DE102017200568A1

DE102017200568A1 - Eingabesystem und elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE102017200568A1
Application number: DE102017200568.8A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Miyaguchi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2017-07-20
Also published as: US20220043512A1; US11635809B2; US20170205874A1; JP7217314B2; US10572006B2; JP2017130201A; JP2021177396A; US11099644B2; US20230324990A1; JP2023062706A; US20200356166A1

Abstract

Bereitgestellt werden ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät mit neuartigen Strukturen. Bereitgestellt wird ein elektronisches Gerät, dessen Einstellung selbst dann geändert werden kann, wenn beide Hände voll sind. Bereitgestellt werden ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät, die umfassen: eine Abbildungsvorrichtung mit einer Funktion zum Aufnehmen eines Bildes der Augen und eine Erfassungsvorrichtung mit einer Funktion zum Erfassen einer Veränderung der Augenform aus Daten, die mit der Abbildungsvorrichtung erhalten werden. Einstellungen werden gemäß der Veränderung der Augenform geändert. Die Einstellungen werden durch ein Verfahren geändert, das sich von einem manuellen Verfahren unterscheidet, und die Änderung der Einstellungen kann sich in der Anzeige widerspiegeln.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Das technische Gebiet der Erfindung, die in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart wird, betrifft ein Objekt, ein Verfahren oder ein Herstellungsverfahren. Außerdem betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Prozess, eine Maschine, ein Erzeugnis oder eine Zusammensetzung. Insbesondere umfassen Beispiele für das technische Gebiet einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dieser Beschreibung offenbart wird, eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür und ein Herstellungsverfahren dafür.
In dieser Beschreibung und dergleichen meint ein elektronisches Gerät ein Gerät oder dergleichen, das durch Anwenden elektrischer Eigenschaften arbeiten kann. Beispielsweise wird ein Gerät, das Vorrichtungen beinhaltet, die durch Anwenden elektrischer Eigenschaften arbeiten, wie z. B. eine Anzeigevorrichtung und eine Abbildungsvorrichtung, als elektronisches Gerät bezeichnet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist ein Head-Mounted Display (HMD) intensiv entwickelt worden. Ein Bild wird durch das HMD auf Basis der Neigung des Kopfes angezeigt (siehe z. B. Patentdokumente 1 und 2).
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-55638
[Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-192697

Zusammenfassung der Erfindung
In dem Fall, in dem man beim Beobachten eines Bildes mit einem HMD die Ansicht vergrößern (oder verkleinern) will, muss man die Vergrößerung einer Kamera oder dergleichen erneut einstellen. Wenn ein Benutzer, der das HMD trägt, eine Behandlung mit Werkzeugen bzw. medizinischen Werkzeugen oder dergleichen, wie z. B. einer Zange, durchführt, muss jedoch der Benutzer die Werkzeuge vorübergehend loslassen, um das HMD zu handhaben. Daher wird die Behandlung jedes Mal unterbrochen, wenn die Einstellung geändert wird, wodurch die Arbeitseffizienz deutlich verringert wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät mit neuartigen Strukturen, deren Einstellungen selbst dann geändert werden können, wenn beide Hände voll sind, bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät mit neuartigen Strukturen bereitzustellen.
Es sei angemerkt, dass die Aufgaben einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Aufgaben beschränkt sind. Die vorstehend beschriebenen Aufgaben stehen dem Vorhandensein von weiteren Aufgaben nicht im Wege. Die weiteren Aufgaben sind diejenigen, die nicht vorstehend beschrieben worden sind und nachstehend beschrieben werden. Die weiteren Aufgaben werden von einem Fachmann aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen und dergleichen ersichtlich sein und können davon abgeleitet werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, mindestens eine der vorstehenden Aufgaben und/oder der weiteren Aufgaben zu erfüllen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Eingabesystem, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung mit einer Funktion zum Aufnehmen eines Bildes der Augen und eine Erfassungsvorrichtung mit einer Funktion zum Erfassen einer Veränderung der Augenform aus Daten, die mit der Abbildungsvorrichtung erhalten werden. Die Einstellung des Eingabesystems wird gemäß der Veränderung der Augenform geändert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Gerät, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung mit einer Funktion zum Aufnehmen eines Bildes der Augen, eine Erfassungsvorrichtung mit einer Funktion zum Erfassen einer Veränderung der Augenform aus Daten, die mit der Abbildungsvorrichtung erhalten werden, eine arithmetische Vorrichtung mit einer Funktion zum Durchführen einer Berechnung der Anzeigedaten auf Basis einer Änderung der Einstellung, die der Veränderung der Augenform entspricht, sowie eine Anzeigevorrichtung zum Durchführen einer Anzeige entsprechend den Anzeigedaten.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Gerät, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung mit einer Funktion zum Aufnehmen eines Bildes der Augen, eine Erfassungsvorrichtung mit einer Funktion zum Erfassen einer Veränderung der Augenform aus Daten, die mit der Abbildungsvorrichtung erhalten werden, einen Beschleunigungssensor mit einer Funktion zum Erfassen einer Bewegung des Kopfes, eine arithmetische Vorrichtung mit einer Funktion zum Durchführen der Berechnung der Anzeigedaten auf Basis einer Änderung der Einstellung, die der Bewegung des Kopfes und der Veränderung der Augenform entspricht, sowie eine Anzeigevorrichtung zum Durchführen einer Anzeige entsprechend den Anzeigedaten.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das elektronische Gerät vorzugsweise eine Anzeigevorrichtung, die ein Licht emittierendes Element beinhaltet.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das elektronische Gerät vorzugsweise eine Anzeigevorrichtung, die ein Flüssigkristallelement beinhaltet.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das elektronische Gerät vorzugsweise eine Anzeigevorrichtung, bei der es sich um eine Retina abtastende Projektionsvorrichtung handelt.
Es sei angemerkt, dass weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei den folgenden Ausführungsformen anhand der Zeichnungen beschrieben werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät mit neuartigen Strukturen bereitstellen, deren Einstellungen selbst dann geändert werden können, wenn beide Hände voll sind. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch ein Eingabesystem und ein elektronisches Gerät mit neuartigen Strukturen bereitstellen.
Es sei angemerkt, dass die Wirkungen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehenden Wirkungen beschränkt sind. Die vorstehend beschriebenen Wirkungen stehen dem Vorhandensein von weiteren Wirkungen nicht im Wege. Die weiteren Wirkungen sind diejenigen, die nicht vorstehend beschrieben worden sind und nachstehend beschrieben werden. Die weiteren Wirkungen werden von einem Fachmann aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen und dergleichen ersichtlich sein und können davon abgeleitet werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, mindestens eine der vorstehenden Wirkungen und der weiteren Wirkungen zu erfüllen. Dementsprechend erfüllt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen die vorstehenden Wirkungen nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bei den begleitenden Zeichnungen:
1 stellt ein elektronisches Gerät dar;
2A bis 2C stellen elektronische Geräte dar;
3A und 3B stellen ein elektronisches Gerät dar;
4A und 4B stellen ein elektronisches Gerät dar;
5A und 5B stellen ein elektronisches Gerät dar;
6 ist ein Blockschema eines elektronischen Geräts;
7A und 7B stellen jeweils einen Augapfel dar;
8A und 8B sind Blockschemata von elektronischen Geräten;
9A und 9B sind Blockschemata von elektronischen Geräten;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise eines elektronischen Geräts zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise eines elektronischen Geräts zeigt;
12 stellt eine Augenbewegung dar;
13 stellt die Beziehung zwischen einer Blickrichtung eines Benutzers und einem Anzeigebereich in einem virtuellen Raum dar;
14A und 14B stellen die Beziehung zwischen einer Blickrichtung eines Benutzers und einem Anzeigebereich in einem virtuellen Raum dar;
15A und 15B stellen die Beziehung zwischen einer Blickrichtung eines Benutzers und einem Anzeigebereich in einem virtuellen Raum dar;
16A bis 16C stellen die Beziehung zwischen einer Blickrichtung eines Benutzers und einem Anzeigebereich in einem virtuellen Raum dar;
17A und 17B stellen jeweils ein elektronisches Gerät dar;
18A und 18B stellen ein elektronisches Gerät dar;
19A und 19B stellen ein elektronisches Gerät dar;
20A und 20B stellen jeweils ein elektronisches Gerät dar;
21A bis 21C stellen jeweils ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung dar;
22A und 22B stellen jeweils ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung dar;
23A und 23B stellen jeweils ein Konfigurationsbeispiel einer Treiberschaltung dar;
24A1, 24A2, 24B1, 24B2, 24C1 und 24C2 stellen Beispiele für Transistoren dar;
25A1, 25A2, 25A3, 25B1 und 25B2 stellen Beispiele für Transistoren dar;
26A1, 26A2, 26A3, 26B1, 26B2, 26C1 und 26C2 stellen Beispiele für Transistoren dar;
27A bis 27C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
28A bis 28C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
29A bis 29C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
30A und 30B stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
31A und 31B stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
32A bis 32C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
33A bis 33C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
34A bis 34C stellen ein Beispiel für einen Transistor dar;
35A und 35B zeigen jeweils eine Energiebandstruktur;
36A bis 36C stellen jeweils ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung dar;
37A und 37B stellen jeweils ein Beispiel für eine Anzeigevorrichtung dar;
38 stellt ein Beispiel für ein Anzeigemodul dar; und
39A bis 39F stellen jeweils ein Beispiel für ein elektronisches Gerät dar.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es werden Ausführungsformen anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehende Beschreibung beschränkt ist, und es erschließt sich einem Fachmann ohne Weiteres, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise verändert werden können, ohne dabei von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung nicht als auf die Beschreibung bei den nachstehenden Ausführungsformen und dem Beispiel beschränkt angesehen werden. Es sei angemerkt, dass bei den Strukturen der nachstehend beschriebenen Erfindung die gleichen Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen durch die gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen gekennzeichnet werden und die Beschreibung solcher Abschnitte in einigen Fällen nicht wiederholt wird.
Die Position, die Größe, der Bereich und dergleichen von jeder in den Zeichnungen und dergleichen dargestellten Komponente sind in einigen Fällen zum besseren Verständnis der Erfindung nicht genau dargestellt. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Position, die Größe, den Bereich oder dergleichen, die in den Zeichnungen und dergleichen offenbart werden, beschränkt.
In den Zeichnungen könnten einige Komponenten zum besseren Verständnis der Erfindung nicht dargestellt sein. Außerdem könnten einige verdeckte Linien und dergleichen nicht gezeigt sein.
In dieser Beschreibung und dergleichen werden Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes” und „zweites”, verwendet, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und sie bezeichnen nicht die Priorität oder die Reihenfolge, wie z. B. die Reihenfolge von Schritten oder die Reihenfolge der übereinander angeordneten Schichten. Ein Begriff mit keiner Ordnungszahl in dieser Beschreibung und dergleichen könnte in einem Patentanspruch mit einer Ordnungszahl versehen sein, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden. Ein Begriff mit einer Ordnungszahl in dieser Beschreibung und dergleichen könnte in einem Patentanspruch mit einer anderen Ordnungszahl versehen sein. Außerdem könnte ein Begriff mit einer Ordnungszahl in dieser Beschreibung und dergleichen in einem Patentanspruch und dergleichen mit keiner Ordnungszahl versehen sein.
Außerdem begrenzt in dieser Beschreibung und dergleichen beispielsweise der Begriff „Elektrode” oder „Leitung” nicht eine Funktion der Komponente. Beispielsweise wird eine „Elektrode” in einigen Fällen als Teil einer „Leitung” verwendet und umgekehrt. Darüber hinaus kann der Begriff „Elektrode” oder „Leitung” auch eine Kombination aus mehreren „Elektroden” und „Leitungen” bedeuten, welche auf integrierte Weise ausgebildet sind.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „über” oder „unter” in dieser Beschreibung und dergleichen nicht notwendigerweise bedeutet, dass eine Komponente „direkt auf” oder „direkt unter” und „in direktem Kontakt mit” einer anderen Komponente platziert ist. Beispielsweise bedeutet die Formulierung „eine Elektrode B über einer Isolierschicht A” nicht notwendigerweise, dass die Elektrode B auf und in direktem Kontakt mit der Isolierschicht A liegt, und kann den Fall bedeuten, in dem eine weitere Komponente zwischen der Isolierschicht A und der Elektrode B bereitgestellt ist.
Wenn beispielsweise ein Transistor mit umgekehrter Polarität verwendet wird oder wenn die Stromflussrichtung im Schaltungsbetrieb verändert wird, könnten die Funktionen einer Source und eines Drains je nach den Betriebsbedingungen untereinander ausgetauscht werden. Daher ist es schwer, welche/welcher eine Source oder ein Drain ist. Somit können die Begriffe „Source” und „Drain” in dieser Beschreibung untereinander ausgetauscht werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen bedeutet eine explizite Beschreibung „X und Y sind verbunden”, dass X und Y elektrisch verbunden sind, dass X und Y funktional verbunden sind, und dass X und Y direkt verbunden sind. Dementsprechend ist ohne Beschränkung auf eine vorbestimmte Verbindungsbeziehung, beispielsweise auf eine in den Zeichnungen oder den Texten dargestellte Verbindungsbeziehung, eine weitere Verbindungsbeziehung in den Zeichnungen oder den Texten enthalten.
Es sei angemerkt, dass der Ausdruck „elektrisch verbunden” in dieser Beschreibung und dergleichen auch den Fall umfasst, in dem Komponenten über ein Objekt mit einer elektrischen Funktion verbunden sind. Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich des „Objekts mit einer elektrischen Funktion”, solange zwischen Komponenten, die über das Objekt verbunden sind, elektrische Signale gesendet und empfangen werden können. Auch wenn der Ausdruck „elektrisch verbunden” in dieser Beschreibung verwendet wird, gibt es folglich einen Fall, in dem in einer realen Schaltung keine physikalische Verbindung gebildet ist und sich eine Leitung einfach erstreckt.
Es sei angemerkt, dass sich die Kanallänge beispielsweise auf einen Abstand zwischen einer Source (Source-Bereich oder Source-Elektrode) und einem Drain (Drain-Bereich oder Drain-Elektrode) in einem Bereich, in dem in einer Draufsicht auf den Transistor ein Halbleiter (oder ein Abschnitt, in dem in einem Halbleiter Strom fließt, wenn ein Transistor eingeschaltet ist) und eine Gate-Elektrode einander überlappen, oder in einem Bereich bezieht, in dem ein Kanal gebildet wird (auch als „Kanalbildungsbereich” bezeichnet). Bei einem Transistor sind Kanallängen nicht notwendigerweise in allen Bereichen gleich. Mit anderen Worten: Die Kanallänge eines Transistors ist in einigen Fällen nicht auf einen einzigen Wert festgelegt. Deshalb handelt es sich bei der Kanallänge in dieser Beschreibung um einen beliebigen Wert, nämlich den Maximalwert, den Minimalwert oder den Durchschnittswert in einem Bereich, in dem ein Kanal gebildet wird.
Die Kanalbreite bezieht sich beispielsweise auf eine Länge eines Abschnitts, in dem eine Source und ein Drain in einem Bereich einander zugewandt sind, in dem ein Halbleiter und eine Gate-Elektrode einander überlappen (oder ein Abschnitt, in dem ein Strom in einem Halbleiter fließt, wenn ein Transistor eingeschaltet ist), oder in einem Bereich, in dem ein Kanal gebildet wird. Bei einem Transistor sind Kanalbreiten nicht notwendigerweise in allen Bereichen gleich. Mit anderen Worten: Die Kanalbreite eines Transistors ist in einigen Fällen nicht auf einen einzigen Wert festgelegt. Deshalb handelt es sich bei der Kanalbreite in dieser Beschreibung um einen beliebigen Wert, nämlich den Maximalwert, den Minimalwert oder den Durchschnittswert in einem Bereich, in dem ein Kanal gebildet wird.
Es sei angemerkt, dass sich in einigen Fällen je nach Transistorstrukturen eine Kanalbreite in einem Bereich, in dem ein Kanal tatsächlich gebildet wird (auch als „effektive Kanalbreite” bezeichnet), von einer Kanalbreite unterscheidet, die in einer Draufsicht auf einen Transistor gezeigt ist (auch als „scheinbare Kanalbreite” bezeichnet). Bei einem Transistor mit einer Gate-Elektrode, die eine Seitenfläche einer Halbleiterschicht bedeckt, ist beispielsweise eine effektive Kanalbreite größer als eine scheinbare Kanalbreite, und in einigen Fällen kann man ihren Einfluss nicht ignorieren. Bei einem miniaturisierten Transistor mit einer Gate-Elektrode, die eine Seitenfläche eines Halbleiters bedeckt, erhöht sich in einigen Fallen beispielsweise der Anteil eines Kanalbereichs, der in einer Seitenfläche eines Halbleiters gebildet wird. In diesem Fall ist eine effektive Kanalbreite größer als eine scheinbare Kanalbreite.
In einem solchen Fall ist eine effektive Kanalbreite in einigen Fällen schwierig zu messen. Die Schätzung einer effektiven Kanalbreite aus einem Designwert setzt beispielsweise als Annahme die Bedingung voraus, dass die Form eines Halbleiters bekannt ist. Deshalb ist es in dem Fall, in dem die Form eines Halbleiters nicht genau bekannt ist, schwierig, eine effektive Kanalbreite genau zu messen.
In dieser Beschreibung wird daher in einigen Fällen eine scheinbare Kanalbreite als Breite eines umschlossenen Kanals (surrounded channel width, SCW) bezeichnet. In dieser Beschreibung kann es außerdem dazu kommen, dass in dem Fall, in dem der Begriff „Kanalbreite” in einfacher Weise verwendet wird, er eine Breite eines umschlossenen Kanals oder eine scheinbare Kanalbreite bezeichnet. Alternativ kann es in dieser Beschreibung dazu kommen, dass in dem Fall, in dem der Begriff „Kanalbreite” in einfacher Weise verwendet wird, er in einigen Fällen auch eine effektive Kanalbreite bezeichnet. Es sei angemerkt, dass eine Kanallänge, eine Kanalbreite, eine effektive Kanalbreite, eine scheinbare Kanalbreite, eine Breite eines umschlossenen Kanals und dergleichen bestimmt werden können, indem ein Querschnitts-TEM-Bild und dergleichen analysiert werden.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die Feldeffektbeweglichkeit, ein Stromwert pro Kanalbreite und dergleichen eines Transistors durch Berechnung ermittelt werden, eine Breite eines umschlossenen Kanals für die Berechnung genutzt werden kann. In diesem Fall wird in einigen Fällen ein Wert ermittelt, der sich von einem Wert in dem Fall unterscheidet, in dem eine effektive Kanalbreite für die Berechnung verwendet wird.
Des Weiteren handelt es sich bei Transistoren, die in dieser Beschreibung und dergleichen beschrieben werden, um (selbstsperrende) Anreicherungs-Feldeffekttransistoren, sofern nicht anders festgelegt.
Es sei angemerkt, dass sich beispielsweise eine Verunreinigung in einem Halbleiter auf Elemente bezieht, die sich von den Hauptbestandteilen eines Halbleiters unterscheiden. Zum Beispiel kann ein Element mit einer Konzentration von niedriger als 0,1 Atom-% als Verunreinigung betrachtet werden. Wenn Verunreinigungen enthalten sind, kann das eine Erhöhung der Dichte der Zustände (density of states, DOS) in einem Halbleiter und/oder eine Verringerung der Ladungsträgerbeweglichkeit oder der Kristallinität verursachen.
In dem Fall, in dem der Halbleiter ein Oxidhalbleiter ist, umfassen Beispiele für eine Verunreinigung, die Eigenschaften des Halbleiters verändert, die Elemente der Gruppe 1, der Gruppe 2, der Gruppe 13, der Gruppe 14 sowie der Gruppe 15 und Übergangsmetalle, die sich von den Hauptbestandteilen des Oxidhalbleiters unterscheiden; insbesondere gibt es beispielsweise Wasserstoff (im Wasser enthalten), Lithium, Natrium, Silizium, Bor, Phosphor, Kohlenstoff und Stickstoff. Wenn es sich bei dem Halbleiter um einen Oxidhalbleiter handelt, können Sauerstofffehlstellen beispielsweise durch Eintritt der Verunreinigungen, wie z. B. Wasserstoff, gebildet werden. Wenn es sich bei dem Halbleiter um Silizium handelt, umfassen ferner Beispiele für eine Verunreinigung, die die Eigenschaften des Halbleiters verändert, Sauerstoff, die Elemente der Gruppe 1, mit Ausnahme von Wasserstoff, die Elemente der Gruppe 2, der Gruppe 13 und der Gruppe 15.
In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „parallel”, dass der zwischen zwei geraden Linien gebildete Winkel größer als oder gleich –10° und kleiner als oder gleich 10° ist, und daher umfasst der Begriff auch den Fall, in dem der Winkel größer als oder gleich –5° und kleiner als oder gleich 5° ist. Außerdem bedeutet der Begriff „im Wesentlichen parallel”, dass der zwischen zwei geraden Linien gebildete Winkel größer als oder gleich –30° und kleiner als oder gleich 30° ist. Die Begriffe „senkrecht” und „orthogonal” bedeuten, dass der zwischen zwei geraden Linien gebildete Winkel größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100° ist, und daher umfasst der Begriff auch den Fall, in dem der zwischen zwei geraden Linien gebildete Winkel größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95° ist. Außerdem bedeutet der Begriff „im Wesentlichen senkrecht”, dass der zwischen zwei geraden Linien gebildete Winkel größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird bei den Begriffen „identisch”, „derselbe”, „gleich”, „gleichmäßig” und dergleichen (darunter auch ihre Synonyme), die beim Beschreiben der Rechenwerte und tatsächlicher Messwerte verwendet werden, ein Fehlerbereich von ±20% in Betracht gezogen, sofern nicht anders festgelegt.
In dieser Beschreibung wird in dem Fall, in dem ein Ätzschritt nach einem Photolithographieprozess durchgeführt wird, eine Fotolackmaske, die in dem Photolithographieprozess ausgebildet worden ist, nach dem Ätzschritt entfernt, sofern nicht anders festgelegt.
In dieser Beschreibung und dergleichen handelt es sich bei einem hohen Stromversorgungspotential V_DD (im Folgenden auch einfach als V_DD oder H-Potential bezeichnet) um ein Stromversorgungspotential, das höher ist als ein niedriges Stromversorgungspotential V_SS. Bei dem niedrigen Stromversorgungspotential V_SS (im Folgenden auch einfach als V_SS oder L-Potential bezeichnet) handelt es sich um ein Stromversorgungspotential, das niedriger ist als das hohe Stromversorgungspotential V_DD. Außerdem kann ein Erdpotential als V_DD oder V_SS verwendet werden. Beispielsweise ist in dem Fall, in dem ein Erdpotential als V_DD verwendet wird, V_SS niedriger als das Erdpotential, und in dem Fall, in dem ein Erdpotential als V_SS verwendet wird, ist V_DD höher als das Erdpotential.
Eine „Spannung” bezeichnet im Allgemeinen einen Potentialunterschied zwischen einem gegebenen Potential und einem Bezugspotential (z. B. einem Erdpotential (einem GND-Potential) oder einem Source-Potential). Es sei angemerkt, dass es sich bei einem „Potential” um einen relativen Begriff handelt, und ein Potential, das Leitungen oder dergleichen zugeführt wird, kann in Abhängigkeit von einem Bezugspotential verändert werden. Daher können in einigen Fällen die Begriffe „Spannung” und „Potential” abwechselnd verwendet werden. Es sei angemerkt, dass es sich in dieser Beschreibung und dergleichen bei V_SS um die Bezugsspannung handelt, sofern nicht anders festgelegt.
Es sei angemerkt, dass die Begriffe „Film” und „Schicht” je nach der Sachlage oder den Umständen untereinander ausgetauscht werden können.
Beispielsweise kann der Begriff „leitfähige Schicht” gegebenenfalls in den Begriff „leitfähiger Film” umgewandelt werden. Es kann auch der Begriff „Isolierfilm” gegebenenfalls in den Begriff „Isolierschicht” umgewandelt werden.
In dieser Beschreibung sind trigonale und rhomboedrische Kristallsysteme in einem hexagonalen Kristallsystem mit eingeschlossen.
(Ausführungsform 1)
Ein elektronisches Gerät und ein Eingabesystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungen beschrieben. Das elektronische Gerät kann als Head-Mounted Display (HMD) verwendet werden.
<Außenansicht>
1 zeigt ein Beispiel für eine Außenansicht eines elektronischen Geräts. Zur Erläuterung stellt 1 eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung dar.
Ein elektronisches Gerät 100 beinhaltet eine Abbildungsvorrichtung 120, eine Erfassungsvorrichtung 130, eine arithmetische Vorrichtung 140 und eine Anzeigevorrichtung 150.
Die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und die Anzeigevorrichtung 150 können beispielsweise in einem Gehäuse 110 bereitgestellt werden.
In dem Gehäuse 110 sind die Anzeigevorrichtung 150 und die Abbildungsvorrichtung 120 derart bereitgestellt, dass sie dem Augapfel an einer Öffnung 112 zugewandt sind, die in der Y-Richtung bereitgestellt ist.
Als die Abbildungsvorrichtung 120 kann eine Kamera verwendet werden, die ein Abbildungselement beinhaltet, das ein Bild der Augenform aufnehmen kann. Da der Umriss eines Abschnitts, in dem die Hornhaut und die Lederhaut mit dem Augenlid nicht bedeckt sind, deutlich erkennbar ist, kann die Augenform ohne Abbildungselement mit hoher Leistung erfasst werden.
Die Erfassungsvorrichtung 130 erfasst die Veränderung der Augenform auf Basis der Augenform, die mit der Abbildungsvorrichtung 120 aufgenommen wird. Beispielsweise wird die Veränderung der Augenform aus den Daten über die Grenze zwischen dem Augenlid und der Lederhaut (dem weißen Teil des Auges) oder die Grenze zwischen dem Augenlid und der Hornhaut (z. B. dem schwarzen Teil des Auges) erfasst. Da die Erfassung der Veränderung der Augenform mit der Erfassungsvorrichtung 130 eine Bildverarbeitung oder eine Rechenoperation bedingt, wird sie in einigen Fällen auch als „die Berechnung der Veränderung der Augenform” bezeichnet.
Die arithmetische Vorrichtung 140 erzeugt Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die der Veränderung der Augenform entspricht, oder Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die der Bewegung des Kopfes und der Veränderung der Augenform entspricht. Da die Erzeugung der Anzeigedaten bei der arithmetischen Vorrichtung 140 eine Behandlung bei einer Schaltung, wie z. B. einem Prozessor, bedingt, kann sie in einigen Fällen auch als „die Ausführung einer Verarbeitung zum Erzeugen der Anzeigedaten” bezeichnet werden.
Als die Anzeigevorrichtung 150 kann eine EL-Anzeigevorrichtung oder eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet werden. Vorzuziehen ist eine Anzeigevorrichtung, deren Anzeigeoberfläche gekrümmt ist, so dass die Anzeigeoberfläche bereitgestellt werden kann, um Augäpfel zu bedecken.
Bei einer solchen Struktur kann ein elektronisches Gerät und ein Eingabesystem bereitgestellt werden, deren Einstellungen selbst dann geändert werden können, wenn beide Hände voll sind.
Das elektronische Gerät 100 in 1 kann eine beliebige Struktur von Strukturen in 2A bis 2C aufweisen.
Ein elektronisches Gerät 100A in 2A beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, einen Separator 111 und Anzeigevorrichtungen 150L und 150R. Wenn durch das linke und rechte Auge aufgrund des Separators 111 und der Anzeigevorrichtungen 150L und 150R unterschiedliche Bilder gesehen werden, wird binokulare Parallaxe erzeugt. Die binokulare Parallaxe ermöglicht, dass der Benutzer ein Bild dreidimensional sieht.
Ein elektronisches Gerät 100B in 2B beinhaltet Abbildungsvorrichtungen 120L und 120R, Erfassungsvorrichtungen 130L und 130R, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111 und die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R. Wie in 2A, ermöglicht es die binokulare Parallaxe, dass der Benutzer ein Bild dreidimensional sieht. Die Veränderung der Augenform kann separat erfasst werden.
Wie in 2B beinhaltet ein elektronisches Gerät 100C in 2C die Abbildungsvorrichtungen 120L und 120R, die Erfassungsvorrichtungen 130L und 130R, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111 und die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R. 2C unterscheidet sich von 2B dahingehend, dass die arithmetische Vorrichtung 140 nicht auf einer Rückfläche der Anzeigevorrichtung 150R, sondern auf einer Seitenfläche eines Gehäuses bereitgestellt ist. Diese Struktur mildert die Verschiebung des Schwerpunktes aufgrund der Konzentration von Vorrichtungen an der Seite des Endabschnitts des Gehäuses 110.
3A und 3B zeigen ein Beispiel, in dem ein Benutzer das elektronische Gerät 100 in 1 trägt.
3A ist eine von der X-Richtung betrachtete Ansicht eines Benutzers, der das Gehäuse 110 trägt. 3A stellt das Gehäuse 110, das die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und die Anzeigevorrichtung 150 beinhaltet, den Augapfel 160 des Benutzers sowie einen Lautsprecherabschnitt 161 und Befestigungseinheiten 162 und 163 zum Befestigen des Gehäuses 110 an dem Kopf dar. Der Lautsprecherabschnitt 161 und die Befestigungseinheiten 162 und 163 sind bereitgestellt, um das Gehäuse 110 an dem Kopf zu befestigen. Daher ist die Struktur der Befestigungseinheiten nicht auf eine bandartige Form beschränkt, und eine weitere Struktur kann verwendet werden.
3B ist eine von der Z-Richtung betrachtete Ansicht eines Benutzers, der das Gehäuse 110 trägt. Wie 3A, stellt 3B das Gehäuse 110, das die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und die Anzeigevorrichtung 150 beinhaltet, den Augapfel 160 des Benutzers sowie den Lautsprecherabschnitt 161 und die Befestigungseinheiten 162 und 163 zum Befestigen des Gehäuses 110 an dem Kopf dar.
Das elektronische Gerät 100 in 1 kann eine Struktur in 4A und 4B oder 5A und 5B aufweisen. 4A und 4B sowie 5A und 5B zeigen Beispiele, in denen das elektronische Gerät 100 in 1 mit einem Beschleunigungssensor zum Erfassen der Neigung des Kopfes versehen ist.
4A und 4B stellen ein Beispiel dar, in dem ein Benutzer ein elektronisches Gerät trägt, das mit einem Beschleunigungssensor in dem Gehäuse 110 versehen ist. 4A und 4B sind, wie 3A und 3B, von der bestimmten Richtung betrachtete Ansichten.
Wie in 4A und 4B dargestellt, kann ein Beschleunigungssensor 180 in dem Gehäuse 110 bereitgestellt werden. Der Beschleunigungssensor 180 kann die Neigung des Gehäuses 110 erfassen, so dass die Neigung des Kopfes, die sich mit der Neigung des Gehäuses 110 synchronisiert, erfasst werden kann.
5A und 5B stellen ein Beispiel dar, in dem ein Benutzer ein elektronisches Gerät trägt, das mit Beschleunigungssensoren außerhalb des Gehäuses 110 versehen ist. 5A und 5B sind, wie 3A und 3B, von der bestimmten Richtung betrachtete Ansichten.
Es sei angemerkt, dass eine Vorrichtung, die die Neigung des Kopfes erfasst, nicht auf einen Beschleunigungssensor beschränkt ist. Beispielsweise kann die Abbildungsvorrichtung oder dergleichen, die an der Außenseite des Gehäuses 110 bereitgestellt ist, Bilder der Umgebung aufnehmen und die Neigung des Kopfes oder dergleichen auf Basis einer Veränderung von Bildern der Umgebung erfassen.
Wie in 5A und 5B dargestellt, können Beschleunigungssensoren 180A und 180B an den Befestigungseinheiten 162 und 163 bereitgestellt werden, die außerhalb des Gehäuses 110 bereitgestellt werden. Die Beschleunigungssensoren 180A und 180B können die Neigung des Kopfes erfassen.
<Blockschema>
6 ist ein Blockschema des elektronischen Geräts 100. Bei dem Blockschema in 6 beinhaltet das elektronische Gerät 100, wie in 1, die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und die Anzeigevorrichtung 150.
Die Abbildungsvorrichtung 120 nimmt ein Bild der Augenform mit einer Kamera auf, die ein Abbildungselement beinhaltet, das ein Bild aufnehmen kann. Die Abbildungsdaten der Augenform werden an die Erfassungsvorrichtung 130 ausgegeben. Die Abbildungsvorrichtung 120 kann einen Mechanismus zum Regulieren einer Neigung oder dergleichen der Abbildungsvorrichtung 120 umfassen, um das Bild der Augenform sicher aufzunehmen.
Die Erfassungsvorrichtung 130 erfasst eine Veränderung der Augenform auf Basis der Abbildungsdaten der Augenform. Die Daten über die Veränderung der Augenform werden an die arithmetische Vorrichtung 140 ausgegeben.
In 7A ist beispielhaft der Augapfel 160, dessen Bild aufgenommen wird, dargestellt. Es sind Bereiche, die an dem Augapfel 160 als Auge erkannt werden, die Hornhaut 171 (z. B. der schwarze Teil des Auges) und die Lederhaut 172 (der weiße Teil des Auges). Das Augenlid 170, das sich in der Peripherie des Auges befindet, schützt den Augapfel 160.
Wie in 7B dargestellt, wird die Bewegung der Blickrichtung bestimmt, indem ein Abbildungsbereich 173, der die Hornhaut 171 und die Lederhaut 172 umfasst, in horizontaler Richtung (in der Richtung, die in der Zeichnung durch einen Pfeil 174 gezeigt ist) abgetastet wird und die Grenze zwischen dem Augenlid 170 und der Lederhaut 172 oder zwischen dem Augenlid 170 und der Hornhaut 171 bestimmt wird. Da die Grenze zwischen dem Augenlid 170 und der Lederhaut 172 oder zwischen dem Augenlid 170 und der Hornhaut 171 deutlich ist, kann die Augenform ohne Abbildungselement mit hoher Leistung erfasst werden.
Die arithmetische Vorrichtung 140 erzeugt entsprechend den Daten über die Veränderung der Augenform die Anzeigedaten, die auf Basis einer Änderung der Einstellung, wie z. B. der Vergrößerung einer Kamera, verändert werden. Die Anzeigedaten werden auf Basis der Daten eines Beschleunigungssensors oder dergleichen sowie auf Basis der geänderten Einstellung erzeugt und an die Anzeigevorrichtung 150 ausgegeben.
8A ist ein Blockschema, das dem elektronischen Gerät 100A in 2A entspricht. Das elektronische Gerät 100A in 8A beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111 und die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R. Die Anzeigedaten, die durch die arithmetische Vorrichtung 140 erzeugt werden, werden an die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R jeweils als unterschiedliche Daten ausgegeben.
8B ist ein Blockschema, das dem elektronischen Gerät 100B in 2B entspricht. Das elektronische Gerät 100B in 8B beinhaltet die Abbildungsvorrichtungen 120L und 120R, die Erfassungsvorrichtungen 130L und 130R, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111 und die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R. Die Abbildungsdaten, die mit der Abbildungsvorrichtung 120L erzeugt werden, werden an die Erfassungsvorrichtung 130L ausgegeben. Die Abbildungsdaten, die mit der Abbildungsvorrichtung 120R erzeugt werden, werden an die Erfassungsvorrichtung 130R ausgegeben. Die Anzeigedaten, die durch die arithmetische Vorrichtung 140 erzeugt werden, werden an die Anzeigevorrichtungen 150L und 150R jeweils als unterschiedliche Daten ausgegeben.
9A ist ein Blockschema, das dem elektronischen Gerät in 4A und 46 entspricht. Ein elektronisches Gerät 100D in 9A beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111, die Anzeigevorrichtung 150 und den Beschleunigungssensor 180. Die Daten der Neigung des Kopfes, die durch den Beschleunigungssensor 180 erhalten werden, werden an die arithmetische Vorrichtung 140 ausgegeben.
9B ist ein Blockschema, das dem elektronischen Gerät in 5A und 5B entspricht. Ein elektronisches Gerät 100E in 9B beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, den Separator 111, die Anzeigevorrichtung 150 und die Beschleunigungssensoren 180A und 180B. Die Daten der Neigung des Kopfes, die durch die Beschleunigungssensoren 180A und 180B erhalten werden, werden an die arithmetische Vorrichtung 140 ausgegeben.
Bei dieser Struktur wird die Veränderung der Neigung des Kopfes gemäß der Bewegung einer Blickrichtung abgeschätzt, und Anzeigedaten, die der abgeschätzten Veränderung der Neigung entsprechen, können erzeugt werden. Daher können die Anzeigedaten erzeugt werden, bevor sich der Kopf tatsächlich bewegt, so dass das Anzeigen, das der Neigung des Kopfes entspricht, in Echtzeit durchgeführt werden kann.
<Flussdiagramm>
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des elektronischen Geräts 100 und eines Eingabesystems zeigt.
Beim Schritt S10 werden Grundeinstellungen der Einstellung, die der Augenform (z. B. dem Öffnungsgrad) entspricht, durchgeführt. Beispielsweise wird die Einstellung nicht geändert, wenn der Öffnungsgrad der Augen normal ist. Wenn die Augen weit geöffnet werden, wird die Einstellung derart geändert, dass ein Anzeigebereich vergrößert wird und die Anzeige in verkleinerter Form erfolgt. Wenn die Augen halb geschlossen werden, wird die Einstellung derart geändert, dass ein Anzeigebereich verkleinert wird und die Anzeige in vergrößerter Form erfolgt. Wenn die Augen geschlossen werden, wird die Einstellung derart geändert, dass kein Anzeigen durchgeführt wird.
Beim Schritt S11 wird beispielsweise ein Bild, das den Öffnungsgrad der Augen zeigt, durch eine Abbildungsvorrichtung aufgenommen. Wenn sich dabei beispielsweise der Öffnungsgrad der Augen durch ein Blinzeln oder dergleichen häufig aber nicht kontinuierlich für einen bestimmten Zeitraum verändert, gilt, dass keine Veränderung des Öffnungsgrades der Augen stattfindet.
Ein Bild, das den Öffnungsgrad der Augen zeigt, wird mit der Abbildungsvorrichtung 120 aufgenommen, und die Veränderung des Öffnungsgrades der Augen wird mit der Erfassungsvorrichtung 130 beobachtet. Beim Schritt S12 wird bestimmt, ob der Öffnungsgrad der Augen von dem voreingestellten Zustand verändert worden ist oder nicht. Beim Schritt S13 wird bestimmt, ob die Veränderung des Öffnungsgrades der Augen für einen bestimmten Zeitraum erfasst worden ist oder nicht. Wenn die Veränderung des Öffnungsgrades der Augen für einen bestimmten Zeitraum erfasst wird, wird der Vorgang des Schrittes S14 durchgeführt. Anderenfalls, z. B. in dem Fall, in dem die Veränderung des Öffnungsgrades der Augen nicht erfasst oder nicht kontinuierlich für einen bestimmten Zeitraum erfasst wird, wird der Vorgang des Schrittes S11 durchgeführt.
Beim Schritt S14 wird die Einstellung der anzuzeigenden Anzeigedaten geändert, wenn sich der Öffnungsgrad der Augen verändert. Die Änderung der Einstellung, die der Veränderung des Öffnungsgrades der Augen entspricht, spiegelt sich in den Anzeigedaten wider.
11 ist ein Flussdiagramm, das sich von demjenigen in 10 unterscheidet, und zeigt ein Betriebsbeispiel des elektronischen Geräts 100.
Beim Schritt S21 wird das Anzeigen auf Basis der Einstellung, die der Augenform (z. B. dem Öffnungsgrad) entspricht, durchgeführt.
Beim Schritt S22 wird bestimmt, ob die Augen geschlossen sind oder nicht, indem ein Bild, das den Öffnungsgrad der Augen zeigt, aufgenommen wird. Wenn für einen bestimmten Zeitraum erfasst wird, dass die Augen geschlossen sind, wird der Vorgang des Schrittes S23 durchgeführt. Anderenfalls wird bestimmt, dass die Augen nicht geschlossen sind, und der Vorgang des Schrittes S21 wird durchgeführt.
Beim Schritt S23 werden dann, wenn die Augen geschlossen sind, das Erzeugen und das Ausgeben der anzuzeigenden Anzeigedaten unterbrochen, wodurch die Anzeigevorrichtung das Anzeigen der Anzeigedaten unterbricht.
Durch den Schritt S23 kann das Anzeigen mit der Anzeigevorrichtung vorübergehend unterbrochen werden, während der Benutzer die Anzeige nicht sieht; folglich kann der Stromverbrauch verringert werden.
Beim Schritt S24 wird bestimmt, ob die Augen geöffnet sind oder nicht, indem ein Bild, das den Öffnungsgrad der Augen zeigt, aufgenommen wird. Wenn für einen bestimmten Zeitraum erfasst wird, dass die Augen geöffnet sind, wird der Vorgang des Schrittes S25 durchgeführt. Anderenfalls wird bestimmt, dass die Augen nicht geöffnet sind, und der Vorgang des Schrittes S23 wird durchgeführt.
Beim Schritt S25 werden dann, wenn die Augen geöffnet sind, das Erzeugen und das Ausgeben der anzuzeigenden Anzeigedaten wieder aufgenommen, wodurch die Anzeigevorrichtung das Anzeigen der Anzeigedaten wieder aufnimmt. Hier wird die Anzeigevorrichtung derart eingestellt, dass die Helligkeit der Anzeigedaten oder dergleichen graduell auf diejenige der ursprünglichen Anzeigedaten geändert wird, wodurch die Blendung oder dergleichen, die der Benutzer empfindet, verringert werden kann.
<Betriebsbeispiel>
Betriebsbeispiele werden anhand von 12, 13, 14A und 14B, 15A und 15B sowie 16A bis 16C beschrieben.
12 stellt zur Erläuterung einer Arbeitsweise den Öffnungsgrad des Auges dar. Es werden auch die Hornhaut 171, die Lederhaut 172 und das Augenlid 170 dargestellt. Der Zustand, in dem der Öffnungsgrad des Auges normal ist, wird in 12 als der Zustand des Augapfels 160 dargestellt. Der Zustand, in dem das Auge weit geöffnet ist, wird in 12 als Zustand des Augapfels 160B dargestellt. Der Zustand, in dem das Auge halb geschlossen ist, wird in 12 als der Zustand des Augapfels 160M dargestellt. Der Zustand, in dem das Auge geschlossen ist, wird in 12 als der Zustand des Augapfels 160C dargestellt.
13 stellt die Beziehung zwischen dem Kopf des Benutzers, der ein elektronisches Gerät trägt, einem zu sehenden virtuellen Raum und einem Anzeigebereich einer Anzeigevorrichtung dar. 13 stellt den Benutzer, der das elektronische Gerät trägt, einen virtuellen Raum 151, einen Anzeigebereich 152 und den Augapfel 160 dar. In 13 werden weitere Komponenten, wie z. B. ein Gehäuse und dergleichen des elektronischen Geräts, das von dem Benutzer getragen wird, nicht dargestellt.
Als Nächstes wird die Veränderung der Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die dem Öffnungsgrad der Augen entspricht, mittels Darstellung konkreter Arbeitsweisen und des Öffnungsgrades der Augen anhand von 14A und 14B, 15A und 15B und 16A bis 16C beschrieben. 14A und 14B, 15A und 15B sowie 16A bis 16C stellen die Beziehung zwischen dem virtuellen Raum 151, dem Anzeigebereich 152 und dem Augapfel 160 dar, wie in 13 dargestellt.
Wie in 14A dargestellt, verändert sich der Öffnungsgrad des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160B. In diesem Zustand erfasst eine Abbildungsvorrichtung eines elektronischen Geräts die Veränderung des Öffnungsgrades des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160B, und die Rechenoperation wird durchgeführt, um Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die der Veränderung des Zustandes des Auges entspricht, zu erzeugen.
14B stellt die Veränderung des Anzeigebereichs der Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung dar, die der Veränderung des Öffnungsgrades der Augen (der Veränderung von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160B) eines Benutzers entspricht, der den Anzeigebereich 152 in dem virtuellen Raum 151 von vorne sieht. Wie in 14B dargestellt, wird der Anzeigebereich 152 in einem ursprünglichen Zustand zu einem Anzeigebereich 155 vergrößert.
Wie in 15A dargestellt, verändert sich der Öffnungsgrad des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160M. In diesem Zustand erfasst eine Abbildungsvorrichtung eines elektronischen Geräts die Veränderung des Grades des Zusammenkneifens des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160M, und die Rechenoperation wird durchgeführt, um Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die der Veränderung des Zustandes des Auges entspricht, zu erzeugen.
15B stellt die Veränderung des Anzeigebereichs der Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung dar, die der Veränderung des Öffnungsgrades der Augen (der Veränderung von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160M) eines Benutzers entspricht, der den Anzeigebereich 152 in dem virtuellen Raum 151 von vorne sieht. Wie in 15B dargestellt, wird der Anzeigebereich 152 in einem ursprünglichen Zustand zu einem Anzeigebereich 154 verkleinert.
Wie in 16A dargestellt, verändert sich der Öffnungsgrad des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160C. In diesem Zustand erfasst eine Abbildungsvorrichtung eines elektronischen Geräts das Schließen des Auges von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160C, und die Rechenoperation wird durchgeführt, um Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung, die der Veränderung des Zustandes des Auges entspricht, zu erzeugen.
16B stellt die Veränderung des Anzeigebereichs der Anzeigedaten auf Basis der Änderung der Einstellung dar, die der Veränderung des Öffnungsgrades der Augen (der Veränderung von dem Augapfel 160 zu dem Augapfel 160C) eines Benutzers entspricht, der den Anzeigebereich 152 in dem virtuellen Raum 151 von vorne sieht. Wie in 16B dargestellt, wird es von dem Anzeigen in einem ursprünglichen Zustand in dem Anzeigebereich 152 zu dem Nichtanzeigen umgewandelt. Es sei angemerkt, dass die Veränderung des Öffnungsgrades der Augen des Benutzers aus einem einzelnen Auge erfasst werden kann, wie in 16C dargestellt.
Indem, wie vorstehend beschrieben, die Augenform erfasst wird und sich in der Änderung der Einstellung einer Anzeige widerspiegelt, können ein Eingabesystem und ein elektrisches Gerät, deren Einstellungen selbst dann geändert werden können, wenn beide Hände voll sind, bereitgestellt werden.
<Modifikationsbeispiel>
17A und 17B, 18A und 18B und 19A und 19B sowie 20A und 20B stellen Strukturbeispiele eines elektronischen Geräts dar, die sich von demjenigen in 1 unterscheiden.
Das elektronische Gerät 100J in 17A beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, die Anzeigevorrichtung 150 und eine Beleuchtungsvorrichtung 190. Der linke und rechte Augapfel werden mit Licht bestrahlt, das von der Beleuchtungsvorrichtung 190 emittiert wird, wodurch das Bild des Zustandes der Augäpfel mit der Abbildungsvorrichtung 120 leicht aufgenommen werden kann. Das Licht, das von der Beleuchtungsvorrichtung 190 emittiert wird, ist nicht auf sichtbares Licht beschränkt. Es kann Licht, das die Sichtbarkeit der Anzeigevorrichtung 150 nicht beeinflusst, d. h. Licht mit anderen Wellenlängen, wie z. B. Infrarotlicht, verwendet werden.
Das elektronische Gerät 100H in 17B beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140, die Anzeigevorrichtung 150 und eine optische Vorrichtung 191. Bei der Struktur, bei der die Anzeigevorrichtung 150 durch die optische Vorrichtung 191 gesehen wird, kann eine Anzeige leicht gesehen werden. Die Abbildungsvorrichtung 120 kann vor der optischen Vorrichtung 191 (auf der Seite des Augapfels) bereitgestellt werden, so dass das Bild des Zustandes der Augäpfel leicht aufgenommen werden kann.
Das elektronische Gerät kann ein Retina abtastendes elektronisches Gerät sein. Ein elektronisches Gerät 200 in 18A und 18B ist ein Beispiel für das Retina abtastende elektronische Gerät.
Das elektronische Gerät 200 in 18A beinhaltet die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und eine Projektionsvorrichtung 153. Das elektronische Gerät 200 in 18A kann an einer Linse 210 und einem Bügel 220 der Brille in 18B befestigt werden, so dass eine Anzeige gesehen werden kann.
Ein elektronisches Gerät 100F in 19A weist eine Struktur auf, bei der das Gehäuse 110 und ein elektronisches Gerät 113, das einen Anzeigeabschnitt beinhaltet, in Kombination verwendet werden. Das elektronische Gerät 113 ist ein Informationsendgerät, wie z. B. ein Smartphone. Wie das elektronische Gerät 100 in 1, beinhaltet das elektronische Gerät 113 in 19B die Abbildungsvorrichtung 120, die Erfassungsvorrichtung 130, die arithmetische Vorrichtung 140 und die Anzeigevorrichtung 150. Es können/kann die Abbildungsvorrichtung 120 und/oder die Erfassungsvorrichtung 130 und/oder die arithmetische Vorrichtung 140, die in dem elektronischen Gerät 113 enthalten sind, in dem Gehäuse im Voraus separat von dem elektronischen Gerät 113 bereitgestellt sein, wodurch Anzeigedaten, Abbildungsdaten und dergleichen mit einer Kommunikationseinheit oder dergleichen gesendet und empfangen werden. Es sei angemerkt, dass die Erfassungsvorrichtung 130 nicht notwendigerweise als Hardware eingebaut ist und in einem Speicher oder dergleichen als Software oder dergleichen gespeichert sein kann. In diesem Fall kann die arithmetische Vorrichtung 140 als die Erfassungsvorrichtung 130 verwendet werden.
Ein elektronisches Gerät 100K in 20A ist ein Modifikationsbeispiel des elektronischen Geräts 100 in 1 und beinhaltet eine Anzeigevorrichtung 150BE mit einer gekrümmten Oberfläche. Ein elektronisches Gerät 100I in 20B ist ein Modifikationsbeispiel des elektronischen Geräts 100 in 26 und beinhaltet die Anzeigevorrichtungen 150BE, die gekrümmte Oberflächen auf der linken und rechten Seite aufweisen. Die Anzeigevorrichtung 150BE mit einer gekrümmten Oberfläche kann eine realistischere Anzeige durchführen.
Ebenfalls ist bei den Strukturen in 17A und 17B, 18A und 18B, 19A und 19B sowie 20A und 20B jeweils, wie in 1, zusätzlich zu der Abbildungsvorrichtung 120, der Erfassungsvorrichtung 130 und der arithmetischen Vorrichtung 140 die Anzeigevorrichtung 150 oder die Projektionsvorrichtung 153 enthalten, damit man eine Anzeige sehen kann. Bei dieser Struktur wird die Veränderung der Neigung des Kopfes gemäß der Bewegung einer Blickrichtung abgeschätzt, und Anzeigedaten, die der abgeschätzten Veränderung der Neigung entsprechen, können erzeugt werden. Daher können die Anzeigedaten erzeugt werden, bevor sich der Kopf tatsächlich bewegt, so dass das Anzeigen, das der Neigung des Kopfes entspricht, in Echtzeit durchgeführt werden kann.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für die Anzeigevorrichtung 150 beschrieben. 21A ist ein Blockschema, das ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung 500 darstellt.
Die Anzeigevorrichtung 500 in 21A beinhaltet Treiberschaltungen 511, 521a und 521b und einen Anzeigebereich 531. Es sei angemerkt, dass die Treiberschaltungen 511, 521a und 521b in einigen Fällen kollektiv als Treiberschaltung oder Peripherie-Treiberschaltung bezeichnet werden.
Die Treiberschaltungen 521a und 521b können beispielsweise als Abtastleitungstreiberschaltungen dienen. Die Treiberschaltung 511 kann beispielsweise als Signalleitungstreiberschaltung dienen. Es sei angemerkt, dass eine der Treiberschaltungen 521a und 521b ausgelassen werden kann. Alternativ kann eine gewisse Schaltung bereitgestellt sein, die der Treiberschaltung 511 zugewandt ist, wobei der Anzeigebereich 531 dazwischen bereitgestellt ist.
Die Anzeigevorrichtung 500, die beispielhaft in 21A dargestellt ist, umfasst p Leitungen 535, die zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet sind und deren Potentiale durch die Treiberschaltung 521a und/oder die Treiberschaltung 521b gesteuert werden, und q Leitungen 536, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und deren Potentiale durch die Treiberschaltung 511 gesteuert werden. Der Anzeigebereich 531 beinhaltet eine Vielzahl von Pixeln 532, die in einer Matrix angeordnet sind. Das Pixel 532 beinhaltet eine Pixelschaltung 534 und ein Anzeigeelement.
Wenn jeweils drei Pixel 532 als ein Pixel dienen, kann eine Vollfarbanzeige bereitgestellt werden. Die drei Pixel 532 steuern jeweils den Durchlassgrad, den Reflexionsgrad, die Menge an emittiertem Licht oder dergleichen von rotem Licht, grünem Licht oder blauem Licht. Die Farben von Licht, das durch die drei Pixel 532 gesteuert wird, sind nicht auf die Kombination aus Rot, Grün und Blau beschränkt und können Gelb, Cyan und Magenta sein.
Den Pixeln, die rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht steuern, kann ein Pixel 532 hinzugefügt werden, das weißes Licht steuert, so dass die vier Pixel 532 kollektiv als ein Pixel dienen. Das Hinzufügen des Pixels 532, das weißes Licht steuert, kann die Leuchtdichte des Anzeigebereiches erhöhen. Wenn die Anzahl der Pixel 532, die als ein Pixel dienen, erhöht wird, um Rot, Grün, Blau, Gelb, Cyan und Magenta in geeigneter Kombination zu verwenden, kann der Umfang der Farbwiedergabe breiter werden.
Unter Verwendung der Pixel, die in einer Matrix von 1920×1080 angeordnet sind, kann die Anzeigevorrichtung 500 ein Bild mit „Full High Definition” (auch als „2K-Auflösung”, „2K1K”, „2K” und dergleichen bezeichnet) anzeigen. Unter Verwendung der Pixel, die in einer Matrix von 3840×2160 angeordnet sind, kann die Anzeigevorrichtung 500 ein Bild mit „Ultra High Definition” (auch als „4K-Auflösung”, „4K2K”, „4K” und dergleichen bezeichnet) anzeigen. Unter Verwendung der Pixel, die in einer Matrix von 7680×4320 angeordnet sind, kann die Anzeigevorrichtung 500 ein Bild mit „Super High Definition” (auch als „8K-Auflösung”, „8K4K”, „8K” und dergleichen bezeichnet) anzeigen. Unter Verwendung einer größeren Anzahl von Pixeln kann die Anzeigevorrichtung 500 ein Bild mit 16K- oder 32K-Auflösung anzeigen.
Eine Leitung 535_g in der g-ten Zeile (g ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich p ist) ist in dem Anzeigebereich 531 elektrisch mit q Pixeln 532 in der g-ten Zeile unter der Vielzahl von Pixeln 532, die in p Zeilen und q Spalten (p und q sind jeweils eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 1 ist) angeordnet sind, verbunden. Eine Leitung 536_h in der h-ten Spalte (h ist eine natürliche Zahl, die größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich q ist) ist elektrisch mit p Pixeln 532 in der h-ten Spalte unter der Vielzahl von Pixeln 532, die in p Zeilen und q Spalten angeordnet sind, verbunden.
[Anzeigeelement]
Bei der Anzeigevorrichtung 500 können verschiedene Modi zum Einsatz kommen, und sie kann verschiedene Elemente beinhalten. Beispiele für das Anzeigeelement umfassen ein Anzeigemedium, dessen Kontrast, Leuchtdichte, Reflexionsgrad, Durchlassgrad oder dergleichen durch elektrischen bzw. magnetischen Effekt verändert wird, wie z. B. ein Elektrolumineszenz-(EL-)Element (z. B. ein EL-Element, das organische und anorganische Materialien enthält, ein organisches EL-Element oder ein anorganisches EL-Element), eine LED (z. B. eine weiße LED, eine rote LED, eine grüne LED oder eine blaue LED), einen Transistor (einen Transistor, der in Abhängigkeit von Strom Licht emittiert), einen Elektronen-Emitter, ein Flüssigkristallelement, elektronische Tinte, ein elektrophoretisches Element, ein Grating Light Valve (GLV), ein Anzeigeelement mittels mikroelektromechanischer Systeme (MEMS), eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (digital micromirror device, DMD), ein Digital Micro Shutter (DMS), MIRASOL (eingetragenes Warenzeichen), ein Element für einen Bildschirm mit interferometrisch arbeitendem Modulator (interferometic modulator display, IMOD), ein MEMS-Shutter-Anzeigeelement, ein MEMS-Anzeigeelement vom optischen Interferenztyp, ein Elektrobenetzungselement, eine piezoelektrische Keramikanzeige oder ein Anzeigeelement mittels einer Kohlenstoffnanoröhre. Alternativ können als Anzeigeelement Quantenpunkte verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass Beispiele für Anzeigevorrichtungen mit EL-Elementen eine EL-Anzeige umfassen. Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Elektronen-Emitter beinhalten, sind ein Feldemissionsbildschirm (field emission display, FED) und ein SED-Flachbildschirm (SED: surface-conduction electron-emitter display, oberflächenleitfähiger Elektronen-Emitter-Bildschirm). Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Quantenpunkte enthalten, umfassen ein Quantenpunkt-Display. Beispiele für Anzeigevorrichtungen, die Flüssigkristallelemente enthalten, umfassen eine Flüssigkristallanzeige (z. B. eine durchlässige Flüssigkristallanzeige, eine transflektive Flüssigkristallanzeige, eine reflektierende Flüssigkristallanzeige, eine Direktsicht-Flüssigkristallanzeige oder eine Projektionsflüssigkristallanzeige). Beispiele für eine Anzeigevorrichtung, die elektronische Tinte, Electronic Liquid Powder (eingetragenes Warenzeichen) oder elektrophoretische Elemente beinhaltet, umfassen elektronisches Papier. Beispielsweise kann es sich bei der Anzeigevorrichtung um einen Plasmabildschirm (plasma display panel, PDP) handeln. Bei der Anzeigevorrichtung kann es sich um eine Retina abtastende Projektionsvorrichtung handeln.
Im Fall einer transflektiven Flüssigkristallanzeige oder einer reflektierenden Flüssigkristallanzeige dienen einige oder sämtliche Pixelelektroden als reflektierende Elektroden. Beispielsweise sind einige oder sämtliche Pixelelektroden derart ausgebildet, dass sie Aluminium, Silber oder dergleichen enthalten. In einem solchen Fall kann eine Speicherschaltung, wie z. B. ein SRAM, unter den reflektierenden Elektroden bereitgestellt sein, was zu einem niedrigeren Stromverbrauch führt.
Es sei angemerkt, dass im Falle der Verwendung einer LED Graphen oder Graphit unter einer Elektrode oder einem Nitridhalbleiter der LED bereitgestellt werden kann. Graphen oder Graphit kann ein mehrschichtiger Film sein, bei dem eine Vielzahl von Schichten übereinander angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, kann durch Bereitstellen von Graphen oder Graphit ein Nitridhalbleiterfilm, wie z. B. eine Kristalle aufweisende GaN-Halbleiterschicht vom n-Typ, darüber leicht ausgebildet werden. Des Weiteren kann darüber eine Kristalle aufweisende GaN-Halbleiterschicht vom p-Typ oder dergleichen bereitgestellt werden; auf diese Weise kann die LED ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass eine AlN-Schicht zwischen der Kristalle aufweisenden GaN-Halbleiterschicht vom n-Typ und Graphen oder Graphit bereitgestellt werden kann. Die GaN-Halbleiterschichten, die in der LED enthalten sind, können durch MOCVD ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass die GaN-Halbleiterschichten, die in der LED enthalten sind, auch durch ein Sputterverfahren ausgebildet werden können, wenn das Graphen bereitgestellt ist.
21B und 21C sowie 22A und 22B stellen Schaltungsstrukturbeispiele dar, die für das Pixel 532 verwendet werden können.
[Beispiel für die Pixelschaltung einer Licht emittierenden Anzeigevorrichtung]
Die Pixelschaltung 534 in 21B beinhaltet Transistoren 461, 468 und 464 sowie einen Kondensator 463. Die Pixelschaltung 534 in 21B ist elektrisch mit einem Licht emittierenden Element 426 verbunden, das als Anzeigeelement dienen kann.
Eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors 461 ist elektrisch mit der Leitung 536_h verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 461 ist elektrisch mit der Leitung 535_g verbunden. Die Leitung 536_h führt ein Videosignal zu.
Der Transistor 461 weist eine Funktion zum Steuern des Schreibens eines Videosignals in einen Knoten 465 auf.
Eine Elektrode eines Elektrodenpaars des Kondensators 463 ist elektrisch mit dem Knoten 465 verbunden, und die andere Elektrode ist elektrisch mit einem Knoten 467 verbunden. Die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 461 ist elektrisch mit dem Knoten 465 verbunden.
Der Kondensator 463 weist eine Funktion als Speicherkondensator zum Speichern der Daten auf, die in den Knoten 465 geschrieben werden.
Eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode des Transistors 468 ist elektrisch mit einer Potentialversorgungsleitung VL_a verbunden, und die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 468 ist elektrisch mit dem Knoten 467 verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 468 ist elektrisch mit dem Knoten 465 verbunden.
Eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode des Transistors 464 ist elektrisch mit einer Potentialversorgungsleitung V0 verbunden, und die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 464 ist elektrisch mit dem Knoten 467 verbunden. Eine Gate-Elektrode des Transistors 464 ist elektrisch mit der Leitung 535_g verbunden.
Eine von einer Anode und einer Kathode des Licht emittierenden Elements 426 ist elektrisch mit einer Potentialversorgungsleitung VL_b verbunden, und die andere ist elektrisch mit dem Knoten 467 verbunden.
Als das Licht emittierende Element 426 kann beispielsweise ein organisches Elektrolumineszenz-Element (auch als organisches EL-Element bezeichnet) oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element 426 nicht darauf beschränkt ist und es sich bei dem Licht emittierenden Element 426 beispielsweise um ein anorganisches EL-Element handeln kann, das ein anorganisches Material enthält.
Ein hohes Stromversorgungspotential V_DD wird beispielsweise einer der Potentialversorgungsleitung VL_a und der Potentialversorgungsleitung VL_b zugeführt, und ein niedriges Stromversorgungspotential V_SS wird beispielsweise der anderen zugeführt.
Bei der Anzeigevorrichtung 500, die die Pixelschaltungen 534 in 21B beinhaltet, werden die Pixel 532 durch die Treiberschaltung 521a und/oder die Treiberschaltung 521b sequenziell zeilenweise ausgewählt, so dass die Transistoren 461 und 464 eingeschaltet werden und ein Videosignal in den Knoten 465 geschrieben wird.
Das Pixel 532, bei dem die Daten in den Knoten 465 geschrieben worden sind, werden in einen Haltezustand (holding state) versetzt, wenn die Transistoren 461 und 464 ausgeschaltet werden. Die Menge an Strom, der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 468 fließt, wird gemäß dem Potential der Daten, die in den Knoten 465 geschrieben worden sind, gesteuert. Das Licht emittierende Element 426 emittiert Licht mit einer Leuchtdichte, die der Menge an fließendem Strom entspricht. Dieser Vorgang wird sequenziell zeilenweise durchgeführt; somit wird ein Bild angezeigt.
Wie in 22A gezeigt, kann es sich bei den Transistoren 461, 464 und 468 um Transistoren mit Rückgates handeln. Bei den Transistoren 461 und 464 in 22A ist jeweils das Gate elektrisch mit dem Rückgate verbunden. Daher weisen das Gate und das Rückgate stets das gleiche Potential auf. Das Rückgate des Transistors 468 ist elektrisch mit dem Knoten 467 verbunden. Deshalb weist das Rückgate stets das gleiche Potential auf wie der Knoten 467.
[Beispiel für die Pixelschaltung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung]
Die Pixelschaltung 534 in 210 beinhaltet den Transistor 461 und den Kondensator 463. Die Pixelschaltung 534 in 21C ist elektrisch mit einem Flüssigkristallelement 462 verbunden, das als Anzeigeelement dienen kann.
Das Potential einer Elektrode eines Elektrodenpaars des Flüssigkristallelements 462 wird je nach den Spezifikationen der Pixelschaltung 534 angemessen eingestellt. Beispielsweise kann eine Elektrode des Elektrodenpaars des Flüssigkristallelements 462 mit einem gemeinsamen Potential versorgt werden oder kann das gleiche Potential aufweisen wie eine Kondensatorleitung CL. Ferner kann das Potential, das an eine Elektrode des Elektrodenpaars des Flüssigkristallelements 462 angelegt wird, unter den Pixeln 532 unterschiedlich sein. Die andere Elektrode des Elektrodenpaars des Flüssigkristallelements 462 ist elektrisch mit einem Knoten 466 verbunden. Der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallelements 462 hängt von Daten ab, die in den Knoten 466 geschrieben werden.
Als Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung, die das Flüssigkristallelement 462 beinhaltet, kann beispielsweise ein beliebiger der folgenden Modi Anwendung finden: ein TN-(Twisted Nematic-)Modus, ein STN-(Super Twisted Nematic-)Modus, ein VA-(Vertical Alignment-)Modus, ein achsensymmetrisch-ausgerichtete-Mikrozellen-(axially symmetric aligned micro-cell, ASM-)Modus, ein optisch kompensierter Doppelbrechungs-(optical compensated birefringence, OCB-)Modus, ein ferroelektrischer Flüssigkristall-(ferroelectric liquid crystal, FLC-)Modus, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall-(antiferroelectric liquid crystal, AFLC-)Modus, ein Mehrdomänen-Vertikalausrichtungs-(MVA-)Modus, ein Patterned Vertical Alignment-(PVA-)Modus, ein IPS-Modus, ein FFS-(Fringe Field Switching-)Modus, ein Transverse Bend Alignment-(TBA-)Modus und dergleichen. Weitere Beispiele für das Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung umfassen einen elektrischen gesteuerten Doppelbrechungs-(electrically controlled birefringence, ECB-)Modus, einen polymerdispergierten Flüssigkristall-(polymer dispersed liquid crystal, PDLC-)Modus, einen Polymernetz-Flüssigkristall-(polymer network liquid crystal, PNLC-)Modus und einen Gast-Wirt-Modus. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und verschiedene Flüssigkristallelemente und Betriebsverfahren können verwendet werden.
In dem Fall, in dem ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement verwendet wird, kann thermotroper Flüssigkristall, niedermolekularer Flüssigkristall, hochmolekularer Flüssigkristall, polymerdispergierter Flüssigkristall, ferroelektrischer Flüssigkristall, antiferroelektrischer Flüssigkristall oder dergleichen verwendet werden. Ein solches Flüssigkristallmaterial weist je nach Bedingungen eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral nematische Phase, eine isotrope Phase oder dergleichen auf.
Alternativ kann ein eine blaue Phase aufweisender Flüssigkristall verwendet werden, für den kein Ausrichtungsfilm notwendig ist. Eine blaue Phase ist eine der Flüssigkristallphasen, die erzeugt wird, kurz bevor sich eine cholesterische Phase in eine isotrope Phase verändert, während die Temperatur des cholesterischen Flüssigkristalls zunimmt. Da die blaue Phase nur in einem schmalen Temperaturbereich auftritt, wird vorzugsweise eine Flüssigkristallzusammensetzung, der 5 Gew.-% oder mehr eines chiralen Materials beigemischt sind, für eine Flüssigkristallschicht verwendet, um den Temperaturbereich zu verbessern. Die Flüssigkristallzusammensetzung, die den eine blaue Phase aufweisenden Flüssigkristall und ein chirales Material enthält, weist eine kurze Ansprechzeit von 1 msec oder weniger und optische Isotropie auf, was den Ausrichtungsprozess unnötig und die Betrachtungswinkelabhängigkeit gering macht. Ein Ausrichtungsfilm muss nicht notwendigerweise bereitgestellt sein, und eine Reibbehandlung ist daher nicht erforderlich; folglich kann eine durch die Reibbehandlung hervorgerufene Beschädigung infolge elektrostatischer Entladung verhindert werden, und Defekte und Beschädigungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung in dem Herstellungsprozess können verringert werden. Somit kann die Produktivität der Flüssigkristallanzeigevorrichtung verbessert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, ein als Domänenmultiplikation oder Mehrdomänendesign bezeichnetes Verfahren zu verwenden, bei dem ein Pixel in einige Bereiche (Subpixel) unterteilt ist und Moleküle in ihren jeweiligen Bereichen in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind.
Der spezifische Widerstand des Flüssigkristallmaterials ist höher als oder gleich 1 × 10⁹ Ω·cm, bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10¹¹ Ω·cm, stärker bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10¹² Ω·cm. Es sei angemerkt, dass der spezifische Widerstand in dieser Beschreibung bei 20°C gemessen wird.
Bei der Pixelschaltung 534 in der g-ten Zeile und der h-ten Spalte ist eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 461 elektrisch mit der Leitung 536_h verbunden, und die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 461 ist elektrisch mit dem Knoten 466 verbunden. Die Gate-Elektrode des Transistors 461 ist elektrisch mit der Leitung 535_g verbunden. Die Leitung 536_h führt ein Videosignal zu. Der Transistor 461 weist eine Funktion zum Steuern des Schreibens eines Videosignals in den Knoten 466 auf.
Eine eines Paars von Elektroden des Kondensators 463 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, der ein bestimmtes Potential zugeführt wird (nachstehend als Kondensatorleitung CL bezeichnet), und die andere ist elektrisch mit dem Knoten 466 verbunden. Das Potential der Kondensatorleitung CL wird angemessen je nach den Spezifikationen der Pixelschaltung 534 eingestellt. Der Kondensator 463 weist eine Funktion als Speicherkondensator zum Speichern der Daten auf, die in den Knoten 466 geschrieben werden.
Beispielsweise werden bei der Anzeigevorrichtung 500, die die Pixelschaltung 534 in 21C beinhaltet, die Pixelschaltungen 534 durch die Treiberschaltung 521a und/oder die Treiberschaltung 521b sequenziell zeilenweise ausgewählt, so dass die Transistoren 461 eingeschaltet werden und ein Videosignal in den Knoten 466 geschrieben wird.
Die Pixelschaltung 534, bei der das Videosignal in den Knoten 466 geschrieben worden ist, wird in einen Haltezustand versetzt, wenn der Transistor 461 ausgeschaltet wird. Dieser Vorgang wird sequenziell zeilenweise durchgeführt; somit kann ein Bild auf dem Anzeigebereich 531 angezeigt werden.
Wie in 22B gezeigt, kann es sich bei dem Transistor 461 um einen Transistor mit einem Rückgate handeln. Bei dem Transistor 461 in 22B ist das Gate elektrisch mit dem Rückgate verbunden. Daher weisen das Gate und das Rückgate stets das gleiche Potential auf.
[Strukturbeispiel einer Peripherieschaltung]
23A zeigt ein Strukturbeispiel der Treiberschaltung 511. Die Treiberschaltung 511 beinhaltet ein Schieberegister 512, eine Latch-Schaltung 513 und einen Puffer 514. 23B zeigt ein Strukturbeispiel der Treiberschaltung 521a. Die Treiberschaltung 521a beinhaltet ein Schieberegister 522 und einen Puffer 523. Die Struktur der Treiberschaltung 521b kann ähnlich sein wie diejenige der Treiberschaltung 521a.
Der Startimpuls SP, das Taktsignal CLK und dergleichen werden in das Schieberegister 512 und das Schieberegister 522 eingegeben.
Diese Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit einer der Strukturen, die bei den anderen Ausführungsformen und dergleichen beschrieben werden, durchgeführt werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Strukturbeispiel eines Transistors beschrieben, der für das bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebene elektronische Gerät verwendet werden kann.
Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung eines Transistors, d. h. unter Verwendung verschiedener Strukturen, hergestellt werden, wie z. B. eines Bottom-Gate-Transistors oder eines Top-Gate-Transistors. Demzufolge kann ein Material für eine Halbleiterschicht oder die Struktur eines Transistors je nach existierender Produktionslinie leicht verändert werden.
[Bottom-Gate-Transistor]
24A1 ist eine Querschnittsansicht eines kanalschützenden Transistors 410, bei dem es sich um eine Art von Bottom-Gate-Transistor handelt. Der Transistor 410 umfasst eine Elektrode 246 über einem Substrat 271, wobei eine Isolierschicht 272 dazwischen bereitgestellt ist. Der Transistor 410 umfasst eine Halbleiterschicht 242 über der Elektrode 246, wobei eine Isolierschicht 226 dazwischen bereitgestellt ist. Die Elektrode 246 kann als Gate-Elektrode dienen. Die Isolierschicht 226 kann als Gate-Isolierschicht dienen.
Der Transistor 410 umfasst eine Isolierschicht 222 über einem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 242. Der Transistor 410 umfasst eine Elektrode 244a und eine Elektrode 244b, die sich teilweise in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 und über der Isolierschicht 226 befinden. Ein Teil der Elektrode 244a und ein Teil der Elektrode 244b werden über der Isolierschicht 222 ausgebildet.
Die Isolierschicht 222 kann als kanalschützende Schicht dienen. Wenn die Isolierschicht 222 über dem Kanalbildungsbereich ausgebildet wird, kann verhindert werden, dass die Halbleiterschicht 242 während der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b freiliegt. Somit kann verhindert werden, dass der Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 242 während der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b geätzt wird. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften bereitgestellt werden.
Der Transistor 410 umfasst eine Isolierschicht 228 über der Elektrode 244a, der Elektrode 244b und der Isolierschicht 222, und er umfasst ferner eine Isolierschicht 229 über der Isolierschicht 228.
In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, wird vorzugsweise ein Material, das in der Lage ist, Sauerstoff aus einem Teil der Halbleiterschicht 242 zu entfernen, um Sauerstofffehlstellen zu erzeugen, mindestens für Bereiche der Elektroden 244a und 244b verwendet, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 sind. Die Ladungsträgerkonzentration der Bereiche der Halbleiterschicht 242, in denen Sauerstofffehlstellen erzeugt werden, steigt an, so dass die Bereiche zu n-Typ-Bereichen (n⁺ Schichten) werden. Demzufolge können die Bereiche als Source-Bereich und Drain-Bereich dienen. Beispiele für das Material, das in der Lage ist, Sauerstoff aus dem Oxidhalbleiter zu entfernen, um Sauerstofffehlstellen zu erzeugen, umfassen Wolfram und Titan.
Die Ausbildung des Source-Bereiches und des Drain-Bereiches in der Halbleiterschicht 242 ermöglicht die Verringerung des Kontaktwiderstandes zwischen der Halbleiterschicht 242 und jeder der Elektroden 244a und 244b. Demzufolge können die elektrischen Eigenschaften des Transistors, wie z. B. die Feldeffektbeweglichkeit und die Schwellenspannung, vorteilhaft sein.
In dem Fall, in dem ein Halbleiter, wie z. B. Silizium, für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, wird vorzugsweise eine Schicht, die als n-Typ-Halbleiter oder als p-Typ-Halbleiter dient, zwischen der Halbleiterschicht 242 und der Elektrode 244a sowie zwischen der Halbleiterschicht 242 und der Elektrode 244b bereitgestellt. Die Schicht, die als n-Typ-Halbleiter oder als p-Typ-Halbleiter dient, kann als Source-Bereich oder Drain-Bereich in einem Transistor dienen.
Die Isolierschicht 229 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das die Diffusion der Verunreinigungen in den Transistor von außen verhindern oder verringern kann. Die Ausbildung der Isolierschicht 229 kann auch ausgelassen werden.
Wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, kann eine Wärmebehandlung vor und/oder nach dem Ausbilden der Isolierschicht 229 durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 242 füllen, indem Sauerstoff, der in der Isolierschicht 229 oder anderen Isolierschichten enthalten ist, in die Halbleiterschicht 242 diffundiert. Alternativ kann die Isolierschicht 229 ausgebildet werden, während die Wärmebehandlung durchgeführt wird, so dass Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 242 gefüllt werden können.
Ein Transistor 411, der in 24A2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 410 dahingehend, dass eine Elektrode 223, die als Rückgate dienen kann, über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist. Die Elektrode 223 kann unter Verwendung eines Materials und eines Verfahrens ausgebildet werden, die denjenigen der Elektrode 246 ähnlich sind.
<Rückgate>
Ein Rückgate wird im Allgemeinen unter Verwendung einer leitfähigen Schicht ausgebildet. Das Gate und das Rückgate sind derart platziert, dass ein Kanalbildungsbereich in einer Halbleiterschicht dazwischen liegt. Das Rückgate kann somit wie das Gate arbeiten. Das Potential des Rückgates kann demjenigen des Gates gleichen, oder es kann ein GND-Potential oder ein gegebenes Potential sein. Indem das Potential des Rückgates unabhängig von dem Potential des Gates verändert wird, kann die Schwellenspannung des Transistors verändert werden.
Die Elektrode 246 und die Elektrode 223 können jeweils als Gate dienen. Demzufolge können die Isolierschichten 226, 228 und 229 jeweils als Gate-Isolierschicht dienen. Die Elektrode 223 kann ebenfalls zwischen den Isolierschichten 228 und 229 bereitgestellt sein.
In dem Fall, in dem die Elektrode 246 oder die Elektrode 223 lediglich als „Gate” oder „Gate-Elektrode” bezeichnet wird, wird die andere Elektrode als „Rückgate” oder „Rückgate-Elektrode” bezeichnet. Bei dem Transistor 411 wird beispielsweise in dem Fall, in dem die Elektrode 223 als „Gate-Elektrode” bezeichnet wird, die Elektrode 246 als „Rückgate-Elektrode” bezeichnet. In dem Fall, in dem die Elektrode 223 als „Gate-Elektrode” verwendet wird, kann der Transistor 411 als eine Art von Top-Gate-Transistor angesehen werden. Alternativ kann die Elektrode 246 oder die Elektrode 223 als „erstes Gate” oder „erste Gate-Elektrode” bezeichnet werden, und die andere Elektrode kann als „zweites Gate” oder „zweite Gate-Elektrode” bezeichnet werden.
Indem die Elektrode 246 und die Elektrode 223 bereitgestellt sind, wobei die Halbleiterschicht 242 dazwischen bereitgestellt ist, und indem die Elektrode 246 und die Elektrode 223 auf die gleichen Potentiale eingestellt werden, wird ein Bereich der Halbleiterschicht 242, durch den Ladungsträger fließen, in der Filmdickenrichtung vergrößert; demzufolge erhöht sich die Anzahl von übertragenen Ladungsträgern. Folglich erhöhen sich der Durchlassstrom und die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors 411.
Demzufolge weist der Transistor 411 für die Fläche, die von diesem eingenommen wird, einen großen Durchlassstrom auf. Das heißt, dass die Fläche, die von dem Transistor 411 eingenommen wird, für einen erforderlichen Durchlassstrom klein sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Fläche, die von einem Transistor eingenommen wird, verringert werden. Demzufolge kann ein elektronisches Gerät, das einen in hohem Maße integrierten Transistor beinhaltet, bereitgestellt werden.
Das Gate und das Rückgate werden ferner unter Verwendung leitfähiger Schichten ausgebildet, und somit weisen sie jeweils eine Funktion auf, ein elektrisches Feld, das außerhalb des Transistors erzeugt wird, daran zu hindern, die Halbleiterschicht, in der der Kanal gebildet wird, zu beeinflussen (insbesondere eine Funktion zum Blockieren eines elektrischen Feldes gegen statische Elektrizität und dergleichen). Wenn das Rückgate größer als die Halbleiterschicht ausgebildet wird, so dass die Halbleiterschicht von dem Rückgate bedeckt wird, kann die Funktion zum Blockieren eines elektrischen Feldes verbessert werden.
Da die Elektrode 246 (Gate) und die Elektrode 223 (Rückgate) jeweils eine Funktion zum Blockieren eines elektrischen Feldes aus der Außenseite aufweisen, beeinflussen elektrische Ladungen geladener Teilchen und dergleichen, die auf der Seite der Isolierschicht 272 oder über der Elektrode 223 erzeugt werden, den Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 242 nicht. Demzufolge kann eine Degradation infolge eines Stresstests (z. B. eines negativen Gate-Bias-Temperatur-(GBT-)Stresstests, bei dem negative Ladungen an ein Gate angelegt werden) verringert werden. Des Weiteren kann eine Veränderung der Gate-Spannung (der steigenden Spannung), bei der an den unterschiedlichen Drain-Spannungen ein Durchlassstrom anfängt zu fließen, verringert werden. Es sei angemerkt, dass dieser Effekt erhalten wird, wenn die Elektroden 246 und 223 das gleiche Potential oder unterschiedliche Potentiale aufweisen.
Der GBT-Stresstest ist eine Art von Beschleunigungstest und kann eine Veränderung der Eigenschaften eines Transistors, die durch langfristige Verwendung verursacht wird (d. h. eine Veränderung über die Zeit), in kurzer Zeit auswerten. Im Besonderen ist der Betrag einer Änderung zwischen der Schwellenspannung des Transistors vor dem GBT-Stresstest und derjenigen danach ein wichtiger Indikator, wenn die Zuverlässigkeit des Transistors untersucht wird. Wenn die Änderung der Schwellenspannung gering ist, weist der Transistor eine höhere Zuverlässigkeit auf.
Indem die Elektroden 246 und 223 bereitgestellt werden und die Elektroden 246 und 223 auf das gleiche Potential eingestellt werden, wird der Betrag der Änderung der Schwellenspannung verringert. Demzufolge werden Schwankungen der elektrischen Eigenschaften unter einer Vielzahl von Transistoren ebenfalls verringert.
Der Transistor, der das Rückgate umfasst, weist eine geringere Änderung der Schwellenspannung infolge eines positiven GBT-Stresstest auf, bei dem positive elektrische Ladungen an ein Gate angelegt werden, als ein Transistor, der kein Rückgate umfasst.
Wenn das Rückgate unter Verwendung eines lichtundurchlässigen leitfähigen Films ausgebildet wird, kann verhindert werden, dass Licht in die Halbleiterschicht von der Seite des Rückgates eintritt. Deshalb kann eine Photodegradation der Halbleiterschicht verhindert werden, und eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Transistors, wie z. B. eine Verschiebung der Schwellenspannung, kann verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden. Des Weiteren kann ein sehr zuverlässiges elektronisches Gerät, das eine Impulsausgabeschaltung beinhaltet, bereitgestellt werden.
24B1 ist eine Querschnittsansicht eines kanalschützenden Transistors 420, bei dem es sich um eine Art von Bottom-Gate-Transistor handelt. Der Transistor 420 weist im Wesentlichen die gleiche Struktur auf wie der Transistor 410, jedoch unterscheidet er sich von dem Transistor 410 dahingehend, dass die Isolierschicht 222 mit Öffnungen 231a und 231b die Halbleiterschicht 242 bedeckt. Die Öffnungen 231a und 231b werden durch selektives Entfernen eines Teils der Isolierschicht 222 ausgebildet, der die Halbleiterschicht 242 überlappt.
Die Halbleiterschicht 242 ist elektrisch mit der Elektrode 244a in der Öffnung 231a verbunden. Die Halbleiterschicht 242 ist elektrisch mit der Elektrode 244b in der Öffnung 231b verbunden. Mit der Isolierschicht 222 kann verhindert werden, dass die Halbleiterschicht 242 während der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b freiliegt. Somit kann verhindert werden, dass die Dicke der Halbleiterschicht 242 während der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b verringert wird. Ein Bereich der Isolierschicht 222, der den Kanalbildungsbereich überlappt, kann als kanalschützende Schicht dienen.
Ein Transistor 421, der in 24B2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 420 dahingehend, dass die Elektrode 223, die als Rückgate dienen kann, über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist.
Der Abstand zwischen den Elektroden 244a und 246 und der Abstand zwischen den Elektroden 244b und 246 in den Transistoren 420 und 421 sind länger als diejenigen in den Transistoren 410 und 411. Demzufolge kann die parasitäre Kapazität, die zwischen den Elektroden 244a und 246 gebildet wird, verringert werden. Außerdem kann die parasitäre Kapazität, die zwischen den Elektroden 244b und 246 gebildet wird, verringert werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften bereitgestellt werden.
Ein Transistor 425, der in 24C1 dargestellt wird, ist ein kanalgeätzter Transistor, bei dem es sich um eine Art von Bottom-Gate-Transistor handelt. Bei dem Transistor 425 ist die Isolierschicht 222 nicht bereitgestellt, und die Elektroden 244a und 244b sind derart ausgebildet, dass sie in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 sind. Demzufolge wird in einigen Fällen ein Teil der Halbleiterschicht 242 geätzt, der während der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b freiliegt. Da jedoch die Isolierschicht 222 nicht bereitgestellt ist, kann die Produktivität des Transistors erhöht werden.
Ein Transistor 426, der in 24C2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 425 dahingehend, dass die Elektrode 223, die als Rückgate dienen kann, über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist.
[Top-Gate-Transistor]
28A1 ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 430, bei dem es sich um eine Art von Top-Gate-Transistor handelt. Der Transistor 430 umfasst die Halbleiterschicht 242 über dem Substrat 271, wobei die Isolierschicht 272 dazwischen liegt, die Elektroden 244a und 244b, die sich über der Halbleiterschicht 242 und der Isolierschicht 272 sowie in Kontakt mit einem Teil der Halbleiterschicht 242 befinden, die Isolierschicht 226 über der Halbleiterschicht 242 und den Elektroden 244a und 244b, und die Elektrode 246 über der Isolierschicht 226.
Da die Elektrode 246 weder die Elektrode 244a noch die Elektrode 244b in dem Transistor 430 überlappt, können die parasitäre Kapazität, die zwischen den Elektroden 246 und 244a gebildet wird, und die parasitäre Kapazität, die zwischen den Elektroden 246 und 244b gebildet wird, verringert werden. Nach der Ausbildung der Elektrode 246 wird eine Verunreinigung 255 in die Halbleiterschicht 242 unter Verwendung der Elektrode 246 als Maske eingeführt, so dass sich ein Verunreinigungsbereich in selbstausrichtender Weise in der Halbleiterschicht 242 bilden kann (siehe 25A3). Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften bereitgestellt werden.
Das Einführen der Verunreinigung 255 kann mit einer Ionenimplantationseinrichtung, einer Ionendotiereinrichtung oder einer Plasmabehandlungseinrichtung durchgeführt werden.
Als Verunreinigung 255 kann beispielsweise mindestens ein Element der Gruppe 13 und der Gruppe 15 und dergleichen verwendet werden. In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, ist es möglich, mindestens eine Art von Element von einem Edelgas, Wasserstoff und Stickstoff als Verunreinigung 255 zu verwenden.
Ein Transistor 431, der in 25A2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 430 dahingehend, dass die Elektrode 223 und die Isolierschicht 227 enthalten sind. Der Transistor 431 umfasst die Elektrode 223, die über der Isolierschicht 272 ausgebildet ist, und die Isolierschicht 227, die über der Elektrode 223 ausgebildet ist. Die Elektrode 223 kann als Rückgate dienen. Demzufolge kann die Isolierschicht 227 als Gate-Isolierschicht dienen. Die Isolierschicht 227 kann unter Verwendung eines Materials und eines Verfahrens ausgebildet werden, die denjenigen der Isolierschicht 226 ähnlich sind.
Der Transistor 431 weist, genauso wie der Transistor 411, für die Fläche, die von diesem eingenommen wird, einen großen Durchlassstrom auf. Das heißt, dass die Fläche, die von dem Transistor 431 eingenommen wird, für einen erforderlichen Durchlassstrom klein sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Fläche, die von einem Transistor eingenommen wird, verringert werden. Demzufolge kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Gerät, das einen in hohem Maße integrierten Transistor beinhaltet, bereitgestellt werden.
Ein Transistor 440, der in 25B1 dargestellt wird, ist eine Art von Top-Gate-Transistor. Der Transistor 440 unterscheidet sich von dem Transistor 430 dahingehend, dass die Halbleiterschicht 242 nach der Ausbildung der Elektroden 244a und 244b ausgebildet wird. Ein Transistor 441, der in 25B2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 440 dahingehend, dass die Elektrode 223 und die Isolierschicht 227 enthalten sind. Bei den Transistoren 440 und 441 wird ein Teil der Halbleiterschicht 242 über der Elektrode 244a ausgebildet und ein weiterer Teil der Halbleiterschicht 242 wird über der Elektrode 244b ausgebildet.
Der Transistor 441 weist, genauso wie der Transistor 411, für seine Fläche einen großen Durchlassstrom auf. Das heißt, dass die Fläche, die von dem Transistor 441 eingenommen wird, für einen erforderlichen Durchlassstrom klein sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Fläche, die von einem Transistor eingenommen wird, verringert werden. Demzufolge kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Gerät, das einen in hohem Maße integrierten Transistor beinhaltet, bereitgestellt werden.
Ein Transistor 442, der in 26A1 dargestellt wird, ist eine Art von Top-Gate-Transistor. Der Transistor 442 weist die Elektroden 244a und 244b über der Isolierschicht 229 auf. Die Elektroden 244a und 244b sind elektrisch über Öffnungen, die in den Isolierschichten 228 und 229 ausgebildet werden, mit der Halbleiterschicht 242 verbunden.
Ein Teil der Isolierschicht 226, der die Elektrode 246 nicht überlappt, wird entfernt. Die Isolierschicht 226, die in dem Transistor 442 enthalten ist, erstreckt sich teilweise über die Enden der Elektrode 246 hinüber.
Die Verunreinigung 255 wird der Halbleiterschicht 242 unter Verwendung der Elektrode 246 und der Isolierschicht 226 als Masken hinzugefügt, so dass sich ein Verunreinigungsbereich in selbstausrichtender Weise in der Halbleiterschicht 242 bilden kann (siehe 26A3).
Zu diesem Zeitpunkt wird der Halbleiterschicht 242 die Verunreinigung 255 nicht in einem Bereich hinzugefügt, der die Elektrode 246 überlappt, und wird der Halbleiterschicht 242 die Verunreinigung 255 in einem Bereich hinzugefügt, der die Elektrode 246 nicht überlappt. Die Halbleiterschicht 242 in einem Bereich, in den die Verunreinigung 255 über die Isolierschicht 226 eingeführt worden ist, weist eine niedrigere Verunreinigungskonzentration auf als die Halbleiterschicht 242 in einem Bereich, in den die Verunreinigung 255 nicht über die Isolierschicht 226 eingeführt worden ist. Demzufolge wird ein leicht dotierter Drain-(LDD-)Bereich in der Halbleiterschicht 242 in einem Bereich gebildet, der der Elektrode 246 benachbart ist, wenn sie von oben betrachtet wird.
Ein Transistor 443, der in 26A2 dargestellt wird, unterscheidet sich von dem Transistor 442 dahingehend, dass der Transistor 443 die Elektrode 223 unter der Halbleiterschicht 242 beinhaltet. Die Elektrode 223 und die Halbleiterschicht 242 überlappen sich, wobei die Isolierschicht 272 dazwischen platziert ist. Die Elektrode 223 kann als Rückgate-Elektrode dienen.
Die Isolierschicht 226 in einem Bereich, der die Elektrode 246 nicht überlappt, kann, wie bei einem Transistor 444, der in 26B1 dargestellt wird, und einem Transistor 445, der in 26B2 dargestellt wird, als Ganzes entfernt werden. Alternativ kann, wie bei einem Transistor 446, der in 26C1 dargestellt wird, und einem Transistor 447, der in 26C2 dargestellt wird, die Isolierschicht 226 außer bei den Öffnungen übrig bleiben, ohne entfernt zu werden.
Bei den Transistoren 444 bis 447 wird der Halbleiterschicht 242 die Verunreinigung 255 unter Verwendung der Elektrode 246 als Maske nach der Ausbildung der Elektrode 246 hinzugefügt, so dass sich ein Verunreinigungsbereich in der Halbleiterschicht 242 in selbstausrichtender Weise bilden kann.
[S-Kanal-Transistor]
27A bis 27C stellen ein Beispiel für eine Struktur eines Transistors dar, der einen Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 beinhaltet. 27A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 451. 27B ist eine Querschnittsansicht (in der Kanallängsrichtung) eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie L1-L2 in 27A. 27C ist eine Querschnittsansicht (in der Kanalbreitenrichtung) eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie W1-W2 in 27A.
Der Transistor 451 beinhaltet die Halbleiterschicht 242, die Isolierschicht 226, die Isolierschicht 272, eine Isolierschicht 282, eine Isolierschicht 274, eine Elektrode 224, eine Elektrode 243, die Elektrode 244a und die Elektrode 244b. Die Elektrode 243 kann als Gate dienen, und die Elektrode 224 kann als Rückgate dienen. Die Isolierschicht 226, die Isolierschicht 272, die Isolierschicht 282 und die Isolierschicht 274 können jeweils als Gate-Isolierschicht dienen. Die Elektrode 244a kann als Eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode dienen. Die Elektrode 244b kann als die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode dienen.
Über dem Substrat 271 ist eine Isolierschicht 275 bereitgestellt, und über der Isolierschicht 275 sind die Elektrode 224 und eine Isolierschicht 273 bereitgestellt. Über der Elektrode 224 und der Isolierschicht 273 ist die Isolierschicht 274 bereitgestellt. Über der Isolierschicht 274 ist die Isolierschicht 282 bereitgestellt, und über der Isolierschicht 282 ist die Isolierschicht 272 bereitgestellt.
Eine Halbleiterschicht 242a ist über einem Vorsprung bereitgestellt, der bei der Isolierschicht 272 ausgebildet ist, und eine Halbleiterschicht 242b ist über der Halbleiterschicht 242a bereitgestellt. Die Elektrode 244a und die Elektrode 244b sind über der Halbleiterschicht 242b bereitgestellt. Ein Bereich in der Halbleiterschicht 242b, der die Elektrode 244a überlappt, kann als Source oder Drain des Transistors 451 dienen. Ein Bereich in der Halbleiterschicht 242b, der die Elektrode 244b überlappt, kann als die/der andere der Source und des Drains des Transistors 451 dienen.
Außerdem ist eine Halbleiterschicht 242c derart bereitgestellt, dass sie in Kontakt mit einem Teil der Halbleiterschicht 242b ist. Die Isolierschicht 226 ist über der Halbleiterschicht 242c bereitgestellt, und die Elektrode 243 ist über der Isolierschicht 226 bereitgestellt.
Der Transistor 451 weist eine Struktur auf, bei der eine obere Oberfläche und Seitenflächen der Halbleiterschicht 242b und Seitenflächen der Halbleiterschicht 242a in dem Abschnitt entlang W1-W2 mit der Halbleiterschicht 242c bedeckt sind. Wenn die Halbleiterschicht 242b auf dem Vorsprung der Isolierschicht 272 bereitgestellt ist, kann die Seitenfläche der Halbleiterschicht 242b mit der Elektrode 243 bedeckt werden. Demzufolge weist der Transistor 451 eine Struktur auf, bei der die Halbleiterschicht 242b elektrisch von dem elektrischen Feld der Elektrode 243 umschlossen sein kann. Auf diese Weise wird die Struktur eines Transistors, bei der die Halbleiterschicht, in der der Kanal gebildet wird, elektrisch vom elektrischen Feld des leitfähigen Films umschlossen ist, als S-Kanal-Struktur (surrounded channel structure) bezeichnet. Ein Transistor mit einer S-Kanal-Struktur wird als S-Kanal-Transistor bezeichnet.
Bei der S-Kanal-Struktur kann ein Kanal in der gesamten (im Großteil der) Halbleiterschicht 242b gebildet werden. Bei der S-Kanal-Struktur wird der Drainstrom des Transistors erhöht, so dass eine größere Menge an Durchlassstrom erhalten werden kann. Des Weiteren kann der gesamte Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 242b durch das elektrische Feld der Elektrode 243 verarmt werden. Dementsprechend kann der Sperrstrom des Transistors mit einer S-Kanal-Struktur weiter verringert werden.
Wenn die Höhe des Vorsprungs der Isolierschicht 272 vergrößert wird und die Kanalbreite verkürzt wird, können die Effekte der S-Kanal-Struktur, nämlich die Erhöhung des Durchlassstroms, die Verringerung des Sperrstroms und dergleichen, verstärkt werden. Ein Teil der Halbleiterschicht 242a, der während der Ausbildung der Halbleiterschicht 242b freiliegt, kann entfernt werden. In diesem Fall können die Seitenflächen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b zueinander ausgerichtet sein.
Die Isolierschicht 228 ist über dem Transistor 451 bereitgestellt, und die Isolierschicht 229 ist über der Isolierschicht 228 bereitgestellt. Eine Elektrode 225a, eine Elektrode 225b und eine Elektrode 225c sind über der Isolierschicht 229 bereitgestellt. Die Elektrode 225a ist elektrisch mit der Elektrode 244a über einen Kontaktstecker durch eine Öffnung in der Isolierschicht 229 und der Isolierschicht 228 verbunden. Die Elektrode 225b ist elektrisch mit der Elektrode 244b über einen Kontaktstecker durch eine Öffnung in der Isolierschicht 229 und der Isolierschicht 228 verbunden. Die Elektrode 225c ist elektrisch mit der Elektrode 243 über einen Kontaktstecker durch eine Öffnung in der Isolierschicht 229 und der Isolierschicht 228 verbunden.
Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Isolierschicht 282 unter Verwendung von Hafniumoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid, Aluminiumsilikat oder dergleichen ausgebildet wird, die Isolierschicht 282 als Ladungseinfangschicht dienen kann. Die Schwellenspannung des Transistors kann verändert werden, indem Elektronen in die Isolierschicht 282 injiziert werden. Beispielsweise können Elektronen in die Isolierschicht 282 unter Verwendung des Tunneleffekts injiziert werden. Indem eine positive Spannung an die Elektrode 224 angelegt wird, können Tunnel-Elektronen in die Isolierschicht 282 injiziert werden.
[Energiebandstruktur (1) der Halbleiterschicht 242]
Die Funktion und die Wirkung der Halbleiterschicht 242, die eine mehrschichtige Schicht ist und die Halbleiterschichten 242a, 242b und 242c umfasst, werden anhand von Energiebandstrukturdiagrammen, die in 35A gezeigt sind, beschrieben. 35A stellt die Energiebandstruktur eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie D1-D2 in 27B dar. Mit anderen Worten zeigt 35A die Energiebandstruktur eines Kanalbildungsbereiches des Transistors 451.
In 35A bezeichnen Ec382, Ec383a, Ec383b, Ec383c und Ec386 die Energie des Leitungsbandminimums der Isolierschicht 272, desjenigen der Halbleiterschicht 242a, desjenigen der Halbleiterschicht 242b, desjenigen der Halbleiterschicht 242c bzw. desjenigen der Isolierschicht 226.
Hier entspricht eine Elektronenaffinität einem Wert, der durch Subtraktion einer Bandlücke von einer Energiedifferenz zwischen dem Vakuumniveau und dem Valenzbandmaximum (die Differenz wird auch als „Ionisierungspotential” bezeichnet) ermittelt wird. Es sei angemerkt, dass die Bandlücke mittels eines spektroskopischen Ellipsometers (UT-300, hergestellt von HORIBA JOBIN YVON) gemessen werden kann. Die Energiedifferenz zwischen dem Vakuumniveau und dem Valenzbandmaximum kann mittels eines Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie-(UPS-)Geräts (VersaProbe, hergestellt von ULVAC-PHI, Inc.) gemessen werden.
Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:3:2 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,5 eV und die Elektronenaffinität circa 4,5 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:3:4 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,4 eV und die Elektronenaffinität circa 4,5 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:3:6 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,3 eV und die Elektronenaffinität circa 4,5 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:6:2 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,9 eV und die Elektronenaffinität circa 4,3 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:6:8 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,5 eV und die Elektronenaffinität circa 4,4 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:6:10 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,5 eV und die Elektronenaffinität circa 4,5 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 1:1:1 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 3,2 eV und die Elektronenaffinität circa 4,7 eV. Im Falle eines In-Ga-Zn-Oxides, das unter Verwendung eines Targets ausgebildet ist, dessen Atomverhältnis In:Ga:Zn = 3:1:2 erfüllt, beträgt die Bandlücke circa 2,8 eV und die Elektronenaffinität circa 5,0 eV.
Da die Isolierschicht 272 und die Isolierschicht 226 Isolatoren sind, liegen Ec382 und Ec386 näher am Vakuumniveau (weisen sie eine geringere Elektronenaffinität auf) als Ec383a, Ec383b und Ec383c.
Ferner liegt Ec383a näher am Vakuumniveau als Ec383b. Insbesondere liegt Ec383a bevorzugt um größer als oder gleich 0,07 eV und kleiner als oder gleich 1,3 eV, stärker bevorzugt um größer als oder gleich 0,1 eV und kleiner als oder gleich 0,7 eV, noch stärker bevorzugt um größer als oder gleich 0,15 eV und kleiner als oder gleich 0,4 eV näher am Vakuumniveau als Ec383b.
Ferner liegt Ec383c näher am Vakuumniveau als Ec383b. Insbesondere liegt Ec383c bevorzugt um größer als oder gleich 0,07 eV und kleiner als oder gleich 1,3 eV, stärker bevorzugt um größer als oder gleich 0,1 eV und kleiner als oder gleich 0,7 eV, noch stärker bevorzugt um größer als oder gleich 0,15 eV und kleiner als oder gleich 0,4 eV näher am Vakuumniveau als Ec383b.
In einigen Fällen gibt es dabei einen gemischten Bereich aus der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b zwischen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b. Des Weiteren gibt es in einigen Fällen einen gemischten Bereich aus der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242c zwischen der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242c. Der gemischte Bereich weist eine niedrige Grenzflächenzustandsdichte auf. Aus diesem Grund hat die Schichtanordnung, die die Halbleiterschichten 242a, 242b und 242c umfasst, eine Bandstruktur, bei der sich die Energie an jeder Grenzfläche und in der Nähe der Grenzfläche stetig verändert (einen stetigen Übergang).
In diesem Zustand bewegen sich Elektronen hauptsächlich in der Halbleiterschicht 242b, nicht in den Halbleiterschichten 242a und 242c. Auf diese Weise wird dann, wenn die Grenzflächenzustandsdichte an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b sowie die Grenzflächenzustandsdichte an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242c abnehmen, die Elektronenbewegung in der Halbleiterschicht 242b mit geringer Wahrscheinlichkeit gesperrt, und der Durchlassstrom des Transistors 451 kann erhöht werden.
Es sei angemerkt, dass, obwohl sich Einfangzustände 390 auf Grund der Verunreinigungen oder Defekten in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242a und der Isolierschicht 272 und in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242c und der Isolierschicht 226 bilden könnten, sich die Halbleiterschicht 242b dank des Vorhandenseins der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242c entfernt von den Einfangzuständen befinden kann.
In dem Fall, in dem der Transistor 451 eine S-Kanal-Struktur aufweist, wird ein Kanal entlang dem Abschnitt W1-W2 in der gesamten Halbleiterschicht 242b gebildet. Deshalb wird dann, wenn die Dicke der Halbleiterschicht 242b erhöht wird, die Größe des Kanalbereiches erhöht. Mit anderen Worten: Wenn die Dicke der Halbleiterschicht 242b erhöht wird, kann der Durchlassstrom des Transistors 451 erhöht werden. Beispielsweise weist die Halbleiterschicht 242b einen Bereich mit einer Dicke von größer als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 40 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 60 nm, noch stärker bevorzugt größer als oder gleich 100 nm auf. Es sei angemerkt, dass die Halbleiterschicht 242b einen Bereich mit einer Dicke von beispielsweise kleiner als oder gleich 300 nm, bevorzugt kleiner als oder gleich 200 nm oder stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 150 nm aufweist, da die Produktivität des elektronischen Geräts, das den Transistor 451 beinhaltet, verringert werden könnte. In einigen Fällen sind dann, wenn die Größe des Kanalbildungsbereiches verringert wird, die elektrischen Eigenschaften des Transistors mit einer kleineren Dicke der Halbleiterschicht 242b höher als diejenigen des Transistors mit einer größeren Dicke der Halbleiterschicht 242b. Deshalb kann die Halbleiterschicht 242b eine Dicke von kleiner als 10 nm aufweisen.
Darüber hinaus ist die Dicke der Halbleiterschicht 242c vorzugsweise möglichst klein, um den Durchlassstrom des Transistors 451 zu erhöhen. Die Halbleiterschicht 242c kann beispielsweise einen Bereich mit einer Dicke von kleiner als 10 nm, bevorzugt kleiner als oder gleich 5 nm und stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 3 nm aufweisen. Währenddessen weist die Halbleiterschicht 242c eine Funktion auf, zu verhindern, dass Elemente, die abgesehen von Sauerstoff in dem angrenzenden Isolator enthalten sind (wie z. B. Wasserstoff und Silizium), in die Halbleiterschicht 242b eindringen, in der ein Kanal gebildet wird. Aus diesem Grund weist die Halbleiterschicht 242c vorzugsweise eine gewisse Dicke auf. Die Halbleiterschicht 242c kann beispielsweise einen Bereich mit einer Dicke von größer als oder gleich 0,3 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 2 nm aufweisen.
Um die Zuverlässigkeit zu verbessern, ist vorzugsweise die Dicke der Halbleiterschicht 242a groß und ist die Dicke der Halbleiterschicht 242c klein. Die Halbleiterschicht 242a kann beispielsweise einen Bereich mit einer Dicke von größer als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 20 nm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 40 nm, noch stärker bevorzugt größer als oder gleich 60 nm aufweisen. Wenn die Dicke der Halbleiterschicht 242a groß wird, kann ein Abstand von einer Grenzfläche zwischen dem angrenzenden Isolator und der Halbleiterschicht 242a bis zu der Halbleiterschicht 242b, in der ein Kanal gebildet wird, groß werden. Da die Produktivität des elektronischen Geräts, das den Transistor 451 beinhaltet, verringert werden könnte, weist die Halbleiterschicht 242a einen Bereich mit einer Dicke von beispielsweise kleiner als oder gleich 200 nm, bevorzugt kleiner als oder gleich 120 nm oder stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 80 nm auf.
Es sei angemerkt, dass Silizium, das in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, als Ladungsträgerfalle oder Ladungsträgererzeugungsquelle dienen könnte. Deshalb ist die Siliziumkonzentration in der Halbleiterschicht 242b vorzugsweise möglichst niedrig. Zwischen der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242a ist beispielsweise ein Bereich mit der Siliziumkonzentration von niedriger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, oder stärker bevorzugt niedriger als 2 × 10¹⁸ Atome/cm³ bereitgestellt, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen wird. Zwischen der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242c ist ein Bereich mit der Siliziumkonzentration von niedriger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, stärker bevorzugt niedriger als 2 × 10¹⁸ Atome/cm³ bereitgestellt, die durch SIMS gemessen wird.
Vorzugsweise werden die Wasserstoffkonzentrationen in der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242c verringert, um die Wasserstoffkonzentration in der Halbleiterschicht 242b zu verringern. Die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242c weisen jeweils einen Bereich auf, in dem die durch SIMS gemessene Wasserstoffkonzentration niedriger als oder gleich 2 × 10²⁰ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁹ Atome/cm³, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³ ist. Vorzugsweise wird die Stickstoffkonzentration in der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242c verringert, um die Stickstoffkonzentration in der Halbleiterschicht 242b zu verringern. Die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242c weisen jeweils einen Bereich auf, in dem die durch SIMS gemessene Stickstoffkonzentration niedriger als 5 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁷ Atome/cm³ ist.
Es sei angemerkt, dass dann, wenn Kupfer in den Oxidhalbleiter eintritt, eine Einfangstelle für Elektronen erzeugt werden könnte. Die Einfangstelle für Elektronen könnte sich die Schwellenspannung des Transistors in positiver Richtung verschieben. Deshalb ist die Kupferkonzentration an der Oberfläche der Halbleiterschicht 242b oder in der Halbleiterschicht 242b vorzugsweise möglichst niedrig. Beispielsweise weist die Halbleiterschicht 242b vorzugsweise einen Bereich auf, in dem die Kupferkonzentration niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³ oder niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ ist.
Die vorstehende dreischichtige Struktur ist beispielhaft beschrieben worden. Beispielsweise kann eine zweischichtige Struktur ohne die Halbleiterschicht 242a bzw. die Halbleiterschicht 242c zum Einsatz kommen. Eine vierschichtige Struktur kann zum Einsatz kommen, bei der ein beliebiger der Halbleiter, die als Beispiele für die Halbleiterschicht 242a, die Halbleiterschicht 242b und die Halbleiterschicht 242c beschrieben worden sind, unter oder über der Halbleiterschicht 242a oder unter oder über der Halbleiterschicht 242c bereitgestellt ist. Eine g-schichtige Struktur (g ist eine ganze Zahl gleich 5 oder größer) kann enthalten sein, bei der ein beliebiger der Halbleiter, die als Beispiele für die Halbleiterschichten 242a, 242b und 242c beschrieben worden sind, an zwei oder mehr Positionen der folgenden Positionen bereitgestellt ist: Über der Halbleiterschicht 242a, unter der Halbleiterschicht 242a, über der Halbleiterschicht 242c und unter der Halbleiterschicht 242c können zum Einsatz kommen.
Insbesondere ist in dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor 451 eine obere Oberfläche und eine Seitenfläche der Halbleiterschicht 242b in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242c, und eine untere Oberfläche der Halbleiterschicht 242b ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242a. Auf diese Weise ist die Halbleiterschicht 242b von der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242c umgeben, wodurch der Einfluss der Einfangzustände weiter verringert werden kann.
Jede der Bandlücken der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242c ist vorzugsweise größer als diejenige der Halbleiterschicht 242b.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit kleinen Schwankungen der elektrischen Eigenschaften bereitgestellt werden. Dementsprechend kann ein elektronisches Gerät bereitgestellt werden, das einen Transistor mit kleinen Schwankungen der elektrischen Eigenschaften beinhaltet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden. Demzufolge kann ein elektronisches Gerät, das einen Transistor mit hoher Zuverlässigkeit beinhaltet, bereitgestellt werden.
Ein Oxidhalbleiter weist eine Energielücke von 2 eV oder mehr auf; demzufolge weist ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter in einer Halbleiterschicht enthält, in der ein Kanal gebildet wird (auch als „OS-Transistor” bezeichnet), einen sehr geringen Sperrstrom auf. Insbesondere kann der Sperrstrom pro Mikrometer der Kanalbreite bei Raumtemperatur (25°C) und bei einer Source-Drain-Spannung von 3,5 V niedriger als 1 × 10^–20 A, niedriger als 1 × 10^–22 A oder niedriger als 1 × 10^–24 A sein. Das heißt, dass das On/Off-Verhältnis des Transistors größer als oder gleich 20 Stellen und kleiner als oder gleich 150 Stellen sein kann. Ein OS-Transistor weist eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen seiner Source und seinem Drain auf. Unter Verwendung des OS-Transistors kann ein elektronisches Gerät erzielt werden, das einen Transistor mit einer hohen Ausgangsspannung und einer hohen Spannungsfestigkeit beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Transistor mit einem geringen Stromverbrauch bereitgestellt werden. Demzufolge kann ein elektronisches Gerät, das einen Transistor mit einem geringen Stromverbrauch beinhaltet, bereitgestellt werden.
Die Elektrode 224, die als Rückgate dienen kann, wird je nach dem Zweck nicht notwendigerweise bereitgestellt. 28A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 451a. 28B ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie L1-L2 in 28A. 28C ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie W1-W2 in 28A. Der Transistor 451a weist eine Struktur auf, bei der die Elektrode 224, die Isolierschicht 273, die Isolierschicht 274 und die Isolierschicht 282 von dem Transistor 451 ausgelassen sind. Die Produktivität des Transistors kann verbessert werden, indem die Elektrode und die Isolierschicht ausgelassen werden. Daher kann die Produktivität des elektronischen Geräts verbessert werden.
29A bis 29C stellen ein weiteres Beispiel für einen s-Kanal-Transistor dar. 29A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 452. 29B und 29C sind Querschnittsansichten von Abschnitten entlang der Strichpunktlinie L1-L2 und der Strichpunktlinie W1-W2 in 29A.
Obwohl der Transistor 452 eine Struktur ähnlich wie diejenige des Transistors 451 aufweist, unterscheidet er sich von ihm dahingehend, dass die Elektrode 244a und die Elektrode 244b in Kontakt mit den Seitenflächen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b sind. Als die Isolierschicht 228, die den Transistor 452 bedeckt, kann eine Isolierschicht mit einer ebenen Oberfläche, wie diejenige in dem Transistor 451, verwendet werden. Außerdem können die Elektrode 225a, die Elektrode 225b und die Elektrode 225c über der Isolierschicht 229 bereitgestellt werden.
30A und 30B stellen ein weiteres Beispiel für einen s-Kanal-Transistor dar. 30A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 453. 30B ist eine Querschnittsansicht von Abschnitten entlang der Strichpunktlinie L1-L2 und der Strichpunktlinie W1-W2 in 30A. Genauso wie in dem Transistor 451 beinhaltet der Transistor 453 die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242b über dem Vorsprung der Isolierschicht 272. Die Elektrode 244a und die Elektrode 244b sind über der Halbleiterschicht 242b bereitgestellt. Ein Bereich der Halbleiterschicht 242b, der die Elektrode 244a überlappt, kann als Source oder Drain des Transistors 453 dienen. Ein Bereich der Halbleiterschicht 242b, der die Elektrode 244b überlappt, kann als die/der andere der Source und des Drains des Transistors 453 dienen. Daher kann ein Bereich 269 der Halbleiterschicht 242b, der zwischen der Elektrode 244a und der Elektrode 244b platziert ist, als Kanalbildungsbereich dienen.
In dem Transistor 453 ist eine Öffnung in einem Bereich bereitgestellt, der den Bereich 269 überlappt, indem ein Teil der Isolierschicht 228 entfernt wird, und ist die Halbleiterschicht 242c entlang einer Seitenfläche und einer unteren Oberfläche der Öffnung bereitgestellt. In der Öffnung ist die Isolierschicht 226 entlang der Seitenfläche und der unteren Oberfläche der Öffnung bereitgestellt, wobei die Halbleiterschicht 242c dazwischen liegt. Außerdem ist in der Öffnung die Elektrode 243 entlang der Seitenfläche und der unteren Oberfläche der Öffnung bereitgestellt, wobei die Halbleiterschicht 242c und die Isolierschicht 226 dazwischen liegen.
Es sei angemerkt, dass im Querschnitt in der Kanalbreitenrichtung die Öffnung größer ist als die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242b. Daher sind in dem Bereich 269 die Seitenflächen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b mit der Halbleiterschicht 242c bedeckt.
Die Isolierschicht 229 ist über der Isolierschicht 228 bereitgestellt, und eine Isolierschicht 277 ist über der Isolierschicht 229 bereitgestellt. Die Elektrode 225a, die Elektrode 225b und die Elektrode 225c sind über der Isolierschicht 277 bereitgestellt. Die Elektrode 225a ist in einer Öffnung, die durch Entfernen eines Teils der Isolierschichten 277, 229 und 228 ausgebildet ist, über einen Kontaktstecker elektrisch mit der Elektrode 244a verbunden. Die Elektrode 225b ist in einer Öffnung, die durch Entfernen eines Teils der Isolierschichten 277, 229 und 228 ausgebildet ist, über einen Kontaktstecker elektrisch mit der Elektrode 244b verbunden. Die Elektrode 225c ist in einer Öffnung, die durch Entfernen eines Teils der Isolierschichten 277 und 229 ausgebildet worden ist, über einen Kontaktstecker elektrisch mit der Elektrode 243 verbunden.
Die Elektrode 224, die als Rückgate dienen kann, wird je nach dem Zweck nicht notwendigerweise bereitgestellt. 31A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 453a. 31B ist eine Querschnittsansicht von Abschnitten entlang der Strichpunktlinie L1-L2 und der Strichpunktlinie W1-W2 in 31A. Der Transistor 453a weist eine Struktur auf, bei der die Elektrode 224, die Isolierschicht 274 und die Isolierschicht 282 von dem Transistor 453 ausgelassen sind. Die Produktivität des Transistors kann verbessert werden, indem die Elektrode und die Isolierschichten ausgelassen werden. Demgemäß kann die Produktivität des elektronischen Geräts verbessert werden.
32A bis 32C stellen ein weiteres Beispiel für einen s-Kanal-Transistor dar. 32A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 454. 32B ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie L1-L2 in 32A. 32C ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie W1-W2 in 32A.
Der Transistor 454 ist eine Art von Bottom-Gate-Transistor mit einer Rückgate-Elektrode. In dem Transistor 454 ist die Elektrode 243 über der Isolierschicht 274 ausgebildet, und ist die Isolierschicht 226 bereitgestellt, um die Elektrode 243 zu bedecken. Die Halbleiterschicht 242 ist in einem Bereich ausgebildet, der über der Isolierschicht 226 liegt und die Elektrode 243 überlappt. Die Halbleiterschicht 242 in dem Transistor 454 weist eine mehrschichtige Struktur aus der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b auf.
Die Elektrode 244a und die Elektrode 244b sind derart ausgebildet, dass sie sich teilweise in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 und über der Isolierschicht 226 befinden. Die Isolierschicht 228 ist derart ausgebildet, dass sie sich teilweise in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 und über der Elektrode 244a und der Elektrode 244b befindet. Die Isolierschicht 229 ist über der Isolierschicht 228 ausgebildet. Die Elektrode 224 ist in einem Bereich ausgebildet, der über der Isolierschicht 229 liegt und die Halbleiterschicht 242 überlappt.
Die Elektrode 224, die über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist, ist in einer Öffnung 247a und einer Öffnung 247b, die in der Isolierschicht 229, der Isolierschicht 228 und der Isolierschicht 226 bereitgestellt sind, elektrisch mit der Elektrode 243 verbunden. Dementsprechend wird den Elektroden 224 und 243 das gleiche Potential zugeführt. Des Weiteren kann/können eine oder beide der Öffnungen 247a und 247b ausgelassen werden. In dem Fall, in dem weder die Öffnung 247a noch die Öffnung 247b bereitgestellt sind, können der Elektrode 224 und der Elektrode 243 unterschiedliche Potentiale zugeführt werden.
[Energiebandstruktur (2) der Halbleiterschicht 242]
35B ist ein Energiebandstrukturdiagramm, das einen Abschnitt entlang der Strichpunktlinie D3-D4 in 32B zeigt. 35B zeigt die Energiebandstruktur eines Kanalbildungsbereiches des Transistors 454.
In 35B stellt Ec384 die Energie des Leitungsbandminimums der Isolierschicht 228 dar. Die Halbleiterschicht 242 wird unter Verwendung von zwei Schichten, den Halbleiterschichten 242a und 242b, ausgebildet; somit kann der Transistor mit verbesserter Produktivität hergestellt werden. Da die Halbleiterschicht 242c nicht bereitgestellt ist, wird der Transistor, der die zwei Halbleiterschichten umfasst, leicht von den Einfangzuständen 390 beeinflusst, jedoch kann er eine höhere Feldeffektbeweglichkeit aufweisen als ein Transistor, der nur eine Halbleiterschicht als die Halbleiterschicht 242 umfasst.
Die Elektrode 224, die als Rückgate dienen kann, wird je nach dem Zweck nicht notwendigerweise bereitgestellt. 33A ist eine Draufsicht auf einen Transistor 454a. 33B und 33C sind Querschnittsansichten von Abschnitten entlang der Strichpunktlinie L1-L2 und der Strichpunktlinie W1-W2 in 33A. Der Transistor 454a weist eine Struktur auf, bei der die Elektrode 224, die Öffnung 247a und die Öffnung 247b von dem Transistor 454 ausgelassen sind. Die Produktivität des Transistors kann verbessert werden, indem die Elektrode und die Öffnungen ausgelassen werden. Daher kann die Produktivität des elektronischen Geräts verbessert werden.
34A bis 34C stellen ein Beispiel für einen Transistor mit einer S-Kanal-Struktur dar. Ein Transistor 448 in 34A bis 34C weist fast gleiche Struktur wie der Transistor 447 auf. Der Transistor 448 ist eine Art von Top-Gate-Transistor mit einer Rückgate-Elektrode. 34A ist eine Draufsicht auf den Transistor 448. 34B ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie L1-L2 in 34A. 34C ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts entlang der Strichpunktlinie W1-W2 in 34A.
34A bis 34C stellen ein Beispiel dar, in dem eine anorganische Halbleiterschicht, wie z. B. eine Siliziumschicht, als die Halbleiterschicht 242 in dem Transistor 448 verwendet wird. In 34A bis 34C ist die Elektrode 224 über dem Substrat 271 bereitgestellt, und ist die Isolierschicht 272 über der Elektrode 224 bereitgestellt. Außerdem ist die Halbleiterschicht 242 über einem Vorsprung der Isolierschicht 272 ausgebildet.
Die Halbleiterschicht 242 umfasst eine Halbleiterschicht 242i, zwei Halbleiterschichten 242t und zwei Halbleiterschichten 242u. Die Halbleiterschicht 242i ist zwischen den zwei Halbleiterschichten 242t angeordnet. Die Halbleiterschicht 242i und die zwei Halbleiterschichten 242t sind zwischen den zwei Halbleiterschichten 242u angeordnet. Die Elektrode 243 ist in einem Bereich bereitgestellt, der die Halbleiterschicht 242i überlappt.
Ein Kanal wird in der Halbleiterschicht 242i gebildet, wenn der Transistor 448 eingeschaltet ist. Deshalb dient die Halbleiterschicht 242i als Kanalbildungsbereich. Die Halbleiterschichten 242t dienen als Bereiche mit niedriger Verunreinigungskonzentration (d. h. LDD). Die Halbleiterschichten 242u dienen als Bereiche mit hoher Verunreinigungskonzentration. Es sei angemerkt, dass eine oder beide der zwei Halbleiterschichten 242t nicht notwendigerweise bereitgestellt wird/werden. Eine der zwei Halbleiterschichten 242u dient als Source-Bereich, und die andere Halbleiterschicht 242u dient als Drain-Bereich.
Die Elektrode 244a, die über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist, ist in einer Öffnung 247c, die in den Isolierschichten 226, 228 und 229 ausgebildet ist, elektrisch mit einer der Halbleiterschichten 242u verbunden. Die Elektrode 244b, die über der Isolierschicht 229 bereitgestellt ist, ist in einer Öffnung 247d, die in den Isolierschichten 226, 228 und 229 ausgebildet ist, elektrisch mit der anderen der Halbleiterschichten 242u verbunden.
Die Elektrode 243, die über der Isolierschicht 226 bereitgestellt ist, ist in der Öffnung 247a und der Öffnung 247b, die in den Isolierschichten 226 und 272 ausgebildet sind, elektrisch mit der Elektrode 224 verbunden. Dementsprechend wird den Elektroden 243 und 224 das gleiche Potential zugeführt. Des Weiteren kann/können eine oder beide der Öffnungen 247a und 247b ausgelassen werden. In dem Fall, in dem weder die Öffnung 247a noch die Öffnung 247b bereitgestellt sind, können an die Elektrode 243 und die Elektrode 224 unterschiedliche Potentiale angelegt werden.
<Filmausbildungsverfahren>
Die leitfähige Schicht, wie z. B. die Elektrode, die Isolierschicht und die Halbleiterschicht in dieser Beschreibung und dergleichen können durch ein chemisches Gasphasenabscheidungs-(CVD-)Verfahren, ein Verdampfungsverfahren, ein Sputterverfahren oder dergleichen ausgebildet werden. Das CVD-Verfahren umfasst im Allgemeinen ein plasmaunterstütztes CVD-(plasma enhanced CVD, PECVD-)Verfahren, bei dem Plasma verwendet wird, ein thermisches CVD-(TCVD-)Verfahren, bei dem Wärme verwendet wird, und dergleichen. Außerdem gibt es ein CVD-Verfahren beim Atmosphärendruck (atmospheric pressure CVD, APCVD) und dergleichen, bei dem eine Abscheidung unter einem atmosphärischen Druck durchgeführt wird. Das CVD-Verfahren kann je nach zu verwendendem Quellengas ferner in ein Metall-CVD (MCVD-)Verfahren, ein metallorganisches CVD-(MOCVD-)Verfahren und dergleichen eingeteilt werden.
Des Weiteren kann ein Verdampfungsverfahren typischerweise in ein Verdampfungsverfahren mit Widerstandserwärmung, ein Elektronenstrahlverdampfungsverfahren, ein Molekularstrahlepitaxie-(molecular beam epitaxy, MBE-)Verfahren, ein Impulslaserabscheidungs-(pulsed laser deposition, PLD-)Verfahren, ein ionenstrahlgestütztes Abscheidungs-(ion beam assisted deposition, IAD-)Verfahren, ein Atomlagenabscheidungs-(atomic layer deposition, ALD-)Verfahren und dergleichen eingeteilt werden.
Unter Verwendung des PECVD-Verfahrens kann ein qualitativ hochwertiger Film bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgebildet werden. Unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens, bei dem kein Plasma für die Abscheidung verwendet wird, wie z. B. bei dem MOCVD-Verfahren oder dem Verdampfungsverfahren, kann ein Film mit wenigen Defekten ausgebildet werden, da Schäden an einer Oberfläche, auf der der Film abgeschieden wird, nicht so leicht verursacht werden.
Ein Sputterverfahren wird typischerweise in ein DC-Sputterverfahren, ein Magnetron-Sputterverfahren, ein HF-Sputterverfahren, ein Ionenstrahl-Sputterverfahren, ein Elektronen-Zyklotron-Resonanz-(electron cyclotron resonance, ECR-)Sputterverfahren, ein Facing-Target-Sputterverfahren und dergleichen eingeteilt.
Bei dem Facing-Target-Sputterverfahren wird Plasma zwischen den Targets eingeschlossen; somit können Plasmaschäden an einem Substrat verringert werden. Außerdem kann die Stufenabdeckung verbessert werden, da je nach Neigung des Targets ein Eintrittswinkel eines gesputterten Teilchens zu dem Substrat verkleinert werden kann.
Im Unterschied zu einem Filmausbildungsverfahren, bei dem von einem Target oder dergleichen abgegebene Teilchen abgeschieden werden, handelt es sich bei einem CVD-Verfahren und einem ALD-Verfahren um Filmausbildungsverfahren, bei dem ein Film durch eine Reaktion an einer Oberfläche eines Objekts der Behandlung ausgebildet wird. Daher ermöglichen ein CVD-Verfahren und ein ALD-Verfahren fast unabhängig von der Form eines Objekts eine vorteilhafte Stufenabdeckung. Insbesondere ermöglicht beispielsweise ein ALD-Verfahren eine ausgezeichnete Stufenabdeckung und ausgezeichnete Gleichmäßigkeit der Dicke, und es kann beispielsweise zum Bedecken einer Oberfläche einer Öffnung mit einem hohen Aspektverhältnis vorteilhaft verwendet werden. Im Gegensatz dazu weist ein ALD-Verfahren eine relativ niedrige Abscheidungsrate auf; daher ist es in einigen Fällen zu bevorzugen, dass ein ALD-Verfahren mit einem weiteren Abscheidungsverfahren mit einer hohen Abscheidungsrate, wie z. B. einem CVD-Verfahren, kombiniert wird.
Wenn ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren verwendet wird, kann die Zusammensetzung eines auszubildenden Films mit einem Verhältnis der Durchflussrate der Quellengase gesteuert werden. Beispielsweise kann durch ein CVD-Verfahren oder ein ALD-Verfahren ein Film mit einer bestimmten Zusammensetzung in Abhängigkeit von einem Verhältnis der Durchflussrate der Quellengase ausgebildet werden. Außerdem kann mittels eines CVD-Verfahrens oder eines ALD-Verfahrens ein Film ausgebildet werden, dessen Zusammensetzung sich stetig ändert, indem des Verhältnisses der Durchflussrate der Quellengase während der Ausbildung des Films geändert werden. In dem Fall, in dem der Film während der Änderung des Verhältnisses der Durchflussrate der Quellengase ausgebildet wird, kann im Vergleich zu dem Fall, in dem der Film unter Verwendung einer Vielzahl von Abscheidungskammern ausgebildet wird, die Zeitdauer zur Filmausbildung verringert werden, weil die Zeitdauer zum Übertragen und zum Regulieren des Drucks ausgelassen wird. Daher können Transistoren oder Halbleitervorrichtungen mit verbesserter Produktivität hergestellt werden.
<Substrate>
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich eines Materials, das für das Substrat 271 verwendet wird. Das Material kann je nach den erforderlichen Eigenschaften bestimmt werden; beispielsweise wird es beim Bestimmen berücksichtigt, ob es lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist oder nicht bzw. ob seine Wärmebeständigkeit einer Wärmebehandlung standhalten kann oder nicht. Beispielsweise kann ein Glassubstrat aus Bariumborsilikatglas, Aluminiumborsilikatglas oder dergleichen, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Saphirsubstrat verwendet werden. Alternativ kann als das Substrat 271 ein Halbleitersubstrat, ein flexibles Substrat, ein Befestigungsfilm, ein Basisfilm oder dergleichen verwendet werden.
Als Halbleitersubstrat wird beispielsweise ein Halbleitersubstrat aus einem einzigen Material, z. B. aus Silizium, Germanium oder dergleichen, oder ein Verbindungshalbleitersubstrat aus Siliziumkarbid, Siliziumgermanium, Galliumarsenid, Indiumphosphid, Zinkoxid oder Galliumoxid oder dergleichen verwendet. Bei dem Halbleitersubstrat kann es sich um ein einkristallines Halbleitersubstrat oder ein polykristallines Halbleitersubstrat handeln.
Als Materialien des flexiblen Substrats, des Befestigungsfilms, des Basismaterialfilms und dergleichen können die folgenden Materialien verwendet werden: Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen, Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid, Polyolefin, Polyamid (z. B. Nylon oder Aramid, Polyimid, Polycarbonat, Aramid, ein Epoxidharz, ein Acrylharz und dergleichen.
Das flexible Substrat, das als das Substrat 271 verwendet wird, weist vorzugsweise einen niedrigeren Längenausdehnungskoeffizienten auf, weil ein niedrigerer Längenausdehnungskoeffizient eine Verformung aufgrund der Umgebung unterdrückt. Das flexible Substrat, das als das Substrat 271 verwendet wird, wird beispielsweise unter Verwendung eines Materials ausgebildet, dessen Längenausdehnungskoeffizient niedriger als oder gleich 1 × 10^–3/K, niedriger als oder gleich 5 × 10^–5/K oder niedriger als oder gleich 1 × 10^–5/K ist. Im Besonderen wird vorzugsweise Aramid für das flexible Substrat verwendet, da sein Längenausdehnungskoeffizient niedrig ist.
<Isolierschicht>
Die Isolierschicht 222, die Isolierschicht 226, die Isolierschicht 228, die Isolierschicht 229, die Isolierschicht 272, die Isolierschicht 273, die Isolierschicht 274, die Isolierschicht 275, die Isolierschicht 277 und die Isolierschicht 282 können jeweils mit einer Einzelschicht oder einer Schichtanordnung aus einem oder mehreren folgenden Material/ien ausgebildet werden: Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitridoxid, Aluminiumoxynitrid, Magnesiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumnitridoxid, Siliziumoxynitrid, Galliumoxid, Germaniumoxid, Yttriumoxid, Zirconiumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Aluminiumsilikat und dergleichen. Alternativ kann ein Material, in dem zwei oder mehrere Materialien gemischt sind, die aus einem Oxidmaterial, einem Nitridmaterial, einem Oxynitridmaterial und einem Nitridoxidmaterial ausgewählt sind, verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung ein Nitridoxid eine Verbindung bezeichnet, die mehr Stickstoff als Sauerstoff enthält. Ein Oxynitrid bezeichnet eine Verbindung, die mehr Sauerstoff als Stickstoff enthält. Beispielsweise kann der Gehalt jedes Elements durch Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie (Rutherford backscattering spectrometry, RBS) gemessen werden.
Es ist besonders zu bevorzugen, dass die Isolierschicht 275 und die Isolierschicht 229 unter Verwendung eines Isoliermaterials ausgebildet werden, das gegenüber Verunreinigungen relativ undurchlässig ist. Die Isolierschichten 275 und 229 können jeweils beispielsweise in einer einschichtigen Struktur oder einer mehrschichtigen Struktur aus einem Isoliermaterial ausgebildet werden, das Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor, Chlor, Argon, Gallium, Germanium, Yttrium, Zirconium, Lanthan, Neodym, Hafnium oder Tantal enthält. Beispiele für ein solches Isoliermaterial, das gegenüber Verunreinigungen relativ undurchlässig ist, umfassen Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxynitrid, Aluminiumnitridoxid, Galliumoxid, Germaniumoxid, Yttriumoxid, Zirconiumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Hafniumoxid Tantaloxid und Siliziumnitrid. Die Isolierschicht 275 oder 229 kann unter Verwendung von Indium-Zinn-Zink-Oxid (In-Sn-Zn-Oxid) mit einem ausgezeichneten Isoliervermögen oder dergleichen ausgebildet werden.
Wenn das Isoliermaterial, das gegenüber Verunreinigungen relativ undurchlässig ist, für die Isolierschicht 275 verwendet wird, kann eine Diffusion der Verunreinigung von der Seite des Substrats 271 unterdrückt werden, und die Zuverlässigkeit des Transistors kann verbessert werden. Wenn das Isoliermaterial, das gegenüber Verunreinigungen relativ undurchlässig ist, für die Isolierschicht 229 verwendet wird, kann eine Diffusion der Verunreinigung von der Seite der Isolierschicht 229 unterdrückt werden, und die Zuverlässigkeit des Transistors kann verbessert werden.
Eine Vielzahl von Isolierschichten, die unter Verwendung eines der vorstehend beschriebenen Materialien ausgebildet sind, kann als die Isolierschicht 222, die Isolierschicht 226, die Isolierschicht 228, die Isolierschicht 229, die Isolierschicht 272, die Isolierschicht 273, die Isolierschicht 274, die Isolierschicht 277 und die Isolierschicht 282 jeweils übereinander angeordnet werden. Das Ausbildungsverfahren der Isolierschichten 222, 226, 228, 229, 272, 273, 274, 277 und 282 ist nicht eigens beschränkt, und es kann ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein MBE-Verfahren, ein PLD-Verfahren, ein ALD-Verfahren, ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder dergleichen verwendet werden.
In dem Fall, in dem beispielsweise ein Aluminiumoxidfilm durch ein thermisches CVD-Verfahren ausgebildet wird, werden zwei Gasarten, z. B. H₂O als Oxidator und ein Quellengas verwendet, das durch Verdampfen eines Lösungsmittels und einer Flüssigkeit, die eine Aluminiumvorläuferverbindung enthält (z. B. Trimethylaluminium (TMA)), erhalten wird. Es sei angemerkt, dass die chemische Formel von Trimethylaluminium Al(CH₃)₃ ist. Beispiele für ein weiteres flüssiges Material umfassen Tris(dimethylamid)aluminium, Triisobutylaluminium und Aluminium-tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptandionat).
Im Falle der Ausbildung eines Siliziumoxidfilms oder eines Siliziumoxynitridfilms durch ein PECVD-Verfahren, werden vorzugsweise ein Silizium enthaltendes Abscheidungsgas und ein Oxidationsgas als Quellengas verwendet. Typische Beispiele für das Silizium enthaltende Abscheidungsgas umfassen Silan, Disilan, Trisilan und Silanfluorid. Beispiele für das Oxidationsgas umfassen Sauerstoff, Ozon, Distickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid.
Ein Siliziumoxynitridfilm, der wenige Defekte hat, kann unter den folgenden Bedingungen ausgebildet werden: Die Durchflussrate eines Oxidationsgases ist höher als oder gleich dem 20-Fachen und niedriger als das 100-Fache oder höher als oder gleich dem 40-Fachen und niedriger als oder gleich dem 80-Fachen der Durchflussrate des Abscheidungsgases, und der Druck in einer Behandlungskammer ist niedriger als oder gleich 100 Pa oder niedriger als oder gleich 50 Pa.
Ein dichter Siliziumoxidfilm oder ein dichter Siliziumoxynitridfilm kann unter den folgenden Bedingungen ausgebildet werden: Das Substrat, das in einer Behandlungskammer platziert ist, wird bei einer Temperatur von höher als oder gleich 280°C und niedriger als oder gleich 400°C gehalten; der Druck in der Behandlungskammer, in die ein Quellengas eingeführt wird, wird auf höher als oder gleich 20 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa, bevorzugt höher als oder gleich 100 Pa und niedriger als oder gleich 250 Pa eingestellt; und eine Hochfrequenzleistung wird einer Elektrode in der Behandlungskammer zugeführt.
Ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxynitridfilm kann durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilan-Gases ausgebildet werden. Als Organosilan-Gas kann eine der folgenden Silizium enthaltenden Verbindungen verwendet werden: Tetraethylorthosilicat (TEOS) (chemische Formel: Si(OC₂H₅)₄), Tetramethylsilan (TMS) (chemische Formel: Si(CH₃)₄), Tetramethylcyclotetrasiloxan (TMCTS), Octamethylcyclotetrasiloxan (OMCTS), Hexamethyldisilazan (HMDS), Triethoxysilan (SiH(OC₂H₅)₃), Trisdimethylaminosilan (SiH(N(CH₃)₂)₃) oder dergleichen. Durch ein CVD-Verfahren unter Verwendung eines Organosilan-Gases kann die Isolierschicht mit hoher Abdeckung ausgebildet werden.
Die Isolierschicht kann durch ein Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung einer Mikrowelle ausgebildet werden. Eine Mikrowelle bezeichnet eine Welle im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz. In einer Mikrowelle ist die Elektronentemperatur niedrig und ist die Elektronenenergie niedrig. Ferner ist in der zugeführten Leistung der Anteil der Leistung niedrig, die zur Beschleunigung der Elektronen verwendet wird, und daher kann die Leistung für Dissoziation und Ionisation von mehr Molekülen verwendet werden. Daher kann ein Plasma mit hoher Dichte (hochdichtes Plasma) angeregt werden. Dieses Verfahren verursacht kaum Plasmabeschädigungen an der Abscheidungsoberfläche oder einer Abscheidung, so dass die Isolierschicht mit wenigen Defekten ausgebildet werden kann.
Wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, wird vorzugsweise die Wasserstoffkonzentration in den Isolierschichten verringert, um eine Erhöhung der Wasserstoffkonzentration in der Halbleiterschicht 242 zu verhindern. Es ist besonders zu bevorzugen, dass die Wasserstoffkonzentration der Isolierschicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 verringert wird. Insbesondere ist die durch SIMS gemessene Wasserstoffkonzentration in der Isolierschicht niedriger als oder gleich 2 × 10²⁰ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁹ Atome/cm³, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³. Ferner ist die Stickstoffkonzentration in den Isolierschichten vorzugsweise niedrig, um eine Erhöhung der Stickstoffkonzentration in der Halbleiterschicht 242 zu verhindern. Es ist besonders zu bevorzugen, dass die Stickstoffkonzentration der Isolierschicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 verringert wird. Insbesondere ist die durch SIMS gemessene Stickstoffkonzentration in der Isolierschicht niedriger als 5 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁷ Atome/cm³.
Die durch SIMS-Analyse gemessene Konzentration kann eine Schwankung innerhalb eines Bereichs von ±40% enthalten.
Wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, werden die Isolierschichten vorzugsweise mit Isolierschichten ausgebildet, von denen durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird (auch als „überschüssigen Sauerstoff enthaltende Isolierschicht” bezeichnet). Es ist besonders zu bevorzugen, dass es sich bei einer Isolierschicht in Kontakt mit der Halbleiterschicht 242 um eine überschüssigen Sauerstoff enthaltende Isolierschicht handelt. Beispielsweise handelt es sich bei der Isolierschicht vorzugsweise um eine Isolierschicht, bei der die Menge an abgegebenem Sauerstoff, umgerechnet in Sauerstoffatome, in einer TDS-Analyse größer als oder gleich 1,0 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt größer als oder gleich 3,0 × 10²⁰ Atome/cm³ ist, wobei eine Wärmebehandlung derart durchgeführt wird, dass die Oberflächentemperatur der Isolierschicht höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 700°C, bevorzugt höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 500°C ist.
Die Isolierschicht, die überschüssigen Sauerstoff enthält, kann durch eine Behandlung zum Hinzufügen von Sauerstoff zu einer Isolierschicht ausgebildet werden. Die Behandlung zum Hinzufügen von Sauerstoff kann durch eine Wärmebehandlung unter einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt werden, oder sie kann mit einer Ionenimplantationseinrichtung, einer Ionendotiereinrichtung oder einer Plasmabehandlungseinrichtung durchgeführt werden. Als Gas zum Hinzufügen von Sauerstoff kann ein Sauerstoffgas von ¹⁶O₂, ¹⁸O₂ oder dergleichen, ein Stickstoffoxidgas, ein Ozongas oder dergleichen verwendet werden. In dem Fall, in dem Sauerstoff durch eine Plasmabehandlung zugesetzt wird, bei der Sauerstoff durch eine Mikrowelle angeregt wird, um ein hochdichtes Sauerstoffplasma zu erzeugen, kann die Menge an Sauerstoff, der der Isolierschicht zugesetzt wird, erhöht werden. In dieser Beschreibung wird die Behandlung zum Hinzufügen von Sauerstoff auch als „Sauerstoffdotierbehandlung” bezeichnet.
Indem eine Isolierschicht durch Sputtern in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ausgebildet wird, kann Sauerstoff in die Isolierschicht eingeführt werden.
Im Allgemeinen weist ein Kondensator eine solche Struktur auf, bei der sich ein Dielektrikum zwischen zwei einander zugewandten Elektroden befindet; je kleiner die Dicke des Dielektrikums wird (je kürzer der Abstand zwischen den zwei einander zugewandten Elektroden wird) bzw. je höher die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums wird, desto größer wird die Kapazität. Wenn die Dicke des Dielektrikums um der Erhöhung der Kapazität des Kondensators willen verringert wird, neigt jedoch Strom, der aufgrund eines Tunneleffekts oder dergleichen zwischen den zwei Elektroden ungewollt fließt (Leckstrom), dazu, sich zu erhöhen, und die Spannungsfestigkeit des Kondensators neigt dazu, sich zu verringern.
Ein Abschnitt, in dem eine Gate-Elektrode, eine Gate-Isolierschicht und eine Halbleiterschicht eines Transistors einander überlappen, dient als Kondensator (nachstehend auch als „Gate-Kondensator” bezeichnet). Ein Kanal wird in einem Bereich in der Halbleiterschicht gebildet, der die Gate-Elektrode überlappt, wobei die Gate-Isolierschicht dazwischen bereitgestellt ist. Das heißt, dass die Gate-Elektrode und der Kanalbildungsbereich als zwei Elektroden des Kondensators dienen. Des Weiteren dient die Gate-Isolierschicht als Dielektrikum des Kondensators. Obwohl die Kapazität des Gate-Kondensators vorzugsweise möglichst hoch ist, wird dann, wenn zwecks der Erhöhung der Kapazität die Dicke der Gate-Isolierschicht verringert wird, die Wahrscheinlichkeit einer Erhöhung des Leckstroms oder einer Verringerung der Spannungsfestigkeit erhöht.
In dem Fall, in dem als Dielektrikum ein Material mit hohem k, wie z. B. Hafniumsilikat (HfSi_xO_y (x > 0, y > 0)), Hafniumsilikat, dem Stickstoff zugesetzt ist (HfSi_xO_yN_z(x > 0, y > 0, z > 0)), Hafniumaluminat, dem Stickstoff zugesetzt ist (HfAl_xO_yN_z(x > 0, y > 0, z > 0)), Hafniumoxid oder Yttriumoxid verwendet wird, kann selbst dann, wenn die Dicke des Dielektrikums dick ausgebildet ist, eine ausreichende Kapazität des Kondensators sichergestellt werden.
Wenn beispielsweise ein Material mit hohem k mit einer hohen Dielektrizitätskonstante als Dielektrikum verwendet wird, kann selbst dann, wenn das Dielektrikum dick ausgebildet ist, eine Kapazität erhalten werden, die äquivalent zu derjenigen im Falle der Verwendung von Siliziumoxid als Dielektrikum ist. Dies ermöglicht eine Verringerung des Leckstroms zwischen den zwei Elektroden des Kondensators. Das Dielektrikum kann eine mehrschichtige Struktur aus dem Material mit hohem k und einem weiteren Isoliermaterial aufweisen.
Die Isolierschicht 228 weist eine ebene Oberfläche auf. Als die Isolierschicht 228 kann, ebenso wie die vorstehend genannten Isoliermaterialien, ein organisches Material mit Wärmebeständigkeit, wie z. B. Polyimid, ein auf Acryl basierendes Harz, ein auf Benzocyclobuten basierendes Harz, Polyamid oder ein auf Epoxid basierendes Harz, verwendet werden. Neben derartigen organischen Materialien kann ein Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante (ein Material mit niedrigem k), ein auf Siloxan basierendes Harz, Phosphosilikatglas (PSG), Borophosphosilikatglas (BPSG) oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Isolierschichten, die aus diesen Materialien ausgebildet sind, übereinander angeordnet sein kann, um die Isolierschicht 228 auszubilden.
Es sei angemerkt, dass das auf Siloxan basierende Harz einem Harz entspricht, das die Si-O-Si-Bindung enthält und unter Verwendung eines auf Siloxan basierenden Materials als Anfangsmaterial ausgebildet wird. Das auf Siloxan basierende Harz kann als Substituent eine organische Gruppe (z. B. eine Alkylgruppe oder eine Arylgruppe) oder eine Fluorgruppe enthalten. Die organische Gruppe kann eine Fluorgruppe enthalten.
Es besteht keine besondere Beschränkung bezüglich des Verfahrens zum Ausbilden der Isolierschicht 228, und ein beliebiges der folgenden Verfahren, das von einem Material dafür abhängt, kann verwendet werden: ein Sputterverfahren, ein SOG-Verfahren, Rotationsbeschichtung, Tauchen, Sprühbeschichtung, ein Tröpfchenausstoßverfahren (z. B. ein Tintenstrahl-Verfahren), ein Druckverfahren (z. B. Siebdruck oder Offset-Druck) oder dergleichen.
Die Probenoberfläche kann einer CMP-Behandlung unterzogen werden. Die CMP-Behandlung kann eine Unebenheit der Oberfläche verringern, wodurch eine Abdeckung einer Isolierschicht oder einer leitfähigen Schicht, die später ausgebildet wird, erhöht werden kann.
<Halbleiterschicht>
Für die Halbleiterschicht 242 kann ein einkristalliner Halbleiter, ein polykristalliner Halbleiter, ein mikrokristalliner Halbleiter, ein amorpher Halbleiter oder dergleichen verwendet werden. Als Halbleitermaterial kann Silizium, Germanium oder dergleichen verwendet werden. Alternativ kann ein Verbindungshalbleiter aus Siliziumgermanium, Siliziumcarbid, Galliumarsenid, Oxidhalbleiter, Nitridhalbleiter oder dergleichen, ein organischer Halbleiter oder dergleichen verwendet werden.
Im Falle der Verwendung eines organischen Halbleiters für die Halbleiterschicht 242 kann ein niedermolekulares organisches Material mit einem aromatischen Ring, ein π-Elektronen-konjugiertes leitfähiges Polymer oder dergleichen verwendet werden. Beispielsweise kann Rubren, Tetracen, Pentacen, Perylendiimid, Tetracyanochinodimethan, Polythiophen, Polyacetylen oder Polyparaphenylenvinylen verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Bandlücke eines Oxidhalbleiters 2 eV oder mehr; daher kann dann, wenn der Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, ein Transistor mit einem sehr niedrigen Sperrstrom bereitgestellt werden. Ein OS-Transistor weist eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen seiner Source und seinem Drain auf. Daher kann ein Transistor mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden. Des Weiteren kann ein Transistor mit einer hohen Ausgangsspannung und einer hohen Spannungsfestigkeit bereitgestellt werden. Des Weiteren kann ein elektronisches Gerät oder dergleichen, das einen Transistor mit hoher Zuverlässigkeit beinhaltet, bereitgestellt werden. Des Weiteren kann ein elektronisches Gerät bereitgestellt werden, das einen Transistor mit einer hohen Ausgangsspannung und einer hohen Spannungsfestigkeit beinhaltet.
Alternativ neigt beispielsweise ein Transistor, der Silizium mit Kristallinität in einer Halbleiterschicht aufweist, in der ein Kanal gebildet wird (auch als „kristalliner Si-Transistor” bezeichnet), im Vergleich zu dem OS-Transistor dazu, relativ hohe Beweglichkeit aufzuweisen. Im Gegensatz dazu besteht bei dem kristallinen Si-Transistor, im Unterschied zu bei dem OS-Transistor, eine Schwierigkeit zum Erhalten eines sehr kleinen Sperrstroms. Daher ist es wichtig, dass das Halbleitermaterial, das für die Halbleiterschicht verwendet wird, je nach dem Zweck und der Verwendung ausgewählt wird. Beispielsweise können je nach dem Zweck und der Verwendung der OS-Transistor, der kristalline Si-Transistor und dergleichen in Kombination verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird. Für den Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, wird vorzugsweise z. B. ein Oxidhalbleiter, der Indium (In) enthält, verwendet. Ein Oxidhalbleiter kann eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit (Elektronenbeweglichkeit) aufweisen, indem er beispielsweise Indium enthält. Ein Oxidhalbleiter enthält vorzugsweise ein Element M.
Das Element M ist vorzugsweise Aluminium, Gallium, Yttrium, Zinn oder dergleichen. Weitere Elemente, die als Element M verwendet werden können sind Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen. Es sei angemerkt, dass zwei oder mehr der vorstehenden Elemente in Kombination als Element M verwendet werden können. Das Element M ist beispielsweise ein Element mit einer hohen Bindungsenergie an Sauerstoff. Das Element M erhöht beispielsweise die Bandlücke des Oxidhalbleiters. Ferner enthält der Oxidhalbleiter vorzugsweise Zink. Wenn der Oxidhalbleiter Zink enthält, wird der Oxidhalbleiter in einigen Fällen leicht kristallisiert.
Es sei angemerkt, dass der Oxidhalbleiter, der für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, nicht auf das Indium enthaltende Oxid beschränkt ist. Es kann sich bei dem Oxidhalbleiter beispielsweise um einen Oxidhalbleiter, der Zink, aber kein Indium enthält, einen Oxidhalbleiter, der Gallium, aber kein Indium enthält, oder einen Oxidhalbleiter handeln, der Zinn, aber kein Indium enthält, z. B. ein Zinkzinnoxid, ein Galliumzinnoxid oder Galliumoxid.
In dem Fall, in dem beispielsweise ein InGaZnO_X-Film (X > 0) durch ein thermisches CVD-Verfahren als die Halbleiterschicht 242 ausgebildet wird, können Trimethylindium (In(CH₃)₃), Trimethylgallium (Ga(CH₃)₃) und Dimethylzink (Zn(CH₃)₂) verwendet werden. Ohne Beschränkung auf die vorstehende Kombination kann Triethylgallium (Ga(C₂H₅)₃) statt Trimethylgallium verwendet werden, und Diethylzink (Zn(C₂H₅)₂) kann statt Dimethylzink verwendet werden.
Wenn zum Beispiel ein InGaZnO_X-Film (X > 0) als die Halbleiterschicht 242 durch das ALD-Verfahren ausgebildet wird, werden mehrfach nacheinander ein In(CH₃)₃-Gas und ein O₃-Gas eingeleitet, um eine InO₂-Schicht auszubilden, anschließend werden ein Ga(CH₃)₃-Gas und ein O₃-Gas mehrfach nacheinander eingeleitet, um eine GaO-Schicht zu bilden, und anschließend werden ein Zn(CH₃)₂-Gas und ein O₃-Gas mehrfach nacheinander eingeleitet, um eine ZnO-Schicht zu bilden. Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge dieser Schichten nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Es kann auch eine gemischte Verbundschicht, wie z. B. eine InGaO₂-Schicht, eine InZnO₂-Schicht, eine GalnO-Schicht, eine ZnInO-Schicht oder eine GaZnO-Schicht unter Verwendung dieser Gase ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass zwar ein H₂O-Gas, das durch Blasensieden von Wasser mit einem Inertgas wie Ar erhalten wird, anstelle eines O₃-Gases verwendet werden kann, jedoch vorzugsweise ein O₃-Gas verwendet wird, das kein H enthält. Ferner kann anstelle eines In(CH₃)₃-Gases ein In(C₂H₅)₃-Gas oder Tris(acetylacetonato)indium verwendet werden. Es sei angemerkt, dass Tris(acetylacetonato)indium auch als In(acac)₃ bezeichnet wird. Ferner kann anstelle eines Ga(CH₃)₃-Gases ein Ga(C₂H₅)₃-Gas oder Tris(acetylacetonato)gallium verwendet werden. Es sei angemerkt, dass Tris(acetylacetonato)gallium auch als Ga(acac)₃ bezeichnet wird. Ferner kann ein Zn(CH₃)₂-Gas oder Zinkacetat verwendet werden. Jedoch ist das Abscheidungsgas nicht auf diese beschränkt.
In dem Fall, in dem der Oxidhalbleiter durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, wird vorzugsweise ein Indium enthaltendes Target verwendet, damit die Anzahl von Teilchen verringert wird. Außerdem kann dann, wenn ein Oxidtarget mit einem hohen Atomverhältnis des Elements M verwendet wird, die Leitfähigkeit des Targets verringert werden. Insbesondere kann in dem Fall, in dem ein Indium enthaltendes Target verwendet wird, die Leitfähigkeit des Targets erhöht werden und DC-Entladen oder AC-Entladen wird erleichtert; daher kann Abscheidung über einem großen Substrat leicht durchgeführt werden. Somit können elektronische Geräte mit verbesserter Produktivität hergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann dann, wenn der Oxidhalbleiter durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, das Atomverhältnis von In zu M und Zn in dem Target beispielsweise 3:1:1, 3:1:2, 3:1:4, 1:1:0,5, 1:1:1, 1:1:2, 1:4:4, 5:1:7, 4:2:4,1 oder ein Verhältnis sein, das diesen Verhältnissen nahe liegt.
In dem Fall, in dem ein Oxidhalbleiter durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, wird der Oxidhalbleiter bei einer Substrattemperatur abgeschieden, die höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 750°C, höher als oder gleich 150°C und niedriger als oder gleich 450°C oder höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 350°C ist, wodurch die Kristallinität des Oxidhalbleiters erhöht werden kann.
Wenn der Oxidhalbleiter durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, kann ein Oxidhalbleiter mit einem Atomverhältnis ausgebildet werden, das sich von dem Atomverhältnis des Targets unterscheidet. Insbesondere wird bei Zink in einigen Fällen der Atomanteil an Zink in dem abgeschiedenen Film kleiner als der Atomanteil des Targets. Insbesondere weist der Film einen Atomanteil an Zink von 40 Atom-% bis 90 Atom-% des Atomanteils an Zink in dem Target auf.
Die Halbleiterschicht 242a, die Halbleiterschicht 242b und die Halbleiterschicht 242c werden jeweils unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das In und/oder Ga enthält. Typische Beispiele sind ein In-Ga-Oxid (ein Oxid, das In und Ga enthält), ein In-Zn-Oxid (ein Oxid, das In und Zn enthält) und ein In-M-Zn-Oxid (ein Oxid, das In, ein Element M und Zn enthält; bei dem Element M handelt es sich um eine oder mehrere Art/Arten von Element/en, das/die aus Al, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd und Hf ausgewählt wird/werden, und es weist eine höhere Bindungsstärke an Sauerstoff auf als In.
Die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242c werden vorzugsweise unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das eine oder mehrere Arten von Metallelement/en enthält, das/die in der Halbleiterschicht 242b enthalten ist/sind. Unter Verwendung eines derartigen Materials werden Grenzflächenzustände mit geringer Wahrscheinlichkeit an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242a und der Halbleiterschicht 242b und an der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 242c und der Halbleiterschicht 242b gebildet. Daher werden Ladungsträger mit geringer Wahrscheinlichkeit an den Grenzflächen gestreut oder eingefangen, was zu einer Verbesserung der Feldeffektbeweglichkeit des Transistors führt. Zudem können Schwankungen der Schwellenspannung des Transistors verringert werden. Deshalb kann ein elektronisches Gerät bereitgestellt werden, das einen Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften beinhaltet.
In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 242b ein In-M-Zn-Oxid ist und die Halbleiterschichten 242a und 242c jeweils ein In-M-Zn-Oxid sind, weisen beispielsweise die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242c jeweils ein Atomverhältnis auf, bei dem In:M:Zn = x₁:y₁:z₁ ist, und weist die Halbleiterschicht 242b ein Atomverhältnis auf, bei dem In:M:Zn = x₂:y₂:z₂ ist. In diesem Fall können die Zusammensetzungen der Halbleiterschichten 242a, 242c und 242b derart bestimmt werden, dass y₁/x₁ größer ist als y₂/x₂. Es wird bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der Halbleiterschichten 242a, 242c und 242b derart bestimmt werden, dass y₁/x₁ das 1,5-Fache oder mehr von y₂/x₂ beträgt. Es wird stärker bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der Halbleiterschichten 242a, 242c und 242b derart bestimmt werden, dass y₁/x₁ das Zweifache oder mehr von y₂/x₂ beträgt. Es wird noch stärker bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der Halbleiterschichten 242a, 242c und 242b derart bestimmt werden, dass y₁/x₁ das Dreifache oder mehr von y₂/x₂ beträgt.
Vorzugsweise ist y₁ größer als oder gleich x₁, weil der Transistor stabile elektrische Eigenschaften aufweisen kann. Jedoch wird dann, wenn y₁ das Dreifache oder mehr von x₁ beträgt, die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors verringert; folglich ist y₁ vorzugsweise kleiner als das Dreifache von x₁. Wenn die Halbleiterschicht 242a und die Halbleiterschicht 242c die vorstehenden Zusammensetzungen aufweisen, kann es sich bei den Halbleiterschichten 242a und 242c jeweils um eine Schicht handeln, in der Sauerstofffehlstellen mit geringerer Wahrscheinlichkeit erzeugt werden als in der Halbleiterschicht 242b.
In dem Fall, in dem die Halbleiterschichten 242a und 242c jeweils ein In-M-Zn-Oxid sind, sind dann, wenn angenommen wird, dass die Summe von In und des Elements M 100 Atom-% ist und Zn und O nicht berücksichtigt werden, die Atomprozentsätze von In und einem Element M vorzugsweise wie folgt: Der Prozentsatz von In ist niedriger als 50 Atom-%, und der Prozentsatz von M ist höher als oder gleich 50 Atom-%. Die Prozentsätze von In und M sind stärker bevorzugt wie folgt: Der Prozentsatz von In ist niedriger als 25 Atom-%, und der Prozentsatz von M ist höher als oder gleich 75 Atom-%. In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 242b ein In-M-Zn-Oxid ist, sind dann, wenn angenommen wird, dass die Summe von In und dem Element M 100 Atom-% ist, und Zn und O nicht berücksichtigt werden, die Atomprozentsätze von In und dem Element M vorzugsweise höher als oder gleich 25 Atom-% bzw. niedriger als 75 Atom-%, stärker bevorzugt höher als oder gleich 34 Atom-% bzw. niedriger als 66 Atom-% ist.
Beispielsweise kann ein In-Ga-Zn-Oxid, das unter Verwendung eines Targets mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 1:3:2, 1:3:4, 1:3:6, 1:4:5, 1:6:4, 1:9:6 oder dem Atomverhältnis, das diesen Verhältnissen nahe liegt, ausgebildet wird, oder ein In-Ga-Oxid, das unter Verwendung eines Targets mit einem Atomverhältnis von In:Ga = 1:9 ausgebildet wird, oder Galliumoxid sowohl für die Halbleiterschicht 242a als auch für die Halbleiterschicht 242c, die In oder Ga enthalten, verwendet werden. Des Weiteren kann ein In-Ga-Zn-Oxid, das unter Verwendung eines Targets mit einem Atomverhältnis von In:Ga:Zn = 3:1:2, 1:1:1, 5:5:6, 5:1:7, 4:2:4,1 oder einem Atomverhältnis, das diesen Verhältnissen nahe liegt, ausgebildet wird, für die Halbleiterschicht 242b verwendet werden. Es sei angemerkt, dass das Atomverhältnis von der Halbleiterschicht 242a, der Halbleiterschicht 242b und der Halbleiterschicht 242c jeweils innerhalb eines Fehlerbereiches von ±20% von einem der vorstehend beschriebenen Atomverhältnisse abweichen kann.
Der Zustand, in dem die Verunreinigungskonzentration niedrig ist und die Dichte der Defektzustände niedrig ist (die Anzahl von Sauerstofffehlstellen klein ist), wird als „hochreiner intrinsischer” oder „im Wesentlichen intrinsischer” Zustand bezeichnet. Um stabile elektrische Eigenschaften des OS-Transistors zu erhalten, werden vorzugsweise Verunreinigungen und Sauerstofffehlstellen in der Oxidhalbleiterschicht verringert, um die Oxidhalbleiterschicht hoch zu reinigen, so dass die Halbleiterschicht 242 als intrinsische oder im Wesentlichen intrinsische Oxidhalbleiterschicht angesehen werden kann. Des Weiteren kann vorzugsweise mindestens der Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 242 als intrinsische oder im Wesentlichen intrinsische Oxidhalbleiterschicht angesehen werden.
Vorzugsweise werden Verunreinigungen und Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht 242b verringert, um eine hochreine Oxidhalbleiterschicht zu erhalten; dementsprechend kann die Halbleiterschicht 242b als intrinsische oder im Wesentlichen intrinsische Oxidhalbleiterschicht angesehen werden. Des Weiteren wird vorzugsweise mindestens der Kanalbildungsbereich der Halbleiterschicht 242b als intrinsische oder im Wesentlichen intrinsische Halbleiterschicht angesehen.
Es sei angemerkt, dass die im Wesentlichen intrinsische Oxidhalbleiterschicht eine Oxidhalbleiterschicht bezeichnet, in der die Ladungsträgerdichte höher als oder gleich 1 × 10^–9/cm³ und niedriger als 8 × 10¹¹/cm³, bevorzugt niedriger als 1 × 10¹¹/cm³, stärker bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁰/cm³ ist.
Wenn ein Oxidhalbleiter für die Halbleiterschicht 242 verwendet wird, umfasst die Schicht vorzugsweise einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (c-axis aligned crystalline oxide semiconductor, CAAC-OS). Ein CAAC-OS ist ein Oxidhalbleiter, der eine Vielzahl von Kristallteilen mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse enthält.
Der CAAC-OS weist eine dielektrische Anisotropie auf. Insbesondere weist der CAAC-OS eine größere Dielektrizitätskonstante in Richtung der c-Achse auf als in Richtung der a-Achse und der b-Achse. In einem Transistor, in dem ein CAAC-OS für eine Halbleiterschicht, in der ein Kanal gebildet wird, verwendet wird und eine Gate-Elektrode in Richtung der c-Achse platziert ist, ist die Dielektrizitätskonstante in Richtung der c-Achse groß; daher erreicht das elektrische Feld, das von der Gate-Elektrode erzeugt wird, leicht den ganzen CAAC-OS. Der Subthreshold-Swing-Wert (S-Wert) kann abgeschwächt werden. Außerdem ist es weniger wahrscheinlich, dass in dem Transistor, in dem ein CAAC-OS für die Halbleiterschicht verwendet wird, eine Erhöhung des S-Werts aufgrund der Miniaturisierung auftritt.
Außerdem wird, da die Dielektrizitätskonstante in Richtung der a-Achse und der b-Achse eines CAAC-OS klein ist, eine Beeinflussung des elektrischen Feldes, das zwischen einer Source und einem Drain erzeugt wird, verringert. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Kanallängenmodulationseffekt, ein Kurzkanaleffekt oder dergleichen auftritt, wodurch die Zuverlässigkeit des Transistors erhöht werden kann.
Hier handelt es sich bei dem Kanallängenmodulationseffekt um ein Phänomen, dass sich dann, wenn die Drain-Spannung höher ist als die Schwellenspannung, eine Verarmungsschicht von der Drain-Seite vergrößert, so dass die effektive Kanallänge verringert wird. Bei dem Kurzkanaleffekt handelt es sich um ein Phänomen, dass eine Kanallänge verringert wird, so dass eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, wie z. B. eine Verringerung der Schwellenspannung, verursacht wird. Je mehr ein Transistor miniaturisiert wird, desto mehr Verschlechterungen der elektrischen Eigenschaften, die von den Phänomenen verursacht werden, treten mit hoher Wahrscheinlichkeit auf.
Es sei angemerkt, dass dann, nachdem die Oxidhalbleiterschicht ausgebildet worden ist, eine Sauerstoffdotierbehandlung durchgeführt werden kann. Damit Verunreinigungen, wie z. B. Wasser oder Wasserstoff, in der Oxidhalbleiterschicht weiter verringert werden, so dass die Oxidhalbleiterschicht in hohem Maße gereinigt wird, wird vorzugsweise eine Wärmebehandlung durchgeführt.
Beispielsweise wird die Oxidhalbleiterschicht einer Wärmebehandlung in einer Atmosphäre mit verringertem Druck, einer Inertgasatmosphäre aus Stickstoff, einem Inertgas oder dergleichen, einer Oxidationsatmosphäre oder einer Atmosphäre aus ultratrockener Luft (die Feuchtigkeitsmenge ist 20 ppm (–55°C bei Umrechnung in einen Taupunkt) oder weniger, bevorzugt 1 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 10 ppb oder weniger, in dem Fall, in dem die Messung mit einem Taupunktmessgerät nach einem Cavity-Ring-Down-Laserspektroskopie-(CRDS-)System durchgeführt wird) unterzogen. Es sei angemerkt, dass die Oxidationsatmosphäre eine Atmosphäre bezeichnet, die ein Oxidationsgas, wie z. B. Sauerstoff, Ozon oder Stickstoffoxid, bei 10 ppm oder höher enthält. Die Inertgasatmosphäre bezeichnet eine Atmosphäre, die das Oxidationsgas bei niedriger als 10 ppm enthält und mit Stickstoff oder einem Inertgas gefüllt ist.
Durch die Wärmebehandlung diffundiert gleichzeitig mit der Abgabe der Verunreinigungen Sauerstoff, der in der Isolierschicht 226 enthalten ist, in die Oxidhalbleiterschicht, und Sauerstofffehlstellen in der Oxidhalbleiterschicht können verringert werden. Es sei angemerkt, dass die Wärmebehandlung derart durchgeführt werden kann, dass eine Wärmebehandlung in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird, und dann eine weitere Wärmebehandlung in einer Atmosphäre, die ein Oxidationsgas mit 10 ppm oder mehr, 1% oder mehr oder 10% oder mehr enthält, durchgeführt wird, um desorbierten Sauerstoff zu kompensieren. Die Wärmebehandlung kann jederzeit durchgeführt werden, nachdem die Oxidhalbleiterschicht ausgebildet worden ist.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich einer Wärmebehandlungseinrichtung, die für die Wärmebehandlung verwendet wird, und das Gerät kann mit einer Einrichtung zum Erwärmen eines zu verarbeitenden Objekts durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von einem Erhitzer, wie z. B. einem Widerstands-Erhitzer, versehen sein. Beispielsweise kann ein Elektroofen oder eine schnelle thermische Ausheilungs-(rapid thermal annealing, RTA-)Einrichtung, wie z. B. eine LRTA-(lamp rapid thermal annealing)Einrichtung oder eine GRTA-(gas rapid thermal annealing)Einrichtung, verwendet werden. Die LRTA-Einrichtung ist eine Einrichtung zum Erwärmen eines zu verarbeitenden Objekts durch Bestrahlung mit Licht (elektromagnetischen Wellen), das von einer Lampe emittiert wird, wie z. B. einer Halogenlampe, einer Metall-Halogenid-Lampe, einer Xenonbogenlampe, einer Kohlebogenlampe, einer Hochdruck-Natriumlampe oder einer Hochdruck-Quecksilberlampe. Die GRTA-Einrichtung ist eine Einrichtung zum Durchführen einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines Hochtemperaturgases.
Die Wärmebehandlung kann bei einer Temperatur von höher als oder gleich 250°C und niedriger als oder gleich 650°C, bevorzugt höher als oder gleich 300°C und niedriger als oder gleich 500°C durchgeführt werden. Die Behandlungszeit ist kürzer als oder gleich 24 Stunden. Eine Wärmebehandlung von über 24 Stunden ist nicht zu bevorzugen, da dann die Produktivität abnimmt.
<Elektrode>
Es kann als leitfähiges Material zum Ausbilden jeder der Elektrode 243, der Elektrode 224, der Elektrode 244a, der Elektrode 244b, der Elektrode 225a und der Elektrode 225b ein Material, das ein oder mehrere Metallelemente, das/die aus Aluminium, Chrom, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Tantal, Nickel, Titan, Molybdän, Wolfram, Hafnium, Vanadium, Niob, Mangan, Magnesium, Zirconium, Beryllium und dergleichen ausgewählt wird/werden, verwendet werden. Alternativ kann ein Halbleiter mit einer hoher elektrischen Leitfähigkeit, typischerweise polykristallines Silizium, das ein Verunreinigungselement, wie z. B. Phosphor, enthält, oder ein Silizid, wie z. B. Nickelsilizid, verwendet werden. Als Elektrode kann eine Vielzahl von übereinander angeordneten leitfähigen Schichten, die mit diesen Materialien ausgebildet sind, verwendet werden.
Als das leitfähige Material zum Ausbilden der Elektroden 243, 224, 244a, 244b, 225a und 225b kann ein leitfähiges Material, das Sauerstoff enthält, wie z. B. Indiumzinnoxid (ITO), Indiumoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumzinkoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinnoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinkoxid oder Indiumzinnoxid, dem Silizium zugesetzt worden ist, oder ein leitfähiges Material, das Stickstoff enthält, wie z. B. Titannitrid oder Tantalnitrid, verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, eine mehrschichtige Struktur zu verwenden, die unter Verwendung eines Materials, das das vorstehende Metallelement enthält, und eines leitfähigen Materials ausgebildet wird, das Sauerstoff enthält. Es ist ebenfalls möglich, eine mehrschichtige Struktur zu verwenden, die unter Verwendung eines Materials, das das vorstehende Metallelement enthält, und eines leitfähigen Materials ausgebildet wird, das Stickstoff enthält. Es ist ebenfalls möglich, eine mehrschichtige Struktur zu verwenden, die unter Verwendung eines Materials, das das vorstehende Metallelement enthält, eines leitfähigen Materials, das Sauerstoff enthält, und eines leitfähigen Materials, das Stickstoff enthält, ausgebildet wird. Bezüglich des Ausbildungsverfahrens des leitfähigen Materials gibt es keine besondere Beschränkung, und verschiedene Ausbildungsverfahren, wie z. B. ein Verdampfungsverfahren, ein CVD-Verfahren und ein Sputterverfahren, können zum Einsatz kommen.
<Kontaktstecker>
Als Kontaktstecker kann ein leitfähiges Material mit einer hohen Einbettfähigkeit, wie z. B. Wolfram oder Polysilizium, verwendet werden. Eine Seitenfläche und eine untere Oberfläche des Materials können mit einer Sperrschicht (einer Schicht zur Verhinderung einer Diffusion) aus einer Titanschicht, einer Titannitridschicht oder einer mehrschichtigen Schicht aus diesen Schichten bedeckt sein. In diesem Fall wird die Sperrschicht in einigen Fällen als Teil des Kontaktsteckers angesehen.
Diese Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit einer der Strukturen, die bei den anderen Ausführungsformen und dergleichen beschrieben werden, durchgeführt werden.
(Ausführungsform 4)
Unter Verwendung von einem der Transistoren, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, können einige oder sämtliche Treiberschaltungen, die Schieberegister beinhalten, über einem Substrat ausgebildet werden, auf dem ein Pixelabschnitt ausgebildet ist, wodurch ein System auf dem Anzeigefeld (system on panel) erhalten werden kann. Strukturbeispiele einer Anzeigevorrichtung, für die jeder der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren verwendet werden kann, werden anhand von 36A bis 36C sowie 37A und 37B beschrieben.
[Flüssigkristallanzeigevorrichtung und EL-Anzeigevorrichtung]
Eine Anzeigevorrichtung, die ein Flüssigkristallelement beinhaltet, und eine Anzeigevorrichtung, die ein EL-Element beinhaltet, werden nachstehend als Beispiele für die Anzeigevorrichtung beschrieben. In 36A ist ein Dichtungsmittel 4005 derart bereitgestellt, dass es einen Pixelabschnitt 4002 umschließt, der über einem ersten Substrat 4001 bereitgestellt ist, und der Pixelabschnitt 4002 wird mit einem zweiten Substrat 4006 abgedichtet. In 36A sind eine Signalleitungstreiberschaltung 4003 und eine Abtastleitungstreiberschaltung 4004 jeweils unter Verwendung eines einkristallinen Halbleiters oder eines polykristallinen Halbleiters über einem anderen Substrat ausgebildet und in einem Bereich montiert, der sich von dem Bereich unterscheidet, der von dem Dichtungsmittel 4005 über dem ersten Substrat 4001 umschlossen ist. Verschiedene Signale und Potentiale werden der Signalleitungstreiberschaltung 4003, der Abtastleitungstreiberschaltung 4004 und dem Pixelabschnitt 4002 von flexiblen gedruckten Schaltungen (flexible printed circuits, FPCs) 4018a und 4018b zugeführt.
In 36B und 36C ist das Dichtungsmittel 4005 derart bereitgestellt, dass es den Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungstreiberschaltung 4004 umschließt, welche über dem ersten Substrat 4001 bereitgestellt sind. Das zweite Substrat 4006 ist über dem Pixelabschnitt 4002 und der Abtastleitungstreiberschaltung 4004 bereitgestellt. Folglich sind der Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungstreiberschaltung 4004 samt dem Anzeigeelement mit dem ersten Substrat 4001, dem Dichtungsmittel 4005 und dem zweiten Substrat 4006 abgedichtet. In 36B und 36C wird ferner die Signalleitungstreiberschaltung 4003, die unter Verwendung eines einkristallinen Halbleiters oder eines polykristallinen Halbleiters über einem anderen Substrat ausgebildet worden ist, in einem Bereich montiert, der sich von dem Bereich unterscheidet, der von dem Dichtungsmittel 4005 über dem ersten Substrat 4001 umschlossen ist. In 36B und 36C werden verschiedene Signale und Potentiale der Signalleitungstreiberschaltung 4003, der Abtastleitungstreiberschaltung 4004 und dem Pixelabschnitt 4002 über eine FPC 4018 zugeführt.
36B und 36C zeigen jeweils ein Beispiel, in dem die Signalleitungstreiberschaltung 4003 separat ausgebildet und an dem ersten Substrat 4001 montiert wird, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt ist. Die Abtastleitungstreiberschaltung kann separat ausgebildet und dann montiert werden, oder es kann nur ein Teil der Signalleitungstreiberschaltung oder ein Teil der Abtastleitungstreiberschaltung separat ausgebildet und dann montiert werden.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Verfahrens zum Verbinden einer separat ausgebildeten Treiberschaltung; man kann Drahtbonden, einen Chip-on-Glass (COG), ein Tape Carrier Package (TCP), einen Chip-on-Film (COF) oder dergleichen verwenden. 36A stellt ein Beispiel dar, bei dem die Signalleitungstreiberschaltung 4003 und die Abtastleitungstreiberschaltung 4004 durch einen COG montiert werden. 36B stellt ein Beispiel dar, bei dem die Signalleitungstreiberschaltung 4003 durch einen COG montiert wird. 36C stellt ein Beispiel dar, bei dem die Signalleitungstreiberschaltung 4003 durch ein TCP montiert wird.
Die Anzeigevorrichtung umfasst in einigen Fällen ein Anzeigefeld, bei dem ein Anzeigeelement abgedichtet ist, sowie ein Modul, bei dem eine integrierte Schaltung (integrated circuit, IC) oder dergleichen, die einen Regler beinhaltet, auf dem Anzeigefeld montiert ist.
Der Pixelabschnitt und die Abtastleitungstreiberschaltung, die über dem ersten Substrat angeordnet sind, beinhalten eine Vielzahl von Transistoren, und einer der Transistoren, die bei den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden sind, kann darauf angewendet werden.
37A und 37B entsprechen Querschnittsansichten entlang der Kettenlinie N1-N2 in 36B. Wie in 37A und 37B gezeigt, weist die Anzeigevorrichtung eine Elektrode 4015 auf, und die Elektrode 4015 ist über eine anisotrope leitfähige Schicht 4019 elektrisch mit einem Anschluss verbunden, der in der FPC 4018 enthalten ist. Die Elektrode 4015 ist in einer Öffnung, die in Isolierschichten 4112, 4111 und 4110 ausgebildet ist, elektrisch mit einer Leitung 4014 verbunden.
Die Elektrode 4015 ist unter Verwendung derselben leitfähigen Schicht wie eine erste Elektrodenschicht 4030 ausgebildet, und die Leitung 4014 ist unter Verwendung derselben leitfähigen Schicht wie Source-Elektrode und Drain-Elektrode von Transistoren 4010 und 4011 ausgebildet.
Der Pixelabschnitt 4002 und die Abtastleitungstreiberschaltung 4004, welche über dem ersten Substrat 4001 bereitgestellt sind, beinhalten jeweils eine Vielzahl von Transistoren. 37A und 37B stellen den Transistor 4010, der in dem Pixelabschnitt 4002 enthalten ist, und den Transistor 4011 dar, der in der Abtastleitungstreiberschaltung 4004 enthalten ist. In 37A sind die Isolierschicht 4112, die Isolierschicht 4111 und die Isolierschicht 4110 über den Transistoren 4010 und 4011 bereitgestellt, und in 37B ist ferner ein Damm 4510 über der Isolierschicht 4112 bereitgestellt.
Die Transistoren 4010 und 4011 sind über einer Isolierschicht 4102 bereitgestellt. Die Transistoren 4010 und 4011 beinhalten jeweils eine Elektrode 4017 über der Isolierschicht 4102. Eine Isolierschicht 4103 ist über der Elektrode 4017 ausgebildet. Die Elektrode 4017 kann als Rückgate-Elektrode dienen.
Der bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebene Transistor kann auf die Transistoren 4010 und 4011 angewendet werden. Eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften von einem der bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Transistoren wird unterdrückt, und daher sind die Transistoren elektrisch stabil. Dementsprechend können die Anzeigevorrichtungen dieser Ausführungsform in 37A und 37B sehr zuverlässige Anzeigevorrichtungen sein.
37A und 37B stellen den Fall dar, in dem ein Transistor mit einer Struktur, die derjenigen des bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Transistors 452 ähnlich ist, als die Transistoren 4010 und 4011 jeweils verwendet wird.
Die in 37A und 37B dargestellten Anzeigevorrichtungen beinhalten jeweils einen Kondensator 4020. Der Kondensator 4020 umfasst einen Bereich, in dem ein Teil der Source-Elektrode oder ein Teil der Drain-Elektrode des Transistors 4010 eine Elektrode 4021 überlappt, wobei die Isolierschicht 4103 dazwischen liegt. Die Elektrode 4021 ist unter Verwendung derselben leitfähigen Schicht wie die Elektrode 4017 ausgebildet.
Im Allgemeinen wird die Kapazität eines Kondensators, der in einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt wird, unter Berücksichtigung des Leckstroms oder dergleichen von Transistoren, die in einem Pixelabschnitt bereitgestellt werden, derart eingestellt, dass eine Ladung während eines vorbestimmten Zeitraums gehalten werden kann. Die Kapazität des Kondensators kann unter Berücksichtigung des Sperrstroms des Transistors oder dergleichen eingestellt werden.
Wenn beispielsweise ein OS-Transistor in einem Pixelabschnitt einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet wird, kann die Kapazität des Kondensators ein Drittel oder kleiner bzw. ein Fünftel oder kleiner der Kapazität eines Flüssigkristalls sein. Unter Verwendung eines OS-Transistors kann die Ausbildung eines Kondensators ausgelassen werden.
Der Transistor 4010 in dem Pixelabschnitt 4002 ist elektrisch mit dem Anzeigeelement verbunden. 37A stellt ein Beispiel für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung dar, bei dem ein Flüssigkristallelement als Anzeigeelement verwendet wird. In 37A beinhaltet ein Flüssigkristallelement 4013, das das Anzeigeelement ist, die erste Elektrodenschicht 4030, eine zweite Elektrodenschicht 4031 und eine Flüssigkristallschicht 4008. Es sei angemerkt, dass eine Isolierschicht 4032 und eine Isolierschicht 4033, die als Ausrichtungsfilme dienen, derart bereitgestellt sind, dass die Flüssigkristallschicht 4008 dazwischen angeordnet ist. Die zweite Elektrodenschicht 4031 ist auf der Seite des zweiten Substrats 4006 bereitgestellt, und die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 überlappen einander, wobei die Flüssigkristallschicht 4008 dazwischen positioniert ist.
Ein Abstandshalter 4035 ist ein säulenförmiger Abstandshalter, der durch selektives Ätzen einer Isolierschicht erhalten wird, und ist bereitgestellt, um den Abstand zwischen der ersten Elektrodenschicht 4030 und der zweiten Elektrodenschicht 4031 (einen Zellenabstand) zu steuern. Alternativ kann auch ein kugelförmiger Abstandshalter verwendet werden.
OS-Transistoren werden vorzugsweise als die Transistoren 4010 und 4011 verwendet. Bei dem verwendeten OS-Transistor kann der Strom in einem Sperrzustand (der Sperrstrom) klein gemacht werden. Dementsprechend kann ein elektrisches Signal, wie z. B. ein Bildsignal, über einen längeren Zeitraum gehalten werden, und ein Schreibintervall kann in einem Durchlasszustand länger eingestellt werden. Dementsprechend kann die Häufigkeit des Auffrischungsvorgangs verringert werden, was zu einem Effekt der Unterdrückung des Stromverbrauchs führt.
Bei dem OS-Transistor kann eine relativ hohe Feldeffektbeweglichkeit erzielt werden, wodurch Schnellbetrieb möglich ist. Daher können dann, wenn der vorstehende Transistor in einem Treiberschaltungsabschnitt oder einem Pixelabschnitt einer Anzeigevorrichtung verwendet wird, qualitativ hochwertige Bilder erhalten werden. Da der Treiberschaltungsabschnitt und der Pixelabschnitt unter Verwendung des vorstehenden Transistors über einem einzelnen Substrat ausgebildet werden können, kann die Anzahl der Bestandteile der Anzeigevorrichtung verringert werden.
Bei der Anzeigevorrichtung können eine schwarze Matrix (eine lichtundurchlässige Schicht), ein optisches Element (ein optisches Substrat), wie z. B. ein polarisierendes Element, ein Retardationselement oder ein Antireflexionselement, und dergleichen nach Bedarf bereitgestellt sein.
Beispielsweise kann eine zirkulare Polarisation unter Verwendung eines polarisierenden Substrats und eines Retardationssubstrats zum Einsatz kommen. Zudem kann eine Hintergrundbeleuchtung, eine Seitenbeleuchtung oder dergleichen als Lichtquelle verwendet werden.
Als Anzeigeelement in der Anzeigevorrichtung kann ein Licht emittierendes Element, das Elektrolumineszenz nutzt (auch als „EL-Element” bezeichnet), verwendet werden. Ein EL-Element umfasst eine Schicht, die eine Licht emittierende Verbindung enthält (auch als „EL-Schicht” bezeichnet), zwischen einem Elektrodenpaar. Indem zwischen dem Elektrodenpaar ein Potentialunterschied erzeugt wird, der größer ist als die Schwellenspannung des EL-Elements, werden Löcher von der Anodenseite und Elektronen von der Kathodenseite in die EL-Schicht injiziert. Die injizierten Elektronen und Löcher rekombinieren in der EL-Schicht, so dass eine Licht emittierende Substanz, die in der EL-Schicht enthalten ist, Licht emittiert.
EL-Elemente werden je nachdem eingeteilt, ob ein Licht emittierendes Material eine organische Verbindung oder eine anorganische Verbindung-ist. Im Allgemeinen wird das Erstere als organisches EL-Element bezeichnet, und wird das Letztere als anorganisches EL-Element bezeichnet.
Bei einem organischen EL-Element werden durch Anlegen einer Spannung Elektronen von einer Elektrode und Löcher von der anderen Elektrode in die EL-Schicht injiziert. Die Elektronen und Löcher (d. h. Ladungsträger) rekombinieren; dadurch wird die Licht emittierende organische Verbindung in einen angeregten Zustand versetzt. Die Licht emittierende organische Verbindung kehrt vom angeregten Zustand in einen Grundzustand zurück, wodurch Licht emittiert wird. Aufgrund eines solchen Mechanismus wird ein solches Licht emittierendes Element als Licht emittierendes Element vom Stromanregungstyp bezeichnet.
Zusätzlich zu der Licht emittierenden Verbindung kann die EL-Schicht ferner eine beliebige der folgenden Substanzen enthalten: eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, ein lochblockierendes Material, eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit einer hohen Elektronen- und Lochtransporteigenschaft) und dergleichen.
Die EL-Schicht kann durch ein Verdampfungsverfahren (darunter auch ein Vakuumverdampfungsverfahren), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
Es werden anorganische EL-Elemente je nach ihren Elementstrukturen in ein anorganisches Dispersions-EL-Element und in ein anorganisches Dünnfilm-EL-Element eingeteilt. Ein anorganisches Dispersions-EL-Element umfasst eine Licht emittierende Schicht, bei der Teilchen eines Licht emittierenden Materials in einem Bindemittel dispergiert sind, und sein Lichtemissionsmechanismus ist eine Lichtemission vom Typ einer Donator-Akzeptor-Rekombination, bei der ein Donatorniveau und ein Akzeptorniveau ausgenutzt werden. Ein anorganisches Dünnfilm-EL-Element weist eine Struktur auf, bei der eine Licht emittierende Schicht zwischen dielektrischen Schichten angeordnet ist, die ferner zwischen Elektroden angeordnet sind, wobei sein Lichtemissionsmechanismus eine Lichtemission vom Lokalisationstyp ist, bei dem ein Innenschalenelektronenübergang von Metallionen ausgenutzt wird. Es sei angemerkt, dass hier die Beschreibung unter Verwendung eines organischen EL-Elements als Licht emittierendes Element erfolgt.
Um Licht aus dem Licht emittierenden Element zu extrahieren, reicht es aus, dass mindestens eine Elektrode eines Elektrodenpaars durchsichtig ist.
Das Licht emittierende Element kann eine Struktur mit Emission nach oben (top emission structure), bei der eine Lichtemission von der Seite, die dem Substrat entgegengesetzt liegt, extrahiert wird; eine Struktur mit Emission nach unten (bottom emission structure), bei der eine Lichtemission von der Seite des Substrats extrahiert wird; oder eine duale Emissionsstruktur (dual emission structure) aufweisen, bei der eine Lichtemission sowohl von der Seite, die dem Substrat entgegengesetzt liegt, als auch von der Seite des Substrats extrahiert wird.
37B stellt ein Beispiel für eine Licht emittierende Anzeigevorrichtung (auch als „EL-Anzeigevorrichtung” bezeichnet) dar, bei der ein Licht emittierendes Element als Anzeigeelement verwendet wird. Ein Licht emittierendes Element 4513, bei dem es sich um das Anzeigeelement handelt, ist elektrisch mit dem Transistor 4010 verbunden, der in dem Pixelabschnitt 4002 bereitgestellt ist. Es handelt sich bei der Struktur des Licht emittierenden Elements 4513 um die mehrschichtige Struktur, die die erste Elektrodenschicht 4030, eine Licht emittierende Schicht 4511 und die zweite Elektrodenschicht 4031 umfasst; jedoch ist diese Ausführungsform nicht auf diese Struktur beschränkt. Die Struktur des Licht emittierenden Elements 4513 kann angemessen je nach der Richtung, in der Licht aus dem Licht emittierenden Element 4513 extrahiert wird, oder dergleichen geändert werden.
Der Damm 4510 wird unter Verwendung eines organischen Isoliermaterials oder eines anorganischen Isoliermaterials ausgebildet. Es ist besonders zu bevorzugen, dass der Damm 4510 unter Verwendung eines lichtempfindlichen Harzmaterials derart ausgebildet wird, dass er eine Öffnung über der ersten Elektrodenschicht 4030 aufweist, wobei sich eine Seitenfläche der Öffnung mit einer durchgehenden Krümmung neigt.
Die Licht emittierende Schicht 4511 kann unter Verwendung einer einzelnen Schicht oder einer Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten ausgebildet werden.
Eine Schutzschicht kann über der zweiten Elektrodenschicht 4031 und dem Damm 4510 ausgebildet sein, um ein Eindringen von Sauerstoff, Wasserstoff, Feuchtigkeit, Kohlendioxid oder dergleichen in das Licht emittierende Element 4513 zu verhindern. Für die Schutzschicht kann Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxynitrid, Aluminiumnitridoxid, diamantähnlicher Kohlenstoff (diamond like carbon, DLC) oder dergleichen verwendet werden. Ferner ist in einem Raum, der von dem ersten Substrat 4001, dem zweiten Substrat 4006 und dem Dichtungsmittel 4005 umschlossen ist, ein Füllmaterial 4514 zu Dichtungszwecken bereitgestellt. Auf diese Weise ist die Anzeigevorrichtung vorzugsweise mit einem Schutzfilm (wie z. B. einem Laminatfilm oder einem ultravioletthärtenden Harzfilm) oder einem Abdeckmaterial mit hoher Luftundurchlässigkeit und geringer Entgasung gepackt (abgedichtet), so dass die Anzeigevorrichtung nicht der Außenluft ausgesetzt ist.
Als Füllmaterial 4514 kann ein ultravioletthärtendes Harz oder ein wärmehärtendes Harz sowie ein Inertgas, wie z. B. Stickstoff oder Argon, verwendet werden; beispielsweise kann Polyvinylchlorid (PVC), ein Acrylharz, Polyimid, ein Epoxidharz, ein Silikonharz, Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) oder dergleichen verwendet werden. Das Füllmaterial 4514 kann ein Trocknungsmittel enthalten.
Für das Dichtungsmittel 4005 kann ein Glasmaterial, wie z. B. eine Glasfritte, oder ein Harz, das sich bei Raumtemperatur aushärten kann, wie z. B. ein Zwei-Komponenten-Harz, ein lichthärtendes Harz, ein wärmehärtendes Harz und dergleichen, verwendet werden. Das Dichtungsmittel 4005 kann ein Trocknungsmittel enthalten.
Zusätzlich kann, soweit erforderlich, ein optischer Film, wie z. B. eine polarisierende Platte, eine zirkular polarisierende Platte (darunter auch eine elliptisch polarisierende Platte), eine Retardationsplatte (eine Viertelwellenplatte oder eine Halbwellenplatte) oder ein Farbfilter, angemessen auf einer Licht emittierenden Fläche des Licht emittierenden Elements bereitgestellt sein. Ferner kann die polarisierende Platte oder die zirkular polarisierende Platte mit einem Antireflexionsfilm versehen sein. Beispielsweise kann eine Blendschutzbehandlung (anti-glare treatment) durchgeführt werden, durch die reflektiertes Licht durch Vorsprünge und Vertiefungen an der Oberfläche gestreut werden kann, um die Blendung zu verringern.
Wenn das Licht emittierende Element eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann Licht mit hoher Farbreinheit extrahiert werden. Überdies kann dann, wenn eine Mikrokavitätsstruktur und ein Farbfilter in Kombination verwendet werden, die Blendung verringert werden, und es kann die Sichtbarkeit eines angezeigten Bildes erhöht werden.
Die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht (auch Pixelelektrodenschicht, gemeinsame Elektrodenschicht, Gegenelektrodenschicht oder dergleichen genannt) zum Anlegen einer Spannung an das Anzeigeelement können Licht durchlassende Eigenschaften oder Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen, was von der Richtung der Lichtextraktion, der Position der Elektrodenschicht, dem Musteraufbau der Elektrodenschicht und ähnlichem abhängt.
Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitfähigen Materials, wie z. B. Indiumoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumzinkoxid, das Wolframoxid enthält, Indiumoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinnoxid, Indiumzinnoxid, das Titanoxid enthält, Indiumzinkoxid oder Indiumzinnoxid, dem Siliziumoxid zugesetzt ist, ausgebildet werden.
Die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 können jeweils auch unter Verwendung einer oder mehrerer Art/en, die aus einem Metall, wie z. B. Wolfram (W), Molybdän (Mo), Zirconium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadium (V), Niob (Nb), Tantal (Ta), Chrom (Cr), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Titan (Ti), Platin (Pt), Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Silber (Ag), ihrer Legierung und ihrem Nitrid ausgewählt wird/werden, ausgebildet werden.
Es kann eine leitfähige Zusammensetzung, die ein leitfähiges Makromolekül (auch als leitfähiges Polymer bezeichnet) enthält, für die erste Elektrodenschicht 4030 und die zweite Elektrodenschicht 4031 verwendet werden. Als leitfähiges Makromolekül kann ein sogenanntes π-Elektronen-konjugiertes leitfähiges Makromolekül verwendet werden.
Beispielsweise kann Polyanilin oder sein Derivat, Polypyrrol oder sein Derivat, Polythiophen oder sein Derivat, ein Copolymer aus zwei oder mehr von Anilin, Pyrrol und Thiophen oder sein Derivat angegeben werden.
Da der Transistor wegen statischer Elektrizität oder dergleichen leicht beschädigt wird, wird vorzugsweise eine Schutzschaltung zum Schützen der Treiberschaltung bereitgestellt. Die Schutzschaltung wird vorzugsweise unter Verwendung eines nicht-linearen Elements ausgebildet.
Unter Verwendung der bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Schieberegister kann eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden. Unter Verwendung von einem der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren kann eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden. Unter Verwendung von einem der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Transistoren kann eine Anzeigevorrichtung, die eine hohe Auflösung, eine große Abmessung und eine hohe Anzeigequalität aufweist, bereitgestellt werden. Des Weiteren kann eine Anzeigevorrichtung mit einem geringen Stromverbrauch bereitgestellt werden.
[Anzeigemodul]
Ein Anzeigemodul, bei dem eines der vorstehend beschriebenen Schieberegister oder Transistoren verwendet wird, wird beschrieben. Bei einem Anzeigemodul 6000 in 38 sind ein Berührungssensor 6004, der mit einer FPC 6003 verbunden ist, ein Anzeigebildschirm 6006, der mit einer FPC 6005 verbunden ist, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 6007, ein Rahmen 6009, eine gedruckte Leiterplatte 6010 und eine Batterie 6011 zwischen einer oberen Abdeckung 6001 und einer unteren Abdeckung 6002 bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen die Hintergrundbeleuchtungseinheit 6007, die Batterie 6011, der Berührungssensor 6004 und dergleichen nicht bereitgestellt sind.
Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise den Berührungssensor 6004, den Anzeigebildschirm 6006, eine integrierte Schaltung, die an einer gedruckten Leiterplatte 6010 montiert ist, und dergleichen verwenden. Beispielsweise kann die vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung bei dem Anzeigebildschirm 6006 verwendet werden.
Die Formen und Größen der oberen Abdeckung 6001 und der unteren Abdeckung 6002 können nach Bedarf entsprechend den Größen des Berührungssensors 6004, des Anzeigebildschirms 6006 und dergleichen geändert werden.
Der Berührungssensor 6004 kann ein resistiver Berührungssensor oder ein kapazitiver Berührungssensor sein und kann derart ausgebildet sein, dass er den Anzeigebildschirm 6006 überlappt. Der Anzeigebildschirm 6006 kann eine Berührungssensor-Funktion aufweisen. Beispielsweise kann eine Elektrode für einen Berührungssensor in jedem Pixel des Anzeigebildschirms 6006 bereitgestellt sein, so dass eine kapazitive Berührungssensor-Funktion erhalten wird. Als Alternative kann beispielsweise ein Fotosensor in jedem Pixel des Anzeigebildschirms 6006 bereitgestellt sein, so dass eine optische Berührungssensor-Funktion hinzugefügt wird. In dem Fall, in dem der Berührungssensor 6004 nicht notwendigerweise bereitgestellt wird, kann der Berührungssensor 6004 ausgelassen werden.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 6007 beinhaltet eine Lichtquelle 6008. Die Lichtquelle 6008 kann an einem Endabschnitt der Hintergrundbeleuchtungseinheit 6007 bereitgestellt sein, wobei eine Lichtstreuscheibe verwendet werden kann. Wenn eine Licht emittierende Anzeigevorrichtung oder dergleichen für den Anzeigebildschirm 6006 verwendet wird, kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 6007 ausgelassen werden.
Der Rahmen 6009 schützt den Anzeigebildschirm 6006 und dient auch als elektromagnetischer Schild zum Blockieren von elektromagnetischen Wellen, die von der Seite der gedruckten Leiterplatte 6010 erzeugt werden. Der Rahmen 6009 kann als Abstrahlplatte dienen.
Die gedruckte Leiterplatte 6010 beinhaltet eine Stromversorgungsschaltung, eine Signalverarbeitungsschaltung zum Ausgeben eines Videosignals sowie eines Taktsignals und dergleichen. Als Stromquelle zum Zuführen eines Stroms zu der Stromversorgungsschaltung kann die Batterie 6011 oder eine Netzstromquelle verwendet werden. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem eine Netzstromquelle als Stromquelle verwendet wird, die Batterie 6011 ausgelassen werden kann.
Das Anzeigemodul 6000 kann zusätzlich mit einer Komponente, wie z. B. einer polarisierenden Platte, einer Retardationsplatte oder einer Prismenfolie, versehen sein.
Diese Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit einer der Strukturen, die bei den anderen Ausführungsformen und dergleichen beschrieben werden, durchgeführt werden.
(Ausführungsform 5)
Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für ein anderes elektronisches Gerät als HMD verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele für ein anderes elektronisches Gerät als HMD beschrieben.
Beispiele für das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen Anzeigevorrichtungen, wie z. B. Fernseher und Monitore, Schreibtisch-Personal-Computer und Notebook-Personal-Computer, Textverarbeitungsgeräte, Bildwiedergabevorrichtungen, die Standbilder oder bewegte Bilder wiedergeben, die in Aufzeichnungsmedien, wie z. B. Digital Versatile Disks (DVD), gespeichert sind, tragbare Informationsendgeräte, Tablet-Computer, tragbare Spielkonsolen, stationäre Spielkonsolen, wie z. B. Flipperautomaten, Rechner, elektronische Notizbücher, E-Buch-Lesegeräte, Videokameras und digitale Fotokameras.
Eine tragbare Spielkonsole 2900 in 39A beinhaltet ein Gehäuse 2901, ein Gehäuse 2902, einen Anzeigeabschnitt 2903, einen Anzeigeabschnitt 2904, ein Mikrofon 2905, einen Lautsprecher 2906, einen Netzschalter 2907, eine Lichtquelle 29131 für einen Sensor, einen Sensor 29132 und dergleichen. Außerdem beinhaltet die tragbare Spielkonsole 2900 innerhalb des Gehäuses 2901 eine Antenne, eine Batterie und dergleichen. Die tragbare Spielkonsole in 39A weist die zwei Anzeigeabschnitte 2903 und 2904 auf; jedoch ist die Anzahl der in einer tragbaren Spielkonsole enthaltenen Anzeigeabschnitte nicht darauf beschränkt. Der Anzeigeabschnitt 2903 ist mit einem Berührungssensor als Eingabevorrichtung bereitgestellt, der mit einem Stift 2908 oder dergleichen gehandhabt werden kann.
Ein Informationsendgerät 2910 in 39B beinhaltet ein Gehäuse 2911, einen Anzeigeabschnitt 2912, ein Mikrofon 2917, einen Lautsprecherabschnitt 2914, eine Kamera 2913, einen externen Verbindungsabschnitt 2916, einen Netzschalter 2915, eine Lichtquelle 29141 für einen Sensor, einen Sensor 29142 und dergleichen. Ein Anzeigebildschirm und ein Berührungssensor, die unter Verwendung eines flexiblen Substrats ausgebildet sind, sind in dem Anzeigeabschnitt 2912 bereitgestellt. Außerdem beinhaltet das Informationsendgerät 2910 innerhalb des Gehäuses 2911 eine Antenne, eine Batterie und dergleichen. Das Informationsendgerät 2910 kann beispielsweise als Smartphone, Mobiltelefon, Tablet-Informationsendgerät, Tablet-Personal-Computer oder E-Buch-Lesegerät verwendet werden.
Ein Notebook-Personal-Computer 2920 in 39C beinhaltet ein Gehäuse 2921, einen Anzeigeabschnitt 2922, eine Tastatur 2923, eine Zeigevorrichtung 2924, eine Lichtquelle 29231 für einen Sensor, einen Sensor 29232 und dergleichen. Außerdem beinhaltet der Notebook-Personal-Computer 2920 innerhalb des Gehäuses 2921 eine Antenne, eine Batterie und dergleichen.
Eine Videokamera 2940, die in 39D dargestellt ist, beinhaltet ein Gehäuse 2941, ein Gehäuse 2942, einen Anzeigeabschnitt 2943, Netzschalter 2944, eine Linse 2945, ein Gelenk 2946 und dergleichen. Die Netzschalter 2944 und die Linse 2945 sind in dem Gehäuse 2941 bereitgestellt, und der Anzeigeabschnitt 2943, eine Lichtquelle 29431 für einen Sensor und ein Sensor 29432 sind in dem Gehäuse 2942 bereitgestellt. Außerdem beinhaltet die Videokamera 2940 innerhalb des Gehäuses 2941 eine Antenne, eine Batterie und dergleichen. Das Gehäuse 2941 und das Gehäuse 2942 sind mittels des Gelenks 2946 miteinander verbunden, und der Winkel zwischen dem Gehäuse 2941 und dem Gehäuse 2942 kann mit dem Gelenk 2946 verändert werden. Es kann die Ausrichtung eines Bildes auf dem Anzeigeabschnitt 2943 verändert werden, und je nach dem Winkel zwischen dem Gehäuse 2941 und dem Gehäuse 2942 kann zwischen Anzeigen und Nichtanzeigen eines Bildes umgeschaltet werden.
39E stellt ein Beispiel für ein armbanduhrartiges Informationsendgerät dar. Ein Informationsendgerät 2960 beinhaltet ein Gehäuse 2961, einen Anzeigeabschnitt 2962, ein Band 2963, eine Schnalle 2964, einen Netzschalter 2965, einen Eingangs-/Ausgangsanschluss 2966, eine Lichtquelle 29631 für einen Sensor, einen Sensor 29632 und dergleichen.
Außerdem beinhaltet das Informationsendgerät 2960 innerhalb des Gehäuses 2961 eine Antenne, eine Batterie und dergleichen. Das Informationsendgerät 2960 kann verschiedene Applikationen dazu ausführen, beispielsweise Mobiltelefongespräche durchzuführen, E-Mails zu schicken und zu empfangen, Texte zu zeigen und zu bearbeiten, Musik wiederzugeben sowie Internet-Kommunikation und Computerspiele auszuführen.
Die Anzeigefläche des Anzeigeabschnitts 2962 ist gekrümmt, und Bilder können auf der gekrümmten Anzeigefläche angezeigt werden. Der Anzeigeabschnitt 2962 beinhaltet ferner einen Berührungssensor, und man kann ihn durch Berühren des Bildschirms mit seinem Finger, einem Stift oder dergleichen bedienen. Zum Beispiel kann man durch Berühren eines Icons 2967, das auf dem Anzeigeabschnitt 2962 angezeigt wird, eine Applikation starten. Mit dem Netzschalter 2965 können verschiedene Funktionen durchgeführt werden, wie beispielsweise Zeiteinstellung, Ein-/Ausschalten des Stroms, Ein-/Ausschalten der drahtlosen Kommunikation, Aktivieren und Deaktivieren eines Ruhemodus sowie Aktivieren und Deaktivieren eines Stromsparmodus. Zum Beispiel können die Funktionen des Netzschalters 2965 durch Einstellen des Betriebssystems, das in dem Informationsendgerät 2960 integriert ist, eingestellt werden.
Bei dem Informationsendgerät 2960 kann eine Nahbereichskommunikation zum Einsatz kommen, die ein auf einem bestehenden Kommunikationsstandard basierendes Kommunikationsverfahren ist. In diesem Fall kann beispielsweise eine gegenseitige Kommunikation zwischen dem Informationsendgerät 2960 und einem Headset durchgeführt werden, das für die drahtlose Kommunikation geeignet ist, und somit sind Freisprech-Telefonate möglich. Das Informationsendgerät 2960 beinhaltet außerdem den Eingangs-/Ausgangsanschluss 2966, und Daten können über einen Verbinder direkt an ein weiteres Informationsendgerät gesendet und von ihm empfangen werden. Ein Aufladen über den Eingangs-/Ausgangsanschluss 2966 ist möglich. Es sei angemerkt, dass der Ladevorgang durch drahtlose Stromversorgung durchgeführt werden kann, ohne dass der Eingangs-/Ausgangsanschluss 2966 verwendet wird.
39F zeigt ein Beispiel für einen Glücksspielautomat 2970, der eine stationäre Spielmaschine ist. Bei dem Glücksspielautomat 2970 ist ein Anzeigeabschnitt 2973 in einem Gehäuse 2971 eingebaut. Außerdem beinhaltet der Glücksspielautomat 2970 ein Betriebsmittel, wie z. B. einen Starthebel 2974 bzw. einen Stoppschalter 2975, einen Münzeinwurf, einen Lautsprecher, eine Lichtquelle 29731 für einen Sensor, einen Sensor 29732 und dergleichen.
Diese Ausführungsform kann in geeigneten Kombinationen mit den Strukturen, die bei den anderen Ausführungsformen beschrieben worden sind, durchgeführt werden.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2016-008371 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 20. Januar 2016, deren gesamter Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-55638 [0005]
JP 2015-192697 [0005]
JP 2016-008371 [0424]

Claims

Eingabesystem, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Bild der Augenform aufzunehmen; und eine Erfassungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Veränderung der Augenform auf Basis des Bildes zu erfassen, das mit der Abbildungsvorrichtung erhalten wird, wobei die Einstellung des Eingabesystems gemäß der Veränderung der Augenform geändert wird.
Eingabesystem nach Anspruch 1, wobei das Eingabesystem in einem Head-Mounted Display eingebaut ist.
Eingabesystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Augenform um den Öffnungsgrad der Augen handelt.
Eingabesystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Einstellung um eine Vergrößerung einer Kamera in der Abbildungsvorrichtung handelt.
Elektronisches Gerät, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Bild der Augenform aufzunehmen; eine Erfassungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Veränderung der Augenform auf Basis des Bildes zu erfassen, das mit der Abbildungsvorrichtung erhalten wird; eine arithmetische Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Anzeigedaten auf Basis einer Änderung der Einstellung, die der Veränderung der Augenform entspricht, zu erzeugen; und eine Anzeigevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Anzeigen der Anzeigedaten durchzuführen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem elektronischen Gerät um ein Head-Mounted Display handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Augenform um den Öffnungsgrad der Augen handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Einstellung um eine Vergrößerung einer Kamera in der Abbildungsvorrichtung handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei die Einstellung derart geändert wird, dass ein Anzeigebereich der Anzeigedaten vergrößert wird, wenn die Augen groß geöffnet werden, und der Anzeigebereich der Anzeigedaten verkleinert wird, wenn die Augen halb geschlossen werden.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei die Anzeigevorrichtung dazu konfiguriert ist, das Durchführen der Anzeige der Anzeigedaten zu unterbrechen, wenn die Augen für einen bestimmten Zeitraum geschlossen sind.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei die Anzeigevorrichtung ein Licht emittierendes Element umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei die Anzeigevorrichtung ein Flüssigkristallelement umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Anzeigevorrichtung um eine Retina abtastende Projektionsvorrichtung handelt.
Elektronisches Gerät, das umfasst: eine Abbildungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Bild der Augenform aufzunehmen; eine Erfassungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, eine Veränderung der Augenform auf Basis des Bildes zu erfassen, das mit der Abbildungsvorrichtung erhalten wird; einen Beschleunigungssensor, der dazu konfiguriert ist, eine Bewegung des Kopfes zu erfassen; eine arithmetische Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Anzeigedaten auf Basis einer Änderung der Einstellung, die der Bewegung des Kopfes und der Veränderung der Augenform entspricht, zu erzeugen; und eine Anzeigevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, ein Anzeigen der Anzeigedaten durchzuführen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei es sich bei dem elektronischen Gerät um ein Head-Mounted Display handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei es sich bei der Augenform um den Öffnungsgrad der Augen handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei es sich bei der Einstellung um eine Vergrößerung einer Kamera in der Abbildungsvorrichtung handelt.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei die Einstellung derart geändert wird, dass ein Anzeigebereich der Anzeigedaten vergrößert wird, wenn die Augen groß geöffnet werden, und der Anzeigebereich der Anzeigedaten verkleinert wird, wenn die Augen halb geschlossen werden.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei die Anzeigevorrichtung dazu konfiguriert ist, das Durchführen der Anzeige der Anzeigedaten zu unterbrechen, wenn die Augen für einen bestimmten Zeitraum geschlossen sind.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei die Anzeigevorrichtung ein Licht emittierendes Element umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei die Anzeigevorrichtung ein Flüssigkristallelement umfasst.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, wobei es sich bei der Anzeigevorrichtung um eine Retina abtastende Projektionsvorrichtung handelt.