CN100521844C - 电子器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种可以很容易通过湿方法制造的电子器件。根据本发明的一种电子器件具有第一层和第二层。第一层包含具有共轭双键的第一化合物。在此，第一化合物优选具有100到1000的分子量。第二层包含具有环状结构的第二化合物，该环状结构通过第一化合物的两个分子之间的加成反应形成。在此，作为电子器件，可以给出发光元件或诸如晶体管的元件。

Description

电子器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电子器件如发光元件或半导体元件，特别涉及一种在该电子器件中包含的、在施加电压时电流通过的层的结构，还涉及其制造方法。
背景技术
已用作打印装置的喷墨装置目前还用作形成布线或膜的装置。通过这样扩展应用，需要开发具有适用于各种应用的性能的材料。
在例如场致发光元件或有机晶体管的开发领域，利用湿方法如喷墨方法或涂敷方法形成发光层、传输层、半导体层等等。作为形成这些层的材料，主要使用高分子量的化合物。
但是，当通过诸如喷墨方法的湿方法利用低分子量的化合物以及高分子量的化合物形成膜变得容易时，可以制造更多样的元件。
因此，利用低分子量的化合物以及高分子量的化合物来制造元件的技术还不成熟。例如，参考文献1公开了一种通过喷墨方法利用低分子量的化合物通过提供形成自组装膜的步骤来形成薄膜的方法(参考文献1：日本专利公开文本2003-234522)。
此外，参考文献2公开了：当通过涂敷方法利用溶解了高分子量发光材料的有机溶剂溶液形成发光层时，存在有机溶剂侵入空穴发射层的问题(参考文献2：日本专利公开文本2003-163086)。此外，为了解决该问题，还公开了具有这样一种空穴发射层的发光元件，该空穴发射层包含有机溶剂不能溶解的高分子量的分子作为其主要成分。根据参考文献2，这种空穴发射层通过一种用水银灯照射利用包含引发剂(initiator)的溶液形成的膜的方法制成。但是根据这样一种方法，存在引发剂作为杂质留在膜中的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以容易地用湿方法制造的电子器件。
根据本发明的一种电子器件是具有包含通过[2+2]环化加成反应产生的化合物的层的电子器件。在此，作为电子器件可以给出发光元件或诸如晶体管的半导体元件。
根据本发明的另一种电子器件具有第一层和第二层。第一层包含具有共轭双键的第一化合物。在此，第一化合物优选具有100到1000的分子量。第二层包含具有环状结构的第二化合物，该环状结构通过第一化合物的两个分子之间的加成反应形成。在此，作为电子器件可以给出发光元件或诸如晶体管的半导体元件。
一种根据本发明的用于制造电子器件的方法包括第一步骤和第二步骤。第一步骤是形成包含具有共轭双键的化合物的第一层的步骤。在此，该化合物优选具有100到1000的分子量。第二步骤是用光照射第一层以引起包含在第一层中的所述化合物的[2+2]环化加成反应的步骤。在此，作为电子器件可以给出发光元件或诸如晶体管的半导体元件。
根据本发明的另一种发光元件在第一电极和第二电极之间包括含有通过[2+2]环化加成反应产生的化合物的层。
根据本发明的另一种发光元件在第一电极和第二电极之间包括第一层和第二层。第一层包含第一化合物。第二层包含第二化合物。在此，第一化合物是包括共轭双键的化合物。第一化合物优选具有100到1000的分子量。第二化合物是具有环状结构的化合物，该环状结构是通过第一化合物的两个分子之间的加成反应形成的。
根据本发明的另一种用于制造发光元件的方法是包括以下步骤的制造方法：形成包含具有共轭双键的化合物的层的步骤、和用光照射该层以引起[2+2]环化加成反应的步骤。该具有共轭双键的化合物优选具有100到1000的分子量。
根据本发明的一种半导体元件是在第一半导体层和第二半导体层之间包括含有通过[2+2]环化加成反应产生的化合物的层的晶体管。
根据本发明的另一种半导体元件是包括第一半导体层、第二半导体层和第三半导体层的晶体管。第一半导体层含有第一化合物。第二半导体层含有第二化合物。在此，第一化合物是包括共轭双键的化合物。第一化合物优选具有100到1000的分子量。第二化合物是具有环状结构的化合物，该环状结构是通过第一化合物的两个分子之间的加成反应形成的。此外，第一半导体层和第三半导体层优先传输的载流子的极性是不同的。
根据本发明的用于制造半导体元件的一种方法是包括以下步骤的制造方法：形成包含具有共轭双键的化合物的层的步骤、和用光照射该层以引起[2+2]环化加成反应的步骤。该具有共轭双键的化合物优选具有100到1000的分子量。
根据本发明，可以很容易地制造具有用湿方法形成的多个层的叠层结构的电子器件如发光元件或半导体元件。此外，还可以通过具体使用湿方法中的绘制(drawing)方法以低成本容易地制造电子器件。此外，根据本发明，也可以很容易地制造具有低杂质含量的电子器件。
此外，可以获得低成本和便宜的发光器件或半导体器件，或者通过安装该发光器件或半导体器件而变得低成本和便宜的电子器件。
附图说明
图1示出本发明发光器件的结构。
图2A至2D示出用于制造本发明的发光器件的方法。
图3A至3C示出用于制造本发明的发光器件的方法。
图4示出应用本发明的发光器件。
图5示出包含在应用本发明的发光器件中的电路。
图6示出应用本发明的发光器件的顶视图。
图7示出应用本发明的发光器件的帧操作。
图8A至8C示出应用本发明的发光器件的横截面视图。
图9A至9C示出应用本发明的电子器件。
图10示出本发明的半导体器件。
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。但是本发明可以在很多不同方式下实施。对本领域的技术人员来说，很容易知道可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下不同地改变本发明的方式和细节。因此，本发明不能被解释为限制于以下对实施方式的描述。
(实施方式1)
在该实施方式中，参照图2A至2D和3A至3C说明用于制造本发明的发光元件的方法，该发光元件如图1所示在第一电极101和第二电极102之间具有多个层。尽管在图1中层叠了第一层111、第二层112、第三层113、第四层114和第五层115这五层，对叠层的数量没有什么特别限制。
在第一电极101上形成具有开口以暴露一部分第一电极101的阻挡层121。
在此，对第一电极101没有什么特定限制，可以由导电材料如铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或钯(Pd)以及氧化铟锡、含有氧化硅的氧化铟锡或含有2％到20％的氧化锌的氧化铟制成。对阻挡层121也没有什么特定限制，可以由无机材料如氧化硅；有机材料如丙烯酸、聚酰亚胺；或抗蚀剂等等制成。阻挡层121还可以用硅氧烷等制成。
随后，在第一电极101上形成含有包括共轭双键的化合物(第一化合物)的第一层111。第一化合物优选是可以很容易地通过[2+2]环化加成反应产生的低分子量的化合物。在此，该低分子量的化合物是指分子量为100至1000的化合物。作为这样的化合物，例如可以给出蒽、蒽衍生物、肉桂酸(cinnamic acid)、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物等等。
对形成第一层111的方法没有什么特殊限制。第一层111可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。在此，绘制方法是指一种在控制滴下材料溶液的定时或位置的同时在期望的部分有选择地形成膜的方法。要注意，利用该绘制方法，可以没有浪费地使用作为用于形成该第一层的材料的物质，并且以高材料利用效率来制造发光元件。
随后，用光照射第一层111，以引起第一化合物的[2+2]环化加成反应。在此，[2+2]环化加成反应是一种光致反应，是指分别包含共轭双键的化合物以通过加成形成环状结构的反应。
通过引起第一化合物的[2+2]环化加成反应而产生第二化合物，第二化合物是第一化合物的光二聚物。当第一化合物是例如蒽时，通过光照射产生蒽的光二聚物作为第二化合物。按照这种方式，形成含有第二化合物的第二层112。
对光照射方法等没有什么特殊限制。可以根据第一化合物的特性来调整照射光的波长、照射时间、照射强度等，以引起[2+2]环化加成反应。此外，对第一层111中在厚度方向上距表面(在光入射一侧的表面)多深的区域转变成第二层112没有什么特殊限制。
如上所述形成的第二层112在溶剂、尤其是有机溶剂中的可溶解性低于第一层111。
随后，在第二层112上形成含有包括共轭双键的化合物(第三化合物)的第三层113。第三化合物优选是可以很容易地通过[2+2]环化加成反应产生的低分子量的化合物，并且可以使用类似于第一化合物的化合物。
对用于制造第三层113的方法没有什么特殊限制。第三层113可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。由于第二层112难以溶解于溶剂、尤其是有机溶剂中，因此不仅可以通过诸如蒸发方法的干方法，而且可以通过诸如涂敷方法或绘制方法的湿方法利用含有溶剂、尤其是有机溶剂的溶液作为材料，很容易地在第二层112上形成层。利用绘制方法，可以没有浪费地使用作为用于形成该层的材料的物质，并且以高材料利用效率来制造发光元件。
随后，用光照射第三层113，以引起第三化合物的[2+2]环化加成反应。通过引起第三化合物的[2+2]环化加成反应而产生第四化合物，这是第三化合物的二聚物。按照这种方式，形成含有第四化合物的第四层114。
对光照射方法等没有什么特殊限制。可以根据第三化合物的特性来调整照射光的波长、照射时间、照射强度等，以引起[2+2]环化加成反应。此外，对第三层113中在厚度方向上距表面(在光入射一侧的表面)多深的区域转变为第四层114没有什么特殊限制。
接着，在第四层114上形成第五层115。对用于制造第五层115的方法没有什么特殊限制。第五层115可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。由于第四层114是由通过[2+2]环化加成反应产生的第四化合物形成的层，因此不仅可以通过诸如蒸发方法的干方法，而且可以通过诸如涂敷方法或绘制方法的湿方法，很容易地在第四层114上形成层。利用绘制方法，可以没有浪费地使用作为用于形成该层的材料的物质，并且以高材料利用效率来制造发光元件。第五层115既可以用低分子量的化合物也可以用高分子量的化合物形成。在此，高分子量的化合物是一种在分子内具有同步结构并具有分子量分布的化合物。当不需要特别提供含有通过[2+2]环化加成反应产生的物质的层时，如上所述既可以用低分子量的化合物也可以用高分子量的化合物形成第五层115。但是，在使用低分子量的化合物时，可以获得不包含杂质如聚合物引发剂的发光元件。
通过如上所述提供含有通过[2+2]环化加成反应产生的化合物的第二层112或第四层114，很容易通过湿方法形成第三层113或第五层115。因此，本发明的发光元件可以通过湿方法很容易地制造；因此可以通过具体用绘制方法形成膜来以低成本制造该发光元件。注意，作为绘制方法的特定例子，可以给出喷墨方法等。
随后在第五层115上形成第二电极102。在此，对第二电极102没有什么特别限制，可以由导电材料如铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或钯(Pd)以及氧化铟锡、含有氧化硅的氧化铟锡或含有2％到20％的氧化锌的氧化铟制成。注意第一电极101和第二电极102中任一个或是这两者优选由可以传输可见光的导电材料形成。这使得可以通过任一个电极或两个电极提取所发射的光。
在该实施方式中，对两层、即第一层111和第三层113执行用于引起[2+2]环化加成反应的处理。但是，不需要对通过膜形成方法如蒸发方法、涂敷方法或绘制方法形成的所有层都执行这种处理。例如，当第三化合物不可溶解于包含在第五层115中的溶剂中时，只对第一层111执行用于引起[2+2]环化加成反应的处理，因为不需要形成第四层114。
当对第一电极101和第二电极102施加电压并且电流在这两个电极之间流动时，电子和空穴重新结合以激励发光物质。所激励的发光物质在返回基态时发光。对发光物质包含在哪个层中没有什么特殊限制。在如图1所示的这种发光元件中，发光物质优选包含在远离两个电极的第三层113中。这可以防止由于金属导致的淬火。在此，发光物质是一种具有令人满意的发光效率并可以发射所期望的发射波长的光的物质。因此，当第三化合物可以通过[2+2]环化加成进行反应并具有令人满意的发光效率时，第三化合物可以用作发光物质。当使与该第三化合物不同的材料发光时，可以发射所期望的发射波长的光的物质可以与该第三化合物混合在一起。对发光物质没有什么特殊限制，可以使用磷光物质等以及荧光物质。可以调节第一层111、第二层112、第四层114和第五层115的厚度、载流子传输特性等，以便使电子和空穴在第三层113中重新结合。此外，可以将含有碱金属或碱土金属如氟化锂、氟化钙、锂或钙的层设置为与两个电极中作为阴极的一个电极接触，以有助于电子注入。此外，可以将含有金属氧化物如氧化钼或氧化钒等的层与作为阳极的另一个电极接触，以有助于空穴注入。
一种其中层叠了通过湿方法形成的多个层的发光元件可以很容易地通过实施本发明的上述用于制造发光元件的方法来制造。尤其是利用湿方法中的绘制方法来制造时，可以以低成本制造该发光元件。此外，通过采用本发明的制造发光元件的方法，可以制造不包含杂质如聚合物引发剂的发光元件。
(实施方式2)
在该实施方式中，参照图10说明应用本发明的半导体元件。
在图10中，栅极绝缘层202设置为覆盖底座(support)200上的栅电极201。对栅电极201没有什么特殊限制，可以用诸如铝、铜、金或银的导电材料形成。对栅极绝缘层202也没有什么特殊限制，可以由有机材料和无机材料如氧化硅或氮化硅形成。此外，对底座200没有什么特殊限制，可以使用柔性衬底，如塑料衬底以及玻璃衬底、石英衬底等等。
第一半导体层203设置在栅极绝缘层202上，从而与栅电极201和栅极绝缘层202重叠。第一半导体层203是含有包括共轭双键的化合物(第五化合物)的层。该第五化合物优选是可以很容易地通过[2+2]环化加成反应产生的低分子量的化合物。在此，该低分子量的化合物是指分子量为100至1000的化合物。作为这样的化合物，例如可以给出蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物等等。
对形成第一半导体层203的方法没有什么特殊限制。第一半导体层203可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。在此，要注意，利用该绘制方法，可以没有浪费地使用作为用于形成该层的材料的物质，并且以高材料利用效率来制造晶体管。
图10中的晶体管具有与第一半导体层203接触的第二半导体层204。第二半导体层204是包含通过用光照射第一半导体层203并引起[2+2]环化加成反应而产生的第五化合物的二聚物(第六化合物)的层。按照这种方式形成的第二半导体层204具有难以溶解于溶剂、尤其是有机溶剂中的特性。
在第二半导体层204上又设置了第三半导体层205。对用于制造第三半导体层205的方法没有什么特殊限制。第三半导体层205可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。由于第二半导体层204难以溶解于溶剂、尤其是有机溶剂中，因此不仅可以通过诸如蒸发方法的干方法，而且可以通过诸如涂敷方法或绘制方法的湿方法利用含有溶剂、尤其是有机溶剂的溶液作为材料，很容易地在第二半导体层204上形成层。利用绘制方法，可以没有浪费地使用作为用于形成该层的材料的物质，并且以高材料利用效率来制造晶体管。
第一半导体层203或第三半导体层205可以使用低分子量的化合物或高分子量的化合物如并五苯或聚噻吩形成。
在此，第一半导体层203和第三半导体层205之一用n型半导体(一种电子的迁移率高于空穴的迁移率并且优先传输电子的半导体)形成，而另一个用p型半导体(一种空穴的迁移率高于电子的迁移率并且优先传输空穴的半导体)形成。换句话说，第一半导体层203和第三半导体层205优先传输的载流子的极性不同。
在第三半导体层205上设置源电极206和漏电极207。对源电极206和漏电极207没有什么特殊限制，可以用聚乙烯二氧噻吩(poly(ehtylenedioxythiophene))/聚苯乙烯磺酸盐(poly(styrenesulfonate))水溶液(PEDOT/PSS)等等以及铝、铜、金、银等等来形成。对形成源电极206和漏电极207的方法没有什么特殊限制。源电极206和漏电极207可以通过诸如蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的任何一种来形成。在使用诸如涂敷方法或绘制方法的湿方法时，可以通过照射第三半导体层205并引起[2+2]环化加成反应而形成难以溶解于溶剂、尤其是有机溶剂中的层。
在上述本发明的晶体管中，施加电压以产生源电极206和漏电极207之间的电位差，并将正电压施加在栅电极201上。然后在含有n型半导体的层中形成沟道，电流流过该沟道。施加电压以产生源电极206和漏电极207之间的电位差，并将负电压施加在栅电极201上。然后，在含有p型半导体的层中形成沟道，电流流过该沟道。具体地说，在第一半导体层用n型半导体形成而第三半导体用p型半导体形成的情况下，在向栅电极201施加正电压时在第一半导体层203中形成沟道。此外，在向栅电极201施加负电压时在第三半导体层205中形成沟道。
可以很容易地通过实施本发明上述用于制造半导体元件的方法来制造一种其中层叠了通过湿方法形成的多个层的发光元件。尤其是利用湿方法中的绘制方法来制造时，可以以低成本制造该发光元件。要注意该半导体元件的结构不限于图10所示的结构，还可以使用不同于图10的结构。
(实施方式3)
由于可以以低成本制造本发明的发光元件，因此可以利用本发明的发光元件作为像素等来制造便宜的发光器件、半导体器件等。此外，通过实施本发明可以获得在发光元件中几乎没有由于诸如聚合物引发剂的杂质导致的缺陷的发光器件。
在该实施方式中，参照图4至图7描述包括本发明的发光元件并具有显示功能的发光器件的电路结构和驱动方法。
图4是应用本发明的发光器件的示意顶视图。在图4中，在衬底6500上设置像素部分6511、源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513和擦除栅极信号线驱动电路6514。源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513和擦除栅极信号线驱动电路6514中的每一个都通过布线组与作为外部输入端的柔性印刷电路(FPC)6503连接。源极信号线驱动电路6512、写栅极信号线驱动电路6513和擦除栅极信号线驱动电路6514中的每一个都从FPC6503接收视频信号、时钟信号、开始信号、复位信号等。FPC 6503具有印刷线路板(PWB)6504。要注意驱动电路部分不需要如上所述设置在与像素部分6511相同的衬底上，可以利用例如安装在具有布线图案(TCP)等的FPC上的IC芯片设置在衬底之外。
在像素部分6511中，沿行方向布置多个在列方向上延伸的源极信号线。电流供应线也沿行方向布置。此外在像素部分6511中，沿列方向布置多个在行方向上延伸的栅极信号线。另外，在像素部分6511中布置各自都包括发光元件的多组电路。
图5示出用于操作一个像素的电路。图5所示的电路包括第一晶体管901、第二晶体管902和发光元件903。
第一晶体管901和第二晶体管902中每一个都是三端子元件，包括栅电极、漏极区和源极区，并且包括漏极区和源极区之间的沟道区。源极区和漏极区根据晶体管的结构或操作条件等而切换；因此难以确定哪个是源极区哪个是漏极区。因此在该实施方式中，将分别用作源极或漏极的区域称为“第一电极和第二电极”。
栅极信号线911和写栅极信号线驱动电路913通过开关918相互电连接或不相互电连接。栅极信号线911和擦除栅极信号线驱动电路914通过开关919相互电连接或不相互电连接。源极信号线912通过开关920与源极信号线驱动电路915或电源916电连接。第一晶体管901的栅极与栅极信号线911电连接。第一晶体管901的第一电极与源极信号线912电连接，而第一晶体管901的第二电极与第二晶体管902的栅电极电连接。第二晶体管902的第一电极与电流供应线917电连接，而第二晶体管902的第二电极与包含在发光元件903中的一个电极电连接。开关918可以包含在写栅极信号线驱动电路913中。此外，开关919可以包含在擦除栅极信号线驱动电路914中。此外，开关920可以包含在源极信号线驱动电路915中。
对晶体管、发光元件等等在像素部分中的布置没有什么特殊限制。例如，这些元件可以如图6所示顶视图那样布置。在图6中，第一晶体管1001的第一电极与源极信号线1004连接，第一晶体管1001的第二电极与第二晶体管1002的栅电极连接。第二晶体管1002的第一电极与电流供应线1005连接，而第二晶体管的第二电极与发光元件的电极1006连接。栅极信号线1003的一部分用作第一晶体管1001的栅电极。
下面说明驱动方法。图7是帧随着时间的操作的说明性视图。在图7中，横轴方向代表经过的时间，而纵轴方向代表栅极信号线的扫描阶段。
当利用本发明的发光器件来显示图像时，在显示周期内重复执行重写操作和显示操作。对重写操作的次数没有什么特殊限制；但是，优选重写操作大致是每秒执行60次，从而观看该图像的人不会察觉到闪烁。在此，执行一幅图像(一帧)的重写和显示操作的周期称为“一个帧周期”。
一个帧周期分为4个子帧周期501、502、503和504，分别包括写周期501a、502a、503a、504a以及保持周期501b、502b、503b、504b。施加了发光信号的发光元件在保持周期中发光。该保持周期在第一子帧周期501、第二子帧周期502、第三子帧周期503、第四子帧周期504中的长度比例是23:22:21:20＝8:4:2:1。因此，可以实现4比特的灰度级。比特数或灰度级别数并不限于此。例如，可以通过提供8个子帧周期来达到8比特的灰度级。
下面说明在一个帧周期中的操作。首先，在子帧周期501中按顺序从第一行到最后一行执行写操作。因此，写周期的开始时间对不同的行是不同的。保持周期501b在写周期501a结束的那一行开始。在该保持周期中，施加了发光信号的发光元件发光。子帧周期502在保持周期501b结束的那一行开始，并且和子帧周期501的情况一样按顺序从第一行到最后一行执行写操作。如上所述的操作一直重复进行，直到子帧周期504的保持周期504b结束为止。当子帧周期504中的操作结束时，下一帧周期中的操作开始。每个子帧周期中的发光时间的总和就是每个发光元件在一个帧周期中的发光时间。通过改变每个发光元件的发射时间并以不同的方式组合为一个像素，可以以不同的亮度和色度显示各种颜色。
当例如在子帧周期504中要在完成最后一行的写入之前强制终止已经完成写入并已经开始保持周期的行中的保持周期时，优选在保持周期504b之后提供擦除周期504c，以控制该操作使得强制性停止发光。在被强制停止发光的行中，发光元件在特定的时间段内不发光(该时间段称为“不发光时期504d”)。在结束最后一行的写周期时，下个写周期(或帧周期)按顺序从第一行开始。这可以防止子帧周期504的写周期与下个子帧周期的写周期重叠。
在该实施方式中，子帧周期501到504按照保持周期递减的顺序布置；但是本发明不限于此。例如，子帧周期501到504可以按照保持周期递增的顺序布置。子帧周期501到504可以随机布置，混合短的子帧周期和长的子帧周期。子帧周期还可以进一步分为多个帧周期。换句话说，可以在提供相同视频信号的时间段内执行多次对栅极信号线的扫描。
下面说明图5所示电路在写周期和擦除周期中的操作。
首先说明在写周期中的操作。在写周期中，第n行(n是自然数)中的栅极信号线911通过开关918与写栅极信号线驱动电路913电连接，但不和擦除栅极信号线驱动电路914连接。源极信号线912通过开关920与源极信号线驱动电路915电连接。信号输入到与第n行中的栅极信号线911连接的第一晶体管901的栅极，第一晶体管901接通。此时，视频信号同时输入从第一列到最后一列中的源极信号线。
从每一列的源极信号线912输入的视频信号相互独立。从源极信号线912输入的视频信号通过与每个源极信号线连接的第一晶体管901输入第二晶体管902的栅电极。此时，根据输入第二晶体管902的信号确定将要从电流供应线917提供给发光元件903的电流值。然后根据该电流值确定发光元件903是发光还是不发光。例如，在第二晶体管902是p沟道类型的情况下，发光元件903在向第二晶体管902的栅电极输入低电平信号时发光。另一方面，在第二晶体管902是n沟道类型的情况下，发光元件903在向第二晶体管902的栅电极输入高电平信号时发光。
然后说明擦除周期中的操作。在擦除周期中，第n行(n是自然数)中的栅极信号线911通过开关919与擦除栅极信号线驱动电路914电连接，但不和写栅极信号线驱动电路913连接。源极信号线912通过开关920与电源916电连接。信号输入到与第n行中的栅极信号线911连接的第一晶体管901的栅极，第一晶体管901接通。此时，擦除信号同时输入从第一列到最后一列中的源极信号线。从源极信号线912输入的擦除信号通过与每个源极信号线连接的第一晶体管901输入第二晶体管902的栅电极。通过输入第二晶体管902的信号，停止从电流供应线917供应给发光元件903的电流。从而发光元件903不强制发光。例如，在第二晶体管902是p沟道类型的情况下，发光元件903在向第二晶体管902的栅电极输入高电平信号时不发光。另一方面，在第二晶体管902是n沟道类型的情况下，发光元件903在向第二晶体管902的栅电极输入低电平信号时不发光。
在擦除周期中，用于擦除的信号通过如上所述的操作而输入第n行(n是自然数)。但是，如上所述，存在第n行处于擦除周期而另一行(此例中为第m行(m是自然数))处于写周期的情况。在这种情况下，需要利用相同列的源极信号线将用于擦除的信号输入第n行并将用于写入的信号输入第m行。因此，优选执行下面将要说明的操作。
在第n行中的发光元件903通过上述擦除周期中的操作而进入不发光状态之后，栅极信号线立即与擦除栅极信号线驱动电路914断开连接，而源极信号线则通过开关920与源极信号线驱动电路915连接。除了将源极信号线与源极信号线驱动电路915连接之外，栅极信号线也与写栅极信号线驱动电路913连接。信号从写栅极信号线驱动电路913选择性地输入第m行中的信号线，第一晶体管接通。此外，用于写的信号从源极信号线驱动电路915输入从第一列到最后一列中的源极信号线。第m行中的发光元件根据该信号来发光或不发光。
当如上所述第m行的写周期结束时，开始第(n+1)行的擦除周期。因此，栅极信号线与写栅极信号线驱动电路913断开连接，而源极信号线通过操作开关920与电源916连接。此外，该栅极信号线与写栅极信号线驱动电路913断开连接，该栅极信号线与擦除栅极信号线驱动电路914连接。当信号从擦除栅极信号线驱动电路914有选择地输入第(n+1)行的栅极信号线并且第一晶体管接通时，从电源916输入擦除信号。当第(n+1)行的擦除周期结束时，开始第m行的写周期。此后，可以按照类似方式重复执行擦除周期和写周期以操作到最后一行的擦除周期。
在该实施方式中，说明第m行的写周期设置于第n行的擦除周期和第(n+1)行的擦除周期之间的模式。但是并不限于此，第m行的写周期可以设置于第(n-1)行的擦除周期和第n行的擦除周期之间。
在该实施方式中，当不发光时期504d设置于子帧周期504中时，重复执行将擦除栅极信号线驱动电路914与某一栅极信号线断开连接并将写栅极信号线驱动电路913与另一栅极信号线连接的操作。这种操作可以在不具有不发光时期的帧周期中执行。
(实施方式4)
参照图8A至8C说明包括本发明电子器件的发光器件的横截面视图。
在图8A至8C中，被虚线围绕的部分是为驱动本发明的发光元件12而设置的晶体管11。发光元件12是本发明具有层15的发光元件，该层15中多个层在第一电极13和第二电极14之间如实施方式1所述那样叠在一起。晶体管11的漏极通过穿过第一层间绝缘膜16(16a、16b、16c)的布线17与第一电极13电连接。发光元件12通过阻挡层18与相邻设置的另一发光元件分离开。在该实施方式中，本发明的具有诸如此类结构的发光器件设置在衬底10上。
要注意图8A至8C所示的每一个晶体管11都是顶部栅极类型，其中栅电极设置在衬底对面，在它们之间插入半导体层。但是，对晶体管11的结构没有什么特殊限制；例如可以使用底部栅极类型。在底部栅极类型的情况中，晶体管11可以具有在将要设置有沟道的半导体层上形成保护膜(沟道保护类型)的结构，或者将要设置有沟道的半导体层的一部分具有下陷(沟道蚀刻类型)的结构。
可替换地，包含在晶体管11中的该半导体层可以是晶体的或非晶体的。此外，它还可以是半非晶体的。另外可替换地，该半导体层可以是包括由有机材料形成的半导体以及由无机材料形成的半导体的半导体层。
要注意半非晶体半导体的特性如下。其具有介于非晶结构和晶体结构(包括单晶体和多晶体)之间的中间结构和在自由能方面稳定的第三状态，而且该半非晶体半导体包括具有短程有序和晶格失真的晶体区。该膜中的区域的至少一部分包含0.5nm到20nm的晶粒。Raman频谱移位到低于520cm-1的波数一侧。在X射线衍射中观察到由硅的晶体点阵导致的衍射峰(111)或(220)。包含1原子％或更多的氢或卤素原子以终止自由键。半非晶体半导体也称为“微晶半导体”。半非晶体半导体通过对硅化物气体执行辉光放电分解(等离子CVD)来形成。作为硅化物气体，给出SiH4。此外，Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等等也可以用作硅化物气体。可以用H2或者H2以及氦、氩、氪和氖的一种或多种惰性气体元素来稀释硅化物气体。其稀释率范围可以为2倍到1000倍；压力从大约0.1Pa到133Pa；电源频率从1MHz到120MHz，优选从13MHz到60MHz。衬底加热温度可以是300℃或更低，优选从100℃到250℃。作为膜中杂质元素的大气成分杂质如氧、氮或碳的杂质浓度优选是1×1020/cm3或更低；特别地，氧的浓度是5×1019/cm3或更低，优选1×1019/cm3或更低。要注意采用半非晶体半导体的TFT(薄膜晶体管)的迁移率大约是1cm2/Vsec到10cm2/Vsec。
作为晶体半导体层的具体例子，可以给出由单晶硅或多晶硅、硅锗等形成的层。该层可以通过激光晶化形成，或者可以通过使用例如镍的固相生长方法经过结晶来形成。
当半导体层由非晶物质例如非晶硅形成时，发光器件优选具有这样的电路，其中晶体管11和所有其它晶体管(包含在用于驱动发光元件的电路中的晶体管)都是n沟道晶体管。除此之外，发光器件可以具有包括n沟道晶体管或p沟道晶体管的电路，或者发光器件可以具有包括两类晶体管的电路。
第一层间绝缘膜16可以具有如图8A至8C所示的多层结构，也可以具有单层结构。要注意层间绝缘膜16a由无机材料如氧化硅或氮化硅制成；层间绝缘膜16b由丙烯酸、硅氧烷(一种具有由硅(Si)和氧(O)的键形成的骨架并具有烷基等的取代基的化合物)或可以通过涂敷形成膜的自平面化物质如氧化硅制成。此外，层间绝缘膜16c由包含氩(Ar)的氮化硅膜制成。要注意对形成各层的材料没有什么特别限制，也可以使用除上述材料之外的材料。也可以组合由除上述材料之外的材料制成的层。如上所述，第一层间绝缘膜16可以用无机材料或有机材料形成，也可以两者都用。
阻挡层18优选在边缘部分中具有曲率半径连续改变的形状。此外，阻挡层18用丙烯酸、硅氧烷、抗蚀剂、氧化硅等形成。要注意阻挡层18可以用无机材料或有机材料形成，也可以两者都用。
在图8A和8C中，只有第一层间绝缘膜16设置在晶体管11和发光元件12之间。但是如图8B所示，除了第一层间绝缘膜16(16a和16b)之外，还可以提供第二层间绝缘膜19(19a和19b)。在如图8B所示的发光器件中，第一电极13穿透第二层间绝缘膜19并与布线17连接。
与第一层间绝缘膜16一样，第二层间绝缘膜19可以具有多层结构或单层结构。第二层间绝缘膜19a由丙烯酸、硅氧烷或可以通过涂敷形成膜的自平面化物质如氧化硅制成。第二层间绝缘膜19b由包含氩(Ar)的氮化硅膜形成。要注意对形成各层的材料没有什么特殊限制，也可以使用上述材料以外的材料。也可以组合由上述材料以外的材料制成的层。如上所述，第二层间绝缘膜19可以用无机材料或有机材料形成，也可以两者都用。
当在发光元件12中第一电极13和第二电极14都由发光材料形成时，可以通过第一电极13和第二电极14两者按照图8A的箭头所示提取发光。当只有第二电极14由发光材料形成时，只能通过第二电极14按照图8B的箭头所示提取发光。在这种情况下，优选由高反射性材料形成第一电极13，或者在第一电极13下面提供由高反射性材料形成的膜(反射膜)。当只有第一电极13由发光材料形成时，只能通过第一电极13按照图8C的箭头所示提取发光。在这种情况下，优选由高反射性材料形成第二电极14，或者在第二电极14上面提供反射膜。
在发光元件12中，层15可以具有这样的层叠结构以在施加电压时操作发光元件12，使得第二电极14的电位变得高于第一电极13的电位，或者层15可以具有这样的层叠结构以在施加电压时操作发光元件12，使得第二电极14的电位变得低于第一电极13的电位。在前一种情况下，晶体管11是n沟道晶体管，在后一种情况下，晶体管11是p沟道晶体管。
如上所述，在该实施方式中说明其中通过晶体管来控制发光元件的驱动的有源发光器件。但是，也可以使用其中不通过特别提供诸如晶体管的驱动元件来驱动发光元件的无源发光器件。当无源发光器件包括在低驱动电压下操作的本发明的发光元件时，还可以以低功率消耗进行驱动。
(实施方式5)
通过安装本发明的发光器件可以获得低成本的电子器件，因为本发明的发光器件可以以低成本制造。
图9A至9C示出安装了应用本发明的发光器件的电子器件的实施例。
图9A示出通过采用本发明而制造的笔记本个人计算机，其包括主体5521、底盘5522、显示部分5523、键盘5524等。该个人计算机可以通过集成具有本发明的发光元件的发光器件作为显示部分来完成。
图9B示出通过应用本发明而制造的电话，其包括主体5552、显示部分5551、音频输出部分5554、音频输入部分5555、操作键5556和5557、天线5553等。该电话可以通过集成具有本发明的发光元件的发光器件作为显示部分来完成。
图9C示出通过应用本发明而制造的电视机，其包括显示部分5531、底盘5532、扬声器5533等。该电视机可以通过集成具有本发明的发光元件的发光器件作为显示部分来完成。
如上所述，本发明的发光器件非常适用于作为各种电子器件的显示部分。
要注意具有本发明的发光元件的发光器件还可以安装在除上述电子器件之外的导航系统、照明设备等上。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的第一化合物的第一层；以及
包含具有环状结构的第二化合物的第二层，
其中所述环状结构是通过用光照射该第一层以引起所述第一化合物的[2+2]环化加成反应而形成的，使得所述第一层和第二层被层叠。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
3.一种至少具有根据权利要求1所述的发光器件的电子器件，其中所述电子器件从包括笔记本个人计算机、电话、电视机、导航系统和发光设备的组中选择。
4.一种发光器件，其包括在第一电极和第二电极之间的第一层和第二层，
其中第一层包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的第一化合物；
第二层包含具有环状结构的第二化合物，并且
所述环状结构是通过用光照射该第一层以引起所述第一化合物的[2+2]环化加成反应而形成的，使得所述第一层和第二层被层叠。
5.根据权利要求4所述的发光器件，其中所述第一化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
6.一种至少具有根据权利要求4所述的发光器件的电子器件，其中所述电子器件从包括笔记本个人计算机、电话、电视机、导航系统和发光设备的组中选择。
7.一种发光器件，包括在第一半导体层和第三半导体层之间的第二半导体层，
其中第一半导体层包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的第一化合物，
第二半导体层包含具有环状结构的第二化合物，该环状结构是通过用光照射该第一半导体层以引起所述第一化合物的[2+2]环化加成反应而形成的，以及
第三半导体层和第一半导体层优先传输的载流子的极性不同。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中所述第一化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
9.一种至少具有根据权利要求7所述的发光器件的电子器件，其中所述电子器件从包括笔记本个人计算机、电话、电视机、导航系统和发光设备的组中选择。
10.一种包括多个已布置的发光元件的发光器件，
其中该发光元件包括：
包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的第一化合物的第一层；
包含具有环状结构的第二化合物的第二层，该环状结构是通过用光照射该第一层以引起所述第一化合物的[2+2]环化加成反应而形成的，其中第一层和第二层被层叠。
11.根据权利要求10所述的发光器件，其中所述第一化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
12.一种至少具有根据权利要求10所述的发光器件的电子器件，其中所述电子器件从包括笔记本个人计算机、电话、电视机、导航系统和发光设备的组中选择。
13.一种包括根据权利要求10的发光器件的电子器件，所述发光器件用于显示部分。
14.一种用于制造发光器件的方法，包括以下步骤：
形成包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的化合物的第一层；以及
通过用光照射该第一层以引起所述化合物的[2+2]环化加成反应来形成第二层，使得所述第一层和第二层被层叠。
15.根据权利要求14所述的用于制造发光器件的方法，其中所述化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
16.根据权利要求14所述的用于制造发光器件的方法，其中用于形成所述第一层的方法从包括蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的组中选择。
17.一种用于制造发光器件的方法，包括以下步骤：
形成包含具有共轭双键并且分子量为100到1000的化合物的第一层；
通过用光照射该第一层以引起所述化合物的[2+2]环化加成反应而形成第二层，使得所述第一层和第二层被层叠；以及
在第二层上形成第三层。
18.根据权利要求17所述的用于制造发光器件的方法，其中所述化合物从包括蒽、蒽衍生物、肉桂酸、肉桂酸衍生物、香豆素衍生物、并五苯衍生物的组中选择。
19.根据权利要求17所述的用于制造发光器件的方法，其中用于形成所述第一层的方法从包括蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的组中选择。
20.根据权利要求17所述的用于制造发光器件的方法，其中用于形成所述第三层的方法从包括蒸发方法、涂敷方法和绘制方法的组中选择。
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