顯示器件及其制造方法

文檔序號：6936648閱讀：164來源：國知局

專利名稱：顯示器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示器件及其制造方法。
背景技術：
EL元件在發(fā)光特性方面有一個問題是，當驅(qū)動一定期間后，發(fā)光亮度和發(fā)光均勻度等發(fā)光特性與初期相比嚴重劣化。該低可靠性是限制實際應用的一個主要因素。
使可靠性劣化的一個主要因素是從外面進入EL元件的水分或氧氣。因此，已經(jīng)開發(fā)了具有防止EL元件劣化的結構的顯示器件。此外，存在一種這樣的方法在形成有EL元件的絕緣體上形成密封材料，并且覆蓋材料和密封材料包圍著的密封空間以由樹脂等制成的填充劑填充，因此，將EL元件與外部阻隔(例如，參考文件1:日本專利申請公開 No.2001-203076)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種以低成本、高成品率且不經(jīng)復雜的工序、設備制造具有較高可靠性并具有優(yōu)良的電特性的顯示器件的方法
根據(jù)本發(fā)明，由接觸中的開口引起的臺階被絕緣層覆蓋以降低高低差異，并且被處理成坡度小的形狀。布線等與絕緣層接觸而形成，因此布線等的被覆蓋性增強。此外，由污染物質(zhì)比如水等引起的發(fā)光元件的劣化可通過用密封材料將包含具有水滲透性的有機材料的層密封在顯示器件中，且使密封材料與含有有機材料的層不連接來防止。由于密封材料形成在顯示器件中的驅(qū)動器電路區(qū)的一部分中，因此可以實現(xiàn)顯示器件的幀邊框狹窄化。
作為能夠應用本發(fā)明的一種顯示器件，包括一種發(fā)光顯示器件，該發(fā)光顯示器件所包括的發(fā)光元件在電極之間夾包含發(fā)射被稱為場致發(fā)光(下文稱為EL)的有機材料或者有機材料和無機材料的混合物的層并且發(fā)光元件連接到TFT。
本發(fā)明的顯示器件之一，包括像素區(qū)；連接區(qū)，其中，在像素區(qū) 中具有包含雜質(zhì)區(qū)的半導體層，在半導體層上具有柵絕緣層，在柵絕緣層上具有柵電極層，在柵電極層上具有第一層間絕緣層，柵絕緣層和第一層間絕緣層具有到達雜質(zhì)區(qū)的第一開口，在第一開口中具有源電極或漏電極層，其中源電極或漏電極層中間夾所述第一層間絕緣層覆蓋柵電極層的一部分，在源電極或漏電極層上和第一層間絕緣層上具有第二層間絕緣層，第二層間絕緣層具有達到源電極或漏電極層的第二開口，第二開口設置在中間夾第一層間絕緣膜覆蓋一部分柵電極層的源電極或漏電極層中，第二開口中具有包括間隔物的第一電極層，在連接區(qū)中具有設置在第一層間絕緣層上的布線層，在布線層之上設置到達布線層的第三開口的第二層間絕緣層，其中第三開口的上部邊緣部分被絕緣層覆蓋，
以及在第三開口中具有與絕緣層接觸的第二電極層。
本發(fā)明顯示器件之一，包括像素區(qū)；連接區(qū)；其中，在像素區(qū)中具有包括雜質(zhì)區(qū)的半導體層，在半導體層上具有柵絕緣層，在柵絕緣層上具有柵電極層，在柵電極層上具有第一層間絕緣層；在柵絕緣層和第一層間絕緣層中具有到達雜質(zhì)區(qū)的第一開口；在第一開口具有源電極或漏電極層，其中源電極或漏電極層中間夾所述第一層間絕緣層而覆蓋柵電極層的一部分，在源電極或漏電極層上和第一層間絕緣層上具有第二層間絕緣層，其中第二層間絕緣層具有達到源電極或漏電極層的第二開口，第二開口設置在中間夾第一層間絕緣層覆蓋一部分柵電極層的源電極或漏電極層中，在第二開口中具有包括間隔物的第一電極層，在連接區(qū)中具有設置在第一層間絕緣層上的布線層，設置有到達布線層的第三開口的第二層間絕緣層被設置在布線層之上，其中第三開口的上部邊緣
部分被絕緣層覆蓋，第三開口中具有與絕緣層接觸的第二電極層，以及在第一層間絕緣層上具有密封材料，其中所述密封材料與所述絕緣層不接觸。
在上述結構中，間隔物和絕緣層可以如圖18那樣彼此分離。還可以如圖22所示那樣連續(xù)地連接在一起。該間隔物不僅當在用作像素電極層的第一電極層上形成場致發(fā)光層時，被用來當作這時所使用的掩模的間隔物，而且在形成場致發(fā)光層并用密封襯底執(zhí)行密封而完成顯示器件之后，被用來當作防止因受外部壓力或沖擊在顯示器件中產(chǎn)生損壞或變形的間隔物。
本發(fā)明的顯示器件之一，包括像素區(qū)；連接區(qū)，其中，在像素區(qū) 中具有包括雜質(zhì)區(qū)的半導體層，在半導體層具有柵絕緣層，在柵絕緣層上具有柵電極層，在柵電極層上具有第一層間絕緣層，在柵絕緣層和第一層間絕緣層中具有到達雜質(zhì)區(qū)的第一開口，在第一開口中具有源電極或漏電極層，其中源電極或漏電極層中間夾所述第一層間絕緣層覆蓋柵電極層的一部分，在源電極或漏電極層上和第一層間絕緣層上具有第二層間絕緣層，其中第二層間絕緣層具有達到源電極或漏電極層的第二開口，第二開口設置在中間夾第一層間絕緣層覆蓋一部分柵電極層的源電極或漏電極層中，在第二開口中具有第一電極層，在連接區(qū)中具有設置在第一層間絕緣層上的布線層，設置有到達布線層的第三開口的第二層間絕緣層在布線層上，其中第三開口的上部邊緣部分被絕緣層覆蓋，在第三開口中具有與絕緣層接觸的第二電極層，以及在第一層間絕緣層上
具有密封材料，其中所述密封材料與所述絕緣層不接觸。
本發(fā)明的一種顯示器件的制造方法，包括以下步驟在像素區(qū)中形成包括雜質(zhì)區(qū)的半導體層；在連接區(qū)和半導體層上形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成柵電極層和導電層；在柵電極層和導電層上形成第一層間絕緣層，其中柵絕緣層和第一層間絕緣層具有到達雜質(zhì)區(qū)的開口；形成源電極或漏電極層以覆蓋第一開口和一部分柵電極層；在第一層間絕緣層上形成布線層以覆蓋導電層；在第一層間絕緣層、布線層、源電極或漏電極層上形成第二層間絕緣層；在第二層間絕緣層中形成到達源電極或漏電極層的第二開口和到達布線層的第三開口；在第二開口中形成第一電極層；形成絕緣層以覆蓋在第二層間絕緣層中的第三開口的上部邊緣部分和第一電極層的一部分；在第一電極層上形成間隔物；以及在第三開口中形成與所述絕緣層接觸的第二電極層。
本發(fā)明的一種顯示器件的制造方法，包括以下步驟在像素區(qū)中形成包括雜質(zhì)區(qū)的半導體層；在連接區(qū)和半導體層上形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成柵電極層和導電層；在柵電極層和導電層上形成第一層間絕緣層，其中柵絕緣層和第一層間絕緣層具有到達雜質(zhì)區(qū)的開口；形成源電極或漏電極層以覆蓋第一開口和一部分柵電極層；在第一層間絕緣層上形成布線層以覆蓋導電層；在第一層間絕緣層、布線層、源電極或漏電極層上形成第二層間絕緣層；在第二層間絕緣層中形成到達源電極或漏電極層的第二開口和到達布線層的第三開口；在第二開口中形成第一電極層；形成絕緣層以覆蓋在第二層間絕緣層中的第三開口的上部邊緣部分和第一電極層的一部分；在第一電極層上形成間隔物；在第三開口中形成與所述絕緣層接觸的第二電極層；以及在第一層間絕緣層上形成密封材料并使其與絕緣層不接觸。
本發(fā)明的一種顯示器件的制造方法，包括以下步驟在像素區(qū)中形成包括雜質(zhì)區(qū)的半導體層；在連接區(qū)和半導體層上形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成柵電極層和導電層；在柵電極層和導電層上形成笫一層間絕緣層，其中柵絕緣層和第一層間絕緣層具有到達雜質(zhì)區(qū)的開口；形成源電極或漏電極層以覆蓋第一開口和一部分柵電極層；在第一層間絕緣層上形成布線層以覆蓋導電層；在第一層間絕緣層、布線層、源電極或漏電極層上形成第二層間絕緣層；在第二層間絕緣層中形成到達源電極或漏電極層的第二開口和到達布線層的第三開口；在第二開口中形成第一電極層；形成絕緣層以覆蓋在第二層間絕緣層中的第三開口的上部邊緣部分和第一電極層的一部分；在第三開口中形成要與所述絕緣層接觸的第二電極層；以及在第一層間絕緣層上形成密封材料并使其與絕緣層不接觸。
在上述結構中，間隔物和絕緣層可以利用不同的步驟，也可以通過使用相同的材料和步驟而形成。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡單的步驟可以制造高可靠性的顯示器件。因此，可以以較低的成本、較高的成品率制造具有高精度和高質(zhì)量的圖像的顯示器件。

圖1A和1B是說明本發(fā)明的顯示器件的圖2A至2D是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖3A至3C是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖4A和4B是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖5A至5C是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖6A和6B是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖7A和7B是說明本發(fā)明的顯示器件的制造方法的圖8是說明本發(fā)明的顯示器件的圖9是說明本發(fā)明的顯示器件的圖IOA至IOC是說明本發(fā)明的顯示器件的圖；圖ll是說明本發(fā)明的顯示器件的圖；圖12是說明本發(fā)明的顯示器件的圖13A至13D是說明可應用于本發(fā)明的發(fā)光元件的結構的圖;
圖14是在附圖15中所示的EL顯示器件的等效電路圖15是說明本發(fā)明的顯示器件的俯視圖16A至16C是說明本發(fā)明的顯示器件的俯視圖17A和17B是說明本發(fā)明的顯示器件的俯視圖18是說明本發(fā)明的顯示器件的俯視圖19是說明可應用于本發(fā)明的滴落注入方法的圖20A和20B是顯示本發(fā)明可應用于其中的電子器件的圖21A至21D是顯示本發(fā)明可應用于其中的電子器件的圖22A1至22C2是說明本發(fā)明的顯示器件的圖23是說明本發(fā)明的顯示器件的圖。
具體實施例方式
在下文中將描述本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明可以用許多不同的模式來實現(xiàn)。在不背離本發(fā)明的目的和范圍的情況下，可用各種方法來修改在本文揭示的實施方式和細節(jié)，這對本領域技術人員是顯而易見的。因此，不應把本發(fā)明解釋為受將在下面給出的實施方式描述的限制。應該注意的是在全部附圖中相同的部分或有相同功能的部分使用相同的參考標號，因此對它們不重復描述。
在本實施方式中將參照圖IA到3C詳細描述形成薄膜晶體管的方法。附圖16A所示為根據(jù)本發(fā)明的顯示面板的結構的俯視圖。其中像素 2702以矩陣排列的像素部分2701、掃描線輸入端子2703和信號線輸入端子2704都形成在具有絕緣表面的襯底2700上。像素的數(shù)量可以根據(jù)各種標準提供。XGA的像素數(shù)量可以是1024 x 768 x 3 (RGB) ， UXGA的像素數(shù) 量可以是1600 x 1200 x 3 (RGB)，以及對應于全規(guī)格高清晰畫質(zhì)的像素數(shù)量可以是1920 x 1080 x 3 (RGB)。
像素2702通過交叉從掃描線輸入端子2703延伸的掃描線和從信號線輸入端子2704延伸的信號線而呈矩陣排列。每個像素2702具有開關元件和連接到開關元件的像素電極。開關元件的典型實例是TFT 。 TFT的柵電極側連接到掃描線，源極或漏極側連接到信號線，據(jù)此，每個像素可以通過從外部輸入的信號而被獨立地控制。
TFT的主要部件包括半導體層、柵絕緣層和柵電極層。連接到形成在半導體層中的源極和漏極區(qū)的布線與其形成在一起。其中從襯底側順序地排列半導體層、柵絕緣層和柵電極層的頂柵型和從襯底側順序地排列柵電極層、柵絕緣層和半導體層的底柵型等被周知為TFT的典型結構。然而，任一種結構都可應用于本發(fā)明。
附圖16A所示為通過外部驅(qū)動電路控制輸入到掃描線和信號線的信號的顯示面板的結構。此外，驅(qū)動IC 2751可以通過如附圖17A所示的 COG(芯片在玻璃上)法安裝到襯底2700。作為另一安裝模式，如附圖 17B所示的TAB (帶自動粘接)法也可使用。驅(qū)動器IC可以形成在單晶半導體襯底上，或者可以由在玻璃襯底上具有TFT的電路形成。在附圖 17A和17B中，驅(qū)動IC 2751連接到FPC (柔性印刷電路)2750。
當提供在像素中的TFT由晶體半導體形成時，掃描線驅(qū)動器電路 3702可以如附圖16B所示那樣與襯底3700形成為一體。在附圖16B中，像素部分3701受與信號輸入端子3704連接的類似于附圖16A的外部驅(qū) 動器電路控制。當提供在像素中的TFT由具有高遷移性的多晶(微晶) 半導體、單晶半導體等形成時，如附圖16C，像素部分4701、掃描線驅(qū) 動器電路4702和信號線驅(qū)動器電路4704可以被集成地形成在襯底4700 上。
如圖2A-2D所示，在具有絕緣表面的襯底100上層疊通過濺射法、物理汽相淀積(PVD )法、化學汽相淀積(CVD )法比如低壓CVD ( LPCVD ) 法或等離子體CVD法等并使用氮氧化硅(SiNO )膜而形成的膜厚為10至 200納米(優(yōu)選從50至IOO納米)的基膜101a以及使用氧氮化硅(SiON ) 膜而形成的膜厚為50至200納米(優(yōu)選從100至150納米)的基膜101b 作為基膜。在本實施例中，使用等離子體CVD法形成基膜101a和基膜 101b。作為襯底IOO，玻璃襯底、石英襯底、硅村底、金屬襯底比如SUS 村底、或在其表面上形成了絕緣膜的不銹鋼襯底都可以使用。此外，具有能夠經(jīng)受得住本實施方式的處理溫度的耐熱性的塑料襯底或柔性襯底比如膜也都可以使用。作為塑料襯底的實例，可以使用由PET(聚對苯二甲酸乙酯)、PEN (聚萘二甲酸乙酯)或PES (聚乙烯砜)制成的村底。由合成樹脂比如聚丙烯制成的襯底可用作柔性襯底。
基膜可應用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅等，并且可以采用單層或雙層或三層的層疊結構。注意，在本說明書中，氧氮化硅是在成份比率上氧的成份比大于氮的成份比的物質(zhì)，可以稱之為含氮的氧化硅。類似地，氮氧化硅是在成份比率上氮的成份比大于氧的成份比的物
質(zhì)，可以稱之為含氧的氮化硅。在本實施方式中，使用SiH4、 NH3、 N20、 N2和H2作為活性氣體，在襯底上形成50納米厚的氮氧化硅，并使用SiH4 和化0作為活性氣體，形成100納米厚的氧氮化硅膜?；蛘?，也可以形成140納米厚的氮氧化硅膜并層疊100納米厚的氧氮化硅膜。
隨后，在基膜上形成半導體膜。通過公知的方法(濺射，LPCVD、等離子體CVD等)，半導體膜可以被形成為25至200納米的厚度(優(yōu)選從 30至150納米)。在本實施方式中，優(yōu)選使用通過激光晶化使非晶半導體膜結晶而形成的晶體半導體膜。
造的非晶半導體(下文也稱為AS)、通過利用光能或熱能使非晶半導體結晶而形成的多晶半導體、半非晶(也稱為微晶，下文稱為SAS)半導體等可用作形成半導體層的材料。
SAS具有介于非晶結構和晶體結構(包括單晶和多晶結構)之間的中間結構，它是具有自由能穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導體。又，SAS 包括具有近程有序和晶格畸變的結晶區(qū)域?？芍辽僭谀さ囊徊糠种?觀察到0. 5至20nm的結晶區(qū)域，并且在硅是主要成份的情況下，拉曼光謙從520cm—!向低頻側偏移。通過X射線衍射測量到(111)和 (220 )的衍射峰值，這是由Si晶格引起的。又，SAS包含至少1 原子％的氫或卣，以便終止懸空鍵。通過采用硅化物氣體進行輝光放電分解(等離子體CVD)來形成SAS。作為硅化物氣體，可以使用 SiH4、 Si2H6、 SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCl" SiF4以及其它等等。此外，還可以在硅化物氣體中混合F2或GeF4。硅化物氣體也可以采用&進行稀釋，或者采用Hz和選自He、 Ar、 Kr和Ne中的一種或多種稀有氣體元素的化合物進行稀釋。稀釋率設置在1: 2至1: 1000的范圍中。壓力設置在大約0.1至133Pa的范圍中。電源頻率設置在1至 120MHz，較佳的是，在13至60MHz的范圍中。襯底加熱溫度可以設置在300"C或小于300"C。也可以是IOO至20(TC的襯底加熱溫度。關于在形成膜時摻雜的雜質(zhì)元素，諸如氧、氮和碳的大氣成分中的各種雜質(zhì)濃度較佳的是設置為1 x 102°cm-3或者小于lxl(Tcm-3。特是，氧的濃度可設置為5 x 10"/cn^或小于5 x 10"/cnf3，較佳的是，1 x 10"/cm」或小于1 x 10"/cm—3。此外，通過包含稀有氣體元素比如氦、氬、氪、氖以進一步促進晶格畸變從而增加穩(wěn)定性就可以獲得優(yōu)良的SAS。此外，由包含氫的硅氣體形成的SAS層可以層疊在由包含氟的硅化物氣體形成的SAS層上作為半導體膜。
作為半導體層的材料，使用非晶半導體(典型的是，氫化非晶硅)和晶體半導體(典型的是，多晶硅)。多晶硅的實例包括所謂的高溫多晶硅，該多晶硅使用通過8 00'C或者高于800'C的處理溫度所形成的多晶硅作為其主材料；所謂的低溫多晶硅，該多晶硅使用通過6001C或者高于6()0'C的處理溫度所形成的多晶硅作為其主材料；以及通過添加例如促進結晶的元素進行結晶化所形成的多晶硅。顯然，如上文所述，也可使用在半非晶半導體或在半導體層的一部分中包含晶相的半導體。
在使用結晶半導體膜作為半導體膜時，公知的方法(激光結晶法、熱結晶法、使用元素促進結晶比如鎳等的熱結晶法)都可用作制造結晶半導體膜的方法。作為SAS的微晶半導體可以通過激光輻射以增強結晶度而結晶。在不使用促進結晶的元素的情況下，在對非晶半導體膜執(zhí)行激光輻射之前在氮氣中在500。C的溫度下加熱非晶半導體膜一小時，釋放氫直到在非晶半導體膜中包含的氫濃度成為1 x 102°原子/立方厘米。這是因為在對包含大量的氫的非晶半導體膜執(zhí)行激光輻射時會損壞非晶半導體膜。作為結晶的熱處理，加熱爐、激光輻射、通過燈(退火燈) 的光輻射等都可以使用。作為加熱方法，可以使用RTA法比如GRTA(氣體快速熱退火)法或LRTA (燈快速熱退火)法。
任何方法都可用于將金屬元素引入非晶半導體膜而沒有限制，只要這種方法能夠使金屬元素存在于非晶半導體膜的表面或里面即可。例如，濺射法、CVD法、等離子體處理法(包括等離子體CVD法)、吸附法或涂敷金屬鹽溶液的方法都可使用。在這些方法中，使用溶液的方法簡單并且方便，并且在金屬元素的濃度調(diào)節(jié)容易性方面有優(yōu)勢。較佳的是，在氧氣中進行UV光照射、熱氧化、使用包含氫氧基根的臭氧水或過氧化氫的處理等，形成氧化膜，以便于改善非晶半導體層表面的可浸潤性從而能夠?qū)⑺匀芤荷⒉荚诜蔷О雽w層的整個表面上。
通過使用能夠連續(xù)振蕩的固態(tài)激光器所發(fā)射基波的二次至四次諧波的激光，有可能獲得大晶粒尺寸的晶體。典型地，最好使用 Nd:YV(V激光器(基波1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。具體說來，由連續(xù)振蕩型YV(V激光器發(fā)射的激光通過非線性光學元件被轉換為諧波以獲得具有輸出功率為幾W以上的激光。優(yōu)選地，通過使用一種光學系統(tǒng)在照射表面形成矩形或橢圓形的激光以使用該激光照射半導體薄膜。在這種情況下，需要約 0. 00麗/cm2至100MW/cm2 (優(yōu)選O. lMW/cml 10MW/cm2)的能量密度。設定掃描速度為約O. 5至2000cm/秒左右(優(yōu)選10至200cm/sec )以發(fā) 射激光。
激光束的形狀優(yōu)選為線狀。從而可以增加產(chǎn)量。此外，激光束可以
以相對于半導體膜的6 (0° <6<90° )的入射角度發(fā)射。這是因為可以
防止激光束的干擾。
通過相對地掃描上述激光和半導體膜，由此可以進行激光輻射。在激光輻射中，可以形成標記以便以良好的精度重疊激光束或者控制激光輻射的開始位置和結束位置。標記可以與非晶半導體膜同時形成在襯底上。
激光可以是公知的連續(xù)振蕩或脈沖振蕩的氣體激光器、固態(tài)激光器、銅氣相激光器或金氣相激光器。作為氣體激光器，有受激準分子激光器、
Ar激光器、Kr激光器、He-Cd激光器等。作為固態(tài)激光器，有YAG激光器、YV04激光器、YLF激光器、YA103激光器、￥203激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、翠綠寶石激光器、Ti:蘭寶石激光器等。
此外，脈沖振蕩激光器可以用于傳導激光結晶。在這種情況下，脈沖頻率被設定為0. 5MHz或更多。這種頻率帶比通常使用的幾十赫茲至幾百赫茲的頻帶高得多。據(jù)說在以脈沖激光輻射半導體膜之后需要幾十到幾百納秒來完全固化半導體膜。在脈沖激光具有所述的頻帶時，在通過
脈沖激光。因此，在固相和液相之間的界面可以在半導體膜中連續(xù)移動，因此可以形成具有朝掃描方向晶粒連續(xù)生長的半導體膜。具體來說，可以形成晶粒聚集，每個晶粒在掃描方向上具有10至30微米的寬度并且在垂直于掃描方向的方向上具有大約1至5微米的寬度。通過形成沿著掃描方向延伸較長的單晶顆粒，可以至少形成在薄膜晶體管的溝道方向上幾乎沒有晶粒邊界的半導體膜。
激光可在例如稀有氣體或氮之類的惰性氣體氣氛中被發(fā)射。因此，由激光照射造成的半導體表面的不均勻可被抑制，由界面狀態(tài) 密度的波動導致的閥值的波動可被抑制。非晶半導體膜的結晶可以通過組合熱處理和激光輻射來實現(xiàn)，或者可以分別多次執(zhí)行熱處理或激光輻射來實現(xiàn)。
在本實施方式中，在基膜101b上，非晶半導體膜可以被形成并結晶以形成結晶半導體膜。使用SiH4和&作為活性氣體形成的非晶硅可用作非晶半導體膜。在本實施方式中，基膜101a、基膜101b和非晶半導體膜通過在相同的腔室中在330'C的相同溫度下改變活性氣體同時保持真空(而不打破真空)連續(xù)地形成。
形成在非晶半導體膜上的氧化膜被清除。然后，在氧氣環(huán)境下通過 UV光輻射、熱氧化法、使用含羥基根團的臭氧水或過氧化氫等的處理將氧化膜形成為10-50A (即，l-5nm)厚。在本實施方式中，Ni被用作促進結晶的元素。包含10ppm的Ni醋酸纖維的水溶液可以通過旋涂法而被涂敷。
在本實施方式中，在650。C下通過RTA法實施熱處理6分鐘。此后，形成在半導體膜上的氧化膜被清除并且以激光輻射半導體膜。非晶半導體膜通過上述的結晶化處理被形成為結晶半導體膜。
在實施使用金屬元素的結晶時，實施消氣處理以減小或消除金屬元素。在本實施方式中，非晶半導體膜被用作消氣接收器以俘獲金屬元素。首先在氧氣環(huán)境中通過UV光輻射、熱氧化法、使用含羥基根團的臭氧水或過氧化氫等的處理在結晶半導體膜上形成氧化膜。氧化膜優(yōu)選通過熱處理被形成為更厚。在本實施方式中，首先形成氧化膜，然后，通過RTA 在6501C下執(zhí)行6分鐘的加熱處理以使其更厚。此后，30納米厚的非晶半導體膜通過等離子體CVD法(在本實施方式中的條件是350W和35Pa) 形成。
此后，通過RTA實施在65(TC下6分鐘的熱處理以減少或清除金屬元素。熱處理可以在氮氣環(huán)境中實施。用作消氣接收器的非晶半導體膜和形成在非晶半導體膜上的氧化膜使用氫氟酸等被清除，由此獲得了金屬元素被減少或清除了的結晶半導體膜102 (附圖2A)。在本實施方式中，TMAH (氫氧化四曱基銨)被用作清除作為消氣接收器的非晶半導體膜。
所獲得的半導體膜可以摻雜微量的雜質(zhì)元素(硼或磷)以控制薄膜晶體管的閾值。摻雜元素的這種摻雜可以對在結晶之前的非晶半導體膜實施。如果雜質(zhì)元素添加到非晶半導體膜中，使其結晶的熱處理則還可以被用來執(zhí)行雜質(zhì)元素的激活。此外，還可以改善在摻雜中產(chǎn)生的缺陷等。
使用掩模對結晶半導體膜102進行構圖。在本實施方式中，形成在結晶半導體膜102上的氧化膜被清除，然后形成新的氧化膜。然后，形成光掩模，并且通過光刻法實施構圖以形成半導體層103至106。
在構圖中的蝕刻處理可以是等離子體蝕刻(干蝕刻)或濕蝕刻，然而，等離子體蝕刻適合于處理大尺寸的襯底。包含氟的氣體比如CF4或NF3 或包含氯的氣體比如Cl2或BCl3被用作蝕刻氣體，也可以適當?shù)靥砑佣栊?氣體比如He或Ar。當采用大氣壓力下的電場放電的蝕刻工藝時，可能形成局部電場放電，因此，就不一定需要在基板的整個表面上形成掩模層。
在本發(fā)明中，形成布線層或電極層的導電層、形成預定構圖的掩模層等可以通過有選擇性地形成構圖的方法比如微滴排放法形成。微滴排放(噴射)法(根據(jù)它的系統(tǒng)也被稱為噴墨法)通過有選擇性排放(噴射)為特定目的而調(diào)制的組合物的微滴可以形成預定構圖(導電層、絕緣層等)。在此時，也可執(zhí)行控制被形成區(qū)域的可浸潤性或粘性的處理。此外，轉印或繪制構圖的方法例如印刷法(形成構圖的方法，例如絲網(wǎng) 印刷或膠印)等都可以使用。
在本實施方式中，樹脂材料比如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、蜜胺樹脂或聚氨酯樹脂都可用作掩模?？商鎿Q地，掩模也可由如下材料制成有機材料比如苯環(huán)丁烯、聚對二甲苯基、flare、具有高透光特性的聚酰亞胺；由硅氧烷系聚合體的聚合作用所形成的化合物材料；包含水溶性均聚(合)物和水溶性共聚物的合成物材料，等等。此外，也可以使用包括感光劑在內(nèi)的商品化抗蝕劑材料。例如，可以使用作為典型正性抗蝕劑的酚醛環(huán)氧樹脂、包含作為感光劑的萘酚疲亞胺二疊氮基化合物(naphthoquinonediazide )的抗蝕劑、作為負性抗蝕劑的基礎樹脂、包含二苯硅化物以及酸產(chǎn)生劑的抗蝕劑等等。任一材料的表面張力和粘性都可以通過調(diào)整溶劑的濃度以及添加表面活性劑等等進行適當?shù)卣{(diào)整。
清除在半導體層上的氧化膜，然后形成覆蓋半導體層103至106的柵絕緣層107。通過等離子體CVD法或賊射法形成10至150納米厚的包含硅的絕緣膜作為柵絕緣層107。柵絕緣層107可以通過公知的材料比如以氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或氧氮化硅為代表的硅的氮化物材料或氧化物材料而形成，并且柵絕緣層107可以具有層疊層結構或單層結構。在本實施方式中，層疊氮化硅膜、氧化硅膜和氮化硅膜的三層疊層結構被用作柵絕緣層。除此之外，上述膜或氧氮化硅膜的單層結構或雙層結構也都可以運用。優(yōu)選地，使用具有細密的膜質(zhì)量的氮化硅膜。具有1
至100納米厚、優(yōu)選1至10納米厚、更為優(yōu)選2至5納米厚的薄的厚度的氧化硅膜可以形成在半導體層和柵絕緣層之間。作為形成薄的氧化硅膜的方法，使用GRTA法、LRTA法等通過氧化半導體區(qū)的表面形成熱氧化膜，因此可以形成具有厚度薄的氧化硅膜。注意，可以在要形成的絕緣膜中混合包含稀有氣體元素比如氬氣的活性氣體以形成在低溫下具有更小柵泄漏電流的細密的絕緣膜。
然后，20至100納米厚的第一導電膜108被形成以用作在柵絕緣層107 上的柵電極層，并在其上形成100至400納米厚的第二導電膜109 (附圖 2B)。第一和第二導電膜108和109可以通過公知的方法比如濺射、氣相淀積或CVD形成。由鉭(Ta)、鴒(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)和釹(Nd)或主要包含這些元素的合金材料或復合材料可用于形成第一和第二導電膜108和109。而且，即使是摻雜了磷等雜質(zhì)元素的以多結晶硅膜為典型的半導體膜或AgPdCu合金亦可作
為形成第一導電膜及第二導電膜的材料。并且，第一導電膜及第二導電膜不限定于2層結構，例如亦可做成依序?qū)盈B厚50nm的鎢膜、厚 500nm的A卜Si的合金膜、厚30nm的氮化鈦膜的3層結構。當是3層結構的情況時，第一導電膜亦可使用氮化鎢來取代鎢；第二導電膜亦可使用鋁與鈦的合金膜(Al-Ti )來取代于鋁與硅的合金膜(Al-Si ); 第三導電膜亦可使用鈦膜來取代氮化鈦膜。此外，第一導電膜及第二導電膜亦可為單層結構。另外，本實施方式中，依序?qū)盈B膜厚30nm 的氮化鉭膜、膜厚370nm的鎢膜作為第一導電膜106及第二導電膜 107。
然后，使用光刻法形成由抗蝕劑構成的掩模110a、 110b、 110c、 110d、 110e和110f，并對第一和第二導電膜108和109進行構圖以形成第一柵電極層121、 122、導電層123、第一柵電極層124至126和導電層111 至116 (附圖2C)。使用ICP (感應耦合等離子體)蝕刻法并通過適當調(diào)節(jié)蝕刻條件(施加給線圏形狀的電極層的電功率、施加給在襯底側的電極層的電功率、在襯底層上的電極溫度等)，第一柵電極層121和U2、導電層123、第一柵電極層124至126和導電層111至116可以被蝕刻成具有理想的錐形形狀。作為錐形形狀，根據(jù)掩模110a至110f的形狀可以控制其角度等。作為蝕刻氣體，包含以Cl2、 BC13、 SiCl4、 CCl4等為代表的含氯的氣體、以CF4、 CF5、 SF6、 NF3等為代表的含氟的氣體或者 02都可適當?shù)乇皇褂?。在本實施方式中，第二導電?09可使用包括CF5、 Ch和02的蝕刻氣體被蝕刻，而第一導電膜108可使用包含CFs和Ch的蝕刻氣體連續(xù)地被蝕刻。
導電層111至116使用掩模110a、 110b、 110c、 llOd、 110e和110f 進行構圖。這時，以形成導電層的第二導電膜109和形成第一柵電極層的第一導電膜108的高選擇比的蝕刻條件來蝕刻導電層。通過這種蝕刻，導電層111至116被蝕刻以形成第二柵電極層131和132、導電層133 和第二柵電極層134至136。在本實施方式中，第三導電層也具有錐形形狀，它的錐形角度大于第一柵電極層121和122、導電層123、第一柵電極層124至126的錐形角度。注意，錐形角度是相對于第一柵電極層、第二柵電極層和導電層之表面的側面的角度。因此，如果使錐形角度更大直至90度，則導電層具有垂直側面，并且將會失去錐形。在本實施方式中，使用Cl2、 SF6和02作為形成第二柵電極層的蝕刻氣體。
在本實施方式中，第一柵電極層、導電層和第二柵電極層被形成為錐形，因此，這兩層的柵電極層都是錐形。然而，本發(fā)明并不限于這些，也可以是柵電極層的僅一個層具有錐形，而它的另一層具有通過各向異性蝕刻形成的垂直側面。作為本實施方式，錐形角度在要層疊的柵電極層之間可以不同或者相同。由于是錐形形狀，所以增強了在其上層疊的膜的覆蓋性，并且減少了缺陷，從而提高了可靠性。
通過上述的步驟，包括第一柵電極層121和第二柵電極層131的柵電極層117和包括第一柵電極層122和第二柵電極層132的柵電極層118 都被形成在外圍驅(qū)動電路區(qū)域204中；包括第一柵電極層124和第二柵電極層134的柵電極層127、包括第一柵電極層125和第二柵電極層135 的柵電極層128和包括第一柵電極層126和第二柵電極層136的柵電極層129都被形成在像素區(qū)206中；包括導電層123和導電層133的導電層130都被形成在連接區(qū)205中(附圖2D)。在本實施方式中，柵電極層通過干蝕刻形成，然而，也可以應用濕蝕刻。
由于在形成柵電極層時的蝕刻處理，柵絕緣層107在一定程度上被蝕刻，其厚度有可能變薄。
在形成柵電極層過程中，通過使柵電極層的寬度變窄可以形成能夠高速操作的薄膜晶體管。使柵電極層在溝道方向的寬度更薄的兩種方法將在下文中說明。
第一種方法如下形成用于柵電極層的掩模之后，通過蝕刻、灰化等在寬度方向上使掩模變細以形成具有更細寬度的掩模。通過使用預先被形成為細寬度形狀的掩模，柵電極層也可以被形成為細寬度形狀。
第二種方法如下形成普通的掩模，并使用該掩模形成柵電極層。接著，對所獲得的柵電極層在寬度方向上進行側面蝕刻以使其變得更細。因此，最終可以獲得具有細寬度的柵電極層。通過上述的步驟，可以在后面形成具有更短的溝道長度的薄膜晶體管，因而可以制造高速操作的薄膜晶體管。
使用柵電極層117、 118、 127、 128和129以及導電層130作為掩模添加賦予n-型導電性的雜質(zhì)元素151，以形成第一 n-型雜質(zhì)區(qū)140a、 140b、 141a、 141b、 142a、 142b、 142c、 143a和143b (附圖3A)。在本實施方式中，磷化氫(PH3) (P的成分比率是5。/。)被用作含雜質(zhì)元素的摻雜氣體，在80sccm的氣體流率、54juA/cm的束流、50kV的加速電壓和7. Ox 1013離子"1112的劑量的條件下實施摻雜。在此，第一n-型雜質(zhì)區(qū)140a、 140b、 141a、 141b、 142a、 142b、 142c、 143a和143b凈皮摻雜賦予n-型導電性的雜質(zhì)元素，并使其包含的雜質(zhì)元素的濃度為lx 1017至5 x l018/cm3。在本實施方式中，磷(P)被用作賦予n-型導電性的雜質(zhì)元素。
在本實施方式中，雜質(zhì)區(qū)與柵電極層重疊并且其間夾著柵絕緣層的區(qū)域被稱為Lov區(qū)域，而雜質(zhì)區(qū)其間夾著柵絕緣層不與柵電極層重疊的區(qū)域被稱為Loff區(qū)域。在附圖3A至3C中，雜質(zhì)區(qū)通過沒有陰影的部分和具有陰影的部分示出。但這不意味著沒有陰影的部分沒有摻雜雜質(zhì)元素，而是為了直觀地理解在該區(qū)域中的雜質(zhì)元素的濃度分布反映掩?；?摻雜的條件。注意，本說明書中的其它附圖中也是這樣的。
形成覆蓋半導體層103、半導體層105的一部分和半導體層106的掩模153a, 153b, 153c和153d。 4吏用掩模153a， 153b， 153c和153d 和第二柵電極層132作為掩模添加賦予n-型導電性的雜質(zhì)元素152，以形成第二 n-型雜質(zhì)區(qū)144a， 144b、第三n -型雜質(zhì)區(qū)145a, 145b、第二 n-型雜質(zhì)區(qū)147a， 147b， 147c和第三n-型雜質(zhì)區(qū)148a， 148b, 148c， 148d。在本實施方式中，磷化氫(PHO (P的成分比率是5%)被用作含雜質(zhì)元素的摻雜氣體，在80sccm的氣體流率、540ju A/cm的束流、70kV 的加速電壓和5. 0x 10"離子/cn^的劑量的條件下實施摻雜。在此，第二n-型雜質(zhì)區(qū)144a， 144b被摻雜賦予n -型導電性的雜質(zhì)元素，并使其包含的雜質(zhì)元素的濃度為5 x 1019至5 x 1(T/cm'。第三n-型雜質(zhì)區(qū)145a， 145b被形成為其包含的賦予n-型導電性的雜質(zhì)元素的濃度幾乎等于或稍微高于第三n-型雜質(zhì)區(qū)148a， 148b， 148c， 148d。此外，溝道形成區(qū)域146被形成在半導體層104中，而溝道形成區(qū)域149a， 149b被形成在半導體層105中。
第二n-型雜質(zhì)區(qū)144a， 144b， 147a， 147b， 147c每個都是高濃度n -型摻雜區(qū)，被用作源極或漏極。另一方面，第三n-型雜質(zhì)區(qū)145a， 145b， 148a, 148b, 148c， 148d每個都是低濃度摻雜區(qū)，即LDD (輕摻雜漏極)區(qū)。n-型雜質(zhì)區(qū)145a, 145b被第一柵電極層122覆蓋，其間夾柵絕緣層107,因此它是Lov區(qū)，其緩和漏極附近的電場并可以抑制由熱載流子導致的導通電流的劣化。結果，可以形成能夠高速操作的薄膜晶體管。另一方面，第三n-型雜質(zhì)區(qū)148a， 148b, 148c，148d形成在不被柵電極層127和128覆蓋的Loff區(qū)域中，由此其可緩和漏極附近的電場，并且能夠抑制由熱載流子注入引起的劣化，同時有降低關斷電流的效果。結果，可以制造消耗更少功率的高可靠性半導體器件。
掩模153a, 153b, 153c和153d可以被清除，并且形成覆蓋半導體層103, 105的掩模155a， 155b。使用掩模155a， 155b、柵電極層117 和129作為掩模添加賦予p-型導電性的雜質(zhì)元素154，以形成第一 p-型雜質(zhì)區(qū)160a， 160b， 163a， 163b和第二 p -型雜質(zhì)區(qū)161a, 161b， 164a， 164b。在本實施方式中，因為硼(B)被用作摻雜元素。所以乙硼烷(B2Hs) (B的成分比率是15%)被用作含雜質(zhì)元素的摻雜氣體，在70sccm的氣體流率、180yA/cm的束流、80kV的加速電壓和2. Oxio"離子/cm'的劑量的條件下實施摻雜。在此，第一p-型雜質(zhì)區(qū)160a， 160b， 163a， 163b 和第二 p-型雜質(zhì)區(qū)161a， 161b， 164a, 164b ^皮摻雜賦予p -型導電性的雜質(zhì)元素，并使其包含的雜質(zhì)元素的濃度為1 x l(T至5 x 1021/cm3。在本實施方式中，根據(jù)柵電極層117和129的形狀以自對準方式，將第二 p-型雜質(zhì)區(qū)161a， 161b， 164a, 164b形成為具有低于第一 p -型雜質(zhì) 區(qū)160a， 160b, 163a, 163b的濃度的濃度。溝道形成區(qū)域162被形成在半導體層103中，而溝道形成區(qū)域165被形成在半導體層106中。
第二n-型雜質(zhì)區(qū)144a, 144b， 147a， 147b, 147c每個都是高濃度n -型摻雜區(qū)，被用作源極或漏極。另一方面，第二 p-型雜質(zhì)區(qū)161a， 161b， 164a, 164b每個都是低濃度摻雜區(qū)，即LDD (輕摻雜漏極)區(qū)。第二 p-型雜質(zhì)區(qū)161a, 161b, 164a, 164b與第一柵電極層121和126 重疊，其間夾柵絕緣層107，因此它是Lov區(qū)，其緩和漏極附近的電場并抑制由熱載流子導致的導通電流的劣化。
通過02灰化或使用抗蝕劑脫落液清除掩模155a和155b并也清除氧化膜。此后，絕緣膜(所謂的側壁)可以被形成以覆蓋柵電極層的側面。通過等離子體CVD法或低壓CVD法(LPCVD)可以由含硅的絕緣膜形成側壁。
可以實施熱處理、強光輻射或激光輻射以激活雜質(zhì)元素。在激活的同時可以恢復等離子體對柵絕緣層或在柵絕緣層和半導體層之間的界面的損害。
此后，形成層間絕緣層以覆蓋柵電極層和柵絕緣層。在本實施方式中，應用絕緣膜167和絕緣膜168的層疊結構(附圖4A)。形成200納米厚的氮氧化硅作為絕緣膜167，形成800納米厚的硅氧氮化膜作為要層疊的絕緣膜168。此外，還可以使用三層結構，例如層疊30納米厚的氧氮化硅膜、140納米厚的氮氧化硅膜和800納米厚的氧氮化硅膜以覆蓋柵電極層和柵絕緣層。在本實施方式中，絕緣膜167和168通過等離子體CVD以與基膜相同的方式連續(xù)地形成。對絕緣膜167和168沒有特別的限制，可以由通過濺射或等離子體CVD形成的氮氧化硅膜、氧氮化硅膜或氧化硅膜形成，并且可以使用其他的包含硅的絕緣膜的單層或三層或更多層的層疊結構。
此外，在氮氣環(huán)境下在300至550X:的溫度下通過熱處理執(zhí)行半導體層的氫化步驟1至12小時。這個步驟優(yōu)選在400至500X:的溫度下執(zhí) 行。這個步驟是根據(jù)作為層間絕緣層的絕緣膜167中包含的氫來終結半導體層的懸空鍵的步驟。在本實施方式中，執(zhí)行在4101C下的熱處理。
絕緣膜167和168可以使用從氮化鋁(A1N)、氧氮化鋁(A10N)、含氮量比含氧量多的氮氧化鋁(A1N0)或氧化鋁、金剛石狀碳(DLC)和含氮的碳膜(CN)膜以及其他包含無機絕緣材料的物質(zhì)中選擇的材料形成。此外，可以使用硅氧烷樹脂。硅氧烷樹脂是一種包含Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷包括通過硅(Si)和氧(0)的鍵形成的基干，至少包含氫的有機基團(比如烷基或芳香烴)可以作為其取代基。此外，可以使用氟代基團作為其取代基。此外，氟代基團和至少包含氫的有機基團都可以用作取代基。也可以使用有機絕緣材料，例如聚酰亞胺、聚丙烯、聚酰胺、聚酰胺、抗蝕劑、苯環(huán)丁烯或聚硅氨烷都可以使用?？梢允褂猛ㄟ^涂敷法形成的平整度好的涂敷膜。
此后，使用由抗蝕劑構成的掩模在絕緣膜167和168和絕緣層107 中形成到達半導體層的接觸孔(開口 )。根據(jù)要使用的材料的選擇比實施蝕刻一次或多次。在本實施方式中，在可以取得包含氧氮化硅的絕緣膜168和包含氮氧化硅的絕緣膜167和柵絕緣層107的選擇比的條件下，實施第一次蝕刻以清除絕緣膜168。接著，絕緣膜167和柵絕緣膜107 通過第二次蝕刻被清除以形成到達第一 p型雜質(zhì)區(qū)160a, 160b, 163a， 163b和第二n型雜質(zhì)區(qū)144a, 144b， 147a， 147b (每個都是源極區(qū)或漏極區(qū))的開口 (也稱為孔徑部分)。在本實施方式中，第一次蝕刻是濕蝕刻，而第二次蝕刻是干蝕刻。作為濕蝕刻的蝕刻劑，基于氫氟酸的溶液比如銨氬氟和銨氟的混合溶液都可以使用。作為蝕刻氣體，以 Cl2，BCl3，SiCl4，CCl4等為代表的含氯的氣體、以CF4，SFe，NF3等為代表的含氟的氣體或02都可適當?shù)乇皇褂?。惰性氣體可以添加到要使用的蝕刻氣體中。作為要添加的惰性元素，可以^使用從He， Ne， Ar， Kr和Xe中選擇的一種或多種元素。
形成覆蓋開口部分的導電膜，然后蝕刻導電膜以形成分別電連接到每個源極區(qū)或漏極區(qū)的一部分的源極層或漏極層169a， 169b， 170a， 170b, 171a, 171b， 172a, 172b和布線156。這些源電極或漏電極層都可以通過PVD法、CVD法、氣相淀積法等形成導電膜并將導電膜蝕刻成所需的形狀而形成。此外，導電層可以通過微滴排放法、印刷法、電鍍法等在預定的位置上有選擇性地形成。此外，可以使用回流法或鑲嵌法。作為源極層或漏極層的材料，可以使用如下材料金屬比如Ag， Au， Cu， Ni, Pt， Pd， Ir, Rh， W， Al， Ta, Mo， Cd， Zn, Fe, Ti, Si， Ge， Zr 或Ba;這些金屬的合金；或者這些金屬的氮化物。此外，可以采用從這些材料中選出的材料的層疊結構。在本實施方式中，層疊形成100納米厚的鈦(Ti) 、 700納米厚的鋁-硅(Al-Si)合金和200納米厚的鈦 (Ti)并構圖成所需的形狀。
通過上述的步驟，可以制造有源矩陣襯底，其中在外圍驅(qū)動電路區(qū) 204中的Lov區(qū)中形成具有p型雜質(zhì)區(qū)的p溝道薄膜晶體管173和具有n 型雜質(zhì)區(qū)的n溝道薄膜晶體管174;在連接區(qū)中形成導電層177;在像素區(qū)206的Loff區(qū)中形成具有n型雜質(zhì)區(qū)的多溝道型n溝道薄膜晶體管 175,并且在Lov區(qū)中形成具有p型雜質(zhì)區(qū)的p溝道薄膜晶體管176 (附圖4B)。有源矩陣襯底可用于具有自發(fā)光元件的發(fā)光器件、具有液晶元件的
液晶顯示器件以及其它顯示器件中。此外，有源矩陣襯底也可用于以CPU (中央處理單元)為代表的各種處理器和半導體器件比如搭載ID芯片的卡。
薄膜晶體管不受本實施方式的制約，可以是形成有一個溝道形成區(qū)的單柵結構，也可以是形成有兩個溝道形成區(qū)的雙柵結構，或者形成有三個溝道形成區(qū)的三柵結構。另外外圍驅(qū)動電路部分的薄膜晶體管可以采用單柵結構、雙柵結構或三柵結構的TFT。
本發(fā)明的薄膜晶體管并不限于在本實施方式中所示的制作方法。本發(fā)明可以應用于頂柵型(平面型)、底柵型(反向交錯型)、具有排列在其間插有柵絕緣膜的溝道區(qū)的上面和下面的雙柵電極的雙柵型或其它結構。
接著，形成絕緣膜180和181作為第二層間絕緣層(附圖5A)。附圖5A至5C所示為制造顯示器件的步驟，其中提供了通過劃線要切割的切割區(qū)域201、要與FPC連接的外部端子連接區(qū)202、作為在外圍部分中布設引線的布線區(qū)203、外圍驅(qū)動區(qū)204、連接區(qū)205和像素區(qū)260。布線179a和179b都形成在布線區(qū)203中，并且要與外部端子連接的端子電極層178形成在外部端子連接區(qū)202中。
絕緣膜180和181可以使用從如下物質(zhì)中選擇的材料形成氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁(A1N)、氧氮化鋁(A10N)、氮含量比氧含量更多的氮氧化鋁(A1N0)、氧化鋁、金剛石狀碳(DLC)、含氮的碳(CN)膜、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)、氧化鋁膜和其它含無機絕緣材料的物質(zhì)。此外，可以使用硅氧烷樹脂。光敏
或非光敏有機絕緣材料也可以被使用，例如聚酰亞胺、聚丙烯、聚酰胺、聚酰胺、抗蝕劑、苯環(huán)丁烯、聚硅氨烷，或者可以使用低電介質(zhì)的低-k 材料。
在本實施方式中，通過CVD法形成200納米厚的氧氮化硅膜作為絕緣膜180。為實現(xiàn)平整而提供的層間絕緣層被要求在耐熱性、絕緣性和平整性方面優(yōu)良，所以絕緣膜181優(yōu)選通過涂敷法比如旋涂形成。
在本實施方式中硅氧烷樹脂材料的涂敷層被用作絕緣膜181。焙燒之后的膜被稱為含烴基團的氧化硅膜(SiOx) (x = l,2...)。這種含烴基團的氧化硅膜可以經(jīng)得住300X:或更高的熱處理。
浸涂、噴涂、刮刀、輥涂機、幕涂機、刮刀涂布機、CVD法、氣相淀積法等都可用于形成絕緣膜180和181。此外，絕緣膜180和181都可以通過微滴排放法形成。在采用微滴排放法時可以節(jié)省材料溶液。此外，如微滴排放法那樣能夠轉印或繪制構圖的方法例如印刷法(形成構圖的方法，比如絲網(wǎng)印刷或膠印)等也都可以被使用。
如附圖5B所示，開口部分形成在作為第二層間絕緣層的絕緣膜180 和181中。絕緣膜180和181在連接區(qū)205、布線區(qū)203、外部端子連接區(qū)202、要切割掉的區(qū)域等中有必要進行廣泛面積的蝕刻。然而，跟連接區(qū)205等中的開口面積相比，在像素區(qū)206中的開口區(qū)域極小，是很微小的開口。因此，蝕刻條件的范圍可以通過提供在像素區(qū)中形成開口部分的光刻工藝和在連接區(qū)中形成開口部分的光刻工藝而被擴大。因此，可以改善成品率。通過擴大蝕刻條件的范圍可以以高精度形成在像素區(qū) 中的接觸孔。
具體地，在提供在連接區(qū)205、布線區(qū)203、外部端子連接區(qū)202、要切割掉的區(qū)域201和外圍驅(qū)動區(qū)域204的一部分的絕緣膜180和181 中形成具有較大面積的開口部分。因此，形成的掩模覆蓋形成在像素區(qū) 206、連接區(qū)205的一部分和外圍驅(qū)動區(qū)域204的一部分的絕緣膜180和 181。蝕刻可使用并行板RIE (活性離子蝕刻)系統(tǒng)或ICP蝕刻系統(tǒng)。注意，蝕刻時間被設定為使布線層或第一層間絕緣層被過度蝕刻的時間。這樣可以減少襯底內(nèi)的膜厚度的不均勻以及蝕刻速率的不均勻。通過上述步驟，開口部分182， 183被分別形成在連接區(qū)205和外端連接區(qū)202中。
如附圖5B所示，微小開口部分(或說接觸孔)被形成在像素區(qū)206 中的絕緣膜180和181中(附圖5C)。這時，形成覆蓋像素區(qū)206、連接區(qū)205的一部分、外圍驅(qū)動電路區(qū)204和像素區(qū)206的掩模。該掩模是用于在像素區(qū)206中形成開口部分的掩模，并且在其預定位置上提供微小的開口部分。作為這樣的掩模，例如可以使用抗蝕劑掩模。
使用并行板RIE(活性離子蝕刻)系統(tǒng)蝕刻絕緣膜180和181。注意，蝕刻的時間被設定為使布線層或第一層間絕緣層過度蝕刻的時間。這樣可以減少襯底內(nèi)的膜厚的不均勻以及蝕刻速率的不均勻。
ICP系統(tǒng)可用于蝕刻系統(tǒng)。通過上述的步驟，到達源電極或漏電極層172a的開口部分184被形成在像素區(qū)206中。在本發(fā)明中，源電極或漏電極層172a在薄膜晶體管176中被形成為其間夾絕緣膜167和168覆蓋因?qū)盈B多個薄膜而具有較大的總厚度的柵電極層126。因此，由于開200910170467.X
口部分184不要求形成較深，因此形成開口的步驟可以被縮短，因此可以增強可控制性。此外，在開口部分中要形成的電極層因為沒有必要廣泛覆蓋角度大的開口部分，因此可以提高覆蓋性，并增強可靠性。
本實施方式描述了這樣的情況使用覆蓋連接區(qū)205、布線區(qū)203、外部端子連接區(qū)202、要切割掉的區(qū)域201和外圍驅(qū)動電路區(qū)204的一部分并在像素區(qū)206中提供有預定的開口部分的掩模對絕緣膜180和181 進行蝕刻。然而，本發(fā)明并不限于此。例如，在連接區(qū)204中的開口部分的面積較大，因此要蝕刻的量較大。對這樣具有較大面積的開口部分可以進行多次蝕刻。如果形成比其它開口部分更深的開口部分，則可以類似地實施多次蝕刻。由此，可以使用只覆蓋布線區(qū)域203、外部端子連接區(qū)202、要切割掉的區(qū)域201和外圍驅(qū)動電路區(qū)204的一部分的絕緣膜180和絕緣膜181并在連接區(qū)205以及像素區(qū)206中形成有預定開口部分的掩模，以對絕緣膜180和絕緣膜181進行蝕刻。當使用所述掩模來執(zhí)行蝕刻處理時，在連接區(qū)205中的絕緣膜180和絕緣膜181被蝕刻的深度有所增加，以使得絕緣膜168被露出。
在本實施方式中，在絕緣膜180和181中開口部分的形成可以如附圖5B和5C所示那樣分多次實施，然而，可以僅實施一次蝕刻。在這種情況下，使用ICP系統(tǒng)以7000W的ICP功率、IOOOW的偏置功率、0. 8Pa 的壓力并使用240sccm的CF4和160sccm的02作為蝕刻氣體進4亍蝕刻。偏置功率優(yōu)選為1000至4000W。該工藝因以一次蝕刻就可以形成開口部分，所以有簡化工序的優(yōu)勢。
然后，第一電極185 (也稱為像素電極)被形成為與源電極或漏電極層172a接觸。第一電極層用作陽極或陰極，并且可以以主要包含下列材料中選擇的材料制成的膜形成選自Ti, Ni， W， Cr, Pt, Zn， Sn， In和Mo中的元素;TiN, TiShN" WSix, WNX, WSixNY， NbN，或以所述元素作為其主要成分的合金材料或復合材料；或具有100至800納米總厚度的這些膜的層疊結構。
在本實施方式中，發(fā)光元件被用作顯示元件，從發(fā)光元件中發(fā)射的光從第一電極層185側抽取。因此，第一電極層185是透光的。透明導電膜被形成作為第一電極層185并被蝕刻成所需的形狀，由此獲得了第一電極層185。含氧化硅的氧化錫銦(也稱作包含氧化硅的氧化銦錫，下文中稱為ITSO)、氧化鋅、氧化錫、氧化銦等都可用于在本發(fā)明中使用的第一電極層185。此外，也可以使用透明導電膜比如其中與2至20%的氧化鋅(Zn0)混合的氧化銦鋅。除了上述的透明導電膜之外，氮化鈦膜或鈦膜也都可用于第一電極層185。在這種情況下，在形成了透明導電膜之后，形成氮化鈦膜或鈦膜并使其具有可透光的厚度(優(yōu)選大約5 至30納米厚)。在本實施方式中，使用含氧化銦錫和氧化硅的ITSO作為第一電極層185。在本實施方式中，通過使用與l至10。/。的氧化硅混合的氧化錫銦作為靶進行濺射并設定Ar氣流量為120sccm、 02氣流量為 5sccm、壓力為0. 25Pa和功率為3. 2kW，將ITSO膜形成為185納米厚。第一電極層185可以通過CMP或通過使用多孔材料比如聚乙烯醇進行清潔和拋光以使它的表面平整。此外，在以CMP方法拋光之后，可對第一電極層185的表面實施紫外射線輻射、氧等離子體處理等。
在形成了第一電極層185之后可以執(zhí)行熱處理。應用這種熱處理，包含在第一電極層185中的水分被釋放。因此，第一電極層185中不產(chǎn)生脫氣等。即使在第一電極層上形成容易被水分劣化的發(fā)光材料，也不會使發(fā)光材料劣化，因此，可以制造高度可靠的顯示器件。在本實施方式中， ITSO被用于第一電極層185 , ITSO即使執(zhí)行烘烤也不會如ITO那樣被晶化，而是維持非晶狀態(tài)。所以，ITSO比ITO的平整性更高，即使含有有機化合物的層很薄，也很難和陰極產(chǎn)生短路。
接著，形成覆蓋第一電極層185的邊緣部分和源電極或漏電極層的絕緣體(絕緣層)186(也被稱為觸排、分隔壁、壁、堤壩)(附圖6B)。以相同的步驟在外部端子連接區(qū)202形成絕緣體187a， 187b。
為了實施彩色顯示，在第一電極層上形成場致發(fā)光層時，需要分別形成進行R、 G、 B發(fā)光的場致發(fā)光層。因此，當形成其他顏色的場致發(fā) 光層時，用掩模覆蓋以外的像素電極層(第一電極層)。該掩?？梢圆?用由金屬材料等構成的膜形狀。在此，該掩模被形成在將成為分隔壁的絕緣體186上并被該絕緣體支撐，但是因掩模的彎曲或扭歪有可能與像素電極層連接，從而損傷像素電極層。由像素電極層的損傷而產(chǎn)生的形狀不良導致發(fā)光不良或顯示不良，所以引起圖像劣質(zhì)。因此，可靠性和性能也被降低。
在本發(fā)明中，在像素電極層的第一電極層185上以與絕緣體186相同的厚度形成間隔物199。有該間隔物199支撐掩模，掩膜就不與第一電極層接觸。因此，可以防止由掩模給第一電極層帶來的形狀不良，所以在第一電極層上不會引起發(fā)光不良和顯示不良，從而可以制造具有高可靠性和高清晰度的顯示器件。該間隔物不僅當在用作像素電極層的第一電極層上形成場致發(fā)光層時，用來作對這時所使用的掩模的間隔物，也當形成場致發(fā)光層并用密封襯底執(zhí)行密封而完成顯示器件之后，作為防止因受外部壓力或沖擊在顯示器件中產(chǎn)生損壞或變形而發(fā)揮作用的間隔物。
本實施方式中，間隔物199使用與分隔壁的絕緣體186相同的材料和步驟而形成，但是也可以使用不同的步驟。間隔物的形狀和大小不限，可以根據(jù)像素區(qū)的尺寸以及開口率等來決定。本實施方式的間隔物形成為如圖6B所示的柱狀并在其上部具有類似于半球的圓形狀。其尺寸為 lnm-2fxm (優(yōu)選為1.5pm-2拜)。
將參考圖22說明間隔物的形狀的實例。圖22(Al)、 (Bl)、 (Cl)是像素區(qū)的俯視圖，圖22(A2)、 (B2)、 (C2)是沿圖22 (Al) 、 (Bl) 、 (Cl) 中的X1-Y1、 X2-Y2、 X2-Y2線切割的截面圖。在圖22 (Al)和(A2)中，像素電極層的第一電極層607形成在襯底600、基膜601a、基膜601b、柵絕緣層602、絕緣膜603、絕緣膜6Q4、絕緣膜605，絕緣膜606之上。分隔壁的絕緣體608被形成以覆蓋第一電極層607的邊緣部分。使用與絕緣體608相同的材料和步驟形成間隔物609。如圖22所示，該間隔物可以與用作分隔壁的絕緣層連接而形成。
在圖22(Al)和(A2)中，間隔物609與絕緣體608連接而形成，并且該間隔物609在第一電極層上連續(xù)地向橫穿第一電極層609的對角線方向形成。像這樣，通過連續(xù)地形成間隔物609得以在移動掩模時不斷用間隔物609支撐掩模，從而可以防止因掩模與笫一電極層607的連接而引起的第一電極層607的形狀不良。
在圖22(Bl)和(B2)中，像素電極層的第一電極層617形成在襯底 610、基膜611a、基膜611b、柵絕緣層612、絕緣膜613、絕緣膜614、絕緣膜615，絕緣膜616之上。分隔壁的絕緣體618被形成以覆蓋第一電極層617的邊緣部分。使用與絕緣體618相同的材料和步驟形成間隔物619。
在圖22(Bl)和(B2)中，間隔物619與絕緣體618連接形成，并且該間隔物619在第一電極層的兩個位置上以橫穿的形式連續(xù)地向第一電極層的短邊方向形成。像這樣，通過連續(xù)地形成多個間隔物619得以在移動掩模時不斷用間隔物619支撐掩模，從而可以防止將掩模與第一電極層617連接而引起的第一電極層617的形狀不良。
在圖22(Cl)和(C2)中，像素電極層的第一電極層627形成在襯底620、基膜621a、基膜621b、柵絕緣層622、絕緣膜623、絕緣膜624、絕緣膜625，絕緣膜626之上。分隔壁的絕緣體628被形成以覆蓋第一電極層627的邊緣部分。間隔物629使用與絕緣體628相同的材料和步驟形成。
在圖22(Cl)和(C2)中，間隔物629與絕緣體628連接形成，并且該間隔物629在第一電極層上以橫穿形式連續(xù)地向第一電極層的短邊方向和長邊方向形成柵格形狀。像這樣，通過以柵格形狀連續(xù)地形成間隔物629得以在移動掩模時不斷用間隔物629支撐掩模，從而可以防止將掩模與第一電極層627連接而引起的第一電極層627的形狀不良。如圖 22(C2)所示，間隔物629具有錐形形狀。如上所述，間隔物可以為大致長方體。另外，圓柱體、角柱體和錐形形狀等也可以被采用。
圖22的間隔物和分隔壁的絕緣體連接形成，但也可以彼此分離而形成。
間隔物可以由下列材料所制成無機絕緣材料比如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁、其它無機絕緣材料、或丙烯酸、曱基丙烯酸、以及丙烯酸和甲基丙烯酸的衍生物、諸如聚酰亞胺、芳族聚酰亞胺以及聚苯并咪唑之類的熱阻型聚合物、或硅氧烷樹脂。本實施方式采用丙烯酸作為間隔物199。
本實施方式中，使用丙烯酸作為絕緣體186。另外，如使用與絕緣膜181相同的材料和步驟形成絕緣體186，則可以減少制造成本。另外，通用涂敷淀積設備或蝕刻設備等設備，可以實現(xiàn)成本的降低。
絕緣體186以如下材料形成無機絕緣材料比如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧氮化鋁或其它無機絕緣材料、或丙烯酸、曱基丙烯酸、以及丙烯酸和甲基丙烯酸的衍生物、如聚酰亞胺、芳族聚酰胺或聚苯并咪唑之類的熱阻型聚合物、或硅氧烷樹脂。也可以使用光敏或非光敏材料比如丙烯酸或聚酰亞胺。絕緣體186優(yōu)選具有半徑曲率連續(xù)改變的形狀以增強在絕緣體186上形成的場致發(fā)光發(fā)射層188和第二電極層189的覆蓋度。
在連接區(qū)205中，絕緣體186被形成為覆蓋在開口部分182的側面上的絕緣膜180和181的邊緣部分。180和181的邊緣部分通過構圖處理被加工成具有臺階，而該臺階因為是陡峭的臺階，所以在其上要形成的第二電極層189的覆蓋率很差。根據(jù)本發(fā)明，用絕緣體186覆蓋在開口外圍的臺階以平滑臺階，由此增強了在其上要層疊的第二電極層189的覆蓋率。在連接區(qū)205中，與第二電極層以相同的處理、相同的材料而形成的布線層與布線層156電連接。在本實施方式中，第二電極層189 與布線層156直接接觸而電連接，然而，也可以中介其他布線層而電連接。
優(yōu)選在形成場致發(fā)光層(包括有機化合物的層)之前實施真空加熱進行排氣處理以進一步改善可靠性。例如，理想的是，在執(zhí)行有機化合物材料的氣相淀積之前在低壓環(huán)境下或者惰性環(huán)境下執(zhí)行200至400匸，優(yōu)選250至350。C的熱處理以消除襯底中包含的氣體。優(yōu)選在〗氐壓下通過氣相淀積法或微滴排放法且仍在不暴露在大氣中形成場致發(fā)光層188。根據(jù)該熱處理，在導電膜(它是第一電極層)或絕緣層(分隔壁)中包含或者附著到其中的水分可以被釋放。該熱處理如可在保持真空并且可在真空室內(nèi)轉移襯底，則可以兼作上述的熱處理，在形成絕緣層(分隔壁)之后執(zhí)行一次上述的熱處理就可以。在此，層間絕緣膜和絕緣層(分隔壁)如由具有高耐熱性的物質(zhì)形成，則可以充分地執(zhí)行增強可靠性的熱處理步驟。
場致發(fā)光層188形成在第一電極層185上。注意，雖然在附圖1A和 1B中僅僅示出一個像素，但是在本實施方式中分別形成對應于R (紅)、 G (綠)和B (藍)中的每種顏色的場致發(fā)光層。圖23中示出了在本實施方式中通過使用分別的氣相淀積掩模的氣相淀積法選擇性地形成作為場致發(fā)光層188的顯示R(紅)、G(綠)和B(藍)色的發(fā)光材料的情況。
在圖23中，薄膜晶體管651a、薄膜晶體管651b、薄膜晶體管651c 與像素電極層的第一電極層652a、第一電極層652b、第一電極層652c 連接在一起。第一電極層的邊緣部分分別被用作分隔壁的絕緣體653a、絕緣體653b、絕緣體653c、絕緣體653d所覆蓋，并在第一電極層上形成間隔物654a、間隔物654b、間隔物654c。在第一電極層652a、笫一電極層652b、第一電極層652c上形成場致發(fā)光層之后，向箭頭655的方向移動掩模656，以在每個第一電極層上形成場致發(fā)光層。由于在第一電極層652a、第一電極層652b、第一電極層652c上間隔物654a、間隔物654b、間隔物654c支撐掩模656,所以沒有產(chǎn)生因掩模的彎曲或扭歪導致和第一電極層連接從而引起第一電極層的形狀不良等的問題。因此，不會在第一電極層上引起發(fā)光不良和顯示不良，可以制造具有高可靠性和高清晰度的顯示器件。顯示R(紅)、G(綠)和B(藍)色的發(fā)光材料也可以通過微滴法 (低分子或高分子量的材料等)形成。
接著，由導電膜形成的第二電極層189提供在場致發(fā)光層188上。作為第二電極層189，可以使用具有較低的功函數(shù)的材料(Al， Ag， Li， Ca或者它的合金或化合物，比如MgAg， Mgln， AlLi, CaF2或CaN)。這樣，形成了包括第一電極層185、場致發(fā)光層188和第二電極層189的發(fā)光元件190。
在附圖1A和1B中所示的根據(jù)本實施方式的顯示器件中，從發(fā)光元件190發(fā)射的光從第一電極層185的一側透過在附圖1B中所示的箭頭的方向上發(fā)出。
提供一種鈍化膜191以覆蓋第二電極層189是有效的。^純化膜191 由包含氮化硅、氧化硅、氧氮化硅(SiON)、氮氧化硅(SiNO)、氮化鋁(A1N)、氧氮化鋁(A10N)、其氮的含量大于氧的含量的氮氧化鋁(A1N0)、氧化鋁、金剛石狀碳(DLC)或含氮的碳膜(CN)的單層或膜的疊層的絕緣膜。此外，可以使用由硅(Si)和氧(0)的鍵形成其基干，并使用至少含有氫的材料作為取代基的材料，或者使用具有氟、烷基、芳香族碳化氫中的至少一種的材料作為取代基的材料。
在這種情況下，優(yōu)選使用具有良好覆蓋性的膜(具體的是碳膜、DLC 膜)作為鈍化膜。由于DLC膜可以在從室溫到100。C或更小的溫度范圍下形成，因此能夠在低耐熱性的場致發(fā)光層188上容易形成。DLC膜通過等離子體CVD法(典型的是，RF等離子體CVD法、微波CVD法、電子回旋加速器諧振(ECR) CVD法、熱絲CVD法等)、燃燒火焰法、濺射法、離子束氣相淀積法、激光氣相淀積法等形成。氫氣和烴基氣體(例如CH" C2H2、 "H6等)可以被用作用于形成膜的反應氣體。通過輝光放電電離反
應氣體。離子被加速以和施加以負自偏壓的陰極相撞。通過采用C2H2
氣體和N2氣體作為反應氣體可以形成CN膜。DLC膜具有對于氧的高阻擋效果，并且能夠抑制場致發(fā)光層188的氧化。因此，在隨后的密封步驟可以避免場致發(fā)光層188發(fā)生氧化。
附圖18所示為在本實施方式中制作的顯示器件的像素區(qū)的俯視圖。在附圖18中，像素2702包括薄膜晶體管501、 502、電容器504、發(fā)光元件190、柵極布線層506、源極或漏極布線層505和電源線507。在圖 18中，在第一電極層上形成多個間隔物199?？梢允褂脝蝹€或多個間隔物，并在使用多個間隔物時不需要是同一形狀。而且，也可以如間隔物199那樣與絕緣層186 (圖18中虛線所示)不連接而分離形成。
通過密封材料192將形成有發(fā)光元件190的襯底100粘接到密封襯底195以密封發(fā)光元件(附圖1A和IB)。在本發(fā)明的顯示器件中，將密封材料192與絕緣體186不連接而分離形成。像這樣，通過將密封材料與絕緣物186分離形成，即使使用包含吸濕性高的有機材料的絕緣材料作為絕緣體186，也不容易透過濕氣，因此，能夠防止發(fā)光元件劣化，從而提高顯示器件的可靠性。作為密封材料192，優(yōu)選使用可見光固化、紫外線固化或熱固化樹脂。例如，可以使用環(huán)氧樹脂比如雙酚A液體樹脂、雙酚A固體樹脂、含溴-環(huán)氧的樹脂、雙酚F樹脂、雙酚AD樹脂、酚樹脂、曱酚樹脂、酚醛清漆樹脂、環(huán)脂族環(huán)氧樹脂、Epi-Bis型(表氯醇-雙酚)環(huán)氧樹脂、縮水甘油基環(huán)氧環(huán)樹脂、縮水甘油基胺樹脂、雜環(huán)環(huán)氧樹脂，或者可以使用改性的環(huán)氧樹脂。注意，以密封材料包圍的區(qū)域可以填充填充劑193，也可以在氮氣環(huán)境中密封發(fā)光元件以在其中封裝氮氣等。因在本實施方式中為底部發(fā)射類型，所以填充劑193不必具有透光特性。在透過填充劑193抽取光的結構中，填充劑需要具有透光特性。通常，可見光固化、紫外線固化或熱固化環(huán)氧樹脂都可以被使用。通過上述的步驟，可以完成使用本實施例的發(fā)光元件具有顯示功能的顯示器件。此外，液體狀態(tài)的填充劑可以被滴落并且可以填充在顯示器件的里面。
參考附圖19描述使用分配器方法的滴落方法(通過滴落注入填充劑的方法)。在附圖19中的滴落方法包括控制裝置40、成像裝置42、頭部43、填充劑33、標記35、 45、阻擋層34、密封材料32、 TFT襯底30和相對的襯底20。用密封材料32形成閉環(huán)，并將填充劑33從頭部43滴落到其中一次或多次。如果填充材料的粘度較高，則填充劑凈皮連續(xù)排放并以連接的狀態(tài)被附著到成形區(qū)中。另一方面，如果填充材料的粘度較低，則填充劑被間斷排放并如附圖19所示地滴落?？梢蕴峁┳钃鯇?4以便防止密封材料32與填充劑33發(fā)生反應。然后，在真空中連接襯底，然后通過紫外線固化以達被填充劑填充的狀態(tài)。在吸濕材料比如干燥劑被用作填充劑時，可以獲得進一步吸水的效果并防止元件劣化。
在EL顯示面板中提供干燥劑以便防止由水分引起的元件劣化。在本實施方式中，干燥劑提供于形成在密封襯底上以包圍像素區(qū)的凹形部分中，以便不妨礙顯示器面板的薄型化。此外，干燥劑也可提供在對應于柵極布線層的區(qū)域中，由于吸水面積較大，所以吸水效果好。此外，由于干燥劑提供在本身不發(fā)光的柵極布線層中，因此不會降低光抽取的效率。
在本實施方式中，示出了用玻璃襯底密封發(fā)光元件的情況。進行密封處理以保護發(fā)光元件不受潮。因此，可以采用以下方法的任
何一種發(fā)光元件用覆蓋材料機械密封的方法；發(fā)光元件用熱固性樹脂或者紫外線可固化樹脂密封的方法；發(fā)光元件用諸如具有高阻隔能力的金屬氧化物、氮化物等的薄膜密封的方法。作為覆蓋材料，可以采用玻璃、陶瓷、塑料或者金屬。然而，當光發(fā)到覆蓋材料側時，覆蓋材料需要具有透光特性。通過用密封劑諸如熱固性樹脂或者紫外線可固化樹脂，將覆蓋材料貼附在其上形成了上述發(fā)光元件的村底上，然后通過采用熱處理或者紫外線照射固化樹脂，形成封閉空間。在封閉空間內(nèi)設置以氧化鋇為代表的吸濕性吸收劑材料也是有效的。吸收劑材料可以設置在密封劑之上或者在分隔壁或者外圍部分，這樣不會阻擋從發(fā)光元件發(fā)出的光。此外，也可用熱固性樹脂或者紫外光固化樹脂填充覆蓋材料和其上形成發(fā)光元件的襯底之間的空間。這種情況下，在熱固性樹脂或者紫外光固化樹脂中添加以氧化鋇為代表的吸水性材料是有效的。
在本實施方式中，在外部端子連接區(qū)202中，用各向異性導電層196將FPC 194連接到端子電極層178，以便形成和外部的電連接。另外，如顯示器件的俯視圖的圖1A所示，除了具有信號線驅(qū)動電路的周邊驅(qū)動電路區(qū)域204之外，本實施方式所制造的顯示器件還包括具有掃描線驅(qū)動電路的周邊驅(qū)動電路區(qū)域207a以及周邊驅(qū)動電路區(qū)域207b。
在本實施方式中，顯示器件由上述電路形成。然而，本發(fā)明并不限于此。也可以通過上述的COG法或TAB法安裝IC芯片作為外圍驅(qū)動電路。此外，單個或多個柵極線驅(qū)動電路和源極線驅(qū)動電路都可以4吏用。
在本發(fā)明的顯示器件中，對于驅(qū)動顯示屏的方法沒有特別的限制，例如，點順序驅(qū)動系統(tǒng)、行順序驅(qū)動系統(tǒng)、平面順序驅(qū)動系統(tǒng)等都可以運用。通常，運用行順序驅(qū)動系統(tǒng)，并且根據(jù)需要可以使用時分灰度驅(qū)動系統(tǒng)或者面積灰度驅(qū)動系統(tǒng)。而且，輸入到發(fā)光器件源線的圖像信號可以是模擬信號和數(shù)字信號。可以根據(jù)所用的圖像信號來適當?shù)卦O計驅(qū)動電路等。
而且，在使用數(shù)字視頻信號的顯示器件中，輸入到像素的視頻信號包括恒壓(CV)視頻信號和恒流(CC)視頻信號。輸入到像素的視頻信號為恒壓(cv)視頻信號的顯示器件包括施加到發(fā)光元件的電壓為一定的信號(cvcv)的顯示器件和施加到發(fā)光元件的電流為一定的信號(cvcc)的顯示器件。另外，輸入到像素的視頻信號為恒流(cc)視頻信號的顯示器件包括施加到發(fā)光元件的電壓為一定的信號(cccv)的顯示器件和施加到發(fā)光元件的電流為一定的信號(cccc)的顯示器件。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡單的步驟可以制造高度可靠的顯示器件。因此，可以以低成本高成品率制造具有高精度和高質(zhì)量圖像的顯示器件。
實施方式2
參考附圖7A至9描述本發(fā)明的實施方式。實施方式2描述了在實施方式1中制造的顯示器件中不形成第二層間絕緣層的實例。因此，將省去對相同部分以及具有相同功能的部分的重復描述。
如實施方式1中所示，薄膜晶體管173至176、導電層177和絕緣膜167和168形成在襯底100上。在每個薄膜晶體管中形成連接到半導體層的源極或漏極區(qū)的源電極或漏電極層。第一電極層395與在# 素區(qū)206中提供的薄膜晶體管176中的源電極或漏電極層172b連接而形成(附圖7A)。
第一電極層395用作像素電極，并且可以以與在實施方式1中的第一電極層185相同的材料和相同的工藝形成。在本實施方式中，如實施方式1中那樣光透過第一電極層抽取，因此，透明導電膜的ITSO被用作第一電極層395通過蝕刻而形成。
絕緣體186被形成為覆蓋第一電極層395的邊緣部分和薄膜晶體管(附圖7B)。在本實施方式中丙烯酸被用于絕緣體。場致發(fā)光層188被形成在第一電極層上，而第二電極層189層疊在其上以獲得發(fā)光元件190。第二電極層189在連接區(qū)205中電連接到布線層156。端子電極層178在外部端子連接區(qū)202中介各向異性層196被結合到FPC 194。鈍化膜191被形成為覆蓋第二電極層189。襯底100通過密封材料粘結到密封襯底195，并且在顯示器件中填充填充劑193 (附圖8)。在本發(fā)明的顯示器件中，將密封材料192與絕緣體186不連接而分離形成。像這樣，通過將密封材料與絕緣物186分離形成，即使使用包含吸濕性高的有機材料的絕緣材料作為絕緣體186，也不容易透過濕氣，因此，防止了發(fā)光元件劣化，從而提高了顯示器件的可靠性。在附圖9中所示的顯示器件中，在形成連接到薄膜晶體管176的源電極或漏電極層172b之前，第一電極層395可以有選擇性地形成在絕緣膜168上。在這種情況下，本實施方式的源電極或漏電極層172b和第一電極層395的連接結構是，在第一電極層上層疊源電極或漏電極層172b。而在形成源電極或漏電極層172b之前形成第一電極層395時，第一電極層395可以形成在平整區(qū)中，因此，有如下的優(yōu)點良好的覆蓋性、良好的膜形成狀態(tài)、以及因為可以足夠地實施拋光處理比如CMP還具有良好的平整性。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡單的步驟可以制造高度可靠的顯示器件。因此，以較低的成本且較高的成品率可以制造具有高精度且高質(zhì)量圖^f象的顯示器件。
實施方式3
參考附圖10A至IOC描述本發(fā)明的實施方式。實施方式3將描述在實施方式1中制造的顯示器件中，薄膜晶體管的柵電極層的結構不同的實例。因此，對相同部分以及具有相同功能的部分的描述將被省略。
附圖10A至10C所示為在制造過程中顯示器件，其對應于在實施方式1中描述的附圖4B中所示的顯示器件。
在附圖10A中，薄膜晶體管273、 274形成在外圍驅(qū)動電路區(qū)214中，導電層277形成在連接區(qū)215中，以及薄膜晶體管275、 276形成在像素區(qū)216中。在附圖10A中的薄膜晶體管的柵電極層具有兩個導電薄膜的層疊結構，其中上部柵電極層被構圖成其寬度比下部柵電極層更窄。下部柵電極層具有錐形形狀，但上部柵電極層不具有錐形形狀。這樣，柵電極層可以具有錐形形狀或者在它的側面的角度基本垂直，換句話說，柵電極層可以不是錐形形狀。
在附圖10B中，薄膜晶體管373、 374被形成在外圍驅(qū)動電路區(qū)214中，導電層377被形成在連接區(qū)215中，以及薄膜晶體管375、 376被形成像素區(qū)216中。在附圖10B中的薄膜晶體管的柵電極層也具有兩個導電膜的層疊結構，上部和下部柵電極層具有連續(xù)的錐形形狀。
在附圖10C中，薄膜晶體管473、 474被形成在外圍驅(qū)動電路區(qū)214中，導電層477被形成在連接區(qū)215中，以及薄膜晶體管475、 476被形成像素區(qū)216中。在附圖10C中的薄膜晶體管的柵電極層具有單層結構并且具有錐形形狀。像這樣，柵電極層可以具有單層結構。如上文所述，柵電極層可以根據(jù)它的結構和形狀而具有各種各樣的結構。因此，所獲得的顯示器件也具有各種各樣的結構。在應用柵電極層作為掩模以自對準的方式形成半導體層中的雜質(zhì)區(qū)時，雜質(zhì)區(qū)的結構或者濃度分布根據(jù)柵電極層的結構變化。如果考慮上述情況設計薄膜晶體管，則可以獲得具有所需功能的薄膜晶體管。
本實施方式可以與實施方式i和2自由《且合。實施方式4
應用本發(fā)明，可以制作具有發(fā)光元件的顯示器件。從發(fā)光元件發(fā)射的光可以采用從底部發(fā)射、頂部發(fā)射或雙面發(fā)射的方式。在本實施方式
中，將參考附圖11和12描述雙面發(fā)射類型和頂部發(fā)射的類型的實例。
在附圖12中的顯示器件包括元件襯底1300; TFT 1355， 1365和1375;第一電極層1317;場致發(fā)光層1319;第二電極層1320;透明導電膜1321;填充劑1322;密封材料1325;柵絕緣層1310;絕緣膜1309， 1311至1313;絕緣體1314;密封襯底1323;布線層1308;端電極層1381;各向異性導電層1382; FPC 1383;和間隔物1330;發(fā)光元件1305。顯示器件包括要切割掉的區(qū)域221、外部端子連接區(qū)222、布線區(qū)223、外圍驅(qū)動電路區(qū)224和像素區(qū)226。填充劑1322可以如在附圖19中的滴落方法那樣將組合物以液體形式通過滴落方法形成。將形成有填充劑的元件襯底1300連接到密封襯底1323以密封發(fā)光顯示器件，其中的填充劑通過滴落方法形成。
在附圖12中所示的顯示器件是雙面發(fā)射型，是按箭頭方向從元件襯底1300和密封襯底1323的兩側發(fā)射光的結構。注意，在本實施方式中，形成透明導電膜并按所希望的形狀蝕刻以形成第一電極層1317。透明導電膜可以被用作第一電極層1317。除了透明導電膜之外，氮化鈦膜或鈥膜可用作第一電極層1317。在這種情況下，在形成了透明導電膜之后，氮化鈦膜或鈦膜被形成為能夠透過光的厚度(優(yōu)選大約從5至30納米)。在本實施方式中，ITSO被用作第一電極層1317。
然后，由導電膜形成的第二電極層1320形成在場致發(fā)光層1319上。作為第二電極層1320，可以使用低功函數(shù)的材料(Al， Ag， Li， Ca;它的合金比如MgAg， Mgln， AlLi;或者它的化合物比如CaFa或CaN )。在附圖12所示的顯示器件中，層疊作為第二電極層1320的具有薄的膜的厚度(MgAg: 10納米的膜厚度)的金屬薄膜和作為透明導電膜1321的具有100納米的膜厚的ITS0以便透射光。作為透明導電膜1321，可以使用類似于上述第一電極層1317的膜。
在附圖11中所示的顯示器件是單側發(fā)射型，并且具有按箭頭方向從頂面發(fā)射的結構。在附圖11中所示的顯示器件包括元件襯底1600、 TFT 1655， 1665和1675、反射金屬層1624、第一電極層1617、場致發(fā) 光層1619、第二電極層1620、透明導電膜1621、填充劑1622、密封材料1625、柵絕緣層1610、絕緣膜1611至1613和1609、絕緣體1614、密封襯底1623、布線層1608、端電極層1681、各向異性導電層1682、 FPC 1683、間隔物1630、以及發(fā)光元件1605。在附圖11所示的顯示器件中，層疊在端子電極層1681上的絕緣層被蝕刻以被清除。這樣，可以增強在端子電極層的外圍不提供濕氣可滲透的絕緣層的結構的可靠性。此外，顯示器件包括要切割掉的區(qū)域231、外部端子連接區(qū)232、布線區(qū) 233、外部驅(qū)動器電路區(qū)234和像素區(qū)236。在這種情況下，在附圖12 所示的雙面發(fā)射型顯示器件中，在第一電極層1617之下形成反射金屬層 1624。在反射金屬層1624上形成用作陽極的透明導電膜的第一電極層 1617。作為金屬層1624，只要具有反射型就可以，因此，Ta， W， Ti， Mo， Al， Cu等都可以使用。優(yōu)選使用在可見光范圍中具有高反射性的物質(zhì)，本實施方式中，使用TiN膜。
由導電膜形成的第二電極層1620提供在場致發(fā)光層1619上。作為第二電極層1620,可以使用低功函數(shù)的材料(Al， Ag, Li, Ca;它的合金比如MgAg， Mgln, AlLi;或者它的化合物比如CaF2或CaN )以^f更被用作陰極。在本實施方式中，層疊作為第二電極層1620的具有薄的膜的厚度(MgAg: 10納米的膜厚度)的金屬薄膜和作為透明導電膜1621的具有110納米的膜厚的ITSO以便透射光。
可應用于本實施方式中的發(fā)光元件的模式在附圖13A至13D中示出。發(fā)光元件具有這樣的結構其中場致發(fā)光層860置于第一電極層870和第二電極層850之間。選擇第一電極層和第二電極層的材料時需要考慮功函數(shù)。第一電極層和第二電極層可以是陽極或陰極，根據(jù)像素的結構不同而不同。在本實施方式中，在驅(qū)動TFT具有p溝道導電性的情況下，第一電極層優(yōu)選用作陽極，第二電極層用作陰極。當驅(qū)動TFT具有n溝道導電性時，第一電極層優(yōu)選被用作陰極，第二電極層優(yōu)選被用作陽極。
圖13A和13B示出第一電極層870是陽極以及第二電極層850為陰極的情況。優(yōu)選場致發(fā)光層860具有這樣的結構，其中從第一電極層870側按次序堆疊HIL (空穴注入層)、HTL (空穴傳輸層)804、 EML (發(fā)光層)803、 ETL (電子傳輸層)、EIL (電子注入層)8 02和第二電極層850。圖13A示出一種結構，其中光從第一電極層870側發(fā)出，所述第一電極層870由具有透光導電氧化物材料的電極層805組成，以及第二電極層具有這樣一種結構，其中從場致發(fā)光層860側按次序堆疊含有堿金屬或者堿土金屬諸如LiF或者MgAg的電極層801以及由金屬材料比如鋁構成的電極層800。圖13B示出一種從第二電極層850 發(fā)光的結構，其中第一電極層是由電極層807和第二電極層806組成的，電極層807是由金屬比如鋁或者鈦，或者含有這種金屬和以化學計量比或者更少濃度的氮的金屬材料構成的，以及第二電極層806 是由含有1到15原子％的濃度的氧化硅的導電氧化物材料構成的。第二電極層從場致發(fā)光層860側由電極層801和電極層800組成，電極層 801含有堿金屬或者堿土金屬諸如LiF或者MgAg以及電極層8 00由金屬材料比如鋁構成；每層形成為100nm厚或者更薄以便透射光；這樣，可以從第二電極層850發(fā)光。
圖13C和13D示出第一電極層870為陰極以及第二電極層850為陽極的情況。優(yōu)選場致發(fā)光層860具有這樣的結構，其中從陰極側按次序堆疊EIL (電子注入層)和ETL (電子傳輸層)802、 EML (發(fā)光層) 803、 HTL (空穴傳輸層)和HIL (空穴注入層)804以及作為陽極的第二電極層850。圖13C示出一種結構，其中光從第一電極層870側發(fā) 出。所述第一電極層870從場致發(fā)光層860側由含有堿金屬或者堿土金屬諸如LiF或者MgAg的電極層801以及由金屬材料比如鋁構成的電極層800組成；每層形成為100nm厚或者更薄以透光；這樣，光可以透過第一電極層870發(fā)光。第二電極層從場致發(fā)光層860側由第二電極層806和電極層807組成，第二電極層806是由含有1到15原子0/0的濃度氧化硅的導電氧化物材料構成，以及電極層807是由金屬比如鋁或者鈦，或者含有這種金屬和以化學計量比或者更少濃度的氮的金屬材料構成的。圖13D示出一種結構，其中光從第二電極層850側發(fā) 出。第一電極層870從場致發(fā)光層860側由含有堿金屬或者堿土金屬
8 0 0組成:第一電極層8 7 0形成A_夠厚以反射在場致發(fā)k層8 6 0中產(chǎn)生的光。第二電極層850由電極層805組成，所述電極層805由透明導電氧化物材料構成。除了層狀結構之外，場致發(fā)光層可以具有單層結構或者混合結構。
作為場致發(fā)光層，將產(chǎn)生紅(R)、綠(G)和藍(B)光的材料分別通過使用氣相淀積掩模的氣相淀積法有選擇地形成。以相同的方式作為濾色鏡通過液滴噴射法可以形成各自產(chǎn)生紅(R)、綠(G) 和藍(B)光的材料(低分子量材料或者高分子量材料等)。由于不使用掩膜也可以進行RGB的獨立涂敷所以優(yōu)選該情形。
在頂部發(fā)射型的情況下，當采用具有透光特性的ITO或者ITSO作為第二電極層的時候，可以采用將Li加入苯并唑衍生物的BzOS-Li 等。例如，可以將相應于R、 G和B各自的摻雜劑(DCM等用于R，以及 DMQD等用于G)摻雜的Alq3用于EML。
注意，場致發(fā)光層并不限定為上面提到的材料。例如，通過聯(lián) 合蒸發(fā)淀積氧化物比如氧化鉬(Mo0x: X-2到3)以及oc-NPD或者紅熒烯以代替采用CuPc或者PEDOT，可以增強空穴注入特性?？梢圆捎?有機材料(包括低分子量材料或者高分子量材料)或者有機材料和無機材料的復合材料，來作為場致發(fā)光層的材料。下面將詳細描述形成發(fā)光元件的材料。
作為電荷注入傳輸材料之中的具有高電子傳輸特性物質(zhì)，例如，可以給出具有喹啉構架或者苯醌構架的金屬絡合物，比如三(8-會啉酸基)鋁(Alq3)、三(5-曱基-8-喹啉酸基)鋁(Alm(13)、雙(10-羥基苯并[h]-喹啉酸基)鈹(BeBq2)、雙(2-曱基-8-喹啉酸基)-4-苯基phenolato-鋁(BAlq)等。作為具有高空穴傳輸特性物質(zhì)，例如，可以采用胺化合物(換言之，具有苯氮環(huán)鍵的化合物)，比如4，4' -雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(ot-NPD) 、 4,4，-雙[N-(3-曱基苯基)-N-苯基-氨基]-聯(lián)苯(TPD) 、 4， 4，，4"-三(N，N-聯(lián)苯-氨基)-三苯基胺 (TDATA)或者4， 4，，4"-三[N-(3-曱基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯基胺(MTDATA)。
作為電荷注入傳輸材料之中的具有高電子注入特性的物質(zhì)，可以給出堿金屬或者堿土金屬的化合物，比如氟化鋰(LiF)、氟化銫 (CsF)或者氟化鈣(CaF2)。除了這些，也可以是具有高電子傳輸特性的化合物，比如AU3和堿土金屬比如鎂(Mg)。
作為電荷注入傳輸材料之中的具有高空穴注入特性的物質(zhì)，例如，可以給出金屬氧化物，比如氧化鉬(Mo0x)、氧化釩(V0X)、氧化釕(Ru0x)、氧化鵠(W0x)、氧化錳(Mn0x)。此外，可以給出酞菁化合物比如酞斧(H2Pc)或者酞菁銅(CuPc)。
通過給每個像素設置具有不同發(fā)射波長范圍的發(fā)光層，發(fā)光層可以具有進行色彩顯示的結構。代表性的，形成相應于紅(R)、綠 (G)和藍(B)色的發(fā)光層。在這種場合，通過在像素發(fā)光側設置可透過其發(fā)射波長范圍的光的濾光片，可以增加顏色純度并避免了像素部分成為鏡表面(反射)。通過設置濾光片，可以省略按照慣例需要的圓偏振片等，此外，可除去發(fā)光層發(fā)光損失。此外，可以減少當斜視像素部分(顯示屏)時發(fā)生的色調(diào)改變。
可將多種材料用作發(fā)光材料。作為低分子量有機發(fā)光材料，可以采用4-二氰基亞曱基-2-甲基-6-[2-(1， 1， 7， 7-四甲基-9-久洛尼定基(julolidyl)乙烯基)]-4H-吡喃(DCJT);4-二氰基亞甲基-2-叔丁基-6-(l， 1， 7， 7-四曱基久洛尼定-9-基)乙烯基]-4H-吡喃 (DCJTB); periflanthene;2， 5-雙氰基-l， 4-雙[2-(10-甲氧基 -l， 1， 7， 7-四曱基久洛尼定-9-基)乙烯基]苯；N，N， -二曱基喹吖(二) 酮(quinacridon)(諸Qd);香豆素6;香豆素545T;三(8-會淋酸基) 鋁(Alq3) ; 9,9，-雙蒽；9， 10-聯(lián)苯蒽(DPA ) ; 9，10-雙(2-萘基) 蒽(DNA)等。也可以采用其他材料。
另一方面，高分子量有機發(fā)光材料要比低分子量材料物理強度高，在元件耐久性上表現(xiàn)優(yōu)越。此外，高分子量有機發(fā)光材料可以通過涂敷形成，因此，可以相對簡單地制造元件。采用高分子量有機發(fā)光材料的發(fā)光元件的結構基本上和采用低分子量有機發(fā)光材料的情況下的結構相同，也就是，按順序堆疊陰極、有機發(fā)光層和陽極。然而，當使用高分子量有機發(fā)光材料形成發(fā)光層時，在許多情況中使用雙層結構。這是因為難以形成采用低分子量有機發(fā)光材料的情況時的層疊結構。具體地，使用高分子量有機發(fā)光材料的發(fā)光元件具有這樣的結構，即按所述順序堆疊的陰極、發(fā)光層、空穴傳輸層以及陽極。
根據(jù)形成發(fā)光層的材料確定發(fā)出的顏色，因此，通過選擇用于發(fā)光層的合適材料可以形成顯示出預定光的發(fā)光元件。作為可以用于形成發(fā)光層的高分子量場致發(fā)光材料，可以采用聚對苯-亞乙烯基材料、聚對苯基材料、聚噻吩基材料或者聚藥基材料。
作為聚對苯-亞乙烯基材料，可以給出聚(對苯亞乙烯)[PPV] 的衍生物、聚(2， 5-二烷氧基-1， 4-亞苯基亞乙烯)[R0-PPV]、聚 (2-(2，-乙基-已羥基)-5-甲氧基-1，4-亞苯基亞乙烯)[MEH-PPV〗、聚(2-(二烷氧基苯基)-1,4-亞苯基亞乙烯)[ROPh-PPV]等。作為聚對苯基材料，可以給出聚(對苯)[PPP]的衍生物例如聚(2，5-二烷氧基-l，4-亞苯基)[R0-PPP]、聚(2，5-二已羥基-l，4-亞苯基) 等。作為聚瘞吩基材料，可以給出聚噻吩[PT]的衍生物、聚(3-烷基瘞吩)[PAT]、聚(3-己基瘞吩)[PHT]、聚(3-環(huán)己基瘞吩)[PCHT〗、聚(3-環(huán)己基-4-曱基噻吩)[PCHMT]、聚(3， 4-二環(huán)己基噻吩) [PDCHT]、聚[3- ( 4-辛基苯基)-瘞吩][P0PT]、聚[3- ( 4-辛基苯基) -2，2二噻吩][PT0PT]等。作為聚藥基材料，可以給出聚藥[PF]的衍生物例如聚(9， 9-二烴基藥)[PDAF]、聚(9，9-二辛基藥)[PD0F〗等。
將具有空穴傳送特性的高分子量有機發(fā)光材料夾在陽極和具有發(fā)光特性的高分子量有機發(fā)光材料之間時，可以增強來自陽極的空穴注入特性。通常，通過自旋涂布等涂敷具有空穴傳送特性的高分子量有機發(fā)光材料，該材料和接收體材料一起溶解在水中。此外，具有空穴傳送特性的高分子量有機發(fā)光材料不溶于有機溶劑，因此，具有空穴傳送特性的高分子量有機發(fā)光材料可以和上述具有發(fā)光特性的高分子量有機發(fā)光材料層疊。作為具有空穴傳送特性的高分子量有機發(fā)光材料，可以采用PEDOT和起到接受體材料作用的樟腦-10-磺酸基酸(CSA)的混合物，以及聚苯胺[PANI]和起到接受體材料作用的聚苯乙烯磺酸基酸[PSS]的混合物，等。
發(fā)光層可以發(fā)出單色或者白光。當采用白光發(fā)射材料的時候，通過在像素的發(fā)光側提供透過具有特定波長的光的濾色鏡(著色層)，彩色顯示成為可能。
為了形成發(fā)出白光的發(fā)光層，例如，通過汽相淀積法相繼層疊 Alq3、局部摻雜有紅色發(fā)光顏料尼羅紅的Alq3、 Alq3、 p-EtTAZ、 TPD (芳香二胺)以得到白光。在通過采用自旋涂的應用方法形成發(fā)光層的情況下，優(yōu)選在涂敷后，用真空加熱烘焙。例如，可以將聚(乙烯基二酚鈉瘞吩)/聚(苯乙烯磺酰)溶液(PED0T/PSS)的含水溶液完全涂敷并烘焙以形成用作空穴注入層的膜。然后，可以將摻雜有發(fā)光中心顏料(1， 1， 4， 4-四苯基-1, 3-丁二稀(TPB) ; 4-氰基亞曱基-2-曱基-6- (p-二甲氨基-苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM1);尼羅紅；香豆素6等)的聚乙烯基^唑(PVK)完全涂敷并烘焙以形成用作發(fā) 光層的膜?？梢詫l(fā)光層形成為單層。例如，將具有電子傳輸特性的l， 3, 4-噁二唑衍生物(PBD )分散到具有空穴傳輸特性的聚乙烯基吵唑(PVK) 中。此外，通過分散30wto/Q的作為電子傳輸劑的PBD以及分散適量的四種顏料(TPB、香豆素6、 DCM1、和尼羅紅)可以得到白光發(fā)射。除了可以獲得如這里所示的發(fā)出白光的發(fā)光元件之外，通過適當選擇發(fā)光層的材料，可以制造提供紅光發(fā)射、綠光發(fā)射或者藍光發(fā)射的發(fā)光元件。
此外，除了單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料，可以將含有金屬絡合物等的三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料用作發(fā)光層。例如，在發(fā)出紅、綠和藍光的像素中，發(fā)射其亮度在短時間內(nèi)減半的紅光的像素由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成，其它的由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成。三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料具有良好的發(fā)光效率，其具有耗費較少的功率就能獲得相同的發(fā)光的特征。當將三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料用作紅色像素時，只需向發(fā)光元件施加少量電流。這樣提高了可靠性。為了取得低的功率損耗，發(fā) 出紅光的像素和發(fā)出綠光的像素可以由三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成，以及發(fā)出藍光的像素可以由單重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成。通過用三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料形成發(fā)出可見度高的綠光的發(fā)光元件，能夠進一步取得低功率損耗。
用作摻雜劑的金屬絡合物是三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料的一個實例，已知以第三過渡序列元素的鉑作為中心金屬的金屬絡合物以及以銥
作為中心金屬的金屬絡合物等。三重態(tài)激發(fā)發(fā)光材料并不限定為上述的化合物?？梢圆捎镁哂猩鲜鼋Y構并且將屬于周期表第8到10族的任一個的元素作為中心金屬的化合物。
上面描述的用于形成發(fā)光層的材料只是例子。通過適當?shù)囟询B 諸如空穴注入傳輸層、空穴傳輸層、電子注入傳輸層、電子傳輸層、發(fā)光層、電子阻擋層、以及空穴阻擋層等的各個功能層，可以形成發(fā)光元件。此外，也可以形成結合這些層的混合層或者混合連接。可以改變發(fā)光層的層結構。代替提供特定的電子注入?yún)^(qū)或者發(fā)光區(qū)，只要不偏離本發(fā)明的范圍，諸如設置專用于特定目的的電極或者提供分散有發(fā)光材料的層等這些改變是可以被接收的。
由上面所描述的材料形成的發(fā)光元件通過被施加正向偏壓而發(fā)
光。以簡單的矩陣方式或者有源矩陣方式可以驅(qū)動由發(fā)光元件形成的顯示器的像素。無論如何，通過在特定時刻向其施加正向偏壓使得每個像素發(fā)光，然而，像素在某個期間處于不發(fā)光狀態(tài)。通過在不發(fā)光時間施加反向偏壓可以提高發(fā)光元件的可靠性。在發(fā)光元件中，存在著在特定的驅(qū)動條件下發(fā)光強度減弱的劣化方式，以及在像素上不發(fā)光區(qū)被擴大使發(fā)光減少的劣化方式。然而，通過施加正向偏壓和反向偏壓的交替驅(qū)動，可減慢劣化的進程。因此，可提高顯示器件的可靠性。此外，可以應用數(shù)字驅(qū)動和模擬驅(qū)動中任何一個。
可以在密封襯底之上形成濾色片(著色層)?？梢酝ㄟ^氣相淀積方法或液滴噴射法形成濾色片(著色層)，利用濾色片(著色層)，還可以進行高清晰度顯示。這是因為通過濾色片(著色層)可以將在每
個RGB的發(fā)射光鐠中寬峰值修改為較尖銳。
上文說明了形成顯示R、 G和B的發(fā)光材料的情況，然而，通過形成顯示單色發(fā)光材料并組合顏色濾光器和顏色轉換層可以執(zhí)行全色顯示。濾色片(著色層)或者顏色轉換層例如可以形成在第二村底(密封襯底) 上并且可以連接到村底。
當然，也可以執(zhí)行單色發(fā)光。例如，可以采用單色發(fā)光制造面積彩色型顯示器件。面積彩色型適合于無源矩陣型顯示部分，并且主要顯示字符和符號。
在上述結構中，有可能采用低功函材料作為陰極，例如，Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi等是優(yōu)選的。單層型、層狀型、層間沒有界面的混合類型的任一種都可以被用作場致發(fā)光層。場致發(fā)光層可以由單重態(tài)激發(fā)材料、三重態(tài)激發(fā)材料或者這些材料的混合、以及包括有機化合物或者無機化合物的電荷注入傳送材料和發(fā)光材料來形成，其包括含由分子的數(shù)量來定義的低分子量有機化合物材料、中間分子量有機化合物(這指沒有升華特性的有機化合物，并且分子量為20 或更小或者它的分子鍵的長度是10微米或更小)以及高分子量有機化合物的一種或多種的層，并且可以與電子注入傳輸無機化合物或空穴注入傳輸無機化合物組合。采用透光的透明導電膜形成第一電極層，例如，除了 ITO或者ITSO之外還采用將2。/。到20。/。的氧化鋅(ZnO)混合到氧化銦中的透明導電膜。在形成第一電極層之前優(yōu)選執(zhí)行在氧氣環(huán)境中的等離子體處理或者在真空環(huán)境中的熱處理。分隔壁(也稱作堤)由
含硅材料、有機材料或者化合物材料形成。此外，可以采用多孔膜。然而，當采用感光材料或者非感光材料諸如丙烯酸或者聚酰亞胺來形成的時候，其側表面成為曲率半徑連續(xù)改變的形狀，并且上層薄膜不存在由臺階引起的不連續(xù)，所以是理想的。本實施方式可以和上面提到的實施方式自由組合。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡單的步驟可以制造高可靠性的顯示器件。因此，可以以較低的成本、較高的成品率制造具有高精度和高質(zhì)量的圖像的顯示器件。
本實施方式可以與實施方式1至3自由組合。實施方式5
參考附圖15解釋其中給掃描線輸入端子部分和信號線輸入端子部分提供保護性二極管的一種模式。在附圖15中，TFT 501和TFT 502、電容器504和發(fā)光元件503提供在像素2702中。這個TFT與在實施方式1中的TFT具有相同的結構。
給信號線輸入端子部分提供保護性二極管561和562。這些保護性二極管以與TFT 501或502相同的步驟制造，并且通過連接到柵極以及漏極和源極中的一個而作為二極管操作。附圖14所示為在附圖15中所示的俯視圖的等效電路圖。
保護性二極管561包括柵電極層、半導體層和布線層。保護性二極管562具有類似的結構。連接到保護性二極管的公共電位布線554和555 與柵電極層形成在相同的層中。因此，需要在絕緣層中形成觸孔以電連接到布線層。
形成掩模層并進行蝕刻處理以在絕緣層中形成觸孔。在這種情況下，在應用大氣壓放電的蝕刻時，可以執(zhí)行局部放電處理，并且不需要在襯底的整個表面上形成掩模層。
信號布線層與TFT 501中的源極和漏極布線層505形成在相同的層中，與其連接的信號布線層連接到源極或漏極側。
掃描信號線側的輸入端子部分也具有相同的結構。保護性二極管563 由柵電極層、半導體層、布線層構成。保護性二極管564也具有相同結構。與該保護性二極管連接的共同電位線556以及共同電位線557在與源極和漏級布線層同一的層形成。可以同時形成提供在輸入級中的保護性二極管。注意，插入保護性二極管的位置不限于本實施方式，也可以將其提供在驅(qū)動器電路和像素之間。
實施方式6借助根據(jù)本發(fā)明形成的顯示器可以完成電視裝置。顯示面板可以
以如下的任何方式形成如在附圖16A中所示的結構，僅僅形成像素部分，之后通過如附圖17B所示的TAB法安裝掃描線驅(qū)動器電路和信號線驅(qū)動器電路；如附圖16A所示的結構，僅僅形成像素部分，之后通過如附圖17A所示的C0G法安裝掃描線驅(qū)動器電路和信號線驅(qū)動器電路；如附圖16B所示那樣，由SAS形成TFT，像素部分和掃描線驅(qū)動器電路被集成形成在襯底上，以及單獨安裝驅(qū)動器IC作為信號線驅(qū)動器電路；如附圖16C所示那樣，像素部分、信號線驅(qū)動器電路和掃描線驅(qū)動器電路被集成形成在襯底上，等。
作為其他的外部電路的結構，包括在視頻信號的輸入側的視頻信號放大器電路，其放大由調(diào)頻電路接收的視頻信號；視頻信號處理電路，從其輸出的視頻信號被轉換為對應于紅、綠和藍每種顏色的色度信號；控制電路，其將視頻信號轉換為驅(qū)動IC的輸入規(guī)格；等等?？刂齐娐穼⑿盘柗謩e輸出到掃描線側和信號線側。在數(shù)字驅(qū) 動的情況下，可以在信號線側設置信號區(qū)分電路，從而具有這樣的結構，其中設置輸入數(shù)字信號并隔開為m-塊。
在從調(diào)諧器接收的信號中，聲頻信號被傳輸?shù)铰曨l信號放大器電路，它的輸出通過聲頻信號處理電路輸送給揚聲器。控制電路從輸入部分接收接收站(接收頻率)或音量的控制信息并將信號發(fā)送給調(diào)諧器或者聲頻信號處理電路。
如附圖20A和20B所示，通過將顯示模塊并入框架而完成電視裝置。其中連接了如附圖1所示的FPC的顯示面板一般稱為EL顯示模塊。如使用如附圖1所示的EL顯示模塊，可以完成了 EL電視裝置。主顯示屏2003 通過使用顯示模塊形成，揚聲器單元2009、操作開關等作為其它附件提供。這樣，根據(jù)本發(fā)明可以完成電視裝置。
此外，從外部進入的光的反射光可以通過使用波片和偏振片屏蔽。在頂面發(fā)射型顯示器的情況下，將成為分隔壁的絕緣層被著色以用作黑色矩陣。該分隔壁通過微滴排放法等形成，以及可以將碳黑等混合到染料的黑色樹脂或樹脂材料諸如聚酰亞胺中，以及還可以采用它的疊層。根據(jù)微滴排放法，在相同的區(qū)域上可以排放不同的材料多次以形成分隔壁。四分之一或半波片都可用作波片并且都可以被設計為能夠控制光。作為該結構，按順序?qū)盈BTFT元件襯底、發(fā)光元件、密封襯底(密封材料)、波片(四分之一或半波片)、偏振片，從發(fā)光元件發(fā)射的光通過上述的部件從偏振片發(fā)射到外面。波片或偏振片可以提供在發(fā)射光一側，在光從兩面發(fā)射的雙面發(fā)射型顯示器件的情況下可以在兩側都提供。此外，抗反射膜可以提供在偏振片的外側。因此，可以顯示更高的分辨率和更高的精度圖像。
如附圖20A所示，使用顯示元件的顯示面板2002并入到框架2001 中。通過使用接收器2005，除了接收一般的TV廣播之外，經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器2004通過固定的線或無線連接到通信網(wǎng)絡在一個方向(從發(fā)射器到接收器)或兩個方向(在發(fā)射器和接收器之間或者在接收器之間)也可以實施信息通信。電視裝置的操作可以通過并入在框架中的開關或者通過與主機分離的遙控裝置2006實施。在該遙控裝置中也可以提供顯示要輸出的信息的顯示部分2007。
此外，在電視裝置中，除了主顯示屏2003之外，顯示頻道、音量等的結構可以通過形成子顯示屏2008作為第二顯示屏附加地提供。在這種結構中，主顯示屏2003由視角優(yōu)良的EL顯示面板形成，子顯示屏可以由能夠以低功耗顯示的液晶顯示面板形成。為了優(yōu)先低功耗化，也可以應用如下的結構其中主顯示屏2003由液晶顯示面板形成、子顯示屏由 EL顯示面板形成以及子顯示屏能夠點亮和熄滅。根據(jù)本發(fā)明，即使使用較大尺寸的襯底，且使用大量的TFT和電子部件，也可以制造具有高可靠性的顯示器件。
附圖20B所示為具有例如20英寸至80英寸的較大尺寸的顯示部分的電視裝置，它包括框架2010、鍵盤2012 (它是操作部分)、顯示部分 2011、揚聲器單元2013等。本發(fā)明可用于制造顯示部分2011。附圖20B 所示為具有彎曲的顯示部分的電視裝置，因為可彎曲的材料用于顯示部分。像這樣，可以自由設計顯示部分的形狀，所以可以制造具有所需的形狀的電視裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡單的步驟可以制造顯示器件，并且可以降低制造成本。因此，甚至具有較大尺寸的顯示部分的電視裝置也可以通過應用本發(fā)明以較低的成本制造。因此，可以以較高的成品率制造高性能且高度可靠的電視裝置。
當然，本發(fā)明并不限于電視裝置，還可用于各種用途，特別是用于具有較大面積的顯示媒體比如在車站、機場等的信息顯示板或者在街道上的廣告顯示板以及個人計算機的監(jiān)視器。實施方式7
通過應用本發(fā)明可以制造各種顯示器件。換句話說，本發(fā)明可應用于各種電子器件，其中這些顯示器件被結合在顯示部分中。
上述電子器件包括照相機比如攝像機或數(shù)字照相機、投影儀、頭帶顯示器(護目鏡型顯示器)、汽車導航系統(tǒng)、汽車立體聲、個人計算機、游戲機、便攜式信息終端(移動計算機、蜂窩電話、電子書等)、具有記錄媒體的圖像再現(xiàn)設備(特別是能夠播放記錄媒體比如數(shù)字通用盤 (DVD)并且具有能夠顯示圖像的顯示器件的設備)等。附圖21A至21D 所示為它的實例。
附圖2U所示為包括主體2101、框架2102、顯示部分2103、鍵盤 2104、外部連接端口 2105、指點鼠標2106等的計算機。根據(jù)本發(fā)明，即使計算機微型化并且像素變得微小仍然能夠?qū)崿F(xiàn)能夠顯示高可靠性和高分辨率的圖像的計算機。
附圖21B所示為具有記錄媒體的圖像再現(xiàn)設備(具體為DVD播放器)，其包括主體2201、框架2202、顯示部分A 2203、顯示部分B 2204、記錄媒體(比如DVD)記錄部分"05、操作健2206、揚聲器部分2207等。顯示部分A 2203主要顯示圖像信息，而顯示部分B 2204主要顯示字符信息。根據(jù)本發(fā)明，甚至在圖像再現(xiàn)設備微型化并且像素變?yōu)槲⑿r仍然可以實現(xiàn)能夠顯示具有高可靠性和高分辨率的圖像的圖像再現(xiàn)設備。
附圖21C所示為蜂窩電話，其包括主體2301、聲頻輸出部分2302、聲頻輸入部分2303、顯示部分2304、操作開關2305、天線2306等。根據(jù)本發(fā)明，甚至在蜂窩電話微型化并且像素變?yōu)槲⑿r仍然可以實現(xiàn)能夠顯示具有高可靠性和高分辨率的圖像的蜂窩電話。
附圖21D所示為攝像機，其包括主體2401、顯示部分2402、框架 2403、外部連接部分2404、遙控接收部分2405、圖像接收部分2406、電池2407、聲頻輸入部分2408、目鏡2409、操作健2410等。根據(jù)本發(fā) 明，甚至在攝像機微型化并且像素微小時仍然可以實現(xiàn)能夠顯示具有高可靠性和高分辨率的圖像的攝像機。本實施方式可以與上述的實施方式自由組合。
權利要求
1.一種顯示器件，包括第一襯底；所述第一襯底上的具有源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)的薄膜晶體管；所述薄膜晶體管上的第一絕緣層；所述第一絕緣層上的第一電極；所述第一電極上的具有到達所述第一電極的開口的第二絕緣層；所述第一電極上并且在所述開口內(nèi)側的第三絕緣層；所述第一電極上的場致發(fā)光層；所述場致發(fā)光層上的第二電極；以及所述第二電極上的第二襯底。
2. —種顯示器件，包括第一襯底；所述第一襯底上的具有源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)的薄膜晶體管；所述薄膜晶體管上的第一絕緣層；所述第一絕緣層上的第一電極；所述第一電極上的具有到達所述第一電極的開口的第二絕緣所述第一電極上并且在所述開口內(nèi)側的第三絕緣層；所述第一電極上的場致發(fā)光層；所述場致發(fā)光層上的第二電極；以及所述第二電極上的第二襯底，其中，所述第三絕緣層包含與所述第二絕緣層相同的材料；
3. —種顯示器件，包括第一村底；所述笫一襯底上的具有源區(qū)、漏區(qū)以及溝道區(qū)的薄膜晶體管；所述薄膜晶體管上的第一絕緣層；所述第一絕緣層上的第一電極；所述第一電極上的具有到達所述第一電極的開口的第二絕緣層；所述第一電極上并且在所述開口內(nèi)側的第三絕緣層；所述第一電極上的場致發(fā)光層；所述場致發(fā)光層上的第二電極；所述第二電極上的第二襯底；以及夾在所述第一襯底和第二村底之間的密封材料，其中，所述密封材料與所述第二絕緣層不接觸。
4. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第三絕緣層為柱形。
5. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第三絕緣層和所述第二絕緣層彼此分離。
6. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第三絕緣層和所述第二絕緣層連接。
7. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第一絕緣層包含有機絕緣材料。
8. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第一絕緣層是雙層堆疊結構。
9. 根據(jù)權利要求1、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述第一絕緣層是無機絕緣材料和有機絕緣材料的雙層堆疊結構。
10. 根據(jù)權利要求l、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述薄膜晶體管具有晶體半導體層。
11. 根據(jù)權利要求l、 2和3中任一項的顯示器件，其中所述場致發(fā)光層發(fā)射白光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以高成品率、低成本制造高度可靠的顯示器件的方法。根據(jù)本發(fā)明，在像素電極上形成間隔物，以當形成場致發(fā)光層時保護像素電極層不因掩模而損傷。此外，通過用密封材料將包含具有水滲透性的有機材料的層密封在顯示器件中，并且使密封材料和含有有機材料的層不連接來防止由污染比如水分引起的發(fā)光元件的劣化。由于密封材料形成在顯示器件中的驅(qū)動器電路區(qū)的一部分中，因此還可以實現(xiàn)顯示器件的幀邊框狹窄化。
文檔編號H01L23/28GK101673758SQ20091017046
公開日2010年3月17日申請日期2005年9月15日優(yōu)先權日2004年9月17日
發(fā)明者大谷久, 山崎舜平, 村上智史申請人:株式會社半導體能源研究所

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