場致發光顯示裝置和電子裝置的製作方法

2023-10-16 22:16:04 2

專利名稱：場致發光顯示裝置和電子裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用在底板上製造的半導體器件(利用半導體薄膜的器件；一般的薄膜電晶體)而製成的EL(場致發光)顯示裝置，和具有這種EL顯示裝置作為顯示部分的的電子裝置。
近年來，用於在底板上形成薄膜電晶體(以後稱為TFT)的技術有了很大的改進，並且其在有源陣列型顯示裝置中的應用正在不斷地發展。特別是，利用多矽膜的TFT的場效應遷移率大於利用常規的無定形矽膜的TFT的場效應遷移率，因而能夠實現較高的操作速度。因此，利用在作為像素的同一底板上形成的驅動電路可以控制像素，而在常規情況下，像素由在底板外部形成的驅動電路進行控制。
這種有源陣列型顯示裝置得到廣泛重視，因為這種裝置具有許多優點，例如通過在同一個底板上製造各種電路和器件，可以降低製造成本，減少顯示裝置的尺寸，提高產量，減少數據處理量等。
此外，對於具有EL顯示裝置作為自發光元件的有源陣列型EL顯示裝置的研究正在蓬勃發展。EL顯示裝置也被稱為有機EL顯示裝置(OELD)或者有機發光二極體(OLED)。
EL顯示裝置是自發光型的，其和液晶顯示裝置不同。EL元件具有這樣的結構，其中EL層被夾在一對電極之間，並且EL層一般是一種多層結構。由Tang，er al．，of Eastman Kodak Co．提出的包括空穴輸送層、光發射層和電子輸送層的一種多層結構可以作為一種典型的結構。這種結構具有極高的發光效率，因而，正在進行研究和研製的幾乎所有的EL顯示裝置都使用這種結構。
此外，也可以使用其它的結構，例如按照順序在像素電極上形成空穴注入層、空穴輸送層、光發射層和電子輸送層的結構；或者按照順序在像素電極上形成空穴注入層、空穴輸送層、光發射層、電子輸送層和電子注入層的結構。一種元素例如螢光色素可以被摻雜在EL層中。
然後一個預定的電壓通過一對電極被加於具有上述結構的EL層上，因而在光發射層中發生載流子的重新組合，因而發光。
EL顯示裝置大致具有4種彩色顯示系統，即發白光的EL元件和彩色濾光器組合的系統，形成相應於紅綠藍的3種EL元件的系統，發藍或藍綠光的EL元件和螢光物質(螢光彩色轉換層CCM)組合的系統，以及使用透明電極作為陰極(相對電極)和相應於RGB的EL元件重疊的系統。
彩色濾光器是一種用於提取紅光、綠光或藍光的顏色濾光器。彩色濾光器在相應於像素的位置被形成，因而在每個像素處被提取的光的顏色可以通過彩色濾光器改變。這在原理上和液晶顯示裝置的彩色系統相同。注意，相應於像素的位置指的是和像素電極一致的位置。
不過，彩色濾光器是這樣一種濾光器，其提取特定波長的光以便改善發送的光的顏色純度。因而，在要被提取的波長的光的分量小的情況下，可能具有這樣的缺點，即所述波長的光的亮度極低或者顏色純度太差。
在已知的有機EL物質中，具有高的發光亮度的紅色EL材料尚未實現，

圖10示出了一個這樣的例子，其中紅的發光亮度比藍和綠的發光亮度低。在使用具有這樣的發光特性的有機EL材料製造EL顯示裝置的情況下，要被顯示的圖像的紅色的亮度便較差。
此外，因為紅色光的亮度比藍色光和綠色光的亮度低，現有技術中提出一種使用其波長比紅色光的波長略低的桔色光的方法。不過，在這種情況下，被EL顯示裝置顯示的紅色圖像的亮度低，因而當試圖顯示紅色圖像時，其被顯示為桔紅色。
考慮到上述問題，本發明的目的在於，提供一種用於顯示圖像的EL顯示裝置，其在具有不同的紅色、藍色和綠色的亮度的EL元件中，在紅光、藍光和綠光的亮度之間具有所需的好的平衡。
按照本發明的一個方面，提供一種電子裝置，其包括具有TFT，和所述TFT電氣相連的像素電極，利用所述像素電極作為陰極或陽極的EL元件，以及用於密封EL元件的絕緣層的EL顯示裝置；用於對EL元件施加模擬圖像信號的裝置；以及用於對所述模擬圖像信號進行γ校正的裝置。
上述的結構還可以包括存儲器，用於存儲進行γ校正的數據。
按照本發明的另一個方面，提供一種EL顯示裝置，其包括在同一底板上的TFT，和所述TFT電氣相連的像素電極，利用所述像素電極作為陰極或陽極的EL元件，用於密封EL元件的絕緣層，用於對EL元件施加模擬圖像信號的裝置，以及用於對所述模擬圖像信號進行γ校正的裝置。
上述的結構還可以包括在同一底板上的存儲器，用於存儲進行γ校正的數據。
此外，在EL顯示裝置中，在相應於像素電極的位置形成有彩色濾光器，用於形成彩色系統。
此外，為了使用另一種方法形成彩色系統，EL元件可以由包括藍發光層的第一像素，包括綠髮光層的第二像素和包括紅髮光層的第三像素構成。在這種情況下，可以使用或者不使用彩色濾光器。
此外，在上述的EL顯示裝置中，γ校正可以放大紅色信號，或者可以衰減藍色信號或綠色信號。此外，γ校正可以獨立於藍色信號、綠色信號和紅色信號的每個信號被實行。
通過利用上述結構，即使在使用這樣的EL材料的情況下，即其中利用彩色濾光器提取的波長的紅光分量是小的，通過例如對視頻信號進行γ校正，從而調節RGB(紅藍綠)的發光亮度，也可以提供用於顯示所需的RGB(紅藍綠)平衡圖像的EL顯示裝置。
圖1是本發明的EL顯示裝置的電路方塊圖；圖2是當本發明的EL顯示裝置的γ校正表被製備時的結構圖；圖3A-3E表示實施例1的有源陣列型EL顯示裝置的製造過程；圖4A-4D表示實施例1的有源陣列型EL顯示裝置的製造過程；圖5A-5C表示實施例1的有源陣列型EL顯示裝置的製造過程；圖6是實施例1的EL顯示裝置的截面圖；圖7是實施例1的EL顯示裝置的頂視圖；圖8A-8F表示實施例5的電子設備的例子；圖9A-9B表示實施例5的電子設備的例子；圖10表示EL元件的亮度(RGB)和電流密度之間的關係。
(實施方式1)首先，參照圖1和圖2說明本發明的實施方式。
圖1是本發明的EL顯示裝置的方塊圖。在圖1中，標號100表示有源陣列底板，其包括源極驅動電路110和120，控制極驅動電路130，以及像素部分150。像素部分150包括被設置成矩陣形式的像素，每個像素包括TFT151，EL元件152等。為了簡化，在本實施例中沒有示出通過使用相應於紅藍綠的彩色濾光器實現的彩色形成系統。
標號106表示圖像信號處理電路，其包括A／D轉換電路163，用於把從外部輸入的模擬信號轉換成數位訊號，校正電路161，用於校正數位訊號，以及D／A轉換電路164，用於把校正的數位訊號轉換成模擬信號。校正電路161包括校正存儲器162。在本發明的顯示裝置中，視頻信號200被進行γ校正。例如，根據在校正存儲器中存儲的γ校正表校正視頻信號200。
控制電路170控制被提供給有源陣列底板100和圖像信號處理電路160的各個信號。同步信號210被輸入給控制電路170。
控制電路170是用於根據同步信號210形成和提供用來控制源極驅動電路110和120、控制極驅動電路130、圖像信號處理電路160和類似電路所需的脈衝(啟動脈衝，時鐘脈衝，同步信號等)的電路。
注意控制電路170重複用於計數以前設置的時鐘計數(分頻比)的操作(分頻)，同時利用輸入的同步信號210作為參考，並利用由相位同步的振蕩器輸出的振蕩時鐘信號(OSC)作為原始振蕩信號。時鐘在進行分頻的同時被計數，從而形成沿著屏幕的水平方向被提供給源極驅動電路的開始脈衝(S_SP)和時鐘脈衝(S_CK)，被沿著屏幕的垂直方向提供給控制極驅動電路的開始脈衝(G_SP)以及時鐘脈衝(G_CK)，時鐘脈衝(D_CK)等。此外，還有形成水平同步信號(HSY)和垂直同步信號(VSY)的情況。
圖像信號處理電路160中，控制電路170等被設置在和有源陣列底板100不同的底板上，例如另一個印刷底板上，在印刷底板上的電路和在有源陣列底板100上的電路通過電纜、可彎曲的配線板等相連。注意，當然，最好使所有電路或部分電路例如圖像信號處理電路160，控制電路170等被提供在和有源陣列底板同一個底板上，因為這樣可以實現集成和小型化。
從外部被輸入到圖像信號處理電路160的視頻信號200是模擬信號。視頻信號200可以是模擬信號，例如電視信號或視頻信號，或者可以是由來自計算機等的數據信號經D／A轉換而形成的模擬信號。
在圖像信號處理電路160中，視頻信號200被A／D轉換器163轉換成數字視頻信號，並被輸出到校正電路161。校正電路161根據每個EL元件的亮度對輸入的數字視頻信號按照在校正存儲器中存儲的γ校正表進行γ校正。
在γ校正中，提供的圖像信號被校正，以便獲得好的層次顯示。經過γ校正的數字視頻信號由D／A轉換電路164轉換成模擬信號，並被提供給源極驅動電路110和120。
利用這種校正電路161，被提供給每個EL元件的視頻信號被γ校正，因而可以按照校正的模擬視頻信號的電壓和電流合適地控制藍光、綠光和紅光的亮度。例如，在使用圖10所示的利用3種彩色濾光器(G，R，B)的EL元件的情況下，必須對單獨視頻信號(相應於R)進行γ校正，以便增加R的亮度，使得每種顏色的亮度相同。此外，被提供給EL元件(相應於B或G)的視頻信號必須單獨進行γ校正，以便減少B或G的亮度，使得每種顏色的亮度相等。此外，被提供給各個EL元件的視頻信號可以進行γ校正，使得增加R的亮度，減少B或G的亮度，使得每種顏色的亮度相同。
下面說明用於製備本發明的圖像信號處理電路160的校正電路中的校正存儲器的γ校正表的方法的例子。
參見圖2，圖2是製備本發明的圖像信號處理電路160的校正電路中的校正存儲器的γ校正表的電路方塊圖。標號201表示圖像拾取裝置，其把由EL元件發出的光顯示的圖像轉換成電信號。
作為圖像拾取裝置201，可以使用另一種圖像拾取裝置例如CCD照相機或數字視頻照相機。此外，也可以使用亮度儀或者只用於測量被顯示的圖像的光度或亮度的照度儀。在使用亮度儀或照度儀的情況下，使用用於把由這些裝置提供的信號轉換成數位訊號的A／D轉換電路是合適的。
標號202表示數位訊號處理器(DSP)；203表示參考信號源；204表示信號發生器(SG)。
圖像信號處理電路160的校正電路161對由信號發生器204提供的數位訊號實行γ校正，在校正之後輸出數字視頻信號，利用D／A轉換電路把信號轉換成模擬視頻信號，並將其傳送給各個EL元件。各個EL元件根據由圖像信號處理電路160提供的模擬視頻信號發光，並顯示圖像。
被顯示的圖像利用圖像拾取裝置201形成數位訊號。從圖像拾取裝置201發出的數位訊號被提供給數位訊號處理器(DSP)202。數位訊號處理器202比較由圖像拾取裝置201提供的數位訊號和由參考數據源203提供的數位訊號，並把數據偏差反饋給校正電路161。注意參考數據可以從信號發生器204直接被提供。
按照由數位訊號處理器202提供的信號，校正電路161進一步校正來自信號發生器204的數位訊號，將其轉換成模擬視頻信號，並再次把其提供給EL元件。各個EL元件根據由圖像信號處理電路160提供的模擬視頻信號發光並顯示圖像。
被顯示的圖像再次利用圖像拾取裝置201形成數位訊號。由圖像拾取裝置201提供的數位訊號被發送給數位訊號處理器202。數位訊號處理器202比較由圖像拾取裝置201提供的數位訊號和由參考數據源203提供的數位訊號，並把偏差反饋給校正電路161。
當用這種方式獲得合適的γ校正的數據時，數據被存儲在校正存儲器162的指定的地址中。
此後，為了開始下一個視頻信號的校正，信號發生器204向校正電路161發出和前一個數位訊號不同的數位訊號。當獲得所述數位訊號的合適的γ校正數據時，數據被存儲在校正存儲器162的指定的地址中。
當所有的校正數據都被存儲在校正存儲器162中時，信號發生器204和數位訊號處理器202和有源陣列底板100分離。至此，完成了γ校正表的製備。注意，所述的用於製備γ校正表的方法只是一個例子，當然，本發明不限於這個例子。此外，圖1所示的方塊圖也是一個例子，並且也可以使用校正電路而不用校正存儲器進行γ校正。
此後，數字視頻信號被提供給校正電路160，並且根據在校正存儲器161中存儲的γ校正表的數據，數字視頻信號被校正，並且在把信號進一步轉換成模擬視頻信號之後，將其提供給EL元件。因為被提供給EL元件的模擬視頻信號通過校正電路160進行過合適的校正，所以可以獲得平衡的亮度(紅藍綠亮度)，因而可以顯示好的圖像。
下面參照下面的實施例更詳細地說明具有上述結構的本發明。
(實施例1)在本實施例中，將參照圖1說明具有校正電路的EL顯示裝置。
圖1是表示本實施例的EL顯示裝置的方塊圖。在圖1中，標號100表示有源陣列底板，其包括源極驅動電路110和120，控制極驅動電路130，以及像素部分150。像素部分150包括被設置成矩陣形式的像素，每個像素包括TFT151，EL元件152等。為了簡化，在本實施例中沒有示出通過使用相應於紅藍綠的彩色濾光器實現的彩色形成系統。
標號106表示圖像信號處理電路，其包括A／D轉換電路163，用於把從外部輸入的模擬信號轉換成數位訊號，校正電路161，用於校正數位訊號，以及D／A轉換電路164，用於把經過γ校正的數位訊號轉換成模擬信號。校正電路161包括校正存儲器162。
標號170表示控制電路，其控制被提供給有源陣列底板100和圖像信號處理電路160的各個信號。同步信號210被輸入給控制電路170。
圖像信號處理電路160，控制電路170等被設置在和有源陣列底板100不同的底板上，例如另一個印刷底板上，在印刷底板上的電路和在有源陣列底板100上的電路通過電纜、可彎曲的配線板等相連。
從外部被輸入到圖像信號處理電路160的視頻信號200是模擬信號，例如電視信號或視頻信號。
在圖像信號處理電路160中，視頻信號200被A／D轉換器163轉換成數字視頻信號，並被輸出到校正電路161。校正電路161根據每個EL元件的亮度對輸入的數字視頻信號按照在校正存儲器中存儲的γ校正表進行γ校正。經過γ校正的數字視頻信號由D／A轉換電路164轉換成模擬信號，並被提供給源極驅動電路110和120。
數字視頻信號被提供給校正電路160，並且根據在校正存儲器161中存儲的γ校正表的數據，數字視頻信號被γ校正，並且在把信號進一步轉換成模擬視頻信號之後，將其提供給EL元件。因為被提供給EL元件的模擬視頻信號通過校正電路160進行過合適的校正，所以可以獲得平衡的亮度(紅藍綠亮度)，因而可以顯示好的圖像。
下面使用圖3A-圖5C說明本發明的本實施例中的EL顯示裝置的製造方法。注意，為了簡明，示出了一種CMOS電路作為驅動器電路的基本電路。
首先，如圖3A所示，在玻璃板300上形成厚度為300nm的底膜301。在實施例1中利用氮化氧化矽膜層疊在一起作為底膜301。在接觸玻璃底板300的膜中氮的濃度最好被設置在10-25wt％之間。
接著，利用已知的澱積方法在底膜301上形成厚度為50nm的無定形矽膜(圖中未示出)。注意，此處不限於無定形矽膜，也可以形成其它的膜，只要其是含有無定形結構的半導體膜即可(包括微晶半導體膜)。此外，含有無定形結構的化合物半導體膜例如無定形矽鍺膜也可以使用。此外，膜的厚度可以在20-100nm之間。
然後，藉助於已知的方法使無定形矽膜結晶，從而形成晶體矽膜(也叫做多晶矽膜或多矽膜)302。現有的結晶方法有使用電爐的熱結晶、使用雷射的雷射退火結晶、使用紅外燈的紅外燈退火結晶。在實施例1中使用來自受激準分子雷射器的光實現結晶，其中利用XeCl氣體。
注意，在實施例1中使用被形成直線形的脈衝發射型受激準分子雷射，但是也可以使用矩形的，並且也可以使用連續發射的氬雷射和連續發射的受激準分子雷射。
在本實施例中，雖然使用晶體矽膜作為TFT的有源層，但是也可以使用無定形矽膜。注意，利用無定形矽膜可以形成開關TFT的有源層，其中需要減少截止電流，並且利用晶體矽膜形成電流控制TFT的有源層。電流在無定形矽膜中流動是困難的，這是因為其中載流子的可動性是低的，因而截止電流不容易流動。換句話說，可以充分利用不易流通電流的無定形矽膜和容易流通電流的晶體矽膜的優點。
接著，如圖3B所示，利用具有厚度為130nm的氧化矽膜在晶體矽膜302上形成保護膜303。所述膜厚可以在100-200nm的範圍內選擇(最好在130-170nm之間)選擇。此外，也可以使用其它的膜，只要是含有矽的絕緣膜即可。保護膜303被這樣形成，使得晶體矽膜在添加雜質期間不被直接地暴露在等離子體下，並且使得能夠精確地控制雜質的濃度。
然後，在保護膜303上形成光刻膠掩模304a，304b，並添加給予n型導電性的雜質元素(以後稱為n型雜質元素)。注意一般使用周期表15族中的元素作為n型雜質元素，並且通常可以使用磷或砷。注意可以使用等離子體摻雜方法，其中磷化氫(PH3)是受激的等離子體，不用物質分離(without separation of mass)，並且在實施例1中添加的磷的濃度為1×1018原子／cm3。當然也可以使用離子植入方法，其中進行物質分離。
如此調整劑量，使得n型雜質元素以2×1016-5×1019原子／cm3(一般為5×1017-5×1018原子／cm3)的濃度被包含在由所述處理形成的n型雜質區305和306中。
接著，如圖3C所示，除去保護膜303，並對添加的周期表中第15族的元素進行活化。可以使用已知的活化技術作為活化方法，不過在實施例1中利用照射受激準分子雷射進行活化。當然，脈衝發射型受激準分子雷射和連續發射型受激準分子雷射都可以使用，並且不需要對受激準分子雷射的使用附加任何限制。其目的是使添加的雜質元素活化，並且最好在不會使晶體矽膜熔化的能量下進行照射。注意也可以在適當位置在具有保護膜303的情況下進行雷射照射。
也可以在和用雷射進行雜質元素的活化的同時利用熱處理進行活化。當由熱處理進行活化時，考慮到底板的熱阻，最好在450-550℃的量級下進行。
n型雜質區域305和306和端部的邊界部分(連接部分)，即在n型雜質區305、306的周邊上的沒有添加n型雜質的區域，通過這種處理被確定。這意味著，在以後製成TFT時，可以在LDD區域和勾道形成區域之間形成極好的連接。
接著除去晶體矽膜的不需要的部分，如圖3D所示，因而形成島形半導體膜307-310(以後被稱為有源層)。
接著，如圖3E所示，形成蓋住有源層307-310的控制極絕緣膜311。可以使用含有矽的厚度為10-200nm最好為50-150nm的絕緣膜作為控制極絕緣膜311。可以使用單層結構和多層結構。在實施例1中使用110nm厚的氧化的氮化矽膜。
此後，形成厚度為200-400nm的導電膜，並被形成圖形，從而形成控制極電極312-316。這些控制極電極312-316的各個端部可以被形成錐形。注意在本實施例中，控制極電極和與控制極電極電連接而提供導電通路的引線(以後稱為控制極引線)由彼此不同的材料製成。更具體地說，控制極引線利用比製成控制極電極材料電阻率低的材料製成。這是因為，對於控制極電極，使用能夠進行精細處理的材料，而控制極引線由能夠提供較小的引線電阻但不能進行精細處理的材料製成。當然也可以使用相同的材料形成控制極電極和控制極引線。
此外，雖然控制極電極可以由單層導電膜構成，但是最好根據需要由兩層、三層或更多層的多層膜構成。所有已知的導電材料都可以用於控制極電極。不過，應當注意，最好使用能夠進行精處理的材料，更具體地說，最好利用可以被形成導線寬度為2微米或更小的那種材料。
一般地，可以使用從Ta，Ti，Mo，W，Cr，和Si中選擇的元素製成的膜、由上述元素的氮化物製成的膜(一般為氮化鉭膜，氮化鎢膜，或氮化鈦膜)、上述元素的組合的合金膜(一般為Mo-W合金，Mo-Ta合金)或者上述元素的矽化物膜(一般為矽化鎢膜，矽化鈦膜)。當然，這些膜可被單層或多層地使用。
在本實施例中，使用厚度為50nm的氮化鎢(WN)的多層膜和厚度為350nm的鎢(W)膜。這些膜可以通過濺射方法形成。當惰性氣體Xe，Ne或其類似物作為濺射氣體被加入時，可以阻止由於應力而引起的膜的剝離。
此時，如此形成控制極電極313和316，使得其分別和n型雜質區域305和306的一部分重疊，從而把控制極絕緣膜311夾在中間。這個重疊的部分以後成為和控制極電極重疊的LDD區域。
接著，利用控制極電極312-316作為掩模以自調整的方式加入n型雜質元素(在實施例1中使用磷)，如圖4A所示。所加入的添加劑被這樣調整，使得被這樣形成的雜質區域317-323中磷的濃度是雜質區域305和306的磷的濃度的1／2到1／10(一般為1／3到1／4之間)。特別是，所述濃度最好在1×1016到5×1018原子／cm3(一般為3×1017到3×1018原子／cm3)之間。
接著形成光刻膠掩模324a-324c，其形狀使得蓋住控制極電極等，如圖4B所示，並添加n型雜質元素(在實施例1中是磷)，從而形成含有高濃度的磷的雜質區域325-331。此處也使用磷化氫(PH3)進行離子摻雜，並被如此調節，使得在這些區域的磷的濃度為1×2020到1×1021原子／cm3之間(一般在2×1020到5×1021原子／cm3之間)。
通過這種處理而形成n勾道TFT的源極區域或漏極區域，並在開關TFT中，保留由圖4A的處理而形成的n型雜質區域320-322的部分。
接著，如圖4C所示，除去光刻膠掩模324a-324c，並形成新的光刻膠掩模332。然後加入p型雜質元素(實施例1中使用硼)，從而形成含有高濃度的硼的雜質區域333和334。此處通過使用乙硼烷(B2H6)進行離子摻雜而形成的雜質區域333和334中的硼的濃度為3×1020到3×1021原子／cm3(一般為5×1020到1×1021原子／cm3)。
注意已經被添加到雜質區域333和334的磷的濃度為1×1020到1×1021原子／cm3，但是此處加入的硼的濃度至少是磷的濃度的3倍。因此，已經形成的n型雜質區域被完全轉換為p型的，因而作為p型雜質區域。
接著，在除去光刻膠掩模332之後，激活被添加的各種濃度的n型和p型雜質元素。可以使用爐子退火、雷射退火、燈退火作為活化方法。在本實施例中，在電爐中在550℃的氮氣中進行4小時的熱處理。
此時，重要的是儘可能地除去周圍大氣中的氧。這是因為當即使少量的氧存在時，控制極電極的暴露的表面也會被氧化，這使得電阻增加，因而使得難於和控制極電極形成歐姆接觸。因而，在進行活化處理的周圍大氣中的氧的濃度被設置為1ppm或更低，最好是0．1ppm或更低。
接著，在完成活化處理之後，形成厚度為300nm的控制極引線335。作為控制極引線335的材料，可以使用含有鋁(Al)或銅(Cu)作為主要成分(在成分中佔50-100％)的金屬模。關於結構，其被形成這樣的結構，使得開關TFT的控制極電極314和315之間實現電連接(見圖4D)。
通過採用這種結構，可以使控制極引線的電阻大大減小，因此，可以製成大面積的圖像顯示區域(像素部分)。更具體地說，按照本實施例的像素結構對於用於實現具有對角線尺寸10英寸或更大的(或者30英寸或更大的)顯示屏的EL顯示裝置是有利的。
接著，形成第一中間層絕緣膜336，如圖5A所示。使用含有矽的單層絕緣膜作為第一中間層絕緣膜336，或者使用這些膜組合而成的多層膜。此外可以使用的膜的厚度為400nm-1．5μm之間。在本實施例中使用在200nm厚的氧化的氮化矽膜上的厚度為800nm的氧化矽膜的多層結構。
此外，在含有3-100％的氫氣的300-450℃的環境中進行1-12小時的熱處理，從而進行氫化處理。這是一種通過利用熱激活的氫使半導體膜中的懸掛鍵進行氫氣終止的處理。作為另外一種氫化方法，也可以進行等離子體氫化(使用由等離子體激活的氫氣)。
注意氫化處理也可以在形成第一中間層絕緣膜336期間被插入。即可以在形成200nm厚的氧化的氮化矽膜之後進行上述的氫化處理，然後，可以形成剩餘的800nm厚的氧化矽膜。
接著，在第一中間層絕緣膜336中形成連接孔，並形成源極引線337-340和漏極引線341-343。在本實施例中，該電極由3層結構的多層膜構成，其中利用濺射方法連續形成100nm厚的鈦膜、300nm厚的含有鈦的鋁膜、和150nm厚的鈦膜。當然，也可以使用其它的導電膜。
接著形成厚度為50-500nm(一般200-300nm)的第一鈍化膜344。在實施例1中使用300nm厚的氧化的氮化矽膜作為第一鈍化膜344。這也可以利用氮化矽膜代替。
注意在形成氧化的氮化矽膜之前使用含有氫的例如H2或NH3等氣體進行等離子體處理是有效的。用這種處理激活的氫被供給第一中間層絕緣膜336，並通過進行熱處理可以改善第一鈍化膜344的膜的質量。與此同時，對第一中間層絕緣膜336加入的氫擴散到下側，因而有源層可以被有效地氫化。
接著，如圖5B所示，形成由有機樹脂製成的第二中間層絕緣膜345。作為有機樹脂，可以使用聚醯亞胺、聚醯胺、丙烯酸和BCB(苯環丁烯)或其類似物。特別是，因為第二中間層絕緣膜345主要用於矯平，所以最好使用矯平性能良好的丙烯酸。在本實施例中，形成其厚度足以矯平由TFT形成的臺階部分的丙烯酸膜。合適的厚度為1-5微米(更好為2-4微米)。
接著，在第二中間層絕緣膜345和第一鈍化膜344中形成接觸孔以便到達漏極引線343，並然後形成像素電極346。在本實施例中，形成厚度為300nm的鋁合金膜(含有1wt％的鈦的鋁膜)作為像素電極346。標號347代表相鄰的像素電極的端部。
接著，形成鹼化合物348，如圖5C所示。在本實施例中，利用汽化方法形成氟化鋰膜，使得具有5nm的厚度。此後，通過旋轉塗覆方法形成厚度為100nm的EL層349。
作為製造EL層349的材料，可以使用聚合物有機材料，例如聚對亞苯基1，2亞乙烯基(PPV)或聚芴或低分子有機材料。具體地說，作為成為光發射層的發白色光的聚合物有機材料，可以使用日本專利申請公開8-96959或9-63770中披露的材料。例如，可以使用通過在1，2-二氯甲烷中溶解PVK(聚乙烯基咔唑)，Bu-PBD(2-(4』叔丁基苯基)-5(4」聯苯)-1，3，4-氧二唑)，香豆素，DCM1(4-二氰基亞甲基-2-甲基-6-p-二甲基氨基-4H-吡喃)，TPB(四甲基丁二烯)或者NileRed所獲得的材料。此時，如果膜的厚度被製成30-150nm(最好40-100nm)便足夠了。上述的例子僅僅是可用作本發明的EL層的有機材料的例子，並不用於限制本發明。
此外，如上所述，大致具有4種彩色系統，在本實施例中，使用形成相應於用於構成彩色系統的RGB的彩色濾光器的系統。作為EL層349，可以使用熟知的材料和結構。不過，在本實施例中，使用能夠發白光的低分子有機材料。注意相應於RGB的彩色濾光器可以被設置在有源陣列底板上的像素電極的上方。此外，可以採用例如這樣的結構，其中另一個底板和有源陣列底板相連，使得密封EL元件，並且彩色濾光器被設置在底板時。注意，為了簡明，彩色濾光器沒有被示出。
此外，也可以採用其中發藍或藍綠光的EL層和螢光材料(一個螢光彩色轉換層CCM)被組合的彩色顯示系統，或者採用通過堆疊相應於RGB的EL層而實現的彩色顯示系統。
注意在本實施例中，雖然EL層349具有隻包括上述發光層的單層結構，如果需要，也可以進一步形成電子注入層，電子輸送層，空穴輸送層，空穴注入層，電子阻擋層，或者空穴阻擋層。
然後，形成厚度為200nm的由透明的導電膜製成的陽極350，以便蓋住EL層349。在本實施例中，利用汽化澱積方法形成由氧化銦和氧化鋅的化合物製成的膜，然後被成形而獲得陽極。
最後，利用等離子體CVD方法形成由氮化矽膜製成的第二鈍化膜351，使得其具有100nm的厚度。所述第二鈍化膜351旨在用於對EL層349提供保護，免受水或其類似物的影響。此外也用於釋放在EL層349中產生的熱量。為了進一步增加熱輻射效果，層疊氮化矽膜和碳化矽膜(最好是鑽石狀的碳膜)來形成第二鈍化膜是有利的。
用這種方式，便製成了具有圖5C所示的結構的有源陣列型EL顯示裝置。在本實施例的有源陣列型EL顯示裝置中，具有最佳結構的TFT不僅被設置在像素部分，而且被設置在驅動電路部分，因而獲得了非常高的可靠性，同時也可以改善操作特性。
首先，使用具有能夠減少熱載體注入從而儘可能不降低其操作速度的結構的TFT作為構成驅動電路的CMOS電路的n勾道TFT。注意此處的驅動電路包括移位寄存器、緩衝器、電平變換器、採樣電路(採樣和保持電路)及其類似電路。在利用數字驅動的情況下，還可以包括信號轉換電路例如D／A轉換器。
在本實施例的情況下，如圖5C所示，n勾道205的有源層包括源極區域355，漏極區域356，LDD區域357和勾道形成區域358，並且LDD區域357通過控制極絕緣膜311和控制極電極313重疊，從而把控制極絕緣膜311置於其間。
考慮不降低操作速度是只在漏極區域側形成LDD區域的原因。在這種n勾道TFT中，不需要擔心截止電流值太大，應當關注的是操作速度。因而，需要使LDD區域357和控制極電極完全重疊，以便把電阻分量減到最小。即，最好是消除所謂的偏移。
此外，在CMOS電路中的P勾道型TFT由於熱載流子的注入而引起的劣化幾乎可以忽略，因而，不需要特別提供LDD區域。當然，對於P勾道型TFT也可以提供LDD區域，和N勾道型TFT205類似，以便阻止熱載體的注入。
注意，在驅動電路當中，採樣電路和其它的採樣電路相比有些特殊，即在勾道形成區域中沿著兩個方向流過大的電流。即，源極區域和漏極區域的作用被互換了。此外，需要控制截止電流值使其儘可能小，因此，最好在採樣電路中使用在開關TFT和電流控制TFT之間的中間級功能的TFT。
上述結構可以容易地通過按照圖3A-5C所示的製造步驟製造TFT來實現。在本實施例中，雖然只示出了像素部分和驅動電路的結構，但是如果使用本實施例的製造步驟，可以在同一底板上形成除驅動電路之外的邏輯電路，例如信號分離電路、D／A轉換電路、運算放大器電路或其類似電路，此外，據信可以形成存儲器部分，微處理器或其類似電路。
當完成直到圖5C所示的處理時，就在此時，形成密封材料(也叫做殼體材料)18，使得至少包圍住像素部分，最好包圍住驅動器電路和象素部分。(圖6)。注意也可以使用具有一個凹部的板形材料作為密封材料18，從而包圍元件部分，也可以使用紫外線硬化樹脂。此時，EL元件處於被完全封閉在一個氣密的空間中的狀態，因而完全和大氣隔離。
此外，需要利用惰性氣體(氬，氦，氮等)填充密封材料18和底板10之間的間隙，或者在間隙中提供乾燥劑例如氧化鋇。這樣，可以抑制由於溼氣等而使EL元件變劣。
在EL層的密封處理被完成之後，連接一個連接器(柔性印刷電路FPC17)，用於連接從在底板上形成的元件或電路伸出的端子和外部信號端子，藉以完成最終產品。注意如圖6所示，引線26通過密封材料18和底板300之間的間隙(其中填充有黏合劑19)和FPC17電氣相連。
下面參照圖7的頂視圖說明本實施例的有源陣列EL顯示裝置的結構。在圖7中，標號300代表底板；標號11代表像素部分；標號12代表源極側驅動電路；13代表控制極側驅動電路。各個驅動電路通過引線14-16到達FPC17，並和外部設備相連。
在上述的和圖7所示的狀態下，通過使FPC17和外部設備的端子相連可以在像素部分上顯示圖像。在本說明中，能夠通過連接FPC來進行圖像顯示的物品被定義為EL顯示裝置。
注意在本實施例中，雖然示出了EL元件的輸出光從有源陣列底板的上表面側輸出的例子，但是，也可以採用這樣的結構，其中EL元件按照從下到上的順序由ITO製成的像素電極(陽極)／EL層／MgAg電極(陰極)構成。在這種情況下，EL元件的輸出光向形成TFT的底板側輸出(有源陣列底板的下表面側)。
(實施例2)在實施例1中，說明了使用發白光的低分子有機材料作為構成EL層的EL材料的例子。在本實施例中，將說明其中相應於紅藍綠的3種聚合物有機材料層被疊置在一起的例子。注意因為本實施例和實施例1所區別僅是EL材料不同，所以只對所述不同之處加以說明。
代替在實施例1中提出的低分子有機材料，可以使用聚合物有機材料(聚對亞苯基1，2亞乙烯基(PPV)或聚芴等)。例如，可以使用氰基聚亞苯基亞乙烯基作為發紅光的材料，使用聚亞苯基亞乙烯基作為發綠光的材料，使用聚亞苯基亞乙烯基和聚烷基亞苯基作為發藍光的材料。
通過採用這種結構，可以獲得具有高的亮度的光(紅光、綠光和藍光)。
(實施例3)在實施例1中使用雷射晶體化作為形成結晶矽膜302的方法，在實施例3中將說明使用不同的晶體化方法的情況。
在實施例3中，使用在日本專利申請公開7-130652中記載的技術，在形成無定形矽膜之後進行晶體化。在上述專利申請中記載的技術是用於獲得具有好的晶體性的晶體矽膜的一種技術，其中使用例如元素鎳作為加速晶體化的催化劑。
此外，在完成晶體化處理之後，也可以進行除去在晶體化中使用的催化劑的處理。在這種情況下，可以利用在日本專利申請公開10-270363或8-330602中記載的技術使催化劑被除去。
此外，利用本發明的申請人在日本專利申請公開11-076967中記載的技術也可以製造TFT。
實施例1中所示的製造方法是本發明的一個實施例，因而只要可以實現實施例1的圖5C所示的結構，也可以使用其它的製造方法而不會有任何問題，如上所述。注意，實施例3的結構可以和實施例2的結構自由組合。
(實施例4)實施例1說明了使用頂基極型TFT的情況，但是本發明不限於這種TFT的結構，其也可以利用底基極型TFT(一般稱為反向交錯型TFT)來實施。此外，反向交錯型TFT可以利用任何方法被製成。
反向交錯型TFT是一種較好的結構，其需要的處理步驟比頂基極型TFT需要的處理步驟較少，因此對於實現本發明的目的，即降低成本而言是極為有利的。注意，實施例4的結構可以和實施例2以及實施例3的結構自由組合。
(實施例5)按照本發明製成的EL顯示裝置是自發光型的，因而和液晶顯示裝置相比，在亮的位置具有極好的顯示圖像的可分辨性。此外，EL顯示裝置具有較寬的視角。因而，EL顯示裝置可被應用於各種電子裝置的顯示部分。例如，為了在大的屏幕上觀看電視節目，按照本發明的EL顯示裝置可以用作具有對角線尺寸等於或大於30英寸的(一般等於或大於40英寸)的EL顯示器(即EL顯示裝置被安裝在一個框架中的顯示器)的顯示部分。
EL顯示器包括用於顯示信息的所有類型的顯示器，例如個人計算機的顯示器，用於接收電視節目的顯示器，用於顯示廣告的顯示器。此外，按照本發明的EL顯示裝置可以用作其它各種電子裝置的顯示部分。
這種電子裝置包括視頻攝像機；數位照相機；護目鏡型顯示器(頭上安裝的顯示器)；汽車導航系統；汽車音頻設備；筆記本個人計算機；遊戲機；便攜信息終端(例如易動計算機，便攜電話，便攜遊戲機，電子書等)；以及包括記錄介質的圖像播放裝置(更具體地說，可以播放記錄介質，例如壓縮盤(CD)，雷射盤(LD)或者數字視頻盤(DVD)並包括用於顯示播放的圖像的顯示器的設備)。具體地說，在便攜信息終端的情況下，使用EL顯示裝置是最好的，因為便攜信息終端經常被從斜的方向觀看，要求具有寬的視角。這些電子裝置的例子示於圖8A-8F中。
圖8A說明一種EL顯示器，其包括框架2001，支撐臺2002，顯示部分2003等。本發明可以應用於顯示部分2003。EL顯示器是自發射型的，因此不需要背景光。因而，和液晶顯示裝置相比，其顯示部分具有較小的厚度。
圖8B是一種視頻攝像機，其包括主體2101，顯示部分2102，音頻輸入部分2103，操作開關2104，電池2105，和圖像接收部分2106等。按照本發明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2102。
圖8C是頭部安裝型的EL顯示裝置的一部分(右側)，其包括主體2201，信號電纜2202，頭固定帶2203，顯示部分2204，光學系統2205，和顯示裝置2206等。本發明可以用於EL顯示裝置2206。
圖8D是包括記錄介質的圖像播放裝置(更具體地說是DVD播放裝置)，其包括主體2301，記錄介質(例如CD，LD，DVD等)2302，操作開關2303，顯示裝置(a)2304和顯示裝置(b)2305。顯示部分(a)主要顯示圖像信息，而顯示部分(b)主要顯示字符信息，按照本發明的EL顯示裝置可用於顯示部分(a)和顯示部分(b)中。包括記錄介質的圖像播放裝置還包括CD播放裝置和遊戲機等。
圖8E是一種便攜(易動)計算機，其包括主體2401，照相機部分2402，圖像接收部分2403，操作開關2404和顯示裝置2405等。按照本發明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2405。
圖8F說明一種個人計算機，其包括主體2501，框架2502，顯示部分2503和鍵盤2504。按照本發明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2503。
如果在將來從EL材料發出的先的亮度可以提高，則按照本發明的EL顯示裝置可應用於前型或後型投影器中，在其中包括輸出圖像信息的光藉助於透鏡或者被投射的類似物被放大。
發光的EL顯示裝置的部分消耗功率，因而需要以這樣的方式顯示信息，使得發光部分儘可能小。因而，當EL顯示裝置被用於主要顯示字符信息的顯示部分，例如便攜信息終端，更具體地說，便攜電話或汽車音頻設備的顯示部分時，需要這樣驅動EL顯示裝置，使得通過發光部分形成字符信息，而不發光部分相應於背景。
現在參看圖9A，其中示出了便攜電話，其包括主體2601，音頻輸出部分2602，音頻輸入部分2603，顯示部分2604，操作開關2605，和天線2606。按照本發明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2604。顯示部分2604通過在黑色背景上顯示白色字符可以減少便攜電話的功率消耗。
圖9B表示一種汽車音頻設備，其包括主體2701，顯示部分2702，操作開關2703和2704。按照本發明的EL顯示裝置用作顯示部分2702。雖然在本實施例中示出了固定型的汽車音頻設備，但本發明也適用於調整型的汽車音頻設備。顯示部分2702通過在黑色背景上顯示白色字符可以減少功率消耗，這對於調整型汽車音頻設備尤其有利。
由上述可見，本發明可以應用於所有領域內的各種電子裝置。在本實施例中的電子裝置可以利用具有實施例1到4的自由組合的結構的EL顯示裝置來獲得。
在本發明中，因為提供有對EL顯示裝置的像素施加γ校正信號的裝置，所以可以製造包括能夠以合適控制的亮度發光的EL元件的EL顯示裝置。
此外，通過使用本發明的EL顯示裝置作為顯示部分，可以獲得具有高清晰度的成本低的電子顯示裝置。
權利要求
1．一種電子裝置，包括EL顯示裝置，其包括薄膜電晶體；和所述薄膜電晶體電氣連接的像素電極；以所述像素電極作為陰極或陽極的EL元件；以及用於密封EL元件的絕緣層；用於對EL元件提供模擬圖象信號的提供裝置；以及用於對模擬圖象信號進行伽瑪(γ)校正的校正裝置。
2．如權利要求1所述的裝置，還包括用於存儲用於γ校正的數據的存儲器。
3．如權利要求1所述的裝置，還包括被形成在相應於像素電極的位置的彩色濾光器。
4．如權利要求1所述的裝置，其中EL元件包括，包括藍色發光層的第一像素，包括綠色發光層的第二像素，以及包括紅色發光層的第三像素。
5．如權利要求1所述的裝置，其中γ校正放大紅色信號。
6．如權利要求1所述的裝置，其中γ校正衰減藍色或綠色信號。
7．如權利要求1所述的裝置，其中γ校正獨立地應用於藍色，綠色和紅色的每個信號。
8．如權利要求1所述的裝置，其中EL元件包括具有聚合物有機材料的發光層。
9．一種EL顯示裝置，包括薄膜電晶體；和所述薄膜電晶體電氣連接的像素電極；以所述像素電極作為陰極或陽極的EL元件；用於密封EL元件的絕緣層；用於對EL元件提供模擬圖象信號的提供裝置；以及用於對模擬圖象信號進行γ校正的校正裝置，其中薄膜電晶體，像素電極，EL元件，絕緣層，提供裝置和校正裝置被形成在同一底板上。
10．如權利要求9所述的裝置，還包括用於存儲用於γ校正的數據的存儲器。
11．如權利要求9所述的EL顯示裝置，其中EL顯示裝置被用於電子裝置中。
全文摘要
本發明披露了一種EL顯示裝置,其中紅藍綠中每種顏色的顏色純度是不同的,所述EL顯示裝置用於顯示所需平衡的紅藍綠色圖像。被提供給每個EL元件的視頻信號由校正電路進行γ校正,按照校正的視頻信號的電壓和電流合適地控制藍光,綠光和紅光的顏色純度。
文檔編號H04N5/70GK1290042SQ0012902
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月25日 優先權日1999年9月24日
發明者小山潤 申請人:株式會社半導體能源研究所