光电器件的制作方法

专利名称：光电器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电器件的结构.特别是涉及有源矩阵型光电器 件，它具有在绝缘衬底上制作的薄膜晶体管(TFT),背景技术近年来，EL显示器作为平板显示器来代替液晶显示器(LCD)已引 起了人们的注意，并在积极地开展研究.在本说明书中，EL显示器含 有的EL元件也称作发光器件或发光二极管.而这里的EL (电致发光) 包括三重跃迁发光或单一跃迁发光.LCD显示器一般有两种类型的驱动系统. 一种是用于STN-LCD等 的无源矩阵型。另一种是用于TFT-LCD等的有源矩阵型.同样，在EL 显示器中一般也有两种驱动系统. 一种是无源矩阵型，而另一种是有 源矩阵型。对于无源矩阵型的情形，EL元件的上部和下部分别设有作为电极 的引线.电压被连续地施加至引线上，使得电流流过EL元件而发光. 与此对照，对于有源矩阵的情形，每个像素含有一个TFT，使得信号保持在每个像素内.图15A和15B表示用于EL显示器的有源矩阵型光电器件结构的例 子。图15A表示整个电路的结构，其像素部分置于此电路的中间.控 制栅极信号线工作的栅极信号线側驱动电路布置在像素部分左側.控 制源极信号线工作的源极信号线側驱动电路布置在像素部分上方.在 图15A中虚线框包围的部分表示一个像素的电路.图15B表示这个电 路的放大图，在图15B中，参考数字1501代表TFT (此后称作开关 TFT)，在信号写入像素时它用作开关元件。在图15B中，开关TFT具 有双栅结构，但也可具有单栅结构、三栅结构、或具有三个以上栅极 的多栅结构。TFT的极性可依据电路的组成形式来选择.参考数字1502 代表的TFT (此后称作EL驱动TFT)用作控制供给EL元件1503电流 的元件(电流控制元件).在图15B中，TFT 1502被置于EL元件1503 的阳极1509与电源线1507之间.在另一种组成方法中，也可将TFT 1502置于EL元件1503的阴极1510与阴极电极1508之间.TFT的极 性可依据电路的组成形式来选择.在这种情况下，通常所用的系统是 用p沟道TFT作为EL驱动TFT,并将其置于EL元件1503的阳极1509 与电源线1507之间，因为晶体管工作时最好是源极接地，而且对制作 EL元件1503有所限制.参考数字1504代表保持电容，它使来自源极 信号线1505的输入信号(电压)得以保持.图15B中保持电容1504 的一端与电源线1507相连，但也有一种情形使用专用引线.开关TFT 1501的栅极与栅极信号线1506相连，而其源极与源极信号线1505相 连。EL驱动TFT 1502的漏极与EL元件1503的阳极1509相连，而 其源极与电源线1507相连.下面将参照图15A和图15B来说明有源矩阵型光电器件电路的工 作.首先，当选取栅极信号线1506时，电压信号施加于开关TFT 1501 的栅极，使开关TFT 1501成为开态.于是，源极信号线1505的信号 (电压)积聚在保持电容1504上。保持电容1504上的电压就成为EL 驱动TFT 1502栅极和源极间的电压V"，从而按照保持电容1504的电 压使电流流过EL驱动TFT 1502和EL元件1503.结果，EL元件1503 发光。EL元件1503的亮度，即流过EL元件1503电流的大小可由V"来 控制.V"是保持电容1504的电压，而且也是输入源极信号线1505的 信号(电压)，也就是，EL元件1503的亮度由控制输入源极信号线 1505的信号(电压)来控制。最后，栅极信号线1506被置于非选态， 开关TFT 1501的栅极被关闭，开关TFT 1501则处于关态。此时，积 聚在保持电容1504中的电荷得到保持。因此，V"得到保持，电流依照 V"不断地流过EL驱动TFT 1502和EL元件1503,上面所述是在下列文献中报导的；SID99 Digest: p. 372: "Current Status and Future of Light-Emitting Polymer Display Driven by poly-SiTFT"; ASIA DISPLAY 98: p217: "High Resolution Light Emitting Polymer Display Driven by Low Temperature Polysilicon Thin Film Transistor with Integrated Driver" j Euro Display 99 Late News: p27: ".8 Green OLED with Low Temperature Poly-Si TFT"等，在有源矩阵型光电器件中，考虑到这种器件的性能，要求像素具 有大的保持电容和高孔径比.由于每个像素都具有高孔径比，这就改 善了光的利用效率，可使显示单元节省功率并做得更紧凑，近年来，像素的尺寸减小了，图像需要有较高的清晰度.由于像 素尺寸减小，在一个像素中形成TFT和引线的区域所占的面积变大， 像素的孔径比因而减小，因此，在规定的像素尺寸下为使每个像素得到高孔径比，有必要 在像素的电路结构中有效地安排所需的元件.如上所述，需要一种不同于常规的新像素结构，用较少数量的掩 模来实现具有高像素孔径比的有源矩阵型光电器件.发明内容本发明是为了满足这样的要求，因此其目的是提供一种光电器 件，它的像素使用了新的结构而没有增加掩模和工序的数目从而实现 了高孔径比.为解决现有技术的上述问题，本发明有以下措施.在本发明的光电器件中，要注意这样一个事实，在构成此器件的 像素部分时，除了栅极信号线被选取的那段时间外，在一段时间中， 某个栅极信号线具有恒定的电位.本发明的光电器件的特点是，当第i 行的栅极信号线被选取时，栅极信号线(包括第i行的栅极信号线) 之一则代替电源线向笫i行的像素供给电流，于是，就可省去在像素 部分占面积不是很小的电源线.用这种方法可在像素部分实现高孔径 比而没有增加掩模片和工序的数目。而且，如果取孔径比为常规结构 的孔径比，就可增加信号线的宽度，从而降低电阻和噪声，改善图像 质量。按照本发明的第一方面，提供了一种光电器件，它包含源极信号 线侧驱动电路、栅极信号线側驱动电路和像素部分，其特点为 源极信号线側驱动电路具有多个源极信号线； 栅极信号线側驱动电路具有n个(n为自然数，1 < n )栅极信号线； 像素部分具有这样的结构，即多个像素按矩阵式排列；
多个像素是由n个栅极信号线中扫描于第i列(l<i<n)的栅极 信号线来控制的，每个像素都具有开关晶体管、EL驱动晶体管和EL 元件；开关晶体管的栅极与扫描于笫i列的栅极信号线电连接；开关晶体管的源区和漏区之一与源极信号线电连接，而源区和漏 区的另一个与EL驱动晶体管的一个栅极电连接；EL驱动晶体管的源区和漏区之一与n个栅极信号线之一电连接， 而源区和漏区的另一个与EL元件的一个电极电连接.按照本发明的第二方面，提供了一种光电器件，它包含源极信号 线側驱动电路、栅极信号线側驱动电路和像素部分，其特点为源极信号线側驱动电路具有多个源极信号线；栅极信号线側驱动电路具有n个(n为自然数，Kn)栅极信号线；像素部分具有这样的结构，即多个像素按矩阵式排列； 多个像素是由n个栅极信号线中扫描于笫i列(Ki《n)的栅极信号线来控制的，每个像素分别具有开关晶体管、EL驱动晶体管和EL元件；开关晶体管的栅极与扫描于第i列的栅极信号线电连接；开关晶体管的源区和漏区之一与源极信号线电连接，而源区和漏 区的另一个与EL驱动晶体管的一个栅极电连接；EL驱动晶体管的源区和漏区之一与n个栅极信号线之一电连接， 而源区和漏区的另一个与EL元件的一个电极电连接。由扫描于第i列的栅极信号线来控制的施于EL元件的电流，是通 过与EL驱动晶体管源区和漏区之一电连接的n个栅极信号线之一来供 给的.按照本发明的笫三方面，提供了一种光电器件，它包含源极信号 线側驱动电路、栅极信号线側驱动电路和像素部分，其特点为 源极信号线側驱动电路具有多个源极信号线； 栅极信号线側驱动电路具有n个(n为自然数，1 < n)栅极信号线； 像素部分具有这样的结构，即多个像素按矩阵式排列； 多个像素是由n个栅极信号线中扫描于笫i列(l<i<n)的栅极 信号线来控制的，每个像素分别具有开关晶体管、EL驱动晶体管和EL 元件；
开关晶体管的栅极与扫描于第i列的栅极信号线电连接；开关晶体管的源区和漏区之一与源极信号线电连接，而源区和漏 区的另一个与EL驱动晶体管的一个栅极电连接；EL驱动晶体管的源区和漏区之一与n个栅极信号线之一电连接， 而源区和漏区的另一个与EL元件的一个电极电连接.扫描于第i列的栅极信号线具有这样的功能，即当扫描笫i列时 控制与扫描于第i列的栅极信号线电连接的多个像素的工作；扫描栅极信号线来控制多个像素的工作，这些像素含有多个EL驱 动晶体管，EL驱动晶体管的源区和漏区之一与第i列的槺极信号线相 连，栅极信号线被用作电源线，而向由栅极信号线控制的每个像素部 分的EL元件供给电流.按照本发明的笫四方面，本发明笫一至笫三方面的任一种光电器 件的特点为当EL元件向着有驱动电路的衬底方向发光时，与EL元件电连接 的EL驱动晶体管的极性为p沟道型；当BL元件逆着有驱动电路的衬底方向发光时，与EL元件电连接 的EL驱动晶体管的极性为n沟道型；开关晶体管的极性与EL驱动晶体管相同.按照本发明的第五方面，本发明第一至笫四方面的任一种光电器 件的特点为栅极信号线是由铝或以铝为主要成分的材料制成的.


在各个附图中图1A和IB分别为像素的平面图和电路图，在本发明中这种像素 结构的电源线和栅极信号线是共用的；图2A和2B分别为像素的平面图和电路图，这种像素结构具有专 用的电源线和栅极信号线；图3为一种情形的电路困，在这种情形下，像素被安排成三行二 列，每个像素都具有本发明的共用电源线和栅极信号线的结构；图4是说明本发明像素的基本信号图形；图5A和5B表示构成光电器件电路的实例，其光电器件具有本发 明实施方案1所示的像素；
图6为说明驱动光电器件实例的时间图，其光电器件具有本发明 实施方案1所示的像素；图7为说明驱动光电器件实例的时间图，其光电器件具有本发明 实施方案1所示的像素；图8A-8C表示制作实施方案2所示的光电器件实例的工艺过程图；图9A-9C表示制作实施方案2所示的光电器件实例的工艺过程图；图10A和10B表示制作实施方案2所示的光电器件实例的工艺过程图；图11A和11B分别表示实施方案3所示的光电器件的平面图和剖 面图；图12A和12B分别表示实施方案4所示的光电器件的平面图和剖 面图；图13表示实施方案5所示的光电器件像素部分的剖面困；图14表示实施方案6所示的光电器件像素部分的剖面困；图15A和15B表示组成光电器件电路的实例图；图16A和16B表示说明驱动光电器件电路的实例的时间图；其光 电器件具有本发明实施方案7所示的像素.图17A和17B表示组成光电器件电路的实例图，其光电器件具有 本发明实施方案7所示的像素；图18A和18B为说明驱动光电器件实例的时间图，其光电器件具有本发明实施方案8所示的像素；图19A和19B表示组成光电器件电路的实例图，其光电器件具有 本发明实施方案8所示的像素；图20A和20B表示组成光电器件电路的实例图，其光电器件具有 本发明实施方案9所示的像素；图21A和21B为说明驱动光电器件实例的时间图，其光电器件具 有本发明实施方案IO所示的像素；图22A-22F表示由本发明的光电器件构成的一些电子学设备的实例；图23A和23B表示由本发明的光电器件构成的一些电子学设备的实例.具体实施方式
参照图1A-2B，对本发明进行描述，困2A和2B表示具有常规结 构的EL像素，而困1A和1B表示具有本发明结构的EL像素.图1A和 图2A每个都表示像素的平面图，图1B和图2B表示像素的电路困.在 图2B中参考数字201、 202和203分别代表开关TFT、 EL驱动TFT和 EL像素.参考数字204、 205、 206分别代表保持电容、源极信号线和 栅极信号线.参考数字207、 208、 209和210分别代表电源线、阴极 电极、EL像素的阳极和EL像素的阴极.在困1B中，参考数字IOI、 102和103分别代表开关TFT、 EL驱动TFT和EL像素.参考数字l(M、 105和106分别代表保持电容、源极信号线和于笫i行扫描的栅极信号 线。参考数字108、 109、 IIO和111分别代表阴极引线、EL像素的阳 极、EL像素的阴极和前面相邻行的栅极信号线.如前所述，按照EL 元件的结构足以确定开关TFT101和201的极性.在图1A-2B中每个开关TFT都具有双栅结构，但也可具有单栅结 构、三栅结构或三个以上栅极的多栅结构.与EL驱动TFT的源区和漏区之一相连的栅极信号线不一定要置于 前面相邻行的栅极信号线处。在常规的像素结构中，如图2A和2B所示，安排有专用电源线207， EL驱动TFT 202的源极和保持电容204的电极都与电源线207相连. 与此对照，在本发明中，如图1所示，EL驱动TFT 102的源极和保持 电容104的电极则与另一行的栅极信号线111相连.在这种情形下， 希望将TFT 102的源极和保持电容104的电极，按照排列关系及各个 部分的电压关系连接至前一行扫描的栅极信号线.图3表示按照图1B所示一个像素的电路将像素安排成三行二列的 电路图。图3中的像素与图1B的像素相似。因此，图1B中的参考数 字也被用于图3.在图3中，由A表示的虚线框是由第i行栅极信号线 106控制的像素部分。在此图中只示出了两列像素，但像素沿列的方向 连续排列，其数目相应于显示板水平方向像素的数目.EL驱动TFT102 的源区和保持电容104的电极都与笫(i-l )行的栅极信号线111相连. 由于栅极信号线是由困中上部的行依次向下扫描的，所以栅极信号线 与前一行的栅极信号线相连.本发明的要点在于当信号写入当前的选取行时，前一行的栅极信 号线已经回到未选态.栅极信号线的电位在其再次被选取前一直保持 不变(在未选态)。因此，本发明的特点在于前一行的栅极信号线被 处理作恒定电位线，即电源线.亦即，栅极信号线和电源线是共用的. 所以可减少引线数和改善孔径比.图4表示驱动由图1A和1B所示的本发明光电器件的基本信号困 形.在这里，图4表示一个实例，在此实例中开关TFT和EL驱动TFT 依照其各自部分的电位都是p沟道型的.图4表示在同一列中由笫(i-l)行到笫(i+2)行的四行像素(与某一源极信号线相连的那些 像素)引线的信号图形.为了进行说明，将时间分成时段A至时段F.首先，在每一行中栅极信号线被选取，然后移至下一行.由于开 关TFT为p沟道型，当栅极信号线的电压远低于开关TFT源区的电位 时(即，当|V" l超过开关TFT的阈值电压时)，开关TFT成为开态. 必须使此时栅极信号线的电压远低于源极信号线的最低电位，使得源 极信号线的电压被写入像素.首先，在时段B中第(i-l)行的栅极信 号线被选取.在时段C中第i行的栅极信号线被选取.在时段D中第(i+l)行的栅极信号线被选取，在时段E中第(i+2 )行的栅极信号 线被选取.这样，在每一行中栅极信号线被选取，然后移至下一行.接着，描述源极信号线的电位。在这里，每一行的像素与某一列 的源极信号线相连.因此，由第(i-l)行至第(i+2)行源极信号线 的电位是相同的。这时，在时段A和D中，时段终了时的源极信号线 电位为高电位(Hi )信号态.在时段B、 C、 E和F中，时段终了时的 源极信号线电位为低电位(Lo)信号态。源极信号线的实际电位依照 显示的图像而有不同的值.下面将描述每个像素中BL驱动TFT栅极的电位，先考虑第i行。 在时段A之前的时间内，第i行像素中EL驱动TFT的栅极电位为高电 位态。在时段B中，第i行像素中EL驱动TFT的栅极电位降低.这是 由于第i行保持电容的一个电极与笫(i-l)行的栅极信号线相连，而 此第(i-l )行的栅极信号线被选取，故第(i-l)行的栅极信号线的 电压下降.亦即，已有电荷积聚在保持电容中，在保持电容的两端因 这些电荷而施加了一个电压。在此状态下，保持电容的一个电极，即，第(i-l)行的栅极信号线的电压降低.这样，由于第i行的开关TFT 处于关态，笫i行像素保持电容的电荷，亦即，保持电容两端的电压 则保持不变.保持电容的另一个电极，亦即，第i行EL驱动TFT的栅 极电位也降低至同样程度。因此，保持电容两端的电压，即，第i行 EL驱动TFT的栅极与源极间的电压，即使当笫(i-l )行栅极信号线 的电压改变时，也保持不变。在这种情形下，在时段A中第i行像素中EL驱动TFT的栅极与源 极间电压的绝对值是小的，使得EL元件没有电流流过，因而EL元件 处于不发光态.因此，在时段B中EL驱动TFT的栅极电位降低，但EL 驱动TFT的源极电位也同时降低.所以，在时段A和B中EL驱动TFT 的栅极与源极间的电压是相等的.因此，在时段B中没有电流流过笫i 行像素的EL元件，即使当EL驱动TFT处于开态，假定在时段B中EL 驱动TFT的源极电位降低，且低于EL元件阴极引线的电位.所以，没 有正向偏压施加于EL元件上，也就没有电流流过EL元件.在时段B 终了时，笫(i-l)行栅极信号线的电压回到起始状态。所以，第i行 像素中EL驱动TFT的栅极电位也回到起始状态.下面，时段C开始.在时段C中，第i行栅极信号线被选取.因 此，第i行像素中EL驱动TFT的栅极电位变为与源极信号线电位相 同。在时段C中，源极信号线被置于低电位(Lo)信号态.所以，笫i 行像素中EL驱动TFT的栅极电位也等于源极信号线电位，因而也是低 电位。此时，保持电容的一个电极，亦即，第(i-l)行栅极信号线的 电位已回到高电位态.因此，第(i-l)行栅极信号线与第i行像素中 EL驱动TFT的栅极间的电压施加于保持电容，使得笫i行像素中EL 驱动TFT的栅极和源极间的电压绝对值增大.因此，第i行像素中EL 驱动TFT成为开态.第(i-l)行栅极信号线的电位，亦即，第i行像 素中EL驱动TFT的源极电位已回到高电位态，使得第i行EL元件的 阳极电位高于阴极引线的电位。结果，有电流流过笫i行EL元件而使 之发光。流过第i行EL元件的电流是经过第(i-l)行栅极信号线供给 的。因此，必须使每一行栅极信号线的引线电阻足够低。下面，时段D开始.在时段D中，第i行栅极信号线的电压回到 起始态，而第i行开关TFT成为关态。第i行像素中EL驱动TFT的栅 极电位保持不变，此时，第(i-l)行栅极信号线的电位，亦即，第i
行像素中保持电容的电极和EL驱动TFT源极的电位都保持其当前值不 变.因此，在下面，第i行像素中EL驱动TFT成为开态，而有电流不 断地流过第i行EL元件。同样，将考虑第(i+l)行.在时段B之前的时间内，笫(i+l) 行像素中EL驱动TFT的栅极电位处于高电位态.在时段C中，第(i+l) 行像素中EL驱动TFT的栅极电位下降.这是由于笫(i+l)行保持电 容的一个电极与笫i行栅极信号线相连，而第i行栅极信号线被选取， 故第i行栅极信号线的电压下降.在时段C终了时，第i行栅板信号 线的电压回到起始状态，而笫(i+l)行像素中EL驱动TFT的栅极电 位也回到起始状态.接着开始时段D。在时段D中，笫(i+l)行栅极信号线被选取. 因此，第(i+l)行像素中EL驱动TFT的栅极电位变为与源极信号线 电位相同。在时段D中，源极信号线处于高电位(Hi)信号态.因此， 第(i+l)行像素中EL驱动TFT的栅极电位变为与源极信号线电位相 同，即也变为Hi.此时，保持电容的一个电极，即，第i行栅极信号 线电位，已回到高电位态，所以，第i行栅极信号线与笫(i+l)行像 素中EL驱动TFT栅极之间的电压施加于保持电容，使得EL驱动TFT 栅极和源极间的电压绝对值下降.因此，第(i+l)行像素中EL驱动 TFT成为关态，第(i+l)行EL元件没有电流流过，因而不发光.下面时段E开始.在时段E中，笫(i+l)行栅极信号线的电压回 到起始状态，第(i+l)行开关TFT成为未选态.第(i+l)行像素中 EL驱动TFT的栅极电位保持不变，第i行栅极信号线的电位，亦即， 第(i+l)行像素中保持电容的电极和EL驱动TFT源极的电位都不改 变而保持其当前值.因此，在下面，笫(i+l)行像素中EL驱动TFT 成为关态，从而维持没有电流流过笫(i + l)行EL元件的状态.同样，将考虑第(i+2 )行，在时段C之前的时间内，笫(i+2 ) 行像素中EL驱动TFT的栅极电位被置于低电位态.在时段D中，第 (i+2)行像素中EL驱动TFT的栅极电位下降.这是由于第(i+2)行 保持电容的一个电极与第(i+l)行栅极信号线相连，而这笫(i+l) 行栅极信号线被选取，故第(i+l)行栅极信号线的电压下降.在时段 C之前的时间内，第(i+2 )行像素中EL驱动TFT的栅极和源极之间 电压的绝对值是大的，使得电流流过第(i+2)行像素的EL元件，从
而达到发光状态.在时段D中，EL驱动TFT的栅极电位下降，但EL 驱动TFT的源极电位也同时下降.所以，在时段C之前的时间内，EL 驱动TFT栅极和源极之间的电压与时段D中的电压相等.即使当EL驱 动TFT处于开态时，EL驱动TFT的源极电位下降至低于时段D中EL 元件阴极引线的电位，使得EL元件没有电流流过.在时段D终了时， 第(i+1)行栅极信号线的电压回到起始状态.结果，第(i+2)行像 素中EL驱动TFT的栅极电位也回到起始状态.下面时段E开始.在时段E中，第(i+2 )行栅极信号线被选取. 因此，第(i+2 )行像素中EL驱动TFT的栅极电位变为与源极信号线 电位相同.在时段E中，源极信号线被置于低电位(Lo)信号态.所 以，笫(i+2)行像素中EL驱动TFT的栅极电位变为与源极信号线电 位相同，也就是变为Lo.此时，保持电容的一个电极，即，第(i+1) 行栅极信号线的电位，已回到高电位态.因此，笫(i+l)行栅极信号 线和第(i+2)行像素中EL驱动TFT栅极之间的电压施加于保持电容， 使得EL驱动TFT栅极和源极之间电压的绝对值增大.因此，第(i+2) 行像素EL驱动TFT成为开态，第(i+2)行EL元件有电流流过，因而 发光.流过第(i+2)行EL元件的电流是通过笫(i+l)行栅极信号线 供给的。下面，时段F开始。在时段F中，笫(i+2)行栅极信号线的电压 回到起始状态，第(i+2)行开关TFT成为关态.第(i+2)行像素中 EL驱动TFT的栅极电位保持不变.笫(i+l )行栅极信号线的电位， 即，第(i+2)行像素中保持电容的电极和EL驱动TFT源极的电位不 变而保持当前值，因此，在下面，第(i+2)行像素中EL驱动TFT成 为开态，因而不断有电流流过笫(i+2)行EL元件，如果重复进行上述操作，将EL驱动TFT 102的源极和保持电容 104的电极与另 一行的栅极信号线相连而通过栅极信号线供给EL元件 电流，就可使EL元件工作，下面描述TFT的极性.对于EL驱动TFT的情形也像常规情形一样来考虑TFT的极性. 即，或是使用n沟道型TFT，或是使用p沟道型TFT。然而，考虑到晶 体管的工作最好是源极接地、EL元件制作上的限制等因素，希望使用 p沟道型TFT.1
必须由栅极信号线的电位来确定开关TFT的极性.即，当栅极信 号线与EL元件的阳极经过EL驱动TFT相连时，必须使栅极信号线的 电位高于阴极引线的电位，以使电流流过EL元件.因此，必须使用p 沟道型TFT，以便在开关TFT处于关态时使栅极信号线置于高电位.另 一方面，如果栅极信号线与EL元件的阴极经过EL驱动TFT相连时， 开关TFT必须使用n沟道型TFT.本发明可适用于模拟灰度级系统和数字灰度级系统.下面将描述本发明的实施方案.[实施方案1图5A表示组成整个光电器件电路的实例，其中像素部分布置在此 电路的中间.图5A中虚线框的部分是一个像素的电路图.困5B表示 电路图.图5B中的参考数字代表与图IB相同的内容.控制栅极信号 线106、 111工作的栅极信号线側驱动电路被安排在此电路图的左側. 当将栅极信号线側驱动电路对称地安排在像素部分的左側和右側时， 尽管没有示出这种布置，可获得更有效的驱动.源极信号线側驱动电 路被安排在此电路图的上部以控制源极信号线105的工作.输入至源极信号线105的信号可为数字量，也可为模拟量.换言 之，本发明可用于数字灰度级的情形，也可用于模拟灰度级的情形.下面的描述涉及到的情形是将数字灰度级与时间灰度级结合起来 得到的k位(2k)灰度级.为简短起见，将描述三位(23=8 )灰度级作 为实例.图6和7表示各行栅极信号线电位的时间图.将构成像素的 TFT极性，即开关TFT和EL驱动TFT二者的极性，选为P沟道型的情 形作为实例。在时间图的构成中，首先，将一帧的时间分成三个子帧时间SF,-SF3。在每段子帧时间中，有寻址(写入)时间Ta广Tas，和持续(发光) 时间Ts,-Ts3. Ts,-Ts3的时间间隔设置成按2的乘方来改变.即，设置 为Ts"Ts2:Ts3 = 4:2:1。首先，将信号逐行输入像素.在此情形下，栅极信号线106被选 取，并通过源极信号线105将信号输入像素。这种操作由栅极信号线 的第一行进行至末一行.在这里，寻址时间是由在第一行中选取栅极信号线至在末一行中
选取栅极信号线的时间.因此，寻址时间的时间间隔对于任何子幀时 间都是相同的.接着SF2开始.同样选取栅极信号线106，使信号通过源极信号线 105输入像素.这种搮作由栅极信号线的笫一行进行至末一行.在平均时间内阴极引线108的电位是恒定的.因此，每个像素的 持续时间定义为由某一子帧时间信号写入像素时刻到下一子帧时间信 号写入像素时刻的一段时间.因此，在某一子帧时间内持续时间的计 时是随不同的行而变的，但其时间间隔都是一样的.接着SF3开始.同样选取栅极信号线106,使信号通过源极信号线 105输入像素.在SF3时段，寻址时间Ta3长于持续时间TS3。因此，如 果TS3时段结束，则在下一帧时间中，子帧时间SF,中的寻址时间Ta, 立即开始，不同的两行栅极信号线同时被选取，使得两行中的信号不 能正常地同时写入.因此，在TS3时段结束后，前面行的栅极信号线电 位由第一行开始依次升高.即，前面行的栅极信号线被置于选取态. 于是，由第一行像素起依次停止向EL元件施加电压，使EL元件停止 发光.然而，由于此时多行的栅极信号线被同时选取，信号也输入至 无关的行，但实际上，没有电压施加于无关行的像素，因而EL元件不 发光。因此，不必考虑这种情形.当寻址时间Ta3终了时，下一寻址时 间Ta,开始，恢复正常操作.这样，就可控制持续时间TS3的时间间隔. 利用提高前一行栅极信号线的电位来设置的一段无显示时间称为清除 时间(Tc" n:代表子帧时间的数目).如上所述，当持续时间短于寻址时间时，从持续时间终了至寻址 时间终了或下一寻址时间开始的时间被定为清除时间。因此，持续时 间的时间间隔可自由地设定，即使当持续时间短于寻址时间时.[实施方案2在此实施方案中，作为实施方案1所述的光电器件制作方法的实 例，将逐步详细说明在同一衬底上制作布置在像素部分周闺的驱动电 路(源极信号线側驱动电路、栅极线倒驱动电路等)的TFT、像素部分 的开关TFT和EL驱动TFT的方法，为了说明简短起见，以CMOS电路 作为驱动电路部分的基本组成电路来进行说明，并以开关TFT和EL驱 动TFT来说明像素部分.
首先，如图8A所示，在衬底5001上形成由绝缘膜，如氣化硅膜、 氮化硅膜或氮氧化硅膜，构成的基膜5002，衬底可由玻璃构成，如 CORNING公司的并7059玻璃和"737玻璃所代表的硼硅酸钡或硼硅酸铝 玻璃等。例如，用等离子体CVD法由SiH" NH3和IM)制成的氮氣化硅 膜5002a，厚度为10~ 200 nm (优逸地50~100 nm).同样，在其 上由Si!L和N20制作一层厚为50 ~ 200 nm (优选地100~150 nm)的 氢化氮氧化硅膜5002b.在此实施方案中，基膜5002具有双层结构， 但也可制成上述绝缘膜之一的单层膜，或多于两层的上述绝缘膜的叠 层膜.岛状半导体层5003 ~ 5006是由晶体半导体膜制成的，晶体半导体 膜是用无定形结构的半导体膜经激光晶化或熟知的热晶化来得到的. 这些乌状半导体层5003 ~ 5006每个都具有25~80 n迈(优选地30~ 60nm)的厚度.对晶化半导体膜的材料未加限制，但晶化半导体膜优 先由硅、锗硅合金等构成。当晶化半导体膜用激光晶化法制作时，脉冲振荡型或连续发光型 的受激准分子激光器、YAG激光器和YV04激光器都可使用.在使用这 些激光器时，最好使用这样的方法，即将激光器发射的激光束用光学 系统聚焦成线状，再照射到半导体膜上。晶化条件由操作者适当选择. 在使用受激准分子激光器时，脉冲振荡频率为30Hz，激光器的能量密 度为100 ~ 400 mJ/cm2 (典型地200 ~ 300迈J/cm2).当使用YAG激光 器时，脉冲振荡频率利用其二次谐波优选设置在从1至IOKHZ，激光器 的能量密度优选设置在从300至600mJ/cm2 (典型地350 ~ 500血J/cm2).聚成线状的激光束，线宽100~ lOOOum,如400jnm， 照射到整个衬底表面.此时，线状激光束的重叠比(overlapping ratio)为80~ 98V下一步，制作覆盖岛状半导体层5003 - 5006的栅绝缘膜5007。 栅绝缘膜5007是用等离子体CVD法或溅射法由含硅的绝缘膜制成的， 厚40 150nm。在此实施方案中，栅绝缘膜5007是由厚为120 n迈的 氮氧化硅膜构成的.然而，栅绝缘膜不限于这样的氮氧化硅膜，也可 为含其他元素的单层或叠层结构的绝缘膜，例如，在使用二氧化硅膜 时，用等离子体CVD法将TEOS (原硅酸四乙酯)与02混合，反应压力 40Pa，衬底温度300~ 400"C，产生放电的高频(13. 56 MHz )功率密 度为0. 5~0. 8 W/cm2.于是，通过放电就可形成氣化硅膜.这样制备的氧化硅膜，经4oo 50or;下热退火，可作为具有优良特性的栅绝缘膜。在栅绝缘膜5007上制作第一导电膜5008和第二导电膜5009以形 成栅电极.在此实施方案中，厚为50~100 nm的笫一导电膜5008由 Ta制成，而厚为100~ 300 nm的第二导电膜5009由W制成.Ta膜是用溅射法制成的，用Ar溅射Ta靶.在此情形下，当在Ar 中添加适量的Xe和Kr时，可释放Ta膜的内应力，从而防止膜的剥落. (x相Ta膜的电阻率约为20m Qcm，这种Ta膜可用作栅电极.然而， P相Ta膜的电阻率约为180MQcm，不适于作栅电极。先形成晶体结 构接近于a相Ta，厚为10~50 nm的氮化钽作为Ta膜的基底来制作 a相Ta膜，就可容易地得到oc相Ta膜.W膜是以W作靶用溅射法制作的.而且，W膜也可由六氟化鸽(WF6) 用热CVD法来制作.在任何情况下，都必须降低电阻以将此膜用作栅 电极.希望将W膜的电阻率取为等于或小于20p Qcm. W膜晶粒尺寸 增大时，其电阻率可减小。然而，当W膜中有许多杂质元素时，如氧 等，则妨碍晶化，电阻率升高.因此，在用溅射法时，使用纯度为99.999X 的W把，而且在制作W膜时要给予充分的注意，不使杂质由气相混入W 膜.这样就可做到9-20MQcm的电阻率。在此实施方案中，笫一导电膜5008是由Ta制成的，笫二导电膜 5009是由W制成的.然而，本发明不限于这种情形.每个导电膜也可 由选自Ta、 W、 Ti、 Mo、 Al和Cu的某一元素，或以这些元素为主要成 分的合金或化合物材料来制成。而且，以多晶硅膜掺以杂质元素，如 磷，为代表的半导体膜也可使用。除了此实施方案所示者以外，还包 括一些组合实例 一种组合是第一导电膜5008由氮化钽(TaN)制成， 第二导电膜5009由W制成； 一种组合是第一导电膜5008由氮化钽 (TaN)制成，笫二导电膜5009由Al制成；再一种组合是第一导电膜 5008由氮化钽(TaN)制成，第二导电膜5009由Cu制成，更为优选 的是第一导电膜5008和笫二导电膜5009由具有某种腐蚀选择比的组 合来制成(见图8A).下面，由抗蚀剂制成掩模5010，并进行第一腐蚀过程来制作电极 和引线。在此实施方案中，使用ICP (感应耦合等离子体)腐蚀法，用 CF4和Cl2与某种气体混合来进行腐蚀.在lPa的压力下，500 W的RF (13.56 MHz)功率施加于线團形的电极上以产生等离子体.100 W的 RF (13.56 MHz)功率也施加于衬底側(样品台)，且基本上施加负的 自偏压.当CF4与CL混合时，W膜和Ta膜腐蚀的程度相同.在上述的腐蚀条件下，第一导电层和第二导电层的端部形成了锥 形，这是由于对衬底側施加了偏压，使得由抗蚀剂制成的掩模形成了 适当形状的结果.锥形部分的角度取15~45。，最好将腐蚀时间增加 10~20%，以使腐烛后在栅绝缘膜上没有残留物.由于氮氧化硅膜对W 膜的腐蚀选择比为2~4 (典型地为3)，氮氧化硅膜露出的表面在过 腐蚀过程中约被腐蚀掉20~50 nm.这样，经笫一腐蚀过程制成了第 一形状导电层5011 ~ 5016 (第一导电层5011a~5016a和第二导电层 5011b~ 5016b)，这是由笫一和笫二导电层构成的.栅绝缘膜5007 未被第一形状导电层5011 ~ 5016覆盖的区域被腐蚀掉20 ~ 50 nm，形 成了减薄区.然后，进行第一掺杂过程，掺入呈n型导电的杂质元素.掺杂方 法可为离子掺杂法，也可为离子注入法.离子掺杂法是在以下条件下 完成的剂量lxl0'3 5xl0"原子/cm2，加速电压60~100 keV,属 于V族的元素，典型地，裤(P)或砷(As)用作产生n型导电的杂质 元素。然而，这里使用的是礴(P).在此情形下，导电层5011 ~ 5015 用作n型杂质元素的掩模，从而自对准形成第一杂质区5017~ 5025. 掺入第一杂质区5017 ~ 5025的n型杂质浓度为1 x 102°~ 1 x IO"原子 /cm3 (见图8B) 接着进行第二腐蚀过程，同样使用ICP腐蚀法，使CF" Cl2和02 混合作为腐蚀气体，在1 Pa的压力下将500 W的RF (13. 56 MHz)功 率供给线團形电极以产生等离子体.50 W的RF (13.56 MHz)功率施 加于衬底側(样品台)，并施加低于第一腐蚀过程的自偏压.在这样 的条件下进行W膜的各向异性腐饯，作为笫一导电层的Ta膜的各向异 性腐蚀是在比W膜低的腐蚀速率下进行的，从而形成第二形状导电层 5026 ~ 5031 (第一导电层5026a ~ 5031a和第二导电层5026b ~ 5031b)。栅绝缘膜5007未被第二形状导电层5026 ~ 5031覆盖的区域 再被腐蚀掉20~50 nm，从而形成了减薄区(见图8C )。腐蚀Ta膜和用CF,与CL的混合气体腐蚀W膜的腐蚀反应可由产 生的基团或离子的种类以及反应产物的蒸汽压来推断.比较W和Ta的 氟化物和氯化物的蒸汽压，W的氟化物WFe的蒸汽压极高，而其他WCh、 TaFs和TaCl5的蒸汽压彼此近似相等。因此，W膜和Ta膜二者都用CR 与Clz的混合气体来麻蚀，然而，当混合气体中加入适量02时，Ch与 02反应生成C0和F，从而产生大量的F基团和F离子。结果，其氣化 物具有高蒸汽压的W膜腐蚀速率增高.与此对照，当F增多时，Ta膜 腐蚀速率增加得较少.因Ta比W易于氧化，添加02使Ta膜表面氧化。 由于Ta的氣化物不与象化物或氯化物起反应，Ta膜的腐蚀速率进一步 减小。因此，可形成W膜与Ta膜腐蚀速率的不同，因而可将W膜的腐 蚀速率设置得比Ta膜高.如图9A所示，然后进行第二掺杂过程.在此情形下，用高加速电 压和低于第一掺杂过程的剂量，掺入剂量低于第一掺杂过程的n型导 电杂质元素，例如，加速电压70~120 keV，剂量1 x 10"原子/cm2. 这样，在图8B的烏状半导体层中形成的第一杂质区内产生了新的杂质 区 在掺杂中，第二形状导电层5026 ~ 5030用作杂质掩模，掺杂是这 样进行的，使得杂质元素也掺入第一导电层5026a~ 5030a下面的区 域。这样就形成了与第一导电层5026a~ 5030a重叠的第三杂质区 5032 ~ 5041 ，以及在第一和第三杂质区之间的第二杂质区5042 ~ 5051。在笫二杂质区中掺入n型导电杂质元素，使其杂质浓度为lx 1017~ 1 x 10"原子/cm3,在第三杂质区中杂质元素的浓度为1 x 10"~ 1 x 10"原子/cm3.如图9B所示，在烏状半导体层5004、 5005、 5006中形成第四杂 质区5052 ~ 5074，其导电类型与一种导电类型相反以制成p沟道型 TFT。第二导电层5012 ~ 5015用作杂质元素的掩模，从而自对准形成 杂质区.此时，先在制作n沟道型TFT的烏状半导体层5003的整个表 面和制作引线的第二导电层5031上盖以抗蚀刑掩模5200.磷以不同 的浓度掺入每个杂质区5052 ~ 5054、5055 ~ 5057、5058 ~ 5060、5061 ~ 5065、 5066 ~ 5068、 5069 ~ 5071和5072 ~ 5074,然而，这些区域是 用离子掺杂法由乙硼烷(BD构成的，在这些区域中每个的杂质浓度 均为2xlO" 2xio"原子/cm3,在每个烏状半导体层中都按上述步骤形成杂质区.与岛状半导体 层重叠的笫二形状导电层5026 ~ 5030起栅电极的作用.而且，区域 5031起信号线的作用.如图9C所示，激活烏状半导体层掺入的杂质元素以控制导电类 型。这个过程是用炉内热退火来进行的.此外，激光退火法或快速热 退火法(RTA法)也可使用。对于热退火法，这一工艺过程是在温度为 400 ~ 700TC，典型地为500~ 600tl,在氮气氛中进行的，氮中的氧浓 度等于或小于lppm,最好等于或小于0. 1 ppm.在此实施方案中，热 处理是在5001C进行四小时.当层5026 ~ 5031所用的引线材料不耐热 时，最好在制作层间绝缘膜(以硅为主要成分)后再进行激活，以保 护引线等.此外，再在300~ 45010的温度下，在含3 100X氢的气氛中热处 理1~12小时，以使烏状半导体层氢化.这一步骤是用热激活的氢使 半导体层的悬鍵饱和.等离子体氩化(用等离子体激活的氢)也可用 作另一种氢化手段.如图10A所示，下一步制作笫一层间绝缘膜5075.对于笫一层间绝缘膜5075，使用含硅的单层绝缘膜，或由两种或多种含硅的绝缘膜 结合成的叠层膜.其膜厚为400 nm~1.5Mm。在此实施方案中，形成 了厚为200 nm的氮氧化硅膜。激活可使用炉内退火法、激光退火法或 灯照退火法.在此实施方案中，热处理是在电热炉内在5501C下的氮气 氛中进行四小时.此时，第一层间绝缘膜的功能是防止栅电极氧化.此外，在300 4501C的温度下在含3~ IOOX氢的气氛中再进行热 处理1~12小时，以完成氢化。这一步骤是用热激活的氢来使半导体 膜中的悬键饱和。等离子体氢化(用等离子体激活的氢)也可用作另 一种氢化手段。当用叠层膜作为第一层间绝缘膜5075时，氢化过程也可插在形成 两层之间来进行.当激活步骤完成后，如图10B所示，制作第二层间绝缘膜5076. 然后，在第一层间绝缘膜5075、第二层间绝缘膜5076和栅绝缘膜5007 上开接触孔.刻图形和制作引线(包括连接电极)5077 ~ 5082及栅极 信号线5084.然后，刻图形和制作与连接电极5082接触的像素电极 5083。用有机树脂材料作为笫二层间绝缘膜5076.聚酰亚胺、聚酰胺、 丙烯酸树脂、BCB (环苯丁烯)等可用作有机树脂.尤其是，由于笫二 层间绝缘膜5076主要是提供平坦的表面，丙烯酸树脂因其良好的膜面 平整性而成为优选者.在此实施方案中，丙烯酸树脂膜的厚度足以使 制作TFT引起的平面高度差填平.其膜厚优选为1-5p迈(进一步优选 为2 ~ 4 p m),在制作接触孔时，用干法或湿法制作达到n型杂质区5018 ~ 5026 或p型杂质区5054 ~ 5065的接触孔、达到引线5032的接触孔、达到 电源线5033的接触孔以及图中未说明的达到栅电极5029、 5030的接 触孔.此外，将三层结构的叠层膜刻成所需形状的图形，用作引线(包 括连接电极和信号线)5077 - 5082、 5084.在此三层结构中，用溅射 法连续制成100 nm厚的Ti膜、300 nm厚含Ti的Al膜和150 nm的 Ti膜。然而，也可使用另一种导电膜.在组成具有本发明像素结构的电路时，栅极信号线是利用上述的 三层结构叠层膜的一部分来形成的，电源线也是利用这部分膜.因此， 希望使用低阻材料(如含铝、铜等作为主要成分的材料).在此实施方案中，制成110 nm厚的ITO膜作为像素电极5083， 并刻图形.将像素电极5083安排得与连接电极5082接触并与之重叠. 此外，也可使用2~20 4的氧化锌(ZnO)与氧化铟混合制成的透明导 电膜.这个像素电极5083就成为EL元件的阳极.如图IOB所示，接下来制作厚500 nm的含硅绝缘膜(在此实施方 案中为氧化硅膜)。形成笫三层间绝缘膜5085，并在其中相应于像素 电极5083的位置开孔。在开孔时，用湿法腐蚀可容易地在开孔側壁形 成锥度。当开孔的側壁不够平緩时，因高度差引起的EL层性能退降就 成为值得注意的问题.接下来，使用真空蒸发法连续制作EL层5086和阴极(MgAg电极) 5087而不暴露大气，EL层5086的厚度为80~ 200 nm (典型地100-120 nm)，阴极5087的厚度为180~ 300 nm (典型地200 ~ 250 nm),在此过程中依次制成相应于红、绿和蓝色像素的EL层和阴极.在 此情形下，由于EL层对溶液没有足够的耐受能力，必须分别制作每种 颜色的EL层而不能使用光刻技术.因此，最好用金属掩模盖住除了所 要的像素以外的部分，使得EL层和阴极只形成在所要的部分.
亦即，先用一掩模盖住除了相应于红色像素以外的部分，用此掩模选择性地制成发红光的EL层和阴极.接着，用一掩模盖住除了相应 于绿色像素以外的部分，用之选择制成发绿光的EL层和阴极.再用一掩模盖住除了相应于蓝色像素以外的部分，用之选择制成 发蓝光的EL层和阴极.在这里，使用了不同的掩模，但也可代之以重 复使用同 一掩模.最好在工艺过程中制成所有像素的EL层和阴极而不 破坏真空.在这里，使用的是制作相应于RGB三种EL元件的体系.然而，将 发白光的EL元件与滤色器结合的体系、将发蓝光或蓝绿光的EL元件 与焚光物质(荧光颜色转换层CCM)结合的体系以及将分别相应于R、 G和B的EL层与利用透明电极的阴极(异性电极)重叠的体系等也都 可使用.可用已知的材料作为EL层5086.考虑到驱动电压，有机材料是优 选的已知材料。例如，由空穴注入层、空穴输运层、发光层和电子注 入层组成的四层结构优先用于EL层.在此实施方案中，作为一个实例， MgAg电极用作EL元件的阴极，但也可使用其他已知材料.接下来，制作保护层5088以袭盖EL层和阴极.含铝作为主要成 分的导电膜用作这种保护电极5088.保护电极5088是用真空蒸发法 由不同于制作EL层和阴极所用的掩模来制作的.在制作EL层和阴极 后，最好继续制作保护电极5088而不使制作的膜暴露大气，最后，制作厚为300 nm的氮化硅钝化膜5089。实际上，保护膜 5088起着保护EL层不致受潮湿等侵害的作用.然而，形成钝化膜5089 可进一步改善EL元件的可靠性.这样，就完成了如图10B所示结构的一种有源矩阵型光电器件， 在图10B中，A-A'和B-B'所示的部分分别相应于图1A的A-A'和B-B' 剖面.在制作这一实施方案的有源矩阵型光电器件的工艺过程中，源极 信号线是由Ta和W制成的，这也是栅电极的材料，而栅极信号线是由 铝制成的，这也是源极和漏极引线的材料.然而，也可使用其他不同 的材料.这一实施方案的有源矩阵型光电器件具有很高的可靠性并改善了 工作特性，这是由于除了像素部分外在驱动电路部分也安排了优化结
构的TFT的缘故.而且，在晶化过程中，添加金属催化剂，如镍，也 可改善结晶性，这样，源极信号线驱动电路的驱动频率可为10MHz或 更高.首先，构成驱动电路部分的CMOS电路使用了 n沟道型TFT，其结 构可减少热栽流子注入而又尽量不降低工作速度.在这里，驱动电路 包括移位寄存器、緩冲器、电平移位器，线顺序驱动寄存器、点顺序 驱动传输门电路等.对于这一实施方案的情形，n沟道型TFT的有源层包括源区、漏 区、G0LD区、LDD区和沟道形成区.GOLD区经栅极绝缘膜而与栅电极 重叠.在CMOS电路的p沟道型TFT中因热栽流子注入而引起的性能退降 几乎可以忽略.因此，在此p沟道型TFT中不必特别形成LDD区.然 而，与n沟道型TFT相似，也可形成LDD区作为对付热栽流子的措施.而且，在驱动电路所用的CMOS电路中，当电流要双向流过沟道形 成区，即，在CMOS电路中源区和漏区的作用要交换时，最好在构成CM0S 电路的n沟道型TFT中形成LDD区，使得沟道形成区夹于LDD区之间. 给出一个点顺序驱动所用的传输门电路作为一个这样的实例.当用在 驱动电路中的CMOS电路需尽量降低关态电流值时，构成CMOS电路的n 沟道型TFT最好具有这样的结构，其LDD区最好经栅极绝缘膜而与部 分栅电板重叠。也可给出点顺序驱动所用的传输门电路作为这样的TFT 的实例。实际上，当光电器件达到图IOB所示的状况时，最好用保护膜(叠 层膜，紫外固化树脂等)进行封装以防止BL元件暴露至外面的空气中， 所用的保护膜具有高气密性，并可稍加去气成为半透密封腔.在此情 形下，在密封腔内充有惰性气体并置入吸湿材料(如氧化钡)。经封装工艺等改善了气密性后，装上接插件(柔性印刷电路板 FPC)，器件就完成了，成为产品。接插件是衬底上形成的元件或电路 引出端与外部信号端的连接，这种状态的器件就可交付运输，在本说 明书中称为EL显示器件(或EL单元)。[实施方案3〗在此实施方案中，将描述本发明光电器件的一个制作实例。
图IH是本发明的光电器件的俯视图.图IIB表示图IIA的X-X' 面的剖面图.在图11A中，参考数字4001、 4002、 4003和4004分别 代表衬底、像素部分、源极信号线側驱动电路和栅极信号线側驱动电 路。各驱动电路经引线4005、 4006、 4007达到FPC 4008而与外部装置相连。此时，这样安排盖片4009、密封剂4010和密封件(也称为外壳) 4011 (如图11B所示)，使之至少包闺着像素部分，最好是驱动电路 和像素部分.图IIB表示此实施方案光电器件的剖面结构.在衬底4001和基膜 4012上形成用于驱动电路的TFT 4013 (这里说明的是n沟道型TFT 和p沟道型TFT联合构成的CMOS电路)和用于像素的TFT 4014 (这 里说明的只是控制流过EL元件电流的EL驱动TFT).这些TFT使用 了已知结构(顶栅结构或底栅结构).当用已知的制作方法完成驱动电路的TFT 4013和像素部分的TFT 4014时，在由树脂材料制成的层间绝缘膜(填平膜)4015上用透明导 电膜形成与像素部分的TFT 4014漏极相连的像素电极4016.氧化铟 和氧化锡的化合物(称为ITO )或氧化铟和氧化锌的化合物可用作透明 导电膜。像素电极4016制成后，制作绝缘膜4017，并在像素电极4016 上开孔，接着制作EL层4018。 EL层4018可为已知EL材料的单层结构， 也可为已知EL材料结合而成的叠层结构(空穴注入层、空穴输运层、 发光层、电子输运层或电子注入层)。EL层4018的结构取决于所用的 已知技术。EL材料分为单体基材料和聚合物基材料.当使用单体基材 料时，使用蒸发法.另一方面，当使用聚合物基材料时，可使用简单 的方法，如旋转涂覆法、印刷法或喷墨法。在此实施方案中，EL层是用蒸发法由成像(shadow mask)掩模 制成的。彩色显示可由形成发光层(红光、绿光和蓝光发光层)来实 现，在发光层中不同波长的光是由成像掩模制作的不同部分像素发射 的，此外，也可使用将颜色转换层(CCM)与滤色器结合的体系、白色发光层与滤色器结合的体系以及这些体系的任何方法，而且，也可构成发单色光的光电器件。制成EL层4018后，在其上制作阴极4019.希望尽量除去阴极4019
与EL层4018界面上存在的湿气和氧，因此，必须采取措施使EL层4018 和阴极4019接连在真空中形成，或是在惰性气氛中形成EL层4018， 然后形成阴极4019而未使膜暴露大气.在此实施方案中，上述的膜是 用多室镀膜设备(组合加工系统)来实现的.在此实施方案中，LiF(象化锂)膜和Al (铝)膜的叠层结构用作 阴极4019.具体地说，用真空蒸发法在EL层4018上制作1 nm厚的 LiF(氟化锂)膜，并在LiF膜上制作300 nm厚的铝膜.已知的阴极 材料MgAg电极也可使用.阴极4019在参考数字4020所代表的区域与 引线4007相连，引线4007是向阴极4019供给预定电压的电源线，并 经导电骨4021与FPC 4008相连.必须在层间绝缘膜4015和绝缘膜4017中开接触孔，以使阴极 4019在参考数字4020所代表的区域与引线4007相连。这些孔可在腐 蚀层间绝缘膜4015 (当形成像素电极接触孔时)或腐蚀绝缘膜4017 (当在制作EL层前形成接触孔时)时来形成.作为选择，可在腐蚀绝 缘膜4017时将其腐蚀至层间绝缘膜4015来制作接触孔.在此情形下， 如果层间绝缘膜4015和绝缘膜4017都是由同样的树脂材料构成的， 接触孔可有最好的形状。形成钝化膜4022、填充剂4023和盖片4009 以盖住这样制成的EL元件.此外，在盖片4009与衬底4001间设有密封件4011，以包住EL 元件部分。而在密封件4011外面加有密封剂4010 (第二密封件)，此时，填充剂4023也是粘接盖片4009的粘接剂.PVC(聚氯乙烯)、 环氧树脂、硅嗣树脂、PVB(聚丁缩醛乙烯)或EVA(醋酸乙烯基乙烯) 都可用作填充剂4023,最好在填充剂4023中配备干燥剂，可保持吸 湿效果。也可在填充剂4023中配以抗氧化剂，它具有捕集氣等的效果， 可抑制EL层的性能退降.此外，在填充剂4023中也可包含间隔。此时，间隔可由粒状物包 括BaO等来形成，使得间隔本身具有吸湿性.当安排有间隔时，钝化膜可释放间隔压力.而且，也可与钝化膜 分开而配备树脂膜来释放间隔压力.玻璃片、铝片、不锈钢片、FRP(玻璃纤维增强塑料)片、PVF(聚 氟乙烯)膜、Mylar膜、聚酯膜或丙烯酸树脂膜都可用作盖片4009。 当用PVB或EVA作填充剂4023时，最好使用薄片结构，即几十微米厚 的铝箔夹在PVF膜或Mylar膜之间，在此情形下，盖片4009可以是透光的，这取决于EL元件发光的 方向(光辐射的方向).引线4007经密封件4011与衬底4001间以及密封剂4010与衬底 4001间的间隙而与FPC 4008相连.在这里，只说明了引线4007，但 其他引线4005、4006同样也经过密封件4011和密封刑4010下面的部 分与FPG 4008相连.在此实施方案中，加上填充剂4023，然后粘上盖片4009，再加上 密封件4011以盖住填充剂4023的側面(暴露面).然而，也可在加 了盖片4009和密封件4011后再加填充剂.对于这种情形，要留一个 与衬底4001和盖片4009间的间隙以及衬底4001与密封件4011间的 间隙相通的填充剂注入口.这些间隙产生一真空状态(等于或小于10_2 托)，注入口被浸入填有填充剂的容器.此后，间隙外面的气压高于 间隙内部，使得间隙充满了填充剂.[实施方案4]在此实施方案中，参照图12A和12B描述一个实例，这是制作一 种不同于实施方案3的光电器件，由于与图IIA和IIB相同的参考数 字代表相同的部分，说明就省略了.图12A是此实施方案的光电显示器件的俯視图.图12B是沿图12A 的A-A'线取的光电显示器件的剖面困。按照实施方案3完成那些工艺步骤，直至钝化膜4022盖住制成的 EL元件表面.进而加入填充剂4023以盖住EL元件。填充剂4023也起粘住盖片 4009的粘接剂的作用.PVC(聚氯乙烯)、环氧树脂、硅嗣树脂、PVB (聚丁缩醛乙烯)或EVA (醋酸乙烯基乙烯)都可用作填充剂4023. 最好在填充剂4023中加入干燥剂，因为可保持吸湿效果。最好也在填 充剂4023中加入可以捕集氧的抗氣化剂等，因为可防止EL层的性能 退降.在填充剂4023中也可包含间隔。此时，间隔是由BaO等的粒状材 料形成的，其本身可具有吸湿性，对于有间隔的情形，钝化膜4022可释放间隔压力。除了钝化膜外， 也可使用树脂膜等来释放间隔压力，玻璃片、铝片、不锈钢片、FRP (玻璃纤维增强塑料)片、PVF(聚 氟乙烯)膜、Mylar膜、聚醋膜或丙烯酸树脂膜都可用作盖片4009. 对于用PVB或EVA作填充刑4023的情形，最好使用薄片结构，即几十 微米厚的铝箔夹在PVF膜或Mylar膜之间.然而，按照EL元件的发光方向(光辐射方向)，盖片4000必须 是透明的.下面，在用填充剂4023粘住盖片4009后，加上框架4024以盖住 填充剂4023的側面(暴露表面).框架4024由密封剂(起粘接剂的 作用)4025来固定.此时，作为密封剂4025，虽然最好使用光固化树 脂，但如EL层耐热，也可使用热固性树脂。同样，也希望密封剂4025 是尽量不透湿气和氧的材料.干燥剂也可添加到密封刑4025中.此外，引线4007经密封刑4025与衬底4001之间的间隙被电连接 到FPC 4008。在这里，虽然描述的是引线4007，其他引线4005、 4006 也经过密封剂4025下面的空间以同样的方式被电连接到FPC 4008.在实施方案4中，盖片4009是在加了填充剂4023后粘住的，然 后加上框架4024以盖住填充剂4023的側面(暴露的表面)，但填充 剂4023也可在加了盖片4009、密封剂4025和框架4024后再加入. 在此情形下，通过衬底4001、盖片4009、密封剂4025和框架4024 形成的间隙留出填充剂注入口。这个间咪产生一真空状态(压力等于 或小于10_2托)，在将注入口浸入装有填充剂的罐中后，间隙外的气 压高于间隙内的气压，填充剂则充入间隙.[实施方案5]这里，图13表示光电显示器件像素部分更详细的剖面结构。 在图13中，用已知方法制作的n沟道TFT在衬底4501上构成开 关TFT 4502.在此实施方案中，虽然使用了双栅结构，由于结构和制 作工艺上没有大的差别，就省略了说明.然而，采用双栅结构得到两 个基本上彼此串联的TFT结构，它有一个优点，即可减小关态电流值. 同样，虽然在此实施方案中采用了双栅结构，也可采用单栅结构、三 栅结构或更多栅极的多栅结构.此外，也可用已知方法制作的P沟道 TFT来构成开关TFT。
再者，用已知方法制作的n沟道TFT构成EL驱动TFT 4503.开 关TFT 4502的漏极引线4504经引线4505与EL驱动TFT 4503的栅 极4506相连.参考数字4507代表的引线是连接开关TFT栅极4508和 4509的栅极引线.由于EL驱动TFT 45 03是控制流过EL元件4510电流大小的元件， 有大电流流过，很担心因受热或热载流子注入而致性能退降.因此， 采用在EL驱动TFT 4503漏极側有LDD区，使之经栅绝缘膜与栅电极重叠的结构是非常有效的措施.在此实施方案中，虽然EL驱动TFT 4503被表示为单栅结构，也 可采用多个TFT彼此串联的多栅结构.而且，可以采用这样的结构， 即多个TFT彼此并联而使沟道形成区域分成多个部分，使得热辐射效 率大大提高.这样的结构作为对抗因受热而致的性能退降是有效的，此外，引线包括EL驱动TFT 4503的栅极4506，经栅绝缘膜与EL 驱动TFT 4503的漏极引线4512重叠，在此区域构成了储能电容.施 于EL驱动TFT 4503栅极4506上的电压储存在储能电容中，在开关TFT 4502和EL驱动TFT 4503上形成第一层间绝缘膜 4514，在其上由有机树脂制成第二绝缘膜.参考数字4517代表由高反射率导电膜制成的像素电极(EL元件的 阴极).像素电极与EL驱动TFT 4503漏区的一部分重叠，并与漏区 相连。最好使用低阻导电膜，如铝合金膜、铜合金膜、银合金膜或这 些的叠层膜作为像素电极4517.当然，也可采用另一种导电膜的叠层结构。然后，在像素电极4517上形成有机树脂膜4516，在填平膜4516 上刻困形来制作EL层4519.在这里，虽然图中未示出，可制成相应于 R (红)、G (绿)和B (蓝)每种颜色的发光层.Ti配对的聚合物材料 可用作发光层的有机材料.聚合物材料的典型实例包括聚对苯撑乙烯 (PPV)、聚乙烯啼唑(PVK)和聚芴，虽然可使用存在的各种类型的PPV型有机EL材料，例如，在H. Shenk， H. Becker, 0. GOLEDsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer, "Polymers for Light—Emitting Diodes", Euro Display, Proceedings, 1999， p. 33-37或日本专利公开Hei. 10-92576号所 公开的材料。
作为特定的发光层，用蓝聚苯撑乙烯作为发红光的发光层，用聚 苯撑乙烯作为发绿光的发光层，用聚苯撑乙烯或聚烷基苯撑作为发蓝光的发光层是合适的.膜厚30~150nm (最好是40 ~ 100 nm )是合适的。然而，上述的一些实例只是可用于发光层的有机材料的例子，而 本发明不必局限于这些材料.可自由地将发光层、电荷输运层和电荷 注入层结合起来组成EL层(栽流子移动和发光层).例如，虽然此实施方案所示的实例是用聚合物材料做发光层，低 分子的有机材料也可使用.也可使用无机材料，如碳化硅，作为电荷 输运层或电荷注入层.还可使用熟知的材料作为EL材料或无机材料.在制成阳极4523后，EL元件4510就做成了.顺便指出，这里的 EL元件4510表示一个储存电容，它是由像素电极(阴极)4517、发 光层4519、空穴注入层4522和阳极4523组成的.在此实施方案中，在阳极4523上还加有一层钝化膜4524.作为 钝化膜4524，氮化硅膜或氮氧化硅膜是所希望的，其目的是使EL元件 与外界隔离，并具有防止有机EL材料因氧化而性能退降和抑制有机BL 材料出气的双重意义.这样做就改善了光电显示器件的可靠性.如上所述，在实施方案5中所描述的光电器件包括像素部分，它 含有图13所示结构的像素，还包括关态电流足够低的开关TFT和耐受 热载流子注入的EL驱动TFT.这样，就能得到具有高可靠性和良好的 图像显示的光电显示器件.在EL元件具有实施方案5所示的结构时，发光层4519中产生的 光照逆向有TFT的衬底，如箭头所示。[实施方案6]在此实施方案中将描述一种结构，其中示于实施方案5的像素部 分中的EL元件4510的结构被翻转，困14用于描述.顺便指出，与图 13结构的不同之处只是EL元件部分和TFT部分，故省略了其他说明，在图14中，开关TFT 4502是用已知方法制作的p沟道TFT构成 的。EL驱动TFT 4503也是用已知方法制作的p沟道TFT构成的。在 这里，开关TFT和EL驱动TFT希望用同样的极性。在此实施方案中，透明导电膜用作像素电极(阳极)4525.具体
地讲，使用了由氧化铟和氣化锌化合物制成的导电膜.当然，也可使 用由氧化铟和氧化锡化合物制成的导电膜.在用有机膜制成第三层间绝缘膜后，形成发光层4528.在其上制 作乙醜基丙稱化钟(表示为acacK， potassium acetylacetonate) 电子注入层4529和铝合金阴极4530.然后，如实施方案5所示，制作钝化膜4532以防止有机EL材料 氧化，从而制成了 EL元件4531.对于EL元件具有实施方案6所述结构的情形，发光层4528产生 的光照向有TFT的衬底，如箭头所示.[实施方案7]在此实施方案中，将不同于实施方案1的驱动方法与本发明的光 电器件结合起来.参照图16A 17B来说明这个实施方案.这里为简短起见，将数字灰度级与时间灰度级结合起来得到三位 灰度级(23 = 8灰度级).图16A和16B表示这种结构的时间困，一 帧时间被分成三个子帧时间SF,SF"每个子帧时间SF,SF3的时间 间隔由2的乘方来确定.即，在此情形下，取SF,:SF2:SF3 =4:2:1(22:2':2。).首先，在第一子帧时间内信号逐级输入至各个像素.在此情形下， 栅极信号线实际上只在子栅信号线选取时间的前半段被选取.在子栅 信号线选取时间的后半段，栅极信号线不被选取，没有信号榆入像素。 这个操作由第一级至末一级重复进行.在这里，寻址时间是从选取第 一级栅极信号线至选取末一级栅极信号线的时间.因此，在任何子帧 时间内寻址时间的时间间隔都是相同的。随后，第二子帧时间开始.信号同样逐级输入各个像素。在此情 形下，栅极信号线也只在子栅信号线选取时间的前半段被选取.这个 操作由第 一级至末一级重复进行.此时， 一恒定电压施加至每个像素的阴极引线.因此，在某一子 桢时间内像素的维持(发光)时间被定义为从某一子幀时间内信号写 入像素至下一子桢时间内信号开始写入像素的时间.因此，维持时间 的计时对不同的级是不同的，但时间间隔是相同的.随后，将说明第三子帧时间。首先，与第一和第二子帧时间相似，
栅极信号线在子栅信号线选取时间的前半段被选取，使信号写入像 素.在此情形下，当信号开始写入接近末一级的像素时，下一帧时间 第一级的信号写入像素的时间，即寻址时间就已开始.结果，在第三 子帧时间内信号写入接近末级像素，与在下一帧时间的笫一子帧时间 前半段中信号写入某个像素相重叠。不可能将两级的不同信号正常地 同时写入不同的两级像素.所以，在第三子帧时间内栅极信号线在子 栅信号线选取时间的后半段被选取.因此，在笫一子帧时间内(这个 子帧时间属于下一帧时间)，栅极信号线在子栅信号线选取时间的前 半段被选取，使得信号同时写入两极不同的像素可被避免.如上所述，在本发明的驱动方法中，当某个子桢时间内的寻址时 间与另 一子桢时间内的寻址时间重叠时，利用多个子栅信号线选取时 间来分配写入时间。这样就能防止选取栅极信号线的计时实际上发生 重叠.结果，信号就可正常地写入像素。图17A表示一个电路组成实例来体现这个实施方案的驱动方法。 像素部分具有本发明的光电器件结构.在困17A中，像素部分布置在这个结构的中间.控制源极信号线 工作的源极信号线側驱动电路布置在像素部分的上方.控制栅极信号 线工作的一对栅极信号线側驱动电路是这样布置的， 一个在像素部分 的左边，另一个在右边.第一栅极信号线側驱动电路在子栅信号线选 取时间的前半段选取栅极信号线，而笫二栅极信号线側驱动电路在子 栅信号线选取时间的后半段选取栅极信号线.图17B表示在图17A中虚线框所示的一个像素部分的放大图.参 考数字1701、 1702和1703分别代表笫一开关TFT、第二开关TFT和 EL驱动TFT。参考数字1704、 1705和1706分别代表EL元件、保持电 容和源极信号线.参考数字1707、 1708和1709分别代表由第一栅极 信号线側驱动电路选取的第i行笫一栅极信号线、由第二栅极信号线 侧驱动电路选取的第i行笫二栅极信号线、以及阴极电极.参考数字 1710、 1711和1712分别代表EL元件的阳极、EL元件的阴极、以及用 作EL元件1704电源线的第三栅极信号线。如上所述，第三栅极信号 线1712不必是前面邻行的栅极信号线.然而，为了简短起见，这里给出的实例是与前面邻行的栅极信号线相连的情形.当栅极信号线在子栅信号线选取时间的前半段被选取时，来自笫一栅极信号线側驱动电路的选通脉冲在寻址时间内由第一栅极信号线1707输入，笫一开关TFT 1701则成为开态.因此，EL驱动TFT 1703 在维持时间内也成为开态，由第三栅极信号线1712供给的电流则流过 EL元件1704。这样，只在保持电容1705保存的电荷供给EL驱动TFT 1703栅极的时间内，EL元件1704发光，当栅极信号线在在子栅信号线选取时间的后半段被逸取时，来自 第二栅极信号线側驱动电路的选通脉冲在寻址时间内由笫二栅极信号 线1708输入，第二开关TFT 1702成为开态.因此，EL驱动TFT1703 在维持时间内也成为开态，由笫三栅极信号线1712供给的电流则流过 EL元件1704。这样，只在保持电容1705保存的电荷供给EL驱动TFT 1703栅极的时间内，EL元件1704发光.这样，本发明的像素可与各种驱动方法结合来使用.这里，在困17B中每个TFT 1701、 1702和1703都是单栅TFT. 然而，在此实施方案中，也可使用双栅型或多于两个栅极的多栅型. TFT的极性可依据EL元件的结构等来确定。[实施方案8在此实施方案中，将一种驱动方法与本发明的光电器件相结合， 这种驱动方法是用不同于实施方案1的方法设置由实施方案1的清除 时间引起的无显示时间。参照图18A-19B来进行说明.图18A是在执行此实施方案的驱动方法时栅极信号线电位的时间 图。由于在每个子帧时间中选取栅极信号线的计时与实施方案l相似， 这里就省略了说明。在实施方案1中，无显示时间(清除时间)由提高作为电源线的 栅极信号线电位来决定，以避免持续时间TS3与下一行寻址时间Ta,重 叠。与此对照，在此实施方案中，与实施方案1相似的无显示时间是 用一专用信号线输入一个复位信号来决定的.这里，这个时间称为复 位时间(Trn， n代表子帧时间的数目).图19A表示体现这个实施方案的电路组成实例.其像素部分具有 本发明的光电器件结构.在图19A中，像素部分布置在此结构的中间.控制源极信号线工 作的源极信号线側驱动电路布置在像素部分的上方.控制栅极信号线
工作的栅极信号线側驱动电路布置在像素部分的左边.如果栅极信号 线側驱动电路布置在像素矩阵的左右两側，虽然这种布置图中未予说 明，可得到更有效的驱动.在此实施方案中，栅极信号线側驱动电路 含有一个电路(未示出)来输出复位信号.图19B表示在图19A中虚线框所示的一个像素部分的放大图.参 考数字1901、 1902和1903分别代表开关TFT、 EL驱动TFT和EL元 件。参考数字1904、 1905和1906分别代表保持电容、复位TFT和源 极信号线.参考数字1907、 1908和1909分别代表第i行的笫一栅极 信号线、阴极电极和EL元件的阳极.参考数字1910、 1911和1912分 別代表EL元件的阴极、作为EL元件1903电源线的第二栅极信号线、 以及输入复位信号的复位信号线.如上所述，第二栅极信号线1911不 必是前面邻行的栅极信号线.然而，为了简短起见，给出的实例是与 前面邻行的栅极信号线相连的情形.来自栅极信号线側驱动电路的选通脉冲由笫一栅极信号线1907输 入，开关TFT 1901则成为开态.因此，EL驱动TFT 1902在维持时间 内也成为开态，由笫二栅极信号线1911供给的电流则流过EL元件 1903,这样，只在保持电容1904保存的电荷供给EL驱动TFT 1902 栅极的时间内，EL元件1903发光，这里，在图18B中，复位信号在复位时间内由复位信号线1912输 入，以避免维持时间TS3与寻址时间Ta,重叠，复位TFT 1905成为开 态，因而没有电荷保存在保持电容1904中。因此，在这时段内停止向 EL元件供给电流，EL元件停止发光。与实施方案1相似，按这种方式设置无显示时间，遊免了寻址时 间与维持时间的重叠，就可正常地显示图像.当使用此实施方案所示的电路时，也可以容易地使用本发明的光 电器件.这里，图19B中的每个TFT 1901、 1902、和1905都是单栅TFT， 但双栅型和多于两个栅极的多栅型也可用于此实施方案.TFT的极性可 依据EL元件等的结构来确定。[实施方案9在此实施方案中，将一种驱动方法与本发明的光电器件相结合，
这种驱动方法是用不同于实施方案8的方法设置由实施方案8的复位 信号引起的无显示时间.参照图20A和20B来进行说明.图20A表示体现这个实施方案的驱动方法的电路组成实例.像素 部分具有本发明光电器件的结构.在图20A中，其像素部分布置在此结构的中间.控制源极信号线 工作的源极信号线側驱动电路布置在像素部分的上方.控制栅极信号 线工作的栅极信号线側驱动电路布置在像素部分的左边.如果栅极信号线側驱动电路布置在像素矩阵的左右两側，虽然这种布置图中未予 说明，可得到更有效的驱动.在此实施方案中，栅极信号线側驱动电 路含有一个电路(未示出)来输出复位信号.图20B表示在图20A中虚线框所示的一个像素部分的放大图.参 考数字2001、 2002和2003分别代表开关TFT、 EL驱动TFT和EL元 件。参考数字2004、 2005和2006分别代表保持电容、复位TFT和源 极信号线。参考数字2007、 2008和2009分别代表第i行的第一栅极 信号线、阴极电极和EL元件的阳极。参考数字2010、 2011和2012分 别代表EL元件的阴极、作为EL元件2003电源线的第二栅极信号线、 以及输入复位信号的复位信号线.如上所述，第二栅极信号线2011不 必是前面邻行的栅极信号线。然而，为了简短起见，给出的实例是与 前面邻行的栅极信号线相连的情形.由于此实施方案所示电路的驱动方法与实施方案8者相似，参考 图18A和18B就足够了。因此，这里略去了对方法的说明.在实施方 案8中，复位时间是这样得到的，输入复位信号使复位TFT成为开态 而将保持电容中的电荷泄放掉.与此对照，在此实施方案中，复位TFT 安排在作为电源线的第二栅极信号线2011与EL驱动TFT 2002之间。 在正常的维持时间内，复位TFT处于开态，由第二栅极信号线2011供 给的电流经EL驱动TFT 2002流过EL元件2003,当复位信号在复位 时间内输入至复位信号线2012时，复位TFT 2005成为关态，供给EL 元件的电流被切断.这样就确定了无显示时间，与实施方案1~8相似，按这种方式设置无显示时间，避免了寻址 时间与维持时间的重叠，就可正常地显示图像.当使用此实施方案所示的电路时，也可以容易地使用本发明的光 电器件. 这里，图20B中的每个TFT 2001、 2002、和2005都是单栅TFT， 但双栅型和多于两个栅极的多栅型也可用于此实施方案.TFT的极性可 依据EL元件等的结构来确定.[实施方案10在此实施方案中， 一种不同于实施方案1和7~9的驱动方法与本 发明的像素相结合。电路的组成与实施方案l相似.下面参照图5A和 5B以及困21A和21B来进行说明.图21A表示用时分灰度级法驱动的时间闺，是利用发光时间差来 得到灰度级的.在此困中，帧频为60 Hz，对VGA和四位灰度级予以 说明。一帧时间被分为四个子帧时间.每个子帧时间被完全分为寻址时 间和维持时间.在维持时间Ts, Ts^中，规定Ts"Ts"Ts3:Ts4 = 23: 22: 2':2。 = 8:4:2:1，就可显示4位=16级灰度.由于每个寻址时 间Ta,-Ta4都是一幕图像写入像素的时间，所有寻址时间的时间间隔 都是相等的.下面将说明在一个子帧时间内进行数据写入.首先，对源极信号 线输入的数字数据依次取样，在一个水平时间的取样(由于这个实施 方案的情形是采用VGA，它相当于640线+ 2空线)终了时，数据被 同时寄存，对所有的栅极信号线重复这种操作(由于VGA是采用这个 实施方案的情形，它相当于总共480线+2空线)。这样就在每一位完 成了一帧的写入。在进行这种写入时，如图21B所示，先使阴极108的电位等于电 源线的电位(当与本发明的像素相结合时，栅极信号线111起电源线 的作用)。这样，在这段时间内，在EL元件103的阳极109和阴极110 之间不产生电压，也就没有电流流过.亦即，在寻址时间中，屏幕上 的任何EL元件103都不发光-在寻址时间中，对每一位完成一帧写入后，与电源线同电位的阴 极108的电位则一直下降，而在要发光的EL元件阳极和阴极间产生一 电压.这样，就有电流流过EL元件103而使之发光.在开关TFT关断 后，因施加于EL驱动TFT102栅极的电压为保持电容104所维持，EL 元件103的发光就持续一定的时间.因此，发光继续一个固定的时间。
这个实施方案所示的驱动方法可以容易地实现，当此驱动方法与 本发明的光电器件相结合时也可容易地应用.这里，困5B中的开关TFT 101为双栅型TFT，而EL驱动TFT102 为单栅型TFT。然而，在此实施方案中，具有三个或三个以上栅极的多 栅TFT而非单栅和双栅型也可使用.TFT的极性可依据EL元件等的结 构来确定.[实施方案11]在此实施方案中，用三重激发的辨光EL材料来发光可显著改善发 光的外量子效率.所以，EL元件的功耗可降低，寿命可延长，重量可 减轻.下面是用三重激发来改善发光的外量子效率的报告(T. Tsutsui，C. Adachi， Saito， Photochemical Processes in Organized molecular Systems， ed. K. Honda, (Elsevier Sci. Pub.， Tokyo,1991) p. 437 ).上述文章报导的EL材料(香豆素颜料)的分子式表示如下. (化合物1)<formula>formula see original document page 37</formula>(M丄Baldo, D. F. O，Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley M.E. Thompson, S. R. Forrest, Nature 395 (1998) p. 151), 上述文章报导的EL材料(Pt络合物)的分子式表示如下. (化合物2)(M丄 Baldo， S. Lamansky， P. E. Burrows, M. E. Thompson, S丄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)上述文章报导的EL材料(Ir络合物)的分子式表示如下。 (化合物3 )如上所述，如果三重激发裤光可付诸实用，则原則上可使发光的 外量子效率比用单一激发荧光的情形高三至四倍.这个实施方案的结 构可将第一至第十实施方案的任何结构结合起来随意地加以补充.[实施方案12使用本发明的光电器件的EL显示器件与液晶显示器件相比在亮处
具有优越的可视性，因为它是自发光型的，而且有宽阔的视角.因此， 它可用作各种电子学设备的显示部分.例如，本发明的光电显示器件适用于对角线等于30英寸或更大(典型地40英寸或更大)的EL显示 设备的显示部分，适于作大屏幕的电视广播。注意，所有的信息显示，如个人计算机的显示、接收电视广播的 显示或广告显示都包括了 EL显示.而且，本发明的EL显示器件可用 作其他各种电子学设备的显示部分，下面可给出一些这样的电子学设 备的实例摄象机、数码相机、风镜式显示设备(头戴显示设备)、 车辆导航系统、声音重放设备(如汽车音响系统、声音合成系统(audio compo system))、笔记本电脑、游戏机、袖珍信息终端(如汽车计 算机、汽车电话、汽车游戏机或电子书藉)、以及带有记录媒体的放 像设备(具体地说，重放记录媒体的设备，并带有能够显示图像的显 示器的器件，诸如数码视盘(DVD)的闺像)。尤其是，由于袖珍信息 终端常由斜向观看，宽阔的视野是至关重要的.因此，最好使用EL显 示。这些电子学设备的实例如图22和23所示.图22A表示一种EL显示设备，包括框架301、支座3302、显示部 分3303等，本发明的光电显示器件用作显示部分3303。 EL显示器件 是自发光型的，因此不需要底光。这样，其显示部分的厚度就可做得 比液晶显示装置薄.图22B表示摄象机，包括主体3311、显示部分3312、音频输入部 分3313、操作开关3314、电池3315、图像接收部分3316等。本发明 的光电显示器件可用作显示部分3312.图22C表示头戴式EL显示设备的一部分(右半部)，包括主体 3321、信号电缆3322、头带3323、显示部分3324、光学系统3325、 显示装置3326等.本发明的光电显示器件可用作显示装置3326。图22D表示包含记录媒体的图像重放设备(更具体地，DVD放像设 备)，包括主体3331、记录媒体(DVD等)3332、操作开关3333、显 示部分(a) 3334、另一显示部分(b) 3335等。显示部分(a) 3334 主要用于显示图像信息，而显示部分(b )3335主要用于显示字符信息。 本发明的光电器件可用作这些显示部分(a) 3334和(b) 3335,包含 记录媒体的困像重放设备还包括家用游戏机等.图22E表示风镜式显示设备(头戴显示设备)，包括主体3341、
显示部分3342、镜腿部分3343.本发明的光电器件可用作显示部分 3342.图22F表示个人计算机，包括主体3351、框架3352、显示部分 3353、键盘3354等。本发明的光电器件可用作显示部分3353.注意，如果将来EL材料的发光亮度变得更高，将可用于正投式或 背投式投影仪，其中包含图像信息的光由透镜等放大而投射出去。上述电子学设备更适于用来显示经通讯途径，如罔特网、CATV(有 线电视系统)发布的信息，尤其是显示运动的画面信息。因为EL材料 可有高的响应速率，所以EL显示适于显示运动的画面.而且，由于EL显示的发光部分消耗电能，最好以这样的方式显示 信息，使其发光部分尽量小.因此，当EL显示用于显示部分，主要显 示字符信息，如袖珍信息终端的显示部分，尤其是袖珍电话或放音设 备时，希望这样来驱动EL显示器件，使得发光部分形成字符信息，而 不发光部分相应于背景.图23A表示袖珍电话，包括主体3401、音频输出部分3402、音频 输入部分3403、显示部分3404、操作开关3405以及天线3406.本发 明的光电显示器件可用作显示部分3404.注意，在黑色背景上显示白 色字符，可降低袖珍电话显示部分的功耗.而图23B表示声音重放设备，具体地讲为汽车音响，包括主体 3411、显示部分3412、以及操作开关3413和3414。本发明的光电显 示器件可用作显示部分3412,虽然本实施方案所示的是车栽式汽车音 响设备，本发明也适于袖珍型或家用音响设备.在黑色背景上显示白 色字符可降低显示部分3414的功耗，对于袖珍型音响设备这是特别优 越的。如上所述，本发明可以各种形式广泛地用于一切领域的电子学设 备。本实施方案中的电子学设备可使用实施方案1~11所示的任何一 种结构的光电器件.使用本发明的光电器件不需要电源线。因此，与常规的光电器件 相比可实现较高的孔径比而没有增加掩模片的数目和显示板制作工艺 过程的工序数。对于孔径比不高于但等于常规器件的情形，信号线可 相应地加厚。因此，降低了电阻，减小了串扰和亮度偏差，图像质量 可以改善。
权利要求
1.一种驱动半导体装置的方法，包括选择第一栅极信号线，由此使开关TFT成为开态；经开关TFT将来自源极信号线的信号输入到EL驱动TFT的栅电极，由此使EL驱动TFT成为开态；以及经EL驱动TFT将来自第二栅极信号线的电流供给到EL元件。
2. —种驱动半导体装置的方法，包括在一个子栅信号线选取时间内，选择笫一栅极信号线，由此使笫 一开关TFT成为开态；经第一开关TFT将来自源极信号线的信号输入到EL驱动TFT的栅 电极，由此使EL驱动TFT成为开态；经EL驱动TFT将来自第三栅极信号线的电流供给到EL元件；在另一个子栅信号线选取时间内，选择第二栅极信号线，由此使 第二开关TFT成为开态；经第二开关TFT将来自源极信号线的信号输入到EL驱动TFT的栅 电极，由此使EL驱动TFT成为开态；以及经EL驱动TFT将来自笫三栅极信号线的电流供给到EL元件。
3. —种驱动半导体装置的方法，包括 选择第一栅极信号线，由此使开关TFT成为开态；经开关TFT将来自源极信号线的信号输入到EL驱动TFT的栅电 极，由此使EL驱动TFT成为开态；经EL驱动TFT将来自第二栅极信号线的电流供给到EL元件；以及选择复位信号线，由此使复位TFT成为开态， 其中在复位TFT处于开态的时候，电流不供给到EL元件。
4. 一种驱动半导体装置的方法，包括 选择第一栅极信号线，由此使开关TFT成为开态；经开关TFT将来自源极信号线的信号输入到EL驱动TFT的栅电 极，由此使EL驱动TFT成为开态；经EL驱动TFT将来自第二栅极信号线的电流供给到EL元件；以及 选择复位信号线，由此使复位TFT成为关态， 其中在复位TFT处于关态的时候，电流不供给到EL元件.
5. 根据权利要求1-4中任一项的驱动半导体装置的方法，其中的 半导体装置是选自EL显示器、摄像机、头戴式显示器、DVD播放器、 个人计算机、袖珍电话和汽车音响的装置.
6. 根据权利要求l、 3和4中任一项的驱动半导体装置的方法， 其中开关TFT的极性与EL驱动TFT的极性相同.
7. 根据权利要求2的驱动半导体装置的方法，其中笫一开关TFT 和第二开关TFT每一个的极性与EL驱动TFT的极性相同.
8. 根据权利要求1-4中任一项的驱动半导体装置的方法，其中的 信号是模拟信号或数字信号.
全文摘要
本发明的目的是在光电器件中用具有新结构的像素电路来实现高于常规结构像素的数值孔径。因此，要利用在某一时段内除第i行的栅极信号线(106)被选取时，一行的栅极信号线电位除第i行外都取恒定值。第(i-1)行的栅极信号线111也被用作由第i行的栅极信号线(106)控制的EL元件(103)的电流源线。这样，减少了引线数目，实现了高数值孔径。
文档编号H01L51/30GK101154350SQ20071016588
公开日2008年4月2日 申请日期2001年3月27日 优先权日2000年3月27日
发明者木村肇 申请人:株式会社半导体能源研究所