CN1320971A - 自发光设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在同一多室内连续形成EL层、阴极、阻挡层和覆盖层的方法。通过使用同一膜沉积方法以形成EL层和覆盖层,如图1A所示,EL层、阴极、阻挡层和覆盖层可以在同一多室内顺次形成。因此,如图1B所示,可以形成EL元件的密闭结构。

Description

自发光设备及其制造方法
本发明涉及一种带有在绝缘部件上形成的EL元件的自发光设备，该EL元件的结构为阳极和阴极之间夹着能够获得EL(电发光)的有机发光材料(以下称为有机EL材料)，本发明还涉及一种具有自发光设备作为显示单元(显示器或显示监视器)的电器的制造方法。应当指出，上述自发光设备也指OLED(有机发光二极管)。
近年来，一直在进行关于使用自发光元件作为EL元件的显示设备(自发光设备)的研究，其中自发光元件利用了有机发光材料的EL现象。该自发光设备是自发射型设备，因此与液晶显示设备不同，不需要背面光。另外，该自发光设备视角度宽，因此被看作是未来的电器显示单元。
EL元件由含有有机化合物的层(以下称为EL层)、阳极层和阴极层组成，其中从有机化合物可以获得电发光(通过施加电场而发光)。在有机化合物中的发光有两种类型，一种是从单线激发态返回至基态的发光(荧光)，另一种是从三线激发态返回至基态的发光(磷光)。本发明可以用于任何一种发光。
有两种自发光设备：无源型(简单矩阵型)和有源型(有源矩阵型)，这两种类型都发展得很活跃。实际上，目前有源矩阵型吸引了更多的注意力。对于被称为EL元件芯的EL层中的EL材料，正在研究小分子的有机EL材料和高分子的有机EL材料(基于聚合物)。聚合物型有机EL材料特别受到欢迎，因为它们易于加工，并且与低分子的有机EL材料相比具有较高的耐热性。
涂布受电场控制的方法以及Seiko-Epson公司提出的喷墨方法可以引为聚合物型有机EL材料的膜沉积方法。
根据本发明，采用同样的方法来形成EL层和由有机材料(有机树脂)制成的膜(以下该膜称为覆盖层)，该膜是在EL元件上形成的，覆盖了该EL元件。应当指出，覆盖层是由有机材料制成的层，在由阳极、EL层和阴极构成的EL元件的阴极上形成。提供该覆盖层有效用于TFT或EL元件的应力松弛。另外可以防止湿气和氧气渗透进入EL层，由此防止了EL层的变劣。通过在覆盖层之上再形成一个由无机材料制成的层(以下称为阻挡层)，可以防止湿气和氧气渗透进入覆盖层或EL层。
本发明的一个目的在于提供一种在同一个多室内顺次形成EL层、阴极、阻挡层和覆盖层的方法。
本发明的另一个目的在于在良好的控制下在理想的位置形成覆盖层。另外，本发明的再一个目的在于提供一种采用这种部件的自发光设备，以及其制造方法，并提供以这种自发光设备作为显示单元的电器。
用于实现上述目的的多室是一种膜沉积设备，它具有涂布室，用于通过喷墨法或施加电场法来形成EL层和由有机材料制成的覆盖层，一个蒸发室，用于通过蒸发形成阴极，一个溅射室，用于形成由氮化硅或氧化钽制成的阻挡层。
应当指出，在本发明中，在通过涂布一种溶液，形成EL层的情况下，在溶剂中溶解了EL材料，然后在材料室中提供该溶液。在整个说明书中，该溶液被称为涂布液。当涂布液被雾化并带有电荷后，通过电极施加的电场控制该涂布液，由此在基片之上在涂布位置形成EL层。
另外，对于覆盖层，在材料室中提供用于形成有机树脂膜的有机树脂液体。该覆盖层通过与形成EL层类似的涂布方法而形成。
本发明中可以在EL元件的阴极上形成覆盖层之后形成阻挡层，或者其结构可以是在EL元件的阴极上形成阻挡层之后形成覆盖层。
本发明的以上和其它目的及特点在以下参考附图的说明中会更加清楚。
图1A-1C是表述本发明的薄膜形成方法；
图2是表示象素部分的截面图；
图3A和3B分别表示象素部分结构的顶视图以及其构造；
图4A-4E表示自发光设备的制造方法；
图5A-5D表示自发光设备的制造方法；
图6A-6C表示自发光设备的制造方法；
图7A和7B表示象素部分的TFT结构的截面图；
图8A和8B表示象素部分的TFT结构的截面图；
图9A和9B表示自发光设备的外观；
图10表示自发光设备的电路框图；
图11表示有源矩阵型自发光设备结构的截面图；
图12表示薄膜形成方法图；
图13表示无源矩阵型自发光设备结构的截面图；
图14表示无源矩阵型自发光设备结构的截面图；
图15A-15F表示电器的具体实施例；
图16A和16B表示电器的具体实施例。
以下参考图1A-1C解释本发明的实施方案。如图1所示，在同一个多室内顺次形成EL层、阴极、阻挡层和覆盖层。
应当指出，阻挡层表示用于防止湿气和氧气渗透进入EL层的一种钝化膜，它由无机材料制成。
首先，在涂布室中通过电场涂布法或喷墨法来形成EL层。然后在蒸发室中通过蒸发形成阴极，在阴极上再形成阻挡层。采用溅射或等离子CVD，由无机膜形成阻挡层，该无机膜由无机材料例如氮化硅、氧化钽、氮化铝或由碳形成的类似金刚石的碳(DLC)制成。最后，在阻挡层上，在涂布室中采用类似于形成EL层的方法形成覆盖层，由此完成了自发光材料的封闭结构。
如上所述，因为使用相同的方法形成EL层和覆盖层，因此可以只在理想的位置选择性地形成这些层，并可以在同一室中进行加工。
图1B表示本发明中形成的层压膜的局部结构。图1B中，标记101表示玻璃基片，标记102表示电流控制TFT。另外，标记103表示与电流控制TFT电连接的象素电极，该象素电极由透明导电膜制成。采用上述方法在象素电极103上形成EL层104，然后通过蒸发在EL层104上形成阴极105。
另外，在阴极105上形成阻挡层106，该阻挡层由无机膜例如氮化硅、氧化钽或由碳形成的DLC膜制成。在形成阻挡层106之后，采用与形成EL层类似的方法在其上形成由有机树脂膜制成的覆盖层107。
图1C表示电场施加方法，其中涂布液受电场控制，用于在EL层和覆盖层107的形成过程中进行涂布。
图1C中标记110表示基片，其上形成直至图1B所示层压结构的阻挡层。标记111表示材料室，提供用于形成覆盖层的有机树脂液体。材料室111中，设有超声振荡器112，在材料室111的尖部的喷嘴113上设有电极114，在此将有机树脂液体放电。
在本发明中，有机树脂液体在材料室111中通过超声振荡器112的超声振荡作用而被雾化。已经在此被雾化的有机树脂液体由设置在材料室111的喷嘴113上的电极114充电并转化为带电颗粒，因此在有源矩阵基片110上所希望的位置上形成EL层和覆盖层。
前电极115从喷嘴113提取已经变为带电颗粒的有机树脂液体，加速电极116将带电颗粒在飞行方向加速。另外，控制电极117控制涂布位置以将该液体涂布在基片110上所希望的位置。
因此，自发光设备的封闭结构就完成了，其中如图1B所示的层压结构可以在同一室中形成。
图1B表示由有机材料制成的覆盖层是在由无机材料制成的覆盖EL元件的阻挡层形成之后形成的情况。但是，在本发明中，由无机材料制成的阻挡层可以在由有机材料制成的覆盖EL元件的覆盖层形成之后形成。
[实施方案1]
图2表示本发明EL显示器的象素部分的截面图。图3A是其顶视图，图3B是其电路结构图。实际上，象素设置成矩阵形式，以形成象素部分(影像显示部分)。图3A沿A-A’线的截面图相应于图2。因此，由于在图2、图3A和图3B中使用相同的标记，因此标记可以指每一幅图。尽管图3的顶视图显示两个象素，但是它们具有相同的结构。
图2中，标记11代表基片；12代表绝缘膜(以下称为下部膜)，它成为下层。作为基片11，可以使用由玻璃、玻璃陶瓷、石英、硅、陶瓷金属或塑料制成的基片。
尽管下部膜12在使用包括可移动离子的基片或导电基片的情况下特别有效，但是不必在石英基片上设置该下部膜。作为下部膜12，可使用包含硅的绝缘膜。在本发明中“含有硅的绝缘膜”表示含有预定比例的硅、氧或氮，例如氧化硅膜、氮化硅膜或氮硅氧化物膜(由SiOxNy表示)。
通过使得下部膜12具有热辐射效果而将TFT散热，也能有效地防止TFT的恶化或EL元件的恶化。可以采用任何已知的材料来提供热辐射效果。
此处在一个象素中形成两个TFT。标记201代表切换TFT，由n-通道TFT形成；标记202代表电流控制TFT，由p-通道TFT形成。
但是，在本发明中，不必将切换TFT限制为n-通道TFT，将电流控制TFT限制为p-通道TFT，而可以进行改变，使得切换TFT由p-通道TFT形成，电流控制TFT由n-通道TFT形成，或者都由n-通道TFT或p-通道TFT形成。
切换TFT201包括源区13，漏电区14,LDD区15a-15d，包括高浓度杂质区16的有源层和通道形成区17a和17b，门绝缘膜18，门电极19a和19b，第一中间层绝缘膜20，源线路21和漏电线路22。
另外，如图3A和3B所示，门电极19a和19b具有双门结构，其中它们与另一种材料(电阻低于门电极19a和19b的材料)形成的门线路211电连接。当然，不止是双门结构，也可以是单门或所谓的多门结构(包括具有至少两个串联连接的通道形成区的有源层的结构)，例如可以采用三门结构。多门结构对于降低断开电流值非常有效，在本发明中，象素的切换元件201由多门结构制成，使得该切换元件具有低断开电流值。
由含有晶体结构的半导体膜形成有源层。即可以使用单晶半导体膜、多晶半导体膜和微晶半导体膜。门绝缘膜18可以由含有硅的绝缘膜形成。可以使用导电膜作为门电极、源线路或漏电线路。
另外，在切换TFT201中，LDD区15a-15d被设置成没有通过门绝缘膜18覆盖门电极19a和19b。这种结构在降低断开电流值时非常有效。
应当指出，还优选在通道形成区和LDD区之间设置偏移区(由和通道形成区相同组成的半导体层形成的区，没有施加门电压)，以降低断开电流值。在具有至少两个门电极的多门结构的情况下，在通道形成区之间设置高浓度杂质区能有效地降低断开电流值。
电流控制TFT202包括有源层，该有源层包括源区31、漏电区32和通道形成区34、门绝缘膜18、门电极35、第一中间绝缘膜20、源线路36和漏电线路37。尽管门电极35具有单个门结构，但是可以采用多门结构。
如图3所示，切换TFT的漏电被连接在电流控制TFT202的门上。特别是，电流控制TFT202的门电极35与切换TFT201的漏电区14通过漏电线路22(也称为连接线路)电连接。源线路36连接在电源供应线路212上。
电流控制TFT202是用于控制进入EL元件203的电流量的元件，它优选不会导致大量电流流动而引起EL元件恶化。因此，优选将通道长度(L)设计成足够长，从而多余的电流不会通过电流控制TFT202流动。理想的设计使得电流为0.5-2μA每象素(优选为1-1.5μA)。
在切换TFT201中形成的LDD区的长度(宽度)为0.5-3.5μm，一般为2.0-2.5μm。
如图3A所示，含有电流控制TFT202的门电极35的线路在标记50所表示的区域通过绝缘膜被电源供应线路212覆盖。存储电容器(电容器)在标记50所表示的区域形成。可以使用半导体膜51、在门绝缘膜同一层的绝缘膜(未显示)和作为存储电容器的电源供应线路212形成。存储电容器50用作保持施加于电流控制TFT202的门电极35的电压的电容器。
为了提高能够流动的电流的量，提高电流控制TFT202的有源层(尤其是通道形成区)的厚度(优选为50-100nm，更优选为60-80nm)是有效的。相反，在切换TFT201的情况下，为了降低断开电流值，降低有源层(尤其是通道形成区)的厚度(优选为20-50nm，更优选为25-40nm)是有效的。
标记38表示第一钝化膜，该膜的厚度为10nm-10μm(优选为200-500nm)是适宜的。作为它的材料，可以使用含有硅的绝缘膜(氮硅氧化物膜或氮化硅膜是尤其优选的)。
在第一钝化膜38上形成第二中间绝缘膜39(称之为平整膜)以覆盖各自的TFT，从而由TFT形成的台阶变平整。作为第二中间绝缘膜39，有机树脂膜是优选的，优选使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂、BCB(苯并环丁烯)等。当然，如果足够平整，也可以使用无机膜。
将由TFT产生的台阶通过第二中间绝缘膜39变平整是非常重要的。因为以后形成的EL层很薄，因此因为有台阶存在会产生不好的发光。所以，希望在形成电极之前进行平整，从而可以在尽可能最平整的表面上形成EL层。
标记40表示由透明导电膜形成的象素电极(对应于EL元件的阳极)，在第二中间绝缘膜39和第一钝化膜38中的接触孔(开口)形成之后，形成象素电极，与在所形成的开口部分与电流控制TFT202的漏电线路37相连接。
在该实施方案中，由铟氧化物和锡氧化物的化合物形成导电膜用作象素电极。另外，可以在其中加入少量的镓。也可以使用铟氧化物和锌氧化物的化合物或锌氧化物和镓氧化物的化合物。在接触孔上形成象素电极之后产生的凹陷在本说明书中被称之为电极孔。
在形成象素电极之后，形成由树脂材料制成的堤41。堤41是通过使厚度为1-2μm的丙烯酸树脂膜或聚酰亚胺膜形成图案而制成的。堤41分别形成类似象素阵列之间的条纹。在该实施方案中，尽管它们沿着源线路21形成，但是可以沿着门线路35形成。
然后采用如图1C所示的电场施加方法形成EL层42。尽管此处只显示形成一个象素，但是可以形成对应于R(红)、G(绿)和B(蓝)各个颜色的EL层。
作为用作EL层的有机EL材料，使用聚合材料。典型的聚合材料，是聚对亚乙烯基苯(PPV)、聚乙烯咔唑(PVK)，聚芴等。
尽管有各种类型的PPV有机EL材料，例如以下所公开的分子结构(H.Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder和H.Spreitzer的“用于发光二极管的聚合物”，Euro显示器会刊1999年33-37页)。
[化学结构式1]                                [化学结构式2]
Figure A0111739600101
                     
Figure A0111739600102
另外，如在日本专利申请公开平10-92576中公开的分子式的聚苯乙烯也可以使用，该分子式如下：
[化学结构式3]                             [化学结构式4]
Figure A0111739600111
             
Figure A0111739600112
另外，作为PVK有机EL材料，分子式如下：
[化学结构式5]
Figure A0111739600113
聚合有机EL材料当其为聚合物状态时可以溶解在溶剂中，并能够被涂布，或者当其为单体状态时溶解在溶剂中在涂布之后能够被聚合。在其作为单体状态涂布时，首先形成聚合物前体，然后通过在真空中加热而聚合，从而形成聚合物。
作为特殊的EL层，使用氰基聚苯乙烯乙烯作为EL层发出红光，使用聚苯乙烯乙烯作为EL层发出绿光，使用聚苯乙烯乙烯或聚烷基苯乙烯作为EL层发出蓝光。适宜的厚度是30-150nm(优选为40-100nm)。
但是，上述实施例只是可以用作本发明的EL层的有机EL材料的实例，材料不必限于此。在该实施方案中，有机EL材料和溶剂的混合物被利用所示的电场施加系统涂布，挥发以除去溶剂，从而形成有机EL层。因此，只要其结合使得溶剂挥发的温度不超过EL层的玻璃态转化温度，可以使用任何EL材料，此处未显示的低分子材料，或带有低分子材料的高分子材料。
甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、苯甲醚、氯仿、二氯甲烷、γ-丁内酯、丁基乙二醇乙醚、环己烷、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、环己酮、二恶烷或THF(四氢呋喃)是典型的溶剂。应当指出，溶解上述EL材料的溶液在本发明中被称为涂布液。另外，涂布液的粘度优选为1×10-3-3×10-2Pa·s。
首先，如图1C所示，在材料室111制备的涂布液被通过超声振荡器112雾化。当该雾化的涂布液因为设置在喷嘴113上的电极114的电场影响而变为带电颗粒后，从喷嘴113中通过前电极115提取该涂布液。在所提取的涂布液被加速电极116加速后，涂布液受到控制电极117的控制，并涂布在所希望的位置上。因此形成EL层。应当指出，涂布液是受连接在喷嘴113上的电极114的电场的影响，在从材料室111喷出的瞬间而被充电的，因此形成带电颗粒。
在本发明中，首先，用于设置在材料室111的红色EL层的涂布液被电场雾化和被控制，然后被涂布形成一排象素以发出红光。然后，在邻近的象素排方向移动基片三排时，每隔两排形成一排发红光的象素排。然后在材料室111制备的用于绿色EL层的涂布液被以相同的方式涂布，由此每隔两排形成发绿光的象素排。然后在材料室111制备的用于蓝色EL层的涂布液被以相同的方式涂布，由此形成发蓝光的象素排。
通过以上操作，可以在基片上形成多个条纹形式排列的三排红绿蓝象素。
应当注意每次用于EL层的涂布液的种类改变时，提供用于EL层的涂布液的材料室111可以同时改变，或者可以使用只改变涂布液而不改变材料室111。另外与材料室111连接的喷嘴113不限于一个喷嘴，可以连接两个或多个喷嘴。
另外，尽管此处没有使用掩模，但是可以在材料室111和基片之间设置掩模，以通过掩模控制涂布液在基片上的位置。应当指出，材料室111和掩模可以分开设置，或者它们可以集成在设备中。
在形成EL层42的过程中，用于加工的气氛是几乎不含湿气和氧气的气氛，因为EL层容易因为湿气或氧气而恶化。即，希望在惰性气体例如氮气或氩气中形成EL层。另外，在制备涂布液中采用的溶剂气体可以作为加工气体采用，因为可以控制涂布液的蒸发速度。
因此，在形成EL层42之后，形成由光屏蔽导电膜制成阴极43以及保护电极44。在实施方案1中，由MgAg制成的导电膜用作阴极43，铝制成的导电膜用作保护电极44。
应当指出，上述EL层受热变劣，因此希望在尽可能最低的温度(优选在室温-120℃的温度范围内)形成阴极43。因此，等离子CVD和溅射被认为是理想的膜沉积方法。另外，在本发明中已经完成这些步骤的基片被称为有源矩阵基片。
在本发明中，在由无机膜例如氮化硅、氧化钽或碳制成的阻挡层45形成之后，采用图1C所示的电场涂布法形成由有机树脂制成的覆盖层46。用于形成覆盖层46的有机树脂液体的优选粘度被设定为1×10-3-3×10-2Pa·s。另外，覆盖层的膜厚优选为0.1μm-20μm。但是可以通过重复上述涂布该干燥过程使得膜厚大于上述范围。
当形成覆盖层46形成后，自发光设备的密封就完成了。但是可以在覆盖层46上设置密封的基片例如玻璃基片、石英基片或塑料基片，以完成自发光设备的密封结构。应当注意，覆盖层可以被制作得具有用来粘结有源矩阵基片和密封基片的粘合剂的功能。
作为防止会导致EL层恶化的湿气和氧气的对策，可以在有机树脂膜制成的覆盖层中添加干燥剂或抗氧剂例如氧化钡。
[实施方案2]
在本发明的实施方案2中，参考图4A-6C，主要解释象素部分和设置在象素部分周围的驱动回路的TFT的同时制作方法。但是，为了简化起见，在图中显示用于驱动回路的基本回路CMOS回路。
首先如图4A所示，在玻璃基片300上形成厚度为300nm的基底膜301。由100nm厚的氮硅氧化物膜和200nm厚的氮硅氧化物膜的层压膜被用作实施方案2的基底膜301。适宜地将与玻璃基片300接触的氮硅氧化物膜的氮浓度设定为10-25wt％之间。当然，可以在石英基片上直接形成元件而不用设置基底膜。
然后，在基底膜301上通过采用已知的膜沉积方法形成厚度为50nm的非晶硅膜(图中未显示)。本发明不限于使用非晶硅膜，可以使用含有非晶结构的半导体膜(包括微晶半导体膜)。另外，可以使用含有非晶结构的化合物半导体膜例如非晶硅锗膜，其膜厚为20-100nm。
然后非晶硅膜通过已知的方法被结晶，以形成晶体硅膜302(也称为多晶硅膜或聚硅膜)。使用电炉的热结晶、使用激光的激光退火结晶、使用红外光的灯退火结晶是已知的结晶方法。在实施方案2中使用利用XeCl气体的准分子激光器进行结晶。
注意，在实施方案2中使用加工为线形的脉冲发射型准分子激光器的光，但是可以使用矩形的，也可以使用连续发射型氩离子激光和连续发射型激光。
在实施方案2中，尽管使用结晶硅膜作为TFT的有源层，但是可以使用非晶硅膜。另外，可以使用非晶硅以形成需要降低断开电流值的切换TFT的有源层，同时使用结晶硅膜形成电流控制TFT的有源层。在非晶硅膜中载流子移动性低，因此难以使电流在其中流动，结果，难以使断开电流流动。即可以有利地利用难以使电流在其中流动的非晶硅膜和电流容易在其中流动的结晶硅膜二者的优点。
如图4B所示，在结晶硅膜302上形成厚度为130nm的由氧化硅制成的保护膜303。其厚度可以为100-200nm(优选为130-170nm)。另外，其它膜也可以使用，只要它们是含硅的绝缘膜。设置保护膜303使得结晶硅膜不会在杂质掺杂过程中直接曝露于等离子体中，并可以具有灵敏的杂质浓度控制。
然后在保护膜303上形成阻挡掩模304a和304b，在保护膜303中掺杂会赋予n-型导电性的杂质元素(称为n-型杂质元素)。注意，属于第15族的元素被通常用作n-型杂质元素。一般的，可以使用磷或砷。也要注意，在实施方案2中，使用磷化氢(PH3)被等离子活化而没有质量分离的等离子(离子)掺杂方法，磷在1×1018原子/cm3的浓度被掺杂。当然，其中进行了质量分离的离子注入法也可以使用。
在如此形成的n-型杂质区305中，其中含有的n-型杂质元素的掺杂量被规定，使得其浓度为2×1016原子/cm3-5×1019原子/cm3(优选为5×1017原子/cm3-5×1018原子/cm3)。
如图4C所示，保护膜303和阻挡304a和304b被除去，以活化其中掺杂的15族的元素。可以使用已知的活化技术进行活化，实施方案2中，通过准分子激光辐射进行活化。不限于使用准分子激光，当然可以同时使用脉冲发射型准分子激光和连续发射型准分子激光。此处的目的是活化掺杂的杂质元素，因此在结晶硅膜不会熔融的任何能量级进行辐射。可以适当的用保护膜303进行激光辐射。
在杂质元素通过激光活化过程中，可以通过热加工进行活化。当通过热加工进行活化时，考虑到基片的耐热性，适宜在450-550℃进行热加工。
由于该过程，n-型杂质区305的边缘部分，即在n-型杂质区305周边存在的未被杂质元素掺杂的边界部分(连接部分)和区域会变得截然不同。这意味着，当以后完成TFT时，可以在LDD区和通道形成区之间形成非常好的连接。
如图4D所示，然后除去结晶硅膜不必要的部分，以形成岛状半导体膜306-309(以下称为有源层)。
如图4E所示，形成门绝缘膜310以覆盖有源层306-309。厚度为10-200nm，优选为50-150nm的含硅绝缘膜可以用作门绝缘膜310。该膜可以是单层结构或多层结构。在实施方案2中使用110nm厚的氮硅氧化物膜。
然后形成200-400nm厚的导电膜并形成图案，由此形成门电极311-315。门电极311-315的边缘部分可以是锥形。在实施方案2中，门电极和电连接在门电极上的导线(以下称为门导线)是由不同材料形成的。特别是，电阻比门电极低的材料被用作形成门导线。其原因在于能够被微加工的材料被用作门电极，虽然用于门导线的材料不能被微加工，但是用于导线的材料具有低电阻。当然，门电极和门导线可以用相同的材料形成。
另外，可以由单层导电膜形成门电极，如果需要，优选使用两层或三层的层压膜。所有已知的导电膜可以被用作门电极。但是如上所述，优选使用能够被微加工的材料，特别是，可以形成线宽为2m或更小的图案的材料。
一般的，可以使用选自以下元素制成的膜，该元素包括钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)和硅(Si)，或者含有以上元素的氮化物膜(一般为氮化钽膜、氮化钨膜或氮化钛膜)，或者具有以上元素结合的合金膜(一般为Mo-W合金，Mo-Ta合金)，或以上元素的硅化物膜(一般为硅化钨膜或硅化钛膜)。当然可以使用单层膜或层压膜。
在实施方案2中使用的层压膜由50nm厚的氮化钽(TaN)膜和350nm厚的钽膜(Ta)构成。这些膜可以通过溅射形成。另外，当惰性气体例如Xe、Ne等被作为溅射气体加入时，可以防止由于应力造成的膜剥离。
此时，形成门电极312以覆盖n-型杂质区305的一部分，并将门绝缘膜310夹在其中。该覆盖部分随后覆盖门电极的LDD区。在横截面视图中，门电极313和314可以看出是两个电极，但是实际上它们是电连接的。
然后，如图5A所示，以自对准的方式采用门电极311-315作为掩模将n-型杂质元素(在实施方案2中使用磷)掺杂。磷的掺杂被调整，使得它可以被掺杂在杂质区316-323中，由此形成的浓度为杂质区305和306的浓度的1/10-1/2(一般为1/4和1/3)。特别是，1×1016-5×1018原子/cm3(一般为3×1017-3×1018原子/cm3)的浓度是优选的。
如图5B所示，然后形成阻挡掩模324a-324d覆盖门电极等，n-型杂质元素(在实施方案2中使用磷)被掺杂，以由此形成含有高浓度磷的杂质区325-329。此处也进行使用磷化氢(PH3)的离子掺杂，在这些区的磷的浓度被调整，使其在1×1020-1×1021原子/cm3(一般为2×1020-5×1021原子/cm3)之间。
通过该方法形成N通道TFT的源区或漏电区，在切换TFT中，通过图5A所示的方法形成的n-杂质区319-321的一部分被保留。这些保留的区对应于图5的切换TFT的LDD区15a-15d。
然后，如图5C所示，除去阻挡掩模324a-324d，形成新的阻挡掩模332。P-型杂质元素(在实施方案2中使用硼)被掺杂，以形成含有高浓度硼的杂质区333和336。此处使用乙硼烷(B2H6)通过离子掺杂来掺杂硼，使得其浓度为3×1020-3×1021原子/cm3(一般为5×1020-1×1021原子/cm3)。
应当注意磷在杂质区333-336已经以1×1020-1×1021原子/cm3的浓度掺杂，但是硼的掺杂浓度至少比磷高三倍。因此，已经在前面形成的n-型杂质区就完全转化为p型导电性，因此具有p-型杂质区的功能。
然后，除去阻挡掩模332之后，分别以各自的浓度掺杂的n-型和p-型杂质元素被活化。炉退火、激光退火或灯退火可以作为活化的方法。在实施方案1中，在氮气气氛中在550℃电炉内进行加热处理4小时。
此时尽可能除去在此气氛中含有的氧是重要的。这是因为如果有任何痕量的氧存在，电极的曝露表面就会被氧化，导致阻抗提高，同时，它变得更难以进行后面的欧姆接触。因此，在上述活化过程的处理环境中优选将氧的浓度设定为1ppm或更低，理想的为0.1ppm或更低。
在活化过程完成之后，如图5D所示形成厚度为300nm的门线路337。有铝(Al)或铜(Cu)作为主要组分(占组分的50-100％)的金属膜可以用作门线路337的材料。考虑到门线路337的布局，它被形成使得切换TFT的门线路211和门电极19a及19b(对应于图4E的门电极313和314)被如图3所示电连接。
通过形成这种结构，门线路的线路阻抗可以作的非常小，因此可以形成具有大表面积的象素显示区(象素部分)。即实施方案1的象素结构是非常有效的，因为由于这种结构就可以获得具有10英寸对角线或更大的屏幕尺寸(例如30英寸或更大对角线)的自发光设备。
如图6A所示，形成第一中间绝缘膜338。如同第一中间绝缘膜336一样，可以使用含有硅的单层绝缘膜，也可以使用含有硅的两种或更多种的绝缘膜结合在一起的层压膜。另外，适宜地设定该膜的厚度为400nm-1.5m。在实施方案2中使用的结构是在200nm厚的硅氧氮化物膜上层压形成800nm厚的氧化硅膜。
在含有3％-100％的氢气的空气中，进行额外的加热处理1-12小时，温度为300℃-450℃，以进行氢化。该过程是为了终止半导体膜中由于热激发的氢导致的悬空键。等离子氢化(使用等离子激发的氢)是另一种氢化方法。
注意，氢化步骤也可以插在形成第一中间绝缘膜338的步骤之间。即，例如上述的氢化处理可以在形成200nm厚的硅氧氮化物膜的步骤之后进行，然后形成剩下的800nm厚的氧化硅膜。
然后在第一中间绝缘膜338中和门绝缘膜310中形成接触孔，以形成源线路339-342和漏电线路343-345。在实施方案2中应当注意，这种电极是由三层结构的层压膜制成的，该三层结构是由100nm厚的钛膜、含有钛的厚度为300nm的铝膜和厚度为150nm的钛膜顺次溅射而成的。当然，可以使用其它的导电膜。
然后形成第一钝化膜346，其厚度为50-500nm(一般为200-300nm)。在实施方案2中使用300nm厚的硅氧氮化物膜作为第一钝化膜346。它可以用氮化硅膜来代替。
请注意，在形成硅氧氮化物膜之前，使用含有氢例如H2或NH3的气体进行等离子处理是有效的。由该预处理激活的氢被提供给第一中间绝缘膜338，并且第一钝化膜346的膜质量被热处理而改善。同时，加在第一中间绝缘膜338的氢扩散至较低的层侧，因此活化层能够被有效地氢化。
如图6B所示，形成由有机树脂制成的第二中间绝缘膜347。作为有机树脂，可以使用例如聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸树脂或BCB(苯并环丁烯)。特别是，因为第二中间绝缘膜347主要用于平整的目的，所以具有优异的平整性能的丙烯酸树脂是优选的。在实施方案2中，形成丙烯酸树脂膜，其厚度足以平整由TFT产生的台阶差异。其优选的膜厚度是1-5μm(更优选在2-4μm)。
在第二中间绝缘膜347和第一钝化膜346中形成接触孔，以形成与漏电线路345电连接的象素电极348。在实施方案2中，形成厚度为110nm的铟锡氧化物(ITO)膜，使其形成图案，以形成象素电极。顺便提一句，作为另一种材料，可以使用2-20％的氧化锌(ZnO)和铟氧化物混合的化合物，或使用由氧化锌和氧化镓构成的化合物作为透明电极。象素电极348作为EL层的阳极。
如图6C所示，然后形成树脂材料的堤349。堤349可以由丙烯酸树脂膜或聚酰亚胺膜形成，总膜厚度为1-2m，并形成图案。堤349形成为象素排之间的条纹形状，如图6C所示。在实施方案2中，沿着源线路341形成堤349，但是也可以沿着门线路337形成。
然后采用参考图1解释的电场涂布方法形成EL层350。应当指出尽管此处只显示了一个象素，但是形成了如实施方案1所解释的对应于各自颜色R(红)、G(绿)和B(蓝)的EL层。
首先，在材料室提供的形成EL层用的涂布液被通过超声振荡器超声振动而雾化。当该用于形成EL层的雾化涂布液因为施加给电极的电场的电压而变为带电颗粒后，该涂布液通过连接在材料室外部的前电极被提取。在所提取的EL层涂布液被加速电极在飞行方向加速后，涂布液受到控制电极的控制，并涂布在基片110所希望的位置上。
在本发明中，首先，从材料室通过前电极提取用于红色EL层的涂布液，作为形成EL层的雾化的涂布液。然后被加速电极加速后，涂布液受到控制电极的控制，以在象素排上形成EL层发出红光。然后，在横向方向移动基片后，从材料室提供的用于绿色EL层的涂布液被涂布，以形成发绿光的象素排。然后，再在横向方向移动基片，使得从材料室提供的用于蓝色EL层的涂布液被涂布，以形成发蓝光的象素排。
通过顺次向象素排施加涂布液来发出红绿蓝各自颜色同时移动基片，可以形成三色条纹状EL层。应当指出，尽管在实施方案2中只显示了一个象素，但是一次可以形成一排相同颜色的EL层，或同时形成所有的。另外，如果必要，可以在材料室和基片之间设置掩模，以通过向掩模施加电场而控制涂布液的涂布位置。
作为EL层，在实施方案2中，使用氰基聚苯乙烯乙烯作为EL层发出红光，使用聚苯乙烯乙烯作为EL层发出绿光，使用聚苯乙烯乙烯或聚烷基苯乙烯作为EL层发出蓝光。适宜的厚度是30-150nm(优选为40-100nm)。
可以使用已知的材料形成EL层350。考虑驱动电压，优选使用有机材料。应当指出，在实施方案2中，EL层350是由上述EL材料形成的，即只是发光层的单层结构。但是，如果需要可以设置电子注入层、电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、电子阻挡层或空穴元件层。尽管在实施方案2中使用MgAg电极作为EL元件的阴极351，但是可以使用熟知的其它材料。
在实施方案2中已经说明了由电场控制的电场涂布方法。但是可以采用其它方法例如喷墨法或其中用于EL层的材料被作为带电颗粒而控制和涂布的方法。
注意，尽管发光层涂布和形成了每种颜色，但是在形成电子注入层、电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、电子阻挡层或空穴元件层的情况下，由不同材料制成的层可以通过采用例如旋涂法和涂布方法而一次形成。
阴极(MgAg电极)351是在EL层350形成之后通过真空蒸发的方法形成的。应当指出，EL层的膜厚适宜地可以在80-200nm之间(一般为100-120nm)，阴极351的厚度为180-300nm之间(一般为200-250nm)。
在阴极351上再设置保护电极352。可以使用含有铝作为其主要成分的导电膜作为保护电极352。保护电极352可以使用掩模采用真空蒸发方法形成。其顶部形成有保护电极的基片的状态在本发明中被称为有源矩阵基片。
其上再形成阻挡层353，从而直至形成保护电极352的有源矩阵基片就不会曝露于开放的空气之中。在实施方案2中，使用氧化钽作为形成阻挡层353的材料。但是可以使用无机材料例如氮化硅、氮化铝、或碳、特别是DLC。在实施方案2中阻挡层353通过溅射法形成，当然也可以使用在室温下的膜沉积方法例如等离子CVD。
在形成阻挡层353之后，在阻挡层353上形成由有机树脂制成的发覆盖层354。将有机树脂溶解在溶剂中，并适度调整有机树脂的粘度，以形成有机树脂液体，然后在材料室中提供该有机树脂液体，并通过电场涂布方法进行涂布，由此形成覆盖层354。有机树脂液体的粘度优选为1×10-3-3×10-2Pa·s。
另外，此时向有机树脂中添加吸收剂和抗氧化剂例如氧化钡能够有效地防止会恶化EL元件的湿气和氧气渗入EL元件中。
在实施方案2中，如图6C所示，N通道TFT的有源层包括源区355、漏电区356、LDD区357和通道形成区358，其中LDD区357通过夹在LDD区357和门电极312之间的门绝缘膜310而与门电极312重叠。
只在漏电区一侧形成LDD区的原因在于不会降低操作速度的考虑。另外，不必非常注意在N通道TFT205中的断开电流，而是应当更注意操作速度。因此，希望LDD区357被制作得完全与门电极完全重叠，以将电阻性器件减至最少。即优选除去所谓的偏移。
在实施方案2中的有源矩阵基片中，最佳结构的TFT不仅被设置在象素部分，也设置在驱动回路部分。因此，保持了非常高的可靠性，并改善了操作特性。
首先，其结构能够减少热载流子注入从而尽可能不降低操作速度的TFT，被用来作为CMOS回路的N通道TFT205来形成驱动回路部分。顺便提一句，此处驱动回路包括移位寄存器、缓冲器、电平信号、抽样回路(抽样和保持回路)等。在形成数字驱动时，还包括信号转换回路例如D/A转换器。
以下参考图7A和7B解释作为象素部分TFT的N通道切换TFT的横截面结构。以下使用的标记对应于图2中的标记。
首先，在图7A所示的结构中，设置LDD区15a-15d，从而与门电极19a和19b通过夹在其中的门绝缘膜18而重叠。这种结构在降低断开电流值方面非常有效。
另一方面，在图7B所示的结构中，没有设置LDD区15a-15d。在采用图7B所示结构的情况下，产率提高，因为与形成图7A的结构相比，处理次数减少。
在本发明中，TFT作为切换TFT可以是图7A的结构，也可以是图7B的结构。
以下，参考图8A和8B解释作为象素部分TFT的N通道电流控制TFT的横截面结构。以下使用的标记对应于图2中的标记。
在图8A所示的电流控制TFT中，在漏电区32和通道形成区34之间设置LDD区33。此处所示的电流控制TFT的结构具有LDD区33与门电极35通过夹在其中的门绝缘膜18而重叠的区，以及具有LDD区33没有与门电极35相重叠的区。但是，如图8B所示，在其结构中不需要设置LDD区33。
电流控制TFT提供用于使得EL元件发光的电流，同时控制提供的量以能够渐变显示。因此，需要采取对策防止由于热载流子注入引起的恶化，从而即使提供电流时也不会发生恶化。
对于防止由于热载流子注入引起的恶化，已经知道其中LDD区与门电极相重叠的结构非常有效。因此，尽管如图8A所示的LDD区与门电极35通过夹在其中的门绝缘膜18而重叠的结构是适宜的，但是作为针对断开电流值的对策，在此结构中显示了没有与门电极相重叠的LDD区。但是，没有与门电极重叠的LDD区没有必要设置。另外，根据情况，没有必要在图8B所示的结构中设置LDD区。
在图8A和8B所示的TFT结构中，当被施加给TFT的电压VDS是10V或更高时，那么在图8A所示的结构是优选的。另一方面，当被施加给TFT的电压VDS小于10V时，在图8B所示的结构是优选的。
在如图6C所示形成覆盖层354并增强气密性之后，连上用于将在绝缘体上形成的元件或从回路引出的终端连接至外部信号终端的连接器(软性印刷线路FPC)，由此完成自发光设备。在本说明书中，完成至这种状态用于出售的产品被称为自发光设备(或EL模块)。
以下参考图9A和9B解释实施方案2中已经形成至覆盖层的EL模块。
实施方案2中的有源矩阵型自发光设备包括在玻璃基片901上形成的象素部分902，门侧驱动回路903，源侧驱动回路904。象素部分的切换TFT905是N通道TFT，被设置在连接至门侧驱动回路903的门线路906和连接至源侧驱动回路904的源线路907的相交之处。另外，切换TFT905的漏电被连接至电流控制TFT908的门处。
另外，电流控制TFT908的源侧被连接至电源供应线路909。在例如实施方案2的结构中，接地电极电位(地电位)被赋予电源供应线路909。EL元件910被连接至电流控制TFT908的漏电处。另外，向EL元件910的阳极提供预定的电压(3-12V，优选为3-5V)。
用于向驱动回路部分传送信号的连接线路912和913以及连接至电源供应线路909的连接线路914被设置在FPC911中，用作外部输入/输出终端。
此处，图9B所示的是对应于图9A沿A-A’线的截面图。在图9A和9B中，相同的标记表示同样的器件，在其中的一部分，与图6用相同的标记表示同样的器件。
如图9B所示，象素部分902和门侧驱动回路903被形成在玻璃基片901上。象素部分902由每一个都包括电流控制TFT202和电连接至电流控制TFT202的象素电极348的多个象素构成。门侧驱动回路903被采用CMOS回路形成，其中N通道TFT205和P通道TFT206互补结合。
象素电极348作为EL元件的阳极。堤349在象素电极348的间隙中形成，以在堤349的内侧上形成EL层350。阴极351和保护电极352在其上形成。应当指出，EL元件的结构不必限于实施方案2所示的结构，EL元件的结构可以被倒置，象素电极可以作为阴极。
在实施方案2中，保护电极352也可以作为所有象素排的公共线路，并通过连接线路912被电连接至FPC911。所有包括在象素部分902和门侧驱动回路903中的元件被阻挡层覆盖，该阻挡层由无机材料例如氮化硅、氧化钽或碳(特别是DLC膜)制成。尽管可以省略阻挡层353，但是阻挡层的设置就将各元件与外界隔离而言是优选的。
然后，在阻挡层上设置覆盖层916，以覆盖EL元件。作为覆盖层916，可以使用PVC(聚氯乙烯)、环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、PVB(聚乙烯缩丁醛)或EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)。在覆盖层916中放置的吸收剂(未显示)保持了湿气吸收效果，这是优选的。
由玻璃、塑料和陶瓷制成的保护基片可以设置在覆盖层916上。另外，该结构可以是保护基片通过覆盖层916粘结在有源矩阵基片上(图中未显示)。
通过在EL元件910上采用上述方法设置阻挡层353和覆盖层916,EL元件910可以与外界环境完全断开，防止了加速EL层氧化恶化的物质例如湿气和氧气的外界侵害。因此，制备了高度可靠的制作自发光设备。
图9的自发光设备的回路结构的实例如图10所示。实施方案2的自发光设备包括源侧驱动回路1001，门侧驱动回路(A)1007，门侧驱动回路(B)1011，和象素部分1006。在本说明书中，“驱动回路部分”一词表示包括源侧处理回路和门侧驱动回路的一类词汇。
源侧驱动回路1001设有移位寄存器1002、电平信号1003、缓冲器1004和抽样回路1005(抽样和保持回路)。另外，门侧驱动回路(A)1007设有移位寄存器1008、电平信号1009和缓冲器1010。门侧驱动回路(B)1011也具有相同的结构。
此处，移位寄存器1002和1008具有5-16V(一般为10V)的驱动电压，图6C标记205所示的结构适用于在CMOS回路中使用的N通道TFT用于形成回路。
此外，包括图6C中的N通道TFT205的CMOS回路适用于电平信号1003和1009以及缓冲器1004和1010中的每一个，类似于移位寄存器。顺便提一句，带有多门结构例如双门结构或三门结构的的门线路在改善每一个回路的可靠性方面是有效的。带有图2所示结构的象素被设置在象素部分1006。
前述结构通过根据图4A-6C所示步骤制造TFT就可以容易地实现。在实施方案2中，尽管只显示了象素部分和驱动回路部分的结构，但是如果根据实施方案2的回路制造方法，可以不止形成驱动回路，也可以在同一绝缘体上形成逻辑回路例如信号分配回路，D/A转换回路，运算放大回路，ā校正回路。另外，相信存储部分、微处理部分等也可以形成。
实施方案2的构造可以和实施方案1的构造自由组合。
[实施方案3]
实施方案3解释制造与图1B所示的结构不同的层压结构的方法。图11中，电流控制TFT1101在基片1100上形成，如图所示形成电连接在电流控制TFT1101上的象素电极1102。在实施方案3中，采用喷墨方法在象素电极1102上形成EL层1103。适宜使用与实施方案1中用作EL层涂布的相同材料。
设置在EL层1103上的阴极1104是采用真空蒸发方法形成的。适宜使用具有小逸出功的材料，例如MaAg和AlLi，用于形成阴极1104。在阴极1104形成之后，再次使用喷墨方法在象素部分均匀地形成由有机树脂膜制成的覆盖层1105。优选的，覆盖层1105的膜厚度为10-300nm。
作为形成由有机树脂制成的覆盖层1105的材料，适宜使用具有高硬度、不可能使例如湿气和氧气渗入并具有平整性的材料。更具体而言，优选使用例如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚酰胺和硅树脂的有机树脂。因为覆盖层1105是采用喷墨方法形成的，因此可以在象素部分上选择性地形成。
图12所示的是在有源矩阵基片1200上的象素部分1201上采用喷墨方法形成覆盖层1202的方法。用于形成EL层的涂布液和用于形成覆盖层的有机树脂液体被从此处所示的结构中的头部1203放电。在已知用于喷墨方法中的压电方法中，有几种类型，一种是MLP(多层压电)型，其它是MLChip(多层陶瓷超集成压电片断)型。此处所示的头部1203是一种称为按需压电驱动MLChip方法，由Seiko-Epson公司制造。
MLChip是执行元件，由陶瓷制成的振荡板1204、通讯板1205和形成材料室1207的材料室板1206构成，压电元件1208在对应于每个材料室的振动板1204上形成。
然后，在MLChip中，三种不锈钢半(SUS板)被层压以形成供应孔1209，储备器1210和形成头部1203的喷嘴1211。应当指出，图12表示设有两个喷嘴1211的状态。但是，喷嘴的数量不限于此，可以根据被涂布的区和涂布液设有一个喷嘴或三个或者更多的喷嘴。
由该MLChip制造的涂布设备的操作原理是，当向顶部电极1212和底部电压1213施加电压时，压电元件1208振动，以导致压电元件1208和振动板1204的振动效应，即弯曲振动。换句话说，通过该弯曲振动向材料室1207施加压力，由此在材料室1207中提供的有机树脂液体被推出并被涂布。
如图11所示，在形成覆盖层1105之后，通过溅射形成阻挡层1106来覆盖覆盖层1105。在实施方案3中，阻挡层1106由碳膜形成，特别是DLC(类似金刚石的碳)膜。但是用于形成阻挡层1106的材料不必限于此，可以使用例如氧化钽、氮化铝或氮化硅。应当指出使用阴罩选择性地形成阻挡层1106。
因此，通过在有源矩阵基片上形成覆盖层1105和阻挡层1106，防止了外界的EL元件恶化因素例如湿气和氧气的入侵。
[实施方案4]
实施方案4参考图13解释在无源型(简单矩阵型)自发光设备中使用本发明的例子。图13中，标记1301表示由塑料制成的基片，1302表示由透明导电膜制成的阳极。实施方案4中通过溅射形成氧化铟和氧化锌的化合物作为阳极1302。尽管在图13中没有显示，但是阳极1302的多个线被设置成平行方向的具有规定间隔的条纹形。
另外，设置成条纹形的阴极1306在垂直方向以规定间隔形成。形成堤1303以填充阴极1306之间的间隔。
采用如实施方案1所述的电场涂布方法，顺次形成由EL材料制成的EL层1304a-1304c。标记1304a表示发红光的EL层，1304b表示发绿光的EL层，1304c表示发蓝光的EL层。在实施方案1中使用的EL材料可以类似的使用在实施方案4中。由于这些EL层是沿着由堤1303形成的沟槽而形成的，所以这些层被在预定方向以规定间隔形成。
通过实施该实施方案，三色红、绿、蓝的象素，被以条纹形状在基片上形成。应当指出，象素不必是三色的，可以是一种或两种颜色。另外，颜色不限于红、绿、蓝，但是可以使用其它颜色例如黄、橙和灰。
首先，在材料室中制备用于形成红色EL层的涂布液。然后该涂布液被设置在材料室外部的电极所产生的电场所提取。所提取用于EL层的涂布液被电场控制，因此到达所希望的象素部分。因此形成EL层。
首先涂布用于红色EL层的涂布液。因为涂布液被电场控制，所以用于EL层的涂布液可以被选择性地涂布在象素部分的希望位置上。适宜应当在形成一排象素的方向移动喷嘴的同时涂布该涂布液。
然后，在移动喷嘴至邻近象素排之后，从而进行涂布，涂布用于绿色EL层的涂布液。在进一步移动喷嘴移至下一个邻近象素排之后，涂布用于形成蓝色EL层的涂布液，因此在象素部分形成红绿蓝条纹形状EL层。
通过重复上述操作，如图13所示，可以在象素部分形成条纹状象素。发出同样颜色的发光层可以每次形成一个或同时全部形成。
尽管此处EL层表示只是由发光层构成的单层结构的EL层，也可以使用由有机EL材料形成的有助于发光的其它层，例如电荷注入层和电荷传输层。有采用发光层单层的情况。但是，例如在采用由空穴注入层和发光层构成的层压层的情况下，层压膜被优选作为EL层。
此时，相同颜色的邻近象素在一条线上的相互距离(D)被设定为比EL层的膜厚度(t)高5倍或更多(优选为10倍或更多)。这是因为在邻近的象素之间如果D＜5t就会产生串色。应当指出，如果彼此之间的距离(D)过大，那么不能获得高度微细的影像。因此，将距离(D)设定为5t＜D＜50t(优选为10t＜D＜35t)是优选的。
另外，可以在水平方向形成条纹形堤，以在水平方向形成发红光的EL层，发绿光的EL层，发蓝光的EL层。此时，在门线路之上穿过绝缘膜并沿着门线路的方向形成堤。
在这种情况下，类似的，适宜将同样颜色的邻近象素在要条线上的相互距离(D)设定为比EL层的膜厚度(t)高5倍或更多(优选为10倍或更多)，优选设定为5t＜D＜50t(优选为10t＜D＜35t)。
因此，用于EL层的涂布液被电场控制，以形成EL层，结果使其可以控制涂布位置。
以下，尽管在图13中没有显示，阴极和保护电极被设置成为条纹状以与阳极1302相垂直，并从而使得阴极和保护电极的多个线在限定空间上的垂直方向变为纵向。阴极1305由MgAg制成，保护电极1306由铝合金膜制成，它们在实施方案4中分别都由蒸发方法形成。另外，线路(图中未显示)被拉至FPC被随后连接的位置，从而可以向保护电极1306施加预定电压。
因此在基片1301上形成EL元件。因为在实施方案4中，较低侧电极作为透射阳极，因此EL层1304a-1304c所产生的光被辐射至底面(基片1301)。但是，通过倒转EL元件的结构，较低侧电极能够作为光屏蔽阴极。在那种情况下，EL层1304a-1304c所产生的光被辐射至上面(基片1301相对的一侧)。
在形成保护电极1306之后，形成由无机材料制成的阻挡层1307。此处适宜使用无机材料，例如氮化硅、氧化钽、氮化铝或碳(特别是DLC膜)。阻挡层可以通过等离子CVD、溅射或蒸发方法形成。在实施方案4中通过溅射形成氮化硅膜作为阻挡层1307。此时，阻挡层1307的优选膜厚为10nm-100nm。
随后采用与形成EL层所使用的相同方法形成由有机树脂膜制成的覆盖层1308。适宜采用的材料例如聚酰胺和聚酰亚胺作为所使用的有机树脂。另外，氧化钡可以被掺杂在有机树脂膜中作为吸收剂(图中未显示)。最后，FPC1310通过各向异性的导电膜1309被连接，因此完成无源型自发光设备。
图13所示的无源型自发光设备的结构中，阻挡层1307在EL元件上形成覆盖基片，覆盖层1308在阻挡层1307上形成。但是，如图14所示，可以采用在覆盖层1407之后形成阻挡层1408的结构。
应当指出，实施方案4的构造可以与实施方案1-3中任何一种自由组合而执行。
[实施方案5]
本发明中，使用由碳制成的DLC(类似金刚石的碳)膜作为阻挡层。但是，如果其膜厚度过厚，透射率会降低，因此优选形成的膜厚度为50nm或更少(优选为10-20nm)。
DLC膜的特征在于其拉曼光谱分布具有在约1550cm-1的不对称峰和在约1300cm-1的肩部。另外，当采用微硬度计测量时，DLC膜显示的硬度为15-25Gpa，具有优异的耐化学性的特征。因此，它有效地用于在EL元件上或在EL元件的覆盖层上形成例如DLC膜。在任何情况下，适宜的DLC膜可以采用例如溅射、ERC等离子CVD、高频等离子CVD或离子束蒸发等方法来形成。
应当指出，实施方案5的构造可以与实施方案1-4中任何一种自由组合而执行。
[实施方案6]
当实施本发明以制造有源矩阵自发光显示设备时，使用硅基片(硅片)作为基片是有效的。在使用硅基片作为基片的情况下，在传统的IC,LSI等采用的MOSFET制造技术可以被用来制造在象素部分形成的切换元件和电流控制元件，或制造在驱动回路部分形成的驱动元件。
MOSFET能够形成具有非常小变化的回路，如同在IC和LSI中那样。特别是，对于具有通过电流值进行分级显示的模拟驱动器的有源矩阵EL显示设备来说是非常有效的。
应当指出，硅基片不是透射的，因此，需要形成该结构以使得从EL层的光被辐射至基片相对的一侧。实施方案5的EL显示设备的结构类似与图9的结构。但是，其差别在于使用MOSFET用于形成象素部分902和驱动回路部分903来代替TFT。
应当指出，实施方案5的构造可以与实施方案1-5中任何一种自由组合而执行。
[实施方案7]
根据本发明制造的自发光设备是自发光型，因此与液晶显示设备相比，在光位置所显示的影像具有更优异的识别率。另外，自发光设备具有更宽的观察角。因此，自发光设备能够用于各种电子设备的显示部分。例如，为了在大尺寸屏幕上观看TV节目等，根据本发明的EL显示设备可以被用作EL显示器(即自发光设备被安装在框中的显示器)的显示部分，具有的对角线大小为30英寸或更大(一般为40英寸或更大)。
EL显示器包括用于显示信息的所有类显示器，例如用于个人计算机的显示器，用于接收TV转播节目的显示器，用于广告显示的显示器。另外，根据本发明的自发光设备可以被用作其它各种电子设备的显示部分。
这种电子设备包括视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器(头部安装型显示器)，导航系统，声音复制设备(汽车声频设备和声频设施)，笔记本型个人计算机，游戏机，便携式信息终端(移动式计算机，便携式电话，便携式游戏机，电子图书等)，影像复制装置包括记录介质(尤其是可以复制记录介质例如数字视频盘DVD的设备等，并包括用于显示所复制的影像的显示器)等。实际上，在便携式信息终端的情况下，使用自发光设备是优选的，因为希望从倾斜方向观看的便携式信息终端经常需要具有宽观察角。图15A-16B分别显示了这些电子设备的各种特别的实施例。
图15A表示的EL显示器包括框2001，支持台2002，显示部分2003等。本发明可用于显示部分2003。EL显示器是自发光型，因此不需要背面光。因此，显示部分可以具有比液晶显示设备更薄的厚度。
图15B表示的视频摄像机包括主机2101，显示部分2102，音频输入部分2103，操作开关2104，电池2105，影像接收部分2106等。根据本发明的自发光设备可以被用作显示部分2102。
图15C表示头部安装型EL显示器的一部分(右半部分)，包括主机2201，信号电缆2202，头部安装带2203，显示部分2204，光学系统2205，自发光设备2206等。本发明用于自发光设备2206。
图15D表示包括记录介质的影像复制设备(尤其是，DVD复制设备)，它包括主机2301，记录介质(DVD等)2302，操作开关2303，显示部分(a)2304，另一个显示部分(b)2305等。显示部分(a)主要用于显示影像信息，而显示部分(b)主要用于显示字符信息。本发明的自发光设备可以用作这些显示部分(a)和(b)。包括记录介质的影像复制设备还包括游戏机等。
图15E表示便携式(可移动)计算机，包括主机2401，摄像部分2402，影像接收部分2403，操作开关2404，显示部分2405等。本发明的自发光设备可以用作显示部分2405。
图15F表示个人计算机，包括主机2501，框架2502，显示部分2503，键盘2504等。本发明的自发光设备可以用作显示部分2503。
当将来从有机EL材料发出的光可以获得更亮的照度时，本发明的自发光设备将会用于前面型或背面型投影仪，其中包括输出影像信息的光被透镜等放大以进行投影。
前述电子设备更倾向被用于通过电信路径例如互联网、CATV(有线电视系统)传送的显示信息，特别是倾向于显示电影信息。自发光设备适合用于显示电影信息，因为有机EL材料能够具有高响应速度。但是如果象素之间的轮廓不清楚，电影就整体来说就不会被清楚的显示。因为本发明的自发光可以使得象素之间的轮廓清楚，因此将本发明的自发光设备用于电子设备的显示部分具有明显的优势。
自发光设备的一部分发光消耗能量，因此希望显示信息的方式使得发光部分变得尽可能小。所以，当自发光设备被用于主要显示字符信息的显示部分时，例如便携式信息终端显示部分，尤其是便携式电话或声音复制设备，希望驱动自发光设备使得字符信息由自发光部分形成，同时不发光部分对应于背景。
参考图16A，表示一个便携式电话，它包括主机2601，音频输出部分2602，，音频输入部分2603，显示部分2604，操作开关2605和天线2606。本发明的自发光设备可以用作显示部分2604。显示部分2604通过在黑色背景上显示白色字符而可以降低便携式电话的能量消耗。
图16B表示声音复制设备，具体地说是安装在汽车的音频设备，包括主机2701，显示部分2702，操作开关2703和2704。本发明的自发光设备可以用作显示部分2702。尽管在该实施方案中显示了安装型汽车音频设备，但是本发明也可以用于便携式和固定式音频设备。显示部分2704通过在黑色背景上显示白色字符而可以降低能量消耗，特别有用于便携式音频设备。
如前所述，本发明可以用于所有领域的各种宽范围内的电子设备。通过采用由实施方案1-6中构造的自由组合的自发光设备，可以获得本实施方案的电子设备。
[实施方案8]
在该实施方案中，通过采用EL材料可以明显改善外部发光量子效率，其中通过该EL材料可以使用来自三线激发态的磷光用来发光。结果，可以降低EL元件的能量消耗，EL元件的寿命可以延长，并且EL元件的重量可以减轻。
以下是一份报告，其中通过采用三线激发态而改善了外部发光量子效率(T.Tsutsui,C.Adachi,S.Saito，有机分子体系的感光化学过程，K.Honda主编(Elsevier Sci.出版社，Tokyo,1991年)第437页)。
上述文献中的EL材料(香豆素颜料)的分子结构式如下。
[化学结构式6]
(M.A.Baldo,D.F.O’Brien,Y.You,A.Shoustikov,S.Sibley,M.E.Thompson,S.R.Forrest，自然，395(1998)第151页)
上述文献中的EL材料(Pt络合物)的分子结构式如下。
[化学结构式7]
(M.A.Baldo,S.Lamansky,P.E.Burrows,M.E.Thompson,S.R.Forrest,应用物理通信，75(1999)第4页)
(T.Tsutsui,M.-J.Yang,M.Yahiro,K.Nakamura,T.Watanabe,T.Tsuji,Y.Fukuda,T.Wakimoto,S.Mayaguchi，日本，应用物理，38(12B)(1999)L1502)
上述文献中的EL材料(Ir络合物)的分子结构式如下。
[化学结构式8]
如上所述，如果能够使用来自三线激发态的磷光，那么在理论上可以外部发光量子效率能够是使用来自单线激发态的荧光的3-4倍高。
根据实施方案8的结构可以与实施方案1-7的任何结构自由组合而实施。
通过实施该实施方案，可以采用相同的涂布方法来形成EL层和覆盖层，并且t能够在同一多室内连续有效地形成EL层、阴极、阻挡层和覆盖层，而不用将它们放入大气中。另外，通过形成阻挡层和覆盖层，防止了湿气和氧气渗透进入EL层。因此，有效地防止了EL层的恶化。另外，完全在密闭结构中形成阻挡层和覆盖层，因此与普通的密闭结构相比，可以使得本发明的密闭结构更小，重量更轻。

Claims (22)

1．一种带有EL元件的自发光设备，包括：
由无机材料制成的膜，覆盖所述EL元件，以及
由有机材料制成的膜，覆盖所述由无机材料制成的膜。
2．一种带有EL元件的自发光设备，包括：
由无机材料制成的膜，与所述EL元件相接触，以及
由有机材料制成的膜，与所述由无机材料制成的膜相接触。
3．一种带有EL元件的自发光设备，包括：
由有机材料制成的膜，覆盖所述EL元件，以及
由无机材料制成的膜，覆盖所述由有机材料制成的膜。
4．一种带有EL元件的自发光设备，包括：
由有机材料制成的膜，与所述EL元件相接触，以及
由无机材料制成的膜，与所述由有机材料制成的膜相接触。
5．如权利要求1所述的自发光设备，其中所述由无机材料制成的膜是由氮化硅、氧化钽、氮化铝或碳形成的。
6．如权利要求2所述的自发光设备，其中所述由无机材料制成的膜是由氮化硅、氧化钽、氮化铝或碳形成的。
7．如权利要求3所述的自发光设备，其中所述由无机材料制成的膜是由氮化硅、氧化钽、氮化铝或碳形成的。
8．如权利要求4所述的自发光设备，其中所述由无机材料制成的膜是由氮化硅、氧化钽、氮化铝或碳形成的。
9．如权利要求1所述的自发光设备，其中所述由有机材料制成的膜是由聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂或苯并环丁烯形成的。
10．如权利要求2所述的自发光设备，其中所述由有机材料制成的膜是由聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂或苯并环丁烯形成的。
11．如权利要求3所述的自发光设备，其中所述由有机材料制成的膜是由聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂或苯并环丁烯形成的。
12．如权利要求4所述的自发光设备，其中所述由有机材料制成的膜是由聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸树脂或苯并环丁烯形成的。
13．一种采用如权利要求1所述的自发光设备的电子设备。
14．一种采用如权利要求2所述的自发光设备的电子设备。
15．一种采用如权利要求3所述的自发光设备的电子设备。
16．一种采用如权利要求4所述的自发光设备的电子设备。
17．一种制造带有EL元件的自发光设备的方法，该EL元件由阳极、EL层和阴极构成，
其中由无机材料制成的、覆盖所述EL元件的膜是采用CVD方法或蒸发方法形成的，以及
其中由有机材料制成的、覆盖所述由无机材料制成的膜的膜，是采用喷墨方法形成的。
18．一种制造带有EL元件的自发光设备的方法，该EL元件由阳极、EL层和阴极构成，
其中由有机材料制成的、覆盖所述EL元件的膜是采用喷墨方法形成的，以及
其中由无机材料制成的、覆盖所述由有机材料制成的膜的膜，是采用CVD方法或蒸发方法形成的。
19．一种制造如权利要求17所述的自发光设备的方法，其中所述EL层、所述阴极、所述由有机材料制成的膜和所述由无机材料制成的膜，是采用同一膜沉积装置形成的。
20．一种制造如权利要求18所述的自发光设备的方法，其中所述EL层、所述阴极、所述由有机材料制成的膜和所述由无机材料制成的膜，是采用同一膜沉积装置形成的。
21．一种制造如权利要求17所述的自发光设备的方法，其中所述EL层和所述由有机材料制成的膜，是通过电场涂布方法或喷墨方法形成的。
22．一种制造如权利要求18所述的自发光设备的方法，其中所述EL层和所述由有机材料制成的膜，是通过电场涂布方法或喷墨方法形成的。
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