TW201607029A - 供製造ｎ型氧化物半導體的塗佈液、場效應電晶體、顯示元件、影像顯示裝置、及其系統 - Google Patents

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Abstract

一種場效應電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以抽取電流；一主動層，由一n型氧化物半導體構成，並且被提供以與該源極電極和該汲極電極接觸；以及一閘極絕緣層，被提供在該閘極電極與該主動層之間，其中，該n型氧化物半導體包括：選自由Re、Ru、以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者。

Description

供製造n型氧化物半導體的塗佈液、場效應電晶體、顯示元件、影像 顯示裝置、及其系統
本發明係關於一種供製造n型氧化物半導體的塗佈液；一種場效應電晶體；一種顯示元件；一種影像顯示裝置；以及一種系統。
場效應電晶體(Field-Effect Transistor，FET)是通過施加電場至通道而使電壓施加至閘極電極以提供電子流或電洞流用的閘門來控制源極電極與汲極電極之間通過的電流的電晶體。
FET由於其特性已經被用作為開關元件或放大元件。因為FET顯示小閘極電流並且具有平面輪廓，與雙極性電晶體相比較，其可以被容易地製造或集成。由於這些原因，FET是在目前電子裝置的許多積體電路中使用的不可或缺的元件。
FET被應用於例如主動陣列型顯示器中作為薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)。
近年來，液晶顯示器(Liquid Crystal Displays，LCDs)、有機電致發光顯示器(Organic Electroluminescent Devices，OELDs)、電子紙等實際上已經被製作為平板顯示器(Flat Panel Devices，FPDs)。
這些FPD被包含在主動層中使用非晶形矽或多晶矽的TFT的驅動電路來驅動。對FPD具有在尺寸、解析度、以及其驅動速度上增加的需求。除這些需求以外，於面板中TFT需要具有較高的載流子遷移率、隨著時間的推移較少的特性變化、以及較少的元件間的特性變化。
然而，使用非晶形矽(a-Si)或多晶矽(尤其是，低溫多晶 矽(Low Temperature Poysilicon，LTPS))作為主動層的TFT具有優點和缺點。因此，難以同時實現所有需求。
例如，a-Si TFT具有以下缺點：其遷移率不足以高速驅動LCD(大螢幕液晶顯示器)，且當連續地驅動時出現臨界電壓的大偏移。LTPS-TFT具有大遷移率，但是因為主動層係通過準分子雷射退火而結晶，所以具有臨界電壓變化大，且製造線的母玻璃尺寸不能被製大的問題。
因此，需要一種新型TFT技術，其具有a-Si TFT的優點和LTPS-TFT的優點。為了滿足這種需求，近年來已經積極地實施使用氧化物半導體的TFT的研發，其可以期望優於a-Si的載流子遷移率。
尤其是，InGaZnO4(a-IGZO)，其可以在室溫下形成為薄膜，並且在非晶態中呈現大於a-Si的遷移率已被揭露(參考，K.Nomura，及其他五人，“使用非晶形氧化物半導體的透明柔性薄膜電晶體的室溫製造”，自然，第432期，第25號，11月，2004年，第488-492頁)。因為該揭露內容，對具有高遷移率的非晶形氧化物半導體的大量研究已經被積極地進行。
然而，因為通過氧空位而產生載流子電子，所以上述氧化物半導體的氧氣濃度需要在成膜步驟期間被精確地控制。如果試圖實現高遷移率，氧化物半導體趨向於處於抑制狀態(depression state)，並且用於實現常閉狀態的製程視窗極窄。此外，薄膜中的氧氣濃度通過在形成氧化物半導體薄膜之後的圖案化或鈍化步驟而改變，因此，其特性趨向於劣化。
為了解決上述問題，一般係基於兩種觀點來研究對策。第一種觀點是，通過引進p型摻雜劑(例如，使用Zn2+取代In3+)來補償通過氧空位產生的載流子，從而保持載流子濃度低(參考日本專利申請特開(JP-A)第2002-76356號和第2006-165529號)。關於該方法，也試圖添加小量的抗衡陽離子，以穩定化p型摻雜劑(例如，使用Zn2+取代In3+，並且添加微量的Sn4+([Zn2+]>[Sn4+]))(參考國際公佈第WO2008-096768號)。另個是一種方法，其引進一定用量的對氧氣具有高親和力的金屬元素(例如，Al、Zr、以及Hf)，以防止產生載流子(參考，J.S.Park，以及其他五人，“具有優良穩定性的新型ZrInZnO薄膜電晶體”，高級材料，第21期，第3號，2009年，第329-333頁)。
然而，所有方法皆具有如不充分穩定性、以及低遷移率的問 題。
本發明係在解決現有技術中的各種問題，並且實現下述目的。也就是說，本發明的目的是提供一種場效應電晶體，包括：一主動層，由一氧化物半導體構成，並且具有穩定特性和優良的器件特性。
一種用於解決上述問題的裝置，如下。
本發明的一種場效應電晶體包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以抽取電流；一主動層，由一n型氧化物半導體構成，並且被提供以與該源極電極和該汲極電極接觸；以及一閘極絕緣層，被提供在該閘極電極與該主動層之間；其中，該n型氧化物半導體包括：選自由Re、Ru、以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者。
根據本發明，本發明可以解決上述現有技術中的問題，並且可以提供一種場效應電晶體，包括：一主動層，由一氧化物半導體構成，並且具有穩定特性和優良的器件特性。
10、20‧‧‧場效應電晶體
30‧‧‧電容器
21‧‧‧基板
22‧‧‧主動層
23‧‧‧源極電極
24‧‧‧汲極電極
25‧‧‧閘極絕緣層
26‧‧‧閘極電極
40‧‧‧場效應電晶體
100‧‧‧電視裝置
101‧‧‧主控制裝置
103‧‧‧調諧器
104‧‧‧AD轉換器(ADC)
105‧‧‧解調電路
106‧‧‧傳輸流(TS)解碼器
111‧‧‧聲音解碼器
112‧‧‧DA轉換器(DAC)
113‧‧‧聲音輸出電路
114‧‧‧揚聲器
121‧‧‧影像解碼器
122‧‧‧影像-OSD合成電路
123‧‧‧影像輸出電路
124‧‧‧影像顯示裝置
125‧‧‧OSD繪圖電路
131‧‧‧記憶體
132‧‧‧操作裝置
141‧‧‧驅動介面(驅動IF)
142‧‧‧硬碟裝置
143‧‧‧光碟裝置
151‧‧‧IR光電探測器
152‧‧‧通信控制單元
210‧‧‧天線
220‧‧‧遠程控制發射器
300‧‧‧顯示單元
302、302’‧‧‧顯示元件
310‧‧‧顯示器
312‧‧‧陰極
314‧‧‧陽極
320、320’‧‧‧驅動電路
340‧‧‧有機電致發光薄膜層
342‧‧‧電子傳輸層
344‧‧‧發光層
346‧‧‧電洞傳輸層
350‧‧‧有機電致發光(EL)元件
360‧‧‧層間絕緣薄膜(整平膜)
361‧‧‧電容器
370‧‧‧液晶元件
400‧‧‧顯示控制裝置
402‧‧‧影像資料處理電路
404‧‧‧掃描線驅動電路
406‧‧‧資料線驅動電路
第1圖為說明頂部接觸/底部閘極場效應電晶體之一實施例的示意性結構圖；第2圖為說明底部接觸/底部閘極場效應電晶體之一實施例的示意性結構圖；第3圖為說明頂部接觸/頂部閘極場效應電晶體之一實施例的示意性結構圖；第4圖為說明底部接觸/頂部閘極場效應電晶體之一實施例的示意性結 構圖；第5圖為說明作為本發明的系統的電視裝置之一實施例的示意性結構圖；第6圖為用於解釋第5圖的影像顯示裝置(部分1)的示意圖；第7圖為用於解釋第5圖的影像顯示裝置(部分2)的示意圖；第8圖為用於解釋第5圖的影像顯示裝置(部分3)的示意圖；第9圖為用於解釋本發明顯示元件之一實施例的示意圖；第10圖為說明有機電致發光元件與顯示元件中場效應電晶體之間的位置關係的一實施例的示意性結構圖；第11圖為說明有機電致發光元件與顯示元件中場效應電晶體之間的位置關係的另一實施例的示意性結構圖；第12圖為說明有機電致發光元件之一實施例的示意性結構圖；第13圖為用於解釋顯示控制裝置的示意圖；第14圖為用於解釋液晶顯示器的示意圖；第15圖為用於解釋第14圖之顯示元件的示意圖；第16圖為用於解釋實施例1與比較例1之場效應電晶體的特性的示意圖；第17圖為用於解釋在主動層的形成期間的氧氣濃度與場效應遷移率之間的關係作為實施例1和比較例1之場效應電晶體的特性的示意圖；第18圖為用於解釋實施例6之場效應電晶體的特性的示意圖；以及第19圖為用於解釋比較例2之場效應電晶體的特性的示意圖。
(場效應電晶體)
本發明的場效應電晶體至少包含：一閘極電極、一閘極絕緣層、一主動層、一源極電極、以及一汲極電極，並且可進一步包含其他構件。
<閘極電極>
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極電極，只要它是用於施加閘極電壓的電極。
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極電極的材料，其實施例包括：金屬(例如，Mo、Al、Au、Ag、以及Cu)及其合金、透明導電氧化物(例如，ITO以及ATO)、以及有機導電體(例如，聚3,4-乙烯二氧噻吩(Polyethylenedioxythiophene，PEDOT)、以及聚苯胺(Polyaniline，PANI)。
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極電極的形成方法，其實施例包括：(i)通過濺鍍方法或浸塗方法形成薄膜，隨後通過光微影法對該薄膜進行圖案化的方法；以及(ii)通過印刷步驟如噴墨印刷、納米壓印微影、以及凹版印刷直接地形成預定形狀的薄膜的方法。
閘極電極的平均厚度並無特別地限制，並且可根據所預期之目的適當地選擇閘極電極的平均厚度，但是，較佳為20nm至1μm，更佳為50nm至300nm。
<閘極絕緣層>
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極絕緣層，只要它是提供在閘極電極與主動層之間的絕緣層。
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極絕緣層的材料，其實施例包括：已經被廣泛地用於製造的材料如SiO2以及SiNx；高介電常數材料，如La2O3、ZrO2、以及HfO2；以及有機材料，如聚醯亞胺(Polyimide，PI)、以及氟樹脂。
在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極絕緣層的形成方法，其實施例包括：真空成膜法(例如，濺鍍法、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)、以及原子層沉積法(Atomic Layer Deposition，ALD))、以及印刷方法(例如，旋塗、模塗、以及噴墨印刷)。在無任何限制的情況下，可根據預期目的適當地選擇閘極絕緣層的平均厚度，但是其平均厚度較佳50nm至3μm，更佳為100nm至1μm。
<主動層>
主動層乃為與源極電極和汲極電極接觸的層。
在由本發明人進行的先前研究中，揭露了藉由n型摻雜而在高對稱性氧化物半導體中產生電子載流子(參考JP-A No.2011-192971)，但 是，其問題在於，氧化物半導體與摻雜劑之間的關係在上述研究中受到限制。然而，在本研究中，發明人已經進一步發現更多有用的摻雜劑，如下所述。在本發明中，通過使用特定摻雜劑，載流子的產生效率高於在JP-A No.2011-192971中描述的發明，因此，摻雜劑濃度可以為低。因此，散射載流子的成分低，其較小地影響遷移率。
根據本發明，主動層是n型氧化物半導體，其包括：選自由Re、Ru、以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者。
此外，根據本發明，摻雜劑較佳為七價陽離子、八價陽離子、或其兩者。也就是說，n型氧化物半導體較佳取代地摻雜有作為七價陽離子、八價陽離子、或其兩者的摻雜劑。
摻雜劑的價數大於構成n型氧化物半導體的金屬離子(假設排除摻雜劑)的價數。
注意，取代地摻雜也稱為n型摻雜。
作為在週期表中與Re同一族的Mn可以以七價狀態存在於化合物如作為強氧化劑的高錳酸鉀(KMnO4)巾，並且Mn的價數容易改變。因此，在較低氧化狀態(二價、三價、以及四價)中更加穩定。因此，即使Mn被添加至n型氧化物半導體，其作為摻雜劑的功能低。作為與Ru和Os同一族的Fe在二價或三價狀態中也是穩定的，並且不起摻雜劑的作用。
n型氧化物半導體較佳包括：選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組中之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
關於摻雜於氧化物半導體中的n型載流子，較佳地考慮離子半徑、配位數、以及軌道能量來選擇摻雜劑。可根據例如主相(host phase)的材料、摻雜劑的種類以及被取代的位置、成膜步驟、以及所需TFT特性適當地選擇摻雜濃度。例如，當通過塗覆步驟製造摻雜有Re的SrIn2O4薄膜時，可以製備調節至所需原子比例[例如，Re/(In+Re)=0.1at%]的油墨。在此情況下，因為取代In位置的Re(七價)形成施體，載流子的產生效率高於例如摻雜有Sn(四價)的SrIn2O4，並且可以以小摻雜量(實際上，摻雜 量可以為1/4)實現優良TFT特性。例如，當通過濺鍍方法製造摻雜有Re的Cu2WO4薄膜時，可以製備摻雜有約0.1%用量的Re的物件。因為取代W位置的Re形成施體，與在製備未摻雜的Cu2WO4中使用的濺鍍氣體相比，氧空位的形成可以藉由增加濺鍍氣體中的氧氣濃度而降低。此外，在此情況下，與源極電極和汲極電極的接觸電阻可藉由維持載流子濃度而控制為低，因此可以防止遷移率的降低。此外，在濺鍍步驟中，材料到達高激發態，因此在不需加熱基板的情況下可以產生載流子。在此實施例中，因為主相的取代位置是六價W，所以需要如本發明中描述的七價或八價陽離子(例如，Re、Ru、以及Os)，以產生載流子。因此，Sn(四價)和Nb(五價)不被用作為有效摻雜劑。這點明顯不同於取代前述三價In位置的情形。
在氧化物具有剛性結構的情況下，即使通過X射線繞射(XRD)無法觀察到繞射線且長距離順序不存在(通常稱為非晶態)，但保持氧配位多面體(例如，WO6和InO6八面體)及其鍵結形式(例如，InO6邊緣共用所形成的鏈)，因此可有效地進行取代式摻雜。在上述結構中，源自非晶態特有的帶尾態(tail state)的能態密度小，因此，次能隙(sub-gap)吸收小，並且光學降解特性優於具有高非晶形特性的材料的光降解特性。在另一方面，摻雜是明顯有效的，如果氧化物為晶態，在由4s、5s、或6s能帶的重金屬離子構成的導帶中晶界效應小。然而，在摻雜量過大且在晶界處觀察到摻雜劑的分離的情況下，較佳地降低摻雜劑濃度。此外，較佳地，在200℃至300℃下進行焊後退火，以改善源極-汲極電極與主動層之間的介面處的黏合性和電性連接。此外，可以在較高溫度下進行退火，以增強結晶度。
n型氧化物半導體中的摻雜劑的用量不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是從遷移率和導通特性的觀點來看，較佳為n型氧化物半導體中摻雜位置的原子的0.001at%至1at%，更佳為n型氧化物半導體中摻雜位置的原子的0.005at%至0.5at%，再更佳為n型氧化物半導體中摻雜位置的原子的0.0 1at%至0.2at%。
主動層的平均厚度不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是，較佳為5nm至1μm，更佳為10nm至0.5μm。
主動層的形成方法不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇。主動層較佳是藉由塗覆用於製造n型氧化物半導體的塗佈液來形成，將詳述如後。
<源極電極和汲極電極>
源極電極和汲極電極不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，只要它們是被配置以抽取電流的電極。
源極電極和汲極電極的材料不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，可以使用金屬如Mo、Al、以及Ag或合金；透明導電氧化物如ITO和ATO；以及有機導體如聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)。較佳的是使用具有相對低功函數的材料如Mo、TiN、以及ITO，因為載流子被有效地注入至n型氧化物半導體。
在無任何限制的情況下，源極電極和汲極電極的形成方法根據預期目的適當地選擇，其實施例包括與在解釋閘極電極中所列的方法相同的方法。
在無任何限制的情況下，源極電極和汲極電極的每一個的平均厚度根據預期目的適當地選擇，但是其平均厚度較佳為20nm至1μm，更佳為50nm至300nm。
在無任何限制的情況下，場效應電晶體的結構根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：頂部接觸/底部閘極(第1圖)、底部接觸/底部閘極(第2圖)、頂部接觸/頂部閘極(第3圖)、以及底部接觸/頂部閘極(第4圖)。
注意，在第1圖至第4圖中，圖式中之元件符號21是基板，元件符號22是主動層，元件符號23是源極電極，元件符號24是汲極電極，元件符號25是閘極絕緣層，以及元件符號26是閘極電極。
場效應電晶體適用於下述顯示元件，但是場效應電晶體的使用不侷限於顯示元件。例如，場效應電晶體可以用於IC卡、以及ID標籤。
<場效應電晶體的製造方法>
說明場效應電晶體的製造方法的一實施例。
首先，閘極電極形成在基板上。
在無任何限制的情況下，基板的形狀、結構、以及尺寸根據預期目的適當地選擇。
在無任何限制的情況下，基板的材料根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：玻璃基板、以及塑膠基板。
在無任何限制的情況下，玻璃基板根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：無鹼玻璃、以及矽玻璃。
在無任何限制的情況下，塑膠基板根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
注意，預處理，如氧電漿、UV臭氧、以及UV輻射洗滌(washing)，較佳是在基板上進行，以清洗其表面且改善與另一層的黏附性。
隨後，閘極絕緣層形成在閘極電極上。
然後，由n型氧化物半導體構成的主動層形成在一區域上，而該區域是通道區域且位於閘極絕緣層之上。
隨後，源極電極和汲極電極以源極電極和汲極電極分別排列在主動層的任一側的方式彼此分離地形成在閘極絕緣層上。
以上述方式，製造場效應電晶體。在該製造方法巾，例如，製造頂部接觸/底部閘極場效應電晶體，如第1圖所示。
根據本發明的場效應電晶體，藉由在作為主動層的n型氧化物半導體巾進行n型取代式摻雜，可有效地產生電子載流子，且可以在薄膜的形成期間將足夠量的氧氣引入薄膜。其不需要嚴密控制氧氣濃度，且使製程寬容度(process margin)更寬。此外，晶格的穩定性增強，因為氧空位降低，這可以實現在後處理中所得產品的特性穩定化。因此，可以降低元件之間的變化，並且可以實現具有大區域、高準確性、以及高品質的影像顯示器。
(供製造n型氧化物半導體的塗佈液)
本發明之供製造n型氧化物半導體的塗佈液包括：選自由含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物所組成的群組中之至少一者；以及一溶劑，較佳是包括半導體原料化合物，必要時，進一步包括其他組分。
製造n型氧化物半導體用的塗佈液用於製造包含選自由Re、Ru以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者的n型氧化物半導體。該摻雜劑較佳為選自由七價陽離子和八價陽離子組成的群組中至少其中之一。
用於製造n型氧化物半導體的塗佈液較佳地用於製造本發明的場效應電晶體中的n型氧化物半導體。
<含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物>
-含Re化合物-
含Re(錸)化合物不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是較佳為無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、金屬錯合物、或其任意結合。
-含Ru化合物-
含Ru(釕)化合物不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是較佳為無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、金屬錯合物、或其任意結合。
-含Os化合物-
含Os(鋨)化合物不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是較佳為無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、金屬錯合物、或其任意結合。
<溶劑>
溶劑不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但較佳為有機溶劑。作為有機溶劑，較佳的是乙二醇醚、二醇、以及極性非質子溶劑(例如，甲基醯胺、四氫呋喃、以及內酯)。
-乙二醇醚-
乙二醇醚可極大地溶解半導體原料化合物、含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物，並且在溶解之後具有高穩定性。因此，具有高均勻性和小量缺陷的n型氧化物半導體薄膜可以藉由在製造n型氧化物半導體用的塗佈液中使用乙二醇醚來獲得。
此外，藉由在製造n型氧化物半導體用的塗佈液中使用乙二醇醚可高精確地形成具有所需形狀的n型氧化物半導體薄膜。
乙二醇醚不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是，較佳的是伸烷基二醇單烷基醚。乙二醇醚中碳原子的用量較佳為3至8。
作為伸烷基二醇單烷基醚，更佳的是乙二醇單乙基醚、乙二醇單甲基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單異丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單異丁醚、丙二醇單甲基醚、以及丙二醇單丁基醚。這些伸烷基二醇單烷基醚具有約120℃至約180℃的沸點，這不是非常高的，並且是通過其高蒸發速率的優點迅速乾燥的。因此，用於製造n型氧化物半導體的塗佈液是幾乎不濕的，並且組成物的擴散可不發生。當這種較佳的化合物包含在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中時，可以降低烘乾溫度且可以在相對短時間內烘乾組分。在烘乾塗佈液之後，可以獲得包含小量的雜質如碳和有機物質的n型氧化物半導體薄膜。因此，載流子遷移率更高，因此，在表示源-汲極電極之間的電流(Ids)與場效應電晶體的閘極電壓(Vgs)之間的關係的圖表中表示在自關閉至開啟轉換時上升的梯度變得更大，其中n型氧化物半導體薄膜被用作為主動層。因此，開關特性變得優良，並且為了獲得所需開啟電流的驅動電壓降低。
這些溶劑可以單獨使用或者結合使用。
當伸烷基二醇單烷基醚與具有相對高沸點的溶劑如二醇混合時，具有高沸點的大量溶劑通過共沸性與具有低沸點的溶劑一起揮發，因此保持製造n型氧化物半導體薄膜用的塗佈液被迅速地乾燥的效果。因此，因為溶劑自塗佈液迅速地揮發，其中該塗佈液通過噴墨方法流出且被噴射並擴散在基板上，使用統一配方沉澱溶解的金屬化合物，烘乾之後的n型氧化物半導體薄膜的組分可以被製作得均勻。此外，在乾燥塗佈液的過程期間n型氧化物半導體薄膜的形狀只有少量的凹凸，並且是相對地光滑。
與此同時，當用於製造n型氧化物半導體的塗佈液僅包含具有高沸點的溶劑作為溶劑，或者具有高沸點的溶劑在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液的溶劑中的用量的比例太高時，乾燥之後的形狀控制可能很難，因為需要花費時間來乾燥噴射在基板上的塗佈液。此外，當用於製 造n型氧化物半導體的塗佈液需要藉由噴墨方法塗覆在相同部分的另一層的頂部以形成厚薄膜時，係在溶劑被完全地揮發之前，塗覆在附在基板表面的塗佈液的另一層的頂部。因此，難以控制在基板表面的方向和薄膜厚度的方向的形狀。
當具有小分子量和低沸點的溶劑被用於製造n型氧化物半導體的塗佈液時，溶劑通過噴墨噴嘴和噴嘴尖端中的高揮發性的優點而容易地揮發。因此，油墨濃度變化，從而使包含於其中的物質沉澱，這導致噴嘴堵塞。
在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中乙二醇醚的用量不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是，較佳為10%質量至80%質量。當其用量小於10%質量時，不能獲得通過併入乙二醇醚的上述效果(例如，可以獲得具有高同質性和少缺陷的n型氧化物半導體薄膜的效果；具有所需形狀的n型氧化物半導體薄膜可以形成有高精確度的效果；以及可以獲得具有低體積電阻率的n型氧化物半導體薄膜的效果)。當其用量大於80%時，可以通過一次塗覆形成的n型氧化物半導體薄膜的厚度可以是薄的。
-二醇-
乙二醇醚較佳地用於與二醇結合。當乙二醇醚用於與二醇結合時，可以通過二醇的作用來消除在通過噴墨方法塗覆薄膜期間通過乾燥噴墨噴嘴中的溶劑導致的堵塞。此外，通過乙二醇醚的影響，附接至基板的塗佈液被迅速地乾燥，並且防止塗佈液擴散至不需要的部分。例如，當製造場效應電晶體時，附接至通道區域的塗佈液被迅速地乾燥，然後防止塗佈液擴散至通道區域外部。
通常，乙二醇醚具有約1.3cp至約3.5cp的黏度，其是低黏度，因此，用於製造n型氧化物半導體的塗佈液的黏度可以通過混合具有高黏度的二醇與乙二醇醚而容易地調節。
此外，認為二醇可與各種金屬鹽配位，從而增強金屬鹽的化學穩定性。
二醇不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但較佳的是烷二醇和二伸烷基二醇(dialkyleneglycol)。二醇中的碳原子的用量 較佳為2至6。當其用量為7或更大時，二醇顯現低揮發性，容易殘餘在形成的n型氧化物半導體薄膜中，且n型氧化物半導體薄膜的密度在烘乾之後可能降低。當n型氧化物半導體薄膜的密度降低時，載流子遷移率可能降低，開態電流可能降低。
因為具有2至6個碳原子的二醇具有約180℃至約250℃的沸點，上述二醇在塗覆製造n型氧化物半導體用的塗佈液之後的烘乾期間揮發，因此可能不會殘餘在n型氧化物半導體薄膜中。此外，二醇的黏度為約10cp至約110cp。因此，當通過例如噴墨方法塗覆用於製造n型氧化物半導體的塗佈液時，防止用於製造n型氧化物半導體的塗佈液在噴射至基板期間擴散。
當通過旋塗或模塗塗覆用於製造n型氧化物半導體的塗佈液時，薄膜厚度可以通過調節用於製造n型氧化物半導體的塗佈液的黏度而容易地控制。
從烘乾溫度和烘乾之後n型氧化物半導體薄膜的密度的觀點來看，二醇較佳為二乙二醇、二丙二醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、或其任意結合。
這些溶劑可以單獨使用或其結合使用。
-極性非質子溶劑-
極性非質子溶劑極大地溶解半導體原料化合物、含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物，並且在溶解之後具有高穩定性。因此，可以通過在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中使用極性非質子溶劑來獲得具有高均勻性和小量缺陷的n型氧化物半導體薄膜。
此外，藉由在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中使用極性非質子溶劑，可高精確地形成具有所需形狀的n型氧化物半導體薄膜。
極性非質子溶劑不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇。例如，較佳的是異佛樂酮(isophorone)、碳酸丙烯、四氫呋喃、二氫呋喃-2(3H)-酮、二甲基甲醯胺、乙醯二甲胺、以及1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。
這些溶劑可以單獨使用或結合使用。
<半導體原料化合物>
半導體原料化合物包括：選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組中之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
半導體原料化合物較佳為無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、金屬錯合物、或其任意結合。
在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中，半導體原料化合物較佳溶解在具有含Re化合物、含Ru化合物、含Os化合物、或其任意結合的溶劑中。
在用於製造n型氧化物半導體的塗佈液中，n型氧化物半導體的原材料(例如，半導體原料化合物、含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物等)與有機溶劑(例如，二醇、乙二醇醚以及極性非質子溶劑等)的比例不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇，但是，n型氧化物半導體的原材料的總用量相對於1L的有機溶劑較佳為0.1mol至2mol。當上述含量小於0.1mol/L時，烘乾之後形成的n型氧化物半導體薄膜的薄膜的厚度可能太薄，以使其可能難以形成連續的薄膜。此外，為了獲得具有所需厚度的薄膜，所得薄膜可能需要重複地塗覆和乾燥。當含量大於2mol/L時，在通過噴墨方法塗覆薄膜期間，噴嘴堵塞可能頻繁地出現在噴墨噴嘴的尖端。
製造用於製造n型氧化物半導體的塗佈液的方法不是特別地限制，可以根據預期目的適當地選擇。
(顯示元件)
本發明的顯示元件至少包含：光控制元件；以及驅動電路，被配置以驅動該光控制元件，且根據需要可以進一步包含其他構件。
<光控制元件>
在無任何限制的情況下，光控制元件根據預期目的適當地選擇，只要是被配置以根據驅動信號控制光輸出的元件。該光控制元件的實施例包括：電致發光(EL)元件、電致變色(EC)元件、液晶元件、電泳元件、以及電潤濕元件。
<驅動電路>
在無任何限制的情況下，驅動電路根據預期目的適當地選擇，只要它包含本發明的場效應電晶體。
<其他構件>
在無任何限制的情況下，其他構件根據預期目的適當地選擇。
因為顯示元件包含本發明的場效應電晶體，可以實現高速驅動和長使用壽命，並且可以降低元件中的特性變化。此外，驅動電晶體可以在恒定閘極電極下操作，甚至當顯示元件中的變化隨時間出現時。
(影像顯示裝置)
本發明的影像顯示裝置至少包含：複數個顯示元件；複數條線；以及一顯示控制裝置，且根據需要可以進一步包含其他構件。
<複數個顯示元件>
在無任何限制的情況下，複數個顯示元件根據預期目的適當地選擇，只要是它們以陣列形式提供之本發明的複數個顯示元件。
<複數條線>
在無任何限制的情況下，複數條線根據預期目的適當地選擇，只要是它們可以分別地施加閘極電壓和信號電壓至顯示元件中的每一個場效應電晶體。
<顯示控制裝置>
在無任何限制的情況下，顯示控制裝置根據預期目的適當地選擇，只要是它可以根據影像資料通過該等線分別地控制每一個場效應電晶體的閘極電壓和信號電壓。
<其他構件>
在無任何限制的情況下，其他構件根據預期目的適當地選擇。
因為影像顯示裝置包含本發明的顯示元件，可以降低元件中的特性變化，且可以顯示高品質的大螢幕影像。
(系統)
本發明的系統至少包含：本發明的影像顯示裝置；以及影像資料產生裝置。
影像資料產生裝置被配置以根據待顯示的影像資訊產生影像資料，並且輸出影像資料至影像顯示裝置。
因為該系統配備有本發明的影像顯示裝置，可以高精確地顯示影像資訊。
下面參考圖式說明本發明的顯示元件、影像顯示裝置、以及系統。
首先，參考第5圖說明作為本發明的系統的電視裝置。注意，第5圖的組成是一實施例，作為本發明的系統的電視裝置不限制於第5圖所示的實施例。
在第5圖中，電視裝置100配備有：一主控制裝置101；一調諧器103；一類比-數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)104；一解調電路105；一傳輸流(Transport Stream，TS)解碼器106；一聲音解碼器111；一數位-類比轉變器(Digital-to-Analog Converter，DAC)112；一聲音輸出電路113；一揚聲器114；一影像解碼器121；一影像-螢幕畫面顯示(On Screen Display，OSD)合成電路122；一影像輸出電路123；一影像顯示裝置124；一OSD繪圖電路125；一記憶體131；一操作裝置132；一驅動介面(Drive Interface，drive IF)141；一硬碟裝置142；一光碟裝置143；一IR光電探測器151；以及一通信控制單元152。
影像解碼器121、影像-OSD合成電路122、影像輸出電路123、以及OSD繪圖電路125組成影像資料創建裝置。
主控制裝置101由中央處理器(Central Process Unit，CPU)、快閃唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、以及隨機存取記憶體(Read Access Memory，RAM)組成，並且被配置以控制整個電視裝置100。
在快閃ROM中，儲存了寫有可以使用CPU解碼之代碼的程式、以及在CPU中用於處理的各種資料。
此外，RAM是用於操作的記憶體。
調諧器103被配置以自通過天線210接收的廣播波來選擇已經預先設置的通道。
ADC 104被配置以將調諧器103的輸出信號(類比資訊)轉換為數位資訊。
解調電路105被配置以解調自ADC 104的數位資訊。
TS解碼器106被配置以TS解碼解調電路105的輸出信號，以分成聲音資訊和影像資訊。
聲音解碼器111被配置以解碼自TS解碼器106的聲音資訊。
DA轉換器(DAC)112被配置以將聲音解碼器111的輸出信號轉換為類比信號。
聲音輸出電路113被配置以輸出DA轉換器(DAC)112的輸出信號至揚聲器114。
影像解碼器121被配置以解碼自TS解碼器106的影像資訊。
影像-OSD合成電路122被配置以合成影像解碼器121的輸出信號和OSD繪圖電路125的輸出信號。
影像輸出電路123被配置以輸出影像-OSD合成電路122的輸出信號至影像顯示裝置124。
OSD繪圖電路125配備有：一字元發生器，以在影像顯示裝置124的螢幕上顯示字元或圖形，並且被配置以根據自操作裝置132和IR光電探測器151的指令產生包括顯示資訊的信號。
記憶體131被配置以臨時地儲存視聽(Audio-Visual，AV)資料。
操作裝置132配備有：一輸入媒介(圖未示)，如控制台，並且被配置以通知已經被使用者輸入的各種資訊至主控制裝置101。
驅動IF 141是互動式通信介面。作為一實施例，驅動IF是根據AT封包連結介面(AT Attachment Packet Interface，ATAPI)。
硬碟裝置142由硬碟、以及一驅動裝置組成，該驅動裝置被配置以驅動硬碟。驅動裝置記錄資料於硬碟上，並且複製在硬碟中記錄的資料。
光碟裝置143將資料記錄在光碟(例如，數位多功能光碟 (Digital Versatile Disc，DVD))上，並且複製在光碟上記錄的資料。
IR光電探測器151自遠端控制發射器220接收光信號，並且報告至主控制裝置101。
通信控制單元152控制與互聯網的通信。各種類型的資訊可以經由互聯網獲得。
第6圖為說明本發明的影像顯示裝置的一實施例的示意性結構圖。
在第6圖中，影像顯示裝置124包含：一顯示單元300；以及一顯示控制裝置400。
如第7圖所示，顯示單元300包含一顯示器310，其中複數個(在此情況下為用量“n”×用量“m”)顯示元件302以陣列形式排列。
此外，如第8圖所示，顯示器310包含：沿X軸方向以固定間距排列的“n”條掃描線(X0,X1,X2,X3,…,Xn-2,Xn-1)；沿Y軸方向以固定間距排列的“m”條資料線(Y0,Y1,Y2,Y3,…,Ym-1)；以及沿Y軸方向以固定間距排列的“m”條電流供應線(Y0i,Y1i,Y2i,Y3i,…,Ym-1i)。
如上所述，顯示元件被規定有掃描線和資料線。
下面參考第9圖說明本發明的顯示元件。
第9圖為說明本發明的顯示元件的一實施例的示意性結構圖。
如第9圖所示，作為一實施例，顯示元件包含：一有機電致發光(EL)元件350；以及一驅動電路320，被配置以發射自有機電致發光元件350的光線。驅動電路320是2Tr-1C的基本電路，其是電流驅動型，但是不侷限於上述電路。也就是說，顯示器310是所謂主動陣列系統的有機電致發光顯示器。
第10圖說明有機電致發光元件350與作為顯示元件302中之驅動電路的場效應電晶體20之間的位置關係。在該實施例中，有機電致發光元件350被提供為鄰近場效應電晶體20。注意，場效應電晶體10和電容器(圖未示)係形成在同一基板上。
雖然第10圖中未顯示，較佳地，鈍化膜被提供在主動層22 之上。至於鈍化膜的材料，SiO2、SiNx、Al2O3、或含氟聚合物是適合使用的。
如第11圖所示，例如，有機電致發光元件350可以被提供在場效應電晶體20上。在此情況下，閘極電極26需要透明度。因此，閘極電極26使用了透明導電氧化物，如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、In2O3、SnO2、ZnO、添加Ga的ZnO、添加Al的ZnO、以及添加Sb的SnO2。注意，元件符號360代表層間絕緣薄膜(整平膜)。至於層間絕緣薄膜，可以使用聚醯亞胺、或丙烯酸樹脂。
第12圖為說明有機電致發光元件的一實施例的示意性結構圖。
在第12圖中，有機電致發光元件350包含：一陰極312；一陽極314；以及一有機電致發光薄膜層340。
在無任何限制的情況下，陰極312的材料根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：鋁(Al)、鎂(Mg)-銀(Ag)合金、鋁(Al)-鋰(Li)合金、以及銦錫氧化物(ITO)。注意，鎂(Mg)-銀(Ag)合金形成具有其足夠厚度的高反射電極，其極薄的膜層(小於約20nm)形成半透明電極。在第12圖中，光線自陽極的一側取出，但是光線可以通過使陰極成為透明或半透明電極而自陰極的一側取出。
在無任何限制的情況下，陽極314的材料根據預期目的適當地選擇，其實施例包括：銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、以及銀(Ag)-釹(Nd)合金。注意，在使用銀合金的情況下，所得電極變為高反射電極，其適用於自陰極的一側取出光線。
有機電致發光薄膜層340包含：一電子傳輸層342；一發光層344；以及一電洞傳輸層346。電子傳輸層342連接至陰極312，電洞傳輸層346連接至陽極314。發光層344發射光線，因為預定電壓被施加至陽極314與陰極312之間。
這裡，電子傳輸層342和發光層344可以形成一層。此外，電子注入層可提供在電子傳輸層342與陰極312之間。此外，電洞注入層可提供在電洞傳輸層346與陽極314之間。
此外，至於光控制元件，說明所謂“底部發射”有機電致發 光元件，其中光線自基板的一側取出。然而，光控制元件可以為“頂部發射”有機電致發光元件，其中光線自基板的相對一面取出。
說明第9圖的驅動電路320。
驅動電路320包含：兩個場效應電晶體10、20；以及一電容器30。
場效應電晶體10係作為開關元件。場效應電晶體10的閘極電極G連接至預定掃描線，場效應電晶體10的源極電極S連接至預定資料線。此外，場效應電晶體10的汲極電極D連接至電容器30的一端子。
場效應電晶體20被配置以提供電流至有機電致發光元件350。場效應電晶體20的閘極電極G連接至場效應電晶體10的汲極電極D。場效應電晶體20的汲極電極D連接至有機電致發光元件350的陽極314，場效應電晶體20的源極電極S連接至預定電流供應線。
電容器30被配置以儲存場效應電晶體10的狀態，即資料。電容器30的另一端子連接至預定電流供應線。
因為場效應電晶體10轉換為“開啟”狀態，影像資料經由信號線Y2被儲存在電容器30巾。甚至在場效應電晶體10轉換為“關閉”狀態之後，場效應電晶體20保持在對應於影像資料的“開啟”狀態，以驅動有機電致發光元件350。
第13圖為說明本發明的影像顯示裝置的另一實施例的示意性結構圖。
在第13圖中，影像顯示裝置包含：一顯示元件302；線(掃描線、資料線、以及電流供應線)；以及一顯示控制裝置400。
顯示控制裝置400包含：一影像資料處理電路402；一掃描線驅動電路404；以及一資料線驅動電路406。
影像資料處理電路402根據影像輸出電路123的輸出信號判斷顯示器中複數個顯示元件302的亮度。
掃描線驅動電路404根據影像資料處理電路402的指令分別施加電壓至“n”條掃描線。
資料線驅動電路406根據影像資料處理電路402的指令分別施加電壓至“m”條資料線。
上述實施例解釋了光控制元件是有機電致發光元件的情形，但是，光控制元件不侷限於有機電致發光元件。例如，光控制元件可以為電致變色元件。在此情況下，顯示器是電致變色顯示器。
此外，光控制元件可以為液晶元件。在此情況下，顯示器是液晶顯示器，顯示元件302’不需要電流供應線，如第14圖所示。此外，如第15圖所示，驅動電路320’可以由場效應電晶體40構成，該場效應電晶體40與場效應電晶體10和20相同。在場效應電晶體40中，閘極電極G連接至預定掃描線，源極電極S連接至預定資料線。此外，汲極電極D連接至電容器361和液晶元件370的像素電極。
此外，光控制元件可以為電泳元件、無機EL元件、或電潤濕元件。
上面解釋了本發明的系統是電視裝置的情形，但是，該系統不受限制，只要該系統包含影像顯示裝置124作為用於顯示影像和資訊的裝置。例如，該系統可以為電腦系統，其中電腦(包括個人電腦)連接至影像顯示裝置124。
此外，在移動資訊裝置(例如，行動電話、可擕式音樂播放機、可擕式視頻播放機、電子書、個人數位助理(PDA))、或攝像裝置(例如，靜態相機、攝影機)中，影像顯示裝置124可以被用作為顯示單元。影像顯示裝置124在傳輸系統(例如，汽車、飛機、火車、以及輪船)中可以被用作為用於各種類型的資訊的顯示單元。此外，影像顯示裝置124在測量裝置、分析裝置、醫療設備、或廣告媒體中可以被用作為用於各種類型的資訊的顯示單元。
實施例
將參考下述實施例描述本發明。然而，應該注意地是，本發明不侷限於這些實施例。
(實施例1)
<閘極電極的形成>
無鹼玻璃基板使用中性洗滌劑、純淨水、以及異丙醇進行超音波洗滌。在乾燥基板之後，基板在90℃下進行UV臭氧處理10分鐘。具 有100nm的厚度的Mo薄膜通過DC磁控濺鍍方法形成在無鹼玻璃基板上，通過光微影法圖案化薄膜，從而形成閘極電極。
<閘極絕緣層的形成>
接著，具有200nm的厚度的SiO2薄膜通過RF磁控濺鍍方法形成在閘極電極和無鹼玻璃基板上，從而形成閘極絕緣層。
<主動層的形成>
接著，使用MgIn1.99Re0.01O4的燒結體靶材通過RF磁控濺鍍方法形成具有50nm厚度之摻雜有Re[摻雜濃度：Re/(In+Re)=0.5at%]的MgIn2O4的薄膜。作為濺鍍氣體，引進氬氣和氧氣。整體壓力被固定在1.1Pa，氧氣濃度作為參數在8vol%至90vol%的範圍中變化，從而在閘極絕緣層上形成主動層。藉由通過金屬遮罩形成薄膜來進行圖案化。
<源極電極和汲極電極的形成>
接著，Al通過金屬掩膜通過真空蒸發被沉積在閘極絕緣層和主動層上以具有100nm的厚度，從而形成源-汲極電極。其通道長度是50μm，其通道寬度是400μm。
最終，在空氣中在300℃下進行退火1小時，從而製造場效應電晶體。
(比較例1)
以與實施例1相同的方式製造場效應電晶體，但在形成主動層中使用的燒結體靶材被改變為MgIn2O4，如表2所述，從而形成主動層。
(實施例2至5)
以與實施例1相同的方式製造每一個場效應電晶體，但在形成主動層中使用的燒結體靶材被改變，如表3所述，從而形成主動層。
(實施例6)
<製備製造n型氧化物半導體用的塗佈液>
首先，稱重0.1mol(35.488g)的硝酸銦(In(NO3)3．3H2O)，並且將其溶解在100mL的乙二醇單甲基醚，從而獲得液體A。
接著，稱重0.02mol(7.503g)的硝酸鋁(Al(NO3)3．9H2O)， 並且將其溶解在100mL的乙二醇單甲基醚，從而獲得液體B。
然後，稱重0.005mol(1.211g)的氧化錸(Re2O7)，並且將其溶解在500mL的乙二醇單甲基醚，從而獲得液體C。
液體A(199.9mL)、液體B(50mL)、以及液體C(10mL)在室溫下被混合並且與乙二醇單甲基醚(160.1mL)和1,2-丙二醇(420mL)一起攪拌，從而製備製造n型氧化物半導體用的塗佈液。
<閘極電極的形成>
無鹼玻璃基板使用中性洗滌劑、純淨水、以及異丙醇進行超音波洗滌。在乾燥基板之後，基板在90℃下進行UV臭氧處理10分鐘。具有100nm厚度之Mo薄膜通過DC磁控濺鍍方法形成在無鹼玻璃基板上，通過光微影法圖案化薄膜，從而形成閘極電極。
<閘極絕緣層的形成>
接著，具有200nm的厚度的SiO2薄膜通過RF磁控濺鍍方法形成在閘極電極和無鹼玻璃基板上，從而形成閘極絕緣層。
<源極電極和汲極電極的形成>
接著，具有100nm厚度的ITO薄膜通過DC磁控濺鍍方法形成在閘極絕緣層上，並且通過光微影法圖案化，從而形成源極電極和汲極電極。
<主動層的形成>
接著，用於製造n型氧化物半導體的塗佈液通過噴墨方法被塗覆在基板的通道區域、源極電極、以及汲極電極上，並且在空氣中在300℃下烘乾1小時，從而製造場效應電晶體。
(比較例2)
<製備製造n型氧化物半導體用的塗佈液>
首先，稱重0.1mol(35.488g)的硝酸銦(In(NO3)3．3H2O)，並且將其溶解在100mL的乙二醇單甲基醚，從而獲得液體A。
接著，稱重0.02mol(7.503g)的硝酸鋁(Al(NO3)3．9H2O)，並且將其溶解在100mL的乙二醇單甲基醚，從而獲得液體C。
液體A(100mL)和液體C(50mL)在室溫下被混合並且與乙二醇單甲基醚(60mL)和1,2-丙二醇(210mL)一起攪拌，從而製備製造n型氧化物半導體用的塗佈液。
<閘極電極的形成>
無鹼玻璃基板使用中性洗滌劑、純淨水、以及異丙醇進行超音波洗滌。在乾燥基板之後，基板在90℃下進行UV臭氧處理10分鐘。具有100nm的厚度的Mo薄膜通過DC磁控濺鍍方法形成在無鹼玻璃基板上，通過光微影法圖案化薄膜，從而形成閘極電極。
<閘極絕緣層的形成>
接著，具有200nm的厚度的SiO2薄膜通過RF磁控濺鍍方法形成在閘極電極和無鹼玻璃基板上，從而形成閘極絕緣層。
<源極電極和汲極電極的形成>
接著，具有100nm的厚度的ITO薄膜通過DC磁控濺鍍方法形成在閘極絕緣層上，並且通過光微影法進行圖案化，從而形成源極電極和汲極電極。
<主動層的形成>
接著，用於製造n型氧化物半導體的塗佈液通過噴墨方法被塗覆在基板的通道區域、源極電極、以及汲極電極上，並且在空氣中在300℃下烘乾1小時，從而製造場效應電晶體。
(實施例7至10)
<製備製造n型氧化物半導體用的塗佈液>
以與實施例6相同的方式製備實施例7至10之各個製造n型氧化物半導體用的塗佈液，除製造n型氧化物半導體用的塗佈液的用量被改變為表1所示的每一個用量之外。
<製造場效應電晶體>
以與實施例6相同的方式製造場效應電晶體，除製造n型氧化物半導體用的塗佈液被改變為上述製備出的製造n型氧化物半導體用的塗佈液之外。
<評價結果>
表2顯示了當在主動層的成膜期間氧氣濃度的每一個是8vol%和40vol%時實施例1和比較例1的場效應電晶體的遷移率的評價結果。
注意，遷移率通過傳輸特性來計算。
第16圖顯示了在形成主動層期間具有40vol%(體積百分比)的氧氣濃度的實施例1和比較例1的場效應電晶體的傳輸特性(Vds=20V)。在主動層被摻雜有Re的實施例1中，開啟電壓(Von)是0V，遷移率是3.40cm2/Vs，開關比是8位元數，指示在常閉型下優良的特性。對主動層不進行摻雜的比較例1中，開啟電壓(Von)是1.0V，遷移率是0.29cm2/Vs，開關比是7位元數。與實施例1相比較，開啟電壓被移動到 正值側，遷移率降低。
注意，在第16圖中，“E”表示“10的指數”。在第18圖和第19圖中，“e”表示“10的指數”。例如，“1E-5”和“1e-5”表示“0.00001”。
此外，實施例1和比較例1之在形成主動層期間的氧氣濃度與場效應電晶體的場效應遷移率之間的關係顯示在第17圖中。
在實施例1中，遷移率為約3.3±0.6cm2/Vs，8vol%至90vol%的氧氣濃度基本上是恒定的，其遷移率對氧氣濃度不具有依賴性。
與此同時，在比較例1中，與實施例1類似的遷移率被顯示在8%的氧氣濃度，但是遷移率隨著氧氣濃度的增加而單調地降低。在40vol%的氧氣濃度處遷移率降低至1/10。
其原因被認為如下。在實施例1中，通過引進Re實施n型摻雜，自取代In位置的Re產生載流子，因此，載流子濃度保持為基本恒定，甚至當氧氣濃度增加時。在進行不摻雜的比較例1中，主動層中的氧空位隨著氧氣濃度的增加而降低，因而載流子濃度降低。因此，具有源極電極和汲極電極的接觸電阻增加，因此，觀察到遷移率的降低。
接著，表3顯示了在形成主動層期間在8vol%和40vol%的氧氣濃度處實施例2至5的場效應電晶體的遷移率的評價結果。與實施例1類似，發現在8vol%的氧氣濃度與40vol%的氧氣濃度之間遷移率沒有變化。也就是說，認為取代的陽離子作為n型摻雜劑以產生電子載流子，不論氧氣的用量為何，仍展現出固定的特性。
也就是說，與包含氧化物半導體作為主動層的場效應電晶體相比較，其中載流子僅通過控制氧氣用量而產生，包含n型氧化物半導體 作為主動層的場效應電晶體，其中電子載流子通過陽離子的取代式摻雜而產生，在寬程序範圍上穩定地顯示高遷移率，並且獲得常閉的優良特性。
接著，第18圖和第19圖顯示實施例6和比較例2的樣品的場效應電晶體的24個傳輸特性(Vds=20V)。
在實施例6中，其中主動層摻雜有Re[摻雜濃度：Re/(In+Re)=0.05at%]，遷移率(μ)為1.62±0.04cm2/Vs，臨界電壓(Vth)為3.20±0.14V，亞閾值擺幅(Vss)為0.4V，表示低變化和優良特性(第18圖)。
與此同時，在比較例2中，其中在主動層中進行不摻雜，遷移率(μ)為0.62±0.04cm2/Vs，臨界電壓(Vth)為11.2±0.38V，亞閾值擺幅(Vss)為0.6。遷移率降低，Vth被轉變為增強模式，與實施例6(第19圖)相比較，變化更大，Vss更大。
接著，實施例7至10的場效應電晶體的評價結果與實施例6和比較例2一起總結在表4中，其中進行相同評價。在比較例2中，臨界電壓非常高，載流子不充分，因此導致遷移率的降低。與此同時，在實施例6至10中，發現載流子通過取代式摻雜而充分地產生。尤其是，認為在取代的用量大的實施例7中觀察到低臨界電壓的事實反映了上述。在實施例6至10中，遷移率的每一個數值根據半導體的材料而不同，但是與比較例2相比較，臨界電壓的所有變化小，表示通過取代式摻雜有Re、Ru、或Os獲得穩定、同質、優良的TFT特性。
如上所述，本發明的場效應電晶體適用於增加工藝裕量，並 且在高電平處穩定TFT特性。此外，本發明的顯示元件可以以高速驅動，並且適於通過降低元件中的變化改善可靠性。本發明的影像顯示裝置適於使用大螢幕顯示高品質影像。此外，本發明的系統可以高精確地顯示影像資訊，並且適用於電視裝置、電腦系統等。
本發明的實施例例如如下：
<1>一種場效應電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以抽取電流；一主動層，由一n型氧化物半導體構成，並且被提供以與該源極電極和該汲極電極接觸；以及一閘極絕緣層，被提供在該閘極電極與該主動層之間；其中，該n型氧化物半導體包括：選自由Re、Ru、以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者。
<2>根據<1>中的場效應電晶體，其中，該摻雜劑為選自由七價陽離子和八價陽離子所組成的群組中之至少一者。
<3>根據<1>或<2>中的場效應電晶體，其中，該n型氧化物半導體包括：選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組中之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
<4>一種供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其用於製造包含選自由Re、Ru、以及Os作為摻雜劑所組成的群組中之至少一者的n型氧化物半導體，該塗佈液包括：選自由含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物所組成的群組中之至少一者；以及一溶劑。
<5>根據<4>中之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其用於製造根據<1>至<3>任意一項中的場效應電晶體中的n型氧化物半導體。
<6>根據<4>或<5>中之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，該溶劑包含選自由二醇和乙二醇醚所組成的群組中之至少一者。
<7>根據<4>至<6>任意一項中之供製造n型氧化物半導體 的塗佈液，進一步包括：一半導體原料化合物，包含選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組中之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
<8>根據<4>至<7>任意一項中之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，選自由含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物組成的群組中至少其中之一是選自由無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、以及金屬錯合物所組成的群組中之至少一者。
<9>根據<7>或<8>中之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，該半導體原料化合物是選自由無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、以及金屬錯合物所組成的群組中之至少一者。
<10>一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以控制與一驅動信號對應的光輸出；以及一驅動電路，其包含根據<1>至<3>任意一項中的場效應電晶體，並且被配置以驅動該光控制元件。
<11>根據<10>中的顯示元件，其中，該光控制元件包括選自由電致發光元件、電致變色元件、液晶元件、電泳元件、以及電潤濕元件所組成的群組中之至少一者。
<12>一種影像顯示裝置，其顯示與一影像資料對應的影像，該影像顯示裝置包括：複數個根據<10>或<11>中的顯示元件，以陣列形式排列；複數條線，被配置以分別施加閘極電壓和信號電壓至該等顯示元件的每一個中的場效應電晶體；以及一顯示控制裝置，被配置以通過與該影像資料對應的該等線分別控制場效應電晶體的每一個的閘極電壓和信號電壓。
<13>一種系統，包括：根據<12>中的影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以根據待顯示的影像資訊產生一影像資料，並且輸出所產生的該影像資料至該影像顯示裝置。

Claims (13)

  1. 一種場效應電晶體，包括：一閘極電極，被配置以施加閘極電壓；一源極電極和一汲極電極，被配置以抽取電流；一主動層，由一n型氧化物半導體構成，並且係提供以與該源極電極和該汲極電極接觸；以及一閘極絕緣層，係提供在該閘極電極與該主動層之間，其中，該n型氧化物半導體包括：選自由Re、Ru、以及Os作為一摻雜劑所組成的群組中之至少一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之場效應電晶體，其中，該摻雜劑為選自由七價陽離子和八價陽離子所組成的群組中之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之場效應電晶體，其巾，該n型氧化物半導體包括：選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組巾之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
  4. 一種供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其用於製造包含選自由Re、Ru、以及Os作為一摻雜劑所組成的群組中之至少一者的n型氧化物半導體，該塗佈液包括：選自由含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物所組成的群組中之至少一者；以及一溶劑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其用於製造如申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之場效應電晶體中的該n型氧化物半導體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，該溶劑包含選自由二醇和乙二醇醚所組成的群組中之至少一者。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，進一步包括：一半導體原料化合物，該半導體原料化合物包含選自由Li、Cu、Ag、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、Ln、Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn、Pb、V、Nb、Ta、Sb、Bi、Cr、Mo、W、以及Te所組成的群組中之至少一者，其中Ln是鑭系元素。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，選自由含Re化合物、含Ru化合物、以及含Os化合物組成的群組中之至少一者是選自由無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、以及金屬錯合物所組成的群組中之至少一者。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之供製造n型氧化物半導體的塗佈液，其中，該半導體原料化合物是選自由無機鹽、氧化物、氫氧化物、有機酸鹽、有機金屬化合物、以及金屬錯合物所組成的群組中之至少一者。
  10. 一種顯示元件，包括：一光控制元件，被配置以控制與一驅動信號對應的光輸出；以及一驅動電路，包括如申請專利範圍第1項至第3項中任意一項所述之場效應電晶體，並且被配置以驅動該光控制元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示元件，其中，該光控制元件包括選自由電致發光元件、電致變色元件、液晶元件、電泳元件、以及電潤濕元件所組成的群組中之至少一者。
  12. 一種影像顯示裝置，其顯示與一影像資料對應的影像，該影像顯示裝置包括： 複數個如申請專利範圍第10項所述之顯示元件，以陣列形式排列；複數條線，被配置以分別施加一閘極電壓和一信號電壓至每一該顯示元件中的該場效應電晶體；以及一顯示控制裝置，被配置以通過與該影像資料對應的該等線分別控制每一該場效應電晶體的該閘極電壓和該信號電壓。
  13. 一種系統，包括：如申請專利範圍第12項所述之影像顯示裝置；以及一影像資料產生裝置，被配置以根據待顯示的影像資訊產生一影像資料，並且輸出所產生的該影像資料至該影像顯示裝置。
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