专利名称：开关元件、显示装置、发光装置及半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用半导体薄膜形成的一种半导体装置，该装置包括开关元件。本发明还涉及一种OLED屏，其中开关元件和在一个基片上形成的有机发光二极管(OLED)被封装在基片与覆盖部分之间。此外，本发明还涉及一种OLED模块，其中在OLED屏上固定有一个IC。注意，在本说明书中，OLED屏和OLED模块一般地都被称为发光装置。
背景技术：
近年来，在基片上形成薄膜晶体管(以下称为TFT)的技术得到很大的进步，而且已经实现了将TFT应用于有源矩阵型显示装置。在有源矩阵型显示装置中，每个像素中都提供TFT作为开关元件，且视频信号被顺序写入每个像素以显示一个图像。在实现有源矩阵型显示装置的过程中，TFT是必不可少的元件。
TFT还成为一种开关元件，具有源极、漏极、和栅极三个端子。源极与栅极之间的电阻由作用在栅极上的电压控制。
随着对快速提高显示质量和显示信息量的需求越来越强烈，并且为了使显示器更轻更薄，越来越需要有源矩阵显示装置具有更高的分辨率。此外，人们也越来越多地追求诸如将存储器并入像素这样的更高的功能性。
但是，即使像素具有更高的分辨率和更高的功能性，也存在这样的限制即考虑到如何保证导通电流量、电压电阻等因素时，每个像素中形成的TFT的大小到底能缩小的什么程度。
然而，对于像素表面被TFT占据的比例不能减小的情况，在液晶显示装置的像素中光线所通过的表面区会变得更小，由眼睛所看到的亮度会降低。而且，即使在发光装置中，当OLED发出的光照射到TFT一侧时，从OLED发出的光也会被TFT阻塞，由眼睛所看到的亮度也会降低。
因此，最好是尽可能减小在每个像素中形成的TFT的数量，以及TFT的表面面积。
但是，假定每个像素的电路结构已经确定，那么通常不可能简单地减少TFT的数量。例如，必须同时短路或断开每个像素中如
图15A所示的三个节点A、B、和C，因此，如果采用三端开关元件TFT，那么必须形成至少两个TFT3001和3002。TFT的数量不可能再减少。
特别地，在每个像素中形成的TFT的数量通常很多，它们的连接很复杂，与其中除了简单的电压信号写入开关之外不再需要其它任何东西的液晶显示装置相比，对于有源矩阵发光装置的情况，要减少TFT的数量很困难。
发明概述考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种开关元件，其中三个或更多个节点可以同时被短路或断开，且其中基片上被开关元件占据的表面面积可以减小。此外，本发明的另一个目的是提供采用该种开关元件的有源矩阵显示装置。
此外，由于有机发光材料的老化导致的OLED亮度的降低是发光装置实际应用中的一个问题。注意到OLED具有一个包含有机化合物(有机发光材料)的层(以下称为有机发光层)，其中可以获得通过施加电场产生的电致发光效应，此外，OLED还具有一个阳极层和一个阴极层。在有机化合物中存在两种类型的光发射当从单(singlet)激发状态(荧光)返回到基态时的光发射，和从三重(triplet)激发状态(磷光)返回到基态时的光发射，本发明的发光装置可以采用上述任一种光发射，也可以采用两种光发射。
本说明书中将OLED的阳极与阴极之间形成的所有层都定义为有机发光层。具体地说，有机发光层包括发光层、空穴注入层、电子注入层、空穴输送层、电子输送层等。有时在这些层中还会包含无机化合物。基本上，OLED的结构是阳极、发光层、和阴极顺序叠加。除该种结构之外，还有OLED具有其它结构的情况，例如阳极、空穴注入层、发光层、或阴极顺序叠加的结构，或阳极、空穴注入层、发光层、电子注入层、和阴极顺序叠加的结构。
有机发光材料对潮湿、氧化、光、以及热很敏感，这些原因会加速其老化。具体地说，老化的速度会由于诸如用于驱动发光装置的装置结构、有机发光材料特性、电极材料、工序条件、以及驱动发光装置的方法等因素而改变。
即使作用到有机发光层上的电压是恒定的，如果有机发光层老化的话，OLED的亮度也会降低，从而引起所显示的图像不清晰。
此外，在利用对应于颜色R(红)、G(绿)、和B(蓝)的三种OLED显示彩色图像的情况下，对应于OLED，构成有机发光层的有机发光材料的颜色也不同。因此，OLED有机发光层中不同的颜色会有不同的老化速度。在该情况下，OLED各种颜色的亮度随着时间的流逝也会不同，从而无法实现在所述发光装置中显示期望的颜色。
此外，有机发光层的温度受空气温度、OLED屏本身发热等的影响，总之，流过OLED的电流值随着温度的不同会发生改变。即使电压恒定，如果有机发光层的温度升高的话，OLED中流过的电流量也会增大。在OLED中流过的电流量与OLED的亮度成正比关系，因此，OLED中流过的电流量越大，OLED的亮度越高。这样，由于有机发光层温度的变化使得OLED亮度变化，因此，很难显示期望的灰度等级。此外，随着温度的升高，发光装置消耗的电流量增加。
此外，通常由温度引起的电流的改变量随着所使用的有机发光材料不同而不同，因此，有可能在彩色显示器中每种OLED颜色随着温度以不统一的方式变化。如果每种颜色之间失去平衡，就不能显示期望的颜色。
考虑到上述问题，本发明的另一个目的是提供一种能够保持恒定的亮度而不受有机发光层老化或温度变化影响，还能实现显示期望的颜色的发光装置。
本发明涉及一种具有新颖结构的开关元件，具有至少4个端子，可以同时短路或断开三个或三个以上节点，还涉及利用该开关元件的发光装置。
具体地说，上述开关元件具有一个活性层、连接该活性层的绝缘薄膜、连接该绝缘薄膜的栅极、以及三个或三个以上电极(该说明书下文中称为连接电极)。活性层具有至少一个沟道形成区、三个或三个以上掺杂区，每个连接电极接触一个不同的杂质区。
连接任一个连接电极的杂质区只与一个沟道形成区相连。注意，还可以将一个杂质浓度低的区夹在一个连接任意连接电极的杂质区与一个沟道形成区之间。换句话说，连接一个连接电极的任意两个杂质区中间不能夹有连接另一个连接电极的杂质区。
栅极与沟道形成区重叠，将绝缘薄膜夹在中间。通过控制作用于栅极的电压，每个连接电极之间的电阻可以控制，且所有的连接电极可以同时短路或断开。
注意，在本发明的开关元件中，栅极可以在基片与活性层之间形成，活性层也可以在栅极与基片之间形成。
这样，通过采用开关元件，像素所占据的表面面积可以比采用多个TFT构成开关电路时缩小更多，从而可以获得高分辨率和高功能性，同时保持像素的孔径比。
此外，考虑保持作用到OLED的固定电压时的光发射和保持OLED中恒定电流时的光发射，后者通常可以降低由于OLED老化引起的亮度降低的程度。注意，在本说明书中，OLED中的电流称为OLED电流，作用于OLED的电压称为OLED电压。即，由OLED老化引起的从OLED发出的光的亮度的降低可以通过控制OLED中的电流来抑制，而不是通过用电压控制OLED的亮度来抑制。
本发明的开关元件在每个像素中形成，优选地，当开关元件处于导通状态时，控制OLED中的电流的晶体管漏极电流Id在信号线驱动电路中控制。当漏极电流Id被减小时，在晶体管的栅极与源极之间产生电压，用于控制OLED中的电流。通过单个电路元件或多个电路元件，上述电压被保持，且使得晶体管漏极电流Id在OLED中流动。注意，用于控制OLED中的电流的晶体管被驱动到饱和区。
OLED中的电流值由上述结构中的信号线驱动器控制。因此，就有可能控制OLED中的电流到一个期望的值，而不受控制OLED中电流的晶体管的特性的不同、OLED的老化等因素的影响。
通过采用上述结构的开关元件，即使有机发光层老化，本发明也可以抑制OLED亮度的降低，并且从而可以显示清晰的图像。此外，在采用对应于不同颜色的OLED的彩色显示发光装置中，即使OLED有机发光层中不同的颜色以不同的速度老化，通过防止每种颜色的亮度之间失去平衡，也可以执行对期望颜色的显示。
即使有机发光层的温度受大气温度、OLED屏本身发热等的影响，OLED电流也可以被控制在期望的值。因此，OLRD电流与OLED亮度成正比，从而可以抑制OLED亮度的变化，同时可以防止随着温度升高产生的电流消耗的增加。此外，彩色显示发光装置中每种颜色的OLED亮度的变化可以被抑制，而不受温度变化的影响，因此可以防止每种颜色的亮度之间失去平衡，从而可以显示期望的颜色。
此外，由于温度变化引起的OLED电流变化的程度通常随着所使用的有机发光材料的类型不同而不同，因此，彩色显示器中每种OLED颜色的亮度可能随着温度以不同的规律变化。但是，利用本发明的发光装置可以获得期望的亮度，而不受温度变化的影响，因此，可以防止每种颜色的亮度之间失去平衡，从而可以显示期望的颜色。
此外，在发光装置中，向OLED提供电流的导线通常具有电阻，因此，电位在一定程度上由于导线长度而下降。电位降落还随着所显示的图像的不同而有很大的不同。特别地，如果在由同样的导线提供电流的多个像素中具有高灰度等级数目的像素的比例增高，那么在导线中的电流量就会增大，电位下降就会达到显著的程度。如果电位下降，作用到每个像素的OLED的电压也下降，因此，提供给每个像素的电流减小。因此，如果在某个预定的像素中显示固定的灰度等级，并且该灰度等级在由同样的导线提供电流的其它像素中发生变化，那么提供给预定像素的电流也随之变化，结果，灰度等级数目也变化。但是，利用本发明，每个OLED中的电流的期望值可以保持，因此，可以防止由于导线电阻所导致的电位降落引起的灰度等级变化。
此外，通过采用本发明的开关元件，每个像素中被晶体管占据的表面面积的比例也得以减小。
注意，在本发明的发光设备中，像素中采用的晶体管可以是利用多晶硅形成的晶体管，也可以是利用非晶硅形成的薄膜晶体管。此外，也可以采用使用有机半导体的晶体管。
注意，在本发明的发光设备的像素中形成的晶体管可以具有单栅极结构、双栅极结构、或具有两个以上栅极的多栅极结构。
附图简述附图中图1A-1C表示本发明的晶体管的结构；图2是本发明发光装置的框图；图3是本发明发光装置的像素的电路框图；
图4是输入到扫描线的信号的时序图；图5A和5B是驱动期间像素的示意图；图6A-6C表示本发明晶体管的结构；图7A-7C表示本发明晶体管的结构；图8A-8C表示本发明晶体管的结构；图9A和9B是模拟驱动方法中信号线驱动电路的细节图；图10是扫描线驱动电路的框图；图11A-11D表示制造本发明发光装置的方法；图12A-12D表示制造本发明发光装置的方法；图13A-13C分别是本发明发光装置的外观图和截面图；图14A-14H是使用本发明发光装置的各种电子装置；以及图15A和15B分别是常规晶体管的电路图和上表面图。
优选实施例详述实施方式1用图1A-1C解释本发明的开关元件。图1A是本发明晶体管的上表面图，图1B对应于沿图1A中点画线A-A’的截面图，图1C对应于图沿图1A中点画线B-B’的截面图。
本发明的晶体管具有活性层101、连接活性层101的栅极绝缘薄膜102、以及连接栅极绝缘薄膜102的栅极103。活性层101具有沟道形成区104和杂质区105、106和107，在其中加入了产生电导率的杂质。栅极103和沟道形成区104相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间。
杂质区105、106和107分别与沟道形成区104连接。注意，在实施方式1中，虽然所有的杂质区都连接到沟道形成区104，但本发明不限于这样的结构。具有比上述杂质区更低的杂质浓度的低杂质浓度区(LDD区)也可以在上述杂质区和沟道形成区之间形成，还可以形成不与栅极重叠且其中没有加入杂质的区(偏移区)。
在栅极绝缘薄膜102上形成绝缘薄膜108，用来覆盖活性层101的杂质区105、106、和107。然后，通过在绝缘薄膜108和栅极绝缘薄膜102中形成的连接孔，形成用来分别与杂质区105、106、和107连接的连接导线109、110、和111。注意，虽然在图1A-1C中栅极绝缘薄膜102覆盖杂质区105、106、和107，但是本发明不限于这样的结构。将杂质区105、106、和107用栅极绝缘薄膜102覆盖并不总是必须的。它们也可以是裸露的。
图1A-1C中所示的开关元件每个连接导线109、110、和111之间具有由作用于栅极103的电压控制的电阻。
三个节点，具体地说是连接导线109、110、和111可以用图1A-1C中的晶体管同时连接。注意，除非特别说明，本说明书中的连接指的是电气连接。
利用上述结构，加入开关元件中的晶体管等所占据的表面面积可以减小，像素可以具有更高的分辨率和更高的功能性，而不会降低像素的孔径比。另一方面，在使用TFT控制三个节点的连接的情况下，必须使用两个或两个以上晶体管。
实施方式2图2示出本发明的OLED屏的结构图。标号200表示一个像素部分，多个像素201形成矩阵形状。此外，标号202表示一种信号线驱动电路，标号203表示第一扫描线驱动电路，标号204表示第二扫描线驱动电路。
注意，虽然图2中的信号线驱动电路202、第一扫描线驱动电路203、和第二扫描线驱动电路204是在同一个基片上形成为像素部分200，但是本发明不限于这种结构。信号线驱动电路202、第一扫描线驱动电路203、和第二扫描线驱动电路204还可以在与像素部分200不同的基片上形成并通过诸如FPC等的连接器连接到像素部分200。此外，尽管在图2中形成了信号线驱动电路202、第一扫描线驱动电路203、和第二扫描线驱动电路204中的每一种，但是，本发明不限于这样的结构。信号线驱动电路202、第一扫描线驱动电路203、和第二扫描线驱动电路204的数目可以由设计人员任意确定。
此外，虽然在图2中未示出，但是在像素部分200中还形成信号线S1-Sx，电源线V1-Vx，第一扫描线G1-Gy，以及第二扫描线P1-Py。注意，信号线的数目与电源线的数目不一定总是要相等。此外，第一扫描线的数目与第二扫描线的数目也不一定总是要相等。此外，不一定要所有的导线都要存在，而且除了这些导线外，也可以形成其它不同的导线。
电源线V1-Vx被保持在预定的电压。注意，虽然图2中示出用于显示单色图像的发光装置的结构，但是本发明也可以是用于显示彩色图像的发光装置。在那种情况下，电压的大小对所有的电源线V1-Vx不需要相同，而是要对应于每种颜色改变。
注意，除非特别说明，本说明书中的电压表示与接地电位不同的电位。
图3示出图2中的像素201的一种详细结构的实例。图3所示的像素201具有信号线Si(信号线S1-Sx之一)、第一扫描线Gj(扫描线G1-Gy之一)、第二扫描线Pj(扫描线P1-Py之一)、以及电源线Vi(电源线V1-Vx之一)。
此外，像素201还有本发明的开关元件Sw1、薄膜晶体管Tr1和Tr2、OLED 205、以及存储电容206。形成存储电容的目的是为了保证保持开关元件Sw1的栅极与源极区之间的电压(栅极电压)，但是如果薄膜晶体管Tr1的栅极电容足够大的话，存储电容并不总是必须要提供的。
本发明的开关元件Sw1是具有4个端子的薄膜元件，它可以由施加在栅极上的电压控制三个节点的连接。开关元件Sw1的栅极连接到第一扫描线Gj。开关元件Sw1的三个杂质区中，有一个连接到信号线Si，一个连接到晶体管Tr1的栅极，另一个连接到晶体管Tr1的漏极。
注意，在本说明书中，对于使用n沟道晶体管的情况，施加到源极的电压比施加到漏极的电压低，该源极和漏极都是杂质区。此外，对于使用p沟道晶体管的情况，施加到源极的电压比施加到漏极的电压高。
晶体管Tr2的栅极连接到第二扫描线Pj。晶体管Tr2的源极或漏极连接到晶体管Tr1的漏极，另一个极连接到电源线Vi。
晶体管Tr1的源极连接到OLED 205的像素电极。OLED 205具有阳极和阴极，而且本说明书中，在阳极被用作像素电极的情况下，阴极被称为反向电极。在阴极被用作像素电极的情况下，阳极被称为反向电极。
存储电容206的两个电极之一连接到开关元件Sw1的栅极和源极。
电源线Vi的电压(电源电压)被保持为恒定大小。而且，反向电极的电压也保持恒定大小。
注意，本发明不限于图3所示电路。假如采用了图3所示电路，晶体管Tr1既可以是n沟道晶体管，也可以是p沟道晶体管。但是，在将阳极用作像素电极而阴极用作反向电极的情况下，最好采用n沟道晶体管作为Tr1。相反，在将阴极用作像素电极而阳极用作反向电极的情况下，最好采用p沟道晶体管作为Tr1。
开关元件Sw1和晶体管Tr2分别可以是n沟道型或p沟道型的。
下面利用图4和图5A和5B解释上述实施方式2的发光装置的运行。本发明的发光装置的运行可以通过将每行像素分为写入周期Ta和显示周期Td来加以解释。图4示出第一和第二扫描线的时序图。符号ON表示扫描线被选中的周期，换句话说，是连接到这些扫描线的栅极的所有晶体管都处于导通状态的周期。相反，符号OFF表示扫描线未被选中的周期，换句话说，是连接到这些扫描线的栅极的所有晶体管都处于关断状态的周期。此外，图5A和5B分别简化表示在写入周期Ta和显示周期Td中像素的结构。
首先，当写入周期Ta在第一行像素中开始时，第一扫描线G1被选中，开关元件Sw1导通。注意，第二扫描线P1未被选中，因此晶体管Tr2处于关断状态。
于是，根据输入到信号线驱动电路202的视频信号，电流Ic分别在信号线S1-Sx与OLED 205的反向电极之间流过。注意，在本说明书中，电流Ic称为信号电流。
图5A示出像素201在写入周期Ta中使得信号电流Ic在信号线Si中流过的情况下的示意图。标号210表示用于连接将电压施加到反向电极上的电源的端子。此外，标号211表示信号线驱动电路202的恒定电流源。
开关元件Sw1在写入周期处于导通状态，因此，如果使得信号电流Ic在信号线Si中流过，将会使得电流Id在开关元件Sw1的漏极与源极之间流过(漏极电流)，并且被保持到大约与信号电流Ic同样的值。
在写入周期，因为栅极和漏极连接，所以晶体管Tr1运行在饱和区域。因此，如果用VGS表示栅极电压，μ表示迁移率，Co表示每单位表面积的栅极电容，W/L表示沟道形成区沟道宽度W与沟道长度L的比值，而VTH表示阈值电压，那么晶体管Tr1的漏极电流Id用下列公式1表示。
Id＝μCoW/L(VGS-VTH)2/2在公式1中，μ、Co、W/L和VTH都是由各个晶体管确定的固定值。此外，晶体管Tr1的漏极电流Id被恒定电流源211保持为与信号电流Ic同样大小。因此，从公式1中可以理解，晶体管Tr1的栅极电压VGS由信号电流Ic的值确定。
在OLED 205中流过晶体管Tr1的漏极电流Id，OLED 205以对应于该电流大小的亮度发光。如果漏极电流Id无限接近零，且具有反向偏置电流，那么OLED 205将不发光。
当写入周期Ta在第一行像素中结束时，第一扫描线G1的选择完成。然后，写入周期Ta在第二行像素中开始，第一扫描线G2被选中。于是，开关元件Sw1在第二行像素中导通。第二扫描线P2未被选中，因此，晶体管Tr2不导通。
于是，根据输入到信号线驱动电路202的视频信号，信号电流Ic被使得分别在信号线S1-Sx与OLED 205的相对电极之间流过。于是，OLED 205中流过的电流被保持为信号电流Ic相同的大小，且OLED 205以对应于信号电流Ic的亮度发光。
然后，对第二行像素的写入周期Ta完成，写入周期Ta依次从第三行像素到第y行像素开始，重复上述运行过程。
另一方面，当写入周期Ta在第一行像素中完成时，显示周期Td开始。当显示周期Td开始时，第二扫描线P1被选定。于是第一行像素中的晶体管Tr2导通。注意，在显示周期Td中，第一扫描线G1未被选定，所以开关元件Sw1不导通。
图5B示出显示周期Td中的像素的示意图。开关元件Sw1关闭而晶体管Tr2导通。因此，晶体管Tr1的漏极连接到电源线Vi，并被施加一个恒定的电压(电源电压)。
关于晶体管Tr1，在写入周期Ta确定的电压VGS被存储电容206存储，而且开关元件Sw1的漏极电流Id继续被保持为信号电流Ic。OLED205中的电流于是被保持为与信号电流Ic同样大小，这类似于在写入周期Ta中的显示周期Td。因此，在显示周期Td中，OLED 205以与写入周期Ta中相同的亮度发光。
当显示周期Td在第一行像素中完成时，显示周期Td接着在第二行像素中开始。类似于第一行像素，第二扫描线P2被选中，晶体管Tr2导通。注意，第一扫描线G2未被选中，所以开关元件Sw1不导通。OLED205以与写入周期中相同的亮度发光。
然后，显示周期Td在第二行像素中完成，随后，显示周期Td依次在从第三到第y行像素中开始，重复上述运行过程。
当写入周期Ta和显示周期Td完成后，一个帧周期就完成，从而显示了一幅图像。于是开始下一帧，重复上述运行过程。每个像素中的灰度等级由写入周期Ta和显示周期Td中流过每个像素中的OLED205的电流大小决定。
通过采用上述运行方式，即使控制OLED中电流大小的晶体管Tr1的特性随像素不同而不同，也可以防止不同像素之间的OLED电流大小的明显分散，从而可以减小亮度的不规则性。
此外，根据本发明的上述结构，即使有机发光层发生老化，也可以抑制OLED亮度的降低，从而可以显示清晰的图像。此外，对于采用对应于每种不同颜色的OLED的彩色显示发光装置，即使对应于不同颜色的OLED有机发光层老化速度不同，也可以防止每种颜色之间失去亮度平衡，从而可以显示期望的颜色。
即使有机发光层的温度受大气温度、OLED屏本身发热等因素的影响，OLED电流也可以被控制在期望的值。OLED电流与OLED亮度成正比，因此，可以抑制OLED亮度的变化，此外，还可以防止随温度升高而产生的电流消耗的增加。在彩色显示发光装置的情况下，可以抑制每种颜色的OLED亮度的变化，而不会受温度变化的影响，从而可以防止每种颜色的亮度之间失去平衡，显示期望的颜色。
此外，由于温度变化导致的OLED电流变化的程度通常随着所使用的有机发光材料的类型不同而不同，因此，有可能彩色显示器中每种OLED颜色的亮度随着温度以不同的方式变化。但是，利用本发明的发光装置，可以获得期望的亮度而不受温度变化的影响，从而可以防止每种颜色的亮度之间失去平衡，显示期望的颜色。
此外，利用本发明的发光装置，可以保持每种OLED中电流的期望值，从而可以防止由导线电阻引起的电位降低所造成的灰度等级变化。
此外，采用本发明的发光装置，每个像素中由晶体管所占据的表面面积的比例可以减小。
注意，采用实施方式2中所采用的有机发光元件，空穴注入层、电子注入层、空穴输送层、电子输送层等可以是独立的无机化合物，也可以是由有机化合物和无机化合物混合的材料制成。层本身的各部分也可以相互混合在一起。
实施方式3在实施方式2中解释了视频信号是模拟信号的一种情况，也可以通过利用数字视频信号执行驱动。
对于利用数字视频信号的时间灰度等级驱动方法的情况(数字驱动方法)，可以通过在一个帧周期中重复出现写入周期Ta和显示周期Td来显示一个图像。
例如，对于利用一个n位视频信号显示一个图像的情况，在一个帧周期中，至少要形成n个写入周期和n个显示周期。n个写入周期Ta1-Tan和n个显示周期Td1-Tdn对应于视频信号的每一位。
在写入周期Tam(其中m是1-n中的任意整数)之后，出现对应于同一位数的显示周期，在该种情况下是Tdm。写入周期Ta和显示周期Td一起被称为子帧周期SF。具有对应于第m位的写入周期Tam和显示周期Tdm的子帧周期为SFm。
子帧周期SF1-SFn的长度满足关系式SF1∷SF2∷...∷SFn＝20∷21∷...∷2n-1OLED在每个子帧周期中是否发光由数字视频信号的每一位选择。灰度等级可以通过控制其中发光的一帧内显示周期的长度的总和来控制。
注意，显示周期的较长的子帧周期还可以再划分为几个子帧周期，以提高显示图像的质量。具体方法在日本专利申请No.2000-267164中公开，可以引作参考。
注意，通过形成一种周期，在这些周期中反向偏置施加于有机发光层上，可以延长有机发光层的寿命。
实施例下面解释本发明的实施例。
实施例1实施例1中解释本发明具有所谓的多栅极结构的晶体管，在该结构中，在连接到连接导线的每个杂质区之间形成两个或两个以上的沟道形成区。注意，尽管实施例1中解释了一种在连接到连接导线的每个杂质区之间形成两个或两个以上的沟道形成区的双栅极结构晶体管，但是本发明不限于双栅极结构，还可以具有多栅极结构，其中在每个连接导线之间形成三个或三个以上的沟道形成区。
实施例1的晶体管结构用图6A-6C解释。图6A是本发明晶体管的上表面图，图6B对应于沿图6A中点画线A-A’的截面图，图6C对应于图沿图6A中点画线B-B’的截面图。
本发明的晶体管具有活性层301、连接活性层301的栅极绝缘薄膜302、以及连接栅极绝缘薄膜302的栅极303a、303b、和303c。栅极303a、303b、和303c电气连接，且实施例1中的所有栅极都是栅极导线313的一部分。活性层301具有沟道形成区304a、304b、和304c以及杂质区305、306、307和312，在其中加入了产生电导率的杂质。
栅极303a和沟道形成区304a相互重叠，将栅极绝缘薄膜302夹在中间。栅极303b和沟道形成区304b相互重叠，将栅极绝缘薄膜302夹在中间。栅极303c和沟道形成区304c相互重叠，将栅极绝缘薄膜302夹在中间。
杂质区305、306和307分别与沟道形成区304a、304b、和304c连接。因此，两个沟道形成区304a、304b在杂质区305和306之间形成，两个沟道形成区304b、304c在杂质区306和307之间形成，两个沟道形成区304c、304a在杂质区307和305之间形成。
注意，在实施例1中，虽然所有的杂质区都连接到沟道形成区，但本发明不限于这样的结构。具有比上述杂质区更低的杂质浓度的低杂质浓度区(LDD区)也可以在上述杂质区和沟道形成区之间形成，还可以形成不与栅极重叠且其中没有加入杂质的区(偏移区)。
在栅极绝缘薄膜302上形成绝缘薄膜308，用来覆盖活性层301的杂质区305、306、和307。然后，通过在绝缘薄膜308和栅极绝缘薄膜302中形成的连接孔，形成用来分别与杂质区305、306、和307连接的连接导线309、310、和311。注意，虽然在图6A-6C中栅极绝缘薄膜302覆盖杂质区305、306、和307，但是本发明不限于这样的结构。将杂质区305、306、和307用栅极绝缘薄膜302覆盖并不总是必须的。它们也可以是裸露的。
图6A-6C中所示的开关元件具有每个连接导线309、310、和311之间由作用于栅极303a、303b、和303c的电压控制的电阻。
节点，具体地说是连接导线309、310、和311可以用图6A-6C中的开关元件同时连接。注意，除非特别说明，本说明书中的连接指的是电气连接。
根据上述结构，可以缩小开关元件的表面面积，像素中被开关元件占据的表面面积也可以减小，像素可以具有更高的分辨率。另一方面，在使用双栅极、三端晶体管的情况下，控制如图15B所示执行，但是，所占据的表面面积显然比图6A所示的开关元件的大。
此外，与单栅极结构相比，用多栅极结构可以减小关断电流，从而该结构更适合用作开关元件。
实施例2实施例2解释本发明的一种五端开关元件，其中四个节点之间的连接可以由作用于栅极的电压控制。
实施例2的晶体管结构用图7A-7C解释。图7A是本发明晶体管的上表面图，图7B对应于沿图7A中点画线A-A’的截面图，图7C对应于图沿图7A中点画线B-B’的截面图。
本发明的晶体管具有活性层501、连接活性层501的栅极绝缘薄膜502、以及连接栅极绝缘薄膜502的栅极503。活性层501具有沟道形成区504和杂质区505、506、507和508，在其中加入了产生电导率的杂质。栅极503和沟道形成区504相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间。
杂质区505、506、507和508分别与沟道形成区504连接。注意，在实施例2中，虽然所有的杂质区都连接到沟道形成区504，但本发明不限于这样的结构。具有比上述杂质区更低的杂质浓度的低杂质浓度区(LDD区)也可以在上述杂质区和沟道形成区之间形成，还可以形成不与栅极重叠且其中没有加入杂质的区(偏移区)。
在栅极绝缘薄膜502上形成绝缘薄膜509，用来覆盖活性层501的杂质区505、506、507和508。然后，通过在绝缘薄膜509和栅极绝缘薄膜502中形成的连接孔，形成用来分别与杂质区505、506、507和508连接的连接导线510、511、512、和513。注意，虽然在图7A-7C中栅极绝缘薄膜502覆盖杂质区505、506、507和508，但是本发明不限于这样的结构。将杂质区505、506、507和508用栅极绝缘薄膜502覆盖并不总是必须的。它们也可以是裸露的。
图7A-7C中所示的开关元件具有每个连接导线510、511、512、和513之间由作用于栅极503的电压控制的电阻。
四个节点，具体地说是连接导线510、511、512、和513可以用图7A-7C中的开关元件同时连接。注意，除非特别说明，本说明书中的连接指的是电气连接。
根据上述结构，可以缩小开关元件的表面面积，像素中被开关元件占据的表面面积也可以减小，像素可以具有更高的分辨率。
注意，尽管实施例2中解释了能够控制四个节点之间的连接的五端晶体管，但是本发明的晶体管不限于四端或五端。通过调节节点的数目形成晶体管也是可能的。
实施例3实施例3中解释本发明的底部栅极晶体管(bottom gatetransistor)，其中栅极在基片与活性层之间形成。
本发明的该种晶体管结构用图8A-8C解释。图8A是本发明晶体管的上表面图，图8B对应于沿图8A中点画线A-A’的截面图，图8C对应于图沿图8A中点画线B-B’的截面图。
本发明的开关元件具有活性层701、连接活性层701的栅极绝缘薄膜702、以及连接栅极绝缘薄膜702的活性层703。活性层703具有沟道形成区704和杂质区705、706、和707，在其中加入了产生电导率的杂质。栅极701和沟道形成区704相互重叠，将栅极绝缘薄膜702夹在中间。注意，标号708指示形成沟道形成区时所用的掩膜，它是由绝缘薄膜形成的。
杂质区705、706和707分别与沟道形成区704连接。注意，在实施例3中，虽然所有的杂质区都连接到沟道形成区704，但本发明不限于这样的结构。具有比上述杂质区更低的杂质浓度的低杂质浓度区(LDD区)也可以在上述杂质区和沟道形成区之间形成，还可以形成不与栅极重叠且其中没有加入杂质的区(偏移区)。
形成绝缘薄膜709，用来覆盖活性层703的杂质区705、706、和707。然后，通过在绝缘薄膜709中形成的连接孔，形成用来分别与杂质区705、706、和707连接的连接导线710、711、和712。
图8A-8C中所示的开关元件具有每个连接导线710、711、和712之间由作用于栅极701的电压控制的电阻。
三个节点，具体地说是连接导线710、711、和712可以用图8A-8C中的开关元件同时连接。注意，除非特别说明，本说明书中的连接指的是电气连接。
根据上述结构，可以缩小开关元件的表面面积，像素中被开关元件占据的表面面积也可以减小，像素可以具有更高的分辨率。
注意，也可以采用多栅极结构，其中在每个连接导线之间形成两个或多个沟道形成区。
实施例4下面对本发明的描述将转向说明为本发明的发光装置提供的驱动电路的结构，该驱动电路由模拟驱动方法驱动(信号驱动电路、第一扫描线驱动电路、和第二扫描线驱动电路)。
图9A表示用于实现本发明的一种信号线驱动电路401。标号402表示移位寄存器，403表示缓冲器，404表示采样电路，405表示电流转换电路。
时钟信号(CLK)和启动脉冲信号(SP)被输入移位寄存器402。一旦时钟信号(CLK)和启动脉冲信号(SP)被输入移位寄存器402，就产生一个定时信号。
产生的定时信号被放大或者被缓冲器403缓冲和放大，然后输入到采样电路404。用电平移动器代替缓冲器来放大定时信号也是可行的。可选地，可以同时提供缓冲器和电平移动器。
图9B示出采样电路404和电流转换电路405的一种具体构造。注意，采样电路404在端子410处与缓冲器403连接。
采样电路404具有多个开关411。采样电路404接受从视频信号线406输入的模拟视频信号。与定时信号同步，开关411对输入的模拟视频信号采样，然后将经过采样的模拟视频信号输入到位于下一级的电流转换电路405。应当注意，图9B只示出电流转换电路405与在所述电流转换电路之间的采样电路404中设置的一个开关411连接。但是，这里假定图9B所示电流转换电路405在其随后的级中连接到每个独立的开关411。
在该例中，只有一个晶体管用于独立的开关411。但是应当理解，只要模拟视频信号能够与定时信号同步被采样，对上述开关411的结构就没有限制。
然后，经过采样的模拟视频信号被输入到为电流转换电路405提供的电流输出电路412。电流输出电路412输出一个电流(信号电流)，该电流的值对应于输入模拟视频信号所带的电压。图9中，电流输出电路412利用放大器和晶体管形成。但是，本发明的范围不仅仅局限于该结构，任何能够输出与输入的模拟视频信号的电压对应的电流的任何结构都可以使用。
上述信号电流被传递到电流转换电路405中出现的复位电路417，其中，该复位电路417包括一对模拟开关413和414、一个反向器416、以及一个电源415。
一个复位信号(Res)输入模拟开关414，而另一个模拟开关413接受经反向器416反向的复位信号(Res)。模拟开关413和另一个模拟开关414各自分别与反向的复位信号和复位信号同步被驱动，因此，只要模拟开关413和414中任一个导通，另一个就关闭。
当模拟开关413导通时，信号电流被传递到对应的信号线。另一方面，当模拟开关414导通时，电源415的电压被传递到该信号线。这样，信号线被复位。最好是电源415的电压几乎与提供给像素的电源的电压相同。而当信号线被复位时提供给该信号线的电流最好尽可能接近于零。
期望信号线在回扫期间被复位。但是，除了显示图片图像的周期之外，根据要求，在不同于回扫周期的期间复位信号线也是可行的。
用诸如解码器电路等能够选择任意信号线的不同电路代替移位寄存器也是可行的。
下面描述第一扫描线驱动电路的结构。
图10示出第一扫描线驱动电路641的简化框图。第一扫描线驱动电路641包括移位寄存器642和缓冲器643。根据具体情况，第一扫描线驱动电路641还可以具有一个电平移动器。
将时钟信号(CLK)和启动脉冲信号(SP)输入位寄存器642，在第一扫描线驱动电路641中就产生一个定时信号。该产生的定时信号被缓冲器643缓冲并放大，然后被提供给第一扫描线。
用于一行像素的开关元件(Sw1)的栅极连接到第一扫描线。一行像素的开关元件(Sw1)必须同时被置于导通状态。因此，在缓冲器643中使用能够处理大电流的电路。
用诸如解码器电路等能够选择任意扫描线的不同电路代替移位寄存器也是可行的。
此外，第二扫描线驱动电路可以具有与第一扫描线驱动电路相同的结构。
顺便提及，第一和第二扫描线上的电压可以由多个分别对应于每个扫描线的扫描线驱动电路控制。也可以将一部分或全部扫描线的电压由一个扫描线驱动电路控制。
用于驱动本发明的发光装置的信号线驱动电路和扫描线驱动电路的实用结构不限于本实施例中示出的结构。该实施例的结构也可以通过自由组合前面的实施例1-3中所阐述的结构来实现。
实施例5作为实例，在实施例5中，参照图11A-11D以及图12A-12D来描述制造本发明的发光装置的方法。其中描述了包括制造图2所示像素的发光装置的方法。注意，此处典型地描述了开关元件Sw1和Tr1。虽然没有具体说明Tr2，但是晶体管Tr2也可以根据本实施例的方法来制造。
首先，如图11A所示，在由诸如Coning公司用#7059号玻璃和#1737号玻璃表示的硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃等构成的玻璃基片5001上，形成由诸如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、或氧氮化硅薄膜等的绝缘薄膜构成的基薄膜5002。例如，由SiH4、NH3和N2O经过等离子体CVD方法形成厚度为10-200nm(最好是50-100nm)的氮化硅薄膜5002a。类似地，在其上涂覆氢化的由SiH4和N2O生成的氧氮化硅薄膜5002b，其厚度为50-200nm(最好为100-150nm)。在该实施例中，基薄膜5002具有两层结构，但也可以制成上述绝缘薄膜中任一种的单层薄膜，或者制成具有两层以上上述绝缘薄膜的复合薄膜。
岛状半导电层5005-5006是从通过将激光晶化方法或已知的热晶化方法应用于具有非晶态结构的半导体薄膜而获得的晶体半导体薄膜形成的。每个这些岛状半导电层5005-5006的厚度为25-80nm(最好为30-60nm)。对所述晶体半导体薄膜的材料没有限制，但是该晶体半导体薄膜最好由硅、锗化硅合金等构成。
当用激光晶化方法制造所述晶体半导体薄膜时，要用到脉冲振荡型或连续发光型的准分子激光器、YAG激光器和YVO4激光器。当采用这些激光器时，最好使用一种方法，其中从激光振荡器发出的激光束被光学系统汇聚为直线形状，然后被照射到所述半导体薄膜。晶化条件由操作人员正确选择。当使用准分子激光器时，脉冲振荡频率被设置为300Hz，激光能量密度设置为100-400mJ/cm2(典型地为200-300mJ/cm2)。当使用YAG激光器时，通过使用其二次谐波，脉冲振荡频率被设置为30-300Hz，激光能量密度设置为300-600mJ/cm2(典型地为350-500mJ/cm2)。被汇聚为具有100-1000μm，例如400μm的激光射束照射到整个基片表面。此时，直线激光射束的重合度设为50-90％。
注意，连续振荡型或脉冲振荡型的气体激光器或固体激光器都可以使用。气体激光器如准分子激光器、Ar激光器、Kr激光器以及固体激光器如YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YalO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、变石激光器、Ti蓝宝石激光器等可以用作激光射束。此外，其中掺杂了Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、或Tm的晶体如YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YalO3激光器等也可以用作固体激光器。激光的基波根据掺杂材料的不同而不同，因此，可以获得具有大约1μm基波的激光射束。利用非线性光学元件可以获得对应于该基波的谐波。
当实施非晶态半导体的晶化时，最好使用能够连续振荡的故态激光器施加基波的1-4次谐波，以获得较大的粒度。典型地，最好施加NdYVO4激光器(基波1064nm)的二次谐波(厚度532nm)或三次谐波(厚度355nm)。具体地说，通过利用非线性光学元件从具有10W输出的连续振荡型YVO4激光器发出的激光射束被转换成谐波。此外还有通过将晶体YVO4和非线性光学元件作用于谐振器来发射谐波的方法。然后，更优选地，用光学系统将激光射束整形为矩形或椭圆形，从而照射待处理的基片。此时，要求大约0.01-100MW/cm2(优选为0.1-10MW/cm2)的能量密度。半导体薄膜相对于激光射束以大约10-200cm/s的相对速率移动，以便照射所述半导体薄膜。
然后，形成覆盖岛状半导体层5005-5006的栅极绝缘薄膜5007。栅极绝缘薄膜5007是通过利用等离子体CVD方法或喷涂法由含有硅且厚度为40-150nm的绝缘薄膜形成的。在该实施例中，栅极绝缘薄膜5007是由厚度为120nm的氧氮化硅薄膜形成的。但是，栅极绝缘薄膜不限于这样的氧氮化硅薄膜，而可以是包括其它硅且具有单层或层叠结构的绝缘薄膜。例如，当采用氧化硅时，用等离子体CVD方法混合TEOS(四乙基原硅酸酯)和O2，反应压力设定为40Pa，基片温度设定为300-400℃，高频(13.56MHz)功率密度设定为0.5-0.8W/cm2用于放电。这样，通过放电可以形成氧化硅薄膜。用该种方法制造的氧化硅薄膜可以获得与400-500℃时用热退火获得的栅极绝缘薄膜同样的优选特性。
在栅极绝缘薄膜5007上形成用于形成栅极电极的第一导体薄膜5008和第二导体电极5009。在该实施例中，厚度为50-100nm的第一导体薄膜5008由Ta(钽)构成，厚度为100-300nm的第二导体薄膜5009由W(钨)构成。
Ta薄膜是用喷涂法形成的，Ta的目标层用Ar(氩)喷涂。在该种情况下，当把适量的Xe(氙)和Kr(氪)加入Ar时，Ta薄膜的内部张力可以被释放，从而可以防止该薄膜剥落。a相(phase)Ta薄膜的电阻率大约为20μWcm，且该Ta薄膜可以用于栅极电极。但是，β相Ta薄膜的电阻率大约为180μWcm，不适合用于栅极电极。当首先形成具有近似于α相Ta薄膜的晶体结构，且厚度为大约10-50nm的氮化钽作为Ta薄膜的基底以形成a相Ta薄膜时，可以很容易地获得α相Ta薄膜。
W薄膜是将W作为目标用喷涂法形成的。此外，W薄膜还可以利用六氟化钨(WF6)，用热CVD方法形成。无论哪种情况，要利用该薄膜作栅极都必须减小电阻。理想的是将W薄膜的电阻率设为等于或小于20μWcm。当W薄膜的晶粒大小增加时，W薄膜的电阻率减小。但是，当W薄膜中存在许多杂质元素，如氧等的时候，会防止结晶，从而电阻率增加。因此，在使用喷涂法的情况下，要使用纯度为99.9999％或99.99％的W目标，并且当形成薄膜时，要充分注意不能在气态阶段将杂质混入W薄膜。这样，可以实现9-20μWcm的电阻率。
在本实施例中，第一导体薄膜5008是由Ta构成的，第二导体薄膜5009是由W构成的，但是本发明不限于该种情况。每种薄膜还可以由Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu中所选择的元素或以这些元素作为主要成份的合金材料或化合物材料构成。此外，也可以使用由诸如磷等掺杂的以多晶硅薄膜为代表的半导体薄膜。除了本实施例中示出的组合之外的实例包括一种组合，其中第一导体薄膜5008是由氮化钽(TaN)构成的，而第二导体薄膜5009是由W构成的；另一种组合，其中第一导体薄膜5008是由氮化钽(TaN)构成的，而第二导体薄膜5009是由Al构成的；以及另一种组合，其中第一导体薄膜5008是由氮化钽(TaN)构成的，而第二导体薄膜5009是由Cu构成的。
然后，由抗蚀剂形成掩模5010，并执行用来形成电极和导线的第一蚀刻处理。在本实施例中，采用ICP(感应耦合等离子体)蚀刻方法，用气体将CF4和Cl2混合用于蚀刻。在1Pa的压力下将500W的RF(射频)(13.56MHz)功率作用于线圈型的电极以产生等离子体。还有100W的RF(13.56MHz)功率作用于基片一侧(采样阶段)，并作用基本上为负的自偏置电压。当CF4和CL2被混合后，以同样的程度对W膜和Ta膜进行蚀刻。
在上述蚀刻条件下，通过使由抗蚀剂形成掩模成正确的形状，受作用于基片一侧的电压的影响，第一导电层和第二导电层形成为楔形。楔形部分的角度设为15°-45°。优选地，将蚀刻时间延长10-20％，使得执行蚀刻不会在栅极绝缘薄膜上留下残留物。因为氧氮化硅薄膜与W薄膜的选择比的范围为2-4(典型地为3)，氧氮化硅薄膜的一个裸露表面被用过蚀刻处理法蚀刻大约20-50nm。这样，经过第一蚀刻处理，就形成了由第一和第二导电层构成的第一形状的导电层5013-5014(第一导电层5013a-5014a和第二导电层5013b-5014b)。在栅极绝缘薄膜5007中，没有被第一形状的导电层5013-5014覆盖的区域被蚀刻大约20-50nm，从而形成变薄了的区域。
然后，通过执行第一掺杂处理，加入产生n型导电性的杂质元素。掺杂方法可以是离子掺杂方法或植入(implantation)法。离子掺杂方法在离子剂量设置为1×1013-5×1014微粒/cm2，加速电压设置为60-100keV的条件下执行。通常用属于第15族的元素，典型的是磷(P)或砷(As)，作为杂质元素，来产生n型导电性。但是，此处用的是磷(P)。在这种情况下，相对于用来产生n型导电性的杂质元素，导电层5013-5014起掩膜的作用，而第一杂质区5017-5018以自偏置方式形成。用来产生n型导电性的杂质元素以范围为1×1020-1×1021微粒/cm2的浓度被加入第一杂质区5017和5018(图11B)。
接下来在不去除抗蚀剂掩膜的情况下执行第二蚀刻处理，如图11C所示。通过将CF4、Cl2作为蚀刻气体对W薄膜进行选择蚀刻。经过第二蚀刻处理，就形成了第二形状的导电层5028-5029(第一导电层5028a-5029a和第二导电层5028b-5029b)。在栅极绝缘薄膜5007中，没有被第二形状的导电层5028-5029覆盖的区域被进一步蚀刻大约20-50nm，从而形成变薄了的区域。
在使用CF4和Cl2的混合气体蚀刻W薄膜或Ta薄膜时的蚀刻效果可以从所产生的根或离子种类以及反应产物中呈现出来。当把W和Ta的氟化物与氯化物相比较时，作为W的氟化物的WF6的蒸汽压力特别高，而其它WCl5、TaF5以及TaCl5的蒸汽压力大约彼此相等。因此，W薄膜和Ta薄膜都用CF4和Cl2的混合气体蚀刻。但是，当在该混合气体中加入适量的O2时，Cf4与O2反应，生成CO和F，从而产生大量的F根或F离子。结果，就可以加快其氟化物具有高蒸汽压力的W薄膜的蚀刻速度。与此相反，当增加F时，对Ta薄膜蚀刻速度的加快则相对较小。因为与W相比，Ta较容易氧化，所以加入O2会使得Ta薄膜的表面氧化。因为Ta的氧化物不与氟或氯反应，因此，对Ta薄膜的蚀刻速度会进一步降低。因此，有可能使W薄膜与Ta薄膜的蚀刻速度不同，W薄膜的蚀刻速度可以设定为高于Ta薄膜的蚀刻速度。
如图11D所示，接下来执行第二掺杂处理。在该情况下，通过将剂量降低到第一掺杂处理中的剂量以下，在高加速电压和小于第一掺杂处理中的剂量的条件下，掺杂用于产生n型导电性的杂质元素。例如，加速电压设为70-120keV，剂量设为1×1013微粒/cm2。这样，在图11B所示岛状半导电层中形成的第一杂质区内部就形成一个新的杂质区。在掺杂过程中，第二形状的导电层5028-5029被用作杂质元素的掩膜，执行掺杂过程使得杂质元素还加入第一导电层5028a-5029a下面的区域。这样，就形成第三杂质区5034-5035。第三杂质区5034-5035包括具有与第一导电层5028a-5029a的楔形部分中厚度梯度一致的浓度梯度的磷(P)。在与第一导电层5028a-5029a的楔形部分重叠的半导体层中，杂质浓度在中心周围比第一导电层5028a-5029a的楔形部分边缘稍低。但是，该差异非常小，在整个半导体层中几乎保持相同的浓度。
然后执行第三蚀刻处理，如图12A所示。CHF6被用作蚀刻气体，并采用反应离子蚀刻(RIE)方法。经过第三蚀刻处理，第一导电层5028a-5029a的楔形部分被部分腐蚀，以减小第一导电层与半导体层重叠的区域。这样形成的是第三形状的导电层5039-5040(第一导电层5039a-5040a和第二导电层5039b-5040b)。此时，在栅极绝缘薄膜5007中，没有被第三形状的导电层5039-5040覆盖的区域被进一步蚀刻并变薄大约20-50nm。
经过第三蚀刻处理，形成第三杂质区5034-5035。与第一导电层5039a-5040a分别重叠的第三杂质区5034a-5035a和第二杂质区5034b-5035b各自在第一杂质区与第三杂质区之间形成。
如图12B所示，在岛状半导体层5005中，形成具有与第一导电性类型相反的导电性类型的第四杂质区5049-5054，以形成p沟道型TFT。第三形状的导电层5040b用作杂质元素的掩膜，杂质区以自偏置方式形成。此时，用于形成n沟道型TFT的岛状半导体薄膜5006完全被抗蚀剂掩膜5200覆盖。杂质区5049-5054已经通过离子掺杂用乙硼烷掺杂过，在相应的杂质区，其杂质浓度设为2×1020-2×1021微粒/cm3。
通过上述步骤，在相应的岛状半导体层中形成杂质区。与岛状半导体层重叠的第三形状的导电层5039-5040起栅极电极的作用。
除去抗蚀剂掩膜5200之后，执行激活加入岛状半导体层中的杂质元素的步骤以控制导电性类型。该处理是通过用一个炉子作炉内退火处理的热退火方法来执行的。此外，也可以采用激光退火方法或快速热退火方法(RTA)。在热退火方法中，该处理在含有氧气的浓度等于或小于1ppm，最好是等于或小于0.1ppm的氮气中，在400-700℃，典型地为500-600℃的温度下执行。在本实施例中，在500℃温度下进行四小时热处理。当第三形状的导电层5039-5040中所用导线的材料抗热性差时，最好是在形成层间绝缘薄膜(以硅为主要成份)之后再执行激活，以保护导线等。
当采用激光退火方法时，可以采用用于晶化的激光。当执行激活时，移动速度设为晶化处理的速度，且要求能量密度大约为0.01-100MW/cm2(最好为0.01-10MW/cm2)。
此外，在包括3-100％氢的空气中，在300-450℃温度下执行热处理1-12小时，以使岛状半导体层被氢化。该步骤是为了通过氢气热激发来终止半导体层的不饱和键。等离子体氢化(利用等离子体激发的氢)也可以作为另一种氢化手段来执行。
然后，如图12C所示，由氧氮化硅薄膜形成第一层间绝缘薄膜5055，其厚度为100-200nm。在第一层间绝缘薄膜上形成有机绝缘材料的第二层间绝缘薄膜5056。然后，形成穿过第一层间绝缘薄膜5055、第二层间绝缘薄膜5056、以及栅极绝缘薄膜5007的连接孔。然后，形成导线5059-5062的图案并形成导线5059-5062，以及形成与连接导线5062连接的像素电极5064的图案并形成该像素电极。
以有机树脂为材料的薄膜被用作第二层间绝缘薄膜5056。聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸、BCB(苯环丁烯)等可以用作该有机树脂。特别地，由于提供第二层间绝缘薄膜5056主要是用于平面化，所以最好采用在平整薄膜方面效果极佳的丙烯酸。在本实施例中，形成具有一定厚度的可以充分平整由TFT引起的水平差的丙烯酸薄膜。其薄膜厚度最好为1-5μm(更优选为2-4μm)。
在形成连接孔时，通过使用干刻蚀或湿刻蚀，分别形成到达n型杂质区5017或p型杂质区5049和5054的连接孔。
此外，三层结构的层叠薄膜上形成期望形状的图案，并被用作导线(包括连接导线、和信号线)5059-5062。在该三层结构中，厚度为100nm的Ti薄膜、厚度为300nm的含Ti铝膜、以及厚度为150nm的Ti薄膜用喷涂法连续形成。当然，也可以采用其它导电薄膜。
在本实施例中，厚度为110nm的ITO薄膜被形成为像素电极5064，并形成图案。将像素电极5064安排为使得该像素电极5064与连接导线5062接触并与该连接导线5062重叠，从而形成连接。此外，通过混合2-20％的氧化锌(ZnO)与氧化铟所形成的透明导电薄膜也可以使用。该像素电极5064成为OLED的阳极(图12C)。
如图12D所示，接下来形成含有硅，且厚度为500nm的绝缘薄膜(在本实施例中是氧化硅薄膜)。当形成一个阻流排，在该阻流排中对应于像素电极5064的位置开一个口时，第三层间绝缘薄膜5065起作用。当形成所述开口时，该开口的一个侧壁采用湿刻蚀法很容易做成楔形。当该开口的侧壁不够充分平缓时，由水平差引起的有机发光层的损坏将成为一个显著的问题。
接下来，通过采用真空蒸发方法而不暴露在空气中，连续形成有机发光层5066和阴极(MgAg电极)5067。有机发光层5066的厚度为80-200nm(典型地为100-120nm)，阴极5067的厚度为180-300nm(典型地为200-250nm)。
在该过程中，有机发光层依次形成对应于红色的像素、对应于绿色的像素、和对应于蓝色的像素。在该情况下，因为有机发光层不具有充分的抗溶解性，所以该有机发光层必须对每种颜色分别形成，而不能使用光刻技术。因此，最好利用金属掩膜覆盖期望的像素之外的部分，从而只在要求的部分有选择地形成有机发光层。
也就是说，首先设置对应子红色的像素之外的所有部分的掩膜，利用该掩膜有选择地形成用于发射红光的有机发光层。接着，设置对应于绿色的像素之外的所有部分的掩膜，利用该掩膜有选择地形成用于发射绿光的有机发光层。接着，类似地设置对应于蓝色的像素之外的所有部分的掩膜，利用该掩膜有选择地形成用于发射蓝光的有机发光层。此处用的是不同的掩膜，但是，也可以重复使用同一个掩膜。
此处，采用了用于形成对应于RGB的三种OLED的一种系统。但是，也可以采用另一种系统，其中有一个用于发白光的OLED和一个滤色器相结合，或者采用另一种系统，其中有一个用于发蓝光或蓝绿光的OLED和一种荧光物质相结合(荧光颜色转换介质CCM)，或者采用用透明电极将分别对应于R、G、B的OLED元件与阴极(相反电极)相重叠的系统等。
一种已知的材料可以用作有机发光层5066。考虑到驱动电压，最好用有机材料作为所述已知的材料。例如，最好用包括空穴注入层、空穴输送层、发光层和电子注入层的四层结构作为有机发光层。
接下来，利用金属掩膜形成阴极5067。本实施例利用MgAg作为阴极5067，但不限于此。其它已知的材料也可以用于阴极5067。
最后，形成300nm厚的由氮化硅组成的钝化薄膜5068。形成钝化薄膜5068后，就可以保护有机化合物层5066不受潮湿影响，从而表现出进一步提高的OLED可靠性。
这样就完成了图12D所示结构的发光装置。
如果不仅在像素部分，而且在驱动电路部分也安排结构优化的TFT，那么该实施例中的发光装置会表现出很高的可靠性和改善的运行特征。此外，在晶化步骤，还可以加入金属催化剂如Ni(镍)来加强晶化。这样，信号线驱动电路的驱动频率可以设置到10MHz或更高。
首先，采用具有能够减小热载流子注入从而尽可能不减小运行速度的结构的TFT作为形成驱动电路部分的CMOS电路的n沟道TFT。此处，驱动电路包括移位寄存器、缓冲器、电平移动器、线顺序制驱动的锁存器、点顺序制驱动的传输门等。
在本实施例的情况下，n沟道TFT的活性层包括源区、漏区、与通过栅极绝缘薄膜的栅极重叠的重叠LDD区(LOV区)、以及与通过栅极绝缘薄膜的栅极不重叠的重叠偏移LDD区(LOFF区)、以及沟道形成区。
由热载流子注入所引起的CMOS电路的p沟道TFT中的损坏几乎可以忽略。因此，在该n沟道TFT中专门形成LDD区就没有必要。但是，与n沟道TFT类似，作为热载流子的对策，可以形成LDD区。
此外，当在驱动电路中使用电流可以在沟道形成区双向流动的CMOS电路，即源区和漏区可以交换的CMOS电路时，构成CMOS电路的n沟道TFT最好形成LDD区，使得沟道形成区夹在LDD区之间。例如，给出用于点顺序制驱动的传输门。当为尽可能减小OFF状态电流值所要求的CMOS电路用于驱动电路中时，构成该CMOS电路的n沟道TFT最好具有LOV区。用于点顺序制驱动的传输门也可以作为这样的例子。
事实上，当发光装置完成到图12D所示的状态时，最好利用具有高气密特性并且几乎不漏气的保护膜(复合薄膜、防紫外线树脂薄膜等)和半透明密封部件进行封装(密封)，以防暴露在外部的大气中。在该情况下，通过用惰性气体填充密封部件的内部并在其中布置吸潮材料(如氧化钡)，OLED的可靠性得以改善。
此外，通过封装处理等改善了气密性之后，要配属连接器(柔性印刷电路)以便将该装置最终做成为产品。该连接器用于连接，具有一个外部信号端子、从基片上形成的电路或元件引出的端子。此时的装置就可以出厂了，在本说明书中，叫做自发射装置。
此外，根据本实施例中所示的处理，光掩膜的数目可以减少，这在制造发光制造时是需要的。结果，可以减少步骤，有助于降低制造成本和增加产量。
注意，实施例5可以与实施例1、2、和4结合起来实施。
实施例6在本实施例中，通过利用一种有机发光材料，可以显著提高外部发光量子效率，借此，从三重激发子发出的磷光可以用来发光。结果，可以减少OLED的功率消耗，OLED的寿命可以延长，且OLED的重量可以减轻。
以下是一份报告，其中通过利用三重激发子，改善了外部发光量子效率(T.Tsutsui，C.Adachi，S.Saito，Photochemical Processesin Organized Molecular System，ed.K.Honda，(Elsevier Sci.Pub.，Tokyo，1991)p.437)。
上述论文报告的有机发光材料(香豆素颜料(coumarinpigment))的分子式表示如下(化学式1) (M.A.Baldo，D.F.O’Brien，Y.You，A.Shoustikov，S.Sibley，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Nature 395(1998)p.151)上述论文报告的有机发光材料(铂的络合物)的分子式表示如下(化学式2) (M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burrows，M.E.Thompson，S.R.Forrest，Appl.Phys.Lett.，75(1999)p.4)(T.Tsutsui，M.-J.Yang，M.Yahiro，K.Nakamura，T.Watanabe，T.Tsuji，Y.Fukuda，T.Wakimoto，S.Mayaguchi，Jpn，Appl.Phys.，38(12B)(1999)L1502)。
上述论文报告的有机发光材料(铱的络合物)的分子式表示如下(化学式3) 如上所述，如果从三重激发子发出的磷光可以用于实践中，理论上可以将外部发光量子效率提高到利用单激发子发出的磷光的情况下的三到四倍。
根据本发本实施例的结构可以随意与实施例1-5中的任一结构结合实现。
实施例7在本实施例中，参考图13A-13C描述本发明的发光装置的外部形状。
图13A是发光装置的顶视图，按照带有晶体管的元件基片已经被密封材料封起来形成该图。图13B是沿图13A中直线A-A’得到的剖面图，图13C是沿图13A中直线B-B’得到的剖面图。
提供了密封部件4009，用来围绕在基片4001上提供的像素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一、第二扫描线驱动电路4004a、4004b。此外，在像素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一、第二扫描线驱动电路4004a、4004b上还提供密封材料4008。这样，像素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一、第二扫描线驱动电路4004a、4004b就与填充材料4210一起被基片4001、密封部件4009、以及密封材料4008密封起来。
此外，在基片4001上提供的像素部分4002、信号线驱动电路4003、以及第一、第二扫描线驱动电路4004a、4004b具有多个TFT。在图13B中，典型地示出在基薄膜4010上形成的，信号线驱动电路4003中包括的驱动TFT(此处，图中所示为是n沟道TFT)4201、像素部分4002中包括的晶体管Tr14202。
在本实施例中，用已知的方法制造的p沟道TFT或n沟道TFT用作驱动TFT4201，用已知的方法制造的n沟道TFT用作晶体管Tr14202。
在驱动TFT4201和晶体管Tr14202上形成层间绝缘薄膜(平整薄膜)4301，并在其上形成与晶体管Tr14202的漏极电气连接的像素电极(阳极)4203。具有很大功函数的透明导电薄膜用于像素电极4203。氧化铟和氧化锡的混合物、氧化铟和氧化锌的混合物、氧化锌、氧化锡、或氧化铟可以用于透明导电薄膜。也可以使用加入镓的上述透明导电薄膜。
然后，在像素电极4203上形成绝缘薄膜4302，并且在像素电极4203上为该绝缘薄膜4302形成一个开口部分。在该开口部分中，在像素电极4203上形成有机发光层4204。已知的有机发光材料或无机发光材料可以用于该有机发光层4204。此外，还存在一种低分子量(单分子)材料和一种多分子材料(聚合体)作为有机发光材料，两种材料都可使用。
一种已知的蒸汽技术或应用技术可以用作形成有机发光层4204的方法。此外，通过自由组合空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层以及电子注入层，该有机发光层的结构可以采取多层结构或单层结构。
由具有光屏蔽特性的导电薄膜制成的阴极4205(典型地，以铝、铜、或银作为主要成份的导电薄膜或上述导电薄膜与其它导电薄膜的层叠)是在有机发光层4204上形成的。此外，期望在阴极4205和有机发光层4204上的潮气和氧尽可能被去除。因此，必须要这样的装置，使得有机发光层4204在氮气或稀有气体中形成，然后，阴极4205在不暴露于氧和潮气中的情况下形成。在该实例中，利用多室型(串工具型(cluster tool type))薄膜形成装置可以实现上述薄膜沉积。此外，给阴极4205施加预定的电压。
如上所述，形成由像素电极(阳极)4203、有机发光层4204、和阴极4205构成的OLED 4303。此外，在绝缘薄膜4302上形成保护膜4209，以覆盖OLED 4303。保护膜4209可以有效地防止氧、潮气等侵入OLED 4303。
标号4005a表示与电源线连接的拉伸导线，该导线4005a与晶体管4202的源区电气连接。拉伸导线4005a经过密封部件4009与基片4001之间，并通过各向异性的导电薄膜4300电气连接到FPC4006的FPC导线4301。
玻璃材料、金属材料(典型地是不锈材料)、陶瓷材料、或塑料材料(包括塑料薄膜)等可以用于密封材料4008。作为塑料材料，FRP(玻璃纤维强化的塑料)盘、PVF(聚氟乙烯)膜、聚脂薄膜、聚酯软片或丙烯酸树脂可以使用。此外，也可以使用PVF薄膜与聚脂薄膜之间夹着铝铂的结构的薄片。
但是，在发光元件向着覆盖部件发光的情况下，覆盖部件需要为透明的。在这种情况下，可以使用透明材料，如玻璃盘、塑料盘、聚酯软片或丙烯酸树脂。
此外，除了惰性气体如氮或氩之外，防紫外线树脂或热凝性树脂可以用作填充剂4210，使得PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯基醋酸酯(ethylene vinyl acetate))可以使用。在本例中，用氮气作为填充剂。
此外，在基片4001侧上的密封材料4008表面上提供凹陷部分4007，并且在其中安排吸湿物质或可以吸收氧的物质4207来使得填充剂4210暴露在吸湿物质(最好是氧化钡)或可以吸收氧的物质中。然后，吸湿物质或可以吸收氧的物质4207被凹陷部分的覆盖部件4208保持在凹陷部分4007中，使得吸湿物质或可以吸收氧的物质4207不至于散失。注意，凹陷部分的覆盖部件4208具有细网眼形状，其结构使得空气和潮气可以透过，而吸湿物质或可以吸收氧的物质4207不能透过。通过提供吸湿物质或可以吸收氧的物质4207，可以防止OLED4303的损坏。
如图13C所示，形成像素电极4203，同时，形成导电薄膜4203a，使得连接拉伸导线4005a。
此外，各向异性的导电薄膜4300具有导电填充剂4300a。通过热压缩绑结基片4001和FPC 4006，在基片4001上的导电薄膜4203a和FPC 4006上的FPC导线4301通过导电填充剂4300a相互电气连接。
注意，实施例7的结构可以与实施例1-6所示的结构任意组合实施。
实施例8在OLED中用的有机发光材料大体上可以分为低分子量材料和聚合体材料。本发明的发光装置既可以采用低分子量有机发光材料，也可以采用聚合体有机发光材料。此外，也可以采用不容易归到低分子量材料和聚合体材料类型中的材料(如在日本专利申请No.2001-167508等中公开的材料)。
低分子量有机发光材料通过蒸发被形成薄膜。这使得它很容易形成层叠结构，并且通过层叠不同功能的薄膜，如空穴输送层和电子输送层，可以提高效率。例如，如日本专利申请No.2001-020817等所示，可以采用低分子量有机发光材料来延长OLED的寿命，并提高发光效率，因为在低分子量有机发光材料中，空穴输送层、电子输送层等不必不是很明显存在，而是存在混合状态层的单层或多层。
低分子量有机发光材料的例子包括具有喹啉醇作为配合基的铝的化合物(Alq3)、三苯胺衍生物(TPD)等。
另一方面，与低分子量有机发光材料相比，聚合体有机发光材料物理强度较高。此外，聚合体材料可以通过应用形成薄膜，因此，制造该元素相对比较容易。
采用聚合体有机发光材料的发光元件的结构基本上与采用低分子量有机发光材料的发光元件相同，也具有阴极、有机发光层、和阳极。当从聚合体有机发光材料形成有机发光层时，在已知的结构中，两层结构比较受欢迎。这是因为不像使用低分子量有机发光材料的情况，使用聚合体有机发光材料形成层叠结构比较困难。具体地说，使用聚合体有机发光材料的元件具有阴极、发光层、空穴输送层和阳极。注意，在使用聚合体有机发光材料的发光元件中，Ca可以用作阴极材料。
从一个元件发出的光的颜色由其发光层的材料决定。因此，通过选择合适的材料，可以形成发射期望颜色的光的元件。可以用来形成发光层的聚合体有机发光材料是聚对亚苯基亚乙烯基(polyparaphenylene vinylene-based)材料、聚对亚苯基(polyparaphenylene-based)材料、聚噻吩基(polythiophen-based)材料、或聚芴基(polyfluorene-based)材料。
聚对亚苯基亚乙烯基材料是聚(对亚苯基亚乙烯基)(poly(paraphenylene vinylene))(用PPV表示)的衍生物，如聚(2，5-二烷氧基-1，4-亚苯基亚乙烯基)(poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene vinylene))(用RO-PPV表示)、聚(2-(2’-乙烷基-己酮氧基)-5-甲氧基-1，4-亚苯基亚乙烯基)(poly(2-(2’-ethyl-hexoxy)-5-metoxy-1，4-phenylenevinylene))(用MEH-PPV表示)、聚(2-(二烷氧基苯基)-1，4-亚苯基亚乙烯基)(poly(2-(dialkoxyphenyl)-1，4-phenylenevinylene))(用ROPh-PPV表示)等。
聚对亚苯基材料是聚对亚苯基用PPP表示)的衍生物，如聚(2，5-二烷氧基-1，4-亚苯基)(poly(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene))(用RO-PPP表示)，聚(2，5-二己酮氧基-1，4-亚苯基)(poly(2，5-dihexoxy-1，4-phenylene))等。
聚噻吩基材料是聚噻吩基(用PT表示)的衍生物，如聚(3-烷基噻吩)(poly(3-alkylthiophene))(用PAT表示)、聚(3-环己基噻吩)(poly(3-hexylthiophene))(用PHT表示)、聚(3-环己基噻吩)(poly(3-cyclohexylthiophene))(用PCHT表示)、聚(3-环己基-4-甲基噻吩)(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))(用PCHMT表示)、聚(3，4-双环己基噻吩)(poly(3，4-dicyclohexylthiophene))(用PDCHT表示)、聚(3-(4-辛基苯基)-噻吩)(poly(3-(4-octylphenyl)-thiophene))(用POPT表示)、以及聚(3-(4-辛基苯基)-2，2并噻吩)(poly(3-(4-octylphenyl)-2，2bithiophene))(用PTOPT表示)等。
聚芴基材料是聚芴基(用PF表示)的衍生物，如聚(9，9-二烷基芴)(poly(9，9-dialkylfluorene))(用PDAF表示)和聚(9，9-二辛基芴)(poly(9，9-dioctylfluorene))(用PDOF表示)。
如果由能够传输空穴的聚合体有机发光材料形成的层被夹在阳极与发光的聚合体有机发光材料层之间，空穴从阳极的注入就会改善。该空穴输送材料通常与受主物质一起溶于水，用旋涂法或类似方法作用该溶液。由于该空穴输送材料不会溶于有机溶剂，所以该薄膜可以与上述发光的有机发光材料层形成层叠。
能够传输空穴的聚合体有机发光材料是通过将PBDOT与作为受主物质的樟脑磺酸(用CSA)混合得到的。聚苯胺(用PANI表示)与作为受主物质的聚苯乙烯磺酸(用PSS表示)的混合物也可使用。
该实施例的结构可以与实施例1-7中的结构任意组合。
实施例9采用OLED的发光元件是自发射型的，因此与液晶显示装置相比，在显示区表现出所显示图像的更好的可辨认性。此外，该发光装置还有较宽的视角。因此，该发光装置可以用于各种电子装置中的显示部分。
采用本发明的发光装置的电子装置包括摄像机、数码相机、防护眼镜型显示器(头戴式显示器)、助航系统、声音重放装置(如汽车音响设备或音频设备)、膝上型电脑、游戏机、便携式信息终端(如移动计算机、移动电话、便携式游戏机、以及电子图书)、包括记录介质的图像重现设备(更具体地说，是可以重现记录介质如DVD等，并包括用于显示所述重现的图像的显示器的设备)等。特别地，在便携式信息终端的情况下，最好使用该发光装置，因为往往要在倾斜的方向上观察的便携式信息终端常常要求具有较宽的视角。图14A-14H分别示出这样的电子装置的各种具体实例。
图14A示出一种OLED显示装置，包括外壳2001、支撑基座2002、显示部分2003、扬声器部分2004、视频输入终端2005等。本发明的发光装置可以用于显示部分2003。其发光装置是自发射型的，因此不要求背光源。因此，其显示部分的厚度可以比液晶显示装置薄。该OLED显示装置包括用于显示信息的整个显示装置，如个人电脑、TV广播的接收器以及广告显示器。
图14B示出一种数码相机，包括主体2101、显示部分2102、图像接收部分2103、操作键2104、外部连接端口2105、快门2106等。本发明的发光装置可以用于显示部分2102。
图14C示出一种膝上型电脑，包括主体2201、外壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接端口2205、指点鼠标2206等。本发明的发光装置可以用于显示部分2203。
图14D示出一种移动电脑，包括主体2301、显示部分2302、开关2303、操作键2304、红外线端口2305等。本发明的发光装置可以用于显示部分2302。
图14E示出一种包括记录介质的图像重现设备(更具体地说，是DVD重现设备)，包括主体2401、外壳2402、显示部分A 2403、另一个显示部分B 2404、扬声器部分2407等。显示部分A 2403主要用于显示图像信息，而显示部分B 2404主要用于显示字符信息。本发明的发光装置可以用于显示部分A 2403和B 2404。所述包括记录介质的图像重现设备还包括游戏机等。
图14F示出一种防护眼镜型显示器(头戴式显示器)，包括主体2501、显示部分2502、臂状部分2503等。本发明的发光装置可以用于显示部分2502。
图14G示出一种摄像机，包括主体2601、显示部分2602、外壳2603、外部连接端口2604、遥控接收部分2605、图像接收部分2606、电池2607、音频输入部分2608、操作键2609等。本发明的发光装置可以用于显示部分2602。
图14H示出一种移动电话，包括主体2701、外壳2702、显示部分2703、声音输入部分2704、声音输出部分2705、操作键2706、外部连接端口2707、天线2708等。本发明的发光装置可以用于显示部分2703。注意，通过在黑色背景上显示白色字符，显示部分2703可以减小移动电话的功率消耗。
当未来可以从有机发光材料发出更亮的光时，根据本发明的发光装置将可以用于正投式或背投式投影仪，其中包括输出图像信息的光被透镜等放大并投射。
上述电子装置更可能用于显示通过远程通讯途径如因特网、CATV(有线电视)等传播的信息，特别可能显示移动的图片信息。该发光装置适合显示移动的图片，因为有机发光材料的反应速度快。
发光装置的发光部分消耗功率，因此，最好其显示信息的方式为其中的发光部分尽可能小。因此，当本发明的发光装置用于主要显示字符信息的显示部分时，如便携式信息终端的显示部分，更具体地说，便携式电话或声音重现装置，最好驱动所述发光装置使得字符信息由发光部分构成，而不发光部分对应于背景。
如上所述，本发明可以用于各种领域内很宽的范围内的各种电子装置。本实施例中的电子装置可以通过采用一种发光装置获得，该发光装置的构造可以自由结合实施例1-8中的结构。
此外，除优选实施例中所描述的之外，本发明的半导体装置可以用于其它各种类型的半导体装置。
利用本发明的开关元件，可以缩小开关元件的表面积，提高像素的分辨率和功能性。
此外，即使不同像素之间，用于控制OLED中电流的Tr1的特征不同，利用采用该开关元件的本发明的发光装置也可以防止不同像素之间OLED中电流大小差别的增加，并减小亮度的不均匀性。此外，像素电路的表面积更小，结果使得孔径比增加，装置的功耗也会更低，发光装置的可靠性也会提高。
此外，利用采用所述开关元件的本发明的发光装置，可以获得恒定的亮度，而不受温度影响。此外，即使在形成具有执行彩色显示时呈现不同颜色的有机发光材料的OLED的情况下，也可以防止每种颜色的OLED的亮度随温度以不一致的方式改变，从而获得期望的颜色。
权利要求
1.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的栅极；其中活性层具有一个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区与沟道形成区连接。
2.具有如权利要求1所述的开关元件的显示装置。
3.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的栅极；其中活性层具有一个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区中的每一个连接每个低浓度杂质区，且所有低浓度杂质区都与沟道形成区连接。
4.具有如权利要求3所述的开关元件的显示装置。
5.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的栅极；其中活性层具有一个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区中的每一个连接每个偏移区，且所有偏移区都与沟道形成区连接。
6.具有如权利要求5所述的开关元件的显示装置。
7.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的n个栅极(其中n是等于或大于2的自然数)；其中活性层具有n个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；n个沟道形成区中的每个与n个栅极中的每个相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区中的每一个与n个沟道形成区中相互不同的一个连接。
8.具有如权利要求5所述的开关元件的显示装置。
9.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的n个栅极(其中n是等于或大于2的自然数)；其中活性层具有n个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；n个沟道形成区中的每个与n个栅极中的每个相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区中的每一个分别与每个低浓度杂质区连接，该低浓度杂质区与n个沟道形成区中相互不同的一个连接。
10.具有如权利要求9所述的开关元件的显示装置。
11.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的活性层；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述活性层的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的n个栅极(其中n是等于或大于2的自然数)；其中活性层具有n个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；n个沟道形成区中的每个与n个栅极中的每个相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区中的每一个分别与每个偏移区连接，且所有偏移区与n个沟道形成区中相互不同的一个连接。
12.具有如权利要求11所述的开关元件的显示装置。
13.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的栅极；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述栅极的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的活性层；其中活性层具有一个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；该沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区与上述沟道形成区连接。
14.具有如权利要求13所述的开关元件的显示装置。
15.一种开关元件，包括绝缘表面；连接上述绝缘表面的n个栅极(其中n是等于或大于2的自然数)；在上述绝缘表面上形成，并覆盖上述n个栅极的栅极绝缘薄膜；以及连接上述栅极绝缘薄膜的活性层；其中活性层具有n个沟道形成区和三个或三个以上杂质区；该n个沟道形成区中的每一个与n个栅极中的每一个相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；该三个或三个以上杂质区各自与至少一个导线连接；以及该三个或三个以上杂质区各自与上述n个沟道形成区中相互不同的一个连接。
16.具有如权利要求15所述的开关元件的显示装置。
17.一种发光装置，包括开关元件；第一晶体管；第二晶体管；有机发光元件；信号线；以及电源线；其中所述开关元件具有活性层；连接所述活性层的栅极绝缘薄膜；连接所述栅极绝缘薄膜的栅极；所述活性层具有一个沟道形成区和三个杂质区；所述沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；所述三个杂质区与沟道形成区连接；所述第一晶体管具有栅极、漏极区和源极区；所述三个杂质区中，一个杂质区连接到所述信号线；一个杂质区连接到第一晶体管的栅极区；一个杂质区连接到第一晶体管的漏极区；第二晶体管具有源极区和漏极区；第二晶体管的源极区和漏极区之一连接到电源线，另一个连接到第一晶体管的漏极区；所述有机发光元件具有一个像素电极；以及第一晶体管的源极区连接到所述有机发光元件的像素电极。
18.一种发光装置，包括开关元件；第一晶体管；第二晶体管；有机发光元件；信号线；电源线；第一扫描线；以及第二扫描线；其中所述开关元件具有活性层；连接所述活性层的栅极绝缘薄膜；连接所述栅极绝缘薄膜的栅极；所述活性层具有一个沟道形成区和三个杂质区；所述沟道形成区与栅极相互重叠，将栅极绝缘薄膜夹在中间；所述三个杂质区与沟道形成区连接；所述第一晶体管具有栅极、漏极区和源极区；所述三个杂质区中，一个杂质区连接到所述信号线；一个杂质区连接到第一晶体管的栅极区；一个杂质区连接到第一晶体管的漏极区；所述开关元件的栅极连接到所述第一扫描线；所述第二晶体管的栅极连接到所述第二扫描线；第二晶体管具有源极区和漏极区；第二晶体管的源极区或漏极区连接到电源线，另一个连接到第一晶体管的漏极区；所述有机发光元件具有一个像素电极；以及第一晶体管的源极区连接到所述有机发光元件的像素电极。
19.一种半导体装置，包括绝缘表面；在所述绝缘表面上形成的半导体岛，所述半导体岛包括一个沟道形成区和至少三个杂质区，其中所述至少三个杂质区中的每一个相互分离并且与所述沟道形成区连接；在所述半导体岛上形成的栅极绝缘薄膜；以及在所述沟道形成区上方形成的栅极，在所述沟道形成区与栅极之间插入所述栅极绝缘薄膜。
20.如权利要求19所述的半导体装置，还包括电气连接到三个杂质区中第一杂质区的第一电极，电气连接到三个杂质区中第二杂质区的第二电极，电气连接到三杂质区中第三个杂质区的第三电极。
全文摘要
提供了一种能够同时将三个或三个以上节点短路或断开的开关元件，其中在基片上占据的面积可以减小。本发明的开关元件具有一个活性层、连接该活性层的绝缘薄膜、连接该绝缘薄膜的栅极、以及三个或三个以上连接电极。该活性层具有至少一个沟道形成区和三个或三个以上杂质区，所述连接电极各自连接到不同的杂质区。连接任意连接电极的杂质区只连接一个沟道形成区。
文档编号H01L27/32GK1412856SQ0214409
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月9日
发明者犬饲和隆 申请人:株式会社半导体能源研究所