CN1291792A - 电致发光显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种高效率薄膜沉积方法,用于精确地薄膜沉积由聚合物制成的有机EL材料而没有任何偏移。象素区被棱分割为多个象素行,薄膜沉积装置的头部沿着象素行扫描从而同时把红光发射层涂敷液体、绿光发射层涂敷液体和蓝光发射层涂敷液体涂敷成条状。然后进行热处理以便形成发射红、绿和蓝色光的光发射层。

Description

电致发光显示器件及其制造方法
本发明涉及包括EL元件的EL显示器件，所述EL元件由夹在阳极和阴极之间的能够获得EL(电致发光)的有机发光材料(后面称为有机EL材料)构成，所述阳极和阴极形成在基片上，以及制造以EL显示器件作为显示部分(显示器或者显示监视器)的电子装置(电子设备)的方法。应该注意上述EL显示器件也称为OLED(有机发光二极管)。
近年来，采用EL元件作为自发光元件的显示器件(EL显示器件)的研究获得了发展，所述自发光元件利用有机发光材料的EL现象。因为EL显示器件是自发光类型，它不象液晶显示器件那样需要背景光。而且，由于EL显示器件的视场角较宽，发现它可以作为户外使用的移动设备的理想显示部分。
有两种类型的EL显示器件，无源型(简单矩阵类型)和有源类型(有源矩阵类型)。两种类型EL显示器件的研究正在活跃进行。特别地，有源矩阵EL显示器件目前引起很大的兴趣。关于用于形成发光层的有机EL材料正在对低分子有机EL材料和高分子有机EL材料(有机聚合物EL材料)进行研究，所述发光层可以作为EL元件的芯。高分子有机EL材料更引人注意，因为它们比低分子有机EL材料更容易处理，而且具有高耐热特性。
关于高分子有机EL材料的薄膜沉积方法，Seiko Epson，Co．Ltd提出的墨喷方法被认为最好的方法。日本专利申请公开平10-12377、日本专利申请公开平10-15967和日本专利申请公开平11-54270等可以看作是关于这一技术的。
然而，在墨喷方法中，高分子有机EL材料被喷涂在应用表面上。因此，如果应用表面与墨喷头喷嘴之间的距离设置不合适，液滴将被喷射在不需要应用的部件上，导致称为变化曲线的问题发生。注意关于变化曲线的细节在上述日本专利申请公开平11-54270中批露了，其中产生距离喷射定位靶0．5μm或更多的偏差。
鉴于上述问题完成了本发明，本发明的目的是提供一种高生产率薄膜沉积装置，用于精确沉积由聚合物制成的有机EL材料薄膜，而不产生任何位置偏移。本发明的再一个目的在于提供一种利用这种装置的EL显示器件及其制造方法。本发明的另一个目的在于提供一种利用EL显示器件作为它的显示部分的电子设备。
为了实现上述目的，本发明的特征在于利用分配器式的薄膜沉积装置把红、绿、蓝发光层形成条形。应该注意条形包括长宽比为2或更大的长而窄的长方形、长短轴之比为2或更大的长而窄的椭圆形。本发明的薄膜沉积装置示于图1中。
图1是示出当实施本发明时由π共轭基聚合物制成的有机EL材料的薄膜沉积状态的示意图。在图1A中象素区111、源极侧驱动器电路112、以及栅极侧驱动电路113都由TFT形成，它们被形成在基片10上。被多根连接到源极侧驱动器电路112上的源极连线和多根连接到栅极侧驱动电路113上的栅极连线包围的区域是一个象素。TFT和电连接到TFT上的EL元件形成在象素内。因此，象素区111由排列成矩阵的这样的象素形成。
这里，参考标号114a表示发红光的有机EL材料和溶剂(后面称为红光发射层涂敷液体)的混合物；参考标号114b表示发绿光的有机EL材料和溶剂(后面称为绿光发射层涂敷液体)的混合物；而参考标号114c表示发蓝光的有机EL材料和溶剂(后面称为蓝光发射层涂敷液体)的混合物。注意对于这些涂敷液体，聚合物是有机EL材料，有将聚合材料直接溶解到溶剂中以便应用的方法，或者完成热聚合到材料上的方法，这是通过把单体溶解到溶剂中然后进行薄膜沉积形成的，以便形成聚合物。无论哪种方法在本发明都可以使用。利用处理成聚合物或溶解在溶剂中的有机EL材料的例子在这里示出。
在本发明的情况下，红光发射层涂敷液体114a、绿光发射层涂敷液体114b和蓝光发射层涂敷液体114c分别从薄膜沉积装置中排放出来并沿着箭头所示方向施加。换句话说，在将发红光的象素行、将发绿光的象素行和将发蓝光的象素行中，同时形成条形发光层(严格地说是发光层母体)。
注意这里说的象素行表示棱121分隔开的一行象素，所述棱121形成在源极连线上部。也就是说，包括多个沿着源极连线串联排列的一行象素称为象素行。这里介绍棱121形成在源极连线上部的情况，但是棱121也可以设置在栅极连线的上部。在这种情况下，包括多个沿着栅极连线串联排列的一行象素称为象素行。
因此，象素区111可以看作是被设置在多根源极连线或栅极连线上部的条形棱分开的多个象素行组件。当这样看待象素行时，也可以说象素区111由其中形成有发红光的条形发光层的象素行、其中形成有发绿光的条形发光层的象素行和其中形成有发蓝光的条形发光层的象素行构成。
而且，因为上述条形棱设置在多根源极连线或栅极连线的上部，实质上，象素区111也可以看作被源极连线或栅极连线分开的多个象素行装置。
然后，在图1B中示出当完成图1A中所示的应用处理之后薄膜沉积装置的头部(也可以称为排放部)的状态。
参考标号115表示薄膜沉积装置的头部，其中用于红色的喷嘴116a、用于绿色的喷嘴116b和用于蓝色的喷嘴116c连接在上面。而且，红光发射层涂敷液体114a、绿光发射层涂敷液体114b和蓝光发射层涂敷液体114c存储在各自的喷嘴内。向填充有惰性气体的管117施加压力以便把这些涂敷液体排放到象素区111。向着图的前方沿着限定空间在垂直方向上扫描头部115从而完成图1A所示的应用处理。
注意在本发明的说明书中，头部表示为被扫描。特别地，利用X-Y平台在垂直或水平方向移动基片。这样，头部相对在垂直或水平方向上扫描基片。当然，可以固定基片以便头部本身完成扫描。然而从稳定的角度看，首选的方法是移动基片。
图1C是参考标号118表示的排放部附近的放大示意图。形成在基片110上的象素区111是包括多个TFT119a至119c和多个象素电极120a至120c的多个象素装置。在图1B中，当喷嘴116a至116c被惰性气体加压时，由于这一压力，涂敷液体114a至114c将从喷嘴116a至116c排出。
注意树脂材料形成的棱121设置在象素之间的间隙内以便阻止涂敷液体混合到象素之间的间隙内。在这一结构中，使得棱121的宽度(由光刻工艺的分辨率确定)很窄以便象素区的集成化程度提高，从而可以获得高分辨率图象。特别地，在涂敷液体的粘度在1至30cp的情况下是有效的。
然而，如果涂敷液体的粘度为30cp或更大，或者如果涂敷液体呈溶胶或凝胶形式，那么可以在结构上省去棱。换句话说，只要在施加涂敷液体之后涂敷液体和应用表面之间的接触角足够大，涂敷液体就不会不必要地扩散。因此，不需要设置防止涂敷液体不必要扩散的棱。在这种情况下，发光层的最终形状将形成为卵形(长而窄的椭圆型，长短轴之比为2或更大)，通常长而窄的椭圆型从象素区的一端延伸到另一端。
关于形成棱121的树脂材料可以使用丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺以及聚伊末酰胺(polyimeamide)。如果事先在这些树脂材料中提供碳或黑色填料或类似物质以便使得树脂材料发黑，那么可以使用棱121作为象素之间的遮光膜。
此外，通过把利用光反射镜的传感器连接在靠近喷嘴116a、116b和116c中任何一个顶部，可以调整应用表面与喷嘴之间的距离以便总是保持固定距离。而且，提供用于调整喷嘴116a至116c之间对应于象素间距(象素之间的距离)的间隙的机构允许把喷嘴应用到具有任何象素间距的EL显示器件。
这样，施加从喷嘴116a至116c排出的涂敷液体114a至114c以便覆盖各个象素电极120a至120c。在施加完涂敷液体114a至114c之后，在真空中进行热处理(烘干处理或高热处理)以便挥发掉包含在涂敷液体114a至114c中的有机溶剂，从而形成由EL有机材料制成的发光层。因此，使用在低于EL有机材料玻璃化温度(Tg)的温度下挥发的有机溶剂。而且，最终形成的发光层的薄膜厚度由EL有机材料的粘度确定。在这种情况下，虽然可以通过选择有机溶剂或者添加剂调整粘度，但是优选粘度在1至50cp之间(最好是在5至20cp之间)。
如果在有机EL材料中有许多易于变成结晶晶核的杂质，当挥发有机溶剂时结晶有机EL材料的可能性变大。当有机EL材料结晶之后，发光效率降低，因此是不希望的。希望有机EL材料中尽可能不含有杂质。
为了减少杂质，溶剂和EL有机材料被高度提纯，而且当把溶剂与EL有机材料混合时保持环境尽可能地清洁很重要。对于溶剂和EL有机材料的提纯，最好反复进行诸如蒸发、升华、过滤、再结晶、再沉淀、色谱法、渗析法等工艺。希望最终把诸如金属元素和碱金属元素的杂质减少到0．1ppm或更少(最好是0．01ppm或更少)。
此外，最好在施加利用图1所示的薄膜沉积装置形成的含有EL有机材料的涂敷液体时对环境给予足够的重视。更具体地说，希望上述EL有机材料的薄膜沉积在填充诸如氮气的惰性气体的洁净室和在手套式工作箱中进行。
因此，利用薄膜沉积装置，发射红、绿和蓝光的三种类型发光层可以同时形成。因此，由高分子有机EL材料制成的发光层可以高生产率形成。此外，不同于墨喷方法，本发明的方法能够把条形涂敷液体施加到没有间隔的象素行，导致大大提高的生产率。
在附图中：
图1A至1C是本发明的EL有机材料的应用处理的示意图；
图2是象素区的截面结构的示意图；
图3A至3B分别是象素区上部结构和构成的示意图；
图4A至4E是EL显示器件的制造过程的示意图；
图5A至5D是EL显示器件的制造过程的示意图；
图6A至6C是EL显示器件的制造过程的示意图；
图7是示出EL显示器件的外观示意图；
图8是示出EL显示器件的电路方块结构的示意图；
图9是象素区的放大示意图；
图10是EL显示器件的抽样电路的元件结构的示意图；
图11A至11B分别是有源矩阵EL显示器件的上部结构和截面结构的示意图；
图12A至12B分别是本发明的有机EL材料的应用处理的示意图和象素区的放大示意图；
图13是无源型EL显示器件的截面构造的示意图；
图14A和14B是象素区的放大图；
图15是无源型EL显示器件的截面构造图；
图16是本发明的有机EL材料的应用处理图；
图17A至17C是示出头部的喷嘴的排列的视图；
图18A至18F是电子设备的具体例子的视图；
图19A和19B是电子设备的具体例子的视图；
图20是有源矩阵EL显示器件的截面构造图；
图21A和21B是基片的粘接过程的视图；
图22A和22B是基片的分离过程的视图；
图23是有源矩阵EL显示器件的截面构造图；
图24A至24C是EL显示器件的象素的组成的视图；
图25A和25B分别是电流控制TFT的结构和象素组成的视图。
将参考图2、3A和3B描述本发明的几个实施例。图2示出根据本发明的EL显示器件中的象素区的截面图。图3A示出象素区的顶视图，图3B示出它的电路结构。在实际结构中，象素被布置在多条线中以便形成矩阵，从而形成象素区(图象显示部分)。图2示出沿着图3A中的线A-A′剖开的截面图。因此，在这两个图中相同的元件通常使用相同的参考标号表示，而且理解该结构最好同时参考这两个图。此外，在图3A中的顶视图中示出的两个象素具有相同的结构。
在图2中，参考标号11表示基片，而12表示基本绝缘膜(后面称为基膜)。关于基片11，可以使用玻璃基片、玻璃陶瓷基片、石英基片、硅基片、陶瓷基片、金属基片、或者塑料基片(包括塑料膜)。
此外，基膜12对于包括活动离子的基片或具有导电性的基片尤其有益，但是对于石英基片就不必设置。关于基膜12，可以使用含有硅的绝缘膜。在本说明书中，“含有硅的绝缘膜”是指含有预定比例的硅和氧或氮的绝缘膜，具体地说，是指氧化硅膜、氮化硅膜、或者氮氧化硅膜(表示为SiOxYy)。
最好为基膜12提供热辐射功能以便扩散掉TFT中产生的热量，目的是防止TFT或者EL元件损坏。可以利用任何已知的材料提供热辐射功能。
在该例子中，在一个象素中具有两个TFT。TFT201作为开关元件(后面称为开关TFT)，而TFT202作为电流控制元件，用于控制流经EL元件的电流量(后面称为电流控制TFT)。TFT201和202二者都由n沟道TFT构成。
因为n沟道TFT的场效应迁移率比p沟道TFT的场效应迁移率高，所以n沟道TFT能够以较高速率工作和接收大量电流。而且，与p沟道TFT相比相同的电流量可以流经较小尺寸的n沟道TFT。因此，最好使用n沟道TFT作为电流控制TFT，因为这样导致显示部分的有效发光表面面积提高。
p沟道TFT具有优点，例如其中热载流子的注入几乎不成为问题，而且截止电流小。这样，已经有报道p沟道TFT用作开关TFT或电流控制TFT的结构。然而，在本发明中，通过提供LDD区域的结构，即使在n沟道TFT中也能克服关于热载流子的注入和小截止电流的问题。因此，象素中的所有TFT可以由n沟道TFT构成。
然而，本发明并不限于开关TFT和电流控制TFT由n沟道TFT构成的情况。开关TFT和电流控制TFT二者或其中之一可以使用p沟道TFT。
开关TFT 201形成为具有源区13、漏区14、包括LDD区15a至15d的有源层、高浓度杂质区16及沟道形成区17a和17b、栅极绝缘膜18、栅极19a和19b、第一层间绝缘膜20、源极连线21、以及漏极连线22。
此外，如图3A和3B所示，栅极19a和19b通过不同材料制成(比栅极19a和19b的电阻率低)的源极连线211彼此电连接，从而形成双源极结构。当然不仅可以使用双源极结构，也可以使用所谓的多源极结构(包括有源层的结构，其中含有两个或多个沟道形成区，彼此串联)，诸如三源极结构。
多源极结构对于降低截止电流十分有益。根据本发明，具有低截止电流的开关元件可以通过使得象素中的开关元件201具有多源极结构实现。
此外，有源层由包括晶体结构的半导体膜形成。它可以是单晶半导体膜、多晶半导体膜、或微晶半导体膜。栅极绝缘膜18可以由含有硅的绝缘膜形成。而且，任何类型的导电膜可以用作栅极、源极连线或者漏极连线。
而且，在开关TFT201中，LDD区15a至15d设置成不覆盖栅极19a和19b。这样的结构对于降低截止电流是十分有益的。
为了降低截止电流，更好地是在沟道形成区和LDD区之间设置偏置区(由与沟道形成区相同组分的半导体层制成，而且上面不加栅电压)。此外，在具有两个或多个栅极的多栅极结构的情况下，位于沟道形成区之间的高浓度杂质区对于减低截止电流是有效的。
如上所述，如果多栅极结构TFT用作象素的开关TFT201，可以大大降低截止电流。换句话说，低截止电流意味着施加到电流控制TFT的栅极上的电压可以保持较长时间。因此，用于保持电位的电容器，诸如图2中所示的日本专利申请公开平10-189252中所描述的电容器，可以制成较小，而且即使省去，也可以保持能够保持电流控制TFT的栅电压直到下一个记录周期的优点。
然后，电流控制TFT202形成为具有源区31、漏区32、包括LDD区33和沟道形成区34的有源层、栅极绝缘膜18、栅极35、第一层间绝缘膜20、源极连线36、以及漏极连线37。虽然所示栅极35具有单栅极结构，它也可以具有多栅极结构。
如图2所示，开关TFT201的漏极连接到电流控制TFT202的栅极上。更具体地说，电流控制TFT202的栅极35通过漏极连线22电连接到开关TFT201的漏区14上。而且，源极连线36连接到电源线212上(见图3A)。
电流控制TFT202是用于控制将注入到EL元件203中的电流量的器件。然而，考虑到可能损坏EL元件，最好不允许大量电流流入。因此，为了防止超载电流流经电流控制TFT202，最好它的沟道长度(L)设计成较长。希望沟道长度(L)设计成每个象素0．5至2μm(最好是1至1．5μm)长。
从上面的描述来看，如图9所示，开关TFT的沟道长度L1(其中L1=L1a+L1b)和沟道宽度W1以及电流控制TFT的沟道长度L2和沟道宽度W2最好如下设置：W1在0．1至5μm(通常是0．5至2μm)范围内；W2在0．5至10μm(通常是2至5μm)范围内；L1在0．2至18μm(通常是2至15μm)范围内；以及L2在1至50μm(通常是10至30μm)范围内。然而，本发明并不限于上述数值。
将形成在开关TFT201内的LDD区的长度(宽度)设置在0．5至3．5μm范围内，通常是2．0至2．5mμ范围内。
如图2所示的EL显示器件的特征在于LDD区33设置在电流控制TFT 202的漏区32和沟道形成区34之间，而且部分LDD区33通过栅极绝缘膜18覆盖栅极35。
为了电流控制TFT202提供电流使得EL元件204发光，最好采取措施防止由于热载流子注入而产生的损坏，如图2中所示。
注意到为了抑制截止电流的数值，形成LDD区是有效的，以便于和栅极的一部分重叠。在这种情况下，与栅极重叠的区域抑制热载流子的注入，而且不与栅极重叠的区域阻止了OFF电流值。
重叠栅极的LDD区的长度在这点上可以是0．1μm到3μm(最好在0．3μm到1．5μm)，而且，在提供不与栅极重叠的LDD区域的情况下，LDD区域的长度可以是1．0μm到3．5μm(最好在1．5μm和2．0μm之间)。
也可以使用寄生电容(也称做栅电容)作为用于保持电势(保持电荷)的电容，寄生电容在栅极和通过栅绝缘膜与栅极重叠的LDD区域之间的区域形成的。在本实施例里，形成在图2中示出的LDD区域33，从而在栅极35和LDD区域33之间形成栅电容。这个用来保持电势的栅电容(如在图2中所示)在日本专利申请公开平10-189252中公开了。
当然，如果做一个专用电容也没有关系。然而，采用诸如本发明的结构形成电容，能够在极小的区域里形成保持电势的电容，而且能够提高象素的有效发光表面面积(能够取出EL元件发射的光的表面面积)。
对于电流控制TFT202而言，载流子(这里是电子)的流动方向总是相同的，因此作为阻止热载流子的措施，仅在漏区形成LDD区就足够了。
从尽可能地增加电流量的观点考虑，增加电流控制TFT202的有源层的薄膜厚度(特别地，在沟道形成区的厚度)也是有效的(较好在50到100nm的范围内，更好是在60到80nm的范围内)。另一方面，对于开关TFT201的情况，从减小OFF电流的观点考虑，降低电流控制TFT202的有源层(特别地，在沟道形成区的厚度)的薄膜厚度也是有效的(最好在20到50nm的范围内，更好是在25到40nm的范围内)。
进一步，在本实施例中，电流控制TFT202表示为单栅极结构。然而，它也可以是串联在一起的许多TFT组成的多栅极结构。而且，电流控制TFT也可具有这样的结构：多个TFT按行(并行)连接在一起，实质上将沟道形成区分割成许多区域，从而进行高效热辐射。这样的结构作为防止热造成恶化的措施是有效的。
下面，参考标号38表示第一钝化膜，它的薄膜厚度可以形成在10nm到1μm之间(最好在200和500nm之间)。含有硅的绝缘膜(尤其是氮氧硅薄膜或氮化硅薄膜优选)可用作该薄膜的材料。而且，形成第一钝化膜38是有效，以便具有高的热辐射效应。
形成在第一钝化膜38上的第二层间绝缘膜39(调平膜)起到对TFT形成的阶梯部分调平的作用。最好用有机树酯膜作为第二层间绝缘薄膜39，并可以使用如聚酰亚胺、聚酰胺、丙稀酸或BCB(苯并环丁烷)。当然只要能够足够调平，也可以使用无机薄膜。
由第二层间绝缘膜39调平TFT内部的阶梯部分是极其重要的。后面形成的EL层很薄，因此有由于阶梯区的存在而导致弱亮度的情况。因此最好在形成象素电极之前进行调平，以便能够在尽可能平的表面上形成EL层。
参考标号40表示由高反射导电膜构成的象素电极(EL元件的阴极)。在打开第二层间绝缘膜39和第一钝化膜38中的接触孔(开孔)后，形成象素电极40以便于在形成的开口区域内连接到电流控制TFT202的漏极连线37。最好使用诸如铝合金和铜合金低阻抗导电膜作为象素电极40。当然，它也可以是具有其它导电膜的叠层结构。
光发射层42是由如图1中所示的薄膜沉积装置的设备形成。注意到，虽然在图中只示出了一个象素，相应于各个颜色R(红)、G(绿)和B(蓝)的光发射层是同时形成的。高分子材料用作有机EL材料的光发射层。诸如下面的聚合物可以作为典型的高分子材料：聚对次苯基亚乙烯(PPV)基的材料；聚乙烯咔唑(PVK)基的材料以及聚芴基的材料。
注意有各种类型的PPV基有机EL材料。已经报道有如下的分子式。
(H．Shenk，H．becker，O．Gelsen，E．Klugn，W．Kreuder和H．Spreitzer，“聚合物发光二极管(Polymers for Light Emitting Diodes)”，Euro Display，Proceedings，1999，pp．33-37)
化合物1(化合物的结构式见说明书最后一页)
化合物2
进一步，也可以使用日本申请专利公开号10-92576中公开的(聚亚苯基亚乙烯)分子式。分子式变成如下：
化合物3
化合物4
而且，象PVK基有机EL材料的分子式一样，有一个类似下面的分子式。
化合物5
高分子有机EL材料的使用可以通过在它处于聚合物状态时将高分子有机EL材料溶解在溶剂中，或它在单体状态时将高分子有机EL材料溶解在溶剂中，然后进行聚合反应。在使用处于单体状态的高分子有机EL材料的情况下，首先，形成聚合物母体，而后在真空中进行加热处理从而把它聚合成聚合物。
作为一个具体的光发射层，氰基对次苯基亚乙烯可以用作发红色光的光发射层；对次苯基亚乙烯作为发绿光的光发射层；而聚次苯基亚乙烯或聚乙醇亚乙基作为发蓝光的光发射层。光发射层的薄膜厚度可以形成在30到150nm之间(最好在40到100nm之间)。
而且，将荧光物质(典型地是香豆酮6、红荧烯(rublene)、尼罗红、DCM、喹亚啶酮等)掺杂到光发射层中，以便把荧光物质传送到发光中心，因而可获得理想的发光。任何所知道的荧光物质都可使用。
然而，上面例子只是一些可以用作本发明的光发射层的有机EL的范例，绝对没有必要将EL材料仅限于这些。在本发明中，采用图1中示例的方法使用有机EL材料和溶剂的混合物。将溶剂挥发掉，因而去掉溶剂以便形成光发射层。因此，在挥溶剂发过程中，不超过光发射层的玻璃化温度的任何类型的有机EL材料的组合都可以使用。
引用三氯甲烷、二氯甲烷、γ丁基内酯、丁基乙二醇一乙醚或NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)作为典型的溶剂。添加添加剂对于提高涂敷液体的粘度有效。
而且，当形成光发射层42时，处理气体是干燥气体，湿度尽可能小，理想地，这个形成过程在惰性气体中进行。EL层很容易地由于潮湿和氧气的存在而变差。因此，当形成EL层时，应尽可能地消除这些因素。比如，最好在气体诸如干燥氮气和干燥氩气中。为了达到此目的，图1中的薄膜沉积装置安装在充满惰性气体的清洁室里。理想地是光发射层的薄膜沉积过程在这样的气体中进行。
如果按照上面的方式形成光发射层42，下一步将是形成空穴注入层43。本实施例方式采用聚噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PAni)作为空穴注入层43。由于这些材料是水溶性的，光发射层可以42不必溶解而形成，而且它的膜厚度可以在5到30nm之间(最好在10到20nm之间)。
由透明的导电膜构成的阳极44形成在空穴注入层43上。在本发明实施例模式中，光发射层42发出的光发射到上侧面(朝TFT顶部的方向)。这样，阳极必须有光透射特性。氧化铟和氧化锡的混合物以及氧化铟和氧化锌的混合物可用作透明导电膜。然而，由于透明导电膜是在光发射层和空穴注入层形成之后形成的，光发射层和空穴注入层具有低的热阻，可以在尽可能低的温度下形成在此层膜中的材料是优选的。
EL元件203是在形成阳极44的点处完成。注意到EL元件203这里表示由象素电极(阴极)40、空穴注入层43、光发射层42以及阳极44形成的电容。正如在图3中所示，由于象素电极40几乎与象素的表面面积一致，所以整个象素作为EL元件。因此，发光的使用效率极高，使得能够显示更明亮的图象。
而且，在本发明的实施例模式中，象素电极40形成为使得它的结构是阴极结构。因此，光发射层产生的光全部发射到阳极一侧。然而与EL元件的结构相反，还可以形成象素电极使得它的结构与由透明导电膜构成的阳极的结构相同。在这种情况下，由于光发射层产生的光也发射到阳极一侧，所以从基片11侧也可以观察到光。
在本发明的实施例模式中，在阳极44上进一步提供了第二钝化膜45。对于第二钝化膜45，最好是氮化硅膜或氮氧硅薄膜。这样做的目的是将EL元件与外界屏蔽，有两个意义，一个是阻止由于氧化造成的有机EL元件的恶化，另一个是抑制从有机EL材料中泄漏气体。因此，可以提高EL显示器件的可靠性。
本发明的EL显示器件有一个包含图2中所示结构的象素的象素区，而且响应于它们的作用的不同结构的TFT排列在象素内。OFF电流值足够低的开关TFT和一个热载流子注入很强的电流控制TFT可以在同一个象素内形成，这样具有高可靠性并能够很好地显示图象(高操作性能)的EL显示器件就形成了。
注意到，虽然在本发明的实施例方式中，平面TFT的结构表示为采用顶栅极TFT的例子，但是底栅极TFT(典型地反交错TFT)也可以使用。本发明的特征在于有机EL元件的薄膜沉积方法，而排列在象素内的TFT的结构不受限制。
实施例1
采用图4A到图6C来解释本发明的实施例。这里介绍了同时制造象素区、以及在象素区周边形成的驱动电路部分的TFT的方法。注意为了简化说明，CMOS电路被表示为驱动电路的基本电路。
首先，如图4A所示，厚度为300nm的基膜301在玻璃基片300上形成。在实施例1中氮氧硅薄膜叠层作为基膜301。此时，适当设置接触玻璃基片300的薄膜中的氮浓度在10到25％之间。另外，基膜301具有热辐射效应是有效的，而且也可以提供DLC(类金刚石碳)薄膜。
下面，用已知的沉积方法在基膜301上形成非晶态硅膜(在图中为示出)，其厚度为50nm。注意这不必局限在非晶态硅膜上，也可以形成其它膜，只要是包含非晶态结构(包括微晶半导体薄膜)的半导体薄膜。另外，也可以使用包含非晶态结构的复合半导体薄膜，诸如非晶态硅锗薄膜。而且膜厚度可以在20到100nm的范围内。
然后，用已知的技术将非晶态硅膜结晶形成晶体硅膜(也称做多晶硅膜或多晶硅膜)302。使用电炉的热结晶法、采用激光的激光退火结晶法和使用红外灯的灯退火结晶法都是已知的结晶方法。在实施例1中的结晶处理使用的是准分子激光器，它使用XeCl气体。
注意，在实施例1中使用形成线状的脉冲发射准分子激光，但是也可以使用长方形，也可以使用连续发光的氩激光和连续发光的准分子激光。
在本实施例中，虽然结晶硅膜用做TFT的有源层，用非晶态硅膜也是可以的。
注意，形成开关TFT的有源层是有效的，这里必须通过非晶态硅膜来降低截止电流，并且通过结晶硅膜形成电流控制TFT的有源层。电流在非晶态硅膜中流动是困难的，因为载流子的迁移率低，而且截止电流不易流动。换句话说，可以最大限度地利用非晶态硅膜和结晶硅膜的好处，电流不易流过前者，而电流容易流过后者。
下面，如图4B中所示，在结晶硅膜302上用氧化硅膜形成厚度为130nm的保护膜303。厚度可在100到200nm的范围内选择(最好在130到170nm之间)。而且，也可以使用其它薄膜，只要它们是包含硅的绝缘膜。形成保护膜303使得在添加杂质时结晶硅膜不直接地暴露在等离子体中，而且使得能够精细地控制杂质的浓度。
而后抗蚀掩膜304a和304b在保护膜303上形成，并添加杂质元素，杂质元素具有n型导电性(以后称为n型杂质元素)。注意到，元素周期表族15中的元素一般地用做n型杂质元素，典型地可以使用磷或砷。注意采用的是等离子体掺杂方法，其中在实施例1中磷化氢(PH3)是等离子体激活的，并且没有质量分离，而且磷的掺杂浓度为1*1018个原子／cm3。当然也可以采用离子注入的方法，其中需要进行质量分离。
调节剂量使得n型杂质区305和306中含有n型杂质元素，这样通过这一过程，浓度为2*1016到5*1019个原子／cm3(典型地在5*1017到5*1018个原子／cm3之间)。
下面，如图4C中所示，去掉保护膜303，并激活添加的n型杂质元素。已知的激活技术可用作激活的手段，但是在实施例1中激活采用的是准分子激光辐射的方法。当然，可以使用脉冲发射准分子激光和连续发射准分子激光，对准分子激光的使用不必有任何限制。目标是激活添加的杂质元素，所以最好在不使结晶硅膜融化的能级上实施辐射。注意到激光辐射也可以在存在保护膜303情况下进行。
采用热处理(炉子退火)激活也可以和激光对杂质元素的激活同时进行。当采用热处理激活时，考虑到基片的热阻，最好在450℃到550℃的数量级上进行热处理。
在n型杂质区305和306的周围，连同n型杂质区305和306末端部分的边缘区(连接区)，即没有填充n型杂质元素的区域，被该处理过程勾划出来。这意味着，当后面完成TFT时，在这一点上可以在LDD区和沟道形成区之间可以形成相当良好的连接部分。
然后把结晶硅膜的不必要部分去掉，如图4D中所示，并形成岛形半导体膜(后面称为有源层)307到310。
如图4E中所示，而后形成覆盖有源层307到310的栅极绝缘膜311。包含硅、其厚度为10到200nm(最好在50nm和150nm之间)的绝缘薄膜可以用作栅极绝缘层311。可采用单层结构或叠层结构。在实施例1中使用的是110nm厚的氮氧硅膜。
后来，形成200nm到400nm厚的导电膜并成型以便形成栅极312到316。在本实施例中，栅极和用来电连接到栅极以便提供导电通路的连线(后面称为栅极连线)是由互不相同的材料作成的。更具体地讲，栅极连线由电阻率比栅极低的材料制成。这样，可以精细处理的材料用于栅极，而栅极连线是由具有更小的导线电阻但不适合精细处理的材料构成。当然可以用同样的材料制作栅极和栅极连线。
虽然栅极可以由单层导电层构成，但是如果需要，栅极最好是由两层、三层或更多层形成叠层膜。任何已知的导电材料可以用于栅极。然而，应当注意到，最好使用能够精细处理的材料，更具体地讲，可构图为线宽2μm或更窄的材料。
典型地，可以采用选自下面所述的元素作成的薄膜：钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)、和硅(Si)，上面元素的氮化物薄膜(典型地，氮化钽薄膜，氮化钨薄膜，或氮化钛薄膜)，上面元素组合的合金膜(典型地，Mo-W合金或Mo-Ta合金)，或上面元素的硅化物薄膜(典型地，硅化钨薄膜或硅化钛薄膜)。当然，薄膜可以单层使用或叠层使用。
在本实施例中，使用厚度为30nm的氮化钨薄膜(WN)和厚度为370nm的钨薄膜组成的叠层薄膜。这可以使用溅射的方法形成。当添加Xe、Ne或类似的惰性气体作为溅射气体时，由于压力造成的薄膜脱落的问题就可以避免。
此时形成栅极313和316以便于分别重叠n型杂质区域305和306的一部分，夹住栅极绝缘薄膜311。这个重叠区域以后变成重叠栅极的LDD区域。
下一步，把n型掺杂元素(在实施例1中使用磷元素)以自对准的方式添加进去，栅极312-316作为掩膜，如图5A所示。调整掺杂度使得掺杂到掺杂区317到323中的磷的浓度占杂质区305和30的1／10到1／2(通常在1／4至1／3之间)。具体地，浓度最好是1*1016到5*1018个原子／cm3(典型地，3*1017到3*1018个原子／cm3)。
下一步形成抗蚀掩膜324a到324c，其形状是覆盖栅极等，如图5B所示，而且添加n型杂质元素(在实施例1中使用磷)，形成包含高浓度磷的杂质区325到331。这里也采用磷化氢(PH3)离子掺杂，并加以调整使得这些区的磷浓度从1*1020到1*1021个原子／cm3的范围(典型地，在2*1020和5*1021个原子／cm3之间)。
通过这一过程形成n沟道TFT的源区或漏区，而且在开关TFT中，由图5A中的过程形成的n型掺杂区320到322的一部分被保留下来。这些保留部分对应于图2中的开关TFT的LDD区域5a至15d。
下一步，如图5C中所示，抗蚀掩膜324a到324c被去掉，而且形成一个新的抗蚀掩膜332。而后添加p型掺杂元素(在实施例1中使用硼)，形成包含高浓度硼的掺杂区333和334。用乙硼烷(B2H6)采用离子掺杂法添加硼而形成浓度在3*1030倒3*1021个原子／cm3的掺杂区333和334。
注意到磷已经以掺杂浓度1*1020到1*1021个原子／cm3添加到掺杂区333和334，但是在这里添加硼的浓度至少是磷的浓度的3倍。因此，已经形成的n型掺杂区完全转换成p型，并作为p型掺杂区。
下一步，在移去抗蚀掩膜332后，以各自的浓度掺杂到有源区层n型或p型掺杂元素被激活。炉退火、激光退火、或灯退火可以用作激活的手段。在实施例1中，在充以氮气的电炉中在550℃度的温度下进行4个小时的热处理。
此时，尽可能地消除周围空气中的氧气是至关重要的。这是因为即使仅有少量的氧气存在的情况下，暴露的栅极表面就被氧化，其结果是造成阻抗增加，以后与栅极形成欧姆接触是很困难的。因此，在激活处理中，周围空气中的氧气的浓度设定在1ppm或更小，最好是0．1ppm或更小。
在完成激活处理后，形成厚度为300nm的栅极连线335。关于栅极连线335的材料，可以使用包含铝(Al)或铜(Cu)为主要成分(占组合物的50％到100％)的金属薄膜。象在图3A中栅极连线211那样，栅极连线33设置成为开关TFT(看图5D)的栅极314和315(相应于图3A中的栅极19a和19b)提供电连接。
上面描述的结构允许栅极连线的导线阻抗大大地降低，因此，能够形成大面积的图象显示区(象素区)。更具体地讲，依据本发明的象素结构对于实现具有对角线尺寸为10英寸或更大(或30英寸或更大)的显示屏的EL显示装置来讲是有利的。
下一步，如图6A中所示，形成第一层间绝缘膜336。包含硅的单层绝缘膜用作第一层间绝缘膜336，当然也可以使用叠层薄膜。进一步地，也可以使用厚度为400nm到1．5μm的薄膜。在实施例1中使用的是在200nm厚的氮氧硅膜上有800nm厚氧化硅膜的叠层结构。
另外，在含有3％到100％氢气的空气中在300到450℃的温度下进行1到12个小时的热处理，完成氢化作用。这一过程是用氢在半导体薄膜里进行悬挂键氢端接的过程，所述氢被热激活。作为另一种氢化作用的手段，也可以进行等离子体氢化作用(使用被等离子体激活的氢)。
注意到，在第一层间绝缘膜336形成的过程中也可以加插氢化处理。亦即，可以在形成200nm厚的氮氧硅薄膜后进行上面所述的氢化处理，而后可以形成余下的800nm厚的氧化硅薄膜。
下一步，在第一层间绝缘薄膜336中形成一个接触孔，而且形成源极连线337到340和漏极连线341到343。在本实施例中，电极是由三层结构的叠层膜构成的，其中钽薄膜的厚度为100nm，包含钽并具有300nm厚的铝层，以及厚度为150nm的钽层，它们是用溅射的方法连续形成的。当然也可以使用其它的电导膜。
下一步，形成厚度为50到500nm(典型地在200到300nm之间)的第一钝化膜344。在实施例1中使用300nm厚的氮氧化硅薄膜作为第一钝化膜344。也可以用氮化硅薄膜代替。注意到，在形成氮氧化硅薄膜之前，用含有氢如H2或NH3的气体进行等离子体处理是有效的。由此处理过程激活的氢提供给第一层间绝缘薄膜336，采用热处理的方式提高第一钝化膜344的薄膜质量。同时，添加到第一层间绝缘薄膜336的氢扩散到浓度低的一面，而且有源层可以有效地氢化。
下一步，如图6B所示，形成由有机树脂构成的第二层间绝缘膜345。关于有机树脂，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯、BCB(苯并环丁烷)或类似物质。特别地，因为第二层间绝缘膜345主要用来调平，具有优良调平特性的丙烯是很好的选择。在本实施例中，形成的丙烯膜的厚度足以调平TFT形成的阶梯区。其厚度在1μm到5μm之间(最好在2μm到4μm之间)是合适的。
而后，在第二层间绝缘膜345和第一钝化层344里形成接触孔，并到达漏极连线343，然后形成象素电极346。在本实施例中，厚度为300nm的铝合金膜(包含1wt％的钽的铝膜)形成为象素电极346。
下面，如图6C所示，形成由树酯材料组成的棱347。棱347可通过构图1到2μm厚的丙稀酸膜或聚酰亚胺膜形成。如图3中所示，棱347在象素中间形成条状。在实施例1中，棱347沿源极连线339形成，但是也可以沿栅极连线336形成。
下一步是利用参考图1描述的薄膜沉积装置采用薄膜沉积工艺形成光发射层348。具体地，作为光发射层348的有机EL材料在诸如二氯甲烷、二氯乙烷、二甲苯、甲苯、和四氢化呋喃的溶剂中溶解后再使用。而后，为了将溶剂挥发掉，进行热处理。由有机EL材料构成的薄膜(光发射层)就这样形成了。
注意到，在实施例1中仅说明了一个象素。然而，在这一点上同时形成发红光的光发射层，发射绿光的光发射层，发射蓝光的光发射层。在实施例1中，氰基对次苯基亚乙烯用于形成发红色光的光发射层；对次苯基亚乙烯用于发绿光的光发射层；而聚乙醇亚乙基用于发蓝光的光发射层。每个光发射层形成厚度为50nm。另外，1，2-二氯甲烷用做为溶剂，而后温度为80到150°热片上进行1到5分钟的热处理将其挥发。
下一步，形成厚度为20nm的空穴注入层349。由于可以同时为所有的象素提供空穴注入层349，因此使用旋转涂敷法或印刷法形成空穴注入层349是适当的。在实施例1中，聚噻吩(PEDOT)用做溶液，并在温度为100到150°的热片上进行热处理1至5分钟，从而挥发掉潮气。在这种情况下，因为聚次苯基亚乙烯或聚乙醇亚乙基是不溶性的，所以形成空穴注入层349，而不溶解光发射层348。
注意到，低分子有机EL材料可以用做空穴注入层349。在这种情况下，采用蒸发的方法形成空穴注入层是适当的。
在实施例1中形成由光发射层和空穴注入层构成的两层结构。然而，诸如空穴输运层、电子注入层和电子输运层的其它层也可以设置。诸如各层组合的各种各样的叠层结构的例子已经有报道，任何结构可以用于本发明。
在形成光发射层348和空穴注入层349后，就形成厚度为120nm的由透明导电薄膜构成的阳极350。在实施例1中，掺杂10％到20wt％氧化锌的氧化铟用于透明导电膜。就象薄膜沉积方法那样，在室温中采用蒸发法形成阳极350是最好的，以便于光发射层348和空穴注入层349不受损坏。
在形成阳极350后，以等离子体CVD形成材料有氮氧化硅膜制成的厚度为300nm的第二钝化膜351。在这一点，注意薄膜沉积温度也是必要的。使用远程等离子体CVD可以降低薄膜沉积温度。
这样就形成如图6C所示的结构的有源矩阵基片。注意到，在形成了棱347后，采用薄膜沉积射装置的多腔法(或在线法)来处理薄膜形成直到连续地形成钝化膜351，而不暴露在空气中，是有效的。
在本发明的有源矩阵基片中，具有优化结构的TFT不仅安放在象素区而且安放在驱动电路区，这样使得它具有极高的可靠性并提高操作性能。
首先，采用具有降低热载流子注入以便于尽可能地不降低工作速度的结构的TFT作为形成驱动电路部分的CMOS电路的n沟道TFT205。注意到，这里的驱动电路包括一个移位寄存器、一个缓冲器、一个电平转换器、一个采样电路(采保电路)以及类似电路。在有数字驱动的情况下，也可以包括信号转换电路如D／A转换器。
在实施例1的情况下，如图6C所示，n沟道TFT205的有源层是由一个源区355、一个漏区356、一个LDD区357和一个沟道形成区358组成的。LDD区257通过栅极绝缘膜311与栅极313重叠。这种结构和电流控制TFT202是相同的。
考虑到不降低工作速度是LDD区仅在漏区一侧形成的原因。在这个n沟道TFT205中，特别地关心OFF电流值是不必要的，而应当对工作速度给予足够的重视。这样，使LDD区357完全与栅极重叠以便于把阻抗元件降低到最小值是理想的。也就是说，最好去除所谓的偏移。
而且，因为在CMOS电路里由于热载流子的注入导致p沟道TFT206的恶化几乎是可以忽略的。因此，为p沟道的TFT206提供任何的LDD区都是不必要的。当然，类似于为n沟道TFT205提供LDD区，为p沟道TFT206提供LDD区作为阻止热载流子的措施是可能的。
注意到，在驱动电路中，采样电路和其它电路相比是有点不同的，这里，有双向的大电流流过沟道形成区。亦即，源区和漏区的作用可以互换。另外，控制截止电流值尽可能地小是有必要的，为此，在采样电路中使用具有处于开关TFT和电流控制TFT中间电平功能的TFT是最好的。
因此，在形成采样电路的n沟道TFT里，安放具有如图10所示结构的TFT是理想的。如图10所示，LDD区901a和901b的一部分通过栅极绝缘膜902与栅极903重叠。采用这种结构的好处已经在参考电流控制TFT202描述过。在TFT用于采样电路的情况下，LDD区被安放在沟道形成区904之间，这是不同于电流控制TFT的情形。
注意到，实际上在完成到图6C后，使用低气体泄漏(如叠层膜或紫外线固化的树脂膜)的高气密性保护膜或使用具有透射性的密封材料另外进行额外的包装(密封)以便于不暴露到空气中是最好不过的了。通过使密封材料内部是惰性环境并在其内部填充干燥剂(例如，氧化钡)，可以提高EL元件的可靠性。
而且，通过包装处理等过程，气密性增加了，连接上用来连接形成在基片上的元件或电路的输出端子与外部信号端子的连接器(柔性印刷电路，FPC)后，就完成了产品的制造过程。处于能够运输状态的制造完成的产品在本说明书中称做EL显示器件(或EL模块)。
这里，本实施例的有源矩阵EL显示器件的结构将参考图7的透视图来加以描述。本实施例的有源矩阵EL显示器件是由在玻璃基片701上形成的象素区702、栅极侧驱动电路703和源极侧驱动电路704构成的。象素区的开关TFT705是n沟道TFT，而且位于连接到栅极侧驱动电路703的栅极连线和连接到源极侧驱动电路704的源极连线707的交叉点处。开关TFT705的漏极连接到电流控制TFT708的栅极。
另外，电流控制TFT708的源极连接到电流源线709，在如实施例1中，地电势(大地电势)被给予电流源线709。而且，EL元件710连接到电流控制TFT708的漏极。预定电压(在3v到12v之间，最好在3v和5v之间)施加到EL元件710的阳极。
在FPC 711中也提供了用来将信号传输到驱动电路部分的连线712和713以及连接到电流源线709的连线714，作为外部输入／输出端子。
图8显示的是在图7中显示的EL显示器件的电路结构的例子。本发明实施例的EL显示器件提供了一个源极侧驱动电路801、一个栅极侧驱动电路(A)807、一个栅极侧驱动电路(B)811和一个象素区806。注意到，在整个本说明书中，驱动电路部分对于源极侧驱动电路和栅极侧驱动电路是同一个名字。
源极侧驱动电路801提供了一个移位寄存器802、一个电平转换器803、缓冲器804，和一个采样电路805(采样保持电路)。栅极侧驱动电路(A)807提供了一个移位寄存器808、一个电平转换器809和一个缓冲器810。栅极侧驱动电路(B)811也具有同样的结构。
这里，移位寄存器802和808分别具有驱动电压5至16V(通常为10V)，而由3图6C中的205表示的结构适合用于形成电路的COMS电路中的n沟道TFT。
此外，与移位寄存器类似，对于每个电平转换器803和809以及缓冲器804和810，包括图6C中的n沟道TFT205的CMOS驱动电路都是合适的。注意到，为了提高每个电路的可靠性，使得栅极连线为多栅极结构如双栅极结构或三栅极结构是有效的。
另外，由于源区和漏区被反向，所以有必要降低OFF电流值，包括图10中的n沟道TFT208的CMOS电路适合做采样电路805。
象素区806中放置的象素具有在图2中所示的结构。
依据在图4A到6C中所示的制造过程制造TFT很容易实现前面的结构。在本实施例中，虽然只是显示了象素区和驱动电路部分的结构，如果采用本实施例的制造过程，除了驱动电路外，还可以在相同的基片上形成逻辑电路，如信号分离电路、D／A转换器电路、运算放大器电路、一个γ校正电路，进一步地，可以考虑形成存储区、微处理器或类似电路。
而且，实施例1中包含密封材料的EL模块使用图11A和11B进行解释说明。注意，必要时引用了在图7和8中的标号。
图11A显示的是图7中显示的状态的简要顶视图，图7所示的状态中提供了一个密封结构。以虚线标示，参考标号702表示象素区，703表示栅极侧驱动电路，以及704表示源极侧驱动电路。在图7中显示的本发明的密封结构是这样的结构，其中填充材料(在图中未示出)、覆盖材料1101、密封材料(在图中未示出)和框架材料1102提供给图7所示的状态。
这里，在图11B中显示的是沿图11A中的A-A’线剖开的截面图。注意到在图11A和图11B中，对于相同的元件使用了相同的参考标号。
如在图11B中所示的，在基片701上形成象素区702和栅极侧驱动电路703。象素区是由许多的包含电流控制TFT202和象素电极346的象素组成的，所述象素电极电连接到电流控制TFT202。而且，栅极侧驱动电路703是采用n沟道TFT205和p沟道TFT206复合成的CMOS电路形成的。
象素电极346的功能是作为EL元件的阴极。另外，棱347在象素电极346的两端形成，而且光发射层348和空穴注入层349在棱347的内侧形成。进一步在上面形成EL元件的阳极350和第二钝化膜351。如同在本发明实施例模式中所做的解释，EL元件当然可以具有象素电极做阳极的相反结构。
在实施例1中的情形下，阳极350也作为连接到所有象素的公共连线，并通过连线712电连接到FPC711。而且，在象素区702和栅极侧驱动电路703中的所有元件都被第二钝化膜351所覆盖。可以省略掉第二钝化膜351，但是最好提供这层膜使得把各个元件与外界隔离。
下一步，提供了填充材料1103以便于覆盖EL元件。填充材料1103也作为粘合剂，用来粘住覆盖材料1101。关于填充材料1103，可以使用PVC(聚氯乙烯)、环氧树脂、硅树脂、PVB(聚丁酸乙烯)或EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)。因为可以保持吸收效应，所以最好在填充材料1103中放置干燥剂(在图中未示出)。在此，干燥剂可以是掺杂在填充材料的制剂或封在填充材料中的制剂。然而，在实施例1中使用的是具有透射性的材料，从而光可从填充材料1103的侧面射出。
进而，在实施例1中，玻璃片、FRP(玻璃纤维加强塑料)片、PVF(聚氟乙烯)膜、聚酯薄膜、聚酯膜或丙稀酸膜可以作为覆盖材料1101。在实施例1中，类似于填充材料，覆盖材料1101必须是透明性材料。注意到提前将诸如氧化钡的干燥剂掺杂在填充材料1103中是有效的。
在使用填充材料1103粘贴覆盖材料1101后，下面就是附着框架材料以便于覆盖填充材料1103的侧面(暴露面)。仅仅用密封材料1104(起到粘贴剂的作用)粘贴框架材料1102。在此，最好用光固化树脂做密封材料1104。然而，只要EL层的热阻允许，使用热固化树脂也是可以的。注意到使用尽可能不透过氧和潮汽的材料作为密封材料1104是再理想不过的了。另外，可以往密封材料1104中掺杂干燥剂。
采用上面的步骤将EL元件密封到填充材料1103当中，借此把EL元件完全与外面的空气分开并阻止外面的诸如潮湿和氧的物质进入，这些物质由于EL层的氧化而引起EL元件损坏。因此，可以制造高可靠性的EL显示器件。
实施例2
在实施例1中显示的在纵向或横向同时形成发射红、绿、蓝色光的三个带状光发射层的例子。在实施例2中显示的是通过在纵向上把它分成多个部分形成带状光发射层的例子。
如在图12A中所示，都是由TFT构成的象素区111、源极侧驱动电路112和栅极侧驱动电路113是在基片110上形成的。象素区111被棱1201分成矩阵形式。在实施例2中，如图12B中所示的，许多的象素被设置在一个被棱1201分割的方块1202中。然而，象素的数目是不受限制的。
在这种状态下，使用图1中的薄膜沉积装置实现对有机EL材料的薄膜沉积处理，有机EL材料的薄膜用做光发射层。即使在这种情况下，可同时用头部115分别地喷涂红色涂敷液体114a、绿色涂敷液体114b、蓝色涂敷液体114c。
实施例2的特征在于这样的事实：涂敷液体114a到114c可以单独地涂敷到上述方框1202中。换句话说，使用图1的方法，红、绿、蓝色的涂敷液体中的每一种只能分别地以带形涂敷，然而，在实施例2彩色可以在每个方框中自由地设置。因此，如在图12A中所示，能够将一种颜色的涂敷液以一种方式涂敷到任选的方格中，使得整行(或列)被移位。
进而，在方格1202里提供一种象素也是可能的，而且在这种情况下，可以采用通常称为△布置的象素结构(布置相应于各自颜色的RGB使得总是形成一个三角的象素结构)。
为了实现实施例2的目的，给予头部115的操作是这样的。首先，按照箭头a方向移动头部115，并用涂敷液完全浸湿三个方格内部(三个方格相应于红、绿、蓝三色)的内侧。完成此操作后，将头部115移到箭头b所指的方向上，从而将涂敷液涂敷到下面的三个方格。重复此操作将涂敷液涂敷到象素区。而后，用热处理的方法将溶剂挥发掉而形成有机EL材料。
在传统的喷墨方法中描述的范例中，用来形成涂敷液滴的有机EL材料变成圆形。因此，很难覆盖整个长而窄的象素。特别地，在实施例1的情况下，整个象素用做光发射区，整个象素需要被有机EL材料覆盖，另一方面，实施例2的优点在于通过按照箭头a所指的方向移动头部115能够用涂敷液完全充满方格。
注意到在制造实施例1中的EL显示器件时可以采用实施例2中的结构。棱1201可以通过成型形成为矩阵形状，而且头部115的操作可由电子控制。
实施例3
在实施例3将参考图13解释将本发明应用于无源型的(简单矩阵型)EL显示器件的情形。在图13中，参考标号1301表示一个塑料基片，1302表示铝合金膜做的阴极。在实施例3中阴极1302是用蒸发的方法形成的。注意到虽然在图13中未示出，在限定的空间内在垂直方向上以条状设置许多数目的阴极线。
进而，形成棱1303以便于填充以带状布置的阴极1302之间的空间。棱1303在限定空间内在垂直方向上沿阴极1302形成。
接着，采用图1中的薄膜沉积装置用薄膜沉积法形成由高分子有机EL材料构成的光发射层1304a到1304c。当然，参考标号1304a是发射红光的光发射层，参考标号1304b是发射绿光的光发射层，参考标号1304c是发射蓝光的光发射层。实施例3中可以使用类似在实施例1中使用的有机EL材料。因为这些光发射层沿棱1302形成的槽形成，这些层在确定空间上在垂直方向上以条状布置。
而后，对于所有象素而言都是一样，空穴注入层1305用旋转喷敷法或印刷法形成。空穴注入层也可以类似于实施例1中的空穴注入层。另外，由透明电导膜构成的阳极1306在空穴注入层1305上形成。在实施例3中，采用蒸发法形成的氧化铟和氧化锌的混合物形成为透明导电膜。注意到虽然未在图13中示出，在确定空间上的许多的阳极线的平行方向是纵向的，而且阳极1306以带状布置以便于与阴极1302相交。进而，在图中未示出的连线被连接到FPC后来附着的区域，使得预定的电压可以施加到阳极1306上。
进而，在形成阳极1306后，提供作为钝化膜的氮化硅膜(图中未示出)。
这样就在基片1301上形成一个EL元件。注意，因为下侧电极是一个光屏蔽阴极，所以光发射层1304a到1304c产生的光被辐射到上表面(在基片1301的对面)。然而，通过将EL元件的结构反转，下侧电极可以是透明的阳极。在这种情形下，光发射层1304a到1304c产生的光被辐射到下表面(基片1301)。
塑料片制备成覆盖材料1307。在必要的时候可以在表面上形成光屏蔽膜或彩色滤光片。在实施例3中所示的结构中，因为发自EL元件的光穿过覆盖材料1307并进入观察者的眼里，所以覆盖材料1307是透明的。在实施例3中使用的是塑料片，但是也可以使用玻璃片和如PVF膜的透明基片(或透射膜)。当然，正如前面解释的，在反转EL元件的结构情况下，覆盖材料具有光屏蔽特性。因此，可以使用诸如陶瓷基片等。
当这样制备好覆盖材料1307后，则用掺杂氧化钡作为干燥剂(在图中未画出)的填充材料1308将其粘在基片上。而后，采用由紫外线固化树脂构成的封装材料1309将框架材料1310固定。在实施例3中不锈钢材料用作框架材料1310。最后，用导电胶1311粘贴FPC，至此完成无源型EL显示器件。
实施例4
当从图11A中的方向观察有源矩阵EL显示器件时，各行象素在纵向或横向上形成。换句话说，在纵向方向上形成按行排列象素的情况下，象素的布置变成在图14A中的样子。另一方面，在横向方向上形成按行排列象素的情况下，象素的布置变成在图14B中的样子。
在图14A中，参考标号1401表示的是在纵向方向形成的带状棱，1402a表示发红光的EL层，1402b表示发绿光的EL层。当然，发蓝光的EL层(在图中未画出)紧靠发绿光的EL层1402b形成。注意到在源极连线的上部方向，通过一个绝缘膜沿源极连线方向形成棱1401。
这里说的EL层指的是由有机EL材料构成的层，此层有助于诸如光发射层、电荷注入层以及电荷输运层的发光。有形成光发射层为单个层的情况。然而，比如在形成由空穴注入层和光发射层组成的叠层时，这个叠层称为EL层。
在此，将由虚线指示的象素1403之间的相互距离(D)设置为EL层膜厚(t)的5倍或更大(最好是10倍或更大)是理想的。其原因在于：如果D＜5t，象素之间可能产生串扰的问题。注意到如果象素之间的距离(D)太大的话，不可能获得高分辨率的图象。因此，距离D应为5t＜D＜50t(最好是10t＜D＜35t)。
进一步，在图14B中，参考标号1404表示在横向方向上形成的带状棱，1405a表示的是一个发射红光的EL层，1405b表示的是一个发射绿光的EL层，1405c表示的是一个发射蓝光的EL层。应当注意到在栅极连线的上部方向，通过一个绝缘膜沿栅极连线方向形成棱1404。
也是在这种情形下，将由虚线指示的象素1406之间的相互距离(D)设置为EL层膜厚(t)的5倍或更大(最好是10倍或更大)是理想的。进而，距离(D)应为5t＜D＜50t(最好是10t＜D＜35t)。
注意到实施例4的构成可以利用将其与实施例1到3中任何一个的构成组合得到。象在实施例4中，通过调整象素的距离和EL层的膜厚之间的关系，获得高分辨率的图象而没有串扰是可能的。
实施例5
通过采用图1中的薄膜沉积装置形成所有光发射层(发射红光的光发射层，发射绿光的光发射层，发射蓝光的光发射层)的范例在实施例1中已说明。然而，采用图1中的薄膜沉积装置可以形成至少红、绿、蓝色之一的光发射层。
也就是说，在图1B中，省略了喷嘴116c(用来涂敷蓝光发射层涂敷液体的喷嘴)。也可以使用其它涂敷装置涂敷蓝光发射层涂敷液体114c。这样的范例在图15中示出。
在图115中显示的范例情形是，其中实施例5的组成用于在实施例3中说明的无源型EL显示器件。基本结构和图13中显示的无源型EL显示装置的结构相同，因此，只是不同部分的参考标号被加以改变和解释。
在图15中，在基片1301上形成阴极1302后，采用图1中的薄膜沉积装置形成发射红光的光发射层1304a和发射绿光的光发射层1403b。而后，采用旋转涂敷法、印刷法或蒸汽法在其上形成发射蓝光的光发射层1501。另外，形成空穴注入层1305和阳极1306。
而后，依据实施例3的解释说明形成填充材料1308、覆盖材料1307、密封材料1309、框架材料1310、导电胶1311以及FPC1312，至此完成图15中的无源型EL显示器件。
实施例5的特征在于发射红光的光发射层1304a、发射绿光的光发射层1304b、发射蓝光的光发射层1501是用不同方法形成的。当然，颜色可以自由组合，而且可以采用旋转涂敷法、印刷法或蒸汽法形成发射绿光的光发射层，而不是上面提到的发射蓝光的光发射层。
另外，采用图1中的注入器件形成的发射绿光的光发射层，而采用旋转涂敷法、印刷法或蒸汽法形成发射红光的光发射层和发射蓝光的光发射层。即使在这种情况下，颜色可以自由组合。
依据实施例5中的结构，对发射红光的象素、发射绿光的象素、发射蓝光的象素这些光发射象素而言，至少有一个具有将两个不同类型的光发射层作为一个光发射层的叠层结构。在这种情况下，两种不同类型的光发射层中的任何一个层由于能量的迁移性可发射一种颜色。然而，无论发射那种颜色的光，都可以提前检测。这样，适当地设计结构使得最后可获得红、绿、蓝三颜色光。
关于将光发射层作成叠层结构的一个优点是，如上面所述，由小孔引起的短路可能性降低也是值得一提的优点。因为光发射层很薄，由针孔引起的阴极和阳极短路的可能性就变成了一个问题。然而，采用叠层结构就可以填堵住针孔，并因此大大地减小短路发生的可能性。在这种意义上讲，采用蒸汽法在叠层结构的上层形成光发射层是有效的，这样很难形成针孔。
注意到在实施例5中，以无源型EL显示器件作为一个范例来加以说明，然而，也可以使用有源矩阵EL显示器件。因此，可以通过将它和实施例1到4中任何一个的结构组合形成实施例5的结构。
实施例6
在图1中显示的是喷嘴附着到头部115的范例。然而，相应于多行象素头部可进一步附着三个或更多的喷嘴，这样的例子在图16中示出。注意到字母R、G、B各自相应于红、绿、蓝色。
在图16中显示的是一个将有机EL材料(严格地讲涂敷材料)涂敷到象素区的各行象素上的范例。也就是说，附着到头部1601的喷嘴上的数目和象素行数相同。通过设计一个这样的结构，在一次扫描内将涂敷液涂敷到整个象素行上是可能的，因此使生产效率大大提高。
进而，象素区被分割成许多区，可以使用提供有喷嘴数与在每个区中可能包含的象素行的数目相同的头部。也就是说，如果象素区被分割成n个区，那么通过扫描n次可将有机EL材料(严格地讲涂敷液)涂敷到所有象素行上。
因为实际中有这样的情况，即象素很小，在几十个μm级别上，那么一个象素行也就是几十个μm的宽度。在这种情况下，因为在一个水平行上安放喷嘴很困难，所以必须设法安放喷嘴。
在图17中显示的是这样的一个例子，这里改变了喷嘴附着到头部的位置。在图17A中，喷嘴51a到52c在头部51上形成，而以对角线方式移位它们的附着位置。注意到参考标号52a表示涂敷红光发射层的涂敷液喷嘴，52b表示涂敷绿光发射层的涂敷液喷嘴，52c表示涂敷蓝光发射层的涂敷液喷嘴，而且，每个箭头相应于一行象素。
喷嘴52a到52c作为一个单元来考虑，如参考标号53表示。这样，在头部提供了一到几个单元。如果有一个单元53，那么可以同时将有机EL材料涂敷到三行象素上。这意味着如果有n个单元，那么可以同时将有机EL材料涂敷到n个三行象素上。
借以形成这样的结构，喷嘴的安放空间的自由度增加了，使得并不困难地在高密度象素区实现本发明。另外，在一并处理(将涂敷液涂敷到那)象素区中的所有象素行的过程当中，可以使用图17A中的头部51，或者也可以在象素区被分割成许多区而且各行象素的处理被分解成几次的情况下也可以使用。
在图17B中所示的头部54是图17A所示的改进型式。它是提高包含在一个单元55中的喷嘴数目的情况的例子。也就是说，在单元55中包含2个用于涂敷红光发射层的涂敷液的喷嘴56a，2个用于涂敷绿光发射层的涂敷液的喷嘴56b，2个用于涂敷蓝光发射层的涂敷液的喷嘴56c。因此，以一个单元55用有机EL材料可以同时总共涂敷六行象素。
在实施例6中可以提供了一个以上的上述的单元55。如果仅有一个单元55，那么有机EL材料可以同时涂敷到6行象素上。如果有n个单元55，那么有机EL材料可以同时涂敷到n个6行象素上。当然，在一个单元55中提供的喷嘴数目并不局限于6，可以提供额外数目的喷嘴。
在这种结构里，类似于图17A中的情况，在象素区中的所有行象素可一并处理，或者当象素区被分割成许多区时，可以将将处理过程分成几次。
另外，可以使用诸如图17C中所示的头部57。在头部57中三行象素的空间被打开，以便设置用于涂敷红光发射层的涂敷液的喷嘴58a、用于涂敷绿光发射层的涂敷液的喷嘴58b、和用于涂敷蓝光发射层的涂敷液的喷嘴58c。
首先，扫描头部57一次，以便将有机EL材料涂敷到各行象素上。下一步，把头部57向右边移动三行象素，并再次扫描。然后再次把头部向右边移动三行象素，并再次扫描。这样扫描三次，从而有机EL材料可以按红、绿、蓝的顺序涂敷到条上。
也是在此结构的情形下，类似于图17A中的情况，在象素区中的所有行的象素可被一并处理，或者当象素区被分割成许多区时可以将处理过程分成几次。
这样，在图1中的薄膜沉积装置中，通过设计喷嘴附着到头部上的位置，在有很窄的象素间隔(象素之间的距离)的高密度象素区中也可以实现本发明。进而，可以提高生产效率。
注意到可以通将其自由地与实施例1到5中的任何一个结构组合来实现实施例6的组成。
实施例7
当本发明用来实现制造一个有源矩阵EL显示器件时，使用硅基片(硅片)作为基片是有效的。在采用硅基片作为基片的情况下，可以利用传统IC、LSI或类似的MOSFET制造技术来制造在象素区形成的开关元件和电流控制元件，或在驱动电路中部分形成的驱动元件。
就象MOSFET在IC和LSI中获得的成功一样，它可以形成变化极小的电路。对于有源矩阵EL显示器件的模拟驱动电路而言，通过电流值来获得分级显示是有效。
注意到，因为硅基片是不透明的，因而必须制造结构使得来自光发射层的光被辐射到基片的对侧。实施例7中的EL显示器件的结构类似于图11中的结构。然而，不同点是使用MOSFET代替TFT来形成象素区702和驱动电路区703。
实施例8
根据本发明实现的EL显示器件相对于液晶显示器件来讲在明亮区域具有极高的可视度，这是因为它是自发光型器件而且视场宽。因此，它可以作为各种电子装置的显示部分。比如，可以利用本发明的EL显示器件作为对角线长为30英寸或更大(典型地等于40英寸或更大)EL显示器(在壳体被包括EL显示器件的显示器)的显示部分，用于欣赏大屏幕TV广播。
注意到所有的诸如个人计算机显示器、TV广播接收显示器或广告显示板等的展示(显示)信息的显示器都可以归入EL显示器。进而，本发明的EL显示器件可用做其它各种电子器件的显示部分。
下面的范例可以作为这种电子器件的范例：摄象机，数码相机；防护镜型显示器(头戴显示器)；汽车导航系统；声音重放装置(如汽车音响系统，音响组合系统)；笔记本个人电脑；游戏设备；移动信息终端(如移动计算机，移动电话，移动游戏设备或电子书)；以及提供记录介质的图象回放装置(具体地，进行记录介质回放并具有显示这些图象的装置的器件，诸如数字视盘(DVD)。特别地，因为便携式终端经常是从对角方向观察，视场宽度被认为是很重要的。这样，最好使用EL显示器件。在图18A到图19B中显示的是这些电子装置的范例。
图18A是一个包含一个箱体2001、一个支架2002和一个显示区2003的EL显示器。本发明可以用在显示区2003。因为EL显示器是自发光型器件而不需要背景光，所以其显示部分可以作得比液晶显示器件更薄些。
图18B是摄象机，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、和图象接收部分2106。本发明的EL显示器件可以用在显示部分2102。
图18C是一个头戴型EL显示器(右侧)的一部分，包含一个主体2201、一个信号电缆2202、一个头部固定带2203、一个显示部分2204、一个光学系统2205以及一个EL显示器件2206。本发明可以用在EL显示器件2206。
图18D是一个图象回放装置(特别地，一个DVD回放装置)，提供有记录介质，包含一个主体2301、一个记录介质(如DVD)、操作开关2303、显示部分(a)2304和显示部分(b)2305。显示部分(a)主要用来显示图象信息，而显示部分(b)主要用来显示字符信息，而且本发明的EL显示器件可以用于图象显示(a)和图象显示部分(b)。注意到家用游戏设备归入包括记录介质的图象回放装置。
图18E是一个移动电脑，包含一个主体2401、一个照相机部分2402、一个图象接收部分2403、操作开关2404和一个显示部分2405。本发明的EL显示器件可于显示部分2405。
图18F是一个个人计算机，包含一个主体2501、一个箱体2502、一个显示部分2503、和一个键盘2504。本发明的EL显示器件可用在显示部分2503。
注意到在将来如果EL材料的发光亮度高的话，包括输出图象的投影光可被透镜或类似物放大。那么把本发明的EL显示器件用在前型或后型投影仪上是可能的。
上面的电子装置越来越广泛地用来显示通过电子传输线路如Internet或CATV(有线电视)提供的信息，特别地，显示动画信息的机会一直在增加。EL材料的响应速度是极高的。因此EL显示器件适合于进行动画显示。然而，象素间的轮廓变得模糊，因此整个图象也变得模糊。因此，将本发明的EL显示器件用于电子设备的显示部分是很有效的，因为它能够使象素间的轮廓清晰。
由于EL显示器件的发射区消耗功率，因此，最好显示信息使得发射区变得尽可能地小。因此，当EL显示器件用于主要用来显示字符信息的显示部分时，如便携式信息终端、特别地在移动电话和音频回放装置里，最好是通过将非发射区设为背景而在发射区形成字符信息的方式来驱动它。
图19A是一个便携式电话，包含一个主体2601、一个音频输出部分2602、一个音频输入部分2603、一个显示部分2604、操作开关2605和一个天线2606。本发明的EL显示器件可用在显示区2604中。注意到通过在显示区2604中在黑色背景上显示白色字符的方式就可以降低移动电话的功率消耗。
图19B是一个音频重放装置，具体地是一个汽车音响系统，包含一个主体2701、一个显示部分702以及一个操作开关2703和2704。本发明的EL显示器件可用在显示部分2702里，进而，在实施例8中显示的是一个汽车音响重放系统，但是它也可以用于移动型和家用型音频重放系统中。注意到通过在显示区2704里在黑色背景上显示白色字符的方式可以减小功率消耗。这在移动型音频重放装置中是特别有效的。
本发明的应用范围是很宽的，而且将本发明应用到所有的领域的电子器件上都是可能的。进而，在实施例1到7中显示的EL显示装置的组成可应用于实施例8中的电子装置。
实施例9
在实施例9中，将参考图20加以解释说明在不同于图11中显示的实施例1中的EL显示器件的横截面结构的EL元件情况下的密封方法。注意到在实施例9中一直到源矩阵基片的形成的所有处理都类似于实施例1中的步骤，因此省略了对它们的解释。
依据实施例1形成的有源矩阵基片，有粘贴到其上的密封材料2801和覆盖材料2802。具有粘性的树脂如紫外线固化树脂可用作密封材料2801。特别地，最好使用树脂，通过它尽可能地阻止潮湿进入并尽可能地减少气体泄漏。另外，可以提取形成在基片上的EL元件发射的光并包含具有透光特性的窗口元件的材料可以用做覆盖材料2802，所述基片诸如玻璃基片、塑料基片或陶瓷基片。
在实施例9里，形成紫外线固化树脂制成的密封材料2801，使得能够用分配器将象素区702和驱动电路部分703包围。而后，将由塑料构成的覆盖材料粘敷在其上。下一步，采用紫外线固化密封材料2801，借以将覆盖材料2802粘在有源矩阵基片上。
注意到，在将由塑料构成的覆盖材料2802粘贴到基片上之前，先将由树脂构成的彩色滤光片2803和2804放置在由塑料构成的覆盖材料2802的上面。在每个象素的上面安放一个彩色滤光片2803和2804以期提高发自EL元件的光的色彩纯度。不提供彩色滤光片也没关系。
由有源矩阵基片、覆盖材料2802、以及密封材料2801形成的封闭空间2805充以惰性气体(具体地氮气或惰性(稀有)气体)。为此目的，在惰性气体中接合有源矩阵基片和覆盖材料是适当的。进而，在封闭空间2805内放置如氧化钡等干燥剂是有效的。另外在密封材料2801、覆盖材料2802或彩色滤光片2803和2804中额外掺杂干燥剂也是可能的。
注意到，通过将它与实施例1到7中的任何一个结构自由组合实现实施例9的结构是可能的。实施例9中获得的EL显示器件可用于实施例8中的任何一个电子设备中。
实施例10
在实施例10中说明的是在大基片上制造许多依据本发明的EL显示器件的情况。采用图21A和图21B以及图22A和图22B显示的顶视图来加以解释说明。注意到，每个顶视图都有两个分别沿线A-A’和B-B’的剖面图。
图21A显示的是一个有源矩阵基片的状态，依据本发明的实施例1到7中的任何一个形成，其上有密封材料。参考标号2901表示的是源矩阵基片，在几个位置上设置有密封材料2902。
EL显示器件的象素区和驱动部分都各自包含在被密封材料2902包围的区域当中。也就是说，许多的有源矩阵区2903形成在一个大的基片上(有源矩阵基片2901)上，每个有源矩阵区是由象素区和驱动电路部分组合而成的。典型地，其面积为620mm×720mm或400mm×500mm的基片可用做大基片。当然，也可以使用具有其它面积值的基片。
图21B显示的是覆盖材料2904粘敷到有源矩阵基片2901上的情况。具有与有源矩阵基片2901相同面积的基片可以用做覆盖材料2904。因此，在图21B中所示的，公共覆盖材料可用于所有有源矩阵区。
下面，把图21B中所示的有源矩阵基片切开的过程将参考图22A和图22B加以解释。
在实施例10中，用切片器把有源矩阵基片2901和覆盖材料2904切开。切片器是切开基质的设备，首先在基片上形成一个窄槽(切槽)，而后在切槽用力以便在基片上沿切槽形成裂痕，从而切开基片。
注意到，另一种可用来切基片的工具是切块机。切块机是这样的设备，其中有一个坚硬切刀(也称做切锯)高速旋转并放置在基片上，从而将基片切开。
注意到，另一种可用来切基片的工具是切块机。切块机是这样的设备，其中有一个坚硬切刀(也称做切锯)高速旋转并放置在基片上，从而将基片切开。然而，在使用切块机时，要向切锯喷洒水，以防止发热和打磨掉的尘埃扩散。因此，在制造EL显示器件时，使用切片器是理想的，它不需要水。
在有源矩阵基片2901和覆盖材料2904中形成切槽的顺序如下。首先，在由箭头(a)指示的方向上形成切槽2905a，而后在箭头(b)所指示的方向上形成切槽2905b，最后，在箭头(c)所指示的方向上形成切槽2905c。
在形成切槽后，用由弹性材料如硅树脂构成的棒向切槽用力以形成裂隙，而后有源基片2901和覆盖材料2904被切开。图22B显示的是在切开有源矩阵基片2901和覆盖材料2904后的状态简图。在这个图中，由有源矩阵基片2901’和覆盖材料2904’组成的整体包括一个有源矩阵区。
进一步，此时将覆盖材料2904’切割得比有源矩阵基片2901’还小。这样做的目的是为了把FPC(柔性印刷电路)附着到由参考标号2906表示的区域上。在将FPC附着完后，至此完成了EL显示器件。
这样通过实施例10许多的EL显示器件可以由一个基片制造。例如，由一个620mm×720mm的基片可以制造六个对角线为13到14英寸的EL显示器件或四个对角线为15到17英寸的EL显示器件。因此，可以达到大大地提高产量并降低制造成本的目的。
实施例11
参考图23在实施例11中说明的是这样的一个结构，其中象素区中的EL元件203的结构被反转。注意到实施例11的结构与图2中的结构的差别仅在于EL元件和电流控制TFT部分，因此其它部分的解释在此省略掉了。
在图23中，采用p沟道TFT形成电流控制TFT61，所述p沟道TFT和依据实施例1中的制造程序形成的p沟道TFT206的结构相同。因此，省略了对电流控制TFT61的详细描述。
在实施例11中，透明导电膜作为象素电极(阳极)62。特别地，使用氧化铟和氧化锌的复合物制成的导电膜。当然，也可以使用由氧化铟和氧化锡的复合物制成的导电摸。
在由绝缘膜构成的棱63a和63b形成后，进行溶剂涂敷从而形成由聚乙烯咔唑构成的光发射层64。由乙酰基丙酮酸钾构成的电子注入层65在光发射层64上形成，而后在其上形成由铝合金构成的阴极66。在这种情况下，阴极66也起到钝化膜的功能。这样就形成了EL元件67。
在实施例11的情况下，如箭头所指示的，发自光发射层64的光被辐射到其上形成有TFT的基片。当形成如实施例11中所示的结构时，最好是用p沟道TFT形成电流控制TFT。然而，也可以由n沟道TFT形成电流控制TFT。
注意到，可以通过将其与实施例1到7、9和10中的任何一个的结构自由组合而形成实施例11的结构。另外，采用具有实施例11结构的EL显示器件作为实施例8中的电子设备的显示部分是有效的。
实施例12
在实施例12中，说明的是图24中的象素构成不同于图3b所示的电路图(构成)的情况的例子。注意到，在实施例12里，参考标号71表示的是开关TFT72的源极连线。73表示的是开关TFT的栅极连线，74表示的是电流控制TFT，75表示电容器，76和78表示电流源线，以及77表示的是EL元件。
注意到，电容器75利用的是电流控制TFT74的栅极电容(形成在栅极和LDD区之间的栅极电容)，这里电流控制TFT74是由n沟道TFT形成的。实际上并不提供电容器75，因此用虚线指示。当然，电容器也可以在不同的结构中形成。
图24A描述的是电流源线76对两个象素是公共的情况的例子。亦即，其特征在于在电流源线76周围形成具有线性对称结构的两个象素。在这种情形中，可以减少电流源线的数目，因此象素区可以作成具有更高的分辨率。
进一步，图24B说明的是电流源线78与栅极连线73平行形成的情况的例子。注意到，在图24B中，形成这样的结构，使得电流源线78不与栅极连线73重叠，但是假定它们是在不同的层上形成的连线，那么可以通过绝缘膜形成重叠。在这种情况下，专用表面区可由电流源线78和栅极连线73共享，这样象素区的分辨率可以做得更高。
进而，图24C的特征在于，类似于图24B的结构，电流源线78和栅极连线73平行形成，另外，还在于这样形成两个象素，即在电流源线78周围具有线性对称结构。而且，形成电流源线78使得与栅极连线73之一重叠是有效的。在这种情形下，可以减少电流源线的数目，并因此提高象素区的分辨率。
注意到，将其与实施例1到7和9到11中的任何一个的结构自由结合形成实施例12的结构是可能的。另外，利用具有实施例12中的象素结构的EL显示器件作为实施例8中的电子设备的显示部分是有效的。
实施例13
在实施例11中，p沟道TFT被用做电流控制TFT61。在实施例13中显示的是利用有LDD区的p沟道TFT的例子。在图25A中显示的是实施例13中的电流控制TFT的结构。
在图25A里，参考标号81表示的是源区，82表示的是漏区，83表示的是LDD区，84表示的是沟道形成区，85表示的是栅极绝缘膜，86表示的是栅极，87表示的是第一层间绝缘膜，88表示的是源极连线，89表示的是漏极连线以及90表示的是第一钝化膜。
在形成实施例13的结构的情况下，处于如下状态，其中栅极86通过栅极绝缘膜85和LDD区83重叠，栅极电容在它们之间形成。实施例13的特征在于栅极电容用做保持电流控制TFT栅极电压的电容器。
在图25B中显示的是依据实施例13的象素构成的范例，在图25B里，参考标号91表示源极连线，92表示的是栅极连线，93表示的是开关TFT，94表示的是电流控制TFT，95表示的是由电流控制TFT的栅极电容形成的电容器，96表示的是EL元件，以及97表示的是电流源线。
注意到图25A所示结构是这样的，其中电流控制TFT的结构和图24A中EL元件的方向是相反的。也就是说，形成象素使具有如图24B和图24C中的电路结构是可能的。
在形成实施例13中的电流控制TFT的情形中，需要形成p沟道TFT的LDD区的步骤。然而，用来形成LDD区83的成型过程以及掺杂p型掺杂元素的掺杂过程可以加到实施例1的制造过程。当增加这些过程时，将包含在LDD区83的p型掺杂元素的浓度设定在1×1015到1×1018个原子／cm3(典型地，在5×1016和5×1017个原子／cm3之间)之间是合适的。
注意到，将其与实施例1到7和9到12中的任何一个的结构自由结合形成实施例13的结构是可能的。另外，利用具有实施例13中的象素结构的EL显示器件作为实施例8中的电子设备的显示部分是有效的。
实现本发明使得有机EL材料的薄膜沉积毫无问题，而且不引起在喷墨法中的行程曲线问题。亦即，因为高分子有机EL材料可以精确地进行薄膜沉积而没有位置偏移问题，因此采用高分子有机EL材料制成的EL显示器件的生产效率提高了。进而，有机EL材料是以“线”的形式涂敷的，而不是象喷墨法中那样以“点”的形式涂敷，因此，获得高产量。
化合物1
化合物2
化合物3
化合物4
化合物5
Figure 0013049800465

Claims (46)

1、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，
其中所述象素区包括沿着所述多条栅极连线分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
2、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，
其中所述象素区包括沿着所述多条源极连线分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
3、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、设置在所述多条栅极连线上方的多个棱、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，
其中所述象素区包括沿着所述多个棱分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
4、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、设置在所述多条源极连线上方的多个棱、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，
其中所述象素区包括沿着所述多个棱分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
5、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多个设置成条形的阴极、多个设置成条形以便与所述多个阴极相交的阳极、以及设置在所述多个阴极与所述多个阳极之间的多个发射层，
其中所述象素区包括沿着所述多个阴极分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
6、一种EL显示器件，包括：
象素区，具有多个设置成条形的阴极、多个设置成条形以便与所述多个阴极相交的阳极、设置在所述多个阴极的间隙内的多个棱、以及设置在所述多个阴极与所述多个阳极之间的多个发射层，
其中所述象素区包括沿着所述多个棱分割的多个象素行，以及
其中所述多个象素行包括其中形成有红光发射层的第一象素行、其中形成有绿光发射层的第二象素行和其中形成有蓝光发射层的第三象素行。
7、根据权利要求1所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
8、根据权利要求2所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
9、根据权利要求3所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
10、根据权利要求4所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
11、根据权利要求5所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
12、根据权利要求6所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
13、根据权利要求1所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示器；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
14、根据权利要求2所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
15、根据权利要求3所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
16、根据权利要求4所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
17、根据权利要求5所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
18、根据权利要求6所述的EL显示器件，其中所述EL显示器件包括在选自包括如下装置组的电子装置中：摄象机，数码相机；防护镜型显示；汽车导航系统；声音重放装置；个人计算机；游戏设备；移动信息终端。
19、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，该方法包括如下步骤：
沿着所述多条栅极连线分割所述象素区形成多个象素行，以及
在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层和蓝光发射层的组。
20、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，该方法包括如下步骤：
沿着所述多条源极极连线分割所述象素区形成多个象素行，以及
在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层、和蓝光发射层的组。
21、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、设置在所述多条栅极连线上方的多个棱、被所述多条栅极连线和所述多条源极连线包围的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，该方法包括如下步骤：
沿着所述多个棱分割所述象素区形成多个象素行，以及
在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层、和蓝光发射层的组。
22、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多条栅极连线、与所述多条栅极连线相交的多条源极连线、设置在所述多条源极连线上方的多个棱、包围所述多条栅极连线和所述多条源极连线的至少一个薄膜晶体管、以及电连接到所述薄膜晶体管上的EL元件，该方法包括如下步骤：
沿着所述多个棱分割所述象素区形成多个象素行，以及
在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层、和蓝光发射层的组。
23、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多个设置成条形的阴极、多个设置成条形以便与所述多个阴极相交的阳极、设置在所述多个阴极与所述多个阳极之间的多个发射层，该方法包括如下步骤：
沿着所述多个阴极分割所述象素区形成多个象素行，以及在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层、和蓝光发射层的一组。
24、一种制造EL显示器件的方法，该EL显示器件具有象素区，包括多个设置成条形的阴极、多个设置成条形以便与所述多个阴极相交的阳极、设置在所述多个阴极的间隙内的多个棱、以及设置在所述多个阴极与所述多个阳极之间的多个发射层，该方法包括如下步骤：
沿着所述多个棱分割所述象素区形成多个象素行，以及
在每个象素行中形成光发射层，
其中所述光发射层选自包括红光发射层、绿光发射层、和蓝光发射层的一组。
25、根据权利要求19所述的方法，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
26、根据权利要求20所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
27、根据权利要求21所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
28、根据权利要求22所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
29、根据权利要求23所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
30、根据权利要求24所述的EL显示器件，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层包括高分子有机EL材料。
31、根据权利要求19所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
32、根据权利要求20所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
33、根据权利要求21所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
34、根据权利要求22所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
35、根据权利要求23所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
36、根据权利要求24所述的方法，其中所述方法进一步包括从分离的喷嘴同时排放将变成所述红光发射层的红光发射层涂敷液体、将变成所述绿光发射层的绿光发射层涂敷液体和将变成所述蓝光发射层的蓝光发射层涂敷液体，和对排放的所述红光发射层涂敷液体、所述绿光发射层涂敷液体和所述蓝光发射层涂敷液体进行热处理。
37、根据权利要求19所述的方法，其中至少所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的方法形成。
38、根据权利要求20所述的方法，其中至少所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的一组的方法形成。
39、根据权利要求21所述的方法，其中至少所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的一组的方法形成。
40、根据权利要求22所述的方法，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的一组的方法形成。
41、根据权利要求23所述的方法，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的一组的方法形成。
42、根据权利要求24所述的方法，其中所述红光发射层、所述绿光发射层和所述蓝光发射层之一通过对从喷嘴排放的涂敷液体进行热处理形成，而其余的光发射层通过选自包括旋涂方法、印刷方法和蒸发方法的一组的方法形成。
43、一种形成EL显示器件的方法，包括如下步骤：
在基片上形成至少具有两个相邻象素的象素区；以及
在相对于所述基片移动所述分配器的过程中从分配器连续地在所述两个相邻象素中进行光发射层涂敷；
其中所述光发射层涂敷选自包括红光发射层涂敷、绿光发射层涂敷和蓝光发射层涂敷的一组。
44、根据权利要求43所述的方法，其中所述方法进一步包括进行热处理以便形成光发射层。
45、一种形成EL显示器件的方法，包括如下步骤：
在基片上形成至少具有一个象素行的象素区；以及
在相对于所述基片移动所述分配器的过程中从分配器连续地在所述一个象素行中进行光发射层涂敷；
其中所述光发射层涂敷选自包括红光发射层涂敷、绿光发射层涂敷和蓝光发射层涂敷的一组。
46、根据权利要求45所述的方法，其中所述方法进一步包括进行热处理以便形成光发射层。
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