專利名稱：顯示系統(tǒng)和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠根據(jù)周圍環(huán)境信息控制亮度的顯示系統(tǒng)和電子裝置。
背景技術(shù)：
近年來，使用電致發(fā)光(EL)元件的顯示裝置(下文稱為EL顯示裝置)的開發(fā)取得了進(jìn)展。EL元件是利用來自有機(jī)電致發(fā)光材料的電致發(fā)光現(xiàn)象(包括熒光和磷光)產(chǎn)生的自發(fā)光類型的元件。由于EL顯示裝置屬于自發(fā)光類型的，所以它們不象液晶顯示器那樣需要背光，并且有大的視角。由于這種原因，EL顯示裝置被認(rèn)為有希望用作室外使用的便攜式設(shè)備中的顯示部分。
有兩種類型的EL顯示裝置無源型(簡(jiǎn)單矩陣型)和有源型(有源矩陣型)。所述兩種類型中任何一種類型的EL顯示裝置的開發(fā)都取得了進(jìn)展。更詳細(xì)地說，當(dāng)前，有源矩陣EL顯示裝置引起了人們的注意。用于形成EL元件的發(fā)光層的有機(jī)材料分成低分子(單體的)有機(jī)EL材料和高分子(聚合的)有機(jī)EL材料。對(duì)這幾種材料的研究正在積極進(jìn)行。
直到現(xiàn)在，EL顯示裝置和發(fā)光裝置，包括半導(dǎo)體二極管，都還沒有哪一種具有能根據(jù)發(fā)光裝置周圍的信息，控制發(fā)光裝置中發(fā)光元件亮度的任何功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況作出的，因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種顯示系統(tǒng)，它能夠根據(jù)其中使用EL顯示裝置的周圍環(huán)境的信息或者使用EL顯示裝置的人的生物體信息來控制發(fā)光裝置、例如EL顯示裝置的亮度，并且還提供使用該顯示系統(tǒng)的電子裝置。
在所提供的用于解決上述問題的EL顯示裝置中，通過控制流過EL元件的電流可以控制由陰極、EL層和陽極構(gòu)成的EL元件的亮度，通過改變加到EL元件的電位可以控制流過EL元件的電流。
根據(jù)本發(fā)明，使用以下描述的顯示系統(tǒng)。
首先，通過包括諸如光電二極管和CdS光敏元件的光接收元件的傳感器、電荷耦合器件(CCD)以及CMOS傳感器中的至少一種獲取其中使用EL顯示裝置的環(huán)境中的信息作為信息信號(hào)。當(dāng)傳感器把信息信號(hào)以電信號(hào)的形式輸入到中央處理器(CPU)時(shí)，CPU把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于控制加到EL元件的電位的信號(hào)，以便調(diào)整EL元件的亮度。在本說明書中，通過CPU轉(zhuǎn)換并輸出的信號(hào)將稱作為校正信號(hào)。該校正信號(hào)被輸入到電壓變換器，以便控制加到EL元件的與其連接到TFT(薄膜晶體管)的一側(cè)相對(duì)一側(cè)的電位。應(yīng)該指出，所述受控制電位將被稱作為已校正電位。
可以提供使用上述顯示系統(tǒng)來控制流過EL元件的電流、以便根據(jù)環(huán)境信息調(diào)整亮度的EL顯示器或電子裝置。
本說明書中，周圍環(huán)境信息包括使用EL顯示裝置的周圍環(huán)境的環(huán)境信息和使用EL顯示裝置的人的生物體信息。此外，環(huán)境信息包括亮度(可見光和/或紅外光的量)、溫度、濕度等信息，而生物體信息包括用戶眼睛中的充血程度、脈搏、血壓、體溫、虹膜張開程度等。
根據(jù)本發(fā)明，在數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)情況下，與EL元件連接的電壓變換器根據(jù)周圍環(huán)境信息施加已校正電位，以控制EL元件兩端的電位差，從而獲得所需要的亮度。另一方面，在模擬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況下，與EL元件連接的電壓變換器根據(jù)周圍環(huán)境信息施加已校正電位，以控制EL元件兩端的電位差，并且這樣控制模擬信號(hào)的電位，使得根據(jù)所述受控電位差的對(duì)比度為最佳，從而獲得所需要的亮度。利用數(shù)字系統(tǒng)或模擬系統(tǒng)中的任一種，這些方法能夠使本發(fā)明得以實(shí)現(xiàn)。
上述傳感器可以與EL顯示裝置形成一個(gè)整體。
為了能使EL元件發(fā)光，與用于控制驅(qū)動(dòng)電流控制TFT的開關(guān)TFT相比，用于控制流過EL元件的電流的電流控制TFT具有流過自身的較大的電流。當(dāng)TFT的驅(qū)動(dòng)受到控制時(shí)，控制加到TFT的柵極電壓以便接通或斷開TFT。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)根據(jù)周圍環(huán)境信息有必要降低亮度時(shí)，就使較小的電流流過電流控制TFT。
本說明書中涉及的EL(電致發(fā)光)顯示裝置包括，例如，基于三元組的發(fā)光裝置和/或基于單元組的發(fā)光裝置。


圖1是顯示信息敏感型EL顯示系統(tǒng)的配置的簡(jiǎn)圖；圖2A和圖2B是顯示EL顯示裝置的配置的簡(jiǎn)圖；圖3是顯示時(shí)分灰度等級(jí)顯示方法的操作的簡(jiǎn)圖；圖4是EL顯示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是顯示環(huán)境信息敏感型EL顯示系統(tǒng)的配置的簡(jiǎn)圖；圖6是顯示環(huán)境信息敏感型EL顯示系統(tǒng)的外形圖的簡(jiǎn)圖；圖7是說明環(huán)境信息敏感型EL顯示系統(tǒng)的操作的流程圖；圖8是EL顯示裝置的象素部分的剖面圖；圖9A和圖9B分別是EL顯示裝置面板的頂視圖和EL顯示裝置面板的電路圖；圖10A至圖10E是EL顯示裝置制造過程的示意圖；圖11A至圖11D是EL顯示裝置制造過程的示意圖；圖12A至圖12C是EL顯示裝置制造過程的示意圖；圖13是顯示EL顯示裝置的采樣電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖14是EL顯示裝置的透視圖；圖15A和圖15B分別是EL顯示裝置的局部剖視頂視圖和圖15A所示的EL顯示裝置的剖面圖；圖16是顯示生物體信息敏感型EL顯示裝置的配置的簡(jiǎn)圖；圖17是生物體信息敏感型EL顯示裝置的透視圖；圖18是生物體信息敏感型EL顯示裝置的操作的流程圖；圖19A至圖19C是EL顯示裝置的象素部分結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖20A至圖20E是顯示電子裝置的實(shí)例的示意圖；以及圖21A和圖21B是顯示電子裝置的實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的信息敏感型EL顯示裝置的顯示系統(tǒng)的配置，下面將在時(shí)分灰度等級(jí)顯示的數(shù)字驅(qū)動(dòng)方面對(duì)其進(jìn)行描述。如圖1所示，顯示系統(tǒng)具有用作開關(guān)元件(下文稱之為開關(guān)TFT)的薄膜晶體管(TFT)2001；用作控制提供給EL元件2003(后面稱之為電流控制TFT或EL驅(qū)動(dòng)TFT)的電流的裝置(電流控制裝置)的TFT2002；以及電容器2004(稱為存儲(chǔ)電容器或補(bǔ)充電容器)。開關(guān)TFT2001連接到柵極行2005和源極線(數(shù)據(jù)行)2006。電流控制TFT的漏極2002與EL元件2003連接，而源極則與電源線2007連接。
當(dāng)選中柵極行2005時(shí)，通過加給它的柵極的電位接通開關(guān)TFT2001，此時(shí)，由源極線2006的數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)電容器2004充電，然后，通過加給它的柵極的電位把電流控制TFT2002接通。在開關(guān)TFT2001斷開后，電容器2004中累積的電荷將電流控制TFT2002保持在導(dǎo)通狀態(tài)。在電流控制TFT2002被保持在導(dǎo)通狀態(tài)的同時(shí)，EL元件2003發(fā)光。從EL元件2003發(fā)射的光強(qiáng)度由流過EL元件2003的電流確定。
在這種狀態(tài)下，通過控制加給電源線的電位(在本說明書中稱之為EL驅(qū)動(dòng)電位)和根據(jù)輸入到電壓變換器2010的校正信號(hào)(在本說明書中稱之為已校正電位)控制的電位之間的差值控制流過EL元件2003的電流。在本實(shí)施例模式中，EL驅(qū)動(dòng)電位保持在恒定電平。
電壓變換器2010可以在正負(fù)值之間改變由EL驅(qū)動(dòng)電源2009提供的電壓，以便控制已校正電位。
在根據(jù)本發(fā)明的用于灰度等級(jí)顯示的數(shù)字驅(qū)動(dòng)中，由從源極線2006提供給電流控制TFT2002的柵極的數(shù)據(jù)信號(hào)接通或截止電流控制TFT2002。
在本說明書中，EL元件的兩個(gè)電極中，與TFT連接的那個(gè)稱作為象素電極，而另一個(gè)稱作為反向電極。當(dāng)開關(guān)2015接通時(shí)，由電壓變換器2010控制的已校正電位加到反向電極。由于加到象素電極的EL驅(qū)動(dòng)器電位為恒定，導(dǎo)致電流按照已校正電位流過EL元件。因此，控制已校正電位就能使EL元件2003以需要的亮度發(fā)光。
像以下說明的那樣確定由電壓變換器2010施加的已校正電位。
首先，傳感器2011獲得代表周圍環(huán)境信息的模擬信號(hào)，然后，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器2012把獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸入到中央處理器(CPU)2013。CPU2013根據(jù)預(yù)置的比較數(shù)據(jù)組把輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于校正EL元件亮度的校正信號(hào)。由CPU2013轉(zhuǎn)換的校正信號(hào)輸入到數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器2014，再次得到模擬形式。電壓變換器2010備有如此形成的校正信號(hào)，并根據(jù)該校正信號(hào)把預(yù)定的已校正電位加到EL元件上。
本發(fā)明最基本的特征在于按照上面介紹的方法，通過把傳感器2011與有源矩陣EL顯示裝置連接，并且由電壓變換器2010根據(jù)傳感器2011檢測(cè)到的表示周圍環(huán)境信息的信號(hào)來改變已校正電位，就能夠調(diào)整EL元件的亮度。因此，在利用上述的顯示系統(tǒng)的EL顯示器中，可以根據(jù)周圍環(huán)境信息來控制EL顯示元件的亮度。
圖2A是示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣EL顯示裝置的配置的方框圖。圖2A中示出的有源矩陣的EL顯示裝置具有形成在基片上的作為部件的TFT、象素部分101、數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102和柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103。在象素部分101的周邊形成數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102和柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103。有源矩陣EL顯示裝置還具有時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113，它用于產(chǎn)生輸入到象素部分101的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
許多個(gè)象素104以矩陣形式限定在象素部分101中。圖2B是每個(gè)象素104的放大的示意圖。在每一個(gè)象素中設(shè)置有開關(guān)TFT105和電路控制TFT108。開關(guān)TFT105的源極區(qū)與用于輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)線(源極線)107連接。
電流控制TFT108的柵極連接到開關(guān)TFT105的漏極區(qū)。電流控制TFT108的源極區(qū)與電源線110連接，并且電流控制TFT108的漏極區(qū)與EL元件109連接。EL元件109的陽極(象素電極)連接到電流控制TFT108，而其陰極(反向電極)111設(shè)置在陽極對(duì)面的EL層一側(cè)。陰極111與電壓變換器連接。
開關(guān)TFT105可以是n溝道TFT或者是p溝道TFT。在本實(shí)施例模式中，如果電流控制TFT108是n溝道TFT，則其中電流控制TFT108的漏極與EL元件109的陰極連接的連接結(jié)構(gòu)優(yōu)先。如果電流控制TFT108是p溝道TFT，則其中電流控制TFT108的漏極與EL元件109的陽極連接的連接結(jié)構(gòu)優(yōu)先。然而，在電流控制TFT108是n溝道TFT情況下，可以采用電流控制TFT108的源極與EL元件109的陽極連接的結(jié)構(gòu)。同樣，在電流控制TFT108是p溝道TFT情況下，可以采用電流控制TFT108的源極與EL元件109的陰極連接的結(jié)構(gòu)。
此外，可以在電流控制TFT108的漏區(qū)和EL元件109的陽極(象素極)之間設(shè)置電阻(未示出)。如果設(shè)置這個(gè)電阻，就有可能通過控制從各電流控制TFT加給EL元件的電流來避免各電流控制TFT的性能變化的影響。具有與導(dǎo)通狀態(tài)的電流控制TFT108的電阻相比足夠大的電阻值的電阻元件足以作上述的電阻器，因此，對(duì)所述結(jié)構(gòu)和所述電阻元件一類的元件沒有特別的限制，只要電阻值足夠大就行。
電容器112用于當(dāng)開關(guān)TFT處于未選中狀態(tài)(截止?fàn)顟B(tài))時(shí)，維持電流控制TFT108的柵極電壓。電容器112連接在開關(guān)TFT105的漏極區(qū)和電源線110之間。
數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102基本上具有移位寄存器102a、鎖存器1(102b)和鎖存器2(102c)。時(shí)鐘脈沖(CK)和起始脈沖(SP)輸入到移位寄存器102a，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到鎖存器1(102b)，而鎖存器信號(hào)輸入到鎖存器2(102c)。在圖2A所示的例子中，雖然只有一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102，但是，根據(jù)本發(fā)明，可以提供兩個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。
每一個(gè)柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103都有移位寄存器(未示出)、緩沖區(qū)(未示出)等。雖然在圖2A所示的例子中設(shè)置兩個(gè)柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103，但是，根據(jù)本發(fā)明，可以只設(shè)置一個(gè)柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。
在時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113(SPC串行到并行變換電路)中，模擬或數(shù)字視頻信號(hào)(包含圖象信息的信號(hào))被變換為用于時(shí)分灰度等級(jí)顯示的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。同時(shí)，產(chǎn)生時(shí)分灰度等級(jí)顯示所需要的時(shí)間脈沖等并將其輸入到象素部分。
時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113包括用于把一幀周期分為與n比特對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)數(shù)目(n為等于或大于2的整數(shù))對(duì)應(yīng)的多個(gè)子幀周期的裝置；用于選擇多個(gè)子幀周期中每一個(gè)子幀周期的尋址周期和持續(xù)周期的裝置；以及用于設(shè)置持續(xù)周期Ts1到Tsn，使得Ts1∶Ts2∶Ts3∶...∶Ts(n-1)∶Ts(n)＝20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-2)∶2-(n-1)的裝置。
時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113可以設(shè)置在本發(fā)明的EL顯示裝置外面，或者可以與EL顯示裝置構(gòu)成整體。在時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113設(shè)置在EL顯示裝置外面的情況下，在EL顯示裝置外面產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被輸入到本發(fā)明的EL顯示裝置。
在這種情況下，如果本發(fā)明的EL顯示裝置用作電子裝置的顯示器，那么，根據(jù)本發(fā)明EL顯示裝置和時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路就作為獨(dú)立的部件包含在電子裝置中。
時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113也可以以安裝在本發(fā)明的EL顯示裝置上的IC芯片的形式提供。在這種情況下，在IC芯片中產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到本發(fā)明的EL顯示裝置。裝配有包含時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路的這種IC芯片的本發(fā)明的EL顯示裝置可作為一個(gè)部件包括在電子裝置中。
最后，時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路113可以由其上形成有象素部分101、數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102和柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103的基片上的TFT構(gòu)成。在這樣的情況下，如果僅僅把包含圖象信息的視頻信號(hào)輸入到EL顯示裝置，那么，就可以在基片上實(shí)現(xiàn)綜合信號(hào)處理。時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路應(yīng)該由TFT構(gòu)成，在TFT中，本發(fā)明應(yīng)用多晶硅膜構(gòu)有源層，不用說，這是合符需要的。本發(fā)明的EL顯示裝置的時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路以這樣的方式構(gòu)成，以致可以以電子裝置的顯示器的形式提供。由于時(shí)分灰度等級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器電路被合并到EL顯示裝置中，在這種情況下，電子裝置就可以設(shè)計(jì)得更小。
下面將參考圖2A、2B和圖3說明時(shí)分灰度等級(jí)的顯示。下面將舉例說明基于n比特?cái)?shù)字驅(qū)動(dòng)方法的2n灰度等級(jí)全色顯示的情況。
首先，如圖3所示，一幀周期被分解成n個(gè)子幀周期(SF1到SFn)。所述象素部分上的所有象素構(gòu)成一幅圖象的時(shí)間周期叫做幀周期。在通常的EL顯示器中，振蕩頻率為60赫茲或者更高，即在一秒鐘內(nèi)要設(shè)置60或者更多的幀周期，以及在一秒鐘內(nèi)要顯示60或者更多幀的圖象。如果在一秒鐘內(nèi)顯示的圖象幀數(shù)目小于60，視覺感覺到的圖象閃爍會(huì)有明顯的增加。定義為一個(gè)幀周期的細(xì)分部分的多個(gè)周期中的每一個(gè)稱做子幀周期。如果灰度等級(jí)的數(shù)目增加，那么，一個(gè)幀周期被分成的子周期數(shù)目也增加，因此，驅(qū)動(dòng)電路需要以更高的頻率工作。
一個(gè)子幀周期被分成尋址周期(Ta)和持續(xù)周期(Ts)。尋址周期是在一個(gè)子幀周期內(nèi)，把數(shù)據(jù)輸入到所有象素所需要的時(shí)間周期。持續(xù)周期是使EL元件發(fā)光的時(shí)間周期(也稱為發(fā)光周期)。
分別屬于n個(gè)子幀周期(SF1至SFn)的各個(gè)尋址周期在長(zhǎng)度上彼此相等。分別屬于子幀周期SF1至SFn的各個(gè)持續(xù)周期(Ts)由Ts1至Tsn表示。
這樣設(shè)置持續(xù)周期Ts1至Tsn的長(zhǎng)度，使得Ts1∶Ts2∶Ts3∶...∶Ts(n-1)∶Ts(n)＝20∶2-1∶2-2∶...∶2-(n-2)∶2-(n-1)。然而，SF1至SFn可以以任何次序出現(xiàn)。顯示2n個(gè)灰度等級(jí)中的任意一個(gè)可以通過選擇這些持續(xù)周期的組合來實(shí)現(xiàn)。
由已校正電位和EL驅(qū)動(dòng)電位之間的差值來確定流過每一個(gè)EL元件的電流，于是通過改變?cè)撾娢徊钪祦砜刂艵L元件的亮度。就是說，可以控制已校正電位來控制EL元件的亮度。
下面更詳細(xì)地說明根據(jù)本實(shí)施例模式的EL顯示裝置。
首先，將電源線110保持在恒定的EL驅(qū)動(dòng)電位。然后，將柵極信號(hào)饋送到柵極接線106，以便接通與柵極接線106連接的所有開關(guān)TFT105。
在開關(guān)TFT105接通后，或者同時(shí)接通開關(guān)TFT105，具有信息值“0”或“1”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到每個(gè)象素的開關(guān)TFT105的源極區(qū)。
當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被輸入到開關(guān)TFT105的源極區(qū)后，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被輸入到與電流控制TFT108的柵極連接的電容器112并由它保持。一個(gè)尋址周期就是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被輸入到所有象素的時(shí)間周期。
當(dāng)尋址周期結(jié)束后，開關(guān)TFT105被斷開，由電容器112保持的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被饋送到電流控制TFT108的柵極。
加到EL元件陽極的電位最好比加到陰極的電位高。在本實(shí)施例模式中，陽極作為象素電極與電源線連接，而陰極與電壓變換器連接。因此，EL的驅(qū)動(dòng)電位最好高于所述已校正電位。
相反，如果陰極作為象素電極與電源線連接，而陽極與電壓變換器連接，則EL的驅(qū)動(dòng)電位最好比所述已校正電位低。
在本發(fā)明中，通過電壓變換器、根據(jù)由傳感器檢測(cè)到的代表環(huán)境條件的信號(hào)來控制所述已校正電位。例如，通過光電二極管檢測(cè)EL顯示裝置周圍空間的亮度。當(dāng)CPU把代表檢測(cè)到的亮度的信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制EL元件亮度的校正信號(hào)時(shí)，該信號(hào)被輸入到電壓變換器，并且按照該信號(hào)來調(diào)整已校正電位。由此改變了EL驅(qū)動(dòng)電位和已校正電位之間的差值，這樣就調(diào)整了EL元件的亮度。
在本實(shí)施例模式中，當(dāng)輸入到一個(gè)象素的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的信息值為“0”時(shí)，電流控制TFT108被設(shè)置為斷開狀態(tài)，而加到電源線110的EL驅(qū)動(dòng)電位不加到EL元件109的陽極(象素電極)。
相反，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的信息值為“1”時(shí)，電流控制TFT108被設(shè)置為導(dǎo)通狀態(tài)，而加到電源線110的EL驅(qū)動(dòng)電位加到EL元件109的陽極(象素電極)。
因此，信息值為“0”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到一個(gè)象素的EL元件109，該EL元件是不會(huì)發(fā)光的，而信息值為“1”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到一個(gè)象素的EL元件109，該EL元件發(fā)光。一個(gè)持續(xù)周期是EL元件發(fā)光的時(shí)間周期。
使每一個(gè)EL元件在Ts1至Tsn中的某個(gè)周期內(nèi)發(fā)光。這里假設(shè)，在Tsn周期內(nèi)使預(yù)定的象素發(fā)光。
然后，另一個(gè)尋址周期開始，數(shù)據(jù)信號(hào)被輸入到所有象素，而且另一個(gè)持續(xù)周期也開始。該持續(xù)周期是Ts1至Ts(n-1)中的一個(gè)。這里假設(shè)在周期Ts(n-1)期間使預(yù)定的象素發(fā)光。
對(duì)剩余的(n-2)個(gè)子幀周期重復(fù)相同的操作。同樣假設(shè)成功地設(shè)置了持續(xù)周期Ts(n-2)，Ts(n-3)...Ts1，并且在每一個(gè)子幀周期內(nèi)使預(yù)定的象素發(fā)光。
隨著n個(gè)子幀周期的過去，一個(gè)幀周期結(jié)束。這時(shí)，在信息值為“1”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入到對(duì)應(yīng)的象素后，通過把其間象素發(fā)光的各持續(xù)周期加在一起、即、根據(jù)每一象素發(fā)光的時(shí)間長(zhǎng)度來確定一個(gè)象素的灰度等級(jí)，。例如，如果n＝8，并且當(dāng)該象素在所有持續(xù)周期都發(fā)光時(shí)亮度為100％，那么，通過選擇周期Ts1和Ts2及在這些周期內(nèi)發(fā)光的象素，就可以獲得75％的亮度；通過選擇周期Ts3、Ts5和Ts8，則可獲得16％的亮度。
在本發(fā)明中，圖1所示的開關(guān)2015在每一個(gè)尋址周期為斷開，而在每一個(gè)持續(xù)周期為接通。
下面，圖4示出了本發(fā)明的有源矩陣EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)截面圖。
參見圖4，基片用11標(biāo)記，絕緣膜用12標(biāo)記。絕緣膜用12是一個(gè)基底(下文稱做基膜)，在它上面制造EL顯示裝置的各部件。作為基片11，可以使用透明基片、普通玻璃基片、石英基片、玻璃-陶瓷基片或結(jié)晶玻璃基片。然而，基片需要能耐制造過程中的最高處理溫度。
在使用含游動(dòng)離子的基片或?qū)щ娀那闆r下，基膜12特別有用。如果使用石英基片，就不需要產(chǎn)生基膜12?；?2可以是含硅的絕緣膜。在本說明書中，“含硅的絕緣膜”表示構(gòu)成絕緣膜的材料包括硅和預(yù)定的與硅含量成比例的氧和/或氮。例如，氧化硅膜、氮化硅膜，或氮氧化硅膜(SiOxNy，其中x和y為任意整數(shù))。
以n溝道TFT的形式構(gòu)成用201表示的開關(guān)TFT。然而，開關(guān)TFT可以選擇為p溝道TFT。在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，以p溝道TFT的形式構(gòu)成用202表示的電流控制TFT。在這種情況下，電流控制TFT的漏極與EL元件的陽極連接。
然而，在本發(fā)明中，不必限制開關(guān)TFT為n溝道TFT，電流控制TFT為p溝道TFT。開關(guān)TFT和電流控制TFT之間在n溝道和p溝道的類型方面的關(guān)系是可以轉(zhuǎn)化的，或者開關(guān)TFT和電流控制TFT兩者都可以是n溝道類型或p溝道類型。
開關(guān)TFT201由有源層構(gòu)成，它包括源極區(qū)13；漏極區(qū)14；輕微參雜區(qū)(LDD)15a到15d；高濃度雜質(zhì)區(qū)16以及溝道形成區(qū)17a和17b；柵極絕緣膜18；柵極19a和19b；第一層間絕緣膜20；源極線21以及漏極線22。柵極絕緣膜18或第一層間絕緣膜20可以提供給基片上的所有TFT共用，或者分別提供給電路或裝置使用。
圖4中示出的開關(guān)TFT 201的結(jié)構(gòu)是這樣的，使得柵極19a和19b電連接，即，它是所謂的雙柵極結(jié)構(gòu)。不用說，開關(guān)TFT201的結(jié)構(gòu)可以是所謂的多柵結(jié)構(gòu)(包括包含兩個(gè)或兩個(gè)以上串聯(lián)的溝道形成區(qū)的有源層)，例如，三柵極結(jié)構(gòu)，而不是雙柵極結(jié)構(gòu)。
多柵結(jié)構(gòu)在降低截止電流方面是非常有效的。如果開關(guān)TFT的截止電流被限制在合適的小值，則在圖2B中示出的電容器112所需的電容值就可以降低。就是說，電容器112所占用的空間可以減小。因此，多柵結(jié)構(gòu)在增加EL元件109有效的光發(fā)射區(qū)域方面也是有效的。
此外，在開關(guān)TFT201中，LDD15a至15d中的每一個(gè)是這樣形成的，使得沒有LDD區(qū)域面對(duì)著柵極19a或19b，它們之間插著柵極絕緣膜18。這樣的結(jié)構(gòu)在降低截止電流方面是非常有效的。LDD區(qū)域15a到15d的長(zhǎng)度(寬度)可設(shè)置為0.5至3.5微米，一般為2.0至2.5微米。
最好在溝道形成區(qū)和LDD區(qū)域之間設(shè)置偏移區(qū)(offset region)(由具有與溝道形成區(qū)相同組分的半導(dǎo)體層構(gòu)成，并且不施加?xùn)艠O電壓)，因?yàn)檫@種偏移區(qū)在減小截止電流方面也是有效的。在具有兩個(gè)或兩個(gè)以上柵極的多柵結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)置在溝道形成區(qū)之間的分隔區(qū)16(包含與源極區(qū)或漏極區(qū)同樣雜質(zhì)元素的相同含量的區(qū)域)在減小截止電流是有效的。
電流控制TFT202包括源極區(qū)26；漏極區(qū)27；溝道形成區(qū)29；柵極絕緣膜18；柵極30；第一層間絕緣膜20；源極線31；以及漏極線32。另一方面，圖中表示為單柵結(jié)構(gòu)的柵極30可以以多柵結(jié)構(gòu)的形式構(gòu)成。
如圖2B所示，開關(guān)TFT的漏極與電流控制TFT的柵極連接。更具體地說，圖4中示出的電流控制TFT202的柵極30通過漏極連線22(也稱作為連接線)與開關(guān)TFT201的漏極區(qū)域14電連接。同樣，源極連線31與在圖2B所示的電源線110連接。
同樣，從提高可以流過電流控制TFT202的電流的觀點(diǎn)出發(fā)，增加電流控制TFT202的有源層厚度是有效的(特別是溝道形成區(qū))(在50至100毫微米之間較好，最好在60至80毫微米之間)。相反，在減小開關(guān)TFT201的截止電流方面，減小有源層的膜厚是有效的(特別是在溝道形成區(qū))(20至50毫微米之間較好，最好在25至40毫微米之間)。
已經(jīng)說明了一個(gè)象素中的TFT結(jié)構(gòu)。在形成TFT結(jié)構(gòu)的同時(shí)還形成驅(qū)動(dòng)電路。圖4還示出互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路，它是構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的基本單元。
參見圖4，這樣構(gòu)成TFT、以便盡可能地減小熱載流子注入而不減小運(yùn)行速度，這樣的TFT用作CMOS電路中的n溝道TFT204。本說明書中涉及的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)應(yīng)于圖2中示出的數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路102和柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路103。不用說，還可以構(gòu)成其它邏輯電路(電平移位器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)分離電路等)。
n溝道TFT204的有源層包括源極區(qū)35、漏極區(qū)36、LDD區(qū)37、以及溝道形成區(qū)38。LDD區(qū)37面對(duì)柵極39，它們中間插有柵極絕緣膜18。在本說明書中，該LDD區(qū)37也稱做洛弗區(qū)(Lov region)。
由于考慮要維持所需要的運(yùn)行速度，所以僅僅在n溝道TFT204中的漏極區(qū)側(cè)形成LDD區(qū)37。不需專門考慮n溝道TFT204的截止電流。運(yùn)行速度的設(shè)置更為重要。因此，最好是使整個(gè)LDD區(qū)37面對(duì)著柵極，以便把電阻分量減至最小。即不應(yīng)設(shè)置所謂的偏移。
在CMOS電路中，由熱載流子注入引起的p溝道的TFT205的退化不大，并不需要在p溝道TFT205中專門設(shè)置LDD區(qū)域。因此，p溝道TFT205的結(jié)構(gòu)是這樣的，使得有源層包括源極區(qū)40、漏極區(qū)41和溝道形成區(qū)42，并且柵極絕緣膜18和柵極43都形成在有源層上。不用說，通過形成與n溝道TFT204中的一樣的LDD就有可能提供防止熱載流子的方法。
用第一層間絕緣膜20復(fù)蓋n溝道TFT204和p溝道TFT205，并且形成源極連線44和45。n溝道TFT204和p溝道TFT205通過漏極連線46互相連接。
形成用47表示的第一鈍化膜。鈍化膜47的厚度可設(shè)置為10毫微米到1微米(最好在200至500毫微米之間)?？梢孕纬珊璧慕^緣膜(最好是氮氧化硅膜或氮化硅膜)作為鈍化膜47的材料。鈍化膜47具有保護(hù)形成的TFT不受堿金屬和水的侵蝕的功能。堿金屬、即鈉、包含在最后形成在TFT上面的EL層中。就是說，第一鈍化膜47作為防止這類堿金屬(游動(dòng)離子)侵入TFT的保護(hù)層。
第二層間絕緣膜48是作為校平膜而形成的，用于找平由TFT的形成產(chǎn)生的水平差值。第二層間絕緣膜48最好是有機(jī)樹脂膜，這類有機(jī)樹脂可以是聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯等。這類有機(jī)樹脂膜具有容易形成水平表面以及相對(duì)介電常數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。由于EL層相當(dāng)容易受不規(guī)則性的影響，所以要求第二層間絕緣膜幾乎要能完全吸收由TFT引起的水平差值。同樣，象第二層間絕緣膜一樣，要求形成相對(duì)介電常數(shù)小的厚膜層，它可以有效地減小柵極和數(shù)據(jù)連線以及EL元件的陰極之間形成的寄生電容。因此，膜的厚度在0.5至5微米較好(最好在1.5至2.5微米之間)。
設(shè)置由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的象素電極49(EL元件的陽極)。形成穿過第二層間絕緣膜48和第一鈍化膜47的接觸孔，然后，形成象素電極49，以便在形成的接觸孔中與電流控制TFT202的漏極連線32連接。如圖4所示，如果象素電極49和漏極區(qū)27是間接相連，可以防止EL層中的堿金屬經(jīng)過象素電極49進(jìn)入有源層。
象素電極49上面形成由氧化硅膜、氮氧化硅膜或有機(jī)樹脂膜構(gòu)成的、厚度為0.3至1微米的第三層間絕緣膜50。通過以使開口的邊緣為錐形的方式進(jìn)行蝕刻，在象素電極49上的第三層間絕緣膜50中產(chǎn)生開口。錐形的角度為10至60度較好(最好是30至50度)。
在第三層間絕緣膜50上設(shè)置上述用51表示的EL層。EL層51為單層或疊層結(jié)構(gòu)。如果EL層51為疊層結(jié)構(gòu)，則其發(fā)光效率較高。通常，按照以下順序在象素電極上形成空穴注入層、空穴運(yùn)輸層、發(fā)光層和電子運(yùn)輸層。然而，另一方面，結(jié)構(gòu)是可以這樣的，使得可以順序地形成空穴運(yùn)輸層、發(fā)光層和電子運(yùn)輸層，或者空穴注入層、空穴運(yùn)輸層、發(fā)光層、電子運(yùn)輸層和電子注入層。在本發(fā)明中，可以應(yīng)用任意一種眾所周知的結(jié)構(gòu)，以及可以給EL層摻雜熒光染料等。
在本發(fā)明中使用的有機(jī)EL材料可從下述已公開的美國(guó)專利和日本公開特許公報(bào)中選擇美國(guó)的專利號(hào)4356429；4539507；4720432；4769292；4885211；4950950；5059861；5047687；5073446；5059862；5061617；5151629；5294869；和5294870；以及日本公開特許公報(bào)Hei 10-189525，8-241048，和8-78159。
EL顯示裝置的多色顯示方法一般由四種方法表示形成與紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)對(duì)應(yīng)的三種類型的EL元件的方法；利用發(fā)射白光的EL元件和濾色片的組合的方法；利用發(fā)射藍(lán)光或者藍(lán)-綠光的EL元件與氟磷(fluophors)(熒光彩色變換材料層CCM)的組合的方法；以及利用透明電極作陰極(反向電極)把與RGB對(duì)應(yīng)的EL元件疊加起來的方法。
圖4示出的結(jié)構(gòu)是根據(jù)形成與RGB對(duì)應(yīng)的三種類型的EL元件的方法的實(shí)例。在圖4中，雖然只圖解說明了一個(gè)象素，但是，可以形成相同結(jié)構(gòu)的一些象素，以便能夠分別顯示紅、綠和藍(lán)，從而能夠進(jìn)行多色顯示。
可以與發(fā)光方法無關(guān)地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且在本發(fā)明中可以應(yīng)用上述方法中的每一種。然而，在響應(yīng)速度上氟磷方法要比EL材料低，并且會(huì)留下余輝。因此，最好不要使用氟磷方法。同樣也可以說，要避免使用會(huì)降低亮度的濾色片。
在EL層51上形成EL元件的陰極52。為了形成陰極52，使用含鎂(Mg)、鋰(Li)或鈣(Ca)的小功函數(shù)材料。最好使用MgAg(通過用Mg∶Ag＝10∶1的比例把Mg和Ag混合得到該材料)制造的電極。陰極52的其它例子有MgAgAl電極、LiAl電極和LiFAl電極。
陰極52最好應(yīng)該在EL層51形成后、在EL層未暴露在空氣中時(shí)馬上形成。這是因?yàn)殛帢O52和EL層51之間的界面條件對(duì)EL元件的發(fā)光效率有相當(dāng)大的影響。在本說明書中，由象素電極(陽極)、EL層和陰極組成的發(fā)光元件稱作為EL元件。
各自包括EL層51和陰極52的疊層結(jié)構(gòu)必需在每一個(gè)象素中相互獨(dú)立地形成。然而，EL層51的質(zhì)量非常由于水分而改變，因此，一般的光刻技術(shù)不能用于形成所述疊層結(jié)構(gòu)。因此，最好是通過真空氣相淀積、噴鍍或氣相淀積、諸如等離子體化學(xué)氣相淀積(等離子體CVD)，利用物理掩模，例如金屬掩模，來選擇性地形成所述疊層結(jié)構(gòu)。
附帶指出，在利用噴墨方法、絲網(wǎng)印刷方法、旋涂方法等選擇性地形成EL層之后，通過淀積、噴鍍或氣相淀積，例如，等離子體CVD，也有可能形成陰極。
設(shè)置保護(hù)電極53以便防止陰極52受存在于EL顯示裝置外部的水等的侵蝕，并且用作連接象素的電極。為形成保護(hù)電極53，最好使用含鋁(Al)、銅(Cu)或銀(Ag)的低電阻材料。保護(hù)電極53還可以用來耗散EL層產(chǎn)生的熱量。此外，在形成EL層51和陰極52后，在所形成的層未暴露在空氣中的情況下立即形成保護(hù)電極53是有利的。
形成第二鈍化膜54。第二個(gè)鈍化膜54的厚度可以設(shè)置為10毫微米至1微米(最好是200毫微米至500毫微米)。第二鈍化膜54主要是保護(hù)EL層51不受水的侵蝕。使用第二鈍化膜54耗散熱量也是有利的。然而，如上所述，由于EL層不耐熱，必須在比較低的溫度(在室內(nèi)溫度至120℃較好)中形成第二鈍化膜54。因此，等離子體CVD、噴鍍、真空氣相淀積、離子電鍍或溶液涂抹(旋涂)用于形成第二鈍化膜54比較好。
本發(fā)明的要點(diǎn)如下在有源矩陣EL顯示裝置中，用傳感器檢測(cè)環(huán)境的變化；通過根據(jù)環(huán)境變化信息控制流過EL元件的電流來控制每一個(gè)EL元件的亮度。因此，本發(fā)明不限于圖4所示的EL的顯示結(jié)構(gòu)。圖4所示的結(jié)構(gòu)只包含在本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例模式中。
《實(shí)施例1》本實(shí)施例涉及帶顯示系統(tǒng)的EL顯示器，在所述顯示系統(tǒng)中，利用光接收元件，例如，光電二極管、CdS光敏元件(硫化鎘光敏元件)、電荷耦合元件(CCD)或CMOS傳感器來檢測(cè)環(huán)境亮度，以便得到環(huán)境信息信號(hào)，并根據(jù)環(huán)境信息信號(hào)控制EL元件的亮度。圖5示意地示出該系統(tǒng)的配置。圖中圖解說明包括EL顯示裝置502、安裝在筆記本電腦上的亮度敏感型EL顯示器501。光電二極管503檢測(cè)環(huán)境亮度，以獲得環(huán)境亮度的信息信號(hào)。由光電二極管503獲得的環(huán)境信息信號(hào)作為模擬電信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器電路504。由A/D轉(zhuǎn)換器電路504把模擬信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字環(huán)境信息信號(hào)輸入到CPU505。在CPU505，輸入的環(huán)境信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為校正信號(hào)，以便獲得所需要的亮度。輸入到D/A轉(zhuǎn)換器電路506的校正信號(hào)被轉(zhuǎn)換成模擬校正信號(hào)。當(dāng)模擬校正信號(hào)被輸入到電壓變換器507后，根據(jù)校正信號(hào)確定的已校正電位加到EL元件上。
本實(shí)施例的亮度敏感型EL顯示器可以包括光接收元件，例如，CdS光敏元件、CCD或CMOS傳感器，而不是光電二極管；用于獲取用戶的生物體信息以及把信息轉(zhuǎn)換為生物體信息信號(hào)的傳感器；用于輸出語音或音樂的揚(yáng)聲器和/或耳機(jī)；用于提供圖象信號(hào)的盒式錄像機(jī)；以及計(jì)算機(jī)。
圖6顯示本實(shí)施例的亮度敏感型EL顯示器的外形圖，以亮度敏感型EL顯示裝置701來舉例說明，它包括顯示部分702、光電二極管703、電壓變換器704、鍵盤705等。在本實(shí)施例中，EL顯示裝置用作顯示部分702。
雖然在圖6中，在具體部分只用了一個(gè)光電二極管說明，但是在EL顯示器的合適位置可安裝一定數(shù)量(沒有具體限制)的光電二極管703用于監(jiān)視環(huán)境亮度。
下面將參照?qǐng)D5描述本實(shí)施例的亮度敏感型EL顯示器的操作和功能。在一般地使用本實(shí)施例的亮度敏感型EL顯示器期間，圖象信號(hào)是由外部設(shè)備提供給EL顯示裝置的。所述外部設(shè)備可以是，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端，或盒式錄像機(jī)。用戶可以觀察顯示在EL顯示裝置上的圖象。
本實(shí)施例亮度敏感型EL顯示器501具有用來檢測(cè)作為環(huán)境信息信號(hào)的環(huán)境亮度、并將環(huán)境信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電二極管503。由光電二極管503獲取的電信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換器504被轉(zhuǎn)換成數(shù)字環(huán)境信息信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字環(huán)境信息信號(hào)輸入到CPU505。CPU505將輸入的環(huán)境信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成校正信號(hào)，用于根據(jù)預(yù)定的比較數(shù)據(jù)組，校正EL元件的亮度。由CPU獲得的校正信號(hào)輸入到D/A轉(zhuǎn)換器506，將其轉(zhuǎn)換為模擬校正信號(hào)。當(dāng)該模擬校正信號(hào)被輸入到電壓變換器507時(shí)，電壓變換器507把預(yù)定的已校正電位加到EL元件。
因此，控制EL驅(qū)動(dòng)電位和已校正電位之間的電位差值，就能根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)整EL元件的亮度。更準(zhǔn)確地說，當(dāng)環(huán)境變亮?xí)rEL元件的亮度增加，當(dāng)環(huán)境變暗時(shí)其亮度減小。
圖7示出了本實(shí)施例亮度敏感型EL顯示器的操作流程圖。在本實(shí)施例的亮度敏感型EL顯示器中，來自外部設(shè)備(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)或盒式錄像機(jī))的圖象一般都是提供給EL顯示裝置。此外，在本實(shí)施例中，光電二級(jí)管檢測(cè)環(huán)境亮度，并把環(huán)境信息信號(hào)作為電信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，而A/D轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電信號(hào)輸入到CPU。CPU進(jìn)一步把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成反映環(huán)境亮度的校正信號(hào)，然后，D/A轉(zhuǎn)換器把校正信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬校正信號(hào)。當(dāng)把該校正信號(hào)提供給電壓變換器時(shí)，它把所需要的已校正電位加到EL元件上，從而控制EL顯示裝置的亮度。
上述過程被重復(fù)執(zhí)行。
可以像上述那樣實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例，以便能夠根據(jù)環(huán)境的亮度信息來控制EL顯示器的亮度。因而，能夠防止EL元件的過度發(fā)光，從而限制由于大電流流過EL元件引起的EL元件的退化。
圖8是本實(shí)施例EL顯示器的象素部分的剖面圖，圖9A是其頂視圖，而圖9B是其電路方框圖。實(shí)際上，許多象素是以矩陣形式排列的，以便構(gòu)成象素部分(圖象顯示部分)。圖8與在圖9A中沿A-A’線截取的剖面圖對(duì)應(yīng)。圖8、圖9A和圖9B中公用的參考符號(hào)用于相互對(duì)照。圖9A的頂視圖中示出的兩個(gè)象素在結(jié)構(gòu)上彼此是相同的。
參見圖8，基片用11標(biāo)記，絕緣膜用12標(biāo)記。絕緣膜12是基底(下文稱做基膜)，在它上面制造EL顯示器的各部件?？梢允褂貌ＡЩ?、玻璃-陶瓷基片、石英玻璃基片、硅基片、陶瓷基片、金屬基片或塑料基片(包括塑料膜)作為基片11。
在使用含游動(dòng)離子的基片或?qū)щ娀闆r下，基膜12特別有用。如果使用石英基片，則不需要形成所述基膜。基膜12可以是含硅的絕緣膜。在本說明書中，“含硅絕緣膜”表示使用由預(yù)定比例的硅、氧和/或氮組成的材料制造的絕緣膜，例如，氧化硅膜、氮化硅膜、或氮氧化硅膜(用SiOxNy表示)。
可以這樣形成基膜12，使其具有熱耗散作用，以便耗散TFT產(chǎn)生的熱量。這對(duì)于抑制TFT或EL元件的退化是有效的。為了實(shí)現(xiàn)這種熱耗散作用，可以使用任何眾所周知的材料。
在本實(shí)施例中，在一個(gè)象素中形成兩個(gè)TFT。就是說，以n溝道TFT的形式形成開關(guān)TFT201，而以p溝道TFT的形式形成電流控制TFT202。
然而，在本發(fā)明中，不需要限制開關(guān)TFT為n溝道的TFT，電流控制TFT為p溝道的TFT。同樣可以以p溝道TFT形成開關(guān)TFT，而以n溝道TFT形成電流控制TFT，或者以n溝道TFT或p溝道TFT形成開關(guān)TFT和電流控制TFT兩者。
由有源層形成開關(guān)TFT201，它包括源極區(qū)13、漏極區(qū)14、LDD區(qū)15a到15d、高濃度參雜區(qū)16和溝道形成區(qū)17a和17b、柵極絕緣膜18、柵極19a和19b、第一層間絕緣膜20、電源連線21以及漏極連線22。
如圖9A和9B所示，柵極19a和19b是通過由不同材料(該材料的電阻比制造柵極19a和19b的材料低)制成的柵極連線211作電連接的。即，形成所謂雙柵極結(jié)構(gòu)。不用說，也可以形成所謂多柵結(jié)構(gòu)(包括含有兩個(gè)或兩個(gè)以上串聯(lián)的溝道形成區(qū)的有源層)，例如，三柵極結(jié)構(gòu)，而不是雙柵極結(jié)構(gòu)。多柵結(jié)構(gòu)在降低截止電流方面是很有效的。根據(jù)本發(fā)明，通過形成多柵結(jié)構(gòu)而以小截止電流開關(guān)元件實(shí)現(xiàn)象素開關(guān)元件201。
有源層由包含結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜構(gòu)成。即，有源層可以由單晶半導(dǎo)體膜、多晶半導(dǎo)體膜或微晶半導(dǎo)體膜構(gòu)成。柵極絕緣膜18可以由含硅絕緣膜構(gòu)成。此外，任何導(dǎo)電膜都可以用來形成柵極、源極連線或漏極連線。
此外，在開關(guān)TFT201中，LDD15a至15d中的每一個(gè)是這樣形成的，使得沒有LDD區(qū)面對(duì)柵極19a和19b、同時(shí)它們中間插有柵極絕緣膜18。這樣的結(jié)構(gòu)在降低截止電流方面是非常有效的。
在溝道形成區(qū)和LDD區(qū)之間最好設(shè)置偏移區(qū)(它由具有與溝道形成區(qū)相同組分的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其上沒有施加?xùn)艠O電壓)，因?yàn)檫@種偏移區(qū)在降低截止電流方面也是有效的。在具有兩個(gè)或兩個(gè)以上柵極的多柵結(jié)構(gòu)情況下，在溝道形成區(qū)之間建立的高濃度摻雜區(qū)在降低截止電流方面是有效的。
如上所述，多柵結(jié)構(gòu)的TFT用作象素開關(guān)裝置201，因而，實(shí)現(xiàn)了有適當(dāng)小的截止電流的開關(guān)裝置。因此，電流控制TFT的柵極電壓可以維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間(從象素被選中的時(shí)刻到該象素下次被選中的時(shí)刻)，而不需要諸如日本公開特許公報(bào)No.Hei 10-189252的圖2中所示的電容器。
電流控制TFT202由有源層構(gòu)成，它包括源極區(qū)27、漏極區(qū)26和溝道形成區(qū)29、柵極絕緣膜18、柵極30、第一層間絕緣膜20、電源接線31、和漏極接線32。另一方面，可以以多柵結(jié)構(gòu)的形式形成如單柵結(jié)構(gòu)所示的柵極30。
如圖8所示，開關(guān)TFT201的漏極連線22通過柵極連線35與電流控制TFT202的柵極30相連。更準(zhǔn)確地說，電流控制TFT202的柵極30通過漏極連線22(也稱做連接線)與開關(guān)TFT201的漏極區(qū)14連接。此外，源極連線31連接到電源線212。
電流控制TFT202是用來控制流過EL元件203的電流的元件。如果考慮該EL元件的退化，就不希望使大的電流流過EL元件。因此，最好這樣設(shè)計(jì)所述裝置，使得溝道長(zhǎng)度(L)較長(zhǎng)，從而防止過量的電流流過電流控制TFT202。最好把每個(gè)象素的電流限制在0.5至2微安(最好是1至1.5微安)。
在開關(guān)TFT201中形成的LDD區(qū)的長(zhǎng)度(寬度)可設(shè)置為0.5至3.5微米，一般為2.0至2.5微米。
此外，從增加流過電流控制TFT202的電流的觀點(diǎn)出發(fā)，增加電流控制TFT202的有源層的膜厚度是有效的(特別是溝道形成區(qū))(50至100毫微米較好，最好是60至80毫微米)。相反，在降低開關(guān)TFT201的截止電流時(shí)，降低有源層的膜厚度也是有效的(特別是溝道形成區(qū))(20至50毫微米較好，最好是25至40毫微米)。
形成用47標(biāo)記的第一鈍化膜。鈍化膜47的厚度可設(shè)置為10毫微米到1微米(最好在200至500毫微米之間)?？梢孕纬珊杞^緣膜(詳細(xì)地說，最好是氮氧化硅膜或氮化硅膜)作為鈍化膜47的材料。
在第一鈍化膜47上這樣形成第二層間絕緣膜(也稱作為校平膜)48，以便延伸到TFT、將由TFT的形成產(chǎn)生的水平差距找平。第二層間絕緣膜48最好是有機(jī)樹脂膜，這類有機(jī)樹脂可以是聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸樹脂、苯并環(huán)丁烯(BCB)等。不用說，如果能夠達(dá)到足夠高的校平效率，則可以選擇使用無機(jī)膜。
利用第二層間絕緣膜48校平由TFT的形成引起的水平差距是很重要的。后面構(gòu)成的EL層是這樣的薄，有可能使水平差距產(chǎn)生發(fā)光故障。因此，在形成的象素電極平面應(yīng)該相當(dāng)平整，以使EL層的平直度最佳。
設(shè)置由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的象素電極49(與EL元件的陽極對(duì)應(yīng))。形成穿過第二層間絕緣膜48和第一鈍化膜47的接觸孔，此后這樣形成象素電極49，以便在所形成的接觸孔中與電流控制TFT202的漏極連線32連接。
在本實(shí)施例中，包括氧化銦和氧化錫的混合物的導(dǎo)電膜用于形成象素電極。可以加入少量的鎵到導(dǎo)電膜混合物中。
在象素電極49上形成上述用51標(biāo)記的EL層。在本實(shí)施例中，聚合有機(jī)材料用于通過旋涂形成EL層51。任何眾所周知的材料都可以象這種聚合有機(jī)材料一樣使用。雖然在本實(shí)施例中形成象EL層51那樣的單一發(fā)光層，但是可以通過把發(fā)光層、空穴運(yùn)輸層和電子運(yùn)輸層組合起來構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)較高的發(fā)光效率。然而，如果聚合有機(jī)材料為疊層的，它們就需要與通過淀積產(chǎn)生的低分子有機(jī)材料組合。如果使用旋涂，并且基層包含有機(jī)材料，形成EL層的有機(jī)材料與用于涂抹的溶液混合，有機(jī)材料就有被有機(jī)溶劑溶解的危險(xiǎn)。
可以用于在本實(shí)施例中的一般聚合有機(jī)材料的例子是高分子材料，例如，聚對(duì)苯撐亞乙烯(PPV)樹脂、聚乙烯基咔唑(PVK)樹脂和聚烯烴樹脂。為了通過這些聚合有機(jī)材料中的一些來形成電子運(yùn)輸層、發(fā)光層、空穴運(yùn)輸層或空穴注入層，可以應(yīng)用聚合物的原始材料，在真空裝置中加熱(逆轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)換成聚合有機(jī)物。
更準(zhǔn)確地說，在發(fā)光層中，氰基-聚亞苯基-亞乙烯(cyano-polyphenylene-vinylene)可以用作紅色發(fā)光層，聚亞苯基-亞乙烯(polyphenylene-vinylene)用作綠色發(fā)光層，以及聚亞苯基-亞乙烯(polyphenylene-vinylene)或聚烷基亞苯撐(polyalkyphenylene)用作藍(lán)色發(fā)光層。膜厚可設(shè)置為30至150毫微米之間(最好在40至100毫微米之間)。此外，聚合物原始材料聚四氫硫代苯基亞苯基(polytetrahydrothiophenylphenylene)可以通過加熱形成乙烯聚苯撐用于空穴運(yùn)輸層。該層的膜厚可設(shè)置為30至100毫微米(40至80毫微米較好)。
利用聚合有機(jī)材料也有可能實(shí)現(xiàn)發(fā)射白光。作為這種效果的技術(shù)，可引用日本公開特許公報(bào)Hei 8-96959、7-22087和9-63770中公開的技術(shù)?；诎褵晒忸伭霞尤氲揭讶芙庥兄饕牧系娜芤褐校酆嫌袡C(jī)材料也能容易地控制色彩。因此，它們?cè)诎l(fā)射白光方面特別有效。
已經(jīng)說明了應(yīng)用聚合有機(jī)材料形成EL元件的例子。然而，也可以使用低分子有機(jī)材料。此外，無機(jī)材料也可以用來形成EL層。
已經(jīng)說明了可以用作按照本發(fā)明的EL層材料的有機(jī)材料的實(shí)例。在本實(shí)施例中使用的材料不限于這些。
在形成EL層51時(shí)，最好使用含水量最小的干燥環(huán)境作為處理環(huán)境，并要求在惰性氣體中形成EL層。在存在水和氧的情況下，EL層很容易退化。因此，有必要盡可能地消除這類起因。例如，最好使用干燥的氮?dú)?、干燥的氬氣或類似氣體。為了在這種環(huán)境中合適地進(jìn)行處理，最好每一個(gè)操作室和烘焙箱都要置于充滿惰性氣體的凈化間內(nèi)，并在惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行處理。
在用上述方法形成EL層51后，形成由遮光導(dǎo)電膜構(gòu)成的陰極52、保護(hù)電極(未示出)和第二鈍化膜54。在本實(shí)施例中，MgAg導(dǎo)電膜用于構(gòu)成陰極52。形成厚度為10毫微米至1微米(200至500毫微米較好)的氮化硅膜作為第二鈍化膜54。
如上所述，由于EL層不耐熱，所以需要在低溫(從室溫至120度之間較好)下形成陰極52和第二鈍化膜54。因此，等離子體CVD、真空氣相淀積、或溶液涂抹(旋涂)是作為形成陰極52和第二鈍化膜54的成膜方法中最佳的。
含有象上述那樣形成的成份的基片稱為有源矩陣基片。以面對(duì)有源矩陣基片的形式設(shè)置對(duì)置基片64。在本實(shí)施例中，玻璃基片用作對(duì)置基片。
有源矩陣基片和對(duì)置基片64通過密封材料(未示出)彼此粘接，以便形成封閉空間63。在本實(shí)施例中，封閉空間63用氬氣填充。不用說，可以在封閉空間63中設(shè)置氧化鋇干燥劑。
《實(shí)施例2》利用圖10A至12C來說明本發(fā)明的實(shí)施例。這里說明同時(shí)制造象素部分和在象素部分周邊形成的驅(qū)動(dòng)電路部分的TFT的方法。注意，為了簡(jiǎn)化說明，示出CMOS電路作為驅(qū)動(dòng)電路的基本電路。
首先，如圖10A所示，在玻璃基片300上形成具有300毫微米厚度的基膜301。在本實(shí)施例中，厚度為100毫微米的氮氧化硅膜疊層在厚度為200毫微米的氮氧化硅膜上面作為基膜301。在與玻璃基片300接觸的膜中，氮的濃度調(diào)整在10和25重量％之間較好。不用說，元件可以在不用基膜的情況下形成在石英基片上。
此外，如圖4所示，用與第一鈍化膜47類似的材料制成的絕緣膜作為基膜301的一部分是有效的。由于流過大電流，所以電流控制TFT往往發(fā)熱，因此，在盡可能接近電流控制TFT的位置設(shè)置有熱輻射作用的絕緣膜是有效的。
接著，在基膜301上用已知的淀積方法形成厚度為50毫微米的非晶硅膜(圖中未示出)。注意，它不需要限制于非晶硅膜，只要它是含非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜，也可以形成另一種膜(包括微晶半導(dǎo)體膜)。另外，也可以使用含非晶結(jié)構(gòu)的混合半導(dǎo)體膜，例如，非晶硅-鍺膜。此外，膜厚可以為20至100毫微米。
非晶硅膜可以用已知方法使其晶化，形成晶體硅膜(也稱作為多晶硅膜，或多-晶體硅膜)302?，F(xiàn)有的晶化方法有使用電爐的熱晶化、使用激光的激光退火晶化和使用紅外燈的燈退火晶化方法。在本實(shí)施例中，利用使用XeCl氣體的準(zhǔn)分子激光來實(shí)現(xiàn)晶化。
注意，在本實(shí)施例中，使用做成線性形狀的脈沖發(fā)射型準(zhǔn)分子激光，也可以使用矩形的，還可以使用連續(xù)的亞離子激光和連續(xù)的準(zhǔn)分子激光。
在本實(shí)施例中，雖然使用晶體硅膜作為TFT的有源層，但是，也可以使用非晶硅膜。此外，用非晶硅膜，能形成開關(guān)TFT的有源層，在該有源層中，需要降低截止電流，用晶體硅膜可形成電流控制TFT的有源層。在非晶硅膜中，電流流動(dòng)困難，因?yàn)檩d流子遷移率低，并且截止電流不容易流動(dòng)。換句話說，可以最大限度地利用電流不易流動(dòng)的非晶硅膜和電流容易流動(dòng)的晶體硅膜兩者的優(yōu)點(diǎn)。
接著，如圖10B所示，在晶體硅膜302上形成厚度為130毫微米的氧化硅膜的保護(hù)膜303。該厚度可以在100至200毫微米(在130至170毫微米之間最好)范圍內(nèi)選擇。而且，只要它們是含硅絕緣膜，其它膜也可以使用。這樣形成絕緣膜303，使得在加入雜質(zhì)期間，晶體硅膜不直接暴露于等離子體中，以便能夠精確地控制雜質(zhì)濃度。
然后，在保護(hù)膜303上形成抗蝕劑掩膜304a和304b，并且通過保護(hù)層303加入賦予n-型導(dǎo)電性的雜質(zhì)元素(以后稱之為n-型雜質(zhì)元素)。注意，在周期表15組中的元素通常用作n-型雜質(zhì)元素，一般可以使用磷或砷。注意，在本實(shí)施例中，使用等離子體摻雜法，其中，在質(zhì)量未分離的情況下(without separation of mass)磷化氫(PH3)被等離子體激活，磷以1×1018原子/立方厘米的濃度加入。自然，可以使用對(duì)質(zhì)量分離的離子注入法。
這樣調(diào)整雜質(zhì)量，使得包含在n-型雜質(zhì)區(qū)305中的n-型雜質(zhì)元素濃度在2×1016至5×1019原子/立方厘米之間(一般在5×1017和5×1018原子/立方厘米之間)。
接著，如圖10C所示，去除保護(hù)膜303、抗蝕劑掩膜304a和304b，于是激活加入的周期表15組中的元素。已知的激活技術(shù)可用作激活方法，但是，在本實(shí)施例中，激活是用準(zhǔn)分子激光的照射實(shí)現(xiàn)的。自然，脈沖型準(zhǔn)分子激光和連續(xù)型準(zhǔn)分子激光兩者都可使用，并且，使用準(zhǔn)分子激光不需要設(shè)定任何限制。目的是激活加入的雜質(zhì)元素，并且，最好以不致于融化晶體硅膜的輻射能量級(jí)別進(jìn)行照射。注意，激光照射也可以在保護(hù)膜303在場(chǎng)的情況下進(jìn)行。
可以與用激光激活雜質(zhì)元素一道進(jìn)行通過熱處理的激活。當(dāng)激活是用熱處理實(shí)現(xiàn)時(shí)，考慮基片的耐熱性，最好是進(jìn)行大約450至550℃的熱處理。
本過程描繪了與n-型雜質(zhì)區(qū)305的端部相連的邊界部分(連接區(qū))、即、未加入雜質(zhì)元素的n-型雜質(zhì)區(qū)305的周邊上n-型雜質(zhì)元素未加入的區(qū)域。這就意味著，在TFT較遲完成的時(shí)候，可以在LDD區(qū)和溝道形成區(qū)之間構(gòu)成非常好的連接。
接著，可以把晶體硅膜的不需要的部分清除，如圖10D所示，并且形成島狀的半導(dǎo)體膜306至309(下文稱為有源層)。
然后，如圖10E所示，形成復(fù)蓋有源層306至309的柵極絕緣膜310。含硅并且厚度為10至200毫微米，最好是在50至150毫微米之間的絕緣膜可以用作為柵極絕緣膜310?？梢允褂脝螌咏Y(jié)構(gòu)或疊層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，使用厚度為110毫微米的氮氧化硅膜。
此后，形成厚度為200至400毫微米的導(dǎo)電膜并且將其做成圖案，以便形成柵極311至315。柵極311至315的各個(gè)端部可以制成錐形。在本實(shí)施例中，柵極和與柵極電連接的連線(下文稱為柵極連線)彼此由不同材料組成。更準(zhǔn)確地說，柵極連線是由具有比柵極更低電阻率的材料制成。因此，把能作精細(xì)處理的材料用作柵極，而柵極的連線用有較小電阻率并且不適合精細(xì)處理的材料構(gòu)成。當(dāng)然，也可以使用相同材料形成柵極和柵極連線。
雖然柵極可以用單層導(dǎo)電膜制成，但是，對(duì)于柵極，如果需要最好用兩層、三層或更多層疊層膜形成。任何已知的導(dǎo)電材料都可以用于柵極。然而，應(yīng)該注意，最好使用能作精細(xì)處理的材料，更準(zhǔn)確地說，可以形成具有寬度為2微米或更小的線的圖案的材料。
一般地說，可以使用從鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)和硅(Si)中選擇的元素制成的膜；上述元素的氮化合物制成的膜(一般有氮化鉭膜、氮化鎢膜或氮化鈦膜)；由上述元素制成的合金膜(一般有鉬-鎢合金、鉬-鈦合金)；或上述元素的硅化物膜(一般有硅化鎢膜、硅化鈦膜)。當(dāng)然，這些膜可以作為單層膜或疊層膜使用。
在本實(shí)施例中，使用厚度為50毫微米的氮化鉭(TaN)膜和厚度為350毫微米的鉭膜的疊層膜。這可以通過噴鍍法形成。當(dāng)惰性氣體Xe、Ne等被加入作為噴鍍氣體時(shí)，可以防止應(yīng)力引起的膜的剝落。
此時(shí)形成柵極312，以便把n-型雜質(zhì)區(qū)305的一部分和柵極絕緣膜310重疊并形成夾層。以后，該重疊部分就變成與柵極重疊的LDD區(qū)。此外，通過斷面觀察，柵極電極313和314似乎是兩個(gè)電極，實(shí)際上，它們互相是電連接的。
接著，如圖11A所示，用自校準(zhǔn)方法，以柵極311至315作掩膜加入n-型雜質(zhì)元素(在本實(shí)施例中為磷)。這樣調(diào)整所述加入過程，使得磷雜質(zhì)被加入到雜質(zhì)區(qū)316至323，因而形成濃度為n-型雜質(zhì)區(qū)305的1/10至1/2(一般為1/4和1/3之間)的雜質(zhì)區(qū)3 16至323。準(zhǔn)確地說，濃度為1×1016至5×1018原子/立方厘米(一般為3×1017至3×1018原子/立方厘米)最好。
接著，如圖11B所示，形成具有復(fù)蓋柵極等的形狀的抗蝕劑掩膜324a至324d，并加入n-型雜質(zhì)元素(在本實(shí)施例中用磷)，形成含高濃度磷雜質(zhì)元素的雜質(zhì)區(qū)。這里，也進(jìn)行利用磷化氫(PH3)的離子摻雜，并進(jìn)行調(diào)整使得這些區(qū)域的含磷濃度在1×1020至1×1021原子/立方厘米之間(一般在2×1020至5×1021原子/立方厘米之間)。
通過本過程形成n溝道型TFT的源極區(qū)或漏極區(qū)，而在開關(guān)TFT中，保留由圖11A的過程形成的n-型雜質(zhì)區(qū)319至321部分。這些保留區(qū)與圖4中的開關(guān)TFT201的LDD區(qū)15a至15d對(duì)應(yīng)。
接著，如圖11C所示，去除抗蝕劑掩膜324a至324d，并形成新的抗蝕劑掩膜332。然后，加入p-型雜質(zhì)元素(在本實(shí)施例中使用硼)，并形成含高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)333至336。這里，利用乙硼烷離子摻雜加入硼，以形成濃度為3×1020至3×1021原子/立方厘米(一般在5×1020至1×1021原子/立方厘米之間)的雜質(zhì)區(qū)333至336。
注意，磷雜質(zhì)已經(jīng)以濃度為1×1020至1×1021原子/立方厘米加入到雜質(zhì)區(qū)333至336，但是，這里的硼以比磷至少大三倍的濃度加入。因此，已經(jīng)形成的n-型雜質(zhì)區(qū)完全轉(zhuǎn)換為p-型雜質(zhì)區(qū)，并且具備p-型雜質(zhì)區(qū)的功能。
接著，在清除抗蝕劑掩膜332后，以各自的濃度加入到有源層的n-型和p-型雜質(zhì)元素被激活。退火爐退火、激光退火和燈光退火都可以用作激活的方法。在本實(shí)施例中，熱處理要在電爐中、在氮?dú)鈼l件下，在550℃中進(jìn)行4個(gè)小時(shí)。
這時(shí)，關(guān)鍵的是要盡可能地從周圍環(huán)境中清除氧氣。這是因?yàn)?，即使有少量的氧存在，暴露的柵極表面就會(huì)氧化，導(dǎo)致電阻增加，隨后使得難以形成與柵極的電阻連接。因此，把激活過程中周圍環(huán)境的含氧濃度調(diào)整為1ppm(百萬分之一)或更小，最好在0.1ppm或更小。
在激活過程完成后，形成厚度為300毫微米的柵極連線337，如圖11D所示。作為柵極連線337的材料，可以使用含鋁(Al)或含銅(Cu)作為其主要成份(在成份中占50至100％)的金屬膜。象圖9所示的柵極連線211一樣排列柵極連線337，以便實(shí)現(xiàn)開關(guān)TFT的柵極19a和19b(與圖10E中的柵極313和314對(duì)應(yīng))的電連接。
上述結(jié)構(gòu)可以較大地降低柵極連線的電阻，因而可以制成大面積的圖象顯示區(qū)(象素部分)。更準(zhǔn)確地說，參考本實(shí)施例，象素結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)角線尺寸為10英寸或更大(或30英寸或更大)的顯示屏幕的EL顯示裝置是有利的。
下一步，如圖12A所示，形成第一層間絕緣膜338。含硅的單層絕緣膜用作第一層間絕緣膜338，也可以使用含兩種或更多種硅的絕緣膜組合成的疊層膜。此外，可以使用膜厚在400毫微米至1.5微米之間的膜。在本實(shí)施例中，使用在200毫微米厚的氮氧化硅膜上重迭800毫微米厚的氧化硅膜的疊層結(jié)構(gòu)。
另外，熱處理是在含氫為3和100％之間的環(huán)境中、在300至450℃下進(jìn)行氫化處理1至12小時(shí)。該過程是一種借助熱激活的氫的半導(dǎo)體膜中懸掛鍵的氫中止方法。也可以象使用其它氫化方法一樣使用等離子體氫化法(使用被等離子體激活的氫)。
注意，氫化處理也可以在第一層間絕緣膜338形成期間進(jìn)行。即，可以在如上所述的形成200毫微米厚的氮化硅膜后進(jìn)行，然后，可以形成剩余的800毫微米厚的氧化硅膜。
接著，在第一層間絕緣膜338和柵極絕緣膜310中形成接觸孔，并且形成源極連線339至342和漏極連線343至345。在本實(shí)施例中，該電極由三層結(jié)構(gòu)的多層膜制成，其中，厚度為100毫微米的鈦膜、含鈦且厚度為300毫微米的鋁膜以及厚度為150毫微米的鈦膜都是通過噴鍍連續(xù)形成的。自然，也可以使用其它導(dǎo)電膜。
接著，形成厚度為50至500毫微米(一般200和300毫微米之間)的第一鈍化膜346。在本實(shí)施例中，使用300毫微米厚的氮氧化硅膜作為第一鈍化膜346。也可以由氮化硅膜代替。自然，也可以使用如圖4所示的第一鈍化膜47的相同材料。
注意，在氮氧化硅膜形成之前，使用含氫，例如，H2或NH3等氣體實(shí)現(xiàn)等離子體處理是有效的。由此預(yù)處理激活的氫提供給第一層間絕緣膜338，并且通過熱處理可改進(jìn)第一鈍化膜346的膜質(zhì)量。同時(shí)，加入給第一層間絕緣膜338的氫向較低的一側(cè)擴(kuò)散，并可以有效地將有源層氫化。
下面，如圖12B所示，形成由有機(jī)樹脂組成的第二層間絕緣膜347。作為有機(jī)樹脂，可以使用聚酰亞胺、聚酰胺、丙烯酸、苯環(huán)丁烯(BCB)等樹脂。特別是，由于第二層間絕緣膜347主要用于平化，因此，用平化特性良好的丙烯酸形成第二層間絕緣膜最好。在本實(shí)施例中，形成的丙烯酸膜的厚度足以填平由TFT形成的階形部分。丙烯酸膜的厚度做成1至5微米較合適(2至4微米更合適)。
此后，在第二層間絕緣膜347和第一鈍化膜346中形成接觸孔，然后，形成與漏極連線345電連接的象素電極348。在本實(shí)施例中，形成110毫微米厚的氧化銦錫膜(ITO)作為象素電極并構(gòu)成圖案?？梢允褂猛该鲗?dǎo)電膜，也可以使用2-20％的氧化鋅與氧化銦錫膜混合的透明導(dǎo)電膜。該電極是EL元件的陽極。數(shù)字349是與象素電極348相鄰的象素電極的端部。
接著，利用不釋放氣體的真空淀積法形成EL層350和陰極(MgAg電極)351。EL層350的厚度為80-200毫微米(一般為100-200毫微米)；陰極351的厚度為180-300毫微米(一般為200-250毫微米)。
在該過程中，順序地為與紅對(duì)應(yīng)的象素、與綠對(duì)應(yīng)的象素和與藍(lán)對(duì)應(yīng)的象素形成EL層和陰極。然而，由于EL層對(duì)溶液的承受力低，所以每一種彩色的EL層必須應(yīng)用非光刻技術(shù)單獨(dú)形成。因此，最好是利用金屬掩膜，屏蔽除了所需要的一個(gè)以外的所有象素，然后，選擇形成EL層和陰極所需要的象素。
詳細(xì)地說，首先除了與紅光對(duì)應(yīng)的象素外，掩膜隱藏所有象素，于是借助掩膜選擇性地形成發(fā)紅光的EL層和陰極。此后，除了與綠光對(duì)應(yīng)的象素外，掩膜隱藏所有象素，于是借助掩膜選擇性地形成發(fā)綠光的EL層和陰極。此后，如上所述，除了與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的象素外，掩膜隱藏所有象素，于是借助掩膜選擇性地形成發(fā)藍(lán)光EL層和陰極。在這種情況下，對(duì)于不同的彩色，使用不同的掩膜。而同一個(gè)掩膜可以用于不同的彩色。最好所述處理過程能夠連續(xù)地進(jìn)行，直到形成所有象素的EL層和陰極。
可以把已知的材料用于EL層350?？紤]到驅(qū)動(dòng)電壓，最好使用有機(jī)材料。例如，EL層350可以用僅僅由上述發(fā)光層組成的單層結(jié)構(gòu)形成。當(dāng)需要時(shí)，可以使用以下各層電子注入層、電子運(yùn)輸層、正空穴運(yùn)輸層、正空穴注入層和電子阻塞層(electron blocking)。在本實(shí)施例中，雖然也可以使用其它眾所周知的材料，但是，還是以使用MgAg電極作為EL元件351的陰極作為例子。
作為保護(hù)電極352，可以使用以鋁作為其主要成份的導(dǎo)電層。當(dāng)形成EL層和電極時(shí)，應(yīng)用真空淀積法與另外的掩膜形成保護(hù)電極352。此外，在EL層和電極形成后，在沒有釋放氣體的情況下連續(xù)地形成所述保護(hù)電極。
最后，形成厚度為300毫微米的由氮化硅膜構(gòu)成的第二鈍化膜353。實(shí)際上，保護(hù)電極352起防止EL層受水侵蝕的作用。而且，通過形成第二鈍化膜353能夠改善EL元件的可靠性。
如圖12C所示的構(gòu)成有源矩陣的EL顯示裝置已完成。實(shí)際上，如圖12C所示，該裝置最好用高密封的保護(hù)膜(疊層膜、紫外線硫化處理樹脂膜等)，或者用外殼材料，例如，陶瓷密封罐包裝(密封)起來，以便當(dāng)完成時(shí)不會(huì)將它暴露在空氣中。在那種情況下，通過向外殼材料內(nèi)充入惰性氣體或放入干燥劑(例如，氧化鋇)可以提高EL層的可靠性。
用這種方法，完成了如圖12C所示結(jié)構(gòu)的有源矩陣EL顯示裝置。在本實(shí)施例的有源矩陣EL顯示裝置中，具有最佳結(jié)構(gòu)的TFT僅僅被設(shè)置在象素部分，而且被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路部分，以便得到很高的可靠性，并且也能改善操作特性。
首先，使用具有降低熱載流子注入以便盡可能不降低其操作速度的結(jié)構(gòu)的TFT、作為構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的CMOS電路的n溝道TFT205。注意，這里的驅(qū)動(dòng)電路包括移位寄存器、緩沖區(qū)、電平移位器、采樣電路(采樣和保持電路)等。在數(shù)字驅(qū)動(dòng)情況下，也可以包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，例如，D/A轉(zhuǎn)換器。
在本實(shí)施例情況下，如圖12C所示，n溝道TFT205的有源層包括源極區(qū)355、漏極區(qū)356、LDD區(qū)357和溝道形成區(qū)358，并且LDD區(qū)357與柵極312重迭，柵極絕緣膜311插入它們之間。
LDD區(qū)為什么只形成在漏極區(qū)的一側(cè)，其原因是考慮不降低操作速度。在該n溝道TFT205中，不必非常注意截止電流的值，更確切地說，最好把操作速度看得重要些。因此，需要使LDD區(qū)357與柵極完全重迭，以便使電阻分量最小。也就是說，最好是消除所謂的偏移。
此外，在CMOS電路的p溝道TFT206中，由于熱載流子注入引起的退化很難引起注意，所以LDD區(qū)就不需要特別規(guī)定。當(dāng)然，也可以規(guī)定LDD區(qū)與n溝道TFT205類似，這時(shí)對(duì)熱載流子要采取對(duì)策。
注意，在驅(qū)動(dòng)電路中，與其它采樣電路相比，所述采樣電路稍微有些獨(dú)特之處，大電流可在溝道形成區(qū)中雙向流動(dòng)。即，源極區(qū)和漏極區(qū)的作用可以交換。另外，需要控制截止電流的值使其盡可能小，記住，在采樣電路中，最好使用能使其處于開關(guān)TFT和電流控制TFT之間的中間電平的TFT。
因此，形成采樣電路的n溝道型TFT最好按如圖13所示的結(jié)構(gòu)排列TFT。如圖13所示，LDD區(qū)901a和901b的一部分與插入在柵極903前的柵極絕緣膜902重迭。其作用與上面已說明的電流控制TFT202相同。在采樣電路中的情況下插入溝道形成區(qū)904，這是它的不同點(diǎn)。
實(shí)際上，在完成了圖12C所示的步驟后，有源矩陣基片和對(duì)置基片被密封劑粘合在一起。在那種情況下，在由有源矩陣基片和對(duì)置基片夾成的氣密空間里充入惰性氣體，或在其中放入干燥劑(例如，氧化鋇)，EL層的可靠性(壽命)就被改善。
《實(shí)施例3》下面將參考圖14的透視圖描述本實(shí)施例的有源矩陣EL顯示裝置的配置。本實(shí)施例的有源矩陣EL顯示裝置由象素部分602、柵極驅(qū)動(dòng)電路603和在玻璃基片601上形成的源極驅(qū)動(dòng)電路604構(gòu)成。象素部分的開關(guān)TFT605是n溝道TFT，并置于與柵極驅(qū)動(dòng)電路603連接的柵極連線606和與源極驅(qū)動(dòng)電路604連接的源極連線607的交點(diǎn)上。開關(guān)TFT 605的漏極則與電流控制TFT608連接。
電流控制TFT608的源極與電源線609連接。電容器615連接在電流控制TFT608的柵極區(qū)和電源線609之間。在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，EL的驅(qū)動(dòng)電位反饋給電源線609。EL元件610與電流控制TFT608連接。電壓變換器(未示出)連接到EL元件610與電流控制TFT連接的一側(cè)相反的一側(cè)，以便根據(jù)環(huán)境信息把已校正電位加到所述EL元件上。
以外部輸入/輸出端子的形式提供的柔性印刷電路(FPC)611具有把信號(hào)傳送給驅(qū)動(dòng)電路的輸入和輸出接線(連接線)612和613以及與電源線609連接的輸入/輸出接線614。
下面將參考圖15A和圖15B描述本實(shí)施例的EL顯示裝置，包括其外殼構(gòu)件。必要時(shí)將涉及圖14中使用的參考符號(hào)。
在基片1500上形成象素部分1501、數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路1502和柵極信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路1503。通過與外部裝置連接的輸入和輸出接線612至614，各接線從驅(qū)動(dòng)電路延伸到FPC611。
這樣設(shè)置外殼構(gòu)件1504，以便至少把象素部分圍住，最好把驅(qū)動(dòng)電路和象素部分都圍住。外殼構(gòu)件1504具有內(nèi)部尺寸比EL元件陣列的外部尺寸大的凹形，或者具有片狀型材。外殼構(gòu)件1504通過粘合劑1505粘附固定在基片1500上，用這樣的方法與基片1500一起形成一個(gè)密封的空間。這樣，EL的所有元件完全限制在密封空間內(nèi)，用密封方法完全切斷與外部空氣的聯(lián)系?？梢栽O(shè)置多個(gè)外殼構(gòu)件1504。
外殼構(gòu)件1504的材料最好是諸如玻璃或聚合物絕緣材料。例如，可以從非晶玻璃(硼硅酸鹽玻璃、石英和其它)、石英玻璃、陶瓷玻璃、有機(jī)樹脂(丙烯酸樹脂、苯乙烯、聚碳酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂等)，以及硅樹脂。同樣也可以使用陶瓷材料。如果粘合劑1505是絕緣材料，也可以使用象不銹鋼一類金屬材料。
作為粘合劑1505，可以使用環(huán)氧樹脂粘合劑、丙烯酸粘合劑等粘合劑。此外，熱固性樹脂粘合劑或照相排版樹脂粘合劑也可以用作粘合劑1505。然而，粘合劑材料需要盡可能地禁止摻入氧或水。
外殼構(gòu)件1504和基片1500之間的間隙1506最好用惰性氣體(氬、氦、氮等)填充。此外，可以使用在日本公開特許公報(bào)Hei 8-78519中已公開的技術(shù)，用惰性液體(由氟烷烴代表的液氟化碳)填充所述間隙。
在間隙1506中填入干燥劑也是有利的。干燥劑可以是在日本公開特許公報(bào)Hei 9-148066中說明的一種。一般可使用氧化鋇。
如圖15B所示，在象素部分中形成具有離散的EL元件的許多象素，所有象素都有保護(hù)電極1507作為公共電極。在本實(shí)施例中，最好接連地形成EL層、陰極(MgAg電極)和保護(hù)電極，不要將它們暴露在環(huán)境中。
然而，如果可以利用相同的掩膜構(gòu)件來形成EL層和陰極，那么，可以利用另一個(gè)掩膜構(gòu)件來形成保護(hù)電極。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)圖15B中所示的結(jié)構(gòu)。
可以僅僅在象素部分上形成EL層和陰極，而沒有必要在驅(qū)動(dòng)電路上形成它們。即使它們形成在驅(qū)動(dòng)電路上也沒有問題。然而，由于EL層含有堿金屬，所以需要避免在驅(qū)動(dòng)電路上形成EL層和陰極部分。
在用1508表示的區(qū)域中，保護(hù)電極1507通過由與象素電極相同的材料制成的連線1508連接到輸入/輸出連線1509。輸入/輸出連線1509是用于向保護(hù)電極1507提供預(yù)定電壓(在本實(shí)施例中是地電位，即0伏)的電源線。輸入/輸出連線1509通過各向異性導(dǎo)電膜1510與FPC611電連接。
在圖15所示的上述狀態(tài)中，F(xiàn)PC611連接到外部裝置的端子，以便能夠在象素部分顯示圖象。在本說明書中，把通過連接FPC能夠在其中顯示圖象的制品，即，在其中有源矩陣基片和對(duì)置基片相互粘接在一起(同時(shí)，F(xiàn)PC(柔性印刷電路)固定其上)的制品被定義為EL顯示裝置。
本實(shí)施例的布置可以與實(shí)施例1或者2的配置自由組合。
《實(shí)施例4》本實(shí)施例涉及包含顯示系統(tǒng)的EL顯示器，在EL顯示器中，有關(guān)用戶的生物體信息被檢測(cè)并根據(jù)用戶的生物體信息控制EL元件的亮度。圖16示意地示出該系統(tǒng)的配置。電視型EL顯示器1601包括EL顯示裝置1602-L和另一個(gè)EL顯示裝置1602-R。在本說明書中，伴隨某些標(biāo)號(hào)的“-R”和“-L”分別表示與右眼和左眼對(duì)應(yīng)的部件。CCD-L1603-L和CCD-R 1603-R分別形成用戶的左眼和右眼的圖象，以便獲得生物體信息信號(hào)L和生物體信息信號(hào)R。生物體信息信號(hào)L和生物體信息信號(hào)R以電信號(hào)L和R的形式分別輸入到A/D轉(zhuǎn)換器1604。電信號(hào)L和R分別由A/D轉(zhuǎn)換器1604轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)L和R。然后，這些信號(hào)被輸入到CPU1605。CPU1605把輸入的數(shù)字電信號(hào)L和R轉(zhuǎn)換為與用戶眼睛中的充血程度對(duì)應(yīng)的校正信號(hào)L和R。校正信號(hào)L和R被輸入到D/A轉(zhuǎn)換器1606并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字校正信號(hào)L和R。當(dāng)數(shù)字校正信號(hào)L和R被輸入到電壓變換器1607時(shí)，電壓變換器1607根據(jù)數(shù)字校正信號(hào)L和R將已校正電位L和R加到相應(yīng)的EL元件上。用戶的左眼和右眼分別用1608-L和1608-R表示。
本實(shí)施例的電視型EL顯示器除了用于本實(shí)施例的CCD(傳感器)之外還包括CMOS傳感器，用于獲取代表用戶的生物體信息的信號(hào)，并將生物體信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；揚(yáng)聲器和/或耳機(jī)，用于輸出語音或音樂；盒式錄象機(jī)，用于提供圖象信號(hào)；以及計(jì)算機(jī)。
圖17是本實(shí)施例的電視型EL顯示器1701的透視圖。
電視型EL顯示器1701包括EL顯示裝置L(1702-L)、EL顯示裝置R(1702-R)、CCD-L(1703-L)、CCD-R(1703-R)、電壓變換器-L(1704-L)和電壓變換器-R(1704-R)。電視型EL顯示器1701還包括其它部件(圖17中未示出)A/D轉(zhuǎn)換器、CPU和D/A轉(zhuǎn)換器。
用于檢測(cè)用戶眼睛情況的CCD-L(1703-L)和CCD-R(1703-R)的布局并不局限于圖17所示的那樣。諸如實(shí)施例1中所說明的用于檢測(cè)環(huán)境條件的傳感器也可以加入到本實(shí)施例的系統(tǒng)中。
下面將參照?qǐng)D16說明本實(shí)施例的電視型EL顯示器的操作和功能。在通常使用本實(shí)施例的電視型EL顯示器期間，圖象信息L和圖象信息R都從外部裝置提供給EL顯示裝置1602-L和EL顯示裝置1602-R。外部裝置可以是，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式信息終端或盒式錄相機(jī)。用戶觀察顯示在EL顯示裝置1602-L和EL顯示裝置1602-R上的圖象。
本實(shí)施例的電視型EL顯示器1601包括用于形成用戶眼睛的圖象、檢測(cè)來自圖象的生物體信息以及獲取表示信息的電信號(hào)的CCD-L1603-L和CCD-R 1603-R。從眼睛圖象獲取的電信號(hào)是表示在用戶眼白中，不考慮瞳孔，識(shí)別的彩色信號(hào)。
由CCD-L 1603-L和CCD-R 1603-R分別獲取的模擬電信號(hào)形式的信號(hào)被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器1604，以便轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)。這些數(shù)字電信號(hào)輸入到CPU1605，以便轉(zhuǎn)換為校正信號(hào)。
根據(jù)通過眼白的識(shí)別獲得的眼白信息信號(hào)中混合的紅信息信號(hào)，CPU1605確定用戶眼睛中的充血程度，因而確定了用戶是否感覺到眼睛疲勞。為調(diào)節(jié)EL元件的亮度，在CPU1605中，要預(yù)定相對(duì)于用戶眼睛疲勞程度的比較數(shù)據(jù)。因此，CPU可以把輸入信號(hào)根據(jù)用戶眼睛的疲勞程度轉(zhuǎn)換為用于控制EL元件亮度的校正信號(hào)。校正信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換器1606轉(zhuǎn)換為輸入到電壓變換器1607的模擬校正信號(hào)。
依據(jù)接收的模擬校正信號(hào)，電壓變換器1607把預(yù)定的已校正電位加到EL元件，從而，控制EL元件的亮度。
圖18是本實(shí)施例的電視型EL顯示器的操作流程圖。在本實(shí)施例的電視型EL顯示器中，來自外部裝置的圖象信號(hào)提供給EL顯示裝置。同時(shí)，通過CCD獲取用戶的生物體信息信號(hào)，來自CCD的電信號(hào)被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器。電信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并由CPU轉(zhuǎn)換為反映用戶的生物體信息的校正信號(hào)。校正信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為輸入到電壓變換器的模擬校正信號(hào)。已校正電位加到EL元件，從而控制EL元件的亮度。
上述過程重復(fù)執(zhí)行。
關(guān)于用戶的用戶生物體信息沒有限制僅僅為眼睛的充血程度。用戶的生物體信息可以從用戶的不同部分，例如，頭、眼睛、耳朵、鼻和嘴獲取。
如上所述，當(dāng)識(shí)別出用戶眼中的充血程度異常時(shí)，EL顯示裝置的亮度可隨異常而降低。因此，可以響應(yīng)用戶身體的異常來進(jìn)行顯示，使得可以顯示眼睛容易接受的圖象。
本實(shí)施例的布置可以與實(shí)施例1至3的布置中的任意布置自由組合。
《實(shí)施例5》以下將參考圖19說明用于改進(jìn)以上參考圖8描述的實(shí)施例1的象素部分中的連接結(jié)構(gòu)的制造工藝。圖19中的參考符號(hào)與圖8中的對(duì)應(yīng)?？梢栽陉P(guān)于實(shí)施例1而描述的工藝中得到圖19A所示的形成象素電極(陽極)43的狀態(tài)。
接著，用丙烯酸樹脂填充接觸部分1900，以便形成接觸孔保護(hù)部分1901，如圖19B所示。
在本實(shí)施例中，采用旋涂的方法涂敷丙烯酸樹脂，以便形成一層膜，緊接著借助于抗蝕劑掩膜曝光。如圖19B所示，通過刻蝕形成接觸孔保護(hù)部分1901。
在接觸孔保護(hù)部分1901中，如在截面圖所看到的，伸展到象素電極外面的部分的厚度(在圖19B示出的厚度Da)最好設(shè)置為0.3至1微米。如圖19C所示，在形成接觸孔保護(hù)部分1901后，形成EL層45，并且形成陰極46。EL層45和陰極46是用實(shí)施例1中所描述的方法形成的。
作為接觸孔保護(hù)部分1901的材料，有機(jī)樹脂是最好的?？梢允褂镁埘啺?、聚酰胺、丙烯酸樹脂、苯環(huán)丁烯(BCB)等材料。如果使用這樣的有機(jī)樹脂，可以把它們的粘度設(shè)置為10-3Pa.s至10-1Pa.s。
用上述方法形成了諸如圖19C中所示的結(jié)構(gòu)，從而解決了當(dāng)EL層45被切除時(shí)象素43和陰極46之間產(chǎn)生短路的問題。
本實(shí)施例的配置可以與實(shí)施例1至4的配置中的任意配置自由組合。
《實(shí)施例6》根據(jù)本發(fā)明制成的EL顯示裝置是自發(fā)光型的，因此，與液晶顯示裝置相比較，呈現(xiàn)在明亮地方對(duì)顯示圖象的極好的可識(shí)別性。而且，EL顯示裝置具有更寬的視角。因此，EL顯示裝置可以用作各種電子設(shè)備的顯示部分。例如，為了在大屏幕上觀看電視節(jié)目等，根據(jù)本發(fā)明的對(duì)角線尺寸為30英寸或更大(一般為40英寸或更大)的EL顯示裝置可以用作EL顯示器的顯示部分(即把EL顯示裝置安裝在顯示器的框架上)。
EL顯示器包括各種用于顯示信息的顯示器，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)的顯示器、接收電視廣播節(jié)目的顯示器、廣告顯示的顯示器。此外，根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作其它不同的電子設(shè)備的顯示部分。
這樣的電子設(shè)備包括攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、電視型顯示器(頭盔式顯示器)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響設(shè)備、游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、便攜式游戲機(jī)、電子書籍等)、包括記錄介質(zhì)的圖象再現(xiàn)裝置(更準(zhǔn)確地說，能夠再現(xiàn)記錄介質(zhì)、例如、光盤(CD)、激光唱盤(LD)、數(shù)字視頻盤(DVD)并且包括顯示再生圖象的顯示器的裝置)等。更詳細(xì)地說，在便攜式信息終端的情況下，由于可能要從傾斜方向觀察的便攜式信息終端經(jīng)常需要寬的視角，所以使用EL顯示裝置較合適。圖20A至圖20E分別示出了所述電子裝置的不同的實(shí)例。
圖20A舉例說明EL顯示器，它包括框架2001、支撐架2002、顯示器部分2003等。本發(fā)明可用作顯示部分2003。EL顯示器是自發(fā)光型的，因而不需要背光。因此，其顯示部分可以具有比液晶顯示裝置薄的厚度。
圖20B舉例說明視頻攝像機(jī)，它包括主體2101、顯示部分2102、音頻輸入部分2103、操作開關(guān)2104、電池2105、圖象接收部分2106等。根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作顯示器2102。
圖20C舉例說明頭盔式EL顯示器部分(右半部分)，它包括主體2201、信號(hào)電纜線2202、連接帶2203、顯示部分2204、光學(xué)系統(tǒng)2205、EL顯示裝置2206等。本發(fā)明用于EL顯示裝置2206。
圖20D舉例說明包括記錄介質(zhì)的圖象重放裝置(更具體地說，DVD重放裝置)，它包括主體2301、記錄介質(zhì)(CD、LD、DVD等)2302、操作開關(guān)2303、顯示部分(a)2304、另一個(gè)顯示部分(b)2305等。顯示部分(a)主要用于顯示圖象信息，而顯示部分(b)主要用于顯示字符信息。根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作顯示部分(a)和(b)。此外，包括記錄介質(zhì)的圖象重放裝置包括CD重放裝置、游戲機(jī)等。
圖20E舉例說明便攜式(移動(dòng)式)計(jì)算機(jī)，它包括主體2401、攝像機(jī)部分2402、圖象接收部分2403、操作開關(guān)2404、顯示部分2405等。根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2405。
將來，當(dāng)可以獲得亮度更高的EL材料時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置將應(yīng)用于前端型或后端型投影儀，在這類投影儀中，包含待投影的輸出圖象信息的光通過鏡頭等放大。
上述電子裝置將更可能用于顯示通過諸如國(guó)際互連網(wǎng)、閉路電視系統(tǒng)(CATV)的通信路線的分配的信息，尤其更可能用于顯示運(yùn)動(dòng)圖象信息。由于EL材料呈現(xiàn)高的響應(yīng)速度，所以EL顯示裝置適合于顯示運(yùn)動(dòng)圖象。然而，如果象素之間的輪廓不清楚，整個(gè)運(yùn)動(dòng)圖象就不能清楚地顯示。由于根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以使象素之間的輪廓清晰，所以，把本發(fā)明的EL顯示裝置用于電子裝置的顯示部分非常有利。
EL顯示裝置的發(fā)光部分要消耗功率，所以，最好是如此顯示信息，使得其中的發(fā)光部分盡可能小。因此，當(dāng)EL顯示裝置用于主要顯示字符信息的顯示部分時(shí)，例如，便攜式信息終端的顯示部分，以及更具體地說，移動(dòng)電話或汽車音響設(shè)備，最好是這樣驅(qū)動(dòng)EL顯示裝置，使得由發(fā)光部分構(gòu)成字符信息，而不發(fā)光部分與背景對(duì)應(yīng)。
現(xiàn)在參考圖21A說明移動(dòng)電話，它包括主體2601、音頻輸出部分2602、音頻輸入部分2603、顯示部分2604、操作開關(guān)2605、及天線2606。根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2604。通過在黑色背景上顯示白色字符，顯示部分2604可以減小移動(dòng)電話的功耗。
圖21B說明汽車音響設(shè)備，它包括主體2701、顯示部分2702和操作開關(guān)2703和2704。根據(jù)本發(fā)明的EL顯示裝置可以用作顯示部分2702。雖然本實(shí)施例示出的是鑲嵌(mount)型汽車音響設(shè)備，但本發(fā)明也可以用于集合型音響設(shè)備中。顯示部分2702可以通過在黑色背景上顯示白色字符減小功耗，這對(duì)便攜式音響設(shè)備特別有利。
如上所述，本發(fā)明可以用于所有領(lǐng)域中各種寬范圍的電子裝置中。本實(shí)施例中的電子裝置可以通過將實(shí)施例1到5中的結(jié)構(gòu)自由組合而獲得。
在本發(fā)明的信息敏感型EL顯示系統(tǒng)中，EL顯示裝置的亮度可以根據(jù)通過傳感器，例如，CCD獲得的環(huán)境信息和/或用戶生物體信息控制。這樣，限制了EL元件的超強(qiáng)度發(fā)光，并且也限制了由于大電流流過EL元件引起的EL元件的退化。此外，隨用戶眼睛的異常而降低亮度，使得顯示的圖象容易看清。
權(quán)利要求
1.一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含具有EL元件的像素；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接。
2.一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含一像素，該像素具有一個(gè)EL元件，具有中間插入EL層的兩個(gè)電極；和一個(gè)電流控制TFT，與所述EL元件的所述兩個(gè)電極之一電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接，其中，根據(jù)環(huán)境信息信號(hào)控制加到所述EL元件的所述兩個(gè)電極中的另一個(gè)上的電位。
3.一種個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含多個(gè)像素，該多個(gè)像素中的每個(gè)像素都包含基片上的至少一個(gè)像素薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括至少一個(gè)有源層和與所述有源層鄰接的柵極，它們中間插有柵極絕緣膜；和包括在陽極和陰極之間至少一個(gè)EL層的EL元件，所述陽極和陰極中的一個(gè)與所述有源層電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)像素中每個(gè)像素的EL元件電連接，其中，由所述電壓變換器將所述信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為已校正電位，并且將所述已校正電位加到所述陽極和陰極中的另一個(gè)上。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述信息包括用戶的生物體信息。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述發(fā)光裝置、所述傳感器、所述CPU和所述電壓變換器形成在同一塊基片上。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述傳感器包括CCD或光電二極管。
7.一種便攜式電話，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含具有EL元件的像素；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接。
8.一種便攜式電話，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含一像素，該像素具有一個(gè)EL元件，具有中間插入EL層的兩個(gè)電極；和一個(gè)電流控制TFT，與所述EL元件的所述兩個(gè)電極之一電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接，其中，根據(jù)環(huán)境信息信號(hào)控制加到所述EL元件的所述兩個(gè)電極中的另一個(gè)上的電位。
9.一種便攜式電話，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含多個(gè)像素，該多個(gè)像素中的每個(gè)像素都包含基片上的至少一個(gè)像素薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括至少一個(gè)有源層和與所述有源層鄰接的柵極，它們中間插有柵極絕緣膜；和包括在陽極和陰極之間至少一個(gè)EL層的EL元件，所述陽極和陰極中的一個(gè)與所述有源層電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)像素中每個(gè)像素的EL元件電連接，其中，由所述電壓變換器將所述信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為已校正電位，并且將所述已校正電位加到所述陽極和陰極中的另一個(gè)上。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的便攜式電話，其特征在于，所述信息包括用戶的生物體信息。
11.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的便攜式電話，其特征在于，所述發(fā)光裝置、所述傳感器、所述CPU和所述電壓變換器形成在同一塊基片上。
12.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的便攜式電話，其特征在于，其特征在于，所述傳感器包括CCD或光電二極管。
13.一種攝像機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含具有EL元件的像素；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接。
14.一種攝像機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含一像素，該像素具有一個(gè)EL元件，具有中間插入EL層的兩個(gè)電極；和一個(gè)電流控制TFT，與所述EL元件的所述兩個(gè)電極之一電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述EL元件電連接，其中，根據(jù)環(huán)境信息信號(hào)控制加到所述EL元件的所述兩個(gè)電極中的另一個(gè)上的電位。
15.一種攝像機(jī)，包括一個(gè)傳感器，用于獲取環(huán)境信息信號(hào)；一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，與所述傳感器電連接；一個(gè)CPU，與所述A/D轉(zhuǎn)換器電連接；一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，與所述CPU電連接；一個(gè)發(fā)光裝置，包含多個(gè)像素，該多個(gè)像素中的每個(gè)像素都包含基片上的至少一個(gè)像素薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括至少一個(gè)有源層和與所述有源層鄰接的柵極，它們中間插有柵極絕緣膜；和包括在陽極和陰極之間至少一個(gè)EL層的EL元件，所述陽極和陰極中的一個(gè)與所述有源層電連接；以及一個(gè)電壓變換器，與所述D/A轉(zhuǎn)換器和所述多個(gè)像素中每個(gè)像素的EL元件電連接，其中，由所述電壓變換器將所述信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為已校正電位，并且將所述已校正電位加到所述陽極和陰極中的另一個(gè)上。
16.如權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)機(jī)，其特征在于，所述信息包括用戶的生物體信息。
17.如權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)光裝置、所述傳感器、所述CPU和所述電壓變換器形成在同一塊基片上。
18.如權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)機(jī)，其特征在于，所述傳感器包括CCD或光電二極管。
19.如權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的攝像機(jī)機(jī)，其特征在于，該攝像機(jī)是從包括視頻攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的一組中選擇的一個(gè)。
全文摘要
一種顯示系統(tǒng)，其中的發(fā)光裝置的發(fā)光元件的亮度可根據(jù)環(huán)境信息調(diào)整。傳感器獲取有關(guān)環(huán)境的信息作為電信號(hào)。CPU根據(jù)預(yù)置的比較數(shù)據(jù)組，將信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為校正EL元件亮度的校正信號(hào)。電壓變換器在接收到這種校正信號(hào)時(shí)將預(yù)定的已校正電位加到EL元件上。這樣，該顯示系統(tǒng)就能夠控制EL元件的亮度。
文檔編號(hào)G09G3/30GK1658265SQ2005100530
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月17日
發(fā)明者山崎舜平, 小山潤(rùn), 石丸典子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所