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CN1311562C - 发光器件 - Google Patents

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CN1311562C CNB021575835A CN02157583A CN1311562C CN 1311562 C CN1311562 C CN 1311562C CN B021575835 A CNB021575835 A CN B021575835A CN 02157583 A CN02157583 A CN 02157583A CN 1311562 C CN1311562 C CN 1311562C
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Abstract

本发明提供一个TFT，它的沟道长度比目前的长，具体地说，比目前的要长几十倍到几百倍，因而，能在比目前高得多的驱动栅电压下进入接通状态，并具有一个低的沟道电导gd。根据本发明，不但接通电流的简单离散而且其归一化离散可以被减小，除了在各TFT之间的离散的减少以外，OLED自身的离散，和由于OLED损坏引起的离散也可以被减少。

Description

发光器件
技术领域
本发明涉及半导体器件成制造方法，特别是，本发明涉及一种发光器件，它包括一个形成在具有绝缘表面的衬底上的有机发光器件(OLED)。本发明还涉及一个OLED组件，其中包括一个控制器或诸如此类的IC，被安装在OLED板上。注意，在本说明书中，发光器件包括OLED板和OLED组件。使用发光器件的电子设备也包括在本发明之中。
注意，在本说明书中，术语“半导体器件”一词通常表示能利用半导体特性起作用的器件，发光器件，电-光器件，半导体电路和电子器件统统包括在半导体器件之中。
背景技术
近来，在一个衬底上形成TFT(薄膜晶体管)的技术有了很大进步，它在有源矩阵显示器上的应用正被积极研制。特别是，使用多晶硅薄膜的TFT比传统的使用非晶硅薄膜的TFT具有更高的场效应迁移率(也称迁移率)，因此，它能够快速操作。因此，由使用多晶硅薄膜的TFT组成的驱动电路被提供在和象素相同的一个衬底上，控制各个象素的研究正在积极进行。由于在一个衬底上驱动电路和象素被合并入有源矩阵显示器中，就存在许多优点，例如，成本降低，显示器小型化，产量提高，生产能力提高。
此外，具有自发光元件OLED的有源矩阵发光器件(以后简称发光器件)正被积极研制。发光器件也称有机EL显示器(OELD)或有机光发射二极管(OLED)。
一个OLED是具有高能见度的自发光元件，它对于制造薄显示器是最佳的，因为对于液晶显示器(LCD)这样的背面照明是不需要的。进一步，视角没有限制。因此，使用OLED的发光器件作为CRT和LCD的替代显示器正在引起公众的注意。
一个通过在每个象素中安排多个TFT而显示图象并顺序地写一个视频信号的有源矩阵驱动系统，作为使用OLED元件的发光器件的一种型式已是公知的。TFT是实现有源矩阵驱动系统不可缺少的元件。
此外，对于实现有源矩阵驱动系统的目的，在使用OLED的发光器件中，由于TFT控制流过OLED的电流量，当使用低电流效应迁移率非晶硅的TFT被采用时，这个目的便不能实现。最好是，具有晶体结构的半导体薄膜，特别是，使用多晶硅的TFT被采用，以便连接OLED。
具有晶体结构的半导体薄膜，特别是，多晶硅薄膜被用于形成TFT，象素和驱动电路一起形成在同一个衬底上，由此，连接终端的数目就显著减少，帧面积(象素部分的周围部分)也同时减少。
不过，即使TFT是用多晶硅形成，它的电特性最终也不等同于在单晶硅衬底中形成的MOS晶体管的特性。例如，传统TFT的电场效应迁移率等于或小于单晶硅的1/10。进而，使用多晶硅的TFT有一个问题，即由于晶粒边界中形成的缺陷容易在其特性中引起离散作用。
在发光元件中，至少起开关元件作用的TFT和提供电流给OLED的TFT通常被安排在每个象素中。当高驱动能力(接通电流Ion)时在起开关元件作用的TFT中，低关断电流(Ioff)是需要的，防止由于热载效应引起的损坏和提高可靠性在提供电流给OLED的TFT中是需要的。进而，高驱动能力(接通电流Ion)，防止由于热载效应造成损坏和提高可靠性在数据线路驱动电路中也是需要的。
再者，象素的亮度是由TFT的接通电流(Ion)确定的，TFT与OLED电连接并提供电流给EL元件，而不取决于驱动方式，这就存在一个问题，如果在整个表面上显示白色的情况下接通电流不是恒定的，就会引起亮度的离散(dispersion)。例如，在通过光发射时间和执行64灰度调节亮度的情况下，与EL元件电连接并提供电流给OLED的TFT的接通电流，从基准点移动一个灰度，离散为1.56％(＝1/64)。
再者，当OLED形成的时候，EL层图案的间隙和EL层的厚度的不均匀性扰乱衬底。发光度轻微有变化。鉴于上述问题，本发明要解决的课题是，减少每个TFT的特性变化，减少发光度的变化。
再者，本发明要解决的课题是，减少与TFT的特性变化无关的OLED中的变化，和减少发光度的变化。
发明内容
再者，在传统的有源矩阵型发光器件中，当试图提高分辨率时候，孔径比受到象素部分中保持电容的电极和保持电容的布线，TFT，各种布线等的布局的限制的问题可能出现。本发明的目的是提供一个象素结构，它提高了象素部分中的孔径比。
作为TFT特性的典型标记，V-I特性曲线是已知的。在V-I特性曲线中升高处是最陡峭的(也称上升点)，电流值变化最大。因此，在供给OLED的电流受到TFT控制的情况下，当上升点分散的时候，提供电流给OLED的TFT的电流值大量分散。
上升点的电压值称做阈值电压(Vth)，也是TFT的接通电压。此外，一般认为，Vth越接近零，越好。认为，当Vth变大，会引起驱动电压增高，功率损耗增大。
在TFT的电流值中有两种离散。具体地讲，一种是电流值的简单离散3Sigma，另一种是与在一特定数目的TFT总体电流值的中间值(平均值)有关的离散(在本说明书中，这种离散也称作归一化离散)。
本发明发现有一种倾向，即后者离散强烈地取决于栅电压值(Vg)。在图3中，各种沟道长度(5μm，10μm，20μm，50μm，100μm，200μm，和400μm)的p-沟道型TFT(沟道宽度W＝8μm)中的Vgs与归一化离散之间的关系曲线被示出。再者，在图4中，各种沟道长度的n-沟道型TFT(沟道宽度W＝8μm)中的Vgs与归一化离散的关系曲线被示出。
现在根据TFT的实验数据，对本发明进行详细描述。
当提供电流给OLED的TFT的沟道长度做得较长的时候，电流值变得较小，简单离散3sigma减少。TFT的Vd设置在-7V，Vg设置在-3.25V，沟道宽度固定在8μm，沟道长度分别在50μm，100μm，200μm，和400μm中变化。对于每个TFT，接通电流的离散和归一化离散是被测量的。这些测量被示于图11中。不过，如图11中所示，仅当沟道长度做得比较长，电流值变得比较小，但是，与一特定数目TFT的总体电流的中间值有关的离散(归一化离散)不会改变。
在本发明中，为了使离散降低，TFT被设计有一个长的沟道长度，比曾经有过的长度长10倍或更多或长几百倍或更多，从而TFT可以在特别高的栅电压下进入接通状态，从外面输入的栅电压被设以驱动。
Vd设定在-7V，沟道宽度固定在8μm，沟道长度被设定在50μm的TFT被测量其接通电流离散和在Vg＝-3V时测量其归一化离散。接着，以类似的方式，沟道长度是100μm的TFT在Vg＝-3.75V被测量，沟道长度是200μm的TFT在Vg＝-3.75V被测量，沟道长度是400μm的TFT在Vg＝-5.75V被测量。这些测量结果示于图2中。
如图2所示，当沟道长度做得较长，由此栅电压(Vg)比较大的时候，不仅接通电流的简单离散而且归一化离散可以被减小。在本实例中，为了使Vg较大，具有较长沟道长度的TFT被使用。不过，不限于上述方法，为了使Vg较大，在容许设计限度内，沟道宽度W可以做得较短，TFT的源极区或漏极区可以做成高电阻性，或接触电阻可以做得较高。
再者，本发明提供一个TFT，它的沟道长度很长，具体地说，比现有技术的沟道长度要长几十倍到几百倍，从而TFT在比过去高得多的栅压下驱动进入接通状态，并能够具有低的沟道电导gd。图1示出了与图2对应的数据，它是一个曲线图，表示在与图2的数据相同条件(Vg，沟道宽度，沟道长度)下各个TFT的沟道电导gd。
在本发明中，当提供电流到OLED的TFT是在这样一个范围内被做成，即源-漏电压Vd和阈值电压Vth的总和大于栅压Vg，即在这样一个范围，Vg＜(Vd+Vth)的时候，沟道电导从0到1×10-8S，最好是5×10-9S或更小，进一步，最好是2×10-9S或更小，从而流入TFT的电流的离散可以被减小，一定的恒定电流可以流入OLED。
除上述情况以外，由于较小的沟道电导gd，由于图型化或热处理使EL层中面积缩小引起的OLED自身的离散也可被减小。再者，通过使沟道电导gd变小，即使OLED由于某种原因损坏，流入OLED的电流也可以维持在一个恒定值，结果维持了恒定的亮度。在图12中，Id-Vd曲线和OLED的负载曲线被示出。沟道电导gd表示Id-Vd曲线的斜率，随着沟道电导gd做得越小，Id-Vd曲线的斜率变得越小，导致基本上恒定的电流值。在图12中，OLED的负载曲线表示输入OLED的电流值和当Vg＝-3.3V且连接到OLED的p沟道TFT在饱和区中被驱动时Vd之间的关系。例如，当-Vd是-17V时，由于阴极侧上的电压是-17V，则输入到OLED上的电压就是0V。因此，输入到OLED上的电流也变成零。再者OLED的Id-Vd曲线和负载曲线的交叉点上的电流值与亮度对应。在图12中，当gd较小时，交叉点处的-Vd是-7V。在那时，输入到OLED的电流值是1×10-6[A]，对应于这个电流值的发光亮度可以被获得。当gd较小的时候，OLED负载曲线无论向左，向右哪边移动，电流值几乎不改变，结果亮度就是均匀的。再者，当单一OLED自己离散的时候，其负载曲线或向右移动或者向左移动。再者，当OLED损坏的时候，OLED的负载曲线移向左边。在gd是较大的情况下，当由于损坏OLED的负载曲线向左边移动，曲线变成用虚线表示的曲线的时候，和OLED的负载曲线的交叉点改变了，结果是，损坏前和损坏后的电流值不同。另一方面，在gd比较小的情况下，即使当OLED的负载曲线由于损坏而移向左边，电流值几乎不变，从而亮度的分散被减小，结果产生均匀的亮度。
这里，为了使沟道电导gd较低，沟道长度做得较长，从而TFT在一个远高于现有技术的驱动电压下进入接通状态。不过，用其它方法，沟道电导gd可以进一步降低。例如，通过在LDD结构中形成TFT，或通过把沟道形成区分成多个子区，沟道电导gd可以被降低。
用在液晶板中的象素，大多数的n沟道TFT，尺寸是沟道长度L×沟道宽度W＝12μm×4μm，和L×W＝12μm×6μm。通常，为了提高开口面积的比率，认为TFT在象素中占的面积，即占有面积，越小越好。因此，很难想象能使沟道长度是100μm或更长。再者，已经发现，如图4所示，在沟道长度是5μm或10μm的情况下，Vg最小分散范围是在8V到10V，当Vg是10V或更多的时候，分散有增加的趋势。因此，不能认为，在沟道长度做成100μm或更长的情况下，Vg越大，离散越小。
再者，当沟道长度做成100μm或更大，各种形状都可以被认为是半导体层。例如，一种形状，半导体层102在X方向迂回前进，如图6中所示(在本说明书中称做A型)，一种形状，半导体层1102在Y方向上迂回前进，如图13A中所示(在本说明书中称为B型)，和矩形形状(半导体层1202)如图13B中所示。
再者，当沟道长度做得较长，在作为形成TFT的步骤之一的激光束辐射的情况下，激光束的离散也可被降低。对于每个TFT尺寸和半导体层形状的组合，L×W＝87μm×7μm(矩形形状)L×W＝165μm×7μm(矩形形状)，L×W＝88μm×4μm(矩形形状)，L×W＝165μm×4μm(矩形形状)，L×W＝500μm×4μm(A型)，和L×W＝500μm×4μm(B型)，激光束的扫描速度设置在1mm/sec或0.5mm/sec，TFT被制备。对于这些TFT，实验研究了TFT尺寸和半导体层的形状，和TFT的接通电流的离散(3sigma)之间的关系。这里，激光束照射提高了多晶硅的结晶度。在图18中，是栅压Vg＝-5V，Vd＝-6V情况下的实验结果，图19，是栅压Vg＝-10V，Vd＝-6V情况下的实验结果。在图18和19中，接通电流的中间值(μA)也被示出。再者，TFT尺寸和半导体层的形状，和TFT的阈值(Vth)的分散(3Sigma)之间的关系可以从图20获得。
从图18和19看出一种倾向，沟道长度L越长，接通电流的离散越小。激光束的离散在激光扫描速度为0.5mm/sec时比在1mm/sec要小，沟道长度L做得越长，不同激光扫描速度的离散差越小。即可以认为，沟道长度L做得越长，激光的离散减小的越多。再者，可以看到，减少最多的离散是L×W＝500μm×4μm，接通电流的离散A型比B型要小。
鉴于上述情况，从图18和19中可以看出，发光器件的亮度的离散可以被减小，其中提供电流到OLED的TFT工作在直到饱和区被达到的电压范围内。
再者，当比较固定在一个恒定值的流进TFT的电流值的时候，沟道宽度W最好比较小。图21是一个图表，表示当电流值被固定在恒定值(Id＝0.5μA)时的离散。从图21可以看到，发光器件的亮度的离散可以被减小，其中提供电流到OLED的TFT工作在饱和区。再者，类似地可以看到减少最多的离散是在L×W＝500μm×4μm中，A型接通电流的离散小于B型。
再有，从图20看出一种趋向，沟道长度L越长，阈值电压(Vth)的离散越小。
还有，由于随着沟道长度L做得较长，阈值值和接通电流两者的离散，即TFT的电特性，下降，由此可以认为，不仅激光束的离散被减小，而且由于其它过程产生的离散也被减少。
还有，同样是在具有OLED的发光器件中，可以认为，提供给象素的TFT的占有面积越小，TFT越好。因为目前TFT尺寸较小，单个TFT特性中的离散就比较大，这是显示器显示参差不齐的主要原因。
在流入OLED的电流由TFT控制的情况下，大致划分，有两种方法。具体地讲，一种方法是控制所谓饱和区的电压区中的电流，另一种方法是，控制直到饱和区被达到的电压区中的电流。如图9所示，当某个恒定栅压被施加，同时源-漏电压Vd逐渐上升，在源极和漏极之间流动的电流值被测量时，TFT的Vd-Id曲线可以被获得，其中在某个Vd值以上电流值变成基本上恒定的图表可以被获得。在本说明书中，在Vd-Id曲线中，电流值变成基本上恒定的范围称做饱和区。
即使提供电流给OLED的TFT工作在直到达到饱和区为止的电压范围内，本发明也是有效的。不过，当提供电流给OLED的TFT工作在饱和区的时候，流入OLED的电流是保持恒定的，减小离散的效果是明显的。
再者，对于TFT提供电流给OLED，最好使用p沟道型TFT，它的离散比n沟道型TFT减少得更多，如图3和4所示。不过，在本发明中，提供电流给OLED的TFT可以是n沟道型TFT和p沟道型TFT的任何一个。例如，在提供电流给OLED的TFT是p沟道型TFT的情况下，连接形式仅如图10A中所示。再者，例如，在提供电流给OLED的TFT是n沟道型TFT的情况下，连接仅如图10B所示。在图10A和10B的每一种情况下，虽然仅有提供电流给OLED的TFT被示出，不用说，在TFT的栅极之后，由多个TFT制成的各种电路可以被安排。即，电路结构不只一个。
在本说明书中公开的本发明的一个结构是具有发光元件的发光器件，发光元件包括：
一个阴极，
一个与阴极接触的有机化合物层；以及
一个与有机化合物层接触的阳极；
其中连到发光元件的TFT的沟道长度L是100μm或更长，最好是100μm到500μm。
在结构中，TFT的沟道宽度W与其沟道长度L之比是0.1到0.01。
在本说明书中公开的本发明的另一个结构是具有发光元件的发光器件，发光元件包括：
阴极；
与阴极接触的有机化合物层；以及
与有机化合物层接触的阳极；
其中连到发光元件的TFT的沟道宽度W与其沟道长度L的比是0.1到0.01。
在各种结构中，连到发光元件的TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth的总和大于栅压Vg的范围内，具有沟道电导gd从0到1×10-8S，最好是0到5×10-9S，更优选的是0到2×10-9S。
在本说明书中还公开了本发明的另一种结构是具有发光元件的发光器件，发光元件包括：
阴极；
与阴极接触的有机化合物层；以及
与有机化合物层接触的阳极；
其中连到发光元件的TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth的总和大于栅压Vg的范围内，具有沟道电导gd从0到2×10-9S。
在各个结构中，连到发光元件的TFT是p沟道型TFT或n沟道型TFT。
在本说明书中所谓沟道区的区是指这样一个区域，它包括一个部分(也称为沟道)，在这个部分中载流子(电子和空穴)流动，在载流子流动方向上沟道区的长度叫做沟道长度，它的宽度就是沟道的宽度。
再者，在本说明书中，沟道电导gd是指沟道的电导，它可以用下式表示。
[等式1]
gd＝W(Vg-Vth)μnCox/L
在等式1中，L表示沟道长度，W是沟道宽度，Vg是栅压，Vth是阈值电压，μn是迁移率，Cox是氧化膜电容。在TFT中，当Vg等于或大于Vth时，沟道电导就开始产生。
除此而外，沟道长度L做得较长，氧化膜电容Cox就较大。因此，电容可以部分地用作为OLED的保持电容。到现在为止，为了形成保持电容，对于每个象素，形成保持电容的空间是必需的，电容线和电容电极就安排在其中。不过，当本发明的象素结构被采用的时候，电容线和电容电极可以被省略。再者，在保持电容和氧化膜电容Cox一起形成的情况下，保持电容可以由栅电极和半导体(沟道区)形成，半导体(沟道区)与栅极重叠，栅绝缘层作为电介质，安排在它们之间。因此，即使在TFT的沟道长度做得较长的情况下，如图5所示，当TFT的半导体层102安排在布置在栅极和源线上层的电源线106的下面的时候，象素可以被设计而不减少开口面积比。即，当本象素结构被实现的时候，即使电容线和电容电极的空间被忽略，足够的保持电容可以被提供，因而开口面积比可以得到进一步提高。
在TFT尺寸和半导体层形状的组合中，如图18和19所示，氧化膜电容Cox分别是192(fF)对应于L×W＝87μm×7μm(矩形形状)情况，364.5(fF)对于L×W＝165μm×7μm(矩形形状)情况，111.1(fF)对应于L×W＝88μm×4μm(矩形形状)情况，208.3(fF)对应于L×W＝165μm×4μm(矩形形状)情况，631.3(fF)对应于L×W＝500μm×4μm(A型)情况，631.3(fF)对应于L×W＝500μm×4μm(B型)情况。再者，当氧化膜电容Cox被获得的时候，其它值设定如下。即，栅绝缘膜(氧化膜)Tox的膜厚是115nm，ε0是8.8542×10-12(F/m2)，εox是4.1。
再者，在各结构中，连接发光元件的TFT的电容Cox是100fF或更多，最好是在100fF到700fF的范围内。
再者，在各个结构中，连接到发光元件的栅极和安排在其上的布线形成一个保持电容。具体地讲，如图5所示，由于层间绝缘膜(有机绝缘膜或无机绝缘膜)安排在栅极100上作为电介质，栅电极100和与栅电极重叠的电源线106就形成一个电容。在图5中，栅极100和电源线106重叠(12μm×127μm＝约1524μm2)的面积大，可是，取决于膜的厚度和层间绝缘膜的介电常数，保持电容可以形成。在栅极100和电源线106之间形成的所有电容能够起EL元件的保持电容的作用。因此，最适当的优选设计是，连接发光元件的TFT的电容Cox和在TFT的栅极和电源线106之间形成的电容之总和可以是几百fF。
在本说明书中，在OLED的阳极和阴极之间形成的所有层被规定为有机发光层。具体地讲，有机发光层，包括一个发光层，空穴注入层，电子注入层，空穴输运层，电子输运层。基本上，OLED的结构是，阳极，发光层和阴极是顺序叠置的。除了,这种结构，还有其它结构，其中阳极，空穴注入层，发光层，和阴极是顺序叠置的，或者是，阳极，空穴注入层，发光层，电子输运层，和阴极是顺序叠置的。
一个OLED包括一个含有机化合物(有机光发射材料)的层(以后称作，有机发光层)，由此，当电场被加到阳极和阴极上的时候，可获得发光(电-发光)。在有机化合物的发光中，有当激发的单重态弛豫到基态(荧光)时产生的发光，有当激发的三重态弛豫到基态时产生的发光(磷光)。在本发明的发光器件中或者上述发光之一被使用，或者两种发光都被使用。
再者，在上面，顶栅型TFT已被解释。不过，本发明的应用不限于特定的TFT结构。本发明可以用于底栅型(反交错型)TFT和前交错型TFT。
还有，在本发明的发光器件中，显示屏幕的驱动方法不限于特定的方法。例如，点顺序驱动方法，线顺序驱动方法或平面顺序驱动方法可以被使用。特别是，对于线顺序驱动方法，分时分级驱动方法或面积分级驱动方法可以被适当应用。再者，输入到发光器件的源极线路的视频信号可以是模拟信号或数字信号，驱动电路等可以适当根据视频信号进行设计。
附图说明
图1是TFT的沟道长度和沟道电导gd之间的关系图。
图2是电流离散3sigma和电流归一化离散3sigma的图。
图3是p沟道型TFT的电流离散和在一定沟道长度下的Vg之间的关系图。
图4是n沟道型TFT的电流离散和在一定沟道长度上的Vg之间的关系。
图5是象素的顶视图。
图6是象素的顶视图。
图7是有源矩阵型光发射显示器件的截面结构图。
图8是有源矩阵型光发射显示器件的等效电路图。
图9是Id-Vd曲线图。
图10A和10B是OLED和连接OLED的TFT之间的连接关系图。
图11是示出电流离散3sigma和归一化电流离散3sigma的视图。
图12是OLED的负载曲线和Id-Vd曲线图。
图13A和13B是象素的顶视图(实施例2)。
图14A和14B是组件图(实施例3)。
图15是组件图(实施例3)。
图16A到16F是电子学图(实施例4)。
图17A到17C是电子学图(实施例4)。
图18是本发明TFT尺寸和接通电流离散(在Vg＝5V时)之间的关系图。
图19是本发明的TFT尺寸和接通电流(在Vg＝-10V时)的离散之间的关系图。
图20是本发明的TFT尺寸和阈值电压离散之间的关系图。
图21是本发明的TFT尺寸和在恒定电流值(Id＝0.5μA)下的接通电流的离散之间的关系图。
具体实施方式
下面，实现本发明的模型将被解释。
图5是具有OLED的发光器件的象素部分的局部放大顶视图。在图5中，为简单起见，EL层未示出，仅仅一个OLED的电极(象素电极107)被示出。
在图5中，半导体层101是作为开关TFT的有源层工作，与栅极布线105重叠的区是沟道形成区，与源极布线104连接的区域是源区(或漏区)，与连接电极103连接的区域是漏区(或源区)。开关TFT是一双栅结构，它有两个沟道形成区。
再者，半导体层102是作为TFT的有源层工作，TFT提供电流给OLED，与栅电极重叠的区是沟道形成区。提供电流给OLED的TFT的栅电极100与连接电极103连接。还有，提供电流给OLED的TFT的源区(或漏区)和电源线106连接，提供电流给OLED的TFT的漏区(或源区)和连接电极108连接，象素电极107与连接电极108接触。再者，在栅电极100上，电源线106和相邻象素的源极布线被安排成部分重叠。半导体层102，在与具有栅绝缘膜插入其间的栅电极重叠的沟道形成区的上方，电源线106和相邻象素的源极布线被安排成局部重叠。在栅电极100和电源线106之间形成的所有电容可被用作EL元件的保持电容。因此，对于在栅电极100和电源线106之间形成的电容，必要的保持电容可以在一定程度上得到保证。
再者，图6是图5对应的顶视图，它是在半导体层101和102，栅极布线105和栅电极100形成阶段的视图。半导体层102与栅绝缘膜(未示出)插入其间的栅电极100重叠的区，即，沟道形成区在图6中用虚线示出。
本发明打算提供一种对OLED提供电流的TFT，在该TFT中，沟道区的长度(沟道长度L)被做得特殊地长(L＝100到500μm，在本情况下采用500μm)，由此，TFT能够在比现有技术高得多的栅压上进入接通状态并驱动，其沟道电导gd较小(gd＝0到1×10-8S，最好是5×10-9S或更小，在本情况中是2×10-9S或更小)。
由于采取上述结构，如图2所示，在一组TFT被安排的象素部分中，在提供电流给OLED的TFT中，不仅接通电流的简单离散而且其归一化离散可以被减小，结果是具有OLED的显示器件的亮度离散也减小。
再者，由于流入OLED的电流被控制在所谓饱和区的范围内的OLED驱动方法被采用，本发明展示出极明显的效果。当如图12的结构被采用的时候，除在各个TFT之间的离散减少而外，OLED制造中引起的离散(在制作布线图案和热处理中EL层的面积压缩引起的OLED本身的离散)可以被减少。再者，由于采用了图12的结构，除了在各个TFT之间的离散减少而外，即使OLED由于某种原因被损坏，流入OLED的电流可以保持恒定，结果是保持了恒定的亮度。
再者，在本发明中，作为驱动OLED的方法，在直到饱和区达到为止的电压区中控制流入OLED的电流的方法也是有用的。
不用说，本发明不限于图5和图6所示的顶视图。在图5和6中，发光器件穿过在其上形成TFT的衬底发光(图14所示发光器件是一个典型)被解释。因此，象素电极107，开口区域部分是一个连接电极108不能形成的区，为了使开口区域部分较大，沟道长度L长的TFT被安排在电源线106和源极布线的下面。在沟道长度L长的TFT的栅极100和电源线106之间形成的电容可以被用作EL元件的保持电容。再者，在图5和6相反方向上发光的发光元件情况下(图15所示发光元件是一个典型)开口区域部分变得与象素电极相同的区。因此，沟道长度L长的TFT可以安排在象素电极的下面，具有500μm或更长沟道长度L的TFT可以被制成。
再者，当如图5和6所示象素结构被采用，如果没有形成保持电容的电容部分，氧化膜电容Cox可以部分地用作保持电容。不过，在一个象素中，保持电容和一个存储器(SRAM，DRAM等)可以形成。还有，在一个象素中，多个TFT(两个或多个TFT)和各种电路(电流镜像电路等)可以被加入。
再者，虽然上述顶部栅型TFT被解释，本发明不考虑TFT的结构，都可以被应用。例如本发明可以应用于底部栅型(反交错型)TFT和正交错型TFT。
本发明的结构将参照下面实施例做出详细说明。
最佳实施例
[实施例1]
这里详细描述，在同一个衬底上制造象素部分和在象素部分的周围提供的驱动电路的TFT(n沟道TFT和p沟道TFT)以便制造具有OLED的发光器件的方法。
对于基底绝缘膜301的下层，由作为材料气体的SiH4，NH3和N2O形成的硅氮氧化合物膜(成分比：Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)形成在耐热玻璃衬底上(第一衬底300)，玻璃衬底具有0.7mm的厚度，该化合物具有50nm(最好是10-200nm)的厚度，是在用等离子体CVD的膜淀积温度400℃下形成的。然后，在表面用臭氧水清洗以后，表面上的氧化膜用稀的氢氟酸(稀释到1/100)除去。其次，对于基底绝缘膜302的上层，由SiH4和N2O作为材料气体形成的硅氢化物氮氧化合物膜(成分比：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)形成在其上，它的厚度是100nm(最好是50-200nm)，条件是，在用等离子体CVD的膜淀积温度400℃下形成，从而形成一个叠层结构。进一步，不暴露大气，具有非晶结构(这里是，非晶硅膜)的半导体膜被形成为具有54nm的厚度(最好是25-80nm)条件是，SiH4作为膜淀积气体，用等离子体CVD膜淀积温度300℃下形成。
在本实施例中，基底绝缘膜104是以两层结构的形式示出的，但是单层绝缘膜或两层或更多层叠压在一起的结构也可以被采用。进一步，在半导体膜的材料上没有限制。不过，半导体膜最好可以由硅或硅锗合金(Si1-xGex(x＝0.0001-0.02))，用公知方法形成(溅射，LPCVD，等离子体CVD，等等)。再者，等离子体CVD设备可以是单晶片型或批量型。此外，基底绝缘膜和半导体膜可以在同一膜形成小室中连续形成而不暴露大气。
接着，在具有非晶结构的半导体膜的表面被清洁以后，厚度约2nm的极薄的氧化膜由臭氧水而形成在表面上。然后，为了控制TFT的阈值值，掺杂微量杂质元素(硼或磷)被实行。这里，离子掺杂方法被采用，其中乙硼烷(B2H6)被等离子体激发而无质量分离，硼被加入到非晶硅膜中，掺杂条件是：加速电压15KV，用氢稀释到1％的乙硼烷的气体流速为30sccm；2×1012/cm2的辐射剂量。
然后，含重量10ppm的镍的镍醋酸盐溶液通过旋转器被涂敷。代替涂敷，通过溅射把镍元素溅射到整个表面的方法可以使用。
然后，热处理进行晶化，由此形成具有晶体结构的半导体膜。热过程使用电炉或强光辐射以实行热处理。在使用电炉的热过程中，热过程在500℃-650℃，进行4-24小时。这里，在脱氢热过程(500℃，1小时)进行以后，晶化热过程(550℃，4小时)被进行，由此获得具有晶体结构的硅膜。注意，虽然热过程使用电炉进行晶化，晶化也可以通过灯光退火设备实行。同时注意，虽然晶化技术这里使用镍作为金属元素以促进硅的晶化，其它已知晶化技术也可采用，例如，固相生长方法和激光晶化方法。
其次，在具有晶体结构的硅膜表面上的氧化膜用稀释氢氟酸等清除以后，在大气或含氧气氛中进行第一激光(XeCl：波长308nm)辐射以提高晶化速率和修复保留在晶粒中的缺陷。波长400nm或更小的准分子激光器激光，或YAG激光器的二次谐波或三次谐波被用作激光。在任何情况下，具有近似10-1000Hz的重复频率的脉冲激光被使用，脉冲激光通过光系统聚光到100-500mJ/cm2，辐射以90-95％的重叠率被进行，由此，硅膜表面可以被扫描。这里，第一激光的辐射是以30Hz的重复频率，470mJ/cm2的能量密度在大气中进行。注意，因为辐射是在大气中或含氧气氛中进行，氧化膜通过第一激光辐射就形成在表面上。虽然使用脉冲激光的例子在这里被示出，连续振荡激光也可以被使用。当非晶半导体膜的晶化被进行的时候，最好是通过固态激光器来运用基波的二次谐波到四次谐波，固态激光器能够连续振荡以获得大颗粒尺寸的晶体。最好是，使用Nd:YVO4激光器(基波1064mm)的二次谐波(在532nm厚度)或三次谐波(在355nm厚度)。具体地，由10W输出的连续振荡型YVO4激光器发射的激光束通过非线性光学元件转化成谐波。同时，应用YVO4的晶体和非线性光学元件发射谐波到一个共振腔。最好是通过光学系统使激光束具有矩形形状或椭园形状，由此辐射待处理的衬底。这时近似0.01到100MW/cm2(最好是01.到10MW/cm2)的能量密度是需要的。半导体膜以相对于激光束以10到2000cm/s的速度移动，从而对半导体膜进行辐射。
虽然在使用镍作金属元素以促进晶化的热处理被实行以后激光辐射技术被进行，非晶硅膜的晶化也可以使用连续振荡激光器(YVO4激光器的二次谐波)进行而不做镍掺杂。
这种激光辐射形成的氧化膜和用臭氧水在120秒内处理表面形成的氧化层共同形成一个阻挡层，它的厚度总共是1-5nm。虽然这里阻挡层是用臭氧水形成的，另一种方法，例如在含氧气氛中紫外线照射或氧化物等离子体处理使具有晶体结构的半导体膜的表面氧化的方法也可被采用。此外，作为形成阻挡层的其它方法，通过等离子体CVD方法，溅射方法，蒸发方法等，可以淀积厚度约1nm到10nm的氧化物膜。在本说明书中，术语“阻挡层”是指这样的一层，它具有膜的性质或膜的厚度，在吸杂步骤中它允许金属元素通过，在除去用作吸杂位置的层的步骤中它起一个腐蚀停止层的作用。
在阻挡层上，含氩元素的非晶硅膜形成厚度是50到400nm，在本实施例中，通过溅射作为吸杂位置的层厚度为150nm。在本实施例中，使用溅射方法的膜形成条件包括，设定膜形成压力0.3Pa，气体(Ar)流速50sccm，膜形成功率为3kW，衬底温度150℃。在上述条件下形成非晶硅膜，它包含氧，原子浓度是1×1019到3×1019/cm3，包含氩元素，原子浓度是3×1020到6×1020/cm3。此后，电加热炉用在热处理中，在550℃加热4小时，吸杂，以减少具有晶体结构的半导体膜中的镍浓度。灯光退火设备可以用来代替电加热炉。
接着，包含氩元素的非晶硅膜，它是吸杂位置，借助被作为腐蚀停止层的阻挡层部分被地除去，然后，阻挡层被稀释氢氟酸部分地除去。注意在吸杂中，镍可能进入高氧浓度区，因此，希望由氧化膜组成的阻挡层是在吸杂以后被除去。
然后，在薄氧化膜由臭氧水形成在已得到的具有晶体结构硅膜(也称多晶硅膜)的表面上以后，由抗蚀剂做成的掩模被形成，腐蚀过程进行直到获得所希望的形状，由此形成相互分开的岛状半导体层。在形成半导体层以后，由抗蚀剂做成的掩模被除去。
然后，氧化膜用含氢氟酸的腐蚀剂除去，同时，硅膜的表面被清洁。此后，变成栅绝缘层303的，含有硅作为其主要成分的绝缘膜被形成。在本实施例中，氮氧化硅膜(成分比：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)用等离子体CVD形成，厚度是115nm。
其次，在栅绝缘膜303上，厚20-100nm的第一导电膜和厚100-400nm的第二导电膜被层叠地形成。在本实施例中，50nm厚的氮化钽膜和370nm厚的钨膜顺序层叠在栅绝缘膜303上。
作为形成第一导电膜和第二导电膜的导电材料，从Ta，W，Ti，Mo，Al和Cu组成的组中选择的元素，或合金材料，或包含上述元素为其主要成分的化合物材料可以被利用。再者，用杂质元素例如磷掺杂的多晶硅膜为代表的半导体膜，或AgPdCu合金，可以用作第一导电膜和第二导电膜。进一步，本发明不限于两层结构。例如，可以采用三层结构，其中，50nm厚的钨膜，厚500nm的铝和硅(Al-Si)的合金膜，30nm厚的氮化钛膜可以依次叠层。再者，在三层结构的情况下，氮化钨可以用在第一导电膜的钨的位置，铝和钛的合金膜(Al-Ti)可以用在第二导电膜的铝和硅(Al-Si)的合金膜的位置，钛膜可以用在第三导电膜的氮化钛膜的位置。此外，单一层结构也可以被采用。
一个ICP(感应耦合等离子体)腐蚀方法可被较好地用于上述第一和第二导电膜的腐蚀过程(第一和第二腐蚀过程)。ICP腐蚀方法被使用，腐蚀条件(应用于线圈形状电极的电能，应用于衬底侧上电极的电能，衬底侧上电极的温度，等等)被适当调节，从而膜可以被腐蚀到具有所希望的圆锥形状。在本实施例中，在抗蚀剂掩模形成以后，功率700W的RF(13.56MHz)，在作为第一腐蚀条件的压力1Pa下，被施加于线圈形状的电极，CF4，SF6，NF3和O2可用作为腐蚀气体。每种气体流速被设定在25/25/10(Sccm)，功率150W的RF(13.56MHz)也被加在衬底上(样品台)以基本上施加一负的自偏置电压。注意，衬底侧上的电极面积的尺寸是12.5cm×12.5cm，线圈形电极(包括线圈的石英盘在这里被应用)具有25cm的直径。在第一腐蚀条件下，W膜被腐蚀，使第一导电层的端部成为圆锥形状。然后，抗蚀剂掩模被除去，第二腐蚀条件被采用。CF4和Cl2被用作腐蚀气体，气体流速被设定在30/30secm，功率500W的RF(13.56MHz)，在压力1Pa下，被加到线圈形状的电极上，以产生等离子体，由此在大约30秒内实行腐蚀。功率20W的RF(13.56MHz)也被加到衬底侧(样品台)，以基本上施加一负的自偏置电压。在CF4和Cl2被混合的第二腐蚀条件下，W膜和TaN膜两者在相同水平上被腐蚀。这里，第一腐蚀条件和第二腐蚀条件被称做第一腐蚀处理。
第二腐蚀处理被实行而不除去抗蚀剂掩模。其中，CF4和Cl2被用作腐蚀气体，气体流速被设定在30/30sccm，功率500W的RF(13.56MHz)在压力1Pa下，被加到线圈形状电极，以产生等离子体，从而实行腐蚀约60秒。功率20W的RF(13.56MHz)也加到衬底侧(样品台)，以基本上施加一负的自偏置电压。然后，第四腐蚀处理被实行而不除去抗蚀剂掩模，CF4，Cl2和O2被用作腐蚀气体，气体的流速被设定在20/20/20sccm，功率500W的RF(13.56MHz)在1个Pa压力下被加在线圈形电极上，以产生等离子体，从而实行约20秒钟的腐蚀。功率20W的RF(13.56MHz)也被加到衬底侧(样品台)，以基本上施加一负的自偏置电压。这里，第三腐蚀条件和第四腐蚀条件被称做第二腐蚀处理。在这个阶段上，栅电极和由作为下层的第一导电层304a和作为上层的第二导电层304b构成的电极304，305到307被形成。在这种情况下，象素的上层结构可以被形成，如图6所示。
在除去抗蚀剂掩模以后，第一掺杂处理被进行，用栅电极304-307作为掩模掺杂到整个表面。第一掺杂处理使用离子掺杂或离子注入。在离子掺杂中，剂量设定在1.5×1014原子/cm2，加速电压设定在60到100keV。一般地，磷(P)和砷(As)被用作杂质元素，它们提供n-型导电性。第一杂质区(n--区)322到325，以自对准方式形成。
接着，新的抗蚀剂掩模被形成。形成的掩模盖住沟道形成区或盖住形成象素部分401的开关TFT 403的半导体层部分。形成掩模以保护沟道形成区或形成驱动电路的P-沟道TFT 406的半导体层部分。此外，形成掩模以盖住形成象素部分401的电流控制TFT 404的半导体层的沟道形成区或其周围部分。
其次，通过使用抗蚀剂掩模选择地实行第二掺杂处理，杂质区(n-区)与栅电极的一部分重叠。通过离子掺杂方法或离子注入方法第二掺杂过程可以被实行。在本实施例中，实行离子掺杂方法的掺杂条件是，用氢稀释到5％的磷化氢的气体流速是30sccm，剂量是1.5×1013原子/cm2，加速电压是90kV。抗蚀剂掩模和第二导电膜作为n型掺杂杂质元素的掩模，第二杂质区311和312被形成。浓度是，1×1016到1×1017原子/cm3的n型掺杂杂质元素被加到杂质区311和312。在本实施例中，作为第二杂质区的相同浓度范围的区称做n-区。
第三掺杂过程被实行而不除去抗蚀剂作的掩模。第三掺杂过程可以通过离子掺杂或离子注入的方法实行。作为n型掺杂杂质元素一般可以用磷(P)或砷(AS)。在本实施例中，离子掺杂法实行的条件是，用氢稀释到5％的磷化氢(PH3)的气体流动速度为40sccm，剂量2×1013原子/cm2，加速电压80kV。在这种情况下，抗蚀剂掩模，第一导电层，第二导电层起着n型掺杂杂质元素的掩模作用，从而杂质区313，314和326到328被形成。浓度范围是1×1020到1×1021原子/cm3的n型掺杂杂质元素被加到第三杂质区313和314中。在本实施例中，作为第三杂质区的相同浓度范围的区称为n+区。
在抗蚀剂掩模被除去以后，由抗蚀剂制成的掩模被形成以实行第四掺杂处理。通过第四掺杂处理，第四杂质区318，319，332和333，以及第5杂质区316，317，330和331被形成，它是形成p-沟道型TFT的半导体层，其中p型掺杂杂质元素被加入。
浓度是1×1020到1×1021原子/cm3的P型掺杂杂质元素被加到第四杂质区318，319，332和333。注意，在第四杂质区318，319，332和333中，磷(P)在前面的步骤(n--区)中被加入，而p型掺杂杂质元素被加入的浓度是磷的1.5到3倍。因此，第四杂质区318，319，332和333具有P型导电性。在本实施例中，与第四杂质区的相同浓度范围的区称做P+区。
第五杂质区316，317，330和331与第二导电层的锥形部分重叠，加入p型杂质元素的浓度范围是1×1018到1×1020原子/cm3。在本实施例中，作为第五杂质区的相同浓度范围的区被称做P-区。
通过上述步骤，具有n型或p型掺杂杂质元素的杂质区形成在各自的半导体层中。导电层304到307成为TFT的栅电极。
其次，完全盖住整个表面的绝缘膜(未示出)被形成。在本实施例中，50nm厚的硅氧化膜通过等离子体CVD形成。当然，绝缘膜不限于硅氧化膜，其它含硅的绝缘膜可以用在单层或层叠结构中。
然后，激活加入到各个半导体层中的杂质元素的步骤被进行。在激活步骤中，使用灯光源的快速热退火(RTA)方法，辐射来自YAG激光器，或准分子激光器从背表面发射的光的方法，用加热炉进行热处理的方法，或上述方法的组合被使用。
再者，虽然在本实施例中，绝缘膜形成是在激活步骤以前，但形成绝缘膜的步骤也可以在激活步骤进行以后进行。
其次，第一层间绝缘膜308由氮化硅膜形成，热处理(300到550℃，1到12个小时)被进行，由此而使半导体层氢化。这个步骤是通过包含在第一层间绝缘膜308中的氢而使半导体层的悬挂键终止的步骤。半导体层可以被氢化，而不考虑硅氧化膜形成的绝缘膜(未示出)的存在。作为氢化的其它方法，等离子体氢化(使用等离子体激发氢)可以被采用。
其次，第二层间绝缘膜309由有机绝缘材料形成在第一层间绝缘膜308上。在本实施例中，具有厚度1.6μm的丙烯酸树脂膜309a通过涂层方法形成。进一步，厚200nm的氮化硅膜309b通过溅射方法形成。在本实施例中，在厚1.6μm的丙烯酸树脂膜上淀积氮化硅膜的例子被示出。材料或绝缘膜的厚度不受限制。在栅电极和在栅极上的电源电流线之间形成电容的情况下，有机绝缘膜和无机绝缘膜的厚度可以是0.5μm到2.0μm。
其次，象素电极334被形成，它与包括p沟道TFT的电流控制TFT 404的漏极区接触，以便和后来形成的连接电极接触和交叠。在本实施例中，象素电极起一个OLED阳极的作用，它是透明的导电膜，透过从OLED到象素电极的光。
接触孔到达作为栅电极或栅极布线的导电层，接触孔到达每个杂质区。在本实施例中，多个腐蚀处理被顺序进行。在本实施例中，第三层间绝缘膜被腐蚀，是用第二层间绝缘膜作为腐蚀停止层，第一层间绝缘膜被腐蚀是在用第一层间绝缘膜作为腐蚀停止层腐蚀第二层间绝缘膜之后进行。
此后，电极335到341通过使用Al，Ti，Mo，W等形成。具体地说，源极布线，电源线，引出电极和连接电极被形成。作为电极和布线的材料，有包括Ti膜(110nm厚)和硅的Al膜(350nm厚)，和Ti膜(50nm厚)的层叠膜被使用。制作图案被完成。因此，源极电极，源极布线，连接电极，引出电极，供电线路都合适地形成。进而，和与层间绝缘膜交叠的栅极布线接触的引出电极被提供在栅极布线的边缘部分中。其中多个电极与外电路和外电源连接的一输入-输出终端部分形成在每根布线的其它边缘部分中。与预先形成的象素电极334接触和交叠的连接电极341，与电流控制TFT 404的漏极区接触。
如上所述，具有一个n沟道TFT 405，一个p沟道TFT 406的驱动电路402，组合互补的n沟道TFT 405和p沟道TFT 406的CMOS电路，和在一个象素中提供多个n沟道TFT s403或多个p沟道TFT 404的象素部分401，被形成。
在本实施例中，连接OLED 400的p沟道TFT 404的沟道形成区329的长度很长。例如，顶部表面结构可以形成如图5所示，在图5中，沟道L的长度是500μm，沟道的宽度W是4μm。
每个电极的图形化被完成，进行热处理以除去抗蚀剂。被称作触排(bank)的绝缘体342a，342b被形成，与象素电极334的边缘部分交叠。触排342a和342b可以用含硅或树脂膜的绝缘膜制成。这里，在触排342a通过对有机树脂膜制成的绝缘膜进行图形化而形成以后，氮化硅膜通过溅射方法制成。触排342b通过图形化制成。
其次，EL层343形成在象素电极334上，它的端部被触排盖住，OLED的阴极344形成在其上。
EL层343(发光层和载流子移动引起发光层)具有一个发光层和一个电荷输运层和电荷注入层的自由组合。例如，低分子量有机EL材料或高分子量有机EL材料被用于形成EL层。EL层可以是由通过单重态激发而发光的光发射材料制成的薄膜，(荧光)(单重态化合物)或是由三重态激发而发光的光发射材料制成的薄膜(磷光)(三重态化合物)。无机材料，例如碳化硅可以用于电荷输运层和电荷注入层。已知的有机EL材料和无机材料可以被利用。
就是说，最好的阴极344的材料是具有小的功函数的金属(一般是，属于周期表中1或2族的金属元素)或是这些金属的合金。由于功函数较小，光发射效率得到提高。因此，含Li(锂)，它是碱金属之一，的合金材料，特别希望用作阴极材料。阴极也可以作为所有象素的共用布线，它在通过连接布线的输入终端部分中有一个终端电极。
图7是迄今完成的一种状态。
其次，具有至少一个阴极，一个有机化合物层，和一个阳极的OLED优选用有机树脂、保护膜、密封衬底密封，或者密封OLED使之完全与外部隔绝，以防止外部物质渗透，例如是湿气或氧气，它们会由于EL层的氧化而加速OLED变坏。不过，在FPC必须在后来连到其上的输入-输出终端部分中不需要提供保护膜等。
FPC(软性印刷电路)通过各向异性导电材料连到输入-输出终端部分的电极上。各向异性导电材料是由树脂和直径几十到几百μm的导电颗粒组成的，颗粒表面镀有Au等。导电颗粒将输入-输出端部分的电极与形成在FPC中的布线电连接。
如果必要，光学薄膜，像由偏振片和相位差片组成的圆偏振片可以被提供，IC芯片可以被安装。
根据上述步骤，连接FPC的组件型发光器件被完成了。
再者，当全彩色显示的时候，本实施例的象素部分中的等效电路图被示于图8中。图8中参考标号701对应于图7的开关TFT403，参考标号702对应于电流控制TFT 404。显示红光到电流控制TFT 404的漏极区的OLED 703R与象素连接，阳极侧电源线R706R被制造在源区中。再者，阴极侧电源线700被制造在OLED 703R中。再者，显示绿光到电流控制TFT的漏区的OLED 703G与象素连接，阳极侧电源线G706G被制造在源区中。再者，显示兰光到电流控制TFT的漏极区的OLED 703B与象素连接，阳极侧电源线B706B被制造在源区中。不同电压被加到每个象素上，象素具有根据EL材料的不同的颜色。为了减小沟道电导gd，沟道长度做得较长，使得用比传统情况高的栅极电压驱动到接通状态。
在本实施例中，作为一种显示驱动方法，分时灰度标驱动方法是线性连续驱动方法的一种。为了输入一个图象信号到源极布线，模拟信号和数字信号两者都可被使用。驱动电路等可以合理的根据图象信号来进行设计。
[实施例2]
本实施例示出一个顶视图(图5和6)，它是实施例1中象素部分的局部放大图，部分与图5和6不同的顶视图示于图13A和13B中。
图13A是与图6对应的顶视图，相同的部分用相同的符号标示。图13A是半导体层1102的例子，它具有不同的图案形状，代替了图6中所示的半导体层102。在本实施例中，半导体层1102是曲折的。如图13A所示，沟道长L×沟道宽W与图6相同，即500μm×4μm。除了半导体层1102具有不同的图案形状外，图13A与实施例1相同，因此，其它解释可以参照实施例1。
图13B示出了另一个不同的顶视图。对应于图6的相同部分用相同的符号标示。图13B示出了一个具有不同图案形状的半导体层1202它代替图6中所示半导体层102，电极1200代替电极100。图13B中沟道长度是165μm。除了半导体层1202和电极1200具有不同的图案形状外，图13B与实施例1相同，所以其它解释可以参照实施例1。
本实施例可以和实施例模式或实施例1结合。
[实施例3]
通过实施例1或2获得的组件型发光器件(也称为EL组件)的顶视图和截面视图已经被解释。
图14A是EL组件的顶视图，图14B是沿图14A的A-A’线截取的横截面视图。在图14A中，基底绝缘膜501形成在衬底500(例如是耐热玻璃)上，象素部分502，源驱动电路504，栅极驱动电路503形成在它上面。这些象素部分和驱动电路可以由实施例1或2获得。
标号518是有机树脂，参考标号519是保护膜，象素部分和驱动电路用有机树脂518盖住，有机树脂518被保护膜519盖住。此外，覆盖材料用粘结材料可用于密封。覆盖材料可被粘结在剥离之前充作支撑介质。
发送待输入到源极驱动电路504和栅极驱动电路503的信号的布线508被提供。视频信号，时钟信号等，通过用作外部输入端的软性印刷电路(FPC)的布线508接收。虽然只对FPC被解释，印刷线路板(PWB)可以固定到FPC上。在本说明书中所述发光器件也包括发光器件主件和FPC，或连到主件的PWB的组合。
其次，在图14B的截面视图中所见本实施例的结构将被描述。基底绝缘膜501被提供在衬底500上，象素部分502和栅极驱动电路503形成在绝缘膜501上。象素部分502由电流控制TFT 511，和一组包括连接到电流控制TFT 511的漏极的象素电极512的象素构成。栅极驱动电路503用CMOS电路制成，它包括n沟道TFT 513和p沟道TFT 514的组合。
在这些电路中(包括TFT 511，513和514)的TFT可以按照实施例1的n沟道TFT和p沟道TFT制造。
每个象素电极512起发光元件的阴极的作用。触排515形成在象素电极512的相反端。有机化合物层516和光发射件的阳极517形成在象素电极512上。
有机化合物层516(发光层和载流子移动引起发光层)具有一个发光层和一个电荷输运层和电荷注入层的自由组合。例如，低分子量有机化合物材料或高分子量有机化合物材料被用于制成有机化合物层。有机化合物层516可以是通过单重态激发而发光的发光材料制成的薄膜(荧光)(单重态化合物)或是通过三重态激发而发光的发光材料制成的薄膜(磷光)(三重态化合物)。无机材料，例如碳化硅可以用于电荷传输层和电荷注入层。已知的有机材料和无机材料可以被采用。
阳极517也起所有象素公用连接布线的作用。阳极517通过连接布线508电连接到FPC 509。象素部分502中包含的所有器件和栅极驱动电路503被阳极517，有机树脂518和保护膜519覆盖。
最好是，对于可见光具有最高透明度或半透明度的材料用于作为密封材料518。同时，密封材料518最好是能最高效地限制水和氧气的渗透。
最好是在密封材料518的表面(暴露的表面)上提供由DLC膜制造的保护膜519，如图14A和14B所示，这是在发光器件完全被密封材料518盖住以后进行的。保护膜可以提供在整个表面上，包括衬底的背表面。在这种情况下，必须小心，以避免保护膜形成在外部输入端(FPC)被提供的区域上。为了避免膜形成在外部输入端区域上，掩模可以被使用，或者端部区可以用一个带，例如是Teflon带(指示标记)，作为CVD设备中的掩模带覆盖。为了形成保护膜519，氮化硅膜，DLC膜，或AINxOy膜可以被采用。
发光器件被封装在上述具有保护膜519的结构中以便使发光器件与外部完全隔离，以防止通过氧化作用损坏有机化合物层的物质，例如水和氧气从外部进入发光器件。因此，高可靠性的发光器件可以被获得。
另一种装置是可以想象的，其中象素电极被用作阴极，有机化合物层和具有透射率性质的阳极联合形成，以便在图14中指示的方向的相反方向中发射光。图15是这种装置的一个例子。这个装置在与图14相同的顶视图中被解释，并因此将仅参考横截面视图予以描述。
图15的横截面视图中所示结构将被描述。绝缘膜610形成在膜衬底600上，象素部分602和栅极侧驱动电路603形成在绝缘膜610上。象素部分602通过多个包括一个电流控制TFT 611的象素和一个电连接到电流控制TFT 611的漏极的象素电极612形成。栅极侧驱动电路603是用CMOS电路形成，它是n沟道TFT 613和p沟道TFT 614的组合。
这些TFT(611，613，614等)可以用和实施例1的n-沟道TFT和P-沟道TFT相同方式制造。
象素电极612起一个发光元件的阳极的作用。触排615形成在象素电极612的相反端，有机化合物层616和发光元件的阴极617被形成在象素电极612上。
阴极617也起连接所有象素的公共布线元件的作用，它经连接布线608与FPC 609电连接。所有包含在象素部分602中的元件和栅极侧驱动电路603都被阴极617，有机树脂618和保护膜619覆盖。覆盖件620通过粘合剂与元件层结合。一个凹槽形成在覆盖元件中，干燥剂被放在里面。
在图15所示的装置中，当有机化合物层和阴极一起形成的时候，象素电极被用作阳极，从而光在图15的箭头方向中被发射出来。
当顶栅TFT通过举例方法被描述的时候，本发明可以应用而不考虑TFT的结构。例如，本发明可用于底栅(反交错结构)TFT和交错结构TFT。
[第四实施例]
通过实施本发明，具有OLED的各种组件的所有电子设备就被完成(有源矩阵EL组件)。
下面给出这些电子设备：摄象机，数字照相机；头戴显示器(护目型显示器)；汽车导航系统，投影仪；汽车立体声系统，个人计算机，便携信息终端(移动计算机，移动电话或电子图书等)等等。这些例子示于图16和17中。
图16A是一个个人计算机，它包括，一个主体2001，一个图象输入部分2002，一个显示部分2003，一个键盘2004等。
图16B是一个摄象机，它包括，一个主体2101，一个显示器2102，一个声音输入部分2103，一个操作开关2104，一个电池2105和一个图象接收部分2106等。
图16C是一个移动计算机，它包括：一个主体2201，一个象机部分2202，一个图象接收部分2203，一个操作开关2204，和一个显示部分2205等。
图16D是一个护目型显示器，它包括，一个主体2301，一个显示器部分2302，一个臂部分2303等等。
图16E是一个使用录有节目的记录媒介的播放机(以后称作记录媒介)，它包括，一个主体2401，显示部分2402，扬声器部分2403，记录媒介2404，操作开关2405等。该设备使用用于记录媒介的DVD(数字多用途盘)，CD等，它可以实行音乐欣赏，电影欣赏，游戏和用于互联网。
图16F是数字照相机，它包括，主体2501，显示器部分2502，取景器2503；操作开关2504，图象接收部分(图中未示出)等。
图17A是一个移动电话，它包括，主体部分2901，声音输出部分2902，声音输入部分2903，显示的部分2904，操作开关2905，天线2906，图象输入部分(CCD，图象传感器等)2907等。
图17B是一个便携图书(电子图书)，它包括，主体3001，显示器部分3002和3003，记录媒介3004，操作开关3005，天线3006等。
图17C是一显示器，它包括，主体3004；操作开关3005和开线3006等。
此外，图17C中所示显示器具有一个小的和中间尺寸或大尺寸的屏幕，例如是5到20英寸。再者，为了按这种尺寸制造显示器部分，最好是用一米长的衬底全套印制成批生产。
如上所述，本发明的可应用的范围极其广大，本发明可被应用于各领域的电子设备。注意，本实施例的电子器件，可通过实施例1至3的结构的任意组合来达到。
根据本发明，在多个TFTS被安排的象素部分中，在提供电流给OLED的TFTS中，不仅接通电流的简单离散而且其归一化离散可以被减少，结果使具有OLED的显示器的亮度的离散减小。
再者，根据本发明，即使当在TFT制造过程中，例如激光等照明条件中的离散被引起，在TFTS之间的电特性的离散可以被减小。
还有，根据本发明，除了在各个TFTS之间的离散减小以外，由于图型化和热处理使EL层的面积收缩引起的OLED本身的离散也可以被减小。
再者，根据本发明，除了在各TFTS之间的离散减小以外，即使当OLED由于某种原因被损坏，流过OLED的电流可以保持恒定，结果是保持了恒定的亮度。
再有，根据本发明，由于TFT的电容Cox的部分故意用作保持电容，象素结构的简化和开口面积比的提高可以获得。

Claims (13)

1、一种具有发光元件的发光器件，该发光元件包括：
阴极；
与阴极接触的有机化合物层；和
与有机化合物层接触的阳极；
其中和发光元件相连的TFT的沟道长度L是100μm或更长。
2、如权利要求1的发光器件，其中该TFT的沟道宽度W与其沟道长度L的比是0.1到0.01。
3、如权利要求1的发光器件，其中连接到发光元件的该TFT是p沟道型TFT或n沟道型TFT。
4、如权利要求1的发光器件，其中连接到发光元件的该TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth之和大于栅压Vg的范围内，具有从0到1×10-8S的沟道电导gd。
5、如权利要求1的发光器件，其中连接到发光元件的该TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth之和大于栅压Vg的范围内，具有从0到5×10-9S的沟道电导gd。
6、如权利要求1的发光器件，其中发光器件被组合在选自由个人计算机、摄象机、移动计算机、护目型显示器、记录媒介、数字式照相机、移动电话和显示器的组成的组中选出的电子设备中。
7、根据权利要求1的发光器件，其中该TFT包括具有插入在至少一对杂质区之间的沟道形成区的硅膜。
8、一种发光器件，包括：
发光元件，它包括阴极，与阴极接触的有机化合物层，与有机化合物层接触的阳极；
连接到发光元件的TFT，
其中该TFT包括：
半导体层，它包括矩形形状的沟道区和至少一对杂质区；
一形成在矩形形状沟道区上的栅绝缘膜；
一形成在栅绝缘膜上的栅电极，
其中矩形形状沟道区的沟道长度L是100μm或更长。
9、根据权利要求8的发光器件，其中连接到发光元件的该TFT是p沟道型TFT或n沟道型TFT。
10、根据权利要求8的发光器件，其中连接到发光元件的该TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth之和大于栅压Vg的范围内，沟道电导gd是从0到1×10-8S。
11、根据权利要求8的发光器件，其中连接到发光元件的TFT，在源-漏电压Vd和阈值电压Vth之和大于栅压Vg的范围内，沟道电导gd是从0到5×10-9S。
12、根据权利要求8的发光器件，其中，发光器件组合在选自由个人计算机、摄象机、移动计算机、护目型显示器、记录媒介、数字照相机、移动电话和显示器的组成的组中选择的电子设备中。
13、根据权利要求8的发光器件，其中该TFT包括具有插入在至少一对杂质区之间的沟道形成区的硅膜。
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