專利名稱：發(fā)光設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，該發(fā)光元件具有一在一對電極之間包含有機化合物的層，并能夠通過接收一電場發(fā)出熒光或冷光。本說明書中涉及到的發(fā)光設(shè)備是一種圖像顯示設(shè)備，發(fā)光設(shè)備或光源。此外，下面所述的也包含在發(fā)光設(shè)備的實例中一模塊，其中一連接器，例如，一柔性印刷電路(FPC)，或一磁帶自動粘合(TAP)磁帶，或一磁帶托架組件(TCP)裝配在發(fā)光元件上；一模塊，其中一印刷接線板設(shè)置在TAP磁帶或TCP頂端上；和一模塊，其中集成電路(IC)以玻璃芯片(COP)的形式直接安裝在發(fā)光元件上。
背景技術(shù)：
發(fā)光元件是一種通過接收電場發(fā)出光的元件。據(jù)說其發(fā)光機構(gòu)是基于以下方面通過將一電壓作用于一至少包括一個夾在電極之間的有機化合物的層上，從陰極注射的電子和從陽極注射的空穴在至少包括一個有機化合物的層中重新結(jié)合以形成激發(fā)狀態(tài)的分子(此下文稱之為“分子激活子”)；當分子激活子退回其基態(tài)時就發(fā)射出能量。
由有機化合物形成的這種分子激活子可以是單峰激活子狀態(tài)或三重峰激活子狀態(tài)。在本說明書中，發(fā)光(即，光發(fā)射)正是基于這兩種狀態(tài)中的任一種作用而形成的。
在這樣的發(fā)光元件中，其至少包括一個有機化合物的層通常是由厚度小于1μm的薄膜形成的。該發(fā)光元件是一種自發(fā)光型元件，其中至少包括一有機化合物的層自身能夠發(fā)光。因此，就無需在常用液晶顯示器中使用的背光。結(jié)果是，該發(fā)光元件具有一個非常好的優(yōu)點是它能被制造為一個薄的發(fā)光結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)在至少包括一個有機化合物的層中載流子的遷移率，從載流子的注射到其在至少包括一個有機化合物厚度大約為100至200nm的層中重新結(jié)合的時間大約是幾十微秒。直到發(fā)光的時間，它包括從載流子的重新結(jié)合到發(fā)光的步驟，是一個按微秒或更小排列的時間。因此，該發(fā)光元件還具有一個優(yōu)點，即其響應(yīng)是非常迅速的。
該發(fā)光元件作為下一代平板顯示元件是由于具有結(jié)構(gòu)較薄，重量輕，高響應(yīng)性和直接低壓驅(qū)動的特性而備受矚目。該發(fā)光元件的可見度比較好，因為該發(fā)光元件是一種自發(fā)光型的和較寬的視角。因此，該發(fā)光元件可被認為是一種使用便攜式裝置顯示屏的有效元件。
在通過將這樣的發(fā)光元件排列成矩陣形式而形成的發(fā)光設(shè)備中，可以使用稱之為無源驅(qū)動(簡單矩陣型)和有源矩陣驅(qū)動(有源矩陣型)的驅(qū)動方法。但是，在像素密度增加的情況下，由于能夠獲得低壓驅(qū)動，因此可以認為其中開關(guān)適于每個像素(或每個圓點)的有源矩陣型更有益。
而且，作為如圖17所示的一種有源矩陣型發(fā)光設(shè)備，它具有發(fā)光元件1707，其中襯底1701上的TFT1705和陽極1702電連接，一至少包括有機化合物1703的層形成在陽極1702上，和一陰極1704形成在至少包括有機化合物1703的層上。此外，作為發(fā)光元件1707中的陽極材料，為了使空穴注射平滑，就使用較大功函數(shù)(work function)的導電材料，可透光的導電材料，如ITO(銦錫氧化物)和IZO(銦鋅氧化物)可用作能夠?qū)崿F(xiàn)實際性能的材料。在發(fā)光元件1707的有機發(fā)光層1703中產(chǎn)生的光通過陽極1702射向TFT1705是一種發(fā)光的最佳結(jié)構(gòu)(此下文稱之為底端發(fā)射)。
但是，在底端發(fā)射結(jié)構(gòu)中，即使試圖提高分辨率，TFT和布線也會由于其排列結(jié)構(gòu)而受到干擾。因此，就會產(chǎn)生孔徑比受到限制的問題。
在近些年，已設(shè)計出一種光從陰極側(cè)向上發(fā)射(此下文稱之為頂端發(fā)射)的結(jié)構(gòu)。在未經(jīng)審查的專利出版物No.2001-43980中揭示了一種有關(guān)頂端發(fā)射的發(fā)光元件。在頂端發(fā)射型的情況下，孔徑比能比底端發(fā)射型的孔徑比擴大，這樣就能形成可獲得較高分辨率的發(fā)光元件。
但是，在頂端發(fā)射型的發(fā)光設(shè)備的情況下，如果透光的陽極材料與通常使用的一樣，那么光不僅可從陰極側(cè)發(fā)射而且還可以從陽極側(cè)發(fā)射，因此就降低了發(fā)光效率。
如果要形成對從陽極發(fā)射出的光具有光抑制效應(yīng)的膜，就必須增加不少于一個的制造步驟。
而且，如果陽極是通過使用具有光抑制效應(yīng)的金屬材料形成的，就無需其它的制造步驟。但是，這些材料比常用的ITO具有較小的功函數(shù)和花費更多的材料成本。在使用陽極金屬材料的情況下，與ITO相比較陽極和有機化合物的粘附力就會受到破壞。

發(fā)明內(nèi)容
在頂端發(fā)射型的發(fā)光元件的制造步驟中，本發(fā)明提供一種提高發(fā)光元件的發(fā)光效率而不會損壞常用陽極材料特性的方法。
本發(fā)明的特征在于具有較大功函數(shù)和光屏蔽能力的導電膜用作發(fā)光元件的陽極材料。
在本說明書中，具有光屏蔽能力的膜是指該膜允許可見光以小于10％的透射率傳輸。通過使用光屏蔽導電膜作為陽極材料，在制造有源矩陣發(fā)光設(shè)備中發(fā)光元件的陽極能夠在將陽極與驅(qū)動發(fā)光元件的薄膜晶體管(此下文稱之為TFT)相電連接的電線形成時而同時形成。因此，本發(fā)明的特征在于省略了形成光屏蔽薄膜等的過程，而此過程在現(xiàn)有技術(shù)中是使用透明導電膜時所必須的。本說明書中導電膜是涉及一種電阻率為1×10-2Ωcm或更小的薄膜。
本發(fā)明中所使用的陽極材料的功函數(shù)等于或大于現(xiàn)有技術(shù)中用作陽極材料的ITO或IZO的功函數(shù)。通過使用這種陽極材料，更能夠提高陽極的空穴的注射。而且，對于傳導性來說，該陽極材料的電阻率比ITO的小。因此它能夠?qū)崿F(xiàn)如上述電線所述的功能，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠降低發(fā)光元件中的驅(qū)動電壓。
此外，本發(fā)明中所使用的陽極材料在疊壓成一個至少包括有機化合物的層時在粘附性上優(yōu)越于由光屏蔽導電金屬膜形成的陽極。照此推測，這是因為本發(fā)明的陽極材料是一種如包含金屬的氮化物或碳化物(此下文稱之為金屬化合物)的化合物，包含在金屬化合物中的氮或碳是用包含在有機化合物中的碳，氧，氫或氮局部形成共價鍵。由此可得出這樣的結(jié)論，在發(fā)光設(shè)備的制造過程中，就薄膜形成方面來說，在由金屬化合物組成的陽極上形成至少包括一有機化合物的層優(yōu)越于在由金屬薄膜形成的陽極上形成至少包括一有機化合物的層。
此處揭示本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)是一具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層的發(fā)光設(shè)備，其特征在于至少包括有機化合物的層插入在陽極和陰極之間，陽極是由金屬化合物形成。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層的發(fā)光設(shè)備，其特征在于至少包括有機化合物的層插入在陽極和陰極之間，作為金屬化合物的陽極包含屬于周期表中第4，5或6簇的元素。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層的發(fā)光設(shè)備，其特征在于至少包括有機化合物的層插入在陽極和陰極之間，作為金屬化合物的陽極包含屬于周期表中第4，5或6簇元素的氮化物或碳化物。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一具有設(shè)置在絕緣表面上的TFT和發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，其特征在于該發(fā)光元件具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層，TFT與陽極相電連接，陽極由金屬化合物形成。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一具有設(shè)置在絕緣表面上的TFT和發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，其特征在于該發(fā)光元件具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層，TFT與陽極相電連接，作為金屬化合物的陽極包含屬于周期表中第4，5或6簇的元素。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一具有設(shè)置在絕緣表面上的TFT和發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，其特征在于該發(fā)光元件具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層，TFT與陽極相電連接，作為金屬化合物的陽極包含屬于周期表中第4，5或6簇元素的氮化物或碳化物。
在上述結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的特征在于陽極是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料形成。
在上述結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的特征在于陽極是由功函數(shù)為4.7eV或更大的材料形成。
在上述結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的特征在于陽極是由從氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中選取一種而形成。
除了上述結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明的特征在于由金屬化合物形成的陽極具有光屏蔽能力時，陽極的可見透光率小于10％，陰極是由透光導電膜形成，在此情況下，陰極的可見透光率為40％或更大。為了保證陰極40％或更大的透光率，就使用高透光率的導電膜，形成陰極的導電膜制成薄到能使該膜獲得較高傳導性而可驅(qū)動發(fā)光元件的程度。本發(fā)明的特征還在于形成陰極的導電膜是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料形成。
在本發(fā)明中，發(fā)光元件的陽極是由屬于元素周期表中第4，5或6簇中元素的氮化物或碳化物形成。這些金屬化合物的功函數(shù)為4.7eV或更大。這些金屬化合物的功函數(shù)通過臭氧層中紫外線輻射處理(從下文稱之為UV臭氧處理)能夠提高更多。例如，氮化鈦(TiN)的功函數(shù)為4.7eV，它通過UV臭氧處理能夠提高到5.0eV或更大。氮化鉭(TaN)同樣能夠通過UV處理提高其功函數(shù)。常用的光屏蔽陽極材料是屬于元素周期表中第5或6簇的金屬，這些金屬各具有一個小于4.7eV的功函數(shù)。本發(fā)明的陽極材料是由金屬化合物形成，從空穴注射方面來說優(yōu)越于常用的陽極材料。因此本發(fā)明的陽極能夠提高發(fā)光元件的元件特性。
在制造根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備中，陽極是由金屬化合物膜形成的，然后陽極表面可經(jīng)過UV臭氧處理以在陽極上形成一個至少包括有機化合物的層。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，它包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過UV臭氧處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，該方法的特征在于陽極是使用光屏蔽金屬化合物。該光屏蔽金屬化合物特別是涉及屬于元素周期表中第4，5或6簇元素的氮化物或碳化物。
本發(fā)明中使用的金屬化合物的電阻率為1×10-4Ωcm或更大，與電阻率小于1×10-4Ωcm的單組分標準金屬膜相比小了1×10-2Ωcm。但是，金屬化合物的導電率足以形成發(fā)光元件的陽極，因為常用陽極材料的ITO的電阻率為1×10-2Ωcm或更大。
本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備可以是一種具有與TFT相電連接的發(fā)光元件的有源矩陣發(fā)光設(shè)備，和一種無源矩陣發(fā)光設(shè)備。
從本發(fā)明發(fā)光設(shè)備中獲得的光發(fā)射或者是單峰激活光發(fā)射，或者是三重峰激活光發(fā)射，或者是二者的結(jié)合。


在附圖中圖1A和1B是說明本發(fā)明發(fā)光設(shè)備的元件結(jié)構(gòu)的視圖；圖2A至2D是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖3A至3C是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖4是說明本發(fā)明低分子型發(fā)光設(shè)備的元件結(jié)構(gòu)的視圖；圖5是說明本發(fā)明高分子型發(fā)光設(shè)備的元件結(jié)構(gòu)的視圖；
圖6A至6C是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖7A至7C是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖8A和8B是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖9A和9B是說明制造根據(jù)本發(fā)明發(fā)光設(shè)備過程的視圖；圖10A至10D是說明本發(fā)明發(fā)光設(shè)備中元件結(jié)構(gòu)的視圖；圖11A和11B是發(fā)光設(shè)備的像素部分的頂視圖；圖12A和12B3是說明本發(fā)明發(fā)光設(shè)備中元件結(jié)構(gòu)的視圖；圖13A和13B是說明反向交錯排列的TFT結(jié)構(gòu)的視圖；圖14是說明無源矩陣發(fā)光設(shè)備的視圖；圖15是表示通過UV臭氧處理測量功函數(shù)值結(jié)果的視圖；圖16A至16H是表示電器實例的視圖；圖17是表示現(xiàn)有技術(shù)實例的視圖；圖18A和18B是表示測量本發(fā)明發(fā)光元件的元件特性結(jié)果的視圖；和圖19A和19B3是表示測量本發(fā)明發(fā)光元件的元件特性結(jié)果的視圖。
具體實施例[實施例方式]將參考圖1A和1B描述本發(fā)明的實施例方式。本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備具有圖1A所示元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
如圖1A所示，陽極102形成在襯底101上。至少包括一有機化合物103的層與陽極102形成接觸，陰極104與至少包括一有機化合物103的層形成接觸。空穴從陽極102注射到至少包括一有機化合物103的層中，電子從陰極104注射到至少包括一有機化合物103的層中?？昭ê碗娮釉谥辽侔ㄒ挥袡C化合物103的層中重新結(jié)合，以便層103能夠發(fā)出光。
除了發(fā)光層外，至少包括一有機化合物103的層還設(shè)有從具有不同載流子功能的層，如空穴注射層，空穴傳輸層，阻擋層，電子傳輸層和電子注射層中選擇的一層或多層。這些層相互緊挨疊加以形成至少包括一有機化合物103的層。
在包括有機化合物103的層中，在空穴注射層，空穴傳輸層，電子傳輸層和電子注射層中可使用無機材料。例如，無機材料可以是像碳的金剛石(DLC)，Si，Ge，或這些元素結(jié)合形成的氧化物或氮化物。元素如P，B，N等可與無機材料適當?shù)負诫s。而且，該無機材料可以是與堿金屬或堿土金屬相結(jié)合的氧化物，氮化物，或者是由這些金屬至少與Zn，Sn，V，Ru，Sm，和In結(jié)合組成的化合物或合金。
上述材料是一個例子，發(fā)光體可以通過適當疊壓下面的作用層而形成；空穴注射傳輸層，空穴注射層，電子注射傳輸層，電子傳輸層，發(fā)光層，電子阻擋層和空穴阻擋層，它們是通過無機材料而形成的。此外，也可以形成這些層相結(jié)合的混合層或混合接合處。
陽極102是由光屏蔽金屬化合物而形成。陰極104是由透光導電膜而形成，透光率為40％或更大。因此，從至少包括一有機化合物103層中發(fā)出的光經(jīng)過陰極104傳輸，傳向外部。
在本實施例的方式中，金屬化合物涉及屬于元素周期表中第4，5或6簇金屬元素的氮化物或碳化物。最好是，該金屬化合物是從由氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中進行選擇。
該金屬化合物的功函數(shù)為4.7eV或更大。例如，氮化鈦(TiN)的功函數(shù)為4.7eV。該金屬化合物的功函數(shù)可以通過臭氧層中紫外線的輻射處理(UV臭氧處理)或通過等離子處理而提高更多。圖15表示測量功函數(shù)相對于UV臭氧處理時間變化的結(jié)果視圖。此處的功函數(shù)是在空氣中通過使用“光電子分光鏡AC-2”的光電子分光鏡，一種RIKENKEIKICO，LTD的產(chǎn)品進行測量的。圖15表示氮化鈦的功函數(shù)通過6分鐘的UV臭氧處理從4.7eV增加到5.05eV。在氮化鉭中也能觀測到相同功函數(shù)的增加。
與此對比的是，單組份的金屬鎢(W)即使通過UV臭氧處理也顯示出功函數(shù)幾乎沒有變化。該結(jié)果表明UV臭氧處理對增加單組份金屬的功函數(shù)沒有影響，但是能夠單獨增加本發(fā)明金屬化合物的功函數(shù)。
圖1B表示有源矩陣發(fā)光設(shè)備，其中形成在襯底101上的TFT105和發(fā)光元件106相互形成電連接。
在制造圖1A所示的具有發(fā)光元件的有源矩陣發(fā)光設(shè)備時，電線107的形成能夠?qū)㈦娦盘栞斎虢oTFT105源極和漏極中的一個，和將信號從源極和漏極中的另一個中輸出。
在本實施例的模式中，陽極102可兼用作電線。與圖1A中所示的相同，至少包括一有機化合物103的層和陰極104層疊在陽極上以完成發(fā)光元件106。
現(xiàn)在，參考附圖2A至3C將對根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣發(fā)光設(shè)備的制造方法作出描述。
在圖2A中，TFT202形成在襯底201上。襯底201具有透光率，襯底201使用玻璃襯底。也可以使用石英襯底代替。TFT202用公知的方法形成，TFT202至少具有一柵電極203，一源極區(qū)205，一漏極區(qū)206和一溝道形成區(qū)207。一柵極絕緣膜204插入柵電極203和區(qū)域205，206和207之間。溝道形成區(qū)207在源極區(qū)205和漏極區(qū)206之間形成。
如圖2B所示，厚度為1至2μm的夾層絕緣膜208覆蓋TFT202。在夾層絕緣膜208上形成開口，然后光屏蔽金屬化合物的薄膜(此下文稱之為金屬化合物膜209)通過濺射形成在夾層絕緣膜208上(圖2C)。夾層絕緣膜的材料是一包含硅的絕緣膜，如二氧化硅膜，氮化硅膜或氧氮化硅膜。夾層絕緣膜可以是有機樹脂膜如聚酰亞胺膜，聚酰胺膜，丙烯酸膜(包括光敏聚烯酸膜)，或BCB(三氯甲苯)膜。
為了形成金屬化合物膜209，可以使用屬于元素周期表中第4，5或6簇金屬元素的氮化物或碳化物。最好是，該金屬化合物膜通過使用氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬或碳化鉬而形成。
下面，如圖2D所示，金屬化合物膜209經(jīng)過圖案處理以形成與TFT202相電連接的電線211。同時，在本發(fā)明中形成作為兼作電線的陽極210。因此該電線和陽極能夠同時形成，省略了形成陽極的制造步驟。
圖案的形成或者可以使用干蝕刻，或者使用濕浸。
接著，形成絕緣層212以覆蓋如圖3A所示的陽極之間的孔隙。用于形成夾層絕緣膜208的材料可用于形成該絕緣層。最好是，這些絕緣層的厚度每個都為1至2μm。
其次，至少包括一有機化合物213的層形成在陽極210上(圖3B)。至少包括一有機化合物213層的材料可以是公知的基于低分子，高分子，或中間分子的有機化合物?；谥虚g分子的有機材料限定為沒有升華特性或溶解特性的有機化合物的聚合體(最好是，反應(yīng)分子數(shù)為10或更小的聚合體)，或者為一種分子鏈長度是5μm或更小(最好是50nm或更小)的有機化合物。
陰極214形成在至少包括一有機化合物213的層上以能完成發(fā)光元件215。在本實施例方式中，在至少包括一有機化合物213層中產(chǎn)生的光從陰極側(cè)214發(fā)出，因此陰極214的可見透光率最好40％或更大(圖3C)。
陰極214的最佳材料是一種能夠提高來自陰極214電子注射的具有較小功函數(shù)的材料。例如，可單獨使用一種堿金屬或堿土金屬，或者與其它材料相結(jié)合以形成一疊片或形成一合金。
這里一頂端柵極TFT用作描述中的舉例。但是，沒有特別的限制，本發(fā)明還可適用一底端柵極TFT，一前交錯排列的TFT，或其它TFT結(jié)構(gòu)。
由于具有這種結(jié)構(gòu)，通過在至少包括一有機化合物213層中的載流子重新結(jié)合發(fā)出的光能夠有效地從陰極214側(cè)發(fā)出而不必讓光從陽極210側(cè)發(fā)出。
通過使用下面的實施例對本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)作出更詳細的描述。
下面將描述本發(fā)明的實施例。
本實施例參考圖4對本發(fā)明發(fā)光設(shè)備中的發(fā)光元件的元件結(jié)構(gòu)作出詳細的描述。更具體的說，將描述基于低分子化合物用于至少包括一有機化合物213層的元素結(jié)構(gòu)。
正如實施例方式所述，陽極401由一光屏蔽金屬化合物膜形成。本實施例中的陽極401是一種與圖3C中的TFT202相電連接的電極，它通過濺射成110nm的厚度由TiN而形成。這里使用的濺射可以是二極管濺射，離子束濺射，相對目標濺射等。
至少包括一有機化合物402的層形成在陽極401上。首先，形成一具有提高陽極空穴注射功能的空穴注射層403。本實施例中的空穴注射層403是厚度為30nm的銅鈦菁(Cu-Pc)膜。這里使用氣化形成薄膜。
其次，空穴傳輸層404由一具有優(yōu)越空穴傳輸能力的材料形成。這里，層404通過氣化為厚度40nm由4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)二苯(此下文稱之為α-NPD)而形成。
然后形成一發(fā)光層405。在本實施例中，空穴和電子在發(fā)光層405中重新結(jié)合而發(fā)出光。該發(fā)光層405是通過作為空穴傳輸主要材料的雙咔唑-聯(lián)二苯(此下文稱之為CBP)和是發(fā)光有機化合物的三羧甲基氨基甲烷(2-苯基吡啶)銥(此下文稱之為Ir(ppy)3)共同氣化而形成。層405的厚度為30nm。
接著形成阻擋層406。阻擋層406也稱之為空穴阻擋層，它能夠防止未參與重新結(jié)合的無效電流在注射到發(fā)光層405中的空穴偶然流過電子傳輸層和到達陰極時而流入。在本實施例中，浴銅靈(此下文稱之為BCP)通過氣化為10nm的厚度沉淀到薄膜中作為阻擋層406。
最后，形成電子傳輸層407以完成至少包括一具有疊層結(jié)構(gòu)的有機化合物402的層。電子傳輸層407是由能夠接收電子和傳輸電子的材料形成。在本實施例中，電子傳輸層407通過氣化為40nm的厚度由三羧甲基氨基甲烷(8-quinolinolate)鋁(此下文稱之為Alq3)而形成。
其次，形成陰極408。在本發(fā)明中，陰極408是一種允許從至少包括一有機化合物402層發(fā)射出的光進行傳輸?shù)碾姌O，因此它是由透光材料形成。陰極408還可以是一種將電子注射入至少包括一有機化合物402的層中的電極，因此，它必須由較小功函數(shù)的材料形成。為了使陰極功函數(shù)較小，本實施例使用2nm厚的堿土金屬氟化物的氟化鈣(CaF)膜。在此薄膜上，為了提高陰極408的導電性能層疊一20nm厚具有高導電性能的鋁膜(Al)。因此該陰極408具有一層疊結(jié)構(gòu)。
在本實施例中，具有較小功函數(shù)的材料和高導電性能的材料相層疊以提高陰極的功能，同時該層疊結(jié)構(gòu)做成薄度為10至30nm以保證陰極40％或更大的透光率。但是，該陰極不必做成較薄，只要所使用的材料能夠提供作為陰極的足夠功能，和能夠保證40％或更大的透光率。
圖18A和18B表示測量對于至少包括一有機化合物層使用基于低分子有機化合物的發(fā)光元件的元件特性的結(jié)果。該發(fā)光元件具有一陽極，其中鈦(Ti)膜和是光屏蔽金屬化合物的TiN膜相互層疊，和一至少包括一有機化合物的層，該層中Cu-Pc膜，α-NPD膜，和Alq3膜相互層疊，和一陰極，其中氟化鋇(BaF2)膜和鋁膜相互層疊。這里光屏蔽金屬化合物膜是經(jīng)過UV臭氧處理的TiN膜。圖18A表示一種該發(fā)光元件相對于電壓的亮度特性。圖18B表示一種該發(fā)光元件相對于電壓的電流特性。
圖18A和18B中的結(jié)果顯示充分用作載流子注射型元件的發(fā)光元件是一種在光發(fā)射開始(1cd/m2)時驅(qū)動電壓為5v或更低，電壓作用時能流過足夠大的電流，陽極使用TiN的元件。
準備一種與圖18A和18B中的一個具有相同元件結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。該發(fā)光元件使用經(jīng)過等離子處理過的TiN光屏蔽金屬化合物膜。圖19A和19B表示測量這種發(fā)光元件元素特性的結(jié)果。圖19A表示該發(fā)光元件相對于電壓的亮度特性。圖19B表示該發(fā)光元件相對于電壓的電流特性。
這里等離子處理使用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)。更具體的說，在處理室中，位于該處理室頂端部分的石英板上的天線線圈通過匹配箱與ICP RF電源相連接，與天線相對的電極(較低的電極)也通過另一個匹配箱與Bias RF電源相連接。光屏蔽金屬化合物膜的TiN膜形成在襯底的表面上，該襯底位于等離子處理的處理室中的較低電極上。
該等離子處理可使用如N2，O2，Ar，BCl，和Cl2中的一種氣體或多種氣體的結(jié)合。對于圖19A和19B所示的元件來說，BCl的流動速率設(shè)定為60sccm，Cl2的流動速率設(shè)定為20sccm。將100W的RF功率從Bias RF電源輸出給較低的電極，450W的RF功率在1.9Pa大氣壓的情況下輸出給天線線圈以能產(chǎn)生等離子和對TiN膜表面執(zhí)行等離子處理。表面等離子處理的時間長度最好5至60秒。在圖19A和19B所示的發(fā)光元件的情況下，該處理持續(xù)10秒。
圖19A表示該發(fā)光元件相對于電壓的亮度特性。圖19B表示該發(fā)光元件相對于電壓的電流特性。
在此情況下，與經(jīng)過UV臭氧處理的元件相同，光發(fā)射開始(1cd/m2)時驅(qū)動電壓為5v或更低，電壓作用時能流過足夠大的電流，此外，在驅(qū)動電壓為15v時，發(fā)光亮度達到3000cd/m2或更大。因此，可以斷定該元件特性通過等離子處理可提高更多。[實施例2]在本實施例中，將參考附圖5詳細描述本發(fā)明的其中一個發(fā)光設(shè)備的元件結(jié)構(gòu)。特別是，描述通過使用高分子化合物形成至少包括一有機物層的元件結(jié)構(gòu)。
正如實施例方式中所述，陽極501是由具有光阻效應(yīng)的金屬化合物膜形成。
在本實施例中，如圖3所示，陽極501與TFT202形成電連接，它通過使用濺射方法由110nm厚度的TaN形成。作為本實施例中使用的濺射方法，可以是兩極濺射方法，離子束濺射方法，相對目標濺射方法等。
在本實施例中，形成在陽極501上至少包括一有機化合物502的層具有一組成空穴傳輸層503和發(fā)光層504的疊層結(jié)構(gòu)。而且，至少包括一有機化合物502的層是通過使用高分子有機化合物而形成的。
空穴傳輸層503通過使用聚乙烯(3，4-ethylene dioxythiopene)，此下文稱之為PEDOT和受體材料的聚苯乙烯磺酸，(此下文稱之為PSS)或聚苯胺，此下文稱之為PANI，和樟腦磺酸，此下文稱之為CSA而形成。這種材料可做成一種水溶液，因為這種材料是水溶性的，然后該水溶液通過任何涂層方法作用以形成薄膜。在本實施例中，由PEDOT和PSS制成的薄膜形成30nm的厚度作為空穴傳輸層503。
發(fā)光層504可以是聚乙烯p-次苯基次亞乙烯基，聚乙稀p-次苯基，聚噻吩或聚芴類型的一種材料而形成。
作為聚p-次苯基次亞乙烯基材料，可使用下面的材料聚乙烯(p-次苯基次亞乙烯基)，此下文稱之為PPV，或聚乙烯[2-(2’-亞乙二氧基)-5-甲氧基-1，4-次苯基次亞乙烯]，此下文稱之為MEH-PPV，上述每種材料可發(fā)出橙色光；聚乙烯[2-(dialkoxyphenyl)-1，4-次苯基次亞乙烯]，此下文稱之為ROPh-PPV，它可發(fā)出綠光，等等。
作為polyparaphenylene型材料，可使用下面的材料聚乙烯(2，5-dialkoxy-1，4-phenylene)，此下文稱之為RO-PPP，聚乙烯(2，5-dihexoxy-1，4-phenylene)，每種材料可發(fā)出藍光，等。
作為polythiophene型材料，可使用下面的材料聚乙烯(3-alkythiophene)，此下文稱之為PAT，聚乙烯(3-hexythiophene)，此下文稱之為PHT，聚乙烯(3-cyclohexylthiophene)，此下文稱之為PCHT，聚乙烯(3-cyclohexyl-4-methythiophene)，此下文稱之為PCHMT，聚乙烯(3，4-dicyclohexylthiophene)，此下文稱之為PDCHT，聚乙烯[3-(4-octylphenyl)-thiophene]，此下文稱之為POPT，或聚乙烯[3-(4-octylphenyl)-2，2-bithiophene]，此下文稱之為PTOPT，每種材料能發(fā)出紅光，等。
作為polyfluorene型材料，可使用下面的材料聚乙烯(9，9-diakyfluorence)，此下文稱之為PDAF，或聚乙烯(9，9-dioctylfluorence)，此下文稱之為PDOF，每種材料能夠發(fā)出藍光，等。
能夠形成發(fā)光層的上述材料在有機溶劑中是可以溶解的，該溶液通過任何涂層方法作用。這里使用的有機溶劑的試例包括甲苯，苯，綠苯，二氯苯，氯仿，萘滿，二甲苯，二氯甲烷，環(huán)己胺，NMP(N-二甲基-2-吡硌烷酮)，二甲亞砜，環(huán)己酮，二惡烷和THF(四氫呋喃)。
在本實施例中，作為發(fā)光層504由PPV制成的膜形成的厚度為80nm。因此，能夠獲得至少包括一有機化合物502的層，該有機化合物具有一個由電子空穴傳輸層503和發(fā)光層504組成的疊層結(jié)構(gòu)。
接著，形成陰極505。在本發(fā)明中，由于在至少包括有機化合物502的層中產(chǎn)生的光輻射過陰極505，因此就使用透光的材料形成陰極505。而且，由于陰極505將電子注射到至少包括有機化合物502的層中，因此就需要較小功函數(shù)的材料以形成陰極505。然后，在本實施例中，陰極505形成為一種疊層結(jié)構(gòu)，其中為了降低功函數(shù)，堿土金屬的銫(Cs)被沉淀成2nm的厚度，為了提高陰極505的導電性能，具有高導電性能的鋁(aluminum)被沉淀在其中以具有20nm的厚度。
在本實施例中，為了增強陰極的功能，較小功函數(shù)的材料和高導電材料被層疊以形成一個厚度為10至30nm的超薄膜，從而保證獲得40％或更大的透光率。但是，如果形成陰極的材料具有一個作為陰極的合適功能，和40％或更大的透光率，就不必減小薄膜的厚度。[實施例3]在形成元件襯底時，在本實施例中，參考圖6至9詳細描述，在相同襯底上的一種同時形成下列各部分的方法，像素部分和在該像素部分周緣中形成的驅(qū)動電路的TFTs(n-溝道TFT和p-溝道TFT)及與像素部分中TFT形成電連接的發(fā)光元件。注意，在本實施例中，將形成具有實施例方式中所描述結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。
首先，在本實施例中，使用襯底600，它是由玻璃，如用制成粒的#7059玻璃和#1737表示的硼硅酸鋇或硼硅酸鋁制成。注意，作為襯底600，沒有特別的限制襯底是否透光，甚至可使用石英襯底。還可以使用對本實施例的處理溫度具有耐熱的塑料襯底。
然后，由如二氧化硅膜，氮化硅膜或氧氮化硅膜等絕緣膜形成的基底膜601形成在襯底600上。在本實施例中，使用雙層結(jié)構(gòu)作為基底膜601。但是，可使用單層膜或由兩層或更多層絕緣膜組成的疊層結(jié)構(gòu)。作為基底膜601的第一層，氧氮化硅膜601a通過使用SiH4，NH3，和N2O作為反應(yīng)氣體經(jīng)過等離子CVD處理形成10至200nm的厚度。在本實施例中，形成厚度為50nm的氧氮化硅膜601a(成分比為Si＝32％，O＝27％，N＝24％和H＝17％)。
然后，作為基底膜601的第二層，通過使用SiH4，和N2O作為反應(yīng)氣體經(jīng)過等離子CVD處理形成氧氮化硅膜601b以相互層疊而具有50至200nm的厚度(最好100至150nm)。在本實施例中，形成厚度為100nm的氧氮化硅膜601b(成份比為Si＝32％，O＝59％，N＝7％和H＝2％)。
基底膜601的材料，可使用單層或AlON，AlN，AlO等的疊層。
其后，半導體層602至605形成在基底膜601上。半導體層602至605是通過公知的方法(濺射方法，LPVCD方法，或等離子CVD方法)由具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的半導體膜形成，它們經(jīng)過公知的結(jié)晶法(激光結(jié)晶法，熱結(jié)晶法，或使用如鎳的催化劑的熱結(jié)晶法)處理。由此獲得的結(jié)晶半導體膜經(jīng)過圖案處理成所需的形狀以獲得這些半導體層。半導體層602至605形成的厚度為25至80nm(最好為30至60nm)。結(jié)晶半導體膜的材料不會受到特別的限制，但是它最好通過使用硅，鍺化硅(Si1-xGex(x＝0.0001至0.02))合金等形成薄膜。
在本實施例中，55nm厚的非晶硅膜是通過等離子CVD而形成的，然后，含有鎳的溶液放置在非晶硅膜中。對非晶硅膜進行脫氫處理(500℃一個小時)，此后再進行熱結(jié)晶處理(500℃四個小時)。而且，為了提高其結(jié)晶度，進行激光退火處理以形成結(jié)晶硅膜。然后，該結(jié)晶硅膜通過使用光刻法經(jīng)過圖案處理而獲得半導體層602至605。
此外，在形成半導體層602至605前或后，可摻雜少量的雜質(zhì)元素(硼或磷)以控制TFT的閾值。
此外，在結(jié)晶半導體膜是通過激光結(jié)晶方法，受激準分子激光器，YAG激光器和脈沖振蕩型的YVO4激光器或連續(xù)波形氣態(tài)激光器進行制造的情況下。在使用這些激光器的情況下，它適于使用一種從激光振蕩器發(fā)射出的激光通過光學系統(tǒng)聚光為線性光束，并照射到半導體膜上的方法。雖然操作者應(yīng)該正確地選擇結(jié)晶條件，但是在使用激發(fā)激光器的情況下，脈沖振蕩頻率可設(shè)定為300Hz，激光能量密度可設(shè)定為100至400mJ/cm2(通常為200至300mJ/cm2)。在使用YAG激光器的情況下，它適于使用二次諧波設(shè)定一個30至300kHz的脈沖振蕩頻率，激光能量密度設(shè)定為300至600mJ/cm2(通常為350至500mJ/cm2)。然后，被匯聚為線型、寬度為100至1000μm，例如為400μm的激光照射到襯底的全部表面上，此時線性激光的重疊率(疊加率)可設(shè)定為50至90％。
然后形成一柵極絕緣膜607以覆蓋半導體層602至605。該柵極絕緣膜607是通過等離子CVD處理而包含硅的絕緣膜或?qū)⑵錇R射為膜的厚度為40至150nm而形成。在本實施例中，柵極絕緣膜607是通過等離子CVD處理將氧氮化硅膜變?yōu)?10nm的厚度而形成(成份比為Si＝32％，O＝59％，N＝7％和H＝2％)。當然，該柵極絕緣膜607并不局限于氧氮化硅膜，包含其它硅的絕緣膜也可形成為疊層結(jié)構(gòu)的單層。
除此之外，使用氧化硅膜時，它可等離子CVD而形成，其中TEOS(源硅酸四乙酯)和O2在40Pa的反應(yīng)氣壓下相混合，襯底溫度為300至400℃，在0.5至0.8W/cm2的高頻(13.56MHz)功率密度下放電。因此通過在400至500℃連續(xù)熱退火處理制造的氧化硅膜中可獲得與柵極絕緣膜一樣的良好特性。
然后，如圖6A所示，在柵極絕緣膜607上，第一導電膜608和第二導電膜609形成為疊層，厚度分別20至100nm和100至400nm。在本實施例中，由TaN膜制成的厚度為30nm的第一導電膜608和由W膜制成的厚度為370nm的第二導電膜609形成為疊層結(jié)構(gòu)。TaN膜是在包含氮的空氣條件下通過對Ta目標進行濺射而形成的。此外，W膜是通過對W目標實現(xiàn)濺射方法而形成。W膜還可通過使用六氟化鎢(WF6)的熱CVD處理而形成。
無論使用何種方法，對于用作柵電極就必須使該材料具有低電阻，最好是W膜的電阻率設(shè)定成小于或等于20μΩcm。通過使晶粒變大，它就能夠使W膜具有較低的電阻率。但是，在許多雜質(zhì)元素如氧包含在W膜中的情況下，結(jié)晶就會受到抑制和電阻變得較高。因此，在本實例中，通過使用純度為99.9999％的目標的濺射形成具有高純度的W膜，此外，通過充分考慮在膜形成過程中防止氣相中的雜質(zhì)混合在其中，就能夠獲得9至20μΩcm的電阻率。
注意，在本實施例中，第一導電膜608是由TaN形成的，第二導電膜609是由W形成的，但是該材料并不特別局限于此，膜或者可以是從Ta，W，Ti，Mo，Al，Cu，Cr和Nd中選擇的一種元素，或者是由包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料而形成的。此外可使用以摻雜雜質(zhì)元素如磷的多晶硅膜為代表的半導體膜。還可使用包含Ag，Pd，Cu的合金。
此外，還可使用任一種組合物，如第一導電膜608是由鉭(Ta)形成和第二導電膜609是由W形成的組合物，第一導電膜608是由氮化鈦(TiN)形成和第二導電膜609是由W形成的組合物，第一導電膜608是由氮化鉭(TaN)形成和第二導電膜609是由Al形成的組合物，或者是第一導電膜608是由氮化鉭(TaN)形成和第二導電膜609是由Cu形成的組合物，或者是第一導電膜608是由W，Mo，或W和Mo組合形成和第二導電膜609是由Al和Si，或Al和Ti，或Al和Sc，或Al和Nd形成，而且，第三導電膜(未圖示)是由Ti，TiN或Ti和TiN組合形成的組合物。
其次，通過使用光刻法形成由抗蝕劑制成的掩模610至613，為了形成如圖6B所示的電極和電線就要執(zhí)行第一蝕刻過程。第一蝕刻過程是用第一和第二蝕刻條件執(zhí)行的。在本實施例中，作為第一蝕刻條件，使用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻方法，CF4，Cl2和O2的氣體混合物用作蝕刻氣體，氣流速率設(shè)定為25/25/10sccm，等離子是通過在1Pa下將500W RF(13.56MHz)功率作用于線圈狀的電極上而產(chǎn)生的。這里使用三菱電氣工業(yè)有限公司制造的ICP(型號E654-□ICP)干燥蝕刻裝置。150W RF(13.56MHz)功率也可作用于襯底側(cè)(試樣階段)上以能有效地使用一負極自偏壓。
W膜用第一蝕刻條件進行蝕刻，第一導電層的端部形成為一錐體狀。在第一蝕刻條件下，W的蝕刻速率是200.39nm/min，TaN的蝕刻速率是80.32nm/min，W至TaN的選擇率大約為2.5。而且，在第一蝕刻條件下W的錐角大約為26°。
此后，如圖6B所示，第一蝕刻條件改變?yōu)榈诙g刻條件而不必去除由抗蝕劑制成的掩模610至613，CF4和Cl2的混合氣體用作蝕刻氣體，氣流速率設(shè)定為30/30sccm，等離子通過在1Pa下將500W RF(13.56MHz)功率作用于線圈狀的電極上而產(chǎn)生以此執(zhí)行大約15秒的蝕刻過程。一20W RF(13.56MHz)功率也可作用于襯底側(cè)(試樣階段)上以能有效地使用一負極自偏壓。W膜和TaN膜用CF4和Cl2相混合的第二蝕刻條件以相同的順序進行蝕刻。
在第二蝕刻條件下，W的蝕刻速率是58.97nm/min，TaN的蝕刻速率是66.43nm/min。注意，為了進行蝕刻而在柵極絕緣膜上沒有任何剩渣，蝕刻時間可大致延長10至20％。
在第一蝕刻過程中，第一和第二導電層的端部形成具有一個錐體狀，這時由于通過采用具有適當形狀的抗蝕劑掩模作用于襯底側(cè)的偏電壓的效應(yīng)而形成的。錐部的角度可設(shè)定為15°至45°。因此，由第一導電層和第二導電層組成的第一形狀導電層615至618(第一導電層615a至618a和第二導電層615b至618b)是通過第一蝕刻過程形成的。參考標號620表示柵極絕緣膜，沒有被第一形狀導電層615至618覆蓋的柵極絕緣膜區(qū)域經(jīng)過蝕刻制成較薄的厚度，大致為20至50nm。
然后，執(zhí)行第一摻雜過程以將給于n型導電率的雜質(zhì)元素附加給半導體層而無需去除由抗蝕劑制成的掩模(圖6B)。摻雜可通過離子摻雜方法或離子注射方法實現(xiàn)。離子摻雜方法的條件是劑量為1×1013至5×1015原子微粒/cm2，加速電壓為60至100keV。在本實施例中，劑量為1.5×1015原子微粒/cm2，加速電壓為80keV。
作為給于n型導電率的雜質(zhì)元素，使用屬于元素周期表中第15簇的元素，通常為磷(P)或砷(As)。這里使用磷。在此情況下，導電層615至618使掩模變?yōu)榻o于n型導電率的雜質(zhì)元素，以自校準方式形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域621至624。給于n型導電率的雜質(zhì)元素加到濃度范圍為1×1020至1×1021原子微粒/cm2的高濃度雜質(zhì)區(qū)域621至624中。
此后，如圖6C所示執(zhí)行第二蝕刻過程而無需去除由抗蝕劑制成的掩模。第二蝕刻過程是通過第三或第四蝕刻條件執(zhí)行的。這里，CF4和Cl2的混合氣體用作蝕刻氣體，氣流速率設(shè)定為30/30sccm，等離子通過在1Pa下將500W RF(13.56MHz)功率作用于線圈狀的電極上以此執(zhí)行大約60秒的蝕刻過程而產(chǎn)生。一20W RF(13.56MHz)功率也可作用于襯底側(cè)(試樣階段)上以能有效地使用一負極自偏壓。W膜和TaN膜用CF4和Cl2相混合的第三蝕刻條件以相同的順序進行蝕刻。
在第二蝕刻條件下，W的蝕刻速率是58.97nm/min，TaN的蝕刻速率是66.43。注意，為了進行蝕刻而在柵極絕緣膜上沒有任何剩渣，蝕刻時間可大致延長10至20％。
此后，如圖6C所示，第三蝕刻條件改變?yōu)榈谒奈g刻條件，不必去除由抗蝕劑制成的掩模610至613，CF4，Cl2和O2的混合氣體用作蝕刻氣體，氣流速率設(shè)定為20/20/20sccm，等離子通過在1Pa下將500W RF(13.56MHz)功率作用于線圈狀的電極上以此執(zhí)行大約20秒的蝕刻過程而產(chǎn)生。一20W RF(13.56MHz)功率也可作用于襯底側(cè)(試樣階段)上以能有效地使用一負極自偏壓。
在第四蝕刻條件下，TaN的蝕刻速率為14.83nm/min。因此，可選擇蝕刻的W膜。根據(jù)第四蝕刻過程，形成第二導電層626至629(第一導電層626a至629a和第二導電層626b至629b)。
其次，如圖7A所示執(zhí)行第二摻雜過程。第一導電層626a至629a和第二導電層626b至629b用作雜質(zhì)元素的掩模，執(zhí)行摻雜以便使雜質(zhì)元素加到第一導電層錐部下面的半導體層中。在本實施例中，磷用作雜質(zhì)元素，等離子摻雜是用劑量為1.5×1014原子微粒/cm2，電流密度為0.5μA和加速電壓為90keV執(zhí)行的。
因此，與第一導電層重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域631a至634a和沒有與第一導電層重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域631b至634b是以自校準的方式形成的。低濃度雜質(zhì)區(qū)域631至634中磷(P)的濃度為1×1017至5×1018原子微粒/cm2。而且，該雜質(zhì)元素加到高濃度雜質(zhì)區(qū)域621至624中，形成高濃度雜質(zhì)區(qū)域635至638。
新掩模是由抗蝕劑(639和640)形成的，執(zhí)行第三摻雜過程。其中附加了從單個導電性類型(n型)中產(chǎn)生給于相反導電性類型(p型)的雜質(zhì)元素的雜質(zhì)區(qū)域641a，641b，642a和642b形成為半導體層，這些半導體層通過第三摻雜過程變?yōu)閜溝道TFTs的活性層。(見圖7B)第一導電層627a和第二導電層627b用作阻擋雜質(zhì)元素的掩模，添加產(chǎn)生p型導電性的雜質(zhì)元素，該雜質(zhì)區(qū)域是以自校準的方式形成的。
在本實施例中雜質(zhì)區(qū)域641a，641b，642a和642b是通過使用乙硼烷(B2H6)的離子摻雜而形成的。磷通過第一摻雜過程和第二摻雜過程分別以不同的濃度添加到雜質(zhì)區(qū)域641a，642a和雜質(zhì)區(qū)域641b，642b中。但是，執(zhí)行摻雜以便使對每個區(qū)域產(chǎn)生p型導電性的雜質(zhì)元素的濃度變?yōu)?×1020至2×1021原子微粒/cm2，因此對用作p溝道TFTs的源極區(qū)和漏極區(qū)的區(qū)域不會產(chǎn)生問題。
下面去除抗蝕劑掩模639和640，如圖7C所示形成第一夾層絕緣膜643。在本實施例中，作為第一夾層絕緣膜643，疊層膜是由包含硅和氮化物的第一絕緣膜643a和包含硅和氧的第二絕緣膜643b形成的。
包含硅的絕緣膜通過等離子CVD或濺射形成具有100至200nm的厚度，作為第一夾層絕緣膜643a。氧氮化硅膜是通過實施例3中的等離子CVD形成100nm的厚度。當然第一夾層絕緣膜643a并不局限于氧氮化硅膜，包含硅的其它絕緣膜可用在單層或疊層結(jié)構(gòu)中。
其次，執(zhí)行激活添加到每個半導體層中的雜質(zhì)元素的過程。對于激活過程執(zhí)行使用退火爐的熱退火。熱退火可在具有1ppm或更小，最好為0.1ppm或更小的氧氣濃度的氮氣中，溫度為400至700℃，通常在500和550℃之間執(zhí)行。該激活過程在實施例3中通過550℃的熱處理執(zhí)行四個小時。注意，除了熱退火外，還可以使用激光退火和快速熱退火(RTA)。
還要注意，在實施例3中，在結(jié)晶過程中用作催化劑的鎳與執(zhí)行上述激活過程的同時被氣化到包含磷的高濃度雜質(zhì)區(qū)域635，637和638中。因此可降低主要變?yōu)闇系佬纬蓞^(qū)域的半導體層中的鎳的濃度。對于具有由此形成的溝道形成區(qū)域的TFTs可減小關(guān)斷電流的值，由于良好的結(jié)晶性可獲得高電場效應(yīng)。因此，可實現(xiàn)良好的性能。
而且，激活過程還可在形成第一夾層絕緣膜前執(zhí)行。但是，在使用不耐熱的電線材料時，最好是在形成夾層絕緣膜(包含硅作為其主要成分，例如氮化硅膜)后執(zhí)行激活過程以能保護電線等，如實施例3中所述。
可執(zhí)行摻雜過程，第一夾層絕緣膜可在執(zhí)行激活過程后形成。
此外，熱處理可在包含3至100％氫氣，執(zhí)行半導體層氫化作用的空氣中、在300至500℃溫度的條件下進行1至12個小時。在實施例3中熱處理在大致包含3％氫氣的空氣中、在410℃溫度的條件下進行一個小時。該過程是一個通過包含著夾層絕緣層中的氫氣終止半導體層的不飽和鍵的過程。等離子氫化作用(使用等離子激活的氫氣)可作為另一種氫化作用的方式來執(zhí)行。
而且，在使用激光退火方法作為激活過程時，最好能夠在執(zhí)行上述氫化作用過程后輻射如來自受激準分子激光器或YAG激光器的激光。
其次，在第一夾層絕緣膜643a上通過等離子CVD或濺射包含硅的厚度為1至2μm絕緣膜形成第二夾層絕緣膜643b。在實施例3中形成一膜厚度為1.2μm的氮氧化物膜。當然，第二絕緣膜643b并不局限于上述膜，包含其它硅的絕緣膜可形成為一單層或疊層結(jié)構(gòu)。
然后形成由第一絕緣膜643a和第二絕緣膜643b制成的第一夾層絕緣膜643。
下面，執(zhí)行圖案處理以便形成到達雜質(zhì)區(qū)域635，636，637和638的接觸孔。
此外，第一絕緣膜643a和第二絕緣膜643b是包含形成等離子CVD硅的絕緣膜，以便使用干蝕刻方法或溫浸方法來形成接觸孔。但是，在本實施例中，溫浸方法用于蝕刻第一絕緣膜，干蝕刻方法用于蝕刻第二絕緣膜。
首先，蝕刻第二絕緣膜643b。這里，包含7.13％氟氫化銨(NH4HF2)和15.4％氟化銨(NH4F)的混合溶液(Stella chemifa Inc.，商標LAL 500)用作蝕刻劑以便在20℃的條件下進行溫浸。
其次，蝕刻第一絕緣膜643a。CHF4用作蝕刻氣體，氣流速率設(shè)定為35sccm。在7.3Pa大氣壓下作用一800W RF電功率，執(zhí)行干蝕刻過程。
形成電線645至651和陽極652，它們分別與高濃度雜質(zhì)區(qū)域635，636，637和638形成電連接。在本實施例中，作為形成電線645至651和陽極652的材料，可使用具有光阻效應(yīng)的導電材料。更具體的說，可使用由元素周期表中第四，第五或第六簇元素組成的導電氮化物，氧化物，碳化物，硼化物和硅化物。但是，通過使用氮化鈦(TiN)對電線645至651和陽極652進行圖案處理以便形成500nm的厚度(圖8A)。
作為本實施例的蝕刻條件，CF4和Cl2可用作蝕刻氣體氣流速率設(shè)定為40/40sccm，通過在1.2Pa下將500W RF(13.56MHz)功率作用于線圈狀的電極上以此執(zhí)行大約30秒的蝕刻過程而產(chǎn)生等離子。一100W RF(13.56MHz)功率也可作用于襯底側(cè)(試樣階段)上以能有效地使用一負極自偏壓。
在本實施例中，陽極652同時與電線一起形成，以滿足用作高濃度區(qū)域638的電線功能。
該絕緣膜形成1μm的厚度。作為形成絕緣膜的材料，在本實施例中可使用包含氧化硅的膜。還可使用其它的膜，如包含氮化硅，或氮氧化硅的絕緣膜，有機樹脂膜，聚酰亞胺，聚酰胺，丙烯酸(包括感光的丙烯酸)，BCB(環(huán)丁烯苯)等。
形成一對應(yīng)于該絕緣膜的陰極652的開口部，形成絕緣層653(圖8B)更具體的說，絕緣膜653在使用光刻法進行圖案處理，和執(zhí)行蝕刻處理后，它是通過該絕緣膜使用感光的丙烯酸形成1μm的厚度而形成的。
在絕緣層653開口部中外露的陽極652上，至少包括一有機化合物654的層通過蒸發(fā)法而形成(圖9A)。在本實施例中，解釋了形成一種包括有機化合物層的狀態(tài)，有機化合物是發(fā)出紅、綠和藍三種光的有機化合物。參考圖10A至10D描述形成三種有機化合物層的有機化合物的組合。
圖10A中所示的發(fā)光元件由一陽極1001，一至少包括一有機化合物1002的層和一陰極1003組成。該至少包括一有機化合物1002的層具有一由空穴傳輸層1004，一發(fā)光層1005和一電子傳輸層1006組成的疊層結(jié)構(gòu)。圖10B說明了構(gòu)成紅光發(fā)光元件的材料和厚度，圖10C說明了構(gòu)成綠光發(fā)光元件的材料和厚度，圖10D說明了構(gòu)成藍光發(fā)光元件的材料和厚度。
首先，形成至少包括一發(fā)出紅光的有機化合物的層，更具體的說，一作為空穴傳輸有機化合物的4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]聯(lián)二苯(此下文稱之為α-NPD)形成為一膜厚度為40nm的空穴傳輸層1004。一作為發(fā)光有機化合物的2，3，7，8，12，，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉-鉑(此下文稱之為PtOEP)被共同沉淀以形成厚度為30nm的具有有機化合物(此下文稱之為基質(zhì)材料)4，4’-雙咔唑-聯(lián)苯(此下文稱之為CBP)的發(fā)光層1005以用作基質(zhì)。一作為阻擋有機化合物的basocuproin(此下文稱之為BCP)形成為厚度為10nm的阻擋層1006。一作為電子傳輸有機化合物的tris(8-quinolinolatoA)鋁(此下文稱之為Alq3)形成厚度為40nm的電子傳輸層1007。因此，能夠形成至少包括一有機化合物的紅光層。
雖然在這里對形成至少包括一有機化合物的紅光層作了解釋，該有機化合物使用五種不同功能的有機化合物，但是本發(fā)明并不局限于此，公知的材料可用作發(fā)出紅光的有機化合物。
形成一至少包括一有機化合物的綠光層。更具體的說，作為空穴傳輸有機化合物的α-NPD形成膜厚度為40nm的空穴傳輸層1004。發(fā)光層1005是通過用作空穴傳輸基質(zhì)材料的CBP與tris(2-苯基吡啶)銥(Ir(ppy)3)共同沉淀形成其膜的厚度為30nm。作為阻擋有機化合物的BCP形成厚度為10nm的阻擋層1006。作為電子傳輸有機化合物的Alq3形成厚度為40nm的電子傳輸層1007。因此，能夠形成至少包括一有機化合物的綠光層。
雖然在這里對形成至少包括一有機化合物的綠光層作了解釋，該有機化合物使用四種不同功能的有機化合物，但是本發(fā)明并不局限于此，公知的材料可用作發(fā)出綠光的有機化合物。
形成一至少包括一有機化合物的藍光層。更具體的說，作為發(fā)光有機化合物和空穴傳輸有機化合物的α-NPD形成膜厚度為40nm的發(fā)光層1005。作為阻擋有機化合物的BCP形成厚度為10nm的阻擋層1006。作為電子傳輸有機化合物的Alq3形成厚度為40nm的電子傳輸層1007。因此，能夠形成至少包括一有機化合物的藍光層。
雖然在這里對形成至少包括一有機化合物的藍光層作了解釋，該有機化合物使用三種不同功能的有機化合物，但是本發(fā)明并不局限于此，公知的材料可用作發(fā)出藍光的有機化合物。
通過在陽極上形成上述有機化合物，能夠在像素部形成至少包括能發(fā)出紅光、綠光和藍光的一有機化合物的層。
如圖9B所示，形成陰極655以能覆蓋至少包括有機化合物654的層和絕緣層653。在本實施例中，陰極655是由透光的導電膜形成的。更具體的說，最好是陰極655是由較小功函數(shù)材料形成的以能提高來自陰極655的電子注射。例如，材料可從堿金屬或堿土金屬，堿金屬或堿土金屬與其它材料組合物，或堿金屬或堿土金屬中其它材料的合金(例如，AlMg合金，MgIn合金等)中進行選擇。在本實施例中，陰極655形成具有一疊層結(jié)構(gòu)，其中是堿土金屬氮化物的氟化鈣(CaF)和具有較高導電性能的鋁或銀沉淀在疊層中。
在本實施例中，由于在發(fā)光元件中產(chǎn)生的光經(jīng)過陰極655照射，該陰極就必須能夠透光。因此，CaF膜形成能夠與至少包括一有機化合物654厚度為2nm的層相接觸，具有厚度為20nm的鋁膜或銀膜形成在其上。
因此，陰極是由超薄膜形成的，以此能夠形成透光性的電極。陰極655只有在材料是較小功函數(shù)材料和是透光的導電膜的情況下可用其它公知的材料形成。
如圖9B所示，能夠形成具有發(fā)光元件656元件襯底，其中發(fā)光元件由這些部分組成與電流控制TFT704電連接的陽極652，在陽極652和與陽極652相鄰的陰極(未圖示)之間形成的絕緣層653，至少包括在陽極652上形成的一有機化合物654的層，形成在至少包括一有機化合物654層和絕緣層653上的陰極655。
注意，在制造本實施例的發(fā)光設(shè)備的過程中，盡管源極信號線是由形成柵電極的材料形成的，柵極信號線是由形成源極和漏極電極的電線材料形成的，對于電路結(jié)構(gòu)和過程，還是可使用其它的材料。
而且，具有n溝道TFT701和p溝道TFT702的驅(qū)動電路705和具有開關(guān)TFT703和電流控制TFT704的像素部706可形成在相同的襯底上。
驅(qū)動電路705的n溝道TFT701具有溝道形成區(qū)域501，與形成柵電極一部分的第一導電層626a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域631(GOLD區(qū)域)，和用作源極區(qū)域或漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域635。P溝道TFT702具有溝道形成區(qū)域502，用作源極區(qū)或漏極區(qū)的雜質(zhì)區(qū)域641和642。
像素部706的開關(guān)TFT703具有溝道形成區(qū)域503，與形成柵電極的第一導電層628a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域633a(LLD區(qū)域)，沒有與第一導電層628a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域633b(LID區(qū)域)和用作源極區(qū)域或漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域637。
像素部706的電流控制TFT704具有溝道形成區(qū)域504，與第一導電層629a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域634a(LLD區(qū)域)，沒有與第一導電層628a重疊的低濃度雜質(zhì)區(qū)域634b(LLD區(qū)域)和用作源極區(qū)域或漏極區(qū)域的高濃度雜質(zhì)區(qū)域638。
在本實施例中，TFT的驅(qū)動電壓是1.2至10v，最好是2.5至5.5v。
像素部的顯示器是激活(活動圖像顯示的情況)時，背景是通過發(fā)光元件發(fā)出光的像素來顯示的，字符是通過發(fā)光元件不發(fā)光的像素來顯示的。但是，在像素部的活動圖像顯示靜止一段時間或更長的時間(在本說明書中稱之為備用時間)的情況下，為了節(jié)約電能，恰當?shù)氖歉淖?轉(zhuǎn)換)顯示方法。更具體的說，字符是通過發(fā)光元件發(fā)光的像素來顯示(也稱之為字符顯示)，背景是通過發(fā)光元件不發(fā)光的像素來顯示(也稱之為背景顯示)。
圖11A顯示的是像素部詳細的頂面結(jié)構(gòu)，圖11B是其電路圖。圖11A和11B用同一參考標號表示。
在圖11A和11B中，設(shè)置在襯底上的開關(guān)TFT1100是通過使用圖9B的開關(guān)TFT(n溝道型)703而形成的。因此，開關(guān)TFT(n溝道型)703的解釋可參考該結(jié)構(gòu)的解釋。而且，用參考標號1102表示的電線是一種與開關(guān)TFT1100的柵電極1101(1101a和1101b)形成電連接的柵極電線。
注意，在本實施例中，采用了雙柵極結(jié)構(gòu)，在其中形成兩個溝道形成區(qū)域，而單個柵極結(jié)構(gòu)，在其中形成一個溝道形成區(qū)域，或者也可采用三重柵極結(jié)構(gòu)，在其中形成三個溝道形成區(qū)域。
而且，開關(guān)TFT1100的源極與源極電線1103相連接，和其漏極與漏極電線1104相連接。該漏極電線1104與電流控制TFT1105的柵電極1106形成電連接。注意電流控制TFT1105是通過使用圖9B的電流控制(n溝道型)TFT704而形成的。因此，電流控制TFT(n溝道型)704的解釋可參考該結(jié)構(gòu)的解釋。注意，雖然在本實施例中采用了單個柵極結(jié)構(gòu)，但是也可采用雙柵極結(jié)構(gòu)或三重柵極結(jié)構(gòu)。
而且，電流控制TFT1105的源極與電源線1107形成電連接，其漏極與漏極電線1108形成電連接。此外，漏極電線1108還與用點劃線表示的陰極1109形成電連接。
用參考標號1110表示的電線是一種與擦除TFT1111的柵電極1112相連接的柵極電線。而且，擦除TFT1111的源極與電源線1107形成電連接，其漏極與漏極電線1104形成電連接。
擦除TFT1111與圖9B中的電流控制(n溝道型)TFT704一樣形成。因此，該結(jié)構(gòu)的解釋參考電流控制(n溝道型)TFT704的解釋。在本實施例中，雖然描述的是單個柵極結(jié)構(gòu)，但是也可采用雙柵極結(jié)構(gòu)或三重柵極結(jié)構(gòu)。
在此時，在用參考標號1113表示的區(qū)域中形成存儲電容(電容器)。該電容1113是通過與電流源線1107相電連接的半導體膜，與柵極絕緣膜同層的絕緣膜(未圖示)和柵電極1006而形成的。而且，通過柵電極1106，與第一夾層絕緣膜相同的層(未圖示)和電流源線1107而形成的電容可用作存儲電容。
圖11B電路圖中所示的發(fā)光元件1115是由陰極1109，一在陰極1109上形成的至少包括一有機化合物(未圖示)的層，和在至少包括一有機化合物層上形成的陽極(未圖示)組成。在本發(fā)明中，陰極1109與電流控制TFT1105的源極區(qū)和漏極區(qū)相連接。
一反電位作用于發(fā)光元件1115的陽極上。此外，電源電位作用于電源線V上。反電位和電源電位之間的電位差總是保持在一定的值以能使發(fā)光元件在電源電位作用于像素電極上時發(fā)光。電源電位和反電位通過用外部連接的IC芯片等提供的電源作用于本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備上。在本說明書中，提供反電位的電源稱之為反電源1116。[實施例4]參考圖12，在本實施例中將描述本發(fā)明有源矩陣型發(fā)光設(shè)備的外觀圖。圖12A是該發(fā)光設(shè)備的頂視圖，圖12B是圖12A中A-A’線的剖視圖。參考標號1201表示源極側(cè)驅(qū)動電路，它用虛線表示；1202表示像素部；1203表示柵極側(cè)驅(qū)動電路；1204表示密封襯底和1205表示密封劑。一空間被密封劑1205包圍。
參考標號1208表示將輸入信號傳輸給源極信號線驅(qū)動電路1201和柵極信號線驅(qū)動電路1203的互聯(lián)結(jié)。該互聯(lián)結(jié)1208接收為外部輸入端的柔性印刷電路(FPC)1209的視頻信號或時鐘信號。只有FPC是用于解釋說明的，但是一印刷電線板(PWB)可連在該FPC上。在本說明書中涉及的發(fā)光設(shè)備可以是發(fā)光設(shè)備的本體，或者是一種FPC或PWB與該本體相連接的產(chǎn)品。
參考圖12B，下面將描述剖面結(jié)構(gòu)。驅(qū)動電路和像素部形成在襯底1210上，但是圖12B中顯示的是作為其中一個驅(qū)動電路的柵極側(cè)驅(qū)動電路1203和像素部1202。
在柵極側(cè)驅(qū)動電路1203中，形成一由n溝道型TFT1213和p溝道型TFT1214相結(jié)合而成的CMOS電路。組成該驅(qū)動電路的TFTs可以是由公知的CMOS電路，PMOS電路或NMOS電路構(gòu)成。在本實施例中，舉例說明的是驅(qū)動電路在襯底上形成的整體型驅(qū)動器，但是也可不必采用整體型的驅(qū)動器。該驅(qū)動器可不安裝在襯底上而可安裝在外部上。
像素部1202是由包括電流控制的TFT1211的許多像素和與TFT1211的漏極形成電連接的陽極1212組成。
在陽極1212的兩側(cè)，形成絕緣膜1213，至少包括一有機化合物1214的層形成在陽極1212上。而且，一陰極1216形成在至少包括一有機化合物1214的層上。這樣，就能形成由陽極1212，至少包括一有機化合物1214的層和陰極1216組成的發(fā)光元件1218。
陰極1216還用作與所有像素共有的互聯(lián)結(jié)，它通過互聯(lián)結(jié)1208與FPC1219形成電連接。
為了密封形成在襯底1210上的發(fā)光元件1218，密封襯底1204用密封劑1205粘貼。可設(shè)置一由樹脂模制成的墊片以在密封襯底1204和發(fā)光元件1218之間保持一設(shè)定的間隔，如氮氣的惰性氣體可充入密封劑1205內(nèi)的空間1207中。作為密封劑1205，最好使用環(huán)氧樹脂。該密封劑1205期望是由稍微透過一點水容量或氧氣的材料制成。而且，它允許將具有吸濕效應(yīng)的材料加入到空間1207中。
在本實施例中，作為制成密封襯底1204的材料，可使用玻璃襯底，石英襯底或由加強玻璃纖維塑料(FRP)，聚氟乙烯(PVF)聚酯薄膜，聚酯或聚丙烯酸樹脂制成的塑料襯底。在密封襯底1204用密封劑1205粘附到襯底1210上后，可施加一密封劑以能覆蓋側(cè)面(外露的表面)。
如上所述，該發(fā)光元件被氣密地放入空間1207中，以便發(fā)光元件能夠完全與外部隔絕，和促使至少包括一有機化合物層變質(zhì)的材料，如水容量或氧氣能被防止從外部侵入該層。因此，發(fā)光設(shè)備能夠具有較高的可靠性。
本實施例的結(jié)構(gòu)可隨意地與實施例1至3的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。[實施例5]實施例1至4描述了一種具有頂端柵極TFT的有源矩陣型發(fā)光設(shè)備。但是，本發(fā)明的TFT結(jié)構(gòu)并不局限于此結(jié)構(gòu)，如圖13所示在實現(xiàn)本發(fā)明時還可使用底端柵極TFTs(通常為反向交錯排列的TFTs)。反向交錯排列的TFTs可通過任何方法而形成。
圖13A是使用底端柵極TFTs的發(fā)光設(shè)備的頂視圖。注意，密封襯底還沒有進行。一源極側(cè)驅(qū)動電路1301，一柵極側(cè)驅(qū)動電路1302和一像素部1303形成在其中。圖13B表示剖面中像素部1303的區(qū)域1304。該剖視圖是通過沿圖13A中線X-X’切斷發(fā)光設(shè)備而獲得。
圖13B解釋的僅僅是一種在像素部1303中構(gòu)成的TFTs之外的電流控制TFT。參考標號1311表示襯底，1312表示用作基底的絕緣膜(此下文稱之為基膜)。襯底1311使用透明襯底，通常也可使用玻璃襯底，石英襯底，玻璃陶瓷襯底或晶化玻璃襯底。但是，必須選擇能夠經(jīng)受制造過程中最高加工溫度的襯底。
基膜1312在使用包含移動離子的襯底或?qū)щ娨r底時特別有效。如果使用石英襯底，就可省略基膜?；?312使用包含硅的絕緣膜。這里術(shù)語包含硅的絕緣膜是指一種硅含量按給定比例的含氧或氮的絕緣膜，更具體的說，是氧化硅膜，氮化硅膜或氮氧化硅膜(SiOxNyx和y是任意的整數(shù))。
參考標號1313表示是p溝道型TFT的電流控制TFT。注意，在本實施例中，發(fā)光元件1329的陽極1323與電流控制1313相連接。因此陽極1323最好由p溝道型TFT制成，但是也可由n溝道型TFT制成。
電流控制的TFT1313是由包括源極區(qū)1314，漏極區(qū)1315和溝道形成區(qū)域1316的有源層，柵極絕緣膜1317，柵電極1318，夾層絕緣膜1319，源極電線1320和漏極電線1321組成。
開關(guān)TFT具有一個與電流控制的TFT1313的柵電極1318相連接的漏極區(qū)。精確的說，電流控制的TFT1313的柵電極1318通過漏極電線(未圖示)與開關(guān)TFT的漏極區(qū)(未圖示)形成電連接。柵電極1318具有一單個柵極結(jié)構(gòu)，但是可采用多重柵極結(jié)構(gòu)。電流控制TFT1313的源極電線1320與電源線(未圖示)相連接。
電流控制TFT1313是一種控制提供給發(fā)光元件電流量的元件，相對較大的電流流過該TFT。因此，最好是將電流控制TFT設(shè)計成具有一個溝道寬度(W)大于開關(guān)TFT的溝道寬度。還最好是將電流控制TFT設(shè)計成具有相對較長的溝道長度(L)以能避免巨大的電流在電流控制TFT1313中流過。期望的是該長度設(shè)定為每個像素的電流是0.5至2μA(最好是1至1.5μA)。
如果電流控制TFT1313的有源層(特別是溝道形成區(qū)域)的厚度形成較厚(期望是50至100nm，更期望的是60至80nm)，就能減緩TFT的老化。
在形成電流控制TFT1313后，形成夾層絕緣層1319和形成與電流控制TFT1313形成電連接的陽極1323。在本實施例中，陽極1323和電線1320用相同的材料同時形成。作為陽極1323的材料，最好使用具有較小功函數(shù)的導電膜。在本實施例中，陽極1323是由Al形成的。
在形成陽極1323后，形成絕緣膜1324。絕緣膜1324用作所謂的堤岸。
其次形成一至少包括一有機化合物1325的層，陰極1326形成在層上。至少包括一有機化合物1325的層的材料如實施例1或2中所示。
陰極1326形成在至少包括一有機化合物1325的層上。陰極1326的材料，可使用具有較小功函數(shù)的透明導電膜。在本實施例中，陰極1326是通過將厚度為20nm的Al疊加在厚度為2nm的CaF上而形成的。
因此，能夠形成具有反向交錯排列型TFT的發(fā)光設(shè)備。此外，在根據(jù)本實施例的發(fā)光設(shè)備中，光能夠在圖13B中用箭頭所示的方向(向上)發(fā)出。
由于反向交錯排列TFT的結(jié)構(gòu)比頂端柵極TFT更便于減少制造步驟，因此該結(jié)構(gòu)具有降低制造成本的優(yōu)點，降低制造成本正是本發(fā)明所要解決的問題。
而且，除了TFT結(jié)構(gòu)外，本實施例的結(jié)構(gòu)通過與實施例1至4中所示的結(jié)構(gòu)可自由地組合地。[實施例6]在本實施例中，參考圖14描述制造具有本發(fā)明元件結(jié)構(gòu)的無源型(簡單矩陣型)發(fā)光設(shè)備的情況。在圖14中，參考標號1401和1402分別表示玻璃襯底和由金屬化合物膜制成的陽極。在本實施例中，作為金屬化合物的TiN是通過濺射而形成的。在圖14中未圖示，許多陽極以平行于紙張的條紋狀排列。在無源矩陣發(fā)光設(shè)備中，由于陽極材料需要比有源矩陣發(fā)光設(shè)備具有更高的導電性能，因此在降低發(fā)光元件的驅(qū)動電壓時陽極使用的是比常用的ITO具有更高導電性能的金屬化合物是非常有效的。
形成由絕緣材料制成的堤岸1403以能跨越條紋狀排列的陽極1402。堤岸1403垂直于紙面形成以能接觸陽極1402。
其次，形成至少包括一有機化合物1404的層。作為制成至少包括一有機化合物1404的層的材料，可使用能夠發(fā)光的公知材料，以及實施例1和2中所述的材料。
例如，通過形成至少包括一有機化合物發(fā)出紅光的層，至少包括一有機化合物發(fā)出綠光的層，至少包括一有機化合物發(fā)出藍光的層，就能形成發(fā)出三種類型光射線的發(fā)光設(shè)備。由于至少包括一由這些層組成的有機化合物1404的層是沿堤岸1403中制成的凹槽形成的，層1404就垂直于紙面以條紋狀排列。
接著，陰極1405形成在至少包括一有機化合物1404的層上。該陰極1405是通過使用金屬掩摸的氣相淀積而形成的。
由于在本實施例中較低的電極(陽極1402)是透明材料，在至少包括一有機化合物1404的層上產(chǎn)生的光就能夠向上(與襯底1401相對)照射。
接著，一玻璃襯底準備用作密封襯底1407。由于在本實施例的結(jié)構(gòu)中密封襯底1407具有透明性，也可使用塑料或石英制成的襯底以及玻璃襯底。
密封襯底1407用紫外線固化的樹脂制成的密封劑1408粘附在襯底1401上。密封劑1408的內(nèi)部1406是一氣密空間，該內(nèi)部空間充滿如氮氣或氬氣的惰性氣體。將一吸濕劑，典型的例子是氧化鋇放入氣密空間1406中是非常有效的。最后，一柔性印刷電路板(FPC)安裝在陽極上以能完成一無源型發(fā)光設(shè)備。
本實施例可通過組合除了實施例1至5中所示元件結(jié)構(gòu)(有源矩陣型)外的一些材料而實現(xiàn)。[實施例7]因為能夠自發(fā)光，使用發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備比液晶顯示設(shè)備在明亮的地方具有更好的可見度和更寬視角。因此，通過使用本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)各種電器。
給出使用根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備的電器的實例是攝像機，數(shù)字相機，護目鏡型顯示器(安裝顯示器的磁頭)，航海系統(tǒng)，音頻重放設(shè)備(如汽車音響和音響部件)，筆記本電腦，游戲機，便攜式信息終端(如移動電腦，蜂窩式電話，便攜式游戲機和電子本)，和裝備記錄介質(zhì)的圖像重放設(shè)備(更具體的說，是一種具有能夠重放記錄介質(zhì)如數(shù)字化視頻光盤(DVD)中的數(shù)據(jù)以能顯示該數(shù)據(jù)的圖像的顯示器的設(shè)備)。寬視角對于便攜式信息終端來說特別重要，因為人們在觀看屏幕時，屏幕經(jīng)常是傾斜的。因此，對于便攜式信息終端來說最好裝備使用了發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備。圖16A至16H顯示的是這些電器的具體實例。
圖16A表示一種由外殼2001，支撐基座2002，顯示單元2003，揚聲器單元2004，視頻輸入端2005等組成的顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2003上。由于具有發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備是自發(fā)光，該設(shè)備就不必需要黑光，能夠制成比液晶顯示設(shè)備更薄的顯示單元。該顯示設(shè)備涉及所有能夠顯示信息，包括個人電腦，TV廣播接收和廣告的所有顯示設(shè)備。
圖16B表示一種由主體2101，顯示單元2102，圖像接收單元2103，操作鍵2104，外接端口2105，快門2106等組成的數(shù)字靜態(tài)照相機。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2003上。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2102上。
圖16C表示一種由主體2201，外殼2202，顯示單元2203，鍵盤2204，外接端口2205，點擊鼠標2206等組成的筆記本個人電腦。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2203上。
圖16D表示一種由主體2301，顯示單元2302，開關(guān)2303，操作鍵2304，紅外端口2305等組成的移動電腦。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2302上。
圖16E表示一種裝備記錄介質(zhì)的便攜式圖像重放設(shè)備(更具體的說，DVD播放機)。該設(shè)備由主體2401，外殼2402，顯示單元A2403，顯示單元B2404，記錄介質(zhì)(DVD等)讀取單元2405，操作鍵2406，揚聲器單元2407等組成。顯示單元A2403主要顯示圖像信息，而顯示單元B2404主要顯示文本信息。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元A2403和顯示單元B2404上。該裝備記錄介質(zhì)的圖像重放設(shè)備還包括家用視頻游戲機。
圖16F表示一種由主體2501，顯示單元2502，和曲臂單元2503組成的護目鏡型顯示器。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2502上。
圖16G表示一種由主體2601，顯示單元2602，外殼2603，外接端口2604，遙控接收單元2605，圖像接收單元2606，電池2607和音頻輸入單元2608，操作鍵2609，接目鏡部2610等組成的攝像機。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2602上。
圖16H表示一種由主體2701，外殼2702，顯示單元2703，音頻輸入單元2704，音頻輸出單元2705，操作鍵2706，外接端口2707，天線2708等組成的蜂窩電話。根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)光設(shè)備能夠用于顯示單元2703上。如果該顯示單元2703在黑背景下顯示白色字母，該蜂窩電話耗能就較低。
如果將來提高有機材料發(fā)出的光亮度，該發(fā)光設(shè)備通過用物鏡等放大包含圖像信息的輸出光和投射該輸出光可用于前或后投影儀中。
這些電器現(xiàn)在能夠顯示通過電子通信線路如互聯(lián)網(wǎng)和CATV(有線電視)發(fā)送的遞增頻率信息，特別是，動畫信息。由于有機材料具有非常快的響應(yīng)速度，該發(fā)光設(shè)備適于動畫顯示。
在該發(fā)光設(shè)備中，發(fā)光部分消耗電能，因此它最好以不需要發(fā)光部分的方式顯示信息。在使用便攜式信息終端的顯示單元中的發(fā)光設(shè)備時，特別是主要顯示文本信息的蜂窩電話和音頻重放設(shè)備，最好是驅(qū)動該設(shè)備時能使不發(fā)光部分形成背景和發(fā)光部分形成文本信息。
如上所述，通過使用本發(fā)明的沉淀設(shè)備制造的發(fā)光設(shè)備的應(yīng)用范圍是非常廣的，它能夠用于任何領(lǐng)域的電器中。本實施例的這些電器可通過使用由實現(xiàn)實施例5而形成的發(fā)光設(shè)備來完成。
在本發(fā)明中，通過使用光屏蔽金屬化合物作為陽極材料，在制造有源矩陣發(fā)光設(shè)備中發(fā)光元件的陽極能夠在將陽極與驅(qū)動該發(fā)光元件的薄膜晶體管(此下文稱之為TFT)相電連接的電線形成時同時形成。因此，本發(fā)明的特征在于省略了形成光屏蔽膜等的過程，而該過程在透明導電膜在現(xiàn)有技術(shù)中使用時是必須的。
用于本發(fā)明的金屬化合物的功函數(shù)等于或大于現(xiàn)有技術(shù)中用作陽極材料的ITO或IZO的功函數(shù)。通過使用陽極的金屬化合物，就能夠?qū)㈥枠O的空穴注射提高更多。而且，該金屬化合物就導電性能來說比ITO的電阻率要小。因此它能夠?qū)崿F(xiàn)作為電線的功能，與現(xiàn)有技術(shù)相比還能降低發(fā)光元件中的驅(qū)動電壓。
權(quán)利要求
1.一種具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層的發(fā)光設(shè)備，其中至少包括有機化合物的層插入在陽極和陰極之間，其中陽極具有光屏蔽能力，它包含屬于周期表中第4，5或6簇的一種元素，其中該陽極包括一透光導電膜。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中陽極是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料組成。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中陽極是由功函數(shù)為4.7eV或更大的材料組成。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該陽極是由從氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中選取一種而形成。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該發(fā)光設(shè)備是一種從由顯示設(shè)備，數(shù)字靜態(tài)照相機，筆記本個人電腦，移動電腦，具有記錄介質(zhì)的便攜式圖像重放設(shè)備，護目鏡型顯示器，攝像機和蜂窩式電話構(gòu)成的組中選擇的一種設(shè)備。
6.一種具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層的發(fā)光設(shè)備，其中至少包括有機化合物的層插入在陽極和陰極之間，其中陽極具有光屏蔽能力，它由屬于周期表中第4，5或6簇一種元素的其中一個氮化物或碳化物構(gòu)成，其中陰極包括一透光導電膜。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該陽極是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料組成。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該陽極是由功函數(shù)為4.7eV或更大的材料組成。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該陽極是由從氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中選取一種而形成。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該發(fā)光設(shè)備是一種從由顯示設(shè)備，數(shù)字靜態(tài)照相機，筆記本個人電腦，移動電腦，具有記錄介質(zhì)的便攜式圖像重放設(shè)備，護目鏡型顯示器，攝像機和蜂窩式電話構(gòu)成的組中選擇的一種設(shè)備。
11.一種具有設(shè)置在絕緣表面上的TFT和發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，其中該發(fā)光元件具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層，其中TFT與陽極形成電連接，其中陽極包含一種屬于周期表第4，5或6簇中其中一簇的元素。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該陽極包括一透光導電膜。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該陽極是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料組成。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該陽極是由功函數(shù)為4.7eV或更大的材料組成。
15.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該陽極是由從氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中選取一種而形成。
16.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中該發(fā)光設(shè)備是一種從由顯示設(shè)備，數(shù)字靜態(tài)照相機，筆記本個人電腦，移動電腦，具有記錄介質(zhì)的便攜式圖像重放設(shè)備，護目鏡型顯示器，攝像機和蜂窩式電話構(gòu)成的組中選擇的一種設(shè)備。
17.一種具有設(shè)置在絕緣表面上的TFT和發(fā)光元件的發(fā)光設(shè)備，其中該發(fā)光元件具有陽極，陰極和至少包括有機化合物的層，其中TFT與陽極形成電連接，其中陽極包含其中一種屬于周期表第4，5或6簇中其中一簇元素的氮化物或碳化物。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該陽極包括一透光導電膜。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該陽極是由電阻率為1×10-2Ωcm或更小的材料組成。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該陽極是由功函數(shù)為4.7eV或更大的材料組成。
21.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該陽極是由從氮化鈦，氮化鋯，碳化鈦，碳化鋯，氮化鉭，碳化鉭，氮化鉬，碳化鉬構(gòu)成的組中選取一種而形成。
22.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該發(fā)光設(shè)備是一種從由顯示設(shè)備，數(shù)字靜態(tài)照相機，筆記本個人電腦，移動電腦，具有記錄介質(zhì)的便攜式圖像重放設(shè)備，護目鏡型顯示器，攝像機和蜂窩式電話構(gòu)成的組中選擇的一種設(shè)備。
23.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，它包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過UV臭氧處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極包含一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇的元素。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
25.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過UV臭氧處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極是由其中一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇元素的氮化物或碳化物形成。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
27.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過UV臭氧處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極具有光屏蔽能力，它包含一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇的元素，其中陰極是由透光導電膜形成的。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
29.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過UV臭氧處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極具有光屏蔽能力，它由其中一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇元素的氮化物和碳化物組成，其中陰極是由透光導電膜形成。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
31.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過等離子處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極包含一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇的元素。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
33.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過等離子處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極是由其中一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇元素的氮化物或碳化物組成。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
35.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過等離子處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極具有光屏蔽能力，它包含一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇的元素，其中陰極包括一透光導電膜。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
37.一種制造發(fā)光設(shè)備的方法，它包括在絕緣表面上形成一陽極；將陽極表面經(jīng)過等離子處理；在陽極上形成一至少包括一有機化合物的層；在至少包括一有機化合物的層上形成陰極，其中陽極具有光屏蔽能力，它由其中一種屬于元素周期表中第4，5或6簇其中一簇元素的氮化物和碳化物組成，其中陰極包括一透光導電膜。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中上述陽極與在襯底上形成的TFT形成電連接。
全文摘要
在制造一種向上發(fā)射型發(fā)光元件中提供一種能夠提高發(fā)光元件的發(fā)光效率而不會降低現(xiàn)有技術(shù)中使用的陽極材料特性的措施。本發(fā)明的特征在于屬于元素周期表中第4，5和6簇中其中一簇的金屬元素的氮化物或碳化物(此下文稱之為金屬化合物)用作形成發(fā)光元件陽極的材料。該金屬化合物的功函數(shù)等于或大于常用陽極材料的功函數(shù)。因此，能夠?qū)㈥枠O的空穴注射提高更多。而且，對于導電性能來說，該金屬化合物的電阻率小于ITO的電阻率。因此，它能夠?qū)崿F(xiàn)用作電線的功能，與現(xiàn)有技術(shù)相比還能降低發(fā)光元件中的驅(qū)動電壓。
文檔編號H01L51/50GK1409581SQ0214956
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者瀨尾哲史, 中村康男 申請人:株式會社半導體能源研究所