专利名称：电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在底板上制备EL元件而制成的EL(场致发光)显示装置。更具体地说，本发明涉及利用半导体元件(一种使用半导体薄膜的元件)的EL显示装置。此外，本发明涉及一种在其显示部分中利用EL显示装置的电子装置。在本说明中所述的EL器件可以包括基于3个一组的发光器件与/或基于一个的发光器件。
近年来，用于在底板上形成TFT的技术有了大的改进，并且其在有源阵列型显示装置中的应用不断发展。特别是，利用多硅膜的TFT具有比在利用常规的无定形硅膜的TFT中可获得的场效应迁移率较高的场效应迁移率，借以使TFT可以在较高的操作速度下运行。因此，在底板外部的驱动电路上进行的像素控制可以在作为像素被在同一底板上形成的驱动电路上进行。
通过在同一底板上制备各种电路和元件，这种有源阵列型显示装置可以获得许多优点，例如降低制造成本，减少显示装置的尺寸，提高产量，减少数据处理量等。
此外，对于具有EL显示装置作为自发光元件的有源阵列型EL显示装置的研究正在蓬勃发展。EL显示装置被称为有机EL显示装置(OELD)或者有机发光二极管(OLED)。
EL显示装置是自发光型的，其和液晶显示装置不同。EL元件被以这样的方式构成，其中EL层被夹在一对电极之间。不过，EL层一般具有多层结构。一般地说，由Tang,er al.,of Eastman Kodak Co.提出“正空穴输送层/发光层/电子输送层”的多层结构可以作为一种典型的结构。这种结构具有极高的发光效率，因而，正在进行研究和研制的几乎所有的EL显示装置都使用这种结构。
此外，也可以使用这样的结构，例如可以按照顺序在像素电极上形成正空穴注入层/正空穴输送层/发光层/电子输送层，或者按照顺序在像素电极上形成正空穴注入层/正空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层。荧光色素或其类似物可以被掺杂在发光层中。
在本说明中，所有被提供在一对电极之间的层被统称为EL层。因而，正空穴注入层，正空穴输送层，发光层，电子输送层，电子注入层或其类似物都被包括在EL层中。
然后，一个预定的电压从一对电极被加于具有上述结构的EL层上，使得在光发射层中发生载流子的重新组合，因而发光。附带说明，在本说明中，使EL元件发光这个事实被表述为EL元件被驱动。此外，在本说明中，阳极，由EL层制成的发光元件和阴极被称为EL元件。
一般地说，有源阵列型EL显示装置的像素结构如
图18所示。在图18中，标号1701表示作为开关元件的TFT(以后称为开关TFT)，标号1702表示作为用于控制施加于EL元件1703上的电流的TFT(以后称为EL驱动TFT)，标号1703表示EL元件，标号1704表示电容器(存储电容器)。
用于输入栅信号的栅信号线(G1-Gy)和每个像素的开关TFT1701的栅电极相连。此外，每个像素的开关TFT1701的源极区域和漏极区域中的一组区域和源信号线，也叫数据信号线(S1-Sx)相连，而另一组分别和每个像素的EL驱动TFT1702的栅电极以及每个像素的电容器1704相连。注意，数字数据信号指的是数字视频信号。
每个像素的EL驱动TFT1702的一个源极区域和一个电源线相连(V1-Vx)，而漏极区域和EL元件1703相连。电源线(V1-Vx)的电位叫做电源电位。此外，电源线(V1-Vx)还和每个像素的电容器1704相连。
EL元件1703包括阳极，阴极和被形成在阳极和阴极之间的EL层。在阳极和EL驱动TFT1702的漏极区域相连时，即在阳极是像素电极时，阴极是相反电极。反之，在阴极和EL驱动TFT1702的漏极区域相连时，即在阴极是像素电极时，阳极是相反电极。在本说明中，相反电极的电位被称为相反电位。相反电极的电位和像素电极的电位之间的电位差是EL驱动电压，并且EL驱动电压被施加于EL层上。
下面说明用于驱动EL显示装置的常规的方法。首先，按照输入到栅信号线G1的栅信号，所有具有和信号线G相连的栅电极的开关TFT1701都导通。注意，按照输入到栅信号线G1的栅信号，所有具有和信号线G相连的栅电极的开关TFT1701都导通这样的事实在本说明中叫做栅信号线选择。
然后，按照顺序对源信号线(S1-Sx)输入数字数据信号。相反电位被保持在和电源线(V1-Vx)的电源电位相同的值。数字数据信号具有信息“0”或“1”，并且数字数据信号“0”和“1”表示具有高电压或低电压的信号。
然后，被输入到源信号线(S1-Sx)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT1701被输入到EL驱动TFT1702的栅电极。此外，数字数据信号还被输入到电容器1704，并被存储。
然后，按照顺序根据栅信号选择栅信号线G2-Gy，并重复上述操作。注意，在本说明中，通过开关TFT向EL驱动TFT的栅电极输入数字数据信号被称为对像素输入数字数据信号。直到对所有像素都输入数字数据信号所用的时间叫做写周期。
当对所有像素都输入数字数据信号时，所有的开关TFT都截止。然后，然后，使相反电极的电位和电源电位之间具有一个能够使EL元件发光的电位差。然后，被存储在电容器1704中的数字数据信号被输入到EL驱动TFT1702的栅电极。
当数字数据信号具有“0”信息时，EL驱动TFT1702被设置为截止状态，EL元件1703不发光。相反，当数字数据信号具有“1”信息时，EL驱动TFT1702导通。结果，EL元件1703的像素电极被保持在电源电位，因而EL元件1703发光。因而，按照数字数据信号的信息，选择EL元件发光或不发光，因而同时使所有像素进行显示。通过使所有像素进行显示，便可以形成图像。像素进行显示所用的时间被叫做显示周期。
这样，在写周期期间，数字数据信号被输入到数字驱动的EL显示装置中的所有像素。然后在每个像素中存储输入的数字数据信号，并当写周期完成时，显示周期开始，因而所有像素同时进行显示。
利用上述的驱动方法，在首先被写入数字数据信号的像素和最后被写入数字数据信号的像素之间，在写周期内，产生一个用于存储数字数据信号的时间差。
理论上，当开关TFT处于截止状态时，数字数据信号作为电荷被存储在EL驱动TFT的栅电极。不过，实际上，由于开关TFT的截止电流而引起的漏电流(甚至在作为开关的TFT处于截止状态时流过的漏极电流)使电荷逐渐减少。电荷存储的时间越长，越容易发生由于漏电流而引起的电荷的减少。因此，在像素中写入数字数据信号的写周期开始得越早，存储在EL驱动TFT的栅电极中的电荷减少得越多。
需要从在写周期中输入数字数据信号的时刻到显示周期完成存储EL驱动TFT栅电极的电荷。如果在EL驱动TFT的栅电极存储的电荷减少，则由EL元件发出的光的亮度降低，因而不能获得所需的灰度。即使对每个像素输入用于进行相同亮度的显示的数字数据信号，对于第一个被写入数字数据信号的第一个像素和被最后写入数字数据信号的最后一个像素也不能获得具有相同亮度的显示。
借助于使EL驱动TFT的栅电极和存储电容器相连，在某种程度上可以补充由于漏电流而减少的栅电极电荷。不过，在电容器中积聚的电荷也由于漏电流而减少。因此，存在一些时刻，在这些时刻，当存储在EL驱动TFT栅电极的电荷的减少不足以补充时，由EL元件发出的光的亮度被减少。
本发明的目的在于提供用于解决上述问题的装置。即，本发明的目的在于阻止由于开关TFT的漏电流而引起的EL驱动TFT的栅电极中存储的电荷的减少，因而阻止由EL元件发出的光的亮度的减少。
作为完成上述目的的一种装置，在本发明中，在EL驱动TFT的栅电极和开关TFT的源极区域与漏极区域当中不和源信号线相连的一个区域之间形成易失存储器SRAM。和DRAM(动态随机存取存储器)不同，SRAM(静态随机存取存储器)不受除去电源的限制，而是存储输入数据直到下一个数据被输入。此外，和DRAM相比，利用SRAM输入数据所需的时间较短，因而能够在高速下写入数据。
利用上述结构，能够存储在写周期期间对像素输入的数字数据信号，直到显示周期完成。换句话说，能够阻止被存储在EL驱动TFT栅电极的电荷由于开关TFT的漏电流而减少，因而能够阻止由EL元件发出的光的亮度降低。
注意，能够使用TFT形成易失存储器，因此，能够在形成开关TFT和EL驱动TFT的同时形成易失存储器。
注意在本发明中，实际上不再需要存储电容器。如果不形成存储电容器，便可以缩短对像素输入数字数据信号所需的时间。因此，即使EL显示装置像素的数量增加，也可以控制写入的时间的数量。
下面说明本发明的结构。
按照本发明，提供一种电光装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其特征在于
所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；EL驱动TFT的源极区域分别和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT的漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
按照本发明，提供一种电光装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其特征在于所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；EL驱动TFT的源极区域分别和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT的漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；在一个帧周期内EL元件发光的时间间隔通过使用数字数据信号被控制；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
按照本发明，提供一种电光装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其特征在于所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；
EL驱动TFT的源极区域和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；一个帧周期被分为n个子帧周期SF1,SF2,…,SFn；n个子帧周期SF1,SF2,…,SFn分别具有写周期Ta1,Ta2,…,Tan，和显示周期Ts1,Ts2,…,Tsn；在写周期Ta1,Ta2,…,Tan期间对多个像素的所有像素输入数字数据信号；在显示周期Ts1,Ts2…,Tsn期间按照数字数据信号选择多个EL元件是否发光；显示周期Ts1,Ts2,…,Tsn的长度比被表示为20∶2-1∶2-2∶,…,2- (n-2)∶2-(n-1)；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
本发明的特征在于SRAM具有两个n型沟道TFT和两个p型沟道TFT。
本发明的特征在于SRAM的两个p型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧相连，而两个n型沟道TFT的源极区域和电源的低压侧相连；一个p型沟道TFT和一个n型沟道TFT形成一对；p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域彼此相连；p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极彼此相连；一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域被保持在和另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极相同的电位；一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输入数字数据信号Vin的输入侧，而另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输出具有和输入的数字数据信号的极性相反的极性的信号的输出侧。
本发明的特征在于，SRAM具有两个n型沟道TFT和两个电阻。
本发明的特征在于SRAM的两个n型沟道TFT的漏极区域和电源的高压侧相连，SRAM的两个n型沟道TFT的源极区域通过两个电阻之一和电源Vss的低压侧相连；
两个n型沟道TFT的每一个的漏极区域被相互保持在和另一个n型沟道TFT的栅电极的电位相同的电位；以及从两个n型沟道TFT当中，一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输入数字信号的输入侧，而另一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输出输出具有和输入的数字数据信号的极性相反的极性的信号的输出侧。
本发明的特征在于，多个EL元件具有在阳极和阴极之间的EL层；以及EL层是低分子有机材料或有机聚合物材料。
本发明的特征在于，低分子材料由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂铝(tris-8-quinolinolate-aluminum complex)))或TPD(三苯胺电介质)(triphenylamine dielectric)制成。
本发明的特征在于，有机聚合物材料由PPV(聚亚苯基亚乙烯(polyphenylene vinylene)),PVK(聚乙烯咔唑(polyvinyl-carbazole))或聚碳酸酯制成。
第一帧周期可以等于或小于1/60秒。
本发明可以是以使用所述电光装置为特征的计算机、视频摄像机或DVD播放器。
在附图中图1表示按照本发明的EL显示装置的电路结构；图2表示按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；图3表示按照本发明的EL显示装置的像素的电路图；图4是在本发明中使用的SRAM的等效电路图；图5表示按照本发明的EL显示装置的驱动方法的定时图；图6是在本发明中使用的SRAM的等效电路图；图7A,7B表示按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；图8A,8B表示按照本发明的EL显示装置的像素部分的电路图；图9A,9B分别是本发明的EL显示装置的顶视图和截面图；图10A,10B分别是本发明的EL显示装置的顶视图和截面图；图11表示按照本发明的EL显示装置的截面结构示意图；图12表示按照本发明的EL显示装置的截面结构示意图；图13A-13E表示本发明的EL显示装置的制造过程；
图14A-14D表示本发明的EL显示装置的制造过程；图15A-15D表示本发明的EL显示装置的制造过程；图16A-16C表示本发明的EL显示装置的制造过程；图17A-17E表示使用本发明的EL显示装置的电子设备；图18表示常规的EL显示装置的像素部分的电路图；图19是在本发明中使用的SRAM的等效电路图；图20A,20B是在本发明中使用的SRAM的等效电路图；图21是本发明使用的源信号侧驱动电路的电路图；以及图22是本发明的锁存电路的顶视图。
图1是本发明的EL显示装置的方块图。图1的EL显示装置具有由在底板上形成的TFT构成的像素部分101，被设置在像素部分101周边的源信号侧驱动电路102，和栅信号侧驱动电路103。注意，在本实施方式中，EL显示装置分别具有一个源信号侧驱动电路和栅信号侧驱动电路。不过，在本发明中，源信号侧驱动电路可以是两个。此外栅信号侧驱动电路也可以是两个。
源信号侧驱动电路102基本上包括移位寄存器102a，锁存器(A)102b和锁存器(B)102c。此外，时钟信号(CK)和启动脉冲(SP)被输入移位寄存器102a。数字数据信号被输入到锁存器(A)102b。锁存信号被输入到锁存器(B)102c。
此外，虽然未示出，栅信号侧驱动电路102具有移位寄存器和缓冲器。在缓冲器的输出侧可以提供一个乘法器。
被输入到像素部分101的数字数据信号在时分灰度数据信号产生电路114形成。在时分灰度数据信号产生电路中，模拟信号或数字信号的视频信号(包括图像信息的信号)被转换成数字数据信号，用于时分灰度数据信号产生电路中提供时分灰度。并且同时在时分灰度数据信号产生电路中产生用于提供时分灰度显示所需的定时脉冲。
具体地说，时分灰度数据信号产生电路114包括用于把一个帧周期分为相应于n位(n是等于大于2的整数)灰度的多个子帧周期的装置；用于在多个子帧周期中选择写周期和显示周期的装置；以及用于设置显示周期的长度的装置。
时分灰度数据信号产生电路114可以被形成在按照本发明的EL显示装置的外部。在这种情况下，则成为这样一种结构，其中在外部形成的数字数据信号被输入到按照本发明的EL显示装置。以按照本发明的EL显示装置作为显示装置的一种电子设备(EL显示装置)将包括本发明的EL显示装置和作为单独元件的时分灰度数据信号产生电路。
此外，时分灰度数据信号产生电路114可以以IC芯片或其类似物的形式被形成在在按照本发明的EL显示装置中。在这种情况下，则成为这样一种结构，其中在IC芯片上形成的数字数据信号被输入到按照本发明的EL显示装置。以按照本发明的EL显示装置作为显示装置的一种电子装置将包括本发明的EL显示装置，在所述EL显示装置中包括时分灰度数据信号产生电路作为一个元件。
此外，时分灰度数据信号产生电路114可以由和像素部分101、源信号侧驱动电路102和栅信号侧驱动电路103在同一底板上的TFT构成。在这种情况下，只要包括图像信息的视频信号被输入到EL显示装置所有的处理可以完全在底板上进行。时分灰度数据信号产生电路可以由利用多晶硅膜作为有源层的TFT构成。此外，时分灰度数据信号产生电路被包括在EL显示装置本身，用于具有本发明的EL显示装置作为显示装置的电子设备，借以试图实现电子设备的小型化。
图2表示像素部分101的结构。在像素部分101内，形成有用于输入栅信号的栅信号线(G1-Gy)和源信号线，也叫做栅信号线(S1-Sx) 。
形成电源线(V1-Vx)。电源线(V1-Vx)的电位被称为电源电位。
在像素部分101中以阵列状态设置有多个像素104。图3表示像素104的放大图。在图3中，标号105代表开关TFT。开关TFT105的栅电极和用于输入栅信号的栅信号线(G1-Gy)中的一个栅信号线106相连。开关TFT105的源极区域和漏极区域中的一个和用于输入数字数据信号的源信号线(S1-Sx)中的一个源信号线107相连，而另一个区域和SRAM108的输入侧相连。SRAM108的输入侧和EL驱动TFT109的栅电极相连。
此外，EL驱动TFT109的源极区域和电源线(V1-Vx)中的一个电源线110相连，而漏极区域和EL元件111相连。
EL元件111包括阳极和阴极，以及被提供在阳极和阴极之间的EL层。当阳极和EL驱动TFT109的漏极区域相连时，即当阳极作为像素电极时，阴极作为相反电极。相反，当阴极和EL驱动TFT109的漏极区域相连时，即当阴极作为像素电极时，阳极作为相反电极。
注意在本说明中，相反电极的电位被称为相反电位。相反电极的电位和像素电极的电位之间的电位差是EL驱动电压，EL驱动电压被加于EL层上。
注意，在EL驱动TFT109的漏极区和EL元件111之间可以提供一个电阻体。通过提供所述电阻体，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流量可以被控制，可以消除EL驱动TFT的特性不一致的影响。对电阻体的结构没有限制，只要是一个呈现比EL驱动TFT的导通电阻的阻值足够大的阻值的元件即可。导通电阻的阻值是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ,50kΩ到1MΩ的范围更好)。使用具有高阻值的半导体层作为电阻有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。
下面说明本发明中使用的SRAM的结构。图4是SRAM的示例的电路图。SRAM具有两个p型沟道TFT和两个n型沟道TFT，并且p型沟道TFT的源极区域和电源Vddh的高压侧相连，而n型沟道TFT的源极区域和电源Vss的低压侧相连。一个p型沟道TFT和一个n型沟道TFT形成一对，因而在一个SRAM内具有两个p型沟道TFT和n型沟道TFT对。
p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域彼此相连。此外，p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极彼此相连。此时一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域被保持在和另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极相同的电位。一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输入输入信号Vin的输入侧，而另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输出输出信号Vout的输出侧。
SRAM被设计用于存储Vin，并输出Vout,Vout是Vin被反相的信号。换句话说，如果Vin是“Hi”，则Vout成为相应于Vss的“Lo”信号，并且如果Vin是“Lo”，则Vout成为相应于Vddh的“Hi”信号。
下面说明本发明的EL显示装置的驱动。此处说明按照n位数字驱动方法进行2n个灰度显示的情况。
图5表示本发明的EL显示装置的数字驱动期间的定时图。首先，一个帧周期(F)被分为n个子帧周期(SF1-SFn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期(F)。在普通的EL显示装置中，在一秒期间形成60或60以上的帧周期，并且在一秒期间显示60或60以上的图像。如果在一秒期间显示的图像数低于60，则例如图像抖动的问题成为显著的。注意，一个帧周期被进一步划分成的多个周期被称为子帧周期。随着灰度值数量的增加，一个帧周期被划分的数量也增加，因而驱动电路必须以高频驱动。
一个子帧周期被分为写周期(Ta)和显示周期(Ts)。写周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数字数据信号所需的时间，此外，显示周期(也被叫做导通周期)是指用于进行显示的时间间隔，其中按照数字数据信号确定EL元件是否发光。
n个子帧周期(SF1-SFn)的写周期(Ta1-Tan)的长度分别都是恒定的。每个子帧周期(SF1-SFn)的显示周期分别是(Ts1到Tsn)。
显示周期的长度被这样设置，使得Ts1∶Ts2∶Ts3∶…∶Ts(n-1)=20∶2-1∶2-2∶,…,∶2-(n-2)∶2-(n-1)。注意，SF1到SFn出现的次序可以是任意的。通过组合这些显示周期，可以在2n个灰度值当中提供所需的灰度显示。
首先，在写周期，相反电极的电位(相反电位)被保持和电源线(V1-Vx)的电位相同的值。相反电位的值可以和电源电位相同，其处于一个使EL元件不发光的范围内。注意，在所有的时间内，电源电位都被保持在恒定的电压上。此外，在本说明中，相反电位和电源电位之间的电位差被称为EL驱动电压。在写周期期间，最好EL驱动电压是0V，但是该电压可以是不致使EL元件发光的数量级的数值。
然后，按照输入到栅信号线G1的栅信号选择栅信号线G1。因此，所有和栅信号线G1相连的栅电极的开关TFT105都导通。数字数据信被同时输入到所有的源信号线(S1-Sx)。
数字数据信号具有“0”或“1”的信息。数字数据信号“0”或“1”中的一个具有电压Hi，而另一个具有电压Lo。
然后，被输入到源信号线(S1到Sx)的数字数据信号通过导通状态的开关TFTi05作为Vin被输入到SRAM108，并被存储。注意数字数据信号被输入到SRAM被称为输入数字数据信号。
接着，按照输入到栅信号线G2的栅信号选择栅信号线G2。因而使具有和栅信号线G2相连的栅电极的开关TFT105都处于导通状态。然后，数字数据信被同时输入到所有的源信号线(S1-Sx)。
然后，被输入到源信号线(S1到Sx)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT105作为Vin被输入到SRAM108，并被存储。
此外，按照顺序利用栅信号选择栅信号线G3-Gy，并重复上述操作。因此，数字数据信号被输入到所有像素，并且被输入的数字数据信号被存储在每个像素中。直到数字数据信号被输入到所有像素所用的时间间隔是写周期。
在完成写周期的同时，开始显示周期。当显示周期开始时，所有开关TFT105都处于截止状态。此时，相反电位相对于电源电位具有一个能够使EL元件发光的电位差。
被存储在SRAM中的数字数据信号作为Vout被从SRAM输出。作为Vout被从SRAM输出的数字数据信号被称为输出数字数据信号。输出数字数据信号是这样一种信号，其中输入的数字数据信号被反相，并且输出的数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极。
在输入数字数字数据具有信息“1”时，输出数字数据信号则包含“0”信息。在这种实施方式中，如果包含“0”信息的输出数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极，则EL驱动TFT109处于截止状态。因而EL元件111的像素电极的电位被保持和相反电位相同。结果，被输入含有“1”信息的数字数据信号的像素的EL元件111将不发光。
与此相反，在输入数字数字数据具有信息“0”时，输出数字数据信号则包含“1”信息。在这种实施方式中，如果包含“1”信息的输出数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极，则EL驱动TFT109处于导通状态。因而EL元件111的像素电极的电位被保持和电源电位相同。此外，在显示周期期间，相反电位相对于电源电位具有一个能够使EL元件发光的电位差。结果，被输入含有“0”信息的数字数据信号的像素的EL元件111将发光。
这样，按照数字数据信号的信息选择EL元件的发光状态或不发光状态，并且由所有像素同时进行显示。按照进行显示的所有像素，形成图像。像素进行显示的时间间隔被称为显示周期。
显示周期是从Ts1到Tsn的任何周期。此处在Tsn周期内预定像素导通。
再次开始写周期，并且在对所有像素输入数据信号之后，显示周期开始。此时周期Ts1到Ts(n-1)中任何一个成为显示周期。此处在Ts(n-1)周期期间预定像素导通。
在其余的n-2个子帧周期重复类似的操作，Ts(n-2),Ts(n-3),…，和Ts1依次被设置为显示周期，因而在各个子帧周期内预定像素导通。
在n个子帧周期出现之后，完成一个帧周期。通过使像素导通的显示时间间隔的长度相加，确定像素的灰度。例如，当n=8并且在所有显示周期期间都发光的情况下像素的的亮度取为100％，则当像素在Ts1和Ts2发光时，可以表示75％的亮度，当选择Ts3,Ts5和Ts8时，可以表示16％的亮度。
注意在本实施方式所示的EL显示装置驱动方法中，电源电位一直保持恒定，并且通过在写周期和显示周期改变相反电位使EL驱动电压的大小改变，因而控制从EL元件发出的光的数量。不过，本发明不限于这种结构，本发明的EL显示装置可以一直保持相反电位恒定，而可以改变像素电极的电位。换句话说，对于本实施方式的情况，相反电极的电位可以一直保持恒定，而通过在写周期和显示周期改变电源电位，按照EL驱动电压的改变，控制从EL元件发出的光的数量。
此外，在本实施方式中，在写周期期间，相反电位被保持在和电源电位相同的电位，因此，EL元件不发光，不过，本发明不限于这种结构。借助于使在相反电位和电源电位之间总是具有使EL元件发光的能够发光的值的电位差，在写周期期间也可以和在显示周期期间那样进行显示。不过，在这种情况下，整个子帧周期实际上成为在其中发光的周期，因此子帧周期的长度被这样设置，使得SF1∶SF2∶…,∶SFn=20∶2-1∶,…,∶2-(n-1)。利用上述结构，和在写周期内不发光的驱动方法相比，可以获得具有高亮度的图像。
按照上述结构，利用本发明，可以存储在写周期被输入到像素中的数字数据信号，直到显示周期结束。换句话说，防止由于开关TFT的漏电流而引起的被存储在EL驱动TFT的栅电极的电荷的减少，因而能够阻止由EL元件发出的光的亮度减少。
注意易失存储器使用TFT形成，因此，所述TFT可以和开关TFT以及EL驱动TFT类似地被形成。
在本发明中不需要存储电容器。当不形成存储电容器时，可以缩短对像素输入数字数据信号所需的时间的数量。因此，即使在时分灰度显示的数字驱动期间EL显示装置像素的数量增加，也可以控制写周期的长度，并因而可以把子帧周期缩短到某个程度，因而可以增加图像灰度的数量。
此外，在本本实施方式中，说明了利用非隔行扫描进行装置驱动的例子，但是，也可以进行隔行扫描。
下面说明本发明的实施例。下面说明本发明在实施例1中使用的和图4所示的结构不同的SRAM的结构。
图6是实施例1的SRAM的等效电路图。SRAM具有两个n型沟道TFT和两个电阻。一个n型沟道TFT和一个电阻形成一对，在一个SRAM内具有两个n型沟道TFT和电阻对。n型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧Vddh相连，n型沟道TFT的漏极区域通过电阻和电源的低压侧Vss相连。
n型沟道TFT的漏极区域的电位被保持和另一个n型沟道TFT的栅电极的电位相同。一个n型沟道TFT漏极区域是用于输入输入信号Vin的输入侧，另一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输出输出信号Vout的输出侧。
SRAM被设计用于存储Vin，并输出Vout，在Vout中，Vin被反相。换句话说，如果Vin是“Hi”，则Vout相应于Vss的“Lo”信号，并且如果Vin是“Lo”，则Vout成为相应于Vddh的“Hi”信号。
利用图6所示的SRAM，可以和在形成n型沟道TFT的同时形成电阻，并因此不必形成p型沟道TFT。和图4所示的SRAM相比，可以减少制造步骤。
下面说明和图4与图6不同的本发明使用的SRAM的结构。
图19所示为实施例1的SRAM的一个单独的例子的等效电路图。SRAM具有两个p型沟道TFT和两个电阻。一个p型沟道TFT和一个电阻形成一对，在一个SRAM内具有两个p型沟道TFT和电阻对。p型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧Vddh相连，p型沟道TFT的漏极区域通过电阻和电源的低压侧Vss相连。
p型沟道TFT的漏极区域的电位被保持和另一个p型沟道TFT的栅电极的电位相同。一个p型沟道TFT漏极区域是用于输入输入信号Vin的输入侧，另一个p型沟道TFT的漏极区域是用于输出输出信号Vout的输出侧。
SRAM被设计用于存储Vin，并输出Vout，在Vout中，Vin被反相。换句话说，如果Vin是“Hi”，则Vout相应于Vss的“Lo”信号，并且如果Vin是“Lo”，则Vout成为相应于Vddh的“Hi”信号。
利用图19所示的SRAM，可以和在形成p型沟道TFT的同时形成电阻，并因此不必形成n型沟道TFT。和图4所示的SRAM相比，可以减少制造步骤。
下面说明和图4与图6以及图19不同的本发明使用的SRAM的结构。
图20A所示为实施例1的SRAM的一个单独的例子的等效电路图。SRAM具有一个p型沟道TFT，两个n型沟道TFT和一个电阻。两个n型沟道TFT的源极区域和电源的低压侧Vss相连。两个n型沟道TFT当中的一个n型沟道TFT的漏极区域和p型沟道TFT的漏极区域相连，另一个n型沟道TFT的漏极区域通过电阻和电源的高压侧Vddh相连。此外p型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧Vddh相连。
每个n型沟道TFT的漏极区域的电位被保持和另一个n型沟道TFT的栅电极的电位相同。一个n型沟道TFT漏极区域是用于输入输入信号Vin的输入侧，另一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输出输出信号Vout的输出侧。
SRAM被设计用于存储Vin，并输出Vout，在Vout中，Vin被反相。换句话说，如果Vin是“Hi”，则Vout相应于Vss的“Lo”信号，并且如果Vin是“Lo”，则Vout成为相应于Vddh的“Hi”信号。
图20B所示为实施例1的SRAM的一个单独的例子的等效电路图。SRAM具有一个n型沟道TFT，两个p型沟道TFT和一个电阻。两个p型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧Vddh相连。两个p型沟道TFT当中的一个p型沟道TFT的漏极区域和n型沟道TFT的漏极区域相连，另一个n型沟道TFT的漏极区域通过电阻和电源的低压侧Vss相连。此外，n型沟道TFT的源极区域和电源的低压侧Vss相连。
每个p型沟道TFT的漏极区域的电位被保持和另一个p型沟道TFT的栅电极的电位相同。一个p型沟道TFT漏极区域是用于输入输入信号Vin的输入侧，另一个p型沟道TFT的漏极区域是用于输出输出信号Vout的输出侧。
SRAM被设计用于存储Vin，并输出Vout，在Vout中，Vin被反相。换句话说，如果Vin是“Hi”，则Vout相应于Vss的“Lo”信号，并且如果Vin是“Lo”，则Vout成为相应于Vddh的“Hi”信号。在实施例2中，将说明按照本发明的EL显示装置的像素的结构。
在按照本发明的EL显示装置的像素部分上，多个像素被设置成阵列型的结构。图7A表示像素的电路图的一个例子。
在像素1000中，提供有开关TFT1001，如图13A所示。注意，在本发明中，作为开关TFT1001，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。在图7A中，使用n型沟道TFT作为开关TFT1001。
开关TFT1001的栅电极和栅信号线1002相连，用于输入栅信号。开关TFT1001的源极区域和漏极区域中的一个和源信号线(也称为数据信号线)1003相连，用于输入数字数据信号，而另一个和SRAM1008的输入侧相连。SRAM1008的输出侧和EL驱动TFT1004的栅电极相连。
SRAM1008的电路如图4,6和20所示，但是也可以使用其它的电路。
EL驱动TFT1004的源极区域和电源线1005相连，而漏极区域和EL元件1006相连。
EL元件1006包括阳极，阴极，和被提供在阳极和阴极之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1004的源极区域和EL元件1006的阳极相连，与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1004的漏极区域和EL元件1006的阴极相连。
注意，作为EL驱动TFT1004，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。不过，在EL元件的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1004是p型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1004是n型沟道TFT。在图7A中，使用p型沟道TFT作为EL驱动TFT1004。EL元件的阳极是像素电极，而阴极是相反电极。
此外，不需要提供电容器用于在开关TFT1001处于非选择的状态下(截止状态)保持EL驱动TFT1004的栅电压，因为在本发明中的像素中提供有SRAM1008。在提供有电容器的情况下，电容器被连接在开关TFT1001的不和源信号线相连的源极区域或漏极区域以及电源线1005之间。在图7A所示的电路图中，电源线1005和源信号线1003平行地设置。
此外，在EL驱动TFT1004的有源层中可以提供LDD区域，并且可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和栅电极通过栅绝缘膜重叠。当EL驱动TFT1004是n型沟道TFT或p型沟道TFT时，Lov区域被形成在有源层的漏极区域侧，结果，在EL驱动TFT1004的栅电极和Lov区域之间可以另外形成电容，并且可以保持EL驱动TFT1004的栅电压。具体地说，在EL驱动TFT1004是n型沟道TFT的情况下，在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，结果可以使导通电流增加。
注意，在图7A所示电路图中，或者开关TFT1001或者EL驱动TFT1004可以被制成多栅结构(一种具有两个或多个串联连接的沟道形成区域的有源层的结构)。借助于把开关TFT1101制成多层结构，可以减少截止电流。
此外，在EL驱动TFT被制成多栅结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
在图7A中，虽然电源线1005和源信号线1003没有相互重叠，如果它们被形成在不同的层中，则它们可以通过绝缘膜重叠。在这种情况下，像素部分被更精确地形成，因为电源线1005和源信号线1003共用一个专用的区域。
下面图7B表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图7B中，在像素1100中提供有开关TFT1101。注意，在本发明中，作为开关TFT1101，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。在图7B中，使用n型沟道TFT作为开关TFT1101。开关TFT1101的栅电极和栅信号线1102相连，用于输入栅信号。开关TFT1101的源极区域和漏极区域中的一个和数据信号线(也称为源信号线)1103相连，用于输入数字数据信号，而另一个和SRAM1108的输入侧相连。SRAM1108的输出侧和EL驱动TFT1104的栅电极相连。
SRAM1008的电路如图4,6和20所示，但是也可以使用其它的电路。
此时，EL驱动TFT1104的源极区域和电源线1105相连，而漏极区域和EL元件1106相连。
EL元件1106包括阳极，阴极，和被提供在正层和负层之间的EL层。注意，在本发明中，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1104的漏极区域和EL元件1106的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1104的漏极区域和EL元件1106的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1104，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。不过，在EL元件的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1104是p型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1106的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1104是n型沟道TFT。在图7B中，使用p型沟道TFT作为EL驱动TFT1104。EL元件1106的阳极是像素电极，其阴极是相反电极。
此外，不需要提供电容器用于在开关TFT1101处于非选择的状态下(截止状态)保持EL驱动TFT1104的栅电压。因为在本发明中在像素中提供有SRAM1008。在提供有电容器的情况下，电容器被连接在开关TFT1101的不和源信号线相连的源极区域或漏极区域以及电源线1105之间。在图7B所示的电路图中，电源线1105和源信号线1102平行地设置。
此外，在EL驱动TFT1104的有源层中可以提供LDD区域，使得可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和栅电极通过栅绝缘膜重叠。当EL驱动TFT1104是n型沟道TFT或p型沟道TFT时，Lov区域被形成在在有源层的漏极区域侧，结果，在EL驱动TFT1004的栅电极和Lov区域之间可以形成电容，因而可以存储EL驱动TFT1004的栅电压。具体地说，在EL驱动TFT1004是n型沟道TFT的情况下，通过在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，可以使导通电流增加。
注意，在图7B所示电路图中，或者开关TFT1101或者EL驱动TFT1104可以被制成多栅结构。通过使开关TFT形成多栅结构，可以减少截止电流。
此外，在EL驱动TFT被制成多栅结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
在图7B中，虽然电源线1105和源信号线1102没有相互重叠地被提供，如果它们被形成在不同的层中，则它们可以通过绝缘膜相互重叠地被提供。在这种情况下，像素部分被更精确地形成，因为电源线1105和源信号线1102共用一个专用的区域。
图8A表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图8A中，像素1200和像素1210彼此相邻，在图8A中，标号1201和1211表示开关TFT。注意，在本发明中，作为开关TFT1201和1211，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。在图8A中，使用n型沟道TFT作为开关TFT1001和1211。开关TFT1201、1211的栅电极和栅信号线1202相连，用于输入栅信号。开关TFT1201、1211的源极区域和漏极区域中的一个和源信号线相连，用于输入数字数据信号1203或1204，而另一个分别和SRAM1208、1218的输入侧相连。SRAM1208、1218的输出侧分别和EL驱动TFT1204、1214的栅电极相连。
SRAM1208和1218的电路如图4,6和20所示，但是也可以使用其它的电路。
然后，EL驱动TFT1204、1214的源极区域和漏极区域中的一个和电源线1220相连，而另一个分别和EL元件1205、1215相连。用这种方式，在本实施例中，两个相邻的像素共用一个电源线1220。结果，和图7所示的结构相比，可以减少电源线的数量。当相对于整个像素部分的布线率小时，在沿着EL层发光的方向提供导线的情况下，可以抑制由导线引起的光屏蔽。
EL元件1205和1215包括阳极，阴极，和被分别提供在阳极和阴极之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1204、1214的源极区域或者漏极区域和EL元件1205、1215的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1204、1214的漏极区域和EL元件1205、1215的阴极相连。
注意，作为EL驱动TFT1204、1214，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。不过，在EL元件1205、1215的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1204、1214是p型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1205、1215的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1204、1214是n型沟道TFT。在图8A中，使用p型沟道TFT作为EL驱动TFT1204、1214。EL元件1205、1215的阳极是像素电极，其阴极是相反电极。
此外，在开关TFT1201、1211处于非选择的状态下(截止状态)，不需提供电容器用于保持EL驱动TFT1204、1214的栅电压。因为在本发明中提供有SRAM1208、1218。在提供电容器的情况下，电容器可以被连接在不和源信号线相连的源极区域或漏极区域一侧以及电源线1220之间。
此外，在EL驱动TFT1204、1214的有源层中可以提供LDD区域，因而，可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和栅电极通过栅绝缘膜重叠。当EL驱动TFT1204是n型沟道TFT或者是p型沟道TFT时，Lov区域被形成在有源层的漏极区域侧，结果，在EL驱动TFT1204以及1214的栅电极和Lov区域之间也可以形成电容，因而可以存储EL驱动TFT1204、1214的栅电压。具体地说，在EL驱动TFT1204、1214是n型沟道TFT的情况下，通过在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，可以使导通电流增加。
注意，在图8A所示电路图中，或者开关TFT1201、1211或者EL驱动TFT1204、1214可以被制成多栅结构。通过使开关TFT1201、1211被制成多栅结构可以减少截止电流。
此外，尽管未作图示，但在EL驱动TFT被制成多栅结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
图8A表示按照本发明的像素的电路图的另一个例子。在图8B中，像素1300和像素1310彼此相邻，在图8B中，标号1301和1311表示开关TFT。注意，在本发明中，作为开关TFT1301和1311，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。在图8B中，使用n型沟道TFT作为开关TFT1301和1311。开关TFT1301、1311的栅电极和栅信号线1302、1312相连，分别用于输入栅信号。开关TFT1301、1311的源极区域和漏极区域中的一个和源信号线1303相连，用于输入数字数据信号，而另一个分别和SRAM1308、1318的输入侧相连。SRAM1308、1318的输出侧分别和EL驱动TFT1304、1314的栅电极相连。
SRAM1308和1318的电路如图4,6和20所示，但是也可以使用其它的电路。
然后，EL驱动TFT1304、1314每个的源极区域和电源线1320相连，而漏极区域分别和EL元件1305、1315相连。用这种方式，在本实施例中，两个相邻的像素共用一个电源线1320。结果，和图7所示的结构相比，可以减少电源线的数量。当相对于整个像素部分的布线率小时，在沿着EL层发光的方向提供导线的情况下，可以抑制由导线引起的光屏蔽。在图8B所述的电路图中，电源线1320和栅信号线1302、1312平行地被提供。
EL元件1305和1315包括阳极，阴极，和被分别提供在阳极和阴极之间的EL层。注意，按照本发明，在阳极是像素电极阴极是相反电极的情况下，EL驱动TFT1304、1314的漏极区域和EL元件1305、1315的阳极相连。与此相反，在阳极是相反电极而阴极是像素电极的情况下，EL驱动TFT1304、1314的漏极区域和EL元件1305、1315的阴极相连。注意，作为EL驱动TFT1304、1314，可以使用n型沟道TFT或p型沟道TFT。不过，在EL元件1305、1315的阳极是像素电极而阴极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1304、1314是p型沟道TFT。此外，与此相反，在EL元件1305、1315的阴极是像素电极而阳极是相反电极的情况下，最好EL驱动TFT1304、1314是n型沟道TFT。在图8B中，使用p型沟道TFT作为EL驱动TFT1304、1314。EL元件1305、1315的阳极是像素电极，其阴极是相反电极。
此外，在开关TFT1301、1311处于非选择的状态下(截止状态)，不需提供电容器用于保持EL驱动TFT1304、1314的栅电压。因为在本发明中提供有SRAM1308、1318。在提供电容器的情况下，电容器可以被连接在不和源信号线相连的源极区域或漏极区域一侧以及电源线1320之间。
此外，在EL驱动TFT1304、1314的有源层中可以提供LDD区域，从而，可以形成这样一个区域(Lov区域)，其中LDD区域和栅电极通过栅绝缘膜重叠。当EL驱动TFT1304和1314是n型沟道TFT或者是p型沟道TFT时，Lov区域被形成在有源层的漏极区域侧，结果，在EL驱动TFT1304以及1314的栅电极和Lov区域之间也可以形成电容，因而可以存储EL驱动TFT1304、1314的栅电压。具体地说，在EL驱动TFT1304、1314是n型沟道TFT的情况下，通过在有源层的漏极区域的一侧形成Lov区域，可以使导通电流增加。
注意，在图8B所示电路图中，或者开关TFT1301、1311或者EL驱动TFT1304、1314可以被制成多栅结构。通过使图8B所示的开关TFT被制成多栅结构，可以减少截止电流，并且不用电容器便可以保持EL驱动TFT1304和1314的栅电压。
此外，在EL驱动TFT被制成多栅结构的情况下，可以抑制由于发热而引起的EL驱动TFT的劣化。
注意，在本实施例中，在具有EL驱动TFT的漏极区域的EL元件的像素电极之间可以提供一个电阻。通过提供所述电阻，从EL驱动TFT提供给EL元件的电流的数量可以被控制，借以避免EL驱动TFT的特性对变化的影响。所述电阻可以是一个呈现比EL驱动TFT的导通电阻的阻值足够大的阻值的元件。因此，所述的或类似的结构没有以任何方式限制。注意，导通电阻的阻值是指当TFT导通时流过的漏极电流除TFT的漏极电压而获得的值。所述的电阻的阻值可以在1kΩ到50MΩ的范围内选择(最好10kΩ到10MΩ,50kΩ到1MΩ的范围更好)。当使用具有高阻值的半导体层作为电阻时，有助于电阻的制造，因而最好使用这种半导体层。在实施例3中说明使用本发明制造EL显示装置的一个例子。
图9A是使用本发明的EL显示装置的顶视图。在图9A中，标号4010是底板，4011是像素部分，4012是源信号侧驱动电路，4013是栅信号侧驱动电路。驱动电路经过引线4014-4016借助于FPC4017和外部设备相连。
覆层材料6000，密封材料(也叫做壳体材料)7000以及气密密封材料(第二密封材料)7001被这样形成，使得至少包围像素部分，最好此时包围驱动电路和像素部分。
此外，图9B是本发明的EL显示装置的截面结构。驱动电路TFT4022(注意图中所示为n型沟道TFT和p型沟道TFT组合而成的CMOS电路)，像素部分TFT4023(注意图中只示出了用于控制流过EL元件的电流的EL驱动TFT)被形成在底板4010的底膜4021上。可以使用已知的结构形成TFT(顶栅结构或底栅结构)。
在驱动电路TFT4022和像素部分TFT4023被完成之后，在由树脂材料制成的中间层绝缘膜(校平膜)4026上形成像素电极4027。像素电极由透明的导电膜制成，用于和像素TFT4023的漏极实现电连接。可以使用氧化铟和氧化锡的化合物(叫做IT0)或氧化铟和氧化锌的化合物作为透明导电膜。在形成像素电极4027之后，形成绝缘膜4028，并在像素电极4027上形成开口部分。
接着形成EL层4029。EL层4029通过自由组合已知的EL材料(例如空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子注入层、和电子输送层)可以具有多层结构或者具有单层结构。可以使用已知的技术确定使用哪一种结构。此外，作为EL材料，具有低分子材料和高分子(聚合物)材料。当使用低分子材料时，使用汽化方法，但是当使用高分子材料时，也可以使用简单的方法，例如旋转涂敷，印刷和喷墨印刷。
在实施例3中，使用荫罩利用蒸发形成EL层。通过使用荫罩形成每个像素的能够发出不同波长的光的发光层(红色发光层，绿色发光层和蓝色发光层)，便能够进行彩色显示。此外，也可以使用例如组合电荷耦合层(CCM)和彩色滤光器的方法以及组合白色发光层和彩色滤光器的方法。当然，也可以制成发单色光的EL显示器件。
在形成EL层4209之后，在EL层上形成阴极4030。最好尽可能多地除去在阴极4030和EL层4029之间的界面中存在的湿气或氧气。因此需要使用在惰性气体或真空内淀积EL层4029和阴极4030的方法。在实施例3中，通过使用多室方法(成组工具法)膜淀积设备可以淀积上述的膜。
注意在实施例3中使用LiF(氟化锂)膜和AI(铝)膜的多层结构作为阴极4030。具体地说，通过蒸发在EL层4029上形成1nm厚的氟化锂膜，在所述氟化锂膜上形成300nm厚的铝膜。当然也可以使用MgAg电极，这是一种已知的阴极材料。然后，把引线4016连接到标号4031表示的区域中的阴极4030上。引线4016是用于向阴极4030提供预定的电压的电源线，并通过导电膏材料4032和FPC4017相连。
为了使阴极4030和在标号4031所示的区域内的引线4016实现电连接，需要在中间层绝缘膜4026和绝缘膜4028中形成连接孔。连接孔可以在刻蚀中间层绝缘膜4026时(当形成像素电极的连接孔时)以及在刻蚀绝缘膜4028时(在形成EL层之前形成开口部分时)被形成。此外，当刻蚀绝缘膜4028时，可以自始至终和中间层绝缘膜4026同时进行刻蚀。在这种情况下，可以形成好的连接孔，只要中间层绝缘膜4026和绝缘膜4028由同一种树脂材料制成。
钝化膜6003，填充材料6004和覆层材料6000被形成，用于覆盖被这样制成的EL元件的表面。
此外，密封材料7000被形成在覆层材料6000和底板4010之间，使得包围EL元件部分，并且气密性密封材料(第二密封材料)7001被形成在密封材料7000的外侧。
填充材料6004作为黏合剂用于粘合覆层材料6000。可以使用PVC(聚氯乙烯)，环氧树脂，硅酮树脂，PVB(聚乙烯醇缩丁醛)和EVA(乙烯醋酸乙烯酯)作为填充材料6004。最好在填充材料6004内部设置干燥剂，以便可以继续维持湿气吸收作用。
此外，填充材料6004内可以提供隔离物。隔离物可以是粉末状物质，例如BaO，使隔离物本身具有吸湿作用。
当使用隔离物时，钝化膜6003可以减轻隔离物的压力。此外，可以和钝化膜6003分开地形成一种膜例如树脂膜，用于减轻隔离物的压力。
此外，可以使用玻璃板，铝板，不锈钢板，FPR(纤维玻璃加强塑料)板，PVF(聚氟乙烯(polyvinyl fluoride))膜，聚酯薄膜(Mylar膜)，聚酯膜和丙烯酸膜作为覆层材料6000。注意如果使用PVB或EVA作为填充材料6004，则最好使用具有这样结构的板，其中几十微米厚度的铝箔被PVF膜或Mylar膜夹在中间。
不过，根据EL器件发射的光的方向(光辐射方向)，覆层材料6000需要具有光透射性能。
此外，引线4016通过密封材料7001和底板4010之间的间隙和FPC4017电气相连。注意虽然此处之说明了引线4016，但是引线4014和4015也以类似方式通过密封材料7001和密封材料7000的下方和FPC4017电气相连。
在图9A和9B中，在形成填充材料6004之后，粘结覆层材料6000，并且密封材料被如此附连，使得盖住填充材料6004的横向表面(暴露的表面)，不过，填充材料6004也可以在附连覆层材料6000和密封材料7000之后被形成。在这种情况下，通过由底板4010，覆层材料6000和密封材料7000形成的间隙形成填充材料注入孔。使间隙处于真空状态(压力等于或小于10-2托)，并且在把注入孔浸在盛有填充材料的容器中之后，使间隙外部的气压大于间隙内的气压，因而使填充材料进入间隙。
下面使用图10A和10B说明具有和图9A、9B所示的结构不同的EL显示装置的制造方法的例子。和图9A,9B中相同的标号表示相同的部件，因而省略这些部件的说明。
图10A是实施例3的EL显示装置的顶视图，图10B是在图10A中沿线A-A’取的截面图。
按照图9A和图9B，通过形成覆盖EL元件的钝化膜6003的步骤进行制造。
此外，填充材料6004被这样构成，使得其覆盖EL元件。填充材料6004也作为用于粘结覆层材料6000的黏合剂。可以使用PVC(聚氯乙烯)，环氧树脂，硅酮树脂，PVB(聚乙烯醇缩丁醛)和EVA(乙烯醋酸乙烯酯)作为填充材料6004。最好在填充材料6004内部设置干燥剂，以便可以继续维持湿气吸收作用。
此外，填充材料6004内可以提供隔离物。隔离物可以是粉末状物质，例如BaO，使隔离物本身具有吸湿作用。
当使用隔离物时，钝化膜6003可以减轻隔离物的压力。此外，可以和钝化膜6003分开地形成一种膜例如树脂膜，用于减轻隔离物的压力。
此外，可以使用玻璃板，铝板，不锈钢板，FPR(纤维玻璃加强塑料)板，PVF(聚氟乙烯(polyvinyl fluoride))膜，聚酯薄膜(Mylar膜)，聚酯膜和丙烯酸膜作为覆层材料6000。注意如果使用PVB或EVA作为填充材料6004，则最好使用具有这样结构的板，其中几十微米厚度的铝箔被PVF膜或Mylar膜夹在中间。
不过，根据EL器件发射的光的方向(光辐射方向)，覆层6000需要具有光透射性能。
在使用填充材料6004粘结覆层材料6000之后，如此附连框架材料6001，使得覆盖填充材料6004的横向表面(暴露的表面)。框架材料6001借助于密封材料(其作为黏合剂)6002被粘结。此处最好使用光硬化树脂作为密封材料6002，但是只要EL层的耐热特性允许，可以使用热硬化树脂。注意密封材料6002最好是尽可能不透湿气和氧气的材料。此外，在密封材料6002的内部也可以添加干燥剂。
引线4016通过密封材料6002和底板4010之间的间隙和FPC4017进行电连接。注意虽然此处之说明了引线4016，但是引线4014和4015也以类似方式通过密封材料6002的下方和FPC4017电气相连。
注意在形成图10A和图10B中的填充材料6004之后，粘结覆层材料6000，并且框架材料被如此附连，使得盖住填充材料6004的横向表面(暴露的表面)，不过，填充材料6004也可以在附连覆层材料6000和框架材料6001之后被形成。在这种情况下，通过由底板4010，覆层材料6000和框架材料6001形成的间隙形成填充材料注入孔。使所述间隙处于真空状态(压力等于或小于10-2托)，并且在把注入孔浸在盛有填充材料的容器中之后，使间隙外部的气压大于间隙内的气压，因而使填充材料进入间隙。
注意可以通过和实施例1或实施例2的结构自由组合来实现实施例3的结构。像素部分的更详细的截面结构如图11所示。利用已知的方法制造在底板3501上形成的开关TFT3502。在实施例4中使用双栅结构。注意虽然在实施例4中使用双栅结构，但是也可以使用单栅结构，三栅结构和具有较多栅的多栅结构。此外，在图中没有示出SRAM的TFT，以便简化实施例4的说明，但是也可以使用和开关TFT以及EL驱动TFT相同的结构。
EL驱动TFT3503是n型沟道TFT，其使用已知的方法制造。开关TFT3502的漏极引线35通过引线36和SRAM(图中没有示出)的输入侧实现电连接。此外，由标号38表示的引线是用于使开关TFT3502的栅电极39a,39b电气相连的栅信号线。
在图中所示的实施例4中的EL驱动TFT3503是单栅结构，但是也可以使用其中多个TFT串联连接的多栅结构。此外，也可以使用这样的结构，其中多个TFT并联连接，实际上分为多个沟道形成区域，并且可以以高的效率进行热辐射。
此外，漏极引线40和电源线(图中没有示出)相连，因而总是被施加恒定的电压。
在开关TFT3502和EL驱动TFT3503上形成第一钝化膜41，并在其顶上由绝缘树脂膜形成校平膜42。使用校平膜42校平由于TFT而产生的台阶是极为重要的。在稍后形成的EL层极薄，因而有时产生有缺陷的光发射。因此，形成具有尽可能平的表面的EL层，最好在像素电极之前进行校平。
此外，标号43表示由具有高的反射率的导电膜制成的像素电极(EL元件的阴极)，其和EL驱动TFT3503的漏极电气相连。最好使用低电阻的导电膜例如铝合金膜，铜合金膜，和银合金膜或这些膜的层叠膜。当然，也可以使用具有其它的导电膜的层叠结构。
此外，在由凸起44a,44b形成的槽(相应于一个像素)的中部形成发光层45，其由绝缘膜(最好是树脂膜)构成。注意此处图中只示出了一个像素，但是可以被分成相应于每种颜色红蓝绿(R,G,B)的发光层。使用δ共轭聚合物材料作为有机EL材料。一般地说，可以使用聚对苯基苯酚烯(Polyparaphenylene vinylenes(PPV))，聚乙烯咔唑(polyvinyl carbazoles(PVK))和聚荧烷(polyfluoranes)。
注意，有几种类型的PPV有机EL材料，例如可以使用在Schenk,H.,Becket,H.,GEL元件ed,O.,Kluge,E.,Crater,W.,andSpreitzer,H.,“Polymers for Light Emitting Diodes(发光二极管的聚合物)”Euro Dispay Proceedings,1999,pp.33-7和日本专利申请公开10-92576中记录的材料。这些文章的全文在此列为参考。
作为特定的发光层，可以使用氰基聚苯乙烯(cyanopolyphenylenevinylene)作为红光发射层，使用聚苯乙烯(polyphenylenevinylene)作为绿光发射层，使用聚苯乙烯(polyphenylenevinylene)和多烷苯烯(polyalkylphenylene)作为蓝光发射层。膜厚可以在30和150nm之间(最好在40和100nm之间)。
不过，上述的例子只是可以用作发光层的有机EL材料的一个例子，并不限于使用这些材料。可以通过自由组合发光层，电荷输送层，和电荷注入层来形成EL层(一种进行发光并进行载流子运动的层)。
例如实施例4说明了使用聚合物材料作为发光层的一个例子，但是，也可以使用低分子有机EL材料。此外，也可以使用无机材料例如碳化硅作为电荷输送层或电荷注入层。可以使用已知的材料作为这些有机EL材料和无机材料。
在实施例4中，使用一种多层结构的EL层，其中在发光层45上形成由PEDOT(聚噻吩(polythiophene))或PAni(聚苯胺(polyaniline))制成的空穴注入层46。然后，在空穴注入层46上利用透明的导电膜形成阳极47。在实施例4中，由发光层45产生的光向着上表面辐射(朝向TFT的顶部)，因而阳极必须是透光的。可以使用氧化铟或氧化锡的混合物或者氧化铟和氧化锌的混合物作为透明导电膜。不过，因为其在形成耐热性低的发光层和空穴注入层之后被形成，所以最好使用可以在尽可能低的温度下进行淀积的材料。
在形成阳极47时，EL元件3505便告完成。注意此处所指的EL元件3505由像素电极(阴极)43，发光层45，空穴注入层46和阳极47制成。像素电极43几乎处于像素的区域内，因而，整个像素作为一个EL器件。因此，发光效率极高，使得可以进行亮的图像显示。
此外，在实施例4中然后在阳极47上形成第二钝化膜48。最好使用氮化硅膜或氧化的氮化硅膜作为第二钝化膜48。其目的是使EL元件和外部隔离，并阻止由于有机的EL材料的氧化而劣化，并控制从有机的EL材料发出的气体。因而可以提高EL显示装置的可靠性。
实施例4的EL显示屏具有由图11所示的结构的像素构成的像素部分，并具有截止电流值足够低的开关TFT和能够很好地耐受热载体注入的EL驱动TFT。因此可以获得具有高的可靠性的EL显示屏，可以实现好的图像质量。
注意实施例4的结构可以通过使其和实施例1-3的任何结构自由组合来实现。在实施例5中说明一种结构，其中在实施例4所示的像素部分中的EL元件3505的结构被倒置。利用图12说明这种结构。注意图12的结构和图11的结构之间的区别仅仅在于EL元件部分和EL驱动TFT，因此省略其它部分的说明。此外为了简化实施例5的说明，图中没有示出SRAM的TFT，不过其可以使用和开关TFT以及EL驱动TFT相同的结构。
在图12中，EL驱动TFT3503是p型沟道TFT，其可以使用已知的方法进行制造。
在实施例5中使用透明的导电膜作为像素电极(阴极)50。具体地说，使用由氧化铟和氧化锌的混合物构成的导电膜。当然也可以使用由氧化铟和氧化锡的混合物制成的导电膜。
在利用绝缘膜形成凸起51a,51b之后，通过溶液涂敷由聚乙烯咔唑形成发光层52。由钾的乙酰丙酮化物(potassium acetylacetonate(acacK))在发光层上形成电子注入层53，并由铝合金制成阴极54。在这种情况下，阴极54也作为钝化膜。这样便制成了EL元件3701。
由发光层52发出的光向着底板辐射，如图中的箭头所示，在实施例5中在底板上形成有TFT。
注意实施例5的结构可以通过使其和实施例1-3的任何结构自由组合来实现。在本发明的EL显示装置中的EL元件的EL层中使用的材料不限于有机EL材料，本发明可以使用无机EL材料来实现。不过，所述无机EL材料具有极高的驱动电压，因此，必须使用具有这样的耐压特性，使得能够承受这种高的电压的TFT。
此外，如果在将来研制出具有较低的驱动电压的EL材料，则可以把这种材料应用于本发明。
因此，本实施例的结构可以和实施例1-5的任何一个结构自由组合。在本发明中，用作EL层的有机材料可以是低分子有机材料或者是聚合物(高分子)有机材料。作为低分子材料，已知的主要有Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinolylite-aluminum)或TPD(三苯胺的衍生物)(triphenylamine derivative)。作为聚合物有机材料，可以给出π-共聚物材料，例如PPV(聚亚苯基亚乙烯(polyphenylene vinylene))，PVK(聚乙烯咔唑(po1yvinyl-carbazole))或聚碳酸酯。
聚合物(高分子)有机材料可以利用简单的薄膜成形方法被形成，例如旋转涂覆方法(也叫做溶液涂覆方法)，分配方法，印刷方法和喷墨方法等。聚合物有机材料和低分子有机材料相比，具有高的耐热性。
此外，在被包括在本发明的EL显示装置的EL元件中的EL层具有电子输送层和正空穴输送层的情况下，电子输送层和正空穴输送层可以由无机材料制成，例如由非晶硅或非晶Si1-xCx或其类似物构成的非晶半导体材料制成。
在非晶半导体中，具有大的俘获电平，同时，非晶半导体在其和其它层接触的界面上形成大量的接口电平。结果，EL元件可以在低的电压下发光，同时，可以试图提供高的亮度。
此外，掺杂剂(杂质)被加入有机EL层中，因而可以改变有机EL层发出的光的颜色。这些掺杂剂包括DCM1，尼罗红，lubren，香豆素6,TPB和quinaquelidon。
此外，本实施例的结构可以和实施例1到6中任何一种结构自由组合[实施例8]在本实施例中，利用图13-16说明同时制造像素部分的开关TFT和EL驱动TFT以及SRAM TFT的方法。关于SRAM TFT，为了简明，图中分别示出了构成SRAM TFT的n型沟道TFT和p型沟道TFT。此外，在像素部分周围的像素部分的TFT和驱动电路部分的TFT可以同时被形成。
首先，制备底板501，在其表面上设置底膜(未示出)，如图13A所示。在本实施例中，厚度为200nm的氮化氧化硅膜和厚度为100nm的另一个氮化氧化硅膜被层叠在晶体玻璃上并用作底膜。此时，最好在接触晶体玻璃底板的膜中氮的浓度被保持为10-25重量％。当然，可以在石英底板上直接形成元件而不用任何底膜。
此后，通过已知的膜形成方法在底板501上形成厚度为45nm的无定形硅膜502。不必限制于无定形硅膜。而是，在本实施例中，可以使用具有无定形结构的半导体膜(包括微晶半导体膜)。其中也可以使用具有无定形结构的合成半导体膜，例如无定形硅锗膜。
关于从此处到图13C的步骤，可以完全引用由本申请人1998年申请的日本待审专利公开2477735。该专利的全文在此列为参考。该专利公开中披露了一种关于使半导体膜晶体化的方法，其中使用例如Ni元素作为催化剂。
首先，形成具有开孔503a和503b的保护膜504。在本实施例中，使用厚度为150nm的氧化硅膜。通过旋转涂覆方法在保护膜504上形成含有Ni的层505(含镍的层)。关于含有镍的层的形成，可以参考上述的专利公开。
此后，如图13B所示，在惰性气体内在570℃下进行14小时的热处理。此时，晶体化从和Ni接触的区域506a,506b(以后叫做Ni添加区域)开始和底板平行地进行。结果，形成具有晶体结构的多晶硅膜507，其中聚集着杆状的晶体并形成线。
此后，如图13C所示，属于第15族的一种元素(最好是磷)被添加到Ni添加区域506a,506b，同时剩下保护膜504作为掩模。因而形成以高的浓度添加有磷的区域508a,508b(以后叫做磷添加区域)。
此后，在惰性气体中在600℃下进行12小时的热处理，如图13C所示。通过所述热处理除去在多晶硅膜507中的Ni。并且几乎所有的Ni最后被磷添加区域508a,508b捕获，如箭头所示。据认为这是由磷引起的金属元素(在本实施例中是Ni)的聚集效应而产生的现象。
利用这种处理，在多晶硅膜509中含的镍的浓度被减少到至少2×1017原子/cm3，这是由SIMS(二级离子质谱仪)测量的。虽然镍是半导体的致命物质，但是当其被减少到这一数量时对TFT的特性没有负面影响。此外，因为这个浓度是当前SIMS分析的测量极限，实际上，其具有更低的浓度(小于2×1017原子/cm3)。
这样可以获得被催化剂晶体化并使催化剂减少到不影响TFT的操作的多晶硅膜509。此后，通过成形处理只形成使用多晶硅膜509的有源层510-513。此时，应当通过使用上述的多晶硅膜形成在随后的成形中进行掩模对准所用的标记(图13D)。
此后，通过等离子体CVD方法形成厚度为50nm的氮化氧化硅膜，如图13E所示，然后，在氧化环境中在950℃下进行1小时的热处理和热氧化处理。氧化气体可以是氧气或者是其中加有卤素的氧气。
在这种外部氧化处理中，在有源层和氮化氧化硅膜之间的界面内进行氧化，并且其厚度大约为15nm的多晶硅膜被氧化，使得形成厚度大约为30nm的氧化硅膜。即，形成厚度为80nm的栅绝缘膜514，其中30nm的氧化硅膜和50nm的氮化氧化硅膜被层叠在一起。通过热氧化处理使有源层510-513的膜厚成为30nm。
此后，如图14A所示，形成光刻胶掩模515a,515b，通过栅绝缘膜514的介质加入形成p型的p型杂质元素(以后成为p型杂质元素)。作为p型杂质元素，一般使用第13族中的元素，例如硼或锗。这(被称为沟道掺杂处理)是用于控制TFT的门限电压的一种处理。
在本实施例中，利用离子掺杂方法加入硼，其中进行等离子激发而不发生乙硼烷(B2H6)的质量分离。当然，也可以使用进行质量分离的离子植入方法。按照这个方法，形成包含浓度为1×1015-1×1018原子/cm3(最好5×1016-5×1017原子/cm3)的硼的杂质区域516和517。
此后，形成光刻胶掩模915a,915b，如图14B所示，通过栅绝缘膜514的介质加入形成n型的n型杂质元素(以后成为n型杂质元素)。作为n型杂质元素，一般使用第15族中的元素，例如磷或砷。在本实施例中，利用离子掺杂方法，其中进行等离子激发而不发生磷化氢(PH3)的质量分离。被加入的磷的浓度为1×1018原子/cm3。当然，也可以使用进行质量分离的离子植入方法。
如此调整剂量，使得被包括在用这种方法形成的n型杂质区域520中的n型杂质元素的浓度为2×1016-5×1019原子/cm3(最好5×1017-5×1018原子/cm3)。
此后，进行激活添加的n型杂质元素和p型杂质元素的处理，如图14C所示。对激活方法不需要限制，不过，因为设置有栅绝缘膜514，所以最好使用利用电热的炉子的电炉的退火处理。此外，最好在尽可能高的温度下进行热处理，因为存在破坏有源层和在图14A的处理中作为沟道形成区域的栅绝缘膜之间的界面的可能性。
因为在本实施例中使用加有高的耐热性的晶体玻璃，所以利用800℃的热处理炉进行1小时的激活处理。可以保持一定处理温度在氧化环境中进行热氧化，或者在惰性气体中进行热处理。
这个处理净化n型杂质区域520的边缘，即，n型杂质区域520和没有添加n型杂质元素的n型杂质区域520周围的区域(由图14A的处理形成的p型杂质区域)之间的边界(结)。这意味着，当稍后制成TFT时，LDD区域和沟道形成区域可以形成良好的结。
此后，形成厚度为200-400nm的导电膜，并进行成形，使得形成栅电极522-525。由栅电极522-525的直线宽度决定每个TFT的长度。
栅电极可以由单层导电膜制成，不过，在需要时最好用多层膜例如两层膜或三层膜。可以使用已知的导电膜作为栅电极的材料。具体地说，可以使用从Al,Ta,Ti,Mo,W,Cr，和Si中选择的元素制成的膜、由上述元素的氮化物制成的膜(一般为氮化钽膜，氮化钨膜，或氮化钛膜)、上述元素组合的合金膜(一般为Mo-W合金，Mo-To合金)或者上述元素的硅化物膜(一般为硅化钨膜，硅化钛膜)。当然，这些膜可以具有单层或多层的结构。
在本实施例中，使用厚度为50nm的氮化钨(WN)的多层膜和厚度为350nm的钨(W)膜。这些膜可以通过溅射方法形成。当惰性气体例如Xe或Ne或其类似物作为溅射气体被加入时，可以阻止由于应力而引起的膜的剥离。
此时，如此形成栅电极523，使得它们分别和n型杂质区域520的一部分重叠，从而把栅绝缘膜514夹在中间。这个重叠的部分以后成为和栅电极重叠的LDD区域。按照所示的截面图，栅电极524a,524b是分开的，实际上它们彼此电气相连。此外，按照所示的截面图，栅电极522,523是分开的，实际上它们彼此电气相连。
此后，利用栅电极522-525作为掩模以自调整的方式加入n型杂质元素(在本实施例中使用磷)，如图15A所示。此时，进行调整，使得被加入磷而形成的杂质区域526-533中磷的浓度是n型杂质区域520中的磷的浓度的1/2到1/10(一般为1/3到1/4之间)。特别是，最好在1×1016到5×1018原子/cm3(一般为3×1017到3×1018原子/cm3)。
此后，如图15B所示，形成光刻胶掩模534a-534d，使得盖住栅电极，然后添加n型杂质元素(在本实施例中是磷)，从而形成含有高浓度的磷的杂质区域535-539。此处也使用氢化磷(PH3)进行离子掺杂，并被调节，使得在这些区域的磷的浓度为1×1020-1×1021原子/cm3(最好是2×2020到5×1020原子/cm3)通过这种处理形成n勾道TFT的源极区域或漏极区域，并且开关TFT剩下由图15A的处理形成的n型杂质区域528-531的部分。这些剩下的区域相应于开关TFT的LDD区域。
此后，如图16C所示，除去光刻胶掩模534a-534d，并形成新的光刻胶掩模542。然后加入p型杂质元素(本实施例中使用硼)，从而形成含有高浓度的硼的杂质区域540,541,543和544。此处按照使用乙硼烷(B2H6)的离子掺杂方法，加入硼而获得的浓度为3×1020到3×1021原子/cm3(一般为5×1020到1×1021原子/cm3)。
已经被添加到杂质区域540,541,543和544的磷的浓度为1×1020到1×1021原子/cm3。此处加入的硼的浓度至少是磷的3倍。因此，已经形成的n型杂质区域完全转换为p型的，因而作为p型杂质区域。
此后，如图15D所示，在除去光刻胶掩模542之后，形成第一中间层绝缘膜546。作为第一中间层绝缘膜546，使用使用单层结构或多层结构或者其组合的包括硅的绝缘膜。膜的厚度可以为400nm-1.5μm。在本实施例中，使用的结构是在200nm厚的氮化硅膜上叠置800nm厚的氧化硅膜。
接着，激活被添加的各种浓度的n型和p型杂质元素。最好使用炉子退火方法作为激活方法。在本实施例中，在电炉中在550℃的氮气中进行4小时的热处理(电炉退火)。
此外，在含有3-100％的氢气的300-450℃的环境中进行1-12小时的热处理，从而进行氢化。这是一种通过利用热激活的氢使半导体膜中的悬挂键进行氢气终止的处理。作为另外一种氢化方法，也可以进行等离子体氢化(使用由等离子体激活的氢气)。
氢化处理可以在形成第一中间层绝缘膜546期间进行。更具体地说，可以在形成200nm厚的氧化的氮化硅膜之后进行上述的氢化处理，然后，可以形成其余的800nm厚的氧化硅膜。
接着，如图16A所示，在第一中间层绝缘膜546中形成连接孔，并形成源极引线547-550和漏极引线551-553。在本实施例中，该电极由3层结构的多层膜构成，其中利用溅射方法连续形成100nm厚的钛膜、300nm厚的含有钛的铝膜、和150nm厚的钛膜。当然，也可以使用其它的导电膜。
接着形成厚度为50-500nm(一般200-300nm)的第一钝化膜554。在本实施例中使用300nm厚的氧化的氮化硅膜作为第一钝化膜554。这也可以利用氮化硅膜代替。
此时，在形成氧化的氮化硅膜之前使用含有氢的例如H2或NH3等气体进行等离子体处理是有效的。用这种处理激活的氢被供给第一中间层绝缘膜546，并通过进行热处理可以改善第一钝化膜554的膜的质量。与此同时，因为对第一中间层绝缘膜546加入的氢扩散到下侧，因而有源层可以被有效地氢化。
接着，如16B所示，形成由有机树脂制成的第二中间层绝缘膜555。作为有机树脂，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸和BCB(苯环丁烯)。特别是，因为第二中间层绝缘膜555主要用于矫平由TFT形成的高度差，所以最好使用矫平性能良好的丙烯酸。在本例中，形成厚度为2.5μm的丙烯酸膜。
接着，在第二中间层绝缘膜555和第一钝化膜554中形成到达漏极引线553的连接孔，然后形成像素电极(阳极)556。在本实施例中，通过形成110nm厚的氧化铟锡膜(ITO)并被成形作为像素电极。也可以使用透明的导电膜，其中2-20％的氧化锌(ZnO)和氧化铟锡膜混合。所述像素电极是EL元件203的阳极。
此后，形成厚度为500nm的包括硅的绝缘膜(在本实施例中为氧化硅膜)，然后在相应于像素电极的位置形成开孔，并形成第三中间层绝缘膜557。当形成开孔时，通过使用湿刻法可以容易地形成锥形的侧壁。如果开孔的侧壁没有足够缓和的斜坡，则由于高度差引起的EL层的劣化可能导致严重的问题。
此后，利用真空淀积法在不接触空气的条件下形成EL层558和阴极(MgNg电极)559。EL层的厚度是80-200nm(最好100-120nm)；阴极559的厚度是180-300nm(一般200-250nm)。
在这种处理中，相应于红绿蓝的各个像素的EL层和阴极按照顺序被形成。不过，由于EL层对溶液的耐受程度差，所以它们必须相互独立地被形成而不能使用光刻技术。因而，最好使用金属掩模盖住其余的像素而只留下所需的一个，并选择地形成所需的像素的EL层。
可以使用已知的材料形成EL层558。最好是考虑到驱动电压的有机材料。例如，EL层可以由4层结构构成，其中包括正空穴注入层，正空穴输送层，发光层，和电子注入层。在本实施例中，使用MgAg电极作为EL元件203的阴极，虽然也可以使用其它已知的材料。
作为保护电极560，可以使用含有铝作为主要成分的导电层。保护电极560在形成EL层和阴极时利用另一个掩模通过使用真空淀积的方法被形成。此外，保护电极在不接触空气的条件下在形成EL层和阴极之后被连续地形成。
最后，形成厚度为300nm的由氮化硅膜制成的第二钝化膜561。实际上，保护电极560的作用是保护EL层不受水的损害。此外，EL元件203的可靠性可以通过形成第二钝化膜561得以改善。
这样，便制成了如图16C所示的结构的EL显示装置。所述装置包括开关TFT201,EL驱动TFT202,SRAM n型沟道TFT204和SRAM p型沟道TFT205。
实际上，所示的装置最好利用气密性的保护膜(多层膜，紫外线固化的树脂膜等)或壳体例如陶瓷密封壳封装(密封)，使得当制成如图16C所示的产品时不暴露于空气中。
本实施例所示的结构可以和实施例1-3,6和7自由组合。在实施例9中将说明图1所示的源信号侧驱动电路102的详细结构。在实施例9中使用的源信号侧驱动电路的一个例子的电路图如图21所示。
如图21所示，设置移位寄存器801，锁存器(A)802和锁存器(B)803。注意一组锁存器(A)802和锁存器(B)803相应于实施例1中的4个源信号线SLine-a到SLine-d。注意，在实施例9中不形成用于改变信号电压的幅值的宽度的电平移位器，但是该电平移位器也可以由设计者合适地形成。
时钟信号CK，其中CK的极性被反向的时钟信号CKb，启动脉冲SP，和驱动器方向转换信号SL/R中的每一个通过图21所示的布线被输入到移位寄存器801。此外，从外部输入的数字数据信号VD通过图21所示的布线被输入到锁存器(A)802。锁存信号S-LAT和其中信号S-LAT的极性被反向的信号S-LATb通过图21的布线被输入到锁存器(B)803。
关于锁存器802(A)的详细结构，以锁存器(A)802的部分804为例进行说明，所述部分804用于存储相应于源信号线SLine-a的数字数据信号。锁存器(A)802的部分804具有两个被同步的反相器和两个反相器。
图22是锁存器(A)802的部分804的顶视图。标号831a,831b每一个表示构成锁存器(A)802的部分804的一个反相器的TFT的有源层，标号836表示构成一个反相器的TFT的公共栅电极。此外，标号832a,832b每个表示构成锁存器(A)802的部分804的一个反相器的另一个TFT的有源层，标号837a,837b每个表示分别在有源层832a,832b上形成的栅电极。注意栅电极837a,837b电气相连。
标号833a,833b每个表示构成锁存器(A)802的部分804的一个同步反相器的TFT的有源层。栅电极838a,838b被形成在有源层833a上，因而成为双栅结构。此外，栅电极838b和839被形成在有源层833b上，因而成为双栅结构。
标号834a,834b每个表示构成锁存器(A)802的部分804的另一个同步反相器的TFT的有源层。栅电极839和840被形成在有源层834a上，因而成为双栅结构。此外，栅电极840和841被形成在有源层834b上，因而成为双栅结构。
可以通过使实施例9和实施例1-8的任何一个自由组合来实施实施例9的结构。下面说明本发明的EL显示装置的另一种驱动方法。此处说明按照n位数字驱动方法进行2n个灰度显示的情况。注意这种方法的顶定时图和上述的实施方式相同，因此可以参考图5。
首先，一个帧周期(F)被分为n个子帧周期(SF1-SFn)。注意其中像素部分中的所有像素显示一个图像的时间间隔被称为一个帧周期(F)。普通的EL显示的振荡频率等于或大于60Hz，即在一秒期间形成60或60以上的帧周期，并且在一秒期间显示60或60以上的图像。如果在一秒期间显示的图像数低于60，则例如图像抖动的问题成为显著的。注意，一个帧周期被进一步划分成的多个周期被称为子帧周期。随着灰度值数量的增加，一个帧周期被划分的数量也增加，因而驱动电路必须以高频驱动。
一个子帧周期被分为写周期(Ta)和显示周期(Ts)。写周期是在一个子帧周期期间对所有像素输入数字数据信号所需的时间，显示周期(也被叫做导通周期)是指用于确定EL元件是否发光并进行显示的时间间隔。
n个子帧周期(SF1-SFn)的写周期(Ta1-Tan)的长度分别都是恒定的。每个子帧周期(SF1-SFn)的显示周期分别是(Ts1到Tsn)。
显示周期的长度被这样设置，使得Ts1∶Ts2∶Ts3∶…∶Ts(n-1)=20∶2-1∶2-2∶,…,∶2-(n-2)∶2-(n-1)。注意，SF1到SFn出现的次序可以是任意的。通过组合这些显示周期，可以在2n个灰度值当中提供所需的灰度显示。
首先，在写周期，相反电极的电位(相反电位)被保持和电源线(V1-Vx)的电位相同的值。相反电位的值可以和电源电位相同，其处于一个使EL元件不发光的范围内。注意，在所有的时间内，电源电位都被保持在恒定的电压上。此外，在本说明中，相反电位和电源电位之间的电位差被称为EL驱动电压。在写周期期间，最好EL驱动电压是0V，但是该电压可以是不致使EL元件1506发光的数量级的数值。
然后，按照输入到栅信号线G1的栅信号选择栅信号线G1。因此，所有和栅信号线G1相连的栅电极的开关TFT105都导通。然后数字数据信被同时输入到所有的源信号线(S1-Sx)。数字数据信号具有“0”或“1”的信息。数字数据信号“0”或“1”中的一个具有电压“Hi”，而另一个具有电压Lo。
然后，被输入到源信号线(S1到Sx)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT105作为Vin被输入到SRAM108，并被存储。注意数字数据信号被输入到SRAM被称为输入数字数据信号。
接着，按照输入到栅信号线G2的栅信号使和栅信号线G2相连的控开关TFT105都处于导通状态。然后，数字数据信按照顺序被输入到所有的源信号线(S1-Sx)。
然后，被输入到源信号线(S1到Sx)的数字数据信号通过导通状态的开关TFT105作为Vin被输入到SRAM108，并被存储。
此外，按照顺序利用栅信号选择栅信号线G3-Gy，并重复上述操作。因此，数字数据信号被输入到所有像素，并且被输入的数字数据信号被存储在每个像素中。直到数字数据信号被输入到所有像素所用的时间间隔是写周期。
在完成写周期的同时，开始显示周期。当显示周期开始时，所有开关TFT105都处于截止状态。此时，相反电位相对于电源电位具有一个能够使EL元件发光的电位差。
被存储在SRAM108中的数字数据信号作为Vout被从SRAM输出。作为Vout被从SRAM输出的数字数据信号被称为输出数字数据信号。输出数字数据信号是这样一种信号，其中输入的数字数据信号被反相，并且输出的数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极。
在输入数字数字数据具有信息“1”时，输出数字数据信号则包含“0”信息。在这种实施方式中，如果包含“0”信息的输出数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极，则EL驱动TFT109处于截止状态。因而EL元件111的像素电极的电位被保持和相反电位相同。结果，被输入含有“1”信息的数字数据信号的像素的EL元件111将不发光。
与此相反，在输入数字数字数据具有信息“0”时，输出数字数据信号则包含“1”信息。在这种实施方式中，如果包含“1”信息的输出数字数据信号被输入到EL驱动TFT109的栅电极，则EL驱动TFT109处于导通状态。因而EL元件111的像素电极的电位被保持和电源电位相同。此外，在显示周期期间，相反电位相对于电源电位具有一个能够使EL元件发光的电位差。结果，被输入含有“0”信息的数字数据信号的像素的EL元件111将发光。
这样，按照数字数据信号的信息选择EL元件的发光状态或不发光状态，并且由所有像素同时进行显示。按照进行显示的所有像素，形成图像。像素进行显示的时间间隔被称为显示周期。
显示周期是从Ts1到Tsn的任何周期。此处在Tsn周期内预定像素导通。
再次开始写周期，并且在对所有像素输入数据信号之后，显示周期开始。此时周期Ts1到Ts(n-1)中任何一个成为显示周期。此处在Ts(n-1)周期期间预定像素导通。
在其余的n-2个子帧周期重复类似的操作，Ts(n-2),T(-3),…，和Ts1依次被设置为显示周期，因而在各个子帧周期内预定像素导通。
在n个子帧周期出现之后，完成一个帧周期。通过使像素导通的显示时间间隔的长度相加，确定像素的灰度。例如，当n=8并且在所有显示周期期间都发光的情况下像素的的亮度取为100％，则当像素在Ts1和Ts2发光时，可以表示75％的亮度，当选择Ts3,Ts5和Ts8时，可以表示16％的亮度。
注意在实施例10中，电源电位一直保持恒定，并且通过在写周期和显示周期改变相反电位使EL驱动电压的大小改变，因而控制从EL元件发出的光的数量。不过，本发明不限于这种结构，本发明的EL显示装置可以一直保持相反电位恒定，而可以改变像素电极的电位。换句话说，对于本实施方式的情况，相反电极的电位可以一直保持恒定，而通过在写周期和显示周期改变电源电位，按照EL驱动电压的改变，控制从EL元件发出的光的数量。
此外，在本实施方式中，在写周期期间，相反电位被保持在和电源电位相同的电位，因此，EL元件不发光，不过，本发明不限于这种结构。借助于使在相反电位和电源电位之间总是具有使EL元件发光的能够发光的值的电位差，在写周期期间也可以和在显示周期期间那样进行显示。不过，在这种情况下，整个子帧周期实际上成为在其中发光的周期，因此子帧周期的长度被这样设置，使得SF1∶SF2∶SF3∶…,∶SF(n-1)=20∶2-1∶,…,∶2-(n-1)。利用上述结构，和在写周期内不发光的驱动方法相比，可以获得具有高亮度的图像。
可以使实施例10的结构和实施例1-9的任何一个自由组合。通过实施本发明而制成的EL显示装置(EL组件)和液晶显示装置相比的优点在于，在亮的位置具有良好的视觉性能，这是由其自发光性能确定的。因此，本发明可用于直视型的EL显示装置(表示具有EL组件的显示装置)。作为EL显示装置，有个人计算机监视器，TV接收监视器，广告显示监视器等等。
本发明可用于包括显示装置作为构成部件的的所有电子设备，在这些设备中包括上述的EL显示装置。
作为所述的电子设备，有EL显示装置，视频摄像机；数字照相机；护目镜型显示器；汽车导航系统；个人计算机；便携信息终端(例如易动计算机，便携电话或电子书)；以及装有记录介质的图像播放装置(尤其是装有显示器的装置，其可以回放并显示记录介质，例如压缩盘(CD)，激光盘(LD)或者数字视频盘(DVD))。这些电子装置的例子示于图17中。
图17A是一种个人计算机，其具有主体2001，壳体2002，EL显示装置2003和键盘2004。本发明的EL显示装置2003可以用于个人计算机的显示部分。
图17B是一种视频摄像机，其具有主体2101，EL显示装置2102，声音输入部分2103，操作开关2104，电池2105，和图像接收部分2106。本发明可以用于显示装置2102中。
图17C是连接在人的头部的EL显示装置的一部分(右侧)，其具有主体2301，信号电缆2302，头固定带2303，显示监视器2304，光学系统2305，和EL显示装置2306。本发明可以用作EL显示装置。
图17D是装有记录介质的图像播放装置(特别是DVD播放装置)，其具有主体2401，记录介质(例如CD,LD,DVD)2402，操作开关2403，显示装置(a)2404和显示装置(b)2405。显示装置(a)主要显示图像信息，显示装置(b)主要显示字符信息，本发明的显示装置(a)和显示装置(b)可以用作包括记录介质的图像播放器的显示部分。本发明可以用于装有记录介质的图像播放装置例如CD播放装置和游戏机。
图17E是一种便携式计算机，其具有主体2501，照相机部分2502，图像接收部分2503，操作开关2504和EL显示装置2505。本发明的EL显示装置2505可以用作便携式计算机的显示部分。
如果在将来EL材料的亮度增加，本发明将可以应用于前型或后型投影器中。
因而，本发明的应用范围极为广泛，如上所述，可以用于所有领域的电子装置。本实施例的电子设备可以使用实施例1到10的自由组合而得到的任何结构来实施。
按照上述结构，可以在写周期内存储数字数据信号，直到显示周期完成。换句话说，可以防止在EL驱动TFT的栅电极存储的电荷由于开关TFT的漏电流而减少，因而可以阻止由EL元件发出的光的亮度的减少。
此外，可以使用TFT形成易失存储器，因此可以在形成开关TFT和EL驱动TFT的同时形成易失存储器。
注意在本发明中实际上不需要形成存储电容器。如果不形成存储电容器，则可以缩短对像素输入数字数据信号所需的时间量。因此，即使增加EL显示装置的像素的数量，也可以用时分灰度数字驱动方法控制写周期的长度。因而，可以使子帧周期缩短到某个程度，因而可以增加图像灰度的数量。
权利要求
1．一种显示装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其中所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；EL驱动TFT的源极区域分别和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT的漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
2．一种显示装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其中所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个分别和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；EL驱动TFT的源极区域分别和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT的漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；在一个帧周期内EL元件发光的时间间隔通过使用数字数据信号被控制；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
3．一种显示装置，包括多个源信号线，多个栅信号线，多个电源线，和多个像素，其中所述多个像素中的每一个由开关TFT,SRAM,EL驱动TFT，和EL元件构成；开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和多个源信号线中的一个相连，开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和SRAM的输入侧相连；SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连；EL驱动TFT的源极区域和多个电源线中的一个相连，EL驱动TFT的漏极区域分别和EL元件的阴极或阳极相连；一个帧周期被分为n个子帧周期SF1,SF2,…,SFn；n个子帧周期SF1,SF2,…,SFn分别具有写周期Ta1,Ta2,…,Tan,和显示周期Ts1,Ts2,…,Tsn；在写周期Ta1,Ta2,…,Tan期间对多个像素的所有像素输入数字数据信号；在显示周期Ts1,Ts2,…,Tsn期间按照数字数据信号选择多个EL元件是否发光；显示周期Ts1,Ts2,…,Tsn的长度比被表示为20∶2-1∶2-2∶,…,∶2- (n-2)∶2-(n-1)；以及SRAM存储从多个源信号线中的一个通过开关TFT被输入到SRAM的数字数据信号，直到下一个数字数据信号被输入SRAM。
4．如权利要求1-3任何一个所述的显示装置，其中SRAM具有两个n型沟道TFT和两个p型沟道TFT。
5．如权利要求4所述的显示装置，其中SRAM的两个p型沟道TFT的源极区域和电源的高压侧相连，而两个n型沟道TFT的源极区域和电源的低压侧相连；一个p型沟道TFT和一个n型沟道TFT形成一对；p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域彼此相连；p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极彼此相连；一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域被保持在和另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的栅电极相同的电位；以及一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输入数字数据信号的输入侧，而另一个p型沟道TFT和n型沟道TFT对的漏极区域是用于输出具有和输入的数字数据信号的极性相反的极性的信号的输出侧。
6．如权利要求1-3任何一个所述的显示装置，其中SRAM具有两个n型沟道TFT和两个电阻。
7．如权利要求6所述的显示装置，其中SRAM的两个n型沟道TFT的漏极区域和电源的高压侧相连，SRAM的两个n型沟道TFT的源极区域通过两个电阻之一和该电源的低压侧相连；两个n型沟道TFT的每一个的漏极区域被相互保持在和另一个n型沟道TFT的栅电极的电位相同的电位；以及从两个n型沟道TFT当中，一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输入数字数据信号的输入侧，而另一个n型沟道TFT的漏极区域是用于输出具有和输入的数字数据信号的极性相反的极性的信号的输出侧。
8．如权利要求1-3任何一个所述的显示装置，其中多个EL元件具有在阳极和阴极之间的EL层；以及EL层包括从由低分子有机材料和有机聚合物材料构成的组中选择的材料。
9．如权利要求8所述的显示装置，其中低分子材料从由Alq3(3-(8-羟基喹啉脂)铝)(tris-8-quinolinolate-aluminum)或TPD(三苯胺电介质)(triphenylamine dielectric)构成的组中选择。
10．如权利要求8所述的显示装置，其中有机聚合物材料从由PPV(聚亚苯基亚乙烯(polyphenylene vinylene)),PVK(聚乙烯咔唑(polyvinyl-carbazole))或聚碳酸酯构成的组中选择。
11．如权利要求2或3所述的显示装置，其中第一帧周期等于或小于1/60秒。
12．一种使用按照权利要求1-3任何一个所述的显示装置的计算机。
13．一种使用按照权利要求1-3任何一个所述的显示装置的视频摄像机。
14．一种使用按照权利要求1-3任何一个所述的显示装置的DVD播放器。
15．一种具有显示装置的电子装置，所述显示装置包括在底板上形成的至少一个源信号线；沿着垂直于所述底板上的所述源信号线的方向延伸的至少一个栅信号线；被设置在所述源信号线和所述栅信号线的交点的至少一个开关薄膜晶体管，其中所述开关薄膜晶体管的栅电极和所述栅信号线电气相连，所述开关薄膜晶体管的源极或漏极中的一个和所述源信号线电气相连；在所述底板上形成的至少一个电源线；在所述底板上形成的至少一个EL驱动薄膜晶体管，其中所述EL驱动薄膜晶体管的源极和所述电源线电气相连；和所述EL驱动薄膜晶体管的漏极电气相连的场致发光元件；其中所述显示装置还包括和所述开关薄膜晶体管电气相连的SRAM。
16．如权利要求15所述的电子装置，其中开关薄膜晶体管的源极或漏极中的另一个和所述SRAM的输入端电气相连，所述EL驱动薄膜晶体管的栅电极和所述SRAM的输出端电气相连。
17．如权利要求15所述的电子装置，其中所述的电子装置是个人计算机。
18．如权利要求15所述的电子装置，其中所述的电子装置是视频摄像机。
19．如权利要求15所述的电子装置，其中所述的电子装置是头戴显示装置。
20．如权利要求15所述的电子装置，其中所述的电子装置是图像再现装置。
21．如权利要求15所述的电子装置，其中所述的电子装置是便携式信息终端。
全文摘要
本发明披露了一种显示装置,其能够阻止由于开关TFT的漏电流引起的在EL驱动TFT的栅电极存储的电荷的减少,因而能够阻止由EL元件发出的光的亮度的减少。开关TFT的源极区域和漏极区域中的一个和SRAM的输入侧相连,SRAM的输出侧和EL驱动TFT的栅电极相连。SRAM存储输入的数字数据信号,直到输入下一个数字数据信号。
文档编号G09G3/32GK1303084SQ001309
公开日2001年7月11日 申请日期2000年11月8日 优先权日1999年11月8日
发明者山崎舜平, 小山润 申请人:株式会社半导体能源研究所