DE102023132687A1

DE102023132687A1 - Halbleitervorrichtung, Anzeigeeinrichtung und Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102023132687A1
Application number: DE102023132687.2A
Authority: DE
Inventors: Koji KUSUNOKI; Hideaki Shishido; Susumu Kawashima; Motoharu Saito; Tomoaki Atsumi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2023-11-23
Publication date: 2024-06-06
Also published as: JP2024080651A; KR20240082216A; US20240188330A1

Abstract

Eine neuartige Halbleitervorrichtung wird bereitgestellt. Ein Gate eines zweiten Transistors ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain eines ersten Transistors und einem Anschluss von Source und Drain eines dritten Transistors verbunden. Ein Rückgate des zweiten Transistors ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain eines vierten Transistors und einem Anschluss eines ersten Kondensators verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des zweiten Transistors ist elektrisch mit dem anderen Anschluss von Source und Drain des dritten Transistors, dem anderen Anschluss des ersten Kondensators und einem Anschluss eines Licht emittierenden Elements verbunden. Eine Halbleiterschicht in jedem des ersten, dritten und vierten Transistors befindet sich teilweise in einer Öffnung, die in einer Isolierschicht ausgebildet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigeeinrichtung und ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Das technische Gebiet einer Ausführungsform der Erfindung, die in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart wird, betrifft einen Gegenstand, ein Verfahren, ein Betriebsverfahren oder ein Herstellungsverfahren. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft einen Prozess, eine Maschine, ein Erzeugnis oder eine Zusammensetzung. Spezifische Beispiele für das technische Gebiet einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigeeinrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine optische Vorrichtung, eine Abbildungsvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine arithmetische Vorrichtung, eine Steuervorrichtung, eine Speichervorrichtung, eine Eingabevorrichtung, eine Ausgabevorrichtung, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung, eine Signalverarbeitungseinheit, eine arithmetische Verarbeitungsvorrichtung, einen elektronischen Computer, ein elektronisches Gerät, ein Betriebsverfahren einer/eines von ihnen und ein Herstellungsverfahren einer/eines von ihnen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Beispielsweise werden Anzeigeeinrichtungen nachgefragt, die auf XR, wie z. B. VR (virtual reality, virtuelle Realität) und AR (augmented reality, erweiterte Realität), anwendbar sind. Insbesondere wird erwartet, dass derartige Anzeigeeinrichtungen beispielsweise eine hohe Auflösung, eine hohe Farbreproduzierbarkeit und dergleichen aufweisen, um ein erhöhtes realistisches Gefühl und ein erhöhtes Immersionsgefühl zu bieten.
Beispiele für die Einrichtungen, die als derartige Anzeigeeinrichtungen verwendet werden können, umfassen eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und eine Licht emittierende Einrichtung, die ein Licht emittierendes Element, wie z. B. ein organisches Elektrolumineszenz- (EL-) Element (auch als organische Leuchtdiode (OLED) bezeichnet) oder eine Licht emittierende Diode (LED), umfasst.
Beispielsweise weist ein organisches EL-Element eine Struktur auf, bei der eine Schicht, die eine Licht emittierende organische Verbindung enthält, zwischen einem Paar von Elektroden angeordnet ist. Das Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden verursacht, dass ein Strom durch die Schicht fließt, was dazu führt, dass die Licht emittierende organische Verbindung Licht emittiert. Eine Anzeigeeinrichtung, die ein derartiges organisches EL-Element umfasst, braucht beispielsweise keine Hintergrundbeleuchtung, die für eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung erforderlich ist, und kann daher Vorteile, wie z. B. Dünnheit, Leichtigkeit, einen hohen Kontrast und einen niedrigen Stromverbrauch, aufweisen. Des Weiteren kann ein organisches EL-Element mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und erfüllt eine Anzeigeeinrichtung, die ein sich schnell bewegendes Bild geeignet anzeigen kann. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung, bei der ein organisches EL-Element verwendet wird.
Patentdokument 2 offenbart eine Schaltungskonfiguration einer Pixelschaltung, die die Emissionsintensität eines organischen EL-Elements steuert, wobei Schwankungen der Schwellenspannung unter Transistoren in den jeweiligen Pixeln korrigiert werden, um die Anzeigequalität einer Anzeigeeinrichtung zu verbessern.
[Referenzen]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-324673
[Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-132816

Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine hochauflösende Halbleitervorrichtung oder eine hochauflösende Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine miniaturisierte Halbleitervorrichtung oder Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung mit ausgezeichneter Anzeigequalität bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung mit einem geringen Stromverbrauch bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung oder eine sehr zuverlässige Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine neuartige Halbleitervorrichtung oder eine neuartige Anzeigeeinrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitzustellen, die jeweils die Anzeigequalität verbessern können. Eine weitere Aufgabe ist, ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitzustellen, die jeweils den Stromverbrauch verringern können. Eine weitere Aufgabe ist, ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitzustellen, die jeweils die Zuverlässigkeit verbessern können. Eine weitere Aufgabe ist, ein neuartiges Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein neuartiges Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitzustellen.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung der vorstehenden Aufgaben dem Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht im Wege steht. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, sämtliche der vorstehenden Aufgaben zu erfüllen. Andere Aufgaben als diese Aufgaben werden aus den Erläuterungen der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen ersichtlich, und andere Aufgaben als diese Aufgaben können von den Erläuterungen der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen abgeleitet werden.

(1) Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen ersten Transistor, einen zweiten Transistor, einen dritten Transistor, einen vierten Transistor, einen ersten Kondensator, ein Licht emittierendes Element und eine Isolierschicht umfasst. Ein Gate des zweiten Transistors ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des ersten Transistors und einer/einem von einer Source und einem Drain des dritten Transistors verbunden. Der zweite Transistor umfasst ein Rückgate, und das Rückgate ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des vierten Transistors und einem Anschluss des ersten Kondensators verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des zweiten Transistors ist elektrisch mit der/dem anderen der Source und des Drains des dritten Transistors, dem anderen Anschluss des ersten Kondensators und einem Anschluss des Licht emittierenden Elements verbunden. Der erste Transistor umfasst eine erste Halbleiterschicht, und ein Teil der ersten Halbleiterschicht befindet sich in einer ersten Öffnung in die Isolierschicht. Der dritte Transistor umfasst eine zweite Halbleiterschicht, und ein Teil der zweiten Halbleiterschicht befindet sich in einer zweiten Öffnung in der Isolierschicht. Der vierte Transistor umfasst eine dritte Halbleiterschicht, und ein Teil der dritten Halbleiterschicht befindet sich in einer dritten Öffnung in der Isolierschicht.
(2) In der vorstehenden (1) können die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht jeweils einen Oxidhalbleiter umfassen.
(3) In der vorstehenden (2) kann der zweite Transistor eine vierte Halbleiterschicht umfassen, und die vierte Halbleiterschicht kann sich über der Isolierschicht befinden.
(4) In der vorstehenden (3) kann die vierte Halbleiterschicht in einem Schritt ausgebildet werden, der einem Schritt gleich ist, in dem die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht ausgebildet werden.
(5) In der vorstehenden (4) kann die Halbleitervorrichtung einen zweiten Kondensator, einen fünften Transistor und einen sechsten Transistor umfassen. Das Gate des zweiten Transistors kann elektrisch mit einem Anschluss des zweiten Kondensators verbunden sein. Die/der eine der Source und des Drains des zweiten Transistors kann elektrisch mit dem anderen Anschluss des zweiten Kondensators, einer/einem einer Source und eines Drains des fünften Transistors und einer/einem einer Source und eines Drains des sechsten Transistors verbunden sein. Die/der andere von der Source und dem Drain des fünften Transistors kann elektrisch mit dem einen Anschluss des Licht emittierenden Elements verbunden sein.
(6) Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigeeinrichtung, die die Halbleitervorrichtung einer der vorstehenden (1) bis (5) und eine Treiberschaltung umfasst. Die Treiberschaltung umfasst einen siebten Transistor und einen achten Transistor. Der siebte Transistor umfasst eine fünfte Halbleiterschicht, und ein Teil der fünften Halbleiterschicht befindet sich in einer vierten Öffnung in der Isolierschicht. Der achte Transistor umfasst eine sechste Halbleiterschicht, und ein Teil der sechsten Halbleiterschicht befindet sich in einer fünften Öffnung in der Isolierschicht. Die Treiberschaltung ist dazu konfiguriert, ein Potential, das den ersten Transistor ein- oder ausschaltet, über den siebten Transistor auszugeben und ein Potential, das den vierten Transistor ein- oder ausschaltet, über den achten Transistor auszugeben.
(7) In der vorstehenden (6) kann die Treiberschaltung dazu konfiguriert sein, ein Potential, das den vierten Transistor einschaltet, weniger häufig auszugeben als ein Potential, das den ersten Transistor einschaltet.
(8) Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst einen ersten Transistor, einen zweiten Transistor, einen vierten Transistor und ein Licht emittierendes Element. Ein Gate des zweiten Transistors ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des ersten Transistors verbunden. Der zweite Transistor umfasst ein Rückgate, und das Rückgate ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des vierten Transistors verbunden. Der zweite Transistor ist dazu konfiguriert, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, gemäß einem Potential, das dem Gate zugeführt wird, zu steuern und eine Schwellenspannung des zweiten Transistors gemäß einem Potential, das dem Rückgate zugeführt wird, zu ändern. Eine Frequenz der Einschaltung des vierten Transistors ist niedriger als eine Frequenz der Einschaltung des ersten Transistors.
(9) In der vorstehenden (8) kann die Halbleitervorrichtung ferner eine Isolierschicht umfassen. Der erste Transistor kann eine erste Halbleiterschicht umfassen, und ein Teil der ersten Halbleiterschicht kann sich in einer ersten Öffnung in der Isolierschicht befinden. Der vierte Transistor kann eine dritte Halbleiterschicht umfassen, und ein Teil der dritten Halbleiterschicht kann sich in einer dritten Öffnung in der Isolierschicht befinden.
(10) Bei der vorstehenden (9) können die erste Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht jeweils einen Oxidhalbleiter umfassen.
(11) In der vorstehenden (10) kann der zweite Transistor eine vierte Halbleiterschicht umfassen, und die vierte Halbleiterschicht kann sich über der Isolierschicht befinden.
(12) Bei der vorstehenden (11) kann die vierte Halbleiterschicht in einem Schritt ausgebildet werden, der einem Schritt gleich ist, in dem die erste Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht ausgebildet werden.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine hochauflösende Halbleitervorrichtung bereitgestellen. Eine weitere Ausführungsform kann eine miniaturisierte Halbleitervorrichtung oder eine miniaturisierte Anzeigeeinrichtung bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung mit ausgezeichneter Anzeigequalität bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung mit einem geringen Stromverbrauch bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform kann eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung oder eine sehr zuverlässige Anzeigeeinrichtung bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform kann eine neuartige Halbleitervorrichtung oder eine neuartige Anzeigeeinrichtung bereitstellen. Eine weitere Ausführungsform kann ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitstellen, die jeweils die Anzeigequalität verbessern können. Eine weitere Ausführungsform kann ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitstellen, die jeweils den Stromverbrauch verringern können. Eine weitere Ausführungsform kann ein Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitstellen, die jeweils die Zuverlässigkeit verbessern können. Eine weitere Ausführungsform kann ein neuartiges Betriebsverfahren einer Halbleitervorrichtung und ein neuartiges Betriebsverfahren einer Anzeigeeinrichtung bereitstellen.
Die vorstehend aufgeführten Wirkungen schließen das Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht aus. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss nicht notwendigerweise sämtliche Wirkungen erzielen. Andere Wirkungen als diese werden aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche oder dergleichen ersichtlich und können davon abgeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
3 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
4 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
5 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
6 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
7 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
8 ist ein Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
9 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
10 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
11 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
12A bis 12E sind Blockschemata, die jeweils ein Konfigurationsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung zeigen.
13 ist ein Zeitdiagramm, das ein Antriebsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung zeigt.
14 ist ein Zeitdiagramm, das ein Antriebsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung zeigt.
15 ist ein Zeitdiagramm, das ein Antriebsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung zeigt.
16A bis 16C und 16E sind Schaltpläne, die Konfigurationsbeispiele einer Halbleitervorrichtung zeigen. 16D ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigt.
17A bis 17C und 17E sind Schaltpläne, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen. 17D ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigt.
18A bis 18C sind Schaltpläne, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen.
19A bis 19C sind Schaltpläne, die jeweils ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen.
20A ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt. 20B und 20C sind Querschnittsansichten, die ein Strukturbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigen.
21A ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt. 21B ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigt.
22A ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt. 22B und 22C sind Querschnittsansichten, die ein Strukturbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigen.
23A und 23B sind Querschnittsansichten, die jeweils ein Strukturbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen.
24A und 24B sind jeweils Schaltpläne, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen. 24C ist eine Draufsicht, die ein Konfigurationsbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigt.
25 ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
26A und 26B sind Schaltpläne, die ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigen. 26C ist eine Draufsicht, die ein Strukturbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigt.
27 ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel einer Halbleitervorrichtung zeigt.
28A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Strukturbeispiel einer Anzeigeeinrichtung zeigt. 28B bis 28F sind Draufsichten, die Beispiele für eine Pixelanordnung zeigen.
29 ist eine Draufsicht, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigt.
30 ist eine Draufsicht, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigt.
31 ist eine Draufsicht, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigt.
32 ist eine Querschnittsansicht, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigt.
33A und 33B sind Querschnittsansichten, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigen.
34A bis 34C sind Draufsichten, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigen.
35A bis 35C sind Draufsichten, die ein Layout-Beispiel eines Pixels zeigen.
36A und 36B sind Querschnittsansichten, die jeweils Strukturbeispiele einer Anzeigeeinrichtung zeigen.
37A und 37B sind Querschnittsansichten, die jeweils Strukturbeispiele einer Anzeigeeinrichtung zeigen.
38A bis 38D zeigen jeweils ein Beispiel für ein elektronisches Gerät.
39A bis 39F zeigen jeweils ein Beispiel für ein elektronisches Gerät.
40A bis 40G stellen Beispiele für elektronische Geräte dar.
41 zeigt Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften eines Transistors.
42 zeigt Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften eines Transistors.
43 stellt ein Verfahren zur Auswertung des Sperrstroms eines Transistors dar.
44 zeigt Auswertungsergebnisse der Sperrströme von Transistoren.
45 stellt eine Konfiguration einer Anzeigeeinrichtung dar.
46 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
47 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
48 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
49 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
50 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
51 stellt eine Konfiguration einer Anzeigeeinrichtung dar.
52 stellt eine Konfiguration einer Anzeigeeinrichtung dar.
53 zeigt Simulationsergebnisse einer Anzeigeeinrichtung.
54 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
55 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.
56 zeigt Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften eines Transistors.
57 zeigt ein Auswertungsergebnis einer Anzeigeeinrichtung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In dieser Beschreibung und dergleichen ist mit einer Halbleitervorrichtung eine Vorrichtung gemeint, bei der Halbleitereigenschaften genutzt werden, und sie bezeichnet eine Schaltung, die ein Halbleiterelement (z. B. einen Transistor, eine Diode oder eine Photodiode) umfasst, eine Vorrichtung, die die Schaltung umfasst, und dergleichen. Mit der Halbleitervorrichtung sind auch Vorrichtungen gemeint, die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten können. Beispiele für eine Halbleitervorrichtung sind Beispielsweise eine integrierte Schaltung, ein Halbleiterelement, ein Chip mit einer integrierten Schaltung, ein elektronisches Bauelement, das einen gehäusten Chip umfasst, und eine elektronische Vorrichtung, die mit einem elektronischen Bauelement bereitgestellt sind. Beispielsweise könnten eine Anzeigeeinrichtung, eine Licht emittierende Einrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine optische Vorrichtung, eine Abbildungsvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine arithmetische Vorrichtung, eine Steuervorrichtung, eine Speichervorrichtung, eine Eingabevorrichtung, eine Ausgabevorrichtung, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung, ein elektronischer Computer, ein elektronisches Gerät und dergleichen an sich Halbleitervorrichtungen sein oder könnten Halbleitervorrichtungen umfassen.
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand von den Zeichnungen beschrieben. Jedoch können die Ausführungsformen in verschiedenen Arten implementiert werden. Es ist für den Fachmann leicht ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht als auf die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert werden, indem eine Struktur, die bei einer Ausführungsform gezeigt wird, mit einer der Strukturen, die bei den anderen Ausführungsformen gezeigt werden, angemessen kombiniert wird. Außerdem können in dem Fall, in dem mehrere Strukturbeispiele bei einer Ausführungsform beschrieben werden, die Strukturbeispiele nach Bedarf kombiniert werden, um eine Ausführungsform zu konstruieren.
Es sei angemerkt, dass in Zeichnungen, die die Ausführungsformen darstellen, die gleichen Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden, und die Beschreibung dieser Abschnitte wird in einigen Fällen nicht wiederholt. In Zeichnungen wird beispielsweise das gleiche Schraffurmuster für Abschnitte mit ähnlichen Funktionen verwendet, und in einigen Fällen sind die Abschnitte nicht durch spezifische Bezugszeichen gekennzeichnet. Des Weiteren könnten bei einer perspektivischen Ansicht, einer Draufsicht oder dergleichen einige Komponenten zum leichteren Verständnis von Zeichnungen weggelassen werden. In Zeichnungen könnten einige verdeckte Linien und dergleichen weggelassen werden. In Zeichnungen wird ein Schraffurmuster oder dergleichen in einigen Fällen weggelassen.
In den Zeichnungen wird der Klarheit halber in einigen Fällen die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich übertrieben dargestellt. Dementsprechend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den Zeichnungen nicht notwendigerweise auf die Größe, das Seitenverhältnis oder dergleichen beschränkt. Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen schematische Ansichten sind, die ideale Beispiele zeigen, und dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf z. B. die Formen oder Werte, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, beschränkt sind. Beispielsweise könnte im tatsächlichen Herstellungsprozess die Größe einer Schicht, einer Photolackmaske oder dergleichen unabsichtlich durch eine Behandlung, wie z. B. Ätzen, verringert werden, was in den Zeichnungen in einigen Fällen zum leichten Verständnis nicht dargestellt wird. Bei dem realen Schaltungsbetrieb könnte beispielsweise eine Schwankung der Spannung, des Stroms oder dergleichen durch Rauschen, Zeitunterschiede oder dergleichen verursacht werden, was in einigen Fällen zum leichten Verständnis nicht dargestellt wird.
In dieser Beschreibung, Zeichnungen und dergleichen werden Komponenten in einigen Fällen auf Basis der Funktionen klassifiziert und als Komponenten unabhängig voneinander dargestellt. Jedoch könnte es bei einer realen Schaltung oder dergleichen schwierig sein, Komponenten auf Basis der Funktionen einzuteilen, so dass eine Komponente einer Vielzahl von Funktionen zugeordnet werden könnte oder einige Komponenten einer Funktion zugeordnet werden könnten. Dementsprechend ist die Komponente nicht auf diejenige, die in dieser Beschreibung, Zeichnungen und dergleichen beschrieben wird, beschränkt und kann je nach Umständen angemessen mit einem weiteren Begriff beschrieben werden.
Wenn in dieser Beschreibung, Zeichnungen und dergleichen eine Vielzahl von Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden und besonders wenn sie voneinander unterschieden werden sollen, wird beispielsweise in einigen Fällen ein Identifikationszeichen, wie z. B. „A“, „b“, „_1“, „[n]“ oder „[m,n]“, den Bezugszeichen hinzugefügt. Wenn einer Vielzahl von Komponenten mit Identifikationszeichen gemeinsame Sachen beschrieben werden oder sie voneinander unterschieden werden sollen, wird in einigen Fällen kein Identifikationszeichen hinzugefügt.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein „leitender Zustand“ oder ein „eingeschalteter Zustand“ eines Transistors einen Zustand, der so angesehen werden kann, dass eine Source und ein Drain des Transistors elektrisch kurzgeschlossen sind, einen Zustand, in dem ein Strom dazu gebracht werden kann, zwischen der Source und dem Drain zu fließen, oder dergleichen. Der „leitende Zustand“ oder der „Durchlasszustand“ bezeichnet in einigen Fällen beispielsweise den Zustand eines n-Kanal-Transistors, in dem die Spannung zwischen seinem Gate und seiner Source höher ist als die Schwellenspannung, oder den Zustand eines p-Kanal-Transistors, in dem die Spannung zwischen seinem Gate und seiner Source niedriger ist als die Schwellenspannung. Des Weiteren bezeichnet ein „nichtleitender Zustand“, ein „Cutoff-Zustand“ oder ein „Cutoff-Zustand“ eines Transistors einen Zustand, der so angesehen werden kann, dass die Source und der Drain des Transistors elektrisch getrennt sind. Der „nichtleitende Zustand“, der „Cutoff-Zustand“ oder der „Cutoff-Zustand“ bezeichnet in einigen Fällen beispielsweise den Zustand eines n-Kanal-Transistors, in dem die Spannung zwischen seinem Gate und seiner Source niedriger ist als die Schwellenspannung, oder den Zustand eines p-Kanal-Transistors, in dem die Spannung zwischen seinem Gate und seiner Source höher ist als die Schwellenspannung.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet in einigen Fällen „Gate-Spannung“ die Spannung zwischen einem Gate und einer Source, „Drain-Spannung“ bezeichnet die Spannung zwischen einem Drain und einer Source, und „Rückgate-Spannung“ bezeichnet die Spannung zwischen einem Rückgate und einer Source. Außerdem bezeichnet „Drain-Strom“ in einigen Fällen den Strom, der zwischen dem Drain und der Source fließt. Die Begriffe „hohe Gate-Spannung“, „hohe Drain-Spannung“, „hohe Rückgate-Spannung“ und dergleichen eines n-Kanal-Transistors können nach Bedarf in einigen Fällen durch die Begriffe „niedrige Gate-Spannung“, „niedrige Drain-Spannung“ bzw. „niedrige Rückgate-Spannung“ und dergleichen eines p-Kanal-Transistors ersetzt werden. Die Begriffe „niedrige Gate-Spannung“, „niedrige Drain-Spannung“, „niedrige Rückgate-Spannung“ und dergleichen eines n-Kanal-Transistors können nach Bedarf in einigen Fällen durch die Begriffe „hohe Gate-Spannung“, „hohe Drain-Spannung“ bzw. „hohe Rückgate-Spannung“ und dergleichen eines p-Kanal-Transistors ersetzt werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein „Sperrstrom“ eines Transistors einen Drain-Strom des Transistors im Sperrzustand, sofern nicht anders festgelegt. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Sperrstrom und ein Strom, der zwischen einem Gate und einer Source oder einem Drain fließt (auch als Gate-Leckstrom bezeichnet), jeweils in einigen Fällen als Leckstrom bezeichnet werden.
(Ausführungsform 1)
Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von Zeichnungen beschrieben. Außerdem wird eine Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise für einen Teil der Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
<Konfigurationsbeispiel für Halbleitervorrichtung>
1 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst eine Halbleitervorrichtung 20A eine Pixelschaltung 31A und ein Licht emittierendes Element 32. Die Pixelschaltung 31A umfasst einen Transistor M1, einen Transistor M2, einen Transistor M3, einen Transistor M4, einen Transistor M5, einen Transistor M6, einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2.
Ein Gate des Transistors M1 ist elektrisch mit einer Leitung GLa verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors M1 ist elektrisch mit einem Gate des Transistors M2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M1 ist elektrisch mit einer Leitung DL verbunden. Der Transistor M1 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen einer elektrischen Verbindung (eine Schaltfunktion) zwischen dem Gate des Transistors M2 und der Leitung DL auf.
Das Gate des Transistors M2 ist elektrisch mit einem Anschluss des Kondensators C1 verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors M2 ist elektrisch mit dem anderen Anschluss des Kondensators C1 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M2 ist elektrisch mit einer Leitung 21 verbunden. Der Transistor M2 weist ein Rückgate auf. Ein Rückgate des Transistors M2 ist elektrisch mit einem Anschluss des Kondensators C2 verbunden. Der andere Anschluss des Kondensators C2 ist elektrisch mit der/dem einen der Source und des Drains des Transistors M2 verbunden.
Ein Gate des Transistors M3 ist elektrisch mit einer Leitung GLb verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors M3 ist elektrisch mit einem Anschluss des Kondensators C1 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M3 ist elektrisch mit einem anderen Anschluss des Kondensators C1 verbunden. Der Transistor M3 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen einer elektrischen Verbindung (eine Schaltfunktion) zwischen dem Gate des Transistors M2 und der einen Source oder dem einen Drain des Transistors M2 auf.
Ein Gate des Transistors M4 ist elektrisch mit der Leitung GLb verbunden. Eine/einer von einer Source und dem Drain des Transistors M4 ist elektrisch mit dem einen Anschluss des Kondensators C2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M4 ist elektrisch mit einer Leitung 24 verbunden. Der Transistor M4 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen einer elektrischen Verbindung (eine Schaltfunktion) zwischen dem einen Anschluss des Kondensators C2 und der Leitung 24 auf.
Ein Gate des Transistors M5 ist elektrisch mit einer Leitung GLc verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors M5 ist elektrisch mit der/dem einen der Source und des Drains des Transistors M2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M5 ist elektrisch mit einem Anschluss (z. B. einem Anodenanschluss) des Licht emittierenden Elements 32 verbunden. Der Transistor M5 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen einer elektrischen Verbindung (eine Schaltfunktion) zwischen dem einen Anschluss von Source oder Drain des Transistors M2 und dem einen Anschluss des Licht emittierenden Elerments 32 auf.
Ein Gate des Transistors M6 ist elektrisch mit der Leitung GLa verbunden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors M6 ist elektrisch mit der/dem einen einer Source und eines Drains des Transistors M2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M6 ist elektrisch mit einer Leitung 23 verbunden. Der Transistor M6 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen einer elektrischen Verbindung (eine Schaltfunktion) zwischen der Source oder dem Drain des Transistors M2 und der Leitung 23 auf.
Der andere Anschluss (z. B. ein Kathodenanschluss) des Licht emittierenden Elements 32 ist elektrisch mit einer Leitung 22 verbunden.
Das Licht emittierende Element 32 emittiert Licht mit einer Leuchtdichte, die der Menge an Strom entspricht, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt. Beispiele für ein Element, das als Licht emittierendes Element 32 verwendet werden kann, umfassen verschiedene Elemente, wie z. B. Elektrolumineszenz- (EL-) Elemente (z. B. EL-Elemente, die eine organische Substanz und eine anorganische Substanz enthält, organische EL-Elemente und anorganische EL-Elemente), Leuchtdioden (LED), Mikro-LED (z. B. LED, die Licht emittierende Bereiche mit einer Fläche von 10000 µm² oder kleiner umfassen), organische Leuchtdioden (OLED), Quantenpunkt-Leuchtdioden (QLED) und Elektronen-Emitter-Elemente.
Der Transistor M2 kann einen Drain-Strom entsprechend dem Potential, das dem Gate zugeführt wird, variieren. Daher weist in der Pixelschaltung 31A der Transistor M2 eine Funktion auf, die Menge an Strom zu steuern, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt. Mit anderen Worten: Der Transistor M2 weist eine Funktion zum Steuern der Emissionsintensität des Licht emittierenden Elements 32 auf. In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Transistor, der wie der Transistor M2 dient, in einigen Fällen als „Treibertransistor“ bezeichnet.
Des Weiteren kann der Transistor M2 seine Schwellenspannung entsprechend dem Potential, das dem Rückgate zugeführt wird, variieren. Daher kann die Pixelschaltung 31A die Schwellenspannung des Transistors M2 entsprechend dem Potential korrigieren, das dem Rückgate des Transistors M2 (einem Knoten ND2) zugeführt wird. Mit anderen Worten: Bei der Anzeigeeinrichtung, die die Pixelschaltungen 31A umfasst, können Schwankungen der Schwellenspannung des Transistors M2 unter den Pixelschaltungen 31A korrigiert werden. In dieser Beschreibung und dergleichen wird eine Pixelschaltung, die wie die Pixelschaltung 31A die Schwellenspannung eines Treibertransistors (Transistors M2) korrigieren kann, auch als Pixelschaltung bezeichnet, die eine „interne Korrekturschaltung“ umfasst. Die Bereitstellung einer internen Korrekturschaltung führt zu höherer Anzeigequalität der Anzeigeeinrichtung.
Ein Knoten ND1 bezeichnet in einigen Fällen einen Bereich, in dem die/der eine der Source und des Drains des Transistors M2, die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors M3, die/der eine der Source und des Drains des Transistors M5, die/der eine der Source und des Drains des Transistors M6, der andere Anschluss des Kondensators C1 und der andere Anschluss des Kondensators C2 elektrisch miteinander verbunden sind.
Der Knoten ND2 bezeichnet in einigen Fällen einen Bereich, in dem das Rückgate des Transistors M2, die/der eine der Source und des Drains des Transistors M4 und der eine Anschluss des Kondensators C2 elektrisch miteinander verbunden sind.
Ein Knoten ND3 bezeichnet in einigen Fällen einen Bereich, in dem das Gate des Transistors M2, die/der eine der Source und des Drains des Transistors M1, die/der eine der Source und des Drains des Transistors M3 und der eine Anschluss des Kondensators C1 elektrisch miteinander verbunden sind.
Der Kondensator C1 weist beispielsweise eine Funktion zum Halten einer Potentialdifferenz (einer Spannung) zwischen dem Gate des Transistors M2 und der einen Source oder dem einen Drain des Transistors M2 auf, wenn sich der Knoten ND3 in einem potentialfreien Zustand befindet.
Der Kondensator C2 weist beispielsweise eine Funktion zum Halten einer Potentialdifferenz (einer Spannung) zwischen der Source oder dem Drain des Transistors M2 und dem Rückgate des Transistors M2 auf, wenn sich der Knoten ND2 in einem potentialfreien Zustand befindet.
Die Leitungen GLa, GLb und GLc werden in einigen Fällen beispielsweise als Gate-Leitungen, Abtastleitungen oder Auswahlleitungen bezeichnet. Die Leitung DL wird in einigen Fällen beispielsweise als Source-Leitung, Datenleitung oder Signalleitung bezeichnet.
Sofern nicht anders festgelegt, sind die Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind (Transistoren M1 bis M6), jeweils in dieser Beschreibung und dergleichen ein Anreicherungs- (selbstsperrenden) n-Kanal-Transistor. Daher wird angenommen, dass die Schwellenspannung (in einigen Fällen auch als „V_th“ bezeichnet) höher als 0 V ist.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das Vorstehende beschränkt wird. Die Pixelschaltung 31A kann unter Verwendung eines von verschiedenen Transistoren ausgebildet werden.
Beispielsweise können einige oder alle Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, p-Kanal-Transistoren sein.
Als Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, können Transistoren verwendet werden, die einen von verschiedenen Halbleitern umfassen. Beispielsweise kann ein Transistor verwendet werden, der einen einkristallinen Halbleiter, einen polykristallinen Halbleiter, einen mikrokristallinen Halbleiter oder einen amorphen Halbleiter in einem Kanalbildungsbereich enthält. Beispiele für die verschiedenen Halbleiter, die verwendet werden können, umfassen Verbundhalbleiter (z. B. Siliziumgermanium und Galliumarsenid) und Oxidhalbleiter zusätzlich zu Halbleitern, die hauptsächlich ein Einzelelement (z. B. Silizium und Germanium) enthalten.
Als Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, kann einer von verschiedenen Transistoren verwendet werden. Beispielsweise kann ein MOS-Feldeffekttransistor, ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor, ein Bipolartransistor oder dergleichen verwendet werden.
Als Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, können Transistoren mit verschiedenen Strukturen verwendet werden. Beispielsweise kann ein planarer Typ, ein Staggered-Typ, ein FIN-Typ, ein Tri-Gate-Typ, ein Top-Gate-Typ, ein Bottom-Gate-Typ, ein Dual-Gate-Typ (bei dem Gates an beiden Seiten (z. B. oberhalb oder unterhalb) des Kanalbildungsbereichs angeordnet sind) oder dergleichen verwendet werden. Als jeder Transistor, der in der Pixelschaltung 31A enthalten ist, wird vorzugsweise ein vertikaler Transistor verwendet, bei dem mindestens ein Teil eines Halbleiters, der den Kanalbildungsbereich umfasst, entlang der Seitenfläche einer Isolierschicht in der Öffnung, die in der Isolierschicht ausgebildet ist, bereitgestellt ist.
Bei einem vertikalen Transistor sind die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode in unterschiedlichen Höhen angeordnet, was einen Stromfluss in der Höhenrichtung (auch als vertikale Richtung, Tiefenrichtung in der Draufsicht oder Richtung senkrecht zur Ausbildungsoberfläche bezeichnet) in dem Kanalbildungsbereich des Halbleiters verursacht. Mit anderen Worten: Die Kanallängsrichtung umfasst eine Höhenkomponente.
Bei einem vertikalen Transistor können in der Draufsicht der Source-Bereich, der Kanalbildungsbereich und der Drain-Bereich mindestens teilweise einander überlappen, was eine kleinere eingenommene Fläche (Stellfläche) ermöglicht. Ein derartiger Transistor ermöglicht ferner die verringerte Kanallänge und die vergrößerte Kanalbreite, was den Widerstand in dem Durchlasszustand (die Vergrößerung des Durchlassstroms) verringert. Beispielsweise kann unter Verwendung eines vertikalen Transistors in einer Pixelschaltung die Auflösung (auch als Pixeldichte bezeichnet) einer Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixelschaltung verwendet wird, erhöht werden. Als Pixelanordnung kann ferner beispielsweise eine PenTile-Anordnung durch eine Streifenanordnung ersetzt werden, ohne dass dabei die Auflösung der Anzeigeeinrichtung verringert wird. Außerdem kann beispielsweise eine interne Korrekturschaltung eingebaut werden, ohne dass die Auflösung der Anzeigeeinrichtung verringert wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise als einige oder alle Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, vertikale Transistoren verwendet werden. Im Besonderen werden vorzugsweise vertikale Transistoren als Transistoren verwendet, die als Schalter dienen (Transistoren M1 und M3 bis M6).
Als Treibertransistor (Transistor M2) wird vorzugsweise ein Transistor mit vorteilhafter Sättigung (mit einer geringen Änderung des Drain-Stroms in Bezug auf die Drain-Spannung in dem Sättigungsbereich) verwendet. Beispielsweise wird ein Transistor mit einer großen Kanallänge verwendet.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Transistoren, die jeweils einen Oxidhalbleiter in einem Kanalbildungsbereich enthalten (OS-Transistoren), vorzugsweise als Transistoren verwendet, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind.
Ein OS-Transistor zeichnet sich durch einen sehr niedrigen Sperrstrom aus, da die Bandlücke des Oxidhalbleiters, in dem der Kanal gebildet wird, 2 eV oder mehr ist. Der Sperrstrom pro Mikrometer der Kanalbreite eines OS-Transistors in einer Umgebung von Raumtemperatur kann niedriger als oder gleich 1 aA (1 × 10^-18 A), niedriger als oder gleich 1 zA (1 × 10^-21 A) oder niedriger als oder gleich 1 yA (1 × 10^-24 A) sein. Es sei angemerkt, dass der Sperrstrom pro Mikrometer der Kanalbreite eines Transistors, der Silizium in dem Kanalbildungsbereich enthält (eines Si-Transistors), in einer Umgebung von Raumtemperatur höher als oder gleich 1 fA (1 × 10^-15 A) und niedriger als oder gleich 1 pA (1 × 10^-12 A) ist. Der Sperrstrom eines OS-Transistors ist deshalb um ungefähr zehn Zehnerpotenzen niedriger als derjenige eines Si-Transistors.
Daher können dann, wenn beispielsweise OS-Transistoren als Transistoren, die als Schalter dienen (Transistoren M1 und M3 bis M6), unter den Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, verwendet werden, elektrische Ladungen, die in den Kondensatoren C1 und C2 akkumuliert sind, für einen langen Zeitraum gehalten werden.
Dementsprechend kann beispielsweise in dem Fall, in dem ein Standbild angezeigt wird, für das kein Neuschreiben für jedes Frame erforderlich ist, die Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixelschaltung verwendet wird, das Anzeigen des Bildes selbst dann fortsetzen, nachdem der Betrieb einer Peripherie-Treiberschaltung zum Betreiben der Pixelschaltung unterbrochen wird. In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Betriebsverfahren, bei dem der Betrieb der Peripherie-Treiberschaltung während der Anzeige eines Standbildes unterbrochen wird, auch als „Leerlaufstopp-Betrieb“ (idling stop driving) bezeichnet. Der Leerlaufstopp-Betrieb trägt zu dem verringerten Stromverbrauch der Anzeigeeinrichtung bei.
Bei der Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixelschaltung verwendet wird, kann beispielsweise das Potential, das dem Rückgate des Treibertransistors zugeführt wird, für einen langen Zeitraum gehalten werden. Demzufolge kann die Anzeigequalität der Anzeigeeinrichtung selbst dann verbessert werden, wenn beispielsweise der Vorgang zum Korrigieren der Schwellenspannung des Treibertransistors nicht für jedes Frame, sondern für alle einigen Frames oder alle wenigen Sekunden durchgeführt wird.
Der Sperrstrom eines OS-Transistors wird selbst in einer Umgebung mit hoher Temperatur kaum erhöht. Insbesondere wird der Sperrstrom selbst bei einer Temperatur der Umgebung von höher als oder gleich Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 200 °C kaum erhöht. Außerdem wird selbst in einer Umgebung mit hoher Temperatur der Durchlassstrom eines OS-Transistors kaum verringert. Im Gegensatz dazu verringert sich der Durchlassstrom des Si-Transistors in einer Umgebung mit hoher Temperatur. Das heißt, dass ein OS-Transistor in einer Umgebung mit hoher Temperatur einen höheren Durchlassstrom aufweist als ein Si-Transistor. Des Weiteren ist auch bei einer Umgebungstemperatur von höher als oder gleich 125 □C und niedriger als oder gleich 150 □C ein OS-Transistor dank seines hohen Verhältnisses von Durchlassstrom zu Sperrstrom zu vorteilhaftem Schaltbetrieb geeignet. Dementsprechend erfüllt eine Halbleitervorrichtung, die einen OS-Transistor umfasst, selbst in einer Umgebung mit hoher Temperatur einen stabilen Betrieb und eine hohe Zuverlässigkeit. Dies bedeutet, dass die Verwendung von OS-Transistoren als Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, zu einer hohen Zuverlässigkeit der Anzeigeeinrichtung führt, bei der die Pixelschaltung verwendet wird.
Ein OS-Transistor weist eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen der Source und dem Drain (auch als Drain-Spannungsfestigkeit bezeichnet) auf. Demzufolge erzielt eine Halbleitervorrichtung, die einen OS-Transistor umfasst, selbst beim Betrieb mit hoher Spannung einen stabilen Betrieb und eine hohe Zuverlässigkeit. Insbesondere kann beispielsweise unter Verwendung von OS-Transistoren als Transistoren M2 und M5 unter den Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, der Betrieb der Pixelschaltung 31A stabilisiert werden, selbst wenn die Differenz (Spannung) zwischen dem Potential, das der Leitung 21 zugeführt wird (auch als Anodenpotential bezeichnet), und dem Potential, das der Leitung 22 zugeführt wird (auch als Kathodenpotential bezeichnet), groß ist. Daher kann die Zuverlässigkeit der Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixelschaltung verwendet wird, verbessert werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Struktur der Pixelschaltung 31A nicht auf die Struktur beschränkt, bei der OS-Transistoren verwendet werden, und eine Struktur, bei der eine Vielzahl von Arten von Transistoren verwendet wird, die unter Verwendung von unterschiedlichen Halbleitermaterialien ausgebildet werden, kann verwendet werden. Beispielsweise kann die Pixelschaltung 31A aus einem OS-Transistor und einem Transistor, der Niedertemperatur-Polysilizium (low temperature polysilicon, LTPS) in einem Kanalbildungsbereich enthält (einem LTPS-Transistor), ausgebildet werden. Der LTPS-Transistor weist eine hohe Feldeffektbeweglichkeit und vorteilhafte Frequenzeigenschaften auf. Eine Struktur, bei der ein LTPS-Transistor und ein OS-Transistor in Kombination verwendet werden, wird in einigen Fällen als LTPO bezeichnet.
Beispielsweise können OS-Transistoren als Transistoren, die als Schalter (Transistoren M1 und M3 bis M6) dienen, und ein LTPS-Transistor als Treibertransistor (Transistor M2) unter den Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A enthalten sind, verwendet werden. Wenn bei der Pixelschaltung 31A LTPO verwendet wird (d. h. sowohl ein LTPS-Transistor als auch ein OS-Transistor enthalten sind), kann die Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixelschaltung verwendet wird, einen verringerten Stromverbrauch und eine verbesserte Treiberfähigkeit erzielen.
In dem Fall, in dem die Pixelschaltungen 31A jeweils mit einer Vielzahl von Arten von Transistoren, die unterschiedliche Halbleitermaterialien enthalten, ausgebildet werden, können die Transistoren in unterschiedlichen Schichten für jede Art von Transistor bereitgestellt werden. In dem Fall, in dem beispielsweise die Pixelschaltungen 31A jeweils mit einem Si-Transistor und einem OS-Transistor ausgebildet werden, können eine Schicht, die den Si-Transistor umfasst, und eine Schicht, die den OS-Transistor umfasst, derart bereitgestellt werden, dass sie einander überlappen. Mit einer derartigen Struktur kann die Fläche, die von der Pixelschaltung 31A eingenommen wird, verringert werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden vertikale OS-Transistoren als Transistoren, die als Schalter (Transistoren M1 und M3 bis M6) dienen, und ein Dual-Gate-Typ-OS-Transistor als Treibertransistor (Transistor M2) unter den Transistoren, die in der Pixelschaltung 31A in der Halbleitervorrichtung 20A enthalten sind, verwendet. Für ein spezifisches Strukturbeispiel einer derartigen Halbleitervorrichtung, die sowohl einen vertikalen Transistor als auch einen Dual-Gate-Transistor umfasst, kann auf die nachstehend beschriebene Ausführungsform 2 verwiesen werden.
<Betriebsbeispiel für die Halbleitervorrichtung>
Als Nächstes wird eine Arbeitsweise der Halbleitervorrichtung 20A beschrieben.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird eine Potentialdifferenz (Spannung) zwischen dem Gate und der Source eines Transistors in einigen Fällen als „Gate-Spannung“ bezeichnet. Dies führt zu der Gleichung: die Gate-Spannung eines Transistors = das Gate-Potential des Transistors - das Source-Potential des Transistors. Außerdem wird eine Potentialdifferenz (Spannung) zwischen dem Rückgate und der Source eines Transistors in einigen Fällen als „Rückgate-Spannung“ bezeichnet. Dies führt zu der Gleichung: die Rückgate-Spannung eines Transistors = das Rückgate-Potential des Transistors - das Source-Potential des Transistors.
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Halbleitervorrichtung 20A zeigt. 3, 4, 5, 6, 7 und 8 sind Schaltpläne, die jeweils ein Beispiel für die Halbleitervorrichtung 20A darstellen.
In der folgenden Beschreibung des Vorgangs wird der Leitung DL ein Datenpotential Vdata zugeführt. Ein Potential Va wird der Leitung 21 zugeführt, ein Potential Vc wird der Leitung 22 zugeführt, ein Potential V0 wird der Leitung 23 zugeführt, und ein Potential V1 wird der Leitung 24 zugeführt. Ein Potential H oder ein Potential L wird jeder der Leitungen GLa, GLb und GLc zugeführt. Das Potential H ist ein Potential, das höher ist als das Potential L. Beispielsweise ist die Differenz zwischen den Potentialen H und L vorzugsweise größer als die Schwellenspannung eines Transistors. Hier wird dann, wenn das Potential H in das Gate eines Transistors, der in der Halbleitervorrichtung 20A enthalten ist, eingegeben wird, der Transistor eingeschaltet (in einen leitenden Zustand versetzt). Wenn das Potential L in das Gate eines Transistors, der in der Halbleitervorrichtung 20A enthalten ist, eingegeben wird, wird der Transistor ausgeschaltet (in einen nichtleitenden Zustand versetzt).
Das Potential Va ist ein Anodenpotential, und das Potential Vc ist ein Kathodenpotential. Wenn das Potential V0 dem Gate des Transistors M2 zugeführt wird, kann beispielsweise der Transistor M2 ausgeschaltet werden. Wenn das Potential V1 dem Rückgate des Transistors M2 zugeführt wird, kann beispielsweise die Schwellenspannung verringert werden (auch als Verschiebung in negativer Richtung bezeichnet), bis der Transistor M2 selbstleitend wird. Das Potential VO ist beispielsweise 0 V oder das Potential L. Das Potential V1 ist beispielsweise höher als das Potential V0 und niedriger als das Potential H.
Bei der Halbleitervorrichtung 20A wird die Emissionsintensität des Licht emittierenden Elements 32 durch die Menge an Strom le gesteuert, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt. Es sei angemerkt, dass in 8, die die Lichtemissionsperiode des Licht emittierenden Elements 32 zeigt, der Strom le durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt wird. Die Pixelschaltung 31A ist dazu konfiguriert, die Menge an Strom le entsprechend dem Datenpotential Vdata, das von der Leitung DL zugeführt wird, zu steuern.
Das Zeitdiagramm in 2 zeigt die Potentiale (H oder L), die in den Betriebsperioden (Perioden T11 bis T16) den Leitungen GLa, GLb und GLc einnehmen zugeführt werden. Außerdem werden Änderungen der Potentiale der Knoten ND1, ND2 und ND3 gezeigt.
In dieser Beschreibung, Zeichnungen und dergleichen erzeugen in einigen Fällen beispielsweise Belastungen für eine Leitung (eine parasitäre Kapazität und ein parasitärer Widerstand) eine Anstiegszeit und eine Abfallzeit zum Zeitpunkt einer Potentialänderung. Eine derartige Zeit ist beispielsweise länger als 0 Sekunden und kürzer als 1000 Nanosekunden, kürzer als 100 Nanosekunden, kürzer als 10 Nanosekunden oder kürzer als 1 Nanosekunde.
Obwohl beispielsweise zwei unterschiedliche Vorgänge zu dem gleichen Zeitpunkt in dem Zeitdiagramm aufzutreten scheinen, treten die Vorgänge nicht notwendigerweise zum genau gleichen Zeitpunkt auf. Die Vorgänge können in einigen Fällen als zum gleichen Zeitpunkt auftretend betrachtet werden, selbst wenn beispielsweise eine Signalverzögerung einer Leitung oder dergleichen eine geringe Zeitverzögerung zwischen den Vorgängen verursacht. Die Zeitverzögerung ist beispielsweise länger als 0 Sekunden und kürzer als 1000 Nanosekunden, kürzer als 100 Nanosekunden, kürzer als 10 Nanosekunden oder kürzer als 1 Nanosekunde. Dementsprechend kann beispielsweise „der gleiche Zeitpunkt“ nach Bedarf durch „im Wesentlichen den gleichen Zeitpunkt“, „ungefähr den gleichen Zeitpunkt“, „den praktisch gleichen Zeitpunkt“ oder dergleichen ersetzt werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise „der gleiche Zeitpunkt“ in einigen Fällen „den gleichen Zeitpunkt oder ungefähr der gleichen Zeitpunkt“ bezeichnet.
Der Vielzahl von Leitungen wird nicht notwendigerweise das gleiche Potential H oder das gleiche Potential L zugeführt. Die Potentiale, die den Leitungen zugeführt werden, können sich beispielsweise unter Berücksichtigung der Schwellenspannung des Transistors, dem das Potential zugeführt wird, voneinander unterscheiden.
Die Längen der Perioden in dem Zeitdiagramm können sich voneinander unterscheiden, obwohl die Längen der Perioden gleich zu sein scheinen. Beispielsweise können sich die Längen der Perioden (Perioden T11 bis T16) voneinander unterscheiden, obwohl die Längen der Perioden in dem Zeitdiagramm in 2 zum leichten Verständnis gleich zu sein scheinen.
In 3, 4, 5, 6, 7 und 8 wird in einigen Fällen ein Zeichen, das ein Potential darstellt (auch als Potentialsymbol bezeichnet), wie z. B. „H“, „L“, „V0“ oder „V1“, neben einer Leitung oder einem Knoten angezeigt. Außerdem wird zum leichten Verständnis der Änderung des Potentials einer Leitung und eines Knotens ein Potentialsymbol der Leitung oder des Knotens, deren Potential geändert wird, eingerahmt. Außerdem wird ein Symbol „×“ in einigen Fällen über einem Transistor in einem Sperrzustand geschrieben.
[Korrektur der Schwellenspannung (V_th-Korrekturvorgang) des Treibertransistors]
Durch den Betrieb in den Perioden T11 bis T13 in 2 wird eine Spannung zum Korrigieren der Schwellenspannung des Transistors M2 erhalten, und die Spannung wird in dem Kondensator C2 gehalten.
Der Strom le, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt, hängt hauptsächlich von dem Datenpotential Vdata und der Schwellenspannung des Transistors M2 ab. Folglich lassen bei der Anzeigeeinrichtung, die die Pixelschaltungen 31A umfasst, Schwankungen der Schwellenspannungen der Transistoren M2, die in den Pixelschaltungen 31A enthalten sind, unterschiedliche Ströme le durch die Pixelschaltungen 31A fließen, selbst wenn die den Pixelschaltungen 31A zugeführten Datenpotentiale Vdata gleich sind. Daher ist die Schwankung der Schwellenspannungen der Transistoren M2 ein Faktor für die Verringerung der Anzeigequalität.
In Anbetracht dieser wird die Korrektur derart vorgenommen, dass die Schwellenspannungen der Transistoren M2 in den Pixelschaltungen 31A gleich sind, wodurch die Schwankung des Stroms le verringert wird. Bei einem Korrekturverfahren, das hier beispielhaft beschrieben wird, wird das Potential, das dem Rückgate des Transistors M2 zugeführt wird, derart geändert, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 zu 0 V (oder der Nähe davon) wird.
Kurz vor der Periode T11 wird das Potential L den Leitungen GLa und GLb zugeführt, und das Potential H wird der Leitung GLc zugeführt. Folglich werden die Transistoren M1, M3, M4 und M6 ausgeschaltet, und der Transistor M5 wird eingeschaltet. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung des Vorgangs, sofern nicht anders festgelegt, die Potentiale der Leitungen in der unmittelbar vorhergehenden Periode gehalten werden.
In Periode T11 wird ein Rücksetz- (Initialisierungs-) Vorgang durchgeführt. Insbesondere wird der Leitung GLb das Potential H zugeführt. Dann werden die Transistoren M3 und M4 eingeschaltet (siehe 3).
Folglich wird das Potential des Knotens ND1 zu einem Potential Ve0. Außerdem wird das Potential des Knotens ND3 über den Transistor M3 zu dem Potential Ve0. Hier ist das Potential Ve0 um einen Spannungsabfall des Licht emittierenden Elements 32 höher als das Potential Vc. Das Potential V1 wird dem Knoten ND2 über den Transistor M4 zugeführt. Indem „das Potential V1 - das Potential Ve0“ als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird, wird der Transistor M2 in einen selbstleitenden Zustand versetzt.
In Periode T12 wird der Leitung GLc das Potential L zugeführt. Dann wird der Transistor M5 ausgeschaltet (siehe 4).
Kurz nach dem Ausschalten des Transistors M5 befindet sich der Transistor M2 in einem selbstleitenden Zustand, da „das Potential V1 - das Potential Ve0“ als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird. Folglich wird dem Knoten ND1 eine elektrische Ladung von der Leitung 21 über den Transistor M2 zugeführt (durch den gestrichelten Pfeil in 4 dargestellt). Dies ermöglicht, dass sich das Potential des Knotens ND1 mit der Zeit erhöht. Da sich der Transistor M3 in einem Durchlasszustand befindet, erhöht sich in ähnlicher Weise das Potential des Knotens ND3. Wenn sich das Potential des Knotens ND1 allmählich erhöht, nimmt die Rückgate-Spannung des Transistors M2 allmählich ab. Mit anderen Worten: Die Schwellenspannung des Transistors M2 erhöht sich allmählich (auch als Verschiebung in positiver Richtung bezeichnet). Wenn anschließlich die Schwellenspannung des Transistors M2 möglichst nahe an 0 V liegt, wird der Transistor M2 ausgeschaltet, um die Erhöhung des Potentials des Knotens ND1 zu stoppen. In diesem Fall wird die Rückgate-Spannung, bei der die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann, als Korrekturspannung Vb bezeichnet. Daher wird dann, wenn die Erhöhung des Potentials des Knotens ND1 gestoppt wird, das Potential des Knotens ND1 zu „dem Potential V1 - der Korrekturspannung Vb“.
In Periode T13 wird der Leitung GLb das Potential L zugeführt. Dann werden die Transistoren M3 und M4 ausgeschaltet (siehe 5).
Folglich werden die Knoten ND2 und ND3 in einen potentialfreien Zustand versetzt, und elektrische Ladungen, die den Knoten zugeführt werden, werden gehalten. Mit anderen Worten: Das Anlegen der Korrekturspannung Vb, die in der Periode T12 als Rückgate-Spannung des Transistors M2 erhalten wird, wird aufrechterhalten.
Durch den Vorgang in den Perioden T11 bis T13 wird eine Korrektur derart durchgeführt, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann und der Zustand, der der Korrektur unterzogen wird, aufrechterhalten werden kann. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein derartiges Korrekturverfahren in einigen Fällen als „interne Korrektur“ bezeichnet wird.
[Schreiben von Anzeigedaten (Datenschreibvorgang)]
In den in 2 dargestellten Perioden T14 und T15 wird ein Vorgang zum Schreiben des Datenpotentials Vdata in die Pixelschaltung 31A durchgeführt.
In Periode T14 wird der Leitung GLa das Potential H zugeführt. Dann werden die Transistoren M1 und M6 eingeschaltet (siehe 6).
Folglich wird das Datenpotential Vdata dem Knoten ND3 zugeführt, und das Potential V0 wird dem Knoten ND1 zugeführt. Mit anderen Worten: „Das Datenpotential Vdata - das Potential V0“ wird als Gate-Spannung des Transistors M2 angelegt.
Der Knoten ND2 befindet sich in einem potentialfreien Zustand, und der Knoten ND1 wird durch den Kondensator C2 kapazitiv mit dem Knoten ND2 gekoppelt. Folglich wird dann, wenn das Potential des Knotens ND1 auf das Potential V0 geändert wird, das Potential des Knotens ND2 auch auf „das Potential V0 + die Korrekturspannung Vb“ geändert. Daher kann, während der Zustand, in dem die Korrekturspannung Vb als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird und die Korrektur derart durchgeführt wird, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann, das Datenpotential Vdata geschrieben werden.
In Periode T15 wird der Leitung GLa das Potential L zugeführt. Dann werden die Transistoren M1 und M6 ausgeschaltet (siehe 7).
Folglich wird der Knoten ND3 in einen potentialfreien Zustand versetzt, und elektrische Ladungen an dem Knoten ND3 werden gehalten. Die Zufuhr der elektrischen Ladung von der Leitung 21 über den Transistor M2 zu dem Knoten ND1 erhöht das Potential des Knotens ND1 allmählich.
Der Knoten ND3 befindet sich in einem potentialfreien Zustand, und der Knoten ND1 wird durch den Kondensator C1 kapazitiv mit dem Knoten ND3 gekoppelt. Dementsprechend erhöht sich gemäß der Erhöhung des Potentials des Knotens ND1 auch das Potential des Knotens ND3. Mit anderen Worten: Der Zustand, in dem „das Datenpotential Vdata - das Potential V0“ als Gate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird, wird aufrechterhalten. In ähnlicher Weise befindet sich der Knoten ND2 in einem potentialfreien Zustand, und der Knoten ND1 wird durch den Kondensator C2 kapazitiv mit dem Knoten ND2 gekoppelt. Dementsprechend erhöht sich gemäß der Erhöhung des Potentials des Knotens ND1 auch das Potential des Knotens ND2. Das heißt, dass der Zustand, in dem die Korrekturspannung Vb als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird, aufrechterhalten wird.
[Lichtemission des Licht emittierenden Elements (Lichtemissionsvorgang)]
In in 2 gezeigter Periode T16 wird ein Vorgang durchgeführt, bei dem das Licht emittierende Element 32 Licht emittiert.
In Periode T16 wird der Leitung GLc das Potential H zugeführt. Dann wird der Transistor M5 eingeschaltet (siehe 8).
Folglich fließt ein Strom von der Leitung 21 über die Transistoren M2 und M5 sowie das Licht emittierende Element 32 in die Leitung 22 (durch den gestrichelten Pfeil in 8 dargestellt). Das heißt, dass der Strom le durch das Licht emittierende Element 32 fließt und das Licht emittierende Element 32 Licht mit einer Emissionsintensität emittiert, die dem Strom le entspricht.
Das Fließen des Stroms le von der Leitung 21 in die Leitung 22 verursacht einen Spannungsabfall des Licht emittierenden Elements 32, wodurch das Potential des Knotens ND1 auf ein Potential Ve1 geändert wird. Da sich die Knoten ND2 und ND3 jeweils in einem potentialfreien Zustand befinden, ändern sich wie in der Beschreibung der Periode T15 auch die Potentiale der Knoten ND2 und ND3 entsprechend der Änderung des Potentials des Knotens ND1. Mit anderen Worten: Der Zustand, in dem „das Datenpotential Vdata - das Potential V0“ als Gate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird, wird aufrechterhalten. Des Weiteren wird der Zustand aufrechterhalten, in dem die Korrekturspannung Vb als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird.
Der Vorgang in Periode T16 kann zu dem gleichen Zeitpunkt wie der Vorgang in Periode T15 durchgeführt werden. Insbesondere können die Zufuhr des Potentials L zu der Leitung GLa und die Zufuhr des Potentials H zu der Leitung GLc zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch den vorstehend beschriebenen V_th-Korrekturvorgang (Perioden T11 bis T13) eine Korrektur in der Halbleitervorrichtung 20A derart durchgeführt werden, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann. Wenn ein OS-Transistor, der sich durch einen sehr niedrigen Sperrstrom auszeichnet, als Transistor M4 verwendet wird, kann der Zustand, in dem eine Korrektur derart durchgeführt wird, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann (d. h., dass die Korrekturspannung Vb als Rückgate-Spannung des Transistors M2 angelegt wird), für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
In der Halbleitervorrichtung 20A ist die Menge des Stroms le, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt, proportional zu dem Quadrat „der Gate-Spannung des Transistors M2 - der Schwellenspannung des Transistors M2“. Dementsprechend weist dann, wenn die Korrektur derart durchgeführt wird, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann, der Strom le eine Menge auf, die proportional zu dem Quadrat „des Datenpotentials Vdaten - des Potentials V0“ ist. Das heißt, dass der Strom le weist eine Menge auf, die nicht von der Schwellenspannung des Transistors M2 abhängt. Demzufolge kann der Strom le, der nicht von der Schwellenspannung des Transistors M2 abhängt, für einen langen Zeitraum fließen.
Demzufolge kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Halbleitervorrichtung 20A die Frequenz des vorstehend beschriebenen V_th-Korrekturvorgangs (Perioden T11 bis T13) niedriger sein als die Frequenz des Datenschreibvorgangs und diejenige des Lichtemissionsvorgangs (Perioden T14 bis T16). Beispielsweise kann in der Halbleitervorrichtung 20A selbst dann, wenn für jeden V_th-Korrekturvorgang der Datenschreibvorgang und der Lichtemissionsvorgang mehrmals wiederholt werden, der Zustand, in dem eine Korrektur derart durchgeführt wird, dass die Schwellenspannung des Transistors M2 als 0 V angesehen werden kann, aufrechterhalten werden. Somit können die verbesserte Anzeigequalität und der verringerte Stromverbrauch der Anzeigeeinrichtung, bei der die Halbleitervorrichtung verwendet wird, erzielt werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das vorstehend erwähnte Konfigurationsbeispiel der Halbleitervorrichtung beschränkt.
9 ist ein Schaltplan, der eine Halbleitervorrichtung 20B zeigt, die ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 20A ist. Die Halbleitervorrichtung 20B umfasst anstelle der Pixelschaltung 31A eine Pixelschaltung 31B. Die Pixelschaltung 31B unterscheidet sich von der Pixelschaltung 31A dadurch, dass die Transistoren M1 und M3 bis M6 jeweils ein Rückgate aufweisen. Bei jedem der Transistoren M1 und M3 bis M6 in der Halbleitervorrichtung 20B ist das Rückgate elektrisch mit dem Gate verbunden. Dementsprechend wird dem Rückgate eines Transistors, der das Rückgate umfasst, das gleiche Potential wie das Potential des Gates zugeführt, wodurch der Widerstand in dem Durchlasszustand verringert werden kann.
Das Potential, das dem Rückgate des Transistors, der das Rückgate umfasst, zugeführt werden kann, ist nicht auf das gleiche Potential wie das Potential des Gates beschränkt. Wenn beispielsweise das gleiche Potential wie das Potential der Source dem Rückgate zugeführt wird, ist es unwahrscheinlich, dass ein elektrisches Feld, das außerhalb des Transistors erzeugt wird, den Kanalbildungsbereich beeinflusst; folglich können stabile elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit bereitgestellt werden. Wenn beispielsweise dem Rückgate ein gegebenes Potential zugeführt wird, kann die Schwellenspannung geändert werden. Es sei angemerkt, dass das Potential, das dem Rückgate zugeführt wird, nicht auf ein festes Potential beschränkt ist. Das gleiche Potential kann den Rückgates von Transistoren zugeführt werden, oder die Potentiale, die den Rückgates zugeführt werden, können sich zwischen den Transistoren unterscheiden.
10 ist ein Schaltplan, der eine Halbleitervorrichtung 20C zeigt, die ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 20A ist. Die Halbleitervorrichtung 20C umfasst anstelle der Pixelschaltung 31A eine Pixelschaltung 31C. Die Pixelschaltung 31C unterscheidet sich von der Pixelschaltung 31A dadurch, dass sie keinen Transistor M6 umfasst. Beim Schreiben von Daten bei dem Betrieb der Halbleitervorrichtung 20C wird beispielsweise der Transistor M5 eingeschaltet, um das Potential des Knotens ND1 durch einen Spannungsabfall des Licht emittierenden Elements 32 zu erhöhen. Die Leitung 23 sowie der Transistor M6 sind nicht notwendigerweise in der Halbleitervorrichtung 20C enthalten. Dies führt zu einer verringerten Fläche, die von der Pixelschaltung 31C eingenommen wird.
11 ist ein Schaltplan, der eine Halbleitervorrichtung 20D zeigt, die ein Modifikationsbeispiel der Halbleitervorrichtung 20A ist. Die Halbleitervorrichtung 20D umfasst anstelle der Pixelschaltung 31A eine Pixelschaltung 31D. Die Pixelschaltung 31D unterscheidet sich von der Pixelschaltung 31A dadurch, dass sie keinen Transistor M5 umfasst. Die/der eine der Source und des Drains des Transistors M2 ist daher elektrisch mit der einen Elektrode des Licht emittierenden Elements 32 verbunden. Das Potential Va wird beispielsweise bei dem V_th-Korrekturvorgang des Betriebs der Halbleitervorrichtung 20D der Leitung 22 zugeführt, um einen Stromfluss durch das Licht emittierende Element 32 zu verhindern. Die Leitung GLc sowie der Transistor M5 sind nicht notwendigerweise in der Halbleitervorrichtung 20D enthalten. Dies führt zu einer verringerten Fläche, die von der Pixelschaltung 31 D eingenommen wird.
<Konfigurationsbeispiele für Anzeigeeinrichtungen>
12A bis 12E sind Blockdiagramme, die jeweils ein Konfigurationsbeispiel einer Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
Wie in 12A dargestellt, umfasst eine Anzeigeeinrichtung 40 einen Anzeigeabschnitt 42, einen ersten Treiberschaltungsabschnitt 43 und einen zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44. Der Anzeigeabschnitt 42 umfasst beispielsweise eine Vielzahl von Pixeln 41, die in einer Matrix von m Zeilen und n Spalten (m und n sind jeweils eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2) angeordnet sind. In 12A wird das Pixel 41, das in der ersten Zeile und der ersten Spalte platziert ist, als Pixel 41 [1,1] bezeichnet, das Pixel 41, das in einer ersten Zeile und einer n-ten Spalte platziert ist, wird als Pixel 41 [1 ,n] bezeichnet, das Pixel 41, das in einer m-ten Zeile und einer ersten Spalte platziert ist, wird als Pixel 41[m,1] bezeichnet, und das Pixel 41, das in einer m-ten Zeile und einer n-ten Spalte platziert ist, wird als Pixel 41[m,n] bezeichnet. Es sei angemerkt, dass das Pixel 41, das in einer u-ten Zeile und einer v-ten Spalte platziert ist, in einigen Fällen als Pixel 41[u,v] (u ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich m, und v ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich n) bezeichnet wird. Als Pixel 41 kann die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung 20A verwendet werden.
Die Anzeigeeinrichtung 40 umfasst m Leitungen 45, die parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und deren Potentiale durch eine Schaltung gesteuert werden, die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43 enthalten ist. Das Potential einer Leitung 45 wird n Pixeln 41 zugeführt, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Leitungen je nach der Konfiguration des Pixels 41 eine Leitung 45 bilden kann. Bei einer in 12B dargestellten Anzeigeeinrichtung 40A bilden zwei Leitungen eine Leitung 45. In dem Fall, in dem beispielsweise die Halbleitervorrichtung 20A als Pixel 41 verwendet wird, kann eine Leitung 45 den Leitungen GLa, GLb und GLc entsprechen.
Die Anzeigeeinrichtung 40 umfasst n Leitungen 46, die parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und deren Potentiale durch eine Schaltung gesteuert werden, die in dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44 enthalten ist. Das Potential einer Leitung 46 wird n Pixeln 41 zugeführt, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von Leitungen je nach der Konfiguration des Pixels 41 eine Leitung 46 bilden kann. In dem Fall, in dem beispielsweise die Halbleitervorrichtung 20A als Pixel 41 verwendet wird, kann eine Leitung 46 der Leitung DL entsprechen.
Die Schaltung, die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43 enthalten ist, dient beispielsweise als Abtastleitungstreiberschaltung (in einigen Fällen als Gateleitungstreiberschaltung, Gate-Treiber, Abtasttreiber oder Zeilentreiber bezeichnet). Mit anderen Worten: Die Schaltung weist beispielsweise eine Funktion auf, das Potential (Potential H oder L) auszugeben, das den Leitungen GLa, GLb und GLc in der Halbleitervorrichtung 20A zugeführt wird.
Die Schaltung, die in dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44 enthalten ist, dient beispielsweise als Signalleitungstreiberschaltung (in einigen Fällen als Gateleitungstreiberschaltung, Source-Treiber, Datentreiber oder Spaltentreiber bezeichnet). Mit anderen Worten: Die Schaltung weist beispielsweise eine Funktion auf, das Datenpotential Vdata auszugeben, das der Leitung DL in der Halbleitervorrichtung 20A zugeführt wird,. Beispielsweise kann die Schaltung eine Funktion aufweisen, Daten eines Bildes (Bilddaten), die auf der Anzeigeeinrichtung 40 anzuzeigen ist, in das Datenpotential Vdata umzuwandeln (Digital-Analog-Umwandlung).
Bei der Halbleitervorrichtung 20A in der Anzeigeeinrichtung 40 kann ein Strom, der durch den Transistor M2 fließt, oder ein Strom, der durch das Licht emittierende Element 32 fließt, über den Transistor M6 an die Leitung 23 ausgegeben werden. Die Leitung 23 wird hier in einigen Fällen als Überwachungsleitung bezeichnet. Der an die Leitung 23 ausgegebene Strom kann beispielsweise nach der Umwandlung in eine analoge Spannung (Strom-Spannungs-Umwandlung) oder in ein digitales Signal (Analog-Digital-Umwandlung) in dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44 an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 40 ausgegeben werden. Die analoge Spannung oder das digitale Signal kann beispielsweise zur Bilddatenkorrektur außerhalb der Anzeigeeinrichtung 40 (auch als externe Korrektur bezeichnet) verwendet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen werden Schaltungen, die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43 und dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44 enthalten sind, in einigen Fällen kollektiv als „periphere Treiberschaltung“ bezeichnet.
Die periphere Treiberschaltung kann mit verschiedenen Bestandsschaltungen ausgebildet werden. Beispiele für die Bestandsschaltungen umfassen eine Schieberegisterschaltung, eine Flipflopschaltung, eine Latch-Schaltung, eine Pufferschaltung, eine Inverterschaltung und eine Pegelverschieberschaltung. Weitere Beispiele umfassen eine Multiplexerschaltung, eine Demultiplexerschaltung, eine Sourcefolgerschaltung, eine gemeinsame Source-Verstärkerschaltung (sourcegrounded amplifier circuit), eine Sample-and-Hold-Schaltung und eine Switch-Schaltung (wie z. B. ein Transmission-Gate oder ein Analogschalter). Weitere Beispiele umfassen eine Strom-Spannungs-Wandlerschaltung, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung, eine Digital-Analog-Wandlerschaltung, eine Operationsverstärkerschaltung, eine Vergleicherschaltung, eine Durchlasstransistor-Logikschaltung, eine Encoder-Schaltung, eine Decoder-Schaltung und eine Gate-Schaltung (wie z. B. eine AND-Schaltung, eine OR-Schaltung oder eine NOT-Schaltung). Weitere Beispiele umfassen Schaltungen, bei denen diese Schaltungen kombiniert sind. Es sei angemerkt, dass diese Bestandsschaltungen beispielsweise mit einem Transistor, einem Kondensator und dergleichen ausgebildet werden können.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können, wie bei der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtung 20A, verschiedene Transistoren als Transistoren, die in der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Transistor mit der gleichen Struktur wie der Transistor, der in dem Pixel 41 enthalten ist, als einige oder alle Transistoren verwendet werden, die in der peripheren Treiberschaltung enthalten sind. Insbesondere wird vorzugsweise zum Beispiel ein OS-Transistor mit der gleichen Struktur wie der Transistor verwendet, der in der Halbleitervorrichtung 20A enthalten ist. Insbesondere wird vorzugsweise ein vertikaler OS-Transistor mit der gleichen Struktur wie die Transistoren M1 und M3 bis M6 verwendet.
Indem vertikale OS-Transistoren als einige oder alle Transistoren, die in der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, verwendet werden, kann beispielsweise die Fläche verringert werden, die von einer Pufferschaltung, die in dem Gate-Treiber enthalten ist, eingenommen wird. Dementsprechend kann beispielsweise die Anzeigeeinrichtung einen verschmälerten Rahmen aufweisen. Des Weiteren kann beispielsweise die Fläche, die von einem Demultiplexer, der in dem Source-Treiber enthalten ist, eingenommen wird, verringert werden. Dies führt zu der höheren Auflösung und der höheren Definition der Anzeigeeinrichtung.
Es sei angemerkt, dass beispielsweise Si-Transistoren als einige oder alle Transistoren, die in der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, verwendet werden können. Beispielsweise können sowohl OS-Transistoren als auch Si-Transistoren verwendet werden. Ein Si-Transistor weist eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit auf als ein OS-Transistor. Das Gate eines n-Kanal-Transistors und das Gate eines p-Kanal-Transistors sind beispielsweise elektrisch miteinander verbunden, um eine CMOS-Schaltung (z. B. eine Schaltung, bei der die Transistoren komplementär arbeiten, ein CMOS-Logik-Gate oder eine CMOS-Logik-Schaltung) zu bilden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine von verschiedenen Konfigurationen für Modifikationsbeispiele der Anzeigeeinrichtung 40 verwendet werden. Beispielsweise können, wie in 12C bis 12E dargestellt, ein erster Treiberschaltungsabschnitt 43L und ein erster Treiberschaltungsabschnitt 43R derart angeordnet werden, dass sie über den Anzeigeabschnitt 42 einander zugewandt sind.
Eine in 12C dargestellte Anzeigeeinrichtung 40B umfasst m Leitungen 45L, deren Potentiale durch die Schaltung gesteuert werden, die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43L enthalten ist, und m Leitungen 45R, deren Potentiale durch die Schaltung gesteuert werden, die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43R enthalten ist. Die Potentiale einer Leitung 45L und einer Leitung 45R werden n Pixeln 41 zugeführt, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind.
In dem Fall, in dem beispielsweise die Halbleitervorrichtung 20A als Pixel 41 verwendet wird, kann eine Leitung 45L den Leitungen GLa und GLb entsprechen, und eine Leitung 45R kann der Leitung GLc entsprechen. In diesem Fall weist beispielsweise die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43L enthaltene Schaltung eine Funktion auf, die den Leitungen GLa und GLb zugeführten Potentiale auszugeben, und die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43R enthaltene Schaltung weist eine Funktion auf, das der Leitung GLc zugeführte Potential auszugeben.
Eine in 12D dargestellte Anzeigeeinrichtung 40C umfasst m Leitungen 45, deren Potentiale sowohl durch die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43L enthaltene Schaltung als auch durch die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43R enthaltene Schaltung gesteuert werden. Das Potential einer Leitung 45 wird n Pixeln 41 zugeführt, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind. Eine derartige Konfiguration verringert wesentliche Belastungen für die Leitung (parasitäre Kapazität und parasitären Widerstand) auf ein Viertel der Belastung für die Leitung der in 12B dargestellten Anzeigeeinrichtung 40. Dementsprechend kann die Anzeigeeinrichtung beispielsweise eine höhere Geschwindigkeit, eine höhere Auflösung und eine höhere Definition, einen schmaleren Rahmen und einen größeren Bildschirm erzielen.
Eine in 12E dargestellte Anzeigeeinrichtung 40D umfasst m/2 Leitungen 45L, deren Potentiale durch die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43L enthaltene Schaltung gesteuert werden, und m/2 Leitungen 45R, deren Potentiale durch die in dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43R enthaltene Schaltung gesteuert werden. Das Potential einer Leitung 45L wird n Pixeln 41 zugeführt, die in ungeradzahligen Zeilen in der Zeilenrichtung angeordnet sind. Das Potential einer Leitung 45R wird n Pixeln 41 zugeführt, die in geradzahligen Zeilen in der Zeilenrichtung angeordnet sind. Eine derartige Konfiguration kann beispielsweise die Anzahl von Stufen des Schieberegisters halbieren. Daher kann die Anzeigeeinrichtung beispielsweise eine höhere Geschwindigkeit, eine höhere Auflösung und eine höhere Definition, einen schmaleren Rahmen und einen größeren Bildschirm erzielen.
Obwohl nicht dargestellt, können beispielsweise zwei zweite Treiberschaltungsabschnitte 44 derart angeordnet werden, dass sie über den Anzeigeabschnitt 42 einander zugewandt sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 40 nicht nur eine der vorstehend beschriebenen verschiedenen Konfigurationen, sondern auch einen Sensorabschnitt umfassen, der derart bereitgestellt wird, um sich in einer Draufsicht mit dem Anzeigeabschnitt 42 zu überlappen. Der Sensorabschnitt kann beispielsweise als Berührungssensor, Beinahe-Berührungssensor oder Fingerabdrucksensor dienen. Ein derartiger Sensor kann beispielsweise ein kapazitiver Berührungssensor oder ein optischer Berührungssensor sein.
Bei der Anzeigeeinrichtung 40, die mit dem Sensorabschnitt bereitgestellt ist, kann der erste Treiberschaltungsabschnitt 43 (oder die ersten Treiberschaltungsabschnitte 43L und 43R) beispielsweise eine Schaltung mit einer Funktion zum Betreiben des Sensorabschnitts umfassen. Der zweite Treiberschaltungsabschnitt 44 kann beispielsweise eine Schaltung mit einer Funktion zum Ausgeben eines Signals, das von dem Sensorabschnitt erkannt wird, an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie vorstehend beschrieben, eine von verschiedenen Konfigurationen für die Anzeigeeinrichtung verwendet werden, bei der die Halbleitervorrichtung 20A verwendet wird. Spezifische Konfigurationsbeispiele der Bestandsschaltung, die für eine peripheren Treiberschaltung (z. B. den Gate-Treiber und den Source-Treiber) in der Anzeigeeinrichtung verwendet werden kann, werden nachstehend beschrieben.
<Antriebsbeispiel der Anzeigeeinrichtung>
Als Nächstes wird eine Arbeitsweise der Anzeigeeinrichtung 40 beschrieben.
13 ist ein Zeitdiagramm, das ein Antriebsbeispiel der Anzeigeeinrichtung 40 zeigt, bei der die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung 20A als Pixel 41 verwendet wird.
Bei der Anzeigeeinrichtung sind die Halbleitervorrichtungen 20A in m Zeilen elektrisch mit einer Leitung DL verbunden. In dem Fall, in dem die Anzeigeeinrichtung beispielsweise in einer Frameperiode betrieben wird, werden die Halbleitervorrichtungen 20A in m Zeilen mindestens der Reihe nach sequentiell ausgewählt, und die ausgewählte Halbleitervorrichtung 20A wird dem V_th-Korrekturvorgang, dem Datenschreibvorgang und dem Lichtemissionsvorgang, die vorstehend beschrieben worden sind, unterzogen. Bei der Anzeigeeinrichtung ermöglicht ein derartiger Vorgang in einem Frame eine Bildanzeige. Wenn die Frames sukzessiv ausgeführt werden, wird eine Anzeige eines bewegten Bildes durchgeführt.
In der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise wird die Halbleitervorrichtung 20A in der u-ten Zeile in einigen Fällen als Halbleitervorrichtung 20A_u bezeichnet (u ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich m). Die Transistoren M1 bis M6, die in der Halbleitervorrichtung 20A_u enthalten sind, werden in einigen Fällen jeweils als Transistoren M1_u bis M6_u bezeichnet. Der Kondensator C1 und der Kondensator C2, die in der Halbleitervorrichtung 20A_u enthalten sind, werden in einigen Fällen als Kondensator C1_u bzw. Kondensator C2_u bezeichnet. Die Leitung GLa, die Leitung GLb und die Leitung GLc, die elektrisch mit der Halbleitervorrichtung 20A_u verbunden sind, werden in einigen Fällen als Leitung GLa_u, Leitung GLb_u bzw. Leitung GLc_u bezeichnet. Die Knoten ND1 bis ND3, die in der Halbleitervorrichtung 20A_u enthalten sind, werden jeweils in einigen Fällen als Knoten ND1_u bis ND3_u bezeichnet. Das Licht emittierende Element 32, das in der Halbleitervorrichtung 20A_u enthalten ist, wird in einigen Fällen als Licht emittierendes Element 32_u bezeichnet. Das Datenpotential Vdata, das der Halbleitervorrichtung 20A_u zugeführt wird, wird in einigen Fällen als Datenpotential Vdata_u bezeichnet. Die Korrekturspannung Vb, bei der die Schwellenspannung des Transistors M2_u als 0 V angesehen werden kann, wird in einigen Fällen als Korrekturspannung Vb_u bezeichnet.
In 13 bezeichnen „F11“, „F12_1“ und „F12_2“ Frames. Daher werden der Vorgang in Frame F11, der Vorgang in Frame F12_1 und der Vorgang in Frame F12_2 in dieser Reihenfolge durchgeführt. Zudem stellen „1“, „2“ und „m“ für jedes Frame Perioden (auch als Zeilenauswahlperioden oder horizontale Perioden bezeichnet) dar, in denen die Halbleitervorrichtung 20A_1, die Halbleitervorrichtung 20A_2 bzw. die Halbleitervorrichtung 20A_m ausgewählt werden. Es sei angemerkt, dass 13 die Arbeitsweisen der Halbleitervorrichtungen 20A_3 bis 20A_m-1 nicht zeigt.
In der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise sind in einem Anfangszustand die Potentiale der Leitungen GLa_1 bis GLa_m jeweils das Potential L, die Potentiale der Leitungen GLb_1 bis GLb_m sind jeweils das Potential L, und die Potentiale der Leitungen GLc_1 bis GLc_m sind jeweils das Potential H.
In dem Frame F11 werden die Halbleitervorrichtungen 20A in m Zeilen sequentiell zeilenweise ausgewählt, und die ausgewählte Halbleitervorrichtung 20A wird dem V_th-Korrekturvorgang, dem Datenschreibvorgang und dem Lichtemissionsvorgang unterzogen. In dieser Beschreibung und dergleichen wird das Frame, in dem diese Vorgänge durchgeführt werden, als „Frame mit Korrektur“ bezeichnet.
In dem Frame mit Korrektur wird zuerst der Leitung GLb_1 das Potential H zugeführt (entsprechend der Periode T11 in 2). Als Nächstes wird der Leitung GLc_1 das Potential L zugeführt, wodurch die Korrekturspannung Vb_1 zur Korrektur der Schwellenspannung des Transistors M2_1 erhalten wird (entsprechend der Periode T12 in 2). Als Nächstes wird der Leitung GLb_1 das Potential L zugeführt, wodurch die Korrekturspannung Vb_1 in dem Kondensator C2_1 gehalten wird (entsprechend der Periode T13 in 2). Als Nächstes wird der Leitung GLa_1 das Potential H zugeführt, wodurch das Datenpotential Vdata_1 in den Transistor M2_1 geschrieben wird (entsprechend der Periode T14 in 2). Dann wird der Leitung GLa_1 das Potential L zugeführt, und der Leitung GLc_1 wird das Potential H zugeführt, wodurch das Licht emittierende Element 32_1 Licht mit einer Emissionsintensität emittiert, die dem Datenpotential Vdata_1 entspricht (entsprechend den Perioden T15 und T16 in 2).
Hier wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der Leitung GLb_1 das Potential L zugeführt wird, der Leitung GLb_2 das Potential H zugeführt (entsprechend der Periode T11 in 2). Als Nächstes wird der Leitung GLc_2 das Potential L zugeführt, wodurch die Korrekturspannung Vb_2 zur Korrektur der Schwellenspannung des Transistors M2_2 erhalten wird (entsprechend der Periode T12 in 2). Als Nächstes wird der Leitung GLb_2 das Potential L zugeführt, wodurch die Korrekturspannung Vb_2 in dem Kondensator C2_2 gehalten wird (entsprechend der Periode T13 in 2). Als Nächstes wird dann, nachdem der Leitung GLa_1 das Potential L zugeführt worden ist, der Leitung GLa_2 das Potential H zugeführt, wodurch das Datenpotential Vdata_2 in den Transistor M2_2 geschrieben wird (entsprechend der Periode T14 in 2). Dann wird der Leitung GLa_2 das Potential L zugeführt, und der Leitung GLc_2 wird das Potential H zugeführt, wodurch das Licht emittierende Element 32_2 Licht mit einer Emissionsintensität emittiert, die dem Datenpotential Vdata_2 entspricht (entsprechend den Perioden T15 und T16 in 2).
Indem derartige Vorgänge für m Zeilen wiederholt werden, werden die Korrekturspannungen Vb_1 bis Vb_m zur Korrektur der Schwellenspannungen der Transistoren M2_1 bis M2_m jeweils in Kondensatoren C2_1 bis C2_m gehalten, und die Licht emittierenden Elemente 32_1 bis 32_m emittieren Licht mit einer Emissionsintensität, die jeweils auf den Datenpotentialen Vdata_1 bis Vdata_m basiert.
In Frames F12_1 und F12_2 werden die Halbleitervorrichtungen 20A in m Zeilen sequentiell zeilenweise ausgewählt, und die ausgewählte Halbleitervorrichtung 20A wird dem Datenschreibvorgang und dem Lichtemissionsvorgang unterzogen. In dieser Beschreibung und dergleichen wird das Frame, in dem diese Vorgänge durchgeführt werden, als „Frame ohne Korrektur“ bezeichnet.
In dem Frame ohne Korrektur wird kein V_th-Korrekturvorgang durchgeführt. Daher werden die Potentiale der Leitungen GLb_1 bis GLb_m jeweils als Potential L gehalten. Dementsprechend werden die Korrekturspannungen Vb_1 bis Vb_m zur Korrektur der Schwellenspannungen der Transistoren M2_1 bis M2_m jeweils in den Kondensatoren C2_1 bis C2_m gehalten. Mit anderen Worten: Der Zustand, in dem eine Korrektur derart durchgeführt wird, dass die Schwellenspannungen der Transistoren M2_1 bis M2_m jeweils zu 0 V werden, wird aufrechterhalten.
Dementsprechend ist der Vorgang in dem Frame ohne Korrektur ähnlich demjenigen in dem Frame mit Korrektur, mit der Ausnahme, dass die Potentiale der Leitungen GLb_1 bis GLb_m jeweils als Potential L gehalten werden.
In dem in 13 gezeigten Antriebsbeispiel werden Frame F11 als Frame mit Korrektur, Frame F12_1 als Frame ohne Korrektur und Frame F12_2 als Frame ohne Korrektur in dieser Reihenfolge nach dem Starten der Anzeigeeinrichtung ausgeführt. Obwohl nicht dargestellt, kann/können ein oder mehrere Frames ohne Korrekturen nach dem Frame F12_2 ausgeführt werden.
Das Frame mit Korrektur kann nach Bedarf ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Frame mit Korrektur zu jeder gegebenen Zeit ausgeführt werden. Die gegebene Zeit ist beispielsweise 0,1 Sekunden oder länger (d. h. 10 Hz oder niedrig), bevorzugt 1 Sekunde oder länger (d. h. 1 Hz oder niedrig), bevorzugter 10 Sekunden oder länger (d. h. 0,1 Hz oder niedrig), noch bevorzugter 100 Sekunden oder länger (d. h. 0,01 Hz oder niedrig). Beispielsweise sind 10 Minuten oder länger, 1 Stunde oder länger, oder 1 Tag oder länger möglich. Beispielsweise kann das Frame mit Korrektur mit einer gegebenen Anzahl ausgeführt werden. Die gegebene Anzahl ist beispielsweise doppelt oder mehr, bevorzugt 10-mal oder mehr, bevorzugter 60-mal oder mehr, noch bevorzugter 600-mal oder mehr.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung des OS-Transistors, der sich durch einen sehr niedrigen Sperrstrom auszeichnet, bei der Anzeigeeinrichtung 40, dass der Zustand der Korrektur durch das Frame mit Korrektur für einen langen Zeitraum aufrechterhalten wird, selbst wenn, wie vorstehend beschrieben, die Frames ohne Korrektur wiederholt durchgeführt werden. Dementsprechend kann die Ausführungsfrequenz des Frames mit Korrektur niedriger sein als diejenige des Frames ohne Korrektur.
Mit anderen Worten: Die Frequenz des V_th-Korrekturvorgangs kann niedriger sein als diejenige des Datenschreibvorgangs in der Halbleitervorrichtung 20A. Man kann auch sagen, dass die Frequenz der Einschaltung der Transistoren M3 und M4 niedriger sein kann als diejenige der Einschaltung der Transistoren M1 und M6. Man kann auch sagen, dass die Frequenz der Zufuhr des Potentials H zu der Leitung GLb niedriger sein kann als diejenige der Zufuhr des Potentials H zu dem Leitung GLa.
Daher kann bei der Anzeigeeinrichtung 40 das Frame ohne Korrektur mit einer erhöhten Frequenz ausgeführt werden, um die Periode zu verlängern, während deren das Potential, das der Leitung GLb zugeführt wird, als Potential L gehalten wird. Daher kann der Stromverbrauch der peripheren Treiberschaltung verringert werden. Demzufolge kann der Stromverbrauch der Anzeigeeinrichtung verringert werden.
Da sich beispielsweise die Periode, während deren das der Leitung GLb zugeführte Potential als Potential L gehalten wird, verlängert werden kann, ist es möglich, den Einfluss des Rauschens auf den Sensorabschnitt, der, wie vorstehend beschrieben, derart bereitgestellt wird, dass er sich mit dem Anzeigeabschnitt 42 überlappt, zu verringern.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das vorstehend erwähnte Betriebsbeispiel der Anzeigeeinrichtung beschränkt.
14 ist ein Zeitdiagramm, das ein Modifikationsbeispiel des Frames mit Korrektur zeigt, in dem Frame F11 in 13 durch Frame F21 ersetzt wird. In Frame F21 werden die Potentiale der Leitungen GLa_1 bis GLa_m jeweils als Potential L gehalten. Mit anderen Worten: Der Datenschreibvorgang und der Lichtemissionsvorgang werden nicht durchgeführt, und nur der V_th-Korrekturvorgang wird durchgeführt. In Frame F21 werden V_th-Korrekturvorgänge für m Zeilen zu dem gleichen Zeitpunkt durchgeführt. Frame F21 wird beispielsweise nach dem Starten der Anzeigeeinrichtung ausgeführt.
15 ist ein Zeitdiagramm, das ein Modifikationsbeispiel des Frames ohne Korrektur zeigt. Frame F22_1 und Frame F22_2 in 15 ersetzen Frame F12_1 bzw. Frame F12_2 in 13. In jedem der Frames F12_1 und F12_2 werden die Potentiale der Leitungen GLc_1 bis GLc_m jeweils als Potential H gehalten. Daher kann der Stromverbrauch der peripheren Treiberschaltung verringert werden. Demzufolge kann der Stromverbrauch der Anzeigeeinrichtung verringert werden.
<Konfigurationsbeispiele der peripheren Treiberschaltung>
Als Nächstes werden Konfigurationsbeispiele der Bestandsschaltungen beschrieben, die für die periphere Treiberschaltung, die in der Anzeigeeinrichtung 40 enthalten ist, verwendet werden können.
[Schieberegister]
16A bis 16E und 17A bis 17E sind Schaltpläne, die Konfigurationsbeispiele der Halbleitervorrichtungen zeigen, die für die periphere Treiberschaltung verwendet werden können. Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise als Teil des Gate-Treibers oder als Teil eines Schieberegisters verwendet werden.
Eine in 16A dargestellte Halbleitervorrichtung 70A umfasst m Registerabschnitte 71 und m Pufferabschnitte 72. Die Halbleitervorrichtung 70A ist elektrisch mit m Leitungen GLa und m Leitungen GLb verbunden. Die m Registerabschnitte 71 sind über m Leitungen SR elektrisch miteinander verbunden. 16A stellt Registerabschnitte 71_u bis 71_u+2, Pufferabschnitte 72_u bis 72_u+2, Leitungen SR_u-1 bis SR_u+4, Leitungen GLa_u bis GLa_u+2 und Leitungen GLb_u bis GLb_u+2 dar, welche Komponenten der Halbleitervorrichtung 70A sind. Es sei angemerkt, dass in der vorstehend beschriebenen Anzeigeeinrichtung 40 m eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2 ist und der Anzahl m von Zeilen der in einer Matrix angeordneten Pixel 41 entspricht. Außerdem ist u eine ganze Zahl von größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich m.
16B ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel des Registerabschnitts 71 und des Pufferabschnitts 72 darstellt. 16C stellt einen Schaltungsblock dar, der dem Registerabschnitt 71 und dem Pufferabschnitt 72 entspricht. Der Registerabschnitt 71 kann als jeder von Registerabschnitten 71_1 bis 71_m verwendet werden. Der Pufferabschnitt 72 kann als jeder von Pufferabschnitten 72_1 bis 72_m verwendet werden. Daher ist beispielsweise in dem Registerabschnitt 71_u eine Leitung IN21 elektrisch mit einer Leitung SR_u-1 verbunden, eine Leitung IN22 ist elektrisch mit einer Leitung SR_u+2 verbunden, und eine Leitung OUT21 ist elektrisch mit einer Leitung SR_u verbunden. Beispielsweise ist in dem Pufferabschnitt 72_u eine Leitung OUT31 elektrisch mit einer Leitung GLa_u verbunden, und eine Leitung OUT32 ist elektrisch mit einer Leitung GLb_u verbunden. Es sei angemerkt, dass die Leitungen IN21, IN31, IN32, VLD und VLS in 16A und 16C nicht dargestellt sind. Das Gleiche gilt für den Registerabschnitt 71_1 bis einen Registerabschnitt 71_u-1 und Registerabschnitte 71_u+1 bis 71_m. Das Gleiche gilt für den Pufferabschnitt 72_1 bis einen Pufferabschnitt 72_u-1 und Pufferabschnitte 72_u+1 bis 72_m.
Insbesondere ist in der Halbleitervorrichtung 70A die Leitung OUT21 in dem Registerabschnitt 71_u-1 über die Leitung SR_u-1 elektrisch mit der Leitung IN21 in dem Registerabschnitt 71_u verbunden, und die Leitung OUT21 in dem Registerabschnitt 71_u ist über die Leitung SR_u elektrisch mit der Leitung IN21 in dem Registerabschnitt 71_u+1 verbunden. Bei einer derartigen Konfiguration werden die Registerabschnitte 71_1 bis 71_m sequentiell ausgewählt, und ein gewünschtes Potential kann jeder der Leitungen GLa_u und GLb_u in dem Pufferabschnitt 72_u zugeführt werden, der elektrisch mit dem ausgewählten Registerabschnitt 71_u verbunden ist. Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 70A jeder der Leitungen GLa_u und GLb_u in dem Pufferabschnitt 72_u, der elektrisch mit dem nicht ausgewählten Registerabschnitt 71_u verbunden ist, das Potential der Leitung VLS zugeführt wird.
Der in 16B dargestellte Registerabschnitt 71 umfasst einen Transistor M21, einen Transistor M22, einen Transistor M23, einen Transistor M24, einen Transistor M25 und einen Transistor M26. Der Transistor M21 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLD und einer Leitung NL21 gemäß dem Potential der Leitung IN21 auf. Der Transistor M22 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLD und einer Leitung NL22 gemäß dem Potential der Leitung IN22 auf. Der Transistor M23 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung NL21 gemäß dem Potential der Leitung NL22 auf. Der Transistor M24 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung NL22 gemäß dem Potential einer Leitung IN21 auf. Der Transistor M25 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung IN23 und der Leitung OUT21 gemäß dem Potential der Leitung NL21 auf. Der Transistor M26 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung OUT21 gemäß dem Potential der Leitung NL22 auf.
Der in 16B dargestellte Pufferabschnitt 72 umfasst einen Transistor M31, einen Transistor M32, einen Transistor M33 und einen Transistor M34. Der Transistor M31 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung IN31 und der Leitung OUT31 gemäß dem Potential der Leitung NL21 auf. Der Transistor M32 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung IN32 und der Leitung OUT32 gemäß dem Potential der Leitung NL21 auf. Der Transistor M33 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung OUT31 gemäß dem Potential der Leitung NL22 auf. Der Transistor M34 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung OUT32 gemäß dem Potential der Leitung NL22 auf.
16D ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Registerabschnitts 71 und des Pufferabschnitts 72 zeigt, die in 16B dargestellt werden.
In der folgenden Beschreibung des Betriebs wird der Leitung VLD das Potential H zugeführt, und das Potential L wird der Leitung VLS zugeführt. Das Potential H oder das Potential L wird jeder der Leitungen IN21, IN22, IN23, IN31 und IN32 zugeführt.
Das Zeitdiagramm in 16D zeigt die Potentiale (H und L), die in den Betriebsperioden (Perioden T71 bis T73) den Leitungen IN21, IN22, IN23, IN31 und IN32 zugeführt werden. Außerdem werden Änderungen der Potentiale der Leitungen NL21, NL22, OUT21, OUT31 und OUT32 gezeigt.
In Periode T71 wird den Leitungen IN21 und IN22 das Potential L zugeführt. Das Potential der Leitung NL22 ist das Potential H. Dementsprechend wird der Leitung NL21 das Potential L zugeführt. Daher sind die Transistoren M25, M31 und M32 jeweils ausgeschaltet (in einen nichtleitenden Zustand versetzt), und die Transistoren M26, M33 und M34 sind jeweils eingeschaltet (in einen leitenden Zustand versetzt). Dementsprechend wird jeder der Leitungen OUT21, OUT31 und OUT32 das Potential L unabhängig von dem Potential (H oder L) jeder der Leitungen IN23, IN31 und IN32 zugeführt. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung der Arbeitweise, sofern nicht anders festgelegt, die Potentiale der Leitungen in der unmittelbar vorhergehenden Periode gehalten werden.
In Periode T72 wird der Leitung IN21 das Potential H zugeführt, und dementsprechend wird das Potential der Leitung NL22 auf das Potential L geändert und das Potential der Leitung NL21 wird auf das Potential H geändert. Daher werden die Transistoren M25, M31 und M32 eingeschaltet, und die Transistoren M26, M33 und M34 werden ausgeschaltet. Dementsprechend werden die Potentiale (H oder L) der Leitungen IN23, IN31 und IN32 den Leitungen OUT21, OUT31 und OUT32 über die Transistoren M25, M31 bzw. M32 zugeführt. Danach werden selbst dann, wenn das Potential L der Leitung IN21 zugeführt wird, die Potentiale der Leitungen NL22 und NL21 aufrechterhalten.
In Periode T73 wird der Leitung IN22 das Potential H zugeführt, und dementsprechend wird das Potential der Leitung NL22 auf das Potential H geändert und das Potential der Leitung NL21 wird auf das Potential L geändert. Daher werden die Transistoren M25, M31 und M32 ausgeschaltet, und die Transistoren M26, M33 und M34 werden eingeschaltet. Dementsprechend wird jeder der Leitungen OUT21, OUT31 und OUT32 das Potential L unabhängig von dem Potential (H oder L) jeder der Leitungen IN23, IN31 und IN32 zugeführt. Danach werden selbst dann, wenn das Potential L der Leitung IN22 zugeführt wird, die Potentiale der Leitungen NL22 und NL21 aufrechterhalten.
16E ist ein Schaltplan, der ein Modifikationsbeispiel des Registerabschnitts 71 und des Pufferabschnitts 72 darstellt. Ein Registerabschnitt 71a und ein Pufferabschnitt 72a, die in 16E dargestellt werden, unterscheiden sich von dem Registerabschnitt 71 und dem Pufferabschnitt 72 dadurch, dass sie Bootstrap-Schaltungen umfassen. Insbesondere umfasst der Registerabschnitt 71a zusätzlich zu dem Registerabschnitt 71 einen Transistor M27 und einen Kondensator C21, während der Pufferabschnitt 72a zusätzlich zu dem Pufferabschnitt 72 einen Transistor M35, einen Transistor M36, einen Kondensator C31 und einen Kondensator C32 umfasst. Es sei angemerkt, dass die Kondensatoren C21, C31 und C32 in einigen Fällen als Bootstrap-Kondensatoren bezeichnet werden.
Ein Gate des Transistors M27 ist elektrisch mit der Leitung VLD verbunden. Ein Gate des Transistors M25 ist elektrisch mit der Leitung NL21 über eine Source und einen Drain des Transistors M27 verbunden. Das Gate des Transistors M25 ist auch elektrisch mit der Leitung OUT21 über den Kondensator C21 verbunden.
Ein Gate des Transistors M35 ist elektrisch mit der Leitung VLD verbunden. Ein Gate des Transistors M31 ist elektrisch mit der Leitung NL21 über eine Source und einen Drain des Transistors M35 verbunden. Das Gate des Transistors M31 ist auch elektrisch mit der Leitung OUT31 über den Kondensator C31 verbunden.
Ein Gate des Transistors M36 ist elektrisch mit der Leitung VLD verbunden. Ein Gate des Transistors M32 ist elektrisch mit der Leitung NL21 über eine Source und einen Drain des Transistors M36 verbunden. Das Gate des Transistors M32 ist auch elektrisch mit der Leitung OUT32 über den Kondensator C32 verbunden.
In dem Registerabschnitt 71 verursacht eine Übertragung des Potentials H von der Leitung IN23 auf die Leitung OUT21 eine Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung in dem Transistor M25. Somit kann durch Verwendung der Bootstrap-Schaltung wie bei dem Registerabschnitt 71a eine kapazitive Kopplung zwischen den Bootstrap-Kondensatoren den Durchlasszustand in dem Transistor M25 aufrechterhalten. Auf diese Weise kann das Potential H auf die Leitung OUT21 übertragen werden, ohne dass die Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung verursacht wird.
In ähnlicher Weise verursacht in dem Pufferabschnitt 72 die Übertragung des Potentials H von der Leitung IN31 auf die Leitung OUT31 eine Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung in dem Transistor M31, und die Übertragung des Potentials H von der Leitung IN32 auf die Leitung OUT32 verursacht eine Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung in dem Transistor M32. Somit kann durch Verwendung der Bootstrap-Schaltung wie bei dem Pufferabschnitt 72a eine kapazitive Kopplung zwischen den Bootstrap-Kondensatoren den Durchlasszustand bei jedem der Transistoren M31 und M32 aufrechterhalten. Auf diese Weise kann das Potential H auf jede der Leitungen OUT31 und OUT32 übertragen werden, ohne dass die Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung verursacht wird.
Eine in 17A dargestellte Halbleitervorrichtung 70B umfasst m Registerabschnitte 71 und m Pufferinverterabschnitte 73. Die Halbleitervorrichtung 70B ist elektrisch mit m Leitungen GLc und m Leitungen SR verbunden. Die m Registerabschnitte 71 sind über m Leitungen SR elektrisch miteinander verbunden. 17A stellt die Registerabschnitte 71_u bis 71_u+2, einen Inverterabschnitt 73_u bis 73_u+2, die Leitungen SR_u-1 bis SR_u+4 und Leitungen GLc_u bis GLc_u+2 dar, welche Komponenten der Halbleitervorrichtung 70B sind.
17B ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel des Inverterabschnitts 73 darstellt. 17C ist ein Schaltungsblock, der dem Inverterabschnitt 73 entspricht. Der Inverterabschnitt 73 kann als jeder von Inverterabschnitten 73_1 bis 73_m verwendet werden. Daher ist beispielsweise in dem Inverterabschnitt 73_u eine Leitung IN41 elektrisch mit der Leitung SR_u verbunden, eine Leitung IN42 ist elektrisch mit der Leitung SR_u+2 verbunden, und eine Leitung OUT41 ist elektrisch mit der Leitung GLc_u verbunden. Es sei angemerkt, dass in 17A und 17C die Leitungen VLD und VLS nicht dargestellt werden. Das Gleiche gilt für den Inverterabschnitt 73_1 bis einen Inverterabschnitt 73_u-1 und einen Inverterabschnitt 73_u+1 bis den Inverterabschnitt 73_m.
Daher können bei der Halbleitervorrichtung 70B, wie bei der Halbleitervorrichtung 70A, die Registerabschnitte 71_1 bis 71_m sequentiell ausgewählt werden, und der Leitung GLc_u in dem Inverterabschnitt 73_u, der elektrisch mit dem ausgewählten Registerabschnitt 71_u verbunden ist, kann ein gewünschtes Potential zugeführt werden. Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 70B der Leitung GLc_u in dem Inverterabschnitt 73_u, der elektrisch mit dem nicht ausgewählten Registerabschnitt 71_u verbunden ist, das Potential der Leitung VLD zugeführt wird.
Der in 17B dargestellte Inverterabschnitt 73 umfasst einen Transistor M41, einen Transistor M42, einen Transistor M43 und einen Transistor M44. Der Transistor M41 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLD und der Leitung NL41 gemäß dem Potential der Leitung IN42 auf. Der Transistor M42 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung NL41 gemäß dem Potential der Leitung IN41 auf. Der Transistor M43 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLD und der Leitung OUT41 gemäß dem Potential der Leitung NL41 auf. Der Transistor M44 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung VLS und der Leitung OUT41 gemäß dem Potential der Leitung IN41 auf.
17D ist ein Zeitdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des in 17B dargestellten Inverterabschnitts 73 zeigt.
In der folgenden Beschreibung des Betriebs wird der Leitung VLD das Potential H zugeführt, und der Leitung VLS wird das Potential L zugeführt. Das Potential H oder das Potential L wird jeder der Leitungen IN41 und IN42 zugeführt.
Das Zeitdiagramm in 17D zeigt die Potentiale (H und L), die den Leitungen IN41 und IN42 in den Betriebsperioden (Perioden T74 bis T76) zugeführt werden. Außerdem werden Änderungen der Potentiale der Leitungen NL41 und OUT41 gezeigt.
In der Periode T74 wird das Potential L den Leitungen IN41 und IN42 zugeführt. Das Potential der Leitung NL41 ist das Potential H. Folglich befindet sich der Transistor M43 in einem Durchlasszustand (einem leitenden Zustand) und der Transistor M44 befindet sich in einem Sperrzustand (einem nichtleitenden Zustand). Dies ermöglicht, dass der Leitung OUT41 das Potential H zugeführt wird. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung des Betriebs, sofern nicht anders festgelegt, die Potentiale der Leitungen in der unmittelbar vorhergehenden Periode gehalten werden.
In Periode T75 wird der Leitung IN41 das Potential H zugeführt, und dementsprechend wird das Potential der Leitung NL41 auf das Potential L geändert. Dann wird der Transistor M43 ausgeschaltet, und der Transistor M44 wird eingeschaltet. Dies ermöglicht, dass der Leitung OUT41 das Potential L zugeführt wird. Danach wird der Leitung IN41 das Potential L zugeführt, um den Transistor M44 auszuschalten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Potentiale der Leitungen NL41 und OUT41 gehalten.
In einer Periode T76 wird der Leitung IN42 das Potential H zugeführt, und dementsprechend wird das Potential der Leitung NL41 auf das Potential H geändert. Folglich wird der Transistor M43 eingeschaltet. Dies ermöglicht, dass der Leitung OUT41 das Potential H zugeführt wird. Danach werden die Potentiale der Leitungen NL41 und OUT41 aufrechterhalten, selbst wenn der Leitung IN42 das Potential L zugeführt wird.
17E ist ein Schaltplan, der ein Modifikationsbeispiel des Inverterabschnitts 73 darstellt. Ein in 17E dargestellter Inverterabschnitt 73a unterscheidet sich von dem Inverterabschnitt 73 dadurch, dass er eine Bootstrap-Schaltung umfasst. Insbesondere umfasst der Inverterabschnitt 73a zusätzlich zu dem Inverterabschnitt 73 einen Transistor M45 und einen Kondensator C41. Es sei angemerkt, dass der Kondensator C41 in einigen Fällen als Bootstrap-Kondensator bezeichnet wird.
Ein Gate des Transistors M45 ist elektrisch mit der Leitung VLD verbunden. Ein Gate des Transistors M43 ist elektrisch mit der Leitung NL41 über eine Source und einen Drain des Transistors M45 verbunden. Das Gate des Transistors M43 ist auch elektrisch mit der Leitung OUT41 über den Kondensator C41 verbunden.
In dem Inverterabschnitt 73 verursacht die Übertragung des Potentials H von der Leitung VLD auf die Leitung OUT41 eine Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung in dem Transistor M43. Somit kann durch Verwendung der Bootstrap-Schaltung wie bei dem Inverterabschnitt 73a eine kapazitive Kopplung zwischen den Bootstrap-Kondensatoren den Durchlasszustand in dem Transistor M43 aufrechterhalten. Auf diese Weise kann das Potential H auf die Leitung OUT41 übertragen werden, ohne dass die Potentialabnahme in Abhängigkeit von der Schwellenspannung verursacht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Halbleitervorrichtungen 70A und 70B in der Anzeigeeinrichtung 40 verwendet werden. Beispielsweise können die Halbleitervorrichtungen 70A und 70B als Teil des Gate-Treibers in der Anzeigeeinrichtung 40 verwendet werden. In diesem Fall entsprechen die Leitungen GLa_1 bis GLa_m den Leitungen GLa in den Pixeln 41, die in den m Zeilen angeordnet sind und bei denen jeweils die Halbleitervorrichtung 20A verwendet werden. In ähnlicher Weise entsprechen die Leitungen GLb_1 bis GLb_m den Leitungen GLb, und die Leitungen GLc_1 bis GLc_m entsprechen den Leitungen GLc.
Der vorstehend beschriebene, in 13, 14 und 15 dargestellte Betrieb kann unter Verwendung der Halbleitervorrichtungen 70A und 70B in der Anzeigeeinrichtung 40 erzielt werden. Insbesondere kann in der Halbleitervorrichtung 70A die Frequenz der Zufuhr des Potentials H zu den Leitungen GLb_1 bis GLb_m niedriger sein als diejenige der Zufuhr des Potentials H zu den Leitungen GLa_1 bis GLa_m. Mit anderen Worten: Die Halbleitervorrichtung 70A weist eine Funktion auf, das Potential H weniger häufig an die Leitungen GLb_1 bis GLb_m auszugeben als das Potential H an die Leitungen GLa_1 bis GLa_m. Folglich kann der Stromverbrauch der Anzeigeeinrichtung verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es keine Beschränkung bezüglich der Strukturen der vorstehend beschriebenen Halbleitervorrichtungen 70A und 70B, und jede Strukturmodifizierung ist möglich, solange der Betrieb der vorstehend beschriebenen Anzeigeeinrichtung erzielt wird.
[Demultiplexer]
18A bis 18C sind Schaltpläne, die ein Konfigurationsbeispiel der Halbleitervorrichtung zeigen, die für die periphere Treiberschaltung verwendet werden kann. Die Halbleitervorrichtung kann beispielsweise als Teil des Source-Treibers oder als Teil eines Demultiplexers verwendet werden.
Eine in 18A dargestellte Halbleitervorrichtung 80 umfasst n/2 Auswahlabschnitt(e) 81. Die Halbleitervorrichtung 80 ist elektrisch mit einer Leitung SMP1, einer Leitung SMP2, n/2 Leitung(en) SL und den n Leitungen DL verbunden. 18 stellt einen Auswahlabschnitt 81_1, einen Auswahlabschnitt 81_2, einen Auswahlabschnitt 81_n/2, die Leitungen SMP1 und SMP2, eine Leitung SL_1, eine Leitung SL_2, eine Leitung SL_n/2, Leitungen DL_1 bis DL_4, eine Leitung DL_n-1 und eine Leitung DL_n dar, welche Komponenten der Halbleitervorrichtung 80 sind. Es sei angemerkt, dass in der vorstehend beschriebenen Anzeigeeinrichtung 40 n eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2 ist und der Anzahl n von Spalten der in einer Matrix angeordneten Pixel 41 entspricht.
18B und 18C sind ein Schaltplan bzw. ein Blockdiagramm, die ein Konfigurationsbeispiel des Auswahlabschnitts 81 darstellen. Der Auswahlabschnitt 81 kann für jeden der Auswahlabschnitte 81_1 bis 81_n/2 verwendet werden. Daher ist beispielsweise in dem Auswahlabschnitt 81_1 eine Leitung IN51 elektrisch mit der Leitung SL_1 verbunden, eine Leitung SW51 ist elektrisch mit der Leitung SMP1 verbunden, eine Leitung SW52 ist elektrisch mit der Leitung SMP2 verbunden, eine Leitung OUT51 ist elektrisch mit der Leitung DL_1 verbunden, und eine Leitung OUT52 ist elektrisch mit der Leitung DL_2 verbunden. Beispielsweise ist in dem Auswahlabschnitt 81_n/2 die Leitung IN51 elektrisch mit der Leitung SL_n/2 verbunden, die Leitung SW51 ist elektrisch mit der Leitung SMP1 verbunden, die Leitung SW52 ist elektrisch mit der Leitung SMP2 verbunden, die Leitung OUT51 ist elektrisch mit der Leitung DL_n-1 verbunden, und die Leitung OUT52 ist elektrisch mit der Leitung DL_n verbunden. Es sei angemerkt, dass das Gleiche für die Auswahlabschnitte 81_2 bis 81_n/2-1 gilt.
Der in 18B dargestellte Auswahlabschnitt 81 umfasst einen Transistor M51 und einen Transistor M52. Der Transistor M51 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung IN51 und der Leitung OUT51 gemäß dem Potential der Leitung SW51 auf. Der Transistor M52 weist eine Funktion zum Herstellen oder Brechen der elektrischen Verbindung zwischen der Leitung IN51 und der Leitung OUT52 gemäß dem Potential der Leitung SW52 auf.
Deshalb weist der Auswahlabschnitt 81 eine Funktion auf, das Potential der Leitung IN51 auf eine der Leitungen OUT51 und OUT52 gemäß den Potentialen der Leitungen SW51 und SW52 zu übertragen. Mit anderen Worten: Der Auswahlabschnitt 81 umfasst einen Eingang (Leitung IN51) und zwei Ausgänge (Leitungen OUT51 und OUT52).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Halbleitervorrichtung 80 in der Anzeigeeinrichtung 40 verwendet werden. Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 80 als Teil des Source-Treibers in der Anzeigeeinrichtung 40 verwendet werden. In diesem Fall entsprechen die Leitungen DL_1 bis DL_n den Leitungen DL in den Pixeln 41, die in den n Spalten angeordnet sind und jeweils die Halbleitervorrichtung 20A umfassen.
Unter Verwendung der Halbleitervorrichtung 80 in der Anzeigeeinrichtung 40 kann eine Source-Treiber-IC mit wenigeren Ausgängen als n, d. h. die Anzahl der Spalten der Pixel 41, verwendet werden. Beispielsweise wird die Source-Treiber-IC mit n/2 Ausgängen für die vorstehend beschriebene Halbleitervorrichtung 80 verwendet. Dies führt beispielsweise zu einer Verringerung der Größe und Kosten der Anzeigeeinrichtung. Man kann sagen, dass es möglich ist, eine Anzeigeeinrichtung zu betreiben, bei der die Anzahl der Spalten der Pixel größer ist als die Anzahl von Ausgängen der Source-Treiber-IC. Folglich kann beispielsweise die Definition der Anzeigeeinrichtung erhöht werden.
Der Auswahlabschnitt 81 in der Halbleitervorrichtung 80 weist hier zwei Ausgänge auf; jedoch kann er drei oder mehr Ausgänge aufweisen. Beispielsweise ermöglicht die Struktur mit drei Ausgängeh, dass eine Source-Treiber-IC mit n/3 Ausgängen verwendet wird.
[Reihenschaltung von Transistoren]
19A bis 19C sind Schaltpläne, die eine Reihenschaltung von Transistoren darstellen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Transistoren, die in der Pixelschaltung und der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, jeweils ein Single-Gate-Transistor mit einem Gate zwischen einer Source und einem Drain oder ein Doppel-Gate-Transistor sein. 19A stellt ein Beispiel für ein Schaltungssymbol eines Doppel-Gate-Transistors TrA dar.
Der Transistor TrA weist eine Struktur auf, bei der ein Transistor Tr1 und ein Transistor Tr2 in Reihe geschaltet sind. In dem Transistor TrA in 19A ist eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors Tr1 elektrisch mit einem Anschluss S verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors Tr1 ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des Transistors Tr2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors Tr2 ist elektrisch mit einem Anschluss D verbunden. In dem Transistor TrA in 19A sind Gates der Transistoren Tr1 und Tr2 elektrisch miteinander verbunden und elektrisch mit einem Anschluss G verbunden.
Der in 19A dargestellte Transistor TrA weist eine Funktion auf, durch Änderung des Potentials des Anschlusses G eine elektrische Verbindung und Trennung zwischen dem Anschluss S und dem Anschluss D umzuschalten. Daher dient der Transistor TrA, der ein Doppel-Gate-Transistor ist, als ein Transistor, der den Transistor Tr1 und den Transistor Tr2 umfasst. Das heißt, dass man sagen kann, dass in 19A eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors TrA elektrisch mit dem Anschluss S verbunden ist, die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors TrA elektrisch mit dem Anschluss D verbunden ist und ein Gate des Transistors TrA elektrisch mit dem Anschluss G verbunden ist.
Die Transistoren, die in der Pixelschaltung und der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, können jeweils ein Tripel-Gate-Transistor sein. 19B stellt ein Beispiel für ein Schaltungssymbol eines Tripel-Gate-Transistors TrB dar.
Der Transistor TrB weist eine Struktur auf, bei der der Transistor Tr1, der Transistor Tr2 und ein Transistor Tr3 in Reihe geschaltet sind. In dem Transistor TrB in 19B ist eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors Tr1 elektrisch mit einem Anschluss S verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors Tr1 ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des Transistors Tr2 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors Tr2 ist elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des Transistors Tr3 verbunden. Die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors Tr3 ist elektrisch mit dem Anschluss D verbunden. In dem Transistor TrB in 19B sind Gates der Transistoren Tr1, Tr2 und Tr3 elektrisch miteinander verbunden und elektrisch mit dem Anschluss G verbunden.
Der in 19B dargestellte Transistor TrB weist eine Funktion auf, durch Änderung des Potentials des Anschlusses G eine elektrische Verbindung und Trennung zwischen dem Anschluss S und dem Anschluss D umzuschalten. Daher dient der Transistor TrB, der ein Tripel-Gate-Transistor ist, als ein Transistor, der die Transistoren Tr1, Tr2 und Tr3 umfasst. Das heißt, dass man sagen kann, dass in 19B eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors TrB elektrisch mit dem Anschluss S verbunden ist, die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors TrB elektrisch mit dem Anschluss D verbunden ist und ein Gate des Transistors TrB elektrisch mit dem Anschluss G verbunden ist.
Die Transistoren, die in der Pixelschaltung und der peripheren Treiberschaltung enthalten sind, können jeweils eine Struktur aufweisen, bei der vier oder mehr Transistoren in Reihe geschaltet sind. Ein in 19C dargestellter Transistor TrC befindet sich in einem Zustand, in dem sechs Transistoren (der Transistor Tr1 bis einen Transistor Tr6) in Reihe geschaltet sind. In dem Transistor TrC in 19C sind Gates der sechs Transistoren elektrisch miteinander verbunden und elektrisch mit dem Anschluss G verbunden.
Der in 19C dargestellte Transistor TrC weist eine Funktion auf, durch Änderung des Potentials des Anschlusses G eine elektrische Verbindung und Trennung zwischen dem Anschluss S und dem Anschluss D umzuschalten. Daher dient der Transistor TrC als ein Transistor, der die Transistoren Tr1 bis Tr6 umfasst. Das heißt, dass man sagen kann, dass in 19C eine/einer von einer Source und einem Drain des Transistors TrC elektrisch mit dem Anschluss S verbunden ist, die/der andere von der Source und dem Drain des Transistors TrC elektrisch mit dem Anschluss D verbunden ist und ein Gate des Transistors TrC elektrisch mit dem Anschluss G verbunden ist.
Ein Transistor, der eine Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Gates umfasst, wie die Transistoren TrA, TrB und TrC, wird in einigen Fällen als „Transistor mit Multi-Gate“ oder „Multi-Gate-Transistor“ bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt die Verwendung eines der Multi-Gate-Transistoren einen Transistor mit einer im Wesentlichen langen Kanallänge. Dies führt zu einem geringeren Sperrstrom und einer höheren Drain-Spannungsfestigkeit (d. h. einer höheren Zuverlässigkeit). Des Weiteren kann ein derartiger Transistor die Eigenschaften, bei denen eine Änderung des Drain-Stroms in Bezug auf die Drain-Spannung in dem Sättigungsbereich klein ist (günstige Sättigung), aufweisen. Die Verwendung eines derartigen Transistors mit vorteilhafter Sättigung kann beispielsweise eine ideale Stromquellenschaltung, eine aktive Last mit einem sehr hohen Widerstand oder dergleichen bieten. Dementsprechend kann beispielsweise eine Differenzschaltung, eine Stromspiegelschaltung oder dergleichen mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein vertikaler OS-Transistor als Transistor verwendet werden, der in einer der vorstehend beschriebenen verschiedenen Bestandsschaltungen enthalten ist. Indem vertikale OS-Transistoren für einige oder alle Transistoren verwendet werden, die in den Bestandsschaltungen enthalten sind, kann die von den Schaltungen eingenommene Fläche verringert werden. Dies führt beispielsweise zu einem schmaleren Rahmen, einer höheren Auflösung und einer höheren Definition der Anzeigeeinrichtung.
Die Halbleitervorrichtung und die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind nicht auf diejenigen beschränkt, die bei dieser Ausführungsform beschrieben werden. Mindestens ein Teil des Strukturbeispiels und des Betriebsbeispiels, die bei dieser Ausführungsform, den entsprechenden Zeichnungen und dergleichen beispielhaft beschrieben werden, kann in geeigneter Kombination mit anderen Strukturbeispielen, anderen Betriebsbeispielen, anderen Zeichnungen, anderen Ausführungsformen und dergleichen, welche in dieser Beschreibung und dergleichen beschrieben werden, implementiert werden.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform wird die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 20A bis 20C, 21A und 21B, 22A bis 22C, 23A und 23B, 24A bis 24C, 25, 26A bis 26C und 27 beschrieben.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung, die einen Transistor und eine erste Isolierschicht umfasst.
Der Transistor umfasst eine erste leitende Schicht, eine zweite leitende Schicht, die einen Bereich umfasst, der sich mit der ersten leitenden Schicht überlappt, wobei eine erste Isolierschicht dazwischen liegt, eine Halbleiterschicht, eine Gate-Isolierschicht und eine Gate-Elektrode. Die zweite leitende Schicht umfasst eine erste Öffung in dem Bereich, der sich mit der ersten leitenden Schicht überlappt. Die erste Isolierschicht umfasst eine zweite Öffnung, die die erste leitende Schicht erreicht, in dem Bereich, der sich mit der ersten Öffnung überlappt. Die Halbleiterschicht ist in Kontakt mit einer Oberseite der ersten leitenden Schicht, einer Seitenfläche der ersten Isolierschicht und einer Seitenfläche der zweiten leitenden Schicht in der ersten und zweiten Öffnung. Eine Gate-Isolierschicht ist über der Halbleiterschicht bereitgestellt, und eine Gate-Elektrode ist über der Gate-Isolierschicht bereitgestellt. Bei diesem Transistor dient die erste leitende Schicht als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die zweite leitende Schicht dient als die andere von ihnen. Bei dem Transistor können die Source-Elektrode, die Halbleiterschicht, die einen Kanalbildungsbereich umfasst, und die Drain-Elektrode miteinander überlappen, und die eingenommene Fläche kann demzufolge verringert werden. Der Bereich der Halbleiterschicht in Kontakt mit der ersten Isolierschicht dient als Kanalbildungsbereich. Folglich kann die Kanallänge des Transistors kürzer als die Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung sein, und der Durchlassstrom des Transistors kann hoch sein.
Die Halbleiterschicht enthält vorzugsweise ein Metalloxid. Für die erste Isolierschicht wird vorzugsweise ein Material verwendet, das Sauerstoff abgibt. Daher kann der Halbleiterschicht Sauerstoff von der ersten Isolierschicht (insbesondere dem Kanalbildungsbereich) zugeführt werden, um Sauerstofffehlstellen (V_O) in der Halbleiterschicht zu verringern.
Bei einem Transistor mit einer kurzen Kanallänge ist die Menge an Sauerstoff, der der Halbleiterschicht von der ersten Isolierschicht zugeführt wird, vorzugsweise so groß wie möglich. Außerdem ist der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der ersten Isolierschicht vorzugsweise hoch. Insbesondere ist der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der ersten Isolierschicht vorzugsweise höher als oder gleich 5 × 10^-12 cm²/s bei 350 °C. Unter solchen Bedingungen diffundiert Sauerstoff mit hoher Geschwindigkeit in die erste Isolierschicht und kann effektiv der Halbleiterschicht zugeführt werden. Dies ermöglicht, dass selbst ein Transistor mit einer kurzen Kanallänge sowohl ausgezeichnete elektrische Eigenschaften als auch hohe Zuverlässigkeit erzielt.
<Strukturbeispiel 1>
Es wird ein Beispiel für eine Struktur einer Halbleitervorrichtung beschrieben, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 20A ist eine Draufsicht (auch als Planansicht bezeichnet) auf eine Halbleitervorrichtung 10. 20B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie A1-A2 in 20A, und 20C ist eine Querschnittsansicht entlang der Strich-Punkt-Linie B1-B2 in 20A. Es sei angemerkt, dass in 20A einige Bestandteile der Halbleitervorrichtung 10 (z. B. eine Isolierschicht) nicht dargestellt sind. Wie in 20A werden einige Komponenten in den Draufsichten auf die nachstehend beschriebene Halbleitervorrichtung nicht dargestellt.
Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst einen Transistor 100, einen Transistor 200, einen Kondensator 150 und eine Isolierschicht 110. Die Transistoren 100 und 200 und der Kondensator 150 werden über einem Substrat 102 bereitgestellt. Der Transistor 100 weist eine Struktur auf, die sich von der Struktur des Transistors 200 unterscheidet. Einige der Ausbildungsschritte der Transistoren 100 und 200 und des Kondensators 150 können gleich sein.
Der Transistor 100 umfasst eine leitende Schicht 104, eine Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 108, eine leitende Schicht 112a und eine leitende Schicht 112b. Bei dem Transistor 100 dient die leitende Schicht 104 als Gate-Elektrode (auch als erste Gate-Elektrode bezeichnet), und ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht (auch als erste Gate-Isolierschicht bezeichnet). Die leitende Schicht 112a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112b dient als die andere. Die Schichten, die den Transistor 100 bilden, können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen.
Die leitende Schicht 112a wird über dem Substrat 102 bereitgestellt, und die Isolierschicht 110 wird über der leitenden Schicht 112a bereitgestellt. Die Isolierschicht 110 kann derart bereitgestellt werden, dass sie eine Oberseite und eine Seitenfläche der leitenden Schicht 112a bedeckt. Die Isolierschicht 110 weist eine Öffnung 141, die die leitende Schicht 112a erreicht, in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt. Man kann sagen, dass die leitende Schicht 112a in der Öffnung 141 freiliegt.
Die leitende Schicht 112b ist über der Isolierschicht 110 positioniert. Die leitende Schicht 112b weist einen Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt, wobei die Isolierschicht 110 dazwischen liegt. Die leitende Schicht 112b weist eine Öffnung 143 in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt. Die Öffnung 143 ist in einem Bereich bereitgestellt, der sich mit der Öffnung 141 überlappt.
Die Halbleiterschicht 108 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnungen 141 und 143 bedeckt. Die Halbleiterschicht 108 umfasst einen Bereich in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b, einer Seitenfläche der Isolierschicht 110 und einer Oberseite der leitenden Schicht 112a. Die Halbleiterschicht 108 ist über die Öffnungen 141 und 143 elektrich mit der leitenden Schicht 112a verbunden. Die Halbleiterschicht 108 weist eine Form entlang den Formen der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b, der Seitenfläche der Isolierschicht 110 und der Oberseite der leitenden Schicht 112a auf. Die leitende Schicht 108 umfasst einen Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt, wobei die leitende Schicht 110 dazwischen liegt. Die Isolierschicht 110 weist einen Bereich auf, der zwischen der leitenden Schicht 112a und der Halbleiterschicht 108 angeordnet ist. Mit anderen Worten: Ein Teil der Halbleiterschicht 108 ist in den Öffnungen 141 und 143 bereitgestellt.
In der Halbleiterschicht 108 dient der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a als einer von einem Source-Bereich und einem Drain-Bereich, und der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b dient als der andere von dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich. In der Halbleiterschicht 108 ist der Kanalbildungsbereich zwischen dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich bereitgestellt.
Die Isolierschicht 106 wird bereitgestellt, um die Öffnungen 141 und 143 zu bedecken. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108, der leitenden Schicht 112b und der Isolierschicht 110 bereitgestellt. Die Isolierschicht 106 kann einen Bereich umfassen, der in Kontakt mit einer Oberseite und einer Seitenfläche der Halbleiterschicht 108, der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b und der Oberseite der Isolierschicht 110 ist. Die Isolierschicht 106 kann eine Form entlang den Formen der Oberseite und der Seitenfläche der Halbleiterschicht 108, der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b und der Oberseite der Isolierschicht 110 aufweisen.
Die leitende Schicht 104 ist über der Isolierschicht 106 bereitgestellt und umfasst einen Bereich in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 106. Die leitende Schicht 104 weist einen Bereich auf, der sich mit der Halbleiterschicht 108 überlappt, wobei die Isolierschicht 106 dazwischen liegt. Die leitende Schicht 104 weist eine Form entlang der Oberseite der Isolierschicht 106 auf.
Der Transistor 100 ist ein sogenannter Top-Gate-Transistor, in dem die Gate-Elektrode oberhalb der Halbleiterschicht 108 bereitgestellt wird. Des Weiteren kann, da eine Unterseite der Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit den leitenden Schichten 112a und 112b ist, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, der Transistor 100 als Top-Gate-Bottom-Contact- (top-gate bottom-contact, TGBC-) Transistor bezeichnet werden. Bei dem Transistor 100 sind die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode auf unterschiedlichen Höhen in Bezug auf die Oberfläche des Substrats 102 als Ausbildungsoberfläche angeordnet, was einen Drain-Strom in vertikaler Richtung (auch als die Höhenrichtung, die Tiefenrichtung in der Draufsicht oder die Richtung senkrecht zu der Ausbildungsoberfläche (der Oberfläche des Substrats 102) bezeichnet) fließen lässt. Mit anderen Worten: Die Kanallängsrichtung des Transistors 100 weist eine vertikale Komponente auf. Daher kann ein Transistor, wie z. B. der Transistor 100 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, als „vertikaler Transistor“, „Transistor mit vertikalem Kanal“, „vertikaler Feldeffekttransistor (VFET)“ oder dergleichen bezeichnet werden.
Die Kanallänge des Transistors 100 hängt von der Dicke der Isolierschicht 110 (insbesondere der Isolierschicht 110b) ab, die zwischen den leitenden Schichten 112a und 112b bereitgestellt ist. Dementsprechend kann ein Transistor mit einer Kanallänge, die kleiner ist als die Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung, mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Des Weiteren werden Schwankungen der Eigenschaften unter den Transistoren 100 auch verringert. Dementsprechend kann der Betrieb der Halbleitervorrichtung, die den Transistor 100 umfasst, stabilisiert werden, und die Zuverlässigkeit davon kann verbessert werden. Wenn die Schwankungen der Eigenschaften verringert werden, wird die Designflexibilität der Schaltung der Halbleitervorrichtung erhöht, und die Betriebsspannung kann verringert werden. Als Ergebnis kann der Stromverbrauch der Halbleitervorrichtung verringert werden.
Bei dem Transistor 100 können die Source-Elektrode, die den Kanalbildungsbereich umfassende Halbleiterschicht und die Drain-Elektrode derart bereitgestellt werden, dass sie miteinander überlappen; daher kann die eingenommene Fläche in hohem Maße kleiner sein als diejenige eines sogenannten planaren Transistors, bei dem die den Kanalbildungsbereich umfassende Halbleiterschicht in einer planaren Form ausgebildet wird.
Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können als Leitungen dienen, und der Transistor 100 kann in dem Bereich bereitgestellt werden, in dem sich diese Leitungen miteinander überlappen. Das heißt, dass die von dem Transistor 100 und den Leitungen eingenommenen Flächen in der Schaltung, die den Transistor 100 und die Leitungen umfasst, verringert werden können. Folglich kann die von der Schaltung eingenommene Fläche verringert werden, was ermöglicht, eine kleine Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
Der Transistor 200 umfasst eine leitende Schicht 204, eine leitende Schicht 212a, eine leitende Schicht 212b, die Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 208, eine Isolierschicht 120 und eine leitende Schicht 202. Bei dem Transistor 200 dient die leitende Schicht 204 als Gate-Elektrode (auch als erste Gate-Elektrode bezeichnet), und ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht (auch als erste Gate-Isolierschicht bezeichnet). Die leitende Schicht 202 dient als Rückgate-Elektrode (auch als zweite Gate-Elektrode bezeichnet), und ein Teil der Isolierschicht 120 dient als Rückgate-Isolierschicht (auch als zweite Gate-Isolierschicht bezeichnet). Die leitende Schicht 212a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 212b dient als die andere. Die Schichten, die den Transistor 200 bilden, können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Der Transistor 200 umfasst nicht notwendigerweise die leitende Schicht 202.
In der Halbleiterschicht 208 dient der gesamte Bereich, der sich zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode befindet und sich mit der Gate-Elektrode überlappt, wobei die Gate-Isolierschicht dazwischen liegt, als Kanalbildungsbereich. Die Halbleiterschicht 208 umfasst ein Paar von Bereichen 208L, zwischen denen ein Kanalbildungsbereich angeordnet ist, und ein Paar von Bereichen 208D außerhalb des Paars von Bereichen 208L.
Die Bereiche 208L und 208D sind Bereiche, die ein Verunreinigungselement enthalten. Beispiele für das Verunreinigungselement umfassen einen/eines oder mehrere von Wasserstoff, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Fluor, Phosphor, Schwefel, Arsen, Aluminium, Magnesium, Silizium und einem Edelgas. Typische Beispiele für das Edelgas umfassen Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Als Verunreinigungselement wird besonders bevorzugt einen/eines oder mehrere von Bor, Phosphor, Aluminium, Magnesium und Silizium verwendet.
Das Verunreinigungselement wird der Halbleiterschicht 208 unter Verwendung der leitenden Schichten 204, 212a und 212b als Masken zugeführt (zugesetzt oder injiziert). Daher können die Bereiche 208D in Bereichen der Halbleiterschicht 208 ausgebildet werden, der sich mit keiner der leitenden Schichten 204, 212a und 212b und der Isolierschicht 106 überlappt, und die Bereiche 208L können in Bereichen der Halbleiterschicht 208 ausgebildet werden, der sich mit keiner der leitenden Schichten 204, 212a und 212b überlappen und sich mit der Isolierschicht 106 überlappt.
In der Halbleiterschicht 208 dienen ein Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 212a und der Bereich 208D, die dem Bereich benachbart sind, als einer von dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich. In der Halbleiterschicht 208 dienen ein Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 212b und der Bereich 208D, die dem Bereich benachbart sind, als der andere von Source-Bereich und Drain-Bereich.
Die leitende Schicht 202 ist über der Isolierschicht 110 angeordnet und die Isolierschicht 120 ist über der leitenden Schicht 202 angeordnet. Die Isolierschicht 120 ist derart bereitgestellt, dass sie eine Oberseite und eine Seitenfläche der leitenden Schicht 202 bedeckt. Die Isolierschicht 120 umfasst einen Abschnitt, der über einen Endabschnitt der leitenden Schicht 202 hinaus vorsteht. Der Endabschnitt der Isolierschicht 120 ist in Kontakt mit einer Oberseite der Isolierschicht 110.
Die Halbleiterschicht 208 wird über und in Kontakt mit der Isolierschicht 120 bereitgestellt. Die leitende Schicht 208 umfasst einen Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 202 überlappt, wobei die Isolierschicht 120 dazwischen liegt. Für die Halbleiterschicht 208 kann das gleiche Material wie die Halbleiterschicht 108 verwendet werden. Die Halbleiterschichten 208 können in dem gleichen Schritt wie die Halbleiterschicht 108 ausgebildet werden. Beispielsweise wird ein Film, der zu den Halbleiterschichten 108 und 208 wird, ausgebildet und dann verarbeitet, wodurch die Halbleiterschichten 108 und 208 ausgebildet werden.
Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 208 bereitgestellt. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 100, und ein anderer Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 200. Die Isolierschicht 106 umfasst eine Öffnung 147a und eine Öffnung 147b in Bereichen, die sich mit der Halbleiterschicht 208 überlappen.
Die leitenden Schichten 204, 212a und 212b werden über der Isolierschicht 106 bereitgestellt. Die leitende Schicht 204 umfasst einen Bereich, der sich mit der Halbleiterschicht 208 überlappt, wobei die Isolierschicht 106 dazwischen liegt. Die leitende Schicht 204 umfasst einen Bereich, der sich mit der leitenden Schicht 202 überlappt, dass die Halbleiterschicht 208 dazwischen liegt. Die leitenden Schichten 212a und 212b sind bereitgestellt, um die Öffnungen 147a bzw. 147b zu bedecken. Die leitende Schicht 212a ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 208 in der Öffnung 147a verbunden, und die leitende Schicht 212b ist elektrisch mit der Halbleiterschicht 208 über die Öffnung 147b verbunden. Die leitenden Schichten 204, 212a und 212b können das gleiche Material wie die leitende Schicht 104 enthalten. Die leitenden Schichten 204, 212a und 212b können in dem gleichen Schritt wie die leitende Schicht 104 ausgebildet werden. Beispielsweise wird ein Film, der zu den leitenden Schichten 104, 204, 212a und 212b wird, ausgebildet und dann verarbeitet, wodurch die leitenden Schichten 104, 204, 212a und 212b ausgebildet werden können.
Der Transistor 200 ist ein Planartransistor, bei dem die Halbleiterschicht 208 in einer planaren Form ausgebildet wird. Der Transistor 200 ist ein sogenannter Top-Gate-Transistor, in dem die Gate-Elektrode oberhalb der Halbleiterschicht 208 bereitgestellt wird. Beispielsweise wird der Halbleiterschicht 208 ein Verunreinigungselement zugesetzt, wobei die leitende Schicht 204 als Gate-Elektrode dient, die als Maske verwendet wird, so dass die Bereiche 208D, die als Source-Bereich und Drain-Bereich dienen, in selbstjustierender Weise ausgebildet werden können. Der Transistor 200 kann als Top-Gate-Self-Aligned-(top-gate self-aligned, TGSA-) Transistor bezeichnet werden.
Die Kanallänge des Transistors 200 hängt von der Länge der leitenden Schicht 204 ab. Dementsprechend ist die Kanallänge des Transistors 200 größer als oder gleich der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung. Die Kanallänge des Transistors 200 kann deshalb länger sein als diejenige des Transistors 100. Der Transistor mit einer großen Kanallänge kann vorteilhafte Sättigungseigenschaften aufweisen.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen der Zustand, in dem die Änderung eines Drain-Stroms in dem Sättigungsbereich der I_d-V_d-Eigenschaften eines Transistors klein ist, in einigen Fällen unter Verwendung des Ausdrucks „vorteilhafte Sättigung“ beschrieben wird.
Der Transistor 100 mit einer kurzen Kanallänge und der Transistor 200 mit einer langen Kanallänge können über demselben Substrat durch die Ausbildungsschritte, von denen einige gemeinsam sind, ausgebildet werden. Beispielsweise wird der Transistor 100 als Transistor verwendet, der einen hohen Durchlassstrom aufweisen soll, und der Transistor 200 wird als Transistor verwendet, der eine vorteilhafte Sättigung aufweisen soll, wodurch eine hochleistungsfähige Halbleitervorrichtung bereitgestellt wird.
Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Pixelschaltung einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigeeinrichtung kann eine hohe Auflösung aufweisen. Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Treiberschaltung (z. B. eine Gateleitungstreiberschaltung und/oder eine Sourceleitungstreiberschaltung) einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Treiberschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigeeinrichtung kann einen schmalen Rahmen aufweisen.
Der Kondensator 150 umfasst die leitenden Schichten 112b und 202, die als Paar von Elektroden dienen, und die Isolierschicht 120. Die leitende Schicht 112b dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100 und als eine des Paars von Elektroden des Kondensators 150. Die leitende Schicht 202 dient als Rückgate-Elektrode des Transistors 200 und als die andere des Paars von Elektroden des Kondensators 150. In der Isolierschicht 120 dient ein Bereich, der zwischen den leitenden Schichten 112b und 202 angeordnet ist, als Dielektrikum des Kondensators 150. Die leitenden Schichten 112b und 202, die durch unterschiedliche Schritte ausgebildet werden, können als Paar von Elektroden dienen, die den Kondensator 150 bilden. Für die leitenden Schichten 112b und 202, die durch unterschiedliche Schritte ausgebildet werden, können unterschiedliche Materialien verwendet werden, was eine größere Auswahlmöglichkeiten bietet.
Obwohl in 20A und dergleichen der Kondensator 150 aus den leitenden Schichten 112b und 202 und der Isolierschicht 120 gebildet ist, gibt es keine Beschränkung bezüglich der Struktur des Kondensators 150. Des Weiteren ist der Kondensator 150 nicht notwendigerweise in der Halbleitervorrichtung 10 enthalten. In dem Fall, in dem der Kondensator 150, der die leitenden Schichten 112b und 202 und die Isolierschicht 120 umfasst, nicht bereitgestellt wird, können die leitenden Schichten 112b und 202 in dem gleichen Schritt ausgebildet werden.
Obwohl in 20A und dergleichen die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100 elektrisch mit einer des Paars von Elektroden des Kondensators 150 verbunden ist und eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 200 elektrisch mit der anderen des Paars von Elektroden des Kondensators 150 verbunden ist, gibt es keine Beschränkung bezüglich der elektrischen Verbindungsbeziehung zwischen dem Transistor 100, dem Transistor 200 und dem Kondensator 150.
Eine Isolierschicht 195 wird bereitgestellt, um die Transistoren 100 und 200 und den Kondensator 150 zu bedecken. Die Isolierschicht 195 dient als Schutzschicht der Transistoren 100 und 200 sowie des Kondensators 150.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Halbleitermaterials, das für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird. Beispielsweise kann ein Einzelelement-Halbleiter oder eine Verbindungshalbleiter verwendet werden. Beispiele für den Einzelelement-Halbleiter umfassen Silizium und Germanium. Beispiele für den Verbindungshalbleiter umfassen Galliumarsenid und Siliziumgermanium. Weitere Beispiele für den Verbindungshalbleiter umfassen einen organischen Halbleiter, einen Nitridhalbleiter und einen Oxidhalbleiter. Diese Halbleitermaterialien können eine Verunreinigung als Dotierstoff enthalten.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Kristallinität des Halbleitermaterials, das für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird, und einer von einem amorphen Halbleiter, einem einkristallinen Halbleiter und einem Halbleiter mit einer anderen Kristallinität als Einkristall (einem mikrokristallinen Halbleiter, einem polykristallinen Halbleiter oder einem Halbleiter, der teilweise Kristallbereiche umfasst) kann verwendet werden. Vorzugsweise wird ein einkristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter mit Kristallinität verwendet, wobei in diesem Fall eine Verschlechterung der Transistoreigenschaften verhindert werden kann.
Für jede der Halbleiterschichten 108 und 208 kann Silizium verwendet werden. Beispiele für Silizium umfassen einkristallines Silizium, polykristallines Silizium, mikrokristallines Silizium und amorphes Silizium. Ein Beispiel für polykristallines Silizium ist Niedertemperatur-Polysilizium (low temperature polysilicon, LTPS). Der Transistor, der amorphes Silizium in dem Kanalbildungsbereich enthält, kann über einem großen Glassubstrat ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten verringert werden. Der Transistor, der polykristallines Silizium in dem Kanalbildungsbereich enthält, weist eine hohe Feldeffektbeweglichkeit auf und ermöglicht einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit. Der Transistor, der mikrokristallines Silizium in dem Kanalbildungsbereich enthält, weist eine höhere Feldeffektbeweglichkeit auf und ermöglicht einen Betrieb mit höherer Geschwindigkeit als der Transistor, der amorphes Silizium enthält.
Die Halbleiterschichten 108 und 208 umfassen jeweils vorzugsweise ein Metalloxid mit Halbleitereigenschaften (auch als Oxidhalbleiter bezeichnet).
Die Bandlücke eines Metalloxids, das für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird, ist bevorzugt 2,0 eV oder mehr, bevorzugter 2,5 eV oder mehr.
Ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter enthält (nachstehend als OS-Transistor bezeichnet), weist eine viel höhere Feldeffektbeweglichkeit auf als ein Transistor, der amorphes Silizium enthält. Außerdem weist der OS-Transistor einen sehr niedrigen Sperrstrom auf, und eine Ladung, die in einem Kondensator akkumuliert wird, der in Reihe mit dem Transistor geschaltet ist, kann für einen langen Zeitraum gehalten werden. Des Weiteren kann eine Halbleitervorrichtung einen niedrigeren Stromverbrauch aufweisen, indem sie den OS-Transistor umfasst.
[Transistor 100]
Eine ausführliche Struktur des Transistors 100 wird anhand von 20A bis 20C sowie 21A und 21B beschrieben. 21A und 21B sind vergrößerte Ansichten des Transistors 100, der in 20A und 20B dargestellt wird.
Die Isolierschicht 110 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere anorganische Isolierfilme. Beispiele für ein Material, das für den anorganischen Isolierfilm verwendet werden kann, umfassen ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid und ein Nitridoxid. Beispiele für das Oxid umfassen Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Galliumoxid, Germaniumoxid, Yttriumoxid, Zirconiumoxid, Lanthanoxid, Neodymoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Ceroxid, Gallium-Zink-Oxid und Hafniumaluminat. Beispiele für Nitrid umfassen Siliziumnitrid und Aluminiumnitrid. Beispiele für Oxynitrid umfassen Siliziumoxynitrid, Aluminiumoxynitrid, Galliumoxynitrid, Yttriumoxynitrid und Hafniumoxynitrid. Beispiele für Nitridoxid umfassen Siliziumnitridoxid und Aluminiumnitridoxid.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Oxynitrid ein Material bezeichnet, in dem ein Sauerstoffgehalt höher ist als ein Stickstoffgehalt. Ein Nitridoxid bezeichnet ein Material, in dem ein Stickstoffgehalt höher ist als ein Sauerstoffgehalt.
In dem Transistor 100 umfasst die Isolierschicht 110 einen Bereich, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Metalloxids ausgebildet wird, enthält mindestens ein Teil des Bereichs der Isolierschicht 110, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise Sauerstoff, um die Eigenschaften der Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht 108 und der Isolierschicht 110 zu verbessern. Insbesondere enthält der Bereich der Isolierschicht 110, der in Kontakt mit dem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise Sauerstoff. Eines oder mehrere von einem Oxid und einem Oxynitrid können/kann für den Bereich der Isolierschicht 110, der in Kontakt mit dem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 108 ist, verwendet werden.
Die Isolierschicht 110 weist vorzugsweise eine mehrschichtige Struktur auf. Die Isolierschicht 110, die in 20B und dergleichen dargestellt wird, umfasst beispielsweise eine Isolierschicht 110a, eine Isolierschicht 110b über der Isolierschicht 110a und eine Isolierschicht 110c über der Isolierschicht 110b.
Der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, dient als Kanalbildungsbereich. Die Isolierschicht 110b enthält vorzugsweise Sauerstoff und wird vorzugsweise unter Verwendung von einem oder mehreren von dem vorstehend beschriebenen Oxid und Oxynitrid ausgebildet. Insbesondere können/kann Siliziumoxid und/oder Siliziumoxynitrid für die Isolierschicht 110b verwendet werden.
Es ist ferner vorzuziehen, dass ein Film, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, für die Isolierschicht 110b verwendet wird. Wenn die Isolierschicht 110b durch Erwärmung während des Herstellungsprozesses des Transistors 100 Sauerstoff abgibt, kann der Halbleiterschicht 108 der Sauerstoff zugeführt werden. Wenn Sauerstoff der Halbleiterschicht 108, insbesondere dem Kanalbildungsbereich, von der Isolierschicht 110b zugeführt wird, können Sauerstofffehlstellen (Vo) repariert werden, was zu verringerten Sauerstofffehlstellen (Vo) führt. Folglich kann der Transistor vorteilhafte elektrische Eigenschaften und hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Beispielsweise kann der Isolierschicht 110b Sauerstoff zugeführt werden, wenn eine Wärmebehandlung oder eine Plasmabehandlung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre durchgeführt wird. Alternativ kann ein Oxidfilm durch ein Sputterverfahren in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre über der Oberseite der Isolierschicht 110b ausgebildet werden, um Sauerstoff zuzuführen. Danach kann der Oxidfilm entfernt werden.
Wasserstoff in der Halbleiterschicht 108, insbesondere in dem Kanalbildungsbereich, wird vorzugsweise so weit wie möglich verringert. Wasserstoff in der Halbleiterschicht 108 wird an eine Sauerstofffehlstelle (Vo) gebunden, um einen Defekt (auch als VoH bezeichnet) zu bilden, der durch Eindringen von Wasserstoff in die Sauerstofffehlstelle (Vo) erzeugt wird, und als Ergebnis könnten sich Transistoreigenschaften (z. B. I_d-V_g-Eigenschaften des Transistors in dem Anfangszustand oder I_d-V_g-Eigenschaften bei einem langfristigen Zuverlässigkeitstest) verschlechtern. Daher wird vorzugsweise ein Material, das wenig Wasserstoff abgibt, als Material verwendet, das die Halbleiterschicht 108 umgibt, wie z. B. ein Material der Isolierschicht (z. B. der Isolierschicht 110a, 110b, 110c oder 106), die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist.
Die Isolierschicht 110b wird vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren, wie z. B. ein Sputterverfahren oder ein plasmaunterstütztes chemisches Gasphasenabscheidungs- (plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD-) Verfahren, ausgebildet. Es ist besonders vorzuziehen, dass ein Sputterverfahren, bei dem kein Wasserstoffgas als Filmausbildungsgas verwendet werden muss, verwendet wird, um einen Film mit einem sehr niedrigen Wasserstoffgehalt auszubilden. In diesem Fall wird die Zufuhr von Wasserstoff zu dem Kanalbildungsbereich verhindert, und die elektrischen Eigenschaften des Transistors 100 können stabilisiert werden.
Vorzugsweise diffundiert eine Substanz leicht in die Isolierschicht 110b. Mit anderen Worten: Der Diffusionskoeffizient einer Substanz in der Isolierschicht 110b ist vorzugsweise hoch. Vorzugsweise diffundiert insbesondere Sauerstoff leicht in die Isolierschicht 110b. Das heißt, dass der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der Isolierschicht 110b vorzugsweise hoch ist. Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, diffundiert in die Isolierschicht 110b und wird der Halbleiterschicht 108 über die Grenzfläche zwischen der Isolierschicht 110b und der Halbleiterschicht 108 zugeführt. Die Isolierschicht 110b, in die Sauerstoff leicht diffundiert, trägt zu der effizienten Zufuhr von Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, zu der Halbleiterschicht 108 (insbesondere zu einem Kanalbildungsbereich) bei.
Der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der Isolierschicht 110b bei 350 °C ist bevorzugt höher als oder gleich 5 × 10^-12 cm²/s, bevorzugter höher als oder gleich 1 × 10^-11 cm²/s, noch bevorzugter höher als oder gleich 5 × 10^-11 cm²/s, sogar noch bevorzugter höher als oder gleich 1 × 10^-10 cm²/s. Durch die Wärmebehandlung kann Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, der Halbleiterschicht 108 effizient zugeführt werden. Da der Diffusionskoeffizient vorzugsweise so hoch wie möglich ist, wird die Obergrenze davon nicht eingeführt. Der Diffusionskoeffizient kann beispielsweise durch thermische Desorptionsspektroskopie (thermal desorption spectroscopy, TDS) oder Sekundärionen-Massenspektrometrie (secondary ion mass spectrometry, SIMS) berechnet werden.
Die Verwendung eines Materials mit hoher elektrischer Leitfähigkeit für die Halbleiterschicht 108 ermöglicht, dass der Transistor einen hohen Durchlassstrom aufweist. Jedoch erleichtert die Verwendung eines Materials mit hoher elektrischer Leitfähigkeit die Bildung von Sauerstofffehlstellen (Vo); die erhöhten Sauerstofffehlstellen (Vo) in dem Kanalbildungsbereich verschieben die Schwellenspannung des Transistors, was den Drain-Strom, der bei einer Gate-Spannung von 0 V fließt (nachstehend auch als Abschaltstrom bzw. Cutoff-Strom bezeichnet), erhöhen könnte. Beispielsweise könnte eine Verschiebung der Schwellenspannung in negativer Richtung im Falle eines n-Kanal-Transistors den Abschaltstrom erhöhen. Die Isolierschicht 110b ermöglicht, dass Sauerstoff mindestens dem Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, d. h. dem Kanalbildungsbereich, zugeführt wird, was die Sauerstofffehlstellen (Vo) in dem Kanalbildungsbereich verringert. Dies verhindert die Verschiebung der Schwellenspannung und ermöglicht, dass der Transistor sowohl einen niedrigen Abschaltstrom als auch einen hohen Durchlassstrom aufweist. Folglich kann eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden, die einen niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Leistung erzielt.
In der Halbleiterschicht 108 dient der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a als einer von Source-Bereich und Drain-Bereich des Transistors 100, und der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b dient als der andere von ihnen. Der Source-Bereich und der Drain-Bereich weisen einen niedrigeren elektrischen Widerstand auf als der Kanalbildungsbereich. Mit anderen Worten: Der Source-Bereich und der Drain-Bereich weisen eine höhere Ladungsträgerkonzentration oder eine höhere Sauerstofffehlstellendichte auf als der Kanalbildungsbereich.
Die Isolierschicht 110a wird zwischen der Isolierschicht 110b und der leitenden Schicht 112a bereitgestellt. Die Isolierschicht 110c wird zwischen der Isolierschicht 110b und der leitenden Schicht 112b bereitgestellt. Vorzugsweise geben die Isolierschichten 110a und 110c nur wenige Verunreinigungen (z. B. Wasserstoff und Wasser) ab, und es ist unwahrscheinlich, dass sie Verunreinigungen durchlassen. Daher kann verhindert werden, dass Verunreinigungen, die in den Isolierschichten 110a und 110c enthalten sind, in den Kanalbildungsbereich diffundieren. Folglich kann der Transistor vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Für die Isolierschichten 110a und 110c wird jeweils vorzugsweise ein Film verwendet, der Sauerstoff nicht leicht durchlässt. Dementsprechend kann verhindert werden, dass Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, durch die Isolierschicht 110a in die leitende Schicht 112a diffundiert. In ähnlicher Weise kann verhindert werden, dass Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, durch die Isolierschicht 110c in die leitende Schicht 112b diffundiert. Als Ergebnis kann eine Erhöhung des elektrischen Widerstands der leitenden Schichten 112a und 112b verhindert werden. Gleichzeitig kann verhindert werden, dass Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, in Richtung der Seite der Isolierschicht 110a und der Seite der Isolierschicht 110c diffundiert. Dies erhöht die Menge an Sauerstoff, der dem Kanalbildungsbereich von der Isolierschicht 110b zugeführt wird, was Sauerstofffehlstellen (Vo) und VoH in dem Kanalbildungsbereich verringert.
Wenn ein Film, der eine Diffusion von Sauerstoff nicht leicht ermöglicht, für jede der Isolierschichten 110a und 110c verwendet wird, kann dem Kanalbildungsbereich Sauerstoff von der Isolierschicht 110b effektiv zugeführt werden. Es sei angemerkt, dass eine oder beide der Isolierschichten 110a und 110c nicht notwendigerweise bereitgestellt wird/werden.
Die Isolierschichten 110a und 110c enthalten jeweils vorzugsweise Stickstoff und werden vorzugsweise unter Verwendung eines oder mehrerer von dem Nitrid und Nitridoxid, die vorstehend beschriebenen worden sind, ausgebildet. Beispielsweise kann Siliziumnitrid oder Siliziumnitridoxid für jede der Isolierschichten 110a und 110c verwendet werden. Alternativ können eines oder mehrere von Oxid und Oxynitrid für eine oder beide der Isolierschichten 110a und 110c verwendet werden. Beispielsweise kann Aluminiumoxid für jede der Isolierschichten 110a und 110c verwendet werden. Für die Isolierschichten 110a und 110c kann/können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen unterschiedliche Materialien Materialien, deren Bestandselemente sich teilweise oder vollständig voneinander unterscheiden, oder Materialien bezeichnen, die das gleiche Bestandselement und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
Eine Dicke T110a der Isolierschicht 110a kann beispielsweise größer als oder gleich 3 nm, größer als oder gleich 5 nm, größer als oder gleich 10 nm, größer als oder gleich 20 nm, größer als oder gleich 50 nm oder größer als oder gleich 70 nm sein und kann kleiner als 1 µm, kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 400 nm, kleiner als oder gleich 300 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 150 nm oder kleiner als oder gleich 120 nm sein. Die Dicke T110a kann, wie in 21B gezeigt, in einer Querschnittsansicht der kürzeste Abstand zwischen der Ausbildungsoberfläche der Isolierschicht 110a (der Oberseite der leitenden Schicht 112a hier) und der Unterseite der Isolierschicht 110b sein.
Wenn die Dicke T110a der Isolierschicht 110a groß ist, könnten mehr Verunreinigungen von der Isolierschicht 110a abgegeben werden, was zu einer Zunahme der Verunreinigungen führt, die in den Kanalbildungsbereich diffundieren. Im Gegensatz dazu könnte dann, wenn die Dicke T110a klein ist, Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, durch die Isolierschicht 110a in Richtung der Seite der leitenden Schicht 112a diffundieren, was zu einer Verringerung von Sauerstoff führt, der dem Kanalbildungsbereich zugeführt wird. Solange die Dicke T110a auf innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs eingestellt wird, können die Sauerstofffehlstellen (Vo) und VoH in dem Kanalbildungsbereich verringert werden. Außerdem kann verhindert werden, dass die leitende Schicht 112a durch Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, oxidiert wird und einen höheren elektrischen Widerstand aufweist.
Eine Dicke T110c der Isolierschicht 110c kann beispielsweise größer als oder gleich 3 nm, größer als oder gleich 5 nm, größer als oder gleich 10 nm, größer als oder gleich 15 nm, oder größer als oder gleich 20 nm sein und kann kleiner als oder gleich 1 µm oder kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 300 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 150 nm, oder kleiner als oder gleich 120 nm, oder kleiner als oder gleich 100 nm sein. Die Dicke T110c kann, wie in 21B gezeigt, in einer Querschnittsansicht der kürzeste Abstand zwischen der Ausbildungsoberfläche der Isolierschicht 110c (der Oberseite der leitenden Schicht 110b hier) und der Unterseite der Isolierschicht 112b sein.
Wenn die Dicke T110c der Isolierschicht 110c groß ist, könnten mehr Verunreinigungen von der Isolierschicht 110c abgegeben werden, was zu einer Zunahme der Verunreinigungen führt, die in den Kanalbildungsbereich diffundieren. Im Gegensatz dazu könnte dann, wenn die Dicke T110c klein ist, Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, durch die Isolierschicht 110c in Richtung der Seite der leitenden Schicht 112b diffundieren, was zu einer Verringerung von Sauerstoff führt, der dem Kanalbildungsbereich zugeführt wird. Solange die Dicke T110c auf innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs eingestellt wird, können die Sauerstofffehlstellen (Vo) und VoH in dem Kanalbildungsbereich verringert werden. Außerdem kann verhindert werden, dass die leitende Schicht 112b durch Sauerstoff, der in der Isolierschicht 110b enthalten ist, oxidiert wird und einen höheren elektrischen Widerstand aufweist.
In der Halbleiterschicht 108 kann/können der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a und/oder der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ein Bereich sein, der einen niedrigeren elektrischen Widerstand aufweist als der Kanalbildungsbereich (nachstehend auch als niederohmiger Bereich bezeichnet). Mit anderen Worten: Der Bereich weist eine höhere Ladungsträgerkonzentration oder eine höhere Sauerstofffehlstellendichte auf als der Kanalbildungsbereich. Wenn ein Material, das Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff) abgibt, für die Isolierschicht 110a verwendet wird, kann der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ein niederohmiger Bereich sein. In der Halbleiterschicht 108 kann der niederohmige Bereich zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a (einem von dem Source-Bereich und dem Drain-Bereich) ausgebildet werden. Wenn in ähnlicher Weise ein Material, das Verunreinigungen abgibt, für die Isolierschicht 110c verwendet wird, kann der Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ein niederohmiger Bereich sein. In der Halbleiterschicht 108 kann der niederohmige Bereich zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b (dem anderen von Source-Bereich und Drain-Bereich) ausgebildet werden. Der niederohmige Bereich kann als Pufferbereich zum Abmildern eines elektrischen Feldes dienen. Es sei angemerkt, dass der niederohmige Bereich als Source-Bereich oder Drain-Bereich dienen kann.
Der niederohmige Bereich zwischen dem Drain-Bereich und dem Kanalbildungsbereich verhindert die Erzeugung eines hohen elektrischen Feldes in der Nähe des Drain-Bereichs, so dass die Erzeugung von heißen Ladungsträgern verhindert wird, um die Verschlechterung des Transistors zu verhindern. Wenn beispielsweise die leitende Schicht 112a als Drain-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Source-Elektrode dient, wird der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, dazu gebracht, als niederohmiger Bereich zu dienen. In einem derartigen Fall wird ein hohes elektrisches Feld in der Nähe des Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, wenigere heiße Ladungsträger werden erzeugt und es ist weniger wahrscheinlich, dass sich der Transistor mit geringerer Wahrscheinlichkeit verschlechtert. Wenn die leitende Schicht 112a als Source-Elektrode dient und die leitende Schicht 112b als Drain-Elektrode dient, wird der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, dazu gebracht, als niederohmiger Bereich zu dienen. In einem derartigen Fall wird ein hohes elektrisches Feld in der Nähe des Drain-Bereichs nicht leicht erzeugt, wenigere Hot-Carriers werden erzeugt und es ist weniger wahrscheinlich, dass sich der Transistor verschlechtert.
Wie vorstehend beschrieben, könnte eine übermäßige Menge an Verunreinigungen, die von den Isolierschichten 110a und 110c abgegeben werden, in den Kanalbildungsbereich diffundieren. Selbst wenn ein Material, das Verunreinigungen abgibt, für die Isolierschichten 110a und 110c verwendet wird, ist die Menge an abgegebenen Verunreinigungen vorzugsweise klein.
Die Isolierschicht 110 umfasst vorzugsweise mindestens die Isolierschicht 110b. Beispielsweise wird/werden eine oder beide der Isolierschichten 110a und 110c nicht notwendigerweise bereitgestellt. Die Isolierschicht 110 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei Schichten oder vier oder mehr Schichten aufweisen.
Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Oberseitenformen der Öffnung 141 und der Öffnung 143, und die Oberseitenformen können jeweils beispielsweise ein Kreis, eine Ellipse, ein Polygon wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck (einschließlich eines Rechtecks, eines Rhombus und eines Quadrats) oder ein Fünfeck oder ein Sternpolygon, oder eines dieser Polygone sein, deren Ecken abgerundet sind. Es sei angemerkt, dass das Polygon ein konkaves Polygon (ein Polygon, mindestens einer von dessen Innenwinkel größer als 180° ist) oder ein konvexes Polygon (ein Polygon, dessen alle Innenwinkel kleiner als oder gleich 180° ist) sein kann. Die Oberseitenformen der Öffnung 141 und der Öffnung 143 sind vorzugsweise Kreise, wie in 20A und dergleichen gezeigt. Wenn die Oberseitenformen der Öffnungen Kreise sind, kann die Verarbeitungsgenauigkeit bei der Ausbildung der Öffnungen hoch sein, wodurch die Öffnungen derart ausgebildet werden können, um winzige Größen aufzuweisen. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Kreis nicht notwendigerweise ein perfekter Kreis ist.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet die Oberseitenform der Öffnung 141 die Form des Endabschnitts der Oberseite der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141. Die Oberseitenform der Öffnung 143 bezeichnet die Form des Endabschnitts der Unterseite der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143.
Wie in 20A und dergleichen gezeigt, können die Öffnung 141 und die Öffnung 143 die gleiche Oberseitenform oder im Wesentlichen die gleichen Oberseitenformen aufweisen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Endabschnitt der Unterseite der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143 mit dem Endabschnitt der Oberseite der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 ausgerichtet ist oder im Wesentlichen ausgerichtet ist, wie in 20B und 20C und dergleichen gezeigt. Die Unterseite der leitenden Schicht 112b bezeichnet die Oberfläche davon auf der Seite der Isolierschicht 110. Die Oberseite der Isolierschicht 110 bezeichnet die Oberfläche davon auf der Seite der leitenden Schicht 112b.
Es sei angemerkt, dass die Öffnung 141 und die Öffnung 143 nicht notwendigerweise die gleiche Oberseitenform aufweisen. In dem Fall, in dem die Öffnung 141 und die Öffnung 143 kreisförmige Oberseitenformen aufweisen, können die Öffnung 141 und die Öffnung 143 konzentrisch, aber nicht notwendigerweise, angeordnet sein.
Die Kanallänge und die Kanalbreite des Transistors 100 werden anhand von 21A und 21B beschrieben. 21A und 21B sind die vergrößerten Ansichten des Transistors 100, der in 20A und 20B dargestellt wird.
In 21B wird eine Kanallänge L100 des Transistors 100 durch den gestrichelten Doppelpfeil dargestellt. Die Kanallänge L100 des Transistors 100 entspricht der Länge der Seitenfläche der Isolierschicht 110b auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht. Mit anderen Worten: Die Kanallänge L100 hängt von der Dicke T110b der Isolierschicht 110b und dem Winkel Θ110 ab, der durch die Seitenfläche der Isolierschicht 110b auf der Seite der Öffnung 141 und die Ausbildungsoberfläche der Isolierschicht 110b (welche hier die Oberseite der Isolierschicht 110a ist) gebildet wird. Daher kann die Kanallänge L100 ein Wert sein, der kleiner ist als derjenige der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung, was ermöglicht, dass der Transistor eine winzige Größe aufweist. Insbesondere kann ein Transistor mit einer sehr kurzen Kanallänge, der unter Verwendung einer herkömmlichen Belichtungseinrichtung für eine Massenproduktion von Flachbildschirmanzeigen (beispielsweise die minimale Linienbreite: ungefähr 2 µm oder ungefähr 1,5 µm) nicht erhalten werden kann, erhalten werden. Außerdem kann auch ein Transistor mit einer Kanallänge von kürzer als 10 nm ohne Verwendung einer sehr teuren Belichtungseinrichtung, die in der neuesten LSI-Technik verwendet wird, erhalten werden.
Die Kanallänge L100 kann beispielsweise größer als oder gleich 5 nm, größer als oder gleich 7 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als 3 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm, kleiner als oder gleich 2 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, kleiner als oder gleich 1,2 µm, kleiner als oder gleich 1 µm, kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 300 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 100 nm, kleiner als oder gleich 50 nm, kleiner als oder gleich 30 nm, oder kleiner als oder gleich 20 nm sein. Beispielsweise kann die Kanallänge L100 größer als oder gleich 100 nm und kleiner als oder gleich 1 µm sein.
Wenn die Kanallänge L100 klein ist, kann der Transistor 100 einen hohen Durchlassstrom aufweisen. Unter Verwendung des Transistors 100 kann eine Schaltung, die zur Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet ist, hergestellt werden. Des Weiteren kann die Fläche, die von der Schaltung eingenommen wird, verringert werden. Deshalb kann eine Halbleitervorrichtung mit einer kleinen Größe erhalten werden. Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine große oder hochauflösende Anzeigeeinrichtung angewendet wird, könnte beispielsweise in dem Fall, in dem die Anzahl von Leitungen erhöht wird, die Signalverzögerung in Leitungen verringert werden und die Ungleichmäßigkeit der Anzeige verringert werden. Außerdem kann, da die von der Schaltung eingenommene Fläche verringert werden kann, der Rahmen der Anzeigeeinrichtung verschmälert werden.
Durch Anpassung der Dicke T110b der Isolierschicht 110b und des Winkels θ110 kann die Kanallänge L100 gesteuert werden. Es sei angemerkt, dass in 21B die Dicke T110b der Isolierschicht 110b durch den Strichpunktdoppelpfeil dargestellt wird.
Die Dicke T110b der Isolierschicht 110b kann beispielsweise größer als oder gleich 5 nm, größer als oder gleich 7 nm, oder größer als oder gleich 10 nm und kleiner als 3 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm), kleiner als oder gleich 2 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, kleiner als oder gleich 1,2 µm, kleiner als oder gleich 1 µm, kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 300 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 100 nm, kleiner als oder gleich 50 nm, kleiner als oder gleich 30 nm, oder kleiner als oder gleich 20 nm sein.
Die Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 weist vorzugsweise eine vertikale Form oder eine sich verjüngende Form auf. Der Winkel θ110 ist vorzugsweise kleiner als oder gleich 90°. Wenn der Winkel θ110 klein ist, kann die Abdeckung mit der Schicht, die über der Isolierschicht 110 bereitgestellt wird (z. B. der Halbleiterschicht 108), erhöht werden. Je kleiner der Winkel θ110 ist, desto größer ist die Kanallänge L100. Je größer der Winkel θ110 ist, desto kleiner ist die Kanallänge L100.
Der Winkel θ110 kann beispielsweise größer als oder gleich 30°, größer als oder gleich 35°, größer als oder gleich 40°, größer als oder gleich 45°, größer als oder gleich 50°, größer als oder gleich 55°, größer als oder gleich 60°, größer als oder gleich 65°, oder größer als oder gleich 70° und kleiner als 90°, kleiner als oder gleich 85°, oder kleiner als oder gleich 80° sein. Der Winkel θ110 kann kleiner als oder gleich 75°, kleiner als oder gleich 70°, kleiner als oder gleich 65°, oder kleiner als oder gleich 60° sein.
Obwohl 21 B und dergleichen eine Struktur darstellen, bei der die Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 in einer Querschnittsansicht linear ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. In einer Querschnittsansicht kann die Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 gekrümmt sein, oder sie kann sowohl einen linearen Bereich als auch einen gekrümmten Bereich umfassen.
Die leitende Schicht 112b ist vorzugsweise in der Öffnung 141 nicht vorhanden. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass die leitende Schicht 112b keinen Bereich umfasst, der in Kontakt mit der Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 ist. Wenn die leitende Schicht 112b innerhalb der Öffnung 141 vorhanden ist, ist die Kanallänge L100 des Transistors 100 kürzer als die Länge der Seitenfläche der Isolierschicht 110b, und es ist in einigen Fällen schwierig, die Kanallänge L100 zu steuern. Dementsprechend weist die Öffnung 143 vorzugsweise die gleiche Oberseitenform auf wie die Öffnung 141 oder die Öffnung 143 bedeckt die Öffnung 141 vollständig in der Draufsicht.
In 21A und 21B wird eine Breite D141 der Öffnung 141 durch den Strich-Doppelpunkt-Doppelpfeil dargestellt. In dem Beispiel in 21A ist die Oberseitenform der Öffnung 141 ein Kreis. In diesem Fall entspricht die Kanalbreite D141 dem Durchmesser des Kreises, und eine Kanalbreite W100 des Transistors 100 ist die Länge des Kreisumfangs. Das heißt, dass die Kanalbreite W100 π × D141 ist. In dem Fall, in dem, wie vorstehend beschrieben, die Öffnung 141 eine kreisförmige Oberseitenform aufweist, kann die Kanalbreite W100 des Transistors kleiner sein als in dem Fall, in dem die Öffnung 141 eine andere beliebige Form aufweist.
Die Breite D141 der Öffnung 141 variiert in einigen Fällen in der Tiefenrichtung. Als Breite D141 der Öffnung 141 kann beispielsweise der Durchschnittswert der folgenden drei Durchmesser verwendet werden: der Durchmesser bei der höchsten Höhe der Isolierschicht 100b (oder der Isolierschicht 110) in einer Querschnittsansicht, der Durchmesser bei der niedrigsten Höhe der Isolierschicht 100b (oder der Isolierschicht 110) in einer Querschnittsansicht und der Durchmesser an dem Mittelpunkt zwischen diesen Höhen. Als weiteres Bespiel kann als Durchmesser der Öffnung 141 ein beliebiger von dem Durchmesser bei der höchsten Höhe der Isolierschicht 110b (oder der Isolierschicht 110) in einer Querschnittsansicht, dem Durchmesser bei der niedrigsten Höhe der Isolierschicht 110b (oder der Isolierschicht 110) in einer Querschnittsansicht und dem Durchmesser an dem Mittelpunkt zwischen diesen Höhen verwendet werden.
In dem Fall, in dem die Öffnung 141 durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet wird, ist der Durchmesser D141 der Öffnung 141 größer als oder gleich der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung. Die Breite D141 kann beispielsweise größer als oder gleich 200 nm, größer als oder gleich 300 nm, größer als oder gleich 400 nm, oder größer als oder gleich 500 nm und kleiner als 5 µm, kleiner als oder gleich 4,5 µm, kleiner als oder gleich 4 µm, kleiner als oder gleich 3,5 µm, kleiner als oder gleich 3 µm, kleiner als oder gleich 2,5 µm, kleiner als oder gleich 2 µm, kleiner als oder gleich 1,5 µm, oder kleiner als oder gleich 1 µm sein.
Mit dem Transistor 100, der die kurze Kanallänge L100 aufweist, werden Materialien für die Isolierschichten 110a und 110c jeweils vorzugsweise derart ausgewählt, dass die Menge an Wasserstoff, der von den Isolierschichten 110a und 110c abgegeben wird, so klein wie möglich sein kann. In dem Fall, in dem die Materialien, die für die Isolierschichten 110a und 110c verwendet werden, selbst eine kleine Menge an Wasserstoff abgeben, sind ihre Dicken vorzugsweise klein. Beispielsweise sind dann, wenn die Kanallänge L100 kleiner als oder gleich 100 nm ist, die Dicke T110a der Isolierschicht 110a und die Dicke T110c der Isolierschicht 110c jeweils vorzugsweise größer als oder gleich 1 nm, größer als oder gleich 3 nm oder größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 50 nm, kleiner als oder gleich 40 nm, kleiner als oder gleich 30 nm, kleiner als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 15 nm oder kleiner als oder gleich 10 nm. Dementsprechend kann die Menge an Verunreinigungen, die in den Kanalbildungsbereich diffundieren, verringert werden, und der Transistor kann selbst mit der kurzen Kanallänge L100 vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Obwohl beispielhaft die Struktur beschrieben wird, bei der der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110b ist, als Kanalbildungsbereich dient, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Bereich der Halbleiterschicht 108, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110a ist, dient als Kanalbildungsbereich. Der Bereich, der in Kontakt mit der Isolierschicht 110c ist, dient auch als Kanalbildungsbereich.
Obwohl in 20B und dergleichen beispielsweise die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 die Öffnungen 141 und 143 in dem Transistor 100 bedecken, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Eine Stufe kann zwischen der Isolierschicht 110 und der leitenden Schicht 112a gebildet werden, und die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 können entlang der Stufe bereitgestellt werden.
[Transistor 200]
Eine ausführliche Struktur des Transistors 200 wird anhand von 22A bis 22C beschrieben. 22A bis 22C sind vergrößerte Ansichten des Transistors 200, der in 20A bis 20C dargestellt wird.
Die Kanallänge des Transistors 200 ist die Länge eines Bereichs zwischen dem Paar von Bereichen 208D, in dem die Halbleiterschicht 208 und die leitende Schicht 204 einander überlappen. In 22A und 22B ist eine Kanallänge L200 des Transistors 200 durch den gestrichelten Doppelpfeil dargestellt. Die Kanallänge L200 des Transistors 200 wird durch die Länge der leitenden Schicht 204 bestimmt und ist größer als oder gleich der Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung. Beispielsweise kann die Kanallänge L200 größer als oder gleich 1,5 µm sein. Der Transistor mit einer langen Kanallänge kann eine vorteilhafte Sättigung aufweisen.
Die leitende Schicht 202, die als Rückelektroden-Gate des Transistors 200 dient, erstreckt sich vorzugsweise über den Endabschnitt des Kanalbildungsbereichs hinaus. Insbesondere weist die leitende Schicht 202 vorzugsweise einen Abschnitt auf, der über den Endabschnitt der leitenden Schicht 204 in der Kanallängsrichtung hinaus vorsteht.
Es sei angemerkt, dass der Einfachheit der Beschreibung halber in dieser Beschreibung und dergleichen ein Abschnitt der Halbleiterschicht 208, der sich mit der leitenden Schicht 204 überlappt, in der folgenden Erläuterung in einigen Fällen als Kanalbildungsbereich bezeichnet wird; jedoch kann ein Kanal tatsächlich auch in einem Abschnitt gebildet werden, der sich nicht mit der leitenden Schicht 204, sondern mit der leitenden Schicht 202 überlappt.
Die Kanalbreite des Transistors 200 ist die Breite des Bereichs, in dem sich die Halbleiterschicht 208 in der Richtung senkrecht zu der Kanallängsrichtung mit der leitenden Schicht 204 überlappt. In 22A und 22C wird eine Kanalbreite W200 des Transistors 200 durch den gestrichelten Doppelpfeil dargestellt.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Kanallänge L100 des Transistors 100 einen kleineren Wert als die Auflösungsgrenze der Belichtungseinrichtung aufweisen, und die Kanallänge L200 des Transistors 200 kann einen Wert aufweisen, der größer als oder gleich der Auflösungsgrenze der Belichtungseinrichtung ist. Beispielsweise wird der Transistor 100 als Transistor verwendet, der einen hohen Durchlassstrom aufweisen soll, und der Transistor 200 wird als Transistor verwendet, der eine vorteilhafte Sättigung aufweisen soll, wodurch die hochleistungsfähige Halbleitervorrichtung 10 bereitgestellt wird. Einige der Ausbildungsschritte der Transistoren 100 und 200 können gleich sein. Insbesondere können die Halbleiterschichten 108 und 208 in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 100, und ein anderer Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 200. Die leitenden Schichten 104, 204, 212a und 212b können in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Folglich kann die Halbleitervorrichtung 10 mit höherer Produktivität und niedrigeren Kosten hergestellt werden.
Wie in 22A und 22C dargestellt, erstrecken sich die leitenden Schichten 204 und 202 vorzugsweise über einen Endabschnitt der Halbleiterschicht 208 in der Kanalbreitenrichtung des Transistors 200 hinaus. In diesem Fall ist, wie in 22C gezeigt, die Halbleiterschicht 208 in der Kanalbreitenrichtung vollständig mit den leitenden Schichten 204 und 202 bedeckt, wobei die Isolierschicht 106 zwischen der Halbleiterschicht 208 und der leitenden Schicht 204 liegt und die Isolierschicht 120 zwischen der Halbleiterschicht 208 und der leitenden Schicht 202 liegt. Bei einer derartigen Struktur kann die Halbleiterschicht 208 elektrisch von elektrischen Feldern, die von dem Paar von Gate-Elektroden erzeugt werden, umschlossen werden.
In dem Beispiel in 22A und 22C gibt es keine elektrische Verbindung zwischen der leitenden Schicht 204 (d. h. Gate-Elektrode) und der leitenden Schicht 202 (d. h. Rückgate-Elektrode). Ein konstantes Potential kann einer der Gate-Elektrode und der Rückgate-Elektrode zugeführt werden, und der anderen kann ein Signal zum Betreiben des Transistors 200 zugeführt werden. In diesem Fall ermöglicht dann, wenn der Transistor 200 mit dem Signal betrieben wird, das der anderen der Gate-Elektrode und der Rückgate-Elektrode zugeführt wird, das Potential, das einer der Gate-Elektrode und der Rückgate-Elektrode zugeführt wird, die Steuerung der Schwellenspannung.
Die leitende Schicht 204 ist elektrisch mit der leitenden Schicht 202 verbunden. In dem Fall, in dem der Gate-Elektrode und der Rückgate-Elektrode das gleiche Potential zugeführt wird, kann ein elektrisches Feld zum Induzieren eines Kanals effektiv an die Halbleiterschicht 208 angelegt werden, wodurch der Durchlassstrom des Transistors 200 erhöht werden kann. Dies ermöglicht auch eine Miniaturisierung des Transistors 200. Beispielsweise wird eine Öffnung, die die leitende Schicht 202 erreicht, in den Isolierschichten 106 und 120 bereitgestellt, und die leitende Schicht 204 kann derart ausgebildet werden, dass sie die Öffnung bedeckt.
Die leitende Schicht 202 kann elektrisch mit der leitenden Schicht 212a oder 212b (d. h. Source-Elektrode oder Drain-Elektrode) verbunden sein. Beispielsweise wird eine Öffnung, die die leitende Schicht 202 erreicht, in der Isolierschicht 120 bereitgestellt, und die leitende Schicht 212a oder 212b kann derart ausgebildet werden, dass sie die Öffnung bedeckt.
Eines der Materialien, die für die Isolierschicht 110 verwendet werden können, kann für die Isolierschicht 120 in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 202 verwendet werden.
Die Isolierschicht 120 weist vorzugsweise eine folgende mehrschichtige Struktur auf. 22B und dergleichen stellen eine Struktur dar, bei der die Isolierschicht 120 eine mehrschichtige Struktur aus einer Isolierschicht 120a und einer Isolierschicht 120b über der Isolierschicht 120a aufweist. Für jede der Isolierschichten 120a und 120b kann das Material, das für die Isolierschicht 110 verwendet werden kann, verwendet werden.
Als Isolierschicht 120b in Kontakt mit dem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 208 wird bevorzugter ein Film verwendet, von dem Sauerstoff durch Erwärmung abgegeben wird. Wenn die Isolierschicht 120b durch Erwärmung während des Herstellungsprozesses des Transistors 200 Sauerstoff abgibt, kann der Halbleiterschicht 208, insbesondere dem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 208, der Sauerstoff zugeführt werden. Sauerstoff, der in der Isolierschicht 120b enthalten ist, diffundiert in die Isolierschicht 120b und wird der Halbleiterschicht 208 über die Grenzfläche zwischen der Isolierschicht 120b und der Halbleiterschicht 208 zugeführt. Wenn Sauerstoff von der Isolierschicht 120b zu der Halbleiterschicht 208, insbesondere zu dem Kanalbildungsbereich, zugeführt wird, können Sauerstofffehlstellen (V_O) repariert werden, was zu verringerten Sauerstofffehlstellen (V_O) führt. Folglich kann der Transistor vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der Isolierschicht 120b bei 350 °C ist bevorzugt höher als oder gleich 1 × 10^-12 cm²/s, bevorzugter höher als oder gleich 5 × 10^-12 cm²/s.
Für die Isolierschicht 120b kann das Material verwendet werden, das für die Isolierschicht 110b verwendet werden kann. Die Isolierschicht 120b enthält vorzugsweise Sauerstoff und wird vorzugsweise unter Verwendung eines oder mehrerer von einem Oxid und einem Oxynitrid ausgebildet. Insbesondere kann Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid für die Isolierschicht 120b geeignet verwendet werden.
Die elektrischen Eigenschaften des Transistors 200 mit einer längeren Kanallänge werden von den Sauerstofffehlstellen (V_O) und V_OH in dem Kanalbildungsbereich weniger beeinflusst als diejenigen des Transistors 100 mit einer kürzeren Kanallänge. Dementsprechend kann die Menge an Sauerstoff, der der Halbleiterschicht 208 von der Isolierschicht 120b zugeführt wird, kleiner sein als diejenige an Sauerstoff, der der Halbleiterschicht 108 von der Isolierschicht 110b zugeführt wird. Die Menge an Sauerstoff, der von der Isolierschicht 120b abgegeben wird, kann kleiner sein als diejenige an Sauerstoff, der von der Isolierschicht 110b abgegeben wird.
Der Diffusionskoeffizient einer Substanz in der Isolierschicht 110b ist vorzugsweise höher als derjenige in der Isolierschicht 120b. Insbesondere ist der Diffusionskoeffizient von Sauerstoff in der Isolierschicht 110b vorzugsweise höher als derjenige in der Isolierschicht 120b. Dies ermöglicht, dass der Transistor 100 mit einer kurzen Kanallänge vorteilhafte elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Als Isolierschicht 120a in Kontakt mit der leitenden Schicht 202 wird vorzugsweise ein Material verwendet, in das mit geringerer Wahrscheinlichkeit ein Metallelement diffundiert, das in der leitenden Schicht 202 enthalten ist. Dies verhindert, dass das Metallelement, das in der leitenden Schicht 202 enthalten ist, durch die Isolierschicht 120 in den Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 208 diffundiert.
Für die Isolierschicht 120a kann vorzugsweise ein Material verwendet werden, das für die Isolierschicht 110a oder 110c verwendet werden kann. Die Isolierschicht 120a enthält vorzugsweise Stickstoff und wird vorzugsweise unter Verwendung eines oder mehrere von dem Nitrid und dem Nitridoxid ausgebildet. Insbesondere kann Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid für die Isolierschicht 120a geeignet verwendet werden. Alternativ können eines oder mehrere von einem Oxid und einem Oxynitrid für die Isolierschicht 120a verwendet werden. Für die Isolierschicht 120a kann beispielsweise Aluminiumoxid verwendet werden. Für Isolierschichten 120a, 110a und 110c kann/können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien verwendet werden.
Die Menge an Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff), die von der Isolierschicht 120a selbst abgegeben werden, ist vorzugsweise klein. Dies verhindert, dass Verunreinigungen, die in der Isolierschicht 120a enthalten sind, durch die Isolierschicht 120b in den Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 208 diffundieren, wodurch der Transistor ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen kann.
Es sei angemerkt, dass, obwohl hier die Isolierschicht 120 eine zweischichtige Struktur aufweist, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Isolierschicht 120 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen.
Vorzugsweise wird die Isolierschicht 120 in einem Bereich in Kontakt mit mindestens dem Kanalbildungsbereich in der Halbleiterschicht 208 bereitgestellt, um die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schicht 202 zu bedecken. In 22B und dergleichen weist die Halbleiterschicht 208 einen Abschnitt auf, der über den Endabschnitt der Isolierschicht 120 hinaus vorsteht. Die Halbleiterschicht 208 umfasst einen Bereich in Kontakt mit der Seitenfläche der Isolierschicht 120. Ein Teil des Endabschnitts der Halbleiterschicht 208 ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 120, und ein anderer Teil des Endabschnitts ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110. Mit anderen Worten: Ein Teil der Unterseite der Halbleiterschicht 208 ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 120, und ein anderer Teil der Unterseite ist in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110. Alternativ kann die Isolierschicht 120 in einem Bereich bereitgestellt werden, in dem die Halbleiterschicht 208 derart bereitgestellt ist, dass die Unterseite der Halbleiterschicht 208 vollständig in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 120 ist.
Obwohl die Dicke der Halbleiterschicht 208 in 22B und dergleichen vollständig gleichmäßig ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Dicke der Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit der Isolierschicht 106 überlappt, kann sich von der Dicke der Halbleiterschicht 208 in dem Bereich unterscheiden, der sich mit der Isolierschicht 106 nicht überlappt. Beispielsweise wird dann, wenn die Öffnungen 147a und 147b ausgebildet werden, die Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit der Isolierschicht 106 nicht überlappt, in einigen Fällen teilweise derart entfernt, dass sie eine kleinere Dicke aufweist als die Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit der Isolierschicht 106 überlappt. Alternativ kann sich die Dicke der Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit einer der Isolierschicht 106 und der leitenden Schichten 212a und 212b überlappt, von der Dicke der Halbleiterschicht 208 in dem Bereich unterscheiden, der sich mit einer von ihnen nicht überlappt. Wenn beispielsweise die leitenden Schichten 212a und 212b ausgebildet werden, wird die Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit einer der Isolierschicht 106 und der leitenden Schichten 212a und 212b nicht überlappt, in einigen Fällen teilweise derart entfernt, dass sie eine kleinere Dicke aufweist als die Halbleiterschicht 208 in dem Bereich, der sich mit einer von ihnen überlappt. Alternativ kann es einen Unterschied der Dicke der Halbleiterschicht 208 unter dem Bereich geben, der sich mit der Isolierschicht 106 überlappt, dem Bereich, der sich mit einer der Isolierschicht 106 und der leitenden Schichten 212a und 212b überlappt, und dem Bereich, der sich mit keiner von ihnen überlappt.
In der Halbleiterschicht 208 weist der Bereich 208D einen niedrigeren elektrischen Widerstand auf als der Kanalbildungsbereich. Mit anderen Worten: Der Bereich 208D weist eine höhere Ladungsträgerkonzentration, eine höhere Sauerstofffehlstellendichte oder eine höhere Verunreinigungskonzentration auf als der Kanalbildungsbereich.
Der Bereich 208L ist ein Bereich, dessen elektrischer Widerstand im Wesentlichen gleich oder höher ist als derjenige des Kanalbildungsbereichs. Mit anderen Worten: Der Bereich 208L weist eine Ladungsträgerkonzentration, eine Sauerstofffehlstellendichte oder eine Verunreinigungskonzentration auf, die im Wesentlichen gleich oder höher ist als derjenige des Kanalbildungsbereichs. Der Bereich 208L ist ein Bereich, dessen elektrischer Widerstand im Wesentlichen gleich oder höher ist als derjenige des Bereichs 208D. Der Bereich 208L weist eine Ladungsträgerkonzentration, eine Sauerstofffehlstellendichte oder eine Verunreinigungskonzentration auf, die im Wesentlichen gleich oder höher ist als derjenige des Bereichs 208D.
Der Bereich 208L dient als Pufferbereich zum Abmildern eines elektrischen Feldes. Der Bereich 208L überlappt sich mit der leitenden Schicht 204 nicht und ist daher ein Bereich, in dem ein Kanal durch Anlegen einer Gate-Spannung an die leitende Schicht 204 kaum gebildet wird. Der Bereich 208L weist vorzugsweise eine höhere Ladungsträgerkonzentration auf als der Kanalbildungsbereich. Daher kann der Bereich 208L als leicht dotierter Drain-(LDD-) Bereich dienen. Der Bereich 208L, der als LDD-Bereich dient, ist zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Bereich 208D bereitgestellt, wodurch der Transistor 200 eine hohe Drain-Spannungsfestigkeit aufweisen kann.
Die Ladungsträgerkonzentration in der Halbleiterschicht 208 weist vorzugsweise eine derartige Verteilung auf, dass die Ladungsträgerkonzentration in der folgenden Reihenfolge erhöht wird: der Bereich 208L und der Bereich 208D. Indem der Bereich 208L zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Bereich 208D bereitgestellt wird, kann die Ladungsträgerkonzentration des Kanalbildungsbereichs sehr niedrig gehalten werden, selbst wenn Verunreinigungen, wie z. B. Wasserstoff, während des Herstellungsprozesses von dem Bereich 208D diffundieren.
Die Ladungsträgerkonzentration ist in dem Bereich 208L nicht notwendigerweise gleichmäßig; in einigen Fällen weist die Ladungsträgerkonzentration einen Abfallgradienten von der Seite des Bereichs 208D in Richtung des Kanalbildungsbereichs auf. Beispielsweise kann/können die Wasserstoffkonzentration und/oder die Sauerstofffehlstellen- (V_O-) Konzentration in dem Bereich 208L einen Gradienten aufweisen, der sich von der Seite des Bereichs 208D zu der Seite des Kanalbildungsbereichs verringert.
Wenn der Halbleiterschicht 208 ein Verunreinigungselement zugesetzt wird, um die Bereiche 208L und 208D auszubilden, kann das Verunreinigungselement der Halbleiterschicht 108 über die Isolierschicht 106 unter Verwendung der leitenden Schicht 104 als Maske zugeführt werden. Folglich wird ein Bereich 108L in dem Bereich der Halbleiterschicht 108 ausgebildet, der sich mit der leitenden Schicht 104 nicht überlappt. Es sei angemerkt, dass bei dem Transistor 100 ein Bereich der Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit der leitenden Schicht 112b als Source-Bereich oder Drain-Bereich dient. Der Bereich 108L wird in einem Teil des Source-Bereichs oder des Drain-Bereichs ausgebildet. Es sei angemerkt, dass sich die Konzentration des Verunreinigungselements in dem Bereich 108L von derjenigen in dem Bereich 208L unterscheiden kann. Der Bereich 108L wird nicht notwendigerweise ausgebildet. In dem Fall, in dem sich beispielsweise die leitende Schicht 104 derart erstreckt, dass sie den Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 bedeckt, bedeckt die leitende Schicht 104 die gesamte Halbleiterschicht 108, um die Zufuhr des Verunreinigungselements zu der Halbleiterschicht 108 zu verhindern, und der Bereich 108L wird nicht ausgebildet.
Wie in 22A und 22B dargestellt, sind Teile der Endabschnitte der leitenden Schichten 212a und 212b vorzugsweise auf den Innenseiten der Öffnungen 147a bzw. 147b angeordnet. Mit anderen Worten: Teile der Endabschnitte der leitenden Schichten 212a und 212b sind vorzugsweise in Kontakt mit der Halbleiterschicht 208 in den Öffnungen 147a bzw. 147b. Demzufolge kann der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 212a einem des Paars von Bereichen 208D benachbart sein, und der Bereich in Kontakt mit der leitenden Schicht 212b kann dem anderen des Paars von Bereichen 208D benachbart sein.
Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Oberseitenformen der Öffnungen 147a und 147b. Als Oberseitenformen der Öffnungen 147a und 147b können die Formen, die für die Öffnungen 141 und 143 verwendet werden können, verwendet werden. Obwohl die Oberseitenformen der Öffnungen 147a und 147b Vierecken mit abgerundeten Ecken sind, im Unterschied zu den Oberseitenformen der Öffnungen 141 und 143 in 22A und dergleichen, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Es sei angemerkt, dass die Oberseitenformen der Öffnungen 147a und 147b denjenigen der Öffnungen 141 und 143 gleich sein können.
Obwohl die leitenden Schichten 212a und 212b hier in dem gleichen Prozess wie die leitende Schicht 204 ausgebildet werden, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Ausbildungsschritte der leitenden Schichten 212a und 212b können sich von denjenigen der leitenden Schicht 204 unterscheiden. Beispielsweise werden die leitenden Schichten 104 und 204 über der Isolierschicht 106 ausgebildet, und ein Verunreinigungselement wird der Halbleiterschicht 208 unter Verwendung der leitenden Schicht 204 als Maske zugeführt, wodurch der Source-Bereich und der Drain-Bereich ausgebildet werden. Die Isolierschicht 195 wird über den leitenden Schichten 104 und 204 ausgebildet, eine Öffnung, die den Source-Bereich erreicht, und eine Öffnung, die den Drain-Bereich erreicht, werden in der Isolierschicht 106 und der Isolierschicht 195 ausgebildet, und die leitenden Schichten 212a und 212b können derart ausgebildet werden, dass sie die Öffnungen bedecken.
[Halbleiterschichten 108 und 208]
Hier werden Metalloxide, die für die Halbleiterschichten 108 und 208 anwendbar sind, spezifisch beschrieben. Beispiele für das Metalloxid umfassen Indiumoxid, Galliumoxid und Zinkoxid. Das Metalloxid enthält vorzugsweise mindestens Indium oder Zink. Das Metalloxid enthält vorzugsweise zwei oder drei Arten, die aus Indium, einem Element M und Zink ausgewählt werden. Das Element M ist ein Metallelement oder ein Halbmetallelement mit hoher Bindungsenergie an Sauerstoff, wie z. B. ein Metallelement oder ein Halbmetallelement, dessen Bindungsenergie an Sauerstoff höher ist als diejenige von Indium. Spezifische Beispiele für das Element M umfassen Aluminium, Gallium, Zinn, Yttrium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Zirconium, Molybdän, Hafnium, Tantal, Wolfram, Lanthan, Cer, Neodym, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Silizium, Germanium und Antimon. Das Element M, das in dem Metalloxid enthalten ist, ist bevorzugt eines oder mehrere der vorstehenden Elemente, bevorzugter eines oder mehrere ausgewählt aus Aluminium, Gallium, Zinn und Yttrium, und noch bevorzugter eines oder mehrere von Gallium und Zinn. In dieser Beschreibung und dergleichen können ein Metallelement und ein Halbmetallelement kollektiv als „Metallelement“ bezeichnet werden, und ein „Metallelement“ in dieser Beschreibung und dergleichen kann ein Halbmetallelement bezeichnen.
Beispielsweise können die Halbleiterschichten 108 und 208 unter Verwendung von Indium-Zink-Oxid (auch als In-Zn-Oxid bezeichnet), Indium-Zinn-Oxid (In-Sn-Oxid oder ITO), Indium-Titan-Oxid (In-Ti-Oxid), Indium-Gallium-Oxid (In-Ga-Oxid), Indium-Gallium-Oxid (In-W-Oxid oder IWO), Indium-Gallium-Aluminium-Oxid (In-Ga-Al-Oxid), Indium-Gallium-Zinn-Oxid (In-Ga-Sn-Oxid), Gallium-Zink-Oxid (auch als Ga-Zn-Oxid oder GZO bezeichnet), Aluminium-Zink-Oxid (auch als Al-Zn-Oxid oder AZO bezeichnet), Indium-Aluminium-Zink-Oxid (auch als In-Al-Zn-Oxid oder IAZO bezeichnet), Indium-Zinn-Zink-Oxid (auch als In-Sn-Zn-Oxid oder ITZO (eingetragenes Markenzeichen) bezeichnet), Indium-Titan-Zink-Oxid (In-Ti-Zn-Oxid), Indium-Gallium-Zink-Oxid (auch als In-Ga-Zn-Oxid oder IGZO bezeichnet), Indium-Gallium-Zinn-Zink-Oxid (auch als In-Ga-Sn-Zn-Oxid oder IGZTO bezeichnet) oder Indium-Gallium-Aluminium-Zink-Oxid (auch als In-Ga-AI-Zn-Oxid, IGAZO, IGZAO oder IAGZO bezeichnet) ausgebildet werden. Alternativ kann Indium-Zinn-Oxid enthaltend Silizium (auch als ITSO bezeichnet), Gallium-Zinn-Oxid (Ga-Sn-Oxid), Aluminium-Zinn-Oxid (Al-Sn-Oxid) oder dergleichen verwendet werden.
Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Indiumatomen in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen kann die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors erhöht werden. Außerdem kann der Transistor einen hohen Durchlassstrom aufweisen.
Anstelle von Indium oder zusätzlich zu Indium kann das Metalloxid eine oder mehrere Arten von Metallelementen enthalten, deren Periodennummer in dem Periodensystem groß ist. Je größer die Überlappung zwischen Orbitalen von Metallelementen ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass das Metalloxid eine hohe Ladungsträgerleitfähigkeit aufweist. Daher kann dann, wenn ein Metallelement mit einer großen Periodennummer in dem Metalloxid enthalten ist, die Feldeffektbeweglichkeit des Transistors in einigen Fällen erhöht werden. Als Beispiele für das Metallelement mit einer großen Periodennummer werden die Metallelemente, die zu der Periode 5 gehören, und diejenigen, die zu der Periode 6 gehören, angegeben. Spezifische Beispiele für das Metallelement umfassen Yttrium, Zirconium, Silber, Cadmium, Zinn, Antimon, Barium, Blei, Bismut, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium und Europium. Es sei angemerkt, dass Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium und Europium als leichte Seltenerdelemente bezeichnet werden.
Das Metalloxid kann eine oder mehrere Arten enthalten, die aus Nichtmetallelementen ausgewählt werden. Indem ein Nichtmetallelement enthalten ist, weist das Metalloxid in einigen Fällen eine erhöhte Ladungsträgerkonzentration, eine verringerte Bandlücke oder dergleichen auf, wobei in diesem Fall der Transistor eine erhöhte Feldeffektbeweglichkeit aufweisen kann. Beispiele für das Nichtmetallelement umfassen Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Selen, Fluor, Chlor, Brom und Wasserstoff.
Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Zinkatomen in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen weist das Metalloxid eine hohe Kristallinität auf, so dass die Diffusion von Verunreinigungen in dem Metalloxid verhindert werden kann. Folglich wird eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des Transistors unterdrückt, und der Transistor kann eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Durch Erhöhung des Anteils der Anzahl von Atomen des Elements M in der Gesamtanzahl von Atomen von allen in dem Metalloxid enthaltenen Metallelementen kann verhindert werden, dass Sauerstofffehlstellen (VO) in dem Metalloxid ausgebildet werden. Dementsprechend wird die Erzeugung von Ladungsträgern aufgrund von Sauerstofffehlstellen (VO) verhindert, was den Sperrstrom des Transistors verringert. Des Weiteren können Änderungen der elektrischen Eigenschaften des Transistors verringert werden, um die Zuverlässigkeit des Transistors zu verbessern.
Die Zusammensetzung des für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendeten Metalloxids beeinflusst die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit des Transistors. Deshalb kann durch Bestimmen der Zusammensetzung des Metalloxids entsprechend den elektrischen Eigenschaften und der Zuverlässigkeit, die für den Transistor erfordert werden, die Halbleitervorrichtung sowohl ausgezeichnete elektrische Eigenschaften als auch eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Wenn das Metalloxid ein In-M-Zn-Oxid ist, ist der Anteil der Anzahl von In-Atomen vorzugsweise höher als oder gleich demjenigen der Anzahl von M-Atomen in dem In-M-Zn-Oxid. Beispielsweise kann ein In-M-Zn-Oxid mit Metallelementen in einem der folgenden Atomverhältnisse verwendet werden: In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 2:1:3, In:M:Zn = 3:1:2, In:M:Zn = 4:2:3, In:M:Zn = 4:2:4,1, In:M:Zn = 5:1:3, In:M:Zn = 5:1:6, In:M:Zn = 5:1:7, In:M:Zn = 5:1:8, In:M:Zn = 6:1:6, In:M:Zn = 10:1:1, In:M:Zn = 10:1:3, In:M:Zn = 10:1:4, In:M:Zn = 10:1:6, In:M:Zn = 10:1:7, In:M:Zn = 10:1:8, In:M:Zn = 5:2:5, In:M:Zn = 10:1:10, In:M:Zn = 20:1:10, In:M:Zn = 40:1:10 oder in der Nähe davon. Es sei angemerkt, dass eine Zusammensetzung in der Nähe eines Atomverhältnisses ± 30 % eines beabsichtigten Atomverhältnis einschließt. Indem der Anteil der Anzahl von Indiumatomen in dem Metalloxid erhöht wird, kann der Durchlassstrom, die Feldeffektbeweglichkeit oder dergleichen des Transistors verbessert werden.
Der Anteil der Anzahl von In-Atomen kann kleiner sein als derjenige der Anzahl von M-Atomen in dem In-M-Zn-Oxid. Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente eines derartigen In-M-Zn-Oxids umfassen In: M: Zn = 1:3:2, In: M: Zn = 1:3:3 und In: M: Zn = 1:3:4 sowie eine Zusammensetzung in der Nähe von einem dieser Atomverhältnisse. Indem der Anteil der Anzahl von M-Atomen in dem Metalloxid erhöht wird, kann die Erzeugung von Sauerstofffehlstellen (VO) unterdrückt werden.
In dem Fall, in dem eine Vielzahl von Metallelementen als Element M enthalten ist, kann die Summe der Anteile der Anzahl von Atomen dieser Metallelemente als Anteil der Anzahl von Atomen des Elements M verwendet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird der Anteil der Anzahl von Indiumatomen in der Gesamtzahl von Atomen der allen enthaltenden Metallelemente in einigen Fällen als Indium-Prozentgehalt bezeichnet. Das Gleiche gilt auch für andere Metallelemente.
Die Verwendung eines Materials mit einem hohen Indiumgehalt für die Halbleiterschichten 108 und 208 ermöglicht eine Erhöhung des Durchlassstroms oder der Feldeffektbeweglichkeit der Transistoren und dergleichen. Des Weiteren kann das Element M, das in den Halbleiterschichten 108 und 208 enthalten ist, die Erzeugung von Sauerstofffehlstellen (Vo) verhindern. Der Gehalt des Elements M (der Anteil der Anzahl von Atomen des Elements M in der Gesamtzahl von Atomen aller enthaltenen Metallelemente) ist bevorzugt höher als oder gleich 0,1 % und niedriger als oder gleich 3 %, bevorzugter höher als oder gleich 0,1 % und niedriger als oder gleich 2 %. Dementsprechend ist es möglich, einen Transistor mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften auszubilden. Beispielsweise wird vorzugsweise ein Metalloxid mit In:M:Zn von 40:1:10 oder in der Nähe davon verwendet. Das enthaltene Element M ist bevorzugt eines oder mehrere der vorstehenden Elemente, bevorzugter eines oder mehrere ausgewählt aus Aluminium, Gallium, Zinn und Yttrium. Insbesondere kann ein Metalloxid mit In:Sn:Zn von 40:1:10 oder in der Nähe davon verwendet werden. Alternativ kann ein Metalloxid mit In:AI:Zn von 40:1:10 oder in der Nähe davon verwendet werden.
In dem Fall, in dem ein Metalloxid mit einer polykristallinen Struktur für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird, wird in einigen Fällen die Korngrenze zu einem Rekombinationszentrum und fängt Ladungsträger ein und somit verringert den Durchlassstrom und die Feldeffektbeweglichkeit der Transistoren. Ein Metalloxid mit einer Zusammensetzung, die dazu neigt, eine polykristalline Struktur auszubilden, wird vorzugsweise zusammen mit einem Element verwendet, das die Kristallisation behindert. Beispielsweise ist es weniger wahrscheinlich, dass Indiumzinnoxid, das Silizium enthält (ITSO), eine polykristalline Struktur bildet als Indiumzinnoxid (indium tin oxide, ITO), und es kann für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet werden. In dem Fall, in dem ITSO verwendet wird, ist der Gehalt des Elements M (der Anteil der Anzahl von Siliziumatomen in der Gesamtzahl von Atomen aller enthaltenen Metallelemente) bevorzugt höher als oder gleich 1 % und niedriger als oder gleich 20 %, bevorzugter höher als oder gleich 3 % und niedriger als oder gleich 20 %, bevorzugter höher als oder gleich 3 % und niedriger als oder gleich 15 %, noch bevorzugter höher als oder gleich 5 % und niedriger als oder gleich 15 %. Insbesondere kann ein Metalloxid mit In:Sn:Si von 45:5:4 oder 95:5:8 oder in der Nähe davon verwendet werden.
Die Analyse der Zusammensetzung der Halbleiterschichten 108 und 208 kann beispielsweise durch energiedispersive Röntgenspektrometrie (X-ray photoelectron spectroscopy, EDX), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS), Atomemissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Hochfrequenzplasma (ICP-AES) oder dergleichen durchgeführt werden. Alternativ können diese Verfahren nach Bedarf kombiniert werden, um zur Analyse verwendet zu werden. Es sei angemerkt, dass sich in Bezug auf ein Element, dessen Gehalt niedrig ist, der tatsächliche Gehalt von dem durch Analyse erhaltenen Gehalt aufgrund der Beeinflussung der Analysegenauigkeit unterscheiden kann. In dem Fall, in dem der Gehalt des Elements M niedrig ist, kann beispielsweise der durch Analyse erhaltene Gehalt des Elements M niedriger sein als der tatsächliche Gehalt.
Ein Sputterverfahren oder ein Atomlagenabscheidungs- (atomic layer deposition, ALD-) Verfahren kann zum Ausbilden eines Films des Metalloxids verwendet werden. Es sei angemerkt, dass sich in dem Fall, in dem das Metalloxid durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, das Atomverhältnis des abgeschiedenen Metalloxids von dem Atomverhältnis eines Sputtertargets unterscheiden kann. Insbesondere kann der Zinkgehalt in dem abgeschiedenen Metalloxid auf ungefähr 50 % von demjenigen des Sputtertargets verringert werden.
Die Halbleiterschichten 108 und 208 können jeweils eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Metalloxidschichten aufweisen. Die zwei oder mehr Metalloxidschichten, die in den Halbleiterschichten 108 und 208 enthalten sind, können jeweils die gleichen Zusammensetzungen oder die im Wesentlichen gleichen Zusammensetzungen aufweisen. Indem eine mehrschichtige Struktur aus Metalloxidschichten mit den gleichen Zusammensetzungen verwendet wird, können die Herstellungskosten verringert werden, da die Metalloxidschichten unter Verwendung des gleichen Sputtertargets ausgebildet werden können.
Die in jeder der Halbleiterschichten 108 und 208 enthaltenen zwei oder mehr Metalloxidschichten können unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einer ersten Metalloxidschicht, die In: M: Zn = 1:3:4 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist, und einer zweiten Metalloxidschicht, die In: M: Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist und über der ersten Metalloxidschicht ausgebildet wird, verwendet werden. Insbesondere wird Gallium, Aluminium oder Zinn vorzugsweise als Element M verwendet. Die Elemente M in der ersten Metalloxidschicht und der zweiten Metalloxidschicht können gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die erste Metalloxidschicht und die zweite Metalloxidschicht IGZO-Schichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen sein.
Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einer ersten Metalloxidschicht, die In: Zn = 1:4 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist, und einer zweiten Metalloxidschicht, die In: M: Zn = 1:1:1 [Atomverhältnis] oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon aufweist und über der ersten Metalloxidschicht ausgebildet wird, vorteilhaft verwendet werden.
Eine mehrschichtige Struktur aus einem, das aus Indiumoxid, Indium-Gallium-Oxid und IGZO ausgewählt wird, und einem, das aus IAZO, IAGZO und ITZO (eingetragenes Markenzeichen) ausgewählt wird, kann beispielsweise verwendet werden.
In dem Fall, in dem die erste Metalloxidschicht, die ein erstes Metalloxid enthält, und die zweite Metalloxidschicht, die ein zweites Metalloxid enthält, eine mehrschichtige Struktur bilden und die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen Zusammensetzungen aufweisen, kann die Grenze (Grenzfläche) zwischen der ersten Metalloxidschicht und der zweiten Metalloxidschicht in einigen Fällen nicht deutlich beobachtet werden.
Es ist vorzuziehen, dass die Halbleiterschichten 108 und 208 eine Metalloxidschicht mit der Kristallinität umfassen. Beispiele für die Struktur eines Metalloxids mit der Kristallinität umfassen eine kristalline Struktur mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse (CAAC- (c-axis aligned crystalline) Struktur), eine polykristalline Struktur und eine nanokristalline (nano-crystal, nc-) Struktur. Durch Verwendung einer Metalloxidschicht mit der Kristallinität kann die Dichte von Defektzuständen in den Halbleiterschichten 108 und 208 verringert werden, was ermöglicht, dass die Halbleitervorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Die Verwendung eines Metalloxids mit hoher Kristallinität in einem Kanalbildungsbereich kann die Dichte der Defektzustände in dem Kanalbildungsbereich verringern. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung eines Metalloxids mit niedriger Kristallinität, dass ein hoher Strom in dem Transistor fließt.
Je höher die Substrattemperatur bei der Ausbildung ist, desto höher kann die Kristallinität der Metalloxidschicht sein, wenn die Metalloxidschicht durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird. Beispielsweise kann die Substrattemperatur beim Ausbilden durch die Temperatur des Tisches, auf dem das Substrat beim Ausbilden platziert wird, angepasst werden. Die Kristallinität der Metalloxidschicht kann erhöht werden, wenn der Anteil einer Durchflussrate eines Sauerstoffgases zu dem gesamten bei der Ausbildung verwendeten Ausbildungsgas (auch als Sauerstoff-Durchflussratenverhältnis bezeichnet) oder Sauerstoffpartialdruck in der Behandlungskammer höher wird.
Die Kristallinität der Halbleiterschichten 108 und 208 kann beispielsweise mit einem Röntgenstrahlbeugungs- (X-ray diffraction, XRD-) Muster, einem Transmissionselektronenmikroskop- (TEM-) Bild oder einem Elektronenbeugungs- (electron diffraction, ED-) Muster analysiert werden. Alternativ können diese Verfahren nach Bedarf kombiniert werden, um zur Analyse verwendet zu werden.
In dem Fall, in dem ein Metalloxid für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird, wird vorzugsweise die Menge an VoH in dem Kanalbildungsbereich möglichst verringert, so dass jede Halbleiterschicht zu einer hochreinen intrinsischen oder einer im Wesentlichen hochreinen intrinsischen Halbleiterschicht wird. Um einen Oxidhalbleiter, dessen VoH ausreichend verringert ist, zu erhalten, ist es wichtig, Verunreinigungen, wie z. B. Wasser und Wasserstoff, in einem Metalloxid zu entfernen (in einigen Fällen als Dehydratisierungs- oder Dehydrierungsbehandung bezeichnet) und Sauerstofffehlstellen (VO) durch die Zufuhr von Sauerstoff zu dem Metalloxid zu reparieren. Wenn ein Metalloxid, in dem Verunreinigungen, wie z. B. VoH, ausreichend verringert sind, für einen Kanalbildungsbereich eines Transistors verwendet wird, kann der Transistor stabile elektrische Eigenschaften aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Reparatur von Sauerstofffehlstellen (VO) durch die Zufuhr von Sauerstoff zu einem Metalloxidhalbleiter in einigen Fällen als Sauerstoffzusatzbehandlung bezeichnet wird.
Wenn ein Metalloxid für die Halbleiterschichten 108 und 208 verwendet wird, ist die Ladungsträgerkonzentration in dem Kanalbildungsbereich bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ cm^-3, bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁷ cm^-3, noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁶ cm^-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹³ cm^-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹² cm^-3. Die minimale Ladungsträgerkonzentration in dem Kanalbildungsbereich kann beispielsweise 1 × 10^-9 cm^-3 sein.
Eine Änderung der elektrischen Eigenschaften eines OS-Transistors aufgrund der Bestrahlung mit einer Strahlung ist klein; das heißt, dass ein OS-Transistor eine hohe Beständigkeit gegen eine Strahlung aufweist. Daher kann ein OS-Transistor selbst in einer Umgebung, in die eine Strahlung einfallen kann, verwendet werden. Man kann auch sagen, dass ein OS-Transistor eine hohe Zuverlässigkeit gegen eine Strahlung aufweist. Beispielsweise kann ein OS-Transistor für eine Pixelschaltung eines Röntgenstrahlen-Flachbilddetektors verwendet werden. Außerdem kann ein OS-Transistor für eine Halbleitervorrichtung, die im Weltraum verwendet wird, verwendet werden. Beispiele für eine Strahlung umfassen eine elektromagnetische Strahlung (z. B. Röntgenstrahlen und Gammastrahlen) und eine Teilchenstrahlung (z. B. Alphastrahlen, Betastrahlen, einen Protonenstrahl und einen Neutronenstrahl).
Die Halbleiterschichten 108 und 208 können jeweils ein geschichtetes Material enthalten, das als Halbleiter dient. Das geschichtete Material bezeichnet im Allgemeinen eine Gruppe von Materialien mit einer geschichteten Kristallstruktur. Bei der geschichteten Kristallstruktur sind Schichten, die durch eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung gebildet werden, mit einer Bindung, wie z. B. der Van der Waals-Bindung, die schwächer als eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung ist, übereinander angeordnet. Das geschichtete Material weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit in einer Monoschicht, d. h. eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit, auf. Wenn ein Material, das als Halbleiter dient und eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit aufweist, für den Kanalbildungsbereich verwendet wird, kann der Transistor einen hohen Durchlassstrom aufweisen.
Beispiele für das geschichtete Material umfassen Graphen, Silicen und Chalkogenid. Chalkogenid ist eine Verbindung, die Chalkogen (ein Element, das zu der Gruppe 16 gehört) enthält. Beispiele für ein Chalkogenid umfassen ein Übergangsmetall-Chalkogenid und ein Chalkogenid von Elementen der Gruppe 13. Spezifische Beispiele für das Übergangsmetall-Chalkogenid, das für den Kanalbildungsbereich eines Transistors verwendet werden kann, umfassen Molybdänsulfid (typischerweise MoS₂), Molybdänselenid (typischerweise MoSe₂), Molybdäntellurid (typischerweise MoTe₂), Wolframsulfid (WS₂), Wolframselenid (typischerweise WSe₂), Wolframtellurid (typischerweise WTe₂), Hafniumsulfid (HfS₂), Hafniumselenid (HfSe₂), Zirconiumsulfid (ZrS₂) und Zirconiumselenid (ZrSe₂).
[Leitende Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202]
Die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 können jeweils beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer von Chrom, Kupfer, Aluminium, Gold, Silber, Zink, Tantal, Titan, Wolfram, Mangan, Nickel, Eisen, Kobalt, Molybdän und Niob oder einer Legierung, die eines oder mehrere dieser Metalle als ihre Komponente enthält, ausgebildet werden. Für die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 kann ein leitendes Material mit niedrigem Widerstand, das eines oder mehrere von Kupfer, Silber, Gold und Aluminium enthält, geeignet verwendet werden. Kupfer oder Aluminium wird besonders bevorzugt, da es eine hohe Massenproduktivität aufweist.
Für die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 kann ein leitendes Metalloxid (auch als Oxidleiter bezeichnet) verwendet werden. Beispiele für einen Oxidleiter (oxide conductor, OC) umfassen Indiumoxid, Zinkoxid, In-Sn-Oxid (ITO), In-Zn-Oxid, In-W-Oxid, In-W-Zn-Oxid, In-Ti-Oxid.ln-Ti-Sn-Oxid, In-Sn-Si-Oxid (auch als Silizium enthaltendes ITO oder ITSO bezeichnet), Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, und In-Ga-Zn-Oxid. Ein Indium enthaltendes leitendes Oxid wird besonders bevorzugt, da es eine hohe Leitfähigkeit aufweist.
Wenn eine Sauerstofffehlstelle (VO) in einem Metalloxid mit Halbleitereigenschaften gebildet wird und der Sauerstofffehlstelle (VO) Wasserstoff zugesetzt wird, wird ein Donatorniveau in der Umgebung des Leitungsbandes gebildet. Als Ergebnis wird die Leitfähigkeit des Metalloxids erhöht, und daher wird das Metalloxid zu einem Leiter. Das Metalloxid, das zu einem Leiter geworden ist, kann als Oxidleiter bezeichnet werden.
Die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 können jeweils eine mehrschichtige Struktur aus einem leitenden Film, der den vorstehend beschriebenen Oxidleiter (Metalloxid) enthält, und einem leitenden Film, der ein Metall oder eine Legierung enthält, aufweisen. Wenn der leitende Film, der ein Metall oder eine Legierung enthält, verwendet wird, kann der Leitungswiderstand verringert werden.
Ein Cu-X-Legierungsfilm (X ist Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta oder Ti) kann für die leitenden Filme 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 verwendet werden. Die Verwendung eines Cu-X-Legierungsfilms führt zu niedrigeren Herstellungskosten, da der Film durch Nassätzen verarbeitet werden kann.
Es sei angemerkt, dass die leitenden Schichten 112a, 112b, 104, 204, 212a, 212b und 202 unter Verwendung des gleichen Materials oder unterschiedlicher Materialien ausgebildet werden können.
Die leitenden Schichten 112a und 112b umfassen jeweils einen Bereich, der in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist. Wenn die Halbleiterschicht 108 unter Verwendung eines Metalloxids ausgebildet wird und die leitenden Schichten 112a und 112b unter Verwendung eines Metalls, das wahrscheinlich oxidiert wird, wie z. B. Aluminium, ausgebildet wird, wird ein isolierendes Oxid (z. B. Aluminiumoxid) zwischen der leitenden Schicht 112a und der Halbleiterschicht 108 und zwischen der leitenden Schicht 112b und der Halbleiterschicht 108 ausgebildet, was eine Verbindung zwischen der leitenden Schicht 112a oder 112b und der Halbleiterschicht 108 verhindern könnte. Deshalb werden die leitenden Schichten 112a und 112b vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, eines leitenden Materials, das selbst dann, wenn es oxidiert wird, einen niedrigen elektrischen Widerstand aufrechterhält, oder eines leitenden Oxidmaterials ausgebildet.
Für die leitenden Schichten 112a und 112b wird beispielsweise Titan, Tantalnitrid, Titannitrid, ein Titan und Aluminium enthaltendes Nitrid, ein Tantal und Aluminium enthaltendes Nitrid, Ruthenium, Rutheniumoxid, Rutheniumnitrid, ein Strontium und Ruthenium enthaltendes Oxid oder ein Lanthan und Nickel enthaltendes Oxid vorzugsweise verwendet. Diese Materialien werden bevorzugt, da sie leitende Materialien, die mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert werden, oder Materialien sind, der einen niedrigen elektrischen Widerstand aufrechterhält, selbst wenn sie oxidiert werden. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aufweist, mindestens die Schicht davon, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 ist, vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, ausgebildet wird.
Die leitenden Schichten 112a und 112b können jeweils unter Verwendung eines von den vorstehend beschriebenen Oxidleitern ausgebildet werden. Insbesondere kann ein leitendes Oxid, wie z. B. Indiumoxid, Zinkoxid, ITO, In-Zn-Oxid, In-W-Oxid, In-W-Zn-Oxid, In-Ti-Oxid, In-Ti-Sn-Oxid, Silizium enthaltendes In-Sn-Oxid oder Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, verwendet werden.
Für die leitenden Schichten 112a und 112b kann ein Nitridleiter verwendet werden. Beispiele für den Nitridleiter umfassen Tantalnitrid und Titannitrid.
Bei dem Kondensator 150 ist die leitende Schicht 112b über der Isolierschicht 120b bereitgestellt. Wie vorstehend beschrieben, wird die leitende Schicht 112b vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, eines leitenden Materials, das selbst dann, wenn es oxidiert wird, einen niedrigen elektrischen Widerstand aufrechterhält, oder eines leitenden Oxidmaterials ausgebildet. Die Menge an Sauerstoff, der von der Isolierschicht 120b abgegeben wird, ist kleiner als diejenige an Sauerstoff, der von der Isolierschicht 110b abgegeben wird. Dementsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Oxidation der leitenden Schicht 112b, die den Bereich in Kontakt mit der Isolierschicht 120b umfasst, auftritt und somit der elektrische Widerstand der leitenden Schicht 112b erhöht wird.
Die leitenden Schichten 112a, 112b und 104 können jeweils eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die leitende Schicht 112a eine zweischichtige Struktur aufweisen. Insbesondere kann beispielsweise die leitende Schicht 112a eine mehrschichtige Struktur aus der leitenden Schicht 112a_1 (nicht dargestellt) und der leitenden Schicht 112a_2 (nicht dargestellt) über der leitenden Schicht 112a_1 aufweisen.
Deshalb wird die leitende Schicht 112a_2, die einen Bereich in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 vorzugsweise unter Verwendung eines leitenden Materials, das mit geringerer Wahrscheinlichkeit oxidiert wird, eines leitenden Materials, das selbst dann, wenn es oxidiert wird, einen niedrigen elektrischen Widerstand aufrechterhält, oder eines leitenden Oxidmaterials ausgebildet. Für das Material, das für die leitende Schicht 112a_2 verwendet werden kann, kann auf die Beschreibung der leitenden Schicht 112a verwiesen werden.
Die leitende Schicht 112a_1 weist keinen Bereich in Kontakt mit der Halbleiterschicht 108 auf, und es gibt keine Beschränkung bezüglich deren Materials. Beispielsweise wird für die leitende Schicht 112a_1 vorzugsweise ein Material verwendet, das einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als die leitende Schicht 112a_2. Folglich kann der elektrische Widerstand der leitenden Schichten 112a verringert werden. Beispielsweise wird In-Sn-Si-Oxid (ITSO) für die leitende Schicht 112a_2 verwendet, und Kupfer oder Wolfram kann für die leitende Schicht 112a_1 verwendet werden.
Die Dicken der leitenden Schichten 112a_1 und 112a_2 können gleich, im Wesentlichen gleich oder voneinander unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die leitende Schicht 112a_1 ein Material mit einem niedrigeren Widerstand und einer größeren Dicke als die leitende Schicht 112a_2 enthalten, wodurch die leitenden Schichten 112a einen verringerten elektrischen Widerstand aufweisen.
Die Endabschnitte der leitenden Schichten 112a_1 und 112a_2 können miteinander ausgerichtet sein oder im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sein oder sie sind nicht notwendigerweise miteinander ausgerichtet. Beispielsweise kann die leitende Schicht 112a_2 derart bereitgestellt werden, dass sie die leitende Schicht 112a_1 bedeckt. In diesem Fall ist die leitende Schicht 112a_2 in Kontakt mit der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112a_1; das heißt, dass die leitende Schicht 112a_2 einen Abschnitt umfasst, der über den Endabschnitt der leitenden Schicht 112a_1 hinaus vorsteht.
Die vorstehend beschriebene Struktur der Isolierschicht 112a kann auf andere Strukturbeispiele angewendet werden.
[Isolierschicht 106]
Die Isolierschicht 106 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Die Isolierschicht 106 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere anorganische Isolierfilme. Beispiele für ein Material, das für den anorganischen Isolierfilm verwendet werden kann, umfassen ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid und ein Nitridoxid. Für die Isolierschicht 106 kann ein Material, das für die Isolierschicht 110 verwendet werden kann, verwendet werden.
Die Isolierschicht 106 umfasst Bereiche, die in Kontakt mit den Halbleiterschichten 108 und 208 sind. In dem Fall, in dem die Halbleiterschichten 108 und 208 jeweils unter Verwendung eines Oxidhalbleiters ausgebildet werden, sind mindestens die Filme der Isolierschicht 106, die in Kontakt mit den Halbleiterschichten 108 und 208 sind, vorzugsweise unter Verwendung eines des vorstehend beschriebenen Oxids und Oxynitrids ausgebildet. Ein Film, von dem durch Erwärmung Sauerstoff abgegeben wird, wird vorzugsweise für die Isolierschicht 106 verwendet.
Insbesondere wird in dem Fall, in dem die Isolierschicht 106 eine einschichtige Struktur aufweist, die Isolierschicht 106 vorzugsweise unter Verwendung eines Oxids oder eines Oxynitrids ausgebildet. Insbesondere kann Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid für die Isolierschicht 106 geeignet verwendet werden.
Im Falle der Isolierschicht 106 mit einer mehrschichtigen Struktur ist vorzugsweise Oxid oder Oxynitrid in dem Isolierfilm in Kontakt mit den Halbleiterschichten 108 und 208 enthalten, während Nitrid oder Nitridoxid in dem Isolierfilm in Kontakt mit den leitenden Schichten 104 und 204 enthalten ist. Als Oxid oder Oxynitrid kann beispielsweise Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid verwendet werden. Als Nitrid oder Nitridoxid kann Siliziumnitrid oder Siliziumnitridoxid verwendet werden.
Ein Siliziumnitrid und ein Siliziumnitridoxid können für die Isolierschicht 106 verwendet werden, da sie geringere Verunreinigungen (z. B. Wasser und Wasserstoff) abgeben und mit geringerer Wahrscheinlichkeit Sauerstoff und Wasserstoff durchlassen. Die Verhinderung der Diffusion von Verunreinigungen von der Isolierschicht 106 in die Halbleiterschichten 108 und 208 führt zu vorteilhaften elektrischen Eigenschaften und der hohen Zuverlässigkeit des Transistors.
Ein miniaturisierter Transistor, der eine dünne Gate-Isolierschicht umfasst, kann einen hohen Gate-Leckstrom aufweisen. Wenn ein Material mit hoher Dielektrizitätskonstante (auch als Material mit hohem k bezeichnet) für die Gate-Isolierschicht verwendet wird, kann die Spannung beim Betrieb des Transistors verringert werden, während die physikalische Dicke beibehalten wird. Beispiele für das Material mit hohem k, das für die Isolierschicht 106 verwendet werden kann, umfassen Galliumoxid, Hafniumoxid, Zirconiumoxid, ein Aluminium und Hafnium enthaltendes Oxid, ein Aluminium und Hafnium enthaltendes Oxynitrid, ein Silizium und Hafnium enthaltendes Oxid, ein Silizium und Hafnium enthaltendes Oxynitrid und ein Silizium und Hafnium enthaltendes Nitrid.
[Isolierschicht 195]
Die Isolierschicht 195, die als Schutzschicht der Transistoren 100 und 200 und des Kondensators 150 dient, enthält vorzugsweise ein Material, in das eine Verunreinigung nicht leicht diffundiert. Indem die Isolierschicht 195 bereitgestellt wird, kann die Diffusion von Verunreinigungen von außen in die Transistoren effektiv verhindert werden und kann die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung erhöht werden. Beispiele für die Verunreinigungen umfassen Wasser und Wasserstoff.
Die Isolierschicht 195 kann eine Isolierschicht, die ein anorganisches Material enthält, oder eine Isolierschicht sein, die ein organisches Material enthält. Für die Isolierschicht 195 kann beispielsweise ein anorganisches Isoliermaterial, wie z. B. ein Oxid, ein Oxynitrid, ein Nitridoxid oder ein Nitrid, verwendet werden. Spezifische Beispiele für diese anorganischen Filme sind wie in der Beschreibung der Isolierschicht 195 aufgeführt. Insbesondere kann die Isolierschicht 195 unter Verwendung von einem oder mehreren von Siliziumnitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumoxynitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid, Aluminiumnitrid, Hafniumoxid und Hafniumaluminat ausgebildet werden. Ein Acrylharz und/oder ein Polyimidharz, die organische Materialien sind, können verwendet werden. Als organisches Material können/kann beispielsweise ein Acrylharz und/oder ein Polyimidharz verwendet werden. Als organisches Material kann ein lichtempfindliches Material verwendet werden. Eine Schichtanordnung, die zwei oder mehr der vorstehenden Isolierfilme umfasst, kann auch verwendet werden. Die Isolierschicht 195 kann eine mehrschichtige Struktur aus einer Isolierschicht, die ein anorganisches Material enthält, und einer Isolierschicht aufweisen, die ein organisches Material enthält.
[Substrat 102]
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Eigenschaften des Materials des Substrats 102, solange das Material eine Wärmebeständigkeit aufweist, die ausreicht, um zumindest einer späteren Wärmebehandlung standzuhalten. Beispielsweise kann ein einkristallines Halbleitersubstrat oder ein polykristallines Halbleitersubstrat aus Silizium oder Siliziumkarbid, ein Verbundhalbleitersubstrat, das Siliziumgermanium oder dergleichen als Material enthält, ein SOI-Substrat, ein Glassubstrat, ein Keramiksubstrat, ein Quarzsubstrat, ein Saphirsubstrat, ein Keramiksubstrat, oder ein organisches Harzsubstrat als Substrat 102 verwendet werden. Das Substrat 102 kann mit einem Halbleiterelement bereitgestellt werden. Es sei angemerkt, dass die Form des Halbleitersubstrats und eines isolierenden Substrats ein Kreis oder ein Quadrat sein kann.
Ein flexibles Substrat kann als Substrat 102 verwendet werden, und der Transistor 100 und dergleichen können direkt auf dem flexiblen Substrat ausgebildet werden. Alternativ kann eine Trennschicht zwischen dem Substrat 102 und dem Transistor 100 und dergleichen bereitgestellt werden. Die Trennschicht kann zur Trennung eines Teils oder der Gesamtheit einer Halbleitervorrichtung, die über dieser ausgebildet worden ist, von dem Substrat 102 und zur Übertragung des Teils oder der Gesamtheit der Halbleitervorrichtung auf ein anderes Substrat verwendet werden. In diesem Fall können der Transistor 100 und dergleichen auch auf ein Substrat mit geringer Wärmebeständigkeit oder auf ein flexibles Substrat übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zum Beispiel ein vertikaler Transistor, wie z. B. der Transistor 100, als einer der Transistoren M1 und M3 bis M6 in der Halbleitervorrichtung 20A verwendet, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist. Beispielsweise kann der Transistor 200 als Transistor M2 verwendet werden, und der Kondensator 150 kann als einer der Kondensatoren C1 und C2 verwendet werden. Als Kondensatoren C1 und C2 können ein Kondensator C11 (siehe 33B), der später bei der Ausführungsform 3 beschrieben wird, und ein Kondensator C12 (siehe 33A) verwendet werden.
<Strukturbeispiel 2>
23A ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100A, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Transistor 100A unterscheidet sich von dem in 20B und dergleichen dargestellten Transistor 100 dadurch, dass er ein Rückgate umfasst. Für den Transistor 100 kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden; daher wird ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
Der Transistor 100A umfasst die leitenden Schichten 112a, 103, 112b und 104, die Isolierschichten 107 und 110, 106 und die Halbleiterschicht 108. Die Schichten, die den Transistor 100A bilden, können jeweils eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen.
Die leitende Schicht 112a ist über dem Substrat 102 bereitgestellt. Die leitende Schicht 112a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100A.
Die Isolierschicht 107 ist über der leitenden Schicht 112a positioniert. Die Isolierschicht 107 ist derart bereitgestellt, dass sie die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schicht 112a bedeckt.
Die leitende Schicht 103 ist über der Isolierschicht 107 positioniert. Die leitende Schicht 112a und die leitende Schicht 103 sind durch die Isolierschicht 107 elektrisch voneinander isoliert. In der leitenden Schicht 103 ist eine Öffnung 148, die die Isolierschicht 107 erreicht, in einem Bereich bereitgestellt, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt.
Die Isolierschicht 110 ist über dem Substrat 107 und der leitenden Schicht 103 positioniert. Die Isolierschicht 110 wird derart bereitgestellt, dass sie eine Oberseite und eine Seitenfläche der leitenden Schicht 103 und eine Oberseite der Isolierschicht 107 bedeckt.
Die Isolierschicht 110 weist vorzugsweise eine mehrschichtige Struktur auf. Die in 23A dargestellte Isolierschicht 110 weist beispielsweise eine mehrschichtige Struktur aus der Isolierschicht 110a, der Isolierschicht 110b über der Isolierschicht 110a und der Isolierschicht 110c über der Isolierschicht 110b auf.
Die Isolierschicht 110a wird über der Isolierschicht 107 und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt. Die Isolierschicht 110a wird derart bereitgestellt, dass sie die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schicht 103 bedeckt. Die Isolierschicht 110a wird derart bereitgestellt, dass sie einen Teil der Öffnung 148 bedeckt. Die Isolierschicht 110a ist in Kontakt mit der Isolierschicht 107 in der Öffnung 148.
Die Isolierschicht 110b wird über der Isolierschicht 110a bereitgestellt, und die Isolierschicht 110c wird über der Isolierschicht 110b bereitgestellt. Die Isolierschichten 107 und 110 umfassen die Öffnung 141, die die leitende Schicht 112a erreicht.
Die leitende Schicht 112b ist über der Isolierschicht 110c positioniert. Die leitende Schicht 112b umfasst die Öffnung 143, die sich mit der Öffnung 141 überlappt. Eine leitende Schicht 112b dient als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100A. Die leitende Schicht 112a weist einen Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112b überlappt, wobei die Isolierschichten 107 und 110 dazwischen liegen.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet die Oberseitenform der Öffnung 148 die Form des Endabschnitts der Oberseite oder Unterseite der leitenden Schicht 103 auf der Seite der Öffnung 148. Es sei angemerkt, dass es, wie bei den Öffnungen 141 und 143, keine Beschränkung bezüglich der Oberseitenform der Öffnung 148 gibt.
Wenn die Oberseitenform jeder der Öffnungen 141 und 148 ein Kreis ist, sind die Öffnungen 141 und 148 vorzugsweise konzentrisch angeordnet. Damit können in der Querschnittsansicht die kürzesten Abstände von der Halbleiterschicht 108 zu der leitenden Schicht 103 auf der linken und rechten Seite der Öffnung 141 gleich sein. Die Öffnungen 141 und 148 sind in einigen Fällen nicht konzentrisch bereitgestellt.
Die Halbleiterschicht 108 ist in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112a, einer Seitenfläche der Isolierschicht 107, der Seitenfläche der Isolierschicht 110, und der Oberseite und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b. Die Halbleiterschicht 108 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnungen 141 und 143 bedeckt. Die Halbleiterschicht 108 wird in Kontakt mit den Seitenflächen der Isolierschichten 107 und 110 auf der Seite der Öffnung 141 und dem Endabschnitt der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143 (d. h. einem Teil der Oberseite der leitenden Schicht 112b und der Seitenfläche der leitenden Schicht 112b auf der Seite der Öffnung 143) bereitgestellt. Die Halbleiterschicht 108 ist über die Öffnungen 141 und 143 in Kontakt mit der leitenden Schicht 112a.
Obwohl in dem in 23A gezeigten Beispiel der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 in Kontakt mit der Oberseite der leitenden Schicht 112b ist, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Halbleiterschicht 108 kann den Endabschnitt der leitenden Schicht 112b bedecken, und der Endabschnitt der Halbleiterschicht 108 kann in Kontakt mit der Oberseite der Isolierschicht 110c sein.
Die Isolierschicht 106 ist über der Isolierschicht 110c, der Halbleiterschicht 108 und der leitenden Schicht 112b positioniert. Die Isolierschicht 106 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnungen 141 und 143 bedeckt, wobei die Halbleiterschicht 108 zwischen der Isolierschicht 106 und den Öffnungen liegt. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht des Transistors 100A.
Die leitende Schicht 104 ist über der Isolierschicht 106 positioniert. Die leitende Schicht 104 überlappt sich mit der Halbleiterschicht 108, wobei die Isolierschicht 106 dazwischen liegt. Die leitende Schicht 104 dient als Gate-Elektrode des Transistors.
In dem Transistor 100A überlappt sich ein Bereich der Halbleiterschicht 108 mit der leitenden Schicht 104, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird, und überlappt sich mit der leitenden Schicht 103, wobei ein Teil (insbesondere die Isolierschichten 110a und 110b) der Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten: Der Bereich der Halbleiterschicht 108 wird zwischen der leitenden Schicht 104 und der leitenden Schicht 103 angeordnet, wobei die Isolierschicht 106 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 104 bereitgestellt wird und wobei ein Teil (insbesondere die Isolierschichten 110a und 110b) der Isolierschicht 110 zwischen dem Bereich und der leitenden Schicht 103 bereitgestellt wird.
Die leitende Schicht 103 dient als Rückgate-Elektrode des Transistors 100A. Ein Teil der Isolierschicht 110 dient als Rückgate-Isolierschicht des Transistors 100A.
Da der Transistor 100A die Rückgate-Elektrode umfasst, kann das Potential einer Rückkanalseite der Halbleiterschicht 108 festgelegt werden, so dass die Sättigung der I_d-V_d-Eigenschaften des Transistors 100A verbessert werden kann.
Da die Rückgate-Elektrode ermöglicht, dass das Potential der Rückkanalseite der Halbleiterschicht 108 festgelegt wird, kann eine negative Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors 100A verhindert werden. Eine Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors könnte den Drain-Strom erhöhen, der bei einer Gate-Spannung von 0 V fließt (nachstehend auch als Abschaltstrom bzw. Cutoff-Strom bezeichnet). Wenn die Verschiebung der Schwellenspannung des Transistors 100A verhindert wird, kann der Abschaltstrom verringert werden. Es sei angemerkt, dass ein niedriger Abschaltstrom in einigen Fällen als selbstsperrende Eigenschaften (normally-off characteristics) bezeichnet wird.
Obwohl in 23A beispielsweise die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 die Öffnungen 141 und 143 bedecken, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Eine Stufe kann zwischen der leitfähigen Schicht 112a und den Isolierschichten 107 und 110 und der leitenden Schicht 112b gebildet werden, und die Halbleiterschicht 108, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104 können entlang der Stufe bereitgestellt werden.
<Strukturbeispiel 3>
23B ist eine Querschnittsansicht eines Transistors 100B, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Transistor 100B unterscheidet sich von dem in 20B und dergleichen dargestellten Transistor 100 hauptsächlich dadurch, dass die Seitenfläche der Isolierschicht 110 auf der Seite der Öffnung 141 eine vertikale Form aufweist. Mit anderen Worten: Der Transistor 100B weist eine Struktur auf, bei der der Winkel θ110 in 21B 90° ist. Für den Transistor 100 kann auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden; daher wird ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
<Strukturbeispiel 4>
24A ist ein Ersatzschaltplan eines Transistors 100C, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Transistor 100C ist eine Transistorgruppe, die Transistoren 100_1 bis 100_p (p ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2) umfasst. Der Transistor 100C kann als einzelner Transistor angesehen werden, bei dem die Transistoren 100_1 bis 100_p parallel geschaltet sind.
Die Gate-Elektroden der Transistoren 100_1 bis 100_p sind elektrisch miteinander verbunden. Die Source-Elektroden der Transistoren 100_1 bis 100_p sind elektrisch miteinander verbunden. Die Drain-Elektroden der Transistoren 100_1 bis 100_p sind elektrisch miteinander verbunden.
Obwohl in 24A die Transistoren 100_1 bis 100_p als n-Kanal-Transistoren gezeigt werden, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Transistoren 100_1 bis 100_p können p-Kanal-Transistoren sein.
Der Fall, in dem p 4 ist, wird als spezifisches Beispiel beschrieben. 24B ist ein Ersatzschaltplan eines Transistors 100C, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 24C ist eine Draufsicht auf den Transistor 100C. 25 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A3-A4 in 24C.
Der Transistor 100C umfasst den Transistor 100_1 bis einen Transistor 100_4. Die Transistoren 100_1 bis 100_4 können jeweils die oben beschriebene Struktur des Transistors 100 aufweisen. Obwohl hier der Transistor 100 beispielhaft beschrieben wird, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Transistoren 100_1 bis 100_4 können jeweils jeden der Transistoren 100A und 100B umfassen.
Obwohl in 24C und dergleichen die Transistoren 100_1 bis 100_4 in zwei Zeilen und zwei Spalten angeordnet sind, gibt es keine Beschränkung bezüglich der Anordnung der Transistoren. Beispielsweise können die Transistoren 100_1 bis 100_4 in einer Zeile und vier Spalten angeordnet werden. Die Transistoren können in einer Matrix oder auf andere Weise angeordnet werden.
Die Transistoren 100_1 bis 100_4 umfassen jeweils die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106, die Halbleiterschicht 108 und die leitenden Schichten 112a und 112b. Die leitende Schicht 104 dient als Gate-Elektrode jedes der Transistoren 100_1 bis 100_4. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht jedes der Transistoren 100_1 bis 100_4. Die leitende Schicht 112b dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112a dient als die andere davon in jedem der Transistoren 100_1 bis 100_4.
Da für die Öffnungen 141_1 bis 141_4 und 143_1 bis 143_4, die in jedem der Transistoren 100_1 bis 100_4 enthalten sind, die Beschreibung der Öffnungen 141 und 143 verwiesen werden kann, wird die ausführliche Beschreibung davon weggelassen.
Die Kanalbreite des Transistors 100C, der als einzelner Transistor angesehen wird, ist die Summe der Kanalbreiten der Transistoren 100_1 bis 100_4. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Oberseitenform jeder der Öffnungen 141_1 bis 141_4 ein Kreis ist, davon ausgegangen werden, dass der Transistor 100C eine Kanalbreite von „D141 × π × 4“ aufweist, wobei D141 die Breite jeder Öffnung bezeichnet (siehe 21A und 21B). Für den Transistor 100C, der aus p Transistoren besteht, kann davon ausgegangen werden, dass er eine Kanalbreite von „D141 × π × p“ aufweist. Es sei angemerkt, dass für den Transistor 100C davon ausgegangen werden kann, dass er eine Kanallänge L100 aufweist (siehe 21B). Eine Vielzahl von parallel geschalteten Transistoren kann eine größere Kanalbreite und einen höheren Durchlassstrom aufweisen. Die Kanalbreite kann durch eine Änderung der Anzahl (p) der parallel geschalteten Transistoren geändert werden. Die Anzahl (p) der parallel geschalteten Transistoren kann derart bestimmt werden, dass der gewünschte Durchlassstrom erhalten werden kann.
In 24C und dergleichen wird die Halbleiterschicht 108 von den Transistoren 100_1 bis 100_4 geteilt. Wenn die Halbleiterschicht 108 von den Transistoren 100_1 bis 100_4 geteilt wird, kann die Kanalbreite erhöht werden, während eine Zunahme der von den Transistoren eingenommenen Fläche verhindert wird. Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das Vorstehende beschränkt ist und die Halbleiterschicht 108 für jeden der Transistoren 100_1 bis 100_4 unterteilt werden kann.
Die Struktur des Transistors 100C, der in dem Strukturbeispiel 4 beschrieben wird, kann auf ein beliebiges der anderen Strukturbeispiele angewendet werden. Beispielsweise kann der Transistor 100C als einer oder mehrere der Transistoren verwendet werden, die in den Halbleitervorrichtungen in 20A bis 20C, 21A und 21B, 22A bis 22C sowie 23A und 23B enthalten sind.
<Strukturbeispiel 5>
26A ist ein Ersatzschaltplan eines Transistors 100D, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Transistor 100D ist eine Transistorgruppe, die die Transistoren 100_1 bis 100_q (q ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2) umfasst. Der Transistor 100D kann als einzelner Transistor angesehen werden, bei dem die Transistoren 100_1 bis 100_q in Reihe geschaltet sind.
Obwohl in 26A die Transistoren 100_1 bis 100_q als n-Kanal-Transistoren gezeigt werden, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Transistoren 100_1 bis 100_q können p-Kanal-Transistoren sein.
Der Fall, in dem q 4 ist, wird als spezifisches Beispiel beschrieben. 26B ist ein Ersatzschaltplan eines Transistors 100D, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 26C ist eine Draufsicht auf den Transistor 100D. 27 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A5-A6 in 26C.
Der Transistor 100D umfasst die Transistoren 100_1 bis 100_4. Die Transistoren 100_1 bis 100_4 können jeweils die oben beschriebene Struktur des Transistors 100 aufweisen. Obwohl hier der Transistor 100 beispielhaft beschrieben wird, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Transistoren 100_1 bis 100_4 können jeweils einen der Transistoren 100A und 100B umfassen.
Obwohl in 26C und dergleichen die Transistoren 100_1 bis 100_4 in zwei Zeilen und zwei Spalten angeordnet sind, gibt es keine Beschränkung bezüglich der Transistoranordnung. Beispielsweise können die Transistoren 100_1 bis 100_4 in einer Zeile und vier Spalten angeordnet sein. Die Transistoren können in einer Matrix oder auf andere Weise angeordnet sein.
Der Transistor 100_1 umfasst die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 108_1 und die leitenden Schichten 112a und 112b. Die leitende Schicht 112a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100_1, und die leitende Schicht 112b dient als die andere.
Der Transistor 100_2 umfasst die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 108_2 und die leitenden Schichten 112a und 112c. Die leitende Schicht 112a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100_2, und die leitende Schicht 112c dient als die andere. Die leitende Schicht 112a wird von den Transistoren 100_1 und 100_2 geteilt.
Der Transistor 100_3 umfasst die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 108_3 und die leitende Schicht 112c sowie eine leitende Schicht 112d. Die leitende Schicht 112c dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100_3, und die leitende Schicht 112d dient als die andere. Die leitende Schicht 112c wird von den Transistoren 100_2 und 100_3 geteilt.
Der Transistor 100_4 umfasst die leitende Schicht 104, die Isolierschicht 106, eine Halbleiterschicht 108_4 und die leitende Schicht 112d sowie eine leitende Schicht 112e. Die leitende Schicht 112d dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode des Transistors 100_4, und die leitende Schicht 112e dient als die andere. Die leitende Schicht 112d wird von den Transistoren 100_3 und 100_4 geteilt.
Da für die Öffnungen 141_1 bis 141_4 und 143_1 bis 143_4, die in jedem der Transistoren 100_1 bis 100_4 enthalten sind, kann auf die Beschreibung der Öffnungen 141 und 143 verwiesen werden; daher wird die ausführliche Beschreibung weggelassen.
Die eine von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_1 ist elektrisch mit der Elektrode von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_2 verbunden. Die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_2 ist elektrisch mit der einen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_3 verbunden. Die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_3 ist elektrisch mit der einen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 100_4 verbunden.
Die Kanallänge des Transistors 100D unter der Annahme, dass er ein einzelner Transistor ist, ist die Summe der Kanallängen der Transistoren 100_1 bis 100_4. Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, dass der Transistor 100D eine Kanallänge von „L100 × 4“ aufweist, wobei L100 die Kanallänge jedes der Transistoren 100_1 bis 100_4 bezeichnet (siehe 21B). Für den Transistor 100D, der aus q Transistoren besteht, kann davon ausgegangen werden, dass er eine Kanallänge von „L100 × π × q“ aufweist. Es sei angemerkt, dass für den Transistor 100D davon ausgegangen werden kann, dass er die Kanalbreite W100 aufweist (siehe 21A und 21B). Eine Vielzahl von parallel geschalteten Transistoren kann eine größere Kanallänge und eine bessere Sättigung aufweisen. Die Kanallänge kann durch eine Änderung der Anzahl (q) der in Reihe geschalteten Transistoren geändert werden. Die Anzahl (q) der in Reihe geschalteten Transistoren kann derart bestimmt werden, dass die gewünschte Sättigung erhalten werden kann.
In 26C und dergleichen kann die fortlaufende Halbleiterschicht 108 von den Transistoren 100_2 und 100_3 geteilt werden. Diese Struktur kann eine Zunahme der von den Transistoren 100_2 und 100_3 eingenommenen Fläche verhindern.
Die Struktur des Transistors 100D, der in dem Strukturbeispiel 5 beschrieben wird, kann auf ein beliebiges der anderen Strukturbeispiele angewendet werden. Beispielsweise kann der Transistor 100D als einer oder mehrere der Transistoren verwendet werden, die in den Halbleitervorrichtungen in 20A bis 20C, 21A und 21B, 22A bis 22C sowie 23A und 23B enthalten sind.
Der Transistor 100D kann als jeder Transistor verwendet werden, der in dem Transistor 100C enthalten ist. Die Gruppen von parallel geschalteten Transistoren können ferner in Reihe geschaltet sein (nachstehend auch als Reihen-Parallel-Verbindung bezeichnet). Der Transistor 100C kann als jeder Transistor verwendet werden, der in dem Transistor 100D enthalten ist. Die Gruppen von Transistoren, die in Reihe geschaltet sind, können ferner parallel geschaltet werden (nachstehend auch als Parallel-Reihen-Verbindung bezeichnet).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können beispielsweise die Transistoren 100C und 100D als Transistor verwendet werden, der in der peripheren Treiberschaltung der Anzeigeeinrichtung 40, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, enthalten ist.
Die Strukturen und dergleichen, welche bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können nach Bedarf in Kombination mit einer der Strukturen und dergleichen, welche bei den anderen Ausführungsformen beschrieben werden, verwendet werden. In dem Fall, in dem eine Vielzahl von Strukturbeispielen bei einer Ausführungsform in dieser Beschreibung und dergleichen gezeigt wird, können die Strukturbeispiele nach Bedarf kombiniert werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform werden Anzeigeeinrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 28A bis 28F, 29, 30, 31, 32, 33A und 33B, 34A bis 34C, 35A bis 35C, 36A und 36B sowie 37A und 37B beschrieben. Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine hochauflösende Anzeigeeinrichtung oder eine große Anzeigeeinrichtung sein. Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise eine hochauflösende Anzeigeeinrichtung sein.
Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für eine Anzeigeeinrichtung oder ein Modul, das die Anzeigeeinrichtung umfasst, verwendet werden. Beispiele für das Modul, das die Anzeigeeinrichtung umfasst, sind ein Modul, bei dem ein Verbindungselement, wie z. B. eine flexible gedruckte Leiterplatte (flexible printed circuit, FPC) oder ein Tape Carrier Package (TCP), an der Anzeigeeinrichtung angebracht ist, ein Modul, das mit einer integrierten Schaltung (integrated circuit, IC) durch ein Chip-on-Glass- (COG-) Verfahren, ein Chip-on-Film- (COF-) Verfahren oder dergleichen montiert ist, und dergleichen.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als Touchscreen dienen. Bei der Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise eines von verschiedenen Sensorelementen verwendet werden, die die Annäherung oder die Berührung eines Erfassungsobjekts, wie z. B. eines Fingers, erfassen können.
Für den Sensor können beispielsweise verschiedene Typen, wie z. B. ein kapazitiver Typ, ein resistiver Typ, ein oberflächenakkustischerWellentyp, ein Infrarottyp, ein optischer Typ und ein druckempfindlicher Typ, verwendet werden.
Beispiele für den kapazitiven Berührungssensor sind ein oberflächenkapazitiver Berührungssensor und ein projiziert-kapazitiver Berührungssensor. Beispiele für die projiziert-kapazitive Berührungssensorvorrichtung umfassen eine eigenkapazitive (self-capacitive) Berührungssensorvorrichtung und eine gegenseitig kapazitive (mutual capacitive) Berührungssensorvorrichtung. Die Verwendung eines gegenseitig kapazitiven Berührungssensors wird bevorzugt, weil mehrere Punkte gleichzeitig erfasst werden können.
Beispiele für einen Touchscreen umfassen einen Out-Cell-Touch-Typ, einen On-Cell-Typ und einen In-Cell-Typ. Ein In-Cell-Touchscreen weist eine Struktur auf, bei der eine Elektrode, die in einem Sensorelement enthalten ist, auf einem Substrat, das ein Anzeigeelement trägt (auch als Anzeigeeinrichtung bezeichnet), und/oder einem Gegensubstrat bereitgestellt wird.
<Strukturbeispiel 1 der Anzeigeeinrichtung>
28A ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinrichtung 50A.
In der Anzeigeeinrichtung 50A sind ein Substrat 152 und ein Substrat 151 aneinander gebunden. In 28A wird das Substrat 152 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Die Anzeigeeinrichtung 50A umfasst einen Anzeigeabschnitt 162, einen Verbindungsabschnitt 140, einen Schaltungsabschnitt 164, eine Schaltungsabschnitt 163, eine leitfähige Schicht 165 und dergleichen. 28A stellt ein Beispiel dar, in dem eine IC 173 und eine FPC 172 auf der Anzeigeeinrichtung 50A montiert sind. Daher kann die in 28A dargestellte Struktur als Anzeigemodul angesehen werden, das die Anzeigeeinrichtung 50A, die IC und die FPC umfasst.
Der Verbindungsabschnitt 140 wird außerhalb des Anzeigeabschnitts 162 bereitgestellt. Der Verbindungsabschnitt 140 kann entlang einer oder mehreren Seiten des Anzeigeabschnitts 162 bereitgestellt werden. Die Anzahl von Verbindungsabschnitten 140 kann eins oder mehr sein. 28A stellt ein Beispiel dar, in dem der Verbindungsabschnitt 140 derart bereitgestellt wird, dass er die vier Seiten des Anzeigeabschnitts umschließt. An dem Verbindungsabschnitt 140 ist eine gemeinsame Elektrode eines Anzeigeelements elektrisch mit einer leitenden Schicht verbunden, so dass ein Potential der gemeinsamen Elektrode zugeführt werden kann.
Der Schaltungsabschnitt 164 umfasst beispielsweise eine Abtastleitungstreiberschaltung (auch als Gate-Treiber oder Abtasttreiber bezeichnet). Der Schaltungsabschnitt 163 umfasst beispielsweise eine Abtastleitungstreiberschaltung (auch als Source-Treiber oder Datentreiber bezeichnet).
Die leitende Schicht 165 weist eine Funktion zum Zuführen eines Signals und eines Stroms zu dem Anzeigeabschnitt 162 und den Schaltungsabschnitten 163 und 164 auf. Das Signal und Strom werden von der Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50A über die FPC 172 oder von der IC 173 in die leitende Schicht 165 eingegeben.
28A stellt ein Beispiel dar, in dem der IC 173 durch ein COG-Verfahren, ein COF-Verfahren oder dergleichen auf dem Substrat 151 bereitgestellt wird. Als IC 173 kann beispielsweise eine IC verwendet werden, die eine Abtastleitungstreiberschaltung und/oder eine Signalleitungstreiberschaltung umfasst. Es sei angemerkt, dass die Anzeigeeinrichtung 50A und das Anzeigemodul nicht notwendigerweise mit einer IC bereitgestellt werden. Die IC kann durch ein COF-Verfahren oder dergleichen auf der FPC montiert werden.
Die IC 173 und/oder der Schaltungsabschnitt 164 können/kann die Abtastleitungstreiberschaltung bilden, wobei in diesem Fall die IC 173 als Gate-Treiber-IC bezeichnet werden kann. Die IC 173 und/oder der Schaltungsabschnitt 163 können/kann die Signalleitungstreiberschaltung bilden, wobei in diesem Fall die IC 173 als Source-Treiber-IC bezeichnet werden kann.
Die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise für mindestens einen Teil des Anzeigeabschnitts 162 und/oder der Schaltungsabschnitte 163 und 164 der Anzeigeeinrichtung 50A verwendet werden.
Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Pixelschaltung einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigeeinrichtung kann eine hohe Auflösung aufweisen. Beispielsweise kann die Auflösung der Anzeigeeinrichtung höher als oder gleich 300 ppi, höher als oder gleich 500 ppi, höher als oder gleich 1000 ppi, höher als oder gleich 2000 ppi oder höher als oder gleich 3000 ppi sein.
Wenn die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Treiberschaltung (z. B. eine Abtastleitungstreiberschaltung und/oder eine Signalleitungstreiberschaltung) einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, kann beispielsweise die von der Treiberschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigeeinrichtung kann einen schmalen Rahmen aufweisen.
Da die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist, kann eine Anzeigeeinrichtung durch Verwendung der Halbleitervorrichtung eine erhöhte Zuverlässigkeit aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 40, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist, als Anzeigeeinrichtung 50A verwendet werden. In diesem Fall entspricht der Anzeigeabschnitt 162 dem Anzeigeabschnitt 42, der Schaltungsabschnitt 164 dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43 und der Schaltungsabschnitt 163 dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44.
Der Anzeigeabschnitt 162 der Anzeigeeinrichtung 50A ist ein Bereich, in dem ein Bild angezeigt werden soll, und umfasst eine Vielzahl von Pixeln 210, die periodisch angeordnet sind. 28A zeigt eine vergrößerte Ansicht eines der Pixel 210.
Das in 28A dargestellte Pixel 210 umfasst ein Pixel 230R, das rotes (R) Licht emittiert, ein Pixel 230G, das grünes (G) Licht emittiert, und ein Pixel 230B, das blaues (B) Licht emittiert. Ein Pixel 230R, ein Pixel 230G und ein Pixel 230B bilden ein Pixel 210, das die Vollfarbanzeige ermöglicht. Die Pixel 230R, 230G und 230B dienen jeweils als Subpixel. Bei der in 28A dargestellten Anzeigeeinrichtung 50A sind beispielsweise die Pixel 230R, 230B und 230G, die als Subpixel dienen, in einem Streifenmuster angeordnet. Die Anzahl von Subpixeln zum Bilden eines Pixels 210 ist nicht auf drei beschränkt und kann vier oder mehr sein. Beispielsweise kann ein Pixel 210 vier Subpixel umfassen, die Licht von vier Farben, R, G, B und Weiß (W), emittieren. Alternativ kann ein Pixel 210 vier Subpixel umfassen, die Licht von vier Farben, R, G, B und Gelb (Y), emittieren.
In der Erläuterung in dieser Beschreibung und dergleichen werden in einigen Fällen Identifikationszeichen, wie z. B. „R“, „G“ und „B“, verwendet, um die Komponenten, die rotes Licht, grünes Licht bzw. blaues Licht betreffen, zu kennzeichnen. Derartige Identifikationszeichen werden in einigen Fällen in der Beschreibung weggelassen, die den Komponenten gemeinsam ist. Beispielsweise wird eine Vielzahl von Pixeln 230 in einigen Fällen getrennt als Pixel 230R, Pixel 230G und Pixel 230B dargestellt, wenn sie voneinander unterschieden werden sollen. Beispielsweise werden die Pixel 230R, 230G und 230B in einigen Fällen einfach als Pixel 230 gezeigt, wenn keine Notwendigkeit besteht, sie voneinander zu unterscheiden.
Die Pixel 230R, 230G und 230B umfassen jeweils ein Anzeigeelement und eine Schaltung (eine Pixelschaltung), die den Betrieb des Anzeigeelements steuert.
Bei der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt es keine besondere Beschränkung bezüglich der Anordnung von Pixeln, und verschiedene Anordnungen können verwendet werden, wie in 28B bis 28F dargestellt. Beispiele für die Anordnung von Pixeln umfassen eine Streifenanordnung (siehe 28B), eine S-Streifenanordnung (siehe 28C), eine Delta-Anordnung (siehe 28D), eine Zickzack-Anordnung (siehe 28E) und eine PenTile-Anordnung (siehe 28F). Weitere Beispiele umfassen eine Mosaikanordnung, eine Diamantanordnung und eine Bayer-Anordnung.
Des Weiteren umfassen Beispiele für die Oberseitenform jedes Subpixels (Pixels 230R, 230G oder 230B) in 28B bis 28F Polygone, wie z. B. ein Dreieck, ein Viereck (einschließlich eines Rechtecks und eines Quadrats) und ein Fünfeck, Polygone mit abgerundeten Ecken, eine Ellipse und einen Kreis. Hier entspricht eine Oberseitenform des Subpixels einer Oberseitenform eines Anzeigebereichs des Anzeigeelements, das in dem Subpixel enthalten ist. Auf diese Weise können die Oberseitenformen und Größen der Subpixel unabhängig voneinander bestimmt werden. Es sei angemerkt, dass die Positionen der Pixel 230R, 230G und 230B nach Bedarf miteinander vertauscht werden können. Die Anordnung der Anzeigeelemente und die Anordnung der Pixelschaltungen könnten gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.
Da eine PenTile-Anordnung eine besondere Pixelanordnung ist, die die Auflösung in einer Pseudo-Weise erhöht, wird beispielsweise eine Streifenanordnung für die Anzeigeeinrichtung bevorzugt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise die Struktur des Transistors 100, der bei der Ausführungsform 2 oder dergleichen beschrieben worden ist, für einige oder alle Transistoren verwendet, die in der Pixelschaltung enthalten sind, wodurch die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden kann. Dies ermöglicht, dass eine Streifenanordnung oder dergleichen, nicht eine PenTile-Anordnung, verwendet wird, ohne dass die Auflösung verringert wird.
Eines von verschiedenen Elementen kann als Anzeigeelement verwendet werden, und beispielsweise kann ein Flüssigkristallelement oder ein Licht emittierendes Element verwendet werden. Alternativ kann ein mikroelektromechanisches System- (micro electro mechanical systems, MEMS-) Shutter-Element, ein MEMS-Element vom optischen Interferenztyp oder ein Anzeigeelement, bei dem ein Mikrokapselverfahren, ein Elektrophoreseverfahren, ein Elektrobenetzungsverfahren, ein Electronic Liquid Powder- (eingetragenes Warenzeichen) Verfahren oder dergleichen verwendet wird, verwendet werden. Alternativ kann eine Quantenpunkt-LED (QLED), die eine Lichtquelle und die Farbumwandlungstechnologie unter Verwendung von Quantenpunktmaterialien verwendet, verwendet werden.
Als Beispiele für eine Anzeigeeinrichtung, die ein Flüssigkristallelement umfasst, können eine transmissive Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, eine reflektierende Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und eine transflektive Flüssigkristallanzeige angegeben werden.
Beispiele für den Modus, das auf die Anzeigeeinrichtung, bei der ein Flüssigkristallelement verwendet wird, angewendet wird, umfassen einen Vertical Alignment- (VA-) Modus, einen Fringe-Field-Switching- (FFS-) einen In-Plane-Switching- (IPS-) Modus, Modus, einen Twisted Nematic- (TN-) Modus, einen achsensymmetrisch ausgerichteten Mikrozellen- (axially symmetric aligned micro-cell, ASM-) Modus, einen optisch kompensierten Doppelbrechungs-(optically compensated birefringence, OCB-) Modus, einen ferroelektrischen Flüssigkristall- (ferroelectric liquid crystal, FLC-) Modus, einen antiferroelektrischen Flüssigkristall- (antiferroelectric liquid crystal, AFLC-) Modus, einen elektrisch gesteuerten Doppelbrechungs- (electrically controlled birefringence, ECB-) Modus und einen Gast-Wirt-Modus. Beispiele für den VA-Modus umfassen einen Multi-Domain Vertical Alignment- (MVA-) Modus, einen Patterned Vertical Alignment- (PVA-) Modus und einen Advanced Super View-(ASV-) Modus.
Beispiele für das Flüssigkristallmaterial, das für das Flüssigkristallelement verwendet werden kann, umfassen einen thermotropen Flüssigkristall, einen niedermolekularen Flüssigkristall, einen hochmolekularen Flüssigkristall, einen polymerdispergierten Flüssigkristall (polymer dispersed liquid crystal, PDLC), einen Polymernetz-Flüssigkristall (polymer network liquid crystal, PNLC), einen ferroelektrischen Flüssigkristall und einen antiferroelektrischen Flüssigkristall. Ein derartiges Flüssigkristallmaterial weist je nach Bedingungen eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral-nematische Phase, eine isotrope Phase, eine blaue Phase oder dergleichen auf. Als Flüssigkristallmaterial kann entweder ein positiver Flüssigkristall oder ein negativer Flüssigkristall verwendet werden.
Als Licht emittierendes Element kann ein selbstleuchtendes Licht emittierendes Element, wie z. B. eine Leuchtdiode (light-emitting diode, LED), ein organisches Elektrolumineszenz- (EL-) Element (auch als organische LED (OLED) bezeichnet) oder ein Halbleiterlaser, verwendet werden. Beispiele für die LED umfassen eine Mini-LED und eine Mikro-LED.
Beispiele für eine Licht emittierende Substanz, die in dem Licht emittierenden Element enthalten ist, umfassen eine Substanz, die eine Fluoreszenz aufweist (ein fluoreszierendes Material), eine Substanz, die eine Phosphoreszenz aufweist (ein phosphoreszierendes Material), eine Substanz, die eine thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz aufweist (ein thermisch aktiviertes, verzögert fluoreszierendes (thermally activated delayed fluorescence, TADF-) Material) und eine anorganische Verbindung (wie z. B. ein Quantenpunktmaterial) .
Das Licht emittierende Element kann beispielsweise infrarotes, rotes, grünes, blaues, zyanfarbenes, magentafarbenes, gelbes oder weißes Licht emittieren. Wenn das Licht emittierende Element eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann eine höhere Farbreinheit erzielt werden.
Eine des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements dient als Anode, und die andere Elektrode dient als Kathode.
Bei dieser Ausführungsform wird der Fall, in dem ein Licht emittierendes Element als Anzeigeelement verwendet wird, als Beispiel hauptsächlich beschrieben. Insbesondere wird der Fall, in dem ein organisches EL-Element als Licht emittierendes Element verwendet wird, beispielhaft beschrieben. Daher ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Anzeigeeinrichtung, bei der ein organisches EL-Element verwendet wird.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine der folgenden Strukturen aufweisen: eine Top-Emission-Struktur, bei der Licht in Richtung emittiert wird, die dem Substrat entgegengesetzt ist, über dem das Licht emittierende Element ausgebildet ist, eine Bottom-Emission-Struktur, bei der Licht in Richtung des Substrats emittiert wird, über dem das Licht emittierende Element ausgebildet ist, und eine Dual-Emission-Struktur, bei dem Licht in Richtung von beiden Oberflächen emittiert wird.
Da die eingenommene Fläche unter Verwendung der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verringert werden kann, kann das Öffnungsverhältnis eines Pixels bei einer Anzeigeeinrichtung mit einer Bottom-Emission-Struktur erhöht werden. Beispielsweise kann das Öffnungsverhältnis in der Anzeigeeinrichtung höher als oder gleich 50 %, höher als oder gleich 55 %, oder höher als oder gleich 60 % sein.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet das Öffnungsverhältnis einen Anteil der Fläche des Bereichs, in dem Licht durchgelassen wird, zu der Fläche eines Pixels.
<Strukturbeispiel der Pixelschaltung>
Ein Strukturbeispiel des Layouts in dem Pixel 230 ist in 29, 30 und 31 gezeigt. 29 ist eine Draufsicht, die der bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Halbleitervorrichtung 20A (dem Schaltplan in 1) entspricht. 29 stellt einen Transistor M11, der dem Transistor M1 entspricht, einen Transistor M12, der dem Transistor M2 entspricht, einen Transistor M13, der dem Transistor M3 entspricht, einen Transistor M 14, der dem Transistor M4 entspricht, einen Transistor M15, der dem Transistor M5 entspricht, einen Transistor M16, der dem Transistor M6 entspricht, einen Kondensator C11, der dem Kondensator C1 entspricht, einen Kondensator C12, der dem Kondensator C2 entspricht, eine Leitung GL1, die der Leitung GLa entspricht, eine Leitung GL2, die der Leitung GLb entspricht, eine Leitung GL3, die der Leitung GLc entspricht, eine Leitung SL, die der Leitung DL entspricht, eine Leitung VL0, die der Leitung 23 entspricht, eine Leitung ANO, die der Leitung 21 entspricht, und eine Pixelelektrode 111 dar, die elektrisch mit einer Elektrode des Licht emittierenden Elements 32 verbunden ist. Es sei angemerkt, dass in 29 das Schraffurmuster der Pixelelektrode 111 durchsichtig dargestellt wird, so dass Komponenten unter der Pixelelektrode 111 deutlich gezeigt werden. Die Leitung ANO umfasst eine Leitung ANO_1 und eine Leitung ANO_2. Die Leitungen ANO_1 und ANO_2 sind elektrisch miteinander verbunden und dienen als Leitung ANO. Es sei angemerkt, dass in 29 die Leitungen 22 und 24 weggelassen sind. Die Leitung 22 entspricht einer gemeinsamen Elektrode 115, die später beschrieben wird. Die Leitung 24 entspricht einer leitenden Schicht 112aB (Leitung VL1), die später beschrieben wird.
30 ist eine Draufsicht, in der die Pixelelektrode 111 aus 29 weggelassen ist. 31 ist eine Draufsicht, in der ferner die Leitungen VL0, SL und ANO_2 aus 30 weggelassen sind. In 31 ist die Leitung VL1 dargestellt, die der Leitung 24 entspricht. Es sei angemerkt, dass in 29, 30 und 31 die Fläche eines Pixels 230 durch eine Strich-Doppelpunkt-Linie dargestellt wird.
32 ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie G1-G2 in 29, 33A ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie B3-G4 in 29, und 33B ist eine Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie G5-G6 in 29.
In dem Beispiel in 29, 30, 31, 32, 33A und 33B wird die bei der Ausführungsform 2 beschriebene Struktur des in 20B und dergleichen dargestellten Transistors 100 für die Transistoren M11, M13, M 14, M15 und M16 verwendet, und die Struktur des Transistors 200 wird für den Transistor M12 verwendet.
Der Transistor M11 umfasst die leitenden Schichten 112a, 112b und 104, die Halbleiterschicht 108 und die Isolierschicht 106. Bei dem Transistor M11 dient die leitende Schicht 112b als eine von S einer ource-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112a dient als die andere. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht, und die leitenden Schicht 104 dient als Gate-Elektrode. Außerdem dient die leitende Schicht 104 als Leitung GL1.
Die leitende Schicht 112b und die Isolierschicht 110 weisen die Öffnungen 141 und 143 in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112a überlappt. Die Halbleiterschicht 108 wird derart bereitgestellt, dass sie die wird und die Öffnungen 141 und 143 bedeckt. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108 bereitgestellt, und die leitende Schicht 104 wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt.
Der Transistor M12 umfasst die leitenden Schichten 202, 204, 212a und 212b, die Isolierschichten 120 und 106 sowie die Halbleiterschicht 208. In dem Transistor M12 dient die leitende Schicht 204 als Gate-Elektrode (auch als erste Gate-Elektrode bezeichnet), und ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht (auch als erste Gate-Isolierschicht bezeichnet). Die leitende Schicht 202 dient als Rückgate-Elektrode (auch als zweite Gate-Elektrode bezeichnet), und ein Teil der Isolierschicht 120 dient als Rückgate-Isolierschicht (auch als zweite Gate-Isolierschicht bezeichnet). Die leitende Schicht 212a dient als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 212b dient als die andere.
Die leitende Schicht 202 wird über der Isolierschicht 110 bereitgestellt, und die Isolierschicht 120 wird derart bereitgestellt, dass sie die leitende Schicht 202 bedeckt. Die Halbleiterschicht 208 wird über der Isolierschicht 120 bereitgestellt, und die Isolierschicht 106 wird bereitgestellt, um die Halbleiterschicht 208 zu bedecken. Die leitenden Schichten 204, 212a und 212b werden über der Isolierschicht 106 bereitgestellt. Die Isolierschicht 106 umfasst die Öffnungen 147a und 147b, die die Halbleiterschicht 208 erreichen, und die leitenden Schichten 212a und 212b sind über die Öffnungen 147a und 147b in Kontakt mit der Halbleiterschicht 208.
Die Isolierschicht 106 weist eine Öffnung 188 auf, die die leitende Schicht 112b erreicht, und die leitende Schicht 204 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 188 bedeckt. Die leitende Schicht 204 ist über die Öffnung 188 elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden.
34A ist eine Draufsicht auf die leitende Schicht 112a. 34A stellt zusätzlich zu der leitenden Schicht 112a eine leitende Schicht 112aA und eine leitende Schicht 112aB dar, die in dem gleichen Schritt ausgebildet werden können. Die leitende Schicht 112aB dient als Leitung VL1. Die leitende Schicht 112aB (Leitung VL1) erstreckt sich in der Spaltenrichtung.
Bei der horizontalen Richtung in einer Zeichnung handelt es sich um die Zeilenrichtung, und bei der vertikalen Richtung handelt es sich um die Spaltenrichtung; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und die Zeilenrichtung und die Spaltenrichtung können miteinander vertauscht werden.
34B ist eine Draufsicht auf die leitende Schicht 202 und die Isolierschicht 120. In 34B wird die Kontur der Isolierschicht 120 durch die gestrichelte Linie dargestellt.
34C ist eine Draufsicht auf die leitende Schicht 112b. 34C stellt zusätzlich zu der leitenden Schicht 112b eine leitende Schicht 112bA, eine leitende Schicht 112bB, eine leitende Schicht 112bC, eine leitende Schicht 112p und eine leitende Schicht 112q dar, die in dem gleichen Schritt ausgebildet werden können. In der leitenden Schicht 112b ist eine Öffnung 143A des Transistors M13 zusätzlich zu der Öffnung 143 des Transistors M11 bereitgestellt. In der leitenden Schicht 112bA ist eine Öffnung 143B des Transistors M14 bereitgestellt. In der leitenden Schicht 112bB ist eine Öffnung 143C des Transistors M15 bereitgestellt. In der leitenden Schicht 112bC ist eine Öffnung 143D des Transistors M16 bereitgestellt. Eine Öffnung 143p ist in der leitenden Schicht 112p bereitgestellt, und eine Öffnung 143q ist in der leitenden Schicht 112q bereitgestellt. Die Öffnungen 143 und 143A bis 143D, 143p und 143q können in dem gleichen Schritt ausgebildet werden. Obwohl sich die Oberseitenform der Öffnungen 143p und 143q von denjenigen der Öffnungen 143 und 143A bis 143D in 34C unterscheidet, gibt es keine Beschränkung bezüglich der Oberseitenform der Öffnungen 143p und 143q. Die Oberseitenformen der Öffnungen 143 und 143A bis 143D, 143p und 143q können jeweils beispielsweise ein Kreis sein. Außerdem sind die Öffnung 141, Öffnungen 141A bis 141D, eine Öffnung 141p und eine Öffnung 141q in Bereichen der Isolierschicht 110 bereitgestellt, die sich mit den Öffnungen 143, 143A bis 143D, 143p und 143q überlappen.
35A ist eine Draufsicht auf die Halbleiterschichten 108 und 208. 35A stellt zusätzlich zu den Halbleiterschichten 108 und 208 eine Halbleiterschicht 108A, eine Halbleiterschicht 108B, eine Halbleiterschicht 108C und eine Halbleiterschicht 108D dar, die in dem gleichen Schritt ausgebildet werden können.
35B ist eine Draufsicht auf die leitenden Schichten 104, 204, 212a und 212b. 35B stellt zusätzlich zu den leitenden Schichten 104, 204, 212a und 212b eine leitende Schicht 104A, eine leitende Schicht 104B, eine leitende Schicht 104p, eine leitende Schicht 104q, eine leitende Schicht 104r, eine leitende Schicht 104s und eine Leitung ANO_1 dar, die in dem gleichen Schritt ausgebildet werden können. Die leitende Schicht 104 dient als Leitung GL1, die leitende Schicht 104A dient als Leitung GL2, und die leitende Schicht 104B dient als Leitung GL3. Die leitende Schicht 104 (Leitung GL1), die leitende Schicht 104A (Leitung GL2), die leitende Schicht 104B (Leitung GL3) und die Leitung ANO_1 erstrecken sich in der Zeilenrichtung.
35C ist eine Draufsicht auf die Leitungen VL0, SL und ANO_2. 35C stellt zusätzlich zu den Leitungen VL0, SL und ANO_2 eine leitende Schicht 234 dar, die in dem gleichen Schritt ausgebildet werden kann. Die Leitungen VL0, SL und ANO_2 erstrecken sich in der Spaltenrichtung.
Wie in 32 dargestellt, werden die Isolierschicht 195 und eine Isolierschicht 233 über der Leitung ANO_1 bereitgestellt. Die Isolierschichten 195 und 233 umfassen eine Öffnung 183, die die Leitung ANO_1 erreicht, und die Leitung ANO_2 ist derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 183 bedeckt. Die Leitungen ANO_1 und ANO_2 sind über die Öffnung 183 elektrisch miteinander verbunden und dienen als Leitung ANO.
Die leitende Schicht 112a, die in dem Transistor M11 enthalten ist, ist über die leitende Schicht 104s elektrisch mit der Leitung SL verbunden. Die leitende Schicht 104s ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112a über eine Öffnung 190 sowie die Öffnungen 143p und 141p verbunden. Die Öffnung 141p, die die leitende Schicht 112a erreicht, wird in der Isolierschicht 110 bereitgestellt, und die leitende Schicht 112p, die die Öffnung 143p umfasst, wird über der Isolierschicht 110 bereitgestellt. Die Isolierschicht 106 ist über der leitenden Schicht 112p bereitgestellt, und die Öffnung 190 ist in einem Bereich der Isolierschicht 106 bereitgestellt, der sich mit der Öffnung 143p überlappt. Die leitende Schicht 104s wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnungen 190, 143p und 141p bedeckt. Die Isolierschichten 195 und 233 werden über der leitenden Schicht 104s bereitgestellt, eine Öffnung 191 wird in einem Bereich der Isolierschichten 195 und 233, der sich mit der leitenden Schicht 104s überlappt, bereitgestellt, und die Leitung SL wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 191 bedeckt.
Die leitende Schicht 212a, die in dem Transistor M12 enthalten ist, ist über eine Öffnung 189, die Öffnung 143q und die Öffnung 141q elektrisch mit der leitenden Schicht 112aA verbunden. Die Öffnung 141q, die die leitende Schicht 212a erreicht, wird in der Isolierschicht 110 bereitgestellt, und die leitende Schicht 112q, die die Öffnung 143q umfasst, wird über der Isolierschicht 110 bereitgestellt. Die Isolierschicht 106 ist über der leitenden Schicht 112q bereitgestellt, und die Öffnung 189 ist in einem Bereich der Isolierschicht 106 bereitgestellt, der sich mit der Öffnung 143q überlappt. Die leitende Schicht 212a wird bereitgestellt, um die Öffnungen 189, 143q und 141q zu bedecken.
Der Transistor M13 umfasst die leitenden Schichten 112aA und 112b, die Halbleiterschicht 108A, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104A. Bei dem Transistor M13 dient die leitende Schicht 112aA als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112b dient als die andere. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht, und die leitende Schicht 104A dient als Gate-Elektrode. Die leitende Schicht 112b dient als eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M11 sowie als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M13.
Die leitende Schicht 112b und die Isolierschicht 110weisen eine Öffnung 141A und eine Öffnung 143A in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112aA überlappt. Die Halbleiterschicht 108A wird derart bereitgestellt, dass sie die wird und die Öffnungen 141A und 143A bedeckt. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108A bereitgestellt, und die leitende Schicht 104A wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt.
Der Transistor M14 umfasst die leitenden Schichten 112aB und 112bA, die Halbleiterschicht 108B, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104A. Bei dem Transistor M14 dient die leitende Schicht 112bA als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112aB dient als die andere. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht, und die leitende Schicht 104A dient als Gate-Elektrode. Die leitende Schicht 104A dient als Gate-Elektrode des Transistors M13 und auch als Gate-Elektrode des Transistors M14.
Die leitende Schicht 112bA und die Isolierschicht 110 weisen eine Öffnung 141B und eine Öffnung 143B in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112aB überlappt. Die Halbleiterschicht 108B wird bereitgestellt, um die Öffnungen 141B und 143B zu bedecken. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108B bereitgestellt, und die leitende Schicht 104A wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt.
Der Transistor M15 umfasst die leitenden Schichten 112aA und 112bB, die Halbleiterschicht 108C, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104B. Bei dem Transistor M15 dient die leitende Schicht 112bB als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112aA dient als die andere. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht, und die leitende Schicht 104B dient als Gate-Elektrode. Die leitende Schicht 112aA dient als eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M13 sowie als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M15.
Die leitende Schicht 112bB und die Isolierschicht 110 weisen die Öffnungen 143C und 141C in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112aA überlappt. Die Halbleiterschicht 108C wird derart bereitgestellt, dass sie die wird und die Öffnungen 143C und 141C bedeckt. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108C bereitgestellt, und die leitende Schicht 104B wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt.
Wie in 32 dargestellt, ist die leitende Schicht 112bB, die in dem Transistor M15 enthalten ist, über die leitenden Schichten 104p und 234 elektrisch mit der Pixelelektrode 111 verbunden. Die Isolierschicht 106 weist eine Öffnung 181 auf, die die leitende Schicht 112bB erreicht, und die leitende Schicht 104p wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 181 bedeckt. Die Isolierschichten 195 und 233 werden über der leitenden Schicht 104p bereitgestellt. Die Isolierschichten 195 und 233 umfasst eine Öffnung 182, die die leitende Schicht 104p erreicht, und die leitende Schicht 234 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 182 bedeckt. Eine Isolierschicht 235 ist über der leitenden Schicht 234 bereitgestellt. Die Isolierschicht 235 umfasst eine Öffnung 184, die die leitende Schicht 234 erreicht, und die Pixelelektrode 111 wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 184 bedeckt.
Der Transistor M16 umfasst die leitenden Schichten 112aA und 112bC, die Halbleiterschicht 108D, die Isolierschicht 106 und die leitende Schicht 104. Bei dem Transistor M16 dient die leitende Schicht 112aA als eine von einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode, und die leitende Schicht 112bC dient als die andere. Ein Teil der Isolierschicht 106 dient als Gate-Isolierschicht, und ein Teil der leitenden Schicht 104 dient als Gate-Elektrode. Die leitende Schicht 112aA dient als eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M13, als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M15 und als eine der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M16. Die leitende Schicht 104 dient als Gate-Elektrode des Transistors M11 und auch als Gate-Elektrode des Transistors M16.
Die leitende Schicht 112bC und die Isolierschicht 110 weisen die Öffnungen 143D und 141D in einem Bereich auf, der sich mit der leitenden Schicht 112aA überlappt. Die Halbleiterschicht 108D wird bereitgestellt, um die Öffnungen 143D und 141D zu bedecken. Die Isolierschicht 106 wird über der Halbleiterschicht 108D bereitgestellt, und die leitende Schicht 104 wird über der Isolierschicht 106 bereitgestellt.
Wie in 33A dargestellt, umfasst der Kondensator C12 die leitenden Schichten 112aA und 202 und die Isolierschicht 110, die zwischen den leitenden Schichten 112aA und 202 angeordnet ist. Die Isolierschicht 120 ist über der leitenden Schicht 202 bereitgestellt. Die Isolierschicht 120 umfasst eine Öffnung 185, die die leitende Schicht 202 erreicht, und die leitende Schicht 112bA ist derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 185 bedeckt. Es sei angemerkt, dass es keine Beschränkung bezüglich der Oberseitenform der Öffnung 185 gibt. Die Isolierschicht 106 ist über der leitenden Schicht 112bA bereitgestellt, und die leitende Schicht 104q ist über der Isolierschicht 106 bereitgestellt. Die leitende Schicht 104q ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112bA über eine Öffnung 186 und eine Öffnung 187 in der Isolierschicht 106 verbunden. Die leitende Schicht 104q kann im gleichen Prozess wie die leitenden Schichten 104 und 204 ausgebildet werden. Beispielsweise wird die leitende Schicht 104q, d. h. ein Material, das einen niedrigeren Widerstand aufweist als die leitende Schicht 112bA, vorzugsweise verwendet. Demzufolge kann der Leitungswiderstand zwischen dem Kondensator C12 und dem Transistor M14 verringert werden. Es sei angemerkt, dass die leitende Schicht 104q nicht notwendigerweise bereitgestellt wird. Obwohl bei dieser Struktur die leitenden Schichten 112bA und 202 durch den Bereich, in dem sie in Kontakt miteinander sind, elektrisch verbunden sind, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die leitenden Schichten 112bA und 202 können über die leitende Schicht 104q ohne den Bereich, in dem die leitenden Schichten 112bA und 202 in Kontakt miteinander sind, elektrisch verbunden sein. Insbesondere kann die leitende Schicht 104q derart bereitgestellt werden, dass sie die Öffnungen 185 und 187 bedeckt, während die leitende Schicht 112bA in der Öffnung 185 nicht bereitgestellt ist.
Wie in 33B dargestellt, umfasst der Kondensator C11 die leitenden Schichten 112b und 212a sowie die Isolierschicht 106, die zwischen den leitenden Schichten 112b und 212a angeordnet ist.
Die leitende Schicht 112a, die als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M11 dient, ist elektrisch mit der Leitung SL über die leitende Schicht 104s verbunden. Die Öffnung 190, die die leitende Schicht 112a erreicht, wird in den Isolierschichten 110 und 106 bereitgestellt, und die leitende Schicht 104s wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 190 bedeckt. Die Isolierschichten 195 und 233 werden über der leitenden Schicht 104s bereitgestellt, die Öffnung 191, die die leitende Schicht 104s erreicht, wird in einem Bereich der Isolierschichten 195 und 233 bereitgestellt, und die Leitung SL wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 191 bedeckt.
Die leitende Schicht 212b, die als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M12 dient, ist elektrisch mit der Leitung ANO_2 über eine Öffnung 193 verbunden. Die Öffnung 193, die die leitende Schicht 212b erreicht, ist in den Isolierschichten 195 und 233 bereitgestellt, und die Leitung ANO_2 ist derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 193 bedeckt.
Die leitende Schicht 112bC, die als die andere von der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors M16 dient, ist elektrisch mit der Leitung VL0 über die leitende Schicht 104r verbunden. Eine Öffnung 194, die die leitende Schicht 112bC erreicht, wird in der Isolierschicht 106 bereitgestellt, und die leitende Schicht 104r wird derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 194 bedeckt. Die Isolierschichten 195 und 233 sind über der leitenden Schicht 104r bereitgestellt, die Öffnung 196, die die leitende Schicht 104r erreicht, ist in den Isolierschichten 195 und 233 bereitgestellt, und die Leitung VL0 ist derart bereitgestellt, dass sie die Öffnung 196 bedeckt.
In dem Layout-Beispiel des Pixels 230 in 29, 30 und 31 und dergleichen sind die Leitungen ANO_1 und ANO_2 Leitungen, die Strom zuführen, der durch das Licht emittierende Element (wie z. B. das Licht emittierende Element 32) fließt, das elektrisch mit der Pixelelektrode 111 verbunden ist, und sie weisen vorzugsweise einen niedrigen spezifischen Widerstand auf. Deshalb weist beispielsweise die Leitung ANO_1 vorzugsweise eine größere Breite auf als jede der Leitungen GL1, GL2 und GL3. Die Leitung ANO_2 weist vorzugsweise eine größere Breite auf als beispielsweise jede der Leitungen SL, VL0 und VL1.
In dem Layout-Beispiel des Pixels 230 in 29, 30 und 31 und dergleichen kann eine der Leitungen ANO_1 und ANO_2 bereitgestellt werden, während die andere nicht bereitgestellt wird. Wenn beispielsweise keine Leitung ANO_1 bereitgestellt wird, kann die parasitäre Kapazität der Leitung SL verringert werden, und dementsprechend kann die Anzeigeeinrichtung, die das Pixel 230 umfasst, mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden. Wenn beispielsweise keine Leitung ANO_2 bereitgestellt wird, kann die parasitäre Kapazität jeder der Leitungen GL1, GL2 und GL3 verringert werden, und dementsprechend kann die Anzeigeeinrichtung, die das Pixel 230 umfasst, mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden.
In dem Layout-Beispiel des Pixels 230 in 29, 30 und 31 und dergleichen überlappt sich die Pixelelektrode 111 weder mit der Leitung ANO_1 noch mit der Leitung VL0. Obwohl sich ein Teil der Pixelelektrode 111 mit einem Teil der Leitung ANO_2 überlappt, kann die Pixelelektrode 111 derart bereitgestellt werden, dass sie sich nicht mit der Leitung ANO_2 überlappt. Der Bereich, in dem sich die Pixelelektrode 111 mit einer der Leitungen ANO_1, ANO_2 und VL0 überlappt, kann verkleinert werden oder weggelassen werden, wodurch die parasitäre Kapazität der Pixelelektrode 111 verringert werden kann. Folglich kann bei dem Pixel 230 die elektrostatische Kapazität jedes der Kondensatoren C11 und C12 zunehmend zur parasitären Kapazität der Pixelelektrode 111 beitragen. Dies stabilisiert den Betrieb des Pixels 230 und der Anzeigeeinrichtung, die das Pixel 230 umfasst.
In dem Layout-Beispiel des Pixels 230 in 29, 30 und 31 und dergleichen werden vertikale Transistoren wie der Transistor 100 in 21A und 21 B als Transistoren M11 und M13 bis M16 verwendet, und ein sogenannter Planartransistor wie der Transistor 200 in 22A bis 22C wird als Transistor M12 verwendet.
Um als Schalter zu dienen, weisen die Transistoren M11 und M13 bis M16 jeweils vorzugsweise einen hohen Durchlassstrom auf. Dies kann die Betriebsgeschwindigkeit der Anzeigeeinrichtung, die das Pixel 230 umfasst, erhöhen. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Erhöhung des Durchlassstroms eines Transistors ist eine Verringerung der Kanallänge. Beispielsweise wird die Kanallänge jedes der Transistoren M11 und M13 bis M16 kürzer gemacht als diejenige des Transistors M12. Wenn beispielsweise ein vertikaler Transistor als jeder der Transistoren M11 und M13 bis M16 verwendet wird, wird ihre Kanallänge kürzer gemacht als die Auflösungsgrenze einer Belichtungseinrichtung (d. h. kleiner als die minimale Strukturgröße jeder der leitenden Schichten, der Isolierschichten, der Halbleiterschichten und dergleichen in dem Pixel 230). Die Verwendung eines vertikalen Transistors ermöglicht auch eine Verringerung der eingenommenen Fläche und eine Erhöhung der Auflösung der Anzeigeeinrichtung.
Der Transistor M12 weist vorzugsweise eine vorteilhafte Sättigung auf, um als Treibertransistor zu dienen, der die Menge an Strom steuert, der durch das Licht emittierende Element (wie z. B. das Licht emittierende Element 32), das elektrisch mit der Pixelelektrode 111 verbunden ist, fließt. Demzufolge kann ein Strom stabil durch das Licht emittierende Element fließen, was zu einer stabilen Emissionsintensität der Anzeigeeinrichtung führt, die das Pixel 230 umfasst. Die Sättigung eines Transistors wird beispielsweise durch eine Zunahme der Kanallänge erhöht. Beispielsweise wird die Kanallänge des Transistors M12 länger gemacht als diejenige jedes der Transistoren M11 und M13 bis M16. Beispielsweise wird ein Planartransistor als Transistor M12 verwendet, wobei in diesem Fall die Kanallänge lang sein kann.
Obwohl nicht dargestellt, erstrecken sich in dem Fall, in dem die Pixel 230 in der Anzeigeeinrichtung in einer Matrix angeordnet sind, die Leitungen GL1, GL2, GL3 und ANO_1 jeweils in horizontaler Richtung der Zeichnung und werden von den Pixeln 230, die in horizontaler Richtung ausgerichtet sind, geteilt. Zudem erstrecken sich die Leitungen SL, VL0, VL1 und ANO_2 jeweils in vertikaler Richtung der Zeichnung und werden von den Pixeln 230 geteilt, die in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. In diesem Fall wird das Layout von benachbarten Pixeln 230 vorzugsweise umgekehrt.
Beispielsweise wird das Layout des Pixels 230, das unmittelbar rechts neben dem in 29, 30, 31 und dergleichen dargestellten Pixel 230 angeordnet ist, horizontal umgekehrt, wodurch die Leitungen ANO_2 und VL1, die Öffnungen 183 und 193 und dergleichen von den benachbarten Pixeln 230 geteilt werden können. Folglich kann die von den Pixeln 230 eingenommene Fläche verringert werden, und die Auflösung der Anzeigeeinrichtung, die die Pixel 230 umfasst, kann erhöht werden.
Beispielsweise wird das Layout des Pixels 230, das unmittelbar links neben dem in 29, 30, 31 und dergleichen dargestellten Pixel 230 angeordnet ist, horizontal umgekehrt, wodurch die Leitung VL0, die Öffnung 196 und dergleichen von den benachbarten Pixeln 230 geteilt werden können. Folglich kann die von den Pixeln 230 eingenommene Fläche verringert werden, und die Auflösung der Anzeigeeinrichtung, die die Pixel 230 umfasst, kann erhöht werden.
Beispielsweise wird das Layout des Pixels 230, das oberhalb und unmittelbar neben dem in 29, 30, 31 und dergleichen dargestellten Pixel 230 angeordnet ist, vertikal umgekehrt, wodurch die Leitung ANO_1, die Öffnung 183 und dergleichen von den benachbarten Pixeln 230 geteilt werden können. Folglich kann die von den Pixeln 230 eingenommene Fläche verringert werden, und die Auflösung der Anzeigeeinrichtung, die die Pixel 230 umfasst, kann erhöht werden.
Beispielsweise wird das Layout des Pixels 230, das unterrhalb und unmittelbar neben dem in 29, 30, 31 und dergleichen dargestellten Pixel 230 angeordnet ist, vertikal umgekehrt, wodurch die leitenden Schichten 104s und 104r, die Öffnungen 190, 191, 194 und 196 und dergleichen von den benachbarten Pixeln 230 geteilt werden können. Folglich kann die von den Pixeln 230 eingenommene Fläche verringert werden, und die Auflösung der Anzeigeeinrichtung, die die Pixel 230 umfasst, kann erhöht werden.
Es werden Strukturbeispiele beschrieben, die sich von denjenigen der vorstehend erwähnten Anzeigeeinrichtung unterscheiden.
<Strukturbeispiel 2 der Anzeigeeinrichtung>
36A stellt ein Beispiel für Querschnitte eines Teils eines Bereichs, der die FPC 172 umfasst, eines Teils des Schaltungsabschnitts 164, eines Teils des Anzeigeabschnitts 162, eines Teils des Verbindungsabschnitts 140 und eines Teils eines Bereichs dar, der den Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 50A umfasst. Für den Schaltungsabschnitt 163 kann auf die Beschreibung des Schaltungsabschnitts 164 verwiesen werden.
Die in 36A dargestellte Anzeigeeinrichtung 50A umfasst Transistoren 205D, 205R, 205G, 207G und 207B, Licht emittierende Elemente 130R, 130G und 130B und dergleichen zwischen den Substraten 151 und 152. Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B sind Anzeigeelemente, die in dem Pixel 230R, das rotes Licht emittiert, dem Pixel 230G, das grünes Licht emittiert, bzw. dem Pixel 230B, das blaues Licht emittiert, enthalten sind. Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen das „Licht emittierende Element 130“ lediglich angegeben wird, um eine den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B gemeinsame Sache zu beschreiben.
Bei der Anzeigeeinrichtung 50A wird eine Side-by-Side- (SBS-) Struktur verwendet. Die SBS-Struktur kann Materialien und Strukturen von Licht emittierenden Elementen optimieren und kann somit den Grad der Auswahlfreiheit von Materialien und Strukturen erhöhen, wodurch die Emissionsintensität und die Zuverlässigkeit leicht verbessert werden können.
Die Anzeigeeinrichtung 50A weist eine Top-Emission-Struktur auf. Das Öffnungsverhältnis von Pixeln bei einer Top-Emission-Struktur kann höher sein als dasjenige von Pixeln bei einer Bottom-Emission-Struktur, da bei der Top-Emission-Struktur ein Transistor und dergleichen derart bereitgestellt werden können, dass sie sich mit einem Licht emittierenden Bereich eines Licht emittierenden Elements überlappen.
Die Transistoren 205D, 205R, 205G, 207G und 207B werden alle über dem Substrat 151 ausgebildet. Einige der Ausbildungsschritte dieser Transistoren können gleich sein.
Einer oder mehrere der vorstehend beschriebenen Transistoren 100, 100A, 100B, 100C, 100D und 200 kann/können als einer oder mehrere der Transistoren 205D, 205R, 205G, 207G und 207B verwendet werden. 36A zeigt ein Strukturbeispiel, in dem der vorstehend beschriebene Transistor 100 als jeder der Transistoren 205D, 205R und 205G verwendet wird und der vorstehend beschriebene Transistor 200 als jeder der Transistoren 207G und 207B verwendet wird.
Die Verwendung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Transistoren 100, 100A, 100B, 100C und 100D als Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt wird, ermöglicht, dass die Anzeigeeinrichtung eine hohe Auflösung aufweist. Der Transistor 200 mit vorteilhafter Sättigung kann als Treibertransistor für das Licht emittierende Element 130 verwendet werden. Folglich kann die Anzeigeeinrichtung sehr zuverlässig sein.
Indem einer oder mehrere der vorstehend beschriebenen Transistoren 100, 100A, 100B, 100C und 100D als Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt 164 bereitgestellt wird, verwendet wird, kann die Anzeigeeinrichtung eine hohe Betriebsgeschwindigkeit aufweisen. Der Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt 164 bereitgestellt wird, soll in einigen Fällen einen höheren Durchlassstrom aufweisen als derjenige, der in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt wird. Bei dem Schaltungsabschnitt 164 wird vorzugsweise ein Transistor mit einer kurzen Kanallänge verwendet. Beispielsweise kann/können einer oder mehrere der vorstehend beschriebenen Transistoren 100, 100A, 100B, 100C und 100D als Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt bereitgestellt wird, für den Schaltungsabschnitt 164 verwendet werden. Indem eines oder mehrere der vorstehend beschriebenen Transistoren 100, 100A, 100B, 100C und 100D als Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt 164 bereitgestellt wird, verwendet wird/werden, kann die von der Pixelschaltung eingenommene Fläche verringert werden, und die Anzeigeeinrichtung kann einen schmalen Rahmen aufweisen. Es sei angemerkt, dass der Transistor 200 in dem Schaltungsabschnitt 164 verwendet werden kann.
Es sei angemerkt, dass der Transistor, der in der Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform enthalten ist, nicht auf den Transistor, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, beschränkt ist. Beispielsweise kann der Transistor, der in der Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, mit einem Transistor kombiniert werden, der eine andere Struktur aufweist. Die Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform kann einen oder mehrere von einem Planartransistor, einem Staggered-Transistor und einem Inverted-Staggered-Transistor umfassen. Ein Transistor, der in der Anzeigeeinrichtung enthalten ist, kann eine Top-Gate-Struktur oder eine Bottom-Gate-Struktur aufweisen. Gates können überhalb und unterhalb einer Halbleiterschicht, in der ein Kanal gebildet wird, bereitgestellt sein.
OS-Transistoren können als Transistoren 205D, 205R, 205G, 207G und 207B verwendet werden.
Ein Si-Transistor kann in der Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform enthalten sein.
Um die Emissionsintensität des Licht emittierenden Elements, das in der Pixelschaltung enthalten ist, zu erhöhen, ist es notwendig, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, zu erhöhen. Dafür ist es notwendig, die Drain-Source-Spannung eines Treibertransistors, der in der Pixelschaltung enthalten ist, zu erhöhen. Da ein OS-Transistor eine höhere Spannungsfestigkeit zwischen der Source und dem Drain als ein Si-Transistor aufweist, kann eine hohe Spannung zwischen der Source und dem Drain des OS-Transistors angelegt werden. Daher kann unter Verwendung eines OS-Transistors als Treibertransistor, der in der Pixelschaltung enthalten ist, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, erhöht werden, was eine Erhöhung der Emissionsintensität des Licht emittierenden Elements zur Folge hat.
Wenn Transistoren in einem Sättigungsbereich arbeiten, kann eine Änderung des Stroms, der von dem Drain zu der Source bezüglich einer Änderung der Gate-Source-Spannung bei einem OS-Transistor kleiner sein als bei einem Si-Transistor. Dementsprechend kann dann, wenn ein OS-Transistor als in der Pixelschaltung enthaltener Treibertransistor verwendet wird, ein Strom, der von dem Drain zu der Source fließt, durch eine Änderung einer Gate-Source-Spannung fein eingestellt werden; somit kann die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, gesteuert werden. Folglich kann die Anzahl von Graustufen in der Pixelschaltung erhöht werden.
In Hinblick auf Sättigungseigenschaften eines Stroms, der dann fließt, wenn ein Transistor in einem Sättigungsbereich arbeitet, kann ein Strom (Sättigungsstrom) in einem OS-Transistor stabiler fließen als in einem Si-Transistor, selbst wenn sich die Drain-Source-Spannung allmählich erhöht. Somit kann unter Verwendung eines OS-Transistors als Treibertransistor ein Strom durch das Licht emittierende Element stabil fließen, selbst wenn beispielsweise Schwankungen der Strom-Spannungs-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements entstehen. Mit anderen Worten: Wenn der OS-Transistor in dem Sättigungsbereich arbeitet, ändert sich der Strom, der von dem Drain zu der Source fließt, kaum mit einer Änderung der Drain-Source-Spannung; somit kann die Emissionsleuchtdichte des Licht emittierenden Elements stabil sein.
Der Transistor, der in dem Schaltungsabschnitt 164 enthalten ist, und der Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, können die gleiche Struktur oder unterschiedliche Strukturen aufweisen. Eine Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen kann/können für eine Vielzahl von Transistoren, die in dem Schaltungsabschnitt 164 enthalten sind, verwendet werden. In ähnlicher Weise kann/können eine Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen für eine Vielzahl von Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, verwendet werden.
Alle Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, können OS-Transistoren oder Si-Transistoren sein. Alternativ können einige der Transistoren, die in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten sind, OS-Transistoren sein, und die anderen können Si-Transistoren sein.
Beispielsweise kann dann, wenn sowohl ein LTPS-Transistor als auch ein OS-Transistor in dem Anzeigeabschnitt 162 verwendet werden, die Anzeigeeinrichtung einen niedrigen Stromverbrauch und eine hohe Treiberfähigkeit aufweisen. Es sei angemerkt, dass eine Struktur, bei der ein LTPS-Transistor und ein OS-Transistor in Kombination verwendet werden, in einigen Fällen als LTPO bezeichnet wird. Als vorteilhaftes Beispiel wird eine Struktur angegeben, bei der ein OS-Transistor als Transistor verwendet, der als Schalter zum Steuern einer elektrischen Verbindung und Nichtverbindung zwischen Leitungen dient, und ein LTPS-Transistor als Transistor zum Steuern eines Stroms verwendet wird.
Beispielsweise dient ein Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, als Transistor zum Steuern eines Stroms, der durch das Licht emittierende Element fließt, und kann auch als Treibertransistor bezeichnet werden. Eine/einer von einer Source und einem Drain des Treibertransistors ist elektrisch mit einer Pixelelektrode des Licht emittierenden Elements verbunden. Ein LTPS-Transistor kann als Treibertransistor verwendet werden. In diesem Fall kann die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, in der Pixelschaltung erhöht werden.
Im Gegensatz dazu dient ein anderer Transistor, der in dem Anzeigeabschnitt 162 enthalten ist, als Schalter zum Steuern der Auswahl oder Nichtauswahl eines Pixels und kann auch als Auswahltransistor bezeichnet werden. Ein Gate des Auswahltransistors ist elektrisch mit einer Gate-Leitung (Abtastleitung) verbunden und eine/einer von einer Source und einem Drain davon ist elektrisch mit einer Source-Leitung (Signalleitung) verbunden. Ein OS-Transistor wird vorzugsweise als Auswahltransistor verwendet. Dementsprechend kann die Graustufe des Pixels selbst mit einer sehr niedrigen Auffrischungsrate (z. B. 1 Hz oder niedriger) aufrechterhalten werden; daher kann der Stromverbrauch verringert werden, indem der Treiber (die Treiberschaltung) beim Anzeigen eines Standbildes gestoppt wird.
Eine Isolierschicht 195 wird derart bereitgestellt, dass sie die Transistoren 205D, 205R, 205G, 207G und 207B bedeckt, und eine Isolierschicht 235 wird über der Isolierschicht 195 bereitgestellt.
Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B werden über der Isolierschicht 235 bereitgestellt.
Das Licht emittierende Element 130R umfasst die Pixelelektrode 111 R über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113R über der Pixelelektrode 111 R und eine gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113R. Das in 36A dargestellte Licht emittierende Element 130R emittiert rotes (R) Licht. Die EL-Schicht 113R umfasst eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert.
Das Licht emittierende Element 130G umfasst die Pixelelektrode 111G über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113G über der Pixelelektrode 111G und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113G. Das in 36A dargestellte Licht emittierende Element 130G emittiert grünes (G) Licht. Die EL-Schicht 113G umfasst eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert.
Das Licht emittierende Element 130B umfasst die Pixelelektrode 111 B über der Isolierschicht 235, eine EL-Schicht 113B über der Pixelelektrode 111 B und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113B. Das in 36A dargestellte Licht emittierende Element 130B emittiert blaues (B) Licht. Die EL-Schicht 113B umfasst eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert.
Obwohl in 36A die EL-Schichten 113R, 113G und 113B die gleiche Dicke aufweisen, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B können unterschiedlichen Dicken aufweisen. Beispielsweise werden die Dicken der EL-Schichten 113R, 113G und 113B vorzugsweise derart eingestellt, dass sie mit einer optischen Weglänge übereinstimmen, die von jeder EL-Schicht emittiertes Licht verstärkt. In diesem Fall wird eine Mikrokavitätsstruktur erhalten, und die Farbreinheit von Licht, das von jedem Licht emittierenden Element emittiert wird, kann verbessert werden.
Die Pixelelektrode 111R ist über eine Öffnung, die in den Isolierschichten 106, 195 und 235 bereitgestellt ist, elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205R enthalten ist. Auf ähnliche Weise ist die Pixelelektrode 111G elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205G enthalten ist, und die Pixelelektrode 111B ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205B (nicht dargestellt) enthalten ist.
Endabschnitte der Pixelelektrode 111R, 111G und 111B sind mit einer Isolierschicht 237 bedeckt. Die Isolierschicht 237 dient als Trennung. Die Isolierschicht 237 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen, die ein anorganisches isolierendes Material und/oder ein organisches isolierendes Material enthält. Ein Material, das für die Isolierschicht 195 verwendet werden kann, und ein Material, das für die Isolierschicht 235 verwendet werden kann, können beispielweise für die Isolierschicht 237 verwendet werden. Die Isolierschicht 237 kann die Pixelelektrode und die gemeinsame Elektrode elektrisch voneinander isolieren. Des Weiteren kann die Isolierschicht 237 einander benachbarte Licht emittierende Elemente elektrisch voneinander isolieren.
Die Isolierschicht 237 wird mindestens in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt. Die Isolierschicht 237 kann nicht nur in dem Anzeigeabschnitt 162, sondern auch in dem Verbindungsabschnitt 140 und dem Schaltungsabschnitt 164 bereitgestellt werden. Die Isolierschicht 237 kann derart bereitgestellt werden, dass sie sich bis zum Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 50A erstreckt.
Die gemeinsame Elektrode 115 ist ein fortlaufender Film, der von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B geteilt wird. Die von den Licht emittierenden Elementen geteilte gemeinsame Elektrode 115 ist elektrisch mit einer an dem Verbindungsabschnitt 140 bereitgestellten leitenden Schicht 123 verbunden. Die leitende Schicht 123 wird vorzugsweise unter Verwendung einer leitenden Schicht ausgebildet, die unter Verwendung des gleichen Materials durch den gleichen Prozess wie die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B ausgebildet wird.
Bei der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, für die Elektrode verwendet, über die Licht extrahiert wird und die entweder die Pixelelektrode oder die gemeinsame Elektrode ist. Ein leitender Film, der sichtbares Licht reflektiert, wird vorzugsweise für die Elektrode, durch die Licht nicht extrahiert wird, verwendet.
Ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, kann auch für die Elektrode, durch die Licht nicht extrahiert wird, verwendet werden. In diesem Fall wird diese Elektrode vorzugsweise zwischen einer reflektierenden Schicht und der EL-Schicht bereitgestellt. Mit anderen Worten: Licht, das von der EL-Schicht emittiert wird, kann von der reflektierenden Schicht reflektiert werden, um von der Anzeigeeinrichtung extrahiert zu werden.
Als Material des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements können ein Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung, eine Mischung davon oder dergleichen nach Bedarf verwendet werden. Spezifische Beispiele für das Material umfassen Metalle, wie z. B. Aluminium, Magnesium, Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Gallium, Zink, Indium, Zinn, Molybdän, Tantal, Wolfram, Palladium, Gold, Platin, Silber, Yttrium und Neodym, und eine Legierung, die beliebige dieser Metalle in geeigneter Kombination enthält. Weitere Beispiele für das Material umfassen Indium-Zinn-Oxid (auch als In-Sn-Oxid oder ITO bezeichnet), In-Si-Sn-Oxid (auch als ITSO bezeichnet), Indium-Zink-Oxid (In-Zn-Oxid) und In-W-Zn-Oxid. Andere Beispiele für das Material umfassen eine Legierung enthaltend Aluminium (Aluminium-Legierung), wie z. B. eine Legierung von Aluminium, Nickel und Lanthan (Al-Ni-La), und eine Legierung enthaltend Silber, wie z. B. eine Legierung von Silber und Magnesium sowie eine Legierung von Silber, Palladium und Kupfer (auch als Ag-Pd-Cu oder APC bezeichnet). Andere Beispiele für das Material umfassen ein Element, das zur Gruppe 1 oder Gruppe 2 des Periodensystems gehört und nicht vorstehend beschrieben worden ist (z. B. Lithium, Cäsium, Calcium oder Strontium), ein Seltenerdmetall, wie z. B. Europium oder Ytterbium, eine Legierung, die eine geeignete Kombination aus beliebigen dieser Elemente enthält, und Graphen.
Bei dem Licht emittierenden Element wird vorzugsweise eine Mikrokavitätsstruktur verwendet. Daher umfasst eine des Paars von Elektroden des Licht emittierenden Elements vorzugsweise eine Elektrode, die eine Durchlässigkeit und eine Reflexionseigenschaft für sichtbares Licht aufweist (eine transflektive Elektrode), und die andere umfasst vorzugsweise eine Elektrode, die eine Reflexionseigenschaft für sichtbares Licht aufweist (eine reflektierende Elektrode). Wenn das Licht emittierende Element eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann Licht, das von der Licht emittierenden Schicht erhalten wird, zwischen den Elektroden zur Resonanz gebracht werden, wodurch Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, verstärkt werden kann.
Die durchsichtige Elektrode weist eine Lichtdurchlässigkeit von höher als oder gleich 40 % auf. Beispielsweise wird vorzugsweise eine Elektrode mit einer Durchlässigkeit für sichtbares Licht (Licht mit Wellenlängen von größer als oder gleich 400 nm und kleiner als 750 nm) von höher als oder gleich 40 % als durchsichtige Elektrode des Licht emittierenden Elements verwendet. Die transflektive Elektrode weist einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von höher als oder gleich 10 % und niedriger als oder gleich 95 %, bevorzugt höher als oder gleich 30 % und niedriger als oder gleich 80 % auf. Die reflektierende Elektrode weist einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht von höher als oder gleich 40 % und niedriger als oder gleich 100 %, bevorzugt höher als oder gleich 70 % und niedriger als oder gleich 100 % auf. Diese Elektroden weisen vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von niedriger als oder gleich 1 × 10^-2 Ωcm auf.
Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B werden derart bereitgestellt, dass sie jeweils eine Inselform aufweisen. In 36A überlappen sich Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113R und 113G miteinander, Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113G und 113B überlappen sich miteinander, und Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten 113R und 113B überlappen sich miteinander. Wenn inselförmige EL-Schichten unter Verwendung einer Metallmaske (oder einer feinen Metallmaske) ausgebildet werden, können sich Endabschnitte der einander benachbarten EL-Schichten miteinander überlappen, wie in 36A dargestellt; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass es auch möglich ist, dass sich die einander benachbarten EL-Schichten nicht miteinander überlappen und voneinander beabstandet sind. Es ist auch möglich, dass die Anzeigeeinrichtung sowohl einen Abschnitt, in dem sich die einander benachbarten EL-Schichten miteinander überlappen, als auch einen Abschnitt, in dem sich die einander benachbarten EL-Schichten nicht miteinander überlappen und voneinander beabstandet sind, umfasst.
Die EL-Schichten 113R, 113G und 113B jeweils mindestens eine Licht emittierende Schicht. Die Licht emittierende Schicht enthält eine oder mehrere Arten von Licht emittierenden Substanzen. Als Licht emittierende Substanz wird eine Substanz, deren Emissionsfarbe Blau, Violett, Blauviolett, Grün, Gelbgrün, Gelb, Orange, Rot oder dergleichen ist, in geeigneter Weise verwendet. Als Licht emittierende Substanz kann alternativ eine Substanz, die Nah-Infrarotlicht emittiert, verwendet werden.
Beispiele für die Licht emittierende Substanz umfassen ein fluoreszierendes Material, ein phosphoreszierendes Material, ein TADF-Material und ein Quantenpunktmaterial.
Die Licht emittierende Schicht kann eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen (z. B. ein Wirtsmaterial oder ein Hilfsmaterial) zusätzlich zu der Licht emittierenden Substanz (einem Gastmaterial) enthalten. Als die eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen können eine Substanz mit einer guten Lochtransporteigenschaft (eine Lochtransportmaterial) und/oder eine Substanz mit einer guten Elektronentransporteigenschaft (ein Elektronentransportmaterial) verwendet werden. Als eine oder mehr Arten von organischen Verbindungen kann eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit einer guten Elektronentransporteigenschaft und einer guten Lochtransporteigenschaft) oder ein TADF-Material verwendet werden.
Die Licht emittierende Schicht enthält zum Beispiel vorzugsweise ein phosphoreszierendes Material und eine Kombination von einem Lochtransportmaterial und einem Elektronentransportmaterial, die leicht einen Exciplex bilden. Mit einer derartigen Struktur kann eine Lichtemission durch die Exciplex-Triplett-Energieübertragung (ExTET), die eine Energieübertragung von dem Exciplex auf die Licht emittierende Substanz (das phosphoreszierende Material) ist, effizient erhalten werden. Wenn eine Kombination von Materialien derart ausgewählt wird, dass sie einen Exciplex bilden, der Licht emittiert, dessen Wellenlänge sich mit der Wellenlänge eines Absorptionsbandes auf der niedrigsten Energieseite der Licht emittierenden Substanz überlappt, kann die Energie problemlos übertragen werden, und eine Lichtemission kann effizient erhalten werden. Mit dieser Struktur können gleichzeitig eine hohe Effizienz, ein Niederspannungsbetrieb und eine lange Lebensdauer des Licht emittierenden Elements erzielt werden.
Zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht kann die EL-Schicht eine oder mehrere von einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Lochinjektionseigenschaft enthält (einer Lochinjektionsschicht), einer Schicht, die ein Lochtransportmaterial enthält (einer Lochtransportschicht), einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Elektronenblockiereigenschaft enthält (einer Elektronenblockierschicht), einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Elektroneninjektionseigenschaft enthält (einer Elektroneninjektionsschicht), einer Schicht, die ein Elektronentransportmaterial enthält (einer Elektronentransportschicht), und einer Schicht, die eine Substanz mit einer guten Lochblockiereigenschaft enthält (einer Lochblockierschicht), umfassen. Die EL-Schicht kann ferner eine bipolare Substanz und/oder ein TADF-Material enthalten.
Eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung kann in dem Licht emittierenden Element verwendet werden, und eine anorganische Verbindung kann auch enthalten sein. Jede Schicht, die in dem Licht emittierenden Element enthalten sind, kann durch eines der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Verdampfungsverfahren (einschließlich eines Vakuumverdampfungsverfahrens), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren und dergleichen.
Bei dem Licht emittierenden Element kann eine Single-Struktur (eine Struktur, die eine einzige Licht emittierende Einheit umfasst) oder eine Tandem-Struktur (eine Struktur, die eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten umfasst) verwendet werden. Die Licht emittierende Einheit umfasst mindestens eine Licht emittierende Schicht. Bei einer Tandem-Struktur ist eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten in Reihe geschaltet, wobei eine Ladungserzeugungsschicht dazwischen liegt. Die Ladungserzeugungsschicht weist eine Funktion zum Injizieren von Elektronen in eine der zwei Licht emittierenden Einheiten und zum Injizieren von Löchern in die andere auf, wenn eine Spannung zwischen dem Paar von Elektroden angelegt wird. Eine Tandem-Struktur ermöglicht ein Licht emittierendes Element, das Licht mit hoher Emissionsintensität emittieren kann. Des Weiteren kann die Menge an Strom, der zum Erhalten einer vorbestimmten Emissionsintensität benötigt wird, bei einer Tandem-Struktur niedriger sein als bei einer Single-Struktur; daher ermöglicht eine Tandem-Struktur eine höhere Zuverlässigkeit. Eine Tandem-Struktur kann als mehrschichtige Struktur bezeichnet werden.
In dem Fall, in dem in 36A ein Licht emittierendes Tandem-Element verwendet wird, umfasst die EL-Schicht 113R vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die rotes Licht emittieren, die EL-Schicht 113G umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die grünes Licht emittieren, und die EL-Schicht 113B umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten, die blaues Licht emittieren.
Eine Schutzschicht 131 wird über den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B bereitgestellt. Die Schutzschicht 131 und das Substrat 152 werden mit einer Klebeschicht 142 aneinander gebunden. Das Substrat 152 ist mit einer lichtundurchlässigen Schicht 117 bereitgestellt. Eine solide Abdichtungsstruktur, eine hohle Abdichtungsstruktur oder dergleichen kann verwendet werden, um die Licht emittierenden Elemente abzudichten. In 36A wird eine solide Abdichtungsstruktur verwendet, bei der ein Raum zwischen dem Substrat 152 und dem Substrat 151 mit der Klebeschicht 142 gefüllt wird. Alternativ kann eine hohle Abdichtungsstruktur verwendet werden, bei der der Raum mit einem Inertgas (z. B. Stickstoff oder Argon) gefüllt wird. In diesem Fall kann die Klebeschicht 142 derart bereitgestellt werden, dass sie sich mit dem Licht emittierenden Element nicht überlappen. Alternativ kann der Raum mit einem anderen Harz als der rahmenförmigen Klebeschicht 142 gefüllt werden.
Die Schutzschicht 131 wird mindestens in dem Anzeigeabschnitt 162 bereitgestellt und vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie den gesamten Anzeigeabschnitt 162 bedeckt. Die Schutzschicht 131 wird vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie nicht nur den Anzeigeabschnitt 162, sondern auch den Verbindungsabschnitt 140 und den Schaltungsabschnitt 164 bedeckt. Es ist ferner vorzuziehen, dass die Schutzschicht 131 derart bereitgestellt wird, dass sie sich bis zum Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 50A erstreckt. Währenddessen weist ein Verbindungsabschnitt 197 einen Abschnitt auf, der nicht mit der Schutzschicht 131 bereitgestellt ist, damit die FPC 172 und eine leitende Schicht 166 elektrisch miteinander verbunden sind.
Indem die Schutzschicht 131 über den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B bereitgestellt wird, kann die Zuverlässigkeit der Licht emittierenden Elemente erhöht werden.
Die Schutzschicht 131 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Leitfähigkeit der Schutzschicht 131. Für die Schutzschicht 131 kann mindestens einer von einem Isolierfilm, einem Halbleiterfilm und einem leitenden Film verwendet werden.
Die Schutzschicht 131, die einen anorganischen Film umfasst, kann die Verschlechterung der Licht emittierenden Elemente verhindern, indem beispielsweise die Oxidation der gemeinsamen Elektrode 115 und das Eindringen von Verunreinigungen (z. B. Feuchtigkeit und Sauerstoff) in die Licht emittierenden Elemente verhindert werden; daher kann die Zuverlässigkeit der Anzeigeeinrichtung verbessert werden.
Als Schutzschicht 131 kann ein anorganischer Isolierfilm verwendet werden. Beispiele für das Material, das für den anorganischen Isolierfilm verwendet werden kann, umfassen ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid und ein Nitridoxid. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben. Insbesondere umfasst die Schutzschicht 131 bevorzugt ein Nitrid oder ein Nitridoxid, bevorzugter ein Nitrid.
Ein anorganischer Film, der ITO, In-Zn-Oxid, Ga-Zn-Oxid, Al-Zn-Oxid, IGZO oder dergleichen enthält, kann für die Schutzschicht 131 verwendet werden. Der anorganische Film weist vorzugsweise einen hohen Widerstand, insbesondere einen höheren Widerstand auf als die gemeinsame Elektrode 115. Der anorganische Film kann ferner Stickstoff enthalten.
Wenn Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, über die Schutzschicht 131 extrahiert wird, weisen die Schutzschicht 131 vorzugsweise eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht auf. Beispielsweise werden ITO, IGZO und Aluminiumoxid bevorzugt, da sie anorganische Materialien mit einer guten Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht sind.
Die Schutzschicht 131 kann beispielsweise eine Schichtanordnung aus einem Aluminiumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm über dem Aluminiumoxidfilm oder eine Schichtanordnung aus einem Aluminiumoxidfilm und einem IGZO-Film über dem Aluminiumoxidfilm sein. Eine derartige mehrschichtige Struktur kann das Eindringen von Verunreinigungen (z. B. Wasser und Sauerstoff) in die EL-Schicht verhindern.
Des Weiteren kann die Schutzschicht 131 einen organischen Film umfassen. Beispielsweise kann die Schutzschicht 131 sowohl einen organischen Film als auch einen anorganischen Film umfassen. Beispiele für einen organischen Film, der für die Schutzschicht 131 verwendet werden kann, umfassen organische Isolierfilme, die für die Isolierschicht 235 verwendet werden können.
Der Verbindungsabschnitt 197 wird in einem Bereich des Substrats 151 bereitgestellt, der sich mit dem Substrat 152 nicht überlappt. An dem Verbindungsabschnitt 197 ist die leitende Schicht 165 über die leitende Schicht 166 und eine Verbindungsschicht 242 elektrisch mit der FPC 172 verbunden. In diesem Beispiel ist die leitende Schicht 165 eine einschichtige leitende Schicht, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die leitende Schicht 112b erhalten wird. In diesem Beispiel ist die leitende Schicht 166 eine einschichtige leitende Schicht, die durch Verarbeitung des gleichen leitenden Films wie die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B erhalten wird. An der Oberseite des Verbindungsabschnitts 197 ist die leitende Schicht 166 freigelegt. Somit können der Verbindungsabschnitt 197 und die FPC 172 über die Verbindungsschicht 242 elektrisch miteinander verbunden sein.
Die Anzeigeeinrichtung 50A weist eine Top-Emission-Struktur auf. Licht von dem Licht emittierenden Element wird in Richtung des Substrats 152 emittiert. Für das Substrat 152 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine gute Durchlässigkeitseigenschaft für sichtbares Licht aufweist. Die Pixelelektroden 111R, 111G und 111B enthalten ein Material, das sichtbares Licht reflektiert, und die Gegenelektrode (die gemeinsame Elektrode 115) enthält ein Material, das sichtbares Licht durchlässt.
Die lichtundurchlässige Schicht 117 wird vorzugsweise auf der Oberfläche des Substrats 152 auf der Seite des Substrats 151 bereitgestellt. Die lichtundurchlässige Schicht 117 kann über einem Bereich zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen, in dem Verbindungsabschnitt 140, in dem Schaltungsabschnitt 164 und dergleichen bereitgestellt werden.
Eine Farbschicht, wie z. B. ein Farbfilter, kann an der Oberfläche des Substrats 152 auf der Seite des Substrats 151 oder über der Schutzschicht 131 bereitgestellt werden. Wenn der Farbfilter derart bereitgestellt wird, dass er sich mit dem Licht emittierenden Element überlappt, kann die Farbreinheit von Licht, das von dem Pixel emittiert wird, erhöht werden.
Die Farbschicht ist eine gefärbte Schicht, die Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich selektiv durchlässt und Licht in den anderen Wellenlängenbereichen absorbiert. Beispielsweise kann ein roter (R) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem roten Wellenlängenbereich, ein grüner (G) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem grünen Wellenlängenbereich, ein blauer (B) Farbfilter zum Durchlassen von Licht in dem blauen Wellenlängenbereich oder dergleichen verwendet werden. Jede Farbschicht kann unter Verwendung eines oder mehrerer von einem Metallmaterial, einem Harzmaterial, einem Pigment und einem Farbstoff ausgebildet werden. Jede Farbschicht wird durch ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Ätzverfahren unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens oder dergleichen in einer erwünschten Position ausgebildet.
Außerdem können verschiedene optische Bauelemente an der Außenseite des Substrats 152 (der Oberfläche, die dem Substrat 151 entgegengesetzt ist) bereitgestellt werden. Beispiele für die optischen Bauelemente umfassen eine polarisierende Platte, eine Retardationsplatte, eine Lichtdiffusionsschicht (z. B. einen Diffusionsfilm), eine Antireflexionsschicht und einen Lichtbündelungsfilm. Des Weiteren kann ein antistatischer Film, der das Anhaften von Staub verhindert, ein wasserabweisender Film, der das Anhaften von Flecken verhindert, ein Hartfilm, der die Entstehung von Kratzern verhindert, die beim Verwenden verursacht werden, eine stoßabsorbierende Schicht oder dergleichen als Oberflächenschutzschicht an der Außenseite des Substrats 152 angeordnet werden. Beispielweise wird eine Glasschicht oder eine Kieselsäureschicht (SiO_x-Schicht) vorzugsweise als Oberflächenschutzschicht bereitgestellt, um die Oberflächenverschmutzung und Schäden zu verhindern. Die Oberflächenschutzschicht kann unter Verwendung von diamantähnlichem Kohlenstoff (diamond like carbon, DLC), Aluminiumoxid (AlO_x), einem auf Polyester basierenden Material, einem auf Polycarbonat basierenden Material oder dergleichen ausgebildet werden. Für die Oberflächenschutzschicht wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist. Die Oberflächenschutzschicht wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials mit hoher Härte ausgebildet.
Für jedes der Substrate 151 und 152 kann Glas, Quarz, Keramik, Saphir, ein Harz, ein Metall, eine Legierung, ein Halbleiter oder dergleichen verwendet werden. Das Substrat auf der Seite, von der Licht von dem Licht emittierenden Element extrahiert wird, wird unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das das Licht durchlässt. Die Verwendung eines Materials mit Flexibilität für jedes der Substrate 151 und 152 kann die Flexibilität der Anzeigeeinrichtung erhöhen und eine flexible Anzeige (z. B. ein biegbares Display, ein klappbares Display, ein rollbares Display, ein verschiebbares Display oder ein flexibles Display) bieten. Des Weiteren kann eine polarisierende Platte als Substrat 151 und/oder Substrat 152 verwendet werden.
Für jedes der Substrate 151 und 152 können beispielsweise beliebige der folgenden verwendet werden: Polyesterharze, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat (PEN), ein Polyacrylnitrilharz, ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonat- (PC-) Harz, ein Polyethersulfon-(PES-) Harz, Polyamidharze (z. B. Nylon und Aramid), ein Polysiloxanharz, ein Cycloolefinharz, ein Polystyrolharz, ein Polyamidimidharz, ein Polyurethanharz, ein Polyvinylchloridharz, ein Polyvinylidenchloridharz, ein Polypropylenharz, ein Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Harz, ein ABS-Harz und Cellulose-Nanofaser. Glas, das dünn genug ist, um Flexibilität aufzuweisen, kann als Substrat 151 und/oder das Substrat 152 verwendet werden.
In dem Fall, in dem sich eine zirkular polarisierende Platte mit der Anzeigeeinrichtung überlappt, kann beispielsweise ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat vorzugsweise als Substrat verwendet werden, das in der Anzeigeeinrichtung enthalten ist. Ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat weist eine geringe Doppelbrechung (mit anderen Worten: eine schwache Doppelbrechung) auf. Beispiele für den Film, der eine hohe optische Isotropie aufweist, umfassen einen Triacetylcellulose- (TAC-, auch als Cellulosetriacetat bezeichnet) Film, einen Cycloolefinpolymer- (COP-) Film, einen Cycloolefincopolymer- (COC-) Film und einen Acryl-Film.
Die Klebeschicht 142 kann unter Verwendung eines von verschiedenen härtenden Klebstoffen ausgebildet werden, wie beispielsweise ein reaktiv härtender Klebstoff, ein wärmehärtender Klebstoff, ein anaerober Klebstoff oder ein lichthärtender Klebstoff, wie z. B. ein ultravioletthärtender Klebstoff. Beispiele für diese Klebstoffe umfassen ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein Silikonharz, ein Phenolharz, ein Polyimidharz, ein Imidharz, ein Polyvinylchlorid- (PVC-) Harz, ein Polyvinylbutyral- (PVB-) Harz und ein Ethylenvinylacetat- (EVA-) Harz. Insbesondere wird ein Material mit niedriger Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, wie z. B. ein Epoxidharz, bevorzugt. Ein Zwei-Komponenten-Harz kann verwendet werden. Eine Klebefolie oder dergleichen kann verwendet werden.
Für die Verbindungsschicht 242 kann ein anisotroper leitender Film (anisotropic conductive film, ACF), eine anisotrope leitende Paste (anisotropic conductive paste, ACP) oder dergleichen verwendet werden.
Für die Herstellung der Licht emittierenden Elemente kann bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Vakuumprozess, wie z. B. ein Verdampfungsverfahren, und ein Lösungsprozess, wie z. B. ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder ein Tintenstrahlverfahren, verwendet werden. Beispiele für ein Verdampfungsverfahren umfassen physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren (physical vapor deposition methods, PVD-Verfahren), wie z. B. ein Sputterverfahren, ein lonenplattierungsverfahren, ein lonenstrahlverdampfungsverfahren, ein Molekularstrahlverdampfungsverfahren und ein Vakuumverdampfungsverfahren, und ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (chemical vapor deposition method, CVD-Verfahren) verwendet werden. Insbesondere können die Funktionsschichten (z. B. eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Lochblockierschicht, eine Licht emittierende Schicht, eine Elektronenblockierschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht und eine Ladungserzeugungsschicht), die in der EL-Schicht enthalten sind, durch ein Verdampfungsverfahren (z. B. ein Vakuumverdampfungsverfahren), ein Beschichtungsverfahren (z. B. ein Tauchbeschichtungsverfahren, ein Düsenbeschichtungsverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Rotationsbeschichtungsverfahren oder ein Sprühbeschichtungsverfahren), ein Druckverfahren (z. B. Tintenstrahl, Siebdruck (Schablonendruck), Offsetdruck (Flachdruck), Flexodruck (Hochdruck), Tiefdruck oder Mikrokontaktdruck) oder dergleichen ausgebildet werden.
<Strukturbeispiel 3 einer Anzeigeeinrichtung>
36B zeigt ein Beispiel für einen Querschnitt des Anzeigeabschnitts 162 einer Anzeigeeinrichtung 50B. Die Anzeigeeinrichtung 50B unterscheidet sich von der Anzeigeeinrichtung 50A hauptsächlich dadurch, dass die Subpixel unterschiedlicher Farben jeweilige Farbschichten (Farbfilter oder dergleichen) und die Licht emittierenden Elemente, die eine EL-Schicht 113 teilen, umfassen. Die in 36B dargestellte Struktur kann mit der in 36A dargestellten Struktur des Bereichs, der die FPC 172 umfasst, des Schaltungsabschnitts 164, der mehrschichtigen Struktur von dem Substrat 151 bis zu der Isolierschicht 235 in dem Anzeigeabschnitt 162, des Verbindungsabschnitts 140 und des Endabschnitts kombiniert werden. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung von Anzeigeeinrichtungen die Beschreibung von Abschnitten, die denjenigen der vorstehend beschriebenen Anzeigeeinrichtung ähnlich sind, weggelassen werden kann.
Bei der in 36B dargestellten Anzeigeeinrichtung 50B werden die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B, die Farbschicht 132R, die rotes Licht durchlässt, die Farbschicht 132G, die grünes Licht durchlässt, die Farbschicht 132B, die blaues Licht durchlässt, und dergleichen bereitgestellt.
Das Licht emittierende Element 130R umfasst die Pixelelektrode 111R, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111R und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R emittiert wird, wird als rotes Licht durch die Farbschicht 132R an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50B extrahiert.
Das Licht emittierende Element 130G umfasst die Pixelelektrode 111G, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111G und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130G emittiert wird, wird als grünes Licht durch die Farbschicht 132G an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50B extrahiert.
Das Licht emittierende Element 130B umfasst die Pixelelektrode 111B, die EL-Schicht 113 über der Pixelelektrode 111B und die gemeinsame Elektrode 115 über der EL-Schicht 113. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, wird als blaues Licht durch die Farbschicht 132B an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50B extrahiert.
Die EL-Schicht 113 und die gemeinsame Elektrode 115 werden von den Licht emittierenden Elementen 130R; 130G und 130B geteilt. Die Anzahl von Herstellungsschritten kann in dem Fall, in dem die EL-Schicht 113 von den Subpixeln unterschiedlicher Farben geteilt wird, kleiner sein als in dem Fall, in dem die Subpixel unterschiedlicher Farben unterschiedliche EL-Schichten umfassen.
Die in 36B dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B emittieren beispielsweise weißes Licht. Wenn weißes Licht, das von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B emittiert wird, die Farbschichten 132R, 132G und 132B passiert, kann Licht von gewünschten Farben erhalten werden.
In dem Licht emittierenden Element, das weißes Licht emittiert, sind vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Schichten enthalten. Wenn zwei Licht emittierende Schichten verwendet werden, um weißes Licht zu erhalten, werden zwei Licht emittierende Schichten, die Licht von Komplementärfarben emittieren, ausgewählt. Beispielsweise kann dann, wenn die Emissionsfarben der ersten Licht emittierenden Schicht und der zweiten Licht emittierenden Schicht komplementär gemacht werden, das Licht emittierende Element dazu konfiguriert werden, weißes Licht als Ganzes zu emittieren. In dem Fall, in dem drei oder mehr Licht emittierende Schichten verwendet werden, um weißes Licht zu erhalten, wird das Licht emittierende Element dazu konfiguriert, durch Kombination von Emissionsfarben der drei oder mehr Licht emittierenden Schichten weißes Licht als Ganzes zu emittieren.
Beispielsweise umfasst die EL-Schicht 113 vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht, die eine Licht emittierende Substanz enthält, die blaues Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die eine Licht emittierende Substanz enthält, die sichtbares Licht mit einer längeren Wellenlänge als blaues Licht emittiert. Die EL-Schicht 113 umfasst vorzugsweise beispielsweise eine Licht emittierende Schicht, die gelbes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert. Alternativ umfasst die EL-Schicht 113 vorzugsweise beispielsweise eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert, eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert.
Ein Licht emittierendes Element, das weißes Licht emittiert, weist vorzugsweise eine Tandem-Struktur auf. Spezifische Beispiele umfassen die folgenden Strukturen: eine Tandem-Struktur mit zwei Einheiten, die eine Licht emittierende Einheit, die gelbes (Y) Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues (B) Licht emittiert, umfasst; eine Tandem-Struktur mit zwei Einheiten, die eine Licht emittierende Einheit, die rotes (R) Licht und grünes (G) Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, umfasst; eine Tandem-Struktur mit drei Einheiten, bei der eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, eine Licht emittierende Einheit, die gelbes, gelbgrünes oder grünes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind; und eine Tandem-Struktur mit drei Einheiten, bei der eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, eine Licht emittierende Einheit, die gelbes, gelbgrünes oder grünes Licht und rotes Licht emittiert, und eine Licht emittierende Einheit, die blaues Licht emittiert, in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Beispiele für die Anzahl von übereinander angeordneten Licht emittierenden Einheiten und die Reihenfolge von Farben von der Anodenseite umfassen die folgenden Strukturen: eine Struktur mit zwei Einheiten von B und Y; eine Struktur mit zwei Einheiten von B und X (einer Licht emittierenden Einheit X); eine Struktur mit drei Einheiten von B, Y und B; eine Struktur mit drei Einheiten von B, X und B; eine Struktur mit zwei Einheiten von R und Y; eine Struktur mit zwei Einheiten von R und G; eine Struktur mit zwei Einheiten von G und R; eine Struktur mit drei Einheiten von G, R und G; und eine Struktur mit drei Einheiten von R, G und R. Eine weitere Schicht kann zwischen zwei Licht emittierenden Schichten bereitgestellt werden.
In dem Fall, in dem das Licht emittierende Element, das dazu konfiguriert wird, weißes Licht zu emittieren, eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, wird Licht mit einer bestimmten Wellenlänge (z. B. Rot, Grün oder Blau) in einigen Fällen verstärkt, um emittiert zu werden.
Alternativ emittieren die in 36B dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B beispielsweise blaues Licht. In diesem Fall umfasst die EL-Schicht 113 eine oder mehrere Licht emittierende Schichten, die blaues Licht emittieren. In dem Pixel 230B, das blaues Licht emittiert, kann blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, extrahiert werden. In jedem des Pixels 230R, das rotes Licht emittiert, und des Pixels 230G, das grünes Licht emittiert, wird eine Farbumwandlungsschicht zwischen dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G und dem Substrat 152 bereitgestellt, so dass blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G emittiert wird, in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt wird, wodurch rotes Licht oder grünes Licht extrahiert werden kann. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass über dem Licht emittierenden Element 130R die Farbschicht 132R zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird und über dem Licht emittierenden Element 130G die Farbschicht 132G zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird. In einigen Fällen wird ein Teil von Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen, ohne umgewandelt zu werden. Wenn Licht, das durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen wird, durch die Farbschicht extrahiert wird, kann Licht außer Licht der erwünschten Farbe von der Farbschicht absorbiert werden, und die Farbreinheit von Licht, das ein Subpixel darstellt, kann verbessert werden.
<Strukturbeispiel 4 der Anzeigeeinrichtung>
Eine in 37A dargestellte Anzeigeeinrichtung 50E ist ein Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung mit einer metallmaskenlosen (MML-) Struktur. Mit anderen Worten: Die Anzeigeeinrichtung 50E umfasst ein Licht emittierendes Element, das ohne Verwendung einer Metallmaske (oder einer feinen Metallmaske) ausgebildet wird. Die mehrschichtige Struktur von dem Substrat 151 bis zur Isolierschicht 235 und die mehrschichtige Struktur von der Schutzschicht 131 bis zum Substrat 152 sind denjenigen bei der Anzeigeeinrichtung 50A ähnlich; deshalb wird ihre Beschreibung weggelassen.
Ein Licht emittierendes Element mit der MML-Struktur kann ohne Verwendung einer Metallmaske hergestellt werden. Mit einem derartigen Licht emittierenden Element kann eine Anzeigeeinrichtung erhalten werden, die die Einschränkungen der Auflösung überschreitet, die auf die Ausrichtungsgenauigkeit mit einer Metallmaske zurückzuführen sind. Des Weiteren können die Herstellungsanlage und ein Waschvorgang für Metallmasken unnötig sein. Dies ermöglicht eine Massenproduktion von Anzeigeeinrichtungen.
Des Weiteren ermöglicht die Anzeigeeinrichtung, bei der die MML-(metallmaskenlose) Struktur verwendet wird, die Anzeigeeinrichtung, bei der feine Licht emittierende Elemente integriert sind. Ohne Pseudo-Verbesserung der Auflösung durch Verwendung einer besonderen Pixelanordnung, wie z. B. einer PenTile-Anordnung, kann die Anzeigeeinrichtung eine Auflösung von höher als oder gleich 500 ppi, höher als oder gleich 1000 ppi, höher als oder gleich 2000 ppi, höher als oder gleich 3000 ppi, oder höher als oder gleich 5000 ppi erzielen, während sie eine sogenannte Streifenanordnung, bei der R, G und B in einer Richtung angeordnet sind.
Bei dem Licht emittierenden Element mit einer MML-Struktur wird eine Schicht, die die Licht emittierende Schicht umfasst, nicht durch Verwendung einer feinen Metallmaske, sondern durch Abscheidung an der gesamten Oberfläche und Verarbeitung durch ein Photolithographieverfahren ausgebildet. Dementsprechend kann eine hochauflösende Anzeigeeinrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung mit einem hohen Öffnungsverhältnis, die bisher schwierig auszubilden war, erhalten werden. Außerdem können Licht emittierende Schichten für die jeweiligen Farben getrennt ausgebildet werden, was ermöglicht, dass die Anzeigeeinrichtung eine sehr klare Anzeige mit hohem Kontrast und hoher Anzeigequalität durchführt. Außerdem können Schäden an der Licht emittierenden Schicht in dem Herstellungsprozess der Anzeigeeinrichtung verringert werden, indem eine Opferschicht über der Licht emittierenden Schicht bereitgestellt wird, was zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements führt.
Beispielsweise können in dem Fall, in dem die Anzeigeeinrichtung drei Arten von Licht emittierenden Elementen umfasst, bei denen es sich um ein Licht emittierendes Element, das blaues Licht emittiert, ein Licht emittierendes Element, das grünes Licht emittiert, und ein Licht emittierendes Element, das rotes Licht emittiert, handelt, drei Arten von inselförmigen Licht emittierenden Schichten durch Ausbildung einer Licht emittierenden Schicht und Durchführen der dreimaligen Verarbeitung durch Photolithographie ausgebildet werden.
In 37A werden die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B über der Isolierschicht 235 bereitgestellt.
Das Licht emittierende Element 130R umfasst eine leitende Schicht 124R über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126R über der leitenden Schicht 124R, eine Schicht 133R über der leitenden Schicht 126R, eine gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133R und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 37A dargestellte Licht emittierende Element 130R emittiert rotes (R) Licht. Die Schicht 133R umfasst eine Licht emittierende Schicht, die rotes Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130R können die Schicht 133R und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124R und/oder die leitende Schicht 126R können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
Das Licht emittierende Element 130G umfasst eine leitende Schicht 124G über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126G über der leitenden Schicht 124G, eine Schicht 133G über der leitenden Schicht 126G, die gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133G und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 37A dargestellte Licht emittierende Element 130G emittiert grünes (G) Licht. Die Schicht 133G umfasst eine Licht emittierende Schicht, die grünes Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130G können die Schicht 133G und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124G und/oder die leitende Schicht 126G können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
Das Licht emittierende Element 130B umfasst eine leitende Schicht 124B über der Isolierschicht 235, eine leitende Schicht 126B über der leitenden Schicht 124B, eine Schicht 133B über der leitenden Schicht 126B, die gemeinsame Schicht 114 über der Schicht 133B und die gemeinsame Elektrode 115 über der gemeinsamen Schicht 114. Das in 37A dargestellte Licht emittierende Element 130B emittiert blaues (B) Licht. Die Schicht 133B umfasst eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert. In dem Licht emittierenden Element 130B können die Schicht 133B und die gemeinsame Schicht 114 kollektiv als EL-Schicht bezeichnet werden. Die leitende Schicht 124B und/oder die leitende Schicht 126B können als Pixelelektrode bezeichnet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird in den EL-Schichten, die in den Licht emittierenden Elementen enthalten sind, die inselförmige Schicht, die in jedem Licht emittierenden Element bereitgestellt wird, als Schicht 133B, Schicht 133G oder Schicht 133R bezeichnet, und die von den Licht emittierenden Elementen geteilte Schicht wird als gemeinsame Schicht 114 bezeichnet. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen nur die Schichten 133R, 133G und 133B als inselförmige EL-Schichten, EL-Schichten, die in einer Inselform ausgebildet werden, oder dergleichen bezeichnet werden, wobei in diesem Fall die gemeinsame Schicht 114 nicht in der EL-Schicht eingeschlossen ist.
Die Schichten 133R, 133G und 133B sind voneinander isoliert. Wenn die EL-Schicht für jedes Licht emittierende Element derart bereitgestellt wird, dass sie eine Inselform aufweist, kann ein Leckstrom zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen verhindert werden. Dies kann durch Nebensprechen hervorgerufene ungewollte Lichtemission verhindern, so dass eine Anzeigeeinrichtung mit sehr hohem Kontrast erhalten werden kann.
Obwohl in 37A die Schichten 133R, 133G und 133B die gleiche Dicke aufweisen, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Schichten 133R, 133G und 133B können unterschiedlichen Dicken aufweisen.
Die leitende Schicht 124R ist über eine Öffnung, die in den Isolierschichten 106, 195 und 235 bereitgestellt ist, elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205R enthalten ist. Auf ähnliche Weise ist die leitende Schicht 124G elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205G enthalten ist, und die leitende Schicht 124B ist elektrisch mit der leitenden Schicht 112b verbunden, die in dem Transistor 205B enthalten ist.
Die leitenden Schichten 124R, 124G und 124B werden derart ausgebildet, dass sie die Öffnungen bedecken, die in der Isolierschicht 235 bereitgestellt werden. Eine Schicht 128 ist in jedem der vertieften Abschnitte der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B eingebettet.
Die Schicht 128 weist eine Funktion zum Füllen der vertieften Abschnitte der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B auf. Die leitenden Schichten 126R, 126G und 126B, die elektrisch mit den leitenden Schichten 124R, 124G bzw. 124B verbunden sind, werden über den leitenden Schichten 124R, 124G und 124B sowie der Schicht 128 bereitgestellt. Daher können die Bereiche, die sich mit den vertieften Abschnitten der leitenden Schichten 124R, 124G und 124B überlappen, auch als Licht emittierende Bereiche verwendet werden, wodurch das Öffnungsverhältnis des Pixels erhöht werden kann. Die leitende Schicht 124R und die leitende Schicht 126R umfassen jeweils vorzugsweise eine leitende Schicht, die als reflektierende Elektrode dient.
Die Schicht 128 kann eine Isolierschicht oder eine leitende Schicht sein. Eines von verschiedenen anorganischen Isoliermaterialien, organischen Isoliermaterialien und leitenden Materialien kann für die Schicht 128 angemessen verwendet werden. Insbesondere wird die Schicht 128 vorzugsweise unter Verwendung eines Isoliermaterials ausgebildet und wird insbesondere vorzugsweise unter Verwendung eines organischen Isoliermaterials ausgebildet. Für die Schicht 128 kann beispielsweise ein organisches Isoliermaterial verwendet werden, das für die Isolierschicht 237 verwendet werden kann.
Obwohl 37A ein Beispiel darstellt, in dem die Oberseite der Schicht 128 einen flachen Abschnitt umfasst, ist die Form der Schicht 128 nicht besonders beschränkt. Die Oberseite der Isolierschicht 128 kann mindestens eine von einer konvexen Oberfläche, einer konkaven Oberfläche und einer flachen Oberfläche aufweisen.
Die Höhe der Oberseite der Schicht 128 und die Höhe der Oberseite der leitenden Schicht 124R können gleich oder im Wesentlichen gleich sein, oder sie können sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Höhe der Oberseite der Schicht 128 niedriger oder höher als die Höhe der Oberseite der leitenden Schicht 124R sein.
Ein Endabschnitt der leitenden Schicht 126R kann mit einem Endabschnitt der leitenden Schicht 124R ausgerichtet sein oder die Seitenfläche des Endabschnitts der leitenden Schicht 124R bedecken. Die Endabschnitte der leitenden Schichten 124R und 126R weisen jeweils vorzugsweise eine sich verjüngende Form auf. Insbesondere weisen die Endabschnitte der leitenden Schichten 124R und 126R jeweils vorzugsweise eine sich verjüngende Form mit einem Verjüngungswinkel von größer als 0° und kleiner als 90° auf. In dem Fall, in dem die Endabschnitte der Pixelelektroden eine sich verjüngende Form aufweisen, weist die Schicht 133R, die entlang den Seitenflächen der Pixelelektroden bereitgestellt wird, einen geneigten Abschnitt auf. Wenn die Seitenfläche der Pixelelektrode eine sich verjüngende Form aufweist, kann die Abdeckung mit der EL-Schicht, die entlang der Seitenfläche der Pixelelektrode bereitgestellt wird, verbessert werden.
Da die leitenden Schichten 124G und 126G sowie die leitenden Schichten 124B und 126B den leitenden Schichten 124R und 126R ähnlich sind, wird ihre ausführliche Beschreibung weggelassen.
Die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schicht 126R werden mit der Schicht 133R bedeckt. In ähnlicher Weise werden die Oberseite und Seitenfläche der leitenden Schichten 126G mit der Schicht 133G bedeckt, und die Oberseite und die Seitenfläche der leitenden Schichten 126B werden mit der Schicht 133B bedeckt. Dementsprechend können Bereiche, die mit den leitenden Schichten 126R, 126G und 126B bereitgestellt sind, sämtlich als Licht emittierende Bereiche der Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B verwendet werden, wodurch das Öffnungsverhältnis der Pixel erhöht wird.
Die Seitenfläche und ein Teil der Oberseite jeder der Schichten 133R, 133G und 133B werden mit den Isolierschichten 125 und 127 bedeckt. Die gemeinsame Schicht 114 wird über den Schichten 133R, 133G und 133B sowie der Isolierschichten 125 und 127 bereitgestellt, und die gemeinsame Elektrode 115 wird über der gemeinsamen Schicht 114 bereitgestellt. Die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115 sind jeweils ein fortlaufender Film, der von einer Vielzahl von Licht emittierenden Elementen geteilt wird.
In 37A wird die in 36A oder dergleichen dargestellte Isolierschicht 237 zwischen der leitenden Schicht 126R und der Schicht 133R nicht bereitgestellt. Das heißt, dass eine Isolierschicht (auch als Trennwand, Damm, Abstandshalter oder dergleichen bezeichnet), die einen oberen Endabschnitt der Pixelelektrode bedeckt und in Kontakt damit ist, bei der Anzeigeeinrichtung 50E nicht bereitgestellt wird. Deswegen kann der Abstand zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen sehr verkürzt werden. Dementsprechend kann die Anzeigeeinrichtung eine hohe Auflösung oder eine hohe Definition aufweisen. Außerdem ist eine Maske (z. B. eine Photomaske) zur Ausbildung der Isolierschicht unnötig, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten für die Anzeigeeinrichtung führt.
Wie vorstehend beschrieben, umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils die Licht emittierende Schicht. Die Schichten 133R, 133G und 133B umfassen jeweils vorzugsweise die Licht emittierende Schicht und eine Ladungsträgertransportschicht (eine Elektronentransportschicht oder eine Lochtransportschicht) über der Licht emittierenden Schicht. Alternativ umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht und eine Ladungsträgerblockierschicht (eine Lochblockierschicht oder eine Elektronenblockierschicht) über der Licht emittierenden Schicht. Alternativ umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils vorzugsweise eine Licht emittierende Schicht, eine Ladungsträgerblockierschicht über der Licht emittierenden Schicht und eine Ladungsträgertransportschicht über der Ladungsträgerblockierschicht. Da Oberflächen der Schichten 133R, 133G und 133B in dem Herstellungsprozess der Anzeigeeinrichtung freigelegt werden, wird es verhindert, dass die Licht emittierende Schicht an der äußersten Oberfläche freigelegt wird, indem die Ladungsträgertransportschicht und/oder die Ladungsträgerblockierschicht über der Licht emittierenden Schicht bereitgestellt werden, so dass Schäden an der Licht emittierenden Schicht verringert werden können. Daher kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden.
Die gemeinsame Schicht 114 umfasst beispielsweise eine Elektroneninjektionsschicht oder eine Lochinjektionsschicht. Alternativ kann die gemeinsame Schicht 114 eine Schichtanordnung aus einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht oder eine Schichtanordnung aus einer Lochtransportschicht und einer Lochinjektionsschicht sein. Die gemeinsame Schicht 114 wird von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B geteilt.
Die Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B werden jeweils mit der Isolierschicht 125 bedeckt. Die Isolierschicht 127 bedeckt die Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B, wobei die Isolierschicht 125 dazwischen liegt.
Die Seitenflächen (und ein Teil der Oberseiten) der Schichten 133R, 133G und 133B werden mit der Isolierschicht 125 und/oder der Isolierschicht 127 bedeckt, so dass es verhindert werden kann, dass die gemeinsame Schicht 114 (oder die gemeinsame Elektrode 115) in Kontakt mit den Seitenflächen der Pixelelektroden und der Schichten 133R, 133G und 133B ist, was zur Verhinderung eines Kurzschlusses der Licht emittierenden Elemente führt. Daher kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden.
Die Isolierschicht 125 ist vorzugsweise in Kontakt mit den Seitenflächen der Schichten 133R, 133G und 133B. Die Isolierschicht 125 in Kontakt mit den Schichten 133R, 133G und 133B kann eine Filmtrennung der Schichten 133R, 133G und 133B verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden kann.
Die Isolierschicht 127 wird derart über der Isolierschicht 125 bereitgestellt, dass sie einen vertieften Abschnitt der Isolierschicht 125 füllt. Die Isolierschicht 127 bedeckt vorzugsweise mindestens einen Teil der Seitenfläche der Isolierschicht 125.
Die Isolierschichten 125 und 127 können eine Lücke zwischen benachbarten inselförmigen Schichten füllen, wodurch die Ausbildungsoberfläche der Schichten (z. B. der Ladungsträgerinjektionsschicht und der gemeinsamen Elektrode), die über den inselförmigen Schichten bereitgestellt werden, eine höhere Ebenheit mit geringer Unebenheit aufweisen kann. Folglich kann die Abdeckung mit der Ladungsträgerinjektionsschicht, der gemeinsamen Elektrode und dergleichen verbessert werden.
Die gemeinsame Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 115 werden über der Schicht 133R, der Schicht 133G, der Schicht 133B, der Isolierschicht 125 und der Isolierschicht 127 bereitgestellt. Bevor die Isolierschichten 125 und 127 bereitgestellt werden, wird aufgrund einer Höhendifferenz zwischen einem Bereich, in dem die Pixelelektrode und die inselförmige EL-Schicht bereitgestellt werden, und einem Bereich, in dem weder die Pixelelektrode noch die inselförmige EL-Schicht bereitgestellt werden (einem Bereich zwischen den Licht emittierenden Elementen), eine Stufe erzeugt. Bei der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können mit den Isolierschichten 125 und 127 der Höhenunterschied beseitigt werden und die Abdeckung mit der gemeinsamen Schicht 114 und der gemeinsamen Elektrode 115 kann erhöht werden. Daher können durch Trennung verursachte Verbindungsfehler verhindert werden. Außerdem kann eine Erhöhung des elektrischen Widerstands, die durch die wegen der Stufe lokal dünnere gemeinsame Elektrode 115 verursacht wird, verhindert werden.
Die Oberseite der Isolierschicht 127 weist vorzugsweise eine Form mit hoher Ebenheit auf. Die Oberseite der Isolierschicht 127 kann mindestens eine von einer flachen Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer konkaven Oberfläche aufweisen. Beispielsweise weist die Oberseite der Isolierschicht 127 vorzugsweise eine glatte konvexe Form mit einem großen Radius auf.
Für die Isolierschicht 125 kann ein anorganischer Isolierfilm verwendet werden. Beispiele für das anorganische Material, das für den anorganischen Isolierfilm verwendet werden kann, umfassen ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxynitrid und ein Nitridoxid. Spezifische Beispiele für diese anorganische Isolierfilme sind wie vorstehend beschrieben. Die Isolierschicht 125 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Insbesondere wird ein Aluminiumoxid vorzugsweise verwendet, da es beim Ätzen eine hohe Selektivität in Bezug auf die EL-Schicht aufweist und eine Funktion zum Schützen der EL-Schicht beim Ausbilden der Isolierschicht 127 aufweist, die nachstehend beschrieben wird. Insbesondere kann dann, wenn ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Aluminiumoxidfilm, ein Hafniumoxidfilm oder ein Siliziumoxidfilm, durch ein ALD-Verfahren als Isolierschicht 125 ausgebildet wird, die Isolierschicht 125 geringe Nadellöcher und eine ausgezeichnete Funktion zum Schützen der EL-Schicht aufweisen. Die Isolierschicht 125 kann eine mehrschichtige Struktur aus einem Film, der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, und einem Film, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, aufweisen. Die Isolierschicht 125 kann beispielsweise eine mehrschichtige Struktur aus einem Aluminiumoxidfilm, der durch ein ALD-Verfahren ausgebildet wird, und einem Siliziumnitridfilm, der durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, aufweisen.
Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine Funktion einer isolierenden Sperrschicht gegen Wasser und/oder Sauerstoff auf. Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine Funktion zum Verhindern einer Diffusion von Wasser und/oder Sauerstoff auf. Alternativ weist die Isolierschicht 125 vorzugsweise eine Funktion zum Einfangen oder Fixieren (auch als Gettering bezeichnet) von Wasser und/oder Sauerstoff auf.
Wenn die Isolierschicht 125 eine Funktion der isolierenden Sperrschicht aufweist, kann das Eindringen von Verunreinigungen (typischerweise Wasser und/oder Sauerstoff), die von außen in die Licht emittierenden Elemente diffundieren können, verhindert werden. Mit dieser Struktur können ein sehr zuverlässiges Licht emittierendes Element und eine sehr zuverlässige Anzeigeeinrichtung bereitgestellt werden.
Die Isolierschicht 125 weist vorzugsweise eine niedrige Verunreinigungskonzentration auf. Folglich kann die Verschlechterung der EL-Schicht, die durch Eindringen von Verunreinigungen in die EL-Schicht von der Isolierschicht 125 verursacht wird, verhindert werden. Außerdem kann dann, wenn die Verunreinigungskonzentration in der Isolierschicht 125 verringert wird, eine Sperreigenschaft gegen Wasser und/oder Sauerstoff erhöht werden. Beispielsweise weist die Isolierschicht 125 bevorzugt eine ausreichend niedrige Wasserstoffkonzentration oder eine ausreichend niedrige Kohlenstoffkonzentration auf und weist bevorzugter sowohl eine ausreichend niedrige Wasserstoffkonzentration als auch eine ausreichend niedrige Kohlenstoffkonzentration auf.
Die Isolierschicht 127, die über der Isolierschicht 125 bereitgestellt wird, weist eine Funktion zum Füllen der großen Ungleichmäßigkeit der Isolierschicht 125 auf, die zwischen den benachbarten Licht emittierenden Elementen ausgebildet wird. Mit anderen Worten: Die Isolierschicht 127 weist eine Wirkung zur Verbesserung der Planarität der Ausbildungsoberfläche der gemeinsamen Elektrode 115 auf.
Als Isolierschicht 127 kann eine Isolierschicht, die ein organisches Material enthält, vorteilhaft verwendet werden. Als organisches Material wird vorzugsweise ein lichtempfindliches organisches Harz verwendet, und beispielsweise wird ein lichtempfindliches Harzkomposit, das ein Acrylharz enthält, vorzugsweise verwendet. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen ein Acrylharz nicht nur einen Polymethacrylsäureester oder ein Methacrylharz, sondern auch alle Acrylpolymer im weiteren Sinne bezeichnet.
Alternativ kann die Isolierschicht 127 unter Verwendung von einem Acrylharz, einem Polyimidharz, einem Epoxidharz, einem Imidharz, einem Polyamidharz, einem Polyimidamidharz, einem Silikonharz, einem Siloxanharz, einem Harz auf Benzocyclobuten-Basis, einem Phenolharz und Vorläufer dieser Harze oder dergleichen ausgebildet werden. Die Isolierschicht 127 kann unter Verwendung von einem organischen Material, wie z. B. Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polyglycerin, Pullulan, wasserlöslicher Cellulose oder einem alkohollöslichen Polyamidharz, ausgebildet werden. Als lichtempfindliches organisches Harz kann ein Photolack verwendet werden. Als lichtempfindliches organisches Harz kann ein positives Material oder ein negatives Material verwendet werden.
Die Isolierschicht 127 kann unter Verwendung eines Materials, das sichtbares Licht absorbiert, ausgebildet werden. Wenn die Isolierschicht 127 von dem Licht emittierenden Element emittiertes Licht absorbiert, kann ein Lichtaustritt (Streulicht) von dem Licht emittierenden Element über die Isolierschicht 127 zu dem benachbarten Licht emittierenden Element unterdrückt werden. Somit kann die Anzeigequalität der Anzeigeeinrichtung verbessert werden. Da keine polarisierende Platte benötigt wird, um die Anzeigequalität der Anzeigeeinrichtung zu verbessern, können das Gewicht und die Dicke der Anzeigeeinrichtung verringert werden.
Beispiele für das Material, das sichtbares Licht absorbiert, umfassen ein Material, das ein Pigment von Schwarz oder einer anderen Farbe enthält, ein Material, das einen Farbstoff enthält, ein Licht absorbierendes Harzmaterial (z. B. Polyimid) und ein Harzmaterial, das für Farbfilter verwendet werden kann (ein Farbfiltermaterial). Ein Harzmaterial, das erhalten wird, indem Farbfiltermaterialien von zwei oder drei oder mehr Farben übereinander angeordnet werden oder gemischt werden, wird besonders vorzugsweise verwendet, um den Effekt zum Blockieren von sichtbarem Licht zu verstärken. Insbesondere ermöglicht die Mischung von Farbfiltermaterialien von drei oder mehr Farben die Ausbildung einer schwarzen oder nahezu schwarzen Harzschicht.
<Strukturbeispiel 5 der Anzeigeeinrichtung>
37B stellt ein Beispiel für einen Querschnitt eines Teils des Anzeigeabschnitts 162 einer Anzeigeeinrichtung 50F dar. Die Anzeigeeinrichtung 50F unterscheidet sich von der Anzeigeeinrichtung 50E hauptsächlich dadurch, dass die Subpixel von unterschiedlichen Farben Licht emittierende Elemente, die die Schichten 133R, 133G und 133B umfassen, und entsprechende Farbschichten (Farbfilter oder dergleichen) umfassen. Die in 37B dargestellte Struktur kann mit der in 37A dargestellten Struktur des Bereichs, der die FPC 172 umfasst, des Schaltungsabschnitts 164, der mehrschichtigen Struktur von dem Substrat 151 bis zu der Isolierschicht 235 in dem Anzeigeabschnitt 162, des Verbindungsabschnitts 140 und des Endabschnitts, kombiniert werden.
Bei der in 37B dargestellten Anzeigeeinrichtung 50F werden die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B, die Farbschicht 132R, die rotes Licht durchlässt, die Farbschicht 132G, die grünes Licht durchlässt, die Farbschicht 132B, die blaues Licht durchlässt, und dergleichen bereitgestellt.
Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R emittiert wird, wird als blaues Licht durch die Farbschicht 132R an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50F extrahiert. Auf ähnliche Weise wird Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130G emittiert wird, als grünes Licht durch die Farbschicht 132G an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50F extrahiert. Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, wird als blaues Licht durch die Farbschicht 132B an die Außenseite der Anzeigeeinrichtung 50F extrahiert.
Die Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B umfassen die Schichten 133R, 133G bzw. 133B. Die Schichten 133R, 133G und 133B werden unter Verwendung des gleichen Materials in dem gleichen Schritt ausgebildet. Die Schichten 133R, 133G und 133B sind voneinander isoliert. Wenn die EL-Schicht für jedes Licht emittierende Element derart bereitgestellt wird, dass sie eine Inselform aufweist, kann ein Leckstrom zwischen benachbarten Licht emittierenden Elementen verhindert werden. Dies kann durch Nebensprechen hervorgerufene ungewollte Lichtemission verhindern, so dass eine Anzeigeeinrichtung mit sehr hohem Kontrast erhalten werden kann.
Die in 37B dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B emittieren beispielsweise weißes Licht. Wenn weißes Licht, das von den Licht emittierenden Elementen 130R, 130G und 130B emittiert wird, die Farbschichten 132R, 132G und 132B passiert, kann Licht von gewünschten Farben erhalten werden.
Alternativ emittieren die in 37B dargestellten Licht emittierenden Elemente 130R, 130G und 130B beispielsweise blaues Licht. In diesem Fall umfassen die Schichten 133R, 133G und 133B jeweils eine oder mehrere Licht emittierende Schichten, die blaues Licht emittieren. In dem Pixel 230B, das blaues Licht emittiert, kann blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130B emittiert wird, extrahiert werden. In jedem des Pixels 230R, das rotes Licht emittiert, und des Pixels 230G, das grünes Licht emittiert, wird eine Farbumwandlungsschicht zwischen dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G und dem Substrat 152 bereitgestellt, so dass blaues Licht, das von dem Licht emittierenden Element 130R oder 130G emittiert wird, in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt wird, wodurch rotes Licht oder grünes Licht extrahiert werden kann. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass über dem Licht emittierenden Element 130R die Farbschicht 132R zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird und über dem Licht emittierenden Element 130G die Farbschicht 132G zwischen der Farbumwandlungsschicht und dem Substrat 152 bereitgestellt wird. Wenn Licht, das durch die Farbumwandlungsschicht durchgelassen wird, durch die Farbschicht extrahiert wird, kann Licht außer Licht der erwünschten Farbe von der Farbschicht absorbiert werden, und die Farbreinheit von Licht, das ein Subpixel darstellt, kann verbessert werden.
Diese Ausführungsform kann je nach Bedarf mit einer der anderen Ausführungsformen kombiniert werden.
(Ausführungsform 4)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Transistor beschrieben, der in einem Kanalbildungsbereich einen Oxidhalbleiter enthält (OS-Transistor). In der Beschreibung des OS-Transistors wird auch der Vergleich mit einem Transistor, der Silizium in einem Kanalbildungsbereich enthält (auch als Si-Transistor bezeichnet), einfach beschrieben.
[OS-Transistor]
Ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration wird vorzugsweise für den OS-Transistor verwendet. Beispielsweise ist die Ladungsträgerkonzentration in einem Kanalbildungsbereich eines Oxidhalbleiters niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ cm^-3, bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁷ cm^-3, bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁶ cm^-3, noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹³ cm^-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁰ cm^-3 und höher als oder gleich 1 × 10^-9 cm^-3. Um die Ladungsträgerkonzentration eines Oxidhalbleiterfilms zu verringern, wird die Verunreinigungskonzentration in dem Oxidhalbleiterfilm verringert, so dass die Dichte der Defektzustände verringert werden kann. In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Zustand mit niedriger Verunreinigungskonzentration und niedriger Dichte der Defektzustände als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Zustand bezeichnet. Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter bezeichnet werden könnte.
Ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter weist in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und dementsprechend eine niedrige Dichte der Einfangzustände auf. Eine elektrische Ladung, die von den Einfangzuständen in dem Oxidhalbleiter eingefangen wird, benötigt eine lange Zeit, bis sie sich verliert, und sie könnte sich wie feste elektrische Ladung verhalten. Daher weist ein Transistor, dessen Kanalbildungsbereich in einem Oxidhalbleiter mit hoher Dichte der Einfangzuständen gebildet wird, in einigen Fällen instabile elektrische Eigenschaften auf.
Um stabile elektrische Eigenschaften des Transistors zu erhalten, ist es wirksam, die Verunreinigungskonzentration in dem Oxidhalbleiter zu verringern. Um die Verunreinigungskonzentration in dem Oxidhalbleiter zu verringern, wird vorzugsweise die Verunreinigungskonzentration in einem Film verringert, der dem Oxidhalbleiter benachbart ist. Beispiele für die Verunreinigung umfassen Wasserstoff und Stickstoff. Es sei angemerkt, dass eine Verunreinigung in einem Oxidhalbleiter beispielsweise Elemente bezeichnet, die sich von den Hauptkomponenten des Oxidhalbleiters unterscheiden. Beispielsweise wird ein Element mit einer Konzentration von niedriger als 0,1 Atom-% als Verunreinigung betrachtet.
Wenn Verunreinigungen und Sauerstofffehlstellen in einem Kanalbildungsbereich eines Oxidhalbleiters in einem OS-Transistors vorhanden sind, variiert sich die elektrischen Eigenschaften des OS-Transistors leicht, und seine Zuverlässigkeit könnte sich verschlechtern. In einigen Fällen weist der OS-Transistor einen Defekt auf, der eine Sauerstofffehlstelle in dem Oxidhalbleiter ist, in die Wasserstoff eindringt (nachstehend in einigen Fällen als VoH bezeichnet), was ein als Ladungsträger dienendes Elektron erzeugt. In dem OS-Transistor erhöht die Bildung von VoH in dem Kanalbildungsbereich in einigen Fällen die Donatorkonzentration in dem Kanalbildungsbereich. Die erhöhte Donatorkonzentration in dem Kanalbildungsbereich verursacht in einigen Fällen Schwankungen der Schwellenspannung des OS-Transistors. Daher ermöglichen die Sauerstofffehlstellen in dem Kanalbildungsbereich des Oxidhalbleiters, dass der OS-Transistor leicht selbstleitende Eigenschaften aufweist (d. h. dass der Drain-Strom bei einer Gate-Spannung 0 V zum Fließen gebracht wird). Daher werden die Verunreinigungen, Sauerstofffehlstellen und VoH in dem Kanalbildungsbereich des Oxidhalbleiters vorzugsweise so weit wie möglich verringert.
Die Bandlücke des Oxidhalbleiters ist bevorzugt größer als die Bandlücke von Silizium (typischerweise 1,1 eV), bevorzugter größer als oder gleich 2 eV, noch bevorzugter größer als oder gleich 2,5 eV, sogar noch bevorzugter größer als oder gleich 3,0 eV. Unter Verwendung eines Oxidhalbleiters mit einer größeren Bandlücke als Silizium kann der Sperrstrom (auch als loff bezeichnet) des Transistors verringert werden.
Bei einem Si-Transistor tritt ein Kurzkanaleffekt (auch als SCE bezeichnet) bei Miniaturisierung des Transistors auf. Daher ist es schwierig, den Si-Transistor zu miniaturisieren. Ein Faktor der Verursachung des Kurzkanaleffekts ist eine kleine Bandlücke von Silizium. Im Gegensatz dazu enthält der OS-Transistor einen Oxidhalbleiter, der ein Halbleitermaterial mit einer großen Bandlücke ist, und kann daher den Kurzkanaleffekt unterdrücken. Mit anderen Worten: Der OS-Transistor verursacht den Kurzkanaleffekt nicht oder kaum.
Der Kurzkanaleffekt bezeichnet die Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften, die mit einer Miniaturisierung (einer Verringerung der Kanallänge) eines Transistors offensichtlich wird. Spezifische Beispiele für den Kurzkanaleffekt umfassen eine Verringerung der Schwellenspannung, eine Zunahme des Subthreshold-Swings (in einigen Fällen auch als S-Wert bezeichnet) und eine Zunahme des Leckstroms. Hier bedeutet der S-Wert den Änderungsbetrag der Gate-Spannung in dem Unterschwellenbereich, wenn die Drain-Spannung konstant ist und der Drain-Strom um eine Größenordnung geändert wird.
Die charakteristische Länge wird als Index der Beständigkeit gegen einen Kurzkanaleffekt weithin verwendet. Die charakteristische Länge ist ein Index des Krümmens des Potentials in einem Kanalbildungsbereich. Wenn die charakteristische Länge kürzer wird, erhöht sich das Potential schlagartiger, was bedeutet, dass die Beständigkeit gegen einen Kurzkanaleffekt hoch ist.
Der OS-Transistor ist ein Transistor vom Akkumulationstyp, und der Si-Transistor ist ein Transistor vom Inversionstyp. Daher weist der OS-Transistor eine kürzere charakteristische Länge zwischen dem Kanalbildungsbereich und jedem des Source-Bereichs und des Drain-Bereichs auf als der Si-Transistor. Folglich weist der OS-Transistor eine höhere Beständigkeit gegen einen Kurzkanaleffekt auf als der Si-Transistor aufweist. Das heißt, dass in dem Fall, in dem ein Kurzkanaltransistor ausgebildet wird, der OS-Transistor geeigneter ist als der Si-Transistor.
Auch in dem Fall, in dem die Ladungsträgerkonzentration in dem Oxidhalbleiter verringert wird, bis der Kanalbildungsbereich zu einem i-Typ- oder im Wesentlichen i-Typ-Bereich wird, verringert sich das Leitungsbandminimum des Kanalbildungsbereichs in einem Kurzkanaltransistor aufgrund des Conduction-Band-Lowering- (CBL-) Effekts; daher besteht eine Möglichkeit, dass eine Differenz der Energie des Leitungsbandminimums zwischen dem Kanalbildungsbereich und dem Source-Bereich oder dem Drain-Bereich so klein ist wie 0,1 eV oder mehr und 0,2 eV oder kleiner. Dementsprechend kann der OS-Transistor als eine Struktur eines Junction-Less-Transistors vom n⁺/n^-/n⁺-Akkumulationstyp oder eine Struktur eines Non-Junction-Transistors vom n⁺/n^-/n⁺-Akkumulationstyp aufweisend angesehen werden, bei der der Kanalbildungsbereich zu einem n -Bereich wird und der Source- Bereich und der Drain-Bereich zu n⁺-Bereichen in dem OS-Transistor werden.
Die vorstehend beschriebene Struktur ermöglicht, dass der OS-Transistor ausgezeichnete elektrische Eigenschaften aufweist, selbst wenn die OS-Transistoren miniaturisiert oder in hohem Maße integriert werden. Beispielsweise können ausgezeichnete elektrische Eigenschaften erhalten werden, selbst wenn eine Gate-Länge des OS-Transistors kleiner als oder gleich 20 nm, kleiner als oder gleich 15 nm, kleiner als oder gleich 10 nm, kleiner als oder gleich 7 nm oder kleiner als oder gleich 6 nm und größer als oder gleich 1 nm, größer als oder gleich 3 nm oder größer als oder gleich 5 nm ist. Im Gegensatz dazu ist es aufgrund eines Kurzkanaleffekts in einigen Fällen schwierig, dass der Si-Transistor eine Gate-Länge von kleiner als oder gleich 20 nm oder kleiner als oder gleich 15 nm aufweist. Daher kann der OS-Transistor als Kurzkanaltransistor mehr verwendet werden als der Si-Transistor. Es sei angemerkt, dass in einer Draufsicht auf den Transistor die Gate-Länge die Länge einer Gate-Elektrode in einer Richtung, in der sich Ladungsträger während des Betriebs des Transistors in einem Kanalbildungsbereich bewegen, und die Breite einer Unterseite der Gate-Elektrode bezeichnet.
Die Miniaturisierung eines OS-Transistors kann die HochFrequenzeigenschaften des Transistors verbessern. Insbesondere kann die Cutoff-Frequenz des Transistors verbessert werden. Wenn die Gate-Länge des OS-Transistors in dem vorstehenden Bereich liegt, kann die Cutoff-Frequenz des Transistors beispielsweise höher als oder gleich 50 GHz, bevorzugt höher als oder gleich 100 GHz, bevorzugter höher als oder gleich 150 GHz bei Raumtemperatur sein.
Der vorstehende Vergleich des OS-Transistors mit dem Si-Transistor beweist, dass der OS-Transistor gegenüber dem Si-Transistor dahingehend vorteilhaft ist, dass der Sperrstrom niedrig ist und ein Kurzkanaltransistor ausgebildet werden kann.
Die Strukturen und dergleichen, welche bei dieser Ausführungsform beschrieben worden sind, können nach Bedarf in Kombination mit einer der Strukturen und dergleichen, welche bei den anderen Ausführungsformen und dergleichen beschrieben werden, verwendet werden.
(Ausführungsform 5)
Bei dieser Ausführungsform werden Anzeigeeinrichtungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von 38A bis 38D, 39A bis 39F und 40A bis 40G beschrieben.
Bei dem elektronischen Gerät dieser Ausführungsform umfasst ein Anzeigeabschnitt die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder die Anzeigeeinrichtung, bei der die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Auflösung und Definition der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können leicht erhöht werden. Daher kann die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen Anzeigeabschnitt von verschiedenen elektronischen Geräten verwendet werden.
Eine Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auch auf einen anderen Abschnitt eines elektronischen Geräts als einen Anzeigeabschnitt angewendet werden. Beispielsweise wird die Halbleitervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise für einen Steuerabschnitt oder dergleichen eines elektronischen Geräts verwendet, um einen niedrigeren Stromverbrauch zu ermöglichen.
Beispiele für die elektronischen Geräte umfassen eine Digitalkamera, eine digitale Videokamera, einen digitalen Fotorahmen, ein Mobiltelefon, eine tragbare Spielkonsole, ein tragbares Informationsendgerät und eine Audiowiedergabevorrichtung, zusätzlich zu elektronischen Geräten mit einem relativ großen Bildschirm, wie beispielsweise einem Fernsehgerät, Desktop- oder Laptop-PCs, einem Monitor eines Computers und dergleichen, einer Digital Signage und einem großen Spielautomaten, wie z. B. einem Pachinko-Automaten.
Insbesondere kann die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine hohe Auflösung aufweisen und kann daher für ein elektronisches Gerät mit einem relativ kleinen Anzeigeabschnitt verwendet werden. Beispiele für ein derartiges elektronisches Gerät umfassen tragbare (werable) Vorrichtungen, wie z. B. Informationsendgeräte in Form einer Armbanduhr und eines Armreifs und tragbare Vorrichtungen, die am Kopf getragen werden können, wie z. B. eine VR-Vorrichtung, wie ein Head-Mounted Display, eine brillenartige AR-Vorrichtung und eine MR-Vorrichtung.
Die Definition der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so hoch wie HD (Anzahl der Pixel: 1280 × 720), FHD (Anzahl der Pixel: 1920 × 1080), WQHD (Anzahl der Pixel: 2560 × 1440), WQXGA (Anzahl der Pixel: 2560 × 1600), 4K (Anzahl der Pixel: 3840 × 2160) oder 8K (Anzahl der Pixel: 7680 × 4320). Im Besonderen wird eine Definition von 4K, 8K oder höher bevorzugt. Die Pixeldichte (Auflösung) der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt 100 ppi oder höher, bevorzugter 300 ppi oder höher, noch bevorzugter 500 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 1000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 2000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 3000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 5000 ppi oder höher, sogar noch bevorzugter 7000 ppi oder höher. Die Verwendung der Anzeigeeinrichtung mit einer derartigen hohen Definition und/oder einer derartigen hohen Auflösung kann ferner einen realistischen Eindruck, eine Tiefenwahrnehmung und dergleichen erhöhen. Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Bildschirmverhältnisses (Seitenverhältnisses) der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise ist die Anzeigeeinrichtung mit verschiedenen Bildschirmverhältnissen, wie z. B. 1:1 (ein Quadrat), 4:3, 16:9 und 16:10, kompatibel.
Das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform kann einen Sensor (einen Sensor mit einer Funktion zum Erfassen, zum Erkennen oder zum Messen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, einer chemischen Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Leistung, Strahlung, Durchflussrate, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Schwingung, eines Geruchs oder Infrarotstrahlen) umfassen.
Das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform kann verschiedene Funktionen aufweisen. Beispielsweise kann das elektronische Gerät bei dieser Ausführungsform eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Informationen (eines Standbildes, eines bewegten Bildes, eines Textbildes und dergleichen) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Touchscreen-Funktion, eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, des Datums, der Zeit und dergleichen, eine Funktion zum Ausführen diverser Arten von Softwares (Programmen), eine drahtlose Kommunikationsfunktion und eine Funktion zum Lesen eines Programms oder der Daten, das/die in einem Speichermedium gespeichert ist/sind, aufweisen.
Beispiele für am Kopf montierte tragbare Vorrichtungen werden anhand von 38A bis 38D beschrieben. Die tragbaren Vorrichtungen weist mindestens eine von einer Funktion zum Anzeigen von AR-Inhalten, einer Funktion zum Anzeigen von VR-Inhalten, einer Funktion zum Anzeigen von SR-Inhalten und einer Funktion zum Anzeigen von MR-Inhalten auf. Das elektronische Gerät mit einer Funktion zum Anzeigen von Inhalten von mindestens einer von AR, VR, SR, MR und dergleichen ermöglicht dem Benutzer, ein höheres Immersionsniveau zu erleben.
Ein in 38A dargestelltes elektronisches Gerät 700A und ein in 38B dargestelltes elektronisches Gerät 700B umfassen jeweils ein Paar von Anzeigefeldern 751, ein Paar von Gehäusen 721, einen Kommunikationsabschnitt (nicht dargestellt), ein Paar von Befestigungsabschnitten 723, einen Steuerabschnitt (nicht dargestellt), einen Abbildungsabschnitt (nicht dargestellt), ein Paar von optischen Komonenten 753, einen Rahmen 757 und ein Paar von Nasenpads 758.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann für die Anzeigefelder 751 verwendet werden. Daher können die elektronischen Geräte eine ultrahochauflösende Anzeige durchführen.
Die elektronischen Geräte 700A und 700B können jeweils Bilder, die auf den Anzeigefeldern 751 angezeigt werden, auf Anzeigebereiche 756 der optischen Komonenten 753 projizieren. Da die optischen Komonenten 753 eine Lichtdurchlässigkeitseigenschaft aufweisen, kann der Benutzer auf den Anzeigebereichen angezeigte Bilder sehen, die sich durch die optischen Komonenten 753 betrachtete Transmissionsbilder überlagern. Folglich sind die elektronischen Geräte 700A und 700B elektronische Geräte, die eine AR-Anzeige ermöglichen.
In den elektronischen Geräten 700A und 700B kann eine Kamera, die Bilder auf der Vorderseite aufnehmen kann, als Abbildungsabschnitt bereitgestellt werden. Des Weiteren kann dann, wenn die elektronischen Geräte 700A und 700B mit einem Beschleunigungssensor, wie z. B. einem Gyroskopsensor, bereitgestellt werden, die Orientierung des Kopfes des Benutzers erfasst werden und ein der Orientierung entsprechendes Bild kann auf den Anzeigebereichen 756 angezeigt werden.
Der Kommunikationsabschnitt umfasst eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, und beispielsweise können ein Videosignal und dergleichen von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zugeführt werden. Anstelle der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung oder zusätzlich dazu kann ein Verbindungselement, das mit einem Kabel zum Zuführen eines Videosignals und eines Stromversorgungspotentials verbunden werden kann, bereitgestellt werden.
Die elektronischen Geräte 700A und 700B sind jeweils mit einer Batterie bereitgestellt, so dass sie drahtlos und/oder drahtgebunden aufgeladen werden können.
Ein Berührungssensormodul kann in dem Gehäuse 721 bereitgestellt werden. Das Berührungssensormodul weist eine Funktion zum Erkennen einer Berührung an der Außenseite der Gehäuse 721 auf. Indem eine Tippen-Bedienung, eine Gleiten-Bedienung oder dergleichen von dem Benutzer mit dem Berührungssensormodul erkannt wird, werden verschiedene Arten von Verarbeitungen ermöglicht. Beispielsweise kann ein Video durch ein Tippen-Bedienung pausiert oder wiederaufgenommen werden, und es kann durch eine Gleiten-Bedienung schnell vorgespult oder schnell zurückgespult werden. Wenn das Berührungssensormodul wird in jeder der zwei Gehäuse 721 bereitgestellt, können die Bedienungsmöglichkeiten der Operation vergrößert werden.
Verschiedene Berührungssensoren können auf das Berührungssensormodul angewendet werden. Beispielsweise kann eines von Berührungssensoren der folgenden Typen verwendet werden: ein kapazitiver Typ, ein resistiver Typ, ein Infrarot-Typ, ein elektromagnetischer Induktions-Typ, ein oberflächenakkustischer Wellen-Typ und ein optischer Typ. Insbesondere wird ein kapazitiver Sensor oder ein optischer Sensor vorzugsweise für das Berührungssensormodul verwendet.
In dem Fall, in dem ein optischer Berührungssensor verwendet wird, kann ein photoelektrisches Umwandlungselement als Licht empfangendes Element verwendet werden. Ein anorganischer Halbleiter und/oder ein organischer Halbleiter können für eine Aktivschicht des photoelektrischen Umwandlungselements verwendet werden.
Ein in 38C dargestelltes elektronisches Gerät 800A und ein in 38D dargestelltes elektronisches Gerät 800B umfassen jeweils ein Paar von Anzeigeabschnitten 820, ein Gehäuse 821, einen Kommunikationsabschnitt 822, ein Paar von zu tragenden Abschnitten 823, einen Steuerabschnitt 824, ein Paar von Abbildungsabschnitten 825 und ein Paar von Linsen 832.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in den Anzeigeabschnitten 820 verwendet werden. Daher können die elektronischen Geräte eine ultrahochauflösende Anzeige durchführen. Derartige elektronische Geräte vermitteln dem Benutzer ein hohes Immersionsgefühl.
Die Anzeigeabschnitte 820 sind innerhalb des Gehäuses 821 derart positioniert, dass sie durch die Linsen 832 gesehen werden. Wenn das Paar von Anzeigeabschnitten 820 unterschiedliche Bilder anzeigt, kann eine dreidimensionale Anzeige unter Verwendung einer Parallaxe durchgeführt werden.
Die elektronischen Geräte 800A und 800B können als elektronische Geräte für VR angesehen werden. Der Benutzer, der das elektronische Gerät 800A oder das elektronische Gerät 800B trägt, kann auf den Anzeigeabschnitten 820 angezeigte Bilder durch die Linsen 832 sehen.
Die elektronischen Geräte 800A und 800B weisen vorzugsweise einen Mechanismus zum Anpassen der lateralen Positionen der Linsen 832 und der Anzeigeabschnitte 820 auf, so dass die Linsen 832 und die Anzeigeabschnitte 820 optimal je nach den Positionen der Augen des Benutzers positioniert sind. Außerdem umfassen die elektronischen Geräte 800A und 800B vorzugsweise einen Mechanismus zum Anpassen des Fokus durch Ändern des Abstands zwischen den Linsen 832 und den Anzeigeabschnitten 820.
Das elektronische Gerät 800A oder das elektronische Gerät 800B kann mit den Befestigungsabschnitten 823 auf dem Kopf des Benutzers befestigt werden. 38C und dergleichen stellen Beispiele dar, in denen der zu tragende Abschnitt 823 eine Form wie einen Bügel von Brillen aufweist; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Der zu tragende Abschnitt 823 kann eine beliebige Form, mit der der Benutzer das elektronische Gerät tragen kann, wie z. B. eine Form eines Helms oder eines Bandes, aufweisen.
Der Abbildungsabschnitt 825 weist eine Funktion zum Erhalten von Informationen über die Außenumgebung auf. Durch den Abbildungsabschnitt 825 erhaltene Daten können an den Anzeigeabschnitt 820 ausgegeben werden. Ein Bildsensor kann für den Abbildungsabschnitt 825 verwendet werden. Außerdem kann eine Vielzahl von Kameras derart bereitgestellt werden, um eine Vielzahl von Sichtfelder, wie z. B. ein Teleskop-Sichtfeld und ein Weitwinkel-Sichtfeld, zu umfassen.
Obwohl ein Beispiel, in dem der Abbildungsabschnitt 825 bereitgestellt wird, hier gezeigt, muss lediglich ein Entfernungssensor (nachstehend auch als Erfassungsabschnitt bezeichnet), der einen Abstand zwischen dem Benutzer und einem Objekt messen kann, bereitgestellt werden. Mit anderen Worten: Der Abbildungsabschnitt 825 ist eine Ausführungsform des Erfassungsabschnitts. Als Erfassungsabschnitt kann beispielsweise ein Bildsensor oder ein Entfernungsbildsensor, wie z. B. ein LiDAR- (light detection and ranging) Sensor, verwendet werden. Durch Verwendung von durch die Kamera erhaltenen Bildern und durch den Entfernungsbildsensor enthaltenen Bildern können mehr Informationen erhalten werden und wird eine Gestenoperation mit höherer Genauigkeit ermöglicht.
Das elektronische Gerät 800A kann einen Vibrationsmechanismus, der als Knochenleitungs-Ohrhörer dient, umfassen. Beispielsweise kann mindestens eines von dem Anzeigeabschnitt 820, dem Gehäuse 821 und dem zu tragenden Abschnitt 823 den Vibrationsmechanismus umfassen. Daher kann der Benutzer Bilder und Töne nur durch Tragen des elektronischen Geräts 800A genießen, ohne eine Audiovorrichtung, wie z. B. Kopfhörer, Ohrhörer oder einen Lautsprecher, zusätzlich zu erfordern.
Die elektronischen Geräte 800A und 800B können jeweils einen Eingangsanschluss umfassen. Mit dem Eingangsanschluss kann ein Kabel zum Zuführen eines Videosignals von einer Videoausgabevorrichtung oder dergleichen, des Stroms zum Laden der in dem elektronischen Gerät bereitgestellten Batterie und dergleichen verbunden sein.
Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Funktion zur Durchführung der drahtlosen Kommunikation mit Ohrhörern 750 aufweisen. Die Ohrhörer 750 umfassen einen Kommunikationsabschnitt (nicht dargestellt) und weisen eine drahtlose Kommunikationsfunktion auf. Die Ohrhörer 750 können mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion Informationen (z. B. Audiodaten) von dem elektronischen Gerät empfangen. Beispielsweise weist das elektronische Gerät 700A in 38A eine Funktion zum Übertragen von Informationen auf die Ohrhörer 750 mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion auf. Als weiteres Beispiel weist das elektronische Gerät 800A in 38C eine Funktion zum Übertragen von Informationen auf die Ohrhörer 750 mit der drahtlosen Kommunikationsfunktion auf.
Das elektronische Gerät kann einen Ohrhörerabschnitt umfassen. Das elektronische Gerät 700B in 38B umfasst Ohrhörerabschnitte 727. Beispielsweise kann der Ohrhörerabschnitt 727 über eine Leitung mit dem Steuerabschnitt verbunden sein. Ein Teil einer Leitung, die den Ohrhörerabschnitt 727 und den Steuerabschnitt verbindet, kann innerhalb des Gehäuses 721 oder des Befestigungsabschnitts 723 positioniert sein.
In ähnlicher Weise umfasst das elektronische Gerät 800B in 38D Ohrhörerabschnitte 827. Beispielsweise kann der Ohrhörerabschnitt 827 über eine Leitung mit dem Steuerabschnitt 824 verbunden werden. Ein Teil einer Leitung, die den Ohrhörerabschnitt 827 und den Steuerabschnitt 824 verbindet, kann innerhalb des Gehäuses 821 oder des zu tragenden Abschnitts 823 positioniert sein. Alternativ können die Ohrhörerabschnitte 827 und die zu tragenden Abschnitte 823 Magnete umfassen. Dies wird bevorzugt, da die Ohrhörerabschnitte 827 durch eine Magnetkraft an den zu tragenden Abschnitten 823 befestigt werden können und daher leicht aufbewahrt werden können.
Das elektronische Gerät kann einen Audioausgabeanschluss umfassen, mit dem Ohrhörer, Kopfhörer oder dergleichen angeschlossen sein können. Das elektronische Gerät kann einen Audioeingabeanschluss und/oder einen Audioeingabemechanismus umfassen. Als Audioeingabemechanismus kann beispielsweise eine Tonauffangvorrichtung, wie z. B. ein Mikrofon, verwendet werden. Das elektronische Gerät kann eine Funktion eines Headsets aufweisen, indem es den Audioeingabemechanismus umfasst.
Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl die brillenartige Vorrichtung (z. B. die elektronischen Geräte 700A und 700B) als auch die schutzbrillenartige Vorrichtung (z. B. die elektronischen Geräte 800A und 800B) als elektronisches Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann drahtgebunden oder drahtlos Informationen auf die Ohrhörer übertragen.
Ein in 39A dargestelltes elektronisches Gerät 6500 ist ein tragbares Informationsendgerät, das als Smartphone verwendet werden kann.
Das elektronische Gerät 6500 umfasst ein Gehäuse 6501, einen Anzeigeabschnitt 6502, einen Einschaltknopf 6503, Knöpfe 6504, einen Lautsprecher 6505, ein Mikrofon 6506, eine Kamera 6507, eine Lichtquelle 6508 und dergleichen. Der Anzeigeabschnitt 6502 weist eine Touchscreen-Funktion auf.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 6502 verwendet werden.
39B ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt des Gehäuses 6501 auf der Seite des Mikrofons 6506 umfasst.
Eine Schutzkomponente 6510 mit Lichtdurchlässigkeit wird auf der Anzeigeoberflächenseite des Gehäuses 6501 bereitgestellt. Ein Anzeigefeld 6511, ein optisches Bauelement 6512, ein Berührungssensor-Panel 6513, eine gedruckte Leiterplatte 6517, eine Batterie 6518 und dergleichen sind in einem Raum bereitgestellt, der von dem Gehäuse 6501 und der Schutzkomponente 6510 umschlossen ist.
Das Anzeigefeld 6511, das optische Bauelement 6512 und das Berührungssensorfeld 6513 werden mit einer Klebeschicht (nicht dargestellt) an der Schutzkomponente 6510 befestigt.
Ein Teil des Anzeigefeldes 6511 ist in einem Bereich außerhalb des Anzeigeabschnitts 6502 zurückgeklappt, und eine FPC 6515 ist mit dem Teil, der zurückgeklappt ist, verbunden. Eine IC 6516 ist auf der FPC 6515 montiert. Die FPC 6515 ist mit einem Anschluss, der auf der gedruckten Leiterplatte 6517 bereitgestellt ist, verbunden.
Ein flexibles Anzeigefeld einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als Anzeigefeld 6511 verwendet werden. In diesem Fall kann ein sehr leichtes elektronisches Gerät erhalten werden. Da das Anzeigefeld 6511 sehr dünn ist, kann die Batterie 6518 mit hoher Kapazität montiert werden, ohne dass dabei die Dicke des elektronischen Geräts erhöht wird. Außerdem ist ein Teil des Anzeigefeldes 6511 zurückgeklappt, so dass ein Verbindungsabschnitt mit der FPC 6515 auf der Rückseite des Pixelabschnitts bereitgestellt wird, wodurch ein elektronisches Gerät mit einem schmalen Rahmen erhalten werden kann.
39C stellt ein Beispiel für ein Fernsehgerät dar. Bei einem Fernsehgerät 7100 ist ein Anzeigeabschnitt 7000 in einem Gehäuse 7101 eingebaut. Hier wird das Gehäuse 7101 von einem Fuß 7103 getragen.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden.
Eine Bedienung des in 39C dargestellten Fernsehgeräts 7100 kann mit einem in dem Gehäuse 7101 bereitgestellten Bedienungsschalter und einer separaten Fernbedienung 7111 durchgeführt werden. Alternativ kann der Anzeigeabschnitt 7000 einen Berührungssensor umfassen, und das Fernsehgerät 7100 kann durch Berührung des Anzeigeabschnitts 7000 mit einem Finger oder dergleichen bedient werden. Die Fernbedienung 7111 kann mit einem Anzeigeabschnitt zum Anzeigen von Informationen, die von der Fernbedienung 7111 ausgegeben werden, bereitgestellt werden. Durch Bedientasten oder einen Touchscreen in der Fernbedienung 7111 können die Fernsehsender und die Lautstärke gesteuert werden, und Videos, die auf dem Anzeigeabschnitt 7000 angezeigt werden, können gesteuert werden.
Es sei angemerkt, dass das Fernsehgerät 7100 einen Empfänger, ein Modem und dergleichen umfasst. Mit dem Empfänger kann allgemeiner Fernsehrundfunk empfangen werden. Wenn das Fernsehgerät über das Modem drahtgebunden oder drahtlos mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, kann eine unidirektionale (nur von einem Sender zu einem Empfänger) oder eine bidirektionale (z. B. zwischen einem Sender und einem Empfänger oder zwischen Empfängern) Datenkommunikation durchgeführt werden.
39D stellt ein Beispiel für einen Notebook-PC dar. Der Notebook-PC 7200 umfasst ein Gehäuse 7211, eine Tastatur 7212, eine Zeigevorrichtung 7213, einen externen Verbindungsanschluss 7214 und dergleichen. In dem Gehäuse 7211 ist der Anzeigeabschnitt 7000 eingebaut.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden.
39E und 39F stellen Beispiele für Digital Signage dar.
Eine in 39E dargestellte Digital Signage 7300 umfasst ein Gehäuse 7301, den Anzeigeabschnitt 7000, einen Lautsprecher 7303 und dergleichen. Die Digital Signage 7300 kann auch eine LED-Lampe, eine Bedienungstaste (einschließlich eines Netzschalters oder eines Bedienungsschalters), einen Verbindungsanschluss, verschiedene Sensoren, ein Mikrofon und dergleichen umfassen.
39F stellt eine Digital Signage 7400 dar, die an einer zylindrischen Säule 7401 angebracht ist. Die Digital Signage 7400 umfasst den Anzeigeabschnitt 7000, der entlang einer gekrümmten Oberfläche der Säule 7401 bereitgestellt ist.
Die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet werden, der in jeder der 39E und 39F dargestellt wird.
Eine größere Fläche des Anzeigeabschnitts 7000 kann die Menge an Informationen, die auf einmal bereitgestellt werden können, erhöhen. Der größere Anzeigeabschnitt 7000 erregt mehr Aufmerksamkeit, so dass z. B. die Effektivität der Werbung erhöht werden kann.
Ein Touchscreen wird vorzugsweise in dem Anzeigeabschnitt 7000 verwendet, wobei in diesem Fall zusätzlich zu einer Anzeige eines Bildes oder eines bewegten Bildes auf dem Anzeigeabschnitt 7000 eine intuitive Bedienung von einem Benutzer möglich ist. Außerdem kann für eine Anwendung zur Lieferung von Informationen, wie z. B. Routeninformationen oder Verkehrsinformationen, die Benutzerfreundlichkeit durch intuitive Bedienung verbessert werden.
Wie in 39E und 39F dargestellt, ist es vorzuziehen, dass die Digital Signage 7300 oder die Digital Signage 7400 mit einem Informationsendgerät 7311 oder einem Informationsendgerät 7411, wie z. B. einem Smartphone, das ein Benutzer besitzt, durch drahtlose Kommunikation interagieren kann. Beispielsweise können Informationen einer auf dem Anzeigeabschnitt 7000 angezeigten Werbung auf einem Bildschirm des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 angezeigt werden. Durch die Bedienung des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 kann eine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt 7000 umgeschaltet werden.
Es ist möglich, die Digital Signage 7300 oder die Digital Signage 7400 dazu zu bringen, ein Spiel unter Verwendung des Bildschirms des Informationsendgeräts 7311 oder des Informationsendgeräts 7411 als Bedienmittel (Controller) auszuführen. Somit kann eine unbestimmte Anzahl von Benutzern gleichzeitig am Spiel teilnehmen und es genießen.
Die in 40A bis 40G dargestellten elektronischen Geräte umfassen ein Gehäuse 9000, einen Anzeigeabschnitt 9001, einen Lautsprecher 9003, eine Bedienungstaste 9005 (einschließlich eines Netzschalters oder eines Bedienungsschalters), einen Verbindungsanschluss 9006, einen Sensor 9007 (einen Sensor mit einer Funktion zum Erfassen, zum Erkennen oder zum Messen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, einer chemischen Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Leistung, Strahlung, Durchflussrate, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Oszillation, eines Geruchs oder Infrarotstrahlen), ein Mikrofon 9008 und dergleichen.
In 40A bis 40G kann die Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Anzeigeabschnitt 9001 verwendet werden.
Die in 40A bis 40G dargestellten elektronischen Geräte weisen verschiedene Funktionen auf. Beispielsweise können die elektronischen Geräte eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Informationen (z. B. eines Standbildes, eines bewegten Bildes, eines Textbildes und dergleichen) auf dem Anzeigeabschnitt, eine Touchscreen-Funktion, eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, des Datums, der Zeit und dergleichen, eine Verarbeitungssteuerfunktion unter Verwendung der diversen Arten von Softwares (Programmen), eine drahtlose Kommunikationsfunktion und eine Funktion zum Lesen und Verarbeiten eines Programms oder der Daten, das/die in einem Speichermedium gespeichert ist/sind, aufweisen. Es sei angemerkt, dass die Funktionen der elektronischen Geräte nicht darauf beschränkt sind und die elektronischen Geräte verschiedene Funktionen aufweisen können. Die elektronischen Geräte können eine Vielzahl von Anzeigeabschnitten umfassen. Die elektronischen Geräte können mit einer Kamera oder dergleichen bereitgestellt werden und eine Funktion zum Aufnehmen eines Standbildes oder eines bewegten Bildes, eine Funktion zum Speichern des aufgenommenen Bildes in einem Speichermedium (einem externen Speichermedium oder einem Speichermedium, das in der Kamera eingebaut ist), eine Funktion zum Anzeigen des aufgenommenen Bildes auf dem Anzeigeabschnitt und dergleichen aufweisen.
Im Folgenden werden die elektronischen Geräte in 40A bis 40G ausführlich beschrieben.
40A ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Informationsendgeräts 9101. Beispielsweise kann das tragbare Informationsendgerät 9101 als Smartphone verwendet werden. Das tragbare Informationsendgerät 9101 kann den Lautsprecher 9003, den Verbindungsanschluss 9006, den Sensor 9007 oder dergleichen umfassen. Das tragbare Informationsendgerät 9101 kann Schriftzeichen und Bildinformationen auf seiner Vielzahl von Oberflächen anzeigen. 40A stellt ein Beispiel dar, in dem drei Icons 9050 angezeigt werden. Außerdem können Informationen 9051, die durch gestrichelte Rechtecke dargestellt werden, auf einer anderen Oberfläche des Anzeigeabschnitts 9001 angezeigt werden. Beispiele für die Informationen 9051 umfassen eine Mitteilung der Ankunft einer E-Mail, einer SNS-Nachricht oder eines eingehenden Anrufs, den Betreff und den Absender einer E-Mail, einer SNS-Nachricht oder dergleichen, das Datum, die Zeit, die verbleibende Batterieleistung und die Intensität einer Radiowelle. Alternativ kann das Icon 9050 oder dergleichen an der Stelle angezeigt werden, an der die Informationen 9051 angezeigt werden.
40B ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Informationsendgeräts 9102. Das tragbare Informationsendgerät 9102 weist eine Funktion zum Anzeigen von Informationen auf drei oder mehr Oberflächen des Anzeigeabschnitts 9001 auf. Hier werden Informationen 9052, Informationen 9053 und Informationen 9054 auf unterschiedlichen Oberflächen angezeigt. Beispielsweise kann der Benutzer des tragbaren Informationsendgeräts 9102 die Informationen 9053 checken, die derart angezeigt werden, dass sie von oberhalb des tragbaren Informationsendgeräts 9102 aus eingesehen werden können, wobei das tragbare Informationsendgerät 9102 in einer Brusttasche seines Kleidungsstücks aufbewahrt wird. Beispielsweise kann der Benutzer die Anzeige sehen, ohne das tragbare Informationsendgerät 9102 aus der Tasche zu nehmen, und er kann entscheiden, ob er den Anruf annimmt.
40C ist eine perspektivische Ansicht eines Tablet-Endgeräts 9103. Das Tablet-Endgerät 9103 ist beispielsweise geeignet zum Ausführen verschiedener Applikationen, wie z. B. Mobiltelefongesprächen, das Verschicken und Empfangen von E-Mails, das Ansehen und Bearbeiten von Texten, das Wiedergeben von Musik, Internet-Kommunikation und ein Computerspiel. Das Tablet-Endgerät 9103 umfasst den Anzeigeabschnitt 9001, die Kamera 9002, das Mikrofon 9008 und den Lautsprecher 9003 auf der Vorderseite des Gehäuses 9000; die Bedienungstasten 9005 als Knöpfe zur Bedienung auf der linken Seitenfläche des Gehäuses 9000; und den Verbindungsanschluss 9006 auf der Unterseite des Gehäuses 9000.
40D ist eine perspektivische Ansicht eines armbanduhrartiges tragbaren Informationsendgeräts 9200. Das tragbare Informationsendgerät 9200 kann beispielsweise als Smartwatch (eingetragenes Markenzeichen) verwendet werden. Die Anzeigeoberfläche des Anzeigeabschnitts 9001 ist gekrümmt, und ein Bild kann auf der gekrümmten Anzeigeoberfläche angezeigt werden. Ferner kann z. B. gegenseitige Kommunikation zwischen dem tragbaren Informationsendgerät 9200 und einem Headset, das für drahtlose Kommunikation geeignet ist, durchgeführt werden, und daher ist Freisprech-Telefonate möglich. Das tragbare Informationsendgerät 9200 kann mit dem Verbindungsanschluss 9006 eine gegenseitige Datenübertragung mit einem anderen Informationsendgerät und ein Laden durchführen. Es sei angemerkt, dass der Ladevorgang durch drahtlose Energieversorgung erfolgen kann.
40E bis 40G sind perspektivische Ansichten eines klappbaren tragbaren Informationsendgeräts 9201. 40E ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das aufgeklappt ist. 40G ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das zusammengeklappt ist. 40F ist eine perspektivische Ansicht, die das tragbare Informationsendgerät 9201 darstellt, das von einem der Zustände in 40E und 40G in den anderen versetzt wird. Das tragbare Informationsendgerät 9201 ist im zusammengeklappten Zustand sehr gut tragbar und ist im aufgeklappten Zustand auf Grund eines übergangslosen großen Anzeigebereichs in hohem Maße durchsuchbar. Der Anzeigeabschnitt 9001 des tragbaren Informationsendgeräts 9201 wird von drei Gehäusen 9000 getragen, die durch Gelenke 9055 miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann der Anzeigeabschnitt 9001 mit einem Krümmungsradius von größer als oder gleich 0,1 mm und kleiner als oder gleich 150 mm zusammengeklappt werden.
Die beschriebenen Strukturen und dergleichen bei dieser Ausführungsform können nach Bedarf in Kombination mit einer der Strukturen und dergleichen, welche bei den anderen Ausführungsformen und dergleichen beschrieben werden, verwendet werden.
[Beispiel 1]
In diesem Beispiel wird ein tatsächlich hergestellter OLED-Bildschirm (auch als OLED-Bildschirm, organischer EL-Bildschirm oder organischer EL-Bildschirm bezeichnet) beschrieben. Vertikale OS-Transistoren, die jeweils eine Kanallänge von kleiner als 1 µm aufweisen, wurden verwendet, um den OLED-Bildschirm mit einer Auflösung von 513 ppi herzustellen, der Pixel in einer RGB-Streifenanordnung und eine interne Korrekturschaltung umfasst. Bei dem OLED-Bildschirm wurde mindestens ein Teil der Halbleitervorrichtung und der Anzeigeeinrichtung verwendet, die bei der vorstehenden Ausführungsform und dergleichen beschrieben worden sind.
Daher wird die Beschreibung der Komponenten in diesem Beispiel in einigen Fällen weggelassen, da es auf die vorstehende Ausführungsform und dergleichen in angemessener Weise verwiesen werden kann.
<Vertikaler OS-Transistor>
Es wird der vertikale OS-Transistor (OS-VFET) beschrieben, der bei dem hergestellten OLED-Bildschirm verwendet wurde.
Ein OS-VFET wie der in 21A und 21B dargestellte Transistor 100 wurde ausgebildet. Ein Metalloxid mit einer nc-Struktur wurde in einer Halbleiterschicht des ausgebildeten OS-VFET (nc-OS-VFET) verwendet. Die Kanallänge war 0,5 µm und die Kanalbreite war 2π µm (ungefähr 6,3 µm). Die Layoutbreite des OS-VFET war 4 µm, die unter Berücksichtigung von Spielräumen für eine Gate-Elektrode, eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode und dergleichen im Wesentlichen gleich der Größe des Kontaktlochs war. Es sei angemerkt, dass die Layoutfläche des OS-VFET ungefähr ein Drittel derjenigen eines sogenannten Planartransistors, wie z. B. des in 22A bis 22C dargestellten Transistors 200, war.
[I_d-V_g-Eigenschaften]
41 ist ein Diagramm, das Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften des ausgebildeten OS-VFET zeigt. In 41 stellt die horizontale Achse die Spannung zwischen dem Gate und der Source (Gate-Spannung V_g) dar und die vertikale Achse stellt den Strom dar, der von dem Drain zu der Source fließt (Drain-Strom I_d). 41 zeigt einen Drain-Strom I_d, der in einer Umgebung von Raumtemperatur gemessen wurde, während die Gate-Spannung V_g von -10 V bis 10 V variierte und die Spannung zwischen dem Drain und der Source (Drain-Spannung V_d) auf 10 V eingestellt wurde.
Die in 41 gezeigten I_d-V_g-Eigenschaften stellen die vorteilhaften Merkmale des ausgebildeten OS-VFET dar. Der Durchlassstrom des OS-VFET ist bei einer V_g von 10 V und einer V_d von 5,1 V 55,4 µA/µm, der ungefähr 30-fach so hoch ist wie derjenige eines sogenannten Planartransistors mit einer Kanallänge von 4 µm. Der Durchlassstrom des OS-VFET ist auch höher als derjenige eines LTPS-Transistors mit einer allgemeinen Kanallänge. Daher erzielt der OS-VFET eine hohe Stromfähigkeit mit der verringerten Stellfläche (der eingenommenen Fläche).
Der ausgebildete OS-VFET arbeitete selbst dann problemlos, nachdem 10 V sowohl als Drain-Spannung V_d wie auch als Gate-Spannung V_g angelegt worden war. Dies offenbart, dass der OS-VFET eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist.
[Sperrstrom]
Der Sperrstrom des ausgebildeten OS-VFET war so niedrig, dass er die untere Messgrenze erreichte. Daher wurden 2500 OS-VFETs, die jeweils eine Kanallänge von 0,5 µm und eine Kanalbreite von 4π µm (ungefähr 12,6 µm) aufwiesen, parallel geschaltet, so dass die wesentliche Kanalbreite 10π mm (ungefähr 3,1 cm) war, um I_d-V_g-Eigenschaften auszuwerten.
42 ist ein Diagramm, das Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften des OS-VFET mit erhöhter wesentlicher Kanalbreite zeigt. 42 zeigt einen Drain-Strom I_d, der in einer Umgebung bei 125 °C gemessen wurde, während die Gate-Spannung V_g von -6 V bis 2 V variierte und die Drain-Spannung V_d 5,1 V war.
Entsprechend den in 42 gezeigten I_d-V_g-Eigenschaften war der Sperrstrom des OS-VFET, bei dem die wesentliche Kanalbreite auf 10π mm (ungefähr 3,1 cm) erhöht wurde, auch so niedrig, dass er die untere Messgrenze erreichte.
43 ist ein Schaltplan einer Testelementgruppe (test element group, TEG), die zur quantitativen Auswertung des Sperrstroms des OS-VFET verwendet wurde. Unter Verwendung der TEG wurde der Sperrstrom aus der Zeit berechnet, in der sich das Potential eines potentialfreien Knotens änderte, der mit dem Drain des OS-VFET in einem Sperrzustand verbunden war.
Wie in 43 war der auszuwertende OS-VFET (zu testende Vorrichtung, device under test: DUT) mit einem Schaltungsabschnitt 931 verbunden und wurde ausgeschaltet. Als Nächstes wurde ein Transistor in einem Schaltungsabschnitt 932 eingeschaltet; folglich wurde das Potential einer Leitung 934, die zu einem potentialfreien Knoten wird, auf ein vorbestimmtes Potential initialisiert, und dann wurde der Transistor ausgeschaltet, um die Leitung in einen potentialfreien Zustand zu versetzen. Dementsprechend änderte der Sperrstrom des OS-VFET, oder der DUT, das Potential des potentialfreien Knotens allmählich. Diese Potentialänderung wurde mit einem Sourcefolger eines Schaltungsabschnitts 933 beobachtet, so dass der der Sperrstrom des OS-VFET, oder der DUT, berechnet werden konnte.
Der ausgebildete OS-VFET, oder die DUT, wies eine Kanallänge von 0,5 µm und eine wesentliche Kanalbreite von 8π mm (ungefähr 2,5 cm) auf, die aus denjenigen der 4000 parallel geschalteten OS-VFETs besteht, die jeweils eine Kanalbreite von 2π µm (ungefähr 6,3 µm) aufwiesen. Es wurden die folgenden zwei Typen von OS-VFETs vorbereitet, die sich durch die Kristallinität eines Metalloxids in der Halbleiterschicht voneinander unterschieden: ein OS-VFET, bei dem ein Metalloxid mit einer CAAC-Struktur in der Halbleiterschicht verwendet wurde (ein OS-VFET, der eine CAAC-Struktur aufwies), und ein OS-VFET, der eine nc-Struktur aufwies.
Der OS-VFET, oder die DUT, wurde durch Anlegen von -3 V an das Gate ausgeschaltet, und der Sperrstrom wurde aus der Änderung des Potentials des auf 1,2 V initialisierten potentialfreien Knotens berechnet.
44 zeigt Arrheniusplots, die die Auswertungsergebnisse der Sperrströme der ausgebildeten OS-VFETs zeigen. In 44 stellt die horizontale Achse den Kehrwert der Temperatur T (1000/T) dar, und die vertikale Achse stellt den Sperrstrom I_off pro Mikrometer der Kanalbreite dar. In 44 werden die berechneten Werte der Sperrströme in den Umgebungen bei 125 °C, 100 °C und 85 °C geplottet. Die berechneten Werte der Sperrströme des OS-VFET mit einer CAAC-Struktur werden als Kreise geplottet, und die durchgezogene Linie ist eine Regressionslinie, die aus diesen berechneten Werten erhalten wurde. Die berechneten Werte der Sperrströme des OS-VFET mit einer nc-Struktur werden als Rhomben geplottet, und die gestrichelte Linie ist eine Regressionslinie, die aus diesen berechneten Werten berechnet wird.
Die Arrheniusplots in 44 offenbaren, dass in der Umgebung bei 85 °C die ausgebildeten OS-VFETs mit einer CAAC-Struktur und einer nc-Struktur jeweils einen Sperrstrom von ungefähr 100 yA/)µm (100 × 10^-24 A/µm) aufweisen, der im Wesentlichen gleich dem Sperrstrom eines sogenannten Planartransistors, 135 yA/)µm (135 × 10^-24 A/µm), ist. Daher werden die sehr niedrigen Sperrströme der OS-VFETs offenbart.
[Parasitäre Kapazität]
Die Schätzergebnisse der parasitären Kapazitäten eines OS-VFET werden in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 zeigt die parasitäre Kapazität zwischen der Gate-Elektrode und der Drain-Elektrode (die parasitäre Gate-Drain-Kapazität) und die parasitäre Kapazität zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode (die parasitäre Gate-Source-Kapazität), die aus dem OS-VFET-Layout geschätzt werden. Es sei angemerkt, dass die parasitären Kapazitäten des OS-VFET (vertikal) in Tabelle 1 erhalten wurden, wobei zum Vergleich angenommen wurde, dass die parasitäre Kapazität eines sogenannten OS-Planartransistors (planar) eins ist. [Tabelle 1]

Transistorstruktur parasitäre Gate-Drain-Kapazität [willk. Ei nh.] parasitäre Gate-Source-Kapazität [willk. Einh.]

planar 1 1

vertikal 23 81
Gemäß den Schätzergebnissen in Tabelle 1 sind die parasitären Kapazitäten des OS-VFET höher als diejenige des sogenannten Planartransistors. Dies deutet darauf hin, dass die Menge an Strom, der durch ein Licht emittierendes Element fließt, aufgrund einer parasitären Kapazität in einem OLED-Bildschirm verringert werden könnte, bei dem der OS-VFET für eine Pixelschaltung verwendet wird. Der OS-VFET weist jedoch, wie vorstehend beschrieben, eine ausreichende Spannungsfestigkeit auf, und daher wurden derartige Gegenmaßnahmen getroffen, dass ein Datenpotential erhöht wurde.
<OLED-Bildschirm>
Die vorstehend beschriebenen OS-VFETs wurden verwendet, um den OLED-Bildschirm mit einer Auflösung von 513 ppi herzustellen, der Pixel in einer RGB-Streifenanordnung und eine interne Korrekturschaltung umfasst.

Tabelle 2 zeigt die Spezifikationen des hergestellten OLED-Bildschirms. [Tabelle 2]

	Spezifikationen
Bildschirmdiagonale	5,72 Zoll
Auflösung	1440 (H) × RGB × 2560 (V)
Pixelgröße	49,5 µm (H) × 49,5 µm (V)
Pixeldichte	513 ppi
Pixelanordnung	RGB-Streifen
Pixelschaltung	6 Tr (Transistoren) + 2 C (Kondensatoren)
Öffnungsverhältnis	39%
Farbgebungsverfahren	weiße Tandem-OLED + CF (Farbfilter)
Emission-Typ	Top-Emission
Source-Treiber	externe IC
Demultiplexer	Two-divided (zweigeteilt)
Abtast-Treiber	integriert

Der hergestellte OLED-Bildschirm weist eine in 45 dargestellte Konfiguration auf. In 45 ist eine Vielzahl von Pixeln 941 in einer Matrix von 2560 Zeilen und 1440×3-Spalten in einem Anzeigeabschnitt 942 mit einer Diagonale von 5,72 Zoll angeordnet. In dem Anzeigeabschnitt 942 werden die Pixel 941 in jeder Zeile sequentiell durch einen Gate-Treiberabschnitt 943L und einen Gate-Treiberabschnitt 943R ausgewählt, und ein Datenpotential wird den ausgewählten Pixeln 941 von einer Source-Treiber-IC 947 über einen Demultiplexerabschnitt 944 zugeführt.
Die in 45 dargestellte Konfiguration entspricht derjenigen, die in 12C (oder 28A) dargestellt wird. Mit anderen Worten: Der Anzeigeabschnitt 942 entspricht dem Anzeigeabschnitt 42 (oder dem Anzeigeabschnitt 162). Das Pixel 941 entspricht dem Pixel 41 (oder dem Pixel 230). Der Gate-Treiberabschnitt 943L und der Gate-Treiberabschnitt 943R entsprechen dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43L bzw. dem ersten Treiberschaltungsabschnitt 43R (oder dem Schaltungsabschnitt 164). Der Source-Treiber-IC 947 und der Demultiplexerabschnitt 944 entsprechen dem zweiten Treiberschaltungsabschnitt 44 (oder der IC 173 und dem Schaltungsabschnitt 163). Daher wurde die Konfiguration der in 16A dargestellten Halbleitervorrichtung 70A oder der in 17A dargestellten Halbleitervorrichtung 70B, bei der m 2560 war, in diesem Beispiel verwendet, wobei m der Anzahl von Zeilen der Pixel 941 entsprach. Des Weiteren wurde die Konfiguration der in 18A dargestellten Halbleitervorrichtung 80, bei der n 4320 (1440×3) war, verwendet, wobei n der Anzahl von Spalten von Pixeln 941 entsprach.
Bei dem OLED-Bildschirm wurde eine Pixelschaltung verwendet, die eine Konfiguration wie die Konfiguration in 1 (die Konfiguration, bei der sechs Transistoren und zwei Kondensatoren verwendet werden) aufweist. Wie in 29, 30 und 31 dargestellt, ermöglichte die Verwendung des OS-VFET in der Pixelschaltung das Layout von sechs Transistoren innerhalb der Fläche eines Subpixels (16,5 µm × 49,5 µm).
Der OLED-Bildschirm wies eine Top-Emission-Struktur auf und das Öffnungsverhältnis des Pixels war 39 %.
Bei dem OLED-Bildschirm wurde ein Gate-Treiber (auch als Abtasttreiber bezeichnet) mit einer wie in 16A und 17A dargestellten Konfiguration verwendet. Die Verwendung des OS-VFET in dem Gate-Treiber führte zu einem schmalen Rahmen mit einer Breite von 1,8 mm, was eine Verringerung um ungefähr 42 % von 3,1 mm, welche die Breite des Rahmens unter Verwendung eines sogenannten Planartransistors ist, erreichte.
Bei dem OLED-Bildschirm wurde, ein wie in 18A dargestellter Demultiplexer (DeMUX) mit zwei Ausgängen verwendet. Die Verwendung des OS-VFET in dem DeMUX ermöglichte das Layout einer Vielzahl von Transistoren, die den DeMUX bilden, innerhalb der Breite eines Subpixels (16,5 µm).
Bei dem hergestellten OLED-Bildschirm wurde eine weiße OLED mit einer Tandem-Struktur (weiße Tandem-OLED, White Tandem OLED) als Licht emittierendes Element verwendet, und ein Farbfilter (color filter, CF) wurde für die Farbanzeige verwendet. Obwohl die Tandem-Struktur das Anlegen einer hohen Spannung an die Transistoren, die in der Pixelschaltung und dem Gate-Treiber enthalten sind, erfordert, gab es kein Problem beim Betrieb, da der OS-VFET, wie vorstehend beschrieben, eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist.
Der hergestellte OLED-Bildschirm wies eine Top-Emission-Struktur auf und das Öffnungsverhältnis des Pixels war 39 %.
Der OLED-Bildschirm mit einer derartigen Struktur wurde hergestellt und durch ein Betriebsverfahren wie in 2 und 13 betrieben.
46, 47, 48 und 49 zeigen Fotos der Anzeige auf dem hergestellten OLED-Bildschirm. Es wurde bestätigt, dass die Pixelschaltung, der Gate-Treiber und der DeMUX, die in dem OLED-Bildschirm enthalten waren, jeweils problemlos arbeiteten und verschiedene Bilder angezeigt wurden.
50 ist ein vergrößertes Foto eines Pixelbereichs (49,5 µm × 49,5 µm), das das Ergebnis einer normalen Lichtemission der Pixel zeigt, die in einer RGB-Streifenanordnung angeordnet sind. Die Verwendung des OS-VFET ermöglichte einen OLED-Bildschirm, bei dem eine RGB-Streifenanordnung verwendet wurde, was die Möglichkeit aufzeigt, dass eine höhere Bildqualität erzielt wird als bei einem OLED-Bildschirm, bei dem eine PenTile-Anordnung verwendet wird.
Die Auswertungsergebnisse des Stromverbrauchs des OLED-Bildschirms werden in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 zeigt den Stromverbrauch des Gate-Treibers, der mit dem OLED-Bildschirm gemessen wurde, der mit einer Auffrischungsrate von 60 Hz betrieben wurde, bei den folgenden zwei Betriebsarten: der 60 Hz-Kompensationsbetrieb, bei dem die Schwellenspannung mit einer Frequenz von 60 Hz korrigiert wird (einmal in jedem Bild), und der 0,2 Hz-Kompensationsbetrieb, bei dem die Schwellenspannung mit einer Frequenz von 0,2 Hz korrigiert wird (einmal in fünf Sekunden). In Tabelle 3 werden die Schätzergebnisse durch Simulation (simulierte Werte) und die Messergebnisse des hergestellten OLED-Bildschirms (gemessene Werte) gezeigt.
[Tabelle 3]

simulierte Werte gemessene Werte

60 Hz-Kompensationsbetrieb 27,0 mW 29,3 mW

0,2 Hz-Kompensationsbetrieb 19,7 mW 22,5 mW

Verringerungsrate 27% 23%
Der Tabelle 3 zufolge zeigen die simulierten Werte, dass bei der Schwellenspannungskorrektur mit einer 0,2 Hz-Frequenz der Stromverbrauch von demjenigen mit einer 60 Hz-Frequenz um 27 % verringert wird. Die gemessenen Werte zeigen eine Verringerung um 23 %.
Der OLED-Bildschirm gemäß diesem Beispiel kann in einer geeigneten Kombination mit z. B. einer der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden. Der OLED-Bildschirm kann daher beispielsweise auf eines von verschiedenen elektronischen Geräten, die mobile Geräte, wie z. B. Smartphones und Tablets, und tragbare (wearable) Vorrichtungen, wie z. B. VR- und AR-Geräten, umfassen, angewendet werden.
[Beispiel 2]
In diesem Beispiel wurde in der Annahme, dass der vorstehend beschriebene OLED-Bildschirm des Beispiels 1 einen Berührungssensor und eine Schaltung, die den Berührungssensor ansteuert, umfasste, das Verhalten des Berührungssensors durch Simulation festgestellt.

51 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des OLED-Bildschirms darstellt, der den für die Simulation verwendeten Berührungssensor umfasst. Tabelle 4 zeigt die Spezifikationen des hergestellten OLED-Bildschirms.
[Tabelle 4]

	Spezifikationen
Bildschirmdiagonale	5,72 Zoll
Auflösung	1440 (H) × RGB × 2560 (V)
Pixelgröße	49,5 µm (H) × 49,5 µm (V)
Pixeldichte	513 ppi
Pixelanordnung	RGB-Streifen
Pixelschaltung	6 Tr (Transistoren) + 2 C (Kondensatoren)
Vth-Kompensation	intern
Öffnungsverhältnis	39%
Farbgebungsverfahren	weiße Tandem-OLED + CF (Farbfilter)
Emission-Typ	Top-Emission
Source-Treiber	externe IC
Demultiplexer	Two-divided (zweigeteilt)
Abtast-Treiber	integriert
Zeilentreiber	integriert
Ausleseschaltung	integriert

Wie in 51 dargestellt, weist der OLED-Bildschirm, der für die Simulation verwendet wurde, die Konfiguration in 45 auf und umfasst einen Sensorabschnitt 952, der derart bereitgestellt ist, dass er sich mit dem Anzeigeabschnitt 942 überlappt. In dem Sensorabschnitt 952 ist eine Vielzahl von Sensoreinheiten 951 in einer Matrix von 32 Zeilen und 18 Spalten bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass ein gegenseitig kapazitiver Berührungssensor, der eine Art von projiziert-kapazitivem Berührungssensor ist, verwendet wird. Das heißt, dass die Sensoreinheiten 951 jeweils einen Kondensator umfassen.
Ein Zeilentreiberabschnitt 953L und ein Zeilentreiberabschnitt 953R sind als Übertragungs-Schaltungen bereitgestellt, und ein Leseschaltungsabschnitt 954 ist als Empfangsschaltung bereitgestellt. Die Zeilentreiberabschnitte 953L und 953R sind über den Kondensator, der in der Sensoreinheit 951 enthalten ist, elektrisch mit dem Leseschaltungsabschnitt 954 verbunden. Die Zeilentreiberabschnitte 953L und 953R übertragen Signale sequentiell zeilenweise auf die Sensoreinheiten 951. Das Signal wird von dem Leseschaltungsabschnitt 954 über die Kondensatoren, die in den Sensoreinheiten 951 enthalten sind, empfangen und über den Leseschaltungsabschnitt 954 an die Außenseite des OLED-Bildschirms ausgegeben.
Die Zeilentreiberabschnitte 953L und 953R weisen jeweils eine Konfiguration auf, die denjenigen der Gate-Treiberabschnitte 943L und 943R ähnlich ist. Daher wurde die Konfiguration der in 16A dargestellten Halbleitervorrichtung 70A, bei der m 32 war, in diesem Beispiel verwendet, wobei m der Anzahl von Zeilen der Sensoreinheiten 951 entsprach.
Der Leseschaltungsabschnitt 954 wies eine Konfiguration auf, bei der ein Sourcefolger für jede Spalte der Sensoreinheiten 951 bereitgestellt war.
52 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 960 darstellt, die in dem Leseschaltungsabschnitt 954 enthalten ist. Die Halbleitervorrichtung 960 umfasst Sourcefolgerabschnitte 961_1 bis 961_N und einen Vorspannungsabschnitt 962 für die Sensoreinheiten 951 in N Spalten (N ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2). In diesem Beispiel war N 18, wobei in diesem Fall die in 52 dargestellte Halbleitervorrichtung 960 die Sourcefolgerabschnitte 961_1 bis 961_18 für die Sensoreinheiten 951 in 18 Spalten umfasste. Bei der Halbleitervorrichtung 960 werden den Sourcefolgerabschnitten ein hohes Stromversorgungspotential TPVDD, ein niedriges Stromversorgungspotential TPVSS und ein Vorspannungspotential TPBIAS zugeführt, so dass sie als Sourcefolger dienen können. Bei der Halbleitervorrichtung 960 werden ein Initialisierungssignal TPINI und ein Initialisierungspotential TPVRES für einen Lesevorgang zugeführt.
Es wird angenommen, dass die Zeilentreiberabschnitte 953L und 953R und der Leseschaltungsabschnitt 954 mit dem vertikalen OS-Transistor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem gleichen Schritt wie die Gate-Treiberabschnitte 943L und 943R und der Demultiplexerabschnitt 944 hergestellt werden.
53 zeigt die Ergebnisse des durch Simulation verifizierten Verhaltens des Berührungssensors. Bei der Simulation werden Übertragungssignale TPTX von ungefähr 20 V durch die Zeilentreiberabschnitte 953L und 953R übertragen, nachdem das Initialisierungssignal TPINI zur Initialisierung auf das Initialisierungspotential TPVRES in dem Leseschaltungsabschnitt 954 zugeführt worden ist. Dann wird in dem Leseschaltungsabschnitt 954 ein Signal von ungefähr 32 mV (ein Empfangssignal TPRXa oder ein Empfangssignal TPRXb) über den Kondensator, der in der Sensoreinheit 951 enthalten ist, empfangen, und ein Signal von ungefähr 30 mV (ein Ausgangssignal TPOUTa oder ein Ausgangssignal TPOUTb) wird über den Leseschaltungsabschnitt 954 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt ist die Differenz zwischen dem Empfangssignal TPRXa in dem Fall, in dem es nicht berührt wird, und dem Empfangssignal TPRXb in dem Fall, in dem es berührt wird, ungefähr 4,5 mV. Des Weiteren ist die Differenz zwischen dem Ausgangssignal TPOUTa in dem Fall, in dem es nicht berührt wird, und dem Ausgangssignal TPOUTb in dem Fall, in dem es berührt wird, ungefähr 4,3 mV.
Dieses Beispiel deutet auf die Möglichkeit hin, dass der OLED-Bildschirm mit einem eingebauten Berührungssensor erzielt wird. Der OLED-Bildschirm mit einem eingebauten Berührungssensor nach diesem Beispiel kann in einer geeigneten Kombination mit einer der bei den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden. Unter Verwendung des Betriebsverfahrens der Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise der Berührungssensor mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch Rauschen beeinflusst werden.
[Beispiel 3]
In diesem Beispiel wird ein OLED-Bildschirm beschrieben, der unter Verwendung eines Licht emittierenden Elements hergestellt wird, das sich von dem vorstehend in dem Beispiel 1 beschriebenen Licht emittierenden Element durch seine Struktur unterscheidet.

Tabelle 5 zeigt die Spezifikationen des hergestellten OLED-Bildschirms.
[Tabelle 5]

	Spezifikationen
Bildschirmdiagonale	5,72 Zoll
Auflösung	1440 (H) × RGB × 2560 (V)
Pixelgröße	49,5 µm (H) × 49,5 µm (V)
Pixeldichte	513 ppi
Pixelanordnung	RGB-Streifen
Pixelschaltung	6 Tr (Transistoren) + 2 C (Kondensatoren)
Öffnungsverhältnis	39%
Farbgebungsverfahren	MML - SBS
Emission-Typ	Top-Emission
Source-Treiber	externe IC
Demultiplexer	Two-divided (zweigeteilt)
Abtast-Treiber	integriert

Bei dem hergestellten OLED-Bildschirm wird eine OLED, die eine Sideby-Side- (SBS-) Struktur aufweist, als Licht emittierendes Element für die Farbanzeige verwendet. Bei dieser Struktur wurde eine MML-Struktur für die Herstellung der OLED verwendet.
Da das Licht emittierende Element mit der MML-Struktur durch ein Photolithographieverfahren ohne Verwendung einer feinen Metallmaske ausgebildet wird, können die Auflösung und das Öffnungsverhältnis des OLED-Bildschirms erhöht werden. Folglich kann die erhöhte Leuchtdichte des OLED-Bildschirms (z. B. höher als oder gleich 500 cd/m², höher als oder gleich 1000 cd/m², oder höher als oder gleich 2000 cd/m²) leicht erzielt werden.
In einigen Fällen wird eine Technologie, bei der die MML-Struktur verwendet wird und die das höhere Öffnungsverhältnis, den niedrigeren Stromverbrauch und die höhere Farbreinheit eines OLED-Bildschirms ermöglicht, oder ein OLED-Bildschirm auf Basis dieser Technologie als mit hohem Öffnungsverhältnis strukturierter organischer Halbleiter (high aperture ratio patterned organic semiconductor, HarPOS) (eingetragenes Markenzeichen) bezeichnet.
54 und 57 zeigen Fotos der Anzeige auf dem hergestellten OLED-Bildschirm. Es wurde bestätigt, dass verschiedene Bilder auf dem OLED-Bildschirm, der die MML-Struktur aufweist, angezeigt wurden.
55 zeigt ein vergrößertes Foto eines Pixelbereichs (49,5 µm × 49,5 µm). Eine normale Lichtemission mit einer RGB-Streifenanordnung wurde bei dem OLED-Bildschirm bestätigt, der die MML-Struktur aufweist.
Dieses Beispiel deutet auf die Möglichkeit hin, dass dank der MML-Struktur ein OLED-Bildschirm mit hoher Auflösung und hohem Öffnungsverhältnis erzielt wird.
[Beispiel 4]
Dieses Beispiel beschreibt die I_d-V_g-Eigenschaften eines OS-VFET mit einer CAAC-Struktur.
Der OS-VFET, der eine CAAC-Struktur aufweist, wurde hergestellt. Der hergestellte OS-VFET weist die gleiche Struktur wie der OS-VFET auf, der eine nc-Struktur aufweist, die vorstehend in dem Beispiel 1 beschrieben worden ist, mit Ausnahme der Kristallinität des Metalloxids. Die Kanallänge war 0,5 µm und die Kanalbreite war 2π µm (ungefähr 6,3 µm).
56 ist ein Diagramm, das Auswertungsergebnisse von I_d-V_g-Eigenschaften des ausgebildeten OS-VFET zeigt. In 56 stellt die horizontale Achse die Spannung zwischen dem Gate und der Source (Gate-Spannung V_g) dar und die vertikale Achse stellt den Strom dar, der von dem Drain zu der Source fließt (Drain-Strom I_d). 56 zeigt einen Drain-Strom I_d, der in einer Umgebung von Raumtemperatur gemessen wurde, während die Gate-Spannung V_g von -10 V bis 10 V variierte und die Spannung zwischen dem Drain und der Source (Drain-Spannung V_d) auf 10 V eingestellt wurde.
Den in 56 gezeigten I_d-V_g-Eigenschaften zufolge wies der in diesem Beispiel hergestellte OS-VFET, wie der vorstehend in dem Beispiel 1 beschriebene OS-VFET, ausgezeichnete Eigenschaften auf. Der Durchlassstrom des hergestellten OS-VFET war 46,7 µA/µm, wenn V_g 10 V war und V_d 5,1 V war.
Dieses Beispiel deutet auf die Möglichkeit hin, dass OLED-Bildschirme mit OS-VFETs, die verschiedene Kristallstrukturen aufweisen, erzielt werden.
(Anmerkungen zur Erläuterung in dieser Beschreibung und dergleichen)
Die Folgenden sind Anmerkungen zur Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen und Strukturen der Ausführungsformen.
In dem Fall, in dem es einen Ausdruck „X und Y sind verbunden“ in dieser Beschreibung und dergleichen gibt, werden der Fall, in dem X und Y elektrisch verbunden sind, der Fall, in dem X und Y funktional verbunden sind, und der Fall, in dem X und Y direkt verbunden sind, als in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart angesehen. Dementsprechend wird, ohne auf eine vorbestimmte Verbindungsbeziehung, wie z. B. eine in Zeichnungen oder Texten gezeigte Verbindungsbeziehung, beschränkt zu sein, eine andere Verbindungsbeziehung als diejenige, die in den Zeichnungen oder den Texten gezeigt wird, als in den Zeichnungen oder den Texten offenbart angesehen. X und Y stellen jeweils einen Gegenstand (z. B. eine Vorrichtung, ein Element, eine Schaltung, eine Leitung, eine Elektrode, einen Anschluss, einen leitenden Film oder eine Schicht) dar.
Mit dem Ausdruck „X und Y sind elektrisch verbunden“ ist der Fall gemeint, in dem elektrische Signale zwischen X und Y übertragen und empfangen werden können, wenn ein Objekt mit einer elektrischen Funktion zwischen X und Y vorhanden ist. In dem Fall, in dem beispielsweise X und Y elektrisch verbunden sind, kann/können ein oder mehrere Element/e, das/die eine elektrische Verbindung zwischen X und Y ermöglicht/ermöglichen (z. B. ein Schalter, ein Transistor, ein Kondensator, ein Induktor, ein Widerstand, eine Diode, ein Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung oder eine Last), zwischen X und Y angeschlossen sein.
In dem Fall, in dem beispielsweise X und Y funktional verbunden sind, kann/können eine oder mehrere Schaltung/en, die eine funktionale Verbindung zwischen X und Y ermöglicht/ermöglichen (z. B. eine Logikschaltung (ein Inverter, eine NAND-Schaltung, eine NOR-Schaltung oder dergleichen); eine Signalwandlerschaltung (ein Digital-Analog-Wandlerschaltung, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung oder eine Gammakorrekturschaltung oder dergleichen); eine Potentialpegel-Wandlerschaltung (eine Stromversorgungsschaltung (eine Aufwärtsschaltung, eine Abwärtsschaltung oder dergleichen), eine Pegelumsetzer-Schaltung zum Ändern des Potentialpegels eines Signals oder dergleichen); eine Spannungsquelle; eine Stromquelle; ein Schaltstromkreis; eine Verstärkerschaltung (eine Schaltung, die eine Signalamplitude, die Strommenge oder dergleichen erhöhen kann, ein Operationsverstärker, eine Differenzialverstärkerschaltung, eine Sourcefolgerschaltung, eine Pufferschaltung oder dergleichen); eine Signalerzeugungsschaltung; eine Speicherschaltung; oder eine Steuerschaltung), zwischen X und Y angeschlossen sein. Selbst in dem Fall, in dem beispielsweise eine weitere Schaltung zwischen X und Y angeordnet ist, sind X und Y funktional verbunden, wenn ein von X ausgegebenes Signal auf Y übertragen wird.
Es sei angemerkt, dass eine explizite Formulierung „X und Y sind elektrisch verbunden“ den Fall umfasst, in dem X und Y elektrisch verbunden sind (d. h. den Fall, in dem X und Y verbunden sind, wobei ein weiteres Bauelement oder eine weitere Schaltung dazwischen angeordnet ist) und dass X und Y direkt verbunden sind (d. h. den Fall, in dem X und Y verbunden sind, wobei kein weiteres Bauelement oder keine weitere Schaltung dazwischen angeordnet ist).
Es kann beispielsweise wie folgt dargestellt werden: „X, Y, eine Source (in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen als einer von einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss bezeichnet) eines Transistors und ein Drain (in dieser Beschreibung und dergleichen in einigen Fällen als der andere von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss bezeichnet) des Transistors sind elektrisch miteinander verbunden, und X, die Source des Transistors, der Drain des Transistors und Y sind in dieser Reihenfolge elektrisch miteinander verbunden“. Alternativ kann sie als „eine Source eines Transistors ist elektrisch mit X verbunden; ein Drain des Transistors ist elektrisch mit Y verbunden; und X, die Source des Transistors, der Drain des Transistors und Y sind in dieser Reihenfolge elektrisch miteinander verbunden“ dargestellt werden. Alternativ kann sie als „X ist über eine Source und einen Drain eines Transistors elektrisch mit Y verbunden, und X, die Source des Transistors, der Drain des Transistors und Y sind in dieser Verbindungsreihenfolge bereitgestellt“ dargestellt werden. Wenn die Verbindungsreihenfolge in einer Schaltungsstruktur durch einen Ausdruck, der den vorstehenden Beispielen ähnlich ist, definiert wird, können eine Source und ein Drain eines Transistors voneinander unterschieden werden, um den technischen Bereich zu bestimmen. Es sei angemerkt, dass diese Ausdrücke Beispiele sind und dass der Ausdruck nicht auf diese Beschränkungen beschränkt ist. Hier stellen X und Y jeweils einen Gegenstand (z. B. eine Vorrichtung, ein Element, eine Schaltung, eine Leitung, eine Elektrode, einen Anschluss, einen leitenden Film oder eine Schicht) dar.
Selbst wenn unabhängige Komponenten in einem Schaltplan elektrisch miteinander verbunden sind, weist eine Komponente in einigen Fällen Funktionen einer Vielzahl von Komponenten auf. Wenn beispielsweise ein Teil einer Leitung auch als Elektrode dient, weist ein leitender Film Funktionen von beiden Komponenten auf: eine Funktion der Leitung und eine Funktion der Elektrode. Daher schließen „elektrische Verbindung“ in dieser Beschreibung und dergleichen auch einen derartigen Fall in die Kategorie ein, in dem ein leitender Film Funktionen einer Vielzahl von Komponenten aufweist.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein „Widerstandselement“ ein Schaltungselement, eine Leitung oder dergleichen mit einem Widerstandswert von höher als 0 Ω. In dieser Beschreibung und dergleichen umfasst daher ein „Widerstandselement“ beispielsweise eine Leitung mit einem Widerstandswert, einen Transistor, bei dem Strom von einem Drain zu einer Source und fließt, eine Diode und eine Spule. Der Begriff „Widerstandselement“ kann daher durch den Begriff „Widerstand“, „Last“ oder „Bereich mit einem Widerstandswert“ ersetzt werden; im Gegensatz dazu können die Begriffe „Widerstand“, „Last“ oder „Bereich mit dem Widerstandswert“ beispielsweise durch den Begriff „Widerstandselement“ ersetzt werden. Der Widerstandswert kann bevorzugt zum Beispiel höher als oder gleich 1 mΩ und niedriger als oder gleich 10 Ω, bevorzugter höher als oder gleich 5 mΩ und niedriger als oder gleich 5 Ω, noch bevorzugter höher als oder gleich 10 mΩ und niedriger als oder gleich 1 Ω sein. Als weiteres Beispiel kann der Widerstand höher als oder gleich 1 Ω und niedriger als oder gleich 1 × 10⁹ Ω sein.
In dem Fall, in dem eine Leitung als Widerstand verwendet wird, wird der spezifische Widerstand in einigen Fällen in Abhängigkeit von der Länge der Leitung bestimmt. Alternativ wird in einigen Fällen ein Leiter mit einem spezifischen Widerstand, der sich von demjenigen eines als Leitung verwendeten Leiters unterscheidet, als Widerstand verwendet. Alternativ wird in dem Fall, in dem ein Halbleiter als Widerstand verwendet wird, der spezifische Widerstand des Widerstands in einigen Fällen bestimmt, indem ein Halbleiter mit einer Verunreinigung dotiert wird.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann ein „Kondensatorelement“ beispielsweise ein Schaltungselement mit einer elektrostatischen Kapazität von höher als 0 F, einen Bereich einer Leitung mit einer elektrostatischen Kapazität von höher als 0 F, eine parasitäre Kapazität oder eine Gate-Kapazität eines Transistors bezeichnen. Daher ist ein „Kondensator“ in dieser Beschreibung und dergleichen nicht auf ein Schaltungselement beschränkt, das ein Paar von Elektroden und ein Dielektrikum zwischen den Elektroden aufweist. Der „Kondensator“ umfasst beispielsweise eine parasitäre Kapazität, die zwischen Leitungen erzeugt wird, oder eine Gate-Kapazität, die zwischen einem Gate und einer/einem von einer Source und einem Drain in einem Transistor erzeugt wird. Der Begriff „Kondensatorelement“, „parasitäre Kapazität“ oder „Gate-Kapazität“ kann beispielsweise durch den Begriff „Kapazität“ ersetzt werden; im Gegensatz kann der Begriff „Kapazität“ beispielsweise durch die Begriffe „Kondensatorelement“, „parasitäre Kapazität“ oder „Gate-Kapazität“ ersetzt werden. Der Begriff „ein Paar von Elektroden“ eines Kondensators kann beispielsweise durch die Begriffe „ein Paar von Leitern“, „ein Paar von leitenden Bereichen“ oder „ein Paar von Bereichen“ ersetzt werden. Es sei angemerkt, dass die elektrostatische Kapazität beispielsweise größer als oder gleich 0,05 fF und kleiner als oder gleich 10 pF sein kann. Als weiteres Beispiel kann die elektrostatische Kapazität höher als oder gleich 1 pF und niedriger als oder gleich 10 µF sein.
Ein Transistor in dieser Beschreibung und dergleichen weist mindestens drei Anschlüsse auf, die ein Gate (auch als Gate-Anschluss, Gate-Bereich oder Gate-Elektrode bezeichnet), eine Source (auch als Source-Anschluss, Source-Bereich oder Source-Elektrode bezeichnet) und einen Drain (auch als Drain-Anschluss, Drain-Bereich oder Drain-Elektrode bezeichnet) umfassen. Der Transistor weist einen Bereich, in dem ein Kanal gebildet wird (auch als Kanalbildungsbereich bezeichnet), zwischen dem Drain und der Source auf. Der Transistor kann einen Strom zwischen der Source und dem Drain durch den Kanalbildungsbereich fließen lassen. Der Kanalbildungsbereich bezeichnet einen Bereich, durch den der Strom hauptsächlich fließt. Das Gate ist ein Steueranschluss, der die Menge an Strom steuert, der durch den Kanalbildungsbereich zwischen der Source und dem Drain fließt. Zwei Anschlüsse, die als Source und Drain dienen, sind Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des Transistors.
Funktionen der zwei Eingangs-/Ausgangsanschlüsse des Transistors hängen vom Leitfähigkeitstyp (n-Kanal-Typ oder p-Kanal-Typ) des Transistors und von den Pegeln der Potentiale ab, die an die drei Anschlüsse des Transistors angelegt werden, und einer der zwei Anschlüsse dient als Source und der andere dient als Drain. In einigen Fällen werden die Funktionen der Source und des Drains miteinander vertauscht, z. B. wenn die Richtung des Stromflusses während des Schaltungsbetriebs geändert wird. Deshalb können in dieser Beschreibung und dergleichen die Begriffe „Source“ und „Drain“ ausgetauscht werden. In dieser Beschreibung und dergleichen werden die Begriffe „eine/einer von einer Source und einem Drain“ (oder eine erste Elektrode oder ein erster Anschluss) und „die/der andere von der Source und dem Drain“ (oder eine zweite Elektrode oder ein zweiter Anschluss) verwendet, um die Verbindungsbeziehung eines Transistors zu beschreiben.
Es sei angemerkt, dass der Transistor in Abhängigkeit von dessen Struktur zusätzlich zu den vorstehenden drei Anschlüssen ein Rückgate umfassen kann. In diesem Fall wird in dieser Beschreibung und dergleichen eines von Gate und Rückgate des Transistors als erstes Gate bezeichnet und wird das andere von Gate und Rückgate des Transistors als zweites Gate bezeichnet. Die Begriffe „Gate“ und „Rückgate“ können in einem Transistor in einigen Fällen durcheinander ausgetauscht werden. In dem Fall, in dem ein Transistor drei oder mehr Gates aufweist, können die Gates in dieser Beschreibung und dergleichen beispielsweise als erstes Gate, zweites Gate bzw. drittes Gate bezeichnet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann ein Transistor mit einer Multi-Gate-Struktur, die zwei oder mehr Gate-Elektroden aufweist, als Transistor verwendet werden. Der Transistor mit einer Multi-Gate-Struktur weist eine Struktur auf, bei der eine Vielzahl von Transistoren in Reihe geschaltet ist, da die Kanalbildungsbereiche in Reihe geschaltet sind. Der Transistor mit einer Multi-Gate-Struktur ermöglicht daher einen niedrigeren Sperrstrom und die höhere Spannungsfestigkeit (verbesserte Zuverlässigkeit). Bei dem Transistor mit einer Multi-Gate-Struktur verändert sich der Strom zwischen dem Drain und der Source nicht stark, selbst wenn sich die Spannung zwischen dem Drain und der Source beim Betrieb in einem Sättigungsbereich verändert, so dass eine flache Steigung der Spannungs-Strom-Eigenschaften erhalten werden kann. Ein Transistor mit den Spannungs-Strom-Eigenschaften mit einer flachen Flanke kann eine ideale Stromquellenschaltung oder eine aktive Last mit einem sehr hohen Widerstand erzielen. Demzufolge kann der Transistor, der die Spannungs-Strom-Eigenschaften mit einer flachen Steigung aufweist, verwendet werden, um eine Differenzschaltung, eine Stromspiegelschaltung oder dergleichen mit ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann ein einzelnes Schaltungselement, das in einem Schaltplan gezeigt wird, eine Vielzahl von Schaltungselementen umfassen. Beispielsweise kann ein einzelner Widerstand, der in einem Schaltplan gezeigt wird, zwei oder mehr Widerstände sein, die elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. Als weiteres Beispiel kann ein einzelner Kondensator, der in einem Schaltplan gezeigt wird, zwei oder mehr Kondensatoren sein, die elektrisch miteinander parallel geschaltet sind. Als weiteres Beispiel kann ein einzelner Transistor in einem Schaltplan zwei oder mehr Transistoren sein, die elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind und deren Gates elektrisch miteinander verbunden sind. Als weiteres Beispiel kann ein einzelner Schalter, der in einem Schaltplan dargestellt wird, ein Schalter sein, die zwei oder mehr Transistoren umfasst, die elektrisch miteinander in Reihe oder parallel geschaltet sind und deren Gates elektrisch miteinander verbunden sind.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann ein Knoten je nach der Schaltungskonfiguration und der Bauteilstruktur beispielsweise als „Anschluss“, „Leitung“, „Elektrode“, „leitende Schicht“, „Leiter“ oder „Verunreinigungsbereich“ bezeichnet werden. Außerdem kann ein „Anschluss“, eine „Leitung“ oder dergleichen als „Knoten“ bezeichnet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen können „Spannung“ und „Potential“ nach Bedarf durcheinander ausgetauscht werden. Der Begriff „Spannung“ bezeichnet eine Potentialdifferenz bezüglich eines Bezugspotentials. Wenn beispielsweise das Bezugspotential ein Erdpotential ist, kann „Spannung“ durch „Potential“ ersetzt werden. Es sei angemerkt, dass das Erdpotential nicht notwendigerweise 0 V bedeutet. Außerdem handelt es sich bei Potentialen um relative Werte. Mit anderen Worten ändert sich ein Potential, das einer Leitung zugeführt wird, ein Potential, das an eine Schaltung oder dergleichen angelegt wird, oder ein Potential, das von einer Schaltung und dergleichen ausgegeben wird, je nach einem Bezugspotential.
In dieser Beschreibung und dergleichen stellen die Begriffe „hohes Potential“ (auch als H-Potential oder H bezeichnet) und „niedriges Potential“ (auch als L-Potential oder L bezeichnet) kein bestimmtes Potential dar. Beispielsweise sind in dem Fall, in dem die Erläuterung erfolgt, dass beide der zwei Leitungen „als Leitung zum Zuführen eines hohen Potentials dienen“, die Pegel der hohen Potentiale, die diese Leitungen zuführt, nicht notwendigerweise einander gleich. In ähnlicher Weise sind in dem Fall, in dem die Erläuterung erfolgt, dass beide der zwei Leitungen „als Leitung zum Zuführen eines niedrigen Potentials dienen“, die Pegel der niedrigen Potentiale, die diese Leitungen zuführt, nicht notwendigerweise einander gleich.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet ein „Strom“ einen Ladungsübergang (elektrische Leitung). Beispielsweise kann der Ausdruck „eine elektrische Leitung von positiv geladenen Teilchen wird verursacht“ kann als „eine elektrische Leitung von negativ geladenen Teilchen wird in Gegenrichtung verursacht“ umformuliert werden. Daher bezeichnet ein Strom in dieser Beschreibung und dergleichen, sofern nicht anders festgelegt, einen Transfer elektrischer Ladung (eine elektrische Leitung), der von der Bewegung von Ladungsträgern verursacht wird. Beispiele für den Ladungsträger umfassen hier ein Elektron, ein Loch, ein Anion, ein Kation und ein Komplexion. Es sei angemerkt, dass sich der Typ des Ladungsträgers zwischen Systemen unterscheidet, in denen ein Strom fließt (z. B. einem Halbleiter, einem Metall, einer Elektrolytlösung und einem Vakuum). Die „Stromrichtung“ in einer Leitung oder dergleichen bezeichnet beispielsweise die Richtung, in der sich ein positives Ladungsträger bewegt, und die Menge eines Stroms wird als positiver Wert dargestellt. Mit anderen Worten: Die Richtung, in der sich ein negatives Ladungsträger bewegt, ist der Stromrichtung entgegengesetzt und wird als negative Strommenge dargestellt. Daher kann in dieser Beschreibung und dergleichen in dem Fall, in dem die Polarität eines Stroms (oder die Stromrichtung) nicht angegeben wird, der Ausdruck „ein Strom fließt von einem Element A in ein Element B“ beispielsweise in „ein Strom fließt von einem Element B in ein Element A“ umformuliert werden. Der Ausdruck „ein Strom wird in ein Element A eingegeben“ kann beispielsweise in „ein Strom wird von einem Element A ausgegeben“ oder dergleichen umformuliert werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen werden Ordnungszahlen , wie z. B. „erstes“, „zweites“ und „drittes“, verwendet, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden. Daher schränken die Begriffe die Anzahl von Komponenten nicht ein. Die Begriffe schränken auch die Reihenfolge von Komponenten nicht ein. Beispielsweise kann eine „erste“ Komponente bei einer Ausführungsform in dieser Beschreibung und dergleichen als „zweite“ Komponente bei einer anderen Ausführungsform, in Patentansprüchen oder dergleichen bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel kann eine „erste“ Komponente bei einer Ausführungsform in dieser Beschreibung und dergleichen bei einer anderen Ausführungsform, in Patentansprüchen oder dergleichen weggelassen werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen werden Begriffe zum Beschreiben der Anordnung, wie z. B. „über“, „unter“, „oberhalb“ und „unterhalb“, in einigen Fällen der Einfachheit halber verwendet, um die Positionsbeziehung zwischen Komponenten anhand von Zeichnungen zu beschreiben. Die Positionsbeziehung zwischen Komponenten wird angemessen entsprechend der Richtung verändert, in der jede Komponente beschrieben wird. Deshalb ist die Positionsbeziehung nicht auf diejenige, die mit einem in dieser Beschreibung verwendeten Begriff beschrieben wird, beschränkt und kann je nach Umständen angemessen mit anderen Begriffen beschrieben werden. Beispielsweise kann der Ausdruck „ein Isolator über (auf) einer Oberseite eines Leiters“ durch den Ausdruck „ein Isolator auf einer Unterseite eines Leiters“ ersetzt werden, wenn die Richtung eines Diagramms, das diese Komponenten zeigt, um 180° gedreht wird. Außerdem kann der Ausdruck „ein Isolator über (auf) einer Oberseite eines Leiters“ durch den Ausdruck „ein Isolator an einer linken Oberfläche (oder einer rechten Oberfläche)“ ersetzt werden, wenn die Richtung eines Diagramms, das diese Komponenten zeigt, um 90° gedreht wird.
Die Begriffe, wie z. B. „über“, „unter“, „oberhalb“ und „unterhalb“, bedeutet nicht notwendigerweise, dass eine Komponente direkt auf oder direkt unter und in direktem Kontakt mit einer weiteren Komponente platziert ist. Beispielweise bedeutet der Ausdruck „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.
In dieser Beschreibung und dergleichen werden Komponenten, die in einer Matrix angeordnet sind, und ihre Positionsbeziehung beispielsweise in einigen Fällen unter Verwendung von Begriffen, wie z. B. „Zeile“ und „Spalte“, beschrieben. Die Positionsbeziehung zwischen Komponenten wird angemessen entsprechend der Richtung verändert, in der jede Komponente beschrieben wird. Daher sind beispielsweise die Begriffe, wie z. B. „Zeile“ und „Spalte“, nicht auf diejenigen, die in dieser Beschreibung und dergleichen beschrieben werden, beschränkt und kann je nach Umständen angemessen mit einem anderen Begriff beschrieben werden. Beispielsweise kann der Begriff „Zeilenrichtung“ durch den Begriff „Spaltenrichtung“ ersetzt werden, wenn die Richtung des Diagramms um 90° gedreht wird.
Der Begriff „überlappen“ schränkt beispielsweise in dieser Beschreibung und dergleichen einen Zustand, wie z. B. die Anordnungsreihenfolge der Komponenten, nicht ein. Beispielsweise ist der Ausdruck „die Elektrode B, die sich mit der Isolierschicht A überlappt“ nicht auf den Zustand beschränkt, in dem die Elektrode B über der Isolierschicht A ausgebildet ist. Beispielsweise umfasst mit dem Ausdruck „eine Elektrode B überlappt sich mit einer Isolierschicht A“ den Fall, in dem die Elektrode B unter der Isolierschicht A ausgebildet wird, und den Fall, in dem die Elektrode B auf der rechten (oder linken) Seite der Isolierschicht A ausgebildet wird.
Der Begriff „benachbart“ oder „nah“ bedeuten in dieser Beschreibung und dergleichen nicht notwendigerweise, dass eine Komponente direkt in Kontakt mit einer weiteren Komponente ist. Beispielsweise bedeutet der Ausdruck „eine Elektrode B ist einer Isolierschicht A benachbart“ nicht notwendigerweise, dass die Elektrode B in direktem Kontakt mit der Isolierschicht A ausgebildet wird, und kann den Fall bedeuten, in dem eine weitere Komponente zwischen der Isolierschicht A und der Elektrode B bereitgestellt wird.
In dieser Beschreibung und dergleichen können die Begriffe „Film“ und „Schicht“ beispielsweise je nach Umständen durcheinander ausgetauscht werden. Beispielsweise kann der Begriff „leitende Schicht“ in einigen Fällen durch den Begriff „leitender Film“ ersetzt werden. Beispielsweise kann der Begriff „Isolierfilm“ in einigen Fällen durch den Begriff „Isolierschicht“ ersetzt werden. Beispielsweise kann der Begriff „Film“ oder „Schicht“ in einigen Fällen je nach Sachlage oder Umständen durch ein Wort ersetzt werden, das den Begriff nicht umfasst. Beispielsweise kann der Begriff „leitende Schicht“ oder „leitender Film“ in einigen Fällen durch den Begriff „Leiter“ ersetzt werden. Außerdem kann der Begriff „Leiter“ in einigen Fällen durch den Begriff „leitende Schicht“ oder „leitender Film“ ersetzt werden. Beispielsweise kann in einigen Fällen der Begriff „Isolierschicht“ oder „Isolierfilm“ in einigen Fällen durch den Begriff „Isolator“ ersetzt werden. Des Weiteren kann der Begriff „Isolator“ in einigen Fällen durch den Begriff „Isolierschicht“ oder „Isolierfilm“ ersetzt werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen beschränken beispielsweise die Begriffe „Elektrode“, „Leitung“ und „Anschluss“ nicht Funktionen. Beispielsweise wird in einigen Fällen eine „Elektrode“ als Teil einer „Leitung“ verwendet und umgekehrt. Darüber hinaus kann mit dem Begriff „Elektrode“ oder „Leitung“ beispielsweise auch eine Kombination aus einer Vielzahl von „Elektroden“ oder „Leitungen“ gemeint sein, die auf integrierte Weise bereitgestellt sind. Als weiteres Beispiel kann ein „Anschluss“ als Teil einer Leitung oder einer Elektrode verwendet werden, und eine „Leitung“ und eine „Elektrode“ können als Teil eines Anschlusses verwendet werden. Des Weiteren umfasst der Begriff „Anschluss“ beispielsweise denjenigen Fall, in dem eine Vielzahl von „Elektroden“, „Leitungen“, „Anschlüssen“ und dergleichen auf integrierte Weise gebildet sind. Daher kann beispielsweise eine „Elektrode“ auch als Teil einer „Leitung“ oder eines „Anschlusses“ dienen, und beispielsweise kann ein „Anschluss“ auch als Teil einer „Leitung“ oder einer „Elektrode“ dienen. Des Weiteren können die Begriffe „Elektrode“, „Leitung“ oder „Anschluss“ in einigen Fällen beispielsweise durch den Begriff „Bereich“ ersetzt werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen können beispielsweise die Begriffe „Leitung“, „Signalleitung“, „Stromversorgungsleitung“ und dergleichen je nach Umständen oder Situation durcheinander ausgetauscht werden. Beispielsweise kann der Begriff „Leitung“ in einigen Fällen durch den Begriff „Signalleitung“ ersetzt werden. Beispielsweise kann ferner der Begriff „Leitung“ in einigen Fällen durch den Begriff „Stromversorgungsleitung“ ersetzt werden. Umgekehrt kann beispielsweise der Begriff „Signalleitung“, „Stromversorgungsleitung“ oder dergleichen in einigen Fällen durch den Begriff „Leitung“ ersetzt werden. Der Begriff „Stromversorgungsleitung“ oder dergleichen kann beispielsweise in einigen Fällen durch den Begriff „Signalleitung“ oder dergleichen ersetzt werden. Umgekehrt kann beispielsweise der Begriff „Signalleitung“ oder dergleichen in einigen Fällen durch den Begriff „Stromversorgungsleitung“ oder dergleichen ersetzt werden. Der Begriff „Potential“, das an eine Leitung angelegt wird, kann beispielsweise je nach Umständen durch den Begriff „Signal“ oder dergleichen ersetzt werden. Umgekehrt kann beispielsweise der Begriff „Signal“ oder dergleichen in einigen Fällen durch den Begriff „Potential“ ersetzt werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen umfasst ein „Schalter“ eine Vielzahl von Anschlüssen und weist eine Funktion zum Umschalten (Auswählen) der elektrischen Verbindung und einer Nichtverbindung zwischen den Anschlüssen auf. Beispielsweise befindet sich in dem Fall, in dem ein Schalter zwei Anschlüsse umfasst und zwischen den zwei Anschlüssen eine elektrische Verbindung hergestellt wird, der Schalter in einem „leitenden Zustand“ oder einem „Durchlasszustand“. In dem Fall, in dem keine elektrische Verbindung zwischen den zwei Anschlüssen hergestellt wird, befindet sich der Schalter in einem „nichtleitenden Zustand“ oder einem „Sperrzustand“. Es sei angemerkt, dass das Umschalten zu einem von einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand oder das Halten von einem von einem leitenden Zustand und einem nichtleitenden Zustand durch den Schalter in einigen Fällen als „Steuern eines leitenden Zustands“ bezeichnet wird.
Das heißt, dass ein Schalter eine Funktion aufweist, zu steuern, ob ein Strom dort hindurch fließt oder nicht. Alternativ weist ein Schalter eine Funktion auf, um einen Strompfad auszuwählen und zu ändern. Für den Schalter kann beispielsweise ein elektrischer Schalter oder ein mechanischer Schalter verwendet werden. Das heißt, dass ein Schalter jedes Element sein kann, das Strom steuert, und nicht auf ein bestimmtes Element beschränkt ist. Das heißt, dass ein Schalter nicht auf ein bestimmtes Element beschränkt ist und jedes Element sein kann, das einen Strom steuern kann.
Ein Schalter, bei dem die Anschlüsse normalerweise getrennt sind und durch den Betrieb verbunden werden, wird in einigen Fällen als „Form A contact“ bezeichnet. Ein weiterer Schalter, bei dem die Anschlüsse normalerweise verbunden sind und durch den Betrieb getrennt werden, wird in einigen Fällen als „Form B contact“ bezeichnet.
Beispiele für einen elektrischen Schalter umfassen einen Transistor (z. B. einen Bipolartransistor und einen MOS-Transistor), eine Diode (z. B. eine PN-Diode, eine PIN-Diode, eine Schottky-Diode, eine Metall-Isolator-Metall- (MIM-) Diode, eine Metall-Isolator-Halbleiter- (metal-insulator-semiconductor, MIS-) Diode und einen als Diode geschalteten Transistor) und eine Logikschaltung, bei der derartige Elemente kombiniert sind. In dem Fall, in dem ein Transistor lediglich als Schalter arbeitet, gibt es keine besondere Beschränkung bezüglich der Polarität (des Leitfähigkeitstyps) des Transistors.
Ein Beispiel für einen mechanischen Schalter ist ein Schalter, bei dem eine Technologie des mikroelektromechanischen Systems (MEMS) verwendet wird. Ein derartiger Schalter umfasst eine Elektrode, die sich mechanisch bewegen lässt, und das Leiten oder Nichtleiten wird durch die Bewegung der Elektrode ausgewählt.
Die „Kanallänge“ eines Transistors in dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet in einigen Fällen beispielsweise den Abstand zwischen der Source und dem Drain in einem Bereich, in dem der Kanal gebildet wird, oder in einem Bereich, in dem sich das Gate mit dem Halbleiter (oder einem Abschnitt des Halbleiters, in dem ein Strom fließt, wenn der Transistor eingeschaltet ist) überlappt.
Die „Kanalbreite“ eines Transistors in dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet beispielsweise in einigen Fällen die Länge eines Abschnitts, in dem die Source und der Drain einander in einem Bereich, in dem der Kanal gebildet wird, oder in einem Bereich zugewandt sind, in dem sich das Gate mit dem Halbleiter überlappt (oder in einem Abschnitt des Halbleiters, in dem ein Strom fließt, wenn der Transistor eingeschaltet ist).
In dieser Beschreibung und dergleichen schränken beispielsweise die Begriffe „Substrat“, „Wafer“, „Die“ und dergleichen eine Funktion einer Komponente nicht ein. Die Begriffe „Substrat“, „Wafer“, „Die“ und dergleichen können beispielsweise je nach Sachlage oder Umständen durcheinander ausgetauscht werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet der Begriff „parallel“ nicht notwendigerweise den Fall, in dem Komponenten exakt parallel zueinander sind. Daher kann beispielsweise der Begriff „parallel“ je nach Bedarf durch den Begriff „im Wesentlichen parallel“, „ungefähr parallel“, „praktisch parallel“ oder dergleichen ersetzt werden. Diese Begriffe können auf den Fall angewendet werden, in dem der Winkel zwischen zwei geraden Linien oder Ebenen größer als oder gleich -5° und kleiner als oder gleich 5°, größer als oder gleich -10° und kleiner als oder gleich 10°, oder größer als oder gleich -30° und kleiner als oder gleich 30° ist. Demzufolge bezeichnet „parallel“ in einigen Fällen beispielsweise „parallel oder ungefähr parallel“. In ähnlicher Weise bezeichnet der Begriff „senkrecht“ nicht notwendigerweise den Fall, in dem Komponenten exakt senkrecht zueinander sind. Ferner bezeichnet der Begriff „senkrecht“ nicht notwendigerweise den Fall, in dem Komponenten exakt senkrecht sind. Daher kann beispielsweise der Begriff „senkrecht“ nach Bedarf durch den Begriff „im Wesentlichen senkrecht“, „ungefähr senkrecht“, „praktisch senkrecht“ oder dergleichen ersetzt werden. Diese Begriffe können auf den Fall angewendet werden, in dem der Winkel zwischen zwei geraden Linien oder Ebenen größer als oder gleich 85° und kleiner als oder gleich 95°, größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100°, oder größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist. Deshalb bezeichnet „senkrecht“ in einigen Fällen beispielsweise „senkrecht oder ungefähr senkrecht“ In ähnlicher Weise bezeichnet der Begriff „senkrecht“ nicht notwendigerweise den Fall, in dem Komponenten exakt senkrecht zueinander sind.
Der Begriff „das gleiche Höhe oder im Wesentlichen das gleiche Höhe“ bedeutet in dieser Beschreibung und dergleichen eine Struktur, die das gleiche Höhe von einer Referenzoberfläche (z. B. einer flachen Oberfläche, wie z. B. einer Substratoberfläche) in einer Querschnittsansicht aufweist. Beispielsweise wird in einem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung eine Planarisierungsbehandlung durchgeführt, wodurch die Oberfläche(n) einer einzelnen Schicht oder einer Vielzahl von Schichten in einigen Fällen freigelegt wird (werden). In diesem Fall liegen die Oberflächen, an denen die Planarisierungsbehandlung durchgeführt wird, von der Referenzoberfläche aus auf dergleichen Höhe. Jedoch liegen die Oberflächen der Vielzahl von Schichten, an denen die Planarisierungsbehandlung durchgeführt wird, in einigen Fällen auf den Höhen, die in Abhängigkeit von einer Behandlungseinrichtung, einem Behandlungsverfahren oder einem Material der Oberflächen, die für die Planarisierungsbehandlung verwendet werden, nicht exakt gleich sind. Dieser Fall ist auch die Struktur mit dem Begriff „das gleiche Höhe oder im Wesentlichen das gleiche Höhe“ in dieser Beschreibung und dergleichen gemeint. Beispielsweise bezeichnet der Begriff „das gleiche Höhe oder im Wesentlichen das gleiche Höhe“ auch eine Struktur, bei der zwei Schichten (hier eine erste Schicht und eine zweite Schicht) auf unterschiedlichen Höhen bezüglich der Referenzoberfläche Höhen der Oberseite aufweisen, die sich voneinander um 20 nm oder weniger unterscheiden.
In dieser Beschreibung und dergleichen bedeutet der Ausdruck „ein Endabschnitt ist im Wesentlichen mit einem anderen Endabschnitt ausgerichtet“, dass sich mindestens Umrisse von übereinander angeordneten Schichten in der Draufsicht teilweise miteinander überlappen. Beispielsweise ist in einem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung der Fall der Verarbeitung oder der teilweisen Verarbeitung einer oberen Schicht und einer unteren Schicht unter Verwendung desselben Maskenmusters eingeschlossen. Der Ausdruck „ein Endabschnitt ist mit einem anderen Endabschnitt ausgerichtet“ umfasst auch den Fall, in dem sich die Umrisse nicht vollständig miteinander überlappen; beispielsweise kann sich der Umriss der oberen Schicht weiter innen oder außen als der Umriss der unteren Schicht befinden. Dieser Fall ist in dieser Beschreibung und dergleichen auch die mit dem Ausdruck „ein Endabschnitt ist mit einem anderen Endabschnitt ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet“ gemeinte Struktur.
In dieser Beschreibung und dergleichen ist beispielsweise bei den Begriffen „identisch“, „derselbe“, „gleich“, „gleichmäßig“ und dergleichen (und auch Synonyme davon), die beim Beschreiben von z. B. Rechenwerten und Messwerten, oder beim Beschreiben von Gegenständen, Verfahren, Vorgängen und dergleichen, die in Rechenwerte oder Messwerte umgerechnet werden können, verwendet werden, ein Fehlerbereich von ±20 % mit eingeschlossen, sofern nicht anders angegeben.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Verunreinigung in einem Halbleiter beispielsweise ein anderes Element als die Hauptkomponente des Halbleiters. Zum Beispiel handelt es sich bei einem Element, dessen Konzentration niedriger als 0,1 Atom-% ist, um eine Verunreinigung. Indem ein Halbleiter eine Verunreinigung enthält, kann er beispielsweise eine erhöhte Dichte der Defektzustände, eine verringerte Ladungsträgerbeweglichkeit oder eine verringerte Kristallinität aufweisen. In dem Fall, in dem der Halbleiter ein Oxidhalbleiter ist, umfassen Beispiele für eine Verunreinigung, die die Eigenschaften des Halbleiters verändert, die Elemente der Gruppe 1, die Elemente der Gruppe 2, die Elemente der Gruppe 13, die Elemente der Gruppe 14, die Elemente der Gruppe 15 und Übergangsmetalle, die sich von den Hauptkomponenten des Oxidhalbleiters unterscheiden. Spezifische Beispiele umfassen (auch im Wasser enthalten), Lithium, Natrium, Silizium, Bor, Phosphor, Kohlenstoff und Stickstoff. Das Eindringen einer Verunreinigung kann beispielsweise Sauerstofffehlstellen in einem Oxidhalbleiter verursachen.
In dieser Beschreibung und dergleichen bedeutet ein Metalloxid im weiteren Sinne ein Oxid eines Metalls. Metalloxide werden beispielsweise in einen Oxidisolator, einen Oxidleiter (darunter auch einen durchsichtigen Oxidleiter), einen Oxidhalbleiter (oxide semiconductor, auch einfach als OS bezeichnet) und dergleichen unterteilt. Beispielsweise wird ein Metalloxid als Halbleiter in einem Kanalbildungbereich eines Transistors verwendet wird, in einigen Fällen als Oxidhalbleiter bezeichnet. Das heißt, dass ein Metalloxid, das in einem Kanalbildungsbereich eines Transistors mit mindestens einer Verstärkungsfunktion, einer Gleichrichterfunktion oder einer Schalterfunktion enthalten ist, als Metalloxidhalbleiter bezeichnet werden kann. Das heißt, dass der Begriff „OS-Transistor“ durch einen Transistor ersetzt werden kann, der ein Metalloxid oder ein Oxidhalbleiter umfasst.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Metalloxid, das Stickstoff enthält, in einigen Fällen auch als Metalloxid bezeichnet. Außerdem kann ein stickstoffhaltiges Metalloxid auch als Metalloxynitrid bezeichnet werden.
In den Zeichnungen für diese Beschreibung und dergleichen werden in einigen Fällen Pfeile dargestellt, die eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung darstellen. In dieser Beschreibung und dergleichen ist die „X-Richtung“ eine Richtung entlang der X-Achse, und sofern nicht anders festgelegt, werden die Vorwärtsrichtung und die Rückwärtsrichtung in einigen Fällen nicht unterschieden. Das Gleiche gilt für die „Y-Richtung“ und die „Z-Richtung“. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung sind Richtungen, die einander kreuzen. Beispielsweise sind die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung Richtungen, die senkrecht zueinander sind. In dieser Beschreibung und dergleichen wird eine der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung in einigen Fällen als „erste Richtung“ bezeichnet. Ferner wird eine andere der Richtungen in einigen Fällen als „zweite Richtung“ bezeichnet. Ferner wird die restliche der Richtungen in einigen Fällen als „dritte Richtung“ bezeichnet.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2022-192744 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 01. Dezember 2022, der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2023-041008 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 15. März 2023, und der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2023-079277 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 12. Mai 2023, 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 2002324673 A [0006]
JP 2015132816 A [0006]
JP 2022192744 [0822]
JP 2023041008 [0822]
JP 2023079277 [0822]

Claims

Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Transistor; einen zweiten Transistor; einen dritten Transistor; einen vierten Transistor; einen ersten Kondensator; ein Licht emittierendes Element; und eine Isolierschicht, wobei ein Gate des zweiten Transistors elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des ersten Transistors und einer/einem von einer Source und einem Drain des dritten Transistors verbunden ist, wobei der zweite Transistor ein Rückgate umfasst, wobei das Rückgate des zweiten Transistors elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des vierten Transistors und einem Anschluss des ersten Kondensators verbunden ist, wobei eine/einer von einer Source und einem Drain des zweiten Transistors elektrisch mit der/dem anderen von der Source und dem Drain des dritten Transistors, dem anderen Anschluss des ersten Kondensators und einem Anschluss des Licht emittierenden Elements verbunden ist, wobei der erste Transistor eine erste Halbleiterschicht umfasst, wobei sich ein Teil der ersten Halbleiterschicht in einer ersten Öffnung in die Isolierschicht befindet, wobei der dritte Transistor eine zweite Halbleiterschicht umfasst, wobei sich ein Teil der zweiten Halbleiterschicht in einer zweiten Öffnung in der Isolierschicht befindet, wobei der vierte Transistor eine dritte Halbleiterschicht umfasst, und wobei sich ein Teil der dritten Halbleiterschicht in einer dritten Öffnung in der Isolierschicht befindet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht jeweils einen Oxidhalbleiter umfassen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Transistor eine vierte Halbleiterschicht umfasst, und wobei sich die vierte Halbleiterschicht über der Isolierschicht befindet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht, die dritte Halbleiterschicht und die vierte Halbleiterschicht in einem gleichen Schritt ausgebildet sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen zweiten Kondensator; einen fünften Transistor; und einen sechsten Transistor, wobei das Gate des zweiten Transistors elektrisch mit einem Anschluss des zweiten Kondensators verbunden ist, wobei die/der eine der Source und des Drains des zweiten Transistors elektrisch mit dem anderen Anschluss des zweiten Kondensators, einer/einem einer Source und eines Drains des fünften Transistors und einer/einem von einer Source und einem Drain des sechsten Transistors verbunden ist, und wobei die/der andere von der Source und dem Drain des fünften Transistors elektrisch mit dem einen Anschluss des Licht emittierenden Elements verbunden ist.
Anzeigeeinrichtung, die umfasst: die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1; und eine Treiberschaltung, wobei die Treiberschaltung einen siebten Transistor und einen achten Transistor umfasst, wobei der siebte Transistor eine fünfte Halbleiterschicht umfasst, wobei sich ein Teil der fünften Halbleiterschicht in einer vierten Öffnung in der Isolierschicht befindet, wobei der achte Transistor eine sechste Halbleiterschicht umfasst, wobei sich ein Teil der sechsten Halbleiterschicht in einer fünften Öffnung in der Isolierschicht befindet, und wobei die Treiberschaltung dazu konfiguriert ist, ein Potential, das den ersten Transistor ein- oder ausschaltet, über den siebten Transistor auszugeben und ein Potential, das den vierten Transistor ein- oder ausschaltet, über den achten Transistor auszugeben.
Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Treiberschaltung dazu konfiguriert ist, ein Potential, das den vierten Transistor einschaltet, weniger häufig auszugeben als ein Potential, das den ersten Transistor einschaltet.
Halbleitervorrichtung, die umfasst: einen ersten Transistor; einen zweiten Transistor; einen dritten Transistor; einen vierten Transistor; und ein Licht emittierendes Element, wobei ein Gate des zweiten Transistors elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des ersten Transistors verbunden ist, wobei der zweite Transistor ein Rückgate umfasst, wobei das Rückgate des zweiten Transistors elektrisch mit einer/einem von einer Source und einem Drain des vierten Transistors verbunden ist, wobei der zweite Transistor dazu konfiguriert ist, die Menge an Strom, der durch das Licht emittierende Element fließt, gemäß einem Potential, das dem Gate des zweiten Transistors zugeführt wird, zu steuern und eine Schwellenspannung des zweiten Transistors gemäß einem Potential, das dem Rückgate des zweiten Transistors zugeführt wird, zu ändern, und wobei eine Frequenz der Einschaltung des vierten Transistors niedriger ist als eine Frequenz der Einschaltung des ersten Transistors.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Halbleitervorrichtung ferner eine Isolierschicht umfasst, wobei der erste Transistor eine erste Halbleiterschicht umfasst, wobei sich ein Teil der ersten Halbleiterschicht in einer ersten Öffnung in der Isolierschicht befindet, wobei der vierte Transistor eine dritte Halbleiterschicht umfasst, und wobei sich ein Teil der dritten Halbleiterschicht in einer dritten Öffnung in der Isolierschicht befindet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Halbleiterschicht und die dritte Halbleiterschicht jeweils einen Oxidhalbleiter umfassen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der zweite Transistor eine vierte Halbleiterschicht umfasst, und wobei sich die vierte Halbleiterschicht über der Isolierschicht befindet.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Halbleiterschicht, die dritte Halbleiterschicht und die vierte Halbleiterschicht in einem gleichen Schritt ausgebildet werden.