發光器件的制作方法

專利名稱：發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的制造方法，特別是，本發明涉及一種發光器件，它包括一個形成在具有絕緣表面的襯底上的有機發光器件(OLED)。本發明還涉及一個OLED組件，其中包括一個控制器或諸如此類的IC，被安裝在OLED板上。注意，在本說明書中，發光器件包括OLED板和OLED組件。使用發光器件的電子設備也包括在本發明之中。注意，在本說明書中，術語“半導體器件”一詞通常表示能利用半導體特性起作用的器件，發光器件，電-光器件，半導體電路和電子器件統統包括在半導體器件之中。
背景技術：
近來，在一個襯底上形成TFT(薄膜晶體管)的技術有了很大進步，它在有源矩陣顯示器上的應用正被積極研制。特別是，使用多晶硅薄膜的TFT比傳統的使用非晶硅薄膜的TFT具有更高的場效應遷移率(也稱遷移率)，因此，它能夠快速操作。因此，由使用多晶硅薄膜的TFT組成的驅動電路被提供在和象素相同的一個襯底上，控制各個象素的研究正在積極進行。由于在一個襯底上驅動電路和象素被合并入有源矩陣顯示器中，就存在許多優點，例如，成本降低，顯示器小型化，產量提高，生產能力提高。此外，具有自發光元件OLED的有源矩陣發光器件(以后簡稱發光器件)正被積極研制。發光器件也稱有機EL顯示器(OELD)或有機光發射二極管(OLED)。一個OLED是具有高能見度的自發光元件，它對于制造薄顯示器是最佳的，因為對于液晶顯示器(LCD)這樣的背面照明是不需要的。進一步，視角沒有限制。因此，使用OLED 的發光器件作為CRT和LCD的替代顯示器正在引起公眾的注意。一個通過在每個象素中安排多個TFT而顯示圖象并順序地寫一個視頻信號的有源矩陣驅動系統，作為使用OLED元件的發光器件的一種型式已是公知的。TFT是實現有源矩陣驅動系統不可缺少的元件。此外，對于實現有源矩陣驅動系統的目的，在使用OLED的發光器件中，由于TFT控制流過OLED的電流量，當使用低電流效應遷移率非晶硅的TFT被采用時，這個目的便不能實現。最好是，具有晶體結構的半導體薄膜，特別是，使用多晶硅的TFT被采用，以便連接 OLED。具有晶體結構的半導體薄膜，特別是，多晶硅薄膜被用于形成TFT，象素和驅動電路一起形成在同一個襯底上，由此，連接終端的數目就顯著減少，幀面積(象素部分的周圍部分)也同時減少。不過，即使TFT是用多晶硅形成，它的電特性最終也不等同于在單晶硅襯底中形成的MOS晶體管的特性。例如，傳統TFT的電場效應遷移率等于或小于單晶硅的1/10。進而，使用多晶硅的TFT有一個問題，即由于晶粒邊界中形成的缺陷容易在其特性中引起離散作用。在發光元件中，至少起開關元件作用的TFT和提供電流給OLED的TFT通常被安排在每個象素中。當高驅動能力(接通電流I。n)時在起開關元件作用的TFT中，低關斷電流(Ioff)是需要的，防止由于熱載效應引起的損壞和提高可靠性在提供電流給OLED的TFT中是需要的。進而，高驅動能力(接通電流I。n)，防止由于熱載效應造成損壞和提高可靠性在數據線路驅動電路中也是需要的。再者，象素的亮度是由TFT的接通電流(I。n)確定的，TFT與OLED電連接并提供電流給EL元件，而不取決于驅動方式，這就存在一個問題，如果在整個表面上顯示白色的情況下接通電流不是恒定的，就會引起亮度的離散(dispersion)。例如，在通過光發射時間和執行64灰度調節亮度的情況下，與EL元件電連接并提供電流給OLED的TFT的接通電流， 從基準點移動一個灰度，離散為1. 56% ( = 1/64)。再者，當OLED形成的時候，EL層圖案的間隙和EL層的厚度的不均勻性擾亂襯底。 發光度輕微有變化。鑒于上述問題，本發明要解決的課題是，減少每個TFT的特性變化，減少發光度的變化。再者，本發明要解決的課題是，減少與TFT的特性變化無關的OLED中的變化，和減少發光度的變化。

發明內容
再者，在傳統的有源矩陣型發光器件中，當試圖提高分辨率時候，孔徑比受到象素部分中保持電容的電極和保持電容的布線，TFT，各種布線等的布局的限制的問題可能出現。本發明的目的是提供一個象素結構，它提高了象素部分中的孔徑比。作為TFT特性的典型標記，V-I特性曲線是已知的。在V-I特性曲線中升高處是最陡峭的(也稱上升點)，電流值變化最大。因此，在供給OLED的電流受到TFT控制的情況下，當上升點分散的時候，提供電流給OLED的TFT的電流值大量分散。上升點的電壓值稱做閾值電壓(Vth)，也是TFT的接通電壓。此外，一般認為，Vth越接近零，越好。認為，當Vth變大，會引起驅動電壓增高，功率損耗增大。在TFT的電流值中有兩種離散。具體地講，一種是電流值的簡單離散3Sigma，另一種是與在一特定數目的TFT總體電流值的中間值(平均值)有關的離散(在本說明書中， 這種離散也稱作歸一化離散)。本發明發現有一種傾向，即后者離散強烈地取決于柵電壓值(Vg)。在圖3中，各種溝道長度(5 μ m，10 μ m, 20 μ m, 50 μ m, 100 μ m, 200 μ m,和 400 μ m)的 ρ-溝道型 TFT (溝道寬 ^W = Sym)中的Vgs與歸一化離散之間的關系曲線被示出。再者，在圖4中，各種溝道長度的η-溝道型TFT (溝道寬度W = 8 μ m)中的Vgs與歸一化離散的關系曲線被示出。現在根據TFT的實驗數據，對本發明進行詳細描述。當提供電流給OLED的TFT的溝道長度做得較長的時候，電流值變得較小，簡單離散3sigma減少。TFT的Vd設置在-7V，Vg設置在-3. 25V，溝道寬度固定在8 μ m,溝道長度分別在50 μ m, 100 μ m, 200 μ m,和400 μ m中變化。對于每個TFT，接通電流的離散和歸一化離散是被測量的。這些測量被示于圖11中。不過，如圖11中所示，僅當溝道長度做得比較長，電流值變得比較小，但是，與一特定數目TFT的總體電流的中間值有關的離散(歸一化離散)不會改變。在本發明中，為了使離散降低，TFT被設計有一個長的溝道長度，比曾經有過的長度長10倍或更多或長幾百倍或更多，從而TFT可以在特別高的柵電壓下進入接通狀態，從外面輸入的柵電壓被設以驅動。Vd設定在-7V，溝道寬度固定在8 μ m，溝道長度被設定在50 μ m的TFT被測量其接通電流離散和在Vg = -3V時測量其歸一化離散。接著，以類似的方式，溝道長度是100 μ m 的TFT在Vg = -3. 75V被測量，溝道長度是200 μ m的TFT在Vg = -3. 75V被測量，溝道長度是400 μ m的TFT在Vg = -5. 75V被測量。這些測量結果示于圖2中。如圖2所示，當溝道長度做得較長，由此柵電壓(Vg)比較大的時候，不僅接通電流的簡單離散而且歸一化離散可以被減小。在本實例中，為了使Vg較大，具有較長溝道長度的TFT被使用。不過，不限于上述方法，為了使Vg較大，在容許設計限度內，溝道寬度W可以做得較短，TFT的源極區或漏極區可以做成高電阻性，或接觸電阻可以做得較高。再者，本發明提供一個TFT，它的溝道長度很長，具體地說，比現有技術的溝道長度要長幾十倍到幾百倍，從而TFT在比過去高得多的柵壓下驅動進入接通狀態，并能夠具有低的溝道電導gd。圖1示出了與圖2對應的數據，它是一個曲線圖，表示在與圖2的數據相同條件(Vg，溝道寬度，溝道長度)下各個TFT的溝道電導gd。在本發明中，當提供電流到OLED的TFT是在這樣一個范圍內被做成，即源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth的總和大于柵壓Vg，即在這樣一個范圍，Vg < (Vd+Vth)的時候，溝道電導從0到1 X IO-8S,最好是5 X IO-9S或更小，進一步，最好是2 X 10_9S或更小，從而流入 TFT的電流的離散可以被減小，一定的恒定電流可以流入0LED。除上述情況以外，由于較小的溝道電導gd，由于圖型化或熱處理使EL層中面積縮小引起的OLED自身的離散也可被減小。再者，通過使溝道電導gd變小，即使OLED由于某種原因損壞，流入OLED的電流也可以維持在一個恒定值，結果維持了恒定的亮度。在圖12 中，Id-Vd曲線和OLED的負載曲線被示出。溝道電導gd表示Id-Vd曲線的斜率，隨著溝道電導gd做得越小，Id-Vd曲線的斜率變得越小，導致基本上恒定的電流值。在圖12中，OLED 的負載曲線表示輸入OLED的電流值和當Vg = -3. 3V且連接到OLED的ρ溝道TFT在飽和區中被驅動時Vd之間的關系。例如，當-Vd是-17V時，由于陰極側上的電壓是-17V，則輸入到OLED上的電壓就是0V。因此，輸入到OLED上的電流也變成零。再者OLED的Id-Vd曲線和負載曲線的交叉點上的電流值與亮度對應。在圖12中，當gd較小時，交叉點處的-Vd 是-7V。在那時，輸入到OLED的電流值是IX 10_6[A]，對應于這個電流值的發光亮度可以被獲得。當gd較小的時候，OLED負載曲線無論向左，向右哪邊移動，電流值幾乎不改變，結果亮度就是均勻的。再者，當單一 OLED自己離散的時候，其負載曲線或向右移動或者向左移動。再者，當OLED損壞的時候，OLED的負載曲線移向左邊。在gd是較大的情況下，當由于損壞OLED的負載曲線向左邊移動，曲線變成用虛線表示的曲線的時候，和OLED的負載曲線的交叉點改變了，結果是，損壞前和損壞后的電流值不同。另一方面，在gd比較小的情況下，即使當OLED的負載曲線由于損壞而移向左邊，電流值幾乎不變，從而亮度的分散被減小，結果產生均勻的亮度。這里，為了使溝道電導gd較低，溝道長度做得較長，從而TFT在一個遠高于現有技術的驅動電壓下進入接通狀態。不過，用其它方法，溝道電導gd可以進一步降低。例如，通過在LDD結構中形成TFT，或通過把溝道形成區分成多個子區，溝道電導gd可以被降低。用在液晶板中的象素，大多數的η溝道TFT，尺寸是溝道長度LX溝道寬度W = 12μπιΧ4μπι，禾口 LXW = 12μπιΧ6μπι。通常，為了提高開口面積的比率，認為TFT在象素中占的面積，即占有面積，越小越好。因此，很難想象能使溝道長度是100 μ m或更長。再者，已經發現，如圖4所示，在溝道長度是5 μ m或10 μ m的情況下，Vg最小分散范圍是在8V 到10V，當Vg是IOV或更多的時候，分散有增加的趨勢。因此，不能認為，在溝道長度做成 100 μ m或更長的情況下，Vg越大，離散越小。再者，當溝道長度做成100 μ m或更大，各種形狀都可以被認為是半導體層。例如， 一種形狀，半導體層102在X方向迂回前進，如圖6中所示(在本說明書中稱做A型)，一種形狀，半導體層1102在Y方向上迂回前進，如圖13A中所示(在本說明書中稱為B型)，和矩形形狀(半導體層1202)如圖13B中所示。再者，當溝道長度做得較長，在作為形成TFT的步驟之一的激光束輻射的情況下，激光束的離散也可被降低。對于每個TFT尺寸和半導體層形狀的組合，LXff = 87ymX7ym(矩形形狀)LX W = 165 μ mX 7 μ m(失巨形形狀)，LXff = 88ymX4ym( 形形狀)，LXff = 165ymX4ym(失巨形形狀)，LXff = 500 μ mX4 μ m(A 型)，禾口 LXW = 50(^11^4“111出型)，激光束的掃描速度設置在1111111/^(3或0.5111111/^(3，TFT被制備。對于這些TFT，實驗研究了 TFT尺寸和半導體層的形狀，和TFT的接通電流的離散(3sigma)之間的關系。這里，激光束照射提高了多晶硅的結晶度。在圖18中，是柵壓Vg = -5V，Vd = -6V 情況下的實驗結果，圖19，是柵壓Vg = -10V, Vd = -6V情況下的實驗結果。在圖18和19 中，接通電流的中間值(μΑ)也被示出。再者，TFT尺寸和半導體層的形狀，和TFT的閾值 (Vth)的分散(3Sigma)之間的關系可以從圖20獲得。從圖18和19看出一種傾向，溝道長度L越長，接通電流的離散越小。激光束的離散在激光掃描速度為0. 5mm/sec時比在lmm/sec要小，溝道長度L做得越長，不同激光掃描速度的離散差越小。即可以認為，溝道長度L做得越長，激光的離散減小的越多。再者，可以看到，減少最多的離散是LXW = 500 μπιΧ4μ m，接通電流的離散A型比B型要小。鑒于上述情況，從圖18和19中可以看出，發光器件的亮度的離散可以被減小，其中提供電流到OLED的TFT工作在直到飽和區被達到的電壓范圍內。再者，當比較固定在一個恒定值的流進TFT的電流值的時候，溝道寬度W最好比較小。圖21是一個圖表，表示當電流值被固定在恒定值(Id = O. 5μΑ)時的離散。從圖21 可以看到，發光器件的亮度的離散可以被減小，其中提供電流到OLED的TFT工作在飽和區。 再者，類似地可以看到減少最多的離散是在LXW = 500 μ mX4 μ m中，A型接通電流的離散小于B型。再有，從圖20看出一種趨向，溝道長度L越長，閾值電壓(Vth)的離散越小。還有，由于隨著溝道長度L做得較長，閾值值和接通電流兩者的離散，即TFT的電特性，下降，由此可以認為，不僅激光束的離散被減小，而且由于其它過程產生的離散也被減少。還有，同樣是在具有OLED的發光器件中，可以認為，提供給象素的TFT的占有面積越小，TFT越好。因為目前TFT尺寸較小，單個TFT特性中的離散就比較大，這是顯示器顯示參差不齊的主要原因。在流入OLED的電流由TFT控制的情況下，大致劃分，有兩種方法。具體地講，一種方法是控制所謂飽和區的電壓區中的電流，另一種方法是，控制直到飽和區被達到的電壓區中的電流。如圖9所示，當某個恒定柵壓被施加，同時源-漏電壓Vd逐漸上升，在源極和漏極之間流動的電流值被測量時，TFT的Vd-Id曲線可以被獲得，其中在某個Vd值以上電流值變成基本上恒定的圖表可以被獲得。在本說明書中，在Vd-Id曲線中，電流值變成基本上恒定的范圍稱做飽和區。即使提供電流給OLED的TFT工作在直到達到飽和區為止的電壓范圍內，本發明也是有效的。不過，當提供電流給OLED的TFT工作在飽和區的時候，流入OLED的電流是保持恒定的，減小離散的效果是明顯的。再者，對于TFT提供電流給0LED，最好使用ρ溝道型TFT，它的離散比η溝道型TFT 減少得更多，如圖3和4所示。不過，在本發明中，提供電流給OLED的TFT可以是η溝道型 TFT和ρ溝道型TFT的任何一個。例如，在提供電流給OLED的TFT是ρ溝道型TFT的情況下，連接形式僅如圖IOA中所示。再者，例如，在提供電流給OLED的TFT是η溝道型TFT的情況下，連接僅如圖IOB所示。在圖IOA和IOB的每一種情況下，雖然僅有提供電流給OLED 的TFT被示出，不用說，在TFT的柵極之后，由多個TFT制成的各種電路可以被安排。S卩，電路結構不只一個。在本說明書中公開的本發明的一個結構是具有發光元件的發光器件，發光元件包括一個陰極，一個與陰極接觸的有機化合物層；以及一個與有機化合物層接觸的陽極；其中連到發光元件的TFT的溝道長度L是100 μ m或更長，最好是100 μ m到 500 μ m0在結構中，TFT的溝道寬度W與其溝道長度L之比是0. 1到0.01。在本說明書中公開的本發明的另一個結構是具有發光元件的發光器件，發光元件包括陰極；與陰極接觸的有機化合物層；以及與有機化合物層接觸的陽極；其中連到發光元件的TFT的溝道寬度W與其溝道長度L的比是0. 1到0. 01。在各種結構中，連到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth的總和大于柵壓Vg的范圍內，具有溝道電導gd從0到1 X IO-8S,最好是0到5 X IO-9S,更優選的是0到 2 X KT9S。在本說明書中還公開了本發明的另一種結構是具有發光元件的發光器件，發光元件包括陰極；與陰極接觸的有機化合物層；以及與有機化合物層接觸的陽極；其中連到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth的總和大于柵壓Vg的范圍內，具有溝道電導gd從0到2 X 10_9S。在各個結構中，連到發光元件的TFT是ρ溝道型TFT或η溝道型TFT。在本說明書中所謂溝道區的區是指這樣一個區域，它包括一個部分(也稱為溝道)，在這個部分中載流子(電子和空穴)流動，在載流子流動方向上溝道區的長度叫做溝道長度，它的寬度就是溝道的寬度。再者，在本說明書中，溝道電導gd是指溝道的電導，它可以用下式表示。[等式1]gd = W(Vg-Vth) μ nC0X/L在等式1中，L表示溝道長度，W是溝道寬度，Vg是柵壓，Vth是閾值電壓，μ η是遷移率，Cox是氧化膜電容。在TFT中，當Vg等于或大于Vth時，溝道電導就開始產生。除此而外，溝道長度L做得較長，氧化膜電容Cox就較大。因此，電容可以部分地用作為OLED的保持電容。到現在為止，為了形成保持電容，對于每個象素，形成保持電容的空間是必需的，電容線和電容電極就安排在其中。不過，當本發明的象素結構被采用的時候， 電容線和電容電極可以被省略。再者，在保持電容和氧化膜電容Cox —起形成的情況下，保持電容可以由柵電極和半導體(溝道區)形成，半導體(溝道區)與柵極重疊，柵絕緣層作為電介質，安排在它們之間。因此，即使在TFT的溝道長度做得較長的情況下，如圖5所示， 當TFT的半導體層102安排在布置在柵極和源線上層的電源線106的下面的時候，象素可以被設計而不減少開口面積比。即，當本象素結構被實現的時候，即使電容線和電容電極的空間被忽略，足夠的保持電容可以被提供，因而開口面積比可以得到進一步提高。在TFT尺寸和半導體層形狀的組合中，如圖18和19所示，氧化膜電容C。x分別是 192 (fF)對應于 LXW = 87ymX7ym()情況，364. 5 (fF)對于 LXW = 165μπιΧ7μπι(矩形形狀)情況，111. l(fF)對應于LXW = 88 μ mX4 μ m(矩形形狀)情況，208. 3 (fF)對應于LXW= 165 μ mX 4 μ m(矩形形狀)情況，631.3 (fF)對應于LXW = 500μπιΧ4μπι(Α 型)情況，631. 3(fF)對應于 LXW = 500ymX4ym(B 型)情況。再者， 當氧化膜電容Cox被獲得的時候，其它值設定如下。S卩，柵絕緣膜(氧化膜)Tox的膜厚是 115nm, ε。是 8. 8542 X 1(Γ12 (F/m2)，8。!￡是4. 1。再者，在各結構中，連接發光元件的TFT的電容Cox是IOOfF或更多，最好是在 IOOfF到700fF的范圍內。再者，在各個結構中，連接到發光元件的柵極和安排在其上的布線形成一個保持電容。具體地講，如圖5所示，由于層間絕緣膜(有機絕緣膜或無機絕緣膜)安排在柵極 100上作為電介質，柵電極100和與柵電極重疊的電源線106就形成一個電容。在圖5中， 柵極100和電源線106重疊(12 μ mX 127 μ m=約1524 μ m2)的面積大，可是，取決于膜的厚度和層間絕緣膜的介電常數，保持電容可以形成。在柵極100和電源線106之間形成的所有電容能夠起EL元件的保持電容的作用。因此，最適當的優選設計是，連接發光元件的 TFT的電容Cox和在TFT的柵極和電源線106之間形成的電容之總和可以是幾百fF。在本說明書中，在OLED的陽極和陰極之間形成的所有層被規定為有機發光層。具體地講，有機發光層，包括一個發光層，空穴注入層，電子注入層，空穴輸運層，電子輸運層。 基本上，OLED的結構是，陽極，發光層和陰極是順序疊置的。除了這種結構，還有其它結構， 其中陽極，空穴注入層，發光層，和陰極是順序疊置的，或者是，陽極，空穴注入層，發光層， 電子輸運層，和陰極是順序疊置的。一個OLED包括一個含有機化合物(有機光發射材料)的層(以后稱作，有機發光層)，由此，當電場被加到陽極和陰極上的時候，可獲得發光(電-發光)。在有機化合物的發光中，有當激發的單重態弛豫到基態(熒光)時產生的發光，有當激發的三重態弛豫到基態時產生的發光(磷光)。在本發明的發光器件中或者上述發光之一被使用，或者兩種發光都被使用。再者，在上面，頂柵型TFT已被解釋。不過，本發明的應用不限于特定的TFT結構。 本發明可以用于底柵型(反交錯型)TFT和前交錯型TFT。還有，在本發明的發光器件中，顯示屏幕的驅動方法不限于特定的方法。例如，點順序驅動方法，線順序驅動方法或平面順序驅動方法可以被使用。特別是，對于線順序驅動方法，分時分級驅動方法或面積分級驅動方法可以被適當應用。再者，輸入到發光器件的源極線路的視頻信號可以是模擬信號或數字信號，驅動電路等可以適當根據視頻信號進行設計。


圖1是TFT的溝道長度和溝道電導gd之間的關系圖。
圖2是電流離散3sigma和電流歸一化離散3sigma的圖。
圖3是ρ溝道型TFT的電流離散和在一定溝道長度下的Vg之間的關系圖。
圖4是η溝道型TFT的電流離散和在一定溝道長度上的Vg之間的關系。
圖5是象素的頂視圖。
圖6是象素的頂視圖。
圖7是有源矩陣型光發射顯示器件的截面結構圖。
圖8是有源矩陣型光發射顯示器件的等效電路圖。
圖9是Id-Vd曲線圖。
圖IOA和IOB是OLED和連接OLED的TFT之間的連接關系圖。
圖11是示出電流離散3sigma和歸一化電流離散3sigma的視圖。
圖12是OLED的負載曲線和Id-Vd曲線圖。
圖13A和1 是象素的頂視圖(實施例2)。
圖14A和14B是組件圖(實施例3)。
圖15是組件圖(實施例3)。
圖16A到16F是電子學圖(實施例4)。
圖17A到17C是電子學圖(實施例4)。
圖18是本發明TFT尺寸和接通電流離散(在Vg =-5V時)之間的關系圖。
圖19是本發明的TFT尺寸和接通電流(在Vg = -IOV時)的離散之間的關系圖。
圖20是本發明的TFT尺寸和閾值電壓離散之間的關系圖。
圖21是本發明的TFT尺寸和在恒定電流值(Id = 0.5 μ A)下的接通電流的離散之間的關系圖。
具體實施例方式下面，實現本發明的模型將被解釋。圖5是具有OLED的發光器件的象素部分的局部放大頂視圖。在圖5中，為簡單起見，EL層未示出，僅僅一個OLED的電極(象素電極107)被示出。
在圖5中，半導體層101是作為開關TFT的有源層工作，與柵極布線105重疊的區是溝道形成區，與源極布線104連接的區域是源區(或漏區)，與連接電極103連接的區域是漏區(或源區)。開關TFT是一雙柵結構，它有兩個溝道形成區。再者，半導體層102是作為TFT的有源層工作，TFT提供電流給0LED，與柵電極重疊的區是溝道形成區。提供電流給OLED的TFT的柵電極100與連接電極103連接。還有， 提供電流給OLED的TFT的源區(或漏區)和電源線106連接，提供電流給OLED的TFT的漏區(或源區)和連接電極108連接，象素電極107與連接電極108接觸。再者，在柵電極 100上，電源線106和相鄰象素的源極布線被安排成部分重疊。半導體層102，在與具有柵絕緣膜插入其間的柵電極重疊的溝道形成區的上方，電源線106和相鄰象素的源極布線被安排成局部重疊。在柵電極100和電源線106之間形成的所有電容可被用作EL元件的保持電容。因此，對于在柵電極100和電源線106之間形成的電容，必要的保持電容可以在一定程度上得到保證。再者，圖6是圖5對應的頂視圖，它是在半導體層101和102，柵極布線105和柵電極100形成階段的視圖。半導體層102與柵絕緣膜(未示出)插入其間的柵電極100重疊的區，即，溝道形成區在圖6中用虛線示出。本發明打算提供一種對OLED提供電流的TFT，在該TFT中，溝道區的長度(溝道長度L)被做得特殊地長(L = 100到500 μ m,在本情況下采用500 μ m)，由此，TFT能夠在比現有技術高得多的柵壓上進入接通狀態并驅動，其溝道電導gd較小(gd = 0到1X10_8S， 最好是5X 10_9S或更小，在本情況中是2X 10_9S或更小)。由于采取上述結構，如圖2所示，在一組TFT被安排的象素部分中，在提供電流給 OLED的TFT中，不僅接通電流的簡單離散而且其歸一化離散可以被減小，結果是具有OLED 的顯示器件的亮度離散也減小。再者，由于流入OLD的電流被控制在所謂飽和區的范圍內的OLED驅動方法被采用，本發明展示出極明顯的效果。當如圖12的結構被采用的時候，除在各個TFT之間的離散減少而外，OLED制造中引起的離散(在制作布線圖案和熱處理中EL層的面積壓縮引起的OLED本身的離散)可以被減少。再者，由于采用了圖12的結構，除了在各個TFT之間的離散減少而外，即使OLED由于某種原因被損壞，流入OLD的電流可以保持恒定，結果是保持了恒定的亮度。再者，在本發明中，作為驅動OLED的方法，在直到飽和區達到為止的電壓區中控制流入OLED的電流的方法也是有用的。不用說，本發明不限于圖5和圖6所示的頂視圖。在圖5和6中，發光器件穿過在其上形成TFT的襯底發光(圖14所示發光器件是一個典型)被解釋。因此，象素電極107， 開口區域部分是一個連接電極108不能形成的區，為了使開口區域部分較大，溝道長度L長的TFT被安排在電源線106和源極布線的下面。在溝道長度L長的TFT的柵極100和電源線106之間形成的電容可以被用作EL元件的保持電容。再者，在圖5和6相反方向上發光的發光元件情況下(圖15所示發光元件是一個典型)開口區域部分變得與象素電極相同的區。因此，溝道長度L長的TFT可以安排在象素電極的下面，具有500 μ m或更長溝道長度L的TFT可以被制成。再者，當如圖5和6所示象素結構被采用，如果沒有形成保持電容的電容部分，氧化膜電容C。x可以部分地用作保持電容。不過，在一個象素中，保持電容和一個存儲器 (SRAM, DRAM等)可以形成。還有，在一個象素中，多個TFT(兩個或多個TFT)和各種電路 (電流鏡像電路等)可以被加入。再者，雖然上述頂部柵型TFT被解釋，本發明不考慮TFT的結構，都可以被應用。例如本發明可以應用于底部柵型(反交錯型)TFT和正交錯型TFT。本發明的結構將參照下面實施例做出詳細說明。最佳實施例[實施例1]這里詳細描述，在同一個襯底上制造象素部分和在象素部分的周圍提供的驅動電路的TFT (η溝道TFT和ρ溝道TFT)以便制造具有OLED的發光器件的方法。對于基底絕緣膜301的下層，由作為材料氣體的SiH4, NHjPN2O形成的硅氮氧化合物膜(成分比Si = 32%,0 = 27%,Ν = 24%,Η= 17% )形成在耐熱玻璃襯底上(第一襯底300)，玻璃襯底具有0. 7mm的厚度，該化合物具有50nm(最好是10-200nm)的厚度，是在用等離子體CVD的膜淀積溫度400°C下形成的。然后，在表面用臭氧水清洗以后，表面上的氧化膜用稀的氫氟酸(稀釋到1/100)除去。其次，對于基底絕緣膜302的上層，由SiH4 和N2O作為材料氣體形成的硅氫化物氮氧化合物膜(成分比Si = 32%, 0 = 59%, N = 7%,H = 2%)形成在其上，它的厚度是100nm(最好是50-200nm)，條件是，在用等離子體 CVD的膜淀積溫度400°C下形成，從而形成一個疊層結構。進一步，不暴露大氣，具有非晶結構(這里是，非晶硅膜)的半導體膜被形成為具有Mnm的厚度(最好是25-80nm)條件是， SiH4作為膜淀積氣體，用等離子體CVD膜淀積溫度300°C下形成。在本實施例中，基底絕緣膜104是以兩層結構的形式示出的，但是單層絕緣膜或兩層或更多層疊壓在一起的結構也可以被采用。進一步，在半導體膜的材料上沒有限制。不過，半導體膜最好可以由硅或硅鍺合金(SihGe5xU = O. 0001-0. 02))，用公知方法形成(濺射，LPCVD，等離子體CVD，等等)。再者，等離子體CVD設備可以是單晶片型或批量型。此外，基底絕緣膜和半導體膜可以在同一膜形成小室中連續形成而不暴露大氣。接著，在具有非晶結構的半導體膜的表面被清潔以后，厚度約2nm的極薄的氧化膜由臭氧水而形成在表面上。然后，為了控制TFT的閾值值，摻雜微量雜質元素(硼或磷) 被實行。這里，離子摻雜方法被采用，其中乙硼烷(B2H6)被等離子體激發而無質量分離，硼被加入到非晶硅膜中，摻雜條件是加速電壓15KV，用氫稀釋到的乙硼烷的氣體流速為 30sccm ；2 X IO1Vcm2 的輻射劑量。然后，含重量IOppm的鎳的鎳醋酸鹽溶液通過旋轉器被涂敷。代替涂敷，通過濺射把鎳元素濺射到整個表面的方法可以使用。然后，熱處理進行晶化，由此形成具有晶體結構的半導體膜。熱過程使用電爐或強光輻射以實行熱處理。在使用電爐的熱過程中，熱過程在500°C-650°C，進行4- 小時。這里，在脫氫熱過程(500°C，1小時)進行以后，晶化熱過程(550°C，4小時)被進行，由此獲得具有晶體結構的硅膜。注意，雖然熱過程使用電爐進行晶化，晶化也可以通過燈光退火設備實行。同時注意，雖然晶化技術這里使用鎳作為金屬元素以促進硅的晶化，其它已知晶化技術也可采用，例如，固相生長方法和激光晶化方法。其次，在具有晶體結構的硅膜表面上的氧化膜用稀釋氫氟酸等清除以后，在大氣
11或含氧氣氛中進行第一激光OCeCl 波長308nm)輻射以提高晶化速率和修復保留在晶粒中的缺陷。波長400nm或更小的準分子激光器激光，或YAG激光器的二次諧波或三次諧波被用作激光。在任何情況下，具有近似ΙΟ-ΙΟΟΟΗζ的重復頻率的脈沖激光被使用，脈沖激光通過光系統聚光到100-500mJ/cm2，輻射以90-95%的重疊率被進行，由此，硅膜表面可以被掃描。這里，第一激光的輻射是以30Hz的重復頻率，470mJ/cm2的能量密度在大氣中進行。注意，因為輻射是在大氣中或含氧氣氛中進行，氧化膜通過第一激光輻射就形成在表面上。雖然使用脈沖激光的例子在這里被示出，連續振蕩激光也可以被使用。當非晶半導體膜的晶化被進行的時候，最好是通過固態激光器來運用基波的二次諧波到四次諧波，固態激光器能夠連續振蕩以獲得大顆粒尺寸的晶體。最好是，使用NchYVO4激光器(基波1064mm)的二次諧波(在532nm厚度)或三次諧波(在355nm厚度)。具體地，由IOW輸出的連續振蕩型 YVO4激光器發射的激光束通過非線性光學元件轉化成諧波。同時，應用YVO4的晶體和非線性光學元件發射諧波到一個共振腔。最好是通過光學系統使激光束具有矩形形狀或橢園形狀，由此輻射待處理的襯底。這時近似0.01到100MW/cm2(最好是01.到lOMW/cm2)的能量密度是需要的。半導體膜以相對于激光束以10到2000cm/s的速度移動，從而對半導體膜進行輻射。雖然在使用鎳作金屬元素以促進晶化的熱處理被實行以后激光輻射技術被進行， 非晶硅膜的晶化也可以使用連續振蕩激光器(YVO4激光器的二次諧波)進行而不做鎳摻
ο這種激光輻射形成的氧化膜和用臭氧水在120秒內處理表面形成的氧化層共同形成一個阻擋層，它的厚度總共是l-5nm。雖然這里阻擋層是用臭氧水形成的，另一種方法， 例如在含氧氣氛中紫外線照射或氧化物等離子體處理使具有晶體結構的半導體膜的表面氧化的方法也可被采用。此外，作為形成阻擋層的其它方法，通過等離子體CVD方法，濺射方法，蒸發方法等，可以淀積厚度約Inm到IOnm的氧化物膜。在本說明書中，術語“阻擋層” 是指這樣的一層，它具有膜的性質或膜的厚度，在吸雜步驟中它允許金屬元素通過，在除去用作吸雜位置的層的步驟中它起一個腐蝕停止層的作用。在阻擋層上，含氬元素的非晶硅膜形成厚度是50到400nm，在本實施例中，通過濺射作為吸雜位置的層厚度為150nm。在本實施例中，使用濺射方法的膜形成條件包括，設定膜形成壓力0. 3Pa，氣體(Ar)流速50sCCm，膜形成功率為3kW，襯底溫度150°C。在上述條件下形成非晶硅膜，它包含氧，原子濃度是1 X IO19到3 X IO1Vcm3,包含氬元素，原子濃度是 3X IO20到6X 102°/cm3。此后，電加熱爐用在熱處理中，在550°C加熱4小時，吸雜，以減少具有晶體結構的半導體膜中的鎳濃度。燈光退火設備可以用來代替電加熱爐。接著，包含氬元素的非晶硅膜，它是吸雜位置，借助被作為腐蝕停止層的阻擋層部分被地除去，然后，阻擋層被稀釋氫氟酸部分地除去。注意在吸雜中，鎳可能進入高氧濃度區，因此，希望由氧化膜組成的阻擋層是在吸雜以后被除去。然后，在薄氧化膜由臭氧水形成在已得到的具有晶體結構硅膜(也稱多晶硅膜) 的表面上以后，由抗蝕劑做成的掩模被形成，腐蝕過程進行直到獲得所希望的形狀，由此形成相互分開的島狀半導體層。在形成半導體層以后，由抗蝕劑做成的掩模被除去。然后，氧化膜用含氫氟酸的腐蝕劑除去，同時，硅膜的表面被清潔。此后，變成柵絕緣層303的，含有硅作為其主要成分的絕緣膜被形成。在本實施例中，氮氧化硅膜(成分比Si = 32%, 0 = 59%, N = 7%, H = 2% )用等離子體 CVD 形成，厚度是 115nm。其次，在柵絕緣膜303上，厚20-100nm的第一導電膜和厚100-400nm的第二導電膜被層疊地形成。在本實施例中，50nm厚的氮化鉭膜和370nm厚的鎢膜順序層疊在柵絕緣膜303上。作為形成第一導電膜和第二導電膜的導電材料，從Ta，W，Ti，Mo, Al和Cu組成的組中選擇的元素，或合金材料，或包含上述元素為其主要成分的化合物材料可以被利用。 再者，用雜質元素例如磷摻雜的多晶硅膜為代表的半導體膜，或AgPdCu合金，可以用作第一導電膜和第二導電膜。進一步，本發明不限于兩層結構。例如，可以采用三層結構，其中，50nm厚的鎢膜，厚500nm的鋁和硅(Al-Si)的合金膜，30nm厚的氮化鈦膜可以依次疊層。再者，在三層結構的情況下，氮化鎢可以用在第一導電膜的鎢的位置，鋁和鈦的合金膜 (Al-Ti)可以用在第二導電膜的鋁和硅(Al-Si)的合金膜的位置，鈦膜可以用在第三導電膜的氮化鈦膜的位置。此外，單一層結構也可以被采用。一個ICP(感應耦合等離子體)腐蝕方法可被較好地用于上述第一和第二導電膜的腐蝕過程(第一和第二腐蝕過程)。ICP腐蝕方法被使用，腐蝕條件(應用于線圈形狀電極的電能，應用于襯底側上電極的電能，襯底側上電極的溫度，等等)被適當調節，從而膜可以被腐蝕到具有所希望的圓錐形狀。在本實施例中，在抗蝕劑掩模形成以后，功率 700W的RF (13. 56MHz)，在作為第一腐蝕條件的壓力IPa下，被施加于線圈形狀的電極，CF4, SF6, NF3和&可用作為腐蝕氣體。每種氣體流速被設定在25/25/10 (Sccm)，功率150W的 RF(13. 56MHz)也被加在襯底上(樣品臺)以基本上施加一負的自偏置電壓。注意，襯底側上的電極面積的尺寸是12. 5cmX12. 5cm，線圈形電極(包括線圈的石英盤在這里被應用) 具有25cm的直徑。在第一腐蝕條件下，W膜被腐蝕，使第一導電層的端部成為圓錐形狀。 然后，抗蝕劑掩模被除去，第二腐蝕條件被采用。CF4和Cl2被用作腐蝕氣體，氣體流速被設定在30/30secm，功率500W的RF (13. 56MHz)，在壓力11 下，被加到線圈形狀的電極上，以產生等離子體，由此在大約30秒內實行腐蝕。功率20W的RF(13. 56MHz)也被加到襯底側 (樣品臺)，以基本上施加一負的自偏置電壓。在CF4和Cl2被混合的第二腐蝕條件下，W膜和TaN膜兩者在相同水平上被腐蝕。這里，第一腐蝕條件和第二腐蝕條件被稱做第一腐蝕處理。第二腐蝕處理被實行而不除去抗蝕劑掩模。其中，CF4和Cl2被用作腐蝕氣體，氣體流速被設定在30/30sccm，功率500W的RF(13. 56MHz)在壓力11 下，被加到線圈形狀電極，以產生等離子體，從而實行腐蝕約60秒。功率20W的RF(13. 56MHz)也加到襯底側 (樣品臺)，以基本上施加一負的自偏置電壓。然后，第四腐蝕處理被實行而不除去抗蝕劑掩模，CF4, Cl2和&被用作腐蝕氣體，氣體的流速被設定在20/20/20sCCm，功率500W的 RF (13. 56MHz)在1個1 壓力下被加在線圈形電極上，以產生等離子體，從而實行約20秒鐘的腐蝕。功率20W的RF(13. 56MHz)也被加到襯底側(樣品臺)，以基本上施加一負的自偏置電壓。這里，第三腐蝕條件和第四腐蝕條件被稱做第二腐蝕處理。在這個階段上，柵電極和由作為下層的第一導電層30 和作為上層的第二導電層304b構成的電極304，305到 307被形成。在這種情況下，象素的上層結構可以被形成，如圖6所示。在除去抗蝕劑掩模以后，第一摻雜處理被進行，用柵電極304-307作為掩模摻雜到整個表面。第一摻雜處理使用離子摻雜或離子注入。在離子摻雜中，劑量設定在1.5X IO14原子/cm2，加速電壓設定在60到lOOkeV。一般地，磷⑵和砷(As)被用作雜質元素，它們提供η-型導電性。第一雜質區OT區)322到325，以自對準方式形成。接著，新的抗蝕劑掩模被形成。形成的掩模蓋住溝道形成區或蓋住形成象素部分 401的開關TFT 403的半導體層部分。形成掩模以保護溝道形成區或形成驅動電路的P-溝道TFT406的半導體層部分。此外，形成掩模以蓋住形成象素部分401的電流控制TFT 404 的半導體層的溝道形成區或其周圍部分。其次，通過使用抗蝕劑掩模選擇地實行第二摻雜處理，雜質區(n_區)與柵電極的一部分重疊。通過離子摻雜方法或離子注入方法第二摻雜過程可以被實行。在本實施例中，實行離子摻雜方法的摻雜條件是，用氫稀釋到5%的磷化氫的氣體流速是30Sccm，劑量是1. 5 X IO13原子/cm2，加速電壓是90kV。抗蝕劑掩模和第二導電膜作為η型摻雜雜質元素的掩模，第二雜質區311和312被形成。濃度是，1 X IO16到1 X IO17原子/cm3的η型摻雜雜質元素被加到雜質區311和312。在本實施例中，作為第二雜質區的相同濃度范圍的區稱做η_區。第三摻雜過程被實行而不除去抗蝕劑作的掩模。第三摻雜過程可以通過離子摻雜或離子注入的方法實行。作為η型摻雜雜質元素一般可以用磷(P)或砷(AS)。在本實施例中，離子摻雜法實行的條件是，用氫稀釋到5%的磷化氫(PH3)的氣體流動速度為40sCCm， 劑量2 X IO13原子/cm2，加速電壓80kV。在這種情況下，抗蝕劑掩模，第一導電層，第二導電層起著η型摻雜雜質元素的掩模作用，從而雜質區313，314和3 到3 被形成。濃度范圍是1 X IO20到1 X IO21原子/cm3的η型摻雜雜質元素被加到第三雜質區313和314中。在本實施例中，作為第三雜質區的相同濃度范圍的區稱為η+區。在抗蝕劑掩模被除去以后，由抗蝕劑制成的掩模被形成以實行第四摻雜處理。通過第四摻雜處理，第四雜質區318，319，332和333，以及第5雜質區316，317，330和331被形成，它是形成P-溝道型TFT的半導體層，其中ρ型摻雜雜質元素被加入。濃度是1 X IO20到1 X IO21原子/cm3的P型摻雜雜質元素被加到第四雜質區318， 319，332和333。注意，在第四雜質區318，319，332和333中，磷(P)在前面的步驟(n__區) 中被加入，而P型摻雜雜質元素被加入的濃度是磷的1. 5到3倍。因此，第四雜質區318， 319，332和333具有P型導電性。在本實施例中，與第四雜質區的相同濃度范圍的區稱做P+ 區。第五雜質區316，317，330和331與第二導電層的錐形部分重疊，加入P型雜質元素的濃度范圍是IX IO18到IXlO2tl原子/cm3。在本實施例中，作為第五雜質區的相同濃度范圍的區被稱做P—區。 通過上述步驟，具有η型或P型摻雜雜質元素的雜質區形成在各自的半導體層中。 導電層304到307成為TFT的柵電極。其次，完全蓋住整個表面的絕緣膜(未示出)被形成。在本實施例中，50nm厚的硅氧化膜通過等離子體CVD形成。當然，絕緣膜不限于硅氧化膜，其它含硅的絕緣膜可以用在單層或層疊結構中。然后，激活加入到各個半導體層中的雜質元素的步驟被進行。在激活步驟中，使用燈光源的快速熱退火(RTA)方法，輻射來自YAG激光器，或準分子激光器從背表面發射的光的方法，用加熱爐進行熱處理的方法，或上述方法的組合被使用。
再者，雖然在本實施例中，絕緣膜形成是在激活步驟以前，但形成絕緣膜的步驟也可以在激活步驟進行以后進行。其次，第一層間絕緣膜308由氮化硅膜形成，熱處理(300到550°C，1到12個小時)被進行，由此而使半導體層氫化。這個步驟是通過包含在第一層間絕緣膜308中的氫而使半導體層的懸掛鍵終止的步驟。半導體層可以被氫化，而不考慮硅氧化膜形成的絕緣膜(未示出)的存在。作為氫化的其它方法，等離子體氫化(使用等離子體激發氫)可以被采用。其次，第二層間絕緣膜309由有機絕緣材料形成在第一層間絕緣膜308上。在本實施例中，具有厚度1. 6 μ m的丙烯酸樹脂膜309a通過涂層方法形成。進一步，厚200nm的氮化硅膜309b通過濺射方法形成。在本實施例中，在厚1. 6 μ m的丙烯酸樹脂膜上淀積氮化硅膜的例子被示出。材料或絕緣膜的厚度不受限制。在柵電極和在柵極上的電源電流線之間形成電容的情況下，有機絕緣膜和無機絕緣膜的厚度可以是0. 5 μ m到2. 0 μ m。其次，象素電極334被形成，它與包括ρ溝道TFT的電流控制TFT 404的漏極區接觸，以便和后來形成的連接電極接觸和交疊。在本實施例中，象素電極起一個OLED陽極的作用，它是透明的導電膜，透過從OLED到象素電極的光。接觸孔到達作為柵電極或柵極布線的導電層，接觸孔到達每個雜質區。在本實施例中，多個腐蝕處理被順序進行。在本實施例中，第三層間絕緣膜被腐蝕，是用第二層間絕緣膜作為腐蝕停止層，第一層間絕緣膜被腐蝕是在用第一層間絕緣膜作為腐蝕停止層腐蝕第二層間絕緣膜之后進行。此后，電極335到341通過使用Al，Ti，Mo, W等形成。具體地說，源極布線，電源線，引出電極和連接電極被形成。作為電極和布線的材料，有包括Ti膜(IlOnm厚)和硅的 Al膜(350nm厚)，和Ti膜(50nm厚)的層疊膜被使用。制作圖案被完成。因此，源極電極，源極布線，連接電極，引出電極，供電線路都合適地形成。進而，和與層間絕緣膜交疊的柵極布線接觸的引出電極被提供在柵極布線的邊緣部分中。其中多個電極與外電路和外電源連接的一輸入-輸出終端部分形成在每根布線的其它邊緣部分中。與預先形成的象素電極334接觸和交疊的連接電極341，與電流控制TFT404的漏極區接觸。如上所述，具有一個η溝道TFT405，一個ρ溝道TFI~406的驅動電路402，組合互補的η溝道TFT 405和ρ溝道TFT 406的CMOS電路，和在一個象素中提供多個η溝道TFT s403或多個ρ溝道TFT 404的象素部分401，被形成。在本實施例中，連接OLED 400的ρ溝道TFT 404的溝道形成區329的長度很長。 例如，頂部表面結構可以形成如圖5所示，在圖5中，溝道L的長度是500 μ m，溝道的寬度W 是 4 μ m0每個電極的圖形化被完成，進行熱處理以除去抗蝕劑。被稱作觸排(bank)的絕緣體34 , 342b被形成，與象素電極334的邊緣部分交疊。觸排34 和342b可以用含硅或樹脂膜的絕緣膜制成。這里，在觸排34 通過對有機樹脂膜制成的絕緣膜進行圖形化而形成以后，氮化硅膜通過濺射方法制成。觸排342b通過圖形化制成。其次，EL層343形成在象素電極334上，它的端部被觸排蓋住，OLED的陰極344形成在其上。EL層343 (發光層和載流子移動弓I起發光層)具有一個發光層和一個電荷輸運層和電荷注入層的自由組合。例如，低分子量有機EL材料或高分子量有機EL材料被用于形成EL層。EL層可以是由通過單重態激發而發光的光發射材料制成的薄膜，(熒光)(單重態化合物)或是由三重態激發而發光的光發射材料制成的薄膜(磷光)(三重態化合物)。 無機材料，例如碳化硅可以用于電荷輸運層和電荷注入層。已知的有機EL材料和無機材料可以被利用。就是說，最好的陰極344的材料是具有小的功函數的金屬(一般是，屬于周期表中 1或2族的金屬元素)或是這些金屬的合金。由于功函數較小，光發射效率得到提高。因此，含Li (鋰)，它是堿金屬之一，的合金材料，特別希望用作陰極材料。陰極也可以作為所有象素的共用布線，它在通過連接布線的輸入終端部分中有一個終端電極。圖7是迄今完成的一種狀態。其次，具有至少一個陰極，一個有機化合物層，和一個陽極的OLED優選用有機樹脂、保護膜、密封襯底密封，或者密封OLED使之完全與外部隔絕，以防止外部物質滲透，例如是濕氣或氧氣，它們會由于EL層的氧化而加速OLED變壞。不過，在FPC必須在后來連到其上的輸入-輸出終端部分中不需要提供保護膜等。FPC(軟性印刷電路)通過各向異性導電材料連到輸入-輸出終端部分的電極上。 各向異性導電材料是由樹脂和直徑幾十到幾百ym的導電顆粒組成的，顆粒表面鍍有Au 等。導電顆粒將輸入-輸出端部分的電極與形成在FPC中的布線電連接。如果必要，光學薄膜，像由偏振片和相位差片組成的圓偏振片可以被提供，IC芯片可以被安裝。根據上述步驟，連接FPC的組件型發光器件被完成了。再者，當全彩色顯示的時候，本實施例的象素部分中的等效電路圖被示于圖8中。 圖8中參考標號701對應于圖7的開關TFT403，參考標號702對應于電流控制TFT 404。顯示紅光到電流控制TFT 404的漏極區的OLED 703R與象素連接，陽極側電源線R706R被制造在源區中。再者，陰極側電源線700被制造在OLED 703R中。再者，顯示綠光到電流控制 TFT的漏區的OLED 703G與象素連接，陽極側電源線G706G被制造在源區中。再者，顯示蘭光到電流控制TFT的漏極區的OLED 703B與象素連接，陽極側電源線B706B被制造在源區中。不同電壓被加到每個象素上，象素具有根據EL材料的不同的顏色。為了減小溝道電導 gd，溝道長度做得較長，使得用比傳統情況高的柵極電壓驅動到接通狀態。在本實施例中，作為一種顯示驅動方法，分時灰度標驅動方法是線性連續驅動方法的一種。為了輸入一個圖象信號到源極布線，模擬信號和數字信號兩者都可被使用。驅動電路等可以合理的根據圖象信號來進行設計。[實施例2]本實施例示出一個頂視圖(圖5和6)，它是實施例1中象素部分的局部放大圖，部分與圖5和6不同的頂視圖示于圖13A和13B中。圖13A是與圖6對應的頂視圖，相同的部分用相同的符號標示。圖13A是半導體層 1102的例子，它具有不同的圖案形狀，代替了圖6中所示的半導體層102。在本實施例中，半導體層1102是曲折的。如圖13A所示，溝道長LX溝道寬W與圖6相同，即500μπιΧ4μπι。 除了半導體層1102具有不同的圖案形狀外，圖13Α與實施例1相同，因此，其它解釋可以參照實施例1。
16
圖13B示出了另一個不同的頂視圖。對應于圖6的相同部分用相同的符號標示。 圖1 示出了一個具有不同圖案形狀的半導體層1202它代替圖6中所示半導體層102，電極1200代替電極100。圖13B中溝道長度是165μπι。除了半導體層1202和電極1200具有不同的圖案形狀外，圖13Β與實施例1相同，所以其它解釋可以參照實施例1。本實施例可以和實施例模式或實施例1結合。[實施例3]通過實施例1或2獲得的組件型發光器件(也稱為EL組件)的頂視圖和截面視圖已經被解釋。圖6Α是EL組件的頂視圖，圖14Β是沿圖14Α的Α_Α’線截取的橫截面視圖。在圖 14Α中，基底絕緣膜501形成在襯底500(例如是耐熱玻璃)上，象素部分502，源驅動電路 504，柵極驅動電路503形成在它上面。這些象素部分和驅動電路可以由實施例1或2獲得。標號518是有機樹脂，參考標號519是保護膜，象素部分和驅動電路用有機樹脂 518蓋住，有機樹脂518被保護膜519蓋住。此外，覆蓋材料用粘結材料可用于密封。覆蓋材料可被粘結在剝離之前充作支撐介質。發送待輸入到源極驅動電路504和柵極驅動電路503的信號的布線508被提供。 視頻信號，時鐘信號等，通過用作外部輸入端的軟性印刷電路(FPC)的布線508接收。雖然只對FPC被解釋，印刷線路板(PWB)可以固定到FPC上。在本說明書中所述發光器件也包括發光器件主件和FPC，或連到主件的PWB的組合。其次，在圖14B的截面視圖中所見本實施例的結構將被描述。基底絕緣膜501被提供在襯底500上，象素部分502和柵極驅動電路503形成在絕緣膜501上。象素部分502 由電流控制TFT511，和一組包括連接到電流控制TFT 511的漏極的象素電極512的象素構成。柵極驅動電路503用CMOS電路制成，它包括η溝道TFT 513和ρ溝道TFT 514的組合。在這些電路中(包括TFT 511，513和514)的TFT可以按照實施例1的η溝道TFT 和ρ溝道TFT制造。每個象素電極512起發光元件的陰極的作用。觸排515形成在象素電極512的相反端。有機化合物層516和光發射件的陽極517形成在象素電極512上。有機化合物層516(發光層和載流子移動引起發光層)具有一個發光層和一個電荷輸運層和電荷注入層的自由組合。例如，低分子量有機化合物材料或高分子量有機化合物材料被用于制成有機化合物層。有機化合物層516可以是通過單重態激發而發光的發光材料制成的薄膜(熒光)(單重態化合物)或是通過三重態激發而發光的發光材料制成的薄膜(磷光)(三重態化合物)。無機材料，例如碳化硅可以用于電荷傳輸層和電荷注入層。 已知的有機材料和無機材料可以被采用。陽極517也起所有象素公用連接布線的作用。陽極517通過連接布線508電連接到FPC 509。象素部分502中包含的所有器件和柵極驅動電路503被陽極517，有機樹脂 518和保護膜519覆蓋。最好是，對于可見光具有最高透明度或半透明度的材料用于作為密封材料518。同時，密封材料518最好是能最高效地限制水和氧氣的滲透。最好是在密封材料518的表面(暴露的表面)上提供由DLC膜制造的保護膜519， 如圖14A和14B所示，這是在發光器件完全被密封材料518蓋住以后進行的。保護膜可以提供在整個表面上，包括襯底的背表面。在這種情況下，必須小心，以避免保護膜形成在外部輸入端(FPC)被提供的區域上。為了避免膜形成在外部輸入端區域上，掩模可以被使用， 或者端部區可以用一個帶，例如是Teflon帶(指示標記)，作為CVD設備中的掩模帶覆蓋。 為了形成保護膜519，氮化硅膜，DLC膜，或AINxOy膜可以被采用。發光器件被封裝在上述具有保護膜519的結構中以便使發光器件與外部完全隔離，以防止通過氧化作用損壞有機化合物層的物質，例如水和氧氣從外部進入發光器件。因此，高可靠性的發光器件可以被獲得。另一種裝置是可以想象的，其中象素電極被用作陰極，有機化合物層和具有透射率性質的陽極聯合形成，以便在圖14中指示的方向的相反方向中發射光。圖15是這種裝置的一個例子。這個裝置在與圖14相同的頂視圖中被解釋，并因此將僅參考橫截面視圖予以描述。圖15的橫截面視圖中所示結構將被描述。絕緣膜610形成在膜襯底600上，象素部分602和柵極側驅動電路603形成在絕緣膜610上。象素部分602通過多個包括一個電流控制TFT 611的象素和一個電連接到電流控制TFT 611的漏極的象素電極612形成。柵極側驅動電路603是用CMOS電路形成，它是η溝道TFT 613和ρ溝道TFT 614的組合。這些TFT (611，613，614等)可以用和實施例1的η_溝道TFT和P-溝道TFT相同方式制造。象素電極612起一個發光元件的陽極的作用。觸排615形成在象素電極612的相反端，有機化合物層616和發光元件的陰極617被形成在象素電極612上。陰極617也起連接所有象素的公共布線元件的作用，它經連接布線608與FPC 609 電連接。所有包含在象素部分602中的元件和柵極側驅動電路603都被陰極617，有機樹脂 618和保護膜619覆蓋。覆蓋件620通過粘合劑與元件層結合。一個凹槽形成在覆蓋元件中，干燥劑被放在里面。在圖15所示的裝置中，當有機化合物層和陰極一起形成的時候，象素電極被用作陽極，從而光在圖15的箭頭方向中被發射出來。當頂柵TFT通過舉例方法被描述的時候，本發明可以應用而不考慮TFT的結構。例如，本發明可用于底柵(反交錯結構)TFT和交錯結構TFT。[第四實施例]通過實施本發明，具有OLED的各種組件的所有電子設備就被完成(有源矩陣EL 組件)。下面給出這些電子設備攝象機，數字照相機；頭戴顯示器(護目型顯示器)；汽車導航系統，投影儀；汽車立體聲系統，個人計算機，便攜信息終端(移動計算機，移動電話或電子圖書等)等等。這些例子示于圖16和17中。圖16Α是一個個人計算機，它包括，一個主體2001，一個圖象輸入部分2002，一個顯示部分2003，一個鍵盤2004等。圖16Β是一個攝象機，它包括，一個主體2101，一個顯示器2102，一個聲音輸入部分2103，一個操作開關2104，一個電池2105和一個圖象接收部分2106等。圖16C是一個移動計算機，它包括一個主體2201，一個象機部分2202，一個圖象接收部分2203，一個操作開關2204，和一個顯示部分2205等。
圖16D是一個護目型顯示器，它包括，一個主體2301，一個顯示器部分2302，一個臂部分2303等等。圖16E是一個使用錄有節目的記錄媒介的播放機(以后稱作記錄媒介)，它包括， 一個主體M01，顯示部分M02，揚聲器部分M03，記錄媒介M04，操作開關M05等。該設備使用用于記錄媒介的DVD (數字多用途盤)，CD等，它可以實行音樂欣賞，電影欣賞，游戲和用于互聯網。圖16F是數字照相機，它包括，主體2501，顯示器部分2502，取景器2503 ；操作開關2504，圖象接收部分(圖中未示出)等。圖17A是一個移動電話，它包括，主體部分2901，聲音輸出部分2902，聲音輸入部分2903，顯示的部分2904，操作開關四05，天線2906，圖象輸入部分(CXD，圖象傳感器 ^ )2907 等。圖17B是一個便攜圖書(電子圖書)，它包括，主體3001，顯示器部分3002和3003， 記錄媒介3004，操作開關3005，天線3006等。圖17C是一顯示器，它包括，主體3004 ；操作開關3005和開線3006等。此外，圖17C中所示顯示器具有一個小的和中間尺寸或大尺寸的屏幕，例如是5到 20英寸。再者，為了按這種尺寸制造顯示器部分，最好是用一米長的襯底全套印制成批生產。如上所述，本發明的可應用的范圍極其廣大，本發明可被應用于各領域的電子設備。注意，本實施例的電子器件，可通過實施例1至3的結構的任意組合來達到。根據本發明，在多個TFTS被安排的象素部分中，在提供電流給OLED的TFTS中，不僅接通電流的簡單離散而且其歸一化離散可以被減少，結果使具有OLED的顯示器的亮度的離散減小。再者，根據本發明，即使當在TFT制造過程中，例如激光等照明條件中的離散被引起，在TFTS之間的電特性的離散可以被減小。還有，根據本發明，除了在各個TFTS之間的離散減小以外，由于圖型化和熱處理使EL層的面積收縮引起的OLED本身的離散也可以被減小。再者，根據本發明，除了在各TFTS之間的離散減小以外，即使當OLED由于某種原因被損壞，流過OLED的電流可以保持恒定，結果是保持了恒定的亮度。再有，根據本發明，由于TFT的電容(^的部分故意用作保持電容，象素結構的簡化和開口面積比的提高可以獲得。
權利要求
1.一種具有發光元件的發光器件，發光元件包括 陰極；與陰極接觸的有機化合物層；和與有機化合物層接觸的陽極；其中，連接到發光元件的TFT的溝道寬度W與其溝道長度L之比是0. 1到0. 01。
2.根據權利要求1的發光器件，其中連接到發光元件的TFT是ρ-溝道型TFT或η-溝道型TFT。
3.根據權利要求1的發光器件，其中連接到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth之和大于柵壓Vg的范圍內，具有溝道電導gd從0到1 X 10、。
4.根據權利要求1的發光器件，其中連接到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth之和大于柵壓Vg的范圍內，具有的溝道電導是從0到5X 10_9S。
5.根據權利要求1的發光器件，其中發光器件被組合在選自由個人計算機，攝象機，移動計算機，護目鏡型顯示器，記錄媒介，數字照相機，移動電話和顯示器的組成的組中選擇的電子設備中。
6.一種發光器件，包括一發光元件，它包括陰極，與陰極接觸的有機化合物層，和與有機化合物層接觸的陽極；連接到發光元件的TFT， 其中TFT包括半導體層，它包括一矩形形狀的溝道區和至少一對雜質區； 一形成在矩形形狀溝道區上的柵絕緣膜； 一形成在柵絕緣膜上的柵電極，其中矩形形狀溝道區的溝道寬度W與矩形形狀溝道區的溝道長度L之比為0. 1到 0. 01。
7.根據權利要求6的發光器件，其中連接到發光元件的TFT是ρ溝道型TFT或η溝道型 TFT。
8.根據權利要求6的發光器件，其中連接到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth之和大于柵壓Vg的范圍內，溝道電導gd是從0到1 X 10、。
9.根據權利要求6的發光器件，其中連接到發光元件的TFT，在源-漏電壓Vd和閾值電壓Vth之和大于柵壓Vg的范圍內，溝道電導gd是從0到5X 10_9S。
10.根據權利要求6的發光器件，其中，發光器件組合在選自由個人計算機，攝象機，移動計算機，護目型顯示器，記錄媒介，數字照相機，移動電話和顯示器的組成的組中選擇的電子設備中。
全文摘要
本發明涉及發光器件。本發明提供一個TFT，它的溝道長度比目前的長，具體地說，比目前的要長幾十倍到幾百倍，因而，能在比目前高得多的驅動柵電壓下進入接通狀態，并具有一個低的溝道電導gd。根據本發明，不但接通電流的簡單離散而且其歸一化離散可以被減小，除了在各TFT之間的離散的減少以外，OLED自身的離散，和由于OLED損壞引起的離散也可以被減少。
文檔編號H05B33/00GK102354709SQ20111033044
公開日2012年2月15日 申請日期2002年11月9日 優先權日2001年11月9日
發明者宇田川誠, 安西彩, 小山潤, 早川昌彥, 納光明 申請人:株式會社半導體能源研究所