发光器件的制作方法

专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件，特别是，涉及一种通过组合不同颜色的发射光可以显示包括多色的图像的发光器件。
背景技术：
利用从电致发光元件(发光元件)发出的光的发光器件作为具有宽视角和低能耗的显示器件而引起高度重视。
近年来，在研制发光器件的领域中，已经加速了能够显示高质量全色图像的发光器件的研究与开发，以确保用于不同信息处理装置，例如电视接收机或者汽车导航系统的显示器件等的市场。
为了显示全色图像，需要独立地提供红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色发光的发光区域，以便于通过在每个区域改变发光时间和发光亮度，以控制所表示的颜色的亮度和色度。
作为改变颜色亮度和色度的方法，有通过改变发光元件的发光时间来改变颜色亮度和色度的方法，和通过改变发光元件的亮度来改变颜色亮度和色度的方法。在应用前者的方法的情形中，通过根据每种发光颜色来改变发光时间、不同地组合每种红、绿和蓝光的发射而改变颜色亮度和色度。
同时，根据包含在发光元件的发光体和其它物质的特性，发光元件的发光效率不同。在发光器件中，在表示每种发光颜色的每种发光元件中，发光效率都不同。因此，在具有较低发光效率的发光元件中，相对需要更多的电流以获得具有所需亮度的发光。
而且，人眼对于每种发射波长具有不同的灵敏度，通常对于绿光的发射波长比红光或蓝光的具有更高的灵敏度。因此，需要使蓝光和红光的亮度比绿光相对更高，使得对于人眼的蓝光和红光与绿光具有相同的灵敏度。
为了增加发光元件的亮度而使大量电流流到发光元件，使得发光元件加速了发光元件的退化，并导致显示器件的电能消耗增加。还有，当由于退化的发光器件而导致发射波长移动时，降低了发光器件的颜色再现，并由此往往使图像质量变差。因此，已经试图开发可以高效率地发光且具有更长寿命的发光体或者发光元件。例如，在参考文献1(日本专利特开平No.Hei 2002-299062)中，设计了通过调节光程长度增强发光效率的器件。

发明内容
本发明的目的是提供一种发光器件，其中减轻了具有低发光效率的发光元件的负担，以及可以抑制发光元件的退化、由于退化的发光元件导致的颜色再现的变差，和电能消耗的增加。
根据本发明的发光器件具有发光元件，其中每个发出对应于三原色的一种颜色。而且，根据本发明发光器件的一个特征具有发出中和色(neutral color)的发光元件。根据本发明的发光器件具有这样的结构，其中设置了多个像素，具有每个发出对应于三原色的一种颜色的发光元件和发出中和色的发光元件作为一组。
在每个像素中，通过改变和组合从包括在像素中的每个发光元件的发光时间或者发光亮度，显示多种具有不同颜色亮度和色度的颜色。注意，在一个像素中可以包括至少一个发出中和色的发光元件。
三原色是红、绿和蓝三色。因此，当用CIE-XYZ色系表示时，红色表示具有在色度图中x大于或等于0.6和y小于或等于0.35区域中的坐标的颜色。此外，当用CIE-XYZ色系表示时，绿色具有在色度图中x小于或等于0.3和y大于或等于0.6区域中的坐标的颜色。另外，当用CIE-XYZ色系表示时，蓝色表示具有在色度图中x小于或等于0.15和y小于或等于0.2区域中坐标的颜色。注意，CIE-XYZ色系是基于三个激励值X、Y和Z的色系。色度图是基于三个激励值X、Y和Z用x-y坐标空间表示颜色的图。注意，色度数字化地限制了除了亮度以外的光的颜色类型。
当用CIE-XYZ色系表示时，中和色表示具有不同于在色度图中表示红、绿和蓝的上述区域的坐标的颜色。
当通过组合具有较高发光效率的发光元件的发射光和具有低发光效率的发光元件的发射光来表示中和色时，相对于具有低发光效率的发光元件，发出中和色的发光元件起着辅助的作用。因此，在具有低发光效率的发光元件中，由于和通过组合三原色来显示中和色的情况相比，可以减少显示所需的亮度，所以缓解了光发射的负担。因此，可以显著地延长具有低发光效率的发光元件的寿命。结果，可以抑制发光元件的退化或者由退化的发光元件导致的图像质量下降。此外，通过设置发出中和光的发光元件可以表示更多的颜色；由此，扩大了发光元件的颜色再现范围的范围。
本发明减轻了具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担。因此，可以抑制发光元件的退化或者由于发光元件的退化导致的图像质量的下降。此外，可以获得可以表示引起颜色再现范围扩大的更多颜色的发光器件。


图1是示出了根据本发明的某个方案设置用于发光器件的像素，以及构成像素的发光元件的配置的图；图2是示出了根据本发明某个方案设置用于发光器件的发光元件，和用于驱动发光元件的电路的图；图3是示出了应用了本发明某个方案的发光器件的顶视图的帧形式；图4是示出了对于应用了本发明某个方案的发光器件而提供的发光元件，和用于驱动发光元件的电路的图；图5是应用了本发明的某个方案的发光器件的像素部分的顶视图；图6是示出了在应用本发明某个方案的发光器件的时间进程中帧移动的图；图7是解释设置用于发光器件的像素和构成应用本发明某个方案的像素的发光元件的排列的图；图8A到8C是描述了应用本发明某个方案的发光器件的横截面结构图；图9A和9B是描述了应用本发明某个方案的发光器件的横截面结构图；图10是描述了设置用于发光器件的发光元件和用于驱动应用本发明某个方案的发光元件的电路的图；图11是应用本发明某个方案的发光器件的像素部分的顶视图；图12是在应用本发明某个方案的发光器件密封之后的横截面图；图13是示出了安装了通过应用本发明的某个方案制造的发光器件的电子装置的图；图14是表示基于三个激励值X、Y和Z用x-y坐标空间表示颜色的图。
具体实施例方式
实施例模式参考图1、2和14描述根据本发明的发光器件的一个方案。图14是基于三个激励值X、Y和Z用x-y坐标空间表示颜色的色度图。
根据本发明的发光器件包括发出红光的第一发光元件101、发出绿光的第二发光元件102、发出蓝光的第三发光元件103和发出淡蓝绿光(blue-tinged green)的第四发光元件104。注意，第四发光元件的发光颜色不限于上述的发光颜色，并且例如它可以是红紫、黄橙等等。
因此，当用CIE-XYZ色系表示红色时，红色意味着具有在色度图中x大于或等于0.6和y小于或等于0.35的区域(图14中由色度图的边界所围绕的、以及用虚线151和152标记的区域)中的坐标的颜色。绿色意味着当用CIE-XYZ色系表示时，具有在色度图中x小于或等于0.3和y大于或等于0.6的区域(图14中由色度图的边界所围绕、以及用虚线155和156标记的区域)中的坐标的颜色。另外，蓝色意味着当用CIE-XYZ色系表示时，具有在色度图中x小于或等于0.15和y小于或等于0.2的区域(图14中由色度图的边界所围绕的、以及用虚线153和154标记的区域)中的坐标的颜色。另外，当用CIE-XYZ色系表示绿和蓝色之间的中和色时，蓝色和绿色之间的中和色意味着具有在色度图中x小于或等于0.1和y大于或等于0.25且小于或等于0.5的区域(图14中由色度图的边界所围绕的、以及用虚线161、162和163标记的区域)中的坐标的颜色。优选，它是具有在色度图中x小于或等于0.1和y从大于或等于0.35到小于或等于0.45区域中的坐标的颜色。
如图1所示，排列多个像素110，其中第一发光元件101、第二发光元件102、第三发光元件103和第四发光元件104在一个组中。
在图1中，按行排列第一发光元件101到第四发光元件104的每一个。然而，排列发光元件的方式没有特别限制。例如，可以按列排列每个发光元件，或者可以这样排列使得发红光的发光元件和发蓝光的发光元件相邻。而且，每个发光元件的形状不局限于图1所示的矩形，例如，它可以是正方形、多边形或者具有弯曲部分的形状。
如图2所示，驱动第一发光元件101到第四发光元件104的每一个的电路连接到第一发光元件101到第四发光元件104。
连接到每个发光元件的电路包括根据图像信号确定发光元件发光或不发光状态的驱动晶体管121、控制图像信号的输入的开关晶体管122、不考虑图像信号而控制发光元件为不发光状态的擦除晶体管123、源信号线131、电流源线132、第一扫描线133和第二扫描线134。
这里，描述当第二发光元件102发光时的驱动方法。当在写周期中选择第一扫描线133时，接通具有连接到第一扫描线133的栅极的开关晶体管122。然后，当输入到源信号线131的图像信号通过开关晶体管122输入到驱动晶体管121的栅极时，电流从电流源线132流到第二发光元件102并发出绿光。此时，根据流到第二发光元件102的电流值来确定发光亮度。
第一发光元件101、第三发光元件103和第四发光元件104也以和第二发光元件102相同的方式驱动。因此，通过连接到每个发光元件的电路分别地控制每个发光元件的发光时间；由此，可以获得所需的显示颜色。因此，显示颜色意味着这样一种颜色，其中从包括在像素中、并且其每个具有不同的发光颜色的多个发光元件获得的发射光被组合，并在视觉上被混合。
注意，驱动方法不局限于在该实施例中所示的方法，可以采用不同于上述驱动方法的数字驱动方法。另外，通过模拟驱动方法可以运行电路。
对于每个晶体管的元件结构也没有限制，可以使用交错型或者反相交错型。另外，可以使用单栅极结构或者多栅极结构。而且，可以使用LDD(轻掺杂漏极)结构、单漏极结构等等。
在上述的发光元件中，淡蓝绿色，即，相对于具有低发光效率的发光元件，发出介于蓝和绿之间的中和色的第四发光元件104起着辅助的作用，例如当在通过组合每个发光元件发射的光来显示中和色的情况中，第二发光元件102和第三发光元件103的发光效率不同时。因此，缓解了具有低发光效率的元件的负担，并因此和通过仅仅组合三原色来显示中和色的情况相比，可以延长元件的寿命。因此，可以获得其中抑制了由于退化元件导致的缺陷迹象的发光器件。而且，通过提供第四发光元件104可以显示更多的颜色；因此，扩大了发光器件的颜色再现范围的范围。
而且，当第四发光元件104以该实施例的模式发出淡蓝绿色时，另一个有益的效果还包括下述内容。例如，为了使人眼对绿光和蓝光具有相同的灵敏度，和绿光相比使蓝光具有更高亮度是必要的，因为人眼通常具有对绿光更高的灵敏度。换句话说，在显示状态下，和发出绿光的第二发光元件102相比，发出蓝光的第三发光元件103具有相对更大的负担。然而，作为根据本发明的发光器件，可以缓解第三发光元件103的负担，因为通过提供发出淡蓝绿光的第四发光元件104，第四发光元件104相对于第三发光元件103起着辅助作用。
如上所述，通过缓解具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有较低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担，可以抑制发光元件的退化，或由于退化的发光元件引起的图像质量降低。
实施例1在该实施例中，描述了根据本发明的发光器件。然而，根据本发明的发光器件不局限于该实施例中所示的发光器件。
图3是示出了应用本发明的发光器件的顶视图的帧形式。在图3中，通过虚线所示的附图标记6510表示驱动电路部分(源侧驱动电路)；6511，像素部分；和6512，驱动电路部分(栅侧驱动电路)。本发明的发光元件设置用于像素6511。驱动电路部分6510和6512通过作为外部输入端子的FPC 6503和形成在衬底6500上的一组配线彼此连接。通过从FPC(柔性印刷电路)6503接收视频信号、时钟信号、启动信号、复位信号等等，将信号输入到驱动电路部分6510和6512。将印刷线路板(PWB)6513安装到FPC 6503。驱动电路部分6510配备有移动电阻器6515、开关6516、存储器(锁存器)6517和6518，并且驱动电路部分6512配备有移动电阻器6519和缓冲器6520。
驱动电路部分没必要在和如上所述的像素部分6511相同的衬底上设置，例如采用FPC，驱动电路部分可设置在衬底外侧，在其上形成有配线图案，在其上安装IC(TCP)等。驱动电路部分6510和6512的电路结构不局限于上述的结构，并可以采用具有另外设置的不同于上述功能的电路的结构。
在像素部分6511中，按行排列以列方向延伸的多个源信号线331和多个电流源线332。按列排列以行方向延伸的多个第一扫描线333和多个第二扫描线334。以矩阵排列多个像素301，其中将第一发光元件301a、第二发光元件301b、第三发光元件301c和第四发光元件301d在一组中。
而且，在像素310中，以和图1中所示的发光器件相同的方式，按行排列第一发光元件301a、第二发光元件301b、第三发光元件301c和第四发光元件301d。
每个发光元件具有这样的结构，其中将包括发光体的发光层夹在一对电极之间。发光层可以是仅由包括发光体的层构成的单一层，或者可以是由多个层构成的多层，其中组合了包括发光体的层和包含具有优异载流子(电子、空穴)输运能力的物质、具有优异的载流子注入能力的物质等的层。
第一发光元件301a包括4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(1，1，7，7-tetramethyldurolysyl-9-enyl)-4H-吡喃(缩写DCJT)作为发光体并发出红光。第二发光元件301b包括N，N′-二甲基喹吖啶酮(quinacridon)(缩写为DMQd)作为发光体并发出绿光。第三发光元件301c包括9，9’-双蒽基作为发光体并发出蓝光。第四发光元件301d包括香豆素30作为发光体并发出淡蓝绿光。另外，包括在每个发光元件中的发光体不局限于上述发光体，也可以使用另外的发光体。例如，作为发出红光的发光体，可以使用4-二氰基亚甲基-2-t-丁基-6-(1，1，7，7-tetramethyldurolysyl-9-enyl)-4H-吡喃(缩写DPA)、迫位-呋喃-十，2，5-二氰基1，4-双(10-甲氧基1，1，7，7-tetramethyldurolysyl-9-enyl)苯等。作为发出绿光的发光体，可以使用香豆素6、香豆素545T、三(8-喹啉铝(缩写Alq)等。作为发出蓝光的发光体，可以使用9，10-二苯基蒽(缩写DPA)、9，10-二(2-萘基)蒽(缩写DNA)等。作为发出淡蓝绿光的发光体，可以使用二(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚铝(缩写BAlq)、二(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚镓(缩写BGaq)等。
如图4所示，为了驱动每个发光元件，电路连接到第一发光元件301a到第四发光元件301d。每个电路包括根据图像信号确定第一发光元件301a到第四发光元件301d的每一个的发光状态或者不发光状态的驱动晶体管321(321a、321b、321c和321d)，控制图像信号输入的开关晶体管322(322a、322b、322c和322d)、不考虑图像信号而控制第一发光元件301a到第四发光元件301d的每一个为不发光状态的擦除晶体管323(323a、323b、323c和323d)。这里，开关晶体管322的源极(或者漏极)连接到源信号线331，驱动晶体管321的源极和擦除晶体管323的源极连接到延伸以便和源信号线331(331a、331b、331c和331d)并列的电流源线332(332a、332b、332c和332d)，开关晶体管322的栅极连接到第一扫描线333，延伸以便和第一扫描线333并列的擦除晶体管323的栅极连接到第二扫描线334。每个驱动晶体管321(321a、321b、321c和321d)串联连接到第一发光元件301a到第四发光元件301d的每一个。连接到每个发光元件的电路的结构不局限于这里所述的结构，并可以使用不同于上面的另外的结构。
图5示出了该实施模式的发光器件的像素部分6511的顶视图。在图5中，仅仅描述了一部分像素部分6511。注意，发光器件的像素部分的结构不局限于图5所示的结构，可以使用另一种结构。在图5中，附图标记81表示半导体层；82表示导电膜，用作驱动晶体管321、开关晶体管322、擦除晶体管323的栅极(栅电极)、第一扫描线333、第二扫描线334等；以及83表示导电膜，用作源信号线331、电流源线332等。另外，附图标记84表示具有发光层夹在电极对之间的的叠层结构的部分。
下文中，参考图6描述这个实施例的发光器件的工作。图6是描述随着时间进程的帧移动的图。在图6中，水平方向表示时间进程，垂直方向表示扫描线的扫描方向。
如图6所示，在根据本实施例的发光器件中，对帧进行分时以具有四个子帧501、502、503和504，其包括写周期501a、502a、503a和504a和存储周期501b、502b、503b和504b。配备有用于发光的信号的发光元件在存储周期中处于发光状态。在每个子帧中存储周期长度的比例是，第一子帧501∶第二子帧502∶第三子帧503∶第四子帧504等于23∶22∶21∶20等与8∶4∶2∶1。因此，可以表示4位分级。然而，位的数量和分级的数量不局限于此，例如可以提供8位子帧以执行8位分级。
将描述在一个帧中的移动。首先，在子帧501中，从第一线到最后一线顺序地执行写移动。因此，写周期的起始时间根据线而不同。其中完成了写周期501a的线依次转换到存储周期501b。在存储周期中，配备有用于发光信号的发光元件处在发光状态。其中完成了存储周期501b的线依次转换到下一子帧502，如同在子帧501中，从第一线到最后一线顺序地执行写移动。通过重复上述的移动，完成子帧504中的存储周期504b。当在子帧504中的移动完成时，移动转到下一帧。以这种方式，在每个子帧中发光的完整时间等价于在一帧中每个发光元件的发光时间。通过改变每个发光元件中的发光时间，和多样地组合像素部分中的发光元件，可以形成亮度和色度不同的多种显示颜色。
在存储周期比写周期501c、502c和503c短的子帧504中，其中包括从第一线的写周期到最后线的写周期，在存储周期504b之后提供擦除周期504d以强制地使子帧504处在不发光状态。因此，可以避免子帧504的写周期和其下一子帧的写周期彼此重叠。
在该实施例中，从具有较长存储周期的子帧开始顺序地设置子帧501到504。然而，子帧不必像该实施例那样设置。例如，可以从具有较短存储周期的子帧开始顺序地设置子帧，或者可以随机设置具有较长存储周期的子帧和具有较短存储时间的子帧。
然后，解释写周期中电路的工作。在写周期，选择第n线(n是自然数)中的第一扫描线333，并且接通连接到第一扫描线333的开关晶体管322。此时，视频信号从第一线到最后一线同时地输入到源信号线。然而，从源信号线331输入的每个视频信号彼此是独立的。从源信号线331同时输入的视频信号通过开关晶体管322输入到驱动晶体管321的栅极。此时，根据输入到驱动晶体管321的信号，确定从第一发光元件301a到第四发光元件301d的每一个是发光状态或者是不发光状态。
在完成写入到源信号线的同时，完成第n线(n是自然数)的写周期并转到存储周期。然后，第n加1线转到写周期并进行类似于上面的写移动。通过重复上述的移动，从第一线到最后线进行写移动。
应用了具有上述结构的本发明的发光器件减轻了具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有较低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担。因此，可以抑制发光元件的退化或者由于退化的发光元件导致的图像质量降低。而且，可以指示更多的颜色；由此，扩大了发光器件的颜色再现范围的范围。
实施例2在该实施例中，描述了其中在一个像素中的发光元件的排列不同于图1中所示的发光器件。
如图7所示，在该实施例中的发光器件具有发出红光的第一发光元件701、发出绿光的第二发光元件702、发出蓝光的第三发光元件703和发出淡蓝绿光的第四发光元件704。
在该实施例中的发光元件中，从第一发光元件701到第四发光元704的每一个具有排列成两行两列的四个发光元件。像素705包括四个发光元件，即第一发光元件701到第四发光元件704。提供了多个像素705。
在该实施例中的发光器件中，正如由虚线706围绕的第一发光元件701、第一发光元件707、第一发光元件708和第一发光元件709，表示相同颜色的四个发光元件包括作为一个组。四个发光元件设置成其中两个均排成一行和一列的组。为表示相同颜色的发光元件的每一个设置该组。在第五组中，其中包括发出红光作为第一发光元件701的四个发光元件的第一组、包括发出绿光作为第二发光元件702的四个发光元件的第二组、包括发出蓝光作为第三发光元件703的四个发光元件的第三组、和包括发出淡蓝绿光作为第四发光元件704的四个发光元件的第四组被包含作为一组，将第一组到第四组排列成两行两列。一组包括在第一组中的一个发光元件、包括在第二组中的一个发光元件、包括在第三组中的一个发光元件和包括在第四组中的一个发光元件构成一个像素。
包括在一组中的发光元件之间的宽度设置为，使得其比包括在不同组中且彼此相邻的发光元件的宽度更窄。
换句话说，在该实施例的发光器件中，设置发光元件使得具有相同发光颜色且彼此相邻的发光元件之间的宽度比具有不同发光颜色且彼此相邻的发光元件的宽度更窄。
当通过蒸发形成发光层时，通过使用由金属等构成的掩模，单独地形成对应于表示每种发光颜色的发光元件的发光层。此时，具有不同发光颜色且彼此相邻的发光元件的宽度设置为大约从20μm到30μm，目的是避免表示不同发光颜色的发光元件的发光层从边缘进入和彼此混合等。
然而，通过使用具有如图7所示的结构的发光器件，不必考虑避免具有相同发光颜色且彼此相邻的发光元件之间的颜色混合。因此，可以使发光元件之间的宽度比具有不同发光颜色且彼此相邻的发光元件的宽度更窄。因此，可以扩大每个发光元件的发光面积(其中可以提取发光的电极侧的面积)。因此，可以显著地增强发光效率，特别是光提取效率。
尽管图7所示的像素具有矩形形状，但是也可以采用圆形等形状，而并不受这里限制。尤其当像素做成圆形时，可以获得发光元件不容易退化的效果。
应用具有上述结构的本发明的发光器件减轻了具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有较低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担。因此，可以抑制发光元件的退化或者由于发光元件退化导致的图像质量降低。而且，可以表示更多的颜色；因此，扩大了发光器件的颜色再现范围的范围。
实施例3在该实施例中，解释了应用本发明的发光器件的横截面结构。然而，根据本发明的发光元件的结构和构成该发光元件的物质等不局限于该实施例中所示出的这些。
在图8A到8C中，设置了用于驱动发光元件12的由虚线所围绕的晶体管11。发光元件12对应于实施例1所示的第一发光元件301a到第四发光元件301d的任意一个，晶体管11对应于实施例1所示的驱动晶体管321a到321d的任意一个。发光元件12包括第一电极13、第二电极14和由这些电极夹在中间的发光层15。晶体管11的漏极和第一电极13由穿过第一层间绝缘膜16(16a、16b和16c)的配线17彼此电连接。此外，通过分隔壁层18将发光元件12和另一个设置为彼此相邻的发光元件隔开。在该实施例中，在衬底10上设置具有这种结构的本发明的发光器件。
发光元件12中的发光层15包括多个层，其中层叠了包括发光体和具有优异载流子输运能力的物质的混合层、包括具有优异载流子(电子、空穴)输运能力的物质的层、和包括具有优异载流子注入能力的物质的层。由包括在发光层15中的发光体确定发光元件12的发光颜色。注意，在每个发光元件中构成发光元件层15的物质的组合可以不同。作为发光体，可以使用实施模式中所示的发光体。尤其是作为具有优异电子输运能力的物质，在具有优异载流子输运能力的物质中，例如，可以给出具有喹啉框架或者苯并喹啉帧的金属络合物，比如三(8-喹啉)铝(缩写Alq3)、三(5-甲基-8-喹啉)铝(缩写Almq3)、二(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(缩写BeBq2)、二(2-甲基-8-喹啉)-4-苯基苯酚铝(缩写BAlq)等。作为具有优异空穴输运能力的衬底，例如给出芳香胺系的化合物(换句话说，具有苯环氮键的化合物)，比如4，4′-二[N-(1-萘)-N-苯基-氨基]-联苯(缩写α-NPD)、4，4′-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-联苯(缩写TPD)、4，4’，4”-三[N，N-联苯-氨基]-三苯胺(缩写TDATA)，或者4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基-氨基]-三苯胺(缩写MTDATA)。另外，在具有优异载流子注入能力的物质中，尤其作为具有优异电子注入能力的物质，给出碱金属或者碱土金属的化合物，例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或者氟化钙(CaF2)。除了这些，可以使用具有高电子输运能力，例如Alq3和碱土金属，例如镁(Mg)的物质的混合。作为具有高空穴注入能力的衬底，给出了金属氧化物，例如氧化钼(MoOX)、氧化钒(VOX)、氧化钌(RuOX)、氧化钨(WOX)或者氧化锰(MnOX)。除了这些，给出酞菁系化合物，例如酞菁(缩写为H2Pc)或者铜酞菁(CuPC)。
晶体管11是顶栅型。然而，不特别限制晶体管11的结构，例如，它可以是如图9A所示的反相交错型。当晶体管是反相交错型时，如图9B所示，它可以是其中保护膜形成在形成沟道的半导体层上方(沟道保护型)的结构，或者它可以是其中形成沟道的一部分半导体层变成凹形(沟道蚀刻型)的结构。附图标记21表示栅电极；22，栅绝缘膜；23，半导体层；24，n型半导体层；25，电极；和26，保护膜。
组成晶体管11的半导体层可以是结晶的或者非晶的。而且，它可以是半非晶的等。
下文中解释半非晶的半导体。半非晶半导体是具有非晶结构和结晶结构(包括单晶和多晶)的中间结构、以及具有相对于自由能的稳定的第三状态，且包括具有短程有序和晶格畸变的结晶区的半导体。具有从0.5nm到20nm的粒径的晶粒包括在半非晶半导体膜的至少一个区域中，且拉曼光谱移动到520cm-1波数的较低侧。另外，在x射线衍射中，观察来源于Si晶格的(111)和(220)的衍射峰。半非晶半导体膜包括至少1原子％或者更多的氢或者卤素作为未结合键(悬挂键)的中和剂。因此，半非晶半导体也称作微晶半导体。通过进行硅化物气体的辉光放电分解(等离子体CVD)制造半非晶半导体膜。作为硅化物气体，除了SiH4，还可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。硅化物气体可以被H2或者H2和一种或者多种稀有气体元素He、Ar、Kr和Ne进行稀释。稀释的比例在从2倍到1000倍的范围内。压强大概在从0.1Pa到133Pa的范围内；电源频率，从1MHz中到120MHz，优选从13MHz到60MHz；以及衬底加热温度，最高300℃或更低，优选从100℃到250℃。大气的组成杂质例如氧气、氮气或者作为膜内的杂质元素的碳，优选为1×1020原子/cm3或者更少，尤其是，氧气浓度是5×1019原子/cm3或者更少，优选1×1019原子/cm3或者更少。注意，使用具有半非晶半导体的半导体的TFT(薄膜晶体管)的迁移率大约是从1m2/Vsec到10m2/Vsec。
作为具有结晶度的半导体层的特定例子，给出包括单晶硅或多晶硅、硅锗等的半导体层。可以通过激光结晶化，或者例如通过使用镍等的固相生长方法结晶化，来形成半导体层。
当半导体层由非晶物质例如非晶硅构成时，优选具有其中晶体管11和其它晶体管(构成用于驱动发光元件的电路的晶体管)都是n沟晶体管的电路的发光器件。至于其它发光器件，可以使用具有包括n沟晶体管或者p沟晶体管的电路的发光器件，或者具有包括两种晶体管的电路的发光器件。
而且，第一层间绝缘膜16可以是如图8A和8C出所示的多层，或者是单层。第一层间绝缘膜16a包括无机材料例如氧化硅或氮化硅，第一层间绝缘膜16b包括具有自平面化的物质，例如丙烯酸、硅氧烷(具有通过硅(Si)和氧(O)键形成的骨架的物质，且其至少包括氢作为取代基)，或者可以通过涂覆(旋涂)形成的氧化硅。注意，组成每层的物质没有特别限制，可以使用这里没有描述的其它物质。另外，可以进一步组合由另一物质构成的层。因此，通过使用无机材料和有机材料，可以形成第一层间绝缘膜16，或者也可以由无机膜或者有机膜构成。
优选分隔壁层18具有曲率半径在边缘部分连续变化的形状。分隔壁层18用丙烯酸、硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等形成。分隔壁层18可以由无机材料膜或有机材料膜形成，或者由两者形成。
在图8A和8C中，这是在晶体管11和发光元件12之间只设置了第一层间绝缘膜16的结构。然而，如图8B所示，其可以是除了第一层间绝缘膜16(16a和16b)以外，在其间还设置第二层间绝缘膜19(19a和19b)的结构。在图8B所示的发光器件中，第一电极13穿过第二层间绝缘膜19并连接到配线17。
正如第一层间绝缘膜16，第二层间绝缘膜19可以是多层或者单层。层间绝缘膜19a包括具有自平面化的物质，例如丙烯酸、硅氧烷(具有通过硅(Si)和氧(O)键形成的骨架的物质，且其至少包括氢作为取代基)，或者可以通过涂覆(旋涂)形成的氧化硅。而且，第二层间绝缘膜19b是由包括氩(Ar)的氮化硅构成。注意，组成每层的物质没有特别限制，可以使用这里没有描述的其它物质。另外，可以进一步组合由另一物质构成的层。因此，通过使用无机材料和有机材料两者，可以形成第二层间绝缘膜19，或者也可以由无机膜或者有机膜构成。
在发光元件12中，在第一电极13和第二电极14都由具有光传输特性的物质，例如氧化铟锡(ITO)构成的情况中，如图8A中的轮廓箭头所示，可以从第一电极13侧和第二电极14侧提取发出的光。在只有第二电极14由具有光传输特性的物质构成的情况中，如图8B的轮廓箭头所示，可以仅从第二电极14侧提取发出的光。在这种情况中，优选第一电极13包括高反射材料，或者在第一电极13的下面设置包括高反射材料(反射膜)的膜。在只有第一电极13由具有光传输特性的物质构成的情况中，如图8C的轮廓箭头所示，可以仅从第一电极13侧提取发出的光。在这种情况中，优选第二电极14由高反射材料构成，或者在第二电极14上方设置反射膜。
而且，发光元件12可以具有其中第一电极13起阳极的作用，而第二电极14起着阴极的作用的结构，或者，可选择地，第一电极13起阴极的作用，而第二电极14起阳极的作用的结构。注意，在前面的情况中，晶体管11是p沟道晶体管，在后面的情况中，晶体管11是n沟道晶体管。
应用了具有上述结构的本发明的发光器件，减轻了具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有较低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担。因此，可以抑制发光元件的退化或者由于发光元件退化导致的图像质量降低。而且，可以表示更多的颜色；因此，扩大了发光器件的颜色再现范围的范围。
实施例4在该实施例模式中，参考图10描述具有和图4所示不同的电路结构的发光元件。
如图10所示，用于驱动每个发光元件的电路连接到发光元件801。该电路包括根据图像信号确定发光元件801为发光或不发光状态的驱动晶体管824、控制图像信号输入的开关晶体管822、不考虑图像信号而控制发光元件801为不发光状态的擦除晶体管823、和控制施加给发光元件801的电流值的电流控制晶体管821。这里，开关晶体管822的源极(或者漏极)连接到源信号线831，驱动晶体管824的源极和擦除晶体管823的源极连接到延伸以便和源信号线831并列的电流源线832，开关晶体管822的栅极连接到第一扫描线833，延伸以和第一扫描线833并列的擦除晶体管823的栅极连接到第二扫描线834。电流控制晶体管821夹在驱动晶体管824和发光元件801之间并彼此串联连接。电流控制晶体管821的栅极连接到电源线835。注意，配置和控制电流控制晶体管821使得电流在电压-电流(Vd-Id)特性的饱和区流动。因此，可以确定流到电流控制晶体管821的电流值的强度。
描述了当发光元件801发光时的驱动方法。当在写周期选择第一扫描线833时，接通具有连接到第一扫描线833的栅极的开关晶体管822。然后，输入到源信号线831的图像信号通过开关晶体管822输入到驱动晶体管824的栅极。而且，电流从电流源线832通过驱动晶体管824、和由于来自电源线835的信号而导致变为接通状态的电流控制晶体管821，流到发光元件801，从而发光。此时，通过电流控制晶体管821确定流到发光元件的电流值。
对图10中的一个发光元件801进行描述。然而，在该实施例中的发光器件中，如图4所示，排列四个发光元件，其中每个发光元件都是由连接到发光元件的相同电路操作的发光元件。排列多个像素，其每个都具有作为一组的四个发光元件。注意，包括在像素中的每个发光元件显示不同的颜色。
图11示出了具有该实施例所示的电路结构的发光器件的像素部分的顶视图。在图11中仅仅示出了像素部分的一部分。注意，发光器件的像素部分的结构不局限于图11所示的结构，可以使用另外的结构。在图11中，附图标记91表示半导体层；92，用作电流控制晶体管821、开关晶体管822、擦除晶体管823、驱动晶体管824的栅极(栅电极)、第一扫描线833和834等的导电膜；以及93，用作源信号信831、电流源线832、电源线835等的导电膜。此外，附图标记94表示具有发光层夹在电极对之间的层叠结构的一部分。
应用了具有上述结构的本发明的发光器件减轻了具有低发光效率的发光元件、或者人眼对其具有较低灵敏度的发光颜色的发光元件的负担。因此，可以抑制发光元件的退化或者由于发光元件退化导致的图像质量降低。而且，可以显示更多的颜色；因此，扩大了发光器件的颜色再现范围的范围。
实施例5
在安装了外部输入端子和被密封后，将应用了本发明的实施例1到4所示的发光器件安装到的广泛的多种电子设备中。
应用了本发明的电子设备是其中抑制了发光元件的退化、或者由于退化的元件导致的图像质量的降低的电子设备；因此，可以获得较好的显示。而且，在发光器件中，可以表示更多的颜色以及扩大颜色再现范围。
在该实施例中，参考图12和13描述应用本发明的发光器件和安装发光器件的电子设备。但是，图12和13所示的发光器件和电子设备仅仅是例子，发光器件和电子设备的结构不特别地局限于此。
图12是密封了应用了本发明的发光器件之后的横截面图。图12的顶部帧格式对应于前面图3所描述的。衬底6500和密封衬底6501用密封剂6502彼此贴附，以便于将晶体管和本发明的发光元件夹在其之间。在衬底6500的端部，安装将成为外部输入端的FPC(柔性印刷电路)6503。注意，用惰性气体例如氮气或者树脂材料，将被衬底6500和密封衬底6501夹在中间的区域进行填充。
在图13中示出安装有应用本发明的发光器件的电子设备的一个实施例。
图13图解了应用本发明制造的膝上型个人电脑，其包括主体5521、底盘5522、显示部分5523和键盘5524等。通过在个人电脑中结合具有本发明发光元件的发光器件，可以完成显示器件。
在该实施例中，尽管对于膝上型个人电脑进行了描述，但是除了这个之外，具有本发明的发光元件的发光器件还可以安装到移动电话、电视接收机、汽车导航系统或者照明设备等等。
权利要求
1.一种包括以矩阵排列的多个像素的发光器件，其中像素包括发红光的第一发光元件；发绿光的第二发光元件；发蓝光的第三发光元件；和发中和色的第四发光元件。
2.一种包括以矩阵排列的多个像素的发光器件，其中当用CIE-XYZ色系表示颜色时，该像素包括发出具有在色度图中x小于或等于0.15、y大于或等于0.25且小于或等于0.5的区域中的坐标的颜色的发光元件。
3.一种包括以矩阵排列的多个像素的发光器件，其中该像素包括第一发光元件，当用CIE-XYZ色系表示颜色时，其发出具有在色度图中x大于或等于0.6和y小于或等于0.35的区域中的坐标的颜色；第二发光元件，当用CIE-XYZ色系表示颜色时，其发出具有在色度图中x小于或等于0.3和y大于或等于0.6的区域中的坐标的颜色；第三发光元件，当用CIE-XYZ色系表示颜色时，其发出具有在色度图中x小于或等于0.15和y小于或等于0.2的区域中的坐标的颜色；和第四发光元件，当用CIE-XYZ色系表示颜色时，其发出具有在色度图中x小于或等于0.15和y大于或等于0.25且小于或等于0.5的区域中的坐标的颜色。
4.一种包括以矩阵排列的多个像素的发光器件，其中该像素包括发红光的第一发光元件；发绿光的第二发光元件；发蓝光的第三发光元件；和发中和色的第四发光元件，其中独立控制第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件和第四发光元件的发光亮度，以及通过组合从第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件和第四发光元件发出的光，显示包括多种颜色的图像。
5.一种包括多个组的发光器件，其中每个组包括具有相同发光颜色、并排列成两行两列作为一组的四个发光元件。
6.一种包括多个具有不同发光颜色的发光元件的发光器件，包括第一组，包括四个发出第一种颜色的第一发光元件，且第一发光元件排列成两行两列；第二组，包括四个发出第一种颜色的第二发光元件，且第二发光元件排列成两行两列；第三组，包括四个发出第三种颜色的第一发光元件，且第三发光元件排列成两行两列；以及第四组，包括四个发出第四种颜色的第一发光元件，且第四发光元件排列成两行两列，其中第一组、第二组、第三组和第四组以每行和每列两组进行排列，包括在同一组中且彼此相邻的发光元件之间的宽度比包括在不同组中且彼此相邻的发光元件的宽度更窄。
7.一种包括彼此相邻的第一像素和第二像素的发光元件，其中第一像素包括发出第一种颜色的第一发光元件，发出第二种颜色的第二发光元件，发出第三种颜色的第三发光元件和发出第四种颜色的第四发光元件，第二像素包括发出第一种颜色的第五发光元件，发出第二种颜色的第六发光元件，发出第三种颜色的第七发光元件和发出第四种颜色的第八发光元件，第一发光元件和第二发光元件彼此相邻，第一发光元件和第五发光元件彼此相邻，第二发光元件和第六发光元件彼此相邻，以及第一发光元件和第五发光元件之间的宽度、以及第二发光元件和第六发光元件之间的宽度比第一发光元件和第二发光元件之间的宽度更窄。
全文摘要
本发明的目的是提供一种发光器件，其中减轻了具有低发光效率的发光元件的负担，并可以抑制发光元件的损坏或者由于发光元件损坏导致颜色再现的降低和电源消耗的增加。根据本发明的发光器件具有每个都发出对应于三原色的其中一种颜色的发光元件。而且，根据本发明的发光器件的一个特征是具有发出中和色的发光元件。根据本发明的发光器件具有这样的结构，其中排列了具有每个都发出对应于三原色的其中一种颜色的发光元件的多个像素，和发出中和色的发光元件作为一组。
文档编号G09G3/30GK1674736SQ20041010378
公开日2005年9月28日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月12日
发明者大谷久 申请人:株式会社半导体能源研究所