CN1227739C

CN1227739C - 电致发光显示装置和具有电致发光显示装置的电子装置

Info

Publication number: CN1227739C
Application number: CNB011192755A
Authority: CN
Inventors: 山崎舜平; 小山润; 犬饲和隆
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: EP1128439A3; US8829668B2; DE60140914D1; SG88812A1; MY124868A; US20010025959A1; KR20010085613A; EP1128439B1; US8017944B2; US6690033B2; US20040135181A1; US20120001187A1; CN1341970A; TW521303B; EP1128439A2; KR100688049B1

Abstract

提供一种电子装置，其中防止装置的退化和改善孔径比，而没有使用黑掩模和没有提高掩模数量。在该电子装置中，第一电极(113)形成在一个层上，该层与其上形成栅极配线作为栅电极(145)的层不同，和具有像素开关TFT的半导体层重叠在栅极配线(145)上，从而不受光的照射。因此，抑制TFT的退化，并实现高孔径比。

Description

电致发光显示装置和具有电致发光显示装置的电子装置

技术领域

本发明涉及一种EL(电致发光)显示装置，具有形成在衬底上的半导体元件(使用半导体薄膜的元件)，和使用这种EL显示装置作为显示器(显示部分)的电子设备。本说明书中提到的EL(电致发光)装置包括例如三件一套为基础的光辐射装置和/或单件为基础的光辐射装置。

背景技术

近年来，TFT(薄膜晶体管)形成在衬底上的技术已经取得巨大的进步，并且已经极大地发展了这种技术在有源矩阵显示装置中的应用。具体地，使用多晶硅膜的TFT保证了快速的运行，因为它在场效应迁移方面(也称为迁移率)高于使用非晶硅膜的传统TFT。

由于通过在同一个衬底上形成多种电路和元件得到的各种优点，例如制造成本的降低、显示装置尺寸的下降、产量的改进和生产量的降低，上述有源矩阵显示装置引起关注。

有源矩阵EL显示装置提供由位于每个像素上的TFT形成的开关元件(下文中称为开关元件)，并激励传导由开关TFT控制的电流的驱动元件，从而使得EL层(严格地讲是光辐射层)发光。例如，已公开的日本专利申请No.Hei10-189252公开了这种EL显示装置。

作为有源矩阵EL显示装置，根据光辐射的方向提出了两种EL元件结构。其中一种结构是由EL元件辐射的光穿过正对的衬底然后照射从而进入观察者的眼睛。在这种情况中，观察者能够识别来自正对衬底一侧的图像。另一种结构是由EL元件辐射的光穿过元件的衬底然后照射，从而进入观察者的眼睛。在这种情况中，观察者可以识别来自元件衬底一侧的图像。

在前一种结构中，来自外部的光穿过正对的衬底然后照射到位于相应的像素电极之间的间隙中的TFT上，从而损坏TFT。但是，因为来自外部的光亮度不强，TFT的损坏不大。

另一方面，在通常广泛使用的后一种结构中，由于来自EL元件的光穿过元件衬底然后照射，来自EL元件的光辐射到TFT上，产生TFT受到损坏的严重问题。

同样地，在像素上设有存储电容和从显示性能的角度来看像素要求较高的孔径比。如果相应的像素具有高的孔径比，改善了光的作用效率，从而能够实现功率的节约和显示装置尺寸的减小。

近年来，开发了微细的像素尺寸，并且要求更高清晰度的图像。微细的像素尺寸增大了其上形成有TFT和配线的每个像素的面积，从而减小了像素孔径比。

在上面这些情况中，为了在规则像素尺寸的限制内得到每个像素的高的孔径比，要点在于有效地设计像素的电路结构所需要的电路元件。

如上所述，为了利用少数掩模实现像素孔径比高的有源矩阵EL显示装置，需要至今没有出现的完全新颖的像素结构。

发明内容

本发明已经满足上述需要，并且因此本发明的一个目的在于提供一种EL显示装置，其具有不增加掩模数量和处理步骤而实现的高孔径比的像素结构。

为了解决现有技术领域中的问题，本发明提供以下装置。

本发明的特征在于一种像素结构，其中不使用黑掩膜也能使各TFT之间的间隙和各像素之间的间隙不受光的照射。用作为TFT遮光的一种措施，栅电极和源极配线形成在第一绝缘膜上，用来作为有源层的大部分半导体层被形成在不同于第一绝缘膜的第二绝缘膜上的栅极配线的覆盖。另外，用作为各像素之间的间隙遮光的一种措施，像素电极设计成重叠在源极配线上。

上面提到的TFT涉及设置在相应像素上的开关TFT或电流控制TFT。

根据在本说明书中公开的本发明的结构，提供一种电子装置，包括多个源极配线，多个栅极配线，多个电流供应线和多个像素，其特征在于：

其中多个像素的每一个包括一个开关TFT，一个电流控制TFT，和一个发光元件；和

该开关TFT包括：半导体层(第一半导体层200)具有位于绝缘表面上的源极区域和漏极区域，和夹在源极区域和漏极区域之间的沟道形成区域；第一绝缘膜(栅极绝缘膜)形成在半导体层(第一半导体层200)上；电极(第一电极113)形成在第一绝缘膜上从而重叠在沟道形成区域上；源极配线(115)形成在第一绝缘膜上；第二绝缘膜覆盖所述电极(第一电极113)和源极配线；和栅极配线(145)形成在第二绝缘膜上并且与所述电极(第一电极113)连接。

在上述结构中，该电子装置的特征在于半导体层(第一半导体层200)具有一个重叠在栅极配线上的区域。

另外，该电子装置的特征在于半导体层重叠在栅极配线上的区域包括至少该沟道形成区域，位于所述沟道形成区域和所述漏极区域之间的区域，或位于沟道形成区域与源极区域之间的区域，并且不受来自外面的光的照射。

在具有多个栅极结构的电子装置的情况中，其中多个栅电极通过绝缘膜位于一个半导体层上，其特征在于该半导体层包括多个沟道形成区域，其中栅极配线设计成使得其重叠在位于一个沟道形成区域与另一个沟道形成区域之间的区域上。

另外，该电子装置的特征在于位于第一绝缘膜上的电极和源极配线由相同的材料制成，位于第二绝缘膜上的像素电极、连接电极和栅极配线由相同的材料制成。

根据本发明的另一种结构，提供一种电子装置，包括多个源极配线，多个第一栅极配线，多个电流供应线，多个第二栅极配线和多个像素，其特征在于：

其中多个像素的每一个包括一个开关TFT，一个电流控制TFT，一个擦除TFT和一个发光元件；和

该开关TFT包括：半导体层(第一半导体层900)具有形成在绝缘表面上的源极区域和漏极区域，和夹在源极区域和漏极区域之间的沟道形成区域；第一绝缘膜(栅极绝缘膜)形成在半导体层(第一半导体层900)上；电极(第一电极805)，形成在第一绝缘膜上从而重叠在沟道形成区域上；源极配线(803)，形成在第一绝缘膜上；第二绝缘膜，覆盖所述电极(第一电极805)和源极配线(803)；和第一栅极配线(801)，形成在第二绝缘膜上并且与电极(第一电极805)连接。

另外，根据本发明的另一种结构，提供一种电子装置，包括多个源极配线，多个第一栅极配线，多个电流供应线，多个第二栅极配线和多个像素，其特征在于：

该擦除TFT包括：半导体层，具有形成在绝缘表面上的源极区域和漏极区域，和夹在源极区域和漏极区域之间的沟道形成区域；第一绝缘膜(栅极绝缘膜)，形成在半导体层上；第一电极(第三电极807)，形成在第一绝缘膜上并且重叠在沟道形成区域上；第二电极(第二电极806)，形成在第一绝缘膜上；第二绝缘膜，覆盖第一电极(第三电极807)和第二电极(第二电极806)；和第二栅极配线(802)，形成在第二绝缘膜上并且与第一电极(第三电极807)连接。

在上述结构中，该电子装置的特征在于，半导体层具有重叠在第二栅极配线(802)上的区域，和第二栅极配线(802)重叠在至少沟道形成区域上。

另外，该电子装置的特征在于半导体层重叠在第二栅极配线(802)上的区域包括至少该沟道形成区域，位于沟道形成区域和漏极区域之间的区域，或位于沟道形成区域与源极区域之间的区域，并且不受来自外面的光的照射。

在上述结构中，重叠在沟道形成区域上的第一电极(第三电极807)包括擦除TFT的栅电极。

在上述结构中，第二电极(第二电极806)包括电流控制TFT的栅电极，其与开关TFT的漏极区域连接。

另外，其特征在于第一栅极配线和第二栅极配线由相同的材料制成，从而控制掩模数量的增加。

附图说明

根据下述结合附图对优选实施例的详细描述，将使本发明的上述和其他目的和优点变得更清楚，其中：

图1是根据本发明的实施例1的像素部分的顶视图；

图2是根据本发明的实施例1的像素部分中的等效电路图；

图3A-3E是根据本发明的实施例1的有源矩阵衬底的制造过程的示意图；

图4A-4D是根据本发明的实施例1的有源矩阵衬底的制造过程的示意图；

图5A-5C是根据本发明的实施例1的有源矩阵衬底的制造过程的示意图；

图6A和6B是根据本发明的实施例1中的有源矩阵EL显示装置的顶视图和剖面图；

图7A-7C是根据本发明的实施例4的像素部分的顶视图；；

图8是根据本发明的实施例7的像素部分的顶视图；；

图9是根据本发明的实施例7的像素部分中的等效电路图；

图10A和10B是根据本发明的实施例8的像素部分的顶视图和剖面图；

图11表示根据本发明的实施例10的制造装置；

图12A-12F表示根据本发明的实施例11的电子设备的例子；和

图13A和13B表示根据本发明的实施例11的电子设备的举例。

具体实施方式

参照附图给出本发明的优选实施例的更详细的描述。

根据本发明的EL显示装置包括一个像素区域，其中像素设置在矩阵中的元件衬底上；和驱动电路，作为基本结构驱动像素部分。

在每个像素上形成两个开关TFT和电流控制TFT。在该结构中，开关TFT的漏极与电流控制TFT的栅极电连接。此外，电流控制TFT的漏极与像素电极电连接。因此，形成像素部分。

此外，用来驱动像素的驱动电路由n沟道TFT或p沟道TFT形成。

根据本发明的像素结构的一个具体例子如图1中所示。另外，具有图1中所示像素结构的等效电路如图2中所示。在该例子中，两个TFT形成在该像素内，但可以使用三个TFT形成在该像素内的像素结构。

如图1和2中所示，该像素部分包括设置在行方向中的栅极配线145，设置在列方向中的源极配线115，电源供应线116，与栅极配线145和源极配线115连接的开关TFT202，与发光元件204和电流供应线116连接的电流控制TFT203，和存储电容207。

图1中所示的栅极配线145与设置在行方向中的小岛形状的第一电极113连接。同样地，栅极配线145设置在第二绝缘膜上从而与后者接触。另一方面，小岛形状的第一电极113形成在第一绝缘膜(以下称之为栅极绝缘膜)上，从而与位于源极配线137和电流供应线116中的后者保持接触。

同样地，连接电极140形成在第二绝缘膜(以下称之为夹层绝缘膜)上，与连接电极141、连接电极143、连接电极144和栅极配线145相同。

另外，像素电极146重叠在与电流控制TFT连接的连接电极141上，从而与连接电极141接触。同样地，像素电极146的端部区域重叠在源极配线115上。形成EL层、阴极、保护电极等而像素电极146作为阳极，从而完成有源矩阵EL显示装置。在该说明书中，由阳极形成的发光元件，EL层和阴极称为EL元件。

另外，EL层通常是多层的结构，并且有代表性的，有由Eastman Kodak公司的Tang等人提出的“空穴传输层/发光层/电子传输层”的发光结构。作为其他结构，具有一种结构其中空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层，和一种结构其中空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层按上述顺序重叠。另外，发光层可以掺杂有荧光颜料等。在本说明书中，空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等构成的所有层通常称为EL层。

根据本发明的像素结构保证TFT的有源层重叠在栅极配线上和屏蔽光的照射。

为了使得至少位于元件衬底上的开关TFT屏蔽光的照射，通过栅极配线145使得第一半导体层200的至少一个沟道形成区域设置成屏蔽光的照射。同样地，希望除了沟道形成区域以外，通过栅极配线145使得位于沟道形成区域与漏极区域之间的区域(LDD(轻掺杂漏)区域，偏移区域等等)，和位于沟道形成区域与源极区域之间的区域屏蔽光的照射。另外，由于图1中所示的结构是多个栅极的结构，多个沟道形成区域位于一个半导体层上。因此，希望通过栅极配线145，能够使得位于一个沟道形成区域与另一个沟道形成区域之间的区域屏蔽光的照射。

如果开关TFT是多个栅极的结构，开关TFT的截止电流可以降低。同样地，如果电流控制TFT是多个栅极的结构，电流控制TFT由于受热而受到的损坏可以减小。

栅极配线145形成在绝缘膜上并与其接触，该绝缘膜与其上设置有作为栅电极的第一电极113的绝缘膜不同。

利用上面的结构，通过栅极配线145，元件衬底的开关TFT可以屏蔽光的照射。

同样地，由第二半导体层201和第二电极114与作为电介质覆盖第二半导体层201的绝缘膜形成一个像素的电容(也称为存储电容或辅助电容)。第二半导体层具有构成存储电容的一个电极的作用以及作为电流控制TFT的有源层的作用。同样地，第二电极114具有构成存储电容的一个电极的作用，并且通过连接电极143与开关TFT的漏极区域电连接。另外，第二电极114的一部分用来作为电流控制TFT的栅电极。

另外，电流控制TFT由p沟道TFT构成，第二半导体层的一部分添加了具有p型传导性的杂质物质。同样地，形成存储电容的一个电极的第二半导体层的一部分添加了具有p型传导性的杂质物质。

在该例子中，通过利用第二电极形成存储电容，但不限于该结构。可以使用设置了电容配线或电容电极的像素结构。

同样地，形成具有图1中所示的像素结构的像素部分和驱动电路的元件衬底所需要的掩模的数量可以是6。也就是，使用第一掩模形成第一半导体层200和第二半导体层201的图案，和使用第二掩模形成第一电极113、第二电极114、源极配线115和电流供应线116的图案。当具有p型传导性的杂质物质添加到第二半导体层201中时，使用第三掩模覆盖n沟道TFT，和使用第四掩模形成分别到达第一半导体层、第二半导体层、第一电极、第二电极、源极配线和电流供应线的接触孔。使用第五掩模形成连接电极140、141、143和144以及栅极配线145，和使用第六掩模形成像素电极146。

如上所述，在图1所示的像素结构的情况中，可以利用少量的掩模，实现具有高像素孔径比的有源矩阵EL显示装置。

将结合下面的实施例，更详细地描述根据本发明构造的装置。

实施例1

将参照图3A至6B描述本发明的一个实施例。同时将描述在设置在像素部分的边缘中的驱动电路部分上制造像素部分和TFT的方法。在该例子中，表示在一个像素上具有两个TFT的像素结构。为了简化说明，将是基本电路的CMOS电路表示为驱动电路。

首先，如图3A中所示，在玻璃衬底100上形成300nm厚的基膜101。在该实施例中，重叠氮化硅氧化膜作为底膜101。在此，与玻璃衬底100接触的该膜的氮的浓度最好设定成10～25wt％。

另外，底膜101的一部分可以由含硅(具体地，最好是氮化硅氧化膜或氮化硅膜)的绝缘膜构成。由于较大的电流在电流控制TFT中流过，电流控制TFT容易被加热，并且将具有热辐射功能的绝缘膜设置在电流控制TFT的附近是有效的。

接下来，通过已知的膜淀积方法，在底膜101上形成厚度为50nm的非晶硅薄膜(没有示出)。只要是具有非晶结构的半导体膜(包括微晶半导体膜)，该膜不需要限制为非晶硅薄膜。另外，可以使用具有非晶结构的复合半导体膜例如非晶硅-锗薄膜。另外，该膜的厚度设定为20～100nm。

然后，通过已知技术使得非晶硅膜结晶，来形成结晶硅膜(也称为多晶硅膜或多晶硅膜)102。作为已知的结晶方法，包括使用热电炉的加热结晶方法、使用激光束的激光退火结晶方法和使用紫外线的灯退火结晶方法。在该实施例中，将使用XeCl气体的受激准分子激光束用于结晶处理。

在该实施例中，使用受到线性处理的脉冲振动型的受激准分子激光束，但可以使用矩形激光束，或者可以使用连续振动型的氩激光束或连续振动型的受激准分子激光束。

在该实施例中，使用结晶硅薄膜作为TFT的有源层，但可以使用非晶硅薄膜作为有源层。另外，由非晶硅薄膜形成需要降低截止电流的开关TFT的有源层，和由结晶硅薄膜形成电流控制TFT的有源层是可能的。因为非晶硅薄膜的载流子迁移率低，很难允许电流流入非晶硅薄膜和截止电流流入其中。换句话说，电流很难流动的非晶硅薄膜和电流容易流动的结晶硅薄膜的优点都可以是有用的。

然后，如图3B中所示，在结晶硅薄膜102上形成130nm厚的由氧化硅薄膜构成的保护膜103。保护膜103的厚度可以在100～200nm(优选的是130～170nm)的范围内选择。同样地，该保护膜103可以由其中包含硅的绝缘膜等其他膜构成。保护膜103用于当添加杂质时防止结晶硅薄膜直接暴露在等离子体中和保证精确的浓度控制的目的。

然后，在保护膜103上形成抗蚀剂掩模104a和104b，并且通过保护膜103添加提供n型传导性的掺杂物质(以下称为n型掺杂物质)。n型掺杂物质可以是代表性元素是属于15族的元素，通常是磷或砷。在该实施例中，通过使用等离子体注入方法添加1×10¹⁸原子/厘米³的磷，其中控制等离子体激发而没有使得磷化氢(PH₃)质量分离。无需说明可以使用控制质量分离的离子注入方法。

调整剂量，使得通过上述处理形成的n型掺杂区域105中包含浓度为2×10¹⁶～5×10¹⁹原子/厘米³(优选的是5×10¹⁷～5×10¹⁸原子/厘米³)的n型掺杂物质。

接下来，如图3C中所示，移去保护膜103和抗蚀剂104a和104b来激活属于第15族的添加元素。可以使用已知的技术作为激活方法，但在该实施例中，通过受激准分子激光束的辐射激活这些元素。受激准分子层可以是脉冲振动型或连续振动型，并且激光束不限于受激准分子激光束。但是，由于使用激光束来激活添加的掺杂物质，优选的是该激光束利用不熔化结晶硅薄膜的能量辐射到掺杂物质上。另外，激光束可以辐射到掺杂物质上而保护膜103保持原来的样子。

在通过激光束激活掺杂物质的过程中，可以同时引入通过热处理的激活。在引入热处理的情况中，考虑到衬底的热阻抗，热处理可以控制在大约450～550℃。

该处理形成n型掺杂区域105的末端部分，也就是，与未添加n型掺杂物质的区域之间的边界部分(连接部分)，确定地存在于n型掺杂区域105的外围中。这一事实意味着当TFT完成时，LDD区域和沟道形成区域可以形成非常完好的连接区域。

然后，如图3D中所示，移去结晶硅薄膜不需要的部分，形成小岛形状的半导体薄膜(以下称为有源层)106～109。

然后，如图3E中所示，以足以覆盖有源层106～109的方式形成栅极绝缘薄膜110。栅极绝缘薄膜110可以由含有厚度为10～200nm(优选的是50～150nm)的绝缘膜形成。栅极绝缘薄膜110可以是单层结构或多层结构。在该实施例中，使用110nm厚的氮化硅氧化薄膜作为栅极绝缘薄膜110。

然后，形成200～400nm厚的传导膜，并且形成图案来形成栅电极111～114、源极配线115和电流供应线116。栅电极111～114、源极配线115和电流供应线116的相应的末端区域可以逐渐减小。在该实施例中，栅电极111～114和与栅电极111～114电连接的导线配线(以下称为栅极配线)形成在不同的绝缘膜上。

同样地，栅电极可以由单层传导膜形成，但由于环境的要求优选地是由多层膜形成例如双层膜或三层膜。栅电极可以由任何已知的传导膜形成。优选的是栅电极由可以经受上面所述的精炼处理，特别是可以以2μm或更小宽度的线形成图案的材料制成。

有代表性地，可以使用从由钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)和硅(Si)构成的一族中选择的元素制成的膜，由上述元素制成的氮化物膜(分别包括氮化钽膜、氮化钨膜和氮化钛膜)，由上述元素的组合制成的合金膜(有代表性的是Mo-W合金和Mo-Ta合金)，或者由上述元素制成的硅化物膜(有代表性的是硅化钨膜和硅化钛膜)。不需要说明这些膜可以是单层膜或多层膜。

在该实施例中，使用由50nm厚的氮化钨(WN)膜和350mm厚的钨(W)膜组成的多层膜。可以通过喷溅法形成该膜。另外，例如氙(Xe)或氖(Ne)等惰性气体作为喷溅气体的加入可以防止薄膜由于压力而被分开。

另外，在此，形成栅电极112来覆盖n型掺杂区域105的一部分，并且栅极绝缘膜110夹在它们之间。受到覆盖的部分形成重叠在栅电极上的LDD区域。

然后，如图4A中所示，n型掺杂元素(在该实施例中是磷)添加到具有包括栅电极111～114的第一电极的表面中，以自对齐的方式作为掩模。向这样形成的掺杂区域117～124可调整地添加具有n型掺杂区域105的1/2～1/10(优选地是1/3～1/4)浓度的磷。特别是，磷的浓度最好是设定为1×10¹⁶～5×10¹⁸原子/厘米³(特别是3×10¹⁷～3×10¹⁸原子/厘米³)。

然后，如图4B中所示，形成抗蚀剂掩模125a～125d覆盖栅电极等，和向该表面添加n型掺杂元素(在该实施例中是磷)，从而形成具有高浓度磷的掺杂区域126～130。同样地，通过使用氢化磷(PH₃)的离子体注入方法进行该处理，并将该区域中的磷的浓度调整为1×10²⁰～1×10²¹原子/厘米³(具体是2×10²⁰～5×10²¹原子/厘米³)。

通过上述处理，形成n沟道TFT的源极区域或漏极区域。在开关TFT中，在图4A的处理中形成的部分n型掺杂区域120～122保留。

然后，如图4C中所示，移去抗蚀剂掩模125a～125d，形成新的抗蚀剂掩模131。至此以后，在表面中添加p型掺杂元素(在该实施例中是硼)，从而形成具有高浓度硼的掺杂区域132～135。在该例子中，通过使用乙硼烷(B₂H₂)的离子体注入方法将硼添加到该表面中，使得硼的浓度成为3×10²⁰～3×10²¹原子/厘米³(典型的是5×10²⁰～1×10²¹原子/厘米³)。

磷已经以1×10²⁰～1×10²¹原子/厘米³的浓度添加到掺杂区域132～135中，并且在该处理中添加到该表面中的硼至少是磷的三倍或更多。由于该原因，前面形成的n型掺杂区域完全转换成p型并且起p型掺杂区域的作用。

接下来，如图4D中所示，移去抗蚀剂掩模131。

然后，如图5A中所示，在第一夹层绝缘膜136已经形成之后，分别激活以不同浓度添加的n型或p型掺杂元素。第一夹层绝缘膜136可以由包含硅的单层绝缘膜构成，或者由包含硅的两种或多种绝缘膜的组合的多层膜构成。另外，膜的厚度可以设定为400nm～1.5μm。在该实施例中，形成200nm的氮化硅氧化物薄膜作为第一夹层绝缘膜136。可以通过电炉退火方法、激光退火方法或照亮退火方法进行激活。在该实施例中，在氮气环境下在热电电炉中550℃的条件下进行4个小时的热处理。

在这种条件中，第一夹层绝缘膜起到防止栅电极氧化的作用。

另外，在包含3～100％氢的环境下以300～450℃进行1～12小时的热处理，从而进行加氢处理。该处理是通过热激活的氢原子中断半导体膜的悬摆连接的处理。作为另一种加氢手段，可以进行等离子体氢化处理(利用由等离子体激活的氢)。

在使用多层膜作为第一夹层绝缘膜136的情况中，加氢处理可以在形成一个层的处理与形成另一个层的处理之间进行。

然后，当激活处理已经完成之后，如图5B中所示，在第二夹层绝缘膜137已经形成之后，在第一夹层绝缘膜136、第二夹层绝缘膜137和栅极绝缘膜110中形成接触孔，从而形成相应的配线(包括连接电极)138～145的图案，由此以后形成与连接电极141接触的像素电极146的图案。图1表示其上已经形成像素电极146的像素部分的顶视图，和与图5B相对应沿着图1中的虚线A～A’或虚线B-B’的剖视图。

第二夹层绝缘膜137可以由有机树脂制成的膜构成，有机树脂可以是聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸、BCB(苯并环丁烯benzocyclobutene)等。具体地，由于将第二夹层绝缘膜345有目的地变平，在平面度方面突出的丙烯酸是优选的。在该实施例中，以保证由TFT形成的台阶足够平整的厚度形成丙烯酸膜。优选地，该丙烯酸的厚度可以设定为1～5μm(更优选的是2～4μm)。

以下面的方式形成接触孔，其中分别通过干蚀刻或湿蚀刻法形成到达n型掺杂区域126～130或p型掺杂区域132～135的接触孔，到达源极配线115的接触孔，到达电流供应线116的接触孔和到达栅电极113(没有示出)的接触孔。

另外，通过在三层结构的多层膜上形成图案得到配线(包括连接电极)138～145，其中该多层膜是通过喷溅形成所希望的结构，由连续地形成100nm厚的Ti膜、300nm厚的含Ti的铝膜和150nm厚的Ti膜得到的。无需说明也可以使用其它传导膜作为配线138～145。

另外，附图标记138表示与p型掺杂区域132连接的源极配线，139表示与n型掺杂区域127连接的源极配线和142表示与p型掺杂区域133和n型掺杂区域126连接的漏极配线。另外，附图标记140表示连接源极配线115和n型掺杂区域128的连接电极。另外，附图标记144表示连接电流供应线116和p型掺杂区域135的连接电极。另外，尽管图5A～5C中没有表示，附图标记145表示通过接触孔与栅电极113连接的栅极配线。再进一步地，尽管图5A～5C中没有表示，附图标记143表示将n型掺杂区域130和栅电极114连接的连接电极。附图标记141表示将在后续程序中形成的像素电极与p型掺杂区域134连接的连接电极。

另外，在该实施例中，形成110nm厚度的ITO膜然后形成像素电极146的图案。像素电极146重叠在连接电极141上从而与需要接触的后者保持接触。另外，可以使用通过混合2～20wt％的氧化铟和氧化锌(ZnO)得到的透明导电膜。像素电极146成为EL元件的阳极。

接下来，形成500nm厚度的含硅的绝缘膜(在该实施例中是氧化硅膜)，在对应于像素电极146的位置处限定一个开口区域，从而形成第三夹层绝缘膜147。在形成开口区域的过程中，可以通过利用湿式蚀刻方法已经形成逐渐减小的侧壁。如果开口区域的侧壁不足够细小，由该步骤引起的EL层的损坏导致明显的问题。

然后，通过真空蒸发方法连续地形成EL层148和阴极(MgAg电极)149而不用暴露在空气中。EL层148的厚度可以设定为80～200nm(典型地为100～200nm)，而阴极149的厚度可以设定为180～300nm(典型地是200～250nm)。

EL层和阴极关于对应于红色的像素、对应于绿色的像素和对应于蓝色的像素顺序地形成。由于EL层的抗溶解性较差，各自颜色的像素必须单独形成而没有使用照相平板印刷技术。因此，优选的是除所希望的像素以外的像素用金属掩模覆盖，以及EL层和阴极有选择地仅仅形成在需要的区域上。

换句话说，设定一个掩模隐藏除了对应于红色的像素以外的全部区域，和通过使用该掩模有选择地形成用来发射红光的EL层和阴极。然后，设定一个掩模隐藏除了对应于绿色的像素以外的全部区域，和通过使用该掩模有选择地形成用来发射绿光的EL层和阴极。类以地，设定一个掩模隐藏除了对应于蓝色的像素以外的全部区域，和通过使用该掩模有选择地形成用来发射蓝光的EL层和阴极。尽管在该例子中使用不同的掩模，可以使用同一个掩模。另外，优选地是在保持真空状态下进行该处理，直到EL层和阴极形成在全部像素上。

在该例子中，使用形成对应于RGB(红绿兰)的三种EL元件的系统。但是，可以使用将发射白光的EL元件与滤色器组合的方法，将发射蓝光或带蓝色的绿光的EL元件与荧光物质(荧光色彩转化层：CCM)组合的系统，通过使用透明电极将对应于RGB的EL元件叠加在阴极(反电极)上的系统等等。

EL层148可以由已知的材料制成。考虑到驱动电压，优选的已知材料是有机材料。例如，EL层可以由包括空穴注入层、空穴传输层、光发射层和电子注入层的四层结构形成。另外，在该实施例中，表示了使用MgAg电极作为EL元件的阴极的例子。但是，EL元件的阴极可以由其他已知的材料制成。

然后，形成保护膜150足以覆盖EL层和阴极。保护电极150可以由主要包含铝的导电膜形成。通过使用与形成EL层和阴极时所使用的掩膜不同的掩模，通过真空蒸发方法形成保护电极150。另外，优选地是在形成EL层和阴极之后连续地形成保护电极150而不暴露在空气中。

最终，形成厚度为300nm的由氮化硅膜形成的钝化膜151。事实上，保护电极150起到保护EL层不受潮气的作用，并且如果形成钝化膜151，可以进一步加强EL元件的可靠性。

因此，完成了具有图5C中所示的结构的有源矩阵EL显示装置。附带地，通过不仅在像素部分上而且在驱动电路部分设置具有最优结构的TFT，根据该实施例的有源矩阵EL显示装置可以表现出非常高的稳定性和改善工作特性。

首先，具有降低热运载注射的结构的TFT不会像使用构成驱动器电路的CMOS电路的n沟道TFT205那样降低工作速度。在该例子中，驱动电路包括移位寄存器、缓冲器、电平移动器、采样电路(采样和保持电路)等等。在进行数字驱动的情况中，该驱动电路可以包括例如D/A转换器等信号转换电路。

在该实施例的情况中，如图5C中所示，n沟道TFT205的有源层包括源极区域152、漏极区域153、LDD区域154和沟道形成区域155，并且LDD区域154重叠在栅电极112上而栅极绝缘膜110夹在它们之间。

只在漏极区域一侧上形成LDD区域的原因是防止工作速度降低。另外，更好地是除了重点考虑工作速度外，n沟道TFT205不需要很大的截止电流。因此，希望LDD区域154完全重叠在栅电极上，和尽可能地降低阻抗成分。也就是说，更好地是消除所谓的静差。

另外，由于CMOS电路的p沟道TFT很难受到热载流子注射的损坏，LDD区域可以不用特殊地设置。将LDD区域设置在n沟道TFT205中作为抵抗热载流子的防护措施是可行的。

在驱动电路中，因为在沟道形成区域的两个方向中流过大电流，采样电路与其它电路相比相对特殊。也就是说，源极区域和漏极区域的作用彼此交换。另外，需要尽可能地抑制截止电流值，从这一点来看，希望设置具有位于开关TFT与电流控制TFT之间的中间功能的TFT。

事实上，在完成图5C中所示的装置之后，优选的是利用气密性高的保护膜(多层膜、紫外线调定树脂膜等等)或者例如陶瓷密封等封装材料包装(密封)该装置，使得其不暴露在外部环境中。在这种情况中，如果封装材料的内部是在惰性气体中制成或者在封装材料中设置吸湿材料(例如，氧化钡)，可以改善EL层的可靠性(寿命)。

另外，如果通过例如包装等处理强化气密性，用于将从该元件或形成在衬底上的电路中伸出的端部与外部信号终端连接的连接器(柔性印刷电路：FPC)安装到该装置上，由此作为产品完成该装置。在该说明书中处于可以运输的状态中的该EL显示装置称为EL模块。

图6A是通过上述制造方法得到的EL模块(EL显示装置)的顶视图，和图6B是EL模块的剖面图。

在图6A中，附图标记4001表示衬底，4002是像素部分，4003是源极侧驱动电路，和4004是栅极侧驱动电路，和各自的驱动电路通过配线4005达到FPC 4006(柔性印刷电路)，然后与外部装置连接。

在这种情况中，第一密封材料4101，覆盖材料4102、填充剂4103和第二密封材料4104设置成包围像素部分4002、源极侧驱动电路4003和栅极侧驱动电路4004。

另外，图6B对应于沿图6A中的线A-A’所取的剖视图，并且表示包含在衬底4001上的源极侧驱动电路4003中的驱动TFT4201(在该例子中是n沟道TFT和p沟道TFT)。另外，形成包含在像素部分4002中的电流控制TFT4202(控制进入EL元件的电流的TFT)。

在该实施例中，将具有与图5C中所示的p沟道TFT或n沟道TFT相同结构的TFT用来作为驱动TFT4201，将具有与图5C中所示的p沟道TFT相同结构的TFT用来作为电流控制TFT4202。另外，与电流控制TFT4202的栅极连接的存储电容(图中没有示出)设置在像素部分4002上。

与像素TFT4202的漏极电连接的像素电极(阳极)4302如此形成足以重叠在电流控制TFT4202的漏极配线上。工作效果大的透明传导膜用来作为像素电极4302。该透明传导膜可以由包含氧化铟和氧化锡的混合物、包含氧化铟和氧化锌的混合物、氧化锌、氧化锡或氧化铟制成。另外，可以向传导膜中添加镓。

然后，在像素电极4302上形成绝缘膜4303，在绝缘膜4303中的像素电极4302上形成开口部分。在开口部分中，在像素电极4302上形成EL(电致发光)层4304，EL层4303可以由已知的有机EL材料或无机EL材料制成。另外，有机EL材料可以是低分子重量(单体)材料或高分子重量(聚合体)材料。

可以通过使用已知的蒸发技术或涂层技术进行形成EL层4304的方法。另外，EL层的结构可以是多层结构或单层结构，其中多层结构是通过自由地将空穴注入层、空穴传输层、光发射层、电子传输层和电子注入层组合在一起得到的。

在EL层4304上形成由具有光屏蔽属性的传导膜(有代表性的是，主要包含铝、铜或银的传导膜，或者包含这些膜或其他传导膜的多层)形成的阴极4305。另外，希望尽可能地除去存在于阴极4305和EL层4304的接触面上的湿气或氧。因此，需要EL层4304和阴极4305在真空中连续地沉淀，或者在氮气或稀有气体中形成EL层4304之后，在形成阴极4305的同时阴极4305不与氧或湿气接触。在该实施例中，可以通过使用多腔室系统(群工具系统)的薄膜形成装置形成上述膜。

然后，阴极4305与由附图标记4306表示的区域中的配线4005电连接。配线4005是用来向阴极4305提供给定电压并且通过各向异性的传导膜4307与FPC4006电连接的配线。

如上所述，形成包含像素电极(阳极)4302、EL层4304和阴极4305的EL元件。该EL元件受到第一密封材料4101和通过第一密封材料4101粘接到衬底4001上的覆盖材料4102的包围，然后利用填充剂4103进行密封。

覆盖材料4102可以由玻璃材料、金属材料(有代表性的是不锈钢)、陶瓷材料、或塑料材料(包括塑料膜)制成。塑料材料可以是FRP(纤维玻璃强化塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜或丙烯酸膜。另外，一个铝箔的单片结构夹在PVF膜或Mylar膜之间。

在来自EL元件的光辐射方向直接朝向覆盖材料侧的情况中，覆盖材料必须是透明的。在这种情况中，覆盖材料是例如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜等透明材料。

另外，填充剂4103可以由紫外线固化树脂或热固化树脂例如PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙缩醛醋酸乙烯酯)。如果吸湿材料(最好是氧化钡)或者可以吸收氧的材料(抗氧化剂等等)设置在填充剂4103中，可以抑制EL元件的恶化。

另外，填充剂4103中可以包含间隔剂。在这种情况中，如果间隔剂由氧化钡制成，该间隔剂本身可以提供吸湿特性。另外，在间隔剂设置在填充剂中的情况下，在阴极4305上设置树脂膜作为缓解来自间隔剂的压力的缓冲层是有效的。

另外，配线4005通过各向异性传导膜4307与FPC4006电连接。配线4005将发送给像素部分4002、源极侧驱动电路4003和栅极侧驱动电路4004的信号传给FPC4006，然后通过FPC4006与外部装置电连接。

另外，在该实施例中，第二密封材料4104设置成足以覆盖第一密封材料4101的暴露在外面的部分和FPC4006的一部分，和EL元件彻底地与大气隔开。因此，得到一个EL显示装置，具有图6A中所示的外观结构和具有图6B和6C中所示的剖面结构图。

实施例2

在实施例1中使用激光结晶法作为形成结晶硅膜102的方法，在实施例2中解释使用不同结晶手段的情况。

在实施例2中在形成非晶硅膜之后，通过使用记录在已经公开的日本专利申请No.Hei 7-130652中的工艺进行结晶。在上述专利申请中记载的工艺是通过使用例如镍元素作为促进结晶的催化剂，得到具有良好结晶性能的结晶硅膜的方法。

另外，在完成结晶处理之后，可以执行除去在结晶中使用的催化剂的处理。在这种情况中，使用在已经公开的日本专利申请No.Hei 10-270363或已经公开的日本专利申请No.Hei 8-330602中记载的工艺可以获得催化剂。

另外，通过应用本发明，使用在已经公开的日本专利申请No.Hei 11-076967的说明书中记载的工艺可以形成TFT。

实施例1中所示的制造的步骤是本发明的一个实施例，并且假定可以实现实施例1的图1或图5C中的结构，如上所述然后毫无疑问还可以使用其它制造步骤。

实施例3

在驱动本发明的EL显示装置中，利用模拟信号例如图像信号可以进行模拟驱动，和利用数字信号可以进行数字驱动。

当进行模拟驱动时，该模拟信号传递给开关TFT的源极配线，和包括灰度等级信息的模拟信号成为电流控制TFT的栅极电压。然后通过电流控制TFT控制EL元件中流过的电流，控制EL元件的发射强度，和执行灰度等级显示。

另一方面，当执行数字驱动时，与模拟类型的灰度等级显示不同，通过定时分配驱动执行灰度等级显示。特别地，调整发射时间来提供像颜色等级中的变化的视觉显示。

与液晶显示元件相比，EL元件具有特别快的反应速度，并且因此能够具有非常快速的驱动。因此，EL元件是一个，适合于时间与灰度等级驱动的比值，其中将一个帧划分成多个子帧然后执行灰度等级显示。

本发明是与元件结构相关的技术，并且因此可以使用任何驱动方法。注意能够将实施例3的结构与实施例1或2中的任何一个结构自由地组合。

实施例4

在该实施例中，图7A中所示的像素结构的顶视图与实施例1中的不同。在该实施例中，只有存储电容的结构不同而其他结构基本上与实施例1中的这些相同。另外，图7B是沿图7A中的虚线C-C’的剖面图和图7C是沿图7A中的虚线D-D’的剖面图。由同样的附图标记表示的零件对应于实施例1中的这些。

首先，图5A的状态与实施例1相对应。但是，第二个电极的结构与实施例1中的略有不同，该第二个电极具有与在后面的处理中形成的电容电极连接的部分。然后，形成由有机树脂制成的夹层绝缘膜然后进行蚀刻形成接触孔。在该实施例中，形成到达第二电极的两个接触孔。另外，在该实施例中，首先有选择地除去由有机树脂制成的夹层绝缘膜，来除去接触孔部分与电流供应线彼此相互重叠的部分。然后，增加一个掩模，并且在利用掩模覆盖具有重叠在电流供应线上的部分的夹层绝缘膜136之后，进行蚀刻来形成接触孔。这样，得到其上除去了重叠在电流供应线上的部分和接触孔部分的夹层绝缘膜702。

然后，形成栅极配线145、连接电极141、143和144、和电容电极703。电容电极703与第二电极701电连接。这样，如图7C中所示，通过电容器电极703和电流供应线116以及作为电介质的第一绝缘膜136形成存储电容。

利用上面的结构，可以进一步增加存储电容。

如图7B中所示，通过第二半导体层201和第二电极701与在实施例1中作为电介质的绝缘膜110形成存储电容。

该实施例可以与实施例1～3中的任何一个随意组合。

实施例5

在实施例1中，提出优选地是使用有机EL材料作为EL层。但是，通过使用无机EL材料也可以实现本发明。在这种情况中，由于目前的无机EL材料具有非常高的驱动电压，使用的TFT必须具有抗压特性能够抵抗这种驱动电压。

如果将来开发出了具有非常低的驱动电压的无机EL材料，可以应用到本发明中。

该实施例的结构可以与实施例1～3中的任何一个随意组合。

实施例6

在本发明中，用来作为EL层的有机材料既可以是低分子量有机材料也可以是聚合物(高分子量)有机材料。作为低分子量有机材料，已知的材料集中在Alq₃(三-8-对苯二酚-铝)、TPD(三苯按衍生物)等。作为聚合物有机材料，可以给出π合作聚合物材料。通常，可以给出PPV(polyphenylenevynilene)、PVK(聚乙烯基咔唑polyvynilcarbazole)、聚碳酸酯等。

可以利用例如喷溅涂覆法(也称为溶液涂覆方法)、浸渍涂覆法、分散法、印刷法、喷墨法等简单的薄膜形成方法，形成聚合物(高分子量)有机材料。与低分子量有机材料相比，高分子量有机材料具有高的耐热性。

另外，在安装在根据本发明的EL显示器中的EL元件中的EL层具有电子传输层和正空穴传输层的情况中，该电子传输层和正空穴传输层可以由例如由非晶体硅或非晶体Si_1-xC_x等形成的非晶体半导体的无机材料构成。在非晶体半导体中，存在大量的俘获电平，并且同时，该非晶体半导体在非晶体半导体与其他层接触的接触面上形成大量的接口电平。结果，该EL元件可以以低电压发射光，并且与此同时，可以进行尝试提供高亮度。

此外，向有机EL层中添加搀杂剂(杂质)，和可以改变由有机EL层发射的光的颜色。这些搀杂剂包括DCM1、nile红、lubren、香豆素6、TPB和quinaquelidon。

实施例7

该实施例表示在一个像素中具有三个TFT的像素结构。

图8中表示根据本发明的像素结构的一个特殊例子。另外，图9中表示如图8中所示的像素结构的等效电路。

如图8和9中所示，该像素部分具有以行方向设置的第一栅极配线801，以列方向设置的第二栅极配线802、源极配线803，和电流供应线804。另外，该像素部分包括通过连接电极808与源极配线803连接的开关TFT902，同时第一电极805的一部分与作为栅电极的栅极配线801连接。另外，该像素部分具有通过连接电极810与光发射元件904连接和通过连接电极811与电流供应线804连接的电流控制TFT903。另外，该像素部分具有通过连接电极813与电流供应线804连接的擦除TFT906，同时第三电极807的一部分与作为栅电极的第二栅极配线802连接。

另外，相应的TFT彼此连接，擦除TFT906通过连接电极812与电流控制TFT的栅电极连接，和电流控制TFT903通过连接电极809与开关TFT的漏极区域连接。

在本说明书中，第一栅极配线801与设置在行方向中的具有小岛形状的第一电极805连接。另外，第一栅极配线801形成在第二绝缘膜上从而与后者接触。所述栅配线包括从W、WSix、Al、Cu、Ta、Cr、Mo和多晶Si所构成的组中选择的一种材料，其掺杂有具有传导性的掺杂元素。另一方面，第二栅极配线802与设置在行方向中的具有小岛形状的第三电极807连接。另外，具有小岛形状的第一电极805、第二电极806和第三电极807形成在第一绝缘膜上以与后者接触，如同源极配线803和电流供应线804的情况。

另外，与第一栅极配线801和第二栅极配线802相同，连接电极808～813形成在第二绝缘膜(以下也称为夹层绝缘膜)上。

另外，像素部分包括存储电容905，其中第二半导体层901作为一个电极，覆盖第二半导体层从而与后者接触的绝缘膜作为电介质，第二电极806作为另一个电极。另外，像素电极814重叠在与电流控制TFT903连接的连接电极810上，从而与连接电极810接触。另外，像素电极814的一个端部区域重叠在源极配线803上。实际上，利用像素电极814作为阳极并形成EL层、阴极、保护电极等等，从而完成一个有源矩阵EL显示装置。

关于擦除TFT的工作，参见日本专利申请No.Hei 11-338786。

擦除TFT的漏极与电流控制TFT的栅极连接，使得能够强制改变电流控制TFT的栅极电压。擦除TFT可以是n沟道TFT或p沟道TFT，但优选的是擦除TFT具有与开关TFT相同的结构，使得可以降低截止电流。

另外，在该实施例中，开关TFT和擦除TFT是具有多个栅极的结构。但是，它们不具体限定于此，并且TFT、电流控制TFT和擦除TFT中的至少一个开关可以是多个栅极的结构。如果擦除TFT是多个栅极的结构，可以抑制由于受热引起的擦除TFT的受损。

该实施例提供三个TFT设置在一个像素中的结构，但是，根据本发明的EL显示装置可以具有在一个像素内设置任何数量的TFT的结构。例如，可以设置4～6个或更多个TFT。实现本发明可以不限制EL显示装置的像素结构。

实施例8

该实施例表示一个例子，其中重叠在像素电极的一个端部区域上从而与后者接触的绝缘体重叠在电流供应线或位于条带中的源极配线上。

图10只表示实施例7的一个电极的顶视图。为了简化说明尽管半导体层和接触孔实际存在但被省略了。另外，由相同的附图标记表示的部件是相同的零件。在图10中，绝缘体形成在由点划线来在中间的区域上并且重叠在电流供应线804上。

首先，在得到实施例7中所示的图8的状态之后，形成有机绝缘膜然后以所希望的结构蚀刻。由有机树脂膜形成的绝缘体1000和1001以条带形成，从而覆盖像素电极814的端部区域。然后，EL层1002形成在由有机树脂膜形成的绝缘体1000和1001之间。至此以后，在整个表面上形成阴极1003，和在其上形成保护电极1004和保护绝缘膜1005。这些绝缘体1000和1001起到防止在相邻的像素电极之间发生短路的作用。另外，这些绝缘体1000和1001起到防止在是阳极的像素电极814与阴极1003之间发生短路的作用。

该实施例表示绝缘体以条带设置的一个例子，但它们不限于此而且可以是一种结构，其中设置覆盖除了像素电极的开口部分以外的部分的绝缘体。

实施例9

在该实施例中，在有源矩阵EL显示装置中，为了抑制所产生的图像亮度的不一致性，下面表示确定阈值电压变化的范围ΔVth和沟道宽度W与沟道长度L的比值W/L的方法。

表示一个例子，其中相应的像素之间的发光亮度的差值抑制在±n％之内。

首先，从表达式1中推导出表达式2。

Id = \frac{1}{2} \times μ \times C_{c} \times \frac{W}{L} \times {(V_{gs} - V_{th})}^{2}

表达式1

\frac{W}{L} \times {(V_{gs} - V_{th})}^{2} = \frac{2 \times Id}{μ \times C_{c}}

表达式2

当形成TFT时迁移率μ和栅极电容的电容C₀是固定的。另外，当EL元件准备以所希望的发光亮度发光时，由于EL元件的发光亮度和电流强度具有线性关系，同样漏极电流Id的值是固定的。因此，通过用常数A代替表达式2的右侧得到表达式3。

\frac{W}{L} \times {(V_{gs} - V_{th})}^{2} = A

表达式3

另外，在相应的像素之间的发光亮度的差值抑制在±n％之内的情况中，通过下面的表达式4和表达式5，表示阈值电压变化ΔVth和沟道宽度W与沟道长度L的比值W/L之间的关系表达式。

\frac{A}{{(V_{{gs}_{(\max)}} - V_{th})}^{2}} \leq \frac{W}{L} \leq \frac{A}{{(100 + 10 \sqrt{100 + n}) Δ V_{th} / n}^{2}}

表达式4

- (100 + 10 \sqrt{100 + n}) / n \sqrt{\frac{A}{(W / L)}} \leq {ΔV}_{th} \leq (100 + 10 \sqrt{100 + n}) / n \sqrt{\frac{A}{W / L}}

表达式5

如果确定ΔVth和W/L的值位于满足上述表达式4和表达式5的限制内，漏极电流Id的变化可以抑制在±n％之内。

例如，在通过TFT的制造处理将阈值电压的变化ΔVth固定的情况中，在阈值电压的变化ΔVth的基础上，通过表达式4和表达式5确定沟道宽度W与沟道长度L的比值W/L的范围。

另外，在通过设计固定沟道宽度W与沟道长度L的比值W/L的情况中，基于沟道宽度W与沟道长度L的比值W/L，通过表达式4和表达式5确定阈值电压的变化ΔVth。

利用上述结构，根据本发明的EL显示器可以抑制由每个像素的电流控制TFT的阈值电压的变化引起的亮度不一致。实际上，希望相应像素之间的发光亮度的差别设定在±5％内，优选的是±3％内。

另外，该实施例的结构可以与实施例1～6的任何一个结构随机地组合。

实施例10

该实施例表示在上述各个实施例中形成EL层所使用的薄膜形成装置。

将参照图11描述根据该实施例的薄膜形成装置。参照图11，附图标记1101表示运载腔(A)，和运载机械(A)1102设置在运载衬底1103的运载腔(A)1101中。运载腔(A)1101处于降低的气压环境中并且通过门与相应的处理腔隔绝。当门打开时，通过运载机械(A)执行衬底向各自的处理腔的传送。另外，为了降低运载腔(A)1101内的压力，可以使用排气泵，例如水压旋转式泵、机械升压泵、涡轮分子泵或低温泵，并且由于对于除去湿气很有效，低温泵是优选的。

在图11的薄膜形成装置中，排气端口1104设置在运载腔(A)1101的一个侧表面上，和排气泵位于排气端口1104的下面。该结构的优点在于排气泵的维护是方便的。

至此以后，将描述相应的处理腔。由于运载腔(A)1101处于降低的气压环境中，在直接与运载腔(A)1101连接的所有处理腔中提供排气泵(没有示出)。该排气泵可以是水压旋转式泵、机械升压泵、涡轮分子泵或低温泵。

首先，附图标记1105表示进行衬底的设定(定位)的库存腔，也称为装载锁定腔。库存腔1105通过门1100a与运载腔(A)1101隔绝，其中其上设有衬底1103(没有显示)的运载器位于其中。库存腔1105可以分成两个部分用于接受衬底和取出衬底。另外，库存腔1105包括上面提到的排气泵和清洗管线，用来引入高纯度的氮气或稀有气体。

另外，在该实施例中，衬底1103以其上形成元件的衬底1103的表面朝下的状态下放在运载器上。这是因为当进行汽相淀积(通过喷溅或蒸发进行薄膜淀积)时，面朝下的系统(也称为depo-up系统)容易进行处理。面朝下的系统是一种系统，其中薄膜在元件要形成的衬底表面朝下的状态下形成，由此可以防止灰尘粘到衬底上。

然后，附图标记1106表示运载腔(B)，其通过门1100b与库存腔1105连接并且具有运载机械(B)1107。另外，附图标记1108表示焙烤室，其通过门1100c与运载腔(B)1106连接。焙烤室1108具有翻转衬底的表面的机械。也就是说，通过面朝下系统运载的衬底向面朝上系统转换一次。这是因为通过面朝上系统进行接下来的使用旋转涂覆机1109的处理。相反地，已经受到旋转涂覆机1109处理的衬底再返回到焙烤室1108然后焙烤。然后，衬底的上面向下翻转，并且面朝上的系统转变成面朝下的系统。至此以后，该衬底返回到库存腔1105。

附带地，具有旋转涂覆机的薄膜形成腔1109通过门1100d与运载腔(B)1106连接。具有旋转涂布机的薄膜形成腔1109是薄膜形成腔，通过在衬底上涂布包含EL材料的溶液形成包括EL材料的薄膜。在该实施例中，从具有旋转涂覆机的薄膜形成腔1109中的高分子量(聚合物)有机EL材料中形成薄膜。形成在薄膜中的EL材料不仅用于光发射层还用于电荷注入层或电荷传输层。另外，可以使用任何已知的高分子量的有机EL材料。

形成光发射层的相应的有机EL材料可以是PPV(polyphenylenevynileve)电介质、PVK(聚乙烯基咔唑polyvynilcarbazole)电介质或聚碳酸酯电介质。还称为π共轭聚合物。另外，用于电荷注入层的有机EL材料可以是PEDOT(聚噻吩)或Pani(聚苯胺)。

该实施例表示具有旋转涂覆机的薄膜形成腔。但是，本发明不限于这种旋转涂覆机和使用分配器的薄膜形成腔，除了旋转涂布机以外可以使用印刷或喷墨法。

另外，当形成具有将实施例1～9中的任何一个结构与该实施例的结构随机组合的结构的EL层时，可以使用根据该实施例的薄膜形成装置。

实施例11

根据本发明制造的EL显示装置是自发射类型的，并且因此与液晶显示装置相比较，在光亮的地方表现出更优秀的显示图像的识别能力。另外，该EL显示装置具有更宽的视角。因此，该EL显示装置可以应用于多种电子装置的显示区域中。例如，为了在大尺寸的显示屏上观看TV节目等，可以使用根据本发明的自发射装置作为具有30英寸对角线尺寸或更大(通常是40英寸或更大)的EL显示器(即，EL显示装置安装到框架中的显示器)的显示部分。

该EL显示器包括用来显示信息的全部种类的显示器，例如个人计算机的显示器、用于接收TV广播节目的显示器、用于广告显示的显示器。另外，根据本发明的EL显示装置可以用来作为其他多种电子装置的显示器。

这种电子装置包括摄像机、数码照相机、眼镜型显示器(安装在头上的显示器)、汽车导航系统、声音复制装置(音频设备等)、笔记本型个人计算机、游戏机、便携式信息终端(手提电脑、便携式电话、便携式游戏机、电子记事本等等)、包括记录介质的图像重放装置(更具体地，可以重放记录介质例如激光唱盘(CD)、激光影碟(LD)、数字视频盘(DVD)，并且包括用于显示所重放的图像的显示器的装置)等等。具体地，在便携式信息终端的情况中，EL显示装置的使用是优选的，由于很可能从倾斜的方向观看的便携式信息终端通常需要具有宽的视角。图12A～13B分别表示这些电子装置的各种具体的例子。

图12A表示一种EL显示器，包括框架2001、支撑台2002、显示部分2003等等。本发明可以应用到该显示部分2003。该EL显示器是这种EL显示类型的并且因此需要没有背景(不可见)光。因此，其显示部分的厚度比液晶显示装置薄。

图12B表示一种摄像机，包括主体2101，显示部分2102，音频输入部分2103，操作开关2104，电池2105，图像接受部分2106等等。根据本发明的自发射装置可以用来作为EL显示部分2102。

图12C表示安装在头上的类型的EL显示器的一部分(右-左件)，包括主体2201，信号电缆2202，头部固定带2203，显示部分2204，光学系统2205，自发射装置2206等等。本发明可以应用到EL显示装置2206中。

图12D表示包括记录介质(特别是DVD重放装置)的图像重放装置，包括主体2301，记录介质(DVD等)2302，操作开关2303，显示部分(a)2304，另一个显示部分(b)2305等等。显示部分(a)主要用于显示图像信息，而显示部分(b)主要用于显示字符信息。根据本发明的EL显示装置可以用来作为这些显示部分(a)和(b)。该包括记录介质的图像重放装置还包括CD重放装置和游戏机等。

图12E表示便携式(手提)计算机，包括主体2401，摄像部分2402，图像接受部分2403，操作开关2404，显示部分2405等等。根据本发明的EL显示装置可以用来作为显示部分2405。

图12F表示个人计算机，包括主体2501，框架2502，显示部分2503，键盘2504等等。根据本发明的EL显示装置可以用来作为显示部分2503。

在将来当能够从EL材料发射出具有更亮的亮度的光时，根据本发明的EL显示装置可以应用到前板型或后板型投影仪中，其中通过投影到透镜等手段放大包括输出图像信息的光。

前面提到的电子装置更适合用来显示通过电信通道例如Internet、CATV(电缆电视系统)分配的信息，并且更具体地适合于显示运动的图像信息。由于EL材料可以表现出高的反应速度，EL显示装置适合于显示运动的图像。但是，如果像素之间的轮廓变得不清楚，作为整体的运动的图像不能清楚地显示。由于根据本发明的EL显示装置可以使得像素之间的轮廓清楚，将本发明的EL显示装置应用到电子装置的显示部分具有明显的优点。

由于EL显示装的发射光的部分消耗功率，所以希望它以其中的发光部分尽可能小的方式显示信息。因此，当EL显示装置应用到主要显示字符信息的显示部分中时，例如，便携式信息终端的显示部分，和更具体地，便携式电话或汽车音频设备，需要驱动该EL显示装置，使得通过发光部分形成字符信息而非发射部分对应于背景。

现在参见图13A，显示一种便携式电话，包括主体2601，音频输出部分2602，音频输入部分2603，显示部分2604，操作开关2605，和天线2606。根据本发明的EL显示装置可以用来作为显示部分2604。通过在黑颜色的背景上显示白颜色的字符，显示部分2604可以降低便携式电话的功率消耗。

图13B表示一种声音重放装置，具体词语是汽车音频设备，包括主体2701，显示部分2702和操作开关2703和2704。根据本发明的自发射装置可以用来作为显示部分2702。尽管在该实施例中表示了固定式的汽车音频设备，本发明也可以应用到移动式的音频设备中。通过在黑颜色的背景上显示白颜色的字符，显示部分2702可以降低功率消耗，对于便携式的音频特别有益。

如上所提到的，本发明可以不同地应用到所有领域的广阔范围内的电子装置中。通过利用具有将实施例1至10中的结构自由地组合的结构的EL显示装置，得到本实施例中的电子装置。

如上所述，根据本发明，可以实现具有一种像素结构的有源矩阵EL显示装置，其中的像素结构实现高的孔径比而没有增加掩模数量和处理的步骤。

为了解释和说明的目的，已经给出了前面的本发明的优选实施例的描述。不应当认为它是彻底的或将本发明限制在所公开的精确形式中，并且各种变形和变化可以落入上述教导的范围内或者可以从本发明的实践中得到。为了解释本发明的原理和它的实际应用选择和描述这些实施例，使得本领域的技术人员能够在不同的实施例中和利用不同的改进应用本发明，从而适合于具体的使用企图。打算通过所附的权利要求和它们的等价物限定本发明的范围。

Claims

1.一种电致发光显示装置，包括：

包括多个象素的象素区域，各象素包括：

一个开关晶体管；

一个电流控制晶体管；

一个发光元件；

其中，所述开关晶体管包括：

一个半导体层，形成在衬底上；

一个源极区域和一个漏极区域，形成在所述半导体层中；

一个沟道形成区域，形成在所述半导体层中，位于所述源极区域和所述漏极区域之间；

一个栅电极，形成在所述沟道形成区域之上，而一个栅极绝缘膜位于其间；

一个夹层绝缘膜，形成在所述栅电极上；以及

连接于所述栅电极的栅极配线，形成在所述夹层绝缘膜之上，并重叠所述沟道形成区域。

2.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中所述半导体层具有由所述栅极配线覆盖的区域。

3.根据权利要求2所述的电致发光显示装置，其中所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域和所述漏极区域之间的区域。

4.根据权利要求2所述的电致发光显示装置，其中所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域和所述源极区域之间的区域。

5.根据权利要求2所述的电致发光显示装置，其中所述半导体层包括多个沟道形成区域；所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域之一和另一沟道形成区域之间的区域。

6.根据权利要求1所述的电致发光显示装置，其中所述各象素还包括：

一个擦除晶体管。

7.一种电致发光显示装置，包括：

包括多个象素的象素区域，各象素包括：

一个开关晶体管；

一个电流控制晶体管；

一个擦除晶体管；

一个发光元件；

其中，所述擦除晶体管包括：

一个半导体层，形成在衬底上；

一个源极区域和一个漏极区域，形成在所述半导体层中；

一个栅电极，形成在所述沟道形成区域上，而一个栅极绝缘膜位于其间；

一个夹层绝缘膜，形成在所述栅电极之上；以及

8.根据权利要求7所述的电致发光显示装置，其中所述半导体层具有由所述栅极配线覆盖的区域。

9.根据权利要求7所述的电致发光显示装置，还包括一个源极配线，其中所述栅电极和所述源极配线由相同材料制成。

10.根据权利要求7所述的电致发光显示装置，还包括第一栅极配线和第二栅极配线，其中每个所述栅极配线包括从由W、WSix、Al、Cu、Ta、Cr、Mo和多晶Si构成的组中选择的一种材料，其掺杂有具有传导性的掺杂元素。

11.根据权利要求7所述的电致发光显示装置，其中所述栅电极包括所述电流控制晶体管的一个栅电极，该电极连接于所述开关晶体管的漏极区域。

12.一种具有电致发光显示装置的电子装置，包括：

包括多个象素的象素区域，各象素包括：

一个开关晶体管；

一个电流控制晶体管；

一个发光元件；

其中，所述开关晶体管包括：

一个半导体层，形成在衬底上；

一个源极区域和一个漏极区域，形成在所述半导体层中；

一个夹层绝缘膜，形成在所述栅电极上；以及

13.根据权利要求12所述的具有电致发光显示装置的电子装置，该电子装置是从由个人计算机、摄像机、便携式信息终端、数码照相机、数字影碟播放器和电子游戏装置组成的一组中选择的一个装置。

14.根据权利要求12所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述半导体层具有由所述栅极配线覆盖的区域。

15.根据权利要求14所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域和所述漏极区域之间的区域。

16.根据权利要求14所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域和所述源极区域之间的区域。

17.根据权利要求14所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述半导体层包括多个沟道形成区域；所述半导体层的由所述栅极配线覆盖的所述区域包括位于所述沟道形成区域之一和另一沟道形成区域之间的区域。

18.根据权利要求12所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述各象素还包括：

一个擦除晶体管。

19.根据权利要求18所述的具有电致发光显示装置的电子装置，该电子装置是从由个人计算机、摄像机、便携式信息终端、数码照相机、数字影碟播放器和电子游戏装置组成的一组中选择的一个装置。

20.一种具有电致发光显示装置的电子装置，包括：

包括多个象素的象素区域，各象素包括：

一个开关晶体管；

一个电流控制晶体管；

一个擦除晶体管；

一个发光元件；

其中，所述擦除晶体管包括：

一个半导体层，形成在衬底上；

一个源极区域和一个漏极区域，形成在所述半导体层中；

一个夹层绝缘膜，形成在所述栅电极之上；以及

21.根据权利要求20所述的具有电致发光显示装置的电子装置，该电子装置是从由个人计算机、摄像机、便携式信息终端、数码照相机、数字影碟播放器和电子游戏装置组成的一组中选择的一个装置。

22.根据权利要求20所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述半导体层具有由所述栅极配线覆盖的区域。

23.根据权利要求20所述的具有电致发光显示装置的电子装置，还包括一个源极配线，其中所述栅电极和所述源极配线由相同材料制成。

24.根据权利要求20所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述栅极配线包括从由W、WSix、Al、、Cu、Ta、Cr、Mo和多晶Si构成的组中选择的一种材料，其掺杂有具有传导性的掺杂元素。

25.根据权利要求20所述的具有电致发光显示装置的电子装置，其中所述栅电极包括所述电流控制晶体管的一个栅电极，该电极连接于所述开关晶体管的漏极区域。