CN100449771C - 发光装置和制造该发光装置的方法 - Google Patents

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Abstract

由于TFT布置在有源矩阵发光装置中EL层的下面，发明人已经预计到采用电子枪淀积作为形成EL层上的金属层的方法是没有问题的。然而，由于TFT对电子枪产生的离化的蒸汽颗粒、二次电子、反射的电子等非常敏感，虽然在EL层中几乎没有观察到破坏，但是当采用电子枪淀积时在TFT上发现了严重的破坏。本发明提供了具有优越TFT性能(开电流、关电流、Vth、S值等)的有源矩阵发光装置，其中有机化合物层和金属层(阴极或阳极)通过电阻加热形成，对TFT有最小的影响。

Description

发光装置和制造该发光装置的方法
发明领域
本发明涉及半导体装置，以及，更具体的，涉及具有在带有绝缘表面的衬底上形成的发光元件的发光装置以及制造该发光装置的方法。本发明还涉及具有包括安装在有机发光面板上的控制器的IC等的有机发光模块。本技术说明中，有机发光面板和有机发光模块都称作发光装置。
发明背景
近年来，对于具有发光元件作为自发光元件的发光装置的研究已经加速，具体地，采用有机材料作为EL材料的发光装置吸引了人们的注意。这种发光装置还称作EL显示器或发光二极管。
发光元件包括包含有机化合物的层(下文中称作EL层)，其提供通过施加电场所产生的电致发光，阳极和阴极。有机化合物的发光包括从单重激发态恢复到正常态时产生的光发射(荧光辐射)和从三重激发态恢复到正常态时的光发射(磷光)。根据本发明形成膜的方法和用膜形成装置制造的发光装置可应用于采用这些光发射的两种情形。
发光装置的特征在于，因为是自发光型，在可见度的角度上没有限制，这不同于液晶显示单元。换言之，它作为要用在露天使用的显示器比液晶显示器优越，且已经建议了各种方式的使用。
该发光元件具有这种结构，使得EL层插入一对电极之间，且EL层通常具有叠层结构。典型地，采用诸如“空穴输运层/发光层/电子输运层”的叠层结构。该结构具有非常高的发光效率，且当前正研究和开发的大多数发光装置采用这种结构。
还可以在阳极上采用以“空穴注入层/空穴输运层/发光层/电子输运层，或空穴注入层/空穴输运层/发光层/电子输运层/电子注入层”的顺序层叠的结构。还有可能将荧光着色物质掺杂到发光层中。这些层可以只由低分子量材料或只由高分子量材料形成。
本技术说明中，提供在阴极和阳极之间的所有层作为总的名称被称作EL层。因而，空穴注入层、空穴输运层、发光层、电子输运层、和电子注入层都包括在EL层中。
本技术说明中，由阴极、EL层、和阳极构造的发光二极管称作发光元件，其包括其中EL层形成于被安排得彼此正交的两类条形电极之间的系统(简单矩阵系统)，以及其中EL层形成于像素电极和与TFT(薄膜晶体管)连接并安排在矩阵中的相反电极之间的系统(有源矩阵系统。)
形成EL层的EL材料通常分为低分子量(单体)材料和高分子量(聚合物)材料。低分子量材料的情形中，膜主要通过蒸汽淀积形成。
众所周知有代表性的蒸汽淀积包括电阻加热，其中电阻加热器布置在其中包含淀积材料的容器周围以直接通过给电阻加热器通电(energizing)来加热，使得淀积材料被加热并蒸发，以及电子枪淀积(还称作EB蒸汽淀积)，其中一束电子照射在淀积材料上以允许其蒸发。有一种方法，其中金属形成的容器(其中含淀积材料)直接通电并加热以允许包含在其中的淀积材料蒸发，以及一种方法，其中诸如石英的透光材料形成的容器(其中包含淀积材料)用红外线灯照射并加热以允许其中包含的材料的蒸发。
由于一束电子的能量过高，当用一束电子照射时，有机化合物形成的淀积材料被分解，所以在许多情形中采用其它类型的蒸汽淀积。与此相对，因为可以容易地稳定膜形成速率，通常采用电子枪淀积来淀积金属薄膜，其是无机材料，其融化点作为发光二极管的阴极或阳极相对较高。
发明简述
因此，本发明的目的是完成具有TFT性能的发光装置，其中EL层形成于布置在矩阵中并与形成于绝缘表面上TFT连接的第一电极(阴极、或阳极)和第二电极(阳极、或阴极)之间，更具体的，是在形成TFT之后的过程中(尤其在EL层形成过程、相反电极形成过程、像素电极形成过程等)完成发光装置而不降低TFT的性能。
为实现有源矩阵发光装置，TFT是关键的元件。此外，由于在使用发光元件的发光装置中要供给发光元件的电流由TFT控制，对于由具有低场效应迁移率的非晶硅形成的TFT很难实现有源矩阵发光装置，这样，理想地是采用使用了具有晶体结构的半导体膜，典型地，多晶硅作为要连接到发光元件上的TFT。
在制造具有发光元件的发光装置的过程中，即使能够形成优越的TFT，如果混入杂质，或如果TFT本身在TFT形成之后的过程中遭到破坏，发光装置的性能也可能降低，其可能导致可靠性或产量的降低。尤其是，具有在带有绝缘表面诸如玻璃片、石英片、和塑料片的衬底上形成的晶体结构半导体膜(典型地，多晶硅膜)作为有源层的TFT具有高驱动能力(开电流，Ion)，但非常灵敏。因而，TFT受到各种因素的影响，随后性能受到改变。
因而，在有源矩阵发光装置中，在其中形成TFT的阶段中测量的TFT性能与在TFT之上形成发光元件之后测量的TFT性能之间可能有差别。
有源矩阵发光装置包括至少作为开关元件起作用的TFT和提供电流给在每个像素中的发光元件的TFT。作为开关元件起作用的TFT需要低关电流(Ioff)，而提供电流给发光元件的TFT需要高驱动能力(开电流，Ion)，以及防止由热载流子效应引起的退化和改善可靠性。数据线侧驱动器电路的TFT需要高的驱动能力(开电流，Ion)，以及防止由于热载流子效应产生的退化和改善可靠性。
此外，提供电流给发光元件的TFT除了高驱动能力(开电流，Ion)外优选的在TFT性能上优越。例如，TFT的阈值(Vth)越接近零，所需要的驱动电压变得越低，这样，因为实现了功耗的降低以及减少了施加在TFT上的应力，可靠性可以得到改善。TFT的S值(次阈值的系数)越接近理想值(60mV/dacade)，可能的动作速度就越高，这样，动画图象的响应速度提高。
因而，本发明的另一个目的是给有源矩阵发光装置提供优越的TFT性能(开电流、关电流、Vth、S值等)。
EL材料往往很容易退化，并容易由于氧或水的存在退化或氧化。因而，在膜形成之后不能实施光刻工艺，这样就需要通过具有开口掩模(下文中称作淀积掩模)的使用在膜形成的同时分离EL材料以便于图形化EL材料。因而，几乎所有升华的有机EL材料附着在膜形成室的内壁上或在附加防护(attachment proof shield)上(用来防止淀积材料附着在膜形成室的内壁上的保护板)。
相关技术中的蒸汽淀积装置中，衬底和淀积源之间的间距较大以便于提高膜厚度的均匀性，结果是，装置本身尺寸增大。因为衬底和淀积源之间的间距大，膜形成速度降低，这样抽尽膜形成室中空气所需要的时间周期增加，这导致产量的下降。
另外，在相关技术中的蒸汽淀积装置中，由于昂贵的EL材料的使用效率低至大约1％或更少，发光装置的生产成本就非常昂贵。
因而，本发明还有另一个目的是提供蒸汽淀积装置，其中EL材料的使用效率增加，并得到满意的均匀度和产量。
在制造简单矩阵发光装置的方法中，不形成TFT。因而，用作发光二极管阴极或阳极的金属层在许多情形中用电子枪淀积形成。然而，当金属层用电子枪淀积形成于EL层上时，有一个问题在于EL层被二次电子、反射电子、或入射X射线破坏。为了解决二次电子和反射电子的问题，建议了通过在淀积源和衬底之间布置挡板隔离电子枪和衬底的方法、通过在衬底周围提供磁场限制入射电子的方法、通过向衬底施加负的电势限制电子的入射的方法、通过在淀积源附近布置提供正电势电压的导电板吸取电子的方法。这些方法使得解决上述问题成为可能，这样可以减少对EL层的破坏，且金属层可以用电子枪淀积形成于EL层上。
因为在有源矩阵发光装置中TFT布置在EL层下面，发明人已经预计到采用电子枪淀积作为在EL层上形成金属层的方法是没有问题的。
然而，由于TFT对采用电子枪淀积时电子枪产生的X射线、反射电子、二次电子、离化蒸发的颗粒很敏感，即使在EL层上几乎观察不到破坏，但是在TFT上发现了严重的破坏。
图13A和13B示出用电子枪淀积形成阴极之后测量的TFT性能的测量结果。图13A示出像素部分中p沟道型TFT的电性能，图13B示出驱动器电路中p沟道型TFT的电性能。图13A中，TFT通过EL层连接到阴极，图13B中，阴极布置在TFT之上并因此叠加在上面，但是阴极和TFT不连接。图14A示出驱动器电路中的p沟道型TFT在TFT不与阴极叠加的部分的电性能。图14B示出形成EL层之前测量的像素部分中p沟道型TFT的电性能。
图13A所示的TFT的性能中，与图14B相反，可以观察到变化，且Vth移到负值。S值也降低了。同样在图13B中，Vth移到负值，且S值也降低了。另一方面，在示出其中TFT上没有形成阴极的TFT性能的图14A中，几乎观察不到变化。
当在部分地被茶铅(tea lead)覆盖的衬底(配备有TFT的衬底)之上用电子枪淀积形成膜时，在由茶铅覆盖的TFT性能中没有观察到变化。因而，估计TFT性能的变化由X射线引起。
如此，电子枪淀积具有优点，其中其融化点高的无机材料也可以被淀积，而它还有一个缺点，其中TFT的性能，尤其是p沟道型TFT的S值降低了。
因此，本发明以有源矩阵发光装置为特征，其中有机化合物层和金属层(阴极和阳极)通过电阻加热形成，对TFT有最小的影响。
涉及制造本技术说明中公开的发光装置的方法的本发明的结构是制造包括具有阴极、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的发光二极管以及与发光二极管连接的TFT的发光装置的方法，其中有机化合物层和金属材料形成的阴极通过蒸汽淀积形成，其中淀积材料通过电阻加热被加热。
通过电阻加热形成阴极之后测量TFT性能得到的结果示于图1A和1B。图1A示出像素部分中p沟道型TFT的电性能，图1B示出驱动器电路中p沟道型的电性能。图1A中，TFT通过EL层连接到阴极，而图1B中，即使阴极叠加地布置在TFT上面，阴极和TFT也不互相连接。图2A示出TFT没有叠加在阴极上的部分的驱动器电路中p沟道TFT的电性能。图2B示出形成EL层之前测量的像素部分中p沟道型TFT的电性能。
如图1A和1B所示，当通过电阻加热形成阴极时，与图2B相比在TFT的性能中几乎没有发现变化。
阴极可以以包括多个层的叠层结构形成。例如，当阴极形成为两层结构时，要与EL层接触的阴极的第一层通过电阻加热形成，然后通过电子枪淀积形成第二层，从而与阴极的第一层接触。该情形中，通过电阻加热形成的第一层作为阻挡层，并防止TFT被破坏。通过电阻加热形成的第一层的提供可以在通过电子枪淀积第二层的蒸汽淀积中防止电荷局部地集中并散布电破坏。
涉及制造本技术说明公开的发光装置的方法的本发明的另一个结构是制造包括具有阴极、与阴极接触的有机化合物层、与有机化合物层接触的阳极的发光二极管和与发光二极管连接的TFT的发光装置的方法，其中有机化合物层和与有机化合物层接触的阴极的下层通过蒸汽淀积形成，其中淀积材料通过电阻加热被加热，阴极的上层通过蒸汽淀积形成，其中金属材料形成的淀积材料用电子枪加热。
用上述制造方法得到的结构包括在本发明中，它是包括具有阴极、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的发光二极管和与发光二极管接触的TFT的发光装置，其中阴极是层叠的层，包括通过其中金属材料形成的淀积材料用电阻加热被加热的蒸汽淀积形成的层，和通过其中金属材料形成的淀积材料用电子枪加热的蒸汽淀积形成的层。
上述结构特征在于金属材料形成的淀积材料由包含低功函数的材料，典型地，属于周期表中所示第一族或第二族的金属元素的合金形成。
本发明中，还可以应用的是在阴极上形成有机化合物层，然后在有机化合物层上形成阳极。该情形中，本发明提供包括具有阴极、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的发光二极管和与发光二极管连接的TFT的发光装置，其中阳极是层叠的层，包括通过其中金属材料形成的淀积材料用电阻加热被加热的蒸汽淀积形成的层，和通过其中金属材料形成的淀积材料用电子枪加热的蒸汽淀积形成的层。
在上述结构中，金属材料形成的淀积材料是导电材料，包括选自高功函数的材料，典型地，选自Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、和In的一种或多种元素。
其中诸如氧或水的杂质可能混入到要淀积的EL材料或金属材料中的可以想象的过程包括蒸汽淀积之前将EL材料或金属材料放进蒸汽淀积装置的过程以及淀积过程。
正常地，保存EL材料的容器是呈褐色的玻璃瓶子，其由塑料盖(帽)封闭。可以想到的是保存EL材料的容器的密封性不够。
在相关的技术中，当通过蒸汽淀积形成膜时，取出包含在容器(玻璃瓶)中预定量的淀积材料并转移到布置在蒸汽淀积装置(典型地熔化坩锅或蒸汽淀积船形器皿)中与膜形成物体相对的位置的容器中，在该步骤中，杂质可能在该转移步骤中混入。换言之，可能引起发光元件退化的氧、水或一些其它杂质可能在该步骤中混入。
当从玻璃瓶转移到容器中时，例如，操作者可以用手在蒸汽淀积装置中配备有手套的预处理室中实施这种转移操作。然而，当在预处理室中提供手套时，转移操作不能在真空环境中实施，这样，操作要在大气压下进行。即使当操作可以在氮气氛中进行时，也很难将预处理室中的水和氧减少到可允许的程度。使用机器人也是可能的，但是因为淀积材料是粉末形式，很难制造能转移这种粉末材料的机器人。因而，很难建立坚固(consistent)密闭(closed)的系统，其中从在下电极上形成EL层的步骤到形成上电极的步骤是全自动的，而避免杂质混入。
因此，本发明实现了一种制造系统，其中EL材料或金属材料直接保存在要安装于蒸汽淀积装置中的容器中而不使用传统的容器，典型地，呈棕色的玻璃瓶子，作为保存EL材料的容器，且蒸汽淀积在其输运之后进行，从而实现防止杂质混入到高纯淀积材料中去。当直接保存EL淀积材料时，还有可能不保存所得到的淀积材料的部分，而将材料直接升华和纯化到要安装于蒸汽淀积装置中的容器中。根据本发明，可以提供淀积材料的进一步纯化。还可能将金属材料直接保存在要安装于蒸汽淀积装置中的容器中，并通过电阻加热进行蒸汽淀积。
直接将淀积材料保存在要安装于蒸汽淀积装置中的容器中的操作优选地由使用蒸汽淀积装置的发光装置的制造厂(manufacture)向淀积材料的制造商或销售者预定。
即使高纯EL材料由材料制造商提供，只要象相关技术中那样转移EL材料的操作存在于发光装置的制造(manufacturer)中，就可能使杂质混入其中，这样EL材料的纯化不能保持，或者EL材料的纯化受到限制。然而，根据本发明，通过发光装置的制造商和考虑到减少在EL材料中混入杂质的可能性的材料的制造商相互协作，可以从材料制造商那得到的非常高纯度的EL材料可以被保持下来，且发光装置的制造商可以进行蒸汽淀积而不降低其纯度。
本技术说明中公开的本发明的结构是操作制造设备的方法，包括这些步骤：在第二容器中密封含有机材料或金属材料的第一容器、在具有真空泵浦单元的制造设备中布置衬底、引入第二容器、将第一容器从第二容器中拿出并布置到位、用电阻加热来加热第一容器以允许在衬底上蒸汽淀积。
上述结构特征在于有机材料在第一容器的内壁上升华并纯化。上述结构还有特征在于金属材料是可以作为发光二极管的阴极或阳极的导电材料。
在相关技术中采用电阻加热的蒸汽淀积装置中，不利地是，膜形成速率(rate)有可能比起电子枪淀积来不稳定。
因此，为了提高淀积材料的利用效率并提供均匀性和产量优越的蒸汽淀积装置，根据本发明，在蒸汽淀积中，衬底和淀积源之间的距离d减少到典型地20cm或更少，从而淀积材料的利用效率和产量显著的提高。减少衬底和淀积源之间的距离d可以减小膜形成室的尺寸。减小膜形成室的尺寸可以减少其容积，这样形成真空所需的时间周期和存在于膜形成室中的杂质的总量可以减少，这可以实现防止诸如水和氧的杂质混入到高纯EL材料中。
上述操作制造设备的方法特征在于衬底和容器之间的距离不超过20cm，使得蒸汽淀积在衬底之上进行。
此外，本发明特征在于提供在膜形成室中旋转衬底的机构和移动淀积源的机构，且在真空淀积中衬底的旋转和淀积源的移动同时进行，从而可以得到厚度的均匀性优越的膜形成。
操作制造设备的方法特征在于蒸汽淀积中衬底旋转且第一容器移动。
本发明还提供制造发光装置的方法，包括在容器中保存有机材料或金属材料的淀积材料的第一步骤，在蒸汽淀积装置中布置衬底并安装容器以便与衬底相对的第二步骤，通过电阻加热来加热安装在蒸汽淀积装置中的容器并以衬底与容器之间的距离设定为20cm或更少来进行蒸汽淀积到衬底上的第三步骤。
上述结构特征在于在容器中保存有机材料或金属材料的淀积材料的第一步骤由材料制造商实施。
上述结构特征在于蒸汽淀积中衬底旋转且容器移动。在上述结构中，有机材料在保存时可以直接升华并纯化到容器中。
上述结构特征在于形成带有TFT的衬底和连接到TFT的第一电极，在于第三步骤包括通过电阻加热形成与第一电极接触的有机材料的有机化合物层和通过电阻加热形成与有机化合物层接触的金属材料第二电极的步骤，从而制造具有第一电极、有机化合物层和第二电极的发光二极管。
在本发明的发光装置中，驱动显示器的方法不具体地限制，可以采用点序驱动系统、线序驱动系统或面板序驱动系统。典型地，采用线序驱动系统，且时分等级序列(time division gradationsequence)驱动或脉冲表面区域调制(pulse-surface-areamodulation)驱动系统可以按需要使用。要供给发光装置的源线中的视频信号可以是模拟信号或数字信号的任何一个，驱动器电路可以对应视频信号按需要设计。
在本发明的发光装置中，像素结构不具体地限制，存储电容器或内存(SRAM、DRAM等)可以形成于一个像素中。也可以应用多个TFT或各种电路(诸如电流镜面(current mirror)电路)集成在一个像素中的结构。
附图简要说明
图1A和1B是示出阴极通过电阻加热形成的情形中TFT性能的图；
图2A和2B是示出TFT性能的图；
图3A和3B是本发明(第一实施方案)的横截面视图；
图4A-4C是本发明(第一实施方案)的横截面视图；
图5A和5B是示出制造设备(第二实施方案)的图；
图6是示出第三实施方案的图；
图7A-7C是示出第四实施方案的图；
图8是示出制造设备(实例1)的图；
图9是发光装置(实例2)的俯视图；
图10是示出第三实例的图；
图11A-11F是示出电子设备实例的图；
图12A-12C是示出电子设备实例的图；
图13A和13B是示出当阴极通过电子枪形成时(对比实例)TFT性能的图；以及
图14A和14B是示出TFT性能的图(对比实例)。
优选实施方案的说明
本发明优选的实施方案将在下面说明。
(第一实施方案)
现在参考图3A、3B、4A和4B，制造包括像素部分和在同一衬底上的驱动器电路的有源矩阵型发光装置和发光元件的过程将作为实例说明。
如图3A所示，根据已知的制造方法，薄膜晶体管(下文中称作TFT)12形成于具有绝缘表面的衬底上。像素部分10a配备有n沟道型TFT和p沟道型TFT。图中，只示出提供电流给发光元件的p沟道型TFT。提供电流给发光元件的TFT可以是n沟道型TFT和p沟道型TFT中的任何一种。要配备在像素部分周围的驱动器电路10b以n沟道型TFT、p沟道型TFT、或CMOS电路形成，其是它们的互补组合。这里示出一个实例，其中由透明氧化物导电涂层(ITO(氧化铟-氧化锡合金)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)，氧化锌(ZnO)等)形成的阳极13形成于矩阵中，并形成要与TFT有源层连接的线路。接下来，形成用于涂覆阳极13末端的无机绝缘材料或有机绝缘材料的绝缘膜14。
然后，如图3B所示，形成用于形成发光元件的有机化合物层(EL层)。
首先，进行阳极13的清洁作为预处理。阳极的表面通过在真空中照射紫外光或通过氧等离子体处理来清洁。作为氧化处理，紫外光必须只在包括氧的气氛中加热到100-120℃时照射，其在阳极是诸如ITO的氧化物的情形中有效。作为热处理，必须只进行在不小于50℃的温度下的加热，这是衬底可以在真空中耐得住的温度，优选的在65℃和150℃之间，该热处理除去附着在衬底上诸如氧和水的杂质、或形成于衬底之上的膜中诸如氧和水的杂质。尤其是，因为EL材料由于诸如氧和水的杂质受到退化，所以蒸汽淀积之前在真空中加热是有效的。
接下来，淀积源输运到配备有淀积源的膜形成室中而避免暴露于空气中，空穴输运层、空穴注入层、或发光层作为有机化合物层叠的第一层适当地形成于阳极13上。这里，淀积源通过电阻加热被加热以淀积形成空穴注入层15、发光层(R)16、发光层(G)17、和发光层(B)18。发光层(R)发红光、发光层(G)发绿光、发光层(B)发蓝光。
接下来，阴极19通过电阻加热来加热并淀积淀积源而形成。用电阻加热形成阴极19允许发光元件的完成而不改变TFT的性能。在像素部分，当比较示出用电阻加热形成阴极之后TFT性能的图1A和示出形成EL层之前TFT性能的图2B时几乎没有看见什么变化。通过测量三个任意的TFT得到的阈值是-0.44(V)、-0.51(V)和-0.59(V)，S值是0.214(V/dec)、0.287(V/dec)和0.26(V/dec)，如图1A所示，是极好的。
形成阴极19的材料优选的是小功函数金属(典型地，属于周期表中第一族或第二族的金属元素)或包含这些金属元素的合金。功函数变得越小，发光效率提高的越多，这样含是碱金属之一的Li(锂)的合金材料优选的作为要用于阴极的材料。阴极还作为所有像素共同的线路，并通过连接线路在输入端子具有端子电极。因而，如图3B所示，可以有一些TFT在驱动器电路中重叠在阴极19上的情形。重叠在阴极19上的TFT性能的测量结果示于图1B中。
当阴极用电子枪淀积而不是电阻加热形成时，电性能不仅在像素部分中的TFT中变化，而且在驱动器电路中与阴极重叠的TFT中变化。阴极由电子枪淀积形成的情形中TFT的电性能示于图13A、13B、14A和14B。测量像素部分中任意三个TFT时得到的Vth分别是-7.69(V)、-7.07(V)和-7.15(V)，S值是0.541(V/dec)、0.559(V/dec)和0.566(V/dec)，如图13A所示。
接下来，优选的是用保护膜、密封片、或密封罐(tin)封装来将发光元件完全从外界隔离，以便于防止可能促进由氧化引起的EL层退化的诸如水或氧的物质从外界进入。使用干燥剂也是可用的。
然后，FPC(柔性印刷电路)通过各向异性导电材料附连到I/O终端的相应电极上。各向异性导电材料包括树脂和导电颗粒，其直径几十到几百cm，表面上镀金等，并且电连接I/O终端的相应电极，且通过导电颗粒线路形成于FPC中。
如有必要，可以提供诸如由偏转片和波片构造的圆光偏转片的光学膜，或可以装配IC芯片。
带有连接的FPC的模块型有源矩阵发光装置在到此说明的过程中完成。
阴极可以形成为包括两层或更多层的叠层结构。一个实例示于图4A-4C中，其中阴极形成为两层结构，将要与EL层接触的阴极的第一层用电阻加热形成，要与阴极的第一层接触的第二层用电子枪淀积形成。为简化起见，该过程中与图3A和3B相同的部分将在此不再详细说明。
TFT 22、阳极23和绝缘膜24形成于带有绝缘表面的衬底21上，如图3A的情形(见图4A)。
接下来，通过电阻加热，如与图3B协同说明的那样形成空穴注入层25、发光层(R)26、发光层(G)27、发光层(B)28。然后，用电阻加热形成阴极(下层)29a(见图4B)。阴极(下层)29a的厚度可以适当地确定在不会在通过以后将要进行的电子枪淀积的蒸汽淀积中引起TFT的任何破坏的范围。
作为下一步，阴极(上层)29b用电子枪淀积形成，如图4C所示。尽管本实例中阴极29a、29b通过淀积相同的材料形成，但它们可以是不同的材料。
当阴极如上所述具有叠层结构时，通过电阻加热形成的第一层作为阻挡层，并防止TFT被破坏。通过由电阻加热形成的第一层的提供，可以防止由电子枪淀积的第二层的蒸汽淀积中电荷的局部集中，并可以散布电破坏。
接下来的过程与制造上述模块型、有源矩阵发光装置的方法一样，这里将不再说明。
在上述实例中，阳极是透明导电膜，且阳极、有机化合物层和阴极按顺序依次层叠。然而，本发明不限于这种叠层结构，这样叠层可以按阴极、有机化合物层和阳极的顺序依次形成，或另外，阳极由金属层形成，且叠层可以按阳极、有机化合物层和具有透光性的阴极的顺序依次形成。毕竟，本发明特征在于金属层形成的阳极或阴极在形成发光元件于TFT之上时通过电阻加热淀积。
另外，尽管顶部栅型TFT作为TFT结构的一种示于本实例中，但是不管何种TFT结构都有可能应用本发明。例如，还可应用于底部栅型(反转交错(inverse stagger)型)TFT或正常交错型TFT。
(第二实施方案)
现在说明图5A和5B所示的蒸汽淀积装置。图5A是横截面视图，图5B是俯视图。
图5A和5B中，参考编号51是膜形成室，参考编号52表示衬底支架，参考编号53表示衬底，参考编号54表示淀积掩模、参考编号55表示淀积屏蔽物(淀积挡板)，参考编号57表示淀积源支架，参考编号58表示淀积材料、以及参考编号59表示蒸发的淀积材料。
在抽真空到5×10-3Torr(0.665Pa)或更低，更优选的到10-4-10- 6Pa的膜形成室51中进行真空淀积。淀积时，淀积材料已经用电阻加热蒸发，并在蒸汽淀积中挡板(没有示出)打开时飞溅向衬底53。蒸发材料59向上飞溅，并通过形成于淀积掩模54上的开口选择地淀积在衬底53之上。
在上述蒸汽淀积装置中，淀积源支架包括融化罐(melting pot)、通过燃烧组件(burning member)布置在融化罐之外的加热器、配备在加热器之外的绝热层、容纳这些组件的外部燃烧室(outercylinder)、置于外部燃烧室周围的冷却管、和用来打开或关闭包括融化罐开口的外部燃烧室开口的挡板单元。本技术说明中，融化罐是圆筒容器，其具有由烧结BN、复合烧结的BN/AlN、石英、或石墨形成的相对大的开口，其耐高温、高压和减压。
优选的是以这样的方式适配蒸汽淀积装置，使得膜形成速度可以用微机通过控制配备在淀积源支架52上的加热器来调节。
图5A和5B所示的蒸汽淀积装置中，衬底53和淀积源支架57之间的距离d减少到典型地不超过20cm，更优选的在5cm和15cm之间，以明显地提高淀积材料的利用效率和产量。
此外，衬底支架52配备有旋转衬底53的机构。淀积源支架57配备有能在X或Y方向移动膜形成室51而保持水平状态的机构。
图5A和5B所示蒸汽淀积装置特征在于厚度均匀性优越的膜的形成可以通过蒸汽淀积中同时实施衬底53的旋转和淀积源支架57的移动来实现。
在采用相关技术的电阻加热的蒸汽淀积装置中，与电子枪淀积相比，膜形成率(rate)容易不稳定。然而，图5A和5B所示的蒸汽淀积装置在均匀性和产量上是优越的。
还可以应用的是在可移动的淀积源支架57上配备淀积挡板。置于单个淀积支架上的有机化合物需要不是仅一个，而可以是多个。
由于衬底53和淀积源支架57之间的距离d减少到典型地不超过20cm、更优选的在5cm和15cm之间的值，淀积掩模54也可以被加热。因而，淀积掩模54优选的由具有低热膨胀系数的金属材料形成，这样阻止了热形变(例如，具有高熔点的金属，诸如钨、钽、铬、镍、和钼，或包括这些元素的合金，或诸如不锈钢、铬镍铁合金(Inconel)和哈斯特合金(Hastelloy)的材料)。为了冷却被加热的淀积掩模，淀积掩模可以配备有允许冷却介质(冷却水、冷却气体)循环的机构。
当选择地形成淀积膜时使用淀积掩模54，这样当在整个表面上形成淀积膜时不是特别地必要。
衬底支架52配备有永久磁铁以便于用磁力固定金属(meal)形成的淀积掩模，且要插入其间的衬底53也被牢固的支撑。尽管这里示出一个实例，其中淀积掩模与衬底53紧密接触，还有可能提供并固定衬底支架和淀积掩模支架于一定的距离。
膜形成室与可抽真空处理室连接以在膜形成室中形成真空。可抽真空的处理室配备有磁悬浮涡轮分子泵、低温泵或驱动泵(drivepump)。因此，达到输运室中10-5-10-6Pa的最终真空度，并可以控制杂质从泵和抽气系统中反向飞溅。引入诸如氮气和稀有气体的惰性气体以防止杂质引入到装置中。要引入到装置中的这类气体在引入到装置之前用气体纯化装置高度纯化。因而，需要提供气体纯化装置以允许气体在高度纯化之后引入到膜形成装置中。因此，诸如氧或水或其它包含在气体中的杂质可以预先除去，这样可以防止这类杂质被引入到装置中。
还可能通过在其中提供等离子体产生单元、在没有布置于其中的衬底时在膜形成室中产生等离子体、并蒸发附着在膜形成室内壁、附加保护(attachment proof shield)、或淀积掩模上所淀积的物质以抽空膜形成室来清洁膜形成室51。以这种方式，膜形成室的内部可以在维护服务的时间清洁而不暴露于大气中。清洁过程中蒸发的有机化合物可以用抽气系统(真空泵)收集并再利用。
本实施方案可以按需要与第一实施方案组合。用图5A和5B所示的蒸汽淀积装置，可以改善衬底表面上膜的均匀性，且可以用电阻加热形成金属层或有机化合物层的阳极或阴极。
(第三实施方案)
图6A和6B是说明本发明制造系统的解释性图。
图6A和6B中，参考编号61a表示第一容器(融化罐)、参考编号61b表示从大气中隔离第一容器以保护第一容器不被污染的第二容器。参考编号62表示高度纯化粉末状态的EL材料。参考编号63表示可抽真空的处理室，编号64表示加热单元、编号65表示淀积物体、编号66表示淀积的膜。参考编号68表示制造和纯化作为淀积材料的有机化合物材料的制造商(典型地，原材料零售商)，参考编号69表示发光装置制造商，其具有蒸汽淀积装置，它是发光装置制造商(典型地制造工厂)。
本发明的制造系统的流程将在下面说明。
首先，发光装置制造商69向材料制造商68开出订单60。材料制造商68根据订单60制备第一容器和第二容器。材料制造在洁净室中将超高纯EL材料62纯化或保存于第一容器61a中，同时充分注意使得杂质(氧、水等)不混入。接下来，材料制造商68优选的在洁净室中以第二容器61b将第一容器61a密封使得没有多余的杂质附着在第一容器的内部或外部。当密封时，第二容器61b的内部优选的抽真空或用惰性气体填充。第一容器61a和第二容器62b优选的在纯化或保存超高纯EL材料62之前被清洁。
本发明中，当以后进行蒸汽淀积时第一容器61a还是原样放置在室中。尽管第二容器61b可以是具有用来阻止氧或水混入的阻挡层的性能的密封膜，优选的是采用圆柱型或盒子形状的固体容器，并具有挡光的效应，以便于能够自动的取出。
接下来，第一容器61a在密封于第二容器61b的状态下从材料制造商68那里输运到发光装置制造商69那里。
然后，第一容器61a在密封于第二容器61b的状态下被引入到可抽真空的处理室63中。处理室63是具有加热单元64和布置于其中的衬底支架(没有示出)的蒸汽淀积室。处理室63抽真空且达到氧和水最少化的清洁状态之后，第一容器61a从第二容器61b中取出并安装在加热单元64上而不释放(release)真空态，从而制备淀积源。安装淀积物体(该情形中是衬底)65使其与第一容器61a相对。
接下来，淀积材料通过电阻加热用加热单元64加热以在所提供的淀积物体65的表面上形成淀积膜66以便于与淀积源相对。这样得到的淀积膜66不合杂质，因而用该淀积膜66完成的发光二极管实现了高可靠性和高强度。
如上所述，第一容器61a只一次引入到可抽真空的处理室63中而不暴露于大气中，并允许保持淀积材料62如材料制造商保存时那样的纯度时蒸汽淀积。通过由材料制造商将EL材料62直接保存到第一容器61a中，只提供给发光装置制造商所需数量的材料，从而相对昂贵的EL材料可以有效地利用。
尽管相关技术中用电阻加热的淀积方法在材料的效率上较低，但是有如下所示提高利用效率的方法。第一蒸汽淀积在其中新的EL材料在蒸汽淀积装置的维护服务中放入融化罐的状态下进行之后，还留着没有被淀积的残余材料。因而，当进行下一次蒸汽淀积时，EL材料加入到残余材料中，这种补充重复到下一次维护服务，从而在从这里起的蒸汽淀积中利用的效率可以得到改善。然而，在该方法中，残余的材料可能引起污染。此外，由于补充是由操作者执行的，氧或水可能混入到淀积材料中，由此淀积材料的纯度可能降低。为蒸汽淀积用了几次的融化罐在维护服务的时候要被废弃。为了防止由于杂质引起的污染，可能的是将新EL材料放进融化罐用于蒸汽淀积，并在每次蒸汽淀积之后废弃融化罐，但结果是提高了制造成本。
在相关技术中用于保存淀积材料的玻璃瓶可以去除，且将淀积材料从玻璃瓶中传送到融化罐中的过程，其可以通过采用前面所说的制造系统防止杂质混入。此外，产量也增加了。
本发明实现了其中产量增加的完全自动化制造系统和坚固密闭的系统，其可以防止杂质混入到由材料制造商68纯化的淀积材料62中。
尽管EL材料在上面作为实例举出，被采用作为阴极或阳极的金属层可以通过本发明中的电阻加热用蒸汽淀积来淀积。用电阻加热形成阴极可以形成发光元件而不改变TFT12的电性质(开电流、关电流、Vth、S值等)。
带有金属材料的淀积膜还可以用与预先在第一容器中保存金属材料、将第一容器原样引入到蒸汽淀积装置中、并用电阻加热蒸发材料同样的方式形成。
本实施方案可以按需要与第一实施方案或第二实施方案组合。当使用第二实施方案中所示的蒸汽淀积装置时，作为阴极或阳极的金属层即使通过电阻加热也可以均匀的形成。
(第四实施方案)
虽然第一实施方案中示出一个实例，其中顶部栅型TFT(更具体地，平面型TFT)用作TFT 12、22，本实施方案中使用TFT 72代替TFT 12、22。本实施方案中所用的TFT 72是底部栅型TFT(更具体地，反转交错型TFT)，其可以根据已知的制造过程制造。
如图7A所示，底部栅型TFT 72根据已知的制造过程形成于具有绝缘表面的衬底71上。这里所示的实例中，金属层(包含一个或多个选自Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、和In的元素)形成的阳极73在TFT形成之后形成于矩阵中。
接下来，形成无机绝缘材料或有机绝缘材料的绝缘膜74以便于覆盖阳极73的末端。
然后，如图7B所示，形成组成发光元件的有机组分层(organiccomponent layer)(EL层)的膜。它输运到配备有淀积源的膜形成室中，其中适当形成包括空穴输运层、空穴注入层、或发光层的层叠的层作为阳极73上有机化合物的第一层。本情形中，淀积源通过电阻加热来加热以进行蒸汽淀积，然后形成空穴注入层75、发光层(R)76、发光层(G)77、发光层(B)78。
接下来，作为下层的阴极79a由电阻加热通过加热淀积源来淀积。用电阻加热形成阴极79a可以完成发光元件而不改变TFT的电学性质。阴极79a作为下层优选的由非常薄的金属膜(通过共淀积(co-deposition)诸如MgAg、MgIn、AlLi、CaN的合金或属于周期表中第一或第二族的元素和铝形成的膜)或它们层叠的层形成。
然后，阴极79b作为上层形成(见图7C)。阴极79b作为上层可以由透明氧化物导电涂层(ITO(氧化铟-氧化锡合金)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)形成。由于图7C中层叠结构示出一种情形，其中光在图中箭头所示的方向发射(在发射的光穿过阴极的情形中)，优选的是采用半透明导电材料做阴极。
由于从现在起的过程同与第一实施方案协作说明的制造模块型有源矩阵发光装置的方法一样，这里将不再说明。
本实施方案可以按需要与第一实施方案、第二实施方案和第三实施方案组合。
如迄今所述所构造的本发明将通过下述实例进一步详细说明。
(实例1)
本实例中，将说明多室系统制造设备，其中图8所示的制造直到上电极的过程完全自动化。
图8中，参考编号100a-100k、100m-100p、和100r-100u表示门，编号101表示放电室、编号119表示取出室、编号102、104a、108、114和118表示输运室、编号105、107和111表示传递(pass)室、编号106R、106B、106G、109、110、112、113表示膜形成室、编号103表示预处理室、编号117表示密封衬底装载室、编号115表示分配室、编号116表示密封室、编号120a和120b表示盒子(cassette)室、编号121表示托盘安装台(tray mounting stage)。
下面是输送预先配备有TFT 12和阳极13的衬底到图8所示的制造设备和形成图3B所示的叠层结构的程序。
首先，配备有TFT 12和阳极13的衬底放置在盒子室120a或在盒子室120b中。当衬底是大衬底(例如，300mm×360mm)时，它放置在盒子室120b中。另一方面，当是正常衬底(例如，127mm×127mm)时，输运到托盘安装台121上，且在托盘上(例如，300mm×360mm)安装几个衬底。
接下来，衬底从配备有衬底输运机构的输运室118中输运到放电室101中。
放电室101连接到可抽真空的处理室，这样优选的是在形成真空之后通过引入惰性气体恢复大气压力。然后衬底输运到连接到放电室101的输运室102中。输运室真空化并保持在真空化的状态，使得在输运室中水或氧的存在最小化。
输运室102连接到可抽真空的处理室以在输运室中形成真空。可抽真空的处理室配备有磁悬浮涡轮分子泵、低温泵或干燥泵。因此，输运室中达到10-5-10-6Pa的最终真空度，并可以控制杂质从泵和抽气系统中反向飞溅。引入诸如氮气和稀有气体的惰性气体以防止杂质引入到装置中。这种要引入到装置中的气体在进入到装置中之前用气体纯化装置高度纯化。因而，需要提供气体纯化装置以允许气体在高度纯化之后引入到膜形成室中。因此，包含在气体中诸如氧或水的杂质或其它杂质可以预先除去，这样可以防止这类杂质引入到装置中。
优选的，在真空中进行脱气的退火以除去包含在衬底中的水或其它气体，这样衬底输运到连接到输运室102的预处理室103中以在这里退火。如果有必要清洁阳极的表面，衬底输运到连接到输运室102的预处理室103中以在这里清洁。
还可能在整个阳极之上形成高聚物有机化合物层。膜形成室112用于形成高聚物有机化合物层。本实例中，作为空穴注入层15起作用的聚(亚乙基二氧基噻吩/聚(苯乙烯璜酸钠)(poly(ethylenedioxythiophen/poly(styrene sodiumsulfonate))(PEDOT/PSS)溶液形成于整个表面上。当用旋涂法、喷墨法、或溅射法在膜形成室112中形成有机化合物层时，在大气压下放置衬底，使膜形成表面向上。本实例中，传递室105配备有翻转机构，这样衬底按需要翻转。膜用溶液形成以后，优选的，衬底输运到预处理室103中，在真空中进行加热处理以蒸发水分。尽管本实例中形成高聚物空穴注入层15，可以通过电阻加热由蒸汽淀积形成低聚物有机材料的空穴注入层。没有必要必须形成空穴注入层15。
然后，衬底104c从输运室102中输运到传递室105中而不将衬底暴露于大气中，衬底104c输运到输运室104中，然后用输运机构104b输运到膜形成室106R中，其中发红光的EL层按需要形成于阳极13上。本情形中，EL层16通过电阻加热用蒸汽淀积形成。衬底的膜形成表面在放置于膜形成室106R中之前在传递室105中转向下。膜形成室优选的在衬底输运到其中之前真空化。
例如，蒸汽淀积在真空化到不超过5×10-3Torr(0.665Pa)，更优选的，10-4-10-6Pa的膜形成室106R中进行。当发生蒸汽淀积时，有机化合物已经预先用电阻加热蒸发，且当挡板(没有示出)打开来淀积时飞溅向衬底。蒸发的有机化合物向上飞溅，并通过形成于金属掩模(没有示出)上的开口(没有示出)淀积于衬底上。当进行蒸汽淀积时，衬底的温度(T1)通过加热衬底保持在50-200℃，更优选的，65-150℃的范围。
本实例中，淀积材料已经由材料制造商保存于其中的融化罐放置在膜形成室106R、106B、106G、110中。融化罐优选的放置而不暴露于大气中，并优选的在由材料制造商输运时以密封在第二容器中的状态引入到膜形成室中。优选的，提供具有真空泵浦单元的室，与膜形成室106R相连，从而融化罐在真空或惰性气体气氛中从第二容器中拿出并放置到膜形成室中。因此，可以防止融化罐和保存在融化罐中的EL材料被污染。
本情形中，为了使膜全色，在膜形成室106R中形成膜之后依次在膜形成室106G和106B中实施膜形成，从而发红、绿和蓝光的有机化合物层16-18适当形成。
当空穴注入层15和所需的EL层在阳极13上得到时，衬底从输运室104a输运到传递室107中而不暴露于大气中，然后，衬底又从传递室107中输运到输运室108中而不将衬底暴露于大气中。
接下来，当衬底用配备在输运室108中的输运机构输运到膜形成室110中时，其中金属层阴极19适当通过电阻加热由蒸汽淀积形成。这里膜形成室110是蒸汽淀积装置，其使用Li和Al作为淀积源以通过电阻加热蒸汽淀积。
如图3A所示的叠层结构发光二极管根据迄今所说明的过程形成。
接下来，衬底从输运室108中输运到膜形成室113中而不暴露于大气中，其中形成氮化硅膜或氮氧化硅膜形成的保护膜。该情形中，设备是膜形成室113中配备有硅靶、氧化硅靶、或氮化硅靶的喷镀设备(spatter device)。例如，氮化硅膜可以通过用硅靶并将膜形成室中的气氛变成氮化物气氛或含氮化物和氩的气氛形成。
然后，所形成带有发光二极管的衬底从输运室108输运到传递室111中并从传递室111到输运室114中而不暴露于大气中。
所形成带有发光二极管的衬底从输运室114中输运到密封室116中。优选的制备密封室116，带有配备有密封材料的密封衬底。
密封衬底从外面放置到密封衬底装载室117a中。为了除去诸如水的杂质，优选的预先在真空中进行退火，例如，在密封衬底装载室117中进行退火。当在密封衬底上形成密封材料时，输运室108设置为大气压，然后密封衬底从密封衬底装载室输运到分配室115中，其中形成用于粘结到所形成带有发光二极管的衬底的密封材料，且所形成的带有密封材料的密封衬底输运到密封室116中。
为了对所形成带有发光二极管的衬底脱气，在真空或在惰性气体气氛中退火，然后，所形成带有密封材料的密封衬底和所形成带有发光二极管的衬底互相粘结。密封的密闭空间用氢或惰性气体填充。该实例中，密封材料形成于密封衬底上。然而，不限于此，密封材料还可以形成于配备有发光二极管的衬底上。
接下来，UV光通过配备在密封室116中的UV光照射机构照射到一对粘结的衬底上以固化密封材料。该情形中，紫外固化树脂被用作密封材料，但不限于此，只要是粘结剂就行。
然后，一对粘结的衬底从密封室116输运到输运室114中，并从输运室114中到取出室119中以将其取出。
通过使用图8所示的制造设备，发光二极管完全的被保护不暴露于外界空气中，直到被密封进密封的密闭空间中，可以得到高可靠性的发光装置。由于预先容纳淀积材料的融化罐必须唯一被设置，淀积材料的放置可以是自动化的。传递室114在真空化状态和大气压的氮气氛之间重复转换，而传递室102、104a、108优选的固定的保持在真空状态。
还有可能采用在线系统(in-line system)的膜形成装置。
下面是将具有TFT和上面的阳极的衬底预先输运到图8所示的制造设备中，并形成图7C所示的叠层结构的程序。
与形成图3A所示叠层结构的情形一样的方式，配备有TFT和阳极73的衬底预先放置在盒子室120a和盒子室120b中。
接下来，衬底从配备有衬底输运机构的输运室118中输运到放电室101中。然后衬底输运到连接到放电室101的输运室102中。
优选的，用来脱气的退火在真空中进行以除去包含在衬底中的水或其它气体，这样衬底输运到连接到输运室102的预处理室103中以在此退火。如有必要清洁阳极的表面，衬底输运到连接到输运室102的预处理室103中以在此清洁。
还有可能在整个阳极之上形成高聚物有机化合物层。膜形成室112用来形成高聚物有机化合物层。例如，作为空穴注入层75起作用的聚亚乙基二氧基噻吩/聚苯乙烯璜酸钠溶液(PEDOT/PSS)可以形成在整个表面上。当用旋涂法、喷墨法或溅射法在膜形成室112中形成有机化合物层时，在大气压下放置衬底，使膜形成面朝上。传递室105配备有衬底翻转机构，这样衬底可以按需要翻转。膜用溶液形成之后，优选的，衬底输运到预处理室103中，在真空中进行加热处理以蒸发介质组分。
然后，衬底104c从输运室102输运到传递室105中而不将衬底暴露于大气中之后，衬底104c输运到输运室104中，然后用输运机构104b输运到膜形成室106R中，其中发红光的EL层根据需要形成于阳极73上。本情形中，EL层16通过电阻加热用蒸汽淀积形成。
本情形中，为了使膜全色，在膜形成室106R中形成膜之后，依次在膜形成室106G和106B中进行膜形成，从而适当的形成发红、绿和蓝光的有机化合物层76-78。
当在阳极73上得到空穴注入层75和所需的EL层76-78时，衬底从输运室104a输运到传递室107中而不将衬底暴露于大气中，然后，衬底又从传递室107输运到输运室108中而不将衬底暴露于大气中。
接下来，衬底用配备在传输室(transmitting)108中的输运机构输运到膜形成室110中，由非常薄的无机膜(通过共淀积由诸如MgAg、MgIn、AlLi、CaN的合金或属于周期表中第一或第二族的元素或铝形成的膜)形成的阴极(下层)79a通过电阻加热用蒸汽淀积形成。形成薄金属层的阴极(下层)79a之后，衬底输运到膜形成室109中，透明氧化物导电涂层(ITO(氧化铟-氧化锡合金)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)的阴极(上层)用喷镀法形成，从而包括薄金属层和透明导电层的叠层的阴极79a和79b分别适当的形成。尽管作为发光二极管阴极起作用的层是薄金属层，包括薄金属层和透明导电涂层的叠层膜在本技术说明中称作阴极。
图7C所示叠层结构的发光二极管根据迄今所说明的过程形成。图7C所示叠层结构的发光二极管在图中箭头所示的方向发光，这是与图3B所示发光二极管相反的方向。
由于从现在起的过程与制造具有图3A所示叠层结构的发光装置的过程一样，这里将不再说明。
如迄今所说明的，带有图8所示的制造设备时，图3B和图7C所示的叠层结构可以不同。
该实例可以按需要与第一到第四实施方案中的任何一个组合。
(实例2)
图9是EL模块俯视图的外部。图中，在配备了数个TFT的衬底(还称作TFT衬底)405之上，形成用于显示的像素部分400、用来驱动像素部分的像素的驱动器电路401a和401b、用来连接形成于EL层上的电极和引线的连接部分、和FPC附连到上面以连接外部电路到此的终端部分402。并且，使用密封有机发光装置且密封组件404的衬底406以获得密封的状态。
图3B的横截面图是所应用诸如保护膜或密封衬底的密封步骤假定是图9所示像素部分横截面图的一个实例，但是不特别地受到限制。
绝缘膜形成于衬底上，像素部分和驱动电路形成于绝缘膜的上侧，像素部分由电流控制TFT和包括与电流控制TFT的漏电连接的像素电极的一些像素形成。驱动电路由与n沟道TFT和p沟道TFT组合的CMOS电路形成。
这些TFT可以用下面的步骤形成。
对于基础绝缘膜的下层，由SiH4、NH3、和N2O作为原料气体形成的氧氮化硅(silicon oxynitride)膜(组成比：Si＝32％、O＝27％、N＝24％、H＝17％)在具有0.7mm厚度的耐热玻璃衬底(第一衬底)上以50nm(优选地10-200nm)的厚度和用等离子体CVD在400℃的膜淀积温度下形成。然后，在表面用臭氧水清洁之后，表面上的氧化物膜通过稀氢氟酸(1/100稀释)除去。其次，对于基础绝缘膜的上层，由SiH4和N2O作为原料气体形成的氧氮化氢硅(silicon hydrideoxynitride)膜(组成比：Si＝32％、O＝59％、N＝7％、H＝2％)以100nm的厚度(优选的50-200nm)和用等离子体CVD在400℃的膜淀积温度下在上面形成以便由此形成叠层。另外，不暴露于大气的条件下，用SiH4作为膜淀积气体且在300℃的膜淀积条件下用等离子体CVD形成具有非晶结构的半导体膜(本情形中，非晶硅膜)以具有54nm(优选25-80nm)的厚度。
本实施方案中，基础绝缘膜以两层结构的形式示出，但是可以采用包含硅作为其主要成分的绝缘膜的单层或其中其两层或多层层叠的结构。另外，对半导体膜的材料没有限制。然而，半导体膜优选的用已知的方式(溅射、LPCVD、等离子体CVD等)由硅或锗硅(Si1-XGeX(X＝0.0001-0.02))合金形成。另外，等离子体CVD设备可以是单晶片型或批量型。此外，基础绝缘膜和半导体膜可以在同样的膜形成室中连续地形成而不暴露于大气中。
接下来，具有非晶结构的半导体膜的表面被清洁之后，具有大约2nm厚度非常薄的氧化物膜由臭氧水在表面上形成。然后，为了控制TFT的阈值，进行微量杂质元素(硼或磷)的掺杂。这里，使用离子掺杂方法，其中硼烷(B2H6)受等离子体激发而不发生质量分离，且硼在以下掺杂条件下被加入到非晶硅膜中：15kV的加速电压；30sccm的用氢稀释到1％的乙硼烷的气流速率；以及2×1012/cm2的剂量。
然后，含10ppm重量镍的醋酸镍盐溶液用旋转器涂敷。代替涂敷，还可以用通过溅射将镍元素喷射到整个表面上的方法。
然后，进行热处理以实施晶化，从而形成具有结晶结构的半导体膜。可以进行使用电炉或强光照射的加热过程用于该热处理。在使用电炉的加热过程的情形中，可以在500-650℃进行4-24小时。这里，进行用来脱氢的加热处理之后(500℃1小时)，进行用于晶化的加热过程(550℃4小时)，从而得到具有结晶结构的硅膜。注意，尽管晶化通过使用电炉的加热过程进行，晶化还可以通过灯退火设备实施。还要注意，尽管使用镍作为促进硅晶化的金属元素的晶化技术在这里被使用，也可以使用其它已知的晶化技术，例如，固相生长方法和激光晶化方法。
其次，具有结晶结构的硅膜表面上的氧化物膜用稀氢氟酸等除去之后，在大气或氧气氛中进行激光(XeCl：308nm的波长)照射以提高晶化速率并修复保留在晶粒中的缺陷。带有400nm或更短波长的准分子激光，或YAG激光器的二次谐波或三次谐波用于激光。任意情形中，使用带有大约10-1000Hz重复频率的脉冲激光，脉冲激光用光学系统会聚到100-500mJ/cm2，照射在90-95％的重叠比下进行，由此可以扫描硅膜表面。这里，第一激光的照射在大气中以30Hz的重复频率和470mJ/cm2的能量密度进行。注意，由于照射在大气或在氧气氛中进行，氧化物膜通过第一激光照射形成于表面上。尽管这里示出使用脉冲激光器的实例，还可以使用连续振荡激光器。当进行非晶半导体膜的晶化时，优选的是用能够连续振荡的固体激光器提供基波的二次到四次谐波以得到大晶粒尺寸的晶体。典型地，优选的是应用Nd:YVO4激光器(1064nm的基波)的二次谐波(532nm的厚度)或三次谐波(355nm的厚度)。具体地，发自10W输出的连续振荡型YVO4激光器的激光束用非线性光学元件转换成谐波。还有，通过将YVO4的晶体和非线性光学元件应用到谐振器中的发射谐波的方法。然后，更优选的，通过光学系统形成激光束以具有矩形形状或椭圆形状，由此照射要处理的物质。这时，需要大约0.01-100MW/cm2(优选的0.1-10MW/cm2)的能量密度。半导体膜相对于激光束以大约10-2000cm/s的速率移动以照射半导体膜。
尽管这里实施在使用镍作为促进晶化的金属元素的热处理之后进行照射激光的技术，非晶硅膜的晶化还可以用连续振荡层(YVO4激光器的二次谐波)实施而不掺杂镍。
用该激光照射形成的氧化物膜和用臭氧水处理120秒形成的氧化物膜一起组成具有1-5nm总厚度的阻挡层。虽然阻挡层在这里用臭氧水形成，还可以用其它方法，诸如在氧气氛中进行紫外光照射或氧化物等离子体处理以氧化具有结晶结构的半导体膜表面。此外，作为形成阻挡层的另一个方法，具有大约1nm-10nm厚度的氧化物膜可以用等离子体CVD法、溅射法、蒸发法等淀积。本技术说明中，术语阻挡层指具有在吸取步骤中允许金属元素通过的膜质量或膜厚度以及在除去作为吸取位起作用的层的步骤中作为刻蚀阻挡物起作用的层。
在阻挡层上，含氩元素的非晶硅膜用溅射形成到50-400nm的厚度，本实施方案中是150nm，作为吸取位。本实施方案中通过溅射的膜形成条件包括设定膜形成压力为0.3Pa、气体(Ar)流速为50sccm、膜形成功率为3kW、及衬底温度为150℃。在上述条件下形成的非晶硅膜包含3×1020-6×1020/cm3原子浓度的氩元素，并包含1×1019-3×1019/cm3原子浓度的氧。之后，电炉在550℃用于热处理4小时，以吸取来减少具有结晶结构的半导体膜中镍的浓度。可以用灯退火设备代替电炉。
接下来，含氩元素的非晶硅膜，其是吸取位，用阻挡层作为刻蚀阻挡物被选择的除去，然后，阻挡层用稀氢氟酸被选择的除去。注意，有一种趋势是在吸取中镍容易移动到高氧浓度的区域，这样，理想的是氧化物膜组成的阻挡层在吸取之后被除去。
然后，在所得到具有结晶结构的硅膜(也称作多晶硅膜)表面上用臭氧水形成薄的氧化物膜之后，形成抗蚀剂构成的掩模，并在此进行刻蚀过程以得到所需的形状，从而形成彼此分开的岛状半导体层。在半导体层的形成之后，除去抗蚀剂构成的掩模。
然后，用含氢氟酸的腐蚀剂除去氧化物膜，同时，清洁硅膜的表面。之后，形成含硅作为其主要成分的绝缘膜，其变成栅绝缘膜。本实施方案中，氧氮化硅膜(组分比：Si＝32％、O＝59％、N＝7％、H＝2％)用等离子体CVD形成115nm的厚度。
其次，在栅绝缘膜上，20-100nm厚度的第一导电膜和100-400nm厚度的第二导电膜叠层形成。本实施方案中，50nm厚氮化钽膜和370nm厚钨膜依次层叠在栅绝缘膜上并根据下面说明的过程进行图形化，然后形成每个栅电极和每个线路。
作为形成第一导电膜和第二导电膜的导电材料，采用选自包含Ta、W、Ti、Mo、Al、和Cu的元素或包含上述元素作为其主要成分的化合物材料或合金材料。另外，以掺杂了诸如磷的杂质元素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。另外，本发明不限于两层结构。例如，可以采用三层结构，其中50nm厚钨膜、500nm厚度铝和硅(Al-Si)的合金膜、和30nm厚氮化钛膜依次层叠。此外，在三层结构的情形中，氮化钨可以用来代替第一导电膜的钨，铝和钛(Al-Ti)的合金膜可以用来代替第二导电膜的铝和硅(Al-Si)的合金膜，钛膜可以用来代替第三导电膜的氮化钛膜。此外，还可以采用单层结构。
ICP(诱导耦合等离子体)刻蚀方法可以优选的用于上述第一和第二导电膜的刻蚀过程(第一和第二刻蚀过程)。使用ICP刻蚀方法，适当地调节刻蚀条件(施加到线圈型电极上的电能、施加到衬底侧上电极的电能、衬底侧上电极的温度等)，由此膜可以被刻蚀以具有所需的锥形形状。本实施方案中，形成掩模之后，700W的RF(13.56MHz)功率在1Pa的压力下施加到线圈型电极上作为第一刻蚀条件，CF4、Cl2、和O2适当地用作刻蚀气体。每种气体流速设为25/25/10(sccm)，150W的RF(13.56MHz)功率还施加到衬底(样品台)以基本上施加负的自偏压。注意，衬底侧上电极面积是12.5cm×12.5cm，线圈型电极(这里用包括线圈的石英盘)具有25cm直径。在第一刻蚀条件下，刻蚀W膜以将第一导电层的末端部分形成为锥形形状。之后，除去抗蚀剂掩模，采用第二刻蚀条件。CF4和Cl2用作刻蚀气体，气体的流速设为30/30sccm，500W的RF(13.56MHz)功率在1Pa的压力下施加到线圈型电极上以产生等离子体，由此实施刻蚀大约30秒。20W的RF(13.56MHz)功率还施加到衬底侧(样品台)以基本上施加负的自偏压。在第二刻蚀条件下，其中CF4和Cl2混合，W膜和TaN膜都以同样的水平刻蚀。这里，第一刻蚀条件和第二刻蚀条件称作第一刻蚀处理。
不除去抗蚀剂掩模进行第二刻蚀处理。这里，CF4和Cl2用作刻蚀气体，气体的流速设为30/30sccm，500W的RF(13.56MHz)功率在1Pa的压力下施加到线圈型电极上以产生等离子体，由此实施刻蚀大约60秒。20W的RF(13.56MHz)功率还施加到衬底侧(样品台)以基本上施加负的自偏压。之后，不除去抗蚀剂掩模进行第四刻蚀处理，CF4、Cl2、和O2用作刻蚀气体，气体流速设为20/20/20sccm，500W的RF(13.56MHz)功率在1Pa的压力下施加到线圈型电极上以产生等离子体，由此实施刻蚀大约20秒。20W的RF(13.56MHz)功率还施加到衬底侧(样品台)以基本上施加负的自偏压。这里，第三刻蚀条件和第四刻蚀条件称作第二刻蚀处理。这个阶段，形成栅电极和由作为下层的第一导电层和作为上层的第二导电层组成的电极。
除去抗蚀剂掩模之后，进行第一掺杂处理以用栅电极作为掩模掺杂到整个表面上。第一掺杂处理采用离子掺杂或离子注入。在离子掺杂中，剂量设为1.5×1014原子/cm2，加速电压设为60-100keV。典型地，磷(P)或砷(As)用作给出n型导电性的杂质元素。第一杂质区(n-区)以自对准的方式形成。
接下来，形成新的掩模。形成掩模以覆盖沟道形成区或用来形成像素部分的开关TFT的半导体层部分以减少开关TFT的关态电流。形成掩模以保护沟道形成区或用来形成驱动电路的p沟道TFT的半导体层或其周围区域。此外，形成掩模以覆盖用来形成像素部分电流控制TFT 404的半导体层或其周围部分。
其次，用上述抗蚀剂掩模通过选择性的进行第二掺杂处理形成与栅电极的部分重叠的杂质区(n-区)。第二掺杂处理可以用离子掺杂方法或离子注入方法进行。本实施方案中，在以下条件实施离子掺杂方法，30sccm的用氢稀释到5％的三氢化磷(PH3)的气体流速，1.5×1014原子/cm2的剂量和90keV的加速电压。抗蚀剂掩模和第二导电膜作为对n型掺杂杂质元素的掩模起作用，并形成第二杂质区。1×1016-1×1017原子/cm3密度范围的n型掺杂杂质元素加入到杂质区。本实施方案中，与第二杂质区同样浓度范围的区域称作n-区。
不除去抗蚀剂构成的掩模进行第三掺杂处理。第三掺杂处理可以用离子掺杂法或离子注入法进行。作为n型掺杂杂质元素，典型的可以用磷(P)或砷(As)。本实施方案中，离子掺杂法在以下条件下进行：40sccm的用氢稀释到5％的三氢化磷(PH3)的气体流速，2×1015原子/cm2的剂量，80keV的加速电压。本情形中，抗蚀剂掩模，第一导电层，第二导电层起n型掺杂杂质元素的掩模作用，并形成第三杂质区。1×1020-1×1021原子/cm3密度范围的n型掺杂杂质元素加入到第三杂质区。本实施方案中，与第三杂质区同样密度范围的区域称作n+区。
除去抗蚀剂掩模之后，形成由抗蚀剂构成的掩模以进行第四掺杂处理。通过第四掺杂处理，形成第四杂质区和第五杂质区，这是形成用来形成其中加入p型掺杂杂质元素的p沟道型TFT的半导体层的半导体层。
1×1020-1×1021/cm3密度范围的p型掺杂杂质元素加入到第四杂质区。注意，在第四杂质区中，磷(P)在前面的步骤中(n-区)已经加入，但是p型掺杂杂质元素以高出磷1.5-3倍的密度加入。这样，第四杂质区具有p型导电性。本实施方案中，与第四杂质区同样密度范围的区域称作p+区。
形成第五杂质区以与第二导电层的锥形部分重叠，并用p型杂质元素以1×1018-1×1020/cm3的密度范围加入。本实施方案中，与第五杂质区同样密度范围的区域称作p-区。
通过上述步骤，在相应的半导体层中形成具有n型或p型掺杂杂质元素的杂质区。导电层变成TFT的栅电极。
其次，形成基本上覆盖整个表面的绝缘膜(没有示出)。本实施方案中，50nm厚氧化硅膜用等离子体CVD形成。当然，绝缘膜不限于氧化硅膜，其它含硅的绝缘膜可以用在单层或叠层结构中。
然后，进行激活加入到相应半导体层中的杂质元素的步骤。该激活步骤中，采用使用灯光源的快速热退火(RTA)法、从背表面照射发自YAG激光器或准分子激光器的光的方法、使用炉子的热处理或它们的组合。
另外，尽管本实施方案中示出其中绝缘膜在激活之前形成的实例，形成绝缘膜的步骤也可以在进行激活之后进行。
其次，第一夹层绝缘膜由氮化硅膜形成，并实施热处理(300-550℃，1-12小时)，从而进行氢化半导体层的步骤。该步骤是用包含在第一夹层绝缘膜中的氢终结半导体层悬挂键的步骤。无论氧化硅膜形成的绝缘膜(没有示出)的存在与否，半导体层都能被氢化。作为氢化的另一种方式，可以进行等离子体氢化(用等离子体激发的氢)。
其次，在第一夹层绝缘膜上形成由有机绝缘材料形成的第二夹层绝缘膜。本实施方案中，1.6μm厚度丙烯酸树脂膜用涂覆法形成。另外，200nm厚度氮化硅膜用溅射法形成。本实施方案中，示出在1.6μm厚度丙烯酸树脂膜上淀积氮化硅膜的实例。绝缘膜的材料或厚度不受限制。在电容形成于栅电极和栅电极上所形成的功率源电流线之间的情形中，有机绝缘膜和无机绝缘膜的厚度可以是0.5μm-2.0μm。
其次，形成像素电极，其接触到包括p沟道TFT的电流控制TFT的漏区以接触并与以后要形成的连接电极重叠。本实施方案中，像素电极作为有机发光装置的阳极起作用，且是透明导电膜以让光从有机发光装置穿过到像素电极。
形成到达要做栅电极或栅线路的导电层的接触孔和到达每个杂质区的接触孔。本实施方案中，依次实施多个刻蚀处理。本实施方案中，第三夹层绝缘膜用第二夹层绝缘膜作为刻蚀阻挡物刻蚀，在第二夹层绝缘膜用第一夹层绝缘膜作为刻蚀阻挡物被刻蚀之后第一夹层绝缘膜被刻蚀。
之后，电极用Al、Ti、Mo、W等形成。具体的，形成源线路、功率源供给线、提取电极(extraction electrode)和连接电极。作为电极和线路的材料，使用具有包括Ti膜(110nm厚)和硅的Al膜(350nm厚)和Ti膜(50nm厚)的叠层。并实施图形化。这样，适当的形成源电极、源线路、连接电极、提取电极和功率源供给线。另外，用来与重叠在夹层绝缘膜上的栅线路接触的提取电极配备在栅线路的边缘部分。其中配备了用来与外部电路和外部功率源连接的多个电极的输入-输出终端部分形成于每个线路的另一边缘部分。与先前形成的像素电极接触并重叠的连接电极与电流控制TFT的漏区接触。
如上所述，形成具有n沟道TFT、p沟道TFT、组合互补的n沟道TFT和p沟道TFT的CMOS电路的驱动电路和在一个像素中配备有多个n沟道TFT或多个p沟道TFT的像素部分。
另外，像素电极作为有机发光元件的阳极起作用。形成称作围堤(bank)的绝缘体以便与像素电极边缘部分重叠，而有机化合物层和发光元件的阴极在像素电极上形成。
阴极还作为在所有像素中共同连接的线路起作用。通过连接线路阴极电连接到FPC的终端上。像素部分和栅驱动器电路中包含的所有装置用阴极和保护膜覆盖。覆盖组件(要密封的衬底)和衬底可以用粘结剂接合在一起。可以在覆盖组件中形成凹陷(depression)以容纳干燥剂。
(实例3)
协同第三实施方案说明的第二容器的实例在本实施方案中示于图10中。
图10是其中保存第一容器的第二容器的横截面视图。
图10中，参考编号301表示第一容器，典型的，融化罐，其中保存EL材料302。融化罐301适于用融化罐盖子303松松的密闭。第二容器包括两部分，上部分304a和下部分304b，其用O环305密封地密闭。上部分304a配备有弹簧306，使得上盖307能够移动。下部分304b也配备有弹簧308，使得下盖309能够移动。融化罐301插在上盖307和下盖309之间。形成下盖309带有凸起(没有示出)来固定融化罐301，且使融化罐盖子303被上盖307支撑。融化罐盖子和上盖可以整体形成。
第二容器304a、304b填充有惰性气体(典型的，氮气)。
当第二容器置于可抽真空的处理室且在处理室中形成真空时，第二容器的上部分304a由于内压和外压的不同由弹簧的恢复力离开(come off)。因此，融化罐301用弹簧的恢复力冲开。以这种方式，图10所示第二容器是能够通过从大气压中形成真空而相对容易的被打开的容器。因而，打开后的操作，例如，除去上部分304a或融化罐盖子303的操作或取出第一容器的操作可以由机器人等实施。图10所示的第二容器可以是抗震并因而适于输运的容器。
本实例可以按需要与第一到第四实施方案、实例1和实例2中的任何一个组合。
(实例4)
具有有机发光装置的模块(有源矩阵EL模块)可以通过实施本发明完成。即，所有的电子设备通过实施本发明完成。
下面可以给出这些电子设备：视频相机；数码相机；头戴式显示器(护目镜式显示器)；汽车导航系统；投影仪；汽车立体声；个人计算机；便携式信息终端(移动电脑、蜂窝电话或电子图书等)等。它们的实例示于图11A-图11F及图12A-图12C中。
图11A是个人计算机，包括：主体2001；图象输入部分2002；显示部分2003；和键盘2004等。
图11B是视频相机，包括：主体2101；显示部分2102；声音输入部分2103；操作开关2104；电池2105和图象接收部分2106等。
图11C是可移动电脑，包括：主体2201；相机部分2202；图象接收部分2203；操作开关2204和显示部分2205等。
图11D是护目镜式显示器，包括：主体2301；显示部分2302；臂部分2303等。
图11E是使用其中记录了节目的记录介质(下文中称作记录介质)的播放机，包括：主体2401；显示部分2402；扬声器部分2403；记录介质2404；和操作开关2405等。该设备使用DVD(数字万能盘)、CD等记录介质，并能进行音乐欣赏、电影欣赏、游戏和使用互联网。
图11F是数码相机，包括：主体2501；显示部分2502；取景器2503；操作开关2504；图象接收部分(图中没有示出)等。
图12A是蜂窝电话，包括：主体2901；声音输出部分2902；声音输入部分2903；显示部分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12B是便携式图书(电子图书)，包括：主体3001；显示部分3002和3003；记录介质3004；操作开关3005和天线3006等。
图12C是显示器，包括：主体3101；支持部分3102；和显示部分3103等。
此外，图12C所示的显示器有小的和中等尺寸或大尺寸屏幕，例如，5-20英寸的尺寸。另外，为了制造带有这种尺寸的显示部分，优选的是使用边长一米的衬底通过整批印刷大量生产。
如上所述，本发明可应用的范围非常大，本发明可应用到各领域电子设备的制造方法中。注意，本实施方案的电子装置可以通过利用实施方案样式1-4的成分的任何组合、实施方案1或3来实现。
根据本发明，可以制造配备有具有优越的TFT性能(开电流、关电流、Vth、S值等)的发光元件的有源矩阵发光装置。

Claims (5)

1.一种制造发光装置的方法，包括：
在衬底之上形成薄膜晶体管；
形成具有阴极、阳极、及阴极和阳极之间有机化合物层的发光元件，所述发光元件连接到薄膜晶体管，
其中有机化合物层由蒸汽淀积形成，其中电极材料通过电阻加热被加热，阴极的下层由蒸汽沉积形成，其中由金属材料形成的沉积材料通过电阻被加热，阴极的上层由蒸汽淀积形成，其中由相同的金属材料形成的淀积材料用电子枪加热。
2.根据权利要求1制造发光装置的方法，其中发光装置结合到选自包括视频相机、数码相机、护目镜式显示器、汽车导航系统、个人计算机或个人数字助理的组中的电子设备中。
3.一种发光装置，包括：
具有阴极、阳极、及阴极和阳极之间有机化合物层的发光元件；
连接到发光元件的薄膜晶体管，
其中阴极是层叠的层，包括：一个由蒸汽淀积形成的下层，其中金属材料形成的淀积材料通过电阻加热被加热；和一个由蒸汽淀积形成的上层，其中金属材料形成的淀积材料用电子枪加热。
4.根据权利要求3的发光装置，金属材料形成的淀积材料是包括属于周期表中第一族或第二族的金属元素的合金。
5.根据权利要求3的发光装置，其中发光装置结合到选自包括视频相机、数码相机、护目镜式显示器、汽车导航系统、个人计算机或个人数字助理的组中的电子设备中。
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