CN101595564B - 有源矩阵显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种有源矩阵显示装置包含在基板(10)上形成的晶体管(20)、存储电容器(30)和发光元件(40)。晶体管(20)具有源极电极(21)、漏极电极(22)和栅极电极(23)。存储电容器(30)具有依次层叠在基板(10)上的第一电极(31)、电介质层(32)和第二电极(33)的多层结构。发光元件(40)具有依次层叠在基板(10)上的第三电极(41)、发光层(42)和第四电极(43)的多层结构。第一电极(31)与栅极电极(23)连接，并且，存储电容器(30)的至少一部分被设置在基板(10)和发光元件(40)之间。基板(10)、第一电极(31)、第二电极(33)和第三电极(41)均由透过可见光的材料形成。

Description

有源矩阵显示装置
技术领域
本发明涉及有源矩阵显示装置，特别是涉及灰度(gradation)可控性优异的、具有高的开口率(aperture ratio)的底发射型有源矩阵显示装置。
背景技术
作为下一代显示装置，利用有机发光二极管(OLED)的显示装置(以下被称为OLED显示器)已变成关注焦点。
如Toray Research Center的“Recent Trend of Flat Panel Display(2004)”公开的那样，根据发光元件发光的方向，OLED显示器被划分成底发射型和顶发射型。
在透明基板上用发光元件形成的底发射型利用由发光元件向基板发射的穿过基板的光，而顶发射型利用沿与基板相反的方向发射的光。
OLED的劣化随驱动时间被加速，使得端子到端子电阻增大。
随着驱动电流变得较大，劣化显得更加明显。
因此，增大显示装置的各像素中的发光面积的比率(开口率)可在作为显示装置保证固定的光强度的同时延长OLED的寿命。
并且，使得各像素在帧期间中维持其光强度可在保证显示装置运行所需要的光强度的同时减小驱动电流。因此，对于显示装置的长寿命而言，有源矩阵驱动技术也变得重要。
近年来，利用薄膜晶体管(TFT)的OLED的有源矩阵驱动技术已得到积极研究和开发。
图1示出具有晶体管(所述晶体管具有n型半导体的沟道层)的有源矩阵驱动中的最基本的像素电路。
各像素具有两个晶体管(开关晶体管和驱动晶体管)。
当足够高的电压Vsel(＞0)被施加到开关晶体管的栅极电极中时，开关晶体管的漏极电极和源极电极之间的电导率上升，并且，信号电势(＝Vsig)被写入驱动晶体管的栅极电极中。
驱动晶体管的沟道电导随Vsig的大小改变，以允许控制发光强度。
在去除Vsel(停止Vsel施加)之后，开关晶体管的漏极电极和源极电极之间的电导率减小，使得被写入驱动晶体管中的信号电势被保持，并且，发光元件以与Vsig对应的固定强度保持发光。
并且，在许多情况下，与驱动晶体管的栅极电极并联地添加存储电容器。
这是由于，驱动晶体管的栅极泄漏电流的影响和驱动晶体管或开关晶体管的寄生电容的影响被减轻，以在帧期间上稳定地保持驱动晶体管的栅极电势。
换句话说，在保证像素电路的灰度可控性方面，存储电容器是重要的。
近年来，对于沟道层使用透明导电氧化物多晶薄膜的晶体管的开发正在增长。
例如，Nature(第432卷，2004，第488～492页)公开了对于沟道层使用通过X射线荧光分析成分比为In∶Ga∶Zn＝1.1∶1.1∶0.9的透明非晶氧化物半导体膜的晶体管。
源极电极、漏极电极和栅极电极中的每一个由锡掺杂的氧化铟(ITO)制成。
并且，Proceedings of the 2nd International TFT Conference，6.3，第176～179页(2006)公开了具有由使用多晶InGaZnO4靶的RF溅射薄膜(In-Ga-Zn-O薄膜)制成的沟道层的晶体管。
源极电极、漏极电极和栅极电极中的每一个具有由钛和金制成的多层膜。上述的两种类型的晶体管在n型增强模式中工作。
发明内容
在使用顶发射型OLED的显示器件中，OLED被形成在晶体管或存储电容器上并利用沿与基板相反的方向的发光，这有利于转换成高的开口率，而不使发光面积被晶体管或存储电容器变窄。
但是，当在晶体管和OLED之间形成厚度为1μm～几μm的平坦化层之后，需要在该层上形成接触孔。这使处理复杂化，由此导致难以降低成本。
另一方面，使用底发射型OLED的显示装置可相对地使制造工艺便利化。
但是，由于晶体管和存储电容器的各电极在常规上由不透过从发光元件发射的可见光的金属薄膜形成，因此在顶发射型中没有问题的晶体管和存储电容器被布局的范围变成非发光区域，这在开口率方面导致困难。
特别是，随着由存储电容器的布局面积导致的开口率的减小，已存在某种问题。更具体而言，晶体管的布局面积几乎与晶体管沟道层中的电荷的场效应迁移率成反比。
因此，如果选择显示高于某一大小程度的场效应迁移率的材料作为晶体管的沟道层，那么具有晶体管的非发光区域实际上变得足够小。
另一方面，存储电容器通常需要约1pF的大小。
这意味着，即使使用具有厚度为100nm的SiO2的电介质，在像素区域中相应于54μm2的面积也没有发光。
如果存储电容器的布局面积被设为小于以上的值，那么驱动晶体管的栅极泄漏电流不能被忽略，使得不能稳定地保持驱动晶体管的栅极电势。因此，像素电路的灰度可控性变得较差。
总之，难以制造灰度可控性优异的、具有高的开口率的底发射型显示装置。
鉴于上述的问题，本发明的目的是，提供灰度可控性优异的、具有高的开口率的底发射型显示装置。换句话说，本发明的目的是，提供同时具有高的灰度可控性和高的开口率的底发射型显示装置。
本发明的另一目的是，提供能够抑制发光元件的不良率的底发射型显示装置。
本发明的另一目的是，提供能够根据较简单的制造工艺制造的底发射型显示装置。
本发明的再一目的是，提供能够进一步针对外部光使其晶体管稳定的底发射型显示装置。
根据本发明，提供一种有源矩阵显示装置，其中，在基板上形成晶体管、存储电容器和发光元件，晶体管包含源极电极、漏极电极和栅极电极，存储电容器具有依次层叠在基板上的第一电极、电介质层和第二电极的多层结构，发光元件具有依次层叠在基板上的第三电极、发光层和第四电极的多层结构，第一电极与晶体管的栅极电极电连接，存储电容器的至少一部分被设置在基板和发光元件之间，基板、第一电极、第二电极和第三电极均由透过可见光的材料形成。
本发明提供一种显示装置，其允许使用穿过存储电容器的光用于显示，由此获得高的开口率。
通过参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出使用n沟道晶体管的有源矩阵OLED显示器的最基本的像素电路的示图。
图2是作为本发明的第一实施例的发光器件的截面图。
图3是作为本发明的第二实施例的发光器件的截面图。
图4是作为本发明的第三实施例的发光器件的截面图。
图5A、图5B和图5C是示出根据本发明的第一实施例的发光器件的制造方法的视图。
图6A、图6B和图6C是示出根据本发明的第一实施例的发光器件的制造方法的视图。
图7A、图7B和图7C是示出根据本发明的第一实施例的发光器件的制造方法的视图。
图8是根据本发明的第一实施例的发光器件的等效电路图。
图9A、图9B和图9C是示出根据本发明的第二实施例的发光器件的制造方法的视图。
图10A、图10B和图10C是示出根据本发明的第二实施例的发光器件的制造方法的视图。
图11A、图11B、图11C和图11D是示出根据本发明的第二实施例的发光器件的制造方法的视图。
图12A、图12B和图12C是示出根据本发明的第三实施例的发光器件的制造方法的视图。
图13A、图13B和图13C是示出根据本发明的第三实施例的发光器件的制造方法的视图。
图14A、图14B和图14C是示出根据本发明的第三实施例的发光器件的制造方法的视图。
图15是根据本发明的第三实施例的发光器件的等效电路图。
图16是根据本发明的第四实施例的发光器件的截面图。
图17A、图17B和图17C是示出根据本发明的第四实施例的发光器件的制造方法的视图。
图18A、图18B和图18C是示出根据本发明的第四实施例的发光器件的制造方法的视图。
图19A和图19B是示出根据本发明的第四实施例的发光器件的制造方法的视图。
图20是根据本发明的第五实施例的发光器件的截面图。
图21是根据本发明的第六实施例的发光器件的截面图。
图22是根据本发明的第七实施例的发光器件的截面图。
图23是根据本发明的第八实施例的发光器件的截面图。
图24是根据本发明的第九实施例的发光器件的截面图。
具体实施方式
参照附图更具体地描述本发明的一个示例性实施例，其中：
(第一实施例)
图2是示出作为本发明的第一实施例的显示器件的一部分的截面图。
在基板10上形成晶体管20、存储电容器30和发光元件40。
晶体管20具有源极电极21、漏极电极22、栅极电极23、沟道层24、栅极绝缘层25和沟道保护层26。
存储电容器30具有依次层叠在基板10上的第一电极31、电介质层32和第二电极33。
发光元件40具有依次层叠在基板10上的第三电极41、发光层42和第四电极43。如图2所示，发光元件40可被形成为覆盖存储电容器30的至少一部分。
晶体管20的漏极电极22与发光元件的第四电极43连接。本发明不限于这种电路，并且，可采用这样的电路配置，即晶体管20的源极电极21或漏极电极22的任一个与发光元件的第三电极41或第四电极43的任一个连接。
存储电容器30的至少一部分被设置在基板10和发光元件40之间。并且，存储电容器30的第二电极33和发光元件40的第三电极41之间的部分通过中间层(interlayer)50被绝缘。
存储电容器30通过布线或外部电路(均未示出)被连接在晶体管的栅极电极23和诸如接地电源的外部基准电源之间，以保持被写入栅极电极23中的信号电压。具体而言，第一电极31与栅极电极23连接，而第二电极33与供使用的外部基准电源连接。
发光元件40的第三电极41，中间层50，存储电容器的第二电极33、电介质层32和第一电极31，以及基板10中的任一个都是透明的。从发光元件40的发光层42发射的光的至少一部分穿过其中并被取出到外面。
上述的结构可将开口率设为比不允许可见光穿过存储电容器30的结构高。
因此，本发明可通过足够大的存储电容器获得高的灰度可控性并且同时获得高的开口率。
(第二实施例)
图3是示出作为本发明的第二实施例的显示器件的一部分的截面图。
本实施例是本发明的第一实施例的修改。
在基板10上形成晶体管20、存储电容器30和发光元件40。
晶体管20具有源极电极21、漏极电极22、栅极电极23、沟道层24、栅极绝缘层25和沟道保护层26。
存储电容器30具有依次层叠在基板10上的第一电极31、电介质层32和第二电极33。
发光元件40具有依次层叠在基板10上的第三电极41、发光层42和第四电极43。
晶体管20的漏极电极22与发光元件的第四电极43连接。本发明不限于这种电路，并且，可采用这样的电路配置，即晶体管20的源极电极21或漏极电极22的任一个与发光元件的第三电极41或第四电极43的任一个连接。
存储电容器30的至少一部分被设置在基板10和发光元件40之间。并且，存储电容器30的第二电极33和发光元件40的第三电极41之间的部分通过中间层50被绝缘。
当从顶部观察基板10的表面时，希望存储电容器30中的用于存储电荷的区域包含或等于发光元件40的发光区域。换句话说，当从顶部观察基板10的表面时，希望发光元件40的发光区域被设置在存储电容器30的电荷积累区域内的这种结构。
在本发明中，顶视图指的是从基板10的表面的法线方向观察时的元件结构。
存储电容器30以与图2的实施例相同的方式并联地与晶体管的栅极电极23连接，以保持被写入栅极电极23中的信号电压。
发光元件的第三电极41，中间层50，存储电容器的第二电极33、电介质层32和第一电极31，以及基板10中的任一个都是透明的。从发光元件的发光层42发射的光的至少一部分穿过其中并被取出到外面。
如果发光元件40的第三电极41、第四电极43和发光层42的底表面在形成它们时具有台阶差(step difference)，那么各自的层会变得不连续，从而在其间夹着台阶差，并且，台阶差的一些尺寸导致发光元件具有接触失效(failure)、短路等。
本实施例可至少使发光元件的发光部分的底部平坦，并抑制发光元件的发光部分的一些失效。
(第三实施例)
图4是示出作为本发明的第三实施例的显示装置的一部分的截面图。
本实施例是本发明的第二实施例的修改。
在基板10上形成晶体管20、存储电容器30和发光元件40。
晶体管20具有源极电极21、漏极电极22、栅极电极23、沟道层24、栅极绝缘层25和沟道保护层26。
发光元件40具有依次层叠在基板10上的第三电极41、发光层42和第四电极43。
存储电容器30具有依次层叠在基板10上的第一电极31和电介质层32以及发光元件40的第三电极41的至少一部分。
晶体管20的漏极电极22与发光元件的第四电极43连接。本发明不限于这种电路，并且，可采用这样的电路配置，即晶体管20的源极电极21或漏极电极22的任一个与发光元件的第三电极41或第四电极43的任一个连接。
存储电容器30的至少一部分被设置在基板10和发光元件40之间。
当从顶部观察基板10的表面时，存储电容器30的用于存储电荷的区域包含或等于发光元件40的发光区域。
存储电容器30通过布线或外部电路(均未示出)被连接在晶体管的栅极电极23和外部基准电源之间，以保持被写入栅极电极23中的信号电压。具体而言，第一电极31与栅极电极23连接，而第三电极41与供使用的外部基准电源连接。
发光元件的第三电极41，中间层50，存储电容器的第二电极33、电介质层32和第一电极31，以及基板10中的任一个都是透明的。从发光元件的发光层42发射的光的至少一部分穿过其中并被取出到外面。
用于使存储电容器30与发光元件40隔开的中间层被废除，并且，还进一步使发光元件的第三电极41用作存储电容器的第二电极，由此简化制造工艺。
对于上述的实施例提供以下的附加信息：
存在一些材料，能够被从共同的部件形成为晶体管和存储电容器之间的部分，诸如晶体管的栅极电极和存储电容器的第一电极、以及晶体管的栅极绝缘层和存储电容器的电介质层。
利用这些部件的任意组合公共地同时沉积可进一步简化制造工艺。
在从另外的部件形成晶体管的栅极电极和存储电容器的第一电极时，前者也可由金属形成，而后者可由透明导电氧化物形成。
使用对于特定波长的光事实上不透明的晶体管的栅极电极可抑制晶体管沟道层的光电导。具体而言，这允许避免由外部光或从发光元件发射的光导致的晶体管的错误操作。
本发明可应用于每个像素具有多于一个晶体管和一个存储电容器的像素电路。
例如，在图1所示的像素电路配置中，使用两个晶体管，但是，可使用所述两个中的驱动晶体管实现本发明。
两个或更多个不同的晶体管的栅极电极可与存储电容器的同一侧的电极连接。
并且，将对上述的实施例的组件进行详细的描述。
(基板)
希望基板具有绝缘性质和高的可见光透明度。例如，使用玻璃、塑料等。
在发光元件为OLED的情况下，为了抑制发光元件劣化并得到高的产出，要求足够高的平坦性和对于水分(moisture)、氧等的阻挡(barrier)性质。
当通过一个或更多个层均匀地层叠时的用于具有平坦性和阻挡性的层在功能上被称为包含所述层的基板。
(晶体管)
(结构)
以上的描述使用反交错结构的TFT作为晶体管的例子，但是，可以使用交错型、反交错型、共面型和反共面型中的任一种的TFT。
(沟道层)
可以使用n型和p型半导体材料中的一种。
使用有机半导体和氧化物半导体中的一种，诸如非晶硅、低温多晶硅、并五苯和聚噻吩。
作为氧化物半导体，可以使用ZnO、In2O3、Ga2O3、它们的混合晶体、非晶固溶体等。
特别是，使用In-Ga-Zn-O溅射膜允许制造具有足够高的场效应迁移率的晶体管。
并且，通过溅射方法形成沟道材料允许制造具有大面积的发光器件。
并且，沟道材料的低成膜温度允许在诸如塑料的柔性基板上制造发光器件。
源极电极、漏极电极和栅极电极中的每一个可由诸如ITO的透明导电氧化物形成。
此时，由于这些电极和存储电容器的电极由同一种类型的材料一体地(integrally)形成，因此简化了制造工艺，这是所期望的。
并且，在In-Ga-Zn-O溅射膜中，希望其至少一部分是非晶的。
这改善蚀刻可加工性。
另外，由非晶材料制成的整个溅射膜可防止如在低温多晶硅TFT中看到的那样在相邻的像素电路之间产生晶体管特性的变化。
(源极电极和漏极电极)
n型半导体的沟道层需要足够小的从电极到沟道层的电子注入势垒。
p型半导体需要足够小的空穴注入势垒。
可以使用诸如Al、Cr、W、Ti和Au的金属，或诸如Al合金和WSi的硅化物。
并且，可以使用具有高的载流子浓度的透明导电氧化物或透明氧化物半导体。
ITO、锌掺杂的氧化铟(IZO)或In-Ga-Zn-O溅射膜与此对应。
另外，可以通过连接多个材料形成电极。并且，可以使用由多个材料形成的多层膜。
(栅极电极)
选择性地使用与源极电极和漏极电极相当的一组材料中的任一种。
(栅极绝缘层)
需要能够形成平坦膜并具有小的电导率的材料。
具体而言，有必要将栅极-源极泄漏电流Igs设为实际上充分地小于漏极-源极电流Ids。
可通过化学气相沉积(CVD)由SiNx、SiOx或SiOxNy形成膜。另外，可通过RF磁控溅射由SiOx、SiNx、SiOxNy、Al2O3、Y2O3、HfO2、Ta2O5等形成膜，或者，从其形成多层膜。
栅极绝缘层可由透明电介质形成。
此时，由相同的材料一体地形成栅极绝缘层和存储电容器的电介质或中间层可简化制造工艺，这是所希望的。
(沟道保护层和中间层)
沟道保护层保护晶体管的沟道部分免受制造工艺中使用的化学流体或气氛的影响。
沟道保护层使用热稳定绝缘体或化学稳定绝缘体。
使用与栅极绝缘层或中间层共同的透明材料允许由相同的材料一体地形成它们，并简化制造工艺，这是所希望的。
在存在中间层的情况下，中间层使存储电容器与发光元件绝缘和隔开。
使用透明绝缘材料。
因为制造工艺变得简单，所以希望从与晶体管的栅极绝缘层或沟道保护层相同的材料组中进行选择。
(存储电容器)
(透明电极)
需要高的可见光透明度和作为电极的高的电导率。并且，为了防止存储电容器中的短路，需要平坦的成膜。
具有高的载流子浓度的透明导电氧化物或透明氧化物半导体，即诸如ITO、IZO和In-Ga-Zn-O的溅射薄膜，是最佳的。
可以使用由金属或合金制成的、足够薄以穿过可见光的膜。
因为制造工艺变得简单，所以希望从与晶体管的源极电极、漏极电极和栅极电极中的任一个相同的材料组中进行选择。
(电介质层)
使用具有高的透明度和小的泄漏电流的材料是必要的。
可以使用选自与栅极绝缘层相同的材料组的单层或多层膜。
希望透明电极和中间层的多层结构具有小的可见光反射损失。
垂直入射到分别具有n(1)和n(2)的折射率的两种类型的材料的平滑界面中的反射率由下式表达：
R＝{(n(1)-n(2))/(n(1)+n(2))}2
例如，如果电介质层由SiNx(折射率-2.1)形成，那么，当存储电容器的电极为ITO(折射率-2)时，每个界面的反射率约为0.06％。
如果对于如图3所示的这种结构中间层50由SiNx形成，那么存在四个ITO-SiNx界面，并且，这些反射损失的总和小于0.3％。
为了增大存储电容器的可见光折射率，可在第一电极、第二电极、电介质层和中间层中的任一个中，通过沿膜厚度方向连续地或台阶式地(stepwise)改变折射率，来构建抗反射结构。
(发光元件)
(电极)
第三电极需要是透明的。
第四电极不特别需要透明性。为了增大来自发光元件的光的利用效率，希望对于可见光的反射率是高的。
第三电极和第四电极的材料选自透明导电氧化物和金属中的一种。
为了有效地将电荷注入发光层中，希望这些电极中的一个具有低的功函数(电子注入)，而另一个具有高的功函数(空穴注入)。
为了提高这些性质，用于调整发光层和电极之间的功函数的材料层可被插入发光层和电极中。
组合例子如下：
第三电极＝透明导电氧化物(高的功函数)，第四电极＝金属膜(低的功函数)
第三电极＝透明金属薄膜(低的功函数)，第四电极＝金属膜(高的功函数)
第三电极＝透明导电氧化物+电子注入层(低的功函数)(例如，ITO+Mg10
Figure G2008800033559D00131
)，第四电极＝金属+空穴注入层(高的功函数)(例如，Al+WO3)
(发光层)
在实践中，使用许多的多层膜以获得高的发光效率，但是，在本发明中，为了便于描述，它们被统称为发光层，而忽略第三电极和第四电极之间的结构。
这在各描述性视图中与以上相同。
作为分层结构，使用以下的层的任意组合。
空穴传输层和发光层/电子传输层(具有电子传输功能的发光层)；空穴传输层、发光层和电子传输层；空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层；或空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
希望发光层由有机材料制成。在这种情况下，发光层可通过真空沉积、涂覆方法、印刷方法等形成，并且，可以在诸如塑料的基板上形成，从而在形成过程中具有低的最高温度。
能够通过涂敷方法、印刷方法等形成的发光层材料可以以低的成本在大的面积上形成发光层，这是更加优选的。
(示例性实施例)
(第一实施例)
(制造方法和配置)
参照图5A、图5B、图5C、图6A、图6B、图6C、图7A、图7B和图7C，描述本发明的第一实施例的发光器件的制造方法。
分别地，在各个视图的左半边示出顶视图，并且在右半边示出各顶视图中的A-A′截面。
如图5A所示，首先，使用钛靶和金靶，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737玻璃基板)上用钛和金的多层膜形成驱动晶体管的栅极电极23和开关晶体管的栅极电极23a。
如图5B所示，使用ITO靶，借助于溅射方法形成由ITO形成的存储电容器的第一电极31，并且，该第一电极31与驱动晶体管的栅极电极23连接。
如图5C所示，使用SiO2靶，借助于溅射方法形成驱动晶体管的栅极绝缘层25和开关晶体管的由SiO2形成的栅极绝缘层25a。作为用于溅射的气体，可以使用Ar或O2。并且，使用SiN靶，借助于溅射方法形成存储电容器的由SiN形成的电介质层32。作为用于溅射的气体，可以使用Ar。
如图6A所示，使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法形成由In-Ga-Zn-O形成的驱动晶体管的沟道层24和开关晶体管的沟道层24a。作为用于溅射的气体，可以使用Ar或O2。
如图6B所示，借助于溅射方法用钛和金的多层膜形成驱动晶体管的源极电极21和漏极电极22以及开关晶体管的源极电极21a和漏极电极22a。作为用于溅射的气体，可以使用Ar。
此时，开关晶体管的源极电极21a延伸到驱动晶体管的栅极电极23，使得两者相互连接。
借助于溅射方法形成存储电容器的由ITO形成的第二电极33，以提供存储电容器30。
如图6C所示，借助于溅射方法形成由SiO2形成的驱动晶体管的沟道保护层26和开关晶体管的沟道保护层26a，以提供驱动晶体管20和开关晶体管20a。
借助于溅射方法形成由SiN形成的中间层50。
如图7A所示，借助于溅射方法形成发光元件的由ITO形成的第三电极41。
如图7B所示，通过感光聚酰亚胺将堤岸(bank)(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
以下的水溶液以以下的次序被涂敷到堤岸的内部并在不活泼气体气氛中被干燥，以提供发光元件的发光层42。
作为空穴注入层的材料，使用聚(3，4-亚乙二氧基噻吩(ethylenedioxythiophene))-聚(苯乙烯磺酸酯(styrenesulfonate))(PEDOT:PSS)水溶液。并且，作为发光层的材料，使用由DowChemical Company制造的LUMATION green 1303溶液。
如图7C所示，对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝的层形成的发光元件的第四电极43，以提供发光元件40。
第四电极43与驱动晶体管的漏极电极22电连接。
(驱动模式)
图8是示出从本发明获得的发光器件的等效电路的电路图。
驱动晶体管的源极电极21和存储电容器的第二电极33均被接地，并且发光元件的第三电极41与正DC电源VDD连接。对开关晶体管的漏极电极22a施加信号电压Vsig。
当向开关晶体管的栅极电极23a施加正脉冲状电压Vsel时，电势Vsig被写入存储电容器30中，以保持驱动晶体管的栅极电极23的电势。
结果，在对栅极电极23a的电压被去除(停止电压施加)之后，发光元件维持与Vsig的大小对应的强度的发光。
(优点)
使可见光穿过第三电极、第二电极、电介质层、第一电极和基板提供具有高的开口率的显示装置。
作为OLED的发光元件使得能够在由塑料等制成的基板上制造显示装置。
由金属制成的晶体管的栅极电极可抑制晶体管的光电导。
(第二实施例)
可根据与第一实施例中几乎相同的制造过程制造显示装置，但是，当从顶视图看基板10的表面时，存储电容器30的用于存储电荷的区域包含发光元件40的发光区域。
换句话说，当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第二电极33相互面对的区域(存储电容器的电荷积累区域)中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(制造方法和配置)
参照图9A、图9B、图9C、图10A、图10B、图10C、图11A、图11B、图11C和图11D，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
分别地，在各个视图的左半边示出顶视图，并且在右半边示出各顶视图中的A-A′截面。
如图9A所示，首先，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737)上形成由钛和金的多层膜形成的驱动晶体管的栅极电极23和开关晶体管的栅极电极23a。
使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的驱动晶体管的栅极绝缘层25和开关晶体管的栅极绝缘层25a。
使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法形成由In-Ga-Zn-O形成的驱动晶体管的沟道层24和开关晶体管的沟道层24a。
如图9B所示，使用钛靶和金靶，借助于溅射方法形成由钛和金的多层膜形成的驱动晶体管的源极电极21和漏极电极22以及开关晶体管的源极电极21a和漏极电极22a。
此时，开关晶体管的源极电极21a延伸到驱动晶体管的栅极电极23，使得两者相互连接。
如图9C所示，使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的驱动晶体管的沟道保护层26和开关晶体管的沟道保护层26a，以提供驱动晶体管20和开关晶体管20a。
如图10A所示，借助于溅射方法形成由ITO形成的存储电容器的第一电极31。这延伸到驱动晶体管的栅极电极23，以在栅极电极23和第一电极31之间提供电连接。
如图10B所示，由SiN的溅射薄膜形成存储电容器的电介质层32。
如图10C所示，由ITO的溅射薄膜形成第二电极33，以提供存储电容器30。
如图11A所示，借助于溅射方法形成由SiN形成的中间层50。
如图11B所示，借助于溅射方法形成由ITO形成的发光元件的第三电极41。
如图11C所示，通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，使用与第一实施例相同的材料和过程提供发光元件的发光层42。
如图11D所示，对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝形成的发光元件的第四电极43，以提供发光元件40。
第四电极43与驱动晶体管的漏极电极22连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第二电极33相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第二实施例具有在第一实施例中描述的所有优点。
本实施例可使发光区域的底部界面平坦，并抑制发光元件的失效。
(第三实施例)
以与第二实施例相同的方式，本实施例在发光元件的发光区域的每个底部界面中具有透明电容器，但是，可以以更简单的工艺制造，消除了存储电容器的第二电极和中间层的形成。
(制造方法和配置)
参照图12A、图12B、图12C、图13A、图13B、图13C、图14A、图14B和图14C，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
分别地，在各个视图的左半边示出顶视图，并且在右半边示出各顶视图中的A-A′截面。
如图12A所示，使用钛和金靶，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737)上形成由钛和金的多层膜形成的驱动晶体管的栅极电极23和开关晶体管的栅极电极23a。
如图12B所示，使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的驱动晶体管的栅极绝缘层25和开关晶体管的栅极绝缘层25a。
如图12C所示，使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法形成由In-Ga-Zn-O形成的驱动晶体管的沟道层24和开关晶体管的沟道层24a。
如图13A所示，使用钛靶和金靶，借助于溅射方法形成由钛和金的多层膜形成的驱动晶体管的源极电极21和漏极电极22以及开关晶体管的源极电极21a和漏极电极22a。
此时，开关晶体管的源极电极21a延伸到驱动晶体管的栅极电极23，使得它们两者相互电连接。
如图13B所示，使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的驱动晶体管的沟道保护层26和开关晶体管的沟道保护层26a，以提供驱动晶体管20和开关晶体管20a。
如图13C所示，由ITO的溅射薄膜形成存储电容器的第一电极31。
这延伸到驱动晶体管的栅极电极23，以在栅极电极23和第一电极31之间提供电连接。
如图14A所示，使用SiN靶，借助于溅射方法形成由SiN形成的存储电容器的电介质层32。
如图14B所示，使用ITO靶，借助于溅射方法形成由ITO形成的发光元件的第三电极41。此时，第三电极41用作存储电容器的第一电极31的对向电极，以提供存储电容器30。
如图14C所示，通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝形成的发光元件的第四电极43，以提供发光元件40。第四电极43与驱动晶体管的漏极电极22连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第三电极41相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(驱动模式)
图15是示出从本发明获得的发光器件的等效电路的电路图。
驱动晶体管的源极电极21和存储电容器的第二电极33均被接地，并且发光元件的第三电极41与正DC电源VDD连接。对开关晶体管的漏极电极22a施加信号电压Vsig。
当向开关晶体管的栅极电极23a施加正脉冲状电压Vsel时，电势Vsig被写入存储电容器的第一电极31中，以保持驱动晶体管的栅极电极23的电势。
结果，即使在对栅极电极23a的脉冲电压被关断之后，也维持与Vsig的大小对应的强度的发光。
(优点)
第三实施例具有在实施例2中描述的所有优点。
无需形成存储电容器的第二电极和中间层提供制造工艺的数目比第二实施例中少的发光器件。
(第四实施例)
图16是示出可应用本发明的另一发光器件的截面图。
描述本发明的本实施例和随后的实施例的特征之一是，能够共用(commonize)于晶体管和存储电容器中的部件被共用以一体形成。
(制造方法和配置)
参照图17A、图17B、图17C、图18A、图18B、图18C、图19A和图19B，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。分别地，在各个视图的左半边示出顶视图，并且在右半边示出各顶视图中的A-A′截面。
如图17A所示，在基板10(由Corning制造的1737)上形成ITO的溅射薄膜，然后进行蚀刻。这分别提供驱动晶体管的栅极电极23、开关晶体管的栅极电极23a和存储电容器的第一电极31。
可以从单个溅射薄膜用一个蚀刻过程同时获得这些组件。并且，驱动晶体管的栅极电极23与存储电容器的第一电极31是一体的。
如图17B所示，使用SiO2靶，由溅射薄膜形成由SiO2形成的共用电介质层60，作为驱动晶体管的栅极绝缘层、开关晶体管的栅极绝缘层和存储电容器的电介质层。
蚀刻在驱动晶体管的栅极电极23上的共用电介质层60的一部分中形成接触孔61。
如图17C所示，通过蚀刻借助于溅射方法形成的In-Ga-Zn-O膜，分别获得驱动晶体管的沟道层24和开关晶体管的沟道层24a。
如图18A所示，蚀刻借助于溅射方法形成的ITO膜。这分别提供驱动晶体管的源极电极21和漏极电极22、开关晶体管的源极电极21a和漏极电极22a、以及存储电容器的第二电极33。
此时，开关晶体管的源极电极21a延伸到接触孔61，使得开关晶体管和驱动晶体管相互电连接。
如图18B所示，使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的共用电介质层62，作为驱动晶体管的沟道保护层26、开关晶体管的沟道保护层26a和中间层50。
这提供驱动晶体管20和开关晶体管20a。
蚀刻在驱动晶体管的漏极电极22上的共用电介质层62的一部分中形成接触孔63。
如图18C所示，使用ITO靶，借助于溅射方法由ITO形成发光元件的第三电极41。
如图19A所示，通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
如图19B所示，由真空沉积的掺杂锂的铝膜形成发光元件的第四电极43，以提供发光元件40。
第四电极43延伸到接触孔63，这使驱动晶体管20与发光元件40连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第二电极33相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
图8是示出从本发明获得的发光器件的等效电路的电路图。
(优点)
第四实施例具有在第二实施例中描述的所有优点。
栅极电极和存储电容器的第一电极、栅极绝缘层和电介质层、源极电极和漏极电极与第二电极、以及沟道保护层和中间层分别是相同的部件，由此获得制造工艺的数目明显比第二实施例中少的发光器件。
(第五实施例)
(制造方法和配置)
参照图20，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
使用ITO靶和SiO2靶，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737)上分别形成由ITO形成的存储电容器的第一电极31和由SiO2形成的电介质层32。
借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的栅极电极23和存储电容器的第二电极33。在截面图外面，栅极绝缘膜23与第一电极31连接。
使用SiO2靶，由溅射薄膜形成由SiO2形成的共用电介质层64，作为晶体管的栅极绝缘层和用于使存储电容器与发光元件隔开的中间层。
借助于溅射方法在其上形成In-Ga-Zn-O膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以形成晶体管的沟道层24。
使用ITO靶借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以获得晶体管的源极电极21和漏极电极22以及发光元件的第三电极41。
由SiO2的溅射薄膜形成晶体管的沟道保护层26。
通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝形成的发光元件的第四电极43。此时，第四电极43延伸到晶体管的漏极电极22，这在晶体管和发光元件之间建立电连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第二电极33相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第五实施例具有在第二实施例中描述的所有优点。
栅极电极和存储电容器的第二电极、栅极绝缘层和中间层、源极电极和漏极电极与发光元件的第三电极分别是相同的部件，由此获得制造工艺的数目比第二实施例中少的发光器件。
(第六实施例)
(制造方法和配置)
参照图21，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
在基板10(由Corning制造的1737)上由ITO的溅射薄膜和SiO2的溅射薄膜分别形成晶体管的栅极电极23和栅极绝缘膜25。
使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法在其上形成In-Ga-Zn-O膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以形成晶体管的沟道层24。
借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且，执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的源极电极21和漏极电极22以及存储电容器的第一电极31。第一电极31在截面图的外面与栅极电极23连接。
借助于溅射方法，使用SiO2靶，形成由SiO2形成的共用电介质层66，作为晶体管的沟道保护层和存储电容器的电介质膜。在漏极电极22上的共用电介质层66的一部分中设置接触孔67。
使用ITO靶和SiO2靶，借助于溅射方法分别形成由ITO形成的存储电容器的第二电极33、由SiO2形成的中间层50、和由ITO形成的发光元件的第三电极41。
通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝形成的发光元件的第四电极43。此时，第四电极43延伸到接触孔67，这建立与晶体管的漏极电极22的电连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第二电极33相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第六实施例具有在第二实施例中描述的所有优点。
源极电极和漏极电极与存储电容器的第一电极、以及沟道保护层和电介质层分别是相同的部件，由此获得制造工艺的数目比第二实施例中少的发光器件。
(第七实施例)
(制造方法和配置)
参照图22，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
使用ITO靶，借助于溅射方法在基板10上形成ITO膜，并且，执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的栅极电极23和存储电容器的第一电极31。
晶体管的栅极电极23在截面图的外面与存储电容器的第一电极31是一体的。
使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的共用电介质层60，作为晶体管的栅极绝缘层和存储电容器的电介质层。
使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法在其上形成In-Ga-Zn-O膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以形成晶体管的沟道层24。
使用ITO靶，借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的源极电极21和漏极电极22以及发光元件的第三电极41。
由第一电极31、共用电介质层60和第三电极41形成存储电容器30。
使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的晶体管的沟道保护层26。
这提供晶体管20。
通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
对于沉积源使用掺杂锂的铝，借助于真空沉积形成由掺杂锂的铝形成的发光元件的第四电极43。此时，第四电极43延伸到晶体管的漏极电极22，这在晶体管和发光元件之间建立电连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第三电极41相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第七实施例具有在第三实施例中描述的所有优点。
栅极电极和存储电容器的第一电极；栅极绝缘层和电介质层；以及源极电极、漏极电极和第二电极分别是相同的部件，由此获得制造工艺的数目明显比第三实施例中少的发光器件。
(第八实施例)
(制造方法和配置)
参照图23，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
使用ITO靶和SiO2靶，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737)上分别形成由ITO形成的存储电容器的第一电极31和由SiO2形成的电介质层32。
使用ITO靶，借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的栅极电极23和发光元件的第三电极41。栅极电极23在截面图的外面与第一电极31连接。
由第一电极31、电介质层32和第三电极41形成存储电容器30。
使用SiO2靶和In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的晶体管的栅极绝缘层25和由In-Ga-Zn-O形成的沟道层24。
使用ITO靶，借助于溅射方法形成由ITO形成的晶体管的源极电极21和漏极电极22。
使用SiO2靶，借助于溅射方法形成由SiO2形成的晶体管的沟道保护层26。
通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
由真空沉积的掺杂锂的铝膜形成发光元件的第四电极43。此时，第四电极43延伸到晶体管的漏极电极22，这在晶体管和发光元件之间建立电连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第三电极41相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第八实施例具有在第三实施例中描述的所有优点。
栅极电极和存储电容器的第一电极是相同的部件，由此获得制造工艺的数目比第三实施例中少的发光器件。
(第九实施例)
(制造方法和配置)
参照图24，描述可应用本发明的发光器件的制造方法。
使用ITO靶和SiO2靶，借助于溅射方法在基板10(由Corning制造的1737)上分别形成由ITO形成的晶体管的栅极电极23和由SiO2形成的栅极绝缘层25。
使用In-Ga-Zn-O靶，借助于溅射方法在其上形成In-Ga-Zn-O膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以形成晶体管的沟道层24。
使用ITO靶，借助于溅射方法在其上形成ITO膜，并且执行通过蚀刻进行的构图，以分别获得晶体管的源极电极21和漏极电极22以及存储电容器的第一电极31。第一电极31在截面图的外面与栅极电极23连接。
借助于溅射方法，使用SiO2靶，形成由SiO2形成的共用电介质层66，作为晶体管的沟道保护层和存储电容器的电介质膜。在漏极电极22上的共用电介质层66的一部分中设置接触孔67。
由ITO的溅射薄膜形成发光元件的第一电极41。由第一电极31、共用电介质层66和第三电极41形成存储电容器30。
通过感光聚酰亚胺将堤岸(未示出)形成为特定的形状，以仅在希望的区域中形成发光元件的发光层42。
在堤岸内，形成发光元件的发光层42。
由真空沉积的掺杂锂的铝膜形成发光元件的第四电极43。此时，第四电极43延伸到接触孔67，这建立与晶体管的漏极电极22的连接。
当从顶部观察时，在存储电容器的第一电极31和第三电极41相互面对的区域中包含发光元件的第三电极41和第四电极43相互面对的区域。
(优点)
第九实施例具有在第三实施例中描述的所有优点。
源极电极和漏极电极与存储电容器的第一电极、以及沟道保护层和电介质层分别是相同的部件，由此获得制造工艺的数目比第三实施例中少的发光器件。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求在2007年1月29日提交的日本专利申请No.2007-017874的权益，在此通过引用并入其全部内容。

Claims (6)

1.一种有源矩阵显示装置，
其中，在基板上形成晶体管、存储电容器和发光元件，
所述晶体管包含源极电极、漏极电极和栅极电极，
所述存储电容器具有依次层叠在所述基板上的第一电极、电介质层和第二电极的多层结构，
所述发光元件具有依次层叠在所述基板上的第三电极、发光层和第四电极的多层结构，
所述第一电极与所述晶体管的所述栅极电极电连接，
所述存储电容器的至少一部分被设置在所述基板和所述发光元件之间，
所述基板、所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均由透过由所述发光元件发射的可见光的材料形成，以及
从所述基板的顶部观察，所述存储电容器中用于存储电荷的区域包含或等于所述发光元件的发光区域。
2.根据权利要求1的有源矩阵显示装置，其中，
所述第三电极的一部分作为所述第二电极工作。
3.根据权利要求1的有源矩阵显示装置，其中，
所述发光层由一种或更多种有机材料形成。
4.根据权利要求1的有源矩阵显示装置，其中，
所述晶体管具有包含In、Ga和Zn并且部分地由非晶氧化物形成的沟道层。
5.根据权利要求1至4中任一项的有源矩阵显示装置，其中，
所述栅极电极和所述第一电极在相同的处理步骤中由相同的导电氧化物材料形成。
6.根据权利要求1至4中任一项的有源矩阵显示装置，其中，
所述栅极电极由金属形成，所述第一电极由透明导电氧化物形成。
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