KR102267890B1 - Ｎ형 산화물 반도체 제조용 도포액, 전계 효과 트랜지스터, 표시 소자, 화상 표시 장치, 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 게이트 전압을 인가하도록 구성되는 게이트 전극; 전류를 취출하도록 구성되는 소스 전극 및 드레인 전극; n형 산화물 반도체로 형성되고, 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉하도록 배치되는 활성층; 및 게이트 전극과 활성층 사이에 배치되는 게이트 절연층을 포함하는 전계 효과 트랜지스터를 제공하며, 여기서 상기 n형 산화물 반도체는, 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.

Description

Ｎ형 산화물 반도체 제조용 도포액, 전계 효과 트랜지스터, 표시 소자, 화상 표시 장치, 및 시스템{COATING LIQUID FOR PRODUCING N-TYPE OXIDE SEMICONDUCTOR, FIELD-EFFECT TRANSISTOR, DISPLAY ELEMENT, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND SYSTEM}
본 발명은 n형 산화물 반도체 제조용 도포액; 전계 효과 트랜지스터; 표시 소자(display element); 화상 표시 장치; 및 시스템에 관한 것이다.
전계 효과 트랜지스터(FET, field-effect transistor)는, 게이트 전극에 인가되는 전압에 의해 소스 전극 및 드레인 전극 사이를 통과하는 전류를 제어하여 채널에 전계를 인가하면서 게이트에 전자 또는 정공의 흐름을 제공하는 트랜지스터이다.
FET는 그의 특성 때문에 스위칭 소자 또는 증폭 소자로서 사용되었다. FET는 소량의 게이트 전류를 나타내며, 평편한 프로파일이므로, 이것은 양극성 트랜지스터와 비교하여 쉽게 제작되거나 집적될 수 있다. 이들 이유로, FET는 전류 전기 장치의 많은 집적 회로에 사용되는 필수 소자이다.
FET는 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT, thin film transistor)로서 능동 매트릭스 디스플레이(active matrix display)에 적용된다.
근년에, 액정 디스플레이(LCD), 유기 EL(전계 발광) 디스플레이(OLED), 전자 종이 등이 평판 디스플레이(FPD)로서 실제 사용되었다.
FPD는 활성층에서 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘을 사용하여 TFT를 포함하는 구동 회로에 의해 구동된다. FPD는 이의 크기, 해상도, 및 구동 속도가 증가할 필요가 있다. 이들 요구와 함께, TFT는 더 큰 캐리어 이동도, 더 적은 경시 변화 특성, 및 패널에서 더 적은 소자 간 변화 특성이 있을 필요가 있다.
그러나 활성층을 위해 비정질 실리콘(a-Si) 또는 다결정 실리콘(특히, 저온 폴리실리콘: Low-Temperature PolySilicon: LTPS)을 사용하는 TFT는 장점과 단점이 있다. 따라서 모든 요건을 동시에 달성하는 것은 어렵다.
예를 들어, a-Si TFT는 이의 이동도가 고속에서 LCD(대형 스크린 액정 디스플레이)를 구동하는데 불충분하다는 단점, 및 연속으로 구동되는 경우 임계 전압(threshold voltage)의 이동이 크게 일어난다는 단점이 있다. LTPS-TFT는 이동도가 크지만, 활성층이 엑시머 레이저 어닐링에 의해 결정화될 때 임계 전압에서 변화가 크다는 문제점이 있고, 생산 라인의 유리 기판(mother glass) 크기가 커질 수 없다.
따라서 a-Si TFT의 장점과 LTPS-TFT의 장점 둘 다를 가진 신규 TFT 기술이 필요하다. 이러한 필요에 맞추기 위해, a-Si의 캐리어 이동도보다 우수한 캐리어 이동도가 예상될 수 있는, 산화물 반도체를 사용하는 TFT의 개발이 최근 활동적으로 실시되었다.
구체적으로, 실온에서 필름에 형성될 수 있으며, a-Si의 이동도보다 비정질 상태에서 더 큰 이동도를 나타내는 InGaZnO4(a-IGZO)가 개시되어 있다[케이 노무라(K. Nomura) 외 5인, "Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors", NATURE, VOL. 432, No. 25, 2004년 11월, pp. 488-492 참조]. 이 개시 내용 이래로, 이동도가 큰 비정질 산화물 반도체에 대한 수많은 연구가 활동적으로 수행되었다.
그러나 이전에 언급한 산화물 반도체의 산소 농도는 캐리어 전자가 산소 공백에 의해 생성될 때, 필름 형성 공정 중 정밀하게 제어될 필요가 있다. 고 이동도를 실현하려고 시도되는 경우, 산화물 반도체는 저하 상태에 있는 경향이 있고, 상시 오프(normally-off)를 실현하기 위한 프로세스 윈도(process window)는 극히 좁다. 더구나, 필름에서 산소 농도는 산화물 반도체 필름을 형성한 후 패턴화 또는 부동화 공정에 의해 바뀌며, 따라서 이의 특성은 열화하는 경향이 있다.
상기에 언급한 문제점을 해결하기 위해, 2 관점을 기초로 관례적으로 대책이 연구되었다. 제1 관점은 산소 공백에 의해 생성된 캐리어를 p형 도펀트의 도입(예, In3+를 Zn2+로 치환)으로 보충하고, 이로써 캐리어 농도를 낮게 유지하는 것이다(일본 특허출원 공개 제2002-76356호 및 제2006-165529호 참조). 이 방법과 관련하여, 또한 소량의 상대 양이온을 첨가하여 p형 도펀트를 안정화시키는 것(예를 들어, In3+를 Zn2+로 치환하고, 미량의 Sn4+([Zn2+]>[Sn4+])를 첨가하는 것)이 시도되고 있다(국제특허출원 공개 제2008-096768호 참조). 다른 것은 산소에 대한 친화성이 큰 일정량의 금속 원소(예, Al, Zr, 및 Hf)를 도입하여 캐리어의 생성을 방지하는 방법이다[제이 에스 박(J.S. Park) 외 5인, "Novel ZrInZnO Thin-film Transistor with Excellent Stability", Advanced Materials, VOL. 21, No. 3, 2009, pp. 329-333 참조].
그러나 방법들 모두 불충분한 안정성, 및 낮은 이동도와 같은, 문제점이 있다.
*본 발명은 본 기술에서 다양한 문제점을 해결하고, 하기 목적을 달성하는 것을 목표로 한다. 즉, 본 발명의 목적은 산화물 반도체로 형성된 활성층을 포함하고, 안정한 특성과 우수한 장치 특성이 있는 전계 효과 트랜지스터를 제공하는 것이다.
상기에 언급한 문제점을 해결하는 수단은 다음과 같다.
본 발명의 전계 효과 트랜지스터는
게이트 전압을 인가하도록 구성되는 게이트 전극;
전류를 취출하도록 구성되는 소스 전극과 드레인 전극;
n형 산화물 반도체로 형성되고, 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉하도록 배치되는 활성층; 및
게이트 전극과 활성층 사이에 배치되는 게이트 절연층
을 포함하며, 여기서 상기 n형 산화물 반도체는 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
본 발명에 따라, 본 발명은 본 기술에서 상기에 언급한 문제점을 해결할 수 있으며, 산화물 반도체로 형성된 활성층을 포함하고, 안정한 특성과 우수한 장치 특성이 있는 전계 효과 트랜지스터를 제공할 수 있다.
도 1은 탑 컨택트(top contact)/바텀 게이트(bottom gate) 전계 효과 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 바텀 컨택트/바텀 게이트 전계 효과 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 탑 컨택트/탑 게이트 전계 효과 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 바텀 컨택트/탑 게이트 전계 효과 트랜지스터의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 시스템으로서 텔레비전 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 6은 도 5의 화상 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다(파트 1).
도 7은 도 5의 화상 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다(파트 2).
도 8은 도 5의 화상 표시 장치를 설명하기 위한 도면이다(파트 3).
도 9는 본 발명의 표시 소자의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 표시 소자에서 유기 EL 소자와 전계 효과 트랜지스터 사이의 위치 관계의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 11은 표시 소자에서 유기 EL 소자와 전계 효과 트랜지스터 사이의 위치 관계의 또 다른 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 12는 유기 EL 소자의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 13은 표시 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 액정 디스플레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 14의 표시 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 실시예 1과 비교예 1의 전계 효과 트랜지스터의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 실시예 1과 비교예 1의 전계 효과 트랜지스터의 특성으로서, 활성층의 형성 도중의 산소 농도와 전계 이동도 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 실시예 6의 전계 효과 트랜지스터의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 비교예 2의 전계 효과 트랜지스터의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
(전계 효과 트랜지스터)
본 발명의 전계 효과 트랜지스터는 적어도 게이트 전극, 게이트 절연층, 활성층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함하며, 추가로 다른 부재를 포함할 수 있다.
<게이트 전극>
게이트 전극은 게이트 전압을 인가하기 위한 전극인 한, 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택된다.
게이트 전극의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 금속(예, Mo, Al, Au, Ag, 및 Cu) 및 이의 합금, 투명 전기 전도성 산화물(예, ITO, 및 ATO), 및 유기 전기전도체(예, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 및 폴리아닐린(PANI)을 포함한다.
게이트 전극의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 (i) 스퍼터링법 또는 딥코팅법에 의해 막을 형성한 후 포토리소그래피에 의해 패턴화하는 방법; 및 (ii) 인쇄 공정, 예컨대 잉크젯, 나노임프린트 리소그래피 또는 그라비아 인쇄를 통해 소정 형상의 막을 직접 형성하는 방법을 포함한다.
게이트 전극의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 이것은 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛, 더 바람직하게는 50 nm 내지 300 nm이다.
<게이트 절연층>
게이트 절연층은, 게이트 전극과 활성층 사이에 배치된 절연층인 한, 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택된다.
게이트 절연층의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 제조에서 널리 사용된 재료, 예컨대 SiO2 및 SiNx; 고 유전 상수 재료, 예컨대 La2O3, ZrO2, 및 HfO2; 및 유기 재료, 예컨대 폴리이미드(PI), 및 플루오로수지를 포함한다.
게이트 절연층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 진공 막 형성법(예, 스퍼터링, 화학증착(CVD), 및 원자층 증착(ALD)), 및 인쇄법(예, 스핀 코팅, 다이 코팅, 및 잉크젯 인쇄)을 포함한다.
게이트 절연층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택되지만, 이의 평균 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 3 ㎛, 더 바람직하게는 100 nm 내지 1 ㎛이다.
<활성층>
활성층은 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극과 접촉하도록 배치된 층이다.
본 발명자들이 수행한 이전 연구에서, n형 도핑에 의해 고 대칭성 산화물 반도체에서 전자 캐리어가 생성된다고(일본특허출원 공개 제2011-192971호 참조) 개시되었지만, 산화물 반도체와 도펀트 사이의 관계가 이전에 언급한 연구에 제한된다는 점에서 문제점이 있었다. 그러나, 본 연구에서는, 본 발명자들은 하기에 기재한 바와 같이 추가의 더 유용한 도펀트를 밝혀냈다. 본 발명에서, 특정 도펀트를 사용함으로써, 캐리어의 생성 효율이 일본특허출원 공개 제2011-192971호에 기재한 발명보다 더 크며, 따라서 도펀트 농도가 낮을 수 있다. 따라서 캐리어를 산란하는 성분이 적으며, 이는 이동도에 영향이 더 적게 미친다.
본 발명에 따라, 활성층은 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 n형 산화물 반도체이다.
더구나, 본 발명에 따라, 도펀트는 바람직하게는 7가 양이온, 8가 양이온, 또는 이들 둘 다이다. 즉, n형 산화물 반도체는 바람직하게는 7가 양이온, 8가 양이온, 또는 이들 둘 다인 도펀트에 의해 치환하여 도핑된다.
도펀트의 원자가는 n형 산화물 반도체를 구성하는 금속 이온(단, 도펀트는 배제됨)의 원자가보다 더 크다.
치환 도핑이 또한 n형 도핑으로서 언급된다는 것에 유의한다.
주기율표에서 Re와 동족 원소인 Mn은 강산화제인 과망간산칼륨(KMnO4)과 같은 화합물에서 7가 상태로 존재할 수 있으며, Mn의 원자가는 쉽게 변한다. 따라서 더 낮은 산화 상태(2가, 3가, 및 4가)에서 더 안정하다. 따라서 설령 Mn이 n형 산화물 반도체에 첨가되더라도, 도펀트로서 이의 기능은 낮다. Ru 및 Os와 동족 원소인 Fe도 2가 또는 3가 상태에서 안정하며, 도펀트로서 작용하지 않는다.
n형 산화물 반도체는 바람직하게는 Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
산화물 반도체에 n형 캐리어 도핑과 관련하여, 도펀트는 이온 반경, 배위 결합 수, 및 궤도 에너지를 고려하여 선택된다. 도핑 농도는 예를 들어 호스트 상의 물질, 도펀트의 종 및 치환될 부위, 막 형성 공정, 및 원하는 TFT 특성에 따라 적절히 선택된다. 예를 들어, Re로 도핑된 SrIn2O4 막이 코팅 공정을 통해 제조되는 경우, 원하는 원자 비[예, Re/(In+Re)=0.1 at%]로 조정된 잉크가 제조될 수 있다. 이 경우에, In 부위를 치환하는 Re(7가)가 도너를 형성하므로, 캐리어의 생성 효율은 예를 들어 Sn으로 도핑된 SrIn2O4보다 더 크고, 적은 도핑량(실제로, 도핑량은 1/4일 수 있다)에서 양호한 TFT 특성이 실현될 수 있다. 예를 들어, Re로 도핑된 Cu2WO4 막이 스퍼터링법에 의해 제조되는 경우, 약 0.1%의 양으로 Re로 도핑된 타깃(target)이 제조될 수 있다. W 부위를 치환하는 Re가 도너를 형성하므로, 산소 공백의 형성은 도핑 안 된 Cu2WO4의 제조에 사용되는 산소 농도와 비교하여 스퍼터링 가스의 산소 농도를 증가시킴으로써 줄어들 수 있다. 더구나, 이 경우에, 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉 저항은 캐리어 농도를 유지함으로써 낮게 제어될 수 있으며, 따라서 이동도의 감소가 방지될 수 있다. 더구나, 스퍼터링법에서, 물질이 크게 여기된 상태를 통과하며, 따라서 캐리어는 기재를 가열하지 않고 생성될 수 있다. 이러한 예에서, 호스트 상의 치환된 부위가 6가 W이므로, 본 발명에서 기재한 바와 같이, 캐리어를 생성하기 위해 7가 또는 8가 양이온(예, Re, Ru, 및 Os)이 필요하다. 따라서 Sn(4가) 및 Nb(5가)가 효과적인 도펀트로서 작용하지 않는다. 이러한 점은 이전에 언급한 3가 In 부위가 치환되는 경우와 상당히 다르다.
설령 회절선이 X선 회절(XRD)을 통해 관찰되지 않고, 더 이상 거리 규칙이 존재하지 않더라도(일반적으로 이것은 비정질 상태로 불린다) 산화물이 강성 구조인 경우에, 산소 배위 다면체(예, WO6 및 InO6 팔면체) 및 이의 연결형(예, 에지 공유 InO6의 사슬)이 유지되며, 따라서 치환 도핑이 효과적으로 수행될 수 있다. 이전에 언급한 구조에서, 비정질 상태에 독특한 테일(tail) 상태로부터 기원하는 상태 밀도가 적으며, 따라서 서브갭 흡수가 적고, 광학 분해 특성은 비정질 특성이 큰 물질의 것보다 우수하다. 다른 한편, 산화물이 결정 상태로 있는 경우, 도핑은 명백히 효과적이며, 중금속 이온의 4s, 5s, 또는 6s 밴드로 이루어진 전도 밴드에서 입자 경계 효과가 적다. 도핑량이 과도하게 큰 경우에, 도펀트의 분리가 입자 경계에서 관찰되지만, 도펀트 농도를 낮추는 것이 바람직하다. 더구나, 소스-드레인 전극과 활성층 사이의 인터페이스에서 접착성과 전기 접속을 향상시키기 위해 200℃ 내지 300℃에서 후기 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 더구나, 어닐링을 더 높은 온도에서 실시하여 결정화도를 향상시킬 수 있다.
n형 산화물 반도체에서 도펀트의 양은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 이동도와 턴-온(turn-on) 특성의 관점에서, 이것은 n형 산화물 반도체에서 도핑 부위의 원자의, 바람직하게는 0.001 at% 내지 1 at%, 더 바람직하게는 0.005 at% 내지 0.5 at%, 더욱더 바람직하게는 0.01 at% 내지 0.2 at%이다.
활성층의 평균 두께는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 이것은 바람직하게는 5 nm 내지 1 ㎛, 더 바람직하게는 10 nm 내지 0.5 ㎛이다.
활성층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 활성층은 바람직하게는 n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 도포함으로써 형성되며, 이를 이후 기재할 것이다.
<소스 전극 및 드레인 전극>
소스 전극 및 드레인 전극은 전류를 취출하기 위한 전극인 한, 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
소스 전극 및 드레인 전극의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, Mo, Al, 및 Ag와 같은 금속 또는 합금; ITO와 ATO와 같은 투명 전도성 산화물; 및 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 및 폴리아닐린(PANI)과 같은 유기 전도체를 사용할 수 있다. Mo, TiN, 및 ITO와 같이 일함수가 비교적 낮은 재료가 바람직하게 사용되며, 그 이유는 캐리어가 n형 산화물 반도체에 효과적으로 주입되기 때문이다.
소스 전극과 트레인 전극의 형성 방법은 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 게이트 전극의 설명에서 열거한 것들과 동일한 방법을 포함한다.
소스 전극 및 드레인 전극 각각의 평균 두께는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되지만, 이의 평균 두께는 바람직하게는 20 nm 내지 1 ㎛, 더 바람직하게는 50 nm 내지 300 nm이다.
전계 효과 트랜지스터의 구조는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 탑 컨택트/바텀 게이트(도 1), 바텀 컨택트/바텀 게이트(도 2), 탑 컨택트/탑 게이트(도 3), 및 바텀 컨택트/탑 게이트(도 4)를 포함한다.
도 1 내지 4에서, 부호 (21)은 기재이고, 부호 (22)는 활성층이며, 부호 (23)은 소스 전극이고, 부호 (24)는 드레인 전극이며, 부호 (25)는 게이트 절연층이고, 부호 (26)은 게이트 전극임을 유의한다.
전계 효과 트랜지스터는 하기에 기재한 표시 소자에 적절히 사용되지만, 전계 효과 트랜지스터의 용도는 표시 소자에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전계 효과 트랜지스터는 IC 카드, 및 ID 태그에 사용될 수 있다.
<전계 효과 트랜지스터의 제조 방법>
전계 효과 트랜지스터 제조 방법의 일례를 설명한다.
첫째, 게이트 전극을 기재 위에 형성한다.
기재의 형상, 구조, 및 크기는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택된다.
기재의 재료는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 유리 기재, 및 플라스틱 기재를 포함한다.
유리 기재는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 무알칼리 유리, 및 실리카 유리를 포함한다.
플라스틱 기재는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 폴리카르보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)를 포함한다.
산소 플라즈마, UV 오존 및 UV 조사 세정과 같은 예비 처리를 바람직하게는 기재에 실시하여 이의 표면을 세정하고, 또 다른 층과 접착을 개선하는 것에 유의한다.
이어서, 게이트 절연층을 게이트 전극 위에 형성한다.
그 후, n형 산화물 반도체로 이루어진 활성층을 채널 영역이고, 게이트 절연층 위에 있는, 영역에 형성한다.
이어서, 소스 전극과 드레인 전극을 서로 분리하지 않고 소스 전극과 드레인 전극이 각각 활성층의 양측에 배열되는 방식으로 게이트 절연층 위에 형성한다.
상기에 기재한 방식으로, 전계 효과 트랜지스터가 제조된다. 이러한 제조 방법에서, 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 탑 컨택트/바텀 게이트 전계 효과 트랜지스터가 제조된다.
본 발명의 전계 효과 트랜지스터에 따라, 전자 캐리어는, 활성층인 n형 산화물 반도체에서 n형 치환 도핑을 실시함으로써 효율적으로 생성되며, 이것은 막 형성 중에 막에 충분한 양의 산소를 도입할 수 있다. 이로 인해, 산소 농도의 엄격한 제어가 불필요해지고, 공정 마진이 증대된다. 또한, 산소 공백이 감소하기 때문에 격자 안정성이 향상되며, 이는 후공정에서의 생성된 제품의 특성이 안정화되는 것을 실현할 수 있다. 따라서 소자들 중 변화를 줄일 수 있으며, 대면적, 고 정밀, 및 고 품질의 화상 디스플레이를 실현할 수 있다.
(n형 산화물 반도체 제조용 도포액)
본 발명의 n형 산화물 반도체 제조용 도포액은 Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물 및 Os 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상; 및 용매를 포함하며, 바람직하게는 반도체 원료 화합물을 포함하고, 추가로 필요에 따라 다른 성분을 포함한다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액은 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 n형 산화물 반도체 제조용으로 사용된다. 도펀트는 바람직하게는 7가 양이온 및 8가 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액은 바람직하게는 본 발명의 전계 효과 트랜지스터에서 n형 산화물 반도체 제조용으로 사용된다.
<Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물, 및 Os 함유 화합물>
-Re 함유 화합물-
Re(레늄) 함유 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 이것은 바람직하게는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물, 금속 착물, 또는 이들의 임의 조합이다.
-Ru 함유 화합물-
Ru(루테늄) 함유 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 이것은 바람직하게는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물, 금속 착물, 또는 이들의 임의 조합이다.
-Os 함유 화합물-
Os(오스뮴) 함유 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 이것은 바람직하게는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물, 금속 착물, 또는 이들의 임의 조합이다.
<용매>
용매는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 바람직하게는 유기 용매이다. 유기 용매로서, 글리콜 에테르, 디올 및 극성 비양성자성 용매(예, 메틸포름아미드, 테트라히드로푸란, 및 락톤)가 바람직하다,
-글리콜 에테르-
글리콜 에테르는 반도체 원료 화합물, Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물, 및 Os 함유 화합물을 잘 용해시키며, 용해 후 안정성이 높다. 따라서 n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 글리콜 에테르를 사용함으로써 높은 균일성 및 소수의 결함을 갖는 n형 산화물 반도체 막을 얻을 수 있다.
또한, n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 글리콜 에테르를 사용함으로써, 원하는 형상을 갖는 n형 산화물 반도체 막을 높은 정확도로 형성할 수 있다.
글리콜 에테르는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르가 바람직하다. 글리콜 에테르에서 탄소 원자 수는 바람직하게는 3 내지 8개이다.
알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르로서, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노이소프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 또는 에틸렌 글리콜 모노이소부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 및 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르가 더 바람직하다. 이들 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르는 비점이 아주 높은 것이 아닌, 약 120℃ 내지 약 180℃이며, 이들의 높은 증발 때문에 쉽게 건조된다. 따라서 n형 산화물 반도체 제조용 도포액은 전혀 습윤하지 않고, 조성물의 확산이 일어날 수 없다. 이러한 바람직한 화합물이 n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 함유되는 경우, 소성 온도를 낮추고, 비교적 짧은 기간에 조성물을 소성할 수 있다. 도포액의 소성 후, 소량의 불순물, 예컨대 탄소와 유기 물질을 함유한 n형 산화물 반도체 막을 얻을 수 있다. 그 결과, 캐리어 이동도가 더 크며, 따라서 n형 산화물 반도체 막이 활성층으로서 사용되는 전계 효과 트랜지스터에서 소스-드레인 전극 사이의 전류(Ids), 및 게이트 전압(Vgs) 사이의 관계를 나타내는 그래프에서 오프에서 온으로 스위칭 시 상승을 표시하는 기울기가 커진다. 따라서 스위칭 특성이 양호해지며, 필요한 온 전류를 얻기 위해 구동 전압을 낮춘다.
이들은 단독으로 또는 이들의 조합으로 사용될 수 있다.
알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르를 디올과 같이 비점이 비교적 큰 용매와 혼합하는 경우, 대량의 고 비점 용매가 저 비점 용매와 함께 공비를 통해 휘발하며, 따라서 n형 산화물 반도체 막 제조용 도포액이 신속히 건조되는 효과가 유지된다. 따라서 잉크젯법에 의해 배출되고, 기재에 분사되며, 기재 위에 확산하는 도포액으로부터 용매가 신속히 휘발하므로, 용해된 금속 화합물은 균일한 제제로 침전되며, 소성 후 n형 산화물 반도체의 조성은 균일해질 수 있다. 더구나, 도포액을 건조하는 과정 중 n형 산화물 반도체 막의 형상은 소수의 요철이 있고, 비교적 매끄럽다.
한편, n형 산화물 반도체 제조용 도포액이 용매로서 고 비점 용매만을 함유하거나, n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 용매 중 고 비점 용매의 양의 비가 너무 큰 경우, 건조 후 형상 조절이 어려울 수 있으며, 그 이유는 기재에 분사된 도포액을 건조시키는데 시간이 걸리기 때문이다. 더구나, n형 산화물 반도체 제조용 도포액을, 잉크젯법에 의해 후막을 형성하기 위해 동일 파트에서 다른 하나의 정상부에 도포할 필요가 있는 경우, 용매가 완전히 휘발하기 전에, 기재 표면에 부착된 도포액 상에, 다른 하나의 정상부에 도포한다. 따라서 기재 표면 방향과 막 두께 방향 둘 다에서 형상을 조절하는 것이 어렵다.
분자량이 작고, 비점이 낮은 용매를 n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 사용하는 경우, 잉크젯 노즐에서, 그리고 노즐 선단에서 고 휘발성 때문에 용매가 쉽게 휘발한다. 그 결과, 잉크 농도가 변하고 이로써 내부에 함유된 물질을 침전시키고, 이는 노즐 막힘의 원인이 된다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액 중의 글리콜 에테르의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 이는 바람직하게는 10 질량% 내지 80 질량%이다. 이의 함량이 10 질량% 미만인 경우, 글리콜 에테르의 혼입에 의해 상기에 언급한 효과(예를 들어, 균일성이 높고, 결함이 적은 n형 산화물 반도체 막이 얻어질 수 있는 효과; 원하는 형상을 가진 n형 산화물 반도체 막이 고 정밀성으로 형성될 수 있는 효과; 및 체적 저항률이 더 낮은 n형 산화물 반도체 막이 얻어질 수 있는 효과)를 얻을 수 없다. 이의 함량이 80%를 초과하는 경우, 1회 도포를 통해 형성될 수 있는 n형 산화물 반도체 막의 두께가 얇아질 수 있다.
-디올-
글리콜 에테르는 바람직하게는 디올과 조합하여 사용된다. 글리콜 에테르를 디올과 조합하여 사용함으로써, 디올의 작용에 의해, 잉크젯법 이용시 막의 도포 동안 용매 건조로 인한 잉크젯 노즐의 막힘을 제거할 수 있다. 또한, 글리콜 에테르의 효과로 인해, 기재에 부착된 도포액이 빠르게 건조되어, 원하지 않는 영역으로의 도포액의 확산이 방지된다. 예컨대, 전계 효과 트랜지스터의 제조에서 채널 영역에 부착된 도포액을 빠르게 건조시킨 다음, 도포액이 채널 영역 밖으로 확산하는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로, 글리콜 에테르는 점도가 약 1.3 cP 내지 약 3.5 cP이며, 이는 저 점도이어서, 고 점도를 갖는 디올을 글리콜 에테르와 혼합함으로써 n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 점도를 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 디올을 다양한 금속 염과 배위시켜서, 금속 염의 화학적 안정성을 향상시킨다고 생각된다.
디올은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 알칸 디올 및 디알킬렌 글리콜이 바람직하다. 디올에서 탄소 원자 수는 바람직하게는 2 내지 6개이다. 탄소 원자의 수가 7개 이상일 경우, 디올은 낮은 휘발성을 나타내며, 형성된 n형 산화물 반도체 막에 쉽게 남아 있고, n형 산화물 반도체 막의 밀도는 소성 후 저하될 수 있다. n형 산화물 반도체 막의 밀도가 저하되는 경우, 캐리어 이동도가 저하될 수 있으며, 온-상태 전류가 감소할 수 있다.
2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 디올은 비점이 약 180℃ 내지 약 250℃이므로, n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 도포한 후 소성 중에 상기에 언급한 디올은 휘발하며, 따라서 n형 산화물 반도체 막에 남지 않을 수 있다. 또한, 디올의 점도는 약 10 cP 내지 약 110 cP이다. 따라서 예를 들어 잉크젯법에 의한 n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 도포하는 경우, n형 산화물 반도체 제조용 도포액은 기재에 분사 중에 확산을 방지한다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 스핀 코팅 또는 다이 코팅에 의해 도포하는 경우, n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 점도를 조정함으로써 막 두께가 쉽게 조절될 수 있다.
디올은 디에틸렌 글리콜, 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 또는 이의 임의의 조합이, 소성 후 n형 산화물 반도체 막의 밀도 및 소성 온도의 관점에서 바람직하다.
이들은 단독으로 또는 이들의 조합으로 사용될 수 있다.
- 극성 비양성자성 용매-
극성 비양성자성 용매는 반도체 원료 화합물, Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물, 및 Os 함유 화합물을 잘 용해하며, 용해 후 안정성이 높다. 따라서 n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 극성 비양성자성 용매를 사용함으로써 고 균일성과 소수의 결함을 갖는 n형 산화물 반도체 막을 얻을 수 있다.
더구나, n형 산화물 반도체 제조용 도포액에 극성 비양성자성 용매를 사용함으로써 원하는 형상을 가진 n형 산화물 반도체 막을 고 정밀도로 형성할 수 있다.
극성 비양성자성 용매는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 이소포론, 프로필렌 카르보네이트, 테트라히드로푸란, 디히드로푸란-2(3H)-온, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 및 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논이 바람직하다.
이들은 단독으로 또는 이의 조합으로 사용될 수 있다.
<반도체 원료 화합물>
반도체 원료 화합물은 Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.
반도체 원료 화합물은 바람직하게는 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물, 금속 착물, 또는 이들의 조합이다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액에서, 반도체 원료 화합물은 바람직하게는 Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물, Os 함유 화합물, 또는 이들의 조합과 함께 용매에 용해된다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액에서, n형 산화물 반도체의 원료 재료(예, 반도체 원료 화합물, Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물, Os 함유 화합물, 등) 대 유기 용매(예, 디올, 글리콜 에테르 및 극성 비양성자성 용매 등)의 비는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있지만, n형 산화물 반도체의 원료 재료의 총량은 바람직하게는 1 L의 유기 용매에 대해 0.1 mol 내지 2 mol이다. 상기에 언급한 함량이 0.1 mol/L 미만인 경우, 소성 후 형성된 n형 산화물 반도체 막의 막 두께가 너무 얇을 수 있으며, 그 결과 연속 막을 형성하기가 어려울 수 있다. 더구나, 원하는 두께를 가진 막을 얻기 위해, 생성된 막은 반복적으로 도포하고, 건조할 필요가 있을 수 있다. 함량이 2 mol/L 초과인 경우, 잉크젯법에 의한 막의 도포 중 잉크젯 노즐 선단에서 노즐 막힘이 빈번히 일어날 수 있다.
n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
(표시 소자)
본 발명의 표시 소자는 적어도 광 제어 소자, 및 광 제어 소자를 구동하도록 구성되는 구동 회로를 포함하며, 필요에 따라 다른 부재를 더 포함할 수 있다.
<광 제어 소자>
광 제어 소자는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되나, 단 이것은 구동 신호에 따라 광 출력을 제어하도록 구성되는 소자이다. 광 제어 소자의 예는 전계 발광(EL, electroluminescent) 소자, 전기 변색(EC, electrochromic) 소자, 액정 소자, 전기 영동 소자, 및 전기 습윤(electrowetting) 소자를 포함한다.
<구동 회로>
구동 회로는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되나, 단 이것은 본 발명의 전계 효과 트랜지스터를 포함한다.
<다른 부재>
다른 부재는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택된다.
표시 소자가 본 발명의 전계 효과 트랜지스터를 포함함에 따라, 고속 구동과 긴 수명이 실현될 수 있으며, 소자 중 특성 변화가 줄어들 수 있다. 더구나, 구동 트랜지스터는 표시 소자에서 변화가 시간에 따라 일어나는 경우에도 일정한 게이트 전극에서 작동될 수 있다.
(화상 표시 장치)
본 발명의 화상 표시 장치는 적어도 다수의 표시 소자, 다수의 라인, 및 표시 제어 장치를 포함하며, 필요에 따라 다른 부재를 더 포함할 수 있다.
<다수의 표시 소자>
다수의 표시 소자는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되나, 단 이들은 매트릭스 형태로 제공되는 본 발명의 다수 표시 소자이다.
<다수의 라인>
*다수의 라인은 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되나, 단 이들은 게이트 전압과 신호 전압을 표시 소자 중 각 전계 효과 트랜지스터에 개별적으로 인가할 수 있다.
<표시 제어 장치>
표시 제어 장치는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되나, 단 이것은 라인을 통한 화상 데이터에 따라 각 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압과 신호 전압을 개별적으로 제어할 수 있다.
<다른 부재>
다른 부재는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택된다.
화상 표시 장치가 본 발명의 표시 소자를 포함함에 따라, 소자 중 특성 변화가 줄어들 수 있고, 고 품질의 대형 스크린 화상이 표시될 수 있다.
(시스템)
본 발명의 시스템은 적어도 본 발명의 화상 표시 장치, 및 화상 데이터 생성 장치를 포함한다.
화상 데이터 생성 장치는 표시하고자 하는 화상 정보를 기초로 화상 데이터를 생성하고, 화상 표시 장치에 화상 데이터를 출력하도록 구성된다.
시스템이 본 발명의 화상 표시 장치를 구비하므로, 화상 정보가 매우 정밀하게 표시될 수 있다.
본 발명의 표시 소자, 화상 표시 장치, 및 시스템을 이후 도면과 관련하여 설명한다.
첫째, 본 발명의 시스템으로서 텔레비전 장치를 도 5와 관련하여 설명한다. 도 5의 구성은 일례이며, 본 발명의 시스템으로서 텔레비전 장치는 도 5에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
도 5에서, 텔레비전 장치(100)는 주제어 장치(101), 튜너(103), AD 변환기(ADC)(104), 복조 회로(105), 전송 스트림(TS, transport stream) 디코더(106), 사운드 디코더(111), DA 변환기(DAC)(112), 소리 출력 회로(113), 스피커(114), 화상 디코더(121), 화상-OSD 합성 회로(122), 화상 출력 회로(123), 화상 표시 장치(124), OSD 드로잉 회로(125), 메모리(131), 작동 장치(132), 드라이브 인터페이스(드라이브 IF)(141), 하드 디스크 장치(142), 광디스크 장치(143), IR 광검출기(151), 통신 제어 유닛(152)을 구비한다.
화상 디코더(121), 화상-OSD 합성 회로(122), 화상 출력 회로(123), 및 OSD 드로잉 회로(125)는 화상 데이터 생성 장치를 구성한다.
주제어 장치(101)는 CPU, 플래시 롬, 및 램으로 이루어지며, 전체 텔레비전 장치(100)를 제어하도록 구성된다.
플래시 롬에서, CPU에 의해 해독될 수 있는 코드로 쓰인 프로그램, 및 CPU에서 처리하기 위해 사용되는 다양한 데이터가 저장된다.
더구나, 램은 작동을 위한 메모리이다.
튜너(103)는 안테나(210)가 받는 방송파로부터 미리 설정한 채널을 선택하도록 구성된다.
ADC(104)는 튜너(103)의 출력 신호(아날로그 정보)를 디지털 정보로 변환하도록 구성된다.
복조 회로(105)는 ADC(104)로부터 디지털 정보를 복조하도록 구성된다.
TS 디코더(106)는 복조 회로(105)의 출력 신호를 TS 해독하여 소리 정보와 화상 정보로 분리하도록 구성된다.
사운드 디코더(111)는 TS 디코더(106)로부터 소리 정보를 해독하도록 구성된다.
DA 변환기(DAC)(112)는 사운드 디코더(111)의 출력 신호를 아날로그 신호로 변환하도록 구성된다.
소리 출력 회로(113)는 DA 변환기(DAC)(112)의 출력 신호를 스피커(114)로 출력하도록 구성된다.
화상 디코더(121)는 TS 디코더(106)로부터 화상 정보를 해독하도록 구성된다.
화상-OSD 합성 회로(122)는 화상 디코더(121)의 출력 신호와 OSD 드로잉 회로(125)의 출력 신호를 합성하도록 구성된다.
화상 출력 회로(123)는 화상-OSD 합성 회로(122)의 출력 신호를 화상 표시 장치(124)로 출력하도록 구성된다.
OSD 드로잉 회로(125)는 화상 표시 장치(124)의 스크린상에 문자나 도형을 표시하는 문자 발생기를 구비하며, 작동 장치(132)와 IR 광검출기(151)로부터 명령을 기초로 표시 정보를 포함하는 신호를 발생하도록 구성된다.
메모리(131)는 시청각(AV, audio-visual) 데이터를 일시적으로 저장하도록 구성된다.
작동 장치(132)는 입력 매체(도시 안 됨), 예컨대 제어 패널을 구비하며, 사용자가 입력한 다양한 정보를 주제어 장치(101)에 알려주도록 구성된다.
드라이브 IF(141)는 쌍방향 통신 인터페이스이다. 일례로서, 드라이브 IF는 ATA 패킷 인터페이스(ATAPI)에 따른다.
하드 디스크 장치(142)는 하드 디스크, 및 하드 디스크를 구동하도록 구성되는 구동 장치로 이루어진다. 구동 장치는 하드 디스크 상의 데이터를 기록할 뿐만 아니라, 하드 디스크 상에 기록된 데이터를 재생한다.
광디스크 장치(143)는 광디스크(예, DVD) 상에 데이터를 기록할 뿐만 아니라, 광디스크 상에 기록된 데이터를 재생한다.
*IR 광검출기(151)는 원격 조작 송신기(220)로부터 광신호를 받아, 주제어 장치(101)에 보고한다.
통신 제어 유닛(152)은 인터넷과 통신을 제어한다. 다양한 형태의 정보를 인터넷을 통해 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 화상 표시 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 6에서, 화상 표시 장치(124)는 표시 유닛(300), 및 표시 제어 장치(400)를 포함한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 표시 유닛(300)은 디스플레이(310)를 포함하며, 여기에 다수(이 경우에 수 "n" × 수 "m")의 표시 소자(302)가 매트릭스 내에 배열되어 있다.
더구나, 도 8에 도시한 바와 같이, 디스플레이(310)는 간격이 일정한 X 축 방향을 따라 배열된 "n" 수의 스캔 라인(X0, X1, X2, X3, ... Xn-2, Xn-1), 간격이 일정한 Y 축 방향을 따라 배열된 "m" 수의 데이터 라인(Y0, Y1, Y2, Y3, ... Ym-1), 및 간격이 일정한 Y 축 방향을 따라 배열된 "m" 수의 전류 공급 라인(Y0i, Y1i, Y2i, Y3i, ... Ym-1i)을 포함한다.
기재한 바와 같이, 표시 소자는 스캔 라인과 데이터 라인으로 명시된다.
이후, 본 발명의 표시 소자를 도 9에 관련하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 표시 소자의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
일례로서 도 9에 도시한 바와 같이, 표시 소자는 유기 전계 발광(EL) 소자(350), 및 유기 EL 소자(350)로부터 광을 방출하도록 구성되는 구동 회로(320)를 포함한다. 구동 회로(320)는 전류 구동형인 2Tr-1C의 기본 회로이지만, 이것은 이전에 언급한 회로에 한정되지 않는다. 즉, 디스플레이(310)는 소위 능동 매트릭스 시스템의 유기 EL 디스플레이이다.
도 10은 표시 소자(302)에서 유기 EL 소자(350) 및 구동 회로로서 전계 효과 트랜지스터(20) 사이의 위치 관계를 도시한다. 이러한 예에서, 유기 EL 소자(350)는 전계 효과 트랜지스터(20) 다음에 제공된다. 전계 효과 트랜지스터(10)와 커패시터(도시 안 됨)가 동일 기재에 형성되는 것에 유의한다.
도 10에 도시되어 있지 않지만, 부동화 막이 활성층(22) 위에 배치되는 것이 바람직하다. 부동화 막의 재료로서, SiO2, SiNx, Al2O3, 또는 불소 중합체가 적절히 사용된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 유기 EL 소자(350)는 전계 효과 트랜지스터(20) 위에 배치될 수 있다. 이 경우에, 게이트 전극(26)에 대해 투명성이 요구된다. 따라서 게이트 전극(26)에 대해, 투명한 전기전도성 산화물, 예컨대 ITO, In2O3, SnO2, ZnO, Ga-첨가 ZnO, Al-첨가 ZnO, 및 Sb-첨가 SnO2가 사용된다. 부호 (360)은 층간 절연막(레벨링 막)을 나타낸다는 것에 유의한다. 층간 절연막에 대해, 폴리이미드, 또는 아크릴 수지가 사용될 수 있다.
도 12는 유기 EL 소자의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 12에서, 유기 EL 소자(350)는 캐소드(312), 애노드(314), 및 유기 EL 막 층(340)을 포함한다.
캐소드(312)의 재료는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg)-은(Ag) 합금, 알루미늄(Al)-리튬(Li) 합금, 및 산화인듐주석(ITO)을 포함한다. 마그네슘(Mg)-은(Ag) 합금은 두께가 충분한 고 반사율 전극을 형성하며, 이의 매우 얇은 막(약 20 nm 미만)은 반투명 전극을 형성한다는 것에 유의한다. 도 12에서, 광을 애노드 측에서 나오게 하지만, 캐소드를 투명 또는 반투명 전극으로 만듦으로써 캐소드 측에서 광을 나오게 할 수 있다.
애노드(314)의 재료는 어떠한 제한 없이 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 및 은(Ag)-네오디뮴(Nd) 합금을 포함한다. 은 합금이 사용되는 경우에, 생성된 전극은 고 반사율 전극이 되며, 이는 캐소드 측에서 광을 나오게 하는데 적합하다는 것에 유의한다.
유기 EL 박막 층(340)은 전자 수송층(342), 발광층(344), 및 정공 수송층(346)을 포함한다. 전자 수송층(342)은 캐소드(312)에 접속되며, 정공 수송층(346)은 애노드(314)에 접속된다. 발광층(34)은 소정의 전압이 애노드(314)와 캐소드(312) 사이에 인가될 때 광을 방출한다.
여기서, 전자 수송층(342)과 발광층(344)은 한 층을 형성할 수 있다. 더구나, 전자 주입층이 전자 수송층(342)과 캐소드(312) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 정공 주입층이 정공 수송층(346)과 애노드(314) 사이에 배치될 수 있다.
더구나, 광 제어 소자에 대해, 소위 "하부 발광" 유기 EL 소자가 기재 측에서 광을 나오게 하는데, 이를 설명한다. 그러나 광 제어 소자는 "상부 발광" 유기 EL 소자일 수 있으며, 여기서 광을 기재 반대 측에서 나오게 한다.
도 9의 구동 회로(320)를 설명한다.
구동 회로(320)는 2개의 전계 효과 트랜지스터(10, 20), 및 커패시터(30)를 포함한다.
전계 효과 트랜지스터(10)는 스위칭 소자로서 작용한다. 전계 효과 트랜지스터(10)의 게이트 전극(G)은 소정의 스캔 라인에 접속되며, 전계 효과 트랜지스터(10)의 소스 전극(S)은 소정의 데이터 라인에 접속된다. 더구나, 전계 효과 트랜지스터(10)의 드레인 전극(D)은 커패시터(30)의 한 단자에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(20)는 유기 EL 소자(350)에 전류를 공급하도록 구성된다. 전계 효과 트랜지스터(20)의 게이트 전극(G)은 전계 효과 트랜지스터(10)의 드레인 전극(D)에 접속된다. 전계 효과 트랜지스터(20)의 드레인 전극(D)은 유기 EL 소자(350)의 애노드(314)에 접속되며, 전계 효과 트랜지스터(20)의 소스 전극(S)은 소정의 전류 공급 라인에 접속된다.
커패시터(30)는 전계 효과 트랜지스터(10)의 상태, 즉 데이터를 저장하도록 구성된다. 커패시터(30)의 다른 단자는 소정의 전류 공급 라인에 접속된다.
전계 효과 트랜지스터(10)가 "온" 상태로 바뀔 때, 화상 데이터는 신호 라인(Y2)을 통해 커패시터(30)에 저장된다. 전계 효과 트랜지스터(10)를 "오프" 상태로 바꾼 후에도, 전계 효과 트랜지스터(20)은 화상 데이터에 상응하는 "온" 상태로 유지되어, 유기 EL 소자(350)가 구동된다.
도 13은 본 발명의 화상 표시 장치의 또 다른 예를 도시하는 개략 구성도이다.
도 13에서, 화상 표시 장치는 표시 소자(302), 라인(스캔 라인, 데이터 라인, 및 전류 공급 라인), 및 표시 제어 장치(400)를 포함한다.
표시 제어 장치(400)는 화상 데이터 처리 회로(402), 스캔 라인 구동 회로(404), 및 데이터 라인 구동 회로(406)를 포함한다.
화상 데이터 처리 회로(402)는 화상 출력 회로(123)의 출력 신호에 기초하여 디스플레이에서 다수의 표시 소자(302)의 휘도를 판단한다.
스캔 라인 구동 회로(404)는 화상 데이터 처리 회로(402)의 명령에 따라 수 "n"의 스캔 라인에 전압을 개별적으로 인가한다.
데이터 라인 구동 회로(406)는 화상 데이터 처리 회로(402)의 명령에 따라 수 "m"의 데이터 라인에 전압을 개별적으로 인가한다.
상기 실시형태는 광 제어 소자가 유기 EL 소자인 경우를 설명하지만, 광 제어 소자는 유기 EL 소자에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 제어 소자는 전기 변색 소자일 수 있다. 이 경우, 디스플레이는 전기 변색 디스플레이이다.
더구나, 광 제어 소자는 액정 소자일 수 있다. 이 경우에, 디스플레이는 액정 디스플레이이며, 도 14에 도시한 바와 같이 표시 소자(302')에 전류 공급 라인은 필요하지 않다. 더구나, 도 15에 도시한 바와 같이, 구동 회로(320')는 한 전계 효과 트랜지스터(40)로 이루어질 수 있으며, 이는 전계 효과 트랜지스터(10 및 20)와 동일하다. 전계 효과 트랜지스터(40)에서, 게이트 전극(G)은 소정의 스캔 라인에 접속되며, 소스 전극(S)은 소정의 데이터 라인에 접속된다. 더구나, 드레인 전극(D)은 커패시터(361)와 액정 소자(370)의 픽셀 전극에 접속된다.
더구나, 광 제어 소자는 전기 영동 소자, 무기 EL 소자, 또는 전기 습윤 소자일 수 있다.
본 발명의 시스템이 텔레비전 장치인 경우를 상기에 설명하고 있지만, 시스템이 화상과 정보를 표시하기 위한 장치로서 화상 표시 장치(124)를 포함하는 한, 시스템은 한정되지 않는다. 예를 들어, 시스템은 컴퓨터 시스템일 수 있으며, 여기서 컴퓨터(개인용 컴퓨터 포함)는 화상 표시 장치(124)에 연결되어 있다.
더구나, 화상 표시 장치(124)는 모바일 정보 장치(예, 모바일폰, 휴대용 음악 플레이어, 휴대용 비디오 플레이어, 전자책, 개인용 디지털 보조장치(PDA)), 또는 카메라 장치(예, 스틸 카메라, 비디오 카메라)에서 디스플레이 유닛으로서 사용될 수 있다. 화상 표시 장치(124)는 수송 시스템(예, 자동차, 항공기, 기차, 및 선박)에서 다양한 형태의 정보를 위한 디스플레이 유닛으로서 사용될 수 있다. 또한, 화상 표시 장치(124)는 측정 장치, 분석 장치, 의료 설비, 또는 광고 매체에서 다양한 형태의 정보를 위한 디스플레이 유닛으로서 사용될 수 있다.
실시예
본 발명을 하기 실시예에 관련하여 기재할 것이다. 그러나 본 발명이 이들 실시예로 한정되지 않는다는 사실에 주의해야 한다.
(실시예 1)
<게이트 전극의 형성>
중성 세제, 순수, 및 이소프로필 알코올을 사용하여 무알칼리 유리 기재를 초음파 세정 처리하였다. 기재를 건조한 후, 기재를 UV-오존 공정에 90℃에서 10분간 처리하였다. DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께가 100 nm인 Mo 막을 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 포토리소그래피에 의해 막을 패턴화하였으며, 이로써 게이트 전극을 형성하였다.
<게이트 절연층의 형성>
다음에, 두께가 200 nm인 SiO2의 막을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 게이트 전극과 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 이로써 게이트 절연층을 형성하였다.
<활성층의 형성>
다음에, RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 MgIn1.99Re0.01O4의 소결체 타깃을 사용하여 두께가 50 nm인 Re로 도핑된[도핑 농도: Re/(In+Re)=0.5 at%] MgIn2O4의 막을 형성하였다. 스퍼터링 가스로서, 아르곤 가스와 산소 가스를 도입하였다. 전체 압력을 1.1 Pa로 고정하였고, 산소 농도를 변수로서 8 부피% 내지 90 부피%의 범위로 다르게 하였으며, 이로써 게이트 절연층 위에 활성층을 형성하였다. 금속 마스크를 통해 막을 형성함으로써 패턴화를 실시하였다.
<소스 전극과 드레인 전극의 형성>
다음에, 금속 마스크를 통해 Al을 두께가 100 nm이도록 진공 증발에 의해 게이트 절연층 및 활성층 위에 침착시켰고, 이로써 소스-드레인 전극을 형성하였다. 이의 채널 길이는 50 ㎛이었고, 이의 채널 폭은 400 ㎛이었다.
끝으로, 공기 중에서 300℃에 1 시간 어닐링을 실시하였고, 이로써 전계 효과 트랜지스터를 제조하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 방식으로 전계 효과 트랜지스터를 제조하였으나, 단 활성층의 형성에서 사용되는 소결체 타깃을 표 2에 나타낸 바와 같이 MgIn2O4로 바꿨고, 이로써 활성층을 형성하였다.
(실시예 2 내지 5)
실시예 1과 동일한 방식으로 전계 효과 트랜지스터를 제조하였으나, 단 활성층의 형성에서 사용되는 소결체 타깃을 표 3에 나타낸 바와 같이 바꿨고, 이로써 활성층을 형성하였다.
(실시예 6)
<n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 제조>
먼저, 0.1 mol(35.488 g)의 질산인듐(In(NO3)3·3H2O)을 칭량하였고, 100 mL의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르에 용해시켰으며, 이로써 액체 A를 얻었다.
다음에, 0.02 mol(7.503 g)의 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O)을 칭량하였고, 100 mL의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르에 용해시켰으며, 이로써 액체 B를 얻었다.
그 후, 0.005 mol(1.211 g)의 산화레늄(Re2O7)을 칭량하였고, 500 mL의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르에 용해시켰으며, 이로써 액체 C를 얻었다.
액체 A(199.9 mL), 액체 B(50 mL), 및 액체 C(10 mL)를 혼합하였고, 실온에서 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(160.1 mL) 및 1,2-프로판디올(420 mL)와 함께 교반하였으며, 이로써 n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 제조하였다.
<게이트 전극의 형성>
중성 세제, 순수, 및 이소프로필 알코올을 사용하여 무알칼리 유리 기재를 초음파 세정 처리하였다. 기재를 건조한 후, 기재를 UV-오존 공정에 90℃에서 10분간 처리하였다. DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께가 100 nm인 Mo 막을 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 포토리소그래피에 의해 막을 패턴화하였으며, 이로써 게이트 전극을 형성하였다.
<게이트 절연층의 형성>
다음에, 두께가 200 nm인 SiO2의 막을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 게이트 전극과 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 이로써 게이트 절연층을 형성하였다.
<소스 전극과 드레인 전극의 형성>
다음에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께가 100 nm인 ITO 막을 게이트 절연층 위에 형성하였고, 포토리소그래피에 의해 패턴화하였으며, 이로써 소스 전극과 드레인 전극을 형성하였다.
<활성층의 형성>
다음에, n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 잉크젯법에 의해 기재의 채널 영역, 소스 전극, 및 드레인 전극 위에 도포하였고, 공기 중에서 300℃에 1 시간 소성하였으며, 이로써 전계 효과 트랜지스터를 제조하였다.
(비교예 2)
<n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 제조>
첫째, 0.1 mol(35.488 g)의 질산인듐(In(NO3)3·3H2O)을 칭량하였고, 100 mL의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르에 용해시켰으며, 이로써 액체 A를 얻었다.
다음에, 0.02 mol(7.503 g)의 질산알루미늄(Al(NO3)3·9H2O)을 칭량하였고, 100 mL의 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르에 용해시켰으며, 이로써 액체 C를 얻었다.
액체 A(100 mL) 및 액체 C(50 mL)를 혼합하였고, 실온에서 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(60 mL) 및 1,2-프로판디올(210 mL)와 함께 교반하였으며, 이로써 n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 제조하였다.
<게이트 전극의 형성>
중성 세제, 순수, 및 이소프로필 알코올을 사용하여 무알칼리 유리 기재를 초음파 세정 처리하였다. 기재를 건조한 후, 기재를 UV-오존 공정에 90℃에서 10분간 처리하였다. DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께가 100 nm인 Mo 막을 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 포토리소그래피에 의해 막을 패턴화하였으며, 이로써 게이트 전극을 형성하였다.
<게이트 절연층의 형성>
다음에, 두께가 200 nm인 SiO2의 막을 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 게이트 전극과 무알칼리 유리 기재 위에 형성하였고, 이로써 게이트 절연층을 형성하였다.
<소스 전극과 드레인 전극의 형성>
다음에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 두께가 100 nm인 ITO 막을 게이트 절연층 위에 형성하였고, 포토리소그래피에 의해 패턴화하였으며, 이로써 소스 전극과 드레인 전극을 형성하였다.
<활성층의 형성>
다음에, n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 잉크젯법에 의해 기재의 채널 영역, 소스 전극, 및 드레인 전극 위에 도포하였고, 공기 중에서 300℃에 1 시간 소성하였으며, 이로써 전계 효과 트랜지스터를 제조하였다.
(실시예 7 내지 10)
<n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 제조>
n형 산화물 반도체 제조용 도포액의 양을 각각 표 1에 제시한 양으로 바꾼 것을 제외하고 실시예 6과 동일한 방식으로 실시예 7 내지 10의 n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 각각 제조하였다.
<전계 효과 트랜지스터의 제조>
n형 산화물 반도체 제조용 도포액을 상기에 제조한 n형 산화물 반도체 제조용 도포액으로 바꾼 것을 제외하고 실시예 6과 동일한 방식으로 전계 효과 트랜지스터를 제조하였다.
실시예 7 8 9 10
물질 A 화합물 2-에틸헥산산
마그네슘		 질산구리
삼수화물		 질산아연 육수화물 질산납
양(mmol) 100 200 200 200
물질 B 화합물 인듐 아세틸
아세토네이트		 염화텅스텐 염화주석 염화니오븀
양(mmol) 199 99.8 99.9 199.8
물질 C 화합물 메틸트리옥소레늄 산화레늄 산화루테늄 산화오스뮴
양(mmol) 1 0.2 0.1 0.2
용매 A 화합물 디에틸렌 글리콜 1,2-에탄디올 1,2-프로판디올 1,3-부탄디올
양(mL) 600 900 600 800
용매 B 화합물 프로필렌 글리콜
모노부틸 에테르		 에틸렌 글리콜
모노부틸 에테르		 에틸렌 글리콜
모노메틸 에테르		 디히드로푸란-
2(3H)-온
양(mL) 600 900 600 800
<평가 결과>표 2에서는 활성층의 막 형성 중 산소 농도가 각각 8 부피% 및 40 부피%일 때 이동도에서 실시예 1과 비교예 1의 전계 효과 트랜지스터에 대한 평가 결과를 보여준다.
이동도를 이동(transfer) 특성에 의해 계산하였음을 유의한다.
스퍼터링 타깃 8 부피%의 산소 농도에서
이동도 (㎠/Vs)		 40 부피%의 산소 농도에서
이동도 (㎠/Vs)
실시예 1 MgIn1.99Re0.01O4 2.84 3.40
비교예 1 MgIn2O4 2.93 0.29
도 16은 활성층의 형성 중 산소 농도가 40 부피%인 실시예 1과 비교예 1의 전계 효과 트랜지스터에 대한 이동 특성(Vds=20 V)을 보여준다. 활성층이 Re로 도핑된 실시예 1에서, 턴 온 전압(turn-on voltage)(Von)은 0 V이었고, 이동도는 3.40 ㎠/Vs이었으며, 온 오프 비는 8 자리이었고, 상시 오프에서 우수한 특성을 나타냈다. 활성층에 도핑을 실시하지 않았던 비교예 1에서, 턴 온 전압(Von)은 1.0 V이었고, 이동도는 0.29 ㎠/Vs이었으며, 온 오프 비는 7 자리이었다. 턴 온 전압은 플러스 측으로 이동하였으며, 이동도는 실시예 1과 비교하여 감소하였다.도 16에서, "E"는 "10의 지수"를 나타내는 것에 유의한다. 도 18 및 19에서, "e"는 "10의 지수"를 나타낸다. 예를 들어, "1E-5" 및 "1e-5"는 "0.00001"을 표시한다.
더구나, 실시예 1과 비교예 1의 전계 효과 트랜지스터에 대한 전계 효과 이동도 및 활성층의 형성 중 산소 농도 사이의 관계를 도 17에 도시한다.
실시예 1에서, 이동도는 3.3±0.6 ㎠/Vs이었고, 8 부피% 내지 90 부피%의 산소 농도에 따라 실질적으로 일정하였으며, 이의 이동도는 산소 농도에 대한 의존성이 없었다.
한편, 비교예 1에서, 8%의 산소 농도에서 실시예 1과 유사한 이동도를 나타냈지만, 산소 농도가 증가함에 따라 이동도는 단조롭게 감소하였다. 이동도는 40 부피%의 산소 농도에서 1/10으로 감소하였다.
*이에 대한 이유는 다음과 같이 생각되었다. 실시예 1에서, Re를 도입함으로써 n형 도핑을 실시하였고, In 부위를 치환한 Re로부터 캐리어가 생성되었고, 따라서 캐리어 농도는 산소 농도가 증가할 때에도 실질적으로 일정하게 유지되었다. 도핑을 실시하지 않은 비교예 1에서, 산소 농도가 증가함에 따라 활성층에서 산소 공백이 감소하였고, 이로써 캐리어 농도가 감소하였다. 그 결과, 소스 및 드레인 전극과 접촉 저항이 증가하였고, 따라서 이동도의 감소가 관찰되었다.
다음에, 표 3에서는 실시예 2 내지 5의 전계 효과 트랜지스터에 대해 활성층의 형성 중 산소 농도 8 부피% 및 40 부피%에서 이동도의 평가 결과를 보여준다. 실시예 1과 유사하게, 8 부피%의 산소 농도와 40 부피%의 산소 농도 사이의 이동도에서 변화가 없었다고 밝혀졌다. 즉, 치환 양이온은 전자 캐리어를 생성하는 n형 도펀트로서 작용하였고, 산소의 양에 관계없이 일정한 특성을 나타냈다고 생각되었다.
스퍼터링 타깃 8 부피%의 산소 농도에서
이동도 (㎠/Vs)		 40 부피%의 산소 농도에서
이동도 (㎠/Vs)
실시예 2 Cu2W0.998Re0.002O4 2.69 2.58
실시예 3 Zn2Sn0.999Ru0.001O4 3.24 3.35
실시예 4 Al0.1In1.999Re0.001O3 3.56 3.87
실시예 5 Pb2Nb1.998Os0.002O7 1.45 1.38
즉, 활성층으로서 양이온의 치환 도핑을 통해 전자 캐리어가 생성되는 n형 산화물 반도체를 포함하는 전계 효과 트랜지스터는 광범위한 공정 범위에 걸쳐 고 이동도를 안정하게 나타냈고, 활성층으로서 산소량만을 조절함으로써 캐리어가 생성되는 산화물 반도체를 포함하는 전계 효과 트랜지스터와 비교하여, 상시 오프에 대해 우수한 특성을 성취하였다.다음에, 도 18 및 19에서는 실시예 6과 비교예 2의 샘플에 대한 전계 효과 트랜지스터의 24 이동 특성(Vds=20 V)을 보여준다.
활성층이 Re로 도핑된[도핑 농도: Re/(In+Re)=0.05 at%] 실시예 6에서, 이동도(μ)는 1.62±0.04 ㎠/Vs이었고, 임계 전압(Vth)은 3.20±0.14 V이었으며, 임계하 스윙(subthreshold swing)(Vss)은 0.4 V이었고, 낮은 변화와 우수한 특성을 나타냈다(도 18).
한편, 활성층에서 도핑을 실시하지 않았던 비교예 2에서, 이동도(μ)는 0.62±0.04 ㎠/Vs이었고, 임계 전압(Vth)은 11.2±0.38 V이었으며, 임계하 스윙(Vss)은 0.6 V이었다. 이동도는 낮아졌고, Vth는 향상 모드로 이동하였으며, 변화는 커졌고, Vss는 실시예 6에 비해 컸다(도 19).
다음에, 동일한 평가를 수행한, 실시예 7 내지 10의 전계 효과 트랜지스터에 대한 평가 결과를 표 4에 실시예 6 및 비교예 2와 함께 요약한다. 비교예 2에서, 임계 전압은 매우 높고, 캐리어는 불충분하며, 따라서 이동도 감소가 야기된다. 한편, 실시예 6 내지 10에서, 캐리어가 치환 도핑을 통해 충분히 생성된다고 확인된다. 특히, 치환 양이 많은 실시예 7에서 낮은 임계 전압이 관찰된다는 사실은 상기 내용을 반영한다고 생각된다. 실시예 6 내지 10에서, 이동도 값은 각각 반도체의 재료에 따라 상이하지만, 임계 전압의 변화는 모두 비교예 2와 비교하여 적으며, Re, Ru, 또는 Os에 의한 치환 도핑을 통해 안정하고, 균일하며, 양호한 TFT 특성이 얻어진다는 사실을 나타낸다.
이동도 (㎠/Vs) 임계 전압(V) 임계하 스윙(V)
실시예 6 1.62±0.04 3.20±0.14 0.4
실시예 7 1.21±0.03 2.38±0.11 0.3
실시예 8 1.84±0.03 3.54±0.15 0.4
실시예 9 2.07±0.03 3.11±0.13 0.3
실시예 10 1.43±0.04 3.04±0.16 0.3
비교예 2 0.62±0.04 11.2±0.38 0.6
상기에 설명한 바와 같이, 본 발명의 전계 효과 트랜지스터는 공정 마진을 증가시키고, TFT 특성을 높은 수준에서 안정화하는데 적합하다. 더구나, 본 발명의 표시 소자는 고속으로 구동될 수 있으며, 소자 중에 변화를 줄이면서 신뢰성을 향상시키는데 적합하다. 본 발명의 화상 표시 장치는 대형 스크린으로 고 품질의 화상을 표시하는데 적합하다. 더구나, 본 발명의 시스템은 화상 정보를 매우 정밀하게 표시할 수 있으며, 텔레비전 장치, 컴퓨터 시스템 등에 적절히 사용된다.본 발명의 실시형태는 예를 들어 다음과 같다:
<1> 전계 효과 트랜지스터로서,
게이트 전압을 인가하도록 구성되는 게이트 전극;
전류를 취출하도록 구성되는 소스 전극과 드레인 전극;
n형 산화물 반도체로 형성되고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하도록 배치되는 활성층; 및
게이트 전극과 활성층 사이에 배치되는 게이트 절연층
을 포함하며, 여기서 상기 n형 산화물 반도체는 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 전계 효과 트랜지스터.
<2> <1>에 있어서, 상기 도펀트가 7가 양이온 및 8가 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 전계 효과 트랜지스터.
<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 상기 n형 산화물 반도체는 Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 전계 효과 트랜지스터.
<4> n형 산화물 반도체 제조용 도포액으로서,
Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 도펀트로서 함유하는 상기 n형 산화물 반도체를 제조하는데 사용되고,
Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물 및 Os 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상; 및
용매
를 포함하는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<5> <4>에 있어서, <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 전계 효과 트랜지스터에서 n형 산화물 반도체를 제조하는데 사용되는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<6> <4> 또는 <5>에 있어서, 상기 용매는 디올 및 글리콜 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 것인, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<7> <4> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 반도체 원료 화합물을 더 포함하는 n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<8> <4> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서, Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물 및 Os 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상은 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물 및 금속 착물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<9> <7> 또는 <8>에 있어서, 상기 반도체 원료 화합물은 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 화합물 및 금속 착물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
<10> 표시 소자로서,
구동 신호에 상응하는 광 출력을 제어하도록 구성되는 광 제어 소자; 및
<1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 전계 효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 광 제어 소자를 구동하도록 구성되는 구동 회로
를 포함하는 표시 소자.
<11> <10>에 있어서, 상기 광 제어 소자는 전계 발광 소자, 전기 변색 소자, 액정 소자, 전기 영동 소자 및 전기 습윤 소자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 표시 소자.
<12> 화상 표시 장치로서,
화상 데이터에 상응하는 화상을 표시하고,
매트릭스 내에 배열되는 다수의 <10> 또는 <11>에 따른 표시 소자;
다수의 표시 소자 각각에서 전계 효과 트랜지스터에 게이트 전압 및 신호 전압을 개별적으로 인가하도록 구성되는 다수의 라인; 및
화상 데이터에 상응하는 상기 다수의 라인을 통해 전계 효과 트랜지스터 각각의 게이트 전압 및 신호 전압을 개별적으로 제어하도록 구성되는 표시 제어 장치
를 포함하는 화상 표시 장치.
<13> 시스템으로서,
<12>에 따른 화상 표시 장치; 및
표시하고자 하는 화상 정보를 기초로 화상 데이터를 생성하고, 생성된 화상 데이터를 상기 화상 표시 장치에 출력하도록 구성되는 화상 데이터 생성 장치
를 포함하는 시스템.

Claims (13)

  1. 전계 효과 트랜지스터로서,
    게이트 전압을 인가하도록 구성되는 게이트 전극;
    전류를 취출하도록 구성되는 소스 전극과 드레인 전극;
    n형 도펀트를 함유하는 n형 α-(AlxGa1-X)2O3(0≤x＜1)를 제외한 n형 산화물 반도체로 형성되고, 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉하도록 배치되는 활성층; 및
    게이트 전극과 활성층 사이에 배치되는 게이트 절연층
    을 포함하며, n형 산화물 반도체는 캐리어를 생성하는 도펀트로서 Re 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 전계 효과 트랜지스터.
  2. 전계 효과 트랜지스터로서,
    게이트 전압을 인가하도록 구성되는 게이트 전극;
    전류를 취출하도록 구성되는 소스 전극과 드레인 전극;
    n형 도펀트를 함유하는 n형 α-(AlxGa1-X)2O3(0≤x＜1)를 제외한 n형 산화물 반도체로 형성되고, 소스 전극 및 드레인 전극과 접촉하도록 배치되는 활성층; 및
    게이트 전극과 활성층 사이에 배치되는 게이트 절연층
    을 포함하며, n형 산화물 반도체는 캐리어를 생성하는 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 도펀트는 7가 양이온 및 8가 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 전계 효과 트랜지스터.
  3. 제1항에 있어서, n형 산화물 반도체는 Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 전계 효과 트랜지스터.
  4. n형 산화물 반도체 제조용 도포액으로서,
    n형 도펀트를 함유하는 n형 α-(AlxGa1-X)2O3(0≤x＜1)를 제외한 n형 산화물 반도체를 제조하는데 사용되고,
    상기 n형 산화물 반도체는 캐리어를 생성하는 도펀트로서 Re 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하고,
    상기 도포액은 Re 함유 화합물 및 Os 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상; 및
    용매
    를 포함하는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
  5. 제4항에 있어서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전계 효과 트랜지스터에서 n형 산화물 반도체를 제조하는데 사용되는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
  6. 제4항에 있어서, 용매는 디올 및 글리콜 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 것인, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
  7. 제4항에 있어서, Li, Cu, Ag, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Sc, Y, Ln(여기서 Ln은 란탄족 원소임), Ti, Zr, Hf, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Sb, Bi, Cr, Mo, W 및 Te로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 반도체 원료 화합물을 더 포함하는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
  8. 제7항에 있어서, 반도체 원료 화합물은 무기 염, 산화물, 수산화물, 유기산 염, 유기 금속 및 금속 착물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.
  9. 표시 소자(display element)로서,
    구동 신호에 상응하는 광 출력을 제어하도록 구성되는 광 제어 소자; 및
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 전계 효과 트랜지스터를 포함하고, 광 제어 소자를 구동하도록 구성되는 구동 회로
    를 포함하는 표시 소자.
  10. 제9항에 있어서, 광 제어 소자는 전계 발광 소자, 전기 변색 소자, 액정 소자, 전기 영동 소자 및 전기 습윤(electrowetting) 소자로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인 표시 소자.
  11. 화상 표시 장치로서,
    화상 데이터에 따라 화상을 표시하고,
    매트릭스 내에 배열되는 제10항에 따른 다수의 표시 소자;
    다수의 표시 소자 각각에서 전계 효과 트랜지스터에 게이트 전압 및 신호 전압을 개별적으로 인가하도록 구성되는 다수의 라인; 및
    화상 데이터에 따라 상기 다수의 라인을 통해 전계 효과 트랜지스터 각각의 게이트 전압 및 신호 전압을 개별적으로 제어하도록 구성되는 표시 제어 장치
    를 포함하는 화상 표시 장치.
  12. 시스템으로서,
    제11항에 따른 화상 표시 장치; 및
    표시하고자 하는 화상 정보를 기초로 화상 데이터를 생성하고, 생성된 화상 데이터를 상기 화상 표시 장치에 출력하도록 구성되는 화상 데이터 생성 장치
    를 포함하는 시스템.
  13. n형 산화물 반도체 제조용 도포액으로서,
    n형 도펀트를 함유하는 n형 α-(AlxGa1-X)2O3(0≤x＜1)를 제외한 n형 산화물 반도체를 제조하는데 사용되고,
    상기 n형 산화물 반도체는 캐리어를 생성하는 도펀트로서 Re, Ru 및 Os로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 도펀트는 7가 양이온 및 8가 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고;
    상기 도포액은 Re 함유 화합물, Ru 함유 화합물 및 Os 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상; 및
    용매
    를 포함하는, n형 산화물 반도체 제조용 도포액.












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