ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР, ОТОБРАЖАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СИСТЕМА
FIELD TRANSISTOR, DISPLAY ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE AND SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к полевому транзистору, отображающему элементу, устройству отображения изображения и системе.
Уровень техники
Тонкопленочные транзисторы (TFT) главным образом использовались для панелей с активной матрицей, выполненных с возможностью управления, например, жидкокристаллическими дисплеями и органическими электролюминесцентными (EL) светодиодными дисплеями. Аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (НТПК; LTPS) использовался для их полупроводникового активного слоя в течение долгого времени.
4
В последние годы транзисторы TFT, в том числе полупроводники из оксида InGaZnO (IGZO), которые демонстрируют более высокую подвижность носителей заряда, чем a-Si, исследовались и разрабатывались очень активно, чтобы реализовать практическое применение (см., например, PTL 1 и NPL 1).
Библиография
Патентная литература
PTL 1: Патент Японии № 4164562
Не патентная литература
NPL 1: K. Nomura, five others, ʺRoom-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductorsʺ, NATURE, VOL 432, No. 25, NOVEMBER, 2004, pp. 488-492
Сущность изобретения
Техническая проблема
Задача настоящего изобретение состоит в том, чтобы обеспечить новый полевой транзистор, включающий в себя активный слой оксидного полупроводника и имеющий высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии.
Решение проблемы
Средство для решения упомянутых выше проблем состоит в следующем. Таким образом, полевой транзистор настоящего изобретения включает в себя: электрод затвора, который выполнен с возможностью прикладывать напряжение затвора; электрод истока и электрод стока, которые выполнены с возможностью переносить электрический сигнал; активный слой, который сформирован между электродом истока и электродом стока; и изолирующий слой затвора, который сформирован между электродом затвора и активным слоем.
Активный слой включает в себя по меньшей мере два вида оксидных слоев, включающих в себя слой A и слой B.
Активный слой удовлетворяет по меньшей мере одному условию из приведенных ниже условия (1) и условия (2):
условие (1): активный слой включает в себя три или более оксидных слоев, в том числе два или более слоев A; и
условие (2): запрещенная зона слоя A меньше, чем запрещенная зона слоя B, и сродство к кислороду слоя A равно или выше, чем сродство к кислороду слоя B.
Полезные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением возможно обеспечить новый полевой транзистор, включающий в себя активный слой оксидного полупроводника и имеющий высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример полевого транзистора, включающего в себя размещенный в многослойной структуре активный слой настоящего изобретения.
Фиг. 2 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример полевого транзистора с верхним контактом и нижним затвором.
Фиг. 3 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример полевого транзистора с нижним контактом и нижним затвором.
Фиг. 4 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример полевого транзистора с верхним контактом и верхним затвором.
Фиг. 5 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример полевого транзистора с нижним контактом и верхним затвором.
Фиг. 6 - схема для представления устройства отображения изображения.
Фиг. 7 - схема для представления одного примера отображающего элемента настоящего изобретения.
Фиг. 8 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее один пример позиционного соотношения между органическим EL элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.
Фиг. 9 - схематическое структурное изображение, иллюстрирующее другой пример позиционного соотношения между органическим EL элементом и полевым транзистором в отображающем элементе.
Фиг. 10 является схематическим структурным изображением, иллюстрирующим один пример органического EL элемента.
Фиг. 11 - схема для представления устройства управления отображением.
Фиг. 12 - схема для представления жидкокристаллического дисплея.
Фиг. 13 - схема для представления отображающего элемента, показанного на фиг. 12.
Описание вариантов осуществления
(Полевой транзистор)
Полевой транзистор настоящего изобретения включает в себя электрод затвора, который выполнен с возможностью прикладывать напряжение затвора, электрод истока и электрод стока, которые выполнены с возможностью переносить сигнал, активный слой, который сформирован между электродом истока и электродом стока, и изолирующий слой затвора, который сформирован между электродом затвора и активным слоем, и в зависимости от необходимости дополнительно включает в себя другие элементы, такие как пассивирующий слой.
2
Поскольку транзисторы IGZO-TFT в общем случае имеют подвижность носителей заряда приблизительно 10 см/(В·с), они были ограничены применением только к схемам пикселей дисплеев. Меры по улучшению подвижности носителей заряда в общем случае приводят к ухудшению свойств транзистора TFT, таких как сдвиг обеднения, увеличение тока в выключенном состоянии и ухудшение свойства нагрузки со смещением.
Настоящее изобретение решает упомянутые выше проблемы и имеет задачу достигнуть следующей цели. Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить новый полевой транзистор, включающий в себя активный слой оксидного полупроводника и имеющий высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии, отображающий элемент, устройство отображения и систему.
<Активный слой>
Активный слой включает в себя по меньшей мере два вида оксидных слоев, включающих в себя слой A и слой B.
Активный слой удовлетворяет по меньшей мере одному условию из приведенных ниже условия (1) и условия (2).
<<Условие (1)>>
Активный слой включает в себя три или более оксидных слоев, в том числе два или более слоев A.
<<<Слой A>>>
16
-3
19
-3
Слой A представляет собой оксидный полупроводник, включающий в себя, например, цинк, кадмий, галлий, индий, таллий, олово, свинец, висмут, титан, ниобий, тантал, молибден и вольфрам. Концентрация NA носителей слоя A составляет от приблизительно 10см до приблизительно 10 см. В случае n-типа уровень Ферми расположен непосредственно под зоной проводимости. В случае p-типа уровень Ферми расположен непосредственно над валентной зоной.
<<<Слой B>>>
16
-3
С другой стороны, слой B представляет собой оксидный слой, включающий в себя, например, элемент группы 2A, элемент группы 3A, цирконий, гафний, бор, алюминий, кремний, германий и фосфор. Концентрация носителей слоя B составляет менее чем 10 см, что соответствует переходному от полупроводникового к изолирующему свойству. Уровень Ферми слоя B ближе к центру запрещенной зоны, чем уровень Ферми слоя A.
Здесь слой A предпочтительно представляет собой оксидный слой, включающий в себя элемент группы A, который является по меньшей мере одним, выбранным из группы, состоящей из цинка, кадмия, галлия, индия, таллия, олова, свинца, висмута, титана, ниобия, тантала, молибдена и вольфрама. В этом случае слой B более предпочтительно не содержит элемент группы A.
Кроме того, слой B предпочтительно представляет собой оксидный слой, включающий в себя элемент группы B, который является по меньшей мере одним, выбранным из группы, состоящей из элемента группы 2A, элемента группы 3A, циркония, гафния, бора, алюминия, кремния, германия, фосфора, сурьмы и теллура. В этом случае слой A более предпочтительно не содержит элемент группы B.
В состоянии, когда слой A электрически соединен со слоем B, в случае n-типа низ зоны проводимости слоя B выше, чем низ зоны проводимости слоя A, и в случае p-типа, верх валентной зоны слоя B ниже, чем верх валентной зоны слоя A. В результате слой B функционирует как запирающий слой. Таким образом, электроны или дырки заключены в слое A, реализовав высокую подвижность носителей заряда.
Активный слой включает в себя три или более оксидных слоев, в том числе два или более слоев A. Таким образом, минимальная конфигурация слоя представляет собой многослойную структуру: ABA. Когда активный слой включает в себя множество слоев A, множество слоев A предпочтительно выполнено из одного и того же материала. С другой стороны, когда активный слой включает в себя множество слоев B, слои B могут быть выполнены из разных материалов. Примеры многослойной структуры, содержащих множество слоев B, включают в себя многослойные структуры, такие как ABAB'A.
В активном слое по меньшей мере один из двух или более слоев A находится в контакте с электродом истока и электродом стока.
Кроме того, в активном слое по меньшей мере один из двух или более слоев A находится в контакте с изолирующим слоем затвора.
Когда активный слой является многослойной структурой ABA из трех слоев, которые представляют собой слой A, слой B и слой A, размещенные друг на друге в таком порядке, предпочтительно один из слоев A находится в контакте с изолирующим слоем затвора, и другой из слоев A находится в контакте с электродом истока и электродом стока. В этом случае запрещенная зона изолирующего слоя затвора предпочтительно больше, чем запрещенная зона активного слоя. В результате электроны или дырки слоя A могут быть заключены между слоем B и изолирующим слоем затвора.
2
2
Кристаллическая структура IGZO, которая была изучена в прошедшие годы, является гомологичной структурой и является многослойной структурой, полученной посредством, поочередного размещения друг на друге слоя из InO и слоя из (Zn, Ga)O. В этом случае низ зоны проводимости сформирован из 5s-орбиталей индия, 4s-орбиталей цинка и 4s-орбиталей галлия. Таким образом, хотя кристаллическая структура является многослойной структурой, электроны не распределены в двух измерениях. Аналогичным образом, когда оксиды индия, цинка и галлия искусственно размещены друг на друге, двухмерное свойство является слабым. Кроме того, даже если вследствие слабого эффекта блокировки увеличение количества слоев приводит к увеличению тока в выключенном состоянии и небольшому увеличению подвижности носителей заряда для увеличения тока во включенном состоянии, отношение токов во включенном и выключенном состояниях не увеличивается [cм., например, не патентную литературу (Y.-H. Lin, 12 others ʺHigh electron mobility thin-film transistors based on solution-processed semiconducting metal oxide heterojunctions and quasi-superlatticesʺ, Advanced Science VOL 2 ISSUE 7, JULY 2015, p. 1500058)]. С другой стороны, в случаях, когда полевой транзистор удовлетворяет условию (1) настоящего изобретения, в частности, в качестве слоя B выбран оксидный слой, имеющий низкую концентрацию носителей и способный к обеспечению широкой энергетической зоны между слоем A и слоем B, реализуя более хорошее двухмерное свойство, более высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии. Самой предпочтительной комбинацией слоя A и слой B является оксидный твердый раствор, включающий в себя одинаковые решетки Браве. Конкретные примеры комбинации представлены ниже.
2
4
2
4
<1> Слой A: MgInO (структура шпинели)/слой B: MgAlO (структура шпинели)
2
3
2
3
<2> Слой A: InO (структура биксбита)/слой B: (Y, La)O (структура биксбита)
2
2
6
<3> Слой A: SnO (структура рутила)/слой B: MgSbO/рутил (структура трирутила)
2
<4> Слой A: CdO (структура NaCl)/слой B: (Zr, Hf)O (структура флюорита)
2
3
<5> Слой A: ZnO (структура вюрцита)/слой B: AlO (структура корунда)
Оксидный полупроводник слоя A имеет следующие свойства по сравнению с оксидным полупроводником слоя B.
<i> Электропроводность σA слоя A выше, чем электропроводность σB слоя B.
<ii> концентрация NA носителей слоя A выше, чем концентрации NB носителей слоя B.
<iii> энергия ΔEA активации электрической проводимости слоя A ниже, чем энергия ΔEB активации электрической проводимости слоя B.
<iv> запрещенная зона EAg слоя A меньше, чем запрещенная зона EBg слоя B.
Когда удовлетворено любое из упомянутых выше условий <i> - <iv>, по меньшей мере один из слоя A находится предпочтительно в контакте с электродом истока и электродом стока.
Толщина каждого слоя составляет, например, от несколько нанометров до приблизительно 20 нм или меньше, более предпочтительно от нескольких нанометров до приблизительно 10 нм.
<<Условие (2)>>
Запрещенная зона слоя A меньше, чем запрещенная зона слоя B.
Сродство к кислороду слоя A равно или выше, чем сродство к кислороду слоя B.
Разность (EBg-EAg) между запрещенной зоной [EBg (eV)] слоя B и запрещенной зоной [EAg (eV)] слоя A не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели. Однако разность составляет предпочтительно 0,05 эВ или больше, но 2 эВ или меньше, более предпочтительно 0,1 эВ или больше, но 1,5 эВ или меньше, с точки зрения квантового ограничения.
0
0
0
В настоящем изобретении сродство к кислороду является индикатором трудности формирования кислородных вакансий в активном слое. В качестве индикатора может использоваться стандартная энергия Гиббса формирования ΔG оксида. В общем случае значение ΔG является отрицательным значением. Сообщается, что чем большее абсолютное значение ΔG, тем сильнее сродство к кислороду.
0
0
0
0
Разность (ΔGA-ΔGB) между сродством к кислороду [ΔGA (ккал/GFW (300 К))] слоя A и сродство к кислороду [ΔGB (ккал/GFW (300 К))] слоя B не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели. Разность составляет предпочтительно 0 или меньше с точки зрения формирования носителей.
При этом запрещенная зона слоя A и запрещенная зона слоя B могут быть определены посредством спектра оптического поглощения.
Кроме того, сродство к кислороду слоя A и сродство к кислороду слоя B могут быть просто вычислены посредством стандартной энергии Гиббса формирования оксида.
<<<Слой A>>>
Слой A представляет собой оксидный полупроводником, включающий в себя, например, цинк, кадмий, галлий, индий, таллий, олово, свинец, висмут, титан, ниобий, тантал, молибден и вольфрам в качестве элемента A1.
Слой A представляет собой оксидный полупроводник, дополнительно включающий в себя, например, магний, кальций, стронций, барий, скандий, иттрий, лантаноиды, цирконий, гафний, алюминий, кремний и германий в качестве элемента A2.
Количество атомов NA1 элемента A1 предпочтительно больше, чем количество атомов NA2 элемента A2. Например, в случае оксидного полупроводника n-типа зона проводимости главным образом создается из орбитали наиболее удаленной оболочки элемента A1, составляющего зону проводимости, имеющую высокую подвижность носителей заряда. Хотя оксид элемента A1 легко формирует кислородные вакансии, добавление элемента A2 позволяет предотвратить формирование кислородных вакансий.
16
-3
Кроме того, в качестве комбинации элемента A1 и элемента A2 выбрана комбинация, не вызывающая замещающего легирования. В результате, когда слой A является единственным слоем, получаемая в результате концентрация NA носителей может быть ограничена, например, составлять менее чем 10 см.
<<<Слой B>>>
С другой стороны, слой B представляет собой оксидный полупроводник, включающий в себя, например, цинк, кадмий, галлий, индий, таллий, олово, свинец, висмут, титан, ниобий, тантал, молибден и вольфрам в качестве элемента B1.
Слой B может дополнительно включать в себя, например, магний, кальций, стронций, барий, скандий, иттрий, лантаноиды, цирконий, гафний, алюминий, кремний и германий в качестве элемента B2.
Запрещенная зона EBg слоя B больше, чем запрещенная зона EAg слоя A. В случае оксидного полупроводника n-типа каждая композиция выбирается таким образом, чтобы нижняя энергия зоны проводимости слоя B была менее глубокой, чем у слоя A.
Таким образом, в зависимости от комбинации элемента A1 и элемента B1 можно удовлетворить упомянутые выше характеристики запрещенной зоны. Однако встраивание элемента A2 и элемента B2 позволяет увеличить варианты композиции, расширяющей запрещенную зону, в то же время предотвращая кислородные вакансии.
Кроме того, слой B может включать в себя элемент B3 в целях замещающего легирования. Примеры элемента B3 включают в себя алюминий, галлий, индий, таллий, германий, олово, свинец, сурьму, висмут, титан, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений и осмий.
16
-3
Когда слой B является единственным слоем, получаемая в результате концентрация NB носителей составляет, например, 10 см или больше.
При этом номер группы элемента B3 в периодической таблице предпочтительно больше, чем номер группы элемента B1 в периодической таблице.
2
3
2
3
2
3
2
3
x
y
x
y
x
y-δ
2
3
2
3
2
4
2
3
2
3
2
3
2
3
2
4
0
0
0
0
0
В целом, в случае оксидного полупроводника n-типа, поскольку зона проводимости меньше, сложно сформировать кислородные вакансии, что приводит к трудности формирования носителей, относящихся к кислородным вакансиям. Например, когда InO выбран в качестве слоя A, и GaOвыбран в качестве слоя B, для InOлегко формировать кислородные вакансии, и для GaO сложно сформировать кислородные вакансии. Перед соединением слоя A со слоем B концентрация NA носителей больше, чем концентрация NB носителей, что не является предпочтительным. Когда полевой транзистор удовлетворяет условию (2) настоящего изобретения, в то время как поддерживается отношение энергетического уровня между минимумом зоны проводимости (CBM) слоя A и слоя B поддерживаются (EcA<EcB), элемент A2 добавляется к слою A (элемент B2 добавляется к слою B в зависимости от необходимости), чтобы увеличить сродство к кислороду слоя A. В результате кислородные вакансии и формирование носителей, относящихся к кислородным вакансиям, предотвращаются. В этом случае "сродство к кислороду" означает трудность высвобождения небольшого количества атомов кислорода из оксида MO (из MO в MO+δO). В качестве индикатора сродства к кислороду может использоваться стандартная энергия Гиббса формирования ΔG оксида. Например, для InO (Eg=3,75 эВ), GaO (Eg=4,52 эВ (E//c), 4,79 eV (E//b)) and ZnGaO (Eg=5,0 eV) можно легко выполнить оценку ΔG как -134,0 ккал/GFW (300 К), ΔG как -158,0 ккал/GFW (300 К) и ΔG как -157,8 ккал/GFW (300 К), соответственно [см., например, не патентную литературу (Thomas B. Reed, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, Cambridge, MA, 1971., D. R. Stull and H. Prophet, JANAF Thermochemical Tables, NSRDS-NBS 37, U.S. Dept of Commerce, National Bureau of Standards, 1971)]. Как описано выше, выбор комбинации InO/GaO в качестве ʺслой A/слой Bʺ не является подходящим, поскольку кислородные вакансии возникают на стороне InO, имеющего глубокий CBM. Между тем, когда в качестве ʺслой A/слой Bʺ выбрана комбинация GaO/ZnGaO, кислородные вакансии в слое A не возникают, поскольку разности ΔG в значительной степени одинаковы. Кроме того, замещающее легирование выполняется посредством добавления элемента B3 к слою B, что позволяет реализовать условие NA<NB.
Перед соединением слоя A со слоем B концентрация NA носителей слоя A предпочтительно ниже, чем концентрация NB носителей слоя B. Кроме того, после соединения слоя A со слоем B концентрация NA носителей слоя A предпочтительно выше, чем концентрация NB носителей слоя B.
При этом концентрация носителей может быть измерена, например, с помощью измерения эффекта Холла.
В состоянии, когда слой A электрически соединен со слоем B, носители, сформированные в слое B, переносятся в слой A, и слой B функционирует как запирающий слой с точки зрения энергии. В результате носители заключены в слое A, и реализуется высокая подвижность носителей заряда.
Когда активный слой включает в себя множество слоев A, множество слоев A предпочтительно выполнено из одного и того же материала. С другой стороны, когда активный слой включает в себя множество слоев B, слои B могут быть выполнены из разных материалов. Примеры многослойной структуры, содержащих множество слоев B, включают в себя многослойные структуры, такие как ABAB'A. Здесь в структуре ABAB'A каждый слой из B и B' принадлежит слою B, но выполнен из разных материалов.
2
2
2
3
Кристаллическая структура IGZO, которая была изучена в прошедшие годы, является гомологичной структурой и является многослойной структурой, полученной посредством, поочередного размещения друг на друге слоя из InO и слоя из (Zn, Ga)O. В этом случае низ зоны проводимости сформирован из 5s-орбиталей индия, 4s-орбиталей цинка и 4s-орбиталей галлия. Таким образом, хотя кристаллическая структура является многослойной структурой, электроны не распределены в двух измерениях. Когда оксиды индия, цинка и галлия искусственно размещены друг на друге, двухмерное свойство является слабым. Кроме того, даже если вследствие слабого эффекта блокирования увеличение количества слоев приводит к увеличению тока в выключенном состоянии и небольшому увеличению подвижности носителей заряда для увеличения тока во включенном состоянии, отношение токов во включенном и выключенном состояниях не увеличивается. Кроме того, слой из InO, который имеет зону проводимости с наиболее глубоким энергетическим уровнем, легко формирует кислородные вакансии, чтобы выполнять формирование носителей в слое проводимости. Таким образом, это означает, что сначала существует много рассеивающих источников носителей [см., например, не патентную литературу (Y.-H. Lin, 12 others, ʺHigh electron mobility thin-film transistors based on solution-processed semiconducting metal oxide heterojunctions and quasi-superlatticesʺ, Advanced Science VOL 2 ISSUE 7, JULY 2015, p. 1500058)]. С другой стороны, в случаях, когда полевой транзистор удовлетворяет условию (2) настоящего изобретения, в то время как получена большая разность энергий между слоем A и слоем B, выполняется встраивание группы элемента A2 в слой A и легирование носителями в слое B, что приводит к увеличению двухмерного свойства. Кроме того, ограничивающий носители слой (слой A) отделен от формирующего носители слоя (слой B), реализуя высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии.
Толщина каждого слоя составляет, например, от несколько нанометров до приблизительно 20 нм или меньше, более предпочтительно от нескольких нанометров до приблизительно 10 нм.
Предпочтительные примеры конфигураций транзисторов TFT включают в себя структуры, представленные на фиг. 1-5.
<Способ производства активного слоя>
Способ производства активного слоя настоящего изобретения может быть соответствующим образом выбран, например, из вакуумных процессов формирования пленки (например, метод напыления) и процессов печати формирования пленки (например, покрытие щелевым методом). Способ производства активного слоя, в частности, предпочтительно является процессом печати, включающим в себя этап покрытия жидкостью для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника и этап термообработки.
-Жидкость для нанесения покрытия для формирования пленки оксидного полупроводника -
Жидкость для нанесения покрытия для формирования пленки оксидного полупроводника предпочтительно получается посредством растворения в растворителе металлического элемента, составляющего оксидный полупроводник в качестве оксида, неорганической соли, карбоксилата, органического соединения или металлоорганики. Оксид, неорганическая соль, карбоксилат, органическое соединение или металлоорганика могут быть однородно растворены в растворителе и могут быть диссоциированы, чтобы сформировать ионы. Когда оксид, неорганическая соль, карбоксилат, органическое соединение или металлоорганика растворены в жидкости для нанесения покрытия для формирования пленки оксидного полупроводника, сегрегация концентрации в жидкости для нанесения покрытия для формирования пленки оксидного полупроводника возникает очень незначительно. Таким образом, жидкость для нанесения покрытия для формирования пленки оксидного полупроводника может использоваться в течение долгого времени. Кроме того, тонкая пленка, приготовленная с использованием этой жидкости для нанесения покрытия, также имеет однородную композицию. Таким образом, когда жидкость для нанесения покрытия используется в активном слое полевого транзистора, однородность свойств является приемлемой.
Далее будут отдельно описаны упомянутые выше соединения.
<<Соединение, содержащее индий>>
В качестве одного примера будет описан случай, в котором упомянутым выше металлом является индий (In).
Соединение, содержащее индий, не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрано в зависимости от намеченной цели. Примеры соединения, содержащего индий, включают в себя органические соединения индия и неорганические соединения индия.
--Органические соединения индия--
Органические соединения индия не имеет конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели, пока органические соединения индия представляют собой соединения, включающие в себя индий и органическую группу. Индий и органическая группа связаны, например, через ионную связь, ковалентную связь или координационную связь.
Органическая группа не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели. Примеры органической группы включают в себя алкоксильные группы, которые могут иметь заместители, ацилоксильные группы, которые могут иметь заместители, и ацетилацетонатые группы, которые могут иметь заместители.
Примеры алкоксильных групп включают в себя алкоксильные группы, содержащие 1-6 атомов углерода.
Примеры ацилоксильных групп включают в себя ацилоксильные группы, содержащие 1-10 атомов углерода.
Примеры заместителей включают в себя галогеновую и тетрагидрофурильную группу.
Примеры органических соединений индия включают в себя триэтоксииндий, 2-этилгексаноат индия и ацетилацетонат индия.
-Неорганические соединения индия-
Неорганические соединения индия не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры неорганических соединений индия включают в себя соли оксокислот индия, галиды индия, гидроксиды индия и цианиды индия.
Примеры солей оксокислот индия включают в себя нитраты индия, сульфаты индия и карбонаты индия.
Примеры галидов индия включают в себя фториды индия, хлориды индия, бромиды индия и йодиды индия.
Среди них соли оксокислот индия и галиды индия являются предпочтительными, нитраты индия и хлориды индия являются более предпочтительными с точки зрения высокой растворимости в различных растворителях.
Нитраты индия не имеет конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры нитратов индия включают в себя гидраты нитрата индия. Примеры гидратов нитрата индия включают в себя тригидрат нитрата индия и пентагидрат нитрата индия.
Сульфаты индия не имеет конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры сульфатов индия включают в себя безводные сульфаты индия и гидраты сульфата индия. Примеры гидратов сульфата индия включают в себя нонагидрат сульфата индия.
Хлориды индия не имеет конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры хлоридов индия включают в себя гидраты хлорида индия. Примеры гидратов хлорида включают в себя тетрагидрат хлорид индия.
Эти соединения, содержащие индий, могут быть синтезированы или могут являться поставляемыми на рынок продуктами.
-Этап нанесения покрытия-
Этап нанесения покрытия не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока этап покрытия представляет собой этап покрытия жидкостью для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника.
Способ нанесения покрытия не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. В качестве способа нанесения покрытия могут использоваться существующие способы (например, покрытие методом центрифугирования, струйная печать, покрытие щелевым методом, аэрографическая печать, гравюрная печать и микроконтактная печать). Среди них, когда пленка, имеющая большую площадь и однородную толщину, производится простым методом, покрытие методом центрифугирования и покрытие щелевым методом являются предпочтительными. Кроме того, когда используются подходящий способ печати (например, струйная печать и микроконтактная печать) и подходящее условие печати, возможно напечатать материал, имеющий желаемую форму. Таким образом, нет необходимости выполнять формирование структуры при пост-обработке.
-Этап термообработки-
Этап термообработки не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока этап термообработки представляет собой этап выполнения термообработки после этапа нанесения покрытия и является этапом, способным к просушиванию растворителя в жидкости для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника; декомпозиции включенных соединений; и производству оксидного полупроводника.
На этапе термообработки просушивание растворителя (далее именуемое ʺпроцедурой просушиванияʺ) и декомпозиция включенного соединения и формирование оксидного полупроводника (далее именуемые ʺпроцедурой декомпозиции и формированияʺ) предпочтительно выполняются при разных температурах. В частности, предпочтительно, что после просушивания растворителя температура поднимается для декомпозиции включенного соединения и формирования оксидного полупроводника.
Температура процедуры просушивания не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от содержащегося растворителя. Например, температура процедуры просушивания составляет от 80°C до 180°C. Что касается просушивания, также эффективно использовать вакуумную печь, чтобы понизить температуру.
Время процедуры просушивания не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрано в зависимости от намеченной цели. Например, время процедуры просушивания составляет от 1 минуты до 1 часа.
Температура процедуры декомпозиции и формирования не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели. Температура процедуры декомпозиции и формирования составляет, например, от 200°C до 400°C.
Время процедуры декомпозиции и формирования не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрано в зависимости от намеченной цели. Время процедуры декомпозиции и формирования составляет, например, от 10 минут до 5 часов.
Когда транзистор TFT настоящего изобретения содержит активный слой, включающий в себя 3 или более слоев, эти 3 или более слоев желательно обрабатываются совместно одновременно при окончательной процедуре декомпозиции и формирования. Кроме того, изолирующая пленка затвора и пассивирующий слой, которые расположены сверху активного слоя или снизу активного слоя и формируют поверхности раздела с активным слоем, и активный слой желательно обрабатываются совместно одновременно при окончательной процедуре декомпозиции и формирования. Эта обработка позволяет сформировать гладкую поверхность раздела между активным слоем и изолирующей пленкой затвора и гладкую поверхность раздела между активным слоем и пассивирующим слоем, а также поверхность раздела между слоем A и слоем B в активном слое. Таким образом, могут быть произведены приемлемый передний канал и приемлемый задний канал.
Способ этапа термообработки не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры способа этапа термообработки включают в себя способ нагревания опорного элемента.
Атмосфера на этапе термообработки не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели, но атмосфера предпочтительно является кислородной атмосферой. Когда термообработка выполняется в кислородной атмосфере, декомпозированные продукты могут быть быстро выпущены за пределы системы, и кислородные вакансии получаемого в результате оксидного полупроводника могут быть сокращены.
На этапе термообработки, чтобы ускорить реакцию в процедуре декомпозиции и формирования, эффективно облучать жидкость для нанесения покрытия, которая подверглась процедуре просушивания, ультрафиолетовыми лучами, имеющими длину волны 400 нм или меньше. Испускание ультрафиолетовых лучей, имеющих длину волны 400 нм или меньше, разрушает химические связи органических материалов, содержащихся в жидкости для нанесения покрытия, и выполняет декомпозицию органических материалов. Таким образом, оксидный полупроводник может быть эффективно произведен.
Ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 400 нм или меньше, не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры ультрафиолетовых лучей включают в себя ультрафиолетовые лучи, имеющие длину волны 222 нм, с использованием эксимерной лампы.
Применение озона вместо или в сочетании с облучением ультрафиолетовыми лучами также является предпочтительным. Применение озона к жидкости для нанесения покрытия, которая подверглась процедуре просушивания, ускоряет формирование оксида.
В способе производства оксидного полупроводника настоящего изобретения оксидный полупроводник производится посредством процесса нанесения покрытия, который позволяет легко произвести большое количество недорогих оксидных полупроводников по сравнению с произведенными посредством вакуумного процесса.
<Электрод затвора>
Электрод затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока электрод затвора выполнен с возможностью прикладывать напряжение затвора.
Материал электрода затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры материала включают в себя: металлы (например, Mo, Al, Au, Ag и Cu) и сплавы этих металлов; многослойные металлические пленки (например, Mo/Al/Mo, Ti/Al/Ti, Mo/Cu/Mo и Ti/Cu/Ti); прозрачные электропроводные оксиды (например, оксид индия и олова (ITO) и легированный сурьмой оксид олова (ATO)); и органические проводники (например, полиэтилендиокситиофен (PEDOT) и полианилин (PANI)).
Способ формирования электрода затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры способа формирования включают в себя: (i) способ формирования пленки через метод напыления или метод покрытия с помощью погружения, чтобы выполнить формирование структуры пленки посредством фотолитографии; и (ii) способ прямого формирования пленки, имеющей желаемую форму, посредством процесса печати, такого как струйная печать, нанопечать или гравюрная печать.
Средняя толщина электрода затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели, но средняя толщина электрода затвора предпочтительно составляет от 20 нм до 1 мкм более предпочтительно от 50 нм до 500 нм.
<Электрод истока и электрод стока>
Электрод истока и электрод стока не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели, пока электрод истока и электрод стока представляют собой электроды, выполненные с возможностью переносить электрический сигнал между электродами.
Материал электрода истока и материал электрода стока не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры этих материалов включают в себя такие же материалы как материалы, описанные для электрода затвора.
Большое сопротивление контакта между активным слоем и электродом истока и сопротивление контакта между активным слоем и электродом стока приводят к ухудшению характеристик транзистора. Чтобы предотвратить упомянутую выше проблему, материал электрода истока и материал электрода стока предпочтительно выбираются из материалов, которые позволяют сократить сопротивление контакта.
Электрод истока и электрод стока предпочтительно находятся в контакте по меньшей мере со слоем A активного слоя. Кроме того, слой B активного слоя может находиться в контакте с электродом истока и электродом стока.
Способ производства электрода истока и способ производства электрода истока не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели. Примеры этих способов включают в себя такие же способы, как способы, описанные для электрода затвора.
Средняя толщина электрода истока и средняя толщина электрода стока не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели, но эти толщины составляют предпочтительно от 20 нм до 1 мкм, более предпочтительно от 50 нм до 500 нм.
<Изолирующий слой затвора>
Изолирующий слой затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока изолирующий слой затвора представляет собой изолирующий слой, сформированный между электродом затвора и активным слоем.
2
2
3
2
Материал изолирующего слоя затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры материала включают в себя материалы, которые уже использовались для массового производства (например, SiO и SiNx), материалы, имеющие высокую диэлектрическую постоянную (например, LaO и HfO), и органические материалы (полиимид (PI) и фторкаучуки).
Способ формирования изолирующего слоя затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры способа включают в себя вакуумные способы формирования пленки (например, напыление, химическое осаждение из газовой фазы (CVD) и осаждение атомных слоев (ALD)), и методы печати (например, покрытие методом центрифугирования, покрытие щелевым методом и струйная печать).
Изолирующий слой затвора, имеющий высокую диэлектрическую постоянную, более предпочтительно сформирован, как описано ниже. В частности, на активный слой, который был сформирован посредством способа производства активного слоя, жидкость для нанесения покрытия для материала, имеющего высокую диэлектрическую постоянную, наносится таким же образом, как описано в способе производства активного слоя, и подвергается процессу испарения. Затем продукт реакции и активный слой совместно одновременно подвергаются окончательной процедуре декомпозиции и формирования, чтобы сформировать изолирующий слой затвора, имеющий высокую диэлектрическую постоянную. В результате может быть сформирована в значительной степени приемлемая поверхность раздела между активным слоем и изолирующим слоем затвора.
Средняя толщина изолирующего слоя затвора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели, но средняя толщина изолирующего слоя затвора составляет предпочтительно от 30 нм до 500 нм, более предпочтительно от 50 нм до 300 нм.
Один пример конфигурации полевого транзистора представлен на фиг. 1. На фиг. 1 активный слой 22 имеет многослойную структуру, полученную посредством размещения друг на друге трех слоев: слоя A 221, слоя B 222 и слоя A 223.
Структура полевого транзистора не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели. Примеры структуры полевого транзистора включают в себя полевой транзистор с верхним контактом и нижним затвором (фиг. 2), полевой транзистор с нижним контактом и нижним затвором (фиг. 3), полевой транзистор с верхним контактом и верхним затвором (фиг. 4) и полевой транзистор с нижним контактом и верхним затвором (фиг. 5). Полевой транзистор с верхним контактом и верхним затвором и полевой транзистор с нижним контактом и верхним затвором являются особенно предпочтительными.
На фиг. 1-5, номер 21 обозначает подложку, номер 22 обозначает активный слой, номер 23 обозначает электрод истока, номер 24 обозначает электрод стока, номер 25 обозначает изолирующий слой затвора, номер 26 обозначает электрод затвора, и номер 27 обозначает пассивирующий слой.
Полевой транзистор может подходящим образом использоваться для описанных ниже отображающих элементов, но использование полевого транзистора не ограничено отображающими элементами. Например, полевой транзистор может использоваться для карт с интегральной микросхемой (IC), идентификационных жетонов и других электронных схем.
Полевой транзистор включает в себя размещенный в многослойной структуре оксидный полупроводник настоящего изобретения в активном слое. Таким образом, активный слой может достигнуть предпочтительных свойств посредством регулировки композиции, получая в результате приемлемые характеристики транзистора.
(Отображающий элемент)
Отображающий элемент настоящего изобретения включает в себя по меньшей мере светорегулирующий элемент и управляющую схему, выполненную с возможностью управлять светорегулирующим элементом. Отображающий элемент дополнительно включает в себя другие элементы в зависимости от необходимости.
<Светорегулирующий элемент>
Светорегулирующий элемент не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока светорегулирующий элемент представляет собой элемент, выполненный с возможностью управлять световым выходом в соответствии с управляющим сигналом. Светорегулирующий элемент предпочтительно включает в себя органический электролюминесцентный (EL) элемент, электрохромный (EC) элемент, жидкокристаллический элемент, электрофоретический элемент или элемент электросмачивания.
<Управляющая схема>
Управляющая схема не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели, пока управляющая схема включает в себя полупроводниковый элемент настоящего изобретения.
<Другие элементы>
Другие элементы не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели.
Отображающий элемент настоящего изобретения включает в себя полупроводниковый элемент (например, полевой транзистор). Таким образом, неравномерность между элементами является малой. Кроме того, даже когда отображающий элемент изменяется со временем, управляющий транзистор может приводиться в действие с постоянным напряжением затвора, что дает в результате длительный срок службы элементов.
(Устройство отображения изображения)
Устройство отображения изображения настоящего изобретения включает в себя по меньшей мере множество отображающих элементов, множество проводящих линий и устройство управления отображением. Устройство отображения изображения дополнительно включает в себя другие элементы в зависимости от необходимости.
<Отображающий элемент>
Отображающий элемент не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели, пока отображающий элемент представляет собой отображающий элемент настоящего изобретения, размещенный в виде матрицы.
<Проводящая линия>
Проводящая линия не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрана в зависимости от намеченной цели, пока проводящая линия представляет собой проводящую линию, выполненную с возможностью индивидуально прикладывать напряжение затвора и сигнал данных изображения к полевому транзистору в отображающем элементе.
<Устройство управления отображением>
Устройство управления отображением не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбрано в зависимости от намеченной цели, пока устройство управления отображением представляет собой устройство, выполненное с возможностью индивидуально управлять напряжением затвора и сигнальным напряжением полевых транзисторов посредством множества проводящих линий в соответствии с данными изображения.
<Другие компоненты>
Другие компоненты не имеют конкретного ограничения и могут быть соответствующим образом выбраны в зависимости от намеченной цели.
Устройство отображения изображения настоящего изобретения включает в себя отображающий элемент настоящего изобретения. Таким образом, устройство отображения изображения имеет длительный срок службы и устойчиво управляется.
Устройство отображения изображения настоящего изобретения может использоваться в качестве блока отображения в мобильных информационных устройствах (например, в мобильных телефонах, переносных аудиоплеерах, переносных видеоплеерах, электронных книгах и карманных персональных компьютерах (PDA)) и устройствах камеры (например, в цифровых фотокамерах и видеокамерах). Устройство отображения изображения также может использоваться для блоков отображения различных фрагментов информации в системах транспортировки (например, в автомобилях, самолетах, поездах и судах). Кроме того, устройство отображения изображения может использоваться для блоков отображения различных фрагментов информации в измерительных приборах, аналитических устройствах, медицинском оборудовании и рекламных носителях.
(Система)
Система настоящего изобретения включает в себя по меньшей мере устройство отображения изображения настоящего изобретения и устройство, формирующее данные изображения.
Устройство, формирующее данные изображения, выполнено с возможностью формировать данные изображения на основе информации изображения, которая должна быть отображена, и выдавать данные изображения устройству отображения изображения.
Поскольку система настоящего изобретения включает в себя устройство отображения изображения настоящего изобретения, информация изображения может быть отображена с высокой четкостью.
Далее будет описано устройство отображения изображения настоящего изобретения.
Устройство отображения изображения настоящего изобретения может быть получено с использованием конфигурации, описанной в абзацах с [0059] по [0060] и на фиг. 2 и 3 не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии № 2010-074148.
Далее будет описан один пример варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фигуры.
Фиг. 6 является схемой для представления дисплея, в котором отображающие элементы размещены в виде матрицы. Как проиллюстрировано на фиг. 6, дисплей включает в себя n линий сканирования (X0, X1, X2, X3, …, Xn-2, Xn-1), размещенных вдоль направления оси X с постоянными интервалами, m линий данных (Y0, Y1, Y2, Y3, …, Ym-1) размещенных вдоль направления оси Y с постоянными интервалами, и m линий подачи тока (Y0i, Y1i, Y2i, Y3i, …, Ym-1i), размещенных вдоль направления оси Y с постоянными интервалами. Здесь значения номеров для ссылок (например, X1 и Y1) являются общими на фиг. 7, 11, 12 и 13.
Таким образом, отображающий элемент 302 может быть идентифицирован посредством линий сканирования и линий данных.
Фиг. 7 является схематическим структурным изображением, иллюстрирующим один пример отображающего элемента настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано в качестве одного примера на фиг. 7, отображающий элемент включает в себя органический электролюминесцентный (EL) элемент 350 и управляющую схему 320, выполненную с возможностью позволять органическому EL элементу 350 излучать свет. Таким образом, дисплей 310 представляет собой органический EL дисплей с так называемой системой активной матрицы. Кроме того, дисплей 310 является 32-дюймовым цветным дисплеем. Размер дисплея 310 не ограничен 32 дюймами.
Будет описана управляющая схема 320 на фиг. 7.
Управляющая схема 320 включает в себя два полевых транзистора 10 и 20 и конденсатор 30.
Полевой транзистор 10 служит в качестве переключающего элемента. Электрод G затвора полевого транзистора 10 соединен с предопределенной линией сканирования, и электрод S истока полевого транзистора 10 соединен с предопределенной линией данных. Кроме того, электрод D стока полевого транзистора 10 соединен к одному выводу конденсатора 30.
Полевой транзистор 20 выполнен с возможностью подавать электрический ток на органический EL элемент 350. Электрод G затвора полевого транзистора 20 соединен с электродом D стока полевого транзистора 10. Электрод D стока полевого транзистора 20 соединен с анодом органического EL элемента 350, и электрод S истока полевого транзистора 20 соединен с предопределенной линией подачи тока.
Конденсатор 30 выполнен с возможностью запоминать состояние полевого транзистора 10; т.е., данные. Другой вывод конденсатора 30 соединен с предопределенной линией подачи тока.
Когда полевой транзистор 10 переходит в состояние "включен", данные изображения сохраняются в конденсаторе 30 через сигнальную линию Y2. Даже после перехода полевого транзистора 10 в состояние "выключен", органический EL элемент 350 приводится в действие посредством поддержания состояния "включен" полевого транзистора 20 в соответствии с данными изображения.
Фиг. 8 представляет один пример позиционного соотношения между органическим EL элементом 350 и полевым транзистором 20, служащим в качестве управляющей схемы в отображающем элементе. Здесь органический EL элемент 350 расположен рядом с полевым транзистором 20. Следует отметить, что полевой транзистор и конденсатор (не проиллюстрирован) также сформированы на той же самой подложке.
2
2
3
Пассивирующая пленка подходящим образом расположена на или над активным слоем 22, хотя пассивирующая пленка не проиллюстрирована на фиг. 8. Материал пассивирующей пленки может быть соответствующим образом выбран из SiO, SiNx, AlO и фторполимеров.
2
3
2
2
Как проиллюстрировано на фиг. 9, например, органический EL элемент 350 может быть расположен на полевом транзисторе 20. В случае этой структуры требуется, чтобы электрод 26 затвора был прозрачным. Таким образом, для электрода 26 затвора используется электропроводный прозрачный оксид (например, ITO, InO, SnO, ZnO, ZnO с добавлением Ga, ZnO с добавлением Al и SnO с добавлением Sb). Следует отметить, что номер 360 представляет межслойную изолирующую пленку (выравнивающую пленку). Для изолирующей пленки могут использоваться полиимид или акриловые смолы.
На фиг. 8 и 9 полевой транзистор 20 включает в себя подложку 21, активный слой 22, электрод 23 истока, электрод 24 стока, изолирующий слой 25 затвора и электрод 26 затвора. Органический EL элемент 350 включает в себя катод 312, анод 314 и органический EL тонкопленочный слой 340.
Фиг. 10 является схематическим структурным изображением, иллюстрирующим один пример органического EL элемента.
На фиг. 10 органический EL элемент 350 включает в себя катод 312, анод 314 и органический EL тонкопленочный слой 340.
Материал катода 312 не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры материала включают в себя алюминий (Al), сплав магния (Mg) - серебра (Ag), сплав алюминия (Al) - лития (Li) и оксид индия и олова (ITO). Следует отметить, что сплав магния (Mg) - серебра (Ag) становится высокоотражающим электродом, если имеет достаточную толщину, и чрезвычайно тонкая пленка (менее чем приблизительно 20 нм) сплава Mg-Ag становится полупрозрачным электродом. На фигуре свет подается со стороны анода. Однако свет может подаваться со стороны катода, когда катод является прозрачным электродом или полупрозрачным электродом.
Материал анода 314 не имеет конкретного ограничения и может быть соответствующим образом выбран в зависимости от намеченной цели. Примеры материала включают в себя оксид индия и олова (ITO), оксид индия и цинка (IZO) и сплав серебра (Ag) - неодима (Nd). Следует отметить, что в случае, когда используется сплав серебра, получаемый в результате электрод становится высокоотражающим электродом, который подходит для подачи света из стороны катода.
Органический EL тонкопленочный слой 340 включает в себя слой 342 транспортировки электронов, светоизлучающий слой 344 и слой 346 транспортировки дырок. Слой 342 транспортировки электронов соединен с катодом 312, и слой 346 транспортировки дырок соединен с анодом 314. Светоизлучающий слой 344 излучает свет, когда предопределенное напряжение приложено между анодом 314 и катодом 312.
Слой 342 транспортировки электронов и светоизлучающий слой 344 могут формировать единый слой. Кроме того, между слоем 342 транспортировки электронов и катодом 312 может быть расположен слой инжекции электронов. Кроме того, между слоем 346 транспортировки дырок и анодом 314 может быть расположен слой инжекции дырок.
Описанный выше органический EL элемент представляет собой так называемый органический EL элемент ʺс нижним излучениемʺ, в котором свет подается со стороны подложки (нижней стороны на фиг. 10). Однако органический EL элемент может представлять собой органический EL элемент с "верхним излучением", в котором свет подается со стороны, противоположной подложке (нижней стороне на фиг. 10).
Фиг. 11 является схематическим структурным изображением, иллюстрирующим другой пример устройства отображения изображения настоящего изобретения.
На фиг. 11 устройство отображения изображения включает в себя отображающие элементы 302, проводные линии (включающие в себя линии сканирования, линии данных и линии подачи тока) и устройство 400 управления отображением.
Устройство 400 управления отображением включает в себя схему 402 обработки данных изображения, схему 404 управления линиями сканирования и схему 406 управления линиями данных.
Схема 402 обработки данных изображения определяет яркость множества отображающих элементов 302 в дисплее на основе выходных сигналов схемы вывода изображения.
Схема 404 управления линиями сканирования индивидуально прикладывает напряжение к n линиям сканирования в соответствии с инструкциями схемы 402 обработки данных изображения.
Схема 406 управления линиями данных индивидуально прикладывает напряжение к m линиям данных в соответствии с инструкциями схемы 402 обработки данных изображения.
В приведенном выше варианте осуществления был описан случай, когда светорегулирующий элемент представляет собой органический EL элемент, но настоящее изобретение не ограничено упомянутым выше. Например, светорегулирующий элемент может представлять собой электрохромный элемент. В этом случае дисплей является электрохромным дисплеем.
Светорегулирующий элемент может представлять собой жидкокристаллический элемент. В этом случае дисплей является жидкокристаллическим дисплеем. Как проиллюстрировано на фиг. 12, нет необходимости обеспечивать линию подачи тока для отображающего элемента 302'. Как проиллюстрировано на фиг. 13, управляющая схема 320' может быть произведена с одним полевым транзистором 40, который сходен с каждым из полевых транзисторов 10 и 20. В полевом транзисторе 40 электрод G затвора соединен с предопределенной линией сканирования, и электрод S истока соединен к предопределенной линией данных. Кроме того, электрод D стока соединен с конденсатором 361 и электродом пикселя жидкокристаллического элемента 370.
Светорегулирующий элемент может представлять собой электрофоретический элемент, неорганический EL элемент или элемент электросмачивания.
Как описано выше, был описан случай, в котором система настоящего изобретения представляет собой телевизионное устройство, но система настоящего изобретения не ограничена телевизионным устройством. Система не имеет конкретного ограничения, пока система включает в себя устройство отображения изображения, служащее в качестве устройства, выполненного с возможностью отображать изображениям и информацию. Например, система может представлять собой компьютерную систему, в которой компьютер (в том числе персональный компьютер) соединен с устройством отображения изображения.
Система настоящего изобретения включает в себя отображающий элемент настоящего изобретения. Таким образом, система имеет длительный срок службы и устойчиво управляется.
Примеры
Настоящее изобретение будет далее описано посредством примеров, но настоящее изобретение не должно быть интерпретировано как ограничиваемое этими примерами.
(Пример I-1)
<Получение полевого транзистора>
- Получение подложки -
Бесщелочное стекло (стеклянная подложка) использовалось в качестве подложки. Подложку подвергли ультразвуковой очистке с использованием нейтрального моющего средства, чистой воды и изопропилового спирта. После просушивания подложку далее подвергли обработке ультрафиолетом и озоном при 90°C в течение 10 минут.
- Формирование активного слоя -
- Получение жидкости A-
2
4
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость A), которая использовалась для формирования слоя из MgInO, служащего в качестве слоя A.
В качестве материалов ацетилацетонат магния и ацетилацетонат магния взвесили в предписанном отношении (In/Mg=2 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация магния составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость A).
- Получение жидкости B--
2
4
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость B), которая использовалась для формирования слоя из MgAlO, служащего в качестве слоя B.
В качестве материалов ацетилацетонат магния и ацетилацетонат алюминия взвесили в предписанном отношении (Al/Mg=2 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация магния составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость B).
Жидкость A нанесли методом центрифугирования на стеклянную подложку и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Затем жидкость B нанесли методом центрифугирования и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Кроме того, жидкость A нанесли методом центрифугирования и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут.
Затем после обжига продукта реакции в печи при 200°C в течение 1 часа было выполнено формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать активный слой, выполненный из трех слоев [слой A (толщина пленки: 10 нм)/слой B (толщина пленки: 6 нм)/слой A (толщина пленки: 10 нм)].
-Формирование электрода истока и электрода стока-
На подложку, на которой был сформирован активный слой, осадили 100 нм золота (Au) и выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать электрод истока и электрод стока. Длина канала составила 10 мкм, и ширина канала составила 30 мкм.
-Формирование изолирующего слоя затвора-
1.5
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидной изолирующей пленки, которая использовалась для формирования слоя из 80LaO 20SrO, служащего в качестве изолирующего слоя затвора.
Раствор 2-этилгексаноата лантана в толуоле (La: 7% по весу) (16 мл), раствор 2-этилгексаноата стронция в толуоле (Sr: 2% по весу) (8,8 мл) и толуол (12 мл) смешали, чтобы получить жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидной изолирующей пленки.
Жидкость для нанесения покрытия нанесли методом центрифугирования на стеклянную подложку просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Затем продукт реакции обожгли в печи при 400°C в течение 1 часа, чтобы получить изолирующий слой затвора (толщина: 150 нм).
Кроме того, выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии. Затем было сформировано сквозное отверстие для контакта с электродом истока/стока.
-Формирование электрода затвора-
На стеклянную подложку осадили 100 нм золота (Au) и выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать электрод затвора.
Наконец, выполнили отжиг в атмосфере при 300°C в течение 1 часа, чтобы произвести полевой транзистор.
(Примеры с I-2 по I-5)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере I-1, за исключением того, что слой A, слой B и конфигурация активного слоя были изменены, как представлено в таблице I.
(Сравнительный пример I-1)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере I-1, за исключением того, что конфигурация активного слоя была изменена, как представлено в таблице I.
(Сравнительный пример I-2)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере I-4, за исключением того, что конфигурация активного слоя была изменена, как представлено в таблице I.
Таблица I
Слой A
Слой B
Конфигурация слоя
Подвижность (см<sup>2</sup>/В·с)
Ток в выкл. состоянии (пА)
Оксид
Толщина пленки (нм)
Оксид
Толщина пленки (нм)
Пример I-1
MgIn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
10
MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
6
ABA
16
0,5
Пример I-2
In<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
6
Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
5
ABABA
21
0,8
Пример I-3
SnO<sub>2</sub>
12
MgSb<sub>2</sub>O<sub>6</sub>
10
ABA
15
0,9
Пример I-4
CdO
5
ZrO<sub>2</sub>
5
BABA
19
1,2
Пример I-5
ZnO
8
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
6
ABA
12
0,5
Сравнит. пример I-1
MgIn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
10
―
0
A
8
0,2
Сравнит. пример I-2
CdO
5
ZrO<sub>2</sub>
5
BA
10
0,8
В столбце конфигурации слоя таблицы I левый буквенный символ означает сторону, на которой расположена стеклянная подложка, и правый буквенный символ означает сторону, на которой расположены электрод истока, электрод стока и изолирующий слой затвора.
Кроме жидкости для нанесения покрытия примера I-1 следующие жидкости для нанесения покрытия использовались для формирования каждого слоя, представленного в таблице I.
2
3
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InO-
2
3
Ацетилацетонат индия растворили в толуоле, чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InO.
2
3
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из YO-
2
3
Ацетилацетонат иттрия растворили в толуоле, чтобы концентрация иттрия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из YO.
2
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из SnO-
2
2-этилгексаноат олова растворили в толуоле, чтобы концентрация олова составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из SnO.
2
6
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из MgSbO-
2
6
В качестве материалов ацетилацетонат магния и трифенилстибин взвесили в предписанном отношении (Sb/Mg=2 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация магния составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя MgSbO.
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из CdO-
Хлорид кадмия растворили в пропиленгликоле, чтобы концентрация кадмия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из CdO.
2
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZrO-
2
Раствор бис(2-этилгексаноата)-оксида циркония(IV) в уайт-спирите (Zr: 12%) растворили в толуоле, чтобы концентрация циркония составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZrO.
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZnO-
Гексагидрат нитрата цинка растворили в этиленгликоле, чтобы концентрация цинка составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZnO.
2
3
- Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из AlO-
2
3
Алюминиевый ди(втор-бутоксид)ацетоуксусный эфир хелат растворили в толуоле, чтобы концентрация алюминия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из AlO.
<Оценка>
У полевых транзисторов, произведенных в примерах с I-1 по I-5 и в сравнительных примерах с I-1 по I-2, были измерены передаточные характеристики (Vds=10 V). Результаты измерения представлены в таблице I.
Как представлено в таблице I, транзисторы TFT примеров с I-1 по I-5 продемонстрировали значения подвижности носителей заряда в 1,5-2,5 раза больше, чем транзистор TFT сравнительного примера I-1. Хотя полупроводниковые материалы, толщина пленки слоя A и толщина пленки слоя B примера I-4 совпали со сравнительным примером I-2, подвижность носителей заряда транзистора TFT примера I-4 была приблизительно в два раза больше, чем в сравнительном примере I-2.
(Пример II-1)
<Получение полевого транзистора>
- Получение подложки-
Бесщелочное стекло (стеклянная подложка) использовалось в качестве подложки. Подложку подвергли ультразвуковой очистке с использованием нейтрального моющего средства, чистой воды и изопропилового спирта. После просушивания подложку далее подвергли обработке ультрафиолетом и озоном при 90°C в течение 10 минут.
- Формирование активного слоя-
--Получение жидкости A--
2
4
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость A), которая использовалась для формирования слоя из MgInO, служащего в качестве слоя A.
В качестве материалов ацетилацетонат магния и ацетилацетонат магния взвесили в предписанном отношении (In/Mg=2 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация магния составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость A).
--Получение жидкости B--
2
4
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость B), которая использовалась для формирования слоя из ZnGaO: 2 ат% Sn, служащего в качестве слоя B.
В качестве материалов ацетилацетонат цинка, ацетилацетонат галлия и 2-этилгексаноат олова взвесили в предписанном отношении (Zn: Ga: Sn=1: 1,96: 0,04 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация цинка составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования оксидного полупроводника (жидкость B).
Жидкость A нанесли методом центрифугирования на стеклянную подложку и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Затем жидкость B нанесли методом центрифугирования и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Кроме того, жидкость A нанесли методом центрифугирования и просушили в печи при 120°C в течение 2 минут.
Затем после обжига продукта реакции в печи при 200°C в течение 1 часа было выполнено формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать активный слой, выполненный из трех слоев [слой A (толщина пленки: 10 нм)/слой B (толщина пленки: 6 нм)/слой A (толщина пленки: 10 нм)].
-Формирование электрода истока и электрода стока-
На подложку, на которой был сформирован активный слой, осадили 100 нм золота (Au) и выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать электрод истока и электрод стока. Длина канала составила 10 мкм, и ширина канала составила 30 мкм.
-Формирование изолирующего слоя затвора-
1.5
Была получена жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидной изолирующей пленки, которая использовалась для формирования слоя из 80LaO 20SrO, служащего в качестве изолирующего слоя затвора.
Раствор 2-этилгексаноата лантана в толуоле (La: 7% по весу) (16 мл), раствор 2-этилгексаноата стронция в толуоле (Sr: 2% по весу) (8,8 мл) и толуол (12 мл) смешали, чтобы получить жидкость для нанесения покрытия для формирования оксидной изолирующей пленки.
Жидкость для нанесения покрытия нанесли методом центрифугирования на стеклянную подложку просушили в печи при 120°C в течение 2 минут. Затем продукт реакции обожгли в печи при 400°C в течение 1 часа, чтобы получить изолирующий слой затвора (150 нм).
Кроме того, выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии. Затем было сформировано сквозное отверстие для контакта с электродом истока/стока.
-Формирование электрода затвора-
На стеклянную подложку осадили 100 нм золота (Au) и выполнили формирование структуры посредством процесса фотолитографии, чтобы сформировать электрод затвора.
Наконец, выполнили отжиг в атмосфере при 300°C в течение 1 часа, чтобы произвести полевой транзистор.
(Примеры с II-2 по II-7)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере II-1, за исключением того, что слой A, слой B, толщина каждой пленки и конфигурация активного слоя были изменены, как представлено в таблице II.
(Сравнительный пример II-1)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере II-1, за исключением того, что слой A, слой B, толщина каждой пленки и конфигурация активного слоя были изменены, как представлено в таблице II.
(Сравнительный пример II-2)
Полевой транзистор был произведен таким же образом, как в примере II-1, за исключением того, что слой A, слой B, толщина каждой пленки и конфигурация активного слоя были изменены, как представлено в таблице II.
Таблица II
Слой A
Слой B
Конфигураация слоя
Подвижность
Ток в выкл. состоянии
Материал
ΔG<sup>0</sup>
Запрещ. зона
Толщина пленки слоя A
Материал
ΔG<sup>0</sup>
Запрещ. зона
Толщина пленки слоя B
ккал/GFW
эВ
нм
ккал/GFW
эВ
нм
см<sup>2</sup>/В·с
пА
Пример II-1
MgIn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
-168,3
3,86
10
ZnGa<sub>2</sub>O<sub>4</sub>: 2at%Sn
-157,8
4,96
6
ABA
17
0,5
Пример II-2
InZn<sub>0,5</sub>Zr<sub>0,5</sub>O<sub>3</sub>
-175,8
4,22
6
(Mg, Zn)SnO<sub>4</sub>: 2at%Sb
-169,5
4,64
5
ABABA
21
0,8
Пример II-3
CdAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
-216,5
4,85
8
InAlO<sub>3</sub>: 1at%W
-164,5
5,33
10
AB
15
0,9
Пример II-4
In<sub>1,6</sub>Y<sub>0,4</sub>O<sub>3</sub>
-164,8
4,35
5
Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>: 3at%Zr
-158,0
4,62
5
BABA
19
0,6
Пример II-5
Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
-158,0
4,58
7
ZnGa<sub>2</sub>O<sub>4</sub>: 2at%Sn
-157,8
4,96
8
ABAB
15
0,4
Пример II-6
Zn<sub>2</sub>TiO<sub>4</sub>
-185,0
3,10
9
InCa<sub>0,3</sub>Zr<sub>0,3</sub>O<sub>3</sub>
-172,2
5,45
6
ABA
16
1,1
Пример II-7
(Mg, Zn)SnO<sub>4</sub>
-169,5
4,53
12
(Mg, Zn)GeO<sub>4</sub>: 2at%Sb
-164,5
4,86
7
ABAB
14
0,7
Сравнит. пример II-1
MgIn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>
-168,3
3,86
10
―
―
―
―
A
8
0,2
Сравнит. пример II-2
In<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
-134,0
3,75
15
Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
-158,0
4,58
15
BA
12
500
0
В столбце конфигурации слоя таблицы II левый буквенный символ означает сторону, на которой расположена стеклянная подложка, и правый буквенный символ означает сторону, на которой расположены электрод истока, электрод стока и изолирующий слой затвора. Кроме того, таблица II представляет оценочные значения (ΔG) слоя A и слоя B.
Следует отметить, что сродство к кислороду и запрещенная зона в таблице II были определены упомянутыми выше способами, описанными в описании настоящего изобретения.
Кроме жидкости для нанесения покрытия примера II-1 следующие жидкости для нанесения покрытия использовались для формирования каждого слоя, представленного в таблице II.
0,5
0,5
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InZnZrO-
0,5
0,5
3
В качестве материалов ацетилацетонат индия, ацетилацетонат цинка и ацетилацетонат циркония взвесили в предписанном отношении (In:Zn:Zr=1,0:0,5:0,5 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InZnZrO.
1,6
0,4
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InYO-
1.6
0.4
3
В качестве материалов, тригидрат нитрата индия и гегсагидрат хлорида иттрия взвесили в предписанном отношении (In:Y=1,6:0,4 (молярное отношение)) и растворили в этиленгликоле и метаноле (1:1), чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя InYO.
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InAlO:1 ат% W-
3
В качестве материалов ацетилацетонат индия, Алюминиевый ди(втор-бутоксид)ацетоуксусный эфир хелат и карбонилвольфрам взвесили в предписанном отношении (In:Al:W=1:0,99:0,01 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InAlO:1 ат% W.
1,4
0,3
0,3
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InCaZrO-
1,4
0,3
0,3
3
В качестве материалов ацетилацетонат индия, ацетилацетонат кальция и ацетилацетонат циркония взвесили в предписанном отношении (In:Ca:Zr=1,4:0,3:0,3 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из InCaZrO.
4
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn)SnO-
4
В качестве материалов ацетилацетонат магния, ацетилацетонат цинка и 2-этилгексаноат олова взвесили в предписанном отношении (Mg:Zn:Sn=1:1:1 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация олова составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn)SnO.
2
4
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZnTiO-
2
4
В качестве материалов ацетилацетонат цинка и бутоксид титана взвесили в предписанном отношении (Zn:Ti=2:1 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация цинка составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из ZnTiO.
4
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn) SnO:2 ат% Sb-
4
В качестве материалов ацетилацетонат магния, ацетилацетонат цинка, 2-этигексаноат олова и трифенилстибин взвесили в предписанном отношении (Mg:Zn:Sn:Sb=1:1:0,98:0,02 (молярное отношение)) и растворили в толуоле, чтобы концентрация олова составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn) SnO:2 ат% Sb.
2
4
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из CdAlO-
2
4
В качестве материалов 2,5-гидрат хлорида кадмия и нонагидрат нитрата алюминия взвесили в предписанном отношении (Cd:Al=1:2 (молярное отношение)) и растворили в этиленгликоле и метаноле (1:1), чтобы концентрация кадмия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из CdAlO.
4
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn) GeO:2 ат% Sb-
4
В качестве материалов гексагидрат нитрата магния, гексагидрат нитрата цинка, оксид германия и хлорид сурьмы взвесили в предписанном отношении (Mg:Zn:Ge:Sb=1:1:0,98:0,02 (молярное отношение)) и растворили в этиленгликоле, чтобы концентрация цинка составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из (Mg, Zn) GeO:2 ат% Sb.
2
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из GaO:3 ат% Zr-
2
3
В качестве материалов нитрат галлия и хлорид циркония взвесили в предписанном отношении (Ga:Zr=0,97:0,03 (молярное отношение)) и растворили в этиленгликоле, чтобы концентрация галлия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из GaO:3 ат% Zr.
2
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из IO-
2
3
Ацетилацетонат индия растворили в толуоле, чтобы концентрация индия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из IO.
2
3
-Получение жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из GaO-
2
3
Ацетилацетонат галлия растворили в толуоле, чтобы концентрация галлия составляла 0,1 М, для получения жидкости для нанесения покрытия для формирования слоя из GaO.
<Оценка>
У полевых транзисторов, произведенных в примерах с II-1 по II-7 и в сравнительных примерах с II-1 по II-2, были измерены передаточные характеристики (Vds=10 В). Результаты измерения представлены в таблице II.
Как представлено в таблице II, транзисторы TFT примеров с II-1 по II-7 продемонстрировали значения подвижности носителей заряда в 1,5-2,5 раза больше, чем в сравнительном примере II-1. Транзистор, имеющий конфигурацию сравнительного примера II-2, показал высокую подвижность носителей заряда, но значительно увеличенный ток в выключенном состоянии, что привело к неприемлемым свойствам транзистора TFT.
Как описано выше, полевой транзистор настоящего изобретения может подавить ток в выключенном состоянии и может улучшить подвижность носителей заряда, чтобы улучшить свойства транзистора TFT. Кроме того, устройство отображения изображения настоящего изобретения подходит для отображения изображения, имеющего большую площадь и высокое качество. Кроме того, система настоящего изобретения может отображать информацию изображения с высокой четкостью и подходящим образом используется для телевизионных устройств, компьютерных систем и смартфонов.
Аспекты настоящего изобретения, например, состоят в следующем.
<1> Полевой транзистор, включающий в себя:
электрод затвора, который выполнен с возможностью прикладывать напряжение затвора;
электрод истока и электрод стока, которые выполнены с возможностью переносить электрический сигнал;
активный слой, который сформирован между электродом истока и электродом стока; и
изолирующий слой затвора, который сформирован между электродом затвора и активным слоем,
причем активный слой включает в себя оксидные слои по меньшей мере двух видов, включающие в себя слой A и слой B, и
причем активный слой удовлетворяет по меньшей мере одному условию из приведенных ниже условия (1) и условия (2):
условие (1): активный слой включает в себя три или более оксидных слоев, в том числе два или более слоев A; и
условие (2): запрещенная зона слоя A меньше, чем запрещенная зона слоя B, и сродство к кислороду слоя A равно или выше, чем сродство к кислороду слоя B.
<2> Полевой транзистор в соответствии с <1>, в котором в условии (1) электропроводность σ A слоя A выше, чем электропроводность σ B слоя B.
<3> Полевой транзистор в соответствии с <1>, в котором в условии (1) концентрация NA носителей слоя A выше, чем концентрация NB носителей слоя B.
<4> Полевой транзистор в соответствии с <1>, в котором в условии (1) энергия ΔEA активации электрической проводимости слоя A ниже, чем энергия ΔEB активации электрической проводимости слоя B.
<5> Полевой транзистор в соответствии с <1>, в котором в условии (1) запрещенная зона EAg слоя A меньше, чем запрещенная зона EBg слоя B.
<6> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<5>, в котором в условии (1) по меньшей мере один из двух или более из слоя A находится в контакте с электродом истока и электродом стока.
<7> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<6>, в котором в условии (1) по меньшей мере один из двух или более из слоя A находится в контакте с изолирующим слоем затвора.
<8> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<5>, в котором в условии (1) активный слой является многослойной структурой ABA из трех слоев, которые представляют собой слой A, слой B и слой A, размещенный друг над другом в этом порядке, один из слоев A находится в контакте с изолирующим слоем затвора, и другой из слоев A находится в контакте с электродом истока и электродом стока.
<9> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<8>, в котором в условии (1) слой A является оксидным слоем, включающим в себя элемент группы A, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из цинка, кадмия, галлия, индия, таллия, олова, свинца, висмута, титана, ниобия, тантала, молибдена и вольфрама, и
в котором слой B не содержит элемент группы A.
<10> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<9>, в котором в условии (1) слой B является оксидным слоем, включающим в себя элемент группы B, который является по меньшей мере одним элементом, выбранным из группы, состоящей из элемента группы 2A, элемента группы 3A, циркония, гафния, бора, алюминия, кремния, германия, фосфора, сурьмы и теллура.
<11> Полевой транзистор в соответствии с <1>, в котором слой B включает в себя замещающее легирующее вещество.
<12> Полевой транзистор в соответствии с <1> или <11>, в котором в условии (2) слой A включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из цинка, кадмия, галлия, индия, таллия, олова, свинца, висмута, титана, ниобия, тантала, молибдена и вольфрама, в качестве элемента A1, и
в котором слой A включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из магния, кальция, стронция, бария, скандия, иттрия, лантаноидов, циркония, гафния, алюминия, кремния и германия, в качестве элемента A2.
<13> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1>, <11> и <12>, в котором в условии (2) слой B включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из цинка, кадмия, галлия, индия, таллия, олова, свинца, висмута, титана, ниобия, тантала, молибдена и вольфрама, в качестве элемента B1,
в котором слой B включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из алюминия, галлия, индия, таллия, германия, олова, свинца, сурьмы, висмута, титана, ниобия, тантала, молибдена, вольфрама, рения и осмия, в качестве элемента B3, и
в котором номер группы элемента B3 в периодической таблице больше, чем номер группы элемента B1 в периодической таблице.
<14> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1> и <11>-<13>,
в котором слой B включает в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из магния, кальция, стронция, бария, скандия, иттрия, лантаноидов, циркония, гафния, алюминия, кремния и германия, в качестве элемента B2.
<15> Полевой транзистор в соответствии с любым из <1> и <11>-<14>, в котором в условии (2) перед соединением слоя A со слоем B концентрация NA носителей слоя A ниже, чем концентрация NB носителей слоя B, и
в котором после соединения слоя A со слоем B концентрация NA носителей слоя A выше, чем концентрация NB носителей слоя B.
<16> Отображающий элемент, включающий в себя:
светорегулирующий элемент, выполненный с возможностью управлять световым выходом в соответствии с управляющим сигналом;
управляющую схему, содержащую полевой транзистор в соответствии с любым из <1>-<15> и выполненную с возможностью управлять светорегулирующим элементом.
<17> Устройство отображения в соответствии с <16>,
в котором светорегулирующий элемент включает в себя органический электролюминесцентный элемент, электрохромный элемент, жидкокристаллический элемент, электрофоретический элемент или элемент электросмачивания.
<18> Устройство отображения изображения, выполненное с возможностью отображать изображение, соответствующее данным изображения, устройство отображения изображения включает в себя:
множество отображающих элементов, размещенных в виде матрицы, каждый из множества отображающих элементов является отображающим элементом в соответствии с <16> или <17>;
множество проводящих линий, выполненных с возможностью индивидуально прикладывать напряжение затвора и сигнальное напряжение к полевым транзисторам в множестве отображающих элементов; и
устройство управления отображением, выполненное с возможностью индивидуально управлять напряжением затвора и сигнальным напряжением полевых транзисторов через множество проводящих линий в соответствии с данными изображения.
<19> Система, включающая в себя:
устройство отображения изображения в соответствии с <18>; и
устройство формирования данных изображения, выполненное с возможностью формировать данные изображения на основе информации изображения, которая должна быть отображена, и выдавать данные изображения устройству отображения изображения.
В соответствии с настоящим изобретением возможно решить различные существующие проблемы и обеспечить: новый полевой транзистор, включающий в себя активный слой оксидного полупроводника и имеющий высокую подвижность носителей заряда и низкий ток в выключенном состоянии; отображающий элемент; устройство отображения; и систему.
Список ссылочных позиций
10 полевой транзистор
20 полевой транзистор
22 активный слой
23 электрод истока
24 электрод стока
25 изолирующий слой затвора
26 электрод затвора
27 пассивирующий слой
221 слой A
222 слой B
223 слой A
40 полевой транзистор
302, 302' отображающий элемент
310 дисплей
320, 320' управляющая схема
370 жидкокристаллический элемент
400 устройство управления отображением