粒內(nèi)部具有結(jié)晶性，基本上是單晶。因此，能夠獲得與采用單晶半導(dǎo)體的晶體管的遷移率同樣高的遷移率(場效應(yīng)遷移率)。
而且，形成的各個晶粒沿一個方向?qū)?zhǔn)。于是，當(dāng)TFT被放置成其載流子運動方向能夠與形成的晶粒延伸的方向相同時，能夠極大地減少載流子跨越晶粒邊界的次數(shù)。因此，能夠減小開通電流值、關(guān)斷電流值、閾值電壓、S值、以及場效應(yīng)遷移率的變化。結(jié)果，能夠明顯地改善電學(xué)特性。
為了將橢圓形光束1006輻照到半導(dǎo)體膜的寬廣范圍內(nèi)，沿垂直于主軸的方向使橢圓形光束1006掃描，以便多次輻照半導(dǎo)體膜(這一操作可以被稱為掃描)。此處，橢圓形光束1006的位置在每單次掃描時沿平行于主軸的方向偏移。在連續(xù)掃描之間，掃描方向相反變更。以下，在二個連續(xù)掃描中，一個稱為向外掃描，另一個稱為向內(nèi)掃描。
用間距d來表示每次掃描時橢圓形光束1006的位置向平行于主軸的方向偏移的量。參考號D1表示在向外掃描中，在具有圖12所示的大晶粒的區(qū)域中橢圓形光束1006沿垂直于橢圓形光束1006掃描方向的方向的長度。參考號D2表示在向內(nèi)掃描中，在具有圖12所示的大晶粒的區(qū)域中橢圓形光束1006沿垂直于橢圓形光束1006掃描方向的方向的長度。在這種情況下，D1和D2的平均值為D。
此處，用方程1來定義重疊比R0.L［％］。在本實施方案中，重疊比R0.L為0％。
在圖13中，粗線表示在用上述晶化方法得到的晶化半導(dǎo)體膜(以圖13中改進(jìn)的CG-Si為代表)上執(zhí)行拉曼光譜術(shù)的結(jié)果。此處為了比較，細(xì)線表示在單晶硅(以圖13中的參考(100)Si晶片為代表)上執(zhí)行拉曼光譜術(shù)的結(jié)果。在圖13中，虛線表示在半導(dǎo)體膜(以圖13中的準(zhǔn)分子激光退火為代表)上執(zhí)行拉曼光譜術(shù)的結(jié)果。為了得到半導(dǎo)體膜，制作非晶硅膜，并通過熱處理來釋放包含在半導(dǎo)體膜中的氫。然后，用脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光器對半導(dǎo)體膜進(jìn)行晶化。
用本實施方案的方法得到的半導(dǎo)體膜的拉曼偏移的峰值在517.3cm-1處。半寬度為4.96cm-1。另一方面，單晶硅的拉曼偏移的峰值在520.7cm-1處。半寬度為4.44cm-1。用脈沖振蕩準(zhǔn)分子激光器晶化的半導(dǎo)體膜的拉曼偏移的峰值在516.3cm-1處。半寬度為6.16cm-1。
從圖13的結(jié)果可見，用本實施方案所述晶化方法得到的半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性，比用脈沖振蕩準(zhǔn)分子激光器晶化的半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性，更接近單晶硅的結(jié)晶性。
實施方案8在本實施方案中，參照圖10、14A-14H、以及15A和15B來描述用實施方案6所述的方法晶化的半導(dǎo)體膜被用來制造TFT的情況。
在本實施方案中，玻璃襯底被用作襯底2000。用等離子體CVD方法，將厚度為50nm的氮氧化硅膜(組分比為Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)和厚度為100nm的氮氧化硅膜(組分比為Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)層疊在玻璃襯底上作為基底膜2001。接著，用等離子體CVD方法，在基底膜2001上制作厚度為150nm的非晶硅膜作為半導(dǎo)體膜2002。然后，在500℃下對其進(jìn)行3小時熱處理，以便釋放包含在半導(dǎo)體膜中的氫(圖14A)。
之后，在圖10所示的光學(xué)系統(tǒng)中，連續(xù)振蕩YVO4激光器的二次諧波(波長為532nm，5.5W)被用作激光，以形成200微米×50微米的橢圓形光束，此光束相對于凸透鏡1003具有大約20度的激光入射角φ。借助于以50cmm/s的速度相對移動，橢圓形光束被輻照在半導(dǎo)體膜2002上(圖14B)。
然后在其上執(zhí)行第一摻雜處理。這是為了控制閾值的溝道摻雜。B2H6被用作材料氣體，氣體流量為30sccm，電流密度為0.05μA，加速電壓為60keV，而劑量為每平方厘米1×1014(圖14C)。
接著，在用圖形化方法將半導(dǎo)體膜2004腐蝕成所需形狀之后，用等離子體CVD方法制作厚度為115nm的氮氧化硅膜作為柵絕緣膜2007來覆蓋被腐蝕的半導(dǎo)體膜。然后在柵絕緣膜2007上層疊厚度為30nm的TaN膜2008和厚度為370nm的W膜2009作為導(dǎo)電膜(圖14D)。
利用光刻方法，在其上制作抗蝕劑制成的掩模(未示出)，并對W膜、TaN膜、以及柵絕緣膜進(jìn)行腐蝕。
然后，清除抗蝕劑制成的掩模，并制作新掩模2013。在其上進(jìn)行第二摻雜過程，從而將提供n型的雜質(zhì)元素引入到半導(dǎo)體膜。在此情況下，導(dǎo)電層2010和2011是提供n型的雜質(zhì)元素的掩模，并以自對準(zhǔn)方式形成雜質(zhì)區(qū)2014。在本實施方案中，由于半導(dǎo)體膜厚達(dá)150nm，故在二種條件下執(zhí)行第二摻雜過程。在本實施方案中，磷化氫(phosfin)(PH3)被用作材料氣體。對此處理采用每平方厘米2×1013的劑量和90keV的加速電壓，然后采用每平方厘米5×1014的劑量和10keV的加速電壓。
接著，清除抗蝕劑制成的掩模2013，并額外制作進(jìn)行第三摻雜過程的新的由抗蝕劑制成的掩模2015。通過第三摻雜過程，形成雜質(zhì)區(qū)2016，它包含用來提供與作為p溝道TFT有源層的半導(dǎo)體膜的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的雜質(zhì)元素。利用導(dǎo)電層2010和2011作為雜質(zhì)元素的掩模，借助于加入提供p型的雜質(zhì)元素，以自對準(zhǔn)的方式形成雜質(zhì)區(qū)2016。在本實施方案中，由于半導(dǎo)體膜厚達(dá)150nm，故第三摻雜過程也在二種條件下進(jìn)行。在本實施方案中，雙硼烷(B2H6)被用作材料氣體。對此處理采用每平方厘米2×1013的劑量和90keV的加速電壓，然后采用每平方厘米1×1015的劑量和10keV的加速電壓(圖14F)。
通過這些步驟，雜質(zhì)區(qū)2014和2016被形成在各個半導(dǎo)體層上。
接著，清除抗蝕劑制成的掩模2015，并用等離子體CVD方法制作厚度為50nm的氮氧化硅膜(組分比為Si＝32.8％，O＝63.7％，N＝3.5％)作為第一層間絕緣膜2017。
接著，對其進(jìn)行熱處理，以便恢復(fù)半導(dǎo)體層的結(jié)晶性并分別激活加入到半導(dǎo)體層的雜質(zhì)元素。然后，利用退火爐子的熱退火方法，在氮氣氣氛中于550℃下進(jìn)行4小時熱處理(圖14G)。
接著，在第一層間絕緣膜2017上制作無機(jī)或有機(jī)絕緣材料的第二層間絕緣膜2018。在本實施方案中，在用CVD方法制作厚度為50nm的氮化硅膜之后，制作厚度為400nm的氧化硅膜。
在熱處理之后，可以執(zhí)行氫化處理。在本實施方案中，利用退火爐子，在氮氣氣氛中，于410℃下進(jìn)行1小時熱處理。
接著，制作布線2019，用來電連接到各個雜質(zhì)區(qū)。在本實施方案中，借助于對厚度為50nm的Ti膜、厚度為500nm的Al-Si膜、以及厚度為50nm的Ti膜的疊層膜進(jìn)行圖形化而制作布線2019。當(dāng)然，此結(jié)構(gòu)不局限于雙層結(jié)構(gòu)，而可以是單層結(jié)構(gòu)或具有3層或更多層的疊層結(jié)構(gòu)。布線的材料不局限于Al和Ti。例如，可以在TaN膜上制作Al和/或Cu。然后，可以對具有Ti膜的疊層膜進(jìn)行圖形化，以形成布線(圖14H)。
以這種方式，制作n溝道TFT 2031和p溝道TFT 2032，二者都具有6微米的溝道長度和4微米的溝道寬度。
圖15A和15B示出了這些電學(xué)特性的測量結(jié)果。圖15A示出了n溝道TFT 2031的電學(xué)特性。圖15B示出了p溝道TFT 2032的電學(xué)特性。在柵電壓Vg＝-16至16V的范圍和漏電壓Vd＝1V及5V的范圍內(nèi)的二個測量點測量電學(xué)特性。在圖15A和15B中，用實線表示漏極電流(ID)和柵電流(IG)。用虛線表示遷移率(μFE)。
根據(jù)本發(fā)明，由于在晶化的半導(dǎo)體膜上形成了大的晶粒，故當(dāng)用此半導(dǎo)體膜制造TFT時，能夠減少溝道形成區(qū)中所含的晶粒邊界的數(shù)目。而且，由于形成的晶粒指向相同的方向，故能夠極大地減少載流子跨越晶粒邊界的次數(shù)。因此，能夠獲得如圖15A和15B所示的具有良好電學(xué)特性的TFT。特別是在n溝道TFT中的遷移率為524cm2/Vs，在p溝道TFT中的遷移率為205cm2/Vs。當(dāng)用這種TFT制造顯示器件時，還能夠改善工作特性和可靠性。
實施方案9在本實施方案中，參照圖10以及16A-19B來描述用實施方案7所述的方法晶化的半導(dǎo)體膜來制造TFT的情況。
直至形成非晶硅膜作為半導(dǎo)體膜的各個步驟，都與實施方案8相同。非晶硅膜被制作成厚度為150nm(圖16A)。
然后，采用日本專利申請公開No.Hei 7-183540所公開的方法。用甩涂方法將乙酸鎳溶液(重量轉(zhuǎn)換濃度為5ppm，體積為10ml)涂敷在半導(dǎo)體膜上，以便形成含金屬的層2021。然后，在500℃的氮氣氣氛中對其進(jìn)行1小時熱處理，再在550℃的氮氣氣氛中進(jìn)行12小時熱處理。然后得到半導(dǎo)體膜2022(圖16B)。
然后，利用激光退火方法，半導(dǎo)體膜2022的結(jié)晶性被改善。
連續(xù)振蕩YVO4激光器被用作激光退火方法所用的激光器。對于激光退火方法的條件，YVO4激光器的二次諧波(波長為532nm，5.5W)被用作激光。在圖10所示的光學(xué)系統(tǒng)中，200微米×50微米的橢圓形光束被形成為相對于凸透鏡1003具有大約20度的激光入射角φ。橢圓形光束以20cm/s或50cm/s的速度移動，并被輻照到襯底。于是，半導(dǎo)體膜2022的結(jié)晶性得到改善。結(jié)果就得到半導(dǎo)體膜2023(圖16C)。
圖16C中半導(dǎo)體膜晶化之后的各個步驟，與實施方案8中步驟14C-14H所示的步驟相同。以這種方式，制作n溝道TFT 2031和p溝道TFT 2032，二者都具有6微米的溝道長度和4微米的溝道寬度。對其電學(xué)特性進(jìn)行測量。
圖17A-19B示出了通過這些步驟制造的TFT的電學(xué)特性。
圖17A和17B示出了借助于在圖16C的激光退火步驟中以20cm/s的速度移動襯底而制造的TFT的電學(xué)特性。圖17A示出了n溝道TFT2031的電學(xué)特性。圖17B示出了p溝道TFT 2032的電學(xué)特性。圖18A和18B示出了借助于在圖16C的激光退火步驟中以50cm/s的速度移動襯底而制造的TFT的電學(xué)特性。圖18A示出了n溝道TFT 2031的電學(xué)特性。圖18B示出了p溝道TFT 2032的電學(xué)特性。
在柵電壓Vg＝-16至16V的范圍和漏電壓Vd＝1V及5V的范圍內(nèi)，測量電學(xué)特性。在圖17A-18B中，用實線表示漏極電流(ID)和柵電流(IG)。用虛線表示遷移率(μFE)。
根據(jù)本發(fā)明，由于在晶化的半導(dǎo)體膜上形成了大的晶粒，故當(dāng)用此半導(dǎo)體膜制造TFT時，能夠減少溝道形成區(qū)中所含的晶粒邊界的數(shù)目。而且，形成的晶粒指向相同的方向。此外，少量的晶粒沿與激光相對掃描方向相交的方向。因此，能夠極大地減少載流子跨越晶粒邊界的次數(shù)。
因此，能夠獲得如圖17A-18B所示的具有良好電學(xué)特性的TFT。特別是在圖17A和17B中，n溝道TFT中的遷移率為510cm2/Vs，p溝道TFT中的遷移率為200cm2/Vs。在圖18A和18B中，n溝道TFT中的遷移率為595cm2/Vs，p溝道TFT中的遷移率為199cm2/Vs。當(dāng)用這種TFT制造半導(dǎo)體設(shè)備時，也能夠改善工作特性和可靠性。
圖19A和19B示出了借助于在圖16C的激光退火步驟中以50cm/s的速度移動襯底而制造的TFT的電學(xué)特性。圖19A示出了n溝道TFT2031的電學(xué)特性。圖19B示出了p溝道TFT 2032的電學(xué)特性。
在柵電壓Vg＝-16至16V的范圍和漏電壓Vd＝0.1V及5V的范圍內(nèi)，測量電學(xué)特性。
如圖19A和19B所示，能夠獲得具有良好電學(xué)特性的TFT。特別是在圖19A中，n溝道TFT中的遷移率為657cm2/Vs，圖19B中的p溝道TFT的遷移率為219cm2/Vs。當(dāng)用這種TFT制造半導(dǎo)體設(shè)備時，也能夠改善工作特性和可靠性。
實施方案10有可能將本發(fā)明的非易失存儲器安置到例如執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲和讀出的記錄媒質(zhì)之類的任何領(lǐng)域的電子設(shè)備中。在本實施方案中，將描述這種電子設(shè)備。
作為能夠采用本發(fā)明的非易失存儲器的電子設(shè)備，可以列舉顯示器、攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、頭戴式顯示器、DVD、游戲機(jī)、風(fēng)鏡式顯示器、車輛導(dǎo)航裝置、聲音再現(xiàn)裝置(汽車音響設(shè)備等)、個人計算機(jī)、個人數(shù)字助理(移動計算機(jī)、移動電話、電子筆記本等)。圖20A-20H示出了它們的例子。
圖20A示出了一種顯示器，它包括機(jī)箱3001、支座3002、顯示部分3003等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3003。
圖20B示出了一種攝象機(jī)，它包括主體3011、顯示部分3012、聲音輸入部分3013、操作開關(guān)3014、電池3015、以及圖象接收部分3016。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3012。
圖20C示出了一種頭戴式顯示器的一部分(右側(cè))，它包括主體3021、信號電纜3022、頭箍3023、顯示部分3024、光學(xué)系統(tǒng)3010、顯示器件3026等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示器件3026。
圖20D示出了一種具有記錄媒質(zhì)的圖象再現(xiàn)裝置(更詳細(xì)地說是DVD再現(xiàn)裝置)，它由主體3031、記錄媒質(zhì)3032、操作開關(guān)3033、顯示部分(a)3034、顯示部分(b)3035等構(gòu)成。注意，此裝置使用DVD(數(shù)字萬能碟盤)、CD等作為記錄媒質(zhì)，并能夠使用戶得以欣賞音樂、電影、游戲、以及互連網(wǎng)。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分(a)3034和顯示部分(b)3035。
圖20E示出了一種風(fēng)鏡式顯示器，它包括主體3041、顯示部分3042、鏡臂部分3043。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3042。
圖20F示出了一種個人計算機(jī)，它包括主體3051、機(jī)箱3052、顯示部分3053、鍵盤3054等。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3053。
圖21A示出了一種移動電話，它包括主體3101、聲音輸出部分3102、聲音輸入部分3103、顯示部分3104、操作開關(guān)3105、以及天線3106。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3104。
圖21B示出了一種聲音再現(xiàn)裝置(更詳細(xì)地說是一種汽車音響設(shè)備)，它包括主體3111、顯示部分3112、以及操作開關(guān)3113和3114。本發(fā)明能夠被應(yīng)用于顯示部分3112。在本實施方案中，雖然示出了一種車內(nèi)音響設(shè)備，但本發(fā)明也能夠被應(yīng)用于便攜式聲音再現(xiàn)裝置或家用聲音再現(xiàn)裝置。
如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極為廣闊，有可能將本發(fā)明應(yīng)用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備中。而且，有可能用通過實施方案1-9的任何組合得到的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本實施方案的電子設(shè)備。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的顯示器件以及采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)被采用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小而輕的電子裝置，使之能夠以低的功耗來進(jìn)行高清晰度顯示。
根據(jù)本發(fā)明，在現(xiàn)有技術(shù)的GPU中已經(jīng)進(jìn)行的部分運算處理，能夠在顯示器件中進(jìn)行，從而能夠減少GPU中的運算處理量。而且，能夠減少顯示系統(tǒng)所需的零件數(shù)目，從而能夠減小顯示系統(tǒng)的尺寸和重量。而且，在顯示靜態(tài)圖象的情況下，或在僅僅改變部分圖象數(shù)據(jù)的情況下，重寫非常少量的圖象數(shù)據(jù)就足夠了，因而能夠大幅度降低功耗。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)適合于高清晰度和大尺寸圖象顯示的顯示器件以及采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。
除了本發(fā)明實施方案中所述的之外，本發(fā)明還能夠被應(yīng)用于其它類型的顯示器件。例如，可以采用基于硅芯片的有源矩陣顯示器件。而且，薄膜晶體管可以是頂柵型、底柵型、或雙柵型。
權(quán)利要求
1.一種顯示器件，它包含包含多個排列在矩陣中的象素的象素部分，各個象素包含用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的1位的存儲電路；用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路；以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
2.一種顯示器件，它包含包含排列在矩陣中的多個象素的象素部分，各個象素包含用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的n位(n是≥2的自然數(shù))的存儲電路；用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路；以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
3.一種顯示器件，它包含包含排列在矩陣中的多個象素的象素部分，各個象素包含用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的m個(m是≥2的自然數(shù))1位的存儲電路；用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路；以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
4.一種顯示器件，它包含包含排列在矩陣中的多個象素的象素部分，各個象素包含用來存儲第一圖象數(shù)據(jù)的m個(m是≥2的自然數(shù))n位(n是≥2的自然數(shù))的存儲電路；用存儲在存儲電路中的第一圖象數(shù)據(jù)和饋自多個象素外面的第二圖象數(shù)據(jù)來進(jìn)行運算處理的運算處理電路；以及利用運算處理電路的輸出來形成圖象信號的顯示處理電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中運算處理是用來組合第一圖象數(shù)據(jù)和第二圖象數(shù)據(jù)的運算。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中運算處理是用來組合第一圖象數(shù)據(jù)和第二圖象數(shù)據(jù)的運算。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中運算處理是用來組合第一圖象數(shù)據(jù)和第二圖象數(shù)據(jù)的運算。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中運算處理是用來組合第一圖象數(shù)據(jù)和第二圖象數(shù)據(jù)的運算。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中顯示處理電路由D/A轉(zhuǎn)換器電路組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中顯示處理電路由D/A轉(zhuǎn)換器電路組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中顯示處理電路由D/A轉(zhuǎn)換器電路組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中顯示處理電路由D/A轉(zhuǎn)換器電路組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，還包含用來根據(jù)圖象信號而改變象素灰度的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，還包含用來根據(jù)圖象信號而改變象素灰度的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，還包含用來根據(jù)圖象信號而改變象素灰度的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，還包含用來根據(jù)圖象信號而改變象素灰度的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，還包含用來依次驅(qū)動各位的存儲電路的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，還包含用來依次驅(qū)動各位的存儲電路的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，還包含用來依次驅(qū)動各位的存儲電路的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，還包含用來依次驅(qū)動各位的存儲電路的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，還包含用來將第一圖象數(shù)據(jù)依次輸入到各位的存儲電路的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，還包含用來將第一圖象數(shù)據(jù)依次輸入到各位的存儲電路的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，還包含用來將第一圖象數(shù)據(jù)依次輸入到各位的存儲電路的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，還包含用來將第一圖象數(shù)據(jù)依次輸入到各位的存儲電路的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，還包含用來將第二圖象數(shù)據(jù)依次饋送到各位的運算處理電路的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，還包含用來將第二圖象數(shù)據(jù)依次饋送到各位的運算處理電路的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，還包含用來將第二圖象數(shù)據(jù)依次饋送到各位的運算處理電路的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，還包含用來將第二圖象數(shù)據(jù)依次饋送到各位的運算處理電路的裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，還包含用來在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，還包含用來在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，還包含用來在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，還包含用來在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中各個存儲電路由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)組成。
34.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中各個存儲電路由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)組成。
35.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中各個存儲電路由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)組成。
36.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中各個存儲電路由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)組成。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中各個存儲電路由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)組成。
38.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中各個存儲電路由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)組成。
39.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中各個存儲電路由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)組成。
40.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中各個存儲電路由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)組成。
41.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路由薄膜晶體管構(gòu)成，各個薄膜晶體管包括由制作在選自由單晶半導(dǎo)體襯底、石英襯底、玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底、以及SOI襯底組成的組的一種襯底上的半導(dǎo)體薄膜形成的有源層。
42.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路由薄膜晶體管構(gòu)成，各個薄膜晶體管包括由制作在選自由單晶半導(dǎo)體襯底、石英襯底、玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底、以及SOI襯底組成的組的一種襯底上的半導(dǎo)體薄膜形成的有源層。
43.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路由薄膜晶體管構(gòu)成，各個薄膜晶體管包括由制作在選自由單晶半導(dǎo)體襯底、石英襯底、玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底、以及SOI襯底組成的組的一種襯底上的半導(dǎo)體薄膜形成的有源層。
44.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路由薄膜晶體管構(gòu)成，各個薄膜晶體管包括由制作在選自單晶半導(dǎo)體襯底、石英襯底、玻璃襯底、塑料襯底、不銹鋼襯底、以及SOI襯底組成的組的一種襯底上的半導(dǎo)體薄膜形成的有源層。
45.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，具有依次驅(qū)動各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
46.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，具有依次驅(qū)動各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
47.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，具有依次驅(qū)動各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
48.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，具有依次驅(qū)動各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
49.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，具有依次將第一圖象數(shù)據(jù)輸入到各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
50.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，具有依次將第一圖象數(shù)據(jù)輸入到各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
51.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，具有依次將第一圖象數(shù)據(jù)輸入到各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
52.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，具有依次將第一圖象數(shù)據(jù)輸入到各位的存儲電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
53.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，具有依次將第二圖象數(shù)據(jù)饋送到各位的運算處理電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
54.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，具有依次將第二圖象數(shù)據(jù)饋送到各位的運算處理電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
55.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，具有依次將第二圖象數(shù)據(jù)饋送到各位的運算處理電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
56.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，具有依次將第二圖象數(shù)據(jù)饋送到各位的運算處理電路的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
57.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，具有在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
58.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，具有在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
59.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，具有在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
60.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，具有在一個水平周期中依次饋送各位的第二圖象數(shù)據(jù)的功能的電路，被制作在與象素部分相同的襯底上。
61.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，用連續(xù)振蕩激光器晶化方法來制作半導(dǎo)體薄膜。
62.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，用連續(xù)振蕩激光器晶化方法來制作半導(dǎo)體薄膜。
63.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，用連續(xù)振蕩激光器晶化方法來制作半導(dǎo)體薄膜。
64.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，用連續(xù)振蕩激光器晶化方法來制作半導(dǎo)體薄膜。
65.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件，其中，顯示器件被應(yīng)用于選自由顯示器、攝象機(jī)、頭戴式顯示器、DVD再現(xiàn)裝置、風(fēng)鏡式顯示器、個人計算機(jī)、移動電話、以及聲音再現(xiàn)裝置組成的組的電子裝置。
66.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件，其中，顯示器件被應(yīng)用于選自顯示器、攝象機(jī)、頭戴式顯示器、DVD再現(xiàn)裝置、風(fēng)鏡式顯示器、個人計算機(jī)、移動電話、以及聲音再現(xiàn)裝置組成的組的電子裝置。
67.根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件，其中，顯示器件被應(yīng)用于選自顯示器、攝象機(jī)、頭戴式顯示器、DVD再現(xiàn)裝置、風(fēng)鏡式顯示器、個人計算機(jī)、移動電話、以及聲音再現(xiàn)裝置組成的組的電子裝置。
68.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件，其中，顯示器件被應(yīng)用于選自顯示器、攝象機(jī)、頭戴式顯示器、DVD再現(xiàn)裝置、風(fēng)鏡式顯示器、個人計算機(jī)、移動電話、以及聲音再現(xiàn)裝置組成的組的電子裝置。
69.一種顯示系統(tǒng)，它由根據(jù)權(quán)利要求1的顯示器件以及由專門用于圖象處理的運算處理器件和存儲器件構(gòu)成的圖象處理器件構(gòu)成。
70.一種顯示系統(tǒng)，它由根據(jù)權(quán)利要求2的顯示器件以及由專門用于圖象處理的運算處理器件和存儲器件構(gòu)成的圖象處理器件構(gòu)成。
71.一種顯示系統(tǒng)，它由根據(jù)權(quán)利要求3的顯示器件以及由專門用于圖象處理的運算處理器件和存儲器件構(gòu)成的圖象處理器件構(gòu)成。
72.一種顯示系統(tǒng)，它由根據(jù)權(quán)利要求4的顯示器件以及由專門用于圖象處理的運算處理器件和存儲器件構(gòu)成的圖象處理器件構(gòu)成。
73.一種電子器件，它采用根據(jù)權(quán)利要求69的顯示系統(tǒng)。
74.一種電子器件，它采用根據(jù)權(quán)利要求70的顯示系統(tǒng)。
75.一種電子器件，它采用根據(jù)權(quán)利要求71的顯示系統(tǒng)。
76.一種電子器件，它采用根據(jù)權(quán)利要求72的顯示系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示器件，它使得能夠在圖象更新時減少GPU的運算處理量和功耗，并提供了一種采用此顯示器件的顯示系統(tǒng)。此顯示器件由象素構(gòu)成，各個象素包括存儲電路、運算處理電路、以及顯示處理電路和各具有在任意存儲電路中存儲圖象數(shù)據(jù)的功能的電路。此顯示系統(tǒng)由顯示器件和包括GPU的圖象處理器件構(gòu)成。通過在顯示系統(tǒng)的GPU中的運算處理，為各個結(jié)構(gòu)部件形成圖象數(shù)據(jù)。形成的圖象數(shù)據(jù)被存儲在各個象素的相應(yīng)存儲電路中。被存儲的圖象數(shù)據(jù)由各個象素的運算處理電路對其進(jìn)行合成處理。然后，在顯示處理電路中，圖象數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成圖象信號。
文檔編號G06F1/32GK1421842SQ0215295
公開日2003年6月4日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者黑川義元, 池田隆之 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所