显示系统和电子装置的制作方法

专利名称：显示系统和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够根据周围环境信息控制亮度的显示系统和电子装置。
近年来，使用电致发光(EL)元件的显示装置(下文称为EL显示装置)的开发取得了进展。EL元件是利用来自有机电致发光材料的电致发光现象(包括荧光和磷光)产生的自发光类型的元件。由于EL显示装置属于自发光类型的，所以它们不象液晶显示器那样需要背光，并且有大的视角。由于这种原因，EL显示装置被认为有希望用作室外使用的便携式设备中的显示部分。
有两种类型的EL显示装置无源型(简单矩阵型)和有源型(有源矩阵型)。所述两种类型中任何一种类型的EL显示装置的开发都取得了进展。更详细地说，当前，有源矩阵EL显示装置引起了人们的注意。用于形成EL元件的发光层的有机材料分成低分子(单体的)有机EL材料和高分子(聚合的)有机EL材料。对这几种材料的研究正在积极进行。
直到现在，EL显示装置和发光装置，包括半导体二极管，都还没有哪一种具有能根据发光装置周围的信息，控制发光装置中发光元件亮度的任何功能。
本发明是鉴于上述情况作出的，因此，本发明的一个目的是提供一种显示系统，它能够根据其中使用EL显示装置的周围环境的信息或者使用EL显示装置的人的生物体信息来控制发光装置、例如EL显示装置的亮度，并且还提供使用该显示系统的电子装置。
在所提供的用于解决上述问题的EL显示装置中，通过控制流过EL元件的电流可以控制由阴极、EL层和阳极构成的EL元件的亮度，通过改变加到EL元件的电位可以控制流过EL元件的电流。
根据本发明，使用以下描述的显示系统。
首先，通过包括诸如光电二极管和CdS光敏元件的光接收元件的传感器、电荷耦合器件(CCD)以及CMOS传感器中的至少一种获取其中使用EL显示装置的环境中的信息作为信息信号。当传感器把信息信号以电信号的形式输入到中央处理器(CPU)时，CPU把电信号转换为用于控制加到EL元件的电位的信号，以便调整EL元件的亮度。在本说明书中，通过CPU转换并输出的信号将称作为校正信号。该校正信号被输入到电压变换器，以便控制加到EL元件的与其连接到TFT(薄膜晶体管)的一侧相对一侧的电位。应该指出，所述受控制电位将被称作为已校正电位。
可以提供使用上述显示系统来控制流过EL元件的电流、以便根据环境信息调整亮度的EL显示器或电子装置。
在本说明书中，周围环境信息包括其中使用EL显示装置的周围环境的环境信息和使用EL显示装置的人的生物体信息。此外，环境信息包括亮度(可见光和/或红外光的量)、温度、湿度等信息，而生物体信息包括用户眼睛中的充血程度、脉搏、血压、体温、虹膜张开程度等等。
根据本发明，在数字驱动系统情况下，与EL元件连接的电压变换器根据周围环境信息施加已校正电位，以便控制EL元件两端的电位差，从而获得所需要的亮度。另一方面，在模拟驱动系统的情况下，与EL元件连接的电压变换器根据周围环境信息施加已校正电位，以便控制EL元件两端的电位差，并且这样控制模拟信号的电位、使得根据所述受控电位差的对比度为最佳，从而获得所需要的亮度。利用数字系统或者模拟系统中的任一种，这些方法能够使本发明得以实现。
上述传感器可以与EL显示装置形成一个整体。
为了能使EL元件发光，与用于控制驱动电流控制TFT的开关TFT相比，用于控制流过EL元件的电流的电流控制TFT具有流过自身的较大的电流。当TFT的驱动受到控制时，控制加到TFT的栅极电压以便接通或断开TFT。根据本发明，当根据周围环境信息有必要降低亮度时，就使较小的电流流过电流控制TFT。
本说明书中涉及的EL(电致发光)显示装置包括，例如，基于三元组的发光装置和/或基于单元组的发光装置。
附图中

图1是显示信息敏感型EL显示系统的配置的简图；图2A和图2B是显示EL显示装置的配置的简图；图3是显示时分灰度等级显示方法的操作的简图；图4是EL显示装置结构的剖面图；图5是显示环境信息敏感型EL显示系统的配置的简图；图6是显示环境信息敏感型EL显示系统的外形图的简图；图7是说明环境信息敏感型EL显示系统的操作的流程图；图8是EL显示装置的象素部分的剖面图；图9A和图9B分别是EL显示装置面板的顶视图和EL显示装置面板的电路图；图10A至图10E是EL显示装置制造过程的示意图；图11A至图11D是EL显示装置制造过程的示意图；图12A至图12C是EL显示装置制造过程的示意图；图13是显示EL显示装置的采样电路结构的示意图；图14是EL显示装置的透视图；图15A和图15B分别是EL显示装置的局部剖视顶视图和图15A所示的EL显示装置的剖面图；图16是显示生物体信息敏感型EL显示装置的配置的简图；图17是生物体信息敏感型EL显示装置的透视图；图18是生物体信息敏感型EL显示装置的操作的流程图；图19A至图19C是EL显示装置的象素部分结构的剖面图；图20A至图20E是显示电子装置的实例的示意图；以及图21A和图21B是显示电子装置的实例的示意图。
图1示意地显示根据本发明的信息敏感型EL显示装置的显示系统的配置，下面将在时分灰度等级显示的数字驱动方面对其进行描述。如图1所示，显示系统具有用作开关元件(下文称之为开关TFT)的薄膜晶体管(TFT)2001；用作控制提供给EL元件2003(后面称之为电流控制TFT或EL驱动TFT)的电流的装置(电流控制装置)的TFT2002；以及电容器2004(称为存储电容器或补充电容器)。开关TFT 2001连接到栅极行2005和源极线(数据行)2006。电流控制TFT的漏极2002与EL元件2003连接，而源极则与电源线2007连接。
当选中栅极行2005时，通过加给它的栅极的电位接通开关TFT2001，此时，由源极线2006的数据信号对电容器2004充电，然后，通过加给它的栅极的电位把电流控制TFT 2002接通。在开关TFT 2001断开后，电容器2004中累积的电荷将电流控制TFT 2002保持在导通状态。在电流控制TFT 2002被保持在导通状态的同时，EL元件2003发光。从EL元件2003发射的光强度由流过EL元件2003的电流确定。
在这种状态下，通过控制加给电源线的电位(在本说明书中称之为EL驱动电位)和根据输入到电压变换器2010的校正信号(在本说明书中称之为已校正电位)控制的电位之间的差值控制流过EL元件2003的电流。在本实施例模式中，EL驱动电位保持在恒定电平。
电压变换器2010可以在正负值之间改变由EL驱动电源2009提供的电压，以便控制已校正电位。
在根据本发明的用于灰度等级显示的数字驱动中，由从源极线2006提供给电流控制TFT 2002的栅极的数据信号接通或截止电流控制TFT 2002。
在本说明书中，EL元件的两个电极中，与TFT连接的那个称作为象素电极，而另一个称作为反向电极。当开关2015接通时，由电压变换器2010控制的已校正电位加到反向电极。由于加到象素电极的EL驱动器电位为恒定，导致电流按照已校正电位流过EL元件。因此，控制已校正电位就能使EL元件2003以需要的亮度发光。
像以下说明的那样确定由电压变换器2010施加的已校正电位。
首先，传感器2011获得代表周围环境信息的模拟信号，然后，模数(A/D)转换器2012把获得的模拟信号转换为数字信号，并输入到中央处理器(CPU)2013。CPU 2013根据预置的比较数据组把输入的数字信号转换为用于校正EL元件亮度的校正信号。由CPU 2013转换的校正信号输入到数模(D/A)转换器2014，再次得到模拟形式。电压变换器2010备有如此形成的校正信号，并根据该校正信号把预定的已校正电位加到EL元件上。
本发明最基本的特征在于按照上面介绍的方法，通过把传感器2011与有源矩阵EL显示装置连接，并且由电压变换器2010根据传感器2011检测到的表示周围环境信息的信号来改变已校正电位，就能够调整EL元件的亮度。因此，在利用上述的显示系统的EL显示器中，可以根据周围环境信息来控制EL显示元件的亮度。
图2A是示意地显示根据本发明的有源矩阵EL显示装置的配置的方框图。图2A中示出的有源矩阵的EL显示装置具有形成在基片上的作为部件的TFT、象素部分101、数据信号驱动电路102和栅极信号驱动电路103。在象素部分101的周边形成数据信号驱动电路102和栅极信号驱动电路103。有源矩阵EL显示装置还具有时分灰度等级数据信号发生器电路113，它用于产生输入到象素部分101的数字数据信号。
许多个象素104以矩阵形式限定在象素部分101中。图2B是每个象素104的放大的示意图。在每一个象素中设置有开关TFT 105和电路控制TFT 108。开关TFT 105的源极区与用于输入数字数据信号的数据线(源极线)107连接。
电流控制TFT 108的栅极连接到开关TFT 105的漏极区。电流控制TFT 108的源极区与电源线110连接，并且电流控制TFT 108的漏极区与EL元件109连接。EL元件109的阳极(象素电极)连接到电流控制TFT 108，而其阴极(反向电极)111设置在阳极对面的EL层一侧。阴极111与电压变换器连接。
开关TFT 105可以是n沟道TFT或者是p沟道TFT。在本实施例模式中，如果电流控制TFT 108是n沟道TFT，则其中电流控制TFT108的漏极与EL元件109的阴极连接的连接结构优先。如果电流控制TFT 108是p沟道TFT，则其中电流控制TFT 108的漏极与EL元件109的阳极连接的连接结构优先。然而，在电流控制TFT 108是n沟道TFT情况下，可以采用电流控制TFT 108的源极与EL元件109的阳极连接的结构。同样，在电流控制TFT 108是p沟道TFT情况下，可以采用电流控制TFT 108的源极与EL元件109的阴极连接的结构。
此外，可以在电流控制TFT 108的漏区和EL元件109的阳极(象素极)之间设置电阻(未示出)。如果设置这个电阻，就有可能通过控制从各电流控制TFT加给EL元件的电流来避免各电流控制TFT的性能变化的影响。具有与导通状态的电流控制TFT 108的电阻相比足够大的电阻值的电阻元件足以作上述的电阻器，因此，对所述结构和所述电阻元件一类的元件没有特别的限制，只要电阻值足够大就行。
电容器112用于当开关TFT处于未选中状态(截止状态)时，维持电流控制TFT 108的栅极电压。电容器112连接在开关TFT 105的漏极区和电源线110之间。
数据信号驱动电路102基本上具有移位寄存器102a、锁存器1(102b)和锁存器2(102c)。时钟脉冲(CK)和起始脉冲(SP)输入到移位寄存器102a，数字数据信号输入到锁存器1(102b)，而锁存器信号输入到锁存器2(102c)。在图2A所示的例子中，虽然只有一个数据信号驱动电路102，但是，根据本发明，可以提供两个数据信号驱动电路。
每一个栅极信号驱动电路103都有移位寄存器(未示出)、缓冲区(未示出)等。虽然在图2A所示的例子中设置两个栅极信号驱动电路103，但是，根据本发明，可以只设置一个栅极信号驱动电路。
在时分灰度等级数据信号发生器电路113(SPC串行到并行变换电路)中，模拟或数字视频信号(包含图象信息的信号)被变换为用于时分灰度等级显示的数字数据信号。同时，产生时分灰度等级显示所需要的时间脉冲等并将其输入到象素部分。
时分灰度等级数据信号发生器电路113包括用于把一帧周期分为与n比特对应的灰度等级数目(n为等于或大于2的整数)对应的多个子帧周期的装置；用于选择多个子帧周期中每一个子帧周期的寻址周期和持续周期的装置；以及用于设置持续周期Ts1到Tsn，使得Ts1:Ts2L:Ts3:…:Ts(n-1):Ts(n)=20:2-1:2-2:…:2-(n-2):2-(n-1)的装置。
时分灰度等级数据信号发生器电路113可以设置在本发明的EL显示装置外面，或者可以与EL显示装置构成整体。在时分灰度等级数据信号发生器电路113设置在EL显示装置外面的情况下，在EL显示装置外面产生的数字数据信号被输入到本发明的EL显示装置。
在这种情况下，如果本发明的EL显示装置用作电子装置的显示器，那么，根据本发明EL显示装置和时分灰度等级数据信号发生器电路就作为独立的部件包含在电子装置中。
时分灰度等级数据信号发生器电路113也可以以安装在本发明的EL显示装置上的IC芯片的形式提供。在这种情况下，在IC芯片中产生的数字数据信号输入到本发明的EL显示装置。装配有包含时分灰度等级数据信号发生器电路的这种IC芯片的本发明的EL显示装置可作为一个部件包括在电子装置中。
最后，时分灰度等级数据信号发生器电路113可以由其上形成有象素部分101、数据信号驱动电路102和栅极信号驱动电路103的基片上的TFT构成。在这样的情况下，如果仅仅把包含图象信息的视频信号输入到EL显示装置，那么，就可以在基片上实现综合信号处理。时分灰度等级数据信号发生器电路应该由TFT构成，在TFT中，本发明应用多晶硅膜构有源层，不用说，这是合符需要的。本发明的EL显示装置的时分灰度等级数据信号发生器电路以这样的方式构成，以致可以以电子装置的显示器的形式提供。由于时分灰度等级数据信号发生器电路被合并到EL显示装置中，在这种情况下，电子装置就可以设计得更小。
下面将参考图2A、2B和图3说明时分灰度等级的显示。下面将举例说明基于n比特数字驱动方法的2n灰度等级全色显示的情况。
首先，如图3所示，一帧周期被分解成n个子帧周期(SF1到SFn)。所述象素部分上的所有象素构成一幅图象的时间周期叫做帧周期。在通常的EL显示器中，振荡频率为60赫兹或者更高，即在一秒钟内要设置60或者更多的帧周期，以及在一秒钟内要显示60或者更多帧的图象。如果在一秒钟内显示的图象帧数目小于60，视觉感觉到的图象闪烁会有明显的增加。定义为一个帧周期的细分部分的多个周期中的每一个称做子帧周期。如果灰度等级的数目增加，那么，一个帧周期被分成的子周期数目也增加，因此，驱动电路需要以更高的频率工作。
一个子帧周期被分成寻址周期(Ta)和持续周期(Ts)。寻址周期是在一个子帧周期内，把数据输入到所有象素所需要的时间周期。持续周期是使EL元件发光的时间周期(也称为发光周期)。
分别属于n个子帧周期(SF1至SFn)的各个寻址周期在长度上彼此相等。分别属于子帧周期SF1至SFn的各个持续周期(Ts)由Ts1至Tsn表示。
这样设置持续周期Ts1至Tsn的长度，使得Ts1:Ts2:Ts3:…:Ts(n-1):Ts(n)=20:2-1:2-2:…:2-(n-2):2-(n-1)。然而，SF1至SFn可以以任何次序出现。显示2n个灰度等级中的任意一个可以通过选择这些持续周期的组合来实现。
由已校正电位和EL驱动电位之间的差值来确定流过每一个EL元件的电流，于是通过改变该电位差值来控制EL元件的亮度。就是说，可以控制已校正电位来控制EL元件的亮度。
下面更详细地说明根据本实施例模式的EL显示装置。
首先，将电源线110保持在恒定的EL驱动电位。然后，将栅极信号馈送到栅极接线106，以便接通与栅极接线106连接的所有开关TFT105。
在开关TFT 105接通后，或者同时接通开关TFT 105，具有信息值“0”或“1”的数字数据信号输入到每个象素的开关TFT 105的源极区。
当数字数据信号被输入到开关TFT 105的源极区后，该数字数据信号被输入到与电流控制TFT 108的栅极连接的电容器112并由它保持。一个寻址周期就是数字数据信号被输入到所有象素的时间周期。
当寻址周期结束后，开关TFT 105被断开，由电容器112保持的数字数据信号被馈送到电流控制TFT 108的栅极。
加到EL元件阳极的电位最好比加到阴极的电位高。在本实施例模式中，阳极作为象素电极与电源线连接，而阴极与电压变换器连接。因此，EL的驱动电位最好高于所述已校正电位。
相反，如果阴极作为象素电极与电源线连接，而阳极与电压变换器连接，则EL的驱动电位最好比所述已校正电位低。
在本发明中，通过电压变换器、根据由传感器检测到的代表环境条件的信号来控制所述已校正电位。例如，通过光电二极管检测EL显示装置周围空间的亮度。当CPU把代表检测到的亮度的信号转换成控制EL元件亮度的校正信号时，该信号被输入到电压变换器，并且按照该信号来调整已校正电位。由此改变了EL驱动电位和已校正电位之间的差值，这样就调整了EL元件的亮度。
在本实施例模式中，当输入到一个象素的数字数据信号的信息值为“0”时，电流控制TFT 108被设置为断开状态，而加到电源线110的EL驱动电位不加到EL元件109的阳极(象素电极)。
相反，当数字数据信号的信息值为“1”时，电流控制TFT 108被设置为导通状态，而加到电源线110的EL驱动电位加到EL元件109的阳极(象素电极)。
因此，信息值为“0”的数字数据信号输入到一个象素的EL元件109，该EL元件是不会发光的，而信息值为“1”的数字数据信号输入到一个象素的EL元件109，该EL元件发光。一个持续周期是EL元件发光的时间周期。
使每一个EL元件在Ts1至Tsn中的某个周期内发光。这里假设，在Tsn周期内使预定的象素发光。
然后，另一个寻址周期开始，数据信号被输入到所有象素，而且另一个持续周期也开始。该持续周期是Ts1至Ts(n-1)中的一个。这里假设在周期Ts(n-1)期间使预定的象素发光。
对剩余的(n-2)个子帧周期重复相同的操作。同样假设成功地设置了持续周期Ts(n-2),Ts(n-3)…Ts1，并且在每一个子帧周期内使预定的象素发光。
随着n个子帧周期的过去，一个帧周期结束。这时，在信息值为“1”的数字数据信号输入到对应的象素后，通过把其间象素发光的各持续周期加在一起、即、根据每一象素发光的时间长度来确定一个象素的灰度等级，。例如，如果n=8，并且当该象素在所有持续周期都发光时亮度为100％，那么，通过选择周期Ts1和Ts2及在这些周期内发光的象素，就可以获得75％的亮度；通过选择周期Ts3、Ts5和Ts8，则可获得16％的亮度。
在本发明中，图1所示的开关2015在每一个寻址周期为断开，而在每一个持续周期为接通。
下面，图4示出了本发明的有源矩阵EL显示装置的结构截面图。
参见图4，基片用11标记，绝缘膜用12标记。绝缘膜用12是一个基底(下文称做基膜)，在它上面制造EL显示装置的各部件。作为基片11，可以使用透明基片、普通玻璃基片、石英基片、玻璃-陶瓷基片或结晶玻璃基片。然而，基片需要能耐制造过程中的最高处理温度。
在使用含游动离子的基片或导电基片的情况下，基膜12特别有用。如果使用石英基片，就不需要产生基膜12。基膜12可以是含硅的绝缘膜。在本说明书中，“含硅的绝缘膜”表示构成绝缘膜的材料包括硅和预定的与硅含量成比例的氧和/或氮。例如，氧化硅膜、氮化硅膜，或氮氧化硅膜(SiOxNy，其中x和y为任意整数)。
以n沟道TFT的形式构成用201表示的开关TFT。然而，开关TFT可以选择为p沟道TFT。在图4所示的结构中，以p沟道TFT的形式构成用202表示的电流控制TFT。在这种情况下，电流控制TFT的漏极与EL元件的阳极连接。
然而，在本发明中，不必限制开关TFT为n沟道TFT，电流控制TFT为p沟道TFT。开关TFT和电流控制TFT之间在n沟道和p沟道的类型方面的关系是可以转化的，或者开关TFT和电流控制TFT两者都可以是n沟道类型或p沟道类型。
开关TFT 201由有源层构成，它包括源极区13；漏极区14；轻微参杂区(LDD)15a到15d；高浓度杂质区16以及沟道形成区17a和17b；栅极绝缘膜18；栅极19a和19b；第一层间绝缘膜20；源极线21以及漏极线22。栅极绝缘膜18或第一层间绝缘膜20可以提供给基片上的所有TFT共用，或者分别提供给电路或装置使用。
图4中示出的开关TFT 201的结构是这样的，使得栅极19a和19b电连接，即，它是所谓的双栅极结构。不用说，开关TFT 201的结构可以是所谓的多栅结构(包括包含两个或两个以上串联的沟道形成区的有源层)，例如，三栅极结构，而不是双栅极结构。
多栅结构在降低截止电流方面是非常有效的。如果开关TFT的截止电流被限制在合适的小值，则在图2B中示出的电容器112所需的电容值就可以降低。就是说，电容器112所占用的空间可以减小。因此，多栅结构在增加EL元件109有效的光发射区域方面也是有效的。
此外，在开关TFT 201中，LDD 15a至15d中的每一个是这样形成的，使得没有LDD区域面对着栅极19a或19b，它们之间插着栅极绝缘膜18。这样的结构在降低截止电流方面是非常有效的。LDD区域15a到15d的长度(宽度)可设置为0.5至3.5微米，一般为2.0至2.5微米。
最好在沟道形成区和LDD区域之间设置偏移区(offset region)(由具有与沟道形成区相同组分的半导体层构成，并且不施加栅极电压)，因为这种偏移区在减小截止电流方面也是有效的。在具有两个或两个以上栅极的多栅结构的情况下，设置在沟道形成区之间的分隔区16(包含与源极区或漏极区同样杂质元素的相同含量的区域)在减小截止电流是有效的。
电流控制TFT 202包括源极区26；漏极区27；沟道形成区29；栅极绝缘膜18；栅极30；第一层间绝缘膜20；源极线31；以及漏极线32。另一方面，图中表示为单栅结构的栅极30可以以多栅结构的形式构成。
如图2B所示，开关TFT的漏极与电流控制TFT的栅极连接。更具体地说，图4中示出的电流控制TFT 202的栅极30通过漏极连线22(也称作为连接线)与开关TFT 201的漏极区域14电连接。同样，源极连线31与在图2B所示的电源线110连接。
同样，从提高可以流过电流控制TFT 202的电流的观点出发，增加电流控制TFT 202的有源层厚度是有效的(特别是沟道形成区)(在50至100毫微米之间较好，最好在60至80毫微米之间)。相反，在减小开关TFT 201的截止电流方面，减小有源层的膜厚是有效的(特别是在沟道形成区)(20至50毫微米之间较好，最好在25至40毫微米之间)。
已经说明了一个象素中的TFT结构。在形成TFT结构的同时还形成驱动电路。图4还示出互补金属氧化物半导体(CMOS)电路，它是构成驱动电路的基本单元。
参见图4，这样构成TFT、以便尽可能地减小热载流子注入而不减小运行速度，这样的TFT用作CMOS电路中的n沟道TFT 204，本说明书中涉及的驱动电路对应于图2中示出的数据信号驱动电路102和栅极信号驱动电路103。不用说，还可以构成其它逻辑电路(电平移位器、A/D转换器、信号分离电路等)。
n沟道TFT 204的有源层包括源极区35、漏极区36、LDD区37、以及沟道形成区38。LDD区37面对栅极39，它们中间插有栅极绝缘膜18。在本说明书中，该LDD区37也称做洛弗区(Lovregion)。
由于考虑要维持所需要的运行速度，所以仅仅在n沟道TFT 204中的漏极区侧形成LDD区37。不需专门考虑n沟道TFT 204的截止电流。运行速度的设置更为重要。因此，最好是使整个LDD区37面对着栅极，以便把电阻分量减至最小。即不应设置所谓的偏移。
在CMOS电路中，由热载流子注入引起的p沟道的TFT 205的退化不大，并不需要在p沟道TFT 205中专门设置LDD区域。因此，p沟道TFT 205的结构是这样的，使得有源层包括源极区40、漏极区41和沟道形成区42，并且栅极绝缘膜18和栅极43都形成在有源层上。不用说，通过形成与n沟道TFT 204中的一样的LDD就有可能提供防止热载流子的方法。
用第一层间绝缘膜20复盖n沟道TFT 204和p沟道TFT 205，并且形成源极连线44和45。n沟道TFT 204和p沟道TFT 205通过漏极连线46互相连接。
形成用47表示的第一钝化膜。钝化膜47的厚度可设置为10毫微米到1微米(最好在200至500毫微米之间)。可以形成含硅的绝缘膜(最好是氮氧化硅膜或氮化硅膜)作为钝化膜47的材料。钝化膜47具有保护形成的TFT不受碱金属和水的侵蚀的功能。碱金属、即钠、包含在最后形成在TFT上面的EL层中。就是说，第一钝化膜47作为防止这类碱金属(游动离子)侵入TFT的保护层。
第二层间绝缘膜48是作为校平膜而形成的，用于找平由TFT的形成产生的水平差值。第二层间绝缘膜48最好是有机树脂膜，这类有机树脂可以是聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯等。这类有机树脂膜具有容易形成水平表面以及相对介电常数小的优点。由于EL层相当容易受不规则性的影响，所以要求第二层间绝缘膜几乎要能完全吸收由TFT引起的水平差值。同样，象第二层间绝缘膜一样，要求形成相对介电常数小的厚膜层，它可以有效地减小栅极和数据连线以及EL元件的阴极之间形成的寄生电容。因此，膜的厚度在0.5至5微米较好(最好在1.5至2.5微米之间)。
设置由透明导电膜构成的象素电极49(EL元件的阳极)。形成穿过第二层间绝缘膜48和第一钝化膜47的接触孔，然后，形成象素电极49，以便在形成的接触孔中与电流控制TFT 202的漏极连线32连接。如图4所示，如果象素电极49和漏极区27是间接相连，可以防止EL层中的碱金属经过象素电极49进入有源层。
象素电极49上面形成由氧化硅膜、氮氧化硅膜或有机树脂膜构成的、厚度为0.3至1微米的第三层间绝缘膜50。通过以使开口的边缘为锥形的方式进行蚀刻，在象素电极49上的第三层间绝缘膜50中产生开口。锥形的角度为10至60度较好(最好是30至50度)。
在第三层间绝缘膜50上设置上述用51表示的EL层。EL层51为单层或叠层结构。如果EL层51为叠层结构，则其发光效率较高。通常，按照以下顺序在象素电极上形成空穴注入层、空穴运输层、发光层和电子运输层。然而，另一方面，结构是可以这样的，使得可以顺序地形成空穴运输层、发光层和电子运输层，或者空穴注入层、空穴运输层、发光层、电子运输层和电子注入层。在本发明中，可以应用任意一种众所周知的结构，以及可以给EL层掺杂荧光染料等。
在本发明中使用的有机EL材料可从下述已公开的美国专利和日本公开特许公报中选择美国的专利号4356429；4539507；4720432；4769292；4885211；4950950；5059861；5047687；5073446；5059862；5061617；5151629；5294869；和5294870；以及日本公开特许公报Hei10-189525,8-241048，和8-78159。
EL显示装置的多色显示方法一般由四种方法表示形成与红(R)、绿(G)、蓝(B)对应的三种类型的EL元件的方法；利用发射白光的EL元件和滤色片的组合的方法；利用发射蓝光或者蓝-绿光的EL元件与氟磷(fluophors)(荧光彩色变换材料层CCM)的组合的方法；以及利用透明电极作阴极(反向电极)把与RGB对应的EL元件叠加起来的方法。
图4示出的结构是根据形成与RGB对应的三种类型的EL元件的方法的实例。在图4中，虽然只图解说明了一个象素，但是，可以形成相同结构的一些象素，以便能够分别显示红、绿和蓝，从而能够进行多色显示。
可以与发光方法无关地实现本发明，并且在本发明中可以应用上述方法中的每一种。然而，在响应速度上氟磷方法要比EL材料低，并且会留下余辉。因此，最好不要使用氟磷方法。同样也可以说，要避免使用会降低亮度的滤色片。
在EL层51上形成EL元件的阴极52。为了形成阴极52，使用含镁(Mg)、锂(Li)或钙(Ca)的小功函数材料。最好使用MgAg(通过用Mg∶Ag=10∶1的比例把Mg和Ag混合得到该材料)制造的电极。阴极52的其它例子有MgAgAl电极、LiAl电极和LiFAl电极。
阴极52最好应该在EL层51形成后、在EL层未暴露在空气中时马上形成。这是因为阴极52和EL层51之间的界面条件对EL元件的发光效率有相当大的影响。在本说明书中，由象素电极(阳极)、EL层和阴极组成的发光元件称作为EL元件。
各自包括EL层51和阴极52的叠层结构必需在每一个象素中相互独立地形成。然而，EL层51的质量非常由于水分而改变，因此，一般的光刻技术不能用于形成所述叠层结构。因此，最好是通过真空气相淀积、喷镀或气相淀积、诸如等离子体化学气相淀积(等离子体CVD)，利用物理掩模，例如金属掩模，来选择性地形成所述叠层结构。
附带指出，在利用喷墨方法、丝网印刷方法、旋涂方法等选择性地形成EL层之后，通过淀积、喷镀或气相淀积，例如，等离子体CVD，也有可能形成阴极。
设置保护电极53以便防止阴极52受存在于EL显示装置外部的水等的侵蚀，并且用作连接象素的电极。为形成保护电极53，最好使用含铝(Al)、铜(Cu)或银(Ag)的低电阻材料。保护电极53还可以用来耗散EL层产生的热量。此外，在形成EL层51和阴极52后，在所形成的层未暴露在空气中的情况下立即形成保护电极53是有利的。
形成第二钝化膜54。第二个钝化膜54的厚度可以设置为10毫微米至1微米(最好是200毫微米至500毫微米)。第二钝化膜54主要是保护EL层51不受水的侵蚀。使用第二钝化膜54耗散热量也是有利的。然而，如上所述，由于EL层不耐热，必须在比较低的温度(在室内温度至120℃较好)中形成第二钝化膜54。因此，等离子体CVD、喷镀、真空气相淀积、离子电镀或溶液涂抹(旋涂)用于形成第二钝化膜54比较好。
本发明的要点如下在有源矩阵EL显示装置中，用传感器检测环境的变化；通过根据环境变化信息控制流过EL元件的电流来控制每一个EL元件的亮度。因此，本发明不限于图4所示的EL的显示结构。图4所示的结构只包含在本发明的一个最佳实施例模式中。
《实施例1》本实施例涉及带显示系统的EL显示器，在所述显示系统中，利用光接收元件，例如，光电二极管、CdS光敏元件(硫化镉光敏元件)、电荷耦合元件(CCD)或CMOS传感器来检测环境亮度，以便得到环境信息信号，并根据环境信息信号控制EL元件的亮度。图5示意地示出该系统的配置。图中图解说明包括EL显示装置502、安装在笔记本电脑上的亮度敏感型EL显示器501。光电二极管503检测环境亮度，以获得环境亮度的信息信号。由光电二极管503获得的环境信息信号作为模拟电信号输入到A/D转换器电路504。由A/D转换器电路504把模拟信息信号转换为数字环境信息信号输入到CPU 505。在CPU505，输入的环境信息信号转换为校正信号，以便获得所需要的亮度。输入到D/A转换器电路506的校正信号被转换成模拟校正信号。当模拟校正信号被输入到电压变换器507后，根据校正信号确定的已校正电位加到EL元件上。
本实施例的亮度敏感型EL显示器可以包括光接收元件，例如，CdS光敏元件、CCD或CMOS传感器，而不是光电二极管；用于获取用户的生物体信息以及把信息转换为生物体信息信号的传感器；用于输出语音或音乐的扬声器和/或耳机；用于提供图象信号的盒式录像机；以及计算机。
图6显示本实施例的亮度敏感型EL显示器的外形图，以亮度敏感型EL显示装置701来举例说明，它包括显示部分702、光电二极管703、电压变换器704、键盘705等。在本实施例中，EL显示装置用作显示部分702。
虽然在图6中，在具体部分只用了一个光电二极管说明，但是在EL显示器的合适位置可安装一定数量(没有具体限制)的光电二极管703用于监视环境亮度。
下面将参照图5描述本实施例的亮度敏感型EL显示器的操作和功能。在一般地使用本实施例的亮度敏感型EL显示器期间，图象信号是由外部设备提供给EL显示装置的。所述外部设备可以是，例如，个人计算机、便携式信息终端，或盒式录像机。用户可以观察显示在EL显示装置上的图象。
本实施例亮度敏感型EL显示器501具有用来检测作为环境信息信号的环境亮度、并将环境信息信号转换为电信号的光电二极管503。由光电二极管503获取的电信号，通过A/D转换器504被转换成数字环境信息信号。转换后的数字环境信息信号输入到CPU 505。CPU 505将输入的环境信息信号转换成校正信号，用于根据预定的比较数据组，校正EL元件的亮度。由CPU获得的校正信号输入到D/A转换器506，将其转换为模拟校正信号。当该模拟校正信号被输入到电压变换器507时，电压变换器507把预定的已校正电位加到EL元件。
因此，控制EL驱动电位和已校正电位之间的电位差值，就能根据环境亮度调整EL元件的亮度。更准确地说，当环境变亮时EL元件的亮度增加，当环境变暗时其亮度减小。
图7示出了本实施例亮度敏感型EL显示器的操作流程图。在本实施例的亮度敏感型EL显示器中，来自外部设备(例如，个人计算机或盒式录像机)的图象一般都是提供给EL显示装置。此外，在本实施例中，光电二级管检测环境亮度，并把环境信息信号作为电信号输入到A/D转换器，而A/D转换器把转换后的数字电信号输入到CPU。CPU进一步把输入信号转换成反映环境亮度的校正信号，然后，D/A转换器把校正信号转换为模拟校正信号。当把该校正信号提供给电压变换器时，它把所需要的已校正电位加到EL元件上，从而控制EL显示装置的亮度。
上述过程被重复执行。
可以像上述那样实现本实施例，以便能够根据环境的亮度信息来控制EL显示器的亮度。因而，能够防止EL元件的过度发光，从而限制由于大电流流过EL元件引起的EL元件的退化。
图8是本实施例EL显示器的象素部分的剖面图，图9A是其顶视图，而图9B是其电路方框图。实际上，许多象素是以矩阵形式排列的，以便构成象素部分(图象显示部分)。图8与在图9A中沿A-A’线截取的剖面图对应。图8、图9A和图9B中公用的参考符号用于相互对照。图9A的顶视图中示出的两个象素在结构上彼此是相同的。
参见图8，基片用11标记，绝缘膜用12标记。绝缘膜12是基底(下文称做基膜)，在它上面制造EL显示器的各部件。可以使用玻璃基片、玻璃-陶瓷基片、石英玻璃基片、硅基片、陶瓷基片、金属基片或塑料基片(包括塑料膜)作为基片11。
在使用含游动离子的基片或导电基片情况下，基膜12特别有用。如果使用石英基片，则不需要形成所述基膜。基膜12可以是含硅的绝缘膜。在本说明书中，“含硅绝缘膜”表示使用由预定比例的硅、氧和/或氮组成的材料制造的绝缘膜，例如，氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜(用SiOxNy表示)。
可以这样形成基膜12，使其具有热耗散作用，以便耗散TFT产生的热量。这对于抑制TFT或EL元件的退化是有效的。为了实现这种热耗散作用，可以使用任何众所周知的材料。
在本实施例中，在一个象素中形成两个TFT。就是说，以n沟道TFT的形式形成开关TFT 201，而以p沟道TFT的形式形成电流控制TFT 202。
然而，在本发明中，不需要限制开关TFT为n沟道的TFT，电流控制TFT为p沟道的TFT。同样可以以p沟道TFT形成开关TFT，而以n沟道TFT形成电流控制TFT，或者以n沟道TFT或p沟道TFT形成开关TFT和电流控制TFT两者。
由有源层形成开关TFT 201，它包括源极区13、漏极区14、LDD区15a到15d、高浓度参杂区16和沟道形成区17a和17b、栅极绝缘膜18、栅极19a和19b、第一层间绝缘膜20、电源连线21以及漏极连线22。
如图9A和9B所示，栅极19a和19b是通过由不同材料(该材料的电阻比制造栅极19a和19b的材料低)制成的栅极连线211作电连接的。即，形成所谓双栅极结构。不用说，也可以形成所谓多栅结构(包括含有两个或两个以上串联的沟道形成区的有源层)，例如，三栅极结构，而不是双栅极结构。多栅结构在降低截止电流方面是很有效的。根据本发明，通过形成多栅结构而以小截止电流开关元件实现象素开关元件201。
有源层由包含结晶结构的半导体膜构成。即，有源层可以由单晶半导体膜、多晶半导体膜或微晶半导体膜构成。栅极绝缘膜18可以由含硅绝缘膜构成。此外，任何导电膜都可以用来形成栅极、源极连线或漏极连线。
此外，在开关TFT 201中，LDD 15a至15d中的每一个是这样形成的，使得没有LDD区面对栅极19a和19b、同时它们中间插有栅极绝缘膜18。这样的结构在降低截止电流方面是非常有效的。
在沟道形成区和LDD区之间最好设置偏移区(它由具有与沟道形成区相同组分的半导体层构成，其上没有施加栅极电压)，因为这种偏移区在降低截止电流方面也是有效的。在具有两个或两个以上栅极的多栅结构情况下，在沟道形成区之间建立的高浓度掺杂区在降低截止电流方面是有效的。
如上所述，多栅结构的TFT用作象素开关装置201，因而，实现了有适当小的截止电流的开关装置。因此，电流控制TFT的栅极电压可以维持足够长的时间(从象素被选中的时刻到该象素下次被选中的时刻)，而不需要诸如日本公开特许公报No.Hei10-189252的图2中所示的电容器。
电流控制TFT 202由有源层构成，它包括源极区27、漏极区26和沟道形成区29、栅极绝缘膜18、栅极35、第一层间绝缘膜20、电源接线31、和漏极接线32。另一方面，可以以多栅结构的形式形成如单栅结构所示的栅极30。
如图8所示，开关TFT 201的漏极连线22通过栅极连线35与电流控制TFT 202的栅极30相连。更准确地说，电流控制TFT 202的栅极30通过漏极连线22(也称做连接线)与开关TFT 201的漏极区14连接。此外，源极连线31连接到电源线212。
电流控制TFT 202是用来控制流过EL元件203的电流的元件。如果考虑该EL元件的退化，就不希望使大的电流流过EL元件。因此，最好这样设计所述装置，使得沟道长度(L)较长，从而防止过量的电流流过电流控制TFT 202。最好把每个象素的电流限制在0.5至2微安(最好是1至1.5微安)。
在开关TFT 201中形成的LDD区的长度(宽度)可设置为0.5至3.5微米，一般为2.0至2.5微米。
此外，从增加流过电流控制TFT 202的电流的观点出发，增加电流控制TFT 202的有源层的膜厚度是有效的(特别是沟道形成区)(50至100毫微米较好，最好是60至80毫微米)。相反，在降低开关TFT 201的截止电流时，降低有源层的膜厚度也是有效的(特别是沟道形成区)(20至50毫微米较好，最好是25至40毫微米)。
形成用47标记的第一钝化膜。钝化膜47的厚度可设置为10毫微米到1微米(最好在200至500毫微米之间)。可以形成含硅绝缘膜(详细地说，最好是氮氧化硅膜或氮化硅膜)作为钝化膜47的材料。
在第一钝化膜47上这样形成第二层间绝缘膜(也称作为校平膜)48，以便延伸到TFT、将由TFT的形成产生的水平差距找平。第二层间绝缘膜48最好是有机树脂膜，这类有机树脂可以是聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、苯并环丁烯(BCB)等。不用说，如果能够达到足够高的校平效率，则可以选择使用无机膜。
利用第二层间绝缘膜48校平由TFT的形成引起的水平差距是很重要的。后面构成的EL层是这样的薄，有可能使水平差距产生发光故障。因此，在形成的象素电极平面应该相当平整，以使EL层的平直度最佳。
设置由透明导电膜构成的象素电极49(与EL元件的阳极对应)。形成穿过第二层间绝缘膜48和第一钝化膜47的接触孔，此后这样形成象素电极49，以便在所形成的接触孔中与电流控制TFT 202的漏极连线32连接。
在本实施例中，包括氧化铟和氧化锡的混合物的导电膜用于形成象素电极。可以加入少量的镓到导电膜混合物中。
在象素电极49上形成上述用51标记的EL层。在本实施例中，聚合有机材料用于通过旋涂形成EL层51。任何众所周知的材料都可以象这种聚合有机材料一样使用。虽然在本实施例中形成象EL层51那样的单一发光层，但是可以通过把发光层、空穴运输层和电子运输层组合起来构成叠层结构，以便实现较高的发光效率。然而，如果聚合有机材料为叠层的，它们就需要与通过淀积产生的低分子有机材料组合。如果使用旋涂，并且基层包含有机材料，形成EL层的有机材料与用于涂抹的溶液混合，有机材料就有被有机溶剂溶解的危险。
可以用于在本实施例中的一般聚合有机材料的例子是高分子材料，例如，聚对苯撑亚乙烯(PPV)树脂、聚乙烯基咔唑(PVK)树脂和聚烯烃树脂。为了通过这些聚合有机材料中的一些来形成电子运输层、发光层、空穴运输层或空穴注入层，可以应用聚合物的原始材料，在真空装置中加热(逆转)转换成聚合有机物。
更准确地说，在发光层中，氰基-聚亚苯基-亚乙烯(cyano-polyphenylene-vinylene)可以用作红色发光层，聚亚苯基-亚乙烯(polyphenylene-vinylene)用作绿色发光层，以及聚亚苯基-亚乙烯(polyphenylene-vinylene)或聚烷基亚苯撑(polyalkyphenylene)用作蓝色发光层。膜厚可设置为30至150毫微米之间(最好在40至100毫微米之间)。此外，聚合物原始材料聚四氢硫代苯基亚苯基(polytetrahydrothiophenylphenylene)可以通过加热形成乙烯聚苯撑用于空穴运输层。该层的膜厚可设置为30至100毫微米(40至80毫微米较好)。
利用聚合有机材料也有可能实现发射白光。作为这种效果的技术，可引用日本公开特许公报Hei8-96959、7-22087和9-63770中公开的技术。基于把荧光颜料加入到已溶解有主要材料的溶液中，聚合有机材料也能容易地控制色彩。因此，它们在发射白光方面特别有效。
已经说明了应用聚合有机材料形成EL元件的例子。然而，也可以使用低分子有机材料。此外，无机材料也可以用来形成EL层。
已经说明了可以用作按照本发明的EL层材料的有机材料的实例。在本实施例中使用的材料不限于这些。
在形成EL层51时，最好使用含水量最小的干燥环境作为处理环境，并要求在惰性气体中形成EL层。在存在水和氧的情况下，EL层很容易退化。因此，有必要尽可能地消除这类起因。例如，最好使用干燥的氮气、干燥的氩气或类似气体。为了在这种环境中合适地进行处理，最好每一个操作室和烘焙箱都要置于充满惰性气体的净化间内，并在惰性气体环境中进行处理。
在用上述方法形成EL层51后，形成由遮光导电膜构成的阴极52、保护电极(未示出)和第二钝化膜54。在本实施例中，MgAg导电膜用于构成阴极52。形成厚度为10毫微米至1微米(200至500毫微米较好)的氮化硅膜作为第二钝化膜54。
如上所述，由于EL层不耐热，所以需要在低温(从室温至120度之间较好)下形成阴极52和第二钝化膜54。因此，等离子体CVD、真空气相淀积、或溶液涂抹(旋涂)是作为形成阴极52和第二钝化膜54的成膜方法中最佳的。
含有象上述那样形成的成份的基片称为有源矩阵基片。以面对有源矩阵基片的形式设置对置基片64。在本实施例中，玻璃基片用作对置基片。
有源矩阵基片和对置基片64通过密封材料(未示出)彼此粘接，以便形成封闭空间63。在本实施例中，封闭空间63用氩气填充。不用说，可以在封闭空间63中设置氧化钡干燥剂。
《实施例2》利用图10A至12C来说明本发明的实施例。这里说明同时制造象素部分和在象素部分周边形成的驱动电路部分的TFT的方法。注意，为了简化说明，示出CMOS电路作为驱动电路的基本电路。
首先，如图10A所示，在玻璃基片300上形成具有300毫微米厚度的基膜301。在本实施例中，厚度为100毫微米的氮氧化硅膜叠层在厚度为200毫微米的氮氧化硅膜上面作为基膜301。在与玻璃基片300接触的膜中，氮的浓度调整在10和25重量％之间较好。不用说，元件可以在不用基膜的情况下形成在石英基片上。
此外，如图4所示，用与第一钝化膜47类似的材料制成的绝缘膜作为基膜301的一部分是有效的。由于流过大电流，所以电流控制TFT往往发热，因此，在尽可能接近电流控制TFT的位置设置有热辐射作用的绝缘膜是有效的。
接着，在基膜301上用已知的淀积方法形成厚度为50毫微米的非晶硅膜(图中未示出)。注意，它不需要限制于非晶硅膜，只要它是含非晶结构的半导体膜，也可以形成另一种膜(包括微晶半导体膜)。另外，也可以使用含非晶结构的混合半导体膜，例如，非晶硅-锗膜。此外，膜厚可以为20至100毫微米。
非晶硅膜可以用已知方法使其晶化，形成晶体硅膜(也称作为多晶硅膜，或多-晶体硅膜)302。现有的晶化方法有使用电炉的热晶化、使用激光的激光退火晶化和使用红外灯的灯退火晶化方法。在本实施例中，利用使用XeCl气体的准分子激光来实现晶化。
注意，在本实施例中，使用做成线性形状的脉冲发射型准分子激光，也可以使用矩形的，还可以使用连续的亚离子激光和连续的准分子激光。
在本实施例中，虽然使用晶体硅膜作为TFT的有源层，但是，也可以使用非晶硅膜。此外，用非晶硅膜，能形成开关TFT的有源层，在该有源层中，需要降低截止电流，用晶体硅膜可形成电流控制TFT的有源层。在非晶硅膜中，电流流动困难，因为载流子迁移率低，并且截止电流不容易流动。换句话说，可以最大限度地利用电流不易流动的非晶硅膜和电流容易流动的晶体硅膜两者的优点。
接着，如图10B所示，在晶体硅膜302上形成厚度为130毫微米的氧化硅膜的保护膜303。该厚度可以在100至200毫微米(在130至170毫微米之间最好)范围内选择。而且，只要它们是含硅绝缘膜，其它膜也可以使用。这样形成绝缘膜303，使得在加入杂质期间，晶体硅膜不直接暴露于等离子体中，以便能够精确地控制杂质浓度。
然后，在保护膜303上形成抗蚀剂掩膜304a和304b，并且通过保护层303加入赋予n-型导电性的杂质元素(以后称之为n-型杂质元素)。注意，在周期表15组中的元素通常用作n-型杂质元素，一般可以使用磷或砷。注意，在本实施例中，使用等离子体掺杂法，其中，在质量未分离的情况下(Without separation ofmass)磷化氢(PH3)被等离子体激活，磷以1×1018原子/立方厘米的浓度加入。自然，可以使用对质量分离的离子注入法。
这样调整杂质量，使得包含在n-型杂质区305中的n-型杂质元素浓度在2×1016至5×1019原子/立方厘米之间(一般在5×1017和5×1018原子/立方厘米之间)。
接着，如图10C所示，去除保护膜303、抗蚀剂掩膜304a和304b，于是激活加入的周期表15组中的元素。已知的激活技术可用作激活方法，但是，在本实施例中，激活是用准分子激光的照射实现的。自然，脉冲型准分子激光和连续型准分子激光两者都可使用，并且，使用准分子激光不需要设定任何限制。目的是激活加入的杂质元素，并且，最好以不致于融化晶体硅膜的辐射能量级别进行照射。注意，激光照射也可以在保护膜303在场的情况下进行。
可以与用激光激活杂质元素一道进行通过热处理的激活。当激活是用热处理实现时，考虑基片的耐热性，最好是进行大约450至550℃的热处理。
本过程描绘了与n-型杂质区305的端部相连的边界部分(连接区)、即、未加入杂质元素的n-型杂质区305的周边上n-型杂质元素未加入的区域。这就意味着，在TFT较迟完成的时候，可以在LDD区和沟道形成区之间构成非常好的连接。
接着，可以把晶体硅膜的不需要的部分清除，如图10D所示，并且形成岛状的半导体膜306至309(下文称为有源层)。
然后，如图10E所示，形成复盖有源层306至309的栅极绝缘膜310。含硅并且厚度为10至200毫微米，最好是在50至150毫微米之间的绝缘膜可以用作为栅极绝缘膜310。可以使用单层结构或叠层结构。在本实施例中，使用厚度为110毫微米的氮氧化硅膜。
此后，形成厚度为200至400毫微米的导电膜并且将其做成图案，以便形成栅极311至315。栅极311至315的各个端部可以制成锥形。在本实施例中，栅极和与栅极电连接的连线(下文称为栅极连线)彼此由不同材料组成。更准确地说，栅极连线是由具有比栅极更低电阻率的材料制成。因此，把能作精细处理的材料用作栅极，而栅极的连线用有较小电阻率并且不适合精细处理的材料构成。当然，也可以使用相同材料形成栅极和栅极连线。
虽然栅极可以用单层导电膜制成，但是，对于栅极，如果需要最好用两层、三层或更多层叠层膜形成。任何已知的导电材料都可以用于栅极。然而，应该注意，最好使用能作精细处理的材料，更准确地说，可以形成具有宽度为2微米或更小的线的图案的材料。
一般地说，可以使用从钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)和硅(Si)中选择的元素制成的膜；上述元素的氮化合物制成的膜(一般有氮化钽膜、氮化钨膜或氮化钛膜)；由上述元素制成的合金膜(一般有钼-钨合金、钼-钛合金)；或上述元素的硅化物膜(一般有硅化钨膜、硅化钛膜)。当然，这些膜可以作为单层膜或叠层膜使用。
在本实施例中，使用厚度为50毫微米的氮化钽(TaN)膜和厚度为350毫微米的钽膜的叠层膜。这可以通过喷镀法形成。当惰性气体Xe、Ne等被加入作为喷镀气体时，可以防止应力引起的膜的剥落。
此时形成栅极312，以便把n-型杂质区305的一部分和栅极绝缘膜310重叠并形成夹层。以后，该重叠部分就变成与栅极重叠的LDD区。此外，通过断面观察，栅极电极313和314似乎是两个电极，实际上，它们互相是电连接的。
接着，如图11A所示，用自校准方法，以栅极311至315作掩膜加入n-型杂质元素(在本实施例中为磷)。这样调整所述加入过程，使得磷杂质被加入到杂质区316至323，因而形成浓度为n-型杂质区305的1/10至1/2(一般为1/4和1/3之间)的杂质区316至323。准确地说，浓度为1×1016至5×1018原子/立方厘米(一般为3×1017至3×1018原子/立方厘米)最好。
接着，如图11B所示，形成具有复盖栅极等的形状的抗蚀剂掩膜324a至324d，并加入n-型杂质元素(在本实施例中用磷)，形成含高浓度磷杂质元素的杂质区。这里，也进行利用磷化氢(PH3)的离子掺杂，并进行调整使得这些区域的含磷浓度在1×1020至1×1021原子/立方厘米之间(一般在2×1020至5×1021原子/立方厘米之间)。
通过本过程形成n沟道型TFT的源极区或漏极区，而在开关TFT中，保留由图11A的过程形成的n-型杂质区319至321部分。这些保留区与图4中的开关TFT 201的LDD区15a至15d对应。
接着，如图11C所示，去除抗蚀剂掩膜324a至324d，并形成新的抗蚀剂掩膜332。然后，加入p-型杂质元素(在本实施例中使用硼)，并形成含高浓度硼的杂质区333至336。这里，利用乙硼烷离子掺杂加入硼，以形成浓度为3×1020至3×1021原子/立方厘米(一般在5×1020至1×1021原子/立方厘米之间)的杂质区333至336。
注意，磷杂质已经以浓度为1×1020至1×1021原子/立方厘米加入到杂质区333至336，但是，这里的硼以比磷至少大三倍的浓度加入。因此，已经形成的n-型杂质区完全转换为p-型杂质区，并且具备p-型杂质区的功能。
接着，在清除抗蚀剂掩膜332后，以各自的浓度加入到有源层的n-型和p-型杂质元素被激活。退火炉退火、激光退火和灯光退火都可以用作激活的方法。在本实施例中，热处理要在电炉中、在氮气条件下，在550℃中进行4个小时。
这时，关键的是要尽可能地从周围环境中清除氧气。这是因为，即使有少量的氧存在，暴露的栅极表面就会氧化，导致电阻增加，随后使得难以形成与栅极的电阻连接。因此，把激活过程中周围环境的含氧浓度调整为1ppm(百万分之一)或更小，最好在0.1ppm或更小。
在激活过程完成后，形成厚度为300毫微米的栅极连线337，如图11D所示。作为栅极连线337的材料，可以使用含铝(Al)或含铜(Cu)作为其主要成份(在成份中占50至100％)的金属膜。象图9所示的栅极连线211一样排列栅极连线337，以便实现开关TFT的栅极19a和19b(与图10E中的栅极313和314对应)的电连接。
上述结构可以较大地降低栅极连线的电阻，因而可以制成大面积的图象显示区(象素部分)。更准确地说，参考本实施例，象素结构对实现对角线尺寸为10英寸或更大(或30英寸或更大)的显示屏幕的EL显示装置是有利的。
下一步，如图12A所示，形成第一层间绝缘膜338。含硅的单层绝缘膜用作第一层间绝缘膜338，也可以使用含两种或更多种硅的绝缘膜组合成的叠层膜。此外，可以使用膜厚在400毫微米至1.5微米之间的膜。在本实施例中，使用在200毫微米厚的氮氧化硅膜上重迭800毫微米厚的氧化硅膜的叠层结构。
另外，热处理是在含氢为3和100％之间的环境中、在300至450℃下进行氢化处理1至12小时。该过程是一种借助热激活的氢的半导体膜中悬挂键的氢中止方法。也可以象使用其它氢化方法一样使用等离子体氢化法(使用被等离子体激活的氢)。
注意，氢化处理也可以在第一层间绝缘膜338形成期间进行。即，可以在如上所述的形成200毫微米厚的氮化硅膜后进行，然后，可以形成剩余的800毫微米厚的氧化硅膜。
接着，在第一层间绝缘膜338和栅极绝缘膜310中形成接触孔，并且形成源极连线339至342和漏极连线343至345。在本实施例中，该电极由三层结构的多层膜制成，其中，厚度为100毫微米的钛膜、含钛且厚度为300毫微米的铝膜以及厚度为150毫微米的钛膜都是通过喷镀连续形成的。自然，也可以使用其它导电膜。
接着，形成厚度为50至500毫微米(一般200和300毫微米之间)的第一钝化膜346。在本实施例中，使用300毫微米厚的氮氧化硅膜作为第一钝化膜346。也可以由氮化硅膜代替。自然，也可以使用如图4所示的第一钝化膜47的相同材料。
注意，在氮氧化硅膜形成之前，使用含氢，例如，H2或NH3等气体实现等离子体处理是有效的。由此预处理激活的氢提供给第一层间绝缘膜338，并且通过热处理可改进第一钝化膜346的膜质量。同时，加入给第一层间绝缘膜338的氢向较低的一侧扩散，并可以有效地将有源层氢化。
下面，如图12B所示，形成由有机树脂组成的第二层间绝缘膜347。作为有机树脂，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸、苯环丁烯(BCB)等树脂。特别是，由于第二层间绝缘膜347主要用于平化，因此，用平化特性良好的丙烯酸形成第二层间绝缘膜最好。在本实施例中，形成的丙烯酸膜的厚度足以填平由TFT形成的阶形部分。丙烯酸膜的厚度做成1至5微米较合适(2至4微米更合适)。
此后，在第二层间绝缘膜347和第一钝化膜346中形成接触孔，然后，形成与漏极连线345电连接的象素电极348。在本实施例中，形成110毫微米厚的氧化铟锡膜(ITO)作为象素电极并构成图案。可以使用透明导电膜，也可以使用2-20％的氧化锌与氧化铟锡膜混合的透明导电膜。该电极是EL元件的阳极。数字349是与象素电极348相邻的象素电极的端部。
接着，利用不释放气体的真空淀积法形成EL层350和阴极(MgAg电极)351。EL层350的厚度为80-200毫微米(一般为100-200毫微米)；阴极351的厚度为180-300毫微米(一般为200-250毫微米)。
在该过程中，顺序地为与红对应的象素、与绿对应的象素和与蓝对应的象素形成EL层和阴极。然而，由于EL层对溶液的承受力低，所以每一种彩色的EL层必须应用非光刻技术单独形成。因此，最好是利用金属掩膜，屏蔽除了所需要的一个以外的所有象素，然后，选择形成EL层和阴极所需要的象素。
详细地说，首先除了与红光对应的象素外，掩膜隐藏所有象素，于是借助掩膜选择性地形成发红光的EL层和阴极。此后，除了与绿光对应的象素外，掩膜隐藏所有象素，于是借助掩膜选择性地形成发绿光的EL层和阴极。此后，如上所述，除了与蓝光对应的象素外，掩膜隐藏所有象素，于是借助掩膜选择性地形成发蓝光EL层和阴极。在这种情况下，对于不同的彩色，使用不同的掩膜。而同一个掩膜可以用于不同的彩色。最好所述处理过程能够连续地进行，直到形成所有象素的EL层和阴极。
可以把已知的材料用于EL层350。考虑到驱动电压，最好使用有机材料。例如，EL层350可以用仅仅由上述发光层组成的单层结构形成。当需要时，可以使用以下各层电子注入层、电子运输层、正空穴运输层、正空穴注入层和电子阻塞层(electron blocking)。在本实施例中，虽然也可以使用其它众所周知的材料，但是，还是以使用MgAg电极作为EL元件351的阴极作为例子。
作为保护电极352，可以使用以铝作为其主要成份的导电层。当形成EL层和电极时，应用真空淀积法与另外的掩膜形成保护电极352。此外，在EL层和电极形成后，在没有释放气体的情况下连续地形成所述保护电极。
最后，形成厚度为300毫微米的由氮化硅膜构成的第二钝化膜353。实际上，保护电极352起防止EL层受水侵蚀的作用。而且，通过形成第二钝化膜353能够改善EL元件的可靠性。
如图12C所示的构成有源矩阵的EL显示装置已完成。实际上，如图12C所示，该装置最好用高密封的保护膜(叠层膜、紫外线硫化处理树脂膜等)，或者用外壳材料，例如，陶瓷密封罐包装(密封)起来，以便当完成时不会将它暴露在空气中。在那种情况下，通过向外壳材料内充入惰性气体或放入干燥剂(例如，氧化钡)可以提高EL层的可靠性。
用这种方法，完成了如图12C所示结构的有源矩阵EL显示装置。在本实施例的有源矩阵EL显示装置中，具有最佳结构的TFT仅仅被设置在象素部分，而且被设置在驱动电路部分，以便得到很高的可靠性，并且也能改善操作特性。
首先，使用具有降低热载流子注入以便尽可能不降低其操作速度的结构的TFT、作为构成驱动电路的CMOS电路的n沟道TFT 205。注意，这里的驱动电路包括移位寄存器、缓冲区、电平移位器、采样电路(采样和保持电路)等。在数字驱动情况下，也可以包括信号转换电路，例如，D/A转换器。
在本实施例情况下，如图12C所示，n沟道TFT 205的有源层包括源极区355、漏极区356、LDD区357和沟道形成区358，并且LDD区357与栅极312重迭，栅极绝缘膜311插入它们之间。
LDD区为什么只形成在漏极区的一侧，其原因是考虑不降低操作速度。在该n沟道TFT 205中，不必非常注意截止电流的值，更确切地说，最好把操作速度看得重要些。因此，需要使LDD区357与栅极完全重迭，以便使电阻分量最小。也就是说，最好是消除所谓的偏移。
此外，在CMOS电路的p沟道TFT 206中，由于热载流子注入引起的退化很难引起注意，所以LDD区就不需要特别规定。当然，也可以规定LDD区与n沟道TFT 205类似，这时对热载流子要采取对策。
注意，在驱动电路中，与其它采样电路相比，所述采样电路稍微有些独特之处，大电流可在沟道形成区中双向流动。即，源极区和漏极区的作用可以交换。另外，需要控制截止电流的值使其尽可能小，记住，在采样电路中，最好使用能使其处于开关TFT和电流控制TFT之间的中间电平的TFT。
因此，形成采样电路的n沟道型TFT最好按如图13所示的结构排列TFT。如图13所示，LDD区901a和901b的一部分与插入在栅极903前的栅极绝缘膜902重迭。其作用与上面已说明的电流控制TFT202相同。在采样电路中的情况下插入沟道形成区904，这是它的不同点。
实际上，在完成了图12C所示的步骤后，有源矩阵基片和对置基片被密封剂粘合在一起。在那种情况下，在由有源矩阵基片和对置基片夹成的气密空间里充入惰性气体，或在其中放入干燥剂(例如，氧化钡)，EL层的可靠性(寿命)就被改善。
《实施例3》下面将参考图14的透视图描述本实施例的有源矩阵EL显示装置的配置。本实施例的有源矩阵EL显示装置由象素部分602、栅极驱动电路603和在玻璃基片601上形成的源极驱动电路604构成。象素部分的开关TFT 605是n沟道TFT，并置于与栅极驱动电路603连接的栅极连线606和与源极驱动电路604连接的源极连线607的交点上。开关TFT 605的漏极则与电流控制TFT 608连接。
电流控制TFT 608的源极与电源线609连接。电容器615连接在电流控制TFT 608的栅极区和电源线609之间。在本实施例的结构中，EL的驱动电位反馈给电源线609。EL元件610与电流控制TFT 608连接。电压变换器(未示出)连接到EL元件610与电流控制TFT连接的一侧相反的一侧，以便根据环境信息把已校正电位加到所述EL元件上。
以外部输入/输出端子的形式提供的柔性印刷电路(FPC)611具有把信号传送给驱动电路的输入和输出接线(连接线)612和613以及与电源线609连接的输入/输出接线614。
下面将参考图15A和图15B描述本实施例的EL显示装置，包括其外壳构件。必要时将涉及图14中使用的参考符号。
在基片1500上形成象素部分1501、数据信号驱动电路1502和栅极信号驱动电路1503。通过与外部装置连接的输入和输出接线612至614，各接线从驱动电路延伸到FPC 611。
这样设置外壳构件1504，以便至少把象素部分围住，最好把驱动电路和象素部分都围住。外壳构件1504具有内部尺寸比EL元件阵列的外部尺寸大的凹形，或者具有片状型材。外壳构件1504通过粘合剂1505粘附固定在基片1500上，用这样的方法与基片1500一起形成一个密封的空间。这样，EL的所有元件完全限制在密封空间内，用密封方法完全切断与外部空气的联系。可以设置多个外壳构件1504。
外壳构件1504的材料最好是诸如玻璃或聚合物绝缘材料。例如，可以从非晶玻璃(硼硅酸盐玻璃、石英和其它)、石英玻璃、陶瓷玻璃、有机树脂(丙烯酸树脂、苯乙烯、聚碳酸酯树脂、环氧树脂等)，以及硅树脂。同样也可以使用陶瓷材料。如果粘合剂1505是绝缘材料，也可以使用象不锈钢一类金属材料。
作为粘合剂1505，可以使用环氧树脂粘合剂、丙烯酸粘合剂等粘合剂。此外，热固性树脂粘合剂或照相排版树脂粘合剂也可以用作粘合剂1505。然而，粘合剂材料需要尽可能地禁止掺入氧或水。
外壳构件1504和基片1500之间的间隙1506最好用惰性气体(氩、氦、氮等)填充。此外，可以使用在日本公开特许公报Hei8-78519中已公开的技术，用惰性液体(由氟烷烃代表的液氟化碳)填充所述间隙。
在间隙1506中填入干燥剂也是有利的。干燥剂可以是在日本公开特许公报Hei9-148066中说明的一种。一般可使用氧化钡。
如图15B所示，在象素部分中形成具有离散的EL元件的许多象素，所有象素都有保护电极1507作为公共电极。在本实施例中，最好接连地形成EL层、阴极(MgAg电极)和保护电极，不要将它们暴露在环境中。
然而，如果可以利用相同的掩膜构件来形成EL层和阴极，那么，可以利用另一个掩膜构件来形成保护电极。这样，就可以实现图15B中所示的结构。
可以仅仅在象素部分上形成EL层和阴极，而没有必要在驱动电路上形成它们。即使它们形成在驱动电路上也没有问题。然而，由于EL层含有碱金属，所以需要避免在驱动电路上形成EL层和阴极部分。
在用1508表示的区域中，保护电极1507通过由与象素电极相同的材料制成的连线1508连接到输入/输出连线1509。输入/输出连线1509是用于向保护电极1507提供预定电压(在本实施例中是地电位，即0伏)的电源线。输入/输出连线1509通过各向异性导电膜1510与FPC 611电连接。
在图15所示的上述状态中，FPC 611连接到外部装置的端子，以便能够在象素部分显示图象。在本说明书中，把通过连接FPC能够在其中显示图象的制品，即，在其中有源矩阵基片和对置基片相互粘接在一起(同时，FPC(柔性印刷电路)固定其上)的制品被定义为EL显示装置。
本实施例的布置可以与实施例1或者2的配置自由组合。
《实施例4》本实施例涉及包含显示系统的EL显示器，在EL显示器中，有关用户的生物体信息被检测并根据用户的生物体信息控制EL元件的亮度。图16示意地示出该系统的配置。电视型EL显示器1601包括EL显示装置1602-L和另一个EL显示装置1602-R。在本说明书中，伴随某些标号的“-R”和“-L”分别表示与右眼和左眼对应的部件。CCD-L1603-L和CCD-R 1603-R分别形成用户的左眼和右眼的图象，以便获得生物体信息信号L和生物体信息信号R。生物体信息信号L和生物体信息信号R以电信号L和R的形式分别输入到A/D转换器1604。电信号L和R分别由A/D转换器1604转换为数字电信号L和R。然后，这些信号被输入到CPU 1605。CPU 1605把输入的数字电信号L和R转换为与用户眼睛中的充血程度对应的校正信号L和R。校正信号L和R被输入到D/A转换器1606并被转换为数字校正信号L和R。当数字校正信号L和R被输入到电压变换器1607时，电压变换器1607根据数字校正信号L和R将已校正电位L和R加到相应的EL元件上。用户的左眼和右眼分别用1608-L和1608-R表示。
本实施例的电视型EL显示器除了用于本实施例的CCD(传感器)之外还包括CMOS传感器，用于获取代表用户的生物体信息的信号，并将生物体信息信号转换为电信号；扬声器和/或耳机，用于输出语音或音乐；盒式录象机，用于提供图象信号；以及计算机。
图17是本实施例的电视型EL显示器1701的透视图。
电视型EL显示器1701包括EL显示装置L(1702-L)、EL显示装置R(1702-R)、CCD-L(1703-L)、CCD-R(1703-R)、电压变换器-L(1704-L)和电压变换器-R(1704-R)。电视型EL显示器1701还包括其它部件(图17中未示出)A/D转换器、CPU和D/A转换器。
用于检测用户眼睛情况的CCD-L(1703-L)和CCD-R(1703-R)的布局并不局限于图17所示的那样。诸如实施例1中所说明的用于检测环境条件的传感器也可以加入到本实施例的系统中。
下面将参照图16说明本实施例的电视型EL显示器的操作和功能。在通常使用本实施例的电视型EL显示器期间，图象信息L和图象信息R都从外部装置提供给EL显示装置1602-L和EL显示装置1602-R。外部装置可以是，例如，个人计算机、便携式信息终端或盒式录相机。用户观察显示在EL显示装置1602-L和EL显示装置1602-R上的图象。
本实施例的电视型EL显示器1601包括用于形成用户眼睛的图象、检测来自图象的生物体信息以及获取表示信息的电信号的CCD-L1603-L和CCD-R 1603-R。从眼睛图象获取的电信号是表示在用户眼白中，不考虑瞳孔，识别的彩色信号。
由CCD-L 1603-L和CCD-R 1603-R分别获取的模拟电信号形式的信号被输入到A/D转换器1604，以便转换为数字电信号。这些数字电信号输入到CPU 1605，以便转换为校正信号。
根据通过眼白的识别获得的眼白信息信号中混合的红信息信号，CPU 1605确定用户眼睛中的充血程度，因而确定了用户是否感觉到眼睛疲劳。为调节EL元件的亮度，在CPU 1605中，要预定相对于用户眼睛疲劳程度的比较数据。因此，CPU可以把输入信号根据用户眼睛的疲劳程度转换为用于控制EL元件亮度的校正信号。校正信号通过D/A转换器1606转换为输入到电压变换器1607的模拟校正信号。
依据接收的模拟校正信号，电压变换器1607把预定的已校正电位加到EL元件，从而，控制EL元件的亮度。
图18是本实施例的电视型EL显示器的操作流程图。在本实施例的电视型EL显示器中，来自外部装置的图象信号提供给EL显示装置。同时，通过CCD获取用户的生物体信息信号，来自CCD的电信号被输入到A/D转换器。电信号由A/D转换器转换为数字信号，并由CPU转换为反映用户的生物体信息的校正信号。校正信号由D/A转换器转换为输入到电压变换器的模拟校正信号。已校正电位加到EL元件，从而控制EL元件的亮度。
上述过程重复执行。
关于用户的用户生物体信息没有限制仅仅为眼睛的充血程度。用户的生物体信息可以从用户的不同部分，例如，头、眼睛、耳朵、鼻和嘴获取。
如上所述，当识别出用户眼中的充血程度异常时，EL显示装置的亮度可随异常而降低。因此，可以响应用户身体的异常来进行显示，使得可以显示眼睛容易接受的图象。
本实施例的布置可以与实施例1至3的布置中的任意布置自由组合。
《实施例5》以下将参考图19说明用于改进以上参考图8描述的实施例1的象素部分中的连接结构的制造工艺。图19中的参考符号与图8中的对应。可以在关于实施例1而描述的工艺中得到图19A所示的形成象素电极(阳极)43的状态。
接着，用丙烯酸树脂填充接触部分1900，以便形成接触孔保护部分1901，如图19B所示。
在本实施例中，采用旋涂的方法涂敷丙烯酸树脂，以便形成一层膜，紧接着借助于抗蚀剂掩膜曝光。如图19B所示，通过刻蚀形成接触孔保护部分1901。
在接触孔保护部分1901中，如在截面图所看到的，伸展到象素电极外面的部分的厚度(在图19B示出的厚度Da)最好设置为0.3至1微米。如图19C所示，在形成接触孔保护部分1901后，形成EL层45，并且形成阴极46。EL层45和阴极46是用实施例1中所描述的方法形成的。
作为接触孔保护部分1901的材料，有机树脂是最好的。可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、苯环丁烯(BCB)等材料。如果使用这样的有机树脂，可以把它们的粘度设置为10-3Pa.s至10-1Pa.s。
用上述方法形成了诸如图19C中所示的结构，从而解决了当EL层45被切除时象素43和阴极46之间产生短路的问题。
本实施例的配置可以与实施例1至4的配置中的任意配置自由组合。
《实施例6》根据本发明制成的EL显示装置是自发光型的，因此，与液晶显示装置相比较，呈现在明亮地方对显示图象的极好的可识别性。而且，EL显示装置具有更宽的视角。因此，EL显示装置可以用作各种电子设备的显示部分。例如，为了在大屏幕上观看电视节目等，根据本发明的对角线尺寸为30英寸或更大(一般为40英寸或更大)的EL显示装置可以用作EL显示器的显示部分(即把EL显示装置安装在显示器的框架上)。
EL显示器包括各种用于显示信息的显示器，例如，个人计算机的显示器、接收电视广播节目的显示器、广告显示的显示器。此外，根据本发明的EL显示装置可以用作其它不同的电子设备的显示部分。
这样的电子设备包括摄像机、数字照相机、电视型显示器(头盔式显示器)、汽车导航系统、汽车音响设备、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话、便携式游戏机、电子书籍等)、包括记录介质的图象再现装置(更准确地说，能够再现记录介质、例如、光盘(CD)、激光唱盘(LD)、数字视频盘(DVD)并且包括显示再生图象的显示器的装置)等。更详细地说，在便携式信息终端的情况下，由于可能要从倾斜方向观察的便携式信息终端经常需要宽的视角，所以使用EL显示装置较合适。图20A至图20E分别示出了所述电子装置的不同的实例。
图20A举例说明EL显示器，它包括框架2001、支撑架2002、显示器部分2003等。本发明可用作显示部分2003。EL显示器是自发光型的，因而不需要背光。因此，其显示部分可以具有比液晶显示装置薄的厚度。
图20B举例说明视频摄像机，它包括主体2101、显示部分2102、音频输入部分2103、操作开关2104、电池2105、图象接收部分2106等。根据本发明的EL显示装置可以用作显示器2102。
图20C举例说明头盔式EL显示器部分(右半部分)，它包括主体2201、信号电缆线2202、连接带2203、显示部分2204、光学系统2205、EL显示装置2206等。本发明用于EL显示装置2206。
图20D举例说明包括记录介质的图象重放装置(更具体地说，DVD重放装置)，它包括主体2301、记录介质(CD、LD、DVD等)2302、操作开关2303、显示部分(a)2304、另一个显示部分(b)2305等。显示部分(a)主要用于显示图象信息，而显示部分(b)主要用于显示字符信息。根据本发明的EL显示装置可以用作显示部分(a)和(b)。此外，包括记录介质的图象重放装置包括CD重放装置、游戏机等。
图20E举例说明便携式(移动式)计算机，它包括主体2401、摄像机部分2402、图象接收部分2403、操作开关2404、显示部分2405等。根据本发明的EL显示装置可以用作显示部分2405。
将来，当可以获得亮度更高的EL材料时，根据本发明的EL显示装置将应用于前端型或后端型投影仪，在这类投影仪中，包含待投影的输出图象信息的光通过镜头等放大。
上述电子装置将更可能用于显示通过诸如国际互连网、闭路电视系统(CATV)的通信路线的分配的信息，尤其更可能用于显示运动图象信息。由于EL材料呈现高的响应速度，所以EL显示装置适合于显示运动图象。然而，如果象素之间的轮廓不清楚，整个运动图象就不能清楚地显示。由于根据本发明的EL显示装置可以使象素之间的轮廓清晰，所以，把本发明的EL显示装置用于电子装置的显示部分非常有利。
EL显示装置的发光部分要消耗功率，所以，最好是如此显示信息，使得其中的发光部分尽可能小。因此，当EL显示装置用于主要显示字符信息的显示部分时，例如，便携式信息终端的显示部分，以及更具体地说，移动电话或汽车音响设备，最好是这样驱动EL显示装置，使得由发光部分构成字符信息，而不发光部分与背景对应。
现在参考图21A说明移动电话，它包括主体2601、音频输出部分2602、音频输入部分2603、显示部分2604、操作开关2605、及天线2606。根据本发明的EL显示装置可以用作显示部分2604。通过在黑色背景上显示白色字符，显示部分2604可以减小移动电话的功耗。
图21B说明汽车音响设备，它包括主体2701、显示部分2702和操作开关2703和2704。根据本发明的EL显示装置可以用作显示部分2702。虽然本实施例示出的是镶嵌(mount)型汽车音响设备，但本发明也可以用于集合型音响设备中。显示部分2702可以通过在黑色背景上显示白色字符减小功耗，这对便携式音响设备特别有利。
如上所述，本发明可以用于所有领域中各种宽范围的电子装置中。本实施例中的电子装置可以通过将实施例1到5中的结构自由组合而获得。
在本发明的信息敏感型EL显示系统中，EL显示装置的亮度可以根据通过传感器，例如，CCD获得的环境信息和/或用户生物体信息控制。这样，限制了EL元件的超强度发光，并且也限制了由于大电流流过EL元件引起的EL元件的退化。此外，随用户眼睛的异常而降低亮度，使得显示的图象容易看清。
权利要求
1．一种显示系统，它包括发光装置；其特征在于通过获得环境信息信号来控制所述发光装置的亮度。
2．权利要求1的显示系统，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
3．权利要求1的显示系统，其特征在于所述发光装置是电致发光(EL)显示装置。
4．权利要求1的显示系统，其特征在于所述显示系统并入从包括以下各种电子装置的一组中选择的一种电子装置中，所述各种电子装置包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话和个人计算机。
5．一种显示系统，它包括发光装置；用于获取环境信息信号的传感器；用于把由所述传感器提供的电信号转换为校正信号的CPU；以及用于根据所述校正信号控制已校正电位的电压变换器。
6．权利要求5的显示系统，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
7．权利要求5的显示系统，其特征在于在同一块基片上形成所述发光装置、所述传感器、所述CPU和所述电压变换器。
8．权利要求5的显示系统，其特征在于所述发光装置是EL显示装置。
9．权利要求5的显示系统，其特征在于所述显示系统并入从包括以下各种电子装置的一组中选择的一种电子装置中，所述各种电子装置包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话和个人计算机。
10．一种显示系统，它包括具有中间插入EL层的两个电极的EL元件；以及与所述EL元件的所述两个电极之一电连接的电流控制TFT，其特征在于根据环境信息信号控制加到所述EL元件的所述两个电极中的另一个上的电位。
11．权利要求10的显示系统，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
12．权利要求10的显示系统，其特征在于所述显示系统并入从包括以下各种电子装置的一组中选择的一种电子装置中，所述各种电子装置包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话和个人计算机。
13．一种有源矩阵显示装置，它包括基片上的至少一个象素薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括至少一个有源层和与所述有源层邻接的栅极，它们中间插有栅极绝缘膜；包括阳极和阴极之间至少一个EL层的EL元件，所述阳极和所述阴极中的一个与所述有源层电连接；以及用于获取环境信息信号的传感器，其特征在于通过把所述信息信号转换为已校正电位而根据环境信息信号来控制加到所述阳极和所述阴极中的另一个上的已校正电位。
14．权利要求13的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置和所述传感器被形成在同一块基片上。
15．权利要求13的有源矩阵显示装置，其特征在于所述传感器包括电荷耦合器件(CCD)或光电二极管。
16．权利要求13的有源矩阵显示装置，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
17．权利要求13的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置是从包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话，及个人计算机的一组中选择的一个。
18．一种有源矩阵显示装置，它包括基片上的至少一个象素薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括至少一个有源层和与所述有源层邻接的栅极，它们中间插有栅极绝缘膜；包括阳极和阴极之间至少一个EL层的EL元件，所述阳极和所述阴极中的一个与所述有源层电连接；以及用于获取环境信息信号的传感器，其特征在于所述信息信号被转换为已校正电位，并且所述已校正电位被加到所述阳极和所述阴极中的另一个。
19．权利要求18的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置和所述传感器被形成在同一块基片上。
20．权利要求18的有源矩阵显示装置，其特征在于所述传感器包括电荷耦合器件(CCD)或光电二极管。
21．权利要求18的有源矩阵显示装置，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
22．权利要求18的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置是从包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话，及个人计算机的一组中选择的一个。
23．一种有源矩阵显示装置，它包括基片上的至少一个象素薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括至少一个有源层以及与所述有源层邻接的栅极，在它们中间插有栅极绝缘膜；包括阳极和阴极之间至少一个EL层的EL元件，所述阳极和所述阴极中的一个与所述有源层电连接；用于获取环境信息信号的传感器；用于将所述信息信号转换为已校正信号的CPU；以及用于将所述已校正信号转换为已校正电位的电压变换器；其特征在于所述已校正电位加到所述阳极和所述阴极中的另一个上。
24．权利要求23的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置、所述传感器、所述CPU、以及所述电压变换器被形成在同一块基片上。
25．权利要求23的有源矩阵显示装置，其特征在于还包括插在所述传感器和所述CPU之间的A/D转换器以及插在所述CPU和所述电压变换器之间的D/A转换器。
26．权利要求23的有源矩阵显示装置，其特征在于所述传感器包括CCD或光电二极管。
27．权利要求23的有源矩阵显示装置，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
28．权利要求23的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置是从包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话，及个人计算机的一组中选择的一个。
29．一种有源矩阵显示装置，它包括基片上的至少一个象素薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括至少一个有源层以及与所述有源层邻接的栅极，在它们中间插有栅极绝缘膜；包括阳极和阴极之间至少一个EL层的EL元件，所述阳极和所述阴极中的一个与所述有源层电连接；以及用于获取环境信息信号的传感器；其特征在于通过从所述信息信号转换成的已校正电位控制所述阳极和所述阴极中的另一个的电位。
30．权利要求29的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置和所述传感器被形成在同一块基片上。
31．权利要求29的有源矩阵显示装置，其特征在于所述传感器包括CCD或光电二极管。
32．权利要求29的有源矩阵显示装置，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
33．权利要求29的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置是从包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话，及个人计算机的一组中选择的一个。
34．一种有源矩阵显示装置，它包括基片上的至少一个象素薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括至少一个有源层以及与所述有源层邻接的栅极，在它们中间插有栅极绝缘膜；包括阳极和阴极之间至少一个EL层的EL元件，所述阳极和所述阴极中的一个与所述有源层电连接；用于获取环境信息信号的传感器；用于将所述信息信号转换为已校正信号的CPU；以及用于将所述已校正信号转换为已校正电位的电压变换器。其特征在于通过所述已校正电位来控制所述阳极和所述阴极中的另一个的电位。
35．权利要求34的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置、所述传感器、所述CPU、以及所述电压变换器被形成在同一块基片上。
36．权利要求34的有源矩阵显示装置，其特征在于还包括插在所述传感器和所述CPU之间的A/D转换器以及插在所述CPU和所述电压变换器之间的D/A转换器。
37．权利要求34的有源矩阵显示装置，其特征在于所述传感器包括CCD或光电二极管。
38．权利要求34的有源矩阵显示装置，其特征在于所述信息信号包括用户的生物体信息。
39．权利要求34的有源矩阵显示装置，其特征在于所述显示装置是从包括摄像机、数字摄像机、头盔显示器、汽车导航系统、便携式电话，及个人计算机的一组中选择的一个。
全文摘要
一种显示系统,其中的发光装置的发光元件的亮度可根据环境信息调整。传感器获取有关环境的信息作为电信号。CPU根据预置的比较数据组,将信息信号转换为校正EL元件亮度的校正信号。电压变换器在接收到这种校正信号时将预定的已校正电位加到EL元件上。这样,该显示系统就能够控制EL元件的亮度。
文档编号G09G3/32GK1306312SQ01103018
公开日2001年8月1日 申请日期2001年1月17日 优先权日2000年1月17日
发明者山崎舜平, 小山润, 石丸典子 申请人:株式会社半导体能源研究所