專利名稱：發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源矩陣發(fā)光器件，特別涉及所發(fā)射光通過其一部分的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用由場致發(fā)光元件(發(fā)光元件)發(fā)出的光的發(fā)光器件作為具有寬視角和低功率消耗的顯示器件已經(jīng)引起人們注意。
主要用于顯示圖像的發(fā)光器件被分成有源矩陣發(fā)光器件和無源矩陣發(fā)光器件。有源矩陣發(fā)光器件可控制每一個發(fā)光元件的發(fā)光、不發(fā)光等。因此，有源矩陣發(fā)光器件可以比無源矩陣發(fā)光器件低的功率消耗被驅(qū)動，從而有源矩陣顯示器件不僅適于被安裝在小型電子設(shè)備(例如移動電話)上作為其顯示部分而且還適于被安裝在大型電視接收機(jī)上作為其顯示部分。
另外，對于有源矩陣發(fā)光器件，為每一個發(fā)光元件提供一個用于驅(qū)動發(fā)光元件的電路。電路和發(fā)光元件被布置在襯底上以使從發(fā)光元件發(fā)射到外部的光不受到電路的阻礙。另外，具有光傳輸性能的多個絕緣層被層疊在與發(fā)光元件交疊的部分中并且光通過這些絕緣層發(fā)射到外部。這些絕緣層被提供以形成一個作為電路的一個組成部分的晶體管、諸如電容器元件的電路元件或者布線。
當(dāng)光穿過層疊的絕緣層時，有時由于各自的絕緣層的折射率的差異導(dǎo)致光的多重干涉。這產(chǎn)生了發(fā)射光譜根據(jù)觀察發(fā)射的光所通過的表面的角度而變化并且降低被顯示在發(fā)光器件上的圖像的可見度的問題。
另外，在無源矩陣發(fā)光器件中也會出現(xiàn)由于每一個層的折射率的變化而導(dǎo)致的圖像的可見度的降低。例如，專利文件1提出了由于構(gòu)成發(fā)光元件的各層的折射率的變化而使得外部光和從發(fā)光元件發(fā)出的光反射在一個界面處而降低可見度的問題。專利文件1為了克服該問題而提出了一種具有改進(jìn)的元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
(專利文件1)日本專利申請未審定公開No.平7-211458。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種發(fā)光器件，其中使得取決于觀察發(fā)射光所通過表面時的角度的發(fā)射光譜變化減小。
解決上述問題的發(fā)光器件包括形成在襯底上的第一絕緣層、形成在第一絕緣層上的第二絕緣層以及形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層。另外，形成柵絕緣層以覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層。柵電極形成在柵絕緣層上。形成第一層間絕緣層以覆蓋柵絕緣層和柵電極。開口形成在第一層間絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層中。形成第二層間絕緣層以覆蓋第一絕緣層和開口。發(fā)光元件形成在開口上。
利用本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)，能夠提供一種使得依賴于觀察發(fā)射光所通過表面的角度的發(fā)射光譜變化減小的發(fā)光器件。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的一個示例的橫截面圖；圖2A至圖2C是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖3A至圖3C是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖4A和圖4B是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖5A和圖5B是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖6A至圖6C是表示本發(fā)明所涉及的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖7A至7E是表示本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件的制造方法的橫截面圖；圖8A至8C是表示本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件的制造方法的橫截面圖；圖9A和圖9B是表示發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖10A至10F是表示發(fā)光器件的象素電路的示例的等效電路圖；圖11是表示發(fā)光器件的保護(hù)電路的一個示例的等效電路圖；圖12A是本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件的頂視圖，而圖12B是其橫截面圖；圖13A至圖13E是表示可應(yīng)用本發(fā)明的電子設(shè)備的示例的圖；圖14A和圖14B是表示常規(guī)結(jié)構(gòu)的示例的橫截面圖；圖15A至圖15C示出了通過測量基于觀察本發(fā)明和比較例所涉及的發(fā)光器件的角度的光譜變化所得到的實驗數(shù)據(jù)；以及圖16A和圖16B示出了通過測量本發(fā)明和比較例所涉及的發(fā)光器件的觀察角度依賴性所得到的實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明所涉及的實施模式和實施例進(jìn)行描述。另外，本發(fā)明可以多種不同的模式執(zhí)行，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，這里所披露的實施模式和細(xì)節(jié)可在不脫離本發(fā)明的目的和保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上以多種方式變型。本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于下面所述的實施模式和實施例的說明內(nèi)容。
將參照圖1對本發(fā)明的發(fā)光器件進(jìn)行描述。第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b被設(shè)置在襯底50上。包括半導(dǎo)體層52、柵絕緣層53和柵電極的薄膜晶體管70形成在第二基底絕緣層51b上。另外，薄膜晶體管70覆有絕緣薄膜(氫化膜)59和第一層間絕緣層60。也用作薄膜晶體管70的源極和漏極的連接部分(布線)61a和布線61b形成在第一層間絕緣層60上。連接部分61a和布線61b通過穿過絕緣薄膜(氫化膜)59、第一層間絕緣層60和柵絕緣層53的接觸孔部分地與半導(dǎo)體層52電連接。形成第二層間絕緣層63以覆蓋連接部分61a、布線61b和第一層間絕緣層60。發(fā)光元件93形成在第二層間絕緣層63上。
這里諸如玻璃和石英的具有光傳輸性能的材料用作襯底50?；蛘?，諸如塑料的撓性材料可用作襯底50。另外，襯底可由具有光傳輸性能的其他材料制成，只要它用作用于支撐薄膜晶體管70和發(fā)光元件93的支撐介質(zhì)即可。
提供第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b以防止雜質(zhì)元素(離子)擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中，所述雜質(zhì)元素(離子)對半導(dǎo)體薄膜(諸如包含在襯底50中的堿金屬或堿土金屬)的特性施加不利影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)主要包含氮化硅的薄膜具有很好的阻擋雜質(zhì)元素(離子)的效果。另一方面，主要包含二氧化硅的薄膜與主要包含氮化硅的薄膜相比較具有更出色的絕緣、更大的帶隙、以及更低的陷阱能級。
在該實施模式中，基底絕緣層包括兩層第一基底絕緣層51a和層疊在第一基底絕緣層51a上的第二基底絕緣層51b。如上所述，第一基底絕緣層51a最好由主要包含氮化硅的薄膜制成而第二基底絕緣層51b最好由主要包含二氧化硅的薄膜制成。另外，第一基底絕緣層51a是由50nm厚的包含氧的氮化硅制成的，而第二基底絕緣層51b是由100nm厚的包含氮的二氧化硅制成的。該結(jié)構(gòu)可提供雜質(zhì)元素(離子)的高阻斷效應(yīng)和薄膜晶體管的可靠性。
柵絕緣層53是通過等離子體CVD或濺射用包含硅的絕緣層制成的。柵絕緣層53的厚度可為40到150nm。在該實施例模式中，柵絕緣層53是用100nm厚的包含氮的二氧化硅薄膜制成的。
盡管在該實施模式中，柵絕緣層53包括單層，但它也可包括層疊的兩層或多層。在這種情況下，可任意地選擇形成柵絕緣層的層疊層的材料。然而，對于柵電極，具有當(dāng)與氧化物薄膜接觸形成時容易劣化的材料(諸如Mo)。當(dāng)柵電極是由這樣的材料制成時，柵絕緣層與柵電極接觸的層由主要包含氮化硅的薄膜制成以使柵電極穩(wěn)定操作。
形成在薄膜晶體管70上的絕緣薄膜(氫化膜)59由包含硅的絕緣材料制成，諸如氮化硅。絕緣薄膜(氫化膜)59用作防止薄膜晶體管70受到外部材料影響的鈍化膜，外部材料會對薄膜晶體管70產(chǎn)生不利的影響。在利用主要包含氮化硅的材料形成絕緣薄膜(氫化膜)59后，絕緣薄膜(氫化膜)59被烘焙以使包含在絕緣薄膜(氫化膜)59中的氫終止半導(dǎo)體層52的不飽和鍵。另外，絕緣薄膜(氫化膜)59不是一種必需的結(jié)構(gòu)，它也可不被提供。
發(fā)光元件93具有夾在第一電極64和第二電極67之間的發(fā)光層66。而且，第一電極64和第二電極67中的任意一個可用作陽極而另一個可用作陰極。發(fā)光元件通過被稱作堤的間隔壁65與其他發(fā)光元件相隔離。間隔壁65被形成為覆蓋第一電極64的邊緣。最好，用于在其側(cè)部覆蓋發(fā)光元件的間隔壁65的邊緣具有曲率，并且具有其曲率連續(xù)改變的漸縮形狀。
間隔壁65可由有機(jī)材料或無機(jī)材料制成。具體地，間隔壁65可由感光性或非感光性丙烯酸、聚酰亞胺、氧化硅、氮化硅包含氮的氧化硅等制成。另外，也可使用硅氧烷。本說明書中提及的硅氧烷包括包含硅(Si)-氧(氧)鍵和至少包含氫(例如，烷基和芳基)的有機(jī)基團(tuán)作為取代基的框架結(jié)構(gòu)。另外，硅氧烷還可包括氟作為其取代基或者包括包含氫的基團(tuán)和氟兩者。
第一電極64最好由具有發(fā)光特性的傳導(dǎo)材料(諸如氧化錫銦(ITO))制成。除氧化錫銦(ITO)以外，還可使用包含二氧化硅的氧化錫銦(ITO)、通過將2到20％的氧化鋅混合于氧化銦中而制備的氧化鋅銦(IZO)、氧化鋅、通過將鎵混合于氧化鋅中而制備的氧化鋅鎵(GZO)等。
發(fā)光層66包含發(fā)光物質(zhì)并且包括單層或多層。而且，發(fā)光層66是用有機(jī)材料或無機(jī)材料制成的。另外，發(fā)光層66可包含有機(jī)材料和無機(jī)材料兩者。
形成在第二層間絕緣層63上的第一電極64通過穿通第二層間絕緣層63的接觸孔與連接部分61a電連接，從而使得薄膜晶體管70與發(fā)光元件93彼此連接。
在發(fā)光元件93與第一基底絕緣層51a之間沒有提供第二基底絕緣層51b、柵絕緣層53、絕緣膜(氫化膜)59和第一層間絕緣層60的情況下，在與發(fā)光元件93相對應(yīng)的部分(即，發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到外部的光路)中設(shè)有開口71，。也就是說，開口71被形成得穿過第一層間絕緣層60、絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第二基底絕緣層51b。
第一基底絕緣層51a從開口71的底面露出。由開口71形成的階被填充有第二層間絕緣層63并且使之水平。另外，第二層間絕緣層63與第一基底絕緣層51a在開口71中相互接觸。
在該實施例模式下，第一層間絕緣層60、絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第二基底絕緣層51b在開口71的側(cè)表面處露出。根據(jù)形成開口的條件由于蝕刻速度上的差異所述開口71的側(cè)表面有時是粗糙的。
當(dāng)?shù)诙娱g絕緣層63由具有自-平坦性的材料(例如，諸如丙烯酸、聚酰亞胺和硅氧烷等涂膜)制成時，主要通過移除第二基底絕緣層51b、柵絕緣層53和絕緣膜(氫化膜)59而形成的開口可容易地被平坦化。
同時，發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過顯示器件內(nèi)部的各種層被發(fā)射到顯示器件的外部。當(dāng)光線所穿過的層的折射率彼此不同時，每個界面中光線反射或折射的作用導(dǎo)致光線的多重干涉。在由于多重干涉而產(chǎn)生駐波的情況下，產(chǎn)生了所謂的視角依賴性，其中當(dāng)從不同角度觀察顯示器件的發(fā)光表面時色調(diào)變化。這是大大降低顯示器件的顯示圖像質(zhì)量的原因。
然而，依照本發(fā)明，開口71被形成得與發(fā)光元件93中所產(chǎn)生光線通過其被發(fā)射到外部的光路相對應(yīng)，因此可減少允許發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的膜的數(shù)量。因此，可顯著降低由于從發(fā)光元件93中發(fā)射的光線的多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可降低取決于觀察角度而改變發(fā)射光譜的可能性。更具體地說，可避免由于視角依賴性而導(dǎo)致的色彩偏移。
在本發(fā)明中，基底絕緣層包括兩層由主要包含具有出色阻斷包含在襯底中的雜質(zhì)的作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a；以及由主要包含具有寬帶隙、優(yōu)越電絕緣特性以及低陷阱能級的氧化硅的材料制成的第二基底絕緣層51b。作為薄膜晶體管的活性層的半導(dǎo)體層52被形成得與由主要包含氧化硅的材料制成的第二基底絕緣層51b相接觸。另外，存在于與光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路相對應(yīng)的部分中的第一層間絕緣層60、絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第二基底絕緣層51b被移除以便于形成開口71。開口71被形成得與發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路相對應(yīng)。
這減少了存在于(發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的)光路中的膜的數(shù)量或界面的數(shù)量。因此，可減少膜的界面處的光線反射，從而可降低由于多重干涉引起駐波的可能性。因此，可減小顯示器件的視角依賴性。另外，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)的作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口71中，因此可有效地防止襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
然而，在圖14A中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況中，第二基底絕緣層51b、柵絕緣層53、絕緣膜(氫化膜)59、和第一層間絕緣層60被設(shè)在發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射的光路中。
如圖14A中所示的，當(dāng)多層存在于發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射的光路中時，大量的光線被反射，從而增加引起駐波的可能性。因此，增加了取決于觀察光線通過其發(fā)射的表面的角度而在發(fā)射光譜中產(chǎn)生較大變化的可能性。
因此，在圖1中所示的本實施例模式下移除了發(fā)光元件93下面的這些層。另外，在形成開口71以后，用具有自平坦性的絕緣材料制成第二層間絕緣層63，從而可減少提供開口71所導(dǎo)致的不平坦性，這有助于孔徑比的提高。
在該實施例模式下，在圖2A到2C中將示出本發(fā)明的另一個結(jié)構(gòu)。本實施例模式中所描述的結(jié)構(gòu)顯示出與實施例模式1中所述的結(jié)構(gòu)相同的作用。下面將描述相應(yīng)結(jié)構(gòu)的特征。此外，與圖1中相同的部分不再用附圖標(biāo)記表示，并且將不再進(jìn)一步描述。關(guān)于所述部分參考圖1和實施例模式1獲取更多信息。
如圖2A中所示的，用不同于第二層間絕緣層63材料的材料制成的絕緣層86可被形成在第二層間絕緣層63上。絕緣層86是用氮化硅膜等制成的。絕緣層86用于防止在蝕刻發(fā)光元件93的第一電極64時第二層間絕緣層63被蝕刻并且用于防止?jié)駳獾冗M(jìn)入，濕氣等進(jìn)入將不利地影響第二層間絕緣層63的發(fā)光元件93。如果不涉及這些問題的話，當(dāng)然不必提供絕緣層86。
圖2B示出了在蝕刻所述連接部分61a和布線61b時被蝕刻的材料制成第一層間絕緣層60的情況下的一個示例。使用與第一層間絕緣層的材料不同的材料將絕緣層95形成在第一層間絕緣層60與連接部分61a和布線61b之間。絕緣層95是用氮化硅等制成的。在形成了第一層間絕緣層60之后，絕緣層95被形成在襯底的整個表面上以便于覆蓋第一層間絕緣層60。在這種情況下，絕緣層95被形成得具有一定的厚度級，以使得在蝕刻所述連接部分61a、布線61b等時絕緣層95被部分地蝕刻以便于被移除。因此，可避免絕緣層95被保留在開口71中，同時防止第一層間絕緣層60的厚度減小。而且，盡管在圖2B中也形成了圖2A中所示的絕緣層86，但是當(dāng)然也可不提供絕緣層86。
圖2C示出了其中與圖2A中所示的絕緣層86相對應(yīng)的絕緣層87在與發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路相對應(yīng)的部分中被部分地移除的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，絕緣層87可用作蝕刻停止器，而不需要的膜未被設(shè)在所述光路中。這種結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于圖2B中所示的絕緣層95。具體地，在第一層間絕緣層60上形成了絕緣層95之后，在形成第二層間絕緣層63之前，存在于與發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路相對應(yīng)的部分中的絕緣層95被去除。
根據(jù)該實施例模式中所示的結(jié)構(gòu)，可減少存在于(發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的)光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
而且，圖2A到2C中所示的三種結(jié)構(gòu)可相互組合或者與實施例模式1相組合。
在圖3A到3C中將描述本發(fā)明的另一個實施例模式。本實施例模式中所描述的結(jié)構(gòu)顯示出與實施例模式1中所述的結(jié)構(gòu)相同的作用。下面將描述相應(yīng)結(jié)構(gòu)的特征。此外，與圖1中相同的部分不再用附圖標(biāo)記表示，并且將不再進(jìn)一步描述。關(guān)于所述部分參考圖1和實施例模式1獲取更多信息。
圖3A到3C示出了絕緣層80、82和84被形成在每個連接部分61a和每個布線61b上的情況。這些絕緣層用作用于防止薄膜晶體管的活性層避免雜質(zhì)污染的鈍化膜。因此，主要包含出色鈍化特性的氮化硅的膜用作這些絕緣膜。然而，也可由其他材料制成這些絕緣膜。
當(dāng)形成絕緣層80、82或84時，如果絕緣層的折射率與開口71中其鄰層的折射率相似的話，由于其不會不利地影響光線，因此可依原樣保留所述絕緣層。然而，當(dāng)絕緣層是用其折射率大大不同于其鄰層的折射率的材料制成的話，存在于開口中的絕緣層80、82或84最好被移除。
圖3A示出了其中絕緣層80被形成為覆蓋連接部分61a、布線61b、第一層間絕緣層60和開口81的一種結(jié)構(gòu)。在第一基底絕緣層51a的折射率與絕緣層80的折射率相似的情況下，可使用圖3A中所示的結(jié)構(gòu)。
圖3B示出了其中絕緣層82被形成為覆蓋連接部分61a、布線61b和第一層間絕緣層60的一種結(jié)構(gòu)，并且存在于與(發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的)光路相對應(yīng)的開口83的側(cè)表面和底表面中的絕緣層82被移除。依照該結(jié)構(gòu)，絕緣層82的布置不會降低孔徑比。
圖3C示出了其中絕緣層84被形成為覆蓋連接部分61a、布線61b和第一層間絕緣層60的一種結(jié)構(gòu)，并且存在于開口85的底表面中的絕緣層80被移除。依照該結(jié)構(gòu)，由于開口85的邊緣由絕緣層84覆蓋，因此可獲得出色的鈍化作用。
根據(jù)該實施例模式中所示的結(jié)構(gòu)，可減少存在于發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
而且，可通過與實施例模式1或?qū)嵤├Ｊ?相組合執(zhí)行本實施例模式。
下面將參照圖4A和4B以及圖5A和5B描述本發(fā)明的另一個實施例模式。本實施例模式中所描述的結(jié)構(gòu)顯示出與實施例模式1中所述的結(jié)構(gòu)相同的作用。下面將描述相應(yīng)結(jié)構(gòu)的特征。此外，與圖1中相同的部分不再用附圖標(biāo)記表示，并且將不再進(jìn)一步描述。關(guān)于所述部分參考圖1和實施例模式1獲取更多信息。
在圖4A中，開口100被形成得穿過絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第二基底絕緣層51b。第一層間絕緣層96被形成為覆蓋絕緣膜(氫化膜)59和開口100。連接部分61a和布線61b被形成得用于通過設(shè)在第一層間絕緣層96、絕緣膜(氫化膜)59和柵絕緣層53中的接觸孔與半導(dǎo)體層52電連接。第二層間絕緣層63被形成為覆蓋第一層間絕緣層96、連接部分61a和布線61b。
當(dāng)?shù)谝粚娱g絕緣層96是用具有與第二層間絕緣層63或第一基本絕緣膜51a的折射率相似的折射率的材料制成的，該結(jié)構(gòu)可顯示出與圖1中所示的結(jié)構(gòu)相同的效果。
圖4B示出了其中柵絕緣層包括第一柵絕緣層97和第二柵絕緣層98的兩層的一種結(jié)構(gòu)。第一柵絕緣層97和第二柵絕緣層98可由包含硅的不同材料制成的。最好，與半導(dǎo)體層52相接觸的第一柵絕緣層97是由主要包含氧化硅的材料制成的，而與柵電極99相接觸的第二柵絕緣層98是由主要包含氮化硅的材料制成的。當(dāng)包含這兩層的柵絕緣層是由所述材料制成并且絕緣膜(氫化膜)59是由主要包含氮化硅的膜制成時，柵電極99由主要包含氮化硅的膜圍繞并且不與主要包含氧化硅的膜相接觸。因此，如果柵電極99是由易于氧化的材料(諸如鉬)制成的話，柵電極99可保持穩(wěn)定。另外，由于與半導(dǎo)體層52相接觸的第一柵絕緣層97是由主要包含氧化硅的材料制成的，因此可獲得低陷阱能級，因此，可依照該結(jié)構(gòu)制成的薄膜晶體管可被穩(wěn)定地操作。
另外，圖4B示出了其中柵電極99的截面形狀具有梯形形狀的一個示例。然而，柵電極99的截面形狀也可不具有這樣的形狀。
圖5A和5B具有不同于圖4A和4B的結(jié)構(gòu)，其中發(fā)光元件的連接部分61a和第一電極64通過布線相互連接而不是相互直接連接。在圖5A中，形成在第二層間絕緣層63上的布線200通過接觸孔與連接部分61a相連接，而發(fā)光元件93的第一電極201與布線200相連接。圖5B示出了幾乎與圖5A相似的結(jié)構(gòu)，其中在形成第二層間絕緣層63之后，在形成布線301之前形成了發(fā)光元件的第一電極300。
而且，在圖5A或5B中，第一層間絕緣層60被形成在柵絕緣層53和柵電極54上，并且沒有提供絕緣膜(氫化膜)59。在本發(fā)明中，可如圖5A和5B中所示的不提供絕緣膜(氫化膜)59。其他實施例模式的情況也是如此。而且，在圖5A和5B中點燃也可提供絕緣膜(氫化膜)59。
根據(jù)該實施例模式中所示的結(jié)構(gòu)，可減少存在于(發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的)光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
而且，可通過與實施例模式1到實施例模式3自由組合執(zhí)行本實施例模式。
下面將參照圖6A到6C描述本發(fā)明的另一個實施例模式。本實施例模式中所描述的結(jié)構(gòu)顯示出與實施例模式1中所述的結(jié)構(gòu)相同的作用。下面將描述相應(yīng)結(jié)構(gòu)的特征。此外，與圖1中相同的部分不再用附圖標(biāo)記表示，并且將不再進(jìn)一步描述。關(guān)于所述部分參考圖1和實施例模式1獲取更多信息。
圖6A和6B中所示的本實施例模式的每種結(jié)構(gòu)都示出了這樣一個示例，其中發(fā)光元件93的連接部分61a、布線61b和第一電極410被形成在層間絕緣層409上的示例。在該實施例模式下，層間絕緣層409被形成為覆蓋柵絕緣層53和柵電極54。通過接觸孔到達(dá)半導(dǎo)體層52的連接部分61a、和布線61b被形成在層間絕緣層409上。
發(fā)光元件93的第一電極410被形成得與連接部分61a部分地交疊。發(fā)光元件93被形成得與層間絕緣層409相接觸。發(fā)光元件93具有夾在第一電極410和第二電極413之間的發(fā)光層41。發(fā)光元件41通過也被稱作堤的間隔壁411與其他發(fā)光元件相隔離。
最好用具有自平坦性的絕緣材料制成層間絕緣層409，從而可平整下部的薄膜晶體管或開口71而導(dǎo)致的不平坦性，這可提高顯示器件的孔徑比。
除了發(fā)光元件的連接部分61a和第一電極410相互不同以外，圖6A具有與圖6B相似的結(jié)構(gòu)。在圖6A中，由于是在形成連接部分61a之后形成的第一電極410，因此第一電極410被布置在連接部分61a上。另一方面，在圖6B中，由于是在形成第一電極410之后形成的連接部分61a，因此連接部分61a被布置在第一電極410上。
圖6C具有與圖6A相似的結(jié)構(gòu)，其中在形成絕緣膜(氫化膜)72之前形成了開口71，之后將絕緣膜(氫化膜)72形成在柵絕緣層53、柵電極54和開口71上。圖6C與圖6A的最大不同在于，所述開口由絕緣膜(氫化膜)72覆蓋。當(dāng)絕緣膜(氫化膜)72是由與層間絕緣層409或第一基本絕緣膜51a相同的材料制成的話，或者是由其折射率與層間絕緣層或第一基本絕緣膜的折射率相似的材料制成的話，光線難于在絕緣膜(氫化膜)72與層間絕緣層409或第一基本絕緣膜51a之間的界面中被反射。因此，絕緣膜(氫化膜)72與層間絕緣層409或第一基本絕緣膜51a在光學(xué)上是等同的，因此，圖6C的結(jié)構(gòu)可顯示出與圖6A的結(jié)構(gòu)相同的作用。
根據(jù)該實施例模式中所示的結(jié)構(gòu)，可減少存在于發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
然而，在如圖14B中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，第二基底絕緣層51b、柵絕緣層53和絕緣膜(氫化膜)72以及層間絕緣層409也被設(shè)在發(fā)光元件93中所產(chǎn)生光線通過其被發(fā)射的光路中。
如圖14B中所示的，當(dāng)多層存在于在發(fā)光元件93中所產(chǎn)生光線通過其被發(fā)射的光路中時，大量的光線被反射，從而增加引起駐波的可能性。因此，增加了取決于觀察光線通過其發(fā)射的表面的角度而在發(fā)射光譜中產(chǎn)生大變化的可能性。
下面在本實施例模式中將參照圖7A到7E和圖8A到8C描述實施例模式1中所示的本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件的制造方法。
第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b被形成在襯底50上。之后，半導(dǎo)體層52被形成在第二基底絕緣層51b(圖7A)。
透明玻璃、石英、塑料(諸如聚酰亞胺、丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯醚砜等)等可被用作襯底50的材料。如果需要的話，可通過CMP等對所述材料拋光以便于用作襯底50。在該實施例模式中，使用玻璃襯底。
為了防止包含在襯底50中的元素侵入到半導(dǎo)體層中而提供了第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b，所述元素(諸如堿金屬或堿土金屬)會對半導(dǎo)體層的特性施加不利影響?？墒褂醚趸?、氮化硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等作為用于第一和第二基底絕緣層的材料。
如上所述的，為了防止包含在襯底50中的雜質(zhì)元素(離子)侵入到半導(dǎo)體層中而提供了第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b，所述元素(諸如堿金屬或堿土金屬)會對半導(dǎo)體層的特性施加不利影響。已知主要包含氮化硅的膜具有出色的阻斷雜質(zhì)元素(離子)的作用。然而，增加包含在主要包含氮化硅的膜中的氮化硅量增加了主要包含氮化硅的膜的陷阱能級以及其內(nèi)應(yīng)力。因此，薄膜晶體管的活性層不適于直接形成在主要包含氮化硅的膜上。另一方面，與主要包含氮化硅的膜相比較，主要包含氧化硅的膜具有更寬帶隙、更好的電絕緣特性以及更低陷阱能級的優(yōu)點。然而，與主要包含氮化硅的膜相比較，主要包含氧化硅的膜也具有更強(qiáng)的吸濕特性和更低阻斷雜質(zhì)元素(離子)作用的缺點。
因此，在本實施例模式下，基底絕緣層包括第一基底絕緣層51a和第二基底絕緣層51b等兩層，所述第二基底絕緣層被層壓在第一基底絕緣層上。具體地，第一基底絕緣層51a是由厚度為50nm的包含氧的氮化硅制成的，而第二基底絕緣層51b是由厚度為100nm的包含氮的氧化硅制成的，因此可同時獲得阻斷雜質(zhì)元素(離子)的非凡作用和薄膜晶體管的可靠性。
接下來，在本實施例模式下，通過在非晶硅膜上執(zhí)行激光結(jié)晶化而形成半導(dǎo)體層。具體地，非晶硅膜被形成得在第二基底絕緣層51b上具有25到100nm的膜厚度(最好，30到60nm的厚度)。諸如噴涂法、低壓力CVD方法、或等離子體CVD方法等已知方法可被用作制造非晶硅膜的方法。隨后，非晶硅膜在500℃的溫度下被熱處理一個小時以便于進(jìn)行脫氫作用。
然后，使用激光輻射設(shè)備使得非晶硅膜結(jié)晶以便于形成晶體硅膜。在該實施例模式中的激光結(jié)晶化中，使用準(zhǔn)分子激光器。使用光學(xué)系統(tǒng)將從準(zhǔn)分子激光器中振蕩出來的激光束處理為線性射束點，以便于獲得晶體硅膜。所形成的晶體硅膜用作半導(dǎo)體層。
作為用于使得非晶硅膜結(jié)晶的其他方法，有僅通過熱處理使其結(jié)晶的方法、使用促進(jìn)結(jié)晶化的催化元素通過熱處理使其結(jié)晶的方法等。鎳、鐵、鈀、錫、鋅、鈷、鉑、銅、金等可被用作促進(jìn)結(jié)晶化的催化元素。通過使用這些元素，與僅通過熱處理執(zhí)行結(jié)晶化的情況相比較，可在短時間內(nèi)在更低溫度下執(zhí)行結(jié)晶化。因此，玻璃襯底等較不易由于結(jié)晶化而損壞。在僅通過熱處理執(zhí)行結(jié)晶化時，更高耐熱性的襯底(諸如石英襯底等)可被用作襯底50。
隨后，如果需要的話，在半導(dǎo)體層上摻雜少量雜質(zhì)(即，所謂的溝道摻雜)以便于控制閾值。通過離子摻雜方法等添加n型或p型雜質(zhì)(諸如磷和硼等)以便于獲得需要的閾值。
之后，如圖7A中所示的，半導(dǎo)體層被形成圖案以便于具有預(yù)定形狀，從而形成島狀的半導(dǎo)體層52。具體地，光致抗蝕劑被施加于半導(dǎo)體層、光致抗蝕劑被暴露于光線下、并且被烘干成預(yù)定掩模形狀，以在半導(dǎo)體層上形成抗蝕劑掩模，并且使用所述掩模對半導(dǎo)體層執(zhí)行蝕刻以便于執(zhí)行構(gòu)圖。
隨后，柵絕緣層53被形成為覆蓋半導(dǎo)體層52。柵絕緣層53是通過等離子體CVD方法或噴涂法用包含硅的絕緣層制成的，具有40到150nm的厚度。在該實施例模式中，使用氧化硅制成柵絕緣層53。
接下來，柵電極54被形成在柵絕緣層53上。可使用從Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、和Nd中選擇的元素，或者使用主要包含這些元素的合金材料或復(fù)合材料形成柵電極54。另外，可使用由摻雜有諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅膜代表的半導(dǎo)體膜。或者，可使用AgPdCu合金。
在該實施例模式中，盡管柵電極54被形成得具有單層，但是柵電極54可包括兩層或多層，例如，鎢用作下層而鉬用作上層。當(dāng)形成具有層壓結(jié)構(gòu)的柵電極時，可使用上述材料。另外，可任意地選擇這些材料的組合。
通過用光致抗蝕劑制成的掩模蝕刻而加工柵電極54。
隨后，利用柵電極54作為掩模將高濃度雜質(zhì)添加到半導(dǎo)體層52中，從而形成包含半導(dǎo)體層52、柵絕緣層53和柵電極54的薄膜晶體管70。
此外，用于制造薄膜晶體管的步驟沒有具體限制，并且可隨意改變以便于可制造出具有預(yù)定形狀的晶體管。
使用通過激光結(jié)晶化而結(jié)晶的晶體硅膜的頂柵類型的薄膜晶體管用作本實施例模式中的像素部分。或者，使用無定形半導(dǎo)體膜的底柵類型的薄膜晶體管可用作像素部分。除硅以外，鍺也可用作無定形半導(dǎo)體。當(dāng)使用鍺時，無定形半導(dǎo)體膜中的鍺濃度最好被設(shè)定為大約0.01到4.5atomic％。
另外，可使用其中可觀察到0.5到20nm晶粒的微晶半導(dǎo)體(半無定形半導(dǎo)體)膜。其中可觀察到0.5到20nm晶粒的微晶體也被稱作所謂的微晶(μc)。
可通過用硅化物氣體的輝光放電分解制成作為半無定形半導(dǎo)體的半無定形硅(也表示為SAS)。作為代表性的硅化物氣體，使用SiH4。另外，也可使用Si2H6、SiH2C12、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。通過用氫或氫與從氦，氬，氪，氖中選擇出來的一種或多種稀有氣體元素的混合物稀釋硅化物氣體可容易地制成SAS。稀釋比例最好被設(shè)定在1∶10到1∶1,000的范圍內(nèi)?？稍?.1到133Pa范圍內(nèi)的壓力下執(zhí)行通過輝光放電分解而反應(yīng)產(chǎn)生主體膜。用于輝光放電的高頻功率可被設(shè)定為1到120MHz，最好為13到60MHz?？蓪⒁r底加熱溫度設(shè)定為300℃或更低，最好為100到250℃。
如此形成的SAS的拉曼光譜改變?yōu)樾∮?20cm-1的更低波數(shù)。通過X射線衍射在SAS中觀察到(111)和(220)的衍射峰值，所述衍射峰值被認(rèn)為是緣由Si晶格。此外，作為中和劑為SAS添加至少latomic％的氫或鹵素以便于作為不飽和鍵。關(guān)于包含在膜中的雜質(zhì)元素，用于諸如氧、氮和碳等大氣成分的每種雜質(zhì)濃度最好被設(shè)定為1×1020cm-1或更低。具體地，將氧濃度設(shè)定為5×1019/cm3或更低，更好的是，將其設(shè)定為1×1019/cm3或更低。電場效應(yīng)遷移率μ在1到10cm2/Vsec。
另外，SAS通過激光束被進(jìn)一步結(jié)晶化。
隨后，用氮化硅制成絕緣膜(氫化膜)59以使其覆蓋柵電極54和柵絕緣層53。絕緣膜(氫化膜)59在480℃下經(jīng)歷熱處理約一小時以使得雜質(zhì)元素活化并且使得半導(dǎo)體層52氫化。
第一層間絕緣層60被形成為覆蓋絕緣膜(氫化膜)59。最好使用氧化硅、丙烯酸、聚酰亞胺、硅氧烷、低k材料等作為用于形成第一層間絕緣層60的材料。在本實施例模式下，形成氧化硅膜作為第一層間絕緣層60(圖7B)。
接著，在開口71被形成在第二基底絕緣層51b、絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第一層間絕緣層60中時形成了到達(dá)半導(dǎo)體層52的接觸孔。可通過使用抗蝕劑掩模蝕刻而形成接觸孔和開口71。具體地，接觸孔被蝕刻以使得半導(dǎo)體層52被露出，并且開口71被蝕刻以使得第一基底絕緣層51a被露出。可使用濕法蝕刻或干法蝕刻。在這種情況下，重要的是相對于半導(dǎo)體層52和第一基底絕緣層51a的材料將蝕刻條件選擇得使得蝕刻速度較低。而且，取決于蝕刻條件可一次或分幾批執(zhí)行蝕刻。當(dāng)分幾批執(zhí)行蝕刻時，可使用濕法蝕刻和干法蝕刻兩者。例如，可使用氫氟酸的化學(xué)溶液通過濕法蝕刻等形成接觸孔和開口(圖7C)。
接下來，導(dǎo)電層被形成為覆蓋接觸孔和第一層間絕緣層60。導(dǎo)電層被加工成預(yù)定形狀以形成接觸部分61a、布線61b等。這些布線可由單層鋁、銅等制成。在該實施例模式下，通過將鉬、鋁和鉬順序地層壓在襯底上而將這些布線形成得具有層壓結(jié)構(gòu)。另外，可使用通過順序?qū)訅盒纬傻拟?、鋁和鈦的一種結(jié)構(gòu)、或通過順序?qū)訅盒纬傻拟?、氮化鈦、鋁和鈦的一種結(jié)構(gòu)等(圖7D)。
之后，第二層間絕緣層63被形成為覆蓋連接部分61a、布線61b、第一層間絕緣層60和開口71。最好使用具有自-平坦性的膜作為第二層間絕緣層63，所述膜通過涂覆丙烯酸、聚酰亞胺、硅氧烷等制成。在該實施例模式中，第二層間絕緣層63由硅氧烷制成(圖7E)。
隨后，可使用氮化硅等在第二層間絕緣層63上形成絕緣層。該絕緣層被形成得防止在蝕刻稍后形成的像素電極時第二層間絕緣層63被過度蝕刻。因此，當(dāng)像素電極與第二層間絕緣層的蝕刻速度比率較高時，可不提供該絕緣層。接著，形成了通過第二層間絕緣層63到達(dá)連接部分61a的接觸孔。
具有光線傳輸特性的導(dǎo)電層被形成為覆蓋接觸孔和第二層間絕緣層63(或絕緣層)。具有光線傳輸特性的導(dǎo)電層被加工以形成第一電極64。這里，第一電極64與連接部分61a電連接。另外，第一電極64被形成為覆蓋開口71?？墒褂醚趸a銦(ITO)、包含二氧化硅的ITO(ITSO)、通過將2到20％的氧化鋅混合于氧化銦中而制備的氧化鋅銦(IZO)、氧化鋅本身、通過將鎵混合于氧化鋅中而制備的氧化鋅鎵(GZO)等作為第一電極64的材料。在該實施例模式中，第一電極64是用ITSO制成的(圖8A)。
接下來，使用有機(jī)或無機(jī)材料形成絕緣層以便于覆蓋第二層間絕緣層63(或絕緣層)和第一電極64。隨后，所述絕緣層被處理以便于露出第一電極的一部分，從而形成間隔壁65。間隔壁65最好是用感光性有機(jī)材料(諸如丙烯酸、聚酰亞胺等)制成的?；蛘?，也可用非感光性有機(jī)材料或無機(jī)材料制成間隔壁。最好，在其側(cè)部處覆蓋第一電極的間隔壁65的邊緣具有曲率和其中曲率連續(xù)改變的漸縮形狀(圖8B)。
接下來，發(fā)光層66被形成為覆蓋從間隔壁65處露出的第一電極62。可通過蒸發(fā)法、噴墨法、旋涂法等形成發(fā)光層66(圖8C)。
隨后，第二電極67被形成為覆蓋發(fā)光層66。因此，可制造出包含第一電極64、發(fā)光層66和第二電極67的發(fā)光元件93。
如上所述的，由于開口71被形成得與發(fā)光元件93中所產(chǎn)生光線通過其被發(fā)射的光路相對應(yīng)，因此可減少光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的膜的數(shù)量。因此，可顯著降低由于從發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線的多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。
根據(jù)本發(fā)明，基底絕緣層包括兩層由主要包含具有出色阻斷包含在襯底中的雜質(zhì)的作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a；以及由主要包含具有寬帶隙、優(yōu)越電絕緣特性以及低陷阱能級的氧化硅的材料制成的第二基底絕緣層51b。作為薄膜晶體管的活性層的半導(dǎo)體層52被形成得與由主要包含氧化硅的材料制成的第二基底絕緣層51b相接觸。為了防止由于光線的多重干涉而導(dǎo)致駐波的產(chǎn)生，第一層間絕緣層60、絕緣膜(氫化膜)59、柵絕緣層53和第二基底絕緣層51b被部分移除以便于形成開口71，而由主要包含具有出色阻斷包含在襯底中的雜質(zhì)的作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在襯底上。因此可有效地防止襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入顯示器件中，其中降低了導(dǎo)致駐波的可能性以及視角依賴性，從而可保持薄膜晶體管的特性。
之后，通過等離子體CVD方法將包含氮的二氧化硅膜形成為鈍化膜。在使用包含氮的二氧化硅膜時，可使用通過等離子體CVD方法形成的用SiH4、N2O和NH3制成的氮氧化硅膜、用SiH4和N2O制成的氮氧化硅膜或者用氣體(其中SiH4和N2O由Ar稀釋)制成的氮氧化硅膜。
用SiH4、N2O和H2制成的氮氧化硅膜可被用作鈍化膜。當(dāng)然，鈍化膜的結(jié)構(gòu)不局限于單層結(jié)構(gòu)。所述鈍化膜可具有包含硅的另一種絕緣層的單層結(jié)構(gòu)或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)?；蛘?，包含碳氮化物膜和氮化硅膜的多層膜、苯乙烯聚合物的多層膜、氮化硅膜、或金剛石狀碳膜可被形成得作為包含氮的二氧化硅膜的替代。
之后，將顯示部分密封以保護(hù)發(fā)光元件(電致發(fā)光元件)不受促進(jìn)發(fā)光元件退化的物質(zhì)(諸如濕氣)侵蝕。在使用一個相對襯底密封顯示部分的情況下，使用具有電絕緣特性的密封材料將相對襯底連接于襯底(元件襯底)以使得外部連接部分被露出。相對襯底與所述襯底之間的空間可被充以惰性氣體(諸如干燥氮)。或者可將密封材料施加于像素部分的整個表面以形成相對襯底。最好使用紫外線固化樹脂等作為密封材料?？稍谒雒芊獠牧现谢旌细稍飫┗蛴糜诒３忠r底之間間隙恒定的顆粒。隨后，將撓性布線襯底附于外部連接部分，從而完成了發(fā)光器件(電致發(fā)光器件)。
此外，本發(fā)明所涉及的具有顯示功能的發(fā)光器件(發(fā)光顯示器件)可使用模擬視頻信號或數(shù)字視頻信號。使用數(shù)字視頻信號的發(fā)光器件被分類為電壓用作視頻信號的發(fā)光器件和電流用作視頻信號的發(fā)光器件。當(dāng)發(fā)光元件發(fā)射光線時，被輸入到像素中的視頻信號被分類為恒定電壓下的視頻信號和恒定電流下的視頻信號。而且，恒定電壓下的視頻信號包括其中恒定電壓被施加于發(fā)光元件的信號和其中恒定電流穿過發(fā)光元件的信號。恒定電流下的視頻信號包括其中恒定電壓被施加于發(fā)光元件的信號和其中恒定電流穿過發(fā)光元件的信號。其中恒定電壓被施加于發(fā)光元件的情況表示恒定電壓驅(qū)動，而其中恒定電流穿過發(fā)光元件的情況表示恒定電流驅(qū)動。與發(fā)光元件的電阻中的改變無關(guān)，在恒定電流驅(qū)動中，恒定電流流過。本發(fā)明的發(fā)光顯示器件及其制造方法可利用使用視頻信號的電壓的驅(qū)動方法或使用視頻信號的電流的驅(qū)動方法。此外，可使用恒定電壓驅(qū)動或恒定電流驅(qū)動。
關(guān)于根據(jù)本實施例模式制造的顯示器件，可減少存在于(發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的)光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過任意地改變該實施例模式中的制造工藝可獲得如圖1到圖6C中所示的本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)。
在該實施例模式中將參照圖12A和12B描述與本發(fā)明一個模式相對應(yīng)的發(fā)光顯示器件的面板的外觀。圖12A是面板的頂視圖，其中形成在襯底4001上的晶體管和發(fā)光元件由設(shè)在襯底4001和相對襯底4006之間的密封材料密封。圖12B相當(dāng)于圖12A的截面圖。
密封材料4005被提供得圍繞被設(shè)在襯底4001上的像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004。相對襯底4006被設(shè)在像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003、和掃描線驅(qū)動電路4004上。像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003、和掃描線驅(qū)動電路4004由襯底4001、密封材料4005、相對襯底4006與填充劑4007一起密封。
被設(shè)在襯底4001上的像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003和掃描線驅(qū)動電路4004包括多個薄膜晶體管。在圖12B中示出了包含在信號線驅(qū)動電路4003中的薄膜晶體管4008和包含在像素部分4002中的薄膜晶體管4010。
此外，附圖標(biāo)記4011相當(dāng)于與薄膜晶體管4010電連接的發(fā)光元件。開口4009被設(shè)在襯底4001與發(fā)光元件之間。因此，當(dāng)發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線被發(fā)射到顯示器件的外部時，在光路中未形成具有彼此大不相同的折射率的材料。參照實施例模式1到6獲取有關(guān)于開口4009的更多信息。
另外，引線4014用于向像素部分4002、信號線驅(qū)動電路4003、和掃描線驅(qū)動電路4004供應(yīng)信號或功率電壓。引線4014通過引線4015a和引線4015b與連接端子4016相連接。連接端子4016通過各向異性傳導(dǎo)膜4019與撓性印刷電路(FPC)的端子電連接。
諸如氮氣和氬氣的惰性氣體、紫外線固化樹脂和熱固性樹脂可用作填充劑4007。另外，可使用聚氯乙烯、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、或次亞乙烯基乙烯(ethylene vinyleneacetate)。
此外，在本發(fā)明類型的顯示器件中包括裝有具有發(fā)光元件的像素部分的面板和模塊，其中在面板上安裝有IC。
關(guān)于具有本實施例模式結(jié)構(gòu)的面板和模塊，可減少存在于發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)。這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。而且，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層51a保留在開口中，因此可有效地阻斷襯底中的雜質(zhì)進(jìn)入，從而可保持薄膜晶體管的特性。
作為裝有實施例模式7中所述的模塊的本發(fā)明電子器件的示例可如下所述的諸如攝影機(jī)或數(shù)字式照相機(jī)等照相機(jī)；防護(hù)鏡類型顯示器(頭戴式顯示器)；導(dǎo)航系統(tǒng)；音頻再現(xiàn)裝置(或汽車音頻部件等)；電腦；游戲機(jī)；便攜式信息終端(諸如移動計算機(jī)、蜂窩式電話、便攜式游戲機(jī)、電子書籍等)、包括記錄媒體的圖像再現(xiàn)裝置(具體地，可復(fù)制記錄媒體(諸如數(shù)字式多用盤(DVD))并且顯示其圖像的裝置)等。在圖13A到13E和示出了這些電子器件的實例。
圖13A是發(fā)光顯示器件，相當(dāng)于電視機(jī)監(jiān)控器、個人電腦等。發(fā)光顯示器件包括外殼2001、顯示部分2003、揚(yáng)聲器部分2004等。在本發(fā)明的發(fā)光顯示器件中，可減少取決于用于觀察光線提取表面的角度而在發(fā)射光譜方面的改變，從而提高了顯示質(zhì)量。為了增強(qiáng)對比度，像素部分可裝有起偏振片或圓偏振板。例如，1/4λ板、1/2λ板、以及起偏振片最好被順序地形成在密封襯底上。另外，抗反射膜可被設(shè)在起偏振片上。
圖13B示出了蜂窩式電話，所述蜂窩式電話包括主體2101、外殼2102、顯示部分2103、音頻輸入部分2104、音頻輸出部分2105、操作鍵2106、天線2108等。在本發(fā)明的蜂窩式電話中，減少了依賴于用于觀察顯示部分2103的光線提取表面的角度而造成的發(fā)射光譜的改變，從而提高了顯示質(zhì)量。
圖13C示出了膝上型電腦，所述電腦包括主體2201、外殼2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部連接接口2205、點鼠標(biāo)2206等。在本發(fā)明的電腦中，減少了取決于用于觀察顯示部分2203的光線提取表面的角度而在發(fā)射光譜方面的改變，從而提高了顯示質(zhì)量。盡管在圖15C中作為示例示出了膝上電腦，但是本發(fā)明也可適用于其中硬盤和顯示部分為整體的臺式電腦等。
圖13D示出了移動計算機(jī)，所述移動計算機(jī)包括主體2301、顯示部分2302、開關(guān)2303、操作鍵2304、紅外端口2305等。在本發(fā)明的移動計算機(jī)中，減少了依賴于用于觀察顯示部分2302的光線提取表面的角度而造成的發(fā)射光譜的改變，從而提高了顯示質(zhì)量。
圖13E示出了便攜式游戲機(jī)，所述游戲機(jī)包括外殼2401、顯示部分2402、揚(yáng)聲器部分2403、操作鍵2404、記錄媒體插入部分2405等。在本發(fā)明的便攜式游戲機(jī)中，減少了依賴于用于觀察顯示部分2402的光線提取表面的角度而造成的發(fā)射光譜的改變，從而提高了顯示質(zhì)量。
如上所述的，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極為廣泛，并且本發(fā)明可適用于各種領(lǐng)域的電子器件。
下面將詳細(xì)描述發(fā)光層66的結(jié)構(gòu)。
發(fā)光層由包括有機(jī)成分或無機(jī)成分的電荷注入/傳輸物質(zhì)和光發(fā)射材料制成。取決于其分子數(shù)，發(fā)光層包括從低分子量有機(jī)成分、中間分子量有機(jī)成分(是指不具有升華特性并且具有20或更低分子數(shù)或者10μm或更小分子鏈長度等的有機(jī)成分)以及高分子量有機(jī)成分中選擇的一種或多種層。發(fā)光層可被形成得與具有電子注入/傳輸特性或空穴注入/傳輸特性的無機(jī)成分相組合。
關(guān)于電荷注入/傳輸物質(zhì)中具有出色電子傳輸特性的物質(zhì)，例如，可使用具有喹啉基干或苯并喹啉的金屬絡(luò)合物(諸如三(8-羥基喹啉)鋁[Alq3]；Almq3(tris(5-methyl-8-quinolinolate)Al)；BeBq2(bis(10-hydroxybenzo[h]-quinolinato)Be)以及BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolato)-4-phenylphenolate-Al)等)。例如，可使用芳族胺成分(即，具有苯環(huán)氮鍵的成分)(諸如α-NPD(4，4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl)、TPD(4，4’-bis[N-(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl)、TDATA(4，4’4”-tris(N，N-diphenyl-amino)-triphenylamine)或4，4′，4″-三偶(3-甲基苯基苯胺)三苯胺[MTDATA](4，4’4”-tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenyl-amino]-triphenylamine)作為具有卓越空穴傳輸特性的物質(zhì)。
關(guān)于電荷注入/傳輸物質(zhì)中具有極出色電子注入特性的物質(zhì)，例如，可使用可使用堿金屬或堿土金屬的成分(諸如氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)和氟化鈣(CaF2)。另外，可使用具有高電子傳輸特性的物質(zhì)(諸如Alq3)與堿土金屬(諸如鎂(Mg))的混合物。
關(guān)于電荷注入/傳輸物質(zhì)中具有出色空穴注入特性的物質(zhì)，例如，可使用以下物質(zhì)金屬氧化物(諸如氧化鉬(MoOx)、氧化釩(VOx)、氧化釕(RuOx)、氧化鎢(WOx)和氧化錳(MnOx))。另外，可使用酞菁成分，諸如酞菁(縮寫H2Pc)和銅酞菁(CuPc)。
具有不同發(fā)射波長帶的發(fā)光層可被形成在每個像素中以便于執(zhí)行色彩顯示。通常，形成了與R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的每種顏色相對應(yīng)的發(fā)光層。在這種情況中，當(dāng)用于傳輸波長帶的光線的濾光器(彩色層)被設(shè)置在像素的發(fā)光側(cè)時，可增加色純度并且可防止像素部分的鏡面反射(反射)。通過提供濾光器(彩色層)可省卻圓偏振板等，所述圓偏振板傳統(tǒng)上用于防止像素部分的鏡面反射(反射)。因此可消除發(fā)光層中產(chǎn)生的光線的損失。而且，可減少當(dāng)傾斜觀察像素部分(顯示屏)時所發(fā)生的色調(diào)中的改變。
存在各種發(fā)光材料。關(guān)于低分子量有機(jī)發(fā)光材料，可使用以下物質(zhì)DCJT(4-dicyanomethylene-2-methyl-6-[-2-(1，1，7，7-tetramethyl-9-juloliyl)ethenyl)-4H-pyran)；DCJTB(4-dicyanomethylene-2-t-butyl-6-[-2-(1，1，7，7-tetramethyljulolidine-9-yl)ethenyl)-4H-pyran)；periflanthene；DMQd(2，5-dicyano-1，4-bis(10-methoxy-1，1，7，7-tetramethyljulolidine-9-enyl)benzene，N，N’-dimethylquinacridone)；香豆素6；香豆素545T；三(8-羥基喹啉)鋁(tris(8-quinolinolato)aluminum)(縮寫為Alq3)；9，9’-biantryl；DPA(9，10-diphenylanthracene)、DNA(9，10-bis(2-naphthyl)anthracene)等。另外，也可使用其他材料。
另一方面，與低分子量有機(jī)發(fā)光材料相比較，高分子量有機(jī)發(fā)光材料具有更高的物理強(qiáng)度，這可形成更耐用的元件。另外，由于可通過施加液體形成高分子量有機(jī)發(fā)光材料，因此，可較容易地制造元件。使用高分子量有機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)基本上與使用低分子量有機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)相似，并且通過在襯底上按所述順序堆疊陰極、有機(jī)發(fā)光層以及陽極而形成。然而，當(dāng)發(fā)光層是使用高分子量有機(jī)發(fā)光材料構(gòu)成的時，難于形成使用低分子量有機(jī)發(fā)光材料的情況中那樣的層壓結(jié)構(gòu)。在許多情況中使用具有兩層結(jié)構(gòu)的高分子量有機(jī)發(fā)光材料制造所述發(fā)光元件。具體地，它是通過按所述順序堆疊陰極、發(fā)光層、空穴傳輸層以及陽極形成的層壓結(jié)構(gòu)。
通過用于形成發(fā)光層的材料確定發(fā)射顏色，因此，可通過選擇材料制成發(fā)射預(yù)定顏色光線的發(fā)光元件?？墒褂镁蹖Ρ綋我蚁?polyparaphenylene-vinylene)、聚對苯撐(polyparaphenylene)、聚噻吩(polythiophene)、聚芴(polyfluorene)等作為可用于形成發(fā)光層的高分子量發(fā)光材料(高分子量電致發(fā)光材料)。
具體地，可使用以下物質(zhì)作為聚對苯撐乙烯(polyparaphenylenevinylene)，例如可使用聚對苯撐乙烯(poly(paraphenylene vinylene)的衍生物(PPV)；2，5-烷氧基取代聚對苯撐乙烯(poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene-vinylene)(RO-PPV)；聚(2-甲氧基-5-(2’-乙己氧基)-1，4苯撐乙烯(poly(2-(2’-ethyl-hexoxy)-5-methoxy-1，4-phenylene vinylene))(MEH-PPV)；ROPh-PPV(poly(2-(dialkoxyphenyl，4-phenylene vinylene))等。關(guān)于聚噻吩(polythiophene)，可使用以下物質(zhì)聚噻吩的衍生物(PT)；PAT(poly(3-alkylthiophene))；PHT(poly(3-hexylthiophene))；PCHT(poly(3-cyclohexylthiophene))；聚3-甲基-4苯基噻吩P3HT聚3-己基噻吩(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))(PCHMT)；PDCHT(poly(3，4-dicyclohexylthiophene))；聚3-(4-辛烷基)苯代聚噻吩(poly[3(4-octylphenyl)-thiophene]))(POPT)、聚3-(4-辛烷基)苯基-22’-聯(lián)噻吩(poly[3(4-octylphenyl)2，2-bithiophene]))(PTOPT)等。關(guān)于聚芴(polyfluorene)，可使用以下物質(zhì)聚芴的衍生物(PF)；PDAF(poly(9，9-dialkylfluorene))；PDOF(poly(9，9-dioctylfluorene))等。
發(fā)光層可發(fā)射單色光線或白色光線。在使用白色發(fā)射材料的情況中，通過提供沿像素的發(fā)光方向側(cè)部傳輸某個波長的光線的濾光器(著色層)可實現(xiàn)彩色顯示。
為了形成發(fā)射白光的發(fā)光層，例如通過使用蒸發(fā)法順序地堆疊Alq3、部分地?fù)诫s有作為紅光發(fā)射顏料的尼羅(Nile)紅、Alq3、p-EtTAZ以及TPD(芳香族二胺)可獲得白光發(fā)射。另外，當(dāng)通過使用旋涂法涂覆而形成發(fā)光層時，在通過涂覆液體而形成之后每層最好通過真空加熱而被烘干。例如，用作空穴注入層的poly(ethylenedioxythiophene)/poly(聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)的水溶液可被涂覆在襯底的整個表面上并且被烘干。之后，用作光線發(fā)射層的摻雜有用于發(fā)光中心的顏料(諸如TPB(1，1，4，4-tetraphenyl-1，3-butadiene)、DCM1(4-cyanomethylene-2-methyl-6-(p-dimethylamino-styryl)-4H-pyran)、尼羅(Nile)紅、或香豆素6)的聚乙烯咔唑(PVK)的溶液可涂覆在整個表面上并且被烘干。
發(fā)光層可被形成為具有單層。在這種情況下，具有電子傳輸特性的1，3，4惡二唑衍生物(PBD)可被分散到具有空穴傳輸特性的聚乙烯咔唑(PVK)中。另外，可通過分散作為電子傳輸劑的30wt％的PBD并且以適當(dāng)量分散四種顏料(TPB、香豆素6、DCM1和尼羅(Nile)紅)而獲得白光發(fā)射。除上述發(fā)射白光的發(fā)光元件以外，還可通過適當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)光層的材料制造出能夠發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光的發(fā)光元件。
當(dāng)將具有空穴傳輸特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料夾在陽極和具有發(fā)光特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料之間時，可增強(qiáng)陽極中的空穴注入特性。通常，具有空穴注入特性的該高分子量有機(jī)發(fā)光材料與受體材料一起被溶解于水中，并且通過旋涂法等涂覆這種溶液。由于有機(jī)溶劑是不能溶解的，因此可與具有發(fā)光特性的上述有機(jī)發(fā)光材料層壓在一起?？芍付ㄓ米魇荏w材料的PEDOT和樟腦磺酸(CSA)的混合物；用作受體材料的聚苯胺[PANI]和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物等作為具有空穴傳輸特性的高分子量有機(jī)發(fā)光材料。
此外，除單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料外，還可使用包含金屬絡(luò)合物等的三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料作為發(fā)光層。例如，發(fā)射其亮度在短時間內(nèi)減半的紅光的像素由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成，而發(fā)射綠光和藍(lán)光的像素由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成。由于三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料具有良好的發(fā)光效率，因此與單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料相比較它具有獲得相同亮度只需更少的能量消耗的特征。也就是說，當(dāng)用于發(fā)射紅光的像素由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成時，只需少量電流流過發(fā)光元件施加，從而提高可靠性。為了降低能量消耗，發(fā)射紅光和綠光的像素可由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成，而發(fā)射藍(lán)光的像素可由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成。在同樣用三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料制成發(fā)射對于肉眼來說具有優(yōu)能見度的綠光的發(fā)光元件可進(jìn)一步降低能量消耗。
作為三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料的示例，存在使用金屬絡(luò)合物作為摻雜劑。具體地，具有鉑(即，第三過渡系列元素)作為其中心金屬的金屬絡(luò)合物、具有銥作為其中心金屬的金屬絡(luò)合物等是已知的。三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料不局限于上述成分?？墒褂镁哂猩鲜鼋Y(jié)構(gòu)和屬于周期表中組8到10任意一組的元素作為其中心金屬的成分。
用于形成發(fā)光層的上述物質(zhì)僅是示例，并且可通過適當(dāng)?shù)囟询B諸如空穴注入/傳輸層、空穴傳輸層、電子注入/傳輸層、電子傳輸層、發(fā)光層、電子阻擋層以及空穴阻擋層等具有各種特性的各個層而形成發(fā)光元件。此外，可使用這些層的混合層或混合連接。發(fā)光層的層結(jié)構(gòu)可改變，并且可以各種形式形成發(fā)光層。不背離本發(fā)明目的的發(fā)光層的結(jié)構(gòu)改變是可接受的；例如，代替提供特定電子注入?yún)^(qū)域或發(fā)光區(qū)域，而可提供電極或分散發(fā)光材料以用作發(fā)光層。
當(dāng)向由上述材料形成的發(fā)光元件施加沿正向偏壓時，它發(fā)射光線。由發(fā)光元件形成的顯示器件的每個像素可通過簡單矩陣模式或主動矩陣模式被驅(qū)動。在任意一種模式中，每個像素通過在特定時限內(nèi)向其施加正向偏壓而發(fā)射光線，而每個像素在一定時期內(nèi)處不發(fā)射光線。在非發(fā)光時間下，向發(fā)光元件施加反向偏壓從而提高發(fā)光元件的可靠性。發(fā)光元件具有在特定驅(qū)動條件下降低發(fā)光強(qiáng)度的退化模式或由于非發(fā)光區(qū)域在像素中的擴(kuò)展而明顯降低亮度的退化模式。然而，當(dāng)通過AC驅(qū)動驅(qū)動發(fā)光元件以使得每個像素被交替地施以正向偏壓和反向偏壓時，可抑制發(fā)光元件的退化，從而提高發(fā)光器件的可靠性。
下面將參照圖9A和9B描述使用本發(fā)明的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)的示例。而且，圖1中所使用的附圖標(biāo)記還用于顯示出相同功能的部分，并且將不再進(jìn)行描述，既便所述部分具有不同形狀。在該實施例模式中，具有LDD結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管70通過連接部分61a與發(fā)光元件93相連接。當(dāng)然，該布置也可適用于實施例模式1到3中所示的結(jié)構(gòu)。
圖9A示出了其中第一電極64由具有光線傳輸特性的傳導(dǎo)膜構(gòu)成并且在發(fā)光層66中產(chǎn)生的光線通過襯底50被發(fā)射的一種結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記94表示一個相對襯底。在發(fā)光元件93被形成之后，使用密封材料等將相對襯底94固定于襯底50。在相對襯底94與發(fā)光元件之間填充有具有光線傳輸特性的樹脂88以便于密封發(fā)光元件。因此，可防止由于潮濕導(dǎo)致的發(fā)光元件的退化。樹脂88最好具有吸濕性。當(dāng)具有出色光線傳輸特性的干燥劑89被分散在樹脂88中時，可進(jìn)一步防止潮濕的不利影響。因此，該結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。
圖9B示出了其中第一電極64和第二電極92都由具有光線傳輸特性的傳導(dǎo)膜構(gòu)成，并且光線通過襯底50和相對襯底94兩者被發(fā)射的一種結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，起偏振片90被設(shè)在襯底50和相對襯底94外部從而防止背表面通過屏幕變得透明。這增強(qiáng)了可見度。最好將保護(hù)膜91設(shè)置在相應(yīng)起偏振片90的外部。
依照本發(fā)明，可減少存在于發(fā)光元件93中產(chǎn)生的光線通過其被發(fā)射到顯示器件外部的光路中的膜的數(shù)量(界面的數(shù)量)，這可減少光線在膜的界面中的反射以及由于多重干涉而導(dǎo)致駐波的可能性。因此，可減少顯示器件的視角依賴性。
在該實施例模式中，將參照圖10A到10F描述實施例模式7中所示的面板、模塊的像素電路和保護(hù)電路及其操作。而且，圖1到圖9B中所示的截面圖是驅(qū)動TFT1403和發(fā)光元件1405的截面圖。
在圖10A中所示的像素中，信號線1410和電源線1411以及1412沿列方向被布置而掃描線1414沿行方向被布置。所述像素還包括開關(guān)TFT1401、驅(qū)動TFT1403、電流控制TFT1404、電容器元件1402、以及發(fā)光元件1405。
除了TFT1403的柵電極與布置在行方向中的電源線1412相連接以外，圖10C中所示的像素具有與圖10A中所示的像素相似的結(jié)構(gòu)。換句話說，圖10A和圖10C中的像素示出了相同的等效電路圖。然而，各個電源線都是由布置在不同層中的傳導(dǎo)膜制成的，其中電源線1412被布置在列方向上(圖10A)以及電源線1412被布置在行方向上(圖10C)。為了注意相應(yīng)TFT1403的柵電極與之連接的布線以及為了示出這些布線的不同布置，在圖10A和圖10C中獨立示出了等效電路圖。
在圖10A和圖10C中所示的每個像素中，驅(qū)動TFT1403和電流控制TFT 1404被串聯(lián)地連接。驅(qū)動TFT1403的溝道長度L(1403)和溝道寬度W(1403)與電流控制TFT1404的溝道長度L(1404)和溝道寬度W(1404)最好被設(shè)定得滿足L(1403)/W(1403)∶L(1404)/W(1404)＝5到6000∶1。
驅(qū)動TFT1403在飽和區(qū)中操作并且用于控制流過發(fā)光元件1405的電流量，而電流控制TFT1404在線性區(qū)中操作并且用于控制供應(yīng)到發(fā)光元件1405的電流。從制造步驟的觀點來看，TFT1403和1404最好具有相同的導(dǎo)電類型。在該實施例模式下，n-溝道TFT被用作TFT1403和1404。此外，除增強(qiáng)型TFT以外還可使用耗盡型TFT作為TFT1403。依照具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，由于電流控制TFT1404在線性區(qū)中操作，因此電流控制TFT1404的Vgs中的輕微改變不會不利地影響流過發(fā)光元件1405的電流量。換句話說，可通過在飽和區(qū)中操作的驅(qū)動TFT1403確定流過發(fā)光元件1405的電流量。因此，可提供這樣的顯示器件，其中通過改進(jìn)由于TFT特征中的改變所導(dǎo)致的發(fā)光元件中的亮度改變而改進(jìn)圖像質(zhì)量。
圖10A到10C中所示的各個像素的開關(guān)TFT1401控制用于每個像素的視頻信號輸入。當(dāng)開關(guān)TFT1401被接通時，視頻信號被輸入到像素中，因此視頻信號的電壓被儲存在電容器元件1402中。盡管在圖10A和圖10C中都示出了其中各個像素包含電容器元件1402的一種結(jié)構(gòu)，但是，本發(fā)明不局限于此。當(dāng)柵極電容器等可用作可控制視頻信號的電容器時，就可不提供電容器元件1402。
除增加了TFT1406和掃描線1414之外，圖10B中所示的像素具有與圖10A中所示的像素相同的結(jié)構(gòu)。相似地，除增加了TFT1406和掃描線1414之外，圖10D中所示的像素具有與圖10C中所示的像素相同的結(jié)構(gòu)。
通過新近提供的掃描線1414控制TFT1406以便于接通或切斷。當(dāng)TFT1406被接通時，保持在電容器元件1402中的電荷被釋放，從而將獨立控制TFT1404斷開。換句話說，通過提供TFT1406可迫使停止對于發(fā)光元件1405的電流供應(yīng)。因此，TFT1406可被稱作擦除TFT。因此，依照圖10B和10D中所示的結(jié)構(gòu)，在所有像素中，可與記錄周期的開始同時開始發(fā)光周期或者在記錄周期開始之后立刻開始發(fā)光周期，因此，可提高能率比。
在圖10E中所示的像素中，信號線1410和電源線1411沿列方向被布置而掃描線1414沿行方向被布置。所述像素包括開關(guān)TFT1401、驅(qū)動TFT1403、電容器元件1402、以及發(fā)光元件1405。除增加了TFT1406和掃描線1415之外，圖10F中所示的像素具有與圖10E中所示的像素相同的結(jié)構(gòu)。通過提供TFT1406，圖10F中所示的結(jié)構(gòu)也可增加能率比。
如上所述的，可使用各種像素電路。具體地，在由無定形半導(dǎo)體膜制成薄膜晶體管時，最好使得驅(qū)動TFT的半導(dǎo)體膜較大。因此，最好使用前述像素電路形成頂部發(fā)射類型的發(fā)光器件，其中在發(fā)光層(電致發(fā)光層)中產(chǎn)生的光線通過相對襯底被發(fā)出。
當(dāng)這樣一種主動矩陣顯示器件中的像素密度增加時，由于TFT被形成在每個像素中，因此所述器件可在低電壓下被驅(qū)動。因此主動矩陣顯示器件是有利的。
在該實施例模式下，盡管描述了其中每個像素都裝有TFT的主動矩陣顯示器件，然而，也可形成其中每列中都具有TFT的被動矩陣顯示器件。由于在被動矩陣顯示器件中未在每個像素中都提供TFT，因此，可獲得高孔徑比。在向發(fā)光層的兩側(cè)發(fā)射光線的被動矩陣類型顯示器件的情況中，提高了光線傳輸性。
包括所述像素電路的本發(fā)明的顯示器件可顯示出良好視角依賴性并且可保持薄膜晶體管的特性，以使得顯示器件具有各種優(yōu)點。
隨后，將使用圖10E中所示的等效電路描述在掃描線和信號線中作為保護(hù)電路形成了二極管的情況。
圖11示出了像素部分1500包括開關(guān)TFT1401、驅(qū)動TFT 1403、電容器元件1402、以及發(fā)光元件1405。在信號線1410中裝有二極管1561和1562。依照上述實施例模式，制造二極管1561和1562以及開關(guān)TFT1401或驅(qū)動TFT 1403，并且二極管1561和1562分別包括柵電極、半導(dǎo)體層、源極、漏極等。二極管1561和1562分別通過將柵電極連接于漏極或源極而操作。
與二極管相連接的公共等勢線1554和1555被形成在與柵電極相同的層中。因此，需要在柵絕緣層中形成接觸孔以便于將各個二極管的源極或漏極連接于公共等勢線。
掃描線1414中形成的二極管具有相同的結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明，可同時形成諸如形成在輸入級中的保護(hù)二極管的二極管。而且，保護(hù)二極管的位置不局限于上述位置，并且保護(hù)二極管可被形成在驅(qū)動器電路和像素之間。
具有上述保護(hù)電路的顯示器件具有良好視角依賴性并且可保持薄膜晶體管的特性。因此，可提高顯示器件的可靠性。
在參照圖15A到15C和圖16A及16B的實施例中示出了依賴于由于觀察具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)(例如，圖6C中的結(jié)構(gòu))的發(fā)光器件的角度而在譜形中的改變以及模擬和測量視角依賴性的結(jié)果。當(dāng)發(fā)光器件的發(fā)光表面為完美的理想擴(kuò)散表面時，即，當(dāng)沒有視角依賴性時，譜形不會改變并且只有其強(qiáng)度被削弱了。關(guān)于視角依賴性的數(shù)據(jù)，圖的形狀越接近于完美圓形，視角依賴性越低。所述低視角依賴性是指取決于用于觀察光線提取表面的角度在發(fā)射光譜中的改變較小。
圖15A示出了根據(jù)用于觀察具有圖6C中所示的結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的角度在譜形中的改變。作為比較示例1，圖15B示出了根據(jù)用于觀察具有圖14B中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的角度在譜形中的改變。另外，作為比較示例2，圖15C示出了當(dāng)發(fā)光器件的發(fā)光表面為完美的理想擴(kuò)散表面時，即，當(dāng)沒有視角依賴性時，根據(jù)用于觀察發(fā)光表面的角度在譜形中的改變。
關(guān)于比較示例1，根據(jù)用于觀察發(fā)光表面的角度，譜形大大改變。因此，這種情況是已知的，即，即使以與具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件相同的方式將圖像顯示在具有比較示例1結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件上，取決于用于觀察圖像的角度，圖像的顏色看起來是不同的。
另一方面，根據(jù)圖15A，根據(jù)用于觀察具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中發(fā)光表面的角度，譜形沒有大大改變，并且譜形接近于圖15C中所示的理想形狀。也就是說，顯示在本發(fā)明發(fā)光器件上的圖像的顏色幾乎不會隨著所觀察的角度而改變。
因此，具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件是其中由從不同角度觀察器件所導(dǎo)致的譜形改變較小的發(fā)光器件。另外，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅的材料制成的第一基底絕緣層保留在具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中的開口中，因此半導(dǎo)體元件幾乎不會被從襯底中侵入的雜質(zhì)污染。因此，發(fā)光器件具有具有高可靠性的薄膜晶體管。
圖16A和16B是示出了在540nm波長下的視角依賴性的視圖。在圖16A和16B中，“計算”表示的細(xì)線是通過模擬計算的。圖16A示出了具有圖6C中所示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的視角依賴性，而圖16B示出了具有圖14B中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的視角依賴性。
如上所述的，圖16A和16B中視角依賴性的數(shù)據(jù)示出了圖的形狀越接近于完美圓形，視角依賴性越低。具有較低視角依賴性的這樣一種發(fā)光器件可順利地顯示圖像。而且，在圖16A和16B中，在所述發(fā)光器件的發(fā)光表面為完美的理想擴(kuò)散表面的情況中，即，在所述發(fā)光器件沒有視角依賴性的情況中的數(shù)據(jù)由虛線表示，以便于進(jìn)行比較。
比較圖16A和16B，我們發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件具有較低的視角依賴性，因此可在幾乎理想的狀態(tài)下順利地顯示圖像。
如上所述的，具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件具有較低的視角依賴性。另外，由于由主要包含具有出色阻斷襯底中的雜質(zhì)作用的氮化硅制成的第一基底絕緣層保留在具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件中的開口中，因此半導(dǎo)體元件幾乎不會被從襯底中侵入的雜質(zhì)污染。因此，具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件具有薄膜晶體管的高可靠性。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的柵絕緣層；形成在柵絕緣層上的柵電極；形成為覆蓋柵絕緣層和柵電極的第一層間絕緣層；形成在第一層間絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層中的開口；形成為覆蓋第一絕緣層和開口的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
2.依照權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，還包括形成在第二層間絕緣層與發(fā)光元件之間的第三絕緣層。
3.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的柵絕緣層；形成在柵絕緣層上的柵電極；形成為覆蓋柵絕緣層和柵電極的第三絕緣層；形成為覆蓋第三絕緣層的第一層間絕緣層；穿過第一層間絕緣層、第三絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層形成的開口；形成為覆蓋第一絕緣層和開口的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
4.依照權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，還包括形成在第二層間絕緣層與發(fā)光元件之間的第四絕緣層。
5.依照權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
6.依照權(quán)利要求2所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第三絕緣層包括氮化硅。
7.依照權(quán)利要求4所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第四絕緣層包括氮化硅。
8.依照權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
9.依照權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第三絕緣層包括氮化硅。
10.依照權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
11.依照權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
12.依照權(quán)利要求1所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
13.依照權(quán)利要求3所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
14.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的柵絕緣層；形成在柵絕緣層上的柵電極；形成為覆蓋柵絕緣層和柵電極的第一層間絕緣層；形成在第一層間絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層中的開口；形成為覆蓋第一層間絕緣層和開口的第三絕緣層；形成在第三絕緣層上的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
15.依照權(quán)利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
16.依照權(quán)利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第三絕緣層包括氮化硅。
17.依照權(quán)利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層、第三絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
18.依照權(quán)利要求14所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
19.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的柵絕緣層；形成在柵絕緣層上的柵電極；形成為覆蓋柵絕緣層和柵電極的第一層間絕緣層；形成在第一層間絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層中的開口；形成在第一層間絕緣層上的第三絕緣層；形成為覆蓋第三絕緣層和開口的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
20.依照權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
21.依照權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第三絕緣層包括氮化硅。
22.依照權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
23.依照權(quán)利要求19所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
24.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的柵絕緣層；形成在柵絕緣層上的柵電極；形成在柵絕緣層和第二絕緣層中的開口；形成為覆蓋柵絕緣層、柵電極和開口的第一層間絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
25.依照權(quán)利要求24所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
26.依照權(quán)利要求24所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一層間絕緣層包括具有與第一絕緣層或第二層間絕緣層的折射率相似的折射率的材料。
27.依照權(quán)利要求24所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層、第一層間絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
28.依照權(quán)利要求24所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
29.一種發(fā)光器件，包括形成在襯底上的第一絕緣層；形成在第一絕緣層上的第二絕緣層；形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層；形成為覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層的第一柵絕緣層；形成在第一柵絕緣層上的第二柵絕緣層；形成在第二柵絕緣層上的柵電極；形成為覆蓋第二柵絕緣層和柵電極的第一層間絕緣層；形成在第一層間絕緣層、第一柵絕緣層、第二柵絕緣層和第二絕緣層中的開口；形成為覆蓋第一絕緣層和開口的第二層間絕緣層；以及形成在開口上的發(fā)光元件，其中，所述開口被形成為與光路相對應(yīng)，發(fā)光元件中產(chǎn)生的光線通過所述光路被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
30.依照權(quán)利要求29所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一絕緣層包括氮化硅；并且所述第二絕緣層包括氧化硅。
31.依照權(quán)利要求29所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述第一柵絕緣層包括氧化硅；所述第二柵絕緣層包括氮化硅；并且所述第三絕緣層包括氮化硅。
32.依照權(quán)利要求29所述的發(fā)光器件，其特征在于，光線通過第一絕緣層和第二層間絕緣層被發(fā)射到發(fā)光器件的外部。
33.依照權(quán)利要求29所述的發(fā)光器件，其特征在于，所述發(fā)光器件應(yīng)用于從包括照相機(jī)、頭戴式顯示器、導(dǎo)航系統(tǒng)、音頻再現(xiàn)裝置、電腦、游戲機(jī)(gate machine)、便攜式信息終端、圖像再現(xiàn)裝置的組中選擇出來的電子設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光器件，其中使得取決于觀察發(fā)射的光所通過的表面的角度的發(fā)射光譜的變化減小。本發(fā)明的發(fā)光器件包括形成在襯底上的第一絕緣層、形成在第一絕緣層上的第二絕緣層以及形成在第二絕緣層上的半導(dǎo)體層。另外，形成柵絕緣層以覆蓋第二絕緣層和半導(dǎo)體層。柵電極形成在柵絕緣層上。形成第一層間絕緣層以覆蓋柵絕緣層和柵電極。開口形成在第一層間絕緣層、柵絕緣層和第二絕緣層中。形成第二層間絕緣層以覆蓋第一絕緣層和開口。發(fā)光元件形成在開口上。
文檔編號H05B33/12GK1700825SQ20051007370
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者山崎舜平, 大沼英人, 安西彩, 坂倉真之, 鄉(xiāng)戶宏充 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所