DE60028888T2 - Elektrolumineszente Anzeigevorrichtung und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektro-optische Vorrichtung, typischerweise eine Elektrolumineszenz- (EL-) Vorrichtung und eine elektronische Vorrichtung (elektronisches Gerät), die die elektro-optische Vorrichtung als Anzeigeeinrichtung beinhaltet.
  • 2. Beschreibung der verwendeten Technik
  • Die Entwicklung elektro-optischer Vorrichtungen, typischerweise Elektrolumineszenz- (EL-) Vorrichtungen, die organisches Material zur Elektrolumineszenz verwenden, ist in den letzten Jahren in großen Schritten vorangekommen. Es gibt zwei Typen von EL-Anzeigevorrichtungen: passive Matrix-EL-Anzeigevorrichtungen und aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtungen.
  • Ungeachtet dessen, ob es sich um eine aktive oder passive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung handelt, besitzt die EL-Anzeigevorrichtung eine Kondensatorstruktur mit einer EL-Schicht, die sich zwischen einer Kathode und einer Anode befindet (eine Komponente mit dieser Struktur wird in der gesamten Spezifikation als EL-Komponente bezeichnet), und die EL-Anzeigevorrichtung arbeitet nach dem Prinzip, dass die EL-Schicht durch den Fluss elektrischen Stroms zum Leuchten gebracht wird. Für die Kathode, die eine Elektronenversorgungsquelle darstellt, wird im allgemeinen eine metallische Elektrode verwendet, für die Anode, die eine Defektelektronenversorgungsquelle darstellt, wird im allgemeinen eine transparente leitende Folie verwendet. Dies wird deshalb gemacht, da das Licht, das von der luminiszierenden Schicht ausgesandt wird, nicht verwendet werden kann, wenn nicht ein Teil des Elektrodenpaars transparent ist.
  • In diesem Fall wird das Licht, das von der EL-Schicht ausgesandt wird, direkt an der Anodenseite ausgegeben und das Licht, das in Richtung Kathode gesandt wird, wird nach Reflektion durch die Kathode ebenfalls auf die Anodenseite umgelenkt. In anderen Worten muss ein Beobachter zwangsläufig die EL-Anzeigevorrichtung von der Anodenseite her betrachten.
  • Das Licht, das eine Wellenlänge entsprechend des Materials der luminiszierenden Schicht besitzt, kann allerdings in einem Abschnitt der EL-Schicht, die Licht ausgibt, gesehen werden, in einem Abschnitt jedoch, der kein Licht aussendet, kann man die Oberfläche der hinteren Fläche der Elektrode (auf der Seite zur EL-Schicht) durch die Anode und die EL-Schicht hindurch sehen. Das bedeutet, dass die hintere Oberfläche daher als Spiegel fungiert und das Gesicht des Betrachters zurückwirft.
  • Um das zu vermeiden, bedient man sich einer Methode, mit der ein umlaufender Polarisationsfilm an der EL-Anzeigevorrichtung so angebracht wird, dass das Gesicht des Betrachters nicht reflektiert wird, mit dem Problem, dass der umlaufende Polarisationsfilm extrem teuer ist und deshalb zu steigenden Herstellungskosten führt.
  • EP 0845812 A2 legt ein Anzeigegerät offen, das die Eigenschaften der Präambel von Anspruch 1 enthält.
  • US 5,891,264 legt eine Solarzelle und eine Methode zur Produktion einer Elektrode für eine Solarzelle offen. Dieses Dokument legt einen Aluminiumfilm offen, der durch Zerstäubung gebildet wird, indem als Ziel Aluminium mit Siliziumanteilen als Störstellen-Element in einem Bereich von 0,1 bis 6,0 Gewichtsprozentanteilen verwendet wird. Ein Aluminiumfilm oder Silberfilm, dem kein Störstellen -Element zugefügt wird, wird auf dem oben erwähnten Aluminiumfilm gebildet, um eine Texturenstruktur zu erhalten, die konvexe und konkave Formen enthält.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist angesichts oben genannter Probleme entwickelt worden, und ein Ziel der Erfindung ist es, zu verhindern, dass eine EL-Anzeigevorrichtung gespiegelt wird und eine kostengünstige EL-Anzeigevorrichtung zu liefern, wobei die Herstellungskosten der EL-Anzeigevorrichtung reduziert sind. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, auch die Kosten eines elektronischen Geräts, das die EL-Anzeigevorrichtung verwendet, zu senken.
  • Es wird ein vorspringender Abschnitt auf einer reflektierenden Oberfläche einer Kathode geformt (einer Oberfläche, die die luminiszierende Schichtseite berührt), und Licht, das von der reflektierenden Oberfläche reflektiert wird, wird zerstreut. Die reflektierende Oberfläche der Kathode ist für einen Betrachter nämlich nicht sichtbar, da sichtbares Licht (externe Lichtquelle), das von der Anodenseite einfällt, diffus (ungesteuert) reflektiert wird, indem die reflektierende Oberfläche der Kathode genutzt wird.
  • Der texturierte Abschnitt, der auf der reflektierenden Oberfläche der Kathode geformt ist, kann als konkave Formvertiefungen oder als konvexe Formerhebungen ausgebildet werden. Darüber hinaus kann auch eine wellenförmige Oberfläche, in der die Unebenheiten wiederholt auftreten, verwendet werden. Der vorspringender Abschnitt kann mittels einer Technik wie etwa Fotolithografie oder Holografie geformt werden (ein Beispiel für eine Technik zur Ausformung von unebenen reflektierenden Strukturen ist in den Sharp Technology Reports, Nr. 74, Seiten 16–9, August 1999 aufgeführt), und kann auch durch eine Oberflächenbearbeitung wie Plasmabehandlung oder Ätzen gebildet werden. Darüber hinaus kann der vorspringende Abschnitt in der Oberfläche durch Nutzung der Verhältnisse zur Filmaufbringung auf der Kathode (oder einer Basiselektrode) auch natürlich erzeugt werden.
  • In anderen Worten kann die Ausformung des vorspringenden Abschnitts geregelt oder ungeregelt sein, sie muss aber so geformt sein, um damit eine diffuse Spiegelung (ungeregelte Reflektion) innerhalb der Oberfläche eines Pixels zu mitteln. Eine Struktur, in der ein vorspringender Abschnitt wie oben erklärt ausgebildet ist, wird im weiteren Verlauf dieser Spezifikation als texturierte Struktur bezeichnet.
  • Darüber hinaus kann der vorspringende Abschnitt in der reflektierenden Oberfläche der Kathode geformt werden, in dem vorspringende Abschnitte in anderen dünnen Filmen, die die Kathode berühren, geformt werden, und dann kann die Kathode darüber gebildet werden. Insbesondere die japanische Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. Hei 9-69642 und die japanische Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. Hei 10-144927 können für die Mittel zur Ausformung des vorspringendes Abschnitts in einem Aluminiumfilm angeführt werden. Durch die Bildung des Aluminiumfilms basierend auf den oben genannten Patentanmeldungen und durch die Laminierung der Kathode auf dem Aluminiumfilm ist es nämlich möglich, eine Kathode mit einem vorspringenden Abschnitt zu bekommen.
  • Die vorliegende Erfindung ist entsprechend Anspruch 1 und die Methode entsprechend Anspruch 6 definiert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den beigefügten Zeichnungen gilt:
  • 1 ist ein Schaubild, die eine Querschnitt-Struktur eines Pixelabschnitts einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 2 ist ein Schaubild, die eine Erweiterung einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 3A und 3B sind Schaubilder, die die Oberseitenstruktur und ein Schaltbild eines Pixelabschnitts einer EL-Anzeigevorrichtung zeigen;
  • 4A bis 4E sind Schaubilder, die einen Herstellungsprozess einer aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigen;
  • 5A bis 5D sind Schaubilder, die den Herstellungsprozess der aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigen;
  • 6A bis 6C sind Schaubilder, die den Herstellungsprozess der aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigen;
  • 7 ist ein Schaubild, die eine Außenansicht eines EL-Moduls zeigt;
  • 8 ist ein Schaubild, die eine Schaltblockstruktur einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 9 ist ein erweitertes Schaubild eines Pixelabschnitts einer EL-Anzeigevorrichtung;
  • 10 ist ein Schaubild, die die Elementstruktur einer Abtastschaltung einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 11A und 11B sind Schaubilder, die Außenansichten eines EL-Moduls zeigen;
  • 12A bis 12C sind Schaubilder, die einen Herstellungsprozess einer Kontaktstruktur zeigen;
  • 13 ist ein Schaubild, die die Zusammensetzung eines Pixelabschnitts in einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 14 ist ein Schaubild, die die Zusammensetzung eines Pixelabschnitts in einer EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 15 ist ein Schaubild, die eine Außenansicht eines Geräts zur Aufbringung eines dünnen Films zeigt;
  • 16 ist ein Schaubild, die eine Außenansicht einer einfachen Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigt;
  • 17A bis 17F sind Schaubilder, die spezielle Beispiele elektronischer Geräte zeigen;
  • 18A bis 18E sind Schaubilder, die einen Herstellungsprozess einer aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigen; und
  • 19A bis 19D sind Schaubilder, die einen Herstellungsprozess einer aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung zeigen.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ausführungsform nach Verfahren 1
  • Die Ausführungsform nach Verfahren 1 der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung der 1 bis 3B erklärt.
  • In 1 wird ein Querschnittsdiagramm eines Pixelabschnitts einer EL-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt, während 2 die Erweiterung eines Abschnitts aus 1 darstellt. 3A zeigt eine Draufsicht auf die EL-Anzeigevorrichtung, und 3B ist ein Schaltbild der EL-Anzeigevorrichtung. In der Praxis ist die Mehrzahl der Pixel, die in einer Matrix angeordnet sind, wie der Pixelabschnitt geformt (Bildanzeigeabschnitt). Es ist anzumerken, dass gemeinsame Symbole in den 1 bis 3B verwendet werden und deshalb auf jedes der Diagramme entsprechend Bezug genommen werden kann. Darüber hinaus werden in der Draufsicht in 3A zwei Pixel gezeigt, wobei beide jedoch die gleiche Struktur haben und deshalb nur eines erläutert wird.
  • In 1 bezeichnet die Referenzziffer 11 ein Trägermaterial; und 12 bezeichnet einen nicht leitenden Film (im weiteren Verlauf als Unter-Belag („under film") bezeichnet), der als Grundierung dient. Als Trägermaterial 11 können ein Glassubstrat, ein Glas-Keramik-Substrat, ein Siliziumsubstrat, ein Keramik-Substrat, ein Metall-Substrat oder ein Kunststoff-Substrat (einschließlich auch eines Kunststofffilms) verwendet werden.
  • Als Unter-Belag 12kann ein nicht leitender Film, der Silizium enthält, verwendet werden. Es ist anzumerken, dass der „nicht leitende Film, der Silizium enthält" einen nicht leitenden Film bezeichnet, der Silizium, Sauerstoff und Stickstoff in einer festgelegten Mischung enthält, zum Beispiel ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm oder ein Siliziumnitridoxidfilm (bezeichnet mit SiOxNy) enthält.
  • Hier werden zwei TFT im Pixel geformt. Die Referenzziffer 201 bezeichnet ein TFT (im weiteren Verlauf als ein Schalt-TFT bezeichnet), das als ein Schaltelement fungiert; und 202 ein TFT (im weiteren Verlauf als ein Strom-Steuerungs-TFT bezeichnet), das als ein Stromsteuerungselement fungiert, das zur Regelung der Stärke des im EL-Element fließenden Stroms dient. Beide werden aus einem n-Kanal-TFT geformt, wobei auch ein p-Kanal-TFT verwendet werden kann.
  • Der Schalt-TFT 201 umfasst: eine aktive Schicht, die eine Quellenzone 13, eine Senkenzone 14, LDD-Zonen 15a bis 15d, eine Hochkonzentrations-Störzone 16 und Kanalbildungszonen 17a und 17b, einen das Gate isolierenden Film 18, Gate-Elektroden 19a und 19b, einen Schutzfilm 20 aus Siliziumnitridoxidfilm, einen ersten Zwischenschicht-Isolationsfilm 21, eine Quellen-Verdrahtung 22 und eine Senkenverdrahtung 23. Es ist anzumerken, dass die Senkenzone 14 elektrisch mit einer Gate-Elektrode 35 des Strom-Steuerungs-TFT 202 durch die Senkenverdrahtung 23 verbunden ist.
  • Außerdem sind die Gate-Elektroden 19a und 19b in einer Doppel-Gate-Struktur ausgelegt, und zusätzlich zur Doppel-Gate-Struktur kann auch eine so genannte Multi-Gate-Struktur (eine Struktur, die eine aktive Schicht mit zwei oder mehr Kanalbildungszonen, die in Reihe miteinander verbunden sind), wie etwa eine Triple-Gate-Struktur übernommen werden. Die Multi-Gate-Struktur ist äußerst effektiv bei der Reduktion des Ausschalt-Stromwerts und ist ebenfalls äußerst effektiv als Schaltelement für einen Pixel.
  • Die aktive Schicht wird aus einem Halbleiterfilm, der eine kristalline Struktur besitzt, gebildet. Das bedeutet, dass ein Einkristall-Halbleiterfilm verwendet wird oder ein Polykristall- oder ein Mikrokristall-Halbleiterfilm verwendet wird. Der Gate-Isolationsfilm 18, der Schutzfilm 20 und der erste Zwischenschicht-Isolationsfilm 21 können aus einem Isolationsfilm, der Silizium enthält, gebildet werden. Außerdem kann ein beliebiger leitfähiger Film für die Gate-Elektroden 19a und 19b, die Source-Stromleitung 21 oder die Drain-Stromleitung 22 verwendet werden.
  • Darüber hinaus sind im Schalt-TFT 201 die LDD-Zonen 15a bis 15d so angebracht, dass sie sich nicht mit den Gate-Elektroden 17a und 17b überlappen, indem der Gate-Isolierfilm 18 zwischen die LDD-Zonen und die Gate-Elektroden gelegt wird. Eine solche Struktur ist sehr effektiv bei der Reduktion des Ausschalt-Stromwerts.
  • Es ist anzumerken, dass es eher anzustreben ist, für eine Offset-Zone (eine Zone, die aus einer Halbleiterschicht besteht, die die gleiche Zusammensetzung hat wie die Kanalbildungszonen, an die aber keine Gate-Spannung angelegt wird) zwischen der Kanalbildungszone und der LDD-Zone zu sorgen, um so den Ausschaltstrom zu reduzieren. Im Fall einer Multi-Gate-Struktur mit zwei oder mehr Gate-Elektroden ist der Einbau einer Hochkonzentrations-Störzone zwischen den Kanalbildungszonen effektiv bei der Reduktion des Ausschalt-Stromwerts. Wie oben beschrieben wird es mit der Verwendung des TFT der Multi-Gate-Struktur als Schaltelement 201 des Pixels realisierbar, dass das Schaltelement einen ausreichend geringen Ausschalt-Stromwert besitzt. Auf diese Weise kann die Gate-Spannung des Strom-Steuerungs-TFT für eine ausreichend lange Zeit (ein Intervall zwischen einem auswählten Punkt und einem nächsten ausgewählten Punkt) gehalten werden, selbst wenn ein Kondensator, wie in 2 der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. Hei 10-189252 vorgestellt, keine Anwendung findet.
  • Das bedeutet, dass es möglich wird, den Kondensator, der konventionellerweise einen Faktor zur Verengung der Lichtemissionsfläche darstellt, zu entfernen, und es dadurch möglich wird, die effektive Lichtemissionsfläche zu erweitern. Das bedeutet, dass die Bildqualität der EL-Anzeigevorrichtung hell gemacht werden kann.
  • Als nächstes umfasst der Strom-Steuerungs-TFT 202 eine Source-Zone 31, eine Drain-Zone 32, eine aktive Schicht mit einer LDD-Zone 33 und einer Kanalbildungszone 34, einem Gate-Isolierfilm 18, eine Gate-Elektrode 35, einen Schutzfilm 20, den ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 21, eine Source-Stromleitung 36 und eine Drain-Stromleitung 37. Obwohl die Gate-Elektrode 35 eine Einzel-Zonen-Struktur besitzt, kann eine Mufti-Zonen-Struktur eingesetzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt wird der Drain des Schalt-TFT mit dem Gate des Strom-Steuerungs-TFT verbunden. Speziell ist die Gate-Elektrode 35 des Strom-Steuerungs-TFT 202 mit der Drain-Zone 14 des Schalt-TFT 201 durch die Drain-Stromleitung (könnte Verbindungskabelleitung genannt werden) 23 elektrisch verbunden. Die Source-Stromleitung 36 ist mit einer Stromnetzkabelleitung 211 verbunden.
  • Obwohl der Strom-Steuerungs-TFT 202 ein Element zur Regelung des Stromwertes ist, der einem EL-Element 203 zugeführt wird, ist es mit Blick auf die Qualitätsminderung des EL-Elements nicht anzustreben, eine große Menge Strom zu liefern. Um den Zufluss eines überhöhten Stroms zum Strom-Steuerungs-TFT 202 zu verhindern, ist es daher vorzuziehen, die Kanallänge (L) ziemlich lang zu gestalten. Es ist anzustreben, sie so zu gestalten, dass der Strom zwischen 0,5 und 2 µA pro Pixel (vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 µA) liegt.
  • Wenn – wie in 9 gezeigt – die Kanallänge des Schalt-TFT L1 (L1 = L1a + L1b) ist und dessen Kanalweite W1 ist, die Kanallänge des Strom-Steuerungs-TFT L2 ist und dessen Kanalbreite W2 ist, ist es angesichts des oben Erwähnten vorzuziehen, dass W1 zwischen 0,1 und 5 µm (üblicherweise 0,5 bis 2 µm) und W2 zwischen 0,5 und 10 µm (üblicherweise 2 bis 5 µm) gewählt wird. Außerdem ist es vorzuziehen, dass die Länge L1 zwischen 0,2 und 18 µm (üblicherweise 2 bis 15 µm) liegt, und L2 zwischen 1 und 50 µm (üblicherweise 10 bis 30 µm) liegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben genannten Zahlenwerte beschränkt.
  • Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Länge (Breite) der LDD-Zone, die im Schalt-TFT 201 gebildet wird, zwischen 0,5 und 3,5 µm, üblicherweise 2,0 bis 2,5 µm, misst.
  • Außerdem wird die EL-Anzeigevorrichtung, die in 1 gezeigt ist, auch dadurch charakterisiert, dass im Strom-Steuerungs-TFT 202 die LDD-Zone 33 zwischen der Drain-Zone 32 und der Kanalbildungszone 34 erstellt ist, und dass die LDD-Zone 33 einen Bereich umfasst, der sich mit der Gate-Elektrode 35 überlappt und einen Bereich, der sich nicht mit der Gate-Elektrode 35 überlappt, wobei sich der Gate-Isolierfilm 18 zwischen ihnen befindet.
  • Der Strom-Steuerungs-TFT 202 liefert Strom, um das EL-Element 203 dazu zu bringen, Licht auszusenden, und regelt die Liefermenge, um eine abgestufte Anzeige zu ermöglichen. Daher ist es notwendig, eine Gegenmaßnahme gegen die Qualitätsminderung bedingt durch die Hot-Carrier-Injektion zu ergreifen, sodass eine Qualitätsminderung auch dann nicht eintritt, wenn ein Strom angelegt wird. Wenn Schwarz angezeigt wird, obwohl der Strom-Steuerungs-TFT 202 zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet ist, ist eine klare Schwarz-Anzeige unmöglich, wenn ein Ausschaltstrom hoch ist, womit dann ein Absenken des Kontrasts oder Ähnliches verursacht wird. Daher ist es notwendig, den Ausschalt-Stromwert ebenso zu unterdrücken.
  • Hinsichtlich der Qualitätsminderung aufgrund der Hot-Carrier-Injektion ist es bekannt, dass die Struktur dort, wo sich die LDD-Zone und die Gate-Elektrode überlappen, besonders effektiv ist. Wenn sich jedoch die LDD-Zone und die Gate-Elektrode auf der gesamten Breite überlappen, so steigt der Ausschalt-Stromwert an. Deshalb hat der Antragsteller eine neue Struktur erfunden, dass die sich nicht mit der Gate-Elektrode überlappende LDD-Zone in Reihe gesetzt wird, so dass die Probleme der Gegenmaßnahme zum Hot-Carrier und der Gegenmaßnahme zum Ausschalt-Stromwert gleichzeitig gelöst werden.
  • Derzeit ist es üblich, die Länge der LDD-Zone, die sich mit der Gate-Elektrode überlappt, in einer Länge zwischen 0,1 und 3 µm (vorzugsweise 0,3 bis 1,5 µm) vorzusehen. Wird die Länge zu groß gewählt, wird die Parasitärkapazität zu groß, ist die Länge zu klein, wird der Effekt, den Hot-Carrier zu verhindern, schwach. Außerdem ist es üblich, die Länge der LDD-Zone, die sich nicht mit der Gate-Elektrode überlappt, in einer Länge zwischen 1,0 und 3,5 µm (vorzugsweise 1,5 bis 2,0 µm) vorzusehen. Wird die Länge zu groß gewählt, ist es unmöglich, für ausreichenden Stromfluss zu sorgen, ist die Länge zu klein, wird der Effekt, den Ausschalt-Stromwert zu verringern, schwach.
  • In der oben angeführten Struktur entsteht die Parasitärkapazität in der Zone, in der die Gate-Elektrode und die LDD-Zone sich gegenseitig überlappen. Deshalb ist es vorzuziehen, keine solche Zone zwischen der Source-Zone 31 und der Kanalbildungszone 34 vorzusehen. Im Strom-Steuerungs-TFT genügt es, wenn die LDD-Zone lediglich auf der Seite der Drain-Zone vorgesehen ist, da die Flussrichtung der Träger (hier: Elektronen) immer die gleiche ist.
  • Vom Standpunkt, die Höhe des elektrischen Stromflusses zu regeln, ist es darüber hinaus ebenfalls effektiv, die Filmstärke der aktiven Schicht (insbesondere die Kanalbildungszone) des Strom-Steuerungs-TFT 202 dünner zu wählen (vorzugsweise 20 bis 50 nm, besser noch zwischen 30 und 35 nm). Der auf diese Weise reduzierte Stromflusswert bewirkt auch einen gewünschten Effekt für den wichtigen Schalt-TFT 201.
  • Als nächstes bezeichnet die Referenzziffer 41 einen ersten Passivierungsfilm, dessen Filmstärke zwischen 200 und 500 nm (vorzugsweise 300 bis 400 nm) liegen sollte. Ein Silizium enthaltender Isolierfilm (ein Siliziumnitridoxid-Film oder ein Siliziumnitrid- Film ist hier vorzuziehen) kann als Material für den ersten Passivierungsfilm 41 eingesetzt werden, der auch die Rolle des Schutzes des gebildeten TFT übernimmt. Bewegliche Ionen wie etwa alkalische Metalle sind häufig in einer EL-Schicht enthalten, die als letztes auf des TFT aufgebracht wird, und der erste Passivierungsfilm 41 arbeitet als Schutzfilm, so dass die beweglichen Ionen nicht in den TFT eintreten können.
  • Indem man dem ersten Passivierungsfilm 41 eine Wärmestrahlungswirkung gibt, ist er darüber hinaus effektiv in der Verhinderung eines Wärmeverlusts der EL-Schicht und des TFT. Die Folgenden können als Materialien mit einer Wärmestrahlungswirkung gelten: ein Isolierfilm, der mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe bestehend aus B (Bor), C (Kohlenstoff) und N (Stickstoff) gewählt wird, und mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Al (Aluminium), Si (Silizium) und P (Phosphor) gewählt wird.
  • Es ist zum Beispiel möglich, ein Nitrid des Aluminiums, typisiert als Aluminiumnitrid (AlxNy), ein Karbid des Siliziums, typisiert als Siliziumkarbid (SixCy), ein Nitrid des Siliziums, typisiert als Siliziumnitrid (SixNy), ein Nitrid des Bors, typisiert als Bornitrid (BxNy) oder ein Phosphat des Bors, typisiert als Borphosphat (BxPy) zu verwenden. Ein Oxid des Aluminiums, typisiert als Aluminiumoxid (AlxOy) besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 20 Wm–1K, so dass es als eines der bevorzugten Materialien gilt. Diese Materialien besitzen nicht nur die vorangehenden Effekte, sondern auch den Effekt der Abweisung von Feuchtigkeit. Es ist anzumerken, dass in den vorhergehenden Materialien x und y jeweils für beliebige Ganzzahlen stehen.
  • Es ist anzumerken, dass es ebenfalls möglich ist, die oben genannte Zusammensetzung mit einem anderen Element zu kombinieren. Es ist zum Beispiel möglich, ein Aluminiumnitridoxid, bezeichnet mit AlNxOy, zu verwenden, indem Stickstoff dem Aluminiumoxid beigemengt wird. Dieses Material hat ebenso den Effekt, das Eindringen von Feuchtigkeit oder Alkalimetallen zusätzlich zur Wärmestrahlungswirkung zu verhindern. Es ist anzumerken, dass im oben genannten Aluminiumnitridoxid x und y jeweils für beliebige Ganzzahlen stehen.
  • Außerdem ist es möglich, die Materialien zu verwenden, die in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. Sho 62-90260 offen gelegt werden. Das bedeutet, dass es ebenfalls möglich ist, Isolierfilme zu verwenden, die Si, Al, N, O oder M (M steht für mindestens eine Art von seltenem Erdmetall, vorzugsweise eines aus der Gruppe Ce (Zer), Yb (Ytterbium), Sm (Samarium), Er (Erbium), Y (Yttrium), La (Lanthan), Gd (Gadolinium), Dy (Dysprosium) und Nd (Neodym)) enthalten. Diese Materialien besitzen ebenfalls den Effekt, das Eindringen von Feuchtigkeit oder Alkalimetallen zusätzlich zur Wärmestrahlungswirkung zu verhindern.
  • Außerdem ist es ebenfalls möglich, einen Karbonfilm, der mindestens einen Diamant-Dünnfilm oder einen amorphen Karbonfilm (besonders ein Film, der Charakteristiken besitzt, die nahe am Diamanten liegen, so genanntes diamantähnliches Karbon oder Ähnliches) enthält, zu verwenden. Diese besitzen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und sind sehr effektiv als Wärmestrahlungsschicht.
  • Es ist anzumerken, dass der erste Passivierungsfilm 41, obwohl seine primäre Zielsetzung der Schutz des TFT gegen Alkalimetalle oder Ähnliches ist, die Wirkung nicht stören darf. Obwohl ein dünner Film aus Material, das die vorspringende Wärmestrahlungswirkung besitzt, alleine verwendet werden kann, ist es deshalb günstig, den dünnen Film und einen Isolierfilm (üblicherweise ein Siliziumnitridfilm (SixNy) oder ein Siliziumnitridoxidfilm (SiOxNy) übereinander zu legen. Es ist anzumerken, dass in den oben genannten Siliziumnitridfilm oder Siliziumnitridoxidfilm x und y jeweils für beliebige Ganzzahlen stehen.
  • Ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm (auch als Egalisierungsfilm bezeichnet) wird auf dem ersten Passivierungsfilm 41 gebildet, und ein Egalisieren einer Stufe wird wegen des TFT durchgeführt. Vorzugsweise wird ein organischer Harzfilm als zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 42 verwendet, wobei Materialien wie Polyimid, Polyamid, Acryl und BCB (Benzocyklobuten) verwendet werden können. Ebenso kann ein anorganischer Film verwendet werden, natürlich vorausgesetzt, er ist zur ausreichenden Egalisierung fähig.
  • Darüber hinaus bezeichnet die Referenzziffer 43 eine Pixelelektrode, die aus einem Material besteht, dessen Hauptbestandteil Aluminium (Aluminiumanteil zwischen 50 und 99,9%) ist, und auf deren Oberfläche vorspringende Abschnitte ausgebildet sind. Die Referenzziffer 44 bezeichnet eine Kathode, die aus einem metallischen Film besteht, der ein alkalisches Metall oder ein alkalisches Erdmetall enthält. Die Kathode 44 ist so geformt, dass sie die vorspringenden Abschnitte der Pixelelektrode 43 an diesem Punkt nachzeichnet und daher die vorspringenden Abschnitte 45 auch in der Oberfläche der Kathode 44 gebildet werden.
  • Ein Aluminiumfilm, der zwischen 0,1 und 6.0 Gewichtsprozenten (vorzugsweise zwischen 0,5 und 2,0 Gewichtsprozenten) von entweder Silizium (Si), Nickel (Ni) oder Kupfer (Cu) enthält, kann als Pixelelektrode 43 verwendet werden.
  • Für die Kathode 44 wird ein Material, das eine geringe Austrittsarbeit hat, und das Magnesium (Mg), Lithium (Li) oder Kalzium (Ca) enthält, verwendet. Vorzugsweise wird eine Elektrode aus MgAg (Materialien Mg und Ag im Mischungsverhältnis Mg: Ag = 10 1) verwendet. Zusätzlich kann eine MgAg/Al -Elektrode, eine Li/Al -Elektrode und eine LiF/Al -Elektrode spezifiziert werden.
  • Die vorspringenden Abschnitte 45 werden nun im Detail erklärt. Eine erweiterte Ansicht einer Zone mit der Referenzziffer 204 in 1 wird in der Explosionsdarstellung in 2 gezeigt. Bezeichnet man den Abstand (Neigung) zwischen den vorspringenden Abschnitten als X, ist es vorteilhaft – wie in 2 gezeigt wird, X auf 0,05 bis 1 µm (stärker vorzuziehen ist ein Wert zwischen 0,3 und 0,8 µm) zu setzen. In anderen Worten wird durch das Setzen der Neigung der vorspringenden Abschnitte 45 auf den annähernd gleichen Wert wie die Wellenlänge des sichtbaren Lichts erreicht, dass diffuse Reflektion (unregelmäßige Reflektion) effektiv stattfinden kann.
  • Wenn die vorspringenden Abschnitte 45 wie in 2 gezeigt in Bergformen ausgebildet sind, ist es darüber hinaus vorteilhaft, den Winkel ⊝, der aus einer parallelen Linie zur Substratoberfläche (der Oberfläche des Substrats, auf dem die dünnen Filme aufgebracht werden) und den vorspringenden Abschnitten 45 gebildet wird, auf ⊝ = 30 bis 70° (vorzugsweise zwischen 50 und 60°) zu setzen.
  • Zusätzlich wird eine EL-Schicht 46 auf der Kathode 44 gebildet, die die vorspringenden Abschnitte 45 besitzt. Die EL-Schicht 46 wird unter Nutzung bekannter Materialien und Strukturen gebildet. Die EL-Schicht kann nämlich lediglich aus einer Licht emittierenden Schicht bestehen, kann aber auch aus einer Struktur mit einer Defektelektronenschicht und einer Licht emittierenden Schicht bestehen oder aus einer Struktur mit einer Defektelektronenschicht, einer Licht emittierenden Schicht und einer Elektronentransport-Schicht bestehen.
  • Darüber hinaus kann das Material der EL-Schicht 46 Material mit geringem Molekulargewicht oder mit hohem Molekulargewicht (polymer) sein. Jedoch ist es effektiv, ein Material mit hohem Molekulargewicht zu verwenden, das durch eine leichte Methode der Filmaufbringung wie Spin-Coating gebildet werden kann.
  • Die Struktur in 1 ist ein Beispiel für den Fall der Anwendung eines Monochrom-Lichtemitter-Systems, in dem eine Art von EL-Element entsprechend einer Farbe aus RGB aufgebaut wird. Obwohl 2 nur ein Pixel zeigt, wird eine Vielzahl von Pixel mit der gleichen Struktur in Matrixform im Pixelabschnitt angeordnet. Es ist anzumerken, dass ein allgemein bekanntes Material für die EL-Schicht entsprechend einer beliebigen Farbe des RGB-Bereichs eingesetzt werden kann.
  • Zusätzlich zu dem oben beschriebenen System kann die Farbanzeige realisiert werden durch die Anwendung eines Systems, in dem ein EL-Element, das weißes Licht emittiert, mit einem Farbfilter kombiniert wird, oder eines Systems, in dem ein EL-Element, das blaues oder blau-grünes Licht emittiert, mit einem fluoreszierenden Material (fluoreszierende Farbkonverterschicht: CCM) kombiniert wird, oder eines Systems, in dem EL-Elemente entsprechend RGB gestapelt werden, oder Ähnliche. Natürlich ist es auch möglich, eine Schwarz-Weiß-Anzeige zu machen, indem eine EL-Schicht, die weißes Licht emittiert, in einer einzigen Schicht geformt wird.
  • Eine Anode 47 aus einer transparenten leitenden Folie und ein zweiter Passivierungsfilm 48 werden auf der EL-Schicht 46 gebildet. Es ist möglich, einen Verbundfilm aus Indiumoxid und Zinnoxid (bezeichnet als ITO-Film) oder einen Verbundfilm aus Indiumoxid und Zinkoxid als transparenten leitenden Film zu verwenden. Zinnoxid oder Zinkoxid können mit einem Gewichtsanteil von 5 bis 20% bezogen auf das Indiumoxid beigemischt werden. Darüber hinaus können natürlich die gleichen Materialien, die als erste Passivierungsschicht 41 verwendet werden, auch als zweite Passivierungsschicht 48 eingesetzt werden.
  • Die EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform umfasst ein Pixel mit einer Struktur wie in 1 und TFTs mit unterschiedlichen Strukturen entsprechend der Funktionen, die im Pixel eingerichtet werden. Dadurch ist es möglich, einen Schalt-TFT zu bilden, der einen ausreichend niederen Ausschalt-Stromwert besitzt und einen Strom-Steuerungs-TFT, der stark gegen Hot-Carrier-Injektion im gleichen Pixel wirkt, und es ist möglich, eine EL-Anzeigevorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit und aktivierter exzellenter Bildwiedergabe (bei hoher Betriebsleistung) zu erreichen.
  • Ausführungsform nach Verfahren 2
  • Ein Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung in einer einfachen Matrix-EL-Anzeigevorrichtung wird in 16 in der Ausführungsform der Art 2 dargestellt. In 16 bezeichnet die Referenznummer 1601 ein Substrat, bezeichnen die Referenznummern 1602a Aluminiumfilme mit Silizium-Anteilen und 1602b Kathoden aus Lithiumfluoridfilm, die nacheinander auf den Aluminiumfilmen 1602a aufgebracht werden. Die Elektroden 1602, die aus diesen Filmen in Kaschierung zusammengesetzt sind, werden auf einer Linie in einer Streifenform gebildet. Die Elektroden 1602 werden hier als erste Elektroden bezeichnet.
  • In der Ausführungsform der Art 2 werden die Aluminiumfilme 1602a so aufgetragen, dass sie vorspringende Abschnitte in ihren Oberflächen aufgrund der Schritte bei der Filmaufbringung haben, und die vorspringenden Abschnitte 1603 werden in der Oberfläche der Lithiumfluoridfilm-Elektroden 1602b entlang der vorspringenden Abschnitte, die im Grundierungs-Aluminiumfilm 1602a gebildet werden, geformt.
  • Eine EL-Schicht 1604 wird aus einem organischen Material mit niedrigem oder hohem Molekulargewicht auf den Elektroden 1602 geformt, und eine Vielzahl von Anoden 1605 aus transparenten leitenden Filmen wird auf der EL-Schicht 1604 ausgeformt. Die Anoden 1605 werden hier als zweite Elektroden bezeichnet.
  • Aus den ersten Elektroden 1602 und den zweiten Elektroden 1605 wird so eine Matrix gebildet, und die EL-Elemente werden in den überschneidenden Abschnitten aus den ersten Elektroden (Kathoden), der EL-Schicht und den zweiten Elektroden (Anoden) gebildet. Eine festgelegte Spannung wird dann an die ersten Elektroden 1602 und die zweiten Elektroden 1605 angelegt, und dann wird die EL-Schicht dazu veranlasst, Licht auszusenden.
  • In Abschnitten, die kein Licht aussenden, ist die Oberfläche der Kathoden 1602b dort sichtbar, aber externes Licht wird wegen der vorspringenden Abschnitte 1603 diffus (unregelmäßig) reflektiert, und deshalb werden das Gesicht des Betrachters und der Hintergrund nicht reflektiert. In anderen Worten ist es also nicht notwendig, einen elliptischen Film oder Ähnliches zu verwenden, und deshalb ist es möglich, die Herstellungskosten der EL-Anzeigevorrichtung zu reduzieren.
  • Ausführungsform 1
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung der 4A bis 6C erklärt. Ein Verfahren zur simultanen Herstellung eines Pixelabschnitts und TFTs eines Treiberschaltabschnitts, die am Rand des Pixelabschnitts gebildet werden, wird hier erläutert. Es ist anzumerken, dass zur Vereinfachung der Erklärung ein CMOS-Schaltkreis als Basis für die Treiberschaltungen gezeigt wird.
  • Als erstes wird wie in 4A gezeigt ein Grundfilm 301 mit einer Stärke von 300 nm auf ein Glas-Trägermaterial 300 aufgetragen. Als Grundfilm 301 werden in der Ausführungsform 1 oxidierte Siliziumnitridfilme geschichtet. Es ist zweckmäßig, die Stickstoffkonzentration im Film, der das Glassubstrat kontaktiert, auf zwischen 10 und 25 Gewichts % einzustellen.
  • Außerdem ist es effektiv, als Teil des Grundfilms 301 einen Isolierfilm aus einem Material ähnlich dem des ersten Passivierungsfilms 41 – wie in 2 gezeigt – vorzusehen. Der Strom-Steuerungs-TFT tendiert dazu, Wärme zu erzeugen, da es einen starken Strom fließen lässt, und es ist effektiv, einen Isolierfilm mit einer Wärme abstrahlenden Wirkung so nahe am Entstehungsort wie möglich vorzusehen.
  • Als nächstes wird ein amorpher Siliziumfilm (in den Abbildungen nicht gezeigt) mit einer Stärke von 50 nm auf den Grundfilm 301 mittels eines verbreiteten Aufbringungsverfahrens aufgetragen. Es ist anzumerken, dass es nicht zwingend ist, sich auf einen amorphen Siliziumfilm zu beschränken, und ein anderer Film kann aufgebracht werden, vorausgesetzt, es ist ein Halbleiterfilm mit amorpher Struktur (einschließlich eines mikrokristallinen Halbleiterfilms). Außerdem kann auch ein Verbund-Halbleiterfilm mit einer amorphen Struktur, wie etwa ein amorpher Silizium-Germanium-Film verwendet werden. Darüber hinaus kann die Stärke des Films zwischen 20 und 100 nm gewählt werden.
  • Der amorphe Siliziumfilm wird mit einem verbreiteten Verfahren kristallisiert und bildet dann einen kristallinen Siliziumfilm 302 (auch als polykristalliner Siliziumfilm oder als Polysiliziumfilm bezeichnet). Als verbreitete Kristallisierungsverfahren gelten thermische Kristallisation unter Verwendung eines elektrischen Ofens, Laserglühkristallisation unter Verwendung eines Lasers und die Leuchtenglühkristallisation unter Verwendung einer Infrarotlampe. In der Ausführungsform 1 wird die Kristallisation unter Verwendung eines Excimerlasers durchgeführt, der XeCl-Gas verwendet.
  • Es ist anzumerken, dass in der Ausführungsform 1 ein Excimerlaserlicht des Typs der Impulsausgabe, das in einer linearen Form ausgebildet wird, angewendet wird, wobei jedoch auch rechtwinklige Formen, ebenso wie kontinuumemittiertes Argonlaserlicht und kontinuumemittiertes Excimerlaserlicht verwendet werden können.
  • Obwohl in der Ausführungsform 1 der kristalline Siliziumfilm als aktive Schicht des TFT verwendet wird, ist es ebenso möglich, einen amorphen Siliziumfilm zu verwenden. Um jedoch den Öffnungsgrad eines Pixels zu erhöhen, indem eine Fläche des Strom-Steuerungs-TFTs so klein wie möglich gemacht wird, ist es von Vorteil, einen kristallinen Siliziumfilm zu verwenden, durch den ein Strom leicht fließen kann.
  • Es ist anzumerken, dass es effektiv ist, die aktive Schicht des Schalt-TFT, in dem die Notwendigkeit besteht den Ausschaltstrom zu reduzieren, durch den amorphen Siliziumfilm zu bilden und die aktive Schicht des Strom-Steuerungs-TFT durch den kristallinen Siliziumfilm zu bilden. Elektrischer Strom kann wegen der niedrigen Trägerbeweglichkeit nur mit Schwierigkeiten durch den amorphen Siliziumfilm fließen, und deshalb kann der Ausschaltstrom nicht leicht durchfließen. In anderen Worten können die meisten Vorteile realisiert werden, indem sowohl der amorphe Siliziumfilm, durch den Strom nicht leicht fließen kann, als auch der kristalline Siliziumfilm, durch den Strom leicht fließen kann, verwendet werden.
  • Wie in 4B gezeigt wird als nächstes ein Schutzfilm 303, der ein Siliziumoxidfilm ist, in einer Stärke von 130 nm auf den kristallinen Siliziumfilm 302 aufgebracht. Diese Schichtstärke kann innerhalb des Intervalls von 100 bis 200 nm (vorzugsweise zwischen 130 und 170 nm) gewählt werden. Darüber hinaus können auch andere Filme verwendet werden, vorausgesetzt sie sind Isolierfilme mit Siliziumanteilen. Der Schutzfilm 303 wird aufgebracht, damit der kristalline Siliziumfilm nicht direkt mit dem Plasma in Berührung kommt, während eine Störstelle hinzugefügt wird, so dass es möglich wird, eine feine Regelung der Konzentration der Störstelle zu erhalten.
  • Dann werden auf dem Schutzfilm 303 Schutzmasken 304a und 304b gebildet, und ein Störstellen-Element, das eine n-Leitfähigkeit abgibt (im Weiteren als n-Störelement bezeichnet), wird hinzugefügt. Es ist anzumerken, dass Elemente, die zur Gruppe 15 der Periodentafel gehören, allgemein als n-Störelement verwendet werden, und üblicherweise können dafür Phosphor oder Arsen benutzt werden. Es ist anzumerken, dass ein Verfahren zur Plasmadotierung angewandt wird, indem Phosphorwasserstoff (PH3) ohne Massentrennung plasmaaktiviert wird, und Phosphor in der Ausführungsform 1 in einer Konzentration von 1 × 1018 Atomen/cm3 zugegeben wird. Ein Verfahren zur Ionen-Einpflanzung, in der eine Massentrennung durchgeführt wird, kann natürlich auch verwendet werden.
  • Die Dosierungsmenge ist so reguliert, dass das n-Störelement in den n-Störzonen 305 und 306 enthalten ist, und so durch diesen Prozess bei einer Konzentration von 2 × 1016 bis 5 × 1019 Atomen/cm3 (üblicherweise zwischen 5 × 1017 und 5 × 1018 Atomen/cm3) geformt wird.
  • Wie in 4C gezeigt wird als nächstes der Schutzfilm 303 entfernt, und die Aktivierung der hinzugefügten Elemente der Periodentabellengruppe 15 wird durchgeführt. Eine verbreitete Technik zur Aktivierung kann als Mittel zur Aktivierung benützt werden, in der Ausführungsform 1 erfolgt diese über die Bestrahlung mit Excimerlaserlicht. Ein Excimerlaserlicht des Typs der Impulsausgabe und ein kontinuumemittiertes Excimerlaserlicht können natürlich beide verwendet werde, und es ist nicht notwendig, irgendwelche Beschränkungen für die Verwendung von Excimerlaserlicht aufzustellen. Das Ziel ist die Aktivierung des zugefügten Störelements, und es ist vorzuziehen, dass die Bestrahlung auf einem Energieniveau erfolgt, auf dem der kristalline Siliziumfilm nicht schmilzt. Es ist anzumerken, dass die Laserbestrahlung stattdessen auch mit dem (aufgebrachten) Schutzfilm 303 durchgeführt werden kann.
  • Die Aktivierung durch Wärmebehandlung kann auch zusammen mit der Aktivierung des Störelements durch Laserlicht erfolgen. Wenn die Aktivierung durch Wärmebehandlung erfolgt, ist es sinnvoll, die Wärmebehandlung unter Berücksichtigung der Wärmebeständigkeit des Substrats bei 450 bis 550° C durchzuführen.
  • Randabschnitte der n-Störzonen 305 und 306, das heißt, Randabschnitte (Verbindungsabschnitte) davon mit Zonen, die in der Umgebung der n-Störzonen 305 und 306 liegen und nicht von dem Störelement betroffen sind, werden von diesem Prozess aufgezeichnet. Das bedeutet, dass zu dem Zeitpunkt, wenn die TFTs später komplettiert sind, äußerst gute Verbindungen zwischen den LDD-Zonen und den Kanalbildungszonen gebildet werden können.
  • Wie in 4D gezeigt werden als nächstes nicht benötigte Abschnitte des kristallinen Siliziumfilms entfernt, und es werden Halbleiterfilme in Inselform 307 bis 310 (hier im Weiteren als aktive Schicht bezeichnet) gebildet.
  • Dann wird – wie in 4E gezeigt – ein Gate-isolierender Film 311 geformt, der die aktiven Schichten 307 bis 310 bedeckt. Als Gate-isolierender Film 311 kann jeder Isolierfilm mit Siliziumanteilen und mit einer Stärke zwischen 10 und 200 nm, vorzugsweise zwischen 50 und 150 nm, verwendet werden. Eine Einzelschicht- oder eine Verbundschichten-Struktur kann eingesetzt werden. In der Ausführungsform 1 wird ein 100 nm starker oxidierter Siliziumnitridfilm verwendet.
  • Als nächstes wird ein leitender Film mit einer Stärke von 200 bis 400 nm aufgebracht und gerastert, wobei die Gate-Elektroden 312 bis 316 gebildet werden. Leitende Einzelschichtfilme können zu Gate-Elektroden 312 bis 316 geformt werden, und wenn benötigt, ist die Bildung eines Laminierfilms mit zwei oder drei Schichten vorzuziehen. Alle verbreiteten leitenden Filme können als Gate-Elektroden-Material verwendet werden.
  • Üblicherweise ist es möglich, einen Film aus einem Element der Auswahl aus Tantal (Ta), Titan (Ti), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Chrom (Cr) und Silizium (Si), einen Film aus dem Nitrid eines oben genannten Elements (üblicherweise einen Tantalnitridfilm, einen Wolframnitridfilm oder einen Titannitridfilm), einen Legierungsfilm aus einer Kombination von oben genannten Elementen (üblicherweise eine Mo-W-Legierung, eine Mo-Ta-Legierung) oder einen Film aus dem Silikat eines oben genannten Elements (üblicherweise einen Wolframsilikatfilm, einen Titansilikatfilm) zu verwenden. Natürlich können die Filme als Einzelschicht oder als Verbundschicht verwendet werden.
  • In dieser Ausführungsform wird ein geschichteter Film aus einem Wolframnitridfilm (WN) mit einer Stärke von 50 nm und einem Wolframfilm (W) mit einer Stärke von 350 nm verwendet. Diese können mit einem Sputter-Verfahren aufgebracht werden. Wenn ein Edelgas wie Xe, Ne oder ähnliches als Zerstäubungsgas hinzugefügt wird, kann das Abblättern des Films aufgrund der Belastung verhindert werden.
  • Die Gate-Elektroden 313 und 316 werden zu diesem Zeitpunkt so geformt, dass sie sich mit einem entsprechenden Abschnitt der n-Störzonen 305 und 306 überlappen und dabei den Gate-isolierenden Film 311 von beiden Seiten abdecken. Dieser überlappende Abschnitt wird später zu einer LDD-Zone, die mit der Gate-Elektrode überlappt.
  • Wie in 5A gezeigt wird als nächstes ein n-Störelement (in der Ausführungsform 1 wird Phosphor verwendet) in einer selbstausrichtenden Weise mit den Gate-Elektroden 312 bis 316 als Masken zugegeben. Die Zugabe wird so gesteuert, dass Phosphor zu den Störzonen 317 bis 323 mit einer Konzentration von 1/10 bis zu 1/2 der Konzentration in den Störzonen 305 und 306 (üblicherweise zwischen 1/4 und 1/3) zugegeben wird. Insbesondere ist eine Konzentration von 1 × 1016 bis 5 × 1018 Atomen/cm3 (üblicherweise 3 × 1017 bis 3 × 1018 Atomen/cm3) vorzuziehen.
  • Wie in 5B gezeigt werden als nächstes die Abweisungsmasken 324a bis 324d in einer Form, die die Gate-Elektroden etc. bedeckt, gebildet, und ein n-Störelement (in der Ausführungsform 1 wird Phosphor verwendet) wird hinzugefügt, das die Störzonen 325 bis 331 mit einer hohen Konzentration von Phosphor ausbildet. Es erfolgt auch eine Ionendotierung unter Verwendung von Phosphorwasserstoff (PH3), die so gesteuert wird, dass die Phosphorkonzentration in diesen Zonen zwischen 1 × 1020 und 1 × 1021 Atomen/cm3 (üblicherweise zwischen 2 × 1020 und 5 × 1021 Atomen/cm3) liegt.
  • Eine Source-Zone oder eine Drain-Zone des n-Kanal-TFT wird durch diesen Prozess geformt, und im Schalt-TFT bleibt ein Abschnitt der n-Störzonen 320 bis 322, die im Prozess aus 5A gebildet wurden, erhalten. Diese Restzonen entsprechen den LDD-Zonen 15a bis 15d des Schalt-TFT in 1.
  • Wie in 5C gezeigt werden als nächstes die Masken 324a bis 324d entfernt, und es wird eine neue Schutzmaske 332 gebildet. Ein p-Störelement (in Ausführungsform 1 wird Bor verwendet) wird dann zugefügt, wobei es die Störzonen 333 und 334 mit einer hohen Bor-Konzentration bildet. Für die Ausbildung der Störzonen 333 und 334 wird hier Bor in einer Konzentration von 3 × 1020 bis 3 × 1021 Atomen/cm3 (üblicherweise zwischen 5 × 1020 und 1 × 1021 Atomen/cm3) durch eine Ionendotierung mit Diboran (B2H6) hinzugefügt.
  • Es ist anzumerken, dass bereits Phosphor in den Störzonen 333 und 334 in einer Konzentration von 1 × 1020 bis 1 × 1021 Atomen/cm3 hinzugefügt wurde, aber nun Bor hier in einer mindestens dreifachen Konzentration des Phosphors zugefügt wird. Deshalb invertieren die bereits vollständig ausgebildeten n-Störzonen zum p-Typ und funktionieren als p-Störzonen.
  • Nach der Entfernung der Schutzmaske 332 wird ein Isolierfilm 335 (Schutzfilm) für den Schutz des Gates aufgebracht. Der Isolierfilm 335 wird geformt, um ein Ansteigen des Widerstandswerts der Gate-Elektrode aufgrund einer Oxidation während der Wärmebehandlung, die als nächstes erfolgt, zu verhindern. Als Isolierfilm 335 kann ein 50 bis 300 nm (üblicherweise zwischen 100 und 200 nm) starker Isolierfilm mit Siliziumanteilen aufgebracht werden. (Siehe 5D)
  • Als nächstes werden die Störzonen vom n-Typ und vom p-Typ, die der aktiven Schicht in verschiedenen Konzentration zugefügt wurden, aktiviert. Ofentempern, Lasertempern, Lampentempern oder eine Kombination dieser Prozesse können als Mittel der Aktivierung verwendet werden. In der Ausführungsform 1 erfolgt eine Wärmebehandlung (Ofentempern) über 4 Stunden bei 550 °C in einer Stickstoffatmosphäre in einem elektrischen Ofen.
  • Wie in 6A gezeigt wird als nächstes ein erster Zwischenschicht-Isolierfilm 336 ausgebildet. Ein in einfacher Schicht aufgebrachter Isolierfilm mit Siliziumanteilen wird als erster Zwischenschicht-Isolierfilm 336 verwendet, indem ein Kaschierfilm dazwischen eingebunden wird. Darüber hinaus kann eine Filmstärke zwischen 400 nm und 1,5 mm verwendet werden. Eine Kaschierungsstruktur eines 800 nm starken Siliziumoxidfilms auf einem 200 nm starken oxidierten Siliziumnitridfilm wird in der Ausführungsform 1 verwendet.
  • Zusätzlich erfolgt eine Wärmebehandlung während 1 bis 12 Stunden bei 300 bis 450 °C durch Hydrierung in einer Umgebung, die zwischen 3 und 100% Wasserstoff enthält. Dies ist ein Prozess zum hydrogenen Abschluss von freien Bindungen im Halbleiterfilm durch Wasserstoff, der thermisch aktiviert wird. Plasma-Hydrierung (unter Verwendung von Wasserstoff, der durch Plasma aktiviert wird) kann als weiteres Mittel zur Hydrierung durchgeführt werden.
  • Es ist anzumerken, dass der Schritt der Hydrierung auch während der Bildung des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 336 eingefügt werden kann. Der Hydrierprozess kann nämlich wie oben beschrieben nach der Bildung des 200 nm starken oxidierten Siliziumnitridfilms durchgeführt, und erst danach der 800 nm starke Siliziumoxidfilm aufgebracht werden.
  • Als nächstes wird eine Kontaktöffnung im ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 336 hergestellt, und die Quellen-Verdrahtungen 337 bis 340 und die Senken-Verdrahtungen 341 bis 343 werden gebildet. In dieser Ausführungsform wird diese Elektrode aus einem Verbundfilm mit einer Drei-Schichten-Struktur gebildet, worin ein Titanfilm mit einer Stärke von 100 nm, ein Aluminiumfilm mit Titananteilen und einer Stärke von 300 nm und ein Titanfilm mit einer Stärke von 150 nm mit einem Sputter-Verfahren kontinuierlich ausgebildet werden. Natürlich können auch andere leitende Filme verwendet werden.
  • Als nächstes wird ein erster Passivierungsfilm 344 mit einer Stärke von 50 bis 500 nm (üblicherweise zwischen 200 und 300 nm) aufgebracht. Als erster Passivierungsfilm 344 wird in der Ausführungsform 1 ein 300 nm starker oxidierter Siliziumnitridfilm aufgebracht. Dieser kann auch durch einen Siliziumnitridfilm ersetzt werden. Es ist natürlich möglich, die gleichen Materialien wie die für den ersten Passivierungsfilm 41 aus 1 zu verwenden.
  • Es ist anzumerken, dass es effektiv ist, den Plasmaprozess, der ein Gas verwendet, das Wasserstoff wie etwa H2 oder NH3 etc. enthält, vor der Aufbringung des oxidierten Siliziumnitridfilms durchzuführen. Der Wasserstoff, der durch diesen Vorprozess aktiviert wird, gelangt zum ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 336, und die Filmqualität des ersten Passivierungsfilms 344 wird durch eine Wärmebehandlung verbessert. Zur selben Zeit breitet sich der Wasserstoff, der am ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 336 zugegeben wurde, auf die untere Seite aus, und die aktiven Schichten können effektiv hydriert werden.
  • Wie in 6B gezeigt wird als nächstes ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 345 aus organischem Harz aufgebracht. Als organisches Harz kann Polyimid, Polyamid, Acryl, BCB (Benzozyklobuten) oder Ähnliche verwendet werden. Da der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 345 vorrangig zum Glätten verwendet wird, ist speziell Acryl mit seinen ausgezeichneten Glättungseigenschaften vorzuziehen. In dieser Ausführungsform wird ein acrylischer Film in einer Stärke aufgebracht, die ausreicht, einen vorspringenden Abschnitt, der durch TFTs gebildet wird, zu planieren. Es ist zweckmäßig, die Stärke von 1 bis 5 µm (besser noch 2 bis 4 µm) zu wählen.
  • Als nächstes werden der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 345 und der erste Passivierungsfilm 344 geätzt, wobei eine Kontaktöffnung ausgebildet wird, die die Drain-Verdrahtung 343 erreicht, und es wird eine Pixelelektrode 346 gebildet. Ein Aluminiumfilm mit einem Anteil von 1 Gewichts-% Si wird in Ausführungsform 1 als Pixelelektrode 346 verwendet. Es wird ein Aluminiumfilm mit vorspringenden Abschnitten in der Oberfläche aufgebracht, indem der Aluminiumfilm durch Aufsprühen bei einer Temperatur des Substrats von 50 bis 200 °C (vorzugsweise zwischen 70 und 150 °C) aufgetragen wird. Es ist anzumerken, dass dem Sprühgas auch Feuchtigkeit zwischen 0,1 und 5% zugefügt werden kann.
  • Die Pixelelektrode 346 mit vorspringenden Abschnitten in ihrer Oberfläche kann auf diese Weise gebildet werden. Die Muster der vorspringenden Abschnitte sind in diesem Fall unregelmäßig, das Ziel ist jedoch diffuse Reflektion (unregelmäßige Reflektion) des Lichts, und deshalb stellt die Unregelmäßigkeit nicht in erster Linie ein Problem dar.
  • Wenn es nötig ist, regelmäßige vorspringende Abschnitte zu bilden, wird die Oberfläche der Pixelelektrode mit einem Muster versehen und dann werden die vorspringenden Abschnitte geformt, oder es wird ein Mittel zum Prägen der Oberfläche des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 345, das erst die vorspringenden Abschnitte und dann die Pixelelektrode formt, eingesetzt. Wenn als Material für die Pixelelektrode 346 ein Material verwendet wird, das selektives Ätzen durch den Einsatz von Orientierungskennzeichen zulässt, können die vorspringenden Abschnitte darüber hinaus leicht gewonnen werden, indem eine Oberflächenbearbeitung durchgeführt wird, die ein Ätzmittel anwendet, um damit eine spezifisch ausgerichtete Oberfläche freizulegen. Techniken wie das Verfahren zur Vertiefungsstrukturierung einer Oberfläche aus Silizium sind als übliche Techniken zum selektiven Ätzen bekannt.
  • Als nächstes wird eine Kathode 347, die aus einer MgAg-Elektrode gebildet wird, mit einer Stärke von 120 nm geformt. Die Filmstärke kann zwischen 80 und 200 nm (üblicherweise zwischen 100 und 150 nm) gewählt werden. Wie in der Ausführungsform der Art 1 gezeigt kann darüber hinaus auch eine LiF/Al -Elektrode (ein Verbundfilm aus einem Lithiumfluoridfilm und einem Aluminiumfilm) verwendet werden. Auf alle Fälle ist es vorzuziehen, ein Material mit einer geringen Austrittsarbeit zu verwenden.
  • Die Kathode 347 wird entlang der vorspringenden Abschnitte gebildet, die diesmal in der Oberfläche der Pixelelektrode 346 geformt wurden, und deshalb besitzt auch die Kathode 347 vorspringende Abschnitte. Das Problem, dass das Gesicht eines Betrachters wie im konventionellen Beispiel gezeigt im Anzeigebereich reflektiert wird, ist ein Problem der Reflektion auf der Kathodenoberfläche, und durch die Bildung der vorspringenden Abschnitte in der Kathodenoberfläche und der Erzeugung diffuser Reflektion (unregelmäßige Reflektion) kann diese Art von Schwierigkeiten verhindert werden.
  • Eine EL-Schicht 348 wird als nächstes durch Verdampfung geformt. Als EL-Schicht in der Ausführungsform 1 wird eine Zwei-Schichten-Struktur einer Defektelektronen transportierenden Schicht und einer Emissionsschicht verwendet (in den Zeichnungen als einzelne Schicht dargestellt), es gibt jedoch auch Fälle, in denen eine Defektelektronen einspeisende Schicht, eine Elektronen einspeisende Schicht oder eine Elektronen transportierende Schicht geformt wird. Viele Beispiele dieser Art von Kombination sind bereits dokumentiert, und jede dieser Zusammensetzungen kann ebenfalls verwendet werden.
  • Darüber hinaus muss die Feuchtigkeitsabsetzung an der Schnittstelle zwischen der EL-Schicht 348 und der Kathode 347, besonders Sauerstoff, komplett vermieden werden. Das ist deshalb erforderlich, weil die EL-Schicht 348 leicht oxidiert und sich dann verschlechtert. Die Kathode 347 und die EL-Schicht 348 werden deshalb nacheinander unter Verwendung von Verdampfung ohne Unterbrechung des Vakuums gebildet. Speziell ein Tris-(8-Chinolinolat-) Aluminium (bezeichnet als Alq) wird zuerst mit einer Stärke von 50 nm als Emissionsschicht aufgebracht, und dann wird auf der Emissionsschicht eine 70 nm starke TPD (Triphenylamin-Derivat) als Defektelektronen transportierende Schicht aufgebracht. Auf diese Weise wird die Zwei-Schichten-Struktur einer Defektelektronen transportierenden Schicht 348 geformt.
  • Es ist anzumerken, dass ein Beispiel, wie eine EL-Schicht aus organischen Materialien mit niedrigem Molekulargewicht gebildet wird, in der Ausführungsform 1 dargestellt ist, aber es können auch organische Materialien mit hohem Molekulargewicht, ebenso kann eine Kombination aus beiden Arten verwendet werden. Darüber hinaus kann jede bekannte Struktur (Ein-Schicht- oder Verbundstruktur) ebenso als EL-Schichtstruktur verwendet werden.
  • Die Struktur in 6B wird so erreicht. Die EL-Schicht 348 ist in diesem Zustand freigelegt, und deshalb ist es wichtig, das Substrat in einer Atmosphäre, gefüllt mit einem Schutzgas wie Stickstoff oder einem Edelgas, anzuschütten. Das Substrat wird, ohne es der Atmosphäre auszusetzen, dann zu einem Sputter-Apparat transportiert, und es werden die Anoden 349 aus einem transparenten leitenden Film geformt. Die Filmstärke kann von 100 bis 200 nm gewählt werden.
  • Weit verbreitete Materialien wie etwa ITO (ein Verbund aus Indiumoxid und Zinnoxid) oder ein Verbund aus Indiumoxid und Zinkoxid können als transparenter leitender Film verwendet werden. Kalium kann ebenso zum Verbund aus Indiumoxid und Zinkoxid hinzugefügt werden.
  • Zusätzlich wird in der Ausführungsform 1 ein zweiter Passivierungsfilm 350 aus einem Isolierfilm mit Siliziumanteil auf den Anoden 349 gebildet. Auch der zweite Passivierungsfilm 350 wird vorzugsweise darauf folgend ohne eine Unterbrechung des Vakuums aufgetragen. Als zweiter Passivierungsfilm 350 wird in der Ausführungsform 1 ein 300 nm starker Siliziumnitridfilm aufgetragen.
  • Auf diese Weise wird eine aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung mit einer Struktur wie in 6C gezeigt vervollständigt. In der aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform wird ein TFT mit einer optimalen Struktur nicht nur im Pixelabschnitt, sondern auch im Treiberkreisabschnitt eingerichtet, so dass eine sehr hohe Zuverlässigkeit erreicht wird und das Betriebsverhalten verbessert werden kann.
  • Zuerst wird ein TFT mit einer Struktur zur Senkung der Hot-Carrier-Injektion so als n-Kanal-TFT 205 eines CMOS-Schaltkreises, der einen Treiberkreis bildet, eingesetzt, dass die sich daraus ergebende Gefahr eines Abfallens der Arbeitsgeschwindigkeit so weit wie möglich vermieden wird. Es ist anzumerken, dass der Treiberkreis hier ein Schieberegister, einen Puffer, einen Niveauwandler, einen Abtastkreis (Abtast- und Speicherschalkreis) und Ähnliches mehr umfasst. Im Fall der Anwendung eines digitalen Antriebs kann auch eine Signalwandlerschaltung wie etwa ein D/A-Konverter berücksichtigt werden.
  • Im Fall dieser Ausführungsform umfasst die aktive Schicht des n-Kanal-TFT 205 wie in 6C gezeigt eine Source-Zone 355, eine Drain-Zone 356, eine LDD-Zone 357 und eine Kanalbildungszone 358, wobei sich die LDD-Zone 357 mit der Gate-Elektrode 313 überlappt und dabei der Gate-Isolierfilm 311 dazwischen gelegt ist.
  • Die Bestrebung, die Arbeitsgeschwindigkeit nicht abfallen zu lassen, ist der Grund dafür, dass die LDD-Zone nur auf der Seite der Drain-Zone ausgebildet wird. In diesem n-Kanal-TFT 205 ist es nicht nötig, einem Ausschalt-Stromwert besonders viel Aufmerksamkeit zu widmen, eher sollte man der Arbeitsgeschwindigkeit den Vorrang geben. Daher ist es wünschenswert, dass sich die LDD-Zone komplett mit der Gate-Elektrode überlappt, um die Widerstandskomponente auf ein Minimum zu reduzieren. Das bedeutet, dass es vorzuziehen ist, den so genannten Versatz zu entfernen.
  • Darüber hinaus umfasst eine aktive Schicht eines p-Kanal-TFT 206 eines CMOS-Schaltkreises eine Source-Zone 359, eine Drain-Zone 360 und eine Kanalbildungszone 361, und es wird speziell keine LDD-Zone gebildet. Die Qualitätsminderungen aufgrund der Hot-Carrier-Injektion stellt für den p-Kanal-TFT selbst mit dieser Struktur kein großes Problem dar, es ist jedoch möglich, eine Gegenmaßnahme gegen Hot-Carrier zu ergreifen, indem eine LDD-Zone ähnlich der im n-Kanal-TFT geformt wird.
  • Es ist anzumerken, dass unter den Treiberkreisen der Abtastkreis eine wohl einzigartige Position im Vergleich zu den an deren Schaltkreisen dadurch einnimmt, dass ein großer elektrischer Strom in beiden Richtungen in der Kanalbildungszone fließt. Die Rollen der Source-Zone und der Drain-Zone werden nämlich vertauscht. Zusätzlich ist es nötig, der Wert des Ausschaltstroms so zu regeln, dass er so klein wie möglich ist, und aufgrund dieser Notwendigkeit ist es vorzuziehen, ein TFT mit Funktionen, die im Abtastkreis auf einem mittleren Niveau zwischen dem Schalt-TFT und dem Strom-Steuerungs-TFT liegen, zu verwenden. Wie in 10 gezeigt wird in der Ausführungsform 1 als Abtastkreis eine Kombination aus einem n-Kanal-TFT 207 und einem p-Kanal-TFT 208 verwendet.
  • Wie in 10 gezeigt überlappt sich im n-Kanal-TFT 207, der den Abtastkreis bildet, ein Abschnitt der LDD-Zonen 801a und 801b mit einer Gate-Elektrode 803 durch einen Gate-Isolierfilm 802. Dieser Effekt ist der gleiche wie jener, der bei der Erklärung des Strom-Steuerungs-TFT 202 genannt wurde, und im Fall des Abtastkreises ist die Tatsache, dass die LDD-Zonen 801a und 801b in einer Form gebildet werden, in der die Kanalbildungszone 804 zwischen ihnen liegt, der Punkt der Unterscheidung.
  • Wenn dann der Zustand von 6C vollständig erreicht ist, ist es vorzuziehen, eine Verpackung (Versiegelung) mit einem Gehäuseelement wie etwa ein Schutzfilm mit einer hohen Luftundurchlässigkeit und einer geringeren Gasabscheidung (Verbundfilm, mit UV-Strahlen gehärteter Harzfilm, etc.) oder ein Versiegelungsmaterial vorzusehen, um ein Ausgesetztsein an die Außenluft zu verhindern. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Innenseite des Versiegelungsteils erzeugt wird, wird eine Atmosphäre mit einem Inertgas oder ein Mittel zur Feuchtigkeitsabsorption (zum Beispiel Bariumoxid) im Innenraum eingerichtet und so die Zuverlässigkeit (Lebensdauer) der EL-Schicht verbessert.
  • Nachdem die Luftundurchlässigkeit durch Prozesse wie Verpacken erreicht ist, wird ein Anschlussstück (flexible gedruckte Schaltung: FPC) zum Anschluss eines Ausgangs, der vom Element oder Schaltkreis, die auf dem Substrat gebildet werden, zu einem externen Signalanschluss führt, angebracht, so dass das Produkt komplett ist. In der vorliegenden Spezifikation wird die EL-Anzeigevorrichtung, die in einen solchen Zustand gebracht ist, dass sie versandt werden kann, als EL-Modul bezeichnet.
  • Jetzt wird mit Bezug zur perspektivischen Ansicht in 7 die Struktur der aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführung beschrieben. Die aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführung wird aus einem Pixelabschnitt 602, einem Gateseitigen Treiberkreis 603, einem Source-seitigen Treiberkreis 604, die auf einem Trägermaterial aus Glas 601 aufgebracht sind, gebildet. Ein Schalt-TFT 605 eines Pixelabschnitts ist ein n-Kanal-TFT, und wird in einem Schnittpunkt einer Gate-Verdrahtung 606, die an den Gate-seitigen Treiberkreis 603 angeschlossen ist, und einer Source-Verdrahtung 607, die an den Source-seitigen Treiberkreis 604 angeschlossen ist, angebracht. Der Drain des Schalt-TFT 605 ist an das Gate eines Strom-Steuerungs-TFT 608 angeschlossen.
  • Zusätzlich ist die Source-Seite des Strom-Steuerungs-TFT 608 mit einer Stromnetzleitung 609 verbunden. In der Struktur dieser Ausführungsform ist die Stromnetzleitung 609 an den Strom-Steuerungs-TFT 608 angeschlossen, und der Drain des Strom-Steuerungs-TFT 608 ist mit einem EL-Element 610 verbunden.
  • Wenn der Strom-Steuerungs-TFT 608 ein n-Kanal-TFT ist, dann ist eine Kathode des EL-Elements 610 elektrisch mit dem Drain verbunden. Im Fall, dass ein p-Kanal-TFT als Strom-Steuerungs-TFT 608 verwendet wird, ist darüber hinaus eine Anode des EL-Elements 610 elektrisch mit dem Drain verbunden.
  • Die Zuleitungverdrahtungen (Anschlussverdrahtungen) 612 und 613 zur Übertragung von Signalen an die Treiberkreise und eine Zuleitungsverdrahtung 614 mit Verbindung zur Stromnetzleitung 609 sind in einem FPC 611 als externem Eingabe-Ausgabe-Gerät vorgesehen.
  • Ein Beispiel einer Schaltungsstruktur einer EL-Anzeigevorrichtung aus 7 wird in 8 dargestellt. Die EL-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform umfasst einen Sourceseitigen Treiberkreis 701, einen Gate-seitigen Treiberkreis (A) 707, einen Gate-seitigen Treiberkreis (B) 711 und einen Pixelabschnitt 706. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Spezifikation der Ausdruck „Treiberkreis" ein allgemein gehaltener Ausdruck ist, der den Source-seitigen Treiberkreis und den Gate-seitigen Treiberkreis umfasst.
  • Der Source-seitige Treiberkreis 701 wird mit einem Schieberegister 702, einem Niveauwandler 703, einem Puffer 704 und einem Abtastkreis (Abtast- und Speicherkreis) 705 ausgestattet. Der Gate-seitige Treiberkreis (A) 707 wird mit einem Schieberegister 708, einem Niveauwandler 709 und einem Puffer 710 ausgestattet. Der Gate-seitige Treiberkreis (B) 711 besitzt ebenfalls die gleiche Struktur.
  • Die Schieberegister 702 und 708 haben hier jeweils eine Treiberspannung von 5 bis 16 V (üblicherweise 10 V) angelegt, und die mit 205 in der 6C bezeichnete Struktur ist als n-Kanal-TFT in einem CMOS-Schaltkreis zur Bildung der Schaltung geeignet.
  • Für die Niveauwandler 703 und 709 wie auch für die Puffer 704 und 710 ist außerdem ähnlich dem Schieberegister der CMOS-Schaltkreis einschließlich des n-Kanal-TFT 205 aus 6C geeignet. Es ist anzumerken, dass es effektiv ist, die Gate-Verdrahtung in einer Multi-Gate-Struktur wie etwa einer Doppel-Gate-Struktur oder Tripel-Gate-Struktur auszulegen, um so die Zuverlässigkeit jedes Schaltkreises zu verbessern.
  • Da die Source-Zone und die Drain-Zone invertiert werden und die Absenkung eines Ausschaltstromwerts notwendig ist, ist daneben auch ein CMOS-Schaltkreis einschließlich des n-Kanal-TFT 207 aus 10 als Abtastkreis 705 geeignet.
  • Im Pixelabschnitt 706 sind Pixel mit einer Struktur wie in 1 gezeigt angeordnet.
  • Die vorhergehende Struktur kann durch die Herstellung von TFTs in Entsprechung zu den Herstellungsschritten, die in den 4 bis 6 dargestellt sind, leicht realisiert werden. Obwohl lediglich die Struktur des Pixelabschnitts und der Treiberkreis dargestellt werden, ist es in dieser Ausführungsform, wenn die Herstellungsschritte dieser Ausführungsform angewendet werden, möglich, einen logischen Schaltkreis – anders als der Treiberkreis, wie etwa einen Signaltrennungsschaltkreis, einen D/A-Konverterkreis, einen Operationsverstärkerkreis, einen Gammakorrektur Schaltkreis oder ähnliche auf dem gleichen Trägermaterial zu bilden, und es ist darüber hinaus ist es vorstellbar, dass auch ein Speicherabschnitt, ein Mikroprozessor oder Ähnliches geformt werden kann.
  • Ferner wird ein EL-Modul dieser Ausführungsform einschließlich eines Gehäuseelements ebenso mit Bezug auf die 11A und 11B beschrieben. Es ist anzumerken, dass Referenznummern, die in den 7 und 8 verwendet wurden, dort wo es notwendig erscheint, angegeben werden.
  • Ein Pixelabschnitt 1101, ein Source-seitiger Treiberkreis 1102 und ein Gate-seitiger Treiberkreis 1103 werden auf einem Trägermaterial 1100 (einschließlich eines Unterfilms unter einem TFT) aufgebracht. Verschiedene Verdrahtungsleitungen führen von den jeweiligen Treiberkreisen zu einem FPC 611 durch die Eingangs-Ausgangs-Leitungen 612 bis 614 und werden an externe Geräte angeschlossen.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird ein Versiegelungsmaterial 1104 so aufgebracht, dass zumindest der Pixelabschnitt, aber besser noch die Treiberkreise und der Pixelabschnitt umschlossen sind. Es ist anzumerken, dass ein Material in Plattenform, das einen konkaven Abschnitt enthält, um damit den Bauteilabschnitt zu umschließen, ebenfalls als Versiegelungsmaterial 1104 verwendet werden kann, und dass auch ein UV-gehärteter Harz in Blattform verwendet werden kann. Wird eine Metallplatte mit einem konkaven Abschnitt als Versiegelungsmaterial 1104 verwendet, um damit den Bauteilabschnitt zu umschließen, wird das Versiegelungsmaterial 1104 auf dem Trägermaterial 1100 mit einem Kleber 1105 fixiert, wobei ein luftdichter Raum zwischen dem Versiegelungsmaterial 1104 und dem Trägermaterial 1100 gebildet wird. Das EL-Element ist an diesem Punkt in einem Zustand, in dem es komplett in einem luftdichten Raum eingeschlossen und damit vollständig von der Atmosphäre abgeschnitten ist.
  • Ein Material in Plattenform wie etwa amorphes Glas (etwa Bor-Silikat-Glas und Quarz), Kristallglas und Keramikglas kann als Versiegelungsmaterial 1104 verwendet werden, ebenso können ein organischer Harz (etwa ein Acrylharz, ein Styrenharz, ein Polykarbonharz oder ein Epoxyharz) und ein Silikonharz verwendet werden. Welches auch immer verwendet wird, das Versiegelungsmaterial 1104 muss transparent sein, wenn eine EL-Anzeigevorrichtung wie in Ausführungsform 1 mit einem Trägermaterial, das Licht auf der Reflektionsseite ausgeben soll, hergestellt wird.
  • Als Material für den Kleber 1105 kann ein Kleber aus Epoxyharz, Acrylharz oder Ähnlichem verwendet werden. Darüber hinaus kann auch ein wärmehärtender oder lichthärtender Harz als Klebemittel verwendet werden. Es ist jedoch notwendig, solche Materialien zu verwenden, mit denen das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit am stärksten abgeblockt werden kann.
  • Außerdem wird ein Zwischenraum 1106 zwischen dem Versiegelungsmaterial und dem Substrat 1100 vorzugsweise mit einem Inertgas (wie etwa Argon, Helium oder Stickstoff) gefüllt. Darüber hinaus ist dies nicht auf Gase beschränkt, es ist auch möglich, eine transparente inerte Flüssigkeit zu verwenden. Es ist ebenfalls wirksam, ein Trockenmittel in den Zwischenraum 1106 einzulegen. Als Trockenmittel können Materialien, wie sie in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 9-148066 offen gelegt werden, verwendet werden. Üblicherweise wird Bariumoxid verwendet.
  • Wie in 11B gezeigt wird darüber hinaus eine Vielzahl von Pixel in der Pixelzone mit den jeweiligen isolierten EL-Elementen gebildet, und alle zusammen besitzen eine Anode 1107 als gemeinsame Elektrode. Die Kathoden und die EL-Schicht können an diesem Punkt nur in der Pixelzone gebildet werden; es ist nicht nötig, sie auf den Treiberkreisen zu bilden. Natürlich gibt es kein Problem, sie auf den Treiberkreisen zu bilden, wenn man jedoch berücksichtigt, dass in der EL-Schicht alkalische Metalle enthalten sind, so ist es vorzuziehen, sie nicht auf den Treiberkreisen zu bilden. Es ist anzumerken, dass die EL-Schicht gegenüber Feuchtigkeit anfällig ist und nicht geprägt werden kann, und deshalb sollte sie wahlweise durch Aufdampfen unter Verwendung einer Schattenmaske geformt werden.
  • Es ist ebenfalls anzumerken, dass die Anode 1107 mit einer Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1109 in einer Zone, die mit der Referenznummer 1108 bezeichnet ist, verbunden ist. Die Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1109 ist eine Stromnetzleitung zur Weiterleitung einer festen Spannung (in der Ausführungsform 1 eine Grundspannung, speziell 0 V) an die Anode 1107, und sie ist elektrisch mit einem FPC 611 durch ein Leitpastenmaterial 1110 verbunden.
  • Unter Verwendung der 12A bis 12C wird ein Herstellungsprozess zur Realisierung einer Kontaktstruktur in der Zone 1108 erläutert.
  • Zuerst wird der Zustand, wie er in 6A dargestellt ist, gemäß den Schritten in dieser Ausführungsform erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden an einer Randzone des Substrats (der Zone, die in 11B mit 1108 bezeichnet ist) der erste Zwischenschicht-Isolierfilm 336 und der Gate-Isolierfilm 311 entfernt und darauf eine Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1109 gebildet. Natürlich wird sie zur selben Zeit wie die Source-Verdrahtung und die Drain-Verdrahtung der 6A (12A) gebildet.
  • Als nächstes wird beim Ätzen des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 345 und des ersten Passivierungsfilms 344 in 6B eine Zone, die mit der Referenznummer 1201 bezeichnet ist, entfernt, und ein Öffnungsbereich 1202 gebildet (12B).
  • In diesem Zustand wird im Pixelabschnitt ein Prozess zur Bildung des EL-Elements (ein Prozess zur Bildung einer Pixelelektrode, der EL-Schicht und der Kathode) durchgeführt. Damit die Kathode 347 und die EL-Schicht 348 nicht in den Zonen, die in den 12A bis 12C gezeigt sind, gebildet werden, wird ein Material zum Abdecken verwendet. Danach wird bei der Bildung der EL-Schicht 348 auch die Anode 349 geformt. Die Anode 349 und die Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1201 werden auf diese Weise miteinander elektrisch verbunden. Außerdem wird der Zustand in 12C durch die Ausbildung des zweiten Passivierungsfilms 350 erreicht.
  • Durch die vorspringenden Schritte wird die Kontaktstruktur der Zone, die in 11B mit 1108 bezeichnet ist, realisiert. Die Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1109 wird elektrisch mit dem FPC 611 über einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuseelement 1104 und dem Substrat 1100 (der Zwischenraum ist jedoch mit dem Kleber 1105 gefüllt) verbunden. Es ist anzumerken, dass auch die anderen Ausgangsverdrahtungen 612 bis 614 über die Zone unter dem Gehäuseelement 1104 in der gleichen Weise an den FPC 611 angeschlossen sind, obwohl die Beschreibung hier nur für Eingangs-Ausgangs-Verdrahtung 1109 gegeben wurde.
  • Ausführungsform 2
  • In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel, in dem die Struktur eines Pixels sich von der Struktur in 3B unterscheidet, mit Bezug auf 13 beschrieben.
  • Die zwei in 3 dargestellten Pixel sind in Relation zur Stromnetzleitung parallel angeordnet, die ein elektrisches Erdpotential weiterleitet. In anderen Worten kann die Anzahl der benötigten Verdrahtungen reduziert werden, wenn die Stromnetzleitung 211 wie in 13 gezeigt von zwei Pixel gemeinsam genutzt wird. Es ist anzumerken, dass die Strukturen wie die TFT-Strukturen, die in den Pixel eingebaut sind, so bleiben, wie sie waren.
  • Wird eine solche Struktur eingesetzt, wird es möglich, einen noch genaueren Pixelabschnitt herzustellen, und die Qualität eines Bildes wird verbessert.
  • Es ist anzumerken, dass die Struktur dieser Ausführungsform in Abstimmung mit den Herstellungsschritten der Ausführungsform 1 leicht realisiert werden kann, und hinsichtlich der TFT-Struktur oder Ähnlichem kann auf die Beschreibung der Ausführungsform 1 oder auf 2 Bezug genommen werden.
  • Ausführungsform 3
  • Fälle, in denen TFTs mit dem Gate an der Oberseite angewendet werden, werden erklärt durch die Ausführungsform 1 und die Ausführungsform 2, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine TFT-Struktur beschränkt, und es kann auch ein TFT mit dem Gate an der Unterseite (üblicherweise ein TFT vom Typ Umkehrstufe) eingebaut werden. Darüber hinaus kann der Umkehrstufen-TFT mit jedem beliebigen Mittel geformt werden.
  • Der Umkehrstufen-TFT bietet eine gute Struktur für weniger Prozessschritte als der TFT mit dem Gate an der Oberseite, und es ist daher extrem vorteilhaft für die Senkung der Produktionskosten, was auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist.
  • Ausführungsform 4
  • In den EL-Anzeigevorrichtungen, die in der Ausführungsform-Art 1 und der Ausführungsform 1 erklärt wurden, wird der Ausschaltstrom des Schalt-TFT reduziert, indem den Schalt-TFTs in den Pixels eine Multi-Gate-Struktur gegeben wird, und die Notwendigkeit eines Speicherkondensators wird beseitigt. Das ergibt einen Aufbau, der das Gebiet der Oberfläche, das vom Speicherkondensator beansprucht war, als Licht emittierende Zone verwendet.
  • Selbst ohne einen kompletten Ausschluss des Speicherkondensators kann jedoch ein Effekt der Erweiterung der lichtemittierenden Oberfläche erreicht werden, indem die vom Speicherkondensator beanspruchte Grundfläche verkleinert wird. Es reicht nämlich schon aus, durch die Integration des Schalt-TFT in eine Multi-Gate-Struktur den Ausschaltstromwert zu reduzieren und die Größe der beanspruchten Oberfläche zu verkleinern.
  • Wie in 14 gezeigt kann in diesem Fall ein Speicherkondensator 1401 mit Bezug auf den Schalt-TFT 201 parallel zum Gate des Strom-Steuerungs-TFT 202 eingebracht werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Zusammensetzung der Ausführungsform 4 mit jeder Zusammenstellung der Ausführungsformen 1 bis 3 frei kombiniert werden kann. Es ist nämlich ein Speicherkondensator im Pixel vorgesehen, und es gibt keine Einschränkungen für die TFT-Struktur oder EL-Schicht-Materialien etc.
  • Ausführungsform 5
  • Die Laserkristallisation ist als Mittel zur Bildung des kristallinen Siliziumfilms 302 in der Ausführungsform 1 vorgesehen, in Ausführungsform 5 wird jedoch ein Fall von abweichenden Mitteln zur Kristallisation erklärt.
  • Die Kristallisation wird in Ausführungsform 5 unter Nutzung einer Technik durchgeführt, die in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 7-130652 dokumentiert ist, nachdem ein amorpher Siliziumfilm aufgetragen wird. Die Technik, die in der oben genannten Patentanmeldung dokumentiert ist, sagt aus, dass ein kristalliner Siliziumfilm gewonnen werden kann, indem ein Element wie Nickel als Katalysator zur Förderung der Kristallbildung verwendet wird.
  • Ferner kann nach Abschluss des Kristallisationsprozesses auch ein Prozess zur Entfernung des Katalysators, der für die Kristallisation angewendet wurde, durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Katalysator mit einem Verfahren, das in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 10-270363 oder in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 8-330602 dokumentiert ist, gegettert werden.
  • Darüber hinaus kann der TFT auch durch die Anwendung eines Verfahrens, das in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 11-076967 durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung dokumentiert ist, gebildet werden.
  • Der Produktionsprozess, der für die Ausführungsform 1 dargestellt wurde, ist somit beispielhaft, und vorausgesetzt, dass die Strukturen, die in 1, 2 oder in 6C dargestellt sind, realisiert werden können, können auch andere Herstellungsprozesse ohne Probleme angewendet werden.
  • Es ist anzumerken, dass es möglich ist, die Zusammenstellung der Ausführungsform 5 mit den Zusammenstellungen einer beliebigen anderen der Ausführungsformen 1 bis 4 frei zu kombinieren.
  • Ausführungsform 6
  • Der Analogantrieb unter Verwendung eines analogen Signals als Pixelsignal kann für den Antrieb der EL-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung genutzt werden, ebenso kann der Digitalantrieb unter Verwendung eines digitalen Signals verwendet werden.
  • Bei der Ausführung von Analogantrieb wird ein analoges Signal an die Source-Verdrahtung eines Schalt-TFT gesandt, und das analoge Signal, das Übergangsinformationen enthält, wird in eine Gate-Spannung eines Strom-Steuerungs-TFT umgewandelt. Der Stromfluss in einem EL-Element wird durch den Strom-Steuerungs-TFT geregelt, und es erfolgt eine gestaffelte Anzeige, indem die Stärke des Lichts, das vom EL-Element emittiert wird, geregelt, wird.
  • Andererseits wird bei der Ausführung von Digitalantrieb die gestaffelte Anzeige, auch zeitgesteuerter Antrieb genannt, durchgeführt und weicht dabei von der analogen gestaffelten Anzeige ab. Durch die Steuerung der Zeitdauer der Lichtemission werden Farbabstufungen in ihrer sichtbaren Veränderung dargestellt.
  • Die Reaktionsgeschwindigkeit des EL-Elements ist verglichen mit einem Flüssigkristallelement extrem schnell, und es ist möglich, es mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben. Daher kann man sagen, dass das EL-Element für einen zeitgesteuerten Antrieb geeignet ist, in dem ein Einzelbild in eine Vielzahl von Teilbildern zerlegt wird und dann eine gestaffelte Anzeige ausgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist somit ein Verfahren, das sich auf Elementstrukturen bezieht, und deshalb kann jede beliebige Antriebsart verwendet werden.
  • Ausführungsform 7
  • In der Ausführungsform 1 ist ein Beispiel für die Verwendung eines organischen EL-Materials als eine EL-Schicht dargestellt, die vorliegende Erfindung kann jedoch auch unter Verwendung eins anorganischen EL-Materials umgesetzt werden. Derzeitige anorganische EL-Materialien erfordern jedoch extrem hohe Antriebsspannungen, und deshalb muss für die Anwendung von Analogantrieb ein TFT mit Spannungswiderstandseigenschaften verwendet werden, das den hohen Antriebsspannungen standhält.
  • Wenn in der Zukunft ein anorganisches Material mit einer geringeren Spannung entwickelt werden sollte, wird es andererseits möglich sein, dieses in der vorliegenden Erfindung einzusetzen.
  • Darüber hinaus ist es möglich, die Zusammenstellung der Ausführungsform 7 mit den Zusammenstellungen einer beliebigen anderen Ausführungsformen 1 bis 6 frei zu kombinieren.
  • Ausführungsform 8
  • In der Ausführungsform 8 wird ein Beispiel der Erstellung eines EL-Elements unter Verwendung des Dünnfilmbildungswerkzeugs, das in 15 gezeigt ist, dargestellt. In 15 bezeichnet die Referenznummer 901 einen Förderwerkraum zum Einfüllen und Ausschütten eines Substrats und wird auch als Last-Verriegelungsraum bezeichnet. In der Ausführungsform 8 wird ein Substrat, auf dem die Herstellung gemäß den Schritten der Ausführungsform 1 bis zur Ausbildung der Pixelelektrode 346 aus 6B erfolgt, zuerst in einen Förderbehälter 902 gegeben. Es ist anzumerken, dass der Förderwerkraum 901 auch in eine Substrat-Einfüllkammer und ein Substratauslasskammer getrennt sein kann. Die Referenznummer 903 bezeichnet eine gemeinsame Kammer, die einen Mechanismus für den Transport des Substrats (im weiteren Verlauf Transportmechanismus genannt) enthält.
  • Eine Vielzahl von Verarbeitungskammern (bezeichnet mit den Referenznummern 906 bis 910) sind mit der gemeinsamen Kammer 903 über die Tore 905a bis 905f verbunden.
  • Um jede der Verarbeitungskammern vollständig von der gemeinsamen Kammer 903 über die Tore 905a bis 905f abzuschotten, werden luftundurchlässige Dichtungen eingesetzt. Deshalb wird es möglich, durch die Installation von Vakuumpumpen in jeder der Verarbeitungskammern eine Bearbeitung unter Vakuum durchzuführen. Als Entleerungspumpe ist der Einsatz einer Öldrehkolbenpumpe, einer mechanischen Druckerhöhungspumpe, einer Turbomolekularpumpe oder einer Kryopumpe möglich, jedoch ist der Einsatz einer Kryopumpe vorzuziehen, die bei der Beseitigung von Feuchtigkeit effektiv ist.
  • Das Substrat wird dann durch den Transportmechanismus 904 zur gemeinsamen Kammer 903 transportiert und wird als nächstes zu einer ersten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 906 weitergeleitet. In der ersten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 906 wird die Kathode durch Bedampfen oder Sputtern gebildet. Als Material für die Kathode wird in der Ausführungsform 8 eine MgAg-Legierung, in der Magnesium und Silber zusammen in einem Verhältnis 10:1 aufgedampft werden, verwendet.
  • Als nächstes wird das Substrat von der ersten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 906 zu einer Lösungseinsatzverarbeitungskammer 907 transportiert. In der Flüssigauftragungsverarbeitungskammer 907 wird eine Lösung, die EL-Material enthält, durch Spin-Coating aufgetragen, wobei ein polymerer Zwischenstoff gebildet wird, der ein (polymeres) EL-Material mit hohem Molekulargewicht enthält. In der Ausführungsform 8 wird eine Lösung von Polyvinylcarbazol, aufgelöst in Chloroform, als Lösung, die das EL-Material enthält, verwendet. Natürlich können auch andere EL-Materialien mit hohem Molekulargewicht (üblicherweise Material wie etwa Poly-Phenylen-Vinylen oder Polycarbonat) oder andere organische Lösungsmittel (üblicherweise Lösungsmittel wie etwa Dichlormethan oder Tetrahydrofuran) kombiniert werden.
  • Das Substrat wird dann von der Lösungseinsatzverarbeitungskammer 907 zu einer Brennkammer 908 transportiert. Das EL-Material wird durch Feuer (Wärmebehandlung) in der Brennkammer 908 polymerisiert. In der Ausführungsform 8 erfolgt die Wärmebehandlung hinsichtlich des gesamten Substrats bei einer Temperatur von 50 bis 150 °C (vorzugsweise zwischen 110 und 120 °C) durch Heizen der Plattform mit einem Heizgerät. Überschüssiges Chloroform wird so verdampft und die lichtemittierende Schicht mit hohem Molekulargewicht aus Polyvinylcarbazol gebildet. Diese Einzelschicht-Lichtemissions-Schicht wird in der Ausführungsform 8 als EL-Schicht verwendet.
  • Das Substrat wird als nächstes von der Brennkammer 908 zu einer zweiten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 909 transportiert. In der zweiten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 909 wird eine Anode aus einem transparenten leitenden Film auf der lichtemittierenden Schicht mit hohem Molekulargewicht (EL-Schicht) aufgebracht. In der Ausführungsform 8 wird hierfür ein Gemisch aus 10 bis 15% Zinkoxid und Indiumoxid verwendet.
  • Als nächstes wird das Substrat von der zweiten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 909 zu einer dritten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 910 befördert. In der dritten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 910 wird ein Passivierungsfilm aus einem Isolierfilm, vorzugsweise einem Isolierfilm mit Siliziumanteil, gebildet. Die Passivierungsschicht wird gebildet, um die EL-Schicht gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu schützen.
  • Als nächstes wird das Substrat von der dritten Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer 910 zu dem Förderbehälter 902 befördert, der im Förderwerkraum 901 aufgestellt ist. Die Serienfertigung unter Verwendung des Dünnfilmbildungswerkzeugs, das in 15 gezeigt ist, wird so vervollständigt.
  • Der Vorteil aus der Verwendung des Dünnfilmbildungswerkzeugs, das in 15 gezeigt ist, ist, dass die Verarbeitung in der Abfolge von der Bildung der Kathode bis zur Ausbildung der Passivierungsschicht erfolgen kann, ohne das Substrat ein einziges Mal der Atmosphäre (insbesondere der Feuchtigkeit) auszusetzen. In anderen Worten wird der gesamte Prozess unter Vakuum oder unter einem trockenen Inertgas durchgeführt, und dadurch werden Qualitätsverluste der lichtemittierenden Schicht vermieden.
  • Zusätzlich wird in dem gleichen Dünnfilmbildungswerkzeug eine Prozesskammer zur Durchführung von Spin-Coating, und dadurch ist es möglich, ein EL-Element aus einem Material mit hohem Molekulargewicht herzustellen. Wird die EL-Schicht durch Aufdampfen oder Sputtern gebildet, kann natürlich auch eine Gasphasen-Filmaufbringungsverarbeitungs-Kammer als Ersatz für die Flüssigauftragungsverarbeitungskammer und die Brennkammer installiert werden.
  • Es ist anzumerken, dass das Dünnfilmbildungswerkzeug der Ausführungsform 8 auch für die Bildung des EL-Elements im Herstellungsprozess der Ausführungsform 1 verwendet werden kann. Daher ist es auch möglich, die Strukturen, die in den Ausführungsformen 2 bis 7 dargestellt sind, durch den Einsatz des Dünnfilmbildungswerkzeugs und des Herstellungsprozesses der Ausführungsform 1 zu erreichen.
  • Ausführungsform 9
  • Eine aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung (EL-Modul), die durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung erstellt wurde, besitzt eine überlegene Sichtbarkeit an hellen Aufstellungsorten im Vergleich mit LCD-Geräten, da die EL-Anzeigevorrichtung eine selbstemittierende Vorrichtung darstellt. Ihre Anwendungsgebiete als EL-Anzeigevorrichtung zur direkten Betrachtung (bezeichnet ein Anzeigegerät mit eingebautem EL-Modul) sind sehr breit gestreut.
  • Es ist anzumerken, dass ein Vorteil der EL-Anzeige gegenüber der LCD-Anzeige ihr weiter Sichtwinkel ist. Die EL-Anzeige der vorliegenden Erfindung kann daher als Anzeige (Anzeigemonitor) mit einer Bildschirmdiagonalen von gleich oder größer als 76 cm (30 Inch) (üblicherweise gleich oder größer als 102 cm (40 Inch)) verwendet werden, wodurch Übertragungen wie Fernsehsendungen auf Großbildschirmen aufgewertet werden.
  • Ferner kann die vorliegende Erfindung nicht nur als EL-Anzeige (wie etwa als PC-Bildschirm, TV-Bildschirm oder Werbebildschirme) verwendet werden, sondern kann auch als Anzeige für verschiedene elektronische Geräte eingesetzt werden.
  • Die im Folgenden genannten können als Beispiele solcher elektronischer Geräte dienen:
    eine Videokamera, eine Digitalkamera, ein brillenartiges Anzeigegerät (am Kopf angebrachte Anzeige), eine Spielkonsole; ein KFZ-Navigationssystem, ein Personal-Computer, ein tragbares Informationsterminal (wie etwa ein mobiler Computer, ein tragbares Telefon, oder ein elektronisches Buch) und ein Bildwiedergabegerät ausgestattet mit einem Aufnahmemedium (speziell ein Gerät mit einer Anzeige, die Aufnahmemedien wie etwa eine Kompakt-Disk (CD), eine Laser-Disk (LD) oder eine digitale Video-Disk (DVD) abspielen oder anzeigen kann). Beispiele für diese elektronischen Geräte werden in den 17A bis 17F gezeigt.
  • 17A stellt einen Personalcomputer dar, der Komponenten wie etwa ein Hauptteil 2001, ein Gehäuse 2002, ein Anzeigegerät 2003 und eine Tastatur 2004 enthält. Die vorliegende Erfindung kann im Anzeigegerät 2003 angewendet werden.
  • 17B ist eine Videokamera, die Komponenten wie etwa ein Hauptteil 2101, ein Anzeigegerät 2102, ein Ton-Eingabegerät 2103, Bedienungsschalter 2104, eine Batterie 2105 und ein Bildempfangsteil 2106 enthält. Die vorliegende Erfindung kann im Anzeigegerät 2102 angewendet werden.
  • 17C ist ein Ausschnitt (rechte Seite) einer EL-Anzeige, die am Kopf einer Person angebracht ist und die Komponenten wie etwa ein Hauptteil 2201, ein Signalkabel 2202, ein Kopffixierband 2203, einen Anzeigemonitor 2204, ein optisches System 2205 und ein Anzeigegerät 2206 enthält. Die vorliegende Erfindung kann im Anzeigegerät 2206 angewendet werden.
  • 17D ist ein Bildwiedergabegerät, das mit einem Aufnahmemedium (speziell ein Wiedergabegerät für DVD) ausgestattet ist und das Komponenten wie etwa ein Hauptteil 2301, ein Aufnahmemedium (wie etwa eine CD, eine LD oder eine DVD) 2302, Bedienungsschalter 2303, ein Anzeigegerät (a) 2304 und ein Anzeigegerät (b) 2305 enthält. Das Anzeigegerät (a) gibt hauptsächlich Bildinformationen aus. Das Anzeigegerät (b) gibt hauptsächlich Zeicheninformationen aus, und die vorliegende Erfindung kann in Anzeigegerät (a) und in Anzeigegerät (b) angewendet werden. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung in Bildwiedergabegeräten, die mit einem Aufnahmemedium ausgestattet sind, wie etwa CD-Wiedergabegerät oder Spielkonsole, angewendet werden kann.
  • 17E ist ein mobiler Computer, der Komponenten wie etwa ein Hauptteil 2401, einen Kamerabereich 2402, einen Bildempfangsbereich 2403, Bedienungsschalter 2404 und ein Anzeigegerät 2405 enthält. Die vorliegende Erfindung kann im Anzeigegerät 2405 angewendet werden.
  • 17F ist eine EL-Anzeige, die Komponenten wie etwa ein Gehäuse 2501, einen Auflagetisch 2502 und ein Anzeigegerät 2503 enthält. Die vorliegende Erfindung kann im Anzeigegerät 2503 angewendet werden. Die EL-Anzeige ist vorteilhaft in Fällen, in denen großflächige Bildschirme gebaut werden, da sie – verglichen mit einer LCD-Anzeige – einen weiteren Sichtwinkel besitzt, und ist von Vorteil, wenn die Diagonale der Anzeige gleich oder größer als 25 cm (10 Inch) ist (besonders für jene mit einer Diagonale gleich oder größer als 76 cm (30 Inch)).
  • Wenn in Zukunft die Helligkeit des von EL-Materialien emittierten Lichts stärker wird, wird es ferner möglich, die vorliegende Erfindung in einem Vorder- oder Hintergrundprojektor einzusetzen, indem Licht, das bereits die Informationen des Ausgabebilds enthält, projiziert und durch eine Linse vergrößert wird.
  • Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist damit derart breit, und es ist möglich, die vorliegende Erfindung in elektronischen Geräten aller Fachgebiete einzusetzen. Darüber hinaus können die Zusammenstellungen der Ausführungsformen 1 bis 8 frei kombiniert werden, um die elektronischen Geräte der Ausführungsform 9 zu erhalten.
  • Ausführungsform 10
  • Ein Beispiel für die Herstellung einer aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung mit anderen Prozessen als jenen der Ausführungsform 1 wird in der Ausführungsform 10 vorgestellt. Zur Erklärung dienen die 18A bis 18E.
  • Zuerst wird ein Grundfilm 1801 mit einer Stärke von 300 nm gemäß den Prozessschritten der Ausführungsform 1 auf ein Glassubstrat 1800 aufgebracht. In der Ausführungsform 10 wird als Grundfilm 1801 ein Schichtfilm aus Siliziumnitridoxid verwendet, der direkt nachfolgend ohne Unterbrechung des Vakuums aufgetragen wird. Die Konzentration von Stickstoff, der das Glassubstrat berührt, kann auf einen Gewichtsanteil von 10 bis 25 Gewichts-% zu diesem Zeitpunkt gesetzt werden.
  • Außerdem wird ein amorpher Siliziumfilm (in den Zeichnungen nicht dargestellt) mit einer Stärke von 50 nm auf den Grundfilm 1801 mit einer üblichen Technik zum Aufbringen von Filmen aufgetragen. Der amorphe Siliziumfilm wird direkt nach dem Auftragen des Grundfilms 1801 ohne Unterbrechung des Vakuums aufgebracht. Es ist anzumerken, dass es nicht notwendig ist, diesen Film auf den amorphen Siliziumfilm zu beschränken, und unter der Voraussetzung, dass es ein Halbleiterfilm mit einer amorphen Struktur (einschließlich mikrokristalline Halbleiterfilme) ist, können auch andere Filme verwendet werden. Außerdem können auch Halbleiter-Verbundfilme mit einer amorphen Struktur wie etwa ein amorpher Siliziumgermaniumfilm eingesetzt werden. Ferner kann die Filmstärke frei zwischen 20 und 100 nm gewählt werden.
  • Der amorphe Siliziumfilm, der nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, wird als nächstes durch den Einsatz von Excimer-Laserlicht mit XeCl-Gas kristallisiert. Der Kristallisationsprozess mit Laserlicht wird ebenso direkt nach dem Aufbringen des amorphen Siliziumfilms ohne Unterbrechung des Vakuums durchgeführt. Somit ist ein kristalliner Siliziumfilm 1802 fertig ausgebildet.
  • Ferner wird ein Gate-isolierender Film 1803 auf den kristallinen Siliziumfilm 1802 mit einer Stärke von 5 bis 100 nm (vorzugsweise zwischen 10 und 30 nm) aufgetragen. Als Gateisolierender Film 1803 wird in der Ausführungsform 10 ein Siliziumoxidfilm verwendet. Der erste Gate-isolierende Film 1803 wird ebenfalls ohne Unterbrechung des Vakuums direkt nach der Ausbildung des kristallinen Siliziumfilms 1802 aufgetragen. Somit ist der Zustand wie in 18A gezeigt erreicht.
  • Der Prozess der Ausbildung des Grundfilms, der Prozess der Ausbildung des amorphen Siliziumfilms, der Prozess der Kristallisierung des amorphen Siliziumfilms (der Prozess der Ausbildung des kristallinen Siliziumfilms) und der Prozess zur Ausbildung des ersten Gateisolierenden Films sind derart gekennzeichnet, dass sie alle in direkter Folge ohne eine Unterbrechung des Vakuums (ohne Aussetzen an die Atmosphäre) durchgeführt werden. Die Art von aufeinander folgenden Prozessen kann realisiert werden durch den Einsatz eines Mehrkammerverfahrens (auch bezeichnet als Cluster-Tool-Verfahren), in dem eine Vielzahl von Filmaufbringungskammern und eine Laserkristallisierungskammer zum Einsatz kommen.
  • Als nächstes wird der kristalline Siliziumfilm 1802 durch Photolithographie mit Mustern versehen, und die Halbleiterfilme in Inselform 1804 bis 1807 werden gebildet. (Siehe 18B.)
  • Ein zweiter Gate-isolierender Film 1808 wird als nächstes so aufgetragen, dass die Halbleiterfilme in Inselform 1804 bis 1807 bedeckt werden. In einer Zone, die prinzipiell als ein Gate-isolierender Film fungiert, besitzen der erste und der zweite Gate-isolierende Film eine Schichtstruktur. Es ist jedoch vorzuziehen, den ersten Gate-isolierenden Film 1803 mit einer Dünnfilmstärke von 10 bis 30 nm aufzutragen, und daher sollte die Filmstärke des zweiten Gate-isolierenden Films 1808 innerhalb des Bereichs von 10 bis 120 nm angepasst werden.
  • Die Schutzmasken 1809a und 1809b werden als nächstes gebildet, und ein Prozess zum Hinzufügen eines n-Leitungselements wird durchgeführt. Dieser Prozess kann unter den gleichen Bedingungen wie denen des Prozesses in 4B in der Ausführungsform 1 durchgeführt werden. Die n-Störzonen 1810 und 1811, die ein n-Störelement in einer Konzentration von 2 × 1016 bis 5 × 1019 Atomen/cm3 (üblicherweise 5 × 1017 Atome/cm3 bis 5 × 1018 Atome/cm3) werden auf diese Weise gebildet. (Siehe 18D.)
  • Die Schutzmasken 1809a und 1809b werden als nächstes entfernt, und es läuft ein Prozess zur Aktivierung der n-Störelemente ab. Der Prozess von 4C der Ausführungsform 1 kann für diesen Prozess herangezogen werden. (Siehe 18E.)
  • Nachfolgende Prozessschritte können gemäß der Schritte in der Ausführungsform 1 von 4E ab weiter durchgeführt werden. Eine aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung wie jene in Ausführungsform 1 erläuterte kann auf diese Weise hergestellt werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Zusammensetzung der Ausführungsform 10 frei mit jeder der Ausführungsformen 2 bis 4, 6 und 7 kombiniert werden kann, und dass das Werkzeug aus Ausführungsform 8 bei der Herstellung eines EL-Elements angewendet werden kann. Darüber hinaus können die elektronischen Geräte, die in Ausführungsform 9 dargestellt sind, das EL-Element, das hergestellt wird, indem die Ausführungsform 10 umgesetzt wird, verwenden.
  • Ausführungsform 11
  • Ein Beispiel für die Herstellung einer aktiven Matrix-EL-Anzeigevorrichtung durch Prozesse, die von denen der Ausführungsform 1 abweichen, wird in der Ausführungsform 11 dargestellt. Für die Erklärung werden die 19A bis 19D verwendet.
  • In der Ausführungsform 11 wird zur Aufbringung des kristallinen Siliziumfilms 302 der Ausführungsform 1 – in 4A gezeigt – die Technik eingesetzt, die in der japanischen Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. Hei 7-130652 dokumentiert ist. Als Katalysator zur Förderung der Kristallisierung eines amorphen Siliziumfilms wird in der Ausführungsform 11 nämlich Nickel eingesetzt. Die Prozesse der 4B und folgende werden danach durchgeführt, bis der Zustand in 5A erreicht ist.
  • Die Schutzmasken 1901a und 1901b werden als nächstes aufgebracht, und ein Prozess zum Hinzufügen eines n-Störelements (in Ausführungsform 11 ist das Phosphor) wird zu diesem Zeitpunkt durchgeführt. 5B aus der Ausführungsform 1 kann für diese Zugabebedingungen herangezogen werden. Die n-Störzonen 1902 bis 1909 werden auf diese Weise gebildet. (Siehe 19A.)
  • Die Schutzmasken 1901a und 1901b werden als nächstes entfernt, und ein Schutzfilm 1910 wird aufgetragen. Danach wird ein Prozess zur Aktivierung der n-Störelemente, die zu den n-Störzonen 1902 bis 1909 hinzugefügt werden, mittels Tempern unter Einsatz eines elektrischen Ofens durchgeführt. Die Aktivierung wird bei 500 bis 600 °C durchgeführt, und das Nickel, das zur Kristallisierung des kristallinen Siliziumfilms 302 eingesetzt wird, bewegt sich durch eine Getter-Aktion mit Phosphor zu diesem Zeitpunkt in die n-Störzonen 1902 bis 1909. Der Nickel-Getter-Prozess und der Phosphor-Aktivierungsprozess sind deshalb zu einem Prozess in 19B zusammengelegt worden.
  • Eine Schutzmaske 1911 wird als nächstes gebildet, und ein Prozess zum Hinzufügen eines p-Störelements (in Ausführungsform 11 ist das Bor) wird durchgeführt. 5C aus der Ausführungsform 1 kann für diese Zugabebedingungen herangezogen werden. Die p-Störzonen 1912 und 1913 werden auf diese Weise gebildet. (Siehe 19C.)
  • Ein Zwischenschicht-Isolierfilm 1914 aus Siliziumnitridoxid wird als nächstes aufgetragen, und es wird zu diesem Zeitpunkt ein Hydrierprozess durchgeführt. In diesem Hydrierprozess wird Wasserstoff veranlasst, sich im Zwischenschicht-Isolierfilm 1914 innerhalb der aktiven Schicht bei einer Wärmebehandlung bei 300 bis 450 °C auszubreiten. Ferner wird zur gleichen Zeit Bor – an den p-Störzonen 1912 und 1913 hinzugefügt – aktiviert. Der Hydrierprozess und der Bor-Aktivierungsprozess sind deshalb zu einem Prozess in 19D zusammengelegt worden. Die p-Störzonen werden zur gleichen Zeit aktiviert und hydriert, und dadurch kann das Phänomen der Erhöhung des Ausschaltstromwerts eines p-Kanal-TFT in einer Zone hoher Gate-Spannung kontrolliert werden.
  • Es ist anzumerken, dass der Hydrierprozess und der Bor-Aktivierungsprozess auch getrennt voneinander durchgeführt werden können. In anderen Worten kann nach dem Schritt in 19C der Bor-Aktivierungsprozess bei 500 bis 600 °C und danach der Hydrierprozess bei 300 bis 400 °C durchgeführt werden. Dies ist vorzuziehen, wenn Fälle auftreten, in denen wegen der niedrigen Temperatur des Hydrierprozesses die Bor-Aktivierung ungenügend abschließt.
  • Nachdem auf diese Weise der Zustand aus 19D erreicht ist, können nachfolgende Prozesse gemäß den Prozessen aus 6A und folgenden der Ausführungsform durchgeführt werden. Es ist anzumerken, dass der Zwischenschicht-Isolierfilm 1914 ein Abschnitt des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 336 aus 6A sein kann. Eine aktive Matrix-EL-Anzeigevorrichtung wie jene in der Ausführungsform 1 erläuterte kann auf diese Weise hergestellt werden.
  • Es ist anzumerken, dass die Zusammensetzung der Ausführungsform 11 frei mit jeder der Ausführungsformen 2 bis 7 und 10 kombiniert werden kann, und dass das Werkzeug aus Ausführungsform 8 bei der Herstellung eines EL-Elements angewendet werden kann. Darüber hinaus können die elektronischen Geräte, die in Ausführungsform 9 dargestellt sind, das EL-Element, das hergestellt wird, indem die Ausführungsform 11 umgesetzt wird, verwenden.
  • Die Reflektion des Lichts, das von einer EL-Schicht durch eine Kathodenoberfläche ausgestrahlt wird, wird zu einer diffusen Reflektion, indem die vorliegende Erfindung umgesetzt wird, und das Problem, dass das Gesicht eines Betrachters oder die Umgebung in einem Bildwiedergabeabschnitt einer EL-Anzeigevorrichtung reflektiert wird, kann gelöst werden.
  • Darüber hinaus wird es unnötig, einen teuren Film wie etwa einen Zirkularpolarisationsfilm einzusetzen, und daher ist es möglich, die Kosten der EL-Anzeigevorrichtung und der elektronischen Geräte, die die EL-Anzeigevorrichtung verwenden, zu reduzieren.

Claims (12)

  1. Elektrolumineszenz (EL)-Anzeigevorrichtung, die ein EL-Element umfasst, das eine Kathode, eine EL-Schicht und eine Anode enthält, wobei die Oberfläche der Kathode an der näher an der EL-Schicht liegenden Seite eine texturierte Struktur aufweist, und und die Kathode (44) auf einer Elektrodenschicht (43) liegt, die an ihrer Oberfläche, die mit der Kathode in Kontakt ist, eine Textur-Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Textur-Struktur auf der Elektrodenschicht (43) vorstehende Abschnitte (45) umfasst, die einen Abstand im Bereich von 0,05 bis 1 µm haben.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Gefälle der schrägen Flächen der vorstehenden Abschnitte (45) im Bereich von 30° bis 70° liegt.
  3. EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Vielzahl von Kathoden (44) in einer Streifenform ausgebildet ist; die EL-Schicht (46) über der Vielzahl von Kathoden (44) ausgebildet ist; und eine Vielzahl von Anoden (47) in einer Streifenform über der EL-Schicht (46) ausgebildet ist; wobei die Vielzahl von Kathoden und die Vielzahl von Anoden (47) so angeordnet sind, dass sie rechtwinklig zueinander sind.
  4. EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das EL-Element elektrisch mit einem TFT verbunden ist.
  5. EL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei die EL-Anzeigevorrichtung in eine Vorrichtung integriert ist, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer Videokamera, einer Digitalkamera, einer Brillen-Anzeigeeinrichtung, einem Spielgerät, einem KFZ-Navigationsgerät, einem Personal Computer, einem tragbaren Informations-Endgerät, einem mobilen Computer, einem tragbaren Telefon, einem elektronischen Buch und einer Bildwiedergabevorrichtung besteht.
  6. Verfahren zum Herstellen einer Elektrolumineszenz (EL)-Anzeigevorrichtung, das umfasst: einen Schritt des Ausbildens einer texturierten Struktur auf einer Oberfläche einer Elektrodenschicht (43); einen Schritt des Ausbildens einer Kathode (44) über der Elektrodenschicht (43), die die texturierte Struktur aufweist; wobei die Kathode so ausgebildet ist, dass sie der texturierten Struktur der Elektrodenschicht folgt und so die texturierte Struktur auch in der Oberfläche der Kathode ausgebildet wird; einen Schritt des Ausbildens einer EL-Schicht (46) über der Kathode (44); und einen Schritt des Ausbildens einer Anode (47) über der EL-Schicht (46), wobei die texturierte Struktur vorstehende Abschnitte (45) umfasst, die einen Zwischenraum im Bereich von 0,05 bis 1 µm haben.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Ausbildens der texturierten Struktur mittels Fotolithografie durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Ausbildens der texturierten Struktur mittels Holografie durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, das des Weiteren umfasst: einen Schritt des Ausbildens einer Vielzahl von Elektrodenschichten (43), die in einer Streifenform angeordnet sind; einen Schritt des Ausbildens texturierter Strukturen auf der Vielzahl von Elektrodenschichten (43); einen Schritt des Ausbildens einer Kathode (44) über der Vielzahl von Elektrodenschichten (43), auf denen die texturierten Strukturen ausgebildet sind; und einen Schritt des Ausbildens einer Vielzahl von Anoden (47), die in einer Streifenform über der EL-Schicht so angeordnet sind, dass sie rechtwinklig zu der Vielzahl von Elektrodenschichten (43) sind.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 6, 7 oder 8, das des Weiteren umfasst: einen Schritt des Ausbildens eines TFT; und einen Schritt des Ausbildens der Pixelelektrode (43), die elektrisch mit dem TFT verbunden ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Gefälle der schrägen Flächen der vorstehenden Abschnitte (45) im Bereich von 30° bis 70° liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die texturierten Strukturen auf der Vielzahl von Elektrodenschichten (43) vorstehende Abschnitte (45) umfassen, die einen Abstand im Bereich von 0,05 bis 1 µm und ein Gefälle der schrägen Flächen der vorstehenden Abschnitte (45) im Bereich von 30° bis 70° haben.
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