JP6793222B2 - Electronics - Google Patents
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Description
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン
、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に
、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、記憶装置、情報処理装置、それ
らの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装
置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製
造方法に関する。
The present invention relates to a product, a method, or a manufacturing method. Alternatively, the present invention relates to a process, machine, manufacture, or composition (composition of matter). In particular, one aspect of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light emitting device, a storage device, an information processing device, a method for driving them, or a method for manufacturing them. In particular, one aspect of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light emitting device, a power storage device, a storage device, a method for driving them, or a method for manufacturing them.
発光素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置は、具体的に提案されている構成が
メーカーによって異なるが、通常、少なくとも発光素子と、画素へのビデオ信号の入力を
制御するトランジスタ(スイッチング用トランジスタ)と、該発光素子に供給する電流値
を制御するトランジスタ(駆動用トランジスタ)とが、各画素に設けられている。
The configuration of the active matrix type display device using a light emitting element differs depending on the manufacturer, but usually at least the light emitting element and the transistor (switching transistor) that controls the input of the video signal to the pixel. And a transistor (driving transistor) for controlling the current value supplied to the light emitting element are provided in each pixel.
そして、画素に設ける上記トランジスタをすべて同じ極性とすることで、トランジスタの
作製工程において、半導体膜に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部
省略することができる。下記の特許文献1には、nチャネル型トランジスタのみで画素が
構成されている発光素子型ディスプレイについて、記載されている。
By setting all the transistors provided in the pixels to have the same polarity, it is possible to partially omit steps such as adding an impurity element that imparts one conductivity to the semiconductor film in the transistor manufacturing process. The following Patent Document 1 describes a light emitting element type display in which pixels are composed of only n-channel transistors.
ところで、発光装置では、駆動用トランジスタのドレイン電流が発光素子に供給されるた
め、画素間において駆動用トランジスタの閾値電圧にばらつきが生じると、発光素子の輝
度にもそのばらつきが反映されてしまう。従って、閾値電圧のばらつきを見越して駆動用
トランジスタの電流値を補正することができる画素構成の提案は、発光装置の画質向上を
図る上で、重要な課題である。
By the way, in the light emitting device, since the drain current of the driving transistor is supplied to the light emitting element, if the threshold voltage of the driving transistor varies between pixels, the variation is reflected in the brightness of the light emitting element. Therefore, the proposal of a pixel configuration capable of correcting the current value of the drive transistor in anticipation of the variation in the threshold voltage is an important issue in improving the image quality of the light emitting device.
上述したような技術的背景のもと、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきによる画素
間の輝度のばらつきが抑えられる、発光装置の提供を課題の一つとする。
Based on the above-mentioned technical background, one of the problems is to provide a light emitting device capable of suppressing the variation in brightness between pixels due to the variation in the threshold voltage of the drive transistor.
なお、本発明の一態様は、新規な半導体装置などの提供を、課題の一つとする。なお、こ
れらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、
必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細
書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求
項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
One aspect of the present invention is to provide a new semiconductor device or the like as one of the problems. The description of these issues does not prevent the existence of other issues. One aspect of the present invention is
It is not always necessary to solve all of these issues. Issues other than these are naturally clarified from the description of the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract issues other than these from the description of the description, drawings, claims, etc. Is.
本発明の一態様にかかる発光装置は、半導体膜を介して互いに重畳する第1のゲート及び
第2のゲートを有するトランジスタと、上記トランジスタのソース及びドレインの一方と
、上記第1のゲートとの間の電位差を保持する第1の容量素子と、上記トランジスタのソ
ース及びドレインの一方と、上記第2のゲートとの間の電位差を保持する第2の容量素子
と、上記トランジスタの第2のゲートと、配線との間の導通状態を制御するスイッチと、
上記トランジスタのドレイン電流が供給される発光素子と、を備える。
A light emitting device according to an aspect of the present invention includes a transistor having a first gate and a second gate that overlap each other via a semiconductor film, one of the source and drain of the transistor, and the first gate. A first capacitive element that holds a potential difference between the two, a second capacitive element that holds a potential difference between one of the source and drain of the transistor and the second gate, and a second gate of the transistor. And the switch that controls the continuity between the wiring and
It includes a light emitting element to which the drain current of the transistor is supplied.
本発明の一態様により、トランジスタの閾値電圧のばらつきによる画素間の輝度のばらつ
きが抑えられる、発光装置を提供することができる。
According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a light emitting device capable of suppressing variations in brightness between pixels due to variations in the threshold voltage of a transistor.
なお、本発明の一態様により、新規な半導体装置などを提供することができる。なお、こ
れらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、
必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書
、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項
などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
In addition, according to one aspect of the present invention, a novel semiconductor device or the like can be provided. The description of these effects does not preclude the existence of other effects. One aspect of the present invention is
It is not always necessary to have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally clarified from the description of the description, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the effects other than these from the description of the description, drawings, claims, etc. Is.
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び
詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明
は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details of the present invention can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below.
なお、本明細書において発光装置とは、発光素子が各画素に形成されたパネルと、駆動回
路またはコントローラを含むIC等を当該パネルに実装した状態にあるモジュールとを、
その範疇に含む。さらに、本発明の一態様に係る発光装置は、当該発光装置を作製する過
程における、発光素子が完成する前の一形態に相当する素子基板をその範疇に含み、当該
素子基板は、トランジスタと、トランジスタを介して電圧が供給される画素電極とを、複
数の各画素に備える。
In the present specification, the light emitting device refers to a panel in which a light emitting element is formed in each pixel and a module in which an IC or the like including a drive circuit or a controller is mounted on the panel.
Included in that category. Further, the light emitting device according to one aspect of the present invention includes an element substrate corresponding to one form before the light emitting element is completed in the process of manufacturing the light emitting device, and the element substrate includes a transistor and a transistor. Each of the plurality of pixels is provided with a pixel electrode to which a voltage is supplied via a transistor.
また、トランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であるソース領
域、或いは上記半導体膜に電気的に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジ
スタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に電
気的に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
Further, the source of the transistor means a source region that is a part of a semiconductor film that functions as an active layer, or a source electrode that is electrically connected to the semiconductor film. Similarly, the drain of a transistor means a drain region that is a part of the semiconductor membrane, or a drain electrode that is electrically connected to the semiconductor membrane. Further, the gate means a gate electrode.
トランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの導電型及び各端子に与えられ
る電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジスタ
では、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレイ
ンと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレ
インと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、
ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明す
る場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わ
る。
The names of the source and drain of a transistor change depending on the conductive type of the transistor and the high and low potentials given to each terminal. Generally, in an n-channel transistor, a terminal to which a low potential is given is called a source, and a terminal to which a high potential is given is called a drain. Further, in a p-channel transistor, a terminal to which a low potential is given is called a drain, and a terminal to which a high potential is given is called a source. In this specification, for convenience,
The connection relationship between transistors may be described on the assumption that the source and drain are fixed, but in reality, the names of source and drain are interchanged according to the above potential relationship.
また、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載されている場合
は、XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合
と、XとYとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。
したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、
図または文章に示された接続関係以外のものも、図または文章に記載されているものとす
る。
Further, in the present specification and the like, when it is explicitly stated that X and Y are connected, the case where X and Y are electrically connected and the case where X and Y function. It is assumed that the case where X and Y are directly connected and the case where X and Y are directly connected are disclosed in the present specification and the like.
Therefore, it is not limited to the predetermined connection relationship, for example, the connection relationship shown in the figure or text.
Other than the connection relationships shown in the figure or text, it shall be described in the figure or text.
ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層
、など)であるとする。
Here, X and Y are assumed to be objects (for example, devices, elements, circuits, wirings, electrodes, terminals, conductive films, layers, etc.).
XとYとが直接的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に接続されていない場合であ
り、XとYとの電気的な接続を可能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量
素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、負荷など)を介さずに
、XとYとが、接続されている場合である。
As an example of the case where X and Y are directly connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitive element, an inductor, a resistance element, a diode, a display) that enables an electrical connection between X and Y is used. Elements (eg, switches, transistors, capacitive elements, inductors) that allow an electrical connection between X and Y when the element, light emitting element, load, etc. are not connected between X and Y. , A resistance element, a diode, a display element, a light emitting element, a load, etc.), and X and Y are connected to each other.
XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可能
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが
可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、スイ
ッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流すか
流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択し
て切り替える機能を有している。なお、XとYとが電気的に接続されている場合は、Xと
Yとが直接的に接続されている場合を含むものとする。
As an example of the case where X and Y are electrically connected, an element (for example, a switch, a transistor, a capacitance element, an inductor, a resistance element, a diode, a display) that enables an electrical connection between X and Y is used. One or more elements, light emitting elements, loads, etc.) can be connected between X and Y. The switch has a function of controlling on / off. That is, the switch is in a conductive state (on state) or a non-conducting state (off state), and has a function of controlling whether or not a current flows. Alternatively, the switch has a function of selecting and switching the path through which the current flows. It should be noted that the case where X and Y are electrically connected includes the case where X and Y are directly connected.
XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可能
とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号変
換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(電
源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など)
、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来る
回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生成
回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能であ
る。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信号
がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。なお、XとY
とが機能的に接続されている場合は、XとYとが直接的に接続されている場合と、XとY
とが電気的に接続されている場合とを含むものとする。
As an example of the case where X and Y are functionally connected, a circuit that enables functional connection between X and Y (for example, a logic circuit (inverter, NAND circuit, NOR circuit, etc.), signal conversion) Circuits (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (power supply circuit (boost circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes the signal potential level, etc.)
, Voltage source, current source, switching circuit, amplifier circuit (circuit that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifier, differential amplifier circuit, source follower circuit, buffer circuit, etc.), signal generation circuit, storage circuit, control circuit, etc. ) Can be connected to one or more between X and Y. As an example, even if another circuit is sandwiched between X and Y, if the signal output from X is transmitted to Y, it is assumed that X and Y are functionally connected. To do. In addition, X and Y
When and are functionally connected, when X and Y are directly connected, and when X and Y are connected.
It shall include the case where and is electrically connected.
なお、XとYとが電気的に接続されている、と明示的に記載されている場合は、XとYと
が電気的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで
接続されている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの
間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている
場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)と
が、本明細書等に開示されているものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示
的に記載されている場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合
と同様な内容が、本明細書等に開示されているものとする。
When it is explicitly stated that X and Y are electrically connected, it is different when X and Y are electrically connected (that is, between X and Y). When X and Y are functionally connected (that is, when they are connected by sandwiching another circuit between X and Y) and when they are functionally connected by sandwiching another circuit between X and Y. (That is, when X and Y are directly connected (that is, when another element or another circuit is not sandwiched between X and Y)). It shall be disclosed in documents, etc. That is, when it is explicitly stated that it is electrically connected, the same contents as when it is explicitly stated that it is simply connected are disclosed in the present specification and the like. It is assumed that it has been done.
〈画素の構成例〉
図1に、本発明の一態様に係る発光装置の、画素10の構成を一例として示す。図1に示
す画素10は、トランジスタ11と、スイッチ16と、容量素子13と、容量素子18と
、発光素子14とを有する。
<Pixel configuration example>
FIG. 1 shows the configuration of the pixel 10 of the light emitting device according to one aspect of the present invention as an example. The pixel 10 shown in FIG. 1 includes a transistor 11, a switch 16, a capacitance element 13, a capacitance element 18, and a light emitting element 14.
発光素子14は、LED(Light Emitting Diode)やOLED(O
rganic Light Emitting Diode)などの、電流または電圧に
よって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、OLEDは、EL層と、
陽極と、陰極とを少なくとも有している。EL層は陽極と陰極の間に設けられた単層また
は複数の層で構成されており、これらの層の中に、発光性の物質を含む発光層を少なくと
も含んでいる。EL層は、陰極と陽極間の電位差が、発光素子14の閾値電圧Vthe以
上になったときに供給される電流により、エレクトロルミネッセンスが得られる。エレク
トロルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項
励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。
The light emitting element 14 includes an LED (Light Emitting Diode) or an OLED (O).
The category includes elements whose brightness is controlled by a current or a voltage, such as an rganic Light Emitting Diode). For example, the OLED has an EL layer and
It has at least an anode and a cathode. The EL layer is composed of a single layer or a plurality of layers provided between the anode and the cathode, and at least a light emitting layer containing a luminescent substance is contained in these layers. In the EL layer, electroluminescence is obtained by the current supplied when the potential difference between the cathode and the anode becomes equal to or higher than the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14. Electroluminescence includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphory light) when returning from the triplet excited state to the ground state.
また、発光素子14が有する陽極及び陰極は、いずれか一方が画素電極として機能し、他
方が共通電極として機能する。図1では、発光素子14の陽極を画素電極として用い、発
光素子14の陰極を共通電極として用いた画素10の構成を例示している。
Further, one of the anode and the cathode of the light emitting element 14 functions as a pixel electrode, and the other functions as a common electrode. FIG. 1 illustrates the configuration of a pixel 10 in which the anode of the light emitting element 14 is used as a pixel electrode and the cathode of the light emitting element 14 is used as a common electrode.
トランジスタ11は、通常のゲート(第1のゲート)に加えて、半導体膜を間に介して上
記第1のゲートと重畳する第2のゲートを有する。図1では、第1のゲートをG1として
図示し、第2のゲートをG2として図示する。
In addition to the normal gate (first gate), the transistor 11 has a second gate that overlaps with the first gate with a semiconductor film in between. In FIG. 1, the first gate is shown as G1 and the second gate is shown as G2.
また、トランジスタ11の第1のゲートの電位は、配線SLから供給される画像信号に従
って制御される。スイッチ16は、トランジスタ11が有する第2のゲートへの、配線B
Lの電位の供給を制御する機能を有する。
Further, the potential of the first gate of the transistor 11 is controlled according to the image signal supplied from the wiring SL. The switch 16 has a wiring B to the second gate of the transistor 11.
It has a function of controlling the supply of the potential of L.
なお、スイッチ16は、トランジスタを単数または複数用いて、それぞれ構成することが
できる。或いは、スイッチ16は、単数または複数のトランジスタに加えて、容量素子を
用いていても良い。
The switch 16 can be configured by using one or a plurality of transistors. Alternatively, the switch 16 may use a capacitive element in addition to the single or a plurality of transistors.
容量素子13は、トランジスタ11の第2のゲートと、トランジスタ11のソース及びド
レインの一方との間の電位差を、保持する機能を有する。容量素子18は、トランジスタ
11の第1のゲートと、トランジスタ11のソース及びドレインの一方との間の電位差を
、保持する機能を有する。
The capacitive element 13 has a function of holding a potential difference between the second gate of the transistor 11 and one of the source and drain of the transistor 11. The capacitive element 18 has a function of holding a potential difference between the first gate of the transistor 11 and one of the source and drain of the transistor 11.
図1では、トランジスタ11がnチャネル型である場合を例示しているが、この場合、ト
ランジスタ11のソース及びドレインの一方は、発光素子14のアノードに電気的に接続
されている。そして、トランジスタ11のソース及びドレインの他方は、配線VLに電気
的に接続されており、発光素子14のカソードは、配線CLに電気的に接続されている。
また、配線VLの電位は、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheと、トラン
ジスタ11の閾値電圧Vthとを加算した電位よりも、高いものとする。よって、画像信
号に従ってトランジスタ11のドレイン電流の値が定まると、上記ドレイン電流が発光素
子14に供給されることで、発光素子14は発光の状態となる。
FIG. 1 illustrates a case where the transistor 11 is an n-channel type. In this case, one of the source and the drain of the transistor 11 is electrically connected to the anode of the light emitting element 14. The other of the source and drain of the transistor 11 is electrically connected to the wiring VL, and the cathode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
Further, the potential of the wiring VL is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 and the threshold voltage Vth of the transistor 11 to the potential of the wiring CL. Therefore, when the value of the drain current of the transistor 11 is determined according to the image signal, the drain current is supplied to the light emitting element 14, so that the light emitting element 14 is in a light emitting state.
トランジスタ11がpチャネル型である場合は、図35に示すように、トランジスタ11
のソース及びドレインの一方は、発光素子14のカソードに電気的に接続されている。そ
して、トランジスタ11のソース及びドレインの他方は配線VLに電気的に接続されてお
り、発光素子14のアノードは、配線CLに電気的に接続されている。また、配線CLの
電位は、配線VLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheと、トランジスタ11の閾値
電圧Vthとを加算した電位よりも、高いものとする。そして、トランジスタ11がnチ
ャネル型である場合と同様に、トランジスタ11がpチャネル型である場合も、画像信号
に従ってトランジスタ11のドレイン電流の値が定まると、上記ドレイン電流が発光素子
14に供給されることで、発光素子14は発光の状態となる。
When the transistor 11 is a p-channel type, as shown in FIG. 35, the transistor 11
One of the source and the drain of the light emitting element 14 is electrically connected to the cathode of the light emitting element 14. The other of the source and drain of the transistor 11 is electrically connected to the wiring VL, and the anode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL. Further, the potential of the wiring CL is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 and the threshold voltage Vth of the transistor 11 to the potential of the wiring VL. Then, as in the case where the transistor 11 is an n-channel type, even when the transistor 11 is a p-channel type, when the value of the drain current of the transistor 11 is determined according to the image signal, the drain current is supplied to the light emitting element 14. As a result, the light emitting element 14 is in a light emitting state.
そして、本発明の一態様では、画像信号に従ってトランジスタ11のドレイン電流の値を
定める前に、トランジスタ11のソース及びドレインの一方と、第2のゲートとの間の電
圧Vbgを制御することで、トランジスタ11の閾値電圧Vthを補正し、画素10間で
トランジスタ11の閾値電圧Vthにばらつきが生じるのを防ぐ。
Then, in one aspect of the present invention, the voltage Vbg between one of the source and drain of the transistor 11 and the second gate is controlled before determining the value of the drain current of the transistor 11 according to the image signal. The threshold voltage Vth of the transistor 11 is corrected to prevent the threshold voltage Vth of the transistor 11 from being varied among the pixels 10.
具体的には、スイッチ16を介してトランジスタ11の第2のゲートに配線BLの電位を
供給することで、トランジスタ11をノーマリオンとする。例えば、トランジスタ11が
nチャネル型である場合、電圧Vbgを高くすると閾値電圧Vthはマイナス方向にシフ
トし、トランジスタ11はノーマリオンとなる。また、トランジスタ11がpチャネル型
である場合、電圧Vbgを低くすると閾値電圧Vthはプラス方向にシフトし、トランジ
スタ11はノーマリオンとなる。
Specifically, the transistor 11 is normalized by supplying the potential of the wiring BL to the second gate of the transistor 11 via the switch 16. For example, when the transistor 11 is an n-channel type, when the voltage Vbg is increased, the threshold voltage Vth shifts in the negative direction, and the transistor 11 becomes normal. Further, when the transistor 11 is a p-channel type, when the voltage Vbg is lowered, the threshold voltage Vth shifts in the positive direction, and the transistor 11 becomes a normalion.
図9に、トランジスタ11がnチャネル型である場合の、電圧Vbgと閾値電圧Vthの
関係を示す。電圧Vbgが0のときのトランジスタ11の閾値電圧VthをVth0とす
る。そして、電圧Vbgを0からプラス方向にシフトさせてVbg1とすると、閾値電圧
VthはVth0からマイナス方向にシフトし、Vth1(Vth1<0)となる。
FIG. 9 shows the relationship between the voltage Vbg and the threshold voltage Vth when the transistor 11 is an n-channel type. Let Vth0 be the threshold voltage Vth of the transistor 11 when the voltage Vbg is 0. Then, when the voltage Vbg is shifted from 0 in the positive direction to Vbg1, the threshold voltage Vth shifts from Vth0 in the negative direction and becomes Vth1 (Vth1 <0).
そして、トランジスタ11がノーマリオンの状態で、トランジスタ11の第1のゲートと
ソース及びドレインの一方との電位差であるゲート電圧Vgsを一定の値に保ち、なおか
つ、トランジスタ11のドレイン電流がトランジスタ11の第2のゲート及び容量素子1
3に流れる構成とする。
Then, when the transistor 11 is in a normalized state, the gate voltage Vgs, which is the potential difference between the first gate of the transistor 11 and one of the source and drain, is maintained at a constant value, and the drain current of the transistor 11 is the transistor 11. Second gate and capacitive element 1
It is configured to flow to 3.
上記構成により、トランジスタ11の第2のゲート及び容量素子13に蓄積されている電
荷が移動し、トランジスタ11のソース及びドレインの一方の電位がシフトする。そして
、トランジスタ11のソース及びドレインの一方の電位がシフトするのに伴い、電圧Vb
gが変化するため、トランジスタ11の閾値電圧は、ノーマリオフとなる方向にシフトす
る。例えば、トランジスタ11がnチャネル型である場合、電圧Vbgがマイナス方向に
シフトするため、閾値電圧Vthはプラス方向にシフトする。また、トランジスタ11が
pチャネル型である場合、電圧Vbgがプラス方向にシフトするため、閾値電圧Vthは
マイナス方向にシフトする。
With the above configuration, the electric charge stored in the second gate of the transistor 11 and the capacitive element 13 moves, and the potentials of one of the source and the drain of the transistor 11 shift. Then, as the potential of one of the source and drain of the transistor 11 shifts, the voltage Vb
Since g changes, the threshold voltage of the transistor 11 shifts in the direction of normalization off. For example, when the transistor 11 is an n-channel type, the voltage Vbg shifts in the negative direction, so that the threshold voltage Vth shifts in the positive direction. Further, when the transistor 11 is a p-channel type, the voltage Vbg shifts in the positive direction, so that the threshold voltage Vth shifts in the negative direction.
そして、最終的に、トランジスタ11の閾値電圧Vthが、一定の値に保たれたゲート電
圧Vgsに限りなく近づくと、ドレイン電流が0に収束し、トランジスタ11はオフする
。このときの、トランジスタ11の閾値電圧VthをVth2とする。図9に示すように
、電圧VbgがVbg2となると、ゲート電圧Vgsが一定の値に保たれたトランジスタ
11のドレイン電流が0に収束する。これにより、閾値電圧VthがVth2に補正され
ることとなる。上記電位差ΔV0は、容量素子13に保持される。
Finally, when the threshold voltage Vth of the transistor 11 approaches the gate voltage Vgs maintained at a constant value as much as possible, the drain current converges to 0 and the transistor 11 is turned off. At this time, the threshold voltage Vth of the transistor 11 is set to Vth2. As shown in FIG. 9, when the voltage Vbg becomes Vbg2, the drain current of the transistor 11 whose gate voltage Vgs is kept at a constant value converges to 0. As a result, the threshold voltage Vth is corrected to Vth2. The potential difference ΔV0 is held by the capacitance element 13.
本発明の一態様では、上記構成により、画素10間において生じたトランジスタ11の閾
値電圧のばらつきが、トランジスタ11のドレイン電流の値に影響を及ぼすのを防ぐこと
ができる。その結果、画素間の輝度のばらつきを抑えることができる。
In one aspect of the present invention, the above configuration can prevent the variation in the threshold voltage of the transistor 11 that occurs between the pixels 10 from affecting the value of the drain current of the transistor 11. As a result, it is possible to suppress variations in brightness between pixels.
なお、図1では、トランジスタ11のソース及びドレインの一方と、第2のゲートとの間
の電圧Vbgを制御することで、トランジスタ11の閾値電圧Vthを補正することがで
きる画素10の構成について示したが、トランジスタ11のソース及びドレインの一方と
、第1のゲートとの間の電圧Vgsを制御することで、トランジスタ11の閾値電圧Vt
hを補正できるようにしても良い。
Note that FIG. 1 shows a configuration of a pixel 10 capable of correcting the threshold voltage Vth of the transistor 11 by controlling the voltage Vbg between one of the source and drain of the transistor 11 and the second gate. However, by controlling the voltage Vgs between one of the source and drain of the transistor 11 and the first gate, the threshold voltage Vt of the transistor 11 is controlled.
It may be possible to correct h.
図33に、電圧Vgsを制御することで、トランジスタ11の閾値電圧Vthを補正でき
る画素10の構成を、一例として示す。図33に示す画素10では、トランジスタ11の
第2のゲートの電位は、配線SLから供給される画像信号に従って制御される。スイッチ
16は、トランジスタ11が有する第1のゲートへの、配線BLの電位の供給を制御する
機能を有する。容量素子13は、トランジスタ11の第1のゲートと、トランジスタ11
のソース及びドレインの一方との間の電位差を、保持する機能を有する。容量素子18は
、トランジスタ11の第2のゲートと、トランジスタ11のソース及びドレインの一方と
の間の電位差を、保持する機能を有する。本発明の一態様では、上記構成により、画像信
号に従ってトランジスタ11のドレイン電流の値を定める前に、トランジスタ11のソー
ス及びドレインの一方と、第1のゲートとの間の電圧Vgsを制御することで、トランジ
スタ11の閾値電圧Vthを補正し、画素10間でトランジスタ11の閾値電圧Vthに
ばらつきが生じるのを防ぐことができる。
FIG. 33 shows, as an example, the configuration of the pixel 10 capable of correcting the threshold voltage Vth of the transistor 11 by controlling the voltage Vgs. In the pixel 10 shown in FIG. 33, the potential of the second gate of the transistor 11 is controlled according to the image signal supplied from the wiring SL. The switch 16 has a function of controlling the supply of the potential of the wiring BL to the first gate of the transistor 11. The capacitive element 13 includes the first gate of the transistor 11 and the transistor 11.
It has a function of holding a potential difference between one of the source and the drain of the above. The capacitive element 18 has a function of holding a potential difference between the second gate of the transistor 11 and one of the source and drain of the transistor 11. In one aspect of the present invention, according to the above configuration, the voltage Vgs between one of the source and drain of the transistor 11 and the first gate is controlled before the value of the drain current of the transistor 11 is determined according to the image signal. Therefore, the threshold voltage Vth of the transistor 11 can be corrected, and it is possible to prevent the threshold voltage Vth of the transistor 11 from being varied among the pixels 10.
〈画素の具体的な構成例1〉
図2(A)に、図1に示した画素10の、具体的な構成を一例として示す。
<Specific configuration example 1 of pixels>
FIG. 2A shows a specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example.
図2(A)に示す画素10は、トランジスタ11、スイッチ12、容量素子13、及び発
光素子14に加えて、スイッチ15乃至スイッチ17と、容量素子18とを有する。
The pixel 10 shown in FIG. 2A has a switch 15 to a switch 17 and a capacitance element 18 in addition to the transistor 11, the switch 12, the capacitance element 13, and the light emitting element 14.
具体的に、図2(A)に示す画素10では、配線SLは、スイッチ15を介してトランジ
スタ11の第1のゲートに電気的に接続されている。また、配線SLは、スイッチ15及
びスイッチ12を介して、発光素子14が有する画素電極に電気的に接続されている。ト
ランジスタ11は、ソース及びドレインの一方が、発光素子14の画素電極に電気的に接
続されており、ソース及びドレインの他方が、配線VLに電気的に接続されている。トラ
ンジスタ11の第2のゲートは、スイッチ16を介して配線BLに電気的に接続されてい
る。発光素子14が有する画素電極は、スイッチ17を介して配線ILに電気的に接続さ
れている。容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲート
に電気的に接続されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。
容量素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1のゲートに電気的に
接続されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。発光素子1
4の共通電極は、配線CLに電気的に接続されている。
Specifically, in the pixel 10 shown in FIG. 2A, the wiring SL is electrically connected to the first gate of the transistor 11 via the switch 15. Further, the wiring SL is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 15 and the switch 12. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. The second gate of the transistor 11 is electrically connected to the wiring BL via the switch 16. The pixel electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring IL via the switch 17. One of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14.
One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. Light emitting element 1
The common electrode of 4 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図2(B)に、図1に示した画素10の、別の具体的な構成を一例として示す。 Next, FIG. 2B shows another specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example.
図2(B)に示す画素10は、スイッチ19をさらに有する点において、図2(A)に示
す画素10と構成が異なる。
The pixel 10 shown in FIG. 2 (B) is different in configuration from the pixel 10 shown in FIG. 2 (A) in that it further has a switch 19.
具体的に、図2(B)に示す画素10では、配線SLは、スイッチ15を介してトランジ
スタ11の第1のゲートに電気的に接続されている。また、配線SLは、スイッチ15、
スイッチ12、及びスイッチ19を介して、発光素子14が有する画素電極に電気的に接
続されている。トランジスタ11は、ソース及びドレインの一方が、スイッチ19を介し
て発光素子14の画素電極に電気的に接続されており、ソース及びドレインの他方が、配
線VLに電気的に接続されている。トランジスタ11の第2のゲートは、スイッチ16を
介して配線BLに電気的に接続されている。発光素子14が有する画素電極は、スイッチ
17及びスイッチ19を介して配線ILに電気的に接続されている。容量素子13が有す
る一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電気的に接続されており、他
方がスイッチ19を介して発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。容量素子
18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1のゲートに電気的に接続され
ており、他方がスイッチ19を介して発光素子14の画素電極に電気的に接続されている
。発光素子14の共通電極は、配線CLに電気的に接続されている。
Specifically, in the pixel 10 shown in FIG. 2B, the wiring SL is electrically connected to the first gate of the transistor 11 via the switch 15. The wiring SL is the switch 15,
It is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 12 and the switch 19. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 19, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. The second gate of the transistor 11 is electrically connected to the wiring BL via the switch 16. The pixel electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring IL via the switch 17 and the switch 19. One of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 19. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 19. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図2(A)に示す画素10において、各スイッチにトランジスタを用いた場合の
、画素の構成例について説明する。図2(A)に示す画素10の、スイッチ12と、スイ
ッチ15乃至スイッチ17としてそれぞれトランジスタを用いた場合の、画素10の構成
例を図3(A)に示す。
Next, in the pixel 10 shown in FIG. 2A, a configuration example of the pixel when a transistor is used for each switch will be described. FIG. 3A shows a configuration example of the pixel 10 of the pixel 10 shown in FIG. 2A when a transistor is used as the switch 12 and the switches 15 to 17 respectively.
図3(A)に示す画素10は、トランジスタ11と、スイッチ12としての機能を有する
トランジスタ12tと、スイッチ15乃至スイッチ17としての機能をそれぞれ有するト
ランジスタ15t乃至トランジスタ17tと、容量素子13、容量素子18、及び発光素
子14とを有する。
The pixels 10 shown in FIG. 3A are a transistor 11, a transistor 12t having a function as a switch 12, a transistor 15t to a transistor 17t having a function as a switch 15 to a switch 17, respectively, a capacitive element 13, and a capacitive element. It has 18 and a light emitting element 14.
具体的に、トランジスタ15tは、ゲートが配線GLaに、ソース及びドレインの一方が
配線SLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第1のゲートに、それぞれ
電気的に接続されている。トランジスタ12tは、ゲートが配線GLbに、ソース及びド
レインの一方が発光素子14の画素電極に、ソース及びドレインの他方がトランジスタ1
1の第1のゲートに、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタ11は、ソース及
びドレインの一方が発光素子14の画素電極に、ソース及びドレインの他方が配線VLに
、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタ16tは、ゲートが配線GLbに、ソ
ース及びドレインの一方が配線BLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の
第2のゲートに、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタ17tは、ゲートが配
線GLdに、ソース及びドレインの一方が配線ILに、ソース及びドレインの他方が発光
素子14の画素電極に、それぞれ電気的に接続されている。
Specifically, in the transistor 15t, the gate is electrically connected to the wiring GLa, one of the source and drain is electrically connected to the wiring SL, and the other of the source and drain is electrically connected to the first gate of the transistor 11. In the transistor 12t, the gate is the wiring GLb, one of the source and the drain is the pixel electrode of the light emitting element 14, and the other of the source and the drain is the transistor 1.
Each of them is electrically connected to the first gate of 1. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. In the transistor 16t, the gate is electrically connected to the wiring GLb, one of the source and the drain is electrically connected to the wiring BL, and the other of the source and the drain is electrically connected to the second gate of the transistor 11. In the transistor 17t, the gate is electrically connected to the wiring GLd, one of the source and drain is electrically connected to the wiring IL, and the other of the source and drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14.
また、容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電
気的に接続されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。容量
素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1のゲートに電気的に接続
されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。発光素子14の
共通電極は、配線CLに電気的に接続されている。
Further, one of the pair of electrodes of the capacitance element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図2(B)に示す画素10において、各スイッチにトランジスタを用いた場合の
、画素の構成例について説明する。図2(B)に示す画素10の、スイッチ12と、スイ
ッチ15乃至スイッチ17と、スイッチ19として、それぞれトランジスタを用いた場合
の、画素10の構成例を図3(B)に示す。
Next, in the pixel 10 shown in FIG. 2B, a configuration example of the pixel when a transistor is used for each switch will be described. FIG. 3 (B) shows a configuration example of the pixel 10 when a transistor is used as the switch 12, the switch 15 to the switch 17, and the switch 19 of the pixel 10 shown in FIG. 2 (B).
図3(B)に示す画素10は、トランジスタ11と、スイッチ12としての機能を有する
トランジスタ12tと、スイッチ15乃至スイッチ17としての機能をそれぞれ有するト
ランジスタ15t乃至トランジスタ17tと、スイッチ19としての機能を有するトラン
ジスタ19tと、容量素子13、容量素子18、及び発光素子14とを有する。
The pixel 10 shown in FIG. 3B has a transistor 11, a transistor 12t having a function as a switch 12, a transistor 15t to a transistor 17t having a function as a switch 15 to a switch 17, and a function as a switch 19. It has a transistor 19t, a capacitance element 13, a capacitance element 18, and a light emitting element 14.
具体的に、トランジスタ15tは、ゲートが配線GLaに、ソース及びドレインの一方が
配線SLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第1のゲートに、それぞれ
電気的に接続されている。トランジスタ12tは、ゲートが配線GLbに、ソース及びド
レインの一方がトランジスタ19tのソース及びドレインの一方に、ソース及びドレイン
の他方がトランジスタ11の第1のゲートに、それぞれ電気的に接続されている。トラン
ジスタ11は、ソース及びドレインの一方がトランジスタ19tのソース及びドレインの
一方に、ソース及びドレインの他方が配線VLに、それぞれ電気的に接続されている。ト
ランジスタ16tは、ゲートが配線GLbに、ソース及びドレインの一方が配線BLに、
ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第2のゲートに、それぞれ電気的に接続
されている。トランジスタ17tは、ゲートが配線GLdに、ソース及びドレインの一方
が配線ILに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ19tのソース及びドレインの
一方に、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタ19tは、ゲートが配線GLc
に、ソース及びドレインの他方が発光素子14の画素電極に、それぞれ電気的に接続され
ている。
Specifically, in the transistor 15t, the gate is electrically connected to the wiring GLa, one of the source and drain is electrically connected to the wiring SL, and the other of the source and drain is electrically connected to the first gate of the transistor 11. In the transistor 12t, the gate is electrically connected to the wiring GLb, one of the source and drain is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t, and the other of the source and drain is electrically connected to the first gate of the transistor 11. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 19t, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. In the transistor 16t, the gate is connected to the wiring GLb, and one of the source and drain is connected to the wiring BL.
The other of the source and drain is electrically connected to the second gate of the transistor 11, respectively. In the transistor 17t, the gate is electrically connected to the wiring GLd, one of the source and drain is electrically connected to the wiring IL, and the other of the source and drain is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t. The gate of the transistor 19t is GLc.
In addition, the other of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14, respectively.
また、容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電
気的に接続されており、他方がトランジスタ19tのソース及びドレインの一方に電気的
に接続されている。容量素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1
のゲートに電気的に接続されており、他方がトランジスタ19tのソース及びドレインの
一方に電気的に接続されている。発光素子14の共通電極は、配線CLに電気的に接続さ
れている。
Further, one of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is the first transistor 11.
It is electrically connected to the gate of the transistor, and the other is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図2(B)に示す画素10の、スイッチ12と、スイッチ15乃至スイッチ17
としてそれぞれトランジスタを用いた場合の、画素10の別の構成例を図4(A)に示す
。
Next, the switch 12 and the switches 15 to 17 of the pixel 10 shown in FIG. 2B are shown.
FIG. 4A shows another configuration example of the pixel 10 when each transistor is used.
図4(A)に示す画素10は、トランジスタ16tのソース及びドレインの一方が、配線
BLではなく、配線VLに電気的に接続されている点において、図3(B)に示す画素1
0と構成が異なる。
The pixel 10 shown in FIG. 4A is the pixel 1 shown in FIG. 3B in that one of the source and drain of the transistor 16t is electrically connected to the wiring VL instead of the wiring BL.
The configuration is different from 0.
次いで、図2(B)に示す画素10の、スイッチ12と、スイッチ15乃至スイッチ17
と、スイッチ19として、それぞれトランジスタを用いた場合の、画素10の別の構成例
を図4(B)に示す。
Next, the switch 12 and the switches 15 to 17 of the pixel 10 shown in FIG. 2B are shown.
4 (B) shows another configuration example of the pixel 10 when a transistor is used as the switch 19.
図4(B)に示す画素10は、トランジスタ17tのゲートが、配線GLdではなく、配
線GLaに電気的に接続されている点において、図3(B)に示す画素10と構成が異な
る。
The pixel 10 shown in FIG. 4B differs from the pixel 10 shown in FIG. 3B in that the gate of the transistor 17t is electrically connected to the wiring GLa instead of the wiring GLd.
〈画素の具体的な動作例1〉
次いで、図3(B)に示す画素10を例に挙げて、本発明の一態様にかかる発光装置の画
素の動作について説明する。
<Specific operation example 1 of pixels>
Next, the operation of the pixels of the light emitting device according to one aspect of the present invention will be described by taking the pixel 10 shown in FIG. 3B as an example.
図5に、配線GLa乃至配線GLdに入力される電位のタイミングチャートと、配線SL
に入力される画像信号Vdataの、電位のタイミングチャートとを示す。なお、図5に
示すタイミングチャートは、図3(B)に示す画素10に含まれるトランジスタが全てn
チャネル型である場合を例示するものである。また、図6及び図7に、各期間における画
素10の動作を模式的に示す。ただし、図6及び図7では、画素10の動作を分かりやす
く示すために、トランジスタ11以外のトランジスタを、スイッチとして図示する。
FIG. 5 shows a timing chart of the potential input to the wiring GLa to the wiring GLd and the wiring SL.
The timing chart of the potential of the image signal Vdata input to is shown. In the timing chart shown in FIG. 5, all the transistors included in the pixel 10 shown in FIG. 3B are n.
The case of the channel type is illustrated. Further, FIGS. 6 and 7 schematically show the operation of the pixel 10 in each period. However, in FIGS. 6 and 7, a transistor other than the transistor 11 is shown as a switch in order to show the operation of the pixel 10 in an easy-to-understand manner.
まず、期間t1では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにハイレベ
ルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにハイレベ
ルの電位が与えられる。よって、図6(A)に示すように、トランジスタ12t、トラン
ジスタ16t、及びトランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ15t、及びトラン
ジスタ19tはオフとなる。
First, in the period t1, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a high-level potential, the wiring GLc is given a low-level potential, and the wiring GLd is given a high-level potential. Therefore, as shown in FIG. 6A, the transistor 12t, the transistor 16t, and the transistor 17t are turned on, and the transistor 15t and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線BLには電位V0が、配線ILには電位V1が
、発光素子14の共通電極に電気的に接続された配線CLには電位Vcatが、それぞれ
与えられている。よって、トランジスタ11の第1のゲート(ノードAと示す)には電位
V1が与えられ、トランジスタ11の第2のゲート(ノードBと示す)には電位V0が与
えられ、トランジスタ11のソース及びドレインの一方(ノードCと示す)には電位V1
が与えられる。
Further, the potential Vano is given to the wiring VL, the potential V0 is given to the wiring BL, the potential V1 is given to the wiring IL, and the potential Vcat is given to the wiring CL electrically connected to the common electrode of the light emitting element 14. ing. Therefore, the potential V1 is given to the first gate (denoted by node A) of the transistor 11, the potential V0 is given to the second gate (denoted by node B) of the transistor 11, and the source and drain of the transistor 11 are given. One (denoted as node C) has the potential V1
Is given.
電位Vanoは、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheと、トランジスタ11
の閾値電圧Vthとを加算した電位よりも、高くすることが望ましい。そして、電位V0
は、トランジスタ11の閾値電圧Vthをマイナス方向にシフトさせる程度に、ノードC
に対して十分高い電位であることが望ましい。具体的には、図9に示すように、電圧Vb
gが0であるときのトランジスタ11の閾値電圧VthがVth0であるとし、ノードB
とノードCの電位差に相当する電圧VbgをVbg1とする。これにより、期間t1では
、トランジスタ11の閾値電圧VthはVth1となる。上記構成により、トランジスタ
11はノーマリオンとなるため、ノードAとノードCの電位差、すなわち、トランジスタ
11のゲート電圧が0であっても、トランジスタ11をオンにすることができる。
The potential Vano is the potential Vcat, the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14, and the transistor 11.
It is desirable that the potential is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of. And the potential V0
Node C to the extent that the threshold voltage Vth of the transistor 11 is shifted in the negative direction.
It is desirable that the potential is sufficiently high. Specifically, as shown in FIG. 9, the voltage Vb
Assuming that the threshold voltage Vth of the transistor 11 when g is 0 is Vth0, node B
Let Vbg1 be the voltage Vbg corresponding to the potential difference between the node C and the node C. As a result, in the period t1, the threshold voltage Vth of the transistor 11 becomes Vth1. Since the transistor 11 is normalized by the above configuration, the transistor 11 can be turned on even if the potential difference between the node A and the node C, that is, the gate voltage of the transistor 11 is 0.
なお、トランジスタ11がpチャネル型である場合、電位V0は、トランジスタ11の閾
値電圧Vthをプラス方向にシフトさせる程度に、ノードCに対して十分低い電位である
ことが望ましい。上記構成により、トランジスタ11はノーマリオンとなるため、ノード
AとノードCの電位差、すなわち、トランジスタ11のゲート電圧が0であっても、トラ
ンジスタ11をオンにすることができる。
When the transistor 11 is a p-channel type, it is desirable that the potential V0 is sufficiently low with respect to the node C so as to shift the threshold voltage Vth of the transistor 11 in the positive direction. Since the transistor 11 is normalized by the above configuration, the transistor 11 can be turned on even if the potential difference between the node A and the node C, that is, the gate voltage of the transistor 11 is 0.
次いで、期間t2では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにハイレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにローレ
ベルの電位が与えられる。よって、図6(B)に示すように、トランジスタ12t及びト
ランジスタ16tがオンとなり、トランジスタ15t、トランジスタ17t、及びトラン
ジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t2, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a high-level potential, the wiring GLc is given a low-level potential, and the wiring GLd is given a low-level potential. Therefore, as shown in FIG. 6B, the transistor 12t and the transistor 16t are turned on, and the transistor 15t, the transistor 17t, and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線BLには電位V0が、それぞれ与えられている
。よって、ノードBに電位V0が与えられた状態が維持されており、期間t2の開始時に
はトランジスタ11の閾値電圧VthはVth1とマイナス方向にシフトしたままなので
、トランジスタ11はオンである。そして、期間t2では、配線VLと配線ILの間の電
流の経路は、スイッチ17により遮断されるので、トランジスタ11のドレイン電流によ
りノードA及びノードCの電位は上昇を始める。ノードCの電位が上昇すると、ノードB
とノードCの電位差に相当する電圧Vbgが低くなり、トランジスタ11の閾値電圧Vt
hはプラス方向にシフトしていく。そして、最終的に、トランジスタ11の閾値電圧Vt
hが0に限りなく近づくと、トランジスタ11はオフする。トランジスタ11の閾値電圧
Vthが0であるときの、ノードBとノードCの電位差はV0−V2とする。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential V0 is given to the wiring BL. Therefore, the state in which the potential V0 is given to the node B is maintained, and the threshold voltage Vth of the transistor 11 remains shifted to Vth1 in the negative direction at the start of the period t2, so that the transistor 11 is on. Then, in the period t2, the current path between the wiring VL and the wiring IL is cut off by the switch 17, so that the potentials of the nodes A and C start to rise due to the drain current of the transistor 11. When the potential of node C rises, node B
And the voltage Vbg corresponding to the potential difference of the node C becomes low, and the threshold voltage Vt of the transistor 11
h shifts in the positive direction. Finally, the threshold voltage Vt of the transistor 11
When h approaches 0 as much as possible, the transistor 11 is turned off. When the threshold voltage Vth of the transistor 11 is 0, the potential difference between the node B and the node C is V0-V2.
すなわち、トランジスタ11は、ノードBとノードCの電位差がV0−V2であるときに
、ゲート電圧0に対してドレイン電流が0に収束するように、その閾値電圧Vthが0に
補正されることとなる。ノードBとノードCの電位差V0−V2は、容量素子13に印加
される。
That is, the threshold voltage Vth of the transistor 11 is corrected to 0 so that the drain current converges to 0 with respect to the gate voltage 0 when the potential difference between the node B and the node C is V0-V2. Become. The potential difference V0-V2 between the node B and the node C is applied to the capacitive element 13.
次いで、期間t3では、配線GLaにハイレベルの電位が与えられ、配線GLbにローレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにハイレ
ベルの電位が与えられる。よって、図7(A)に示すように、トランジスタ15t及びト
ランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ12t、トランジスタ16t、及びトラン
ジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t3, the wiring GLa is given a high level potential, the wiring GLb is given a low level potential, the wiring GLc is given a low level potential, and the wiring GLd is given a high level potential. Therefore, as shown in FIG. 7A, the transistor 15t and the transistor 17t are turned on, and the transistor 12t, the transistor 16t, and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線SLには、画像情報が含まれる電位Vdata
が、配線ILには電位V1がそれぞれ与えられている。そして、ノードBはフローティン
グの状態にあるので、ノードCが電位V2から電位V1に変化することで、容量素子13
によりノードBは電位V0から電位V0+V1−V2に変化する。そして、容量素子13
には電位差V0−V2が保持されているため、トランジスタ11の閾値電圧Vthは0に
維持されている。また、ノードAに電位Vdataが与えられ、トランジスタ11のゲー
ト電圧はVdata−V1となる。
Further, the wiring VL contains the potential Vano, and the wiring SL contains the potential Vdata containing image information.
However, the electric potential V1 is given to each of the wiring ILs. Since the node B is in a floating state, the capacitance element 13 is changed by changing the node C from the potential V2 to the potential V1.
As a result, the node B changes from the potential V0 to the potential V0 + V1-V2. Then, the capacitance element 13
Since the potential difference V0-V2 is held in the transistor 11, the threshold voltage Vth of the transistor 11 is maintained at 0. Further, the potential Vdata is given to the node A, and the gate voltage of the transistor 11 becomes Vdata-V1.
次いで、期間t4では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにローレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにハイレベルの電位が与えられ、配線GLdにローレ
ベルの電位が与えられる。よって、図7(B)に示すように、トランジスタ19tがオン
となり、トランジスタ12t、トランジスタ15t、トランジスタ16t、及びトランジ
スタ17tはオフとなる。
Then, in the period t4, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a low-level potential, the wiring GLc is given a high-level potential, and the wiring GLd is given a low-level potential. Therefore, as shown in FIG. 7B, the transistor 19t is turned on, and the transistor 12t, the transistor 15t, the transistor 16t, and the transistor 17t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、発光素子14の共通電極に電気的に接続された配線
CLには電位Vcatが、それぞれ与えられている。期間t4では、トランジスタ19t
がオンになることで、ノードCの電位が変動し、電位V3になると、ノードAは電位Vd
ata+V3−V1、ノードBは電位V0−V2+V3となる。ノードA、ノードB、及
びノードCの電位が変化しても、容量素子13には電位差V0−V2が保持されており、
容量素子18には電位差Vdata−V1が保持されている。そして、配線VLと配線C
Lの間には、トランジスタ11のゲート電圧に対応する値のドレイン電流が流れる。発光
素子14の輝度は、上記ドレイン電流の値に従って定まる。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential Vcat is given to the wiring CL electrically connected to the common electrode of the light emitting element 14. In the period t4, the transistor 19t
When is turned on, the potential of node C fluctuates, and when the potential becomes V3, node A has potential Vd.
Ata + V3-V1 and node B have potentials V0-V2 + V3. Even if the potentials of the nodes A, B, and C change, the capacitance element 13 retains the potential difference V0-V2.
The capacitance element 18 holds a potential difference Vdata-V1. And wiring VL and wiring C
A drain current having a value corresponding to the gate voltage of the transistor 11 flows between L. The brightness of the light emitting element 14 is determined according to the value of the drain current.
なお、図3(B)に示した画素10を有する発光装置では、トランジスタ11のソース及
びドレインの他方と、トランジスタ11の第2のゲートとが電気的に分離しているので、
それぞれの電位を個別に制御することができる。そのため、トランジスタ11がノーマリ
オンである場合に、すなわちトランジスタ11の元の閾値電圧Vth0がマイナスの値を
有している場合に、期間t2においてトランジスタ11のソース及びドレインの一方の電
位が第2のゲートの電位V0よりも高くなるまで、容量素子13に電荷を蓄積することが
できる。よって、本発明の一態様に係る発光装置では、トランジスタ11がノーマリオン
であっても、期間t2において、ゲート電圧0に対してドレイン電流が0に収束するよう
に、その閾値電圧Vthを0に補正することができる。
In the light emitting device having the pixel 10 shown in FIG. 3B, the other of the source and drain of the transistor 11 and the second gate of the transistor 11 are electrically separated from each other.
Each potential can be controlled individually. Therefore, when the transistor 11 is normalized, that is, when the original threshold voltage Vth0 of the transistor 11 has a negative value, the potential of one of the source and the drain of the transistor 11 is second in the period t2. Charges can be stored in the capacitive element 13 until it is higher than the gate potential V0. Therefore, in the light emitting device according to one aspect of the present invention, even if the transistor 11 is a normalion, its threshold voltage Vth is set to 0 so that the drain current converges to 0 with respect to the gate voltage 0 in the period t2. It can be corrected.
したがって、トランジスタ11のソース及びドレインの他方と、トランジスタ11の第2
のゲートとが電気的に分離している、図3(A)、図3(B)、図4(B)に示す画素1
0を有する発光装置では、例えばトランジスタ11の半導体膜に酸化物半導体を用いた場
合などに、トランジスタ11がノーマリオンとなっても、表示ムラを低減でき、高い画質
の表示を行うことができる。
Therefore, the other of the source and drain of the transistor 11 and the second of the transistor 11
Pixel 1 shown in FIGS. 3 (A), 3 (B), and 4 (B), which is electrically separated from the gate of
In the light emitting device having 0, for example, when an oxide semiconductor is used for the semiconductor film of the transistor 11, even if the transistor 11 becomes a normalion, display unevenness can be reduced and high image quality can be displayed.
なお、回路構成の例として、図2(A)、図2(B)などを示したが、本発明の一態様は
、これに限定されない。例えば、スイッチは、様々な箇所に配置することができる。例え
ば、図6(A)の場合には、図36(A)のような構成となっており、図6(B)の場合
には、図36(B)のような構成となっており、図7(A)の場合には、図37(A)の
ような構成となっており、図7(B)の場合には、図37(B)のような構成となってい
ればよい。それぞれの場合において、このような構成となるように、スイッチを適切な場
所に配置すればよい。
Although FIGS. 2 (A) and 2 (B) are shown as examples of the circuit configuration, one aspect of the present invention is not limited thereto. For example, the switch can be placed in various places. For example, in the case of FIG. 6 (A), the configuration is as shown in FIG. 36 (A), and in the case of FIG. 6 (B), the configuration is as shown in FIG. 36 (B). In the case of FIG. 7 (A), the configuration may be as shown in FIG. 37 (A), and in the case of FIG. 7 (B), the configuration may be as shown in FIG. In each case, the switch may be placed in an appropriate place so as to have such a configuration.
以上が、画素10内における閾値電圧の補正(以下、内部補正と呼ぶ)を含んだ、画素1
0の動作例に相当する。次いで、内部補正に加えて、閾値電圧のばらつきに起因する画素
10間の輝度のばらつきを、画像信号の補正(以下、外部補正と呼ぶ)により抑える場合
の、画素10の動作について説明する。
The above is the pixel 1 including the correction of the threshold voltage in the pixel 10 (hereinafter, referred to as an internal correction).
Corresponds to the operation example of 0. Next, in addition to the internal correction, the operation of the pixel 10 when the variation in the brightness between the pixels 10 due to the variation in the threshold voltage is suppressed by the correction of the image signal (hereinafter referred to as the external correction) will be described.
図3(B)に示す画素10を例に挙げて、内部補正に加えて外部補正を行う場合の、配線
GLa乃至配線GLdに入力される電位のタイミングチャートと、配線SLに入力される
画像信号Vdataの、電位のタイミングチャートとを図8に示す。なお、図8に示すタ
イミングチャートは、図3(B)に示す画素10に含まれるトランジスタが全てnチャネ
ル型である場合を例示するものである。
Taking the pixel 10 shown in FIG. 3B as an example, the timing chart of the potential input to the wiring GLa to the wiring GLd and the image signal input to the wiring SL when the external correction is performed in addition to the internal correction. A timing chart of the potential of Vdata is shown in FIG. The timing chart shown in FIG. 8 illustrates a case where all the transistors included in the pixel 10 shown in FIG. 3 (B) are of the n-channel type.
まず、期間t1乃至期間t4までは、図5に示すタイミングチャートと同様に、上述した
説明に従って画素10は動作する。
First, from the period t1 to the period t4, the pixel 10 operates according to the above description in the same manner as the timing chart shown in FIG.
次いで、期間t5では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにローレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにハイレ
ベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ12
t、トランジスタ15t、トランジスタ16t、及びトランジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t5, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a low-level potential, the wiring GLc is given a low-level potential, and the wiring GLd is given a high-level potential. Therefore, the transistor 17t is turned on, and the transistor 12
t, the transistor 15t, the transistor 16t, and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線ILには電位V1がそれぞれ与えられている。
さらに、配線ILは、モニター回路に電気的に接続される。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential V1 is given to the wiring IL.
Further, the wiring IL is electrically connected to the monitor circuit.
上記動作により、トランジスタ11のドレイン電流は、トランジスタ17t及び配線IL
を介して、モニター回路に供給される。モニター回路は、配線ILに流れたドレイン電流
を用いて、当該ドレイン電流の値を情報として含む信号を生成する。そして、本発明の一
態様にかかる発光装置では、上記信号を用いて、画素10に供給される画像信号の電位V
dataの値を、補正することができる。
By the above operation, the drain current of the transistor 11 is reduced to the transistor 17t and the wiring IL.
It is supplied to the monitor circuit via. The monitor circuit uses the drain current flowing through the wiring IL to generate a signal including the value of the drain current as information. Then, in the light emitting device according to one aspect of the present invention, the potential V of the image signal supplied to the pixel 10 is used by using the above signal.
The value of data can be corrected.
なお、期間t5において行われる外部補正の動作は、期間t4の後、常に行う必要はない
。例えば、発光装置において、期間t1乃至期間t4の動作を複数回繰り返した後に、期
間t5の動作を行うようにしても良い。また、一行の画素10において期間t5の動作を
行った後、最小の階調値0に対応する画像信号を、当該動作を行った一行の画素10に書
き込むことで、発光素子14を非発光の状態にした後、次の行の画素10において、期間
t5の動作を行うようにしても良い。
The operation of the external correction performed in the period t5 does not always have to be performed after the period t4. For example, in the light emitting device, the operation of the period t1 to the period t4 may be repeated a plurality of times, and then the operation of the period t5 may be performed. Further, after performing the operation for the period t5 on the pixel 10 in one line, the image signal corresponding to the minimum gradation value 0 is written to the pixel 10 in the line on which the operation is performed, so that the light emitting element 14 is not emitted. After the state is set, the operation for the period t5 may be performed in the pixel 10 in the next row.
なお、内部補正を行わずに外部補正を行う場合でも、画素10間に存在するトランジスタ
11の閾値電圧のばらつきのみならず、移動度など、閾値電圧以外のトランジスタ11の
電気的特性のばらつきをも補正することができる。ただし、外部補正に加えて内部補正も
行う場合、閾値電圧のマイナスシフト或いはプラスシフトの補正は、内部補正によって行
われる。よって、外部補正では、移動度などの、トランジスタ11における閾値電圧以外
の電気的特性のばらつきを補正すればよい。したがって、外部補正に加えて内部補正も行
う場合、外部補正だけを行う場合にくらべて、補正後における画像信号の電位の振幅を、
小さく抑えることができる。よって、画像信号の電位の振幅が大きすぎるために、階調値
間における画像信号の電位差が大きくなり、画像内の輝度の変化をなめらかなグラデーシ
ョンで表現することが難しくなる、という事態が生じるのを防ぐことができ、画質が低下
するのを防ぐことができる。
Even when the external correction is performed without performing the internal correction, not only the variation of the threshold voltage of the transistor 11 existing between the pixels 10 but also the variation of the electrical characteristics of the transistor 11 other than the threshold voltage such as mobility. It can be corrected. However, when the internal correction is performed in addition to the external correction, the negative shift or positive shift correction of the threshold voltage is performed by the internal correction. Therefore, in the external correction, variations in electrical characteristics other than the threshold voltage in the transistor 11 such as mobility may be corrected. Therefore, when the internal correction is performed in addition to the external correction, the amplitude of the potential of the image signal after the correction is increased as compared with the case where only the external correction is performed.
It can be kept small. Therefore, since the amplitude of the potential of the image signal is too large, the potential difference of the image signal between the gradation values becomes large, and it becomes difficult to express the change in brightness in the image with a smooth gradation. It is possible to prevent the image quality from being deteriorated.
なお、図3(A)に示す画素10の場合も、図5または図8に示す配線GLa、配線GL
b、配線GLd、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従って、同様に
動作させることができる。ただし、図3(A)に示す画素10の場合、期間t2において
、トランジスタ11のドレイン電流が発光素子14に流れないように、電位V0を、発光
素子14の閾値電圧Vthe、及びトランジスタ15tの閾値電圧Vthを、電位Vca
tに加算した電位よりも低くすることが望ましい。
In the case of the pixel 10 shown in FIG. 3 (A), the wiring GLa and the wiring GL shown in FIG. 5 or 8 are also used.
It can be operated in the same manner according to the timing chart of the potential given to b, the wiring GLd, and the wiring SL. However, in the case of the pixel 10 shown in FIG. 3A, the potential V0 is set to the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 and the threshold of the transistor 15t so that the drain current of the transistor 11 does not flow to the light emitting element 14 during the period t2. Voltage Vth, potential Vca
It is desirable that the potential is lower than the potential added to t.
また、図4(A)に示す画素10の場合も、図5または図8に示す配線GLa、配線GL
b、配線GLc、配線GLd、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従
って、同様に動作させることができる。
Further, also in the case of the pixel 10 shown in FIG. 4 (A), the wiring GLa and the wiring GL shown in FIG. 5 or 8
b, the wiring GLc, the wiring GLd, and the potential timing chart given to the wiring SL can be operated in the same manner.
また、図4(B)に示す画素10の場合も、図5または図8に示す配線GLa、配線GL
b、配線GLc、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従って、同様に
動作させることができる。
Further, also in the case of the pixel 10 shown in FIG. 4 (B), the wiring GLa and the wiring GL shown in FIG. 5 or 8
It can be operated in the same manner according to the timing chart of the potential given to b, the wiring GLc, and the wiring SL.
なお、例えば、外部補正を行わないような場合には、配線ILは、配線CLと接続しても
よい。または、配線ILと配線CLとを1本にまとめることによって、配線ILを省略し
てもよい。これにより、配線数を減らすことができる。一例として、図2(A)において
、配線ILを省略した場合の例を、図38(A)に示す。同様に、図2(B)に適用した
場合の例を、図38(B)に示す。他の図面において、同様に適用することが出来る。
In addition, for example, when the external correction is not performed, the wiring IL may be connected to the wiring CL. Alternatively, the wiring IL may be omitted by combining the wiring IL and the wiring CL into one. As a result, the number of wires can be reduced. As an example, FIG. 38 (A) shows an example in which the wiring IL is omitted in FIG. 2 (A). Similarly, an example when applied to FIG. 2 (B) is shown in FIG. 38 (B). It can be applied in the same manner in other drawings.
〈画素部と選択回路の構成例〉
次いで、図10に、本発明の一態様に係る発光装置の、画素部の構成を一例として示す。
図10では、画素部40が、マトリクス状に配列された複数の画素10を有している。ま
た、画素部40は、配線GL、配線SL、配線VL、配線BL、配線IL、及び配線CL
(図示しない)を少なくとも有する。複数の各画素10は、配線GLの少なくとも一つと
、配線SLの少なくとも一つと、配線VLの少なくとも一つと、配線BLの少なくとも一
つと、配線ILの少なくとも一つと、配線CLとに、それぞれ電気的に接続されている。
<Configuration example of pixel section and selection circuit>
Next, FIG. 10 shows, as an example, the configuration of the pixel portion of the light emitting device according to one aspect of the present invention.
In FIG. 10, the pixel unit 40 has a plurality of pixels 10 arranged in a matrix. Further, the pixel unit 40 includes wiring GL, wiring SL, wiring VL, wiring BL, wiring IL, and wiring CL.
Have at least (not shown). Each of the plurality of pixels 10 is electrically connected to at least one of the wiring GL, at least one of the wiring SL, at least one of the wiring VL, at least one of the wiring BL, at least one of the wiring IL, and the wiring CL, respectively. It is connected to the.
なお、上記配線の種類及びその数は、画素10の構成、数及び配置によって決めることが
できる。具体的に、図10に示す画素部40の場合、x列×y行の画素10がマトリクス
状に電気的に接続されている。そして、配線GL1乃至配線GLyで示す複数の配線GL
と、配線SL1乃至配線SLxで示す複数の配線SLと、配線VL1乃至配線VLxで示
す複数の配線VLと、配線BL1乃至配線BLxで示す複数の配線BLと、配線IL1乃
至配線ILxで示す複数の配線ILと、一の配線CLとが、画素部40内に配置されてい
る場合を例示している。
The type and number of the wirings can be determined by the configuration, number and arrangement of the pixels 10. Specifically, in the case of the pixel unit 40 shown in FIG. 10, the pixels 10 in the x-column × y-row are electrically connected in a matrix. Then, a plurality of wiring GLs represented by wiring GL1 to wiring GLy
, A plurality of wiring SLs indicated by wiring SL1 to SLx, a plurality of wiring VLs indicated by wiring VL1 to VLx, a plurality of wiring BLs indicated by wiring BL1 to BLx, and a plurality of wirings IL1 to ILx. The case where the wiring IL and one wiring CL are arranged in the pixel portion 40 is illustrated.
そして、図10に示す各配線GLは、配線GLa、配線GLb、配線GLc、または配線
GLdの全て、またはいずれか複数をそれぞれ含むものとする。
Then, each wiring GL shown in FIG. 10 includes all or a plurality of wiring GLa, wiring GLb, wiring GLc, or wiring GLd.
なお、図10に示すように、画素10がマトリクス状に接続されている場合、ある行にお
いて、例えば、図6(A)、図6(B)、図7(B)などの動作が行われている場合、別
の行において、例えば、図7(A)の動作を行うことが出来る。したがって、図6(A)
や図6(B)などの動作を、十分に長い期間にわたって、実行することができる。そのた
め、精度よく補正することが出来る。
As shown in FIG. 10, when the pixels 10 are connected in a matrix, operations such as FIGS. 6 (A), 6 (B), and 7 (B) are performed in a certain line. If so, the operation of FIG. 7A can be performed, for example, in another line. Therefore, FIG. 6 (A)
And the operations shown in FIG. 6B can be performed for a sufficiently long period of time. Therefore, it can be corrected with high accuracy.
なお、図6(A)、図6(B)などの動作と、図7(A)などの動作とを、別の行で同時
に行わない場合には、例えば、配線BLは、配線SLと接続してもよい。または、例えば
、配線BLと配線SLとを1本にまとめることによって、配線BLを省略してもよい。こ
れにより、配線数を減らすことができる。一例として、図2(A)において、配線BLを
省略した場合の例を、図39(A)に示す。同様に、図2(B)に適用した場合の例を、
図39(B)に示す。他の図面において、同様に適用することが出来る。
If the operations shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B) and the operations shown in FIG. 7 (A) are not performed at the same time on different lines, for example, the wiring BL is connected to the wiring SL. You may. Alternatively, for example, the wiring BL may be omitted by combining the wiring BL and the wiring SL into one. As a result, the number of wires can be reduced. As an example, FIG. 39 (A) shows an example in which the wiring BL is omitted in FIG. 2 (A). Similarly, an example when applied to FIG. 2 (B) is shown.
It is shown in FIG. 39 (B). It can be applied in the same manner in other drawings.
また、図7(A)などにおいて、画像信号の電位Vdataを入力する期間において、図
6(B)に示すような、ノードBとノードCの電位差V0−V2を容量素子13に印加す
る動作を行わないため、図7(A)などにおいて、画像信号の電位Vdataを、点順次
で画素に入力させることができる。その場合の例を図40に示す。スイッチ60A、スイ
ッチ60B、スイッチ60Cなどが、回路61によって制御されながら、順にオンしてい
く。その結果、点順次駆動を行うことが出来る。ここで、回路61は、1個ずつシフトし
た波形を出力することが出来る機能を有している。例えば、回路61は、シフトレジスタ
としての機能を有している。したがって、スイッチ60A、スイッチ60B、スイッチ6
0C、回路61は、ソース線駆動回路としての機能を有しているということもできる。
Further, in FIG. 7A and the like, during the period in which the potential Vdata of the image signal is input, the operation of applying the potential difference V0-V2 between the node B and the node C to the capacitance element 13 as shown in FIG. 6B is performed. Therefore, in FIG. 7A and the like, the potential Vdata of the image signal can be input to the pixels in point order. An example in that case is shown in FIG. The switch 60A, the switch 60B, the switch 60C, and the like are turned on in order while being controlled by the circuit 61. As a result, point-sequential driving can be performed. Here, the circuit 61 has a function of being able to output waveforms shifted one by one. For example, the circuit 61 has a function as a shift register. Therefore, switch 60A, switch 60B, switch 6
It can also be said that 0C and the circuit 61 have a function as a source line drive circuit.
または、別の例として、配線SL1乃至配線SLxで示す複数の配線SLにおいて、その
中の複数の配線において、どれか一つの配線を選択して、画像信号の電位Vdataを入
力していくようにしてもよい。例えば、配線SL1と配線SL2とを、スイッチ62Aと
スイッチ62Bとで選択し、配線SL3と配線SL4とを、スイッチ62Cとスイッチ6
2Dとで選択する場合の例を、図41に示す。図41では、配線63Aが選択されること
によって、スイッチ62Aとスイッチ62Cがオン状態になり、配線63Bが選択される
ことによって、スイッチ62Bとスイッチ62Dなどがオン状態になる。ここでは、2本
の配線SLの中から1本を選択する場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定
されない。さらに多くの配線SLの中から、1本を選択するようにしてもよい。
Alternatively, as another example, in a plurality of wiring SLs represented by wiring SL1 to wiring SLx, one of the wirings is selected in the plurality of wirings, and the potential Vdata of the image signal is input. You may. For example, wiring SL1 and wiring SL2 are selected by switch 62A and switch 62B, and wiring SL3 and wiring SL4 are selected by switch 62C and switch 6.
An example of the case of selecting in 2D is shown in FIG. In FIG. 41, when the wiring 63A is selected, the switch 62A and the switch 62C are turned on, and when the wiring 63B is selected, the switch 62B and the switch 62D are turned on. Here, an example in which one of the two wiring SLs is selected is shown, but one aspect of the present invention is not limited to this. One may be selected from a larger number of wiring SLs.
次いで、外部補正を行う機能を有する発光装置の、画素部40と選択回路41の、接続構
成の一例を図11に示す。選択回路41は、電位V1が与えられる配線42と、モニター
回路との接続端子TERのいずれか一方を選択する機能を有する。選択された配線42及
び接続端子TERのいずれか一方と、配線ILとの間を、導通状態にすることができる。
Next, FIG. 11 shows an example of the connection configuration of the pixel unit 40 and the selection circuit 41 of the light emitting device having the function of performing external correction. The selection circuit 41 has a function of selecting either the wiring 42 to which the potential V1 is given and the connection terminal TER with the monitor circuit. A conductive state can be established between either one of the selected wiring 42 and the connection terminal TER and the wiring IL.
具体的に、図11に示す選択回路41は、配線42の電位V1の、一の配線ILへの供給
を制御するスイッチ43と、上記一の配線ILと接続端子TERとの間の導通状態を制御
するスイッチ44とを有する。
Specifically, the selection circuit 41 shown in FIG. 11 determines the conduction state between the switch 43 that controls the supply of the potential V1 of the wiring 42 to the one wiring IL, the one wiring IL, and the connection terminal TER. It has a switch 44 to control.
〈モニター回路の構成例〉
次いで、モニター回路45の構成例を図12に示す。図12に示すモニター回路45は、
オペアンプ46と、容量素子47と、スイッチ48とを有する。
<Example of monitor circuit configuration>
Next, a configuration example of the monitor circuit 45 is shown in FIG. The monitor circuit 45 shown in FIG. 12 is
It has an operational amplifier 46, a capacitive element 47, and a switch 48.
容量素子47が有する一対の電極の一方は、オペアンプ46の反転入力端子(−)に接続
され、容量素子47が有する一対の電極の他方は、オペアンプ46の出力端子に接続され
ている。スイッチ48は、容量素子47に蓄積されている電荷を放出させる機能を有して
おり、具体的には、容量素子47が有する一対の電極間の電気的な導通状態を制御する機
能を有する。オペアンプ46の非反転入力端子(+)は配線49に接続されており、配線
49には電位V1が供給される。
One of the pair of electrodes of the capacitive element 47 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 46, and the other of the pair of electrodes of the capacitive element 47 is connected to the output terminal of the operational amplifier 46. The switch 48 has a function of discharging the electric charge accumulated in the capacitance element 47, and specifically, has a function of controlling an electrical conduction state between a pair of electrodes of the capacitance element 47. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 46 is connected to the wiring 49, and the potential V1 is supplied to the wiring 49.
本発明の一態様では、内部補正を行うために、画素10の配線ILに電位V1を供給する
際には、モニター回路45をボルテージフォロワとして機能させる。具体的には、スイッ
チ48をオンにすることで、配線49に供給される電位V1を、モニター回路45を介し
て配線ILに供給することができる。
In one aspect of the present invention, the monitor circuit 45 functions as a voltage follower when the potential V1 is supplied to the wiring IL of the pixel 10 in order to perform internal correction. Specifically, by turning on the switch 48, the potential V1 supplied to the wiring 49 can be supplied to the wiring IL via the monitor circuit 45.
また、外部補正を行うために、画素10から配線ILを介して電流を取り出す際には、ま
ず、モニター回路45をボルテージフォロワとして機能させることで、配線ILに電位V
1を供給した後、モニター回路45を積分回路として機能させることで、画素10から取
り出した電流を電圧に変換する。具体的には、スイッチ48をオンにすることで、配線4
9に供給された電位V1を、モニター回路45を介して配線ILに供給した後、スイッチ
48をオフにする。スイッチ48がオフの状態において、画素10から取り出されたドレ
イン電流が配線TERに供給されると、容量素子47に電荷が蓄積され、容量素子47が
有する一対の電極間に電圧が生じる。上記電圧は、配線TERに供給されたドレイン電流
の総量に比例するので、オペアンプ46の出力端子に接続された配線OUTには、所定の
期間内におけるドレイン電流の総量に対応した電位が、与えられる。
Further, when extracting a current from the pixel 10 via the wiring IL in order to perform external correction, first, the monitor circuit 45 is made to function as a voltage follower, so that the wiring IL has a potential V.
After supplying 1, the monitor circuit 45 functions as an integrator circuit to convert the current extracted from the pixel 10 into a voltage. Specifically, by turning on the switch 48, the wiring 4
The potential V1 supplied to 9 is supplied to the wiring IL via the monitor circuit 45, and then the switch 48 is turned off. When the drain current taken out from the pixel 10 is supplied to the wiring TER while the switch 48 is off, an electric charge is accumulated in the capacitance element 47 and a voltage is generated between the pair of electrodes of the capacitance element 47. Since the voltage is proportional to the total amount of drain current supplied to the wiring TER, the wiring OUT connected to the output terminal of the operational amplifier 46 is provided with a potential corresponding to the total amount of drain current within a predetermined period. ..
〈画素の具体的な構成例2〉
図13(A)に、図1に示した画素10の、具体的な構成を一例として示す。
<Specific configuration example 2 of pixels>
FIG. 13A shows a specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example.
図13(A)に示す画素10は、トランジスタ11、容量素子13、及び発光素子14に
加えて、スイッチ15乃至スイッチ17と、容量素子18とを有する。
The pixel 10 shown in FIG. 13A has a switch 15 to a switch 17 and a capacitance element 18 in addition to the transistor 11, the capacitance element 13, and the light emitting element 14.
具体的に、図13(A)に示す画素10では、配線SLは、スイッチ15を介してトラン
ジスタ11の第1のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ11は、ソース及び
ドレインの一方が、発光素子14の画素電極に電気的に接続されており、ソース及びドレ
インの他方が、配線VLに電気的に接続されている。トランジスタ11の第2のゲートは
、スイッチ16を介して配線BLに電気的に接続されている。発光素子14が有する画素
電極は、スイッチ17を介して配線ILに電気的に接続されている。容量素子13が有す
る一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電気的に接続されており、他
方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。容量素子18が有する一対の電
極は、一方がトランジスタ11の第1のゲートに電気的に接続されており、他方が発光素
子14の画素電極に電気的に接続されている。発光素子14の共通電極は、配線CLに電
気的に接続されている。
Specifically, in the pixel 10 shown in FIG. 13A, the wiring SL is electrically connected to the first gate of the transistor 11 via the switch 15. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. The second gate of the transistor 11 is electrically connected to the wiring BL via the switch 16. The pixel electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring IL via the switch 17. One of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図13(B)に、図1に示した画素10の、別の具体的な構成を一例として示す
。
Next, FIG. 13B shows another specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example.
図13(B)に示す画素10は、スイッチ19をさらに有する点において、図13(A)
に示す画素10と構成が異なる。
The pixel 10 shown in FIG. 13 (B) further has a switch 19 in FIG. 13 (A).
The configuration is different from the pixel 10 shown in.
具体的に、図13(B)に示す画素10では、配線SLは、スイッチ15を介してトラン
ジスタ11の第1のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ11は、ソース及び
ドレインの一方が、スイッチ19を介して発光素子14の画素電極に電気的に接続されて
おり、ソース及びドレインの他方が、配線VLに電気的に接続されている。トランジスタ
11の第2のゲートは、スイッチ16を介して配線BLに電気的に接続されている。発光
素子14が有する画素電極は、スイッチ17及びスイッチ19を介して配線ILに電気的
に接続されている。容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2
のゲートに電気的に接続されており、他方がスイッチ19を介して発光素子14の画素電
極に電気的に接続されている。容量素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ
11の第1のゲートに電気的に接続されており、他方がスイッチ19を介して発光素子1
4の画素電極に電気的に接続されている。発光素子14の共通電極は、配線CLに電気的
に接続されている。
Specifically, in the pixel 10 shown in FIG. 13B, the wiring SL is electrically connected to the first gate of the transistor 11 via the switch 15. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 19, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. The second gate of the transistor 11 is electrically connected to the wiring BL via the switch 16. The pixel electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring IL via the switch 17 and the switch 19. One of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is the second electrode of the transistor 11.
The other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14 via the switch 19. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is a light emitting element 1 via a switch 19.
It is electrically connected to the pixel electrode of 4. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図13(A)に示す画素10において、各スイッチにトランジスタを用いた場合
の、画素の構成例について説明する。図13(A)に示す画素10の、スイッチ15乃至
スイッチ17としてそれぞれトランジスタを用いた場合の、画素10の構成例を図14(
A)に示す。
Next, in the pixel 10 shown in FIG. 13 (A), a configuration example of the pixel when a transistor is used for each switch will be described. 14 (A) shows a configuration example of the pixel 10 in the case where a transistor is used as the switch 15 to the switch 17 of the pixel 10 shown in FIG. 13 (A).
Shown in A).
図14(A)に示す画素10は、トランジスタ11と、スイッチ15乃至スイッチ17と
しての機能をそれぞれ有するトランジスタ15t乃至トランジスタ17tと、容量素子1
3、容量素子18、及び発光素子14とを有する。
The pixels 10 shown in FIG. 14A are a transistor 11, a transistor 15t to a transistor 17t having a function as a switch 15 to a switch 17, respectively, and a capacitive element 1.
3. It has a capacitance element 18 and a light emitting element 14.
具体的に、トランジスタ15tは、ゲートが配線GLaに、ソース及びドレインの一方が
配線SLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第1のゲートに、それぞれ
電気的に接続されている。トランジスタ11は、ソース及びドレインの一方が発光素子1
4の画素電極に、ソース及びドレインの他方が配線VLに、それぞれ電気的に接続されて
いる。トランジスタ16tは、ゲートが配線GLbに、ソース及びドレインの一方が配線
BLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第2のゲートに、それぞれ電気
的に接続されている。トランジスタ17tは、ゲートが配線GLdに、ソース及びドレイ
ンの一方が配線ILに、ソース及びドレインの他方が発光素子14の画素電極に、それぞ
れ電気的に接続されている。
Specifically, in the transistor 15t, the gate is electrically connected to the wiring GLa, one of the source and drain is electrically connected to the wiring SL, and the other of the source and drain is electrically connected to the first gate of the transistor 11. In the transistor 11, one of the source and the drain is a light emitting element 1.
The other of the source and drain is electrically connected to the pixel electrode of No. 4 and to the wiring VL, respectively. In the transistor 16t, the gate is electrically connected to the wiring GLb, one of the source and drain is electrically connected to the wiring BL, and the other of the source and drain is electrically connected to the second gate of the transistor 11. In the transistor 17t, the gate is electrically connected to the wiring GLd, one of the source and drain is electrically connected to the wiring IL, and the other of the source and drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14.
また、容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電
気的に接続されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。容量
素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1のゲートに電気的に接続
されており、他方が発光素子14の画素電極に電気的に接続されている。発光素子14の
共通電極は、配線CLに電気的に接続されている。
Further, one of the pair of electrodes of the capacitance element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is electrically connected to the first gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図13(B)に示す画素10において、各スイッチにトランジスタを用いた場合
の、画素の構成例について説明する。図13(B)に示す画素10の、スイッチ15乃至
スイッチ17と、スイッチ19として、それぞれトランジスタを用いた場合の、画素10
の構成例を図14(B)に示す。
Next, in the pixel 10 shown in FIG. 13B, a configuration example of the pixel when a transistor is used for each switch will be described. Pixel 10 of the pixel 10 shown in FIG. 13 (B) when a transistor is used as the switch 15 to the switch 17 and the switch 19 respectively.
A configuration example of is shown in FIG. 14 (B).
図14(B)に示す画素10は、トランジスタ11と、スイッチ15乃至スイッチ17と
しての機能をそれぞれ有するトランジスタ15t乃至トランジスタ17tと、スイッチ1
9としての機能を有するトランジスタ19tと、容量素子13、容量素子18、及び発光
素子14とを有する。
The pixels 10 shown in FIG. 14B are a transistor 11, a transistor 15t to a transistor 17t having a function as a switch 15 to a switch 17, respectively, and a switch 1.
It has a transistor 19t having a function as 9, a capacitance element 13, a capacitance element 18, and a light emitting element 14.
具体的に、トランジスタ15tは、ゲートが配線GLaに、ソース及びドレインの一方が
配線SLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第1のゲートに、それぞれ
電気的に接続されている。トランジスタ11は、ソース及びドレインの一方がトランジス
タ19tのソース及びドレインの一方に、ソース及びドレインの他方が配線VLに、それ
ぞれ電気的に接続されている。トランジスタ16tは、ゲートが配線GLbに、ソース及
びドレインの一方が配線BLに、ソース及びドレインの他方がトランジスタ11の第2の
ゲートに、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタ17tは、ゲートが配線GL
dに、ソース及びドレインの一方が配線ILに、ソース及びドレインの他方がトランジス
タ19tのソース及びドレインの一方に、それぞれ電気的に接続されている。トランジス
タ19tは、ゲートが配線GLcに、ソース及びドレインの他方が発光素子14の画素電
極に、それぞれ電気的に接続されている。
Specifically, in the transistor 15t, the gate is electrically connected to the wiring GLa, one of the source and drain is electrically connected to the wiring SL, and the other of the source and drain is electrically connected to the first gate of the transistor 11. In the transistor 11, one of the source and the drain is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 19t, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. In the transistor 16t, the gate is electrically connected to the wiring GLb, one of the source and drain is electrically connected to the wiring BL, and the other of the source and drain is electrically connected to the second gate of the transistor 11. The gate of the transistor 17t is GL.
One of the source and the drain is electrically connected to the wiring IL, and the other of the source and the drain is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 19t. In the transistor 19t, the gate is electrically connected to the wiring GLc, and the other of the source and drain is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element 14.
また、容量素子13が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第2のゲートに電
気的に接続されており、他方がトランジスタ19tのソース及びドレインの一方に電気的
に接続されている。容量素子18が有する一対の電極は、一方がトランジスタ11の第1
のゲートに電気的に接続されており、他方がトランジスタ19tのソース及びドレインの
一方に電気的に接続されている。発光素子14の共通電極は、配線CLに電気的に接続さ
れている。
Further, one of the pair of electrodes of the capacitive element 13 is electrically connected to the second gate of the transistor 11, and the other is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t. One of the pair of electrodes of the capacitive element 18 is the first transistor 11.
It is electrically connected to the gate of the transistor, and the other is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 19t. The common electrode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL.
次いで、図13(B)に示す画素10の、スイッチ15乃至スイッチ17としてそれぞれ
トランジスタを用いた場合の、画素10の別の構成例を図15(A)に示す。
Next, another configuration example of the pixel 10 shown in FIG. 13 (B) when a transistor is used as the switch 15 to the switch 17 is shown in FIG. 15 (A).
図15(A)に示す画素10は、トランジスタ16tのソース及びドレインの一方が、配
線BLではなく、配線VLに電気的に接続されている点において、図14(B)に示す画
素10と構成が異なる。
The pixel 10 shown in FIG. 15 (A) is configured with the pixel 10 shown in FIG. 14 (B) in that one of the source and drain of the transistor 16t is electrically connected to the wiring VL instead of the wiring BL. Is different.
次いで、図13(B)に示す画素10の、スイッチ15乃至スイッチ17と、スイッチ1
9として、それぞれトランジスタを用いた場合の、画素10の別の構成例を図15(B)
に示す。
Next, switches 15 to 17 and switch 1 of the pixel 10 shown in FIG. 13 (B).
FIG. 15B shows another configuration example of the pixel 10 when a transistor is used as the 9th.
Shown in.
図15(B)に示す画素10は、トランジスタ17tのゲートが、配線GLdではなく、
配線GLaに電気的に接続されている点において、図14(B)に示す画素10と構成が
異なる。
In the pixel 10 shown in FIG. 15B, the gate of the transistor 17t is not the wiring GLd, but
The configuration is different from that of the pixel 10 shown in FIG. 14B in that it is electrically connected to the wiring GLa.
〈画素の具体的な動作例2〉
次いで、図14(B)に示す画素10を例に挙げて、本発明の一態様にかかる発光装置の
画素の動作について説明する。
<Specific operation example 2 of pixels>
Next, the operation of the pixels of the light emitting device according to one aspect of the present invention will be described by taking the pixel 10 shown in FIG. 14B as an example.
図16に、配線GLa乃至配線GLdに入力される電位のタイミングチャートと、配線S
Lに入力される画像信号Vdataの、電位のタイミングチャートとを示す。なお、図1
6に示すタイミングチャートは、図14(B)に示す画素10に含まれるトランジスタが
全てnチャネル型である場合を例示するものである。
FIG. 16 shows a timing chart of the potential input to the wiring GLa to the wiring GLd and the wiring S.
The timing chart of the potential of the image signal Vdata input to L is shown. In addition, FIG.
The timing chart shown in 6 illustrates a case where all the transistors included in the pixel 10 shown in FIG. 14B are of the n-channel type.
まず、期間t1では、配線GLaにハイレベルの電位が与えられ、配線GLbにハイレベ
ルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにハイレベ
ルの電位が与えられる。よって、トランジスタ15t、トランジスタ16t、及びトラン
ジスタ17tがオンとなり、トランジスタ19tはオフとなる。
First, in the period t1, the wiring GLa is given a high-level potential, the wiring GLb is given a high-level potential, the wiring GLc is given a low-level potential, and the wiring GLd is given a high-level potential. Therefore, the transistor 15t, the transistor 16t, and the transistor 17t are turned on, and the transistor 19t is turned off.
また、配線SLには電位V4が、配線VLには電位Vanoが、配線BLには電位V0が
、配線ILには電位V1が、発光素子14の共通電極に電気的に接続された配線CLには
電位Vcatが、それぞれ与えられている。よって、トランジスタ11の第1のゲート(
ノードAと示す)には電位V4が与えられ、トランジスタ11の第2のゲート(ノードB
と示す)には電位V0が与えられ、トランジスタ11のソース及びドレインの一方(ノー
ドCと示す)には電位V1が与えられる。
Further, the potential V4 is connected to the wiring SL, the potential Vano is connected to the wiring VL, the potential V0 is connected to the wiring BL, and the potential V1 is connected to the wiring IL to the wiring CL electrically connected to the common electrode of the light emitting element 14. Is given the potential Vcat, respectively. Therefore, the first gate of the transistor 11 (
The potential V4 is given to the node A (denoted as node A), and the second gate (node B) of the transistor 11 is given.
(Shown) is given a potential V0, and one of the source and drain of the transistor 11 (denoted as node C) is given a potential V1.
電位Vanoは、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheと、トランジスタ11
の閾値電圧Vthとを加算した電位よりも、高くすることが望ましい。そして、電位V0
は、トランジスタ11の閾値電圧Vthをマイナス方向にシフトさせる程度に、ノードC
に対して十分高い電位であることが望ましい。具体的には、図9に示すように、電圧Vb
gが0であるときのトランジスタ11の閾値電圧VthがVth0であるとすると、期間
t1では、ノードBとノードCの電位差に相当する電圧VbgをVbg1とし、それによ
って、トランジスタ11の閾値電圧VthをVth1とする。上記構成により、トランジ
スタ11はノーマリオンとなるため、ノードAとノードCの電位差、すなわち、トランジ
スタ11のゲート電圧がV4−V1であっても、トランジスタ11をオンにすることがで
きる。
The potential Vano is the potential Vcat, the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14, and the transistor 11.
It is desirable that the potential is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of. And the potential V0
Node C to the extent that the threshold voltage Vth of the transistor 11 is shifted in the negative direction.
It is desirable that the potential is sufficiently high. Specifically, as shown in FIG. 9, the voltage Vb
Assuming that the threshold voltage Vth of the transistor 11 when g is 0 is Vth0, in the period t1, the voltage Vbg corresponding to the potential difference between the node B and the node C is set to Vbg1, thereby setting the threshold voltage Vth of the transistor 11 Let it be Vth1. Since the transistor 11 is normalized by the above configuration, the transistor 11 can be turned on even if the potential difference between the node A and the node C, that is, the gate voltage of the transistor 11 is V4-V1.
なお、トランジスタ11がpチャネル型である場合、電位V0は、トランジスタ11の閾
値電圧Vthをプラス方向にシフトさせる程度に、ノードCに対して十分低い電位である
ことが望ましい。上記構成により、トランジスタ11はノーマリオンとなるため、ノード
AとノードCの電位差、すなわち、トランジスタ11のゲート電圧がV4−V1であって
も、トランジスタ11をオンにすることができる。
When the transistor 11 is a p-channel type, it is desirable that the potential V0 is sufficiently low with respect to the node C so as to shift the threshold voltage Vth of the transistor 11 in the positive direction. Since the transistor 11 is normalized by the above configuration, the transistor 11 can be turned on even if the potential difference between the node A and the node C, that is, the gate voltage of the transistor 11 is V4-V1.
次いで、期間t2では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにハイレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにローレ
ベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ16tがオンとなり、トランジスタ15
t、トランジスタ17t、及びトランジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t2, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a high-level potential, the wiring GLc is given a low-level potential, and the wiring GLd is given a low-level potential. Therefore, the transistor 16t is turned on, and the transistor 15
t, the transistor 17t, and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線BLには電位V0が、それぞれ与えられている
。よって、ノードBに電位V0が与えられた状態が維持されており、期間t2の開始時に
はトランジスタ11の閾値電圧VthはVth1とマイナス方向にシフトしたままなので
、トランジスタ11はオンである。そして、期間t2では、配線VLと配線ILの間の電
流の経路は、スイッチ17により遮断されるので、トランジスタ11のドレイン電流によ
りノードA及びノードCの電位は上昇を始める。ノードCの電位が上昇すると、ノードB
とノードCの電位差に相当する電圧Vbgが低くなり、トランジスタ11の閾値電圧Vt
hはプラス方向にシフトしていく。そして、最終的に、トランジスタ11の閾値電圧Vt
hがトランジスタ11のゲート電圧V4−V1に限りなく近づくと、トランジスタ11は
オフする。トランジスタ11の閾値電圧VthがV4−V1であるときの、ノードBとノ
ードCの電位差はV0−V2とする。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential V0 is given to the wiring BL. Therefore, the state in which the potential V0 is given to the node B is maintained, and the threshold voltage Vth of the transistor 11 remains shifted to Vth1 in the negative direction at the start of the period t2, so that the transistor 11 is on. Then, in the period t2, the current path between the wiring VL and the wiring IL is cut off by the switch 17, so that the potentials of the nodes A and C start to rise due to the drain current of the transistor 11. When the potential of node C rises, node B
And the voltage Vbg corresponding to the potential difference of the node C becomes low, and the threshold voltage Vt of the transistor 11
h shifts in the positive direction. Finally, the threshold voltage Vt of the transistor 11
When h approaches the gate voltage V4-V1 of the transistor 11 as close as possible, the transistor 11 is turned off. When the threshold voltage Vth of the transistor 11 is V4-V1, the potential difference between the node B and the node C is V0-V2.
すなわち、トランジスタ11は、ノードBとノードCの電位差がV0−V2であるときに
、ゲート電圧V4−V1に対してドレイン電流が0に収束するように、その閾値電圧Vt
hがV4−V1に補正されることとなる。ノードBとノードCの電位差V0−V2は、容
量素子13に印加される。
That is, when the potential difference between the node B and the node C is V0-V2, the transistor 11 has a threshold voltage Vt so that the drain current converges to 0 with respect to the gate voltage V4-V1.
h will be corrected to V4-V1. The potential difference V0-V2 between the node B and the node C is applied to the capacitive element 13.
次いで、期間t3では、配線GLaにハイレベルの電位が与えられ、配線GLbにローレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線GLdにハイレ
ベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ15t及びトランジスタ17tがオンと
なり、トランジスタ16t、及びトランジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t3, the wiring GLa is given a high level potential, the wiring GLb is given a low level potential, the wiring GLc is given a low level potential, and the wiring GLd is given a high level potential. Therefore, the transistor 15t and the transistor 17t are turned on, and the transistor 16t and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線SLには、画像情報が含まれる電位Vdata
が、配線ILには電位V1がそれぞれ与えられている。そして、ノードBはフローティン
グの状態にあるので、ノードCが電位V2から電位V1に変化することで、容量素子13
によりノードBは電位V0から電位V0+V1−V2に変化する。そして、容量素子13
には電位差V0−V2が保持されているため、トランジスタ11の閾値電圧VthはV4
−V1に維持されている。また、ノードAに電位Vdataが与えられ、トランジスタ1
1のゲート電圧はVdata−V1となる。
Further, the wiring VL contains the potential Vano, and the wiring SL contains the potential Vdata containing image information.
However, the electric potential V1 is given to each of the wiring ILs. Since the node B is in a floating state, the capacitance element 13 is changed by changing the node C from the potential V2 to the potential V1.
As a result, the node B changes from the potential V0 to the potential V0 + V1-V2. Then, the capacitance element 13
Since the potential difference V0-V2 is held in the transistor 11, the threshold voltage Vth of the transistor 11 is V4.
It is maintained at -V1. Further, the potential Vdata is given to the node A, and the transistor 1
The gate voltage of 1 is Vdata-V1.
次いで、期間t4では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線GLbにローレ
ベルの電位が与えられ、配線GLcにハイレベルの電位が与えられ、配線GLdにローレ
ベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ19tがオンとなり、トランジスタ15
t、トランジスタ16t、及びトランジスタ17tはオフとなる。
Then, in the period t4, the wiring GLa is given a low-level potential, the wiring GLb is given a low-level potential, the wiring GLc is given a high-level potential, and the wiring GLd is given a low-level potential. Therefore, the transistor 19t is turned on, and the transistor 15
t, the transistor 16t, and the transistor 17t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、発光素子14の共通電極に電気的に接続された配線
CLには電位Vcatが、それぞれ与えられている。期間t4では、トランジスタ19t
がオンになることで、ノードCの電位が変動し、電位V3になると、ノードAは電位Vd
ata+V3−V1、ノードBは電位V0−V2+V3となる。ノードA、ノードB、及
びノードCの電位が変化しても、容量素子13には電位差V0−V2が保持されており、
容量素子18には電位差Vdata−V1が保持されている。そして、配線VLと配線C
Lの間には、トランジスタ11のゲート電圧に対応する値のドレイン電流が流れる。発光
素子14の輝度は、上記ドレイン電流の値に従って定まる。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential Vcat is given to the wiring CL electrically connected to the common electrode of the light emitting element 14. In the period t4, the transistor 19t
When is turned on, the potential of node C fluctuates, and when the potential becomes V3, node A has potential Vd.
Ata + V3-V1 and node B have potentials V0-V2 + V3. Even if the potentials of the nodes A, B, and C change, the capacitance element 13 retains the potential difference V0-V2.
The capacitance element 18 holds a potential difference Vdata-V1. And wiring VL and wiring C
A drain current having a value corresponding to the gate voltage of the transistor 11 flows between L. The brightness of the light emitting element 14 is determined according to the value of the drain current.
なお、図14(B)に示した画素10を有する発光装置では、トランジスタ11のソース
及びドレインの他方と、トランジスタ11の第2のゲートとが電気的に分離しているので
、それぞれの電位を個別に制御することができる。そのため、トランジスタ11がノーマ
リオンである場合に、すなわちトランジスタ11の元の閾値電圧Vth0がマイナスの値
を有している場合に、期間t2においてトランジスタ11のソース及びドレインの一方の
電位が第2のゲートの電位V0よりも高くなるまで、容量素子13に電荷を蓄積すること
ができる。よって、本発明の一態様に係る発光装置では、トランジスタ11がノーマリオ
ンであっても、期間t2において、ゲート電圧V4−V1に対してドレイン電流が0に収
束するように、その閾値電圧VthをV4−V1に補正することができる。
In the light emitting device having the pixel 10 shown in FIG. 14B, the other of the source and drain of the transistor 11 and the second gate of the transistor 11 are electrically separated, so that the respective potentials are set. It can be controlled individually. Therefore, when the transistor 11 is normalized, that is, when the original threshold voltage Vth0 of the transistor 11 has a negative value, the potential of one of the source and the drain of the transistor 11 is second in the period t2. Charges can be stored in the capacitive element 13 until it is higher than the gate potential V0. Therefore, in the light emitting device according to one aspect of the present invention, even if the transistor 11 is a normalion, the threshold voltage Vth is set so that the drain current converges to 0 with respect to the gate voltage V4-V1 in the period t2. It can be corrected to V4-V1.
したがって、トランジスタ11のソース及びドレインの他方と、トランジスタ11の第2
のゲートとが電気的に分離している、図14(A)、図14(B)、図15(B)に示す
画素10を有する発光装置では、例えばトランジスタ11の半導体膜に酸化物半導体を用
いた場合などに、トランジスタ11がノーマリオンとなっても、表示ムラを低減でき、高
い画質の表示を行うことができる。
Therefore, the other of the source and drain of the transistor 11 and the second of the transistor 11
In the light emitting device having the pixel 10 shown in FIGS. 14 (A), 14 (B), and 15 (B), which is electrically separated from the gate of the transistor 11, for example, an oxide semiconductor is formed on the semiconductor film of the transistor 11. Even if the transistor 11 becomes a normalion when it is used, display unevenness can be reduced and high image quality can be displayed.
以上が、内部補正を含んだ、画素10の動作例に相当する。次いで、内部補正に加えて、
閾値電圧のばらつきに起因する画素10間の輝度のばらつきを、外部補正により抑える場
合の、画素10の動作について説明する。
The above corresponds to an operation example of the pixel 10 including the internal correction. Then, in addition to the internal correction,
The operation of the pixel 10 when the variation in the brightness between the pixels 10 due to the variation in the threshold voltage is suppressed by an external correction will be described.
図14(B)に示す画素10を例に挙げて、内部補正に加えて外部補正を行う場合、期間
t1乃至期間t4までは、図16に示すタイミングチャートと同様に、上述した説明に従
って画素10は動作する。
Taking the pixel 10 shown in FIG. 14B as an example, when the external correction is performed in addition to the internal correction, the pixels 10 are described in the same manner as in the timing chart shown in FIG. 16 from the period t1 to the period t4. Works.
次いで、期間t4後の期間t5では、配線GLaにローレベルの電位が与えられ、配線G
Lbにローレベルの電位が与えられ、配線GLcにローレベルの電位が与えられ、配線G
Ldにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ17tがオンとなり、トラ
ンジスタ15t、トランジスタ16t、及びトランジスタ19tはオフとなる。
Then, in the period t5 after the period t4, a low level potential is applied to the wiring GLa, and the wiring G
A low level potential is given to Lb, a low level potential is given to the wiring GLc, and the wiring G
A high level potential is given to Ld. Therefore, the transistor 17t is turned on, and the transistor 15t, the transistor 16t, and the transistor 19t are turned off.
また、配線VLには電位Vanoが、配線ILには電位V1がそれぞれ与えられている。
さらに、配線ILは、モニター回路に電気的に接続される。
Further, a potential Vano is given to the wiring VL, and a potential V1 is given to the wiring IL.
Further, the wiring IL is electrically connected to the monitor circuit.
上記動作により、トランジスタ11のドレイン電流は、トランジスタ17t及び配線IL
を介して、モニター回路に供給される。モニター回路は、配線ILに流れたドレイン電流
を用いて、当該ドレイン電流の値を情報として含む信号を生成する。そして、本発明の一
態様にかかる発光装置では、上記信号を用いて、画素10に供給される画像信号の電位V
dataの値を、補正することができる。
By the above operation, the drain current of the transistor 11 is reduced to the transistor 17t and the wiring IL.
It is supplied to the monitor circuit via. The monitor circuit uses the drain current flowing through the wiring IL to generate a signal including the value of the drain current as information. Then, in the light emitting device according to one aspect of the present invention, the potential V of the image signal supplied to the pixel 10 is used by using the above signal.
The value of data can be corrected.
なお、期間t5において行われる外部補正の動作は、期間t4の後、常に行う必要はない
。例えば、発光装置において、期間t1乃至期間t4の動作を複数回繰り返した後に、期
間t5の動作を行うようにしても良い。また、一行の画素10において期間t5の動作を
行った後、最小の階調値0に対応する画像信号を、当該動作を行った一行の画素10に書
き込むことで、発光素子14を非発光の状態にした後、次の行の画素10において、期間
t5の動作を行うようにしても良い。
The operation of the external correction performed in the period t5 does not always have to be performed after the period t4. For example, in the light emitting device, the operation of the period t1 to the period t4 may be repeated a plurality of times, and then the operation of the period t5 may be performed. Further, after performing the operation for the period t5 on the pixel 10 in one line, the image signal corresponding to the minimum gradation value 0 is written to the pixel 10 in the line on which the operation is performed, so that the light emitting element 14 is not emitted. After the state is set, the operation for the period t5 may be performed in the pixel 10 in the next row.
なお、図14(A)に示す画素10の場合も、図16に示す配線GLa、配線GLb、配
線GLd、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従って、同様に動作さ
せることができる。また、外部補正の動作も、図14(B)に示す画素と同様に行うこと
ができる。ただし、図14(A)に示す画素10の場合、期間t2において、トランジス
タ11のドレイン電流が発光素子14に流れないように、電位V0を、発光素子14の閾
値電圧Vthe、及びトランジスタ15tの閾値電圧Vthを、電位Vcatに加算した
電位よりも低くすることが望ましい。
In the case of the pixel 10 shown in FIG. 14A, the same operation can be performed according to the timing chart of the potentials given to the wiring GLa, the wiring GLb, the wiring GLd, and the wiring SL shown in FIG. Further, the operation of the external correction can be performed in the same manner as the pixels shown in FIG. 14 (B). However, in the case of the pixel 10 shown in FIG. 14A, the potential V0 is set to the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 and the threshold of the transistor 15t so that the drain current of the transistor 11 does not flow to the light emitting element 14 during the period t2. It is desirable that the voltage Vth be lower than the potential added to the potential Vcat.
また、図15(A)に示す画素10の場合も、図16に示す配線GLa、配線GLb、配
線GLc、配線GLd、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従って、
同様に動作させることができる。また、外部補正の動作も、図14(B)に示す画素と同
様に行うことができる。
Further, also in the case of the pixel 10 shown in FIG. 15 (A), according to the timing chart of the potentials given to the wiring GLa, the wiring GLb, the wiring GLc, the wiring GLd, and the wiring SL shown in FIG.
It can be operated in the same way. Further, the operation of the external correction can be performed in the same manner as the pixels shown in FIG. 14 (B).
また、図15(B)に示す画素10の場合も、図16に示す配線GLa、配線GLb、配
線GLc、及び配線SLに与えられる電位のタイミングチャートに従って、同様に動作さ
せることができる。また、外部補正の動作も、図14(B)に示す画素と同様に行うこと
ができる。
Further, in the case of the pixel 10 shown in FIG. 15B, the same operation can be performed according to the timing chart of the potentials given to the wiring GLa, the wiring GLb, the wiring GLc, and the wiring SL shown in FIG. Further, the operation of the external correction can be performed in the same manner as the pixels shown in FIG. 14 (B).
〈トランジスタの構成例1〉
次いで、チャネル形成領域が酸化物半導体膜で形成されているトランジスタ(OSトラン
ジスタ)について説明する。
<Transistor configuration example 1>
Next, a transistor (OS transistor) in which the channel formation region is formed of an oxide semiconductor film will be described.
図27(A)、図27(B)および図27(C)に、デバイス構造の異なる3つのトラン
ジスタ(TA1、TA2、TB1)の上面図(レイアウト図)と、それぞれの回路記号を
示す。図28は、トランジスタ(TA1、TA2、TB1)の断面図である。トランジス
タTA1のa1−a2線およびb1−b2線による断面図、トランジスタTA2のa3−
a4線およびb3−b4線による断面図、ならびにトランジスタTB1のa5−a6線、
b5−b6線による断面図を、図28(A)、図28(B)に示す。これらトランジスタ
のチャネル長方向の断面構造が、図28(A)に示され、同チャネル幅方向の断面構造が
図28(B)に示されている。
27 (A), 27 (B), and 27 (C) show a top view (layout view) of three transistors (TA1, TA2, TB1) having different device structures, and their respective circuit symbols. FIG. 28 is a cross-sectional view of the transistors (TA1, TA2, TB1). Cross-sectional view of transistor TA1 by lines a1-a2 and b1-b2, a3- of transistor TA2
Sectional view taken along line a4 and line b3-b4, and line a5-a6 of transistor TB1.
Cross-sectional views taken along line b5-b6 are shown in FIGS. 28 (A) and 28 (B). The cross-sectional structure of these transistors in the channel length direction is shown in FIG. 28 (A), and the cross-sectional structure in the channel width direction of these transistors is shown in FIG. 28 (B).
図28(A)、図28(B)に示すように、トランジスタ(TA1、TA2、TB1)は
、同一絶縁表面上に集積されており、これらのトランジスタは、同一の作製工程で作成す
ることが可能である。なお、ここでは、デバイス構造の明瞭化のため、各トランジスタの
ゲート(G)、ソース(S)、およびドレイン(D)への電位や電源の供給するための配
線との電気的な接続は省略している。
As shown in FIGS. 28 (A) and 28 (B), the transistors (TA1, TA2, TB1) are integrated on the same insulating surface, and these transistors can be manufactured in the same manufacturing process. It is possible. Here, in order to clarify the device structure, the electrical connection to the gate (G), source (S), and drain (D) of each transistor and the wiring for supplying power is omitted. doing.
トランジスタTA1(図27(A))、トランジスタTA2(図27(B))は、ゲート
(G)とバックゲート(BG)を有するトランジスタである。ゲート(G)及びバックゲ
ート(BG)は、いずれか一方が第1のゲートに相当し、他方が第2のゲートに相当する
。トランジスタTA1、トランジスタTA2はバックゲートをゲートに接続した構造とし
ている。トランジスタTB1(図27(C))は、BGを有さないトランジスタである。
図28に示すように、これらのトランジスタ(TA1、TA2、TB1)は、基板30に
形成されている。以下、図27、図28を参照して、これらのトランジスタの構成を説明
する。
Transistor TA1 (FIG. 27 (A)) and transistor TA2 (FIG. 27 (B)) are transistors having a gate (G) and a back gate (BG). One of the gate (G) and the back gate (BG) corresponds to the first gate, and the other corresponds to the second gate. The transistor TA1 and the transistor TA2 have a structure in which a back gate is connected to the gate. Transistor TB1 (FIG. 27 (C)) is a transistor having no BG.
As shown in FIG. 28, these transistors (TA1, TA2, TB1) are formed on the substrate 30. Hereinafter, the configurations of these transistors will be described with reference to FIGS. 27 and 28.
(トランジスタTA1)
トランジスタTA1は、ゲート電極GE1、ソース電極SE1、ドレイン電極DE1、バ
ックゲート電極BGE1、および酸化物半導体膜OS1を有する。
(Transistor TA1)
The transistor TA1 has a gate electrode GE1, a source electrode SE1, a drain electrode DE1, a back gate electrode BGE1, and an oxide semiconductor film OS1.
以下の説明において、トランジスタTA1をTA1と呼ぶ、バックゲートをBGと呼ぶ、
酸化物半導体膜OS1をOS1や膜OS1と呼ぶなど、素子や素子の構成要素を省略して
呼ぶ場合がある。また、信号、電位、回路などについても同様に省略する場合がある。
In the following description, the transistor TA1 is referred to as TA1, and the back gate is referred to as BG.
The oxide semiconductor film OS1 may be referred to as an OS1 or a film OS1, and the element or a component of the element may be omitted. Further, signals, potentials, circuits and the like may be omitted in the same manner.
また、本実施の形態では、OSトランジスタのチャネル長は、ソース電極とドレイン電極
間の距離とする。また、OSトランジスタのチャネル幅は、酸化物半導体膜とゲート電極
が重なる領域でのソース電極またはドレイン電極の幅とする。トランジスタTA1のチャ
ネル長は、La1であり、チャネル幅はWa1である。
Further, in the present embodiment, the channel length of the OS transistor is the distance between the source electrode and the drain electrode. The channel width of the OS transistor is the width of the source electrode or the drain electrode in the region where the oxide semiconductor film and the gate electrode overlap. The channel length of the transistor TA1 is La1 and the channel width is Wa1.
膜OS1は、絶縁膜34を介して電極GE1と重なっている。膜OS1の上面および側面
に接して一対の電極(SE1、DE1)が形成されている。図27(A)に示すように、
膜OS1は、電極GE1および一対の電極(SE1、DE1)と重ならない部分を有して
いる。膜OS1は、チャネル長方向の長さがチャネル長La1よりも長く、かつチャネル
幅方向の長さがチャネル幅Wa1よりも長い。
The film OS1 overlaps with the electrode GE1 via the insulating film 34. A pair of electrodes (SE1, DE1) are formed in contact with the upper surface and the side surface of the film OS1. As shown in FIG. 27 (A)
The film OS1 has a portion that does not overlap with the electrode GE1 and the pair of electrodes (SE1, DE1). The film OS1 has a length in the channel length direction longer than the channel length La1 and a length in the channel width direction longer than the channel width Wa1.
膜OS1、電極GE1、電極SE1および電極DE1を覆って、絶縁膜35が形成されて
いる。絶縁膜35上に電極BGE1が形成されている。電極BGE1は、膜OS1および
電極GE1と重なるように設けられている。ここでは、一例として、電極GE1と同じ形
状で、同じ位置に配置されるように電極BGE1を設けている。電極BGE1は、絶縁膜
34絶縁膜35および絶縁膜36を貫通する開口CG1において、電極GE1に接してい
る。この構造により、トランジスタTA1のゲートとバックゲートが電気的に接続される
。
An insulating film 35 is formed so as to cover the film OS1, the electrode GE1, the electrode SE1, and the electrode DE1. The electrode BGE1 is formed on the insulating film 35. The electrode BGE1 is provided so as to overlap the membrane OS1 and the electrode GE1. Here, as an example, the electrode BGE1 is provided so as to have the same shape as the electrode GE1 and to be arranged at the same position. The electrode BGE1 is in contact with the electrode GE1 at the opening CG1 penetrating the insulating film 34 insulating film 35 and the insulating film 36. With this structure, the gate and the back gate of the transistor TA1 are electrically connected.
バックゲート電極BGE1をゲート電極GE1に接続することで、トランジスタTA1の
オン電流を増加させることができる。バックゲートBGE1を設けることで、トランジス
タTA1の強度を向上させることができる。基板30の曲げ等の変形に対して、電極BG
E1が補強部材となってトランジスタTA1を壊れにくくすることができる。
By connecting the back gate electrode BGE1 to the gate electrode GE1, the on-current of the transistor TA1 can be increased. By providing the back gate BGE1, the strength of the transistor TA1 can be improved. Electrode BG against deformation such as bending of the substrate 30
E1 serves as a reinforcing member, and the transistor TA1 can be made hard to break.
チャネル形成領域を含む膜OS1は多層構造であり、ここでは、一例として3つの酸化物
半導体膜(31、32、33)でなる3層構造としている。膜OS1を構成する酸化物半
導体膜は、少なくとも1つ同じ金属元素を含む金属酸化物膜であることが好ましく、In
を含むことが特に好ましい。トランジスタの半導体膜を構成することが可能なInを含む
金属酸化物としては、In−Ga酸化物膜、In−M−Zn酸化物膜(MはAl、Ga、
Y、Zr、La、Ce、またはNd)が代表的である。また、このような金属酸化物膜に
他の元素や材料を添加した膜を用いることもできる。
The film OS1 including the channel forming region has a multi-layer structure, and here, as an example, it has a three-layer structure composed of three oxide semiconductor films (31, 32, 33). The oxide semiconductor film constituting the film OS1 is preferably a metal oxide film containing at least one metal element, and is preferably In.
Is particularly preferable. Examples of the In-containing metal oxide capable of forming the semiconductor film of the transistor include an In-Ga oxide film and an In-M-Zn oxide film (M is Al, Ga,
Y, Zr, La, Ce, or Nd) is typical. Further, a film obtained by adding other elements or materials to such a metal oxide film can also be used.
『32』は、トランジスタTA1のチャネル形成領域を構成する膜である。また、『33
』は、後述するトランジスタTA2およびトランジスタTB1のチャネル形成領域を構成
する膜でもある。そのため、トランジスタTA2およびトランジスタTB1に要求される
電気的特性(例えば、電界効果移動度、しきい値電圧など)に応じて、適切な組成の酸化
物半導体膜を用いればよい。例えば、『33』にチャネルが形成されるように、酸化物半
導体膜31−32の主成分である金属元素の組成を調節することが好ましい。
“32” is a film forming a channel forming region of the transistor TA1. Also, "33
Is also a film forming a channel forming region of the transistor TA2 and the transistor TB1 described later. Therefore, an oxide semiconductor film having an appropriate composition may be used according to the electrical characteristics required for the transistor TA2 and the transistor TB1 (for example, field effect mobility, threshold voltage, etc.). For example, it is preferable to adjust the composition of the metal element which is the main component of the oxide semiconductor film 31-32 so that the channel is formed in "33".
トランジスタTA1において、『32』にチャネルが形成されるようにすることで、チャ
ネル形成領域が絶縁膜34、35に接しないようにすることができる。また、酸化物半導
体膜31−32を少なくとも1つ同じ金属元素を含む金属酸化物膜とすることで、『32
』と『31』の界面、および『32』と『33』の界面において、界面散乱が起こりにく
くすることができる。これにより、トランジスタTA1の電界効果移動度をトランジスタ
TA2やトランジスタTB1よりも高くすることができる、また、オン状態でのドレイン
電流(オン電流)を増加させることができる。
By forming a channel at "32" in the transistor TA1, the channel forming region can be prevented from contacting the insulating films 34 and 35. Further, by making the oxide semiconductor film 31-32 a metal oxide film containing at least one metal element, "32"
At the interface between "31" and "32" and "33", interfacial scattering can be prevented from occurring. As a result, the electric field effect mobility of the transistor TA1 can be made higher than that of the transistor TA2 and the transistor TB1, and the drain current (on current) in the on state can be increased.
(トランジスタTA2)
トランジスタTA2は、ゲート電極GE2、ソース電極SE2、ドレイン電極DE2、バ
ックゲート電極BGE2、および酸化物半導体膜OS2を有する。電極BGE2は、絶縁
膜34乃至絶縁膜36を貫通する開口CG2において電極GE2に接している。トランジ
スタTA2は、トランジスタTA1の変形例であり、膜OS2が酸化物半導体膜33でな
る単層構造である点でトランジスタTA1と異なり、その他については同様である。ここ
では、トランジスタTA2のチャネル長La2、チャネル幅Wa2は、トランジスタTA
1のチャネル長La1、チャネル幅Wa1と等しくなるようにしている。
(Transistor TA2)
The transistor TA2 has a gate electrode GE2, a source electrode SE2, a drain electrode DE2, a back gate electrode BGE2, and an oxide semiconductor film OS2. The electrode BGE2 is in contact with the electrode GE2 at an opening CG2 penetrating the insulating film 34 to the insulating film 36. The transistor TA2 is a modification of the transistor TA1 and is different from the transistor TA1 in that the film OS2 has a single-layer structure composed of an oxide semiconductor film 33, and is the same as the others. Here, the channel length La2 and the channel width Wa2 of the transistor TA2 are the transistor TA.
The channel length La1 and the channel width Wa1 of 1 are equal to each other.
(トランジスタTB1)
トランジスタTB1は、ゲート電極GE3、ソース電極SE3、ドレイン電極DE3およ
び酸化物半導体膜OS3を有する。トランジスタTB1は、トランジスタTA2の変形例
である。トランジスタTA2と同様に、膜OS3が酸化物半導体膜33でなる単層構造で
ある。トランジスタTA2とは、バックゲート電極を有していない点で異なる。また、膜
OS3および電極(GE3、SE3、DE3)のレイアウトが異なる。図27(C)に示
すように、膜OS3は、電極GE3と重なっていない領域は、電極SE3または電極DE
3の何れかと重なっている。そのため、トランジスタTB1のチャネル幅Wb1は、膜O
S3の幅で決定されている。チャネル長Lb1は、トランジスタTA2と同様、電極SE
3と電極DE3間の距離で決定され、ここでは、トランジスタTA2のチャネル長La2
よりも長くしている。
(Transistor TB1)
The transistor TB1 has a gate electrode GE3, a source electrode SE3, a drain electrode DE3, and an oxide semiconductor film OS3. The transistor TB1 is a modification of the transistor TA2. Similar to the transistor TA2, the film OS3 has a single-layer structure composed of an oxide semiconductor film 33. It differs from the transistor TA2 in that it does not have a back gate electrode. In addition, the layout of the membrane OS3 and the electrodes (GE3, SE3, DE3) is different. As shown in FIG. 27 (C), in the region where the film OS3 does not overlap with the electrode GE3, the electrode SE3 or the electrode DE
It overlaps with any of 3. Therefore, the channel width Wb1 of the transistor TB1 is the film O.
It is determined by the width of S3. The channel length Lb1 has the same electrode SE as the transistor TA2.
It is determined by the distance between 3 and the electrode DE3, and here, the channel length La2 of the transistor TA2 is determined.
Is longer than.
[絶縁膜]
絶縁膜34、絶縁膜35および絶縁膜36は、基板30のトランジスタ(TA1、TA2
、TB1)が形成される領域全体に形成される膜である。絶縁膜34、絶縁膜35、及び
絶縁膜36は、単層あるいは複数層の絶縁膜で形成される。絶縁膜34は、トランジスタ
(TA1、TA2、TB1)のゲート絶縁膜を構成する膜である。また、絶縁膜35およ
び絶縁膜36は、トランジスタ(TA1、TA2、TB1)のバックチャネル側のゲート
絶縁膜を構成する膜である。また、最上面の絶縁膜36は、基板30に形成されるトラン
ジスタの保護膜として機能するような材料で形成することが好ましい。絶縁膜36は適宜
設ければよい。3層目の電極BGE1と2層目の電極(SE1、DE1)を絶縁するため
に、これらの間に少なくとも1層絶縁膜が存在していればよい。
[Insulating film]
The insulating film 34, the insulating film 35, and the insulating film 36 are the transistors (TA1, TA2) of the substrate 30.
, TB1) is a film formed over the entire region where it is formed. The insulating film 34, the insulating film 35, and the insulating film 36 are formed of a single-layer or a plurality of layers of the insulating film. The insulating film 34 is a film that constitutes the gate insulating film of the transistors (TA1, TA2, TB1). The insulating film 35 and the insulating film 36 are films that form a gate insulating film on the back channel side of the transistors (TA1, TA2, TB1). Further, the insulating film 36 on the uppermost surface is preferably formed of a material that functions as a protective film for the transistor formed on the substrate 30. The insulating film 36 may be provided as appropriate. In order to insulate the third layer electrode BGE1 and the second layer electrode (SE1, DE1), at least one layer insulating film may be present between them.
絶縁膜34乃至絶縁膜36は、単層の絶縁膜で、または2層以上の多層の絶縁膜で形成す
ることができる。これら絶縁膜34乃至絶縁膜36を構成する絶縁膜としては、酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒
化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、
酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタル等でなる膜があげられ
る。また、これらの絶縁膜は、スパッタリング法、CVD法、MBE法、ALD法または
PLD法を用いて形成することができる。
The insulating film 34 to 36 can be formed of a single-layer insulating film or a multi-layer insulating film having two or more layers. Examples of the insulating film constituting the insulating film 34 to 36 include aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, and the like.
Examples thereof include films made of lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide and the like. Further, these insulating films can be formed by using a sputtering method, a CVD method, an MBE method, an ALD method or a PLD method.
[酸化物半導体膜]
ここでは、OSトランジスタの半導体膜を構成する酸化物半導体膜について説明する。膜
OS1にように半導体膜を多層構造とする場合、これらを構成する酸化物半導体膜は、少
なくとも1つ同じ金属元素を含む金属酸化物膜であることが好ましく、Inを含むことが
好ましい。
[Oxide semiconductor film]
Here, the oxide semiconductor film constituting the semiconductor film of the OS transistor will be described. When the semiconductor film has a multilayer structure as in the film OS1, the oxide semiconductor film constituting these is preferably a metal oxide film containing at least one of the same metal elements, and preferably contains In.
例えば、『31』がIn−Ga酸化物膜の場合、Inの原子数比をGaの原子数比よりも
小さくする。In−M−Zn酸化物膜(MはAl、Ga、Y、Zr、La、Ce、または
Nd)の場合、Inの原子数比をMの原子数比よりも小さくする。この場合、Znの原子
数比が最も大きくなるようにすることができる。
For example, when "31" is an In-Ga oxide film, the atomic number ratio of In is made smaller than the atomic number ratio of Ga. In the case of an In—M—Zn oxide film (M is Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, or Nd), the atomic number ratio of In is made smaller than the atomic number ratio of M. In this case, the atomic number ratio of Zn can be maximized.
例えば、『32』がIn−Ga酸化物膜の場合、Inの原子数比をGaの原子数比よりも
大きくする。In−M−Zn酸化物膜の場合、Inの原子数比をMの原子数比よりも大き
くする。In−M−Zn酸化物膜では、Inの原子数比がMおよびZnの原子数比よりも
大きくすることが好ましい。
For example, when "32" is an In-Ga oxide film, the atomic number ratio of In is made larger than the atomic number ratio of Ga. In the case of an In—M—Zn oxide film, the atomic number ratio of In is made larger than the atomic number ratio of M. In the In—M—Zn oxide film, it is preferable that the atomic number ratio of In is larger than the atomic number ratio of M and Zn.
例えば、『33』がIn−Ga酸化物膜の場合、Inの原子数比をGaの原子数比と同じ
にする、または小さくする。In−M−Zn酸化物膜の場合、Inの原子数比をMの原子
数比と同じにする。この場合、Znの原子数比が、InおよびMよりも大きくすることが
できる。ここでは、『33』は、後述するトランジスタTA2、トランジスタTB1のチ
ャネル形成領域を構成する膜でもある。
For example, when "33" is an In-Ga oxide film, the atomic number ratio of In is made the same as or smaller than the atomic number ratio of Ga. In the case of an In—M—Zn oxide film, the atomic number ratio of In is the same as the atomic number ratio of M. In this case, the atomic number ratio of Zn can be made larger than that of In and M. Here, "33" is also a film forming a channel forming region of the transistor TA2 and the transistor TB1 described later.
酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33の原子数比は、スパッタリング法で成膜する
場合は、ターゲットの構成材料の原子数比等を調節することで可能である。また、CVD
法で成膜する場合は、原料ガスの流量比などを調節することで可能である。以下、酸化物
半導体膜31乃至酸化物半導体膜33として、スパッタリング法でIn−M−Zn酸化物
膜を形成する場合を例に、成膜に使用されるターゲットについて述べる。これらの膜を成
膜するために、In−M−Zn酸化物でなるターゲットが用いられる。
The atomic number ratio of the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 can be adjusted by adjusting the atomic number ratio of the constituent material of the target when the film is formed by the sputtering method. Also, CVD
When forming a film by the method, it is possible by adjusting the flow rate ratio of the raw material gas. Hereinafter, the target used for film formation will be described by taking as an example a case where an In-M—Zn oxide film is formed as the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 by a sputtering method. In order to form these films, a target made of In-M-Zn oxide is used.
『31』のターゲットの金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とする
と、x1/y1は、1/6以上1未満であることが好ましい。また、z1/y1は、1/
3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。
Assuming that the atomic number ratio of the target metal element of "31" is In: M: Zn = x1: y1: z1 , x1 / y1 is preferably 1/6 or more and less than 1. Further, z1 / y1 is 1 /.
It is preferably 3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less.
ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In
:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:3:8、
In:M:Zn=1:4:4、In:M:Zn=1:4:5、In:M:Zn=1:4:
6、In:M:Zn=1:4:7、In:M:Zn=1:4:8、In:M:Zn=1:
5:5、In:M:Zn=1:5:6、In:M:Zn=1:5:7、In:M:Zn=
1:5:8、In:M:Zn=1:6:8等がある。
Typical examples of the atomic number ratio of the target metal element are In: M: Zn = 1: 3: 2, In.
: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 6, In: M: Zn = 1: 3: 8,
In: M: Zn = 1: 4: 4, In: M: Zn = 1: 4: 5, In: M: Zn = 1: 4:
6, In: M: Zn = 1: 4: 7, In: M: Zn = 1: 4: 8, In: M: Zn = 1:
5: 5, In: M: Zn = 1: 5: 6, In: M: Zn = 1: 5: 7, In: M: Zn =
There are 1: 5: 8, In: M: Zn = 1: 6: 8, and the like.
『32』のターゲットの金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x2:y2:z2とする
と、x2/y2は、1より大きく6以下であることが好ましい。また、z2/y2は1よ
り大きく6以下であることが好ましい。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例として
は、In:M:Zn=2:1:1.5、In:M:Zn=2:1:2.3、In:M:Z
n=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=3:1:3、In:M
:Zn=3:1:4等がある。
Assuming that the atomic number ratio of the target metal element of "32" is In: M: Zn = x2: y2: z2 , x2 / y2 is preferably larger than 1 and 6 or less. Further, z2 / y2 is preferably larger than 1 and 6 or less. Typical examples of the atomic number ratio of the target metal element are In: M: Zn = 2: 1: 1.5, In: M: Zn = 2: 1: 2.3, In: M: Z.
n = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 3: 1: 3, In: M
: Zn = 3: 1: 4, etc.
『33』のターゲットの金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x3:y3:z3とする
と、x3/y3は、1/6以上1以下であることが好ましい。また、z3/y3は、1/
3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。ターゲットの金属元素の原
子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.
2、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:
3:6、In:M:Zn=1:3:8、In:M:Zn=1:4:4、In:M:Zn=
1:4:5、In:M:Zn=1:4:6、In:M:Zn=1:4:7、In:M:Z
n=1:4:8、In:M:Zn=1:5:5、In:M:Zn=1:5:6、In:M
:Zn=1:5:7、In:M:Zn=1:5:8、In:M:Zn=1:6:8等があ
る。
Assuming that the atomic number ratio of the target metal element of "33" is In: M: Zn = x3: y3: z3 , x3 / y3 is preferably 1/6 or more and 1 or less. Further, z3 / y3 is 1 /.
It is preferably 3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. Typical examples of the atomic number ratio of the target metal element are In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 1: 1: 1.
2, In: M: Zn = 1: 3: 2, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1:
3: 6, In: M: Zn = 1: 3: 8, In: M: Zn = 1: 4: 4, In: M: Zn =
1: 4: 5, In: M: Zn = 1: 4: 6, In: M: Zn = 1: 4: 7, In: M: Z
n = 1: 4: 8, In: M: Zn = 1: 5: 5, In: M: Zn = 1: 5: 6, In: M
: Zn = 1: 5: 7, In: M: Zn = 1: 5: 8, In: M: Zn = 1: 6: 8, and the like.
In−M−Zn酸化物膜の成膜用ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:
Zn=x:y:zとした場合、1≦z/y≦6とすることで、In−M−Zn酸化物膜と
してCAAC−OS膜が形成されやすくなるため好ましい。なお、CAAC−OS膜につ
いては後述する。
In the target for film formation of In-M-Zn oxide film, the atomic number ratio of the metal element is In: M:
When Zn = x: y: z, setting 1 ≦ z / y ≦ 6 is preferable because a CAAC-OS film is easily formed as an In—M—Zn oxide film. The CAAC-OS film will be described later.
酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33としては、キャリア密度の低い酸化物半導体
膜を用いる。例えば、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33として、キャリア密度
が1×1017個/cm3以下、好ましくは1×1015個/cm3以下、さらに好まし
くは1×1013個/cm3以下の酸化物半導体膜を用いる。特に、酸化物半導体膜31
乃至酸化物半導体膜33として、キャリア密度が、8×1011個/cm3未満、より好
ましくは1×1011個/cm3未満、さらに好ましくは1×1010個/cm3未満で
あり、且つ、1×10−9個/cm3以上の酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
As the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, an oxide semiconductor film having a low carrier density is used. For example, the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 has a carrier density of 1 × 10 17 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less, and more preferably 1 × 10 13 / cm. Use an oxide semiconductor film of 3 or less. In particular, the oxide semiconductor film 31
The oxide semiconductor film 33 has a carrier density of less than 8 × 10 11 pieces / cm 3 , more preferably less than 1 × 10 11 pieces / cm 3 , and even more preferably less than 1 × 10 10 pieces / cm 3 . Moreover, it is preferable to use an oxide semiconductor film of 1 × 10 -9 pieces / cm 3 or more.
酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33として、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の
低い酸化物半導体膜を用いることで、さらに優れた電気的特性を有するトランジスタを作
製することができる。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い(酸素欠損の少
ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。高純度真性または実質的に高
純度真性である酸化物半導体は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くする
ことができる場合がある。従って、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトラ
ンジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気的特性(ノーマリオンともいう。)にな
ることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、
欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性ま
たは実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅
が1×106μmでチャネル長Lが10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電
極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラ
メータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ること
ができる。従って、当該酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電
気的特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。不純物としては、水素、窒
素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等がある。
By using an oxide semiconductor film having a low impurity concentration and a low defect level density as the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, a transistor having further excellent electrical characteristics can be produced. Here, a low impurity concentration and a low defect level density (less oxygen deficiency) is referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic. Oxide semiconductors having high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic may have a low carrier density due to the small number of carrier sources. Therefore, the transistor in which the channel region is formed in the oxide semiconductor film is unlikely to have an electrical characteristic (also referred to as normalion) in which the threshold voltage is negative. In addition, oxide semiconductor films that are highly pure or substantially highly pure are
Due to the low defect level density, the trap level density may also be low. Moreover, highly purified intrinsic or substantially oxide semiconductor film is highly purified intrinsic, the off current is extremely small, even with an element with a channel width channel length L of 10μm at 1 × 10 6 [mu] m, and a source electrode When the voltage between the drain electrodes (drain voltage) is in the range of 1 V to 10 V, it is possible to obtain the characteristic that the off current is below the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 -13 A or less. Therefore, the transistor in which the channel region is formed in the oxide semiconductor film is a highly reliable transistor with little fluctuation in electrical characteristics. Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals and the like.
酸化物半導体膜に含まれる水素は金属原子と結合する酸素と反応して水になると共に、酸
素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損が形成される。当該酸素欠損
に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が
金属原子と結合する酸素と結合することで、キャリアである電子を生成する場合がある。
従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリオン特性とな
りやすい。
Hydrogen contained in the oxide semiconductor film reacts with oxygen bonded to a metal atom to become water, and an oxygen deficiency is formed in the oxygen-desorbed lattice (or oxygen-desorbed portion). When hydrogen enters the oxygen deficiency, electrons that are carriers may be generated. In addition, a part of hydrogen may be bonded to oxygen, which is bonded to a metal atom, to generate electrons as carriers.
Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing hydrogen tends to have normalion characteristics.
このため、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33は酸素欠損と共に、水素ができる
限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体
膜33において、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Ma
ss Spectrometry)により得られる水素濃度を、5×1019atoms
/cm3以下、より好ましくは1×1019atoms/cm3以下、5×1018at
oms/cm3未満、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、より好ましくは
5×1017atoms/cm3以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm
3以下とする。
Therefore, it is preferable that hydrogen is reduced as much as possible in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 together with oxygen deficiency. Specifically, in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, secondary ion mass spectrometry (SIMS: Secondary Ion Ma)
Hydrogen concentration obtained by ss Spectrometer) is 5 × 10 19 atoms.
/ Cm 3 or less, more preferably 1 x 10 19 atoms / cm 3 or less, 5 x 10 18 at
less than oms / cm 3 , preferably 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, still more preferably 1 × 10 16 atoms / cm.
3 or less.
酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33に第14族元素の一つであるシリコンや炭素
が含まれると、膜中の酸素欠損が増加し、これらの膜がn型化してしまう。このため、酸
化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33におけるシリコンや炭素の濃度(二次イオン質
量分析法により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm3以下、好ましくは2
×1017atoms/cm3以下とする。
When silicon or carbon, which is one of the Group 14 elements, is contained in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, oxygen deficiency in the film increases, and these films become n-shaped. Therefore, the concentration of silicon or carbon (concentration obtained by secondary ion mass spectrometry) in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 is 2 × 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2.
× 10 17 atoms / cm 3 or less.
また、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33において、二次イオン質量分析法によ
り得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/c
m3以下、好ましくは2×1016atoms/cm3以下にする。アルカリ金属及びア
ルカリ土類金属は、酸化物半導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジ
スタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため、酸化物半導体膜31乃至酸化物
半導体膜33のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。
Further, in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal obtained by the secondary ion mass spectrometry is 1 × 10 18 atoms / c.
It should be m 3 or less, preferably 2 × 10 16 atoms / cm 3 or less. Alkaline metals and alkaline earth metals may form carriers when combined with oxide semiconductors, which may increase the off-current of the transistor. Therefore, it is preferable to reduce the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33.
酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33に窒素が含まれていると、キャリアである電
子が生じ、キャリア密度が増加し、n型化しやすい。そのため窒素が含まれている酸化物
半導体を用いたトランジスタはノーマリオン特性となりやすいので、酸化物半導体膜31
乃至酸化物半導体膜33の窒素含有量はできる限り低減されていることが好ましい、例え
ば、二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度を5×1018atoms/cm3以
下にすることが好ましい。
When nitrogen is contained in the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33, electrons as carriers are generated, the carrier density increases, and the n-type is easily formed. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing nitrogen tends to have normalion characteristics, so that the oxide semiconductor film 31
The nitrogen content of the oxide semiconductor film 33 is preferably reduced as much as possible. For example, the nitrogen concentration obtained by the secondary ion mass spectrometry is preferably 5 × 10 18 atoms / cm 3 or less.
以上、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33について述べたが、これらに限られず
、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気的特性(電界効果移動度、しきい値電圧
等)に応じて適切な組成の酸化物半導体膜を用いればよい。また、必要とするトランジス
タの半導体特性及び電気的特性を得るために、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜3
3のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密
度等を適切なものとすることが好ましい。
The oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 have been described above, but the present invention is not limited to these, and is appropriate depending on the semiconductor characteristics and electrical characteristics (field effect mobility, threshold voltage, etc.) of the required transistor. An oxide semiconductor film having a different composition may be used. Further, in order to obtain the required semiconductor characteristics and electrical characteristics of the transistor, the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 3
It is preferable that the carrier density, impurity concentration, defect density, atomic number ratio of metal element and oxygen, interatomic distance, density, etc. of No. 3 are appropriate.
トランジスタTA1は、GaまたはM(MはAl、Ga、Y、Zr、La、Ce、または
Nd)の原子数比よりもInの原子数比が大きい酸化物半導体膜32でチャネルが形成さ
れるため、電界効果移動度を高くすることができる。代表的には、その電界効果移動度は
、10cm2/Vsより大きく60cm2/Vs未満、好ましくは15cm2/Vs以上
50cm2/Vs未満である。そのため、アクティブマトリクス型表示装置の回路にトラ
ンジスタTA1を用いる場合は、高速動作が要求される駆動回路に好適である。
Since the transistor TA1 has a channel formed by the oxide semiconductor film 32 in which the atomic number ratio of In is larger than the atomic number ratio of Ga or M (M is Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, or Nd). , The field effect mobility can be increased. Typically, the electric field effect mobility, 10 cm 2 / Vs greater than less than 60cm 2 / Vs, preferably less than 15cm 2 / Vs or more 50 cm 2 / Vs. Therefore, when the transistor TA1 is used in the circuit of the active matrix type display device, it is suitable for a drive circuit that requires high-speed operation.
また、トランジスタTA1は、遮光された領域に、設けることが好ましい。また高い電界
効果移動度を有するトランジスタTA1を駆動回路に設けることで、駆動周波数を高くす
ることができるため、より高精細な表示装置を実現することができる。
Further, the transistor TA1 is preferably provided in a light-shielded region. Further, by providing the transistor TA1 having high field effect mobility in the drive circuit, the drive frequency can be increased, so that a higher definition display device can be realized.
チャネル形成領域が酸化物半導体膜33で形成されるトランジスタTA2、TB1は、ト
ランジスタTA1よりも電界効果移動度が低く、その大きさは、3cm2/Vs以上10
cm2/Vs以下程度である。トランジスタTA2、TB1は、酸化物半導体膜32を有
していないため、トランジスタTA1よりも光によって劣化しにくく、光照射によるオフ
電流の増大量が少ない。そのため、チャネル形成領域が酸化物半導体膜33で形成される
トランジスタTA2、TB1は光が照射されるような画素部に好適である。
Transistors TA2 and TB1 whose channel formation region is formed of the oxide semiconductor film 33 have lower field-effect mobility than transistor TA1, and their size is 3 cm 2 / Vs or more and 10
It is about cm 2 / Vs or less. Since the transistors TA2 and TB1 do not have the oxide semiconductor film 32, they are less likely to be deteriorated by light than the transistors TA1, and the amount of increase in off-current due to light irradiation is small. Therefore, the transistors TA2 and TB1 whose channel forming region is formed of the oxide semiconductor film 33 are suitable for the pixel portion to be irradiated with light.
トランジスタTA1は、酸化物半導体膜32を有しないトランジスタTA2と比較して、
光が照射されるとオフ状態における電流が増大しやすい。トランジスタTA1が画素部の
ように遮光が十分できない画素部よりも光の影響が少ない周辺駆動回路に適している理由
の1つである。また、もちろん、トランジスタTA2、TB1のような構成のトランジス
タも、駆動回路に設けることが可能である。
The transistor TA1 is compared with the transistor TA2 which does not have the oxide semiconductor film 32.
When illuminated with light, the current in the off state tends to increase. This is one of the reasons why the transistor TA1 is suitable for a peripheral drive circuit that is less affected by light than a pixel portion that cannot sufficiently block light such as a pixel portion. Further, of course, transistors having a configuration such as transistors TA2 and TB1 can also be provided in the drive circuit.
以上、トランジスタ(TA1、TA2、TB1)と酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体
膜33について述べたが、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び
電気的特性に応じて、トランジスタの構成を変更すればよい。例えば、バックゲート電極
の有無、酸化物半導体膜の積層構造、酸化物半導体膜、ゲート電極、ソース電極およびド
レイン電極の形状や配置等を適宜変更することができる。
The transistors (TA1, TA2, TB1) and the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 have been described above, but the present invention is not limited to these, and the transistor configuration is determined according to the required semiconductor characteristics and electrical characteristics of the transistor. Should be changed. For example, the presence or absence of the back gate electrode, the laminated structure of the oxide semiconductor film, the shape and arrangement of the oxide semiconductor film, the gate electrode, the source electrode and the drain electrode can be appropriately changed.
(酸化物半導体の構造)
次に、酸化物半導体の構造について説明する。
(Structure of oxide semiconductor)
Next, the structure of the oxide semiconductor will be described.
なお本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配
置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「
略平行」とは、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう
。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状
態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは
、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
In the present specification, "parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° or more and 10 ° or less. Therefore, the case of −5 ° or more and 5 ° or less is also included. Also,"
"Approximately parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of -30 ° or more and 30 ° or less. Further, "vertical" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° or more and 100 ° or less. Therefore, the case of 85 ° or more and 95 ° or less is also included. Further, "substantially vertical" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60 ° or more and 120 ° or less.
また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す
。
Further, in the present specification, when the crystal is a trigonal crystal or a rhombic crystal, it is represented as a hexagonal system.
酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに分けられる。ま
たは、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けられ
る。
The oxide semiconductor film is divided into a non-single crystal oxide semiconductor film and a single crystal oxide semiconductor film. Alternatively, the oxide semiconductor is divided into, for example, a crystalline oxide semiconductor and an amorphous oxide semiconductor.
なお、非単結晶酸化物半導体としては、CAAC−OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物
半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導
体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC−OS、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物
半導体などがある。
As a non-single crystal oxide semiconductor, CAAC-OS (C Axis Aligned)
Crystalline Oxide Semiconductor), polycrystalline oxide semiconductors, microcrystalline oxide semiconductors, amorphous oxide semiconductors, and the like. Further, examples of the crystalline oxide semiconductor include a single crystal oxide semiconductor, CAAC-OS, a polycrystalline oxide semiconductor, and a microcrystal oxide semiconductor.
まずは、CAAC−OS膜について説明する。 First, the CAAC-OS film will be described.
CAAC−OS膜は、c軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。 The CAAC-OS film is one of oxide semiconductor films having a plurality of c-axis oriented crystal portions.
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Micro
scope)によって、CAAC−OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(
高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC−OS膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
Transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Micro)
A composite analysis image of the bright-field image and diffraction pattern of the CAAC-OS film (scope).
Also called a high-resolution TEM image. ) Can be confirmed to confirm a plurality of crystal parts.
On the other hand, even with a high-resolution TEM image, a clear boundary between crystal portions, that is, a crystal grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed. Therefore, it can be said that the CAAC-OS film is unlikely to have a decrease in electron mobility due to grain boundaries.
試料面と略平行な方向から、CAAC−OS膜の断面の高分解能TEM像を観察すると、
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した
形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
When observing a high-resolution TEM image of the cross section of the CAAC-OS film from a direction substantially parallel to the sample surface,
It can be confirmed that the metal atoms are arranged in layers in the crystal part. Each layer of metal atom
The shape reflects the unevenness of the surface (also referred to as the surface to be formed) or the upper surface of the CAAC-OS film to be formed, and is arranged parallel to the surface to be formed or the upper surface of the CAAC-OS film.
一方、試料面と略垂直な方向から、CAAC−OS膜の平面の高分解能TEM像を観察す
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
On the other hand, when the high-resolution TEM image of the plane of the CAAC-OS film is observed from a direction substantially perpendicular to the sample plane, it can be confirmed that the metal atoms are arranged in a triangular or hexagonal shape in the crystal portion. However, there is no regularity in the arrangement of metal atoms between different crystal parts.
CAAC−OS膜に対し、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)装
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。
When structural analysis is performed on the CAAC-OS film using an X-ray diffraction (XRD) apparatus, for example, in the analysis of the CAAC-OS film having InGaZnO 4 crystals by the out-of-plane method, A peak may appear near the diffraction angle (2θ) of 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the InGaZnO 4 crystal, the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the surface to be formed or the upper surface. It can be confirmed that
なお、InGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜のout−of−plane法
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
In the analysis of the CAAC-OS film having InGaZnO 4 crystals by the out-of-plane method, a peak may appear in the vicinity of 3 ° in 2θ in addition to the peak in the vicinity of 31 ° in 2θ. The peak with 2θ near 36 ° indicates that a part of the CAAC-OS film contains crystals having no c-axis orientation. In the CAAC-OS film, it is preferable that 2θ shows a peak near 31 ° and 2θ does not show a peak near 36 °.
CAAC−OS膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low impurity concentration. Impurities are hydrogen, carbon,
It is an element other than the main component of the oxide semiconductor film such as silicon and transition metal elements. In particular, elements such as silicon, which have a stronger bond with oxygen than the metal elements constituting the oxide semiconductor film, disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen and are crystalline. It becomes a factor to reduce. In addition, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, etc. have a large atomic radius (or molecular radius), so if they are contained inside the oxide semiconductor film, they disturb the atomic arrangement of the oxide semiconductor film and are crystalline. It becomes a factor to reduce. Impurities contained in the oxide semiconductor film may serve as a carrier trap or a carrier generation source.
また、CAAC−OS膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film having a low defect level density. For example, oxygen deficiency in an oxide semiconductor film may become a carrier trap or a carrier generation source by capturing hydrogen.
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを、高純度真性または
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(
ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。
A low impurity concentration and a low defect level density (less oxygen deficiency) is called high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic. Since the oxide semiconductor film having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has few carrier sources, the carrier density can be lowered. Therefore,
Transistors using the oxide semiconductor film have electrical characteristics with a negative threshold voltage (
Also known as normal on. ) Is rare. Further, the oxide semiconductor film having high purity intrinsicity or substantially high purity intrinsicity has few carrier traps. Therefore, the transistor using the oxide semiconductor film has a small fluctuation in electrical characteristics and is a highly reliable transistor. The electric charge captured by the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed electric charge. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor film having a high impurity concentration and a high defect level density may have unstable electrical characteristics.
また、CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。
Further, the transistor using the CAAC-OS film has a small fluctuation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.
次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。 Next, the microcrystalline oxide semiconductor film will be described.
微結晶酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領
域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体膜
に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大き
さであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微
結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、nc
−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)
膜と呼ぶ。また、nc−OS膜は、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確
認できない場合がある。
The microcrystalline oxide semiconductor film has a region in which a crystal portion can be confirmed and a region in which a clear crystal portion cannot be confirmed in a high-resolution TEM image. The crystal portion contained in the microcrystalline oxide semiconductor film often has a size of 1 nm or more and 100 nm or less, or 1 nm or more and 10 nm or less. In particular, an oxide semiconductor film having nanocrystals (nc: nanocrystals), which are microcrystals of 1 nm or more and 10 nm or less, or 1 nm or more and 3 nm or less, is nc.
-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor)
Called a membrane. Further, in the nc-OS film, for example, the crystal grain boundary may not be clearly confirmed in a high-resolution TEM image.
nc−OS膜は、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上
3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc−OS膜は、異なる
結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。し
たがって、nc−OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かな
い場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXR
D装置を用いて構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面
を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ
径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子回折(制限視野電子回折ともいう。)を
行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に対し
、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子
回折を行うと、スポットが観測される。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を
行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また、
nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが
観測される場合がある。
The nc-OS film has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less). In addition, the nc-OS film does not show regularity in crystal orientation between different crystal portions. Therefore, no orientation is observed in the entire film. Therefore, the nc-OS film may be indistinguishable from the amorphous oxide semiconductor film depending on the analysis method. For example, an XR that uses X-rays with a diameter larger than that of the crystal part for the nc-OS film
When the structural analysis is performed using the D apparatus, the peak indicating the crystal plane is not detected in the analysis by the out-of-plane method. Further, when electron diffraction (also referred to as selected area electron diffraction) using an electron beam having a probe diameter larger than the crystal portion (for example, 50 nm or more) is performed on the nc-OS film, a diffraction pattern such as a halo pattern is observed. Will be done. On the other hand, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film using an electron beam having a probe diameter close to the size of the crystal portion or smaller than the crystal portion, spots are observed. Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a region having high brightness (in a ring shape) may be observed in a circular motion. Also,
When nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a plurality of spots may be observed in the ring-shaped region.
nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。その
ため、nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、
nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc−O
S膜は、CAAC−OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
The nc-OS film is an oxide semiconductor film having higher regularity than the amorphous oxide semiconductor film. Therefore, the nc-OS film has a lower defect level density than the amorphous oxide semiconductor film. However,
In the nc-OS film, there is no regularity in crystal orientation between different crystal portions. Therefore, nc-O
The S film has a higher defect level density than the CAAC-OS film.
次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。 Next, the amorphous oxide semiconductor film will be described.
非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化
物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。
The amorphous oxide semiconductor film is an oxide semiconductor film having an irregular atomic arrangement in the film and having no crystal portion. An example is an oxide semiconductor film having an amorphous state such as quartz.
非晶質酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において結晶部を確認することができない。 The crystal part of the amorphous oxide semiconductor film cannot be confirmed in the high-resolution TEM image.
非晶質酸化物半導体膜に対し、XRD装置を用いた構造解析を行うと、out−of−p
lane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半
導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが
観測される。
A structural analysis of the amorphous oxide semiconductor film using an XRD device shows that out-of-p.
In the analysis by the lane method, no peak indicating the crystal plane is detected. Further, when electron diffraction is performed on the amorphous oxide semiconductor film, a halo pattern is observed. Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the amorphous oxide semiconductor film, no spot is observed and a halo pattern is observed.
なお、酸化物半導体膜は、nc−OS膜と非晶質酸化物半導体膜との間の物性を示す構造
を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸化
物半導体(a−like OS:amorphous−like Oxide Semi
conductor)膜と呼ぶ。
The oxide semiconductor film may have a structure showing physical properties between the nc-OS film and the amorphous oxide semiconductor film. Oxide semiconductor membranes having such a structure are particularly suitable for amorphous-like oxide semiconductors (a-like OS: amorphous-like Oxide Semi).
It is called a conductor) membrane.
a−like OS膜は、高分解能TEM像において鬆(ボイドともいう。)が観察され
る場合がある。また、高分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのできる
領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。a−like OS膜は、
TEMによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見ら
れる場合がある。一方、良質なnc−OS膜であれば、TEMによる観察程度の微量な電
子照射による結晶化はほとんど見られない。
In the a-like OS film, voids (also referred to as voids) may be observed in a high-resolution TEM image. Further, in the high-resolution TEM image, it has a region where the crystal portion can be clearly confirmed and a region where the crystal portion cannot be confirmed. The a-like OS film is
Crystallization may occur and growth of the crystal part may be observed by a small amount of electron irradiation as observed by TEM. On the other hand, if it is a high-quality nc-OS film, crystallization by a small amount of electron irradiation as observed by TEM is hardly observed.
なお、a−like OS膜およびnc−OS膜の結晶部の大きさの計測は、高分解能T
EM像を用いて行うことができる。例えば、InGaZnO4の結晶は層状構造を有し、
In−O層の間に、Ga−Zn−O層を2層有する。InGaZnO4の結晶の単位格子
は、In−O層を3層有し、またGa−Zn−O層を6層有する、計9層がc軸方向に層
状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の
格子面間隔(d値ともいう。)と同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nm
と求められている。そのため、高分解能TEM像における格子縞に着目し、格子縞の間隔
が0.28nm以上0.30nm以下である箇所においては、それぞれの格子縞がInG
aZnO4の結晶のa−b面に対応する。
The size of the crystal part of the a-like OS film and the nc-OS film is measured with high resolution T.
This can be done using an EM image. For example, the crystal of InGaZnO 4 has a layered structure and has a layered structure.
It has two Ga—Zn—O layers between the In—O layers. The unit cell of the crystal of InGaZnO 4 has a structure in which a total of 9 layers are stacked in a layered manner in the c-axis direction, which has 3 In-O layers and 6 Ga-Zn-O layers. Therefore, the distance between these adjacent layers is about the same as the grid plane distance (also referred to as d value) of the (009) plane, and the value is 0.29 nm from the crystal structure analysis.
Is required. Therefore, paying attention to the lattice fringes in the high-resolution TEM image, each lattice fringe is InG in the place where the interval between the lattice fringes is 0.28 nm or more and 0.30 nm or less.
Corresponds to the ab plane of the crystal of aZnO 4 .
また、酸化物半導体膜は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導
体膜の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、
その酸化物半導体膜の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、a−
like OS膜の密度は78.6%以上92.3%未満となる。また、例えば、単結晶
の密度に対し、nc−OS膜の密度およびCAAC−OS膜の密度は92.3%以上10
0%未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が78%未満となる酸化物半導体膜は、
成膜すること自体が困難である。
Further, the density of the oxide semiconductor film may differ depending on the structure. For example, if the composition of a certain oxide semiconductor film is known, it can be compared with the density of a single crystal having the same composition as the composition.
The structure of the oxide semiconductor film can be estimated. For example, with respect to the density of a single crystal, a-
The density of the like OS film is 78.6% or more and less than 92.3%. Further, for example, the density of the nc-OS film and the density of the CAAC-OS film are 92.3% or more with respect to the density of the single crystal.
It will be less than 0%. The oxide semiconductor film having a density of less than 78% with respect to the density of the single crystal is
It is difficult to form a film.
上記について、具体例を用いて説明する。例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子
数比]を満たす酸化物半導体膜において、菱面体晶構造を有する単結晶InGaZnO4
の密度は6.357g/cm3となる。よって、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1
[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、a−like OS膜の密度は5.0g
/cm3以上5.9g/cm3未満となる。また、例えば、In:Ga:Zn=1:1:
1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、nc−OS膜の密度およびCAAC−
OS膜の密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3未満となる。
The above will be described with reference to specific examples. For example, in an oxide semiconductor film satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic number ratio], a single crystal InGaZnO 4 having a rhombic crystal structure.
The density of is 6.357 g / cm 3 . Therefore, for example, In: Ga: Zn = 1: 1: 1
In the oxide semiconductor film satisfying [atomic number ratio], the density of the a-like OS film is 5.0 g.
/ Cm 3 or more and less than 5.9 g / cm 3 . Also, for example, In: Ga: Zn = 1: 1:
In the oxide semiconductor film satisfying 1 [atomic number ratio], the density of the nc-OS film and CAAC-
The density of the OS film is 5.9 g / cm 3 or more and less than 6.3 g / cm 3 .
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる
単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することが
できる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して
、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を
組み合わせて算出することが好ましい。
In some cases, single crystals having the same composition do not exist. In that case, the density corresponding to the single crystal having a desired composition can be calculated by combining the single crystals having different compositions at an arbitrary ratio. The density of a single crystal having a desired composition may be calculated by using a weighted average with respect to the ratio of combining single crystals having different compositions. However, the density is preferably calculated by combining as few types of single crystals as possible.
なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、a−like OS膜、微結
晶酸化物半導体膜、CAAC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
The oxide semiconductor film may be, for example, a laminated film having two or more of an amorphous oxide semiconductor film, an a-like OS film, a microcrystalline oxide semiconductor film, and a CAAC-OS film. ..
以上説明したようにOSトランジスタは、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。 As described above, the OS transistor can realize extremely excellent off-current characteristics.
[基板30]
基板30としては、様々な基板を用いることができ、特定のものに限定されることはない
。基板30の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI
基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、
ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを
有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィル
ムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケ
イ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基
材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフ
タレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(
PES)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹
脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニ
ル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、
アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結
晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイ
ズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを
製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消
費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
[Board 30]
Various substrates can be used as the substrate 30, and the substrate 30 is not limited to a specific one. As an example of the substrate 30, a semiconductor substrate (for example, a single crystal substrate or a silicon substrate), SOI
Substrates, glass substrates, quartz substrates, plastic substrates, metal substrates, stainless steel substrates,
There are substrates with stainless steel still foil, tungsten substrates, substrates with tungsten foil, flexible substrates, laminated films, paper containing fibrous materials, base films, and the like. Examples of glass substrates include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, and soda lime glass. Examples of flexible substrates, laminated films, base films, etc. include the following. For example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyether sulfone (
There are plastics represented by PES). Alternatively, as an example, there is a synthetic resin such as acrylic. Alternatively, examples include polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, and the like. Or, as an example, polyamide, polyimide,
There are aramid, epoxy, inorganic vapor deposition film, or paper. In particular, by manufacturing a transistor using a semiconductor substrate, a single crystal substrate, an SOI substrate, or the like, it is possible to manufacture a transistor having a high current capacity and a small size with little variation in characteristics, size, or shape. .. When the circuit is composed of such transistors, the power consumption of the circuit can be reduced or the circuit can be highly integrated.
ゲート電極(GE1、GE2、GE3)を形成する前に、基板30上に下地絶縁膜を形成
してもよい。下地絶縁膜としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒
化酸化シリコン、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム
、酸化窒化アルミニウム等がある。なお、下地絶縁膜として、窒化シリコン、酸化ガリウ
ム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウム等を用いることで、基板30
から不純物(代表的にはアルカリ金属、水、水素等)が酸化物半導体膜(OS1−OS3
)への拡散を抑制することができる。
An underlying insulating film may be formed on the substrate 30 before the gate electrodes (GE1, GE2, GE3) are formed. Examples of the underlying insulating film include silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride, silicon nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, and aluminum nitride. By using silicon nitride, gallium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, aluminum oxide, or the like as the underlying insulating film, the substrate 30
Impurities (typically alkali metals, water, hydrogen, etc.) from oxide semiconductor film (OS1-OS3)
) Can be suppressed.
[ゲート電極(GE1、GE2、GE3)]
ゲート電極(GE1、GE2、GE3)は、単層の導電膜、または2つ以上の導電膜が積
層された多層構造の膜である。ゲート電極(GE1、GE2、GE3)として形成される
導電膜は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンか
ら選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を
組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのい
ずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、アルミニウムに、チ
タン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ば
れた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。また、インジ
ウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むイン
ジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫
酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物等の透光性を有
する導電性材料を適用することもできる。
[Gate electrodes (GE1, GE2, GE3)]
The gate electrode (GE1, GE2, GE3) is a single-layer conductive film or a multi-layered film in which two or more conductive films are laminated. The conductive film formed as the gate electrodes (GE1, GE2, GE3) is a metal element selected from aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, and tungsten, or an alloy containing the above-mentioned metal element as a component, or the above-mentioned alloy. It can be formed by using an alloy or the like in which the above-mentioned metal elements are combined. Further, a metal element selected from any one or more of manganese and zirconium may be used. Further, an alloy film or a nitride film obtained by combining one or more selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used for aluminum. It also contains indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, indium zinc oxide, and silicon oxide. A translucent conductive material such as indium tin oxide can also be applied.
例えば、ゲート電極(GE1、GE2、GE3)として、シリコンを含むアルミニウム膜
を形成することができる。ゲート電極(GE1、GE2、GE3)を2層構造とする場合
は、例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を形成する、窒化チタン膜上にチタン膜を形成
する、窒化チタン膜上にタングステン膜を形成する、窒化タンタル膜または窒化タングス
テン膜上にタングステン膜を形成すればよい。また、ゲート電極(GE1、GE2、GE
3)を3層構造とする場合は、例えば、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を
積層し、さらにその上にチタン膜を形成すればよい。
For example, as a gate electrode (GE1, GE2, GE3), an aluminum film containing silicon can be formed. When the gate electrodes (GE1, GE2, GE3) have a two-layer structure, for example, a titanium film is formed on an aluminum film, a titanium film is formed on a titanium nitride film, and a tungsten film is formed on a titanium nitride film. A tungsten film may be formed on the tantalum nitride film or the tungsten nitride film. Also, the gate electrodes (GE1, GE2, GE)
When 3) has a three-layer structure, for example, a titanium film, an aluminum film may be laminated on the titanium film, and a titanium film may be formed on the titanium film.
スパッタリング法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法、熱CVD法等により
ゲート電極(GE1、GE2、GE3)を形成する。
Gate electrodes (GE1, GE2, GE3) are formed by a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, a pulse laser deposition (PLD) method, a thermal CVD method, or the like.
なお、タングステン膜はALDを利用する成膜装置により成膜することができる。この場
合には、WF6ガスとB2H6ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し
、その後、WF6ガスとH2ガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、B
2H6ガスに代えてSiH4ガスを用いてもよい。
The tungsten film can be formed by a film forming apparatus using ALD. In this case, the WF 6 gas and the B 2 H 6 gas are sequentially and repeatedly introduced to form the initial tungsten film, and then the WF 6 gas and the H 2 gas are simultaneously introduced to form the tungsten film. In addition, B
SiH 4 gas may be used instead of 2 H 6 gas.
ゲート電極GE1−GE3の形成は、上記形成方法の他に、電解メッキ法、印刷法、イン
クジェット法等で行うことが可能である。
The gate electrodes GE1-GE3 can be formed by an electrolytic plating method, a printing method, an inkjet method, or the like, in addition to the above-mentioned forming method.
[絶縁膜34(ゲート絶縁膜)]
ゲート電極GE1−GE3を覆って、絶縁膜34を形成する。絶縁膜34は、単層の絶縁
膜あるいは2層以上の多層構造の絶縁膜である。絶縁膜34として形成される絶縁膜は、
酸化物絶縁膜、窒化物絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜等が挙げられる。
なお、本明細書において、酸化窒化物とは、窒素より酸素の含有量が多い材料であり、窒
化酸化物とは酸素より窒素の含有量が多い材料とする。
[Insulating film 34 (gate insulating film)]
An insulating film 34 is formed by covering the gate electrodes GE1-GE3. The insulating film 34 is a single-layer insulating film or an insulating film having a multilayer structure of two or more layers. The insulating film formed as the insulating film 34 is
Examples thereof include an oxide insulating film, a nitride insulating film, an oxide nitride insulating film, and a nitride oxide insulating film.
In the present specification, the oxide nitride is a material having a higher oxygen content than nitrogen, and the nitride oxide is a material having a higher nitrogen content than oxygen.
絶縁膜34として形成される絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン
、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム
またはGa−Zn系金属酸化物などでなる絶縁膜を形成することができる。また、このよ
うな絶縁膜として、ハフニウムシリケート(HfSiOx)、窒素が添加されたハフニウ
ムシリケート(HfSixOyNz)、窒素が添加されたハフニウムアルミネート(Hf
AlxOyNz)、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのhigh−k材料でなる膜
を形成することができる。high−k材料を用いることでトランジスタのゲートリーク
を低減できる。
The insulating film formed as the insulating film 34 includes, for example, an insulating film made of silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, Ga-Zn-based metal oxide, or the like. Can be formed. Further, as such an insulating film, a hafnium silicate (HfSiO x), hafnium silicate to which nitrogen is added (HfSi x O y N z) , nitrogen is added, hafnium aluminate (Hf
A film made of a high-k material such as Al x O y N z ), hafnium oxide, and yttrium oxide can be formed. By using a high-k material, the gate leak of the transistor can be reduced.
絶縁膜34はゲート絶縁膜を構成する膜であるため、酸化物半導体膜(OS1、OS2、
OS3)とゲート絶縁膜との界面特性を向上させるため、絶縁膜34においてこれらの層
(OS1、OS2、OS3)と接する領域は酸化物絶縁膜あるいは酸化窒化絶縁膜で形成
することが好ましい。例えば、絶縁膜34の最上層の膜は、酸化シリコン膜あるいは酸化
窒化シリコン膜とすればよい。
Since the insulating film 34 is a film constituting the gate insulating film, the oxide semiconductor film (OS1, OS2,
In order to improve the interface characteristics between the OS3) and the gate insulating film, the region of the insulating film 34 in contact with these layers (OS1, OS2, OS3) is preferably formed of an oxide insulating film or an oxide nitride insulating film. For example, the uppermost film of the insulating film 34 may be a silicon oxide film or a silicon nitride nitride film.
絶縁膜34の厚さは、例えば5nm以上400nm以下とすればよい。その厚さは、好ま
しくは10nm以上300nm以下であり、より好ましくは50nm以上250nm以下
である。
The thickness of the insulating film 34 may be, for example, 5 nm or more and 400 nm or less. The thickness is preferably 10 nm or more and 300 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 250 nm or less.
スパッタリング法で酸化物半導体膜(OS1、OS2、OS3)を形成する場合、プラズ
マを発生させるための電源装置は、RF電源装置、AC電源装置、DC電源装置等を適宜
用いることができる。
When the oxide semiconductor film (OS1, OS2, OS3) is formed by the sputtering method, an RF power supply device, an AC power supply device, a DC power supply device, or the like can be appropriately used as the power supply device for generating plasma.
スパッタリングガスは、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気、酸素雰囲気、希ガス及び
酸素の混合ガスを適宜用いる。なお、希ガス及び酸素の混合ガスの場合、希ガスに対して
酸素のガス比を高めることが好ましい。
As the sputtering gas, a rare gas (typically argon) atmosphere, an oxygen atmosphere, and a mixed gas of a rare gas and oxygen are appropriately used. In the case of a mixed gas of rare gas and oxygen, it is preferable to increase the gas ratio of oxygen to the rare gas.
また、ターゲットは、形成する酸化物半導体膜(OS1、OS2、OS3)の組成にあわ
せて、適宜選択すればよい。
Further, the target may be appropriately selected according to the composition of the oxide semiconductor film (OS1, OS2, OS3) to be formed.
なお、酸化物半導体膜(OS1、OS2、OS3)の形成にスパッタリング法を用いる場
合、基板温度を150℃以上750℃以下、好ましくは150℃以上450℃以下、さら
に好ましくは200℃以上350℃以下とすることで、酸化物半導体膜31−32として
、CAAC−OS膜を形成することができる。
When the sputtering method is used to form the oxide semiconductor film (OS1, OS2, OS3), the substrate temperature is 150 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. As a result, the CAAC-OS film can be formed as the oxide semiconductor film 31-32.
また、CAAC−OS膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。 Further, it is preferable to apply the following conditions in order to form a CAAC-OS film.
成膜時の不純物混入を抑制することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制でき
る。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度(水素、水、二酸化炭素及び窒素など)を低
減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が−
80℃以下、好ましくは−100℃以下である成膜ガスを用いる。
By suppressing the mixing of impurities during film formation, it is possible to prevent the crystal state from being disrupted by impurities. For example, the concentration of impurities (hydrogen, water, carbon dioxide, nitrogen, etc.) existing in the film forming chamber may be reduced. Further, the concentration of impurities in the film-forming gas may be reduced. Specifically, the dew point is-
A film-forming gas having a temperature of 80 ° C. or lower, preferably −100 ° C. or lower is used.
また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージ
を軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、30体積%以上が好ましく、100体
積%がより好ましい。
Further, it is preferable to reduce the plasma damage during film formation by increasing the oxygen ratio in the film formation gas and optimizing the electric power. The oxygen ratio in the film-forming gas is preferably 30% by volume or more, more preferably 100% by volume.
酸化物半導体膜を加熱しながら成膜することで、あるいは酸化物半導体膜を形成した後、
加熱処理を行うことで、酸化物半導体膜の水素濃度を2×1020atoms/cm3以
下、好ましくは5×1019atoms/cm3以下、より好ましくは1×1019at
oms/cm3以下、5×1018atoms/cm3未満、好ましくは1×1018a
toms/cm3以下、より好ましくは5×1017atoms/cm3以下、さらに好
ましくは1×1016atoms/cm3以下とすることができる。
By forming an oxide semiconductor film while heating it, or after forming an oxide semiconductor film,
By performing the heat treatment, the hydrogen concentration of the oxide semiconductor film is reduced to 2 × 10 20 atoms / cm 3 or less, preferably 5 × 10 19 atoms / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 19 at.
oms / cm 3 or less, 5 × 10 18 atoms / cm less than 3 , preferably 1 × 10 18 a
It can be toms / cm 3 or less, more preferably 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less, and even more preferably 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less.
なお、加熱処理は、350℃より高く650℃以下、好ましくは450℃以上600℃以
下で行うことで、後述するCAAC化率が、70%以上100%未満、好ましくは80%
以上100%未満、好ましくは90%以上100%未満、より好ましくは95%以上98
%以下である酸化物半導体膜を得ることができる。また、水素、水等の含有量が低減され
た酸化物半導体膜を得ることが可能である。すなわち、不純物濃度が低く、欠陥準位密度
の低い酸化物半導体膜を形成することができる。
The heat treatment is performed at a temperature higher than 350 ° C. and 650 ° C. or lower, preferably 450 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, so that the CAAC conversion rate described later is 70% or more and less than 100%, preferably 80%.
More than 100%, preferably 90% or more and less than 100%, more preferably 95% or more 98
An oxide semiconductor film of% or less can be obtained. Further, it is possible to obtain an oxide semiconductor film having a reduced content of hydrogen, water and the like. That is, it is possible to form an oxide semiconductor film having a low impurity concentration and a low defect level density.
ALDを利用する成膜装置により酸化物半導体膜を形成することができる。例えばInG
aZnOX(X>0)膜を成膜する場合には、In(CH3)3ガスとO3ガスを順次繰
り返し導入してInO2層を形成し、その後、Ga(CH3)3ガスとO3ガスを同時に
導入してGaO層を形成し、更にその後Zn(CH3)2ガスとO3ガスを同時に導入し
てZnO層を形成する。なお、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガ
スを混ぜてInGaO2層やInZnO2層、GaInO層、ZnInO層、GaZnO
層などの混合化合物層を形成してもよい。なお、O3ガスに変えてAr等の不活性ガスで
バブリングしたH2Oガスを用いてもよいが、Hを含まないO3ガスを用いる方が好まし
い。また、In(CH3)3ガスにかえて、In(C2H5)3ガスを用いてもよい。ま
た、Ga(CH3)3ガスにかえて、Ga(C2H5)3ガスを用いてもよい。また、Z
n(CH3)2ガスを用いてもよい。
An oxide semiconductor film can be formed by a film forming apparatus using ALD. For example, InG
When forming an aZnO X (X> 0) film, In (CH 3 ) 3 gas and O 3 gas are sequentially and repeatedly introduced to form an InO 2 layer, and then Ga (CH 3 ) 3 gas and O 3 gas are simultaneously introduced to form a GaO layer, and forming a subsequent Zn (CH 3) ZnO layer by introducing simultaneously 2 gas and the O 3 gas. The order of these layers is not limited to this example. Further, these gases are mixed to form an InGaO 2 layer, an InZNO 2 layer, a GaInO layer, a ZnInO layer, and a GaZnO.
A mixed compound layer such as a layer may be formed. Incidentally, instead of the O 3 gas may be used bubbled with the H 2 O gas with an inert gas such as Ar, but better to use an O 3 gas containing no H are preferred. Further, In (C 2 H 5 ) 3 gas may be used instead of In (CH 3 ) 3 gas. Further, Ga (C 2 H 5 ) 3 gas may be used instead of Ga (CH 3 ) 3 gas. Also, Z
n (CH 3 ) 2 gas may be used.
酸化物半導体膜32、および酸化物半導体膜33は、トランジスタのチャネルが形成され
る膜であり、その膜厚を3nm以上200nm以下とすることができる。それらの厚さは
、好ましくは3nm以上100nm以下であり、さらに好ましくは30nm以上50nm
以下である。酸化物半導体膜31の膜厚は例えば、3nm以上100nm以下とすること
ができ、好ましくは3nm以上30nm以下であり、より好ましくは3nm以上15nm
以下である。酸化物半導体膜31は、酸化物半導体膜32、酸化物半導体膜33よりも薄
く形成することが好ましい。
The oxide semiconductor film 32 and the oxide semiconductor film 33 are films on which transistor channels are formed, and the film thickness thereof can be 3 nm or more and 200 nm or less. Their thickness is preferably 3 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 30 nm or more and 50 nm.
It is as follows. The film thickness of the oxide semiconductor film 31 can be, for example, 3 nm or more and 100 nm or less, preferably 3 nm or more and 30 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 15 nm or less.
It is as follows. The oxide semiconductor film 31 is preferably formed thinner than the oxide semiconductor film 32 and the oxide semiconductor film 33.
ここでは、酸化物半導体膜31、32、33として、In−Ga−Zn膜をスパッタリン
グ法で成膜する。これらの成膜に用いられるターゲットの金属元素の原子数比(In:G
a:Zn)は、例えば、酸化物半導体膜31は1:3:6であり、酸化物半導体膜32は
3:1:2であり、酸化物半導体膜33は、1:1:1.2または1:1:1とすること
ができる。また、酸化物半導体膜31、32、33の厚さは、それぞれ、5nm、35n
m、35nmとすることができる。
Here, the In-Ga-Zn film is formed as the oxide semiconductor films 31, 32, 33 by a sputtering method. Atomic number ratio (In: G) of the target metal element used for these film formations
a: Zn) is, for example, the oxide semiconductor film 31 is 1: 3: 6, the oxide semiconductor film 32 is 3: 1: 2, and the oxide semiconductor film 33 is 1: 1: 1.2. Alternatively, it can be 1: 1: 1. The thicknesses of the oxide semiconductor films 31, 32, and 33 are 5 nm and 35 n, respectively.
It can be m and 35 nm.
[ソース電極、ドレイン電極]
電極(SE1、DE1、SE2、DE2、SE3、DE3)はゲート電極(GE1、GE
2、GE3)と同様に形成することができる。
[Source electrode, drain electrode]
The electrodes (SE1, DE1, SE2, DE2, SE3, DE3) are gate electrodes (GE1, GE).
2. It can be formed in the same manner as GE3).
例えば、厚さ50nmの銅−マンガン合金膜、厚さ400nmの銅膜、及び厚さ100n
mの銅−マンガン合金膜の順に、これらの膜をスパッタリング法により積層することで、
3層構造の電極(SE1、DE1、SE2、DE2、SE3、DE3)を形成することが
できる。
For example, a copper-manganese alloy film with a thickness of 50 nm, a copper film with a thickness of 400 nm, and a thickness of 100 n.
By laminating these films in the order of m copper-manganese alloy films by the sputtering method,
Electrodes having a three-layer structure (SE1, DE1, SE2, DE2, SE3, DE3) can be formed.
発光装置の駆動回路などに用いられるトランジスタのように、高速で動作させるトランジ
スタには、トランジスタ(TA1、TA2)、あるいはトランジスタ(TA3、TA4、
TC1)のように、チャネル長を短くすることが好ましい。このようなトランジスタのチ
ャネル長は、2.5μm未満とすることが好ましい。例えば、2.2μm以下とすればよ
い。本実施の形態のトランジスタでは、チャネル長はソース電極とドレイン電極間の距離
で決定されるため、チャネル長の最小値は、電極(SE1、DE1、SE2、DE2、S
E3、DE3)となる導電膜を加工する精度で制約される。本実施の形態のトランジスタ
では、例えば、チャネル長は0.5μm以上、あるいは1.0μm以上とすることができ
る。
Transistors that operate at high speed, such as transistors used in drive circuits of light emitting devices, include transistors (TA1, TA2) or transistors (TA3, TA4,
It is preferable to shorten the channel length as in TC1). The channel length of such a transistor is preferably less than 2.5 μm. For example, it may be 2.2 μm or less. In the transistor of the present embodiment, the channel length is determined by the distance between the source electrode and the drain electrode, so that the minimum value of the channel length is the electrodes (SE1, DE1, SE2, DE2, S).
It is limited by the accuracy of processing the conductive film that becomes E3, DE3). In the transistor of the present embodiment, for example, the channel length can be 0.5 μm or more, or 1.0 μm or more.
[絶縁膜35、36]
例えば、『35』としては、2層構造の絶縁膜を形成することができる。ここでは、『3
5』の1層目の膜を絶縁膜35aと呼び、2層目の膜を絶縁膜35bと呼ぶことにする。
[Insulating films 35 and 36]
For example, as "35", an insulating film having a two-layer structure can be formed. Here, "3
The first layer film of "5" is referred to as an insulating film 35a, and the second layer film is referred to as an insulating film 35b.
絶縁膜35aとしては、例えば酸化シリコンなどでなる酸化物絶縁膜、あるいは窒素を含
み、且つ欠陥量の少ない酸化物絶縁膜を形成することができる。窒素を含み、且つ欠陥量
の少ない酸化物絶縁膜の代表例としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜
等がある。
As the insulating film 35a, for example, an oxide insulating film made of silicon oxide or the like, or an oxide insulating film containing nitrogen and having a small amount of defects can be formed. Typical examples of the oxide insulating film containing nitrogen and having a small amount of defects include a silicon nitride film and an aluminum nitride film.
欠陥の少ない酸化物絶縁膜は、100K以下のESRで測定して得られたスペクトルにお
いてg値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.001以上2.
003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下の第3のシグナ
ルが観測される。なお、第1のシグナル及び第2のシグナルのスプリット幅、並びに第2
のシグナル及び第3のシグナルのスプリット幅は、XバンドのESR測定において約5m
Tである。また、g値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.0
01以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下で
ある第3のシグナルのスピンの密度の合計が1×1018spins/cm3未満であり
、代表的には1×1017spins/cm3以上1×1018spins/cm3未満
である。
The oxide insulating film having few defects has a first signal having a g value of 2.037 or more and 2.039 or less in a spectrum obtained by measuring with an ESR of 100 K or less, and a g value of 2.001 or more.
A second signal of 003 or less and a third signal having a g value of 1.964 or more and 1.966 or less are observed. The split width of the first signal and the second signal, and the second signal
The split width of the signal and the third signal is about 5 m in the X-band ESR measurement.
It is T. Further, the first signal having a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, and a g value of 2.0
01 or 2.003 or less of the second signal, and g values the sum is less than 1 × 10 18 spins / cm 3 of the spin density of the third signal is 1.964 or more 1.966 or less, representing It is 1 × 10 17 spins / cm 3 or more and less than 1 × 10 18 spins / cm 3 .
なお、100K以下のESRスペクトルにおいてg値が2.037以上2.039以下の
第1シグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.
964以上1.966以下の第3のシグナルは、窒素酸化物(NOx、xは0以上2以下
、好ましくは1以上2以下)起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例としては、
一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、g値が2.037以上2.039以下の第1の
シグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.96
4以上1.966以下である第3のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど、酸化物
絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
In the ESR spectrum of 100 K or less, the first signal having a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, the second signal having a g value of 2.001 or more and 2.003 or less, and the g value of 1.
The third signal of 964 or more and 1.966 or less corresponds to a signal caused by nitrogen oxides (NOx, x is 0 or more and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less). A typical example of nitrogen oxides is
There are nitric oxide, nitrogen dioxide, etc. That is, the first signal having a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, the second signal having a g value of 2.001 or more and 2.003 or less, and the g value of 1.96.
It can be said that the smaller the total spin density of the third signal, which is 4 or more and 1.966 or less, the smaller the content of nitrogen oxides contained in the oxide insulating film.
絶縁膜35aが、窒素酸化物の含有量が少ない膜であることで、絶縁膜35aと層(OS
1、OS2、OS3)との界面におけるキャリアのトラップを低減することが可能である
。この結果、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トラン
ジスタの電気的特性の変動を低減することができる。
Since the insulating film 35a is a film having a low content of nitrogen oxides, the insulating film 35a and the layer (OS)
It is possible to reduce carrier traps at the interface with 1, OS2, OS3). As a result, it is possible to reduce the shift of the threshold voltage of the transistor, and it is possible to reduce the fluctuation of the electrical characteristics of the transistor.
また、トランジスタの信頼性向上のため、絶縁膜35aは、SIMS(Secondar
y Ion Mass Spectrometry)で測定される窒素濃度が6×102
0/cm3以下であることが好ましい。それは、トランジスタの作製工程中に絶縁膜35
aにおいて、窒素酸化物が生成されにくくなるからである。
Further, in order to improve the reliability of the transistor, the insulating film 35a is provided with SIMS (Secondar).
The nitrogen concentration measured by y Ion Mass Spectrometer) is 6 × 10 2
It is preferably 0 / cm 3 or less. It is an insulating film 35 during the transistor fabrication process.
This is because nitrogen oxides are less likely to be produced in a.
絶縁膜35aとして、窒素を含み、且つ欠陥量の少ない酸化物絶縁膜の一例として、CV
D法により酸化窒化シリコン膜を形成することができる。この場合、原料ガスとしては、
シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積
性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化
性気体としては、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
As an example of the oxide insulating film containing nitrogen and having a small amount of defects as the insulating film 35a, CV
A silicon oxide nitride film can be formed by the D method. In this case, the raw material gas is
It is preferable to use a sedimentary gas containing silicon and an oxidizing gas. Typical examples of the sedimentary gas containing silicon include silane, disilane, trisilane, fluorinated silane and the like. Examples of the oxidizing gas include nitrous oxide and nitrogen dioxide.
また、堆積性気体に対する酸化性気体を20倍より大きく100倍未満、好ましくは40
倍以上80倍以下とし、処理室内の圧力を100Pa未満、好ましくは50Pa以下とす
るCVD法を用いることで、絶縁膜35aとして、窒素を含み、且つ欠陥量の少ない酸化
物絶縁膜を形成することができる。
Further, the oxidizing gas with respect to the sedimentary gas is larger than 20 times and less than 100 times, preferably 40 times.
By using a CVD method in which the pressure in the processing chamber is set to less than 100 Pa, preferably 50 Pa or less, the oxide insulating film containing nitrogen and having a small amount of defects is formed as the insulating film 35a. Can be done.
絶縁膜35bとして、例えば、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化
物絶縁膜を用いて形成することができる。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素
を含む酸化物絶縁膜は、加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素
よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、TDS分析にて、酸素原子に換算しての酸素の
脱離量が1.0×1018atoms/cm3以上、好ましくは3.0×1020ato
ms/cm3以上である酸化物絶縁膜である。なお、上記TDS分析時における膜の表面
温度としては100℃以上700℃以下、または100℃以上500℃以下の範囲が好ま
しい。
As the insulating film 35b, for example, an oxide insulating film containing more oxygen than oxygen satisfying the stoichiometric composition can be used. An oxide insulating film containing more oxygen than oxygen satisfying a stoichiometric composition is partially desorbed by heating. Oxide insulating films containing more oxygen than oxygen satisfying the stoichiometric composition have an oxygen desorption amount of 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 or more in terms of oxygen atoms in TDS analysis. , Preferably 3.0 × 10 20 ato
It is an oxide insulating film having ms / cm 3 or more. The surface temperature of the film during the TDS analysis is preferably in the range of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, or 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
絶縁膜35bとしては、厚さが30nm以上500nm以下、好ましくは50nm以上4
00nm以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。絶縁膜35
bとして、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いて形
成する場合、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜として酸
化窒化シリコン膜をCVD法を用いて形成することができる。
The insulating film 35b has a thickness of 30 nm or more and 500 nm or less, preferably 50 nm or more 4
Silicon oxide, silicon oxide nitride, or the like having a diameter of 00 nm or less can be used. Insulating film 35
When b is formed using an oxide insulating film containing more oxygen than oxygen satisfying the stoichiometric composition, it is oxidized as an oxide insulating film containing more oxygen than oxygen satisfying the stoichiometric composition. The silicon nitride film can be formed by using the CVD method.
絶縁膜35bとして、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する場合、次のよ
うな条件で成膜を行うことができる。プラズマCVD装置の真空排気された処理室内に載
置された基板を180℃以上280℃以下、さらに好ましくは200℃以上240℃以下
に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を100Pa以上250P
a以下、さらに好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電
極に0.17W/cm2以上0.5W/cm2以下、さらに好ましくは0.25W/cm
2以上0.35W/cm2以下の高周波電力を供給する。
When a silicon oxide film or a silicon oxide nitride film is formed as the insulating film 35b, the film can be formed under the following conditions. The substrate placed in the vacuum-exhausted processing chamber of the plasma CVD apparatus is held at 180 ° C. or higher and 280 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, and the raw material gas is introduced into the treatment chamber to introduce the pressure in the treatment chamber. 100Pa or more 250P
a following, more preferably not more than 200Pa above 100 Pa, the processing to electrodes provided in the indoor 0.17 W / cm 2 or more 0.5 W / cm 2 or less, more preferably 0.25 W / cm
It supplies high-frequency power of 2 or more and 0.35 W / cm 2 or less.
絶縁膜36としては、少なくとも、水素及び酸素のブロッキング効果を有する膜を用いる
。さらに、好ましくは、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキ
ング効果を有する。代表的には、窒化シリコンなどの窒化物絶縁膜を形成すればよい。窒
化シリコン膜の他、窒化酸化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜
等も用いることができる。
As the insulating film 36, at least a film having a blocking effect on hydrogen and oxygen is used. Further, it preferably has a blocking effect on oxygen, hydrogen, water, alkali metals, alkaline earth metals and the like. Typically, a nitride insulating film such as silicon nitride may be formed. In addition to the silicon nitride film, a silicon nitride film, an aluminum nitride film, an aluminum nitride film and the like can also be used.
また、絶縁膜36を構成する膜として酸素、水素、水等に対してブロッキング効果を有す
る酸化物絶縁膜を設けてもよい。このような酸化物絶縁膜としては、酸化アルミニウム、
酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化
イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
Further, as a film constituting the insulating film 36, an oxide insulating film having a blocking effect on oxygen, hydrogen, water and the like may be provided. As such an oxide insulating film, aluminum oxide,
There are aluminum nitride, gallium oxide, gallium nitride oxide, yttrium oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, hafnium oxide and the like.
また、絶縁膜36の厚さは50nm以上300nm以下とすればよく、好ましくは100
nm以上200nm以下である。酸素、水素、水等に対してブロッキング効果を有する絶
縁膜36を形成することで、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33から外部への酸
素の拡散を防ぎ、また外部から酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33への水素、水
等の侵入を防ぐことができる。
The thickness of the insulating film 36 may be 50 nm or more and 300 nm or less, preferably 100.
It is nm or more and 200 nm or less. By forming the insulating film 36 having a blocking effect against oxygen, hydrogen, water, etc., the diffusion of oxygen from the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 to the outside can be prevented, and the oxide semiconductor film from the outside can be prevented. It is possible to prevent hydrogen, water, etc. from entering the 31 to the oxide semiconductor film 33.
絶縁膜36としてプラズマCVD法により窒化シリコン膜を形成する場合、シリコンを含
む堆積性気体、窒素、及びアンモニアを原料ガスとして用いることが好ましい。これらの
原料ガスを用いることで、プラズマ中でアンモニアが解離し、活性種が発生する。当該活
性種が、シリコンを含む堆積性気体に含まれるシリコン及び水素の結合、及び窒素の三重
結合を切断する。この結果、シリコン及び窒素の結合が促進され、シリコン及び水素の結
合が少なく、欠陥が少なく、緻密な窒化シリコン膜を形成することができる。一方、原料
ガスにおいて、窒素に対するアンモニアの量が多いと、シリコンを含む堆積性気体及び窒
素それぞれの分解が進まず、シリコン及び水素結合が残存してしまい、欠陥が増大した、
且つ粗な窒化シリコン膜が形成されてしまう。これらのため、原料ガスにおいて、アンモ
ニアに対する窒素の流量比を5以上50以下、好ましくは10以上50以下とすることが
好ましい。
When a silicon nitride film is formed as the insulating film 36 by the plasma CVD method, it is preferable to use a sedimentary gas containing silicon, nitrogen, and ammonia as raw material gases. By using these raw material gases, ammonia is dissociated in the plasma and active species are generated. The active species cleaves the bond between silicon and hydrogen contained in the sedimentary gas containing silicon, and the triple bond with nitrogen. As a result, the bond between silicon and nitrogen is promoted, the bond between silicon and hydrogen is small, the number of defects is small, and a dense silicon nitride film can be formed. On the other hand, when the amount of ammonia with respect to nitrogen in the raw material gas is large, the decomposition of each of the sedimentary gas containing silicon and nitrogen does not proceed, silicon and hydrogen bonds remain, and defects increase.
Moreover, a coarse silicon nitride film is formed. Therefore, in the raw material gas, the flow rate ratio of nitrogen to ammonia is preferably 5 or more and 50 or less, preferably 10 or more and 50 or less.
絶縁膜35を形成した後、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理の温度は、代表的には、
150℃以上基板歪み点未満、好ましくは200℃以上450℃以下、更に好ましくは3
00℃以上450℃以下とする。当該加熱処理により、絶縁膜35の2層目を構成する酸
化物絶縁膜に含まれる酸素を、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33に移動させて
、これらに含まれる酸素欠損を低減することができる。加熱処理は、例えば、窒素及び酸
素を含む混合ガス雰囲気で、加熱温度350℃、加熱時間1時間とすればよい。
After forming the insulating film 35, heat treatment may be performed. The temperature of the heat treatment is typically
150 ° C. or higher and lower than the substrate strain point, preferably 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 3
The temperature is 00 ° C or higher and 450 ° C or lower. By the heat treatment, oxygen contained in the oxide insulating film constituting the second layer of the insulating film 35 is moved to the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33 to reduce oxygen deficiency contained therein. be able to. The heat treatment may be performed in a mixed gas atmosphere containing nitrogen and oxygen, for example, with a heating temperature of 350 ° C. and a heating time of 1 hour.
また、絶縁膜36を形成した後、酸化物半導体膜31乃至酸化物半導体膜33から水素等
を放出させることを目的として加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は、例えば、窒素
及び酸素を含む混合ガス雰囲気で、加熱温度350℃、加熱時間1時間とすればよい。
Further, after forming the insulating film 36, heat treatment may be performed for the purpose of releasing hydrogen or the like from the oxide semiconductor film 31 to the oxide semiconductor film 33. This heat treatment may be performed, for example, in a mixed gas atmosphere containing nitrogen and oxygen, with a heating temperature of 350 ° C. and a heating time of 1 hour.
[バックゲート電極]
バックゲート電極(BGE1、BGE2)はゲート電極(GE1、GE2、GE3)と同
様に形成することができる。
[Backgate electrode]
The back gate electrodes (BGE1, BGE2) can be formed in the same manner as the gate electrodes (GE1, GE2, GE3).
以下、トランジスタのいくつかの他の構成例を示す。 Hereinafter, some other configuration examples of the transistor will be shown.
(トランジスタTA3、TA4)
図29(A)、図29(B)に、それぞれ、トランジスタTA3、トランジスタTA4の
上面図(レイアウト図)と、その回路記号を示す。図30(A)、図30(B)に、トラ
ンジスタTA3のa7−a8線およびb7−b8線による断面図、並びにトランジスタT
A4のa9−a10線およびb9−b10線による断面図を示す。
(Transistors TA3, TA4)
29 (A) and 29 (B) show a top view (layout view) of the transistor TA3 and the transistor TA4 and their circuit symbols, respectively. 30 (A) and 30 (B) are cross-sectional views of the transistor TA3 along the lines a7-a8 and b7-b8, and the transistor T.
A cross-sectional view taken along the line a9-a10 and line b9-b10 of A4 is shown.
トランジスタTA3は、ゲート電極GE4、酸化物半導体膜OS4、ソース電極SE4、
ドレイン電極DE4、およびバックゲート電極BGE4を有する。トランジスタTA3は
、トランジスタTA1の変形例であり、電極BGE4が、2つの開口CG4、CG5にお
いて、電極GE4と接している点がトランジスタTA1と異なり、他はトランジスタTA
1と同様である。図30(B)に示すように、チャネル幅方向で、膜OS4が電極GE4
と電極BGE4で囲まれており、トランジスタTA3の強度をより向上させることができ
る。
The transistor TA3 includes a gate electrode GE4, an oxide semiconductor film OS4, a source electrode SE4, and the like.
It has a drain electrode DE4 and a back gate electrode BGE4. The transistor TA3 is a modification of the transistor TA1 and differs from the transistor TA1 in that the electrode BGE4 is in contact with the electrode GE4 at the two openings CG4 and CG5, and the other transistors TA3.
It is the same as 1. As shown in FIG. 30B, the film OS4 is the electrode GE4 in the channel width direction.
And the electrode BGE4, the strength of the transistor TA3 can be further improved.
トランジスタTA4は、ゲート電極GE5、酸化物半導体膜OS5、ソース電極SE5、
ドレイン電極DE5、およびバックゲート電極BGE5を有する。トランジスタTA4は
、トランジスタTA2の変形例であり、電極BGE5を電極GE5と接続せず、電極BG
E5を電極GE5に異なる信号や電位を入力可能としている。例えば、電極GE5にトラ
ンジスタTA4の導通状態を制御する信号を入力し、電極BGE5にトランジスタTA4
のしきい値電圧を補正するような信号や電位を入力することが可能である。
The transistor TA4 includes a gate electrode GE5, an oxide semiconductor film OS5, a source electrode SE5, and the like.
It has a drain electrode DE5 and a back gate electrode BGE5. The transistor TA4 is a modification of the transistor TA2, and the electrode BGE5 is not connected to the electrode GE5, and the electrode BG is not connected.
The E5 can input different signals and potentials to the electrode GE5. For example, a signal for controlling the conduction state of the transistor TA4 is input to the electrode GE5, and the transistor TA4 is input to the electrode BGE5.
It is possible to input a signal or potential that corrects the threshold voltage of.
(トランジスタTC1、TB2、TD1)
図31(A)、図31(B)、図31(C)に、それぞれ、トランジスタTC1、トラン
ジスタTB2、およびトランジスタTD1の上面図(レイアウト図)と、その回路記号を
示す。図32(A)、図32(B)に、トランジスタTC1のa11−a12線およびb
11b12線による断面図、トランジスタTB2のa13−a14線およびb13−b1
4線による断面図、並びにトランジスタTD1のa15−a16線およびb15−b16
線による断面図を示す。
(Transistors TC1, TB2, TD1)
31 (A), 31 (B), and 31 (C) show a top view (layout view) of the transistor TC1, the transistor TB2, and the transistor TD1, and their circuit symbols, respectively. 32 (A) and 32 (B) show the a11-a12 line and b of the transistor TC1.
Sectional view taken along line 11b12, lines a13-a14 and b13-b1 of transistor TB2
Cross-sectional view by 4 lines, and a15-a16 line and b15-b16 of transistor TD1
The cross-sectional view by a line is shown.
トランジスタTC1は、ゲート電極GE6、酸化物半導体膜OS6、ソース電極SE6、
ドレイン電極DE6、およびバックゲート電極BGE6を有する。電極BGE6は開口C
G6において電極GE6に接している。トランジスタTC1は、トランジスタTA1の変
形例であり、膜OS6が2層構造としている。膜OS6は、『32』と『33』とでなる
。トランジスタTC1もトランジスタTA1と同様に、チャネル形成領域が『32』で構
成されるトランジスタである。そのため、トランジスタTC1も、トランジスタTA1と
同程度に高い電界効果移動のトランジスタであり、代表的には、電界効果移動度が10c
m2/Vsより大きく60cm2/Vs未満、好ましくは15cm2/Vs以上50cm
2/Vs未満のトランジスタである。よって、トランジスタTC1もトランジスタTA1
と同様に、駆動回路のような高速動作させるトランジスタに好適である。
The transistor TC1 includes a gate electrode GE6, an oxide semiconductor film OS6, a source electrode SE6, and the like.
It has a drain electrode DE6 and a back gate electrode BGE6. Electrode BGE6 has an opening C
It is in contact with the electrode GE6 at G6. The transistor TC1 is a modified example of the transistor TA1, and the film OS6 has a two-layer structure. The membrane OS 6 is composed of "32" and "33". Like the transistor TA1, the transistor TC1 is also a transistor whose channel formation region is "32". Therefore, the transistor TC1 is also a transistor having a field effect mobility as high as that of the transistor TA1, and typically has a field effect mobility of 10c.
Greater than m 2 / Vs and less than 60 cm 2 / Vs, preferably 15 cm 2 / Vs or more and 50 cm
It is a transistor of less than 2 / Vs. Therefore, the transistor TC1 is also the transistor TA1.
Similarly, it is suitable for a transistor that operates at high speed such as a drive circuit.
トランジスタTB2は、ゲート電極GE7、酸化物半導体膜OS7、ソース電極SE7、
ドレイン電極DE7、およびバックゲート電極BGE7を有する。電極BGE7は開口C
G7において電極GE7に接している。トランジスタTB2は、トランジスタTB1の変
形例であり、電極BGE7を有する点でトランジスタTB2と異なる。トランジスタTB
2は、電極GE7と接続された電極BGE7を有しているため、トランジスタTB1より
もオン電流が高く、また機械的な強度が向上されている。
The transistor TB2 includes a gate electrode GE7, an oxide semiconductor film OS7, a source electrode SE7, and the like.
It has a drain electrode DE7 and a back gate electrode BGE7. Electrode BGE7 has an opening C
In G7, it is in contact with the electrode GE7. The transistor TB2 is a modification of the transistor TB1 and differs from the transistor TB2 in that it has an electrode BGE7. Transistor TB
Since No. 2 has an electrode BGE7 connected to the electrode GE7, the on-current is higher than that of the transistor TB1 and the mechanical strength is improved.
トランジスタTD1は、ゲート電極GE8、酸化物半導体膜OS8、ソース電極SE8、
およびドレイン電極DE8を有する。トランジスタTD1は、トランジスタTB1の変形
例であり、膜OS8全体が電極GE8に重なっており、電極GE8の端部の外側にある部
分を有していない。このように、トランジスタTD1は、膜OS8がトランジスタTB1
よりも光に曝されにくい構造となっているため、画素部のトランジスタに好適である。
The transistor TD1 includes a gate electrode GE8, an oxide semiconductor film OS8, a source electrode SE8, and the like.
And has a drain electrode DE8. The transistor TD1 is a modification of the transistor TB1, in which the entire film OS8 overlaps the electrode GE8 and does not have a portion outside the end of the electrode GE8. As described above, in the transistor TD1, the film OS8 is the transistor TB1.
Since it has a structure that is less exposed to light, it is suitable for a transistor in a pixel portion.
なお、トランジスタTA1、トランジスタTA2およびトランジスタTB1を構成する膜
(絶縁膜、酸化物半導体膜、金属酸化物膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相
堆積(CVD)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法を用いて形成すること
ができる。あるいは、塗布法や印刷法で形成することができる。成膜方法としては、スパ
ッタリング法、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法が代表的であるが、熱CVD法で
もよい。熱CVD法の例として、MOCVD(有機金属化学堆積)法やALD(原子層成
膜)法を使ってもよい。
The films (insulating film, oxide semiconductor film, metal oxide film, conductive film, etc.) constituting the transistor TA1, the transistor TA2, and the transistor TB1 are prepared by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or a vacuum vapor deposition method. It can be formed using the pulsed laser deposition (PLD) method. Alternatively, it can be formed by a coating method or a printing method. As a film forming method, a sputtering method and a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method are typical, but a thermal CVD method may also be used. As an example of the thermal CVD method, a MOCVD (organometallic chemical deposition) method or an ALD (atomic layer deposition) method may be used.
熱CVD法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、原料ガスと酸化剤を同時にチャ
ンバー内に送り、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行
う。このように、熱CVD法は、プラズマを発生させない成膜方法であるため、プラズマ
ダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。
In the thermal CVD method, the inside of the chamber is set to atmospheric pressure or reduced pressure, and the raw material gas and the oxidizing agent are sent into the chamber at the same time, reacted in the vicinity of the substrate or on the substrate, and deposited on the substrate to form a film. As described above, since the thermal CVD method is a film forming method that does not generate plasma, it has an advantage that defects are not generated due to plasma damage.
また、ALD法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが順
次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行う。例えば、
それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブともよぶ)を切り替えて2種類以上の原料ガ
スを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原料ガスと
同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第2の原料
ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキャリアガ
スとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよい。また
、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後、第2の
原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の単原子層を成
膜し、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の単原子層が第1の単原子層上
に積層されて薄膜が形成される。
Further, in the ALD method, the inside of the chamber is set to atmospheric pressure or reduced pressure, the raw material gas for the reaction is sequentially introduced into the chamber, and the film formation is performed by repeating the order of gas introduction. For example
Each switching valve (also called a high-speed valve) is switched to supply two or more types of raw material gas to the chamber in order, and an inert gas is simultaneously or after the first raw material gas so that multiple types of raw material gas are not mixed. (Argon, nitrogen, etc.) is introduced, and a second raw material gas is introduced. When the inert gas is introduced at the same time, the inert gas becomes a carrier gas, and the inert gas may be introduced at the same time when the second raw material gas is introduced. Further, instead of introducing the inert gas, the first raw material gas may be discharged by vacuum exhaust, and then the second raw material gas may be introduced. The first raw material gas is adsorbed on the surface of the substrate to form a first monatomic layer, and reacts with the second raw material gas introduced later, so that the second monoatomic layer becomes the first monoatomic layer. A thin film is formed by being laminated on the atomic layer.
このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返すことで、段差被覆性
に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順序を繰り返す回数によ
って調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微細なトランジスタを作
製する場合に適している。
By repeating this process a plurality of times until a desired thickness is obtained while controlling the gas introduction order, a thin film having excellent step covering property can be formed. Since the thickness of the thin film can be adjusted by the number of times the gas introduction sequence is repeated, the film thickness can be precisely adjusted, which is suitable for manufacturing a fine transistor.
〈画素の具体的な構成例3〉 <Specific configuration example 3 of pixels>
図17に、図1に示した画素10の、具体的な構成を一例として示す。図17に示す画素
10は、図4(A)に示す画素10と、トランジスタ19tの位置が異なる。具体的に、
図17に示す画素10では、トランジスタ19tが配線VLと、トランジスタ11のソー
ス及びドレインの他方、及びトランジスタ16tのソース及びドレインの一方との間に接
続されている点において、図4(A)に示す画素10と構成が異なる。
FIG. 17 shows a specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example. The pixel 10 shown in FIG. 17 is different from the pixel 10 shown in FIG. 4A in the position of the transistor 19t. Specifically
In the pixel 10 shown in FIG. 17, FIG. 4A shows that the transistor 19t is connected between the wiring VL and the other of the source and drain of the transistor 11 and one of the source and drain of the transistor 16t. The configuration is different from the pixel 10 shown.
図18に、図1に示した画素10の、具体的な構成を一例として示す。図18に示す画素
10は、図15(A)に示す画素10と、トランジスタ19tの位置が異なる。具体的に
、図18に示す画素10では、トランジスタ19tが配線VLと、トランジスタ11のソ
ース及びドレインの他方、及びトランジスタ16tのソース及びドレインの一方との間に
接続されている点において、図15(A)に示す画素10と構成が異なる。
FIG. 18 shows a specific configuration of the pixel 10 shown in FIG. 1 as an example. The pixel 10 shown in FIG. 18 is different from the pixel 10 shown in FIG. 15A in the position of the transistor 19t. Specifically, in the pixel 10 shown in FIG. 18, the transistor 19t is connected between the wiring VL and the other of the source and drain of the transistor 11 and one of the source and drain of the transistor 16t. The configuration is different from that of the pixel 10 shown in (A).
なお、本発明の一態様にかかる発光装置の画素10では、トランジスタ11以外のトラン
ジスタが、ゲートを半導体膜の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜を
間に介して当該ゲートと重畳するもう一つのゲートを、さらに有していても良い。トラン
ジスタ11以外のトランジスタが、一対のゲートを有している場合、一対のゲートの一方
をバックゲートとすると、通常のゲート及びバックゲートに同じ高さの電位が与えられて
いても良いし、バックゲートにのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。
バックゲートに与える電位の高さを制御することで、トランジスタの閾値電圧を制御する
ことができる。また、バックゲートを設けることで、チャネル形成領域が増え、ドレイン
電流の増加を実現することができる。また、バックゲートを設けることで、半導体膜に空
乏層ができやすくなるため、S値の改善を図ることができる。
In the pixel 10 of the light emitting device according to one aspect of the present invention, the transistor other than the transistor 11 may have at least a gate on one side of the semiconductor film, but the transistor is superimposed on the gate via the semiconductor film. It may also have another gate to do. When a transistor other than the transistor 11 has a pair of gates, if one of the pair of gates is a back gate, a potential of the same height may be given to the normal gate and the back gate, or the back gate may be given. A fixed potential such as a ground potential may be given only to the gate.
By controlling the height of the potential applied to the back gate, the threshold voltage of the transistor can be controlled. Further, by providing the back gate, the channel formation region can be increased and the drain current can be increased. Further, by providing the back gate, a depletion layer is likely to be formed on the semiconductor film, so that the S value can be improved.
〈トランジスタの構成例2〉
本発明の一態様にかかる発光装置に用いられるトランジスタは、非晶質、微結晶、多結晶
または単結晶である、シリコン又はゲルマニウムなどの半導体膜または半導体基板に、チ
ャネル形成領域を有していても良い。シリコンの薄膜を用いてトランジスタを形成する場
合、当該薄膜には、プラズマCVD法などの気相成長法若しくはスパッタリング法で作製
された非晶質シリコン、非晶質シリコンをレーザーアニールなどの処理により結晶化させ
た多結晶シリコン、単結晶シリコンウェハに水素イオン等を注入して表層部を剥離した単
結晶シリコンなどを用いることができる。
<Transistor configuration example 2>
The transistor used in the light emitting device according to one aspect of the present invention has a channel forming region on a semiconductor film or semiconductor substrate such as silicon or germanium, which is amorphous, microcrystal, polycrystalline or single crystal. Is also good. When a transistor is formed using a thin film of silicon, amorphous silicon or amorphous silicon produced by a vapor phase growth method such as a plasma CVD method or a sputtering method is crystallized on the thin film by a treatment such as laser annealing. It is possible to use amorphous polycrystalline silicon, single crystal silicon in which hydrogen ions or the like are injected into a single crystal silicon wafer and the surface layer portion is peeled off.
図34に、本発明の一態様にかかる発光装置に用いることができる、薄膜のシリコン膜を
用いたトランジスタの断面図を例示する。図34では、nチャネル型のトランジスタ70
と、pチャネル型のトランジスタ71とを示す。
FIG. 34 illustrates a cross-sectional view of a transistor using a thin silicon film that can be used in the light emitting device according to one aspect of the present invention. In FIG. 34, the n-channel transistor 70
And the p-channel type transistor 71.
トランジスタ70は、絶縁表面を有する基板72上に、ゲートとして機能する導電膜73
と、導電膜73上の絶縁膜74と、絶縁膜74を間に介して導電膜73と重畳する半導体
膜75と、半導体膜75上の絶縁膜76と、絶縁膜76を間に介して半導体膜75と重畳
し、なおかつゲートとして機能する導電膜77a及び導電膜77bと、導電膜77a及び
導電膜77b上の絶縁膜78と、絶縁膜78上の絶縁膜79と、絶縁膜78及び絶縁膜7
9に設けられた開口部において半導体膜75に電気的に接続され、なおかつソースまたは
ドレインとして機能する導電膜80及び導電膜81とを有する。
The transistor 70 is a conductive film 73 that functions as a gate on a substrate 72 having an insulating surface.
The semiconductor film 74 on the conductive film 73, the semiconductor film 75 overlapping the conductive film 73 with the insulating film 74 in between, the insulating film 76 on the semiconductor film 75, and the semiconductor with the insulating film 76 in between. The conductive film 77a and 77b which overlap with the film 75 and function as a gate, the insulating film 78 on the conductive film 77a and 77b, the insulating film 79 on the insulating film 78, and the insulating film 78 and the insulating film. 7
It has a conductive film 80 and a conductive film 81 that are electrically connected to the semiconductor film 75 at the opening provided in 9 and also function as a source or a drain.
導電膜77bは、チャネル長方向における幅が導電膜77aよりも短く、導電膜77a及
び導電膜77bは、絶縁膜76側から順に積層されている。また、半導体膜75は、導電
膜77bと重畳する位置にチャネル形成領域82と、チャネル形成領域82を間に挟むよ
うに位置する一対のLDD(Light Doped Drain)領域83と、チャネ
ル形成領域82、LDD領域83を間に挟むように位置する一対の不純物領域84とを有
する。一対の不純物領域84はソース領域またはドレイン領域として機能する。また、L
DD領域83、及び不純物領域84は、n型の導電型を半導体膜75に付与する不純物元
素、例えば、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)等が添加されてい
る。
The width of the conductive film 77b in the channel length direction is shorter than that of the conductive film 77a, and the conductive film 77a and the conductive film 77b are laminated in order from the insulating film 76 side. Further, the semiconductor film 75 has a channel forming region 82 at a position overlapping the conductive film 77b, a pair of LDD (Light Doped Drain) regions 83 located so as to sandwich the channel forming region 82, and a channel forming region 82. It has a pair of impurity regions 84 located so as to sandwich the LDD region 83 in between. The pair of impurity regions 84 function as a source region or a drain region. Also, L
Impurity elements such as boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) that impart an n-type conductive type to the semiconductor film 75 are added to the DD region 83 and the impurity region 84.
また、トランジスタ71は、絶縁表面を有する基板72上に、ゲートとして機能する導電
膜85と、導電膜85上の絶縁膜74と、絶縁膜74を間に介して導電膜85と重畳する
半導体膜86と、半導体膜86上の絶縁膜76と、絶縁膜76を間に介して半導体膜86
と重畳し、なおかつゲートとして機能する導電膜87a及び導電膜87bと、導電膜87
a及び導電膜87b上の絶縁膜78と、絶縁膜78上の絶縁膜79と、絶縁膜78及び絶
縁膜79に設けられた開口部において半導体膜86に電気的に接続され、なおかつソース
またはドレインとして機能する導電膜88及び導電膜89とを有する。
Further, the transistor 71 is a semiconductor film in which the conductive film 85 that functions as a gate, the insulating film 74 on the conductive film 85, and the conductive film 85 are superimposed on the substrate 72 having an insulating surface with the insulating film 74 in between. The semiconductor film 86 is interposed between the 86, the insulating film 76 on the semiconductor film 86, and the insulating film 76.
And the conductive film 87a and 87b that superimpose with and also function as a gate, and the conductive film 87.
The insulating film 78 on the a and the conductive film 87b, the insulating film 79 on the insulating film 78, and the openings provided in the insulating film 78 and the insulating film 79 are electrically connected to the semiconductor film 86, and the source or drain. It has a conductive film 88 and a conductive film 89 that function as a conductive film.
導電膜87bは、チャネル長方向における幅が導電膜87aよりも短く、導電膜87a及
び導電膜87bは、絶縁膜76側から順に積層されている。また、半導体膜75は、導電
膜87bと重畳する位置にチャネル形成領域90と、チャネル形成領域90を間に挟むよ
うに位置する一対の不純物領域91とを有する。一対の不純物領域91はソース領域また
はドレイン領域として機能する。また、不純物領域91は、p型の導電型を半導体膜86
に付与する不純物元素、例えば、リン(P)、ヒ素(As)等が添加されている。
The width of the conductive film 87b in the channel length direction is shorter than that of the conductive film 87a, and the conductive film 87a and the conductive film 87b are laminated in order from the insulating film 76 side. Further, the semiconductor film 75 has a channel forming region 90 at a position overlapping the conductive film 87b and a pair of impurity regions 91 located so as to sandwich the channel forming region 90 in between. The pair of impurity regions 91 function as a source region or a drain region. Further, the impurity region 91 is a p-type conductive type semiconductor film 86.
Impurity elements such as phosphorus (P) and arsenic (As) are added.
なお、半導体膜75または半導体膜86は、様々な技術により結晶化しても良い。様々な
結晶化方法として、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、触媒元素を用いる結晶化法がある
。或いは、触媒元素を用いる結晶化法とレーザ結晶化法とを組み合わせて用いることもで
きる。また、基板72として石英のような耐熱性に優れている基板を用いる場合、電熱炉
を使用した熱結晶化方法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法、触媒元素を用いる結
晶化法、950℃程度の高温アニールを組み合わせた結晶化法を用いても良い。
The semiconductor film 75 or the semiconductor film 86 may be crystallized by various techniques. As various crystallization methods, there are a laser crystallization method using laser light and a crystallization method using a catalytic element. Alternatively, a crystallization method using a catalytic element and a laser crystallization method can be used in combination. When a substrate having excellent heat resistance such as quartz is used as the substrate 72, a thermal crystallization method using an electric heating furnace, a lamp annealing crystallization method using infrared light, a crystallization method using a catalyst element, A crystallization method combined with high temperature annealing of about 950 ° C. may be used.
〈発光装置の作製方法1〉
次いで、本発明の一態様にかかる発光装置400の作製方法について、図19及び図20
を用いて説明する。
<Manufacturing method of light emitting device 1>
Next, FIGS. 19 and 20 show a method for manufacturing the light emitting device 400 according to one aspect of the present invention.
Will be described using.
まず、基板462上に絶縁膜420を形成し、絶縁膜420上に第1の素子層410を形
成する(図19(A)参照)。第1の素子層410には、半導体素子が設けられている。
或いは、第1の素子層410には、半導体素子に加え、表示素子、または画素電極などの
表示素子の一部が設けられていても良い。
First, the insulating film 420 is formed on the substrate 462, and the first element layer 410 is formed on the insulating film 420 (see FIG. 19A). A semiconductor element is provided on the first element layer 410.
Alternatively, the first element layer 410 may be provided with a part of a display element such as a display element or a pixel electrode in addition to the semiconductor element.
基板462としては、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要
がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板4
62として用いてもよい。
The substrate 462 needs to have at least heat resistance enough to withstand the subsequent heat treatment. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, etc.
It may be used as 62.
基板462にガラス基板を用いる場合、基板462と絶縁膜420との間に、酸化シリコ
ン膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜を形成すると、ガラ
ス基板からの汚染を防止でき、好ましい。
When a glass substrate is used for the substrate 462, if an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or a silicon nitride film is formed between the substrate 462 and the insulating film 420, the glass substrate is contaminated. Can be prevented, which is preferable.
絶縁膜420には、例えば、エポキシ樹脂、アラミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の有機樹脂膜を用いることができる。中で
もポリイミド樹脂を用いると耐熱性が高いため好ましい。絶縁膜420として、例えば、
ポリイミド樹脂を用いる場合、該ポリイミド樹脂の膜厚は、3nm以上20μm以下、好
ましくは500nm以上2μm以下である。絶縁膜420として、ポリイミド樹脂を用い
る場合、スピンコート法、ディップコート法、ドクターブレード法等により形成すること
ができる。例えば、絶縁膜420としてポリイミド樹脂を用いる場合、ドクターブレード
法により、当該ポリイミド樹脂を用いた膜の一部を除去することで、所望の厚さを有する
絶縁膜420を得ることができる。
For the insulating film 420, for example, an organic resin film such as an epoxy resin, an aramid resin, an acrylic resin, a polyimide resin, a polyamide resin, or a polyamide-imide resin can be used. Of these, polyimide resin is preferable because it has high heat resistance. As the insulating film 420, for example
When a polyimide resin is used, the film thickness of the polyimide resin is 3 nm or more and 20 μm or less, preferably 500 nm or more and 2 μm or less. When a polyimide resin is used as the insulating film 420, it can be formed by a spin coating method, a dip coating method, a doctor blade method, or the like. For example, when a polyimide resin is used as the insulating film 420, an insulating film 420 having a desired thickness can be obtained by removing a part of the film using the polyimide resin by the doctor blade method.
なお、第1の素子層410は、その作製工程における温度が室温以上300℃以下である
と好ましい。例えば、第1の素子層410に含まれる、無機材料を用いた絶縁膜または導
電膜は、成膜温度が150℃以上300℃以下、さらには200℃以上270℃以下で形
成されることが好ましい。また、第1の素子層410に含まれる、有機樹脂材料を用いた
絶縁膜等は、成膜温度が室温以上100℃以下で形成されると好ましい。
The temperature of the first element layer 410 in the manufacturing process is preferably room temperature or higher and 300 ° C. or lower. For example, the insulating film or conductive film using an inorganic material contained in the first element layer 410 is preferably formed at a film formation temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or higher and 270 ° C. or lower. .. Further, the insulating film or the like using an organic resin material contained in the first element layer 410 is preferably formed at a film forming temperature of room temperature or more and 100 ° C. or less.
また、第1の素子層410に含まれるトランジスタの酸化物半導体膜には、前述したCA
AC−OSを用いることが好ましい。当該トランジスタの酸化物半導体膜にCAAC−O
Sを用いると、例えば、発光装置400を折り曲げる際に、チャネル形成領域にクラック
等が入りづらく、曲げに対する耐性を高めることが可能となる。
Further, the oxide semiconductor film of the transistor included in the first element layer 410 is covered with the above-mentioned CA.
It is preferable to use AC-OS. CAAC-O on the oxide semiconductor film of the transistor
When S is used, for example, when the light emitting device 400 is bent, cracks and the like are less likely to enter the channel forming region, and it is possible to increase the resistance to bending.
また、第1の素子層410に含まれる導電膜として、酸化シリコンを添加したインジウム
錫酸化物を用いると、発光装置400を折り曲げる際に、当該導電膜にクラック等が入り
づらくなるため、好ましい。
Further, it is preferable to use indium tin oxide to which silicon oxide is added as the conductive film contained in the first element layer 410, because cracks and the like are less likely to occur in the conductive film when the light emitting device 400 is bent.
次に、第1の素子層410と、仮支持基板466とを、剥離用接着剤464を用いて接着
し、基板462から絶縁膜420と第1の素子層410を剥離する。これにより、絶縁膜
420と第1の素子層410は、仮支持基板466側に設けられる(図19(B)参照)
。
Next, the first element layer 410 and the temporary support substrate 466 are adhered to each other using the peeling adhesive 464, and the insulating film 420 and the first element layer 410 are peeled from the substrate 462. As a result, the insulating film 420 and the first element layer 410 are provided on the temporary support substrate 466 side (see FIG. 19B).
..
仮支持基板466としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、
金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を
有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いてもよい
。
The temporary support substrate 466 includes a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, and the like.
A metal substrate or the like can be used. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of the present embodiment may be used, or a flexible substrate such as a film may be used.
剥離用接着剤464としては、水や溶媒に可溶なものや、紫外線などの照射により可塑化
させることが可能であるもののように、必要時に仮支持基板466と素子層410とを化
学的もしくは物理的に分離することが可能な接着剤を用いる。
As the peeling adhesive 464, the temporary support substrate 466 and the element layer 410 are chemically or when necessary, such as those that are soluble in water or a solvent and those that can be plasticized by irradiation with ultraviolet rays or the like. Use an adhesive that can be physically separated.
なお、仮支持基板466への転置工程は、様々な方法を適宜用いることができる。例えば
、基板462の絶縁膜420が形成されていない側、すなわち図19(B)に示す下方側
より絶縁膜420にレーザ光468を照射することで、絶縁膜420を脆弱化させること
で基板462と絶縁膜420を剥離することができる。また、上記レーザ光468の照射
エネルギー密度を調整することで、基板462と絶縁膜420の密着性が高い領域と、基
板462と絶縁膜420の密着性が低い領域を作り分けてから剥離してもよい。
In the transfer step to the temporary support substrate 466, various methods can be appropriately used. For example, by irradiating the insulating film 420 with laser light 468 from the side where the insulating film 420 of the substrate 462 is not formed, that is, from the lower side shown in FIG. 19 (B), the insulating film 420 is weakened to weaken the substrate 462. And the insulating film 420 can be peeled off. Further, by adjusting the irradiation energy density of the laser beam 468, a region having high adhesion between the substrate 462 and the insulating film 420 and a region having low adhesion between the substrate 462 and the insulating film 420 are separated and then peeled off. May be good.
なお、本実施の形態においては、基板462と絶縁膜420の界面で剥離する方法につい
て例示したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜420と第1の素子層410との界
面で剥離してもよい。
In the present embodiment, a method of peeling at the interface between the substrate 462 and the insulating film 420 has been illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, it may be peeled off at the interface between the insulating film 420 and the first element layer 410.
また、基板462と絶縁膜420との界面に液体を浸透させて基板462から絶縁膜42
0を剥離してもよい。または、絶縁膜420と第1の素子層410との界面に液体を浸透
させて絶縁膜420から第1の素子層410を剥離してもよい。上記液体としては、例え
ば、水、極性溶媒等を用いることができる。絶縁膜420を剥離する界面、具体的には基
板462と絶縁膜420との界面または絶縁膜420と第1の素子層410との界面に液
体を浸透させることによって、第1の素子層410に与えられる剥離に伴い発生する静電
気等の影響を抑制することができる。
Further, the liquid is permeated into the interface between the substrate 462 and the insulating film 420, and the insulating film 42 from the substrate 462
0 may be peeled off. Alternatively, the liquid may be permeated into the interface between the insulating film 420 and the first element layer 410 to peel off the first element layer 410 from the insulating film 420. As the liquid, for example, water, a polar solvent, or the like can be used. By infiltrating the liquid into the interface where the insulating film 420 is peeled off, specifically, the interface between the substrate 462 and the insulating film 420 or the interface between the insulating film 420 and the first element layer 410, the first element layer 410 It is possible to suppress the influence of static electricity and the like generated by the given peeling.
次に、接着層418を用いて、絶縁膜420に第1の基板401を接着させる(図19(
C)参照)。
Next, the first substrate 401 is adhered to the insulating film 420 using the adhesive layer 418 (FIG. 19 (FIG. 19).
See C)).
次に、剥離用接着剤464を溶解または可塑化させて、第1の素子層410から剥離用接
着剤464及び仮支持基板466を取り外す(図19(D)参照)。
Next, the peeling adhesive 464 is melted or plasticized, and the peeling adhesive 464 and the temporary support substrate 466 are removed from the first element layer 410 (see FIG. 19 (D)).
なお、第1の素子層410の表面が露出するように剥離用接着剤464を水や溶媒などで
除去すると好ましい。
It is preferable to remove the peeling adhesive 464 with water, a solvent, or the like so that the surface of the first element layer 410 is exposed.
以上により、第1の基板401上に第1の素子層410を作製することができる。 As described above, the first element layer 410 can be produced on the first substrate 401.
次に、図19(A)乃至図19(D)に示す工程と同様の形成方法により、第2の基板4
05と、第2の基板405上の接着層412と、接着層412上の絶縁膜440と、第2
の素子層411と、を形成する(図20(A)参照)。
Next, the second substrate 4 is formed by the same forming method as the steps shown in FIGS. 19A to 19D.
05, the adhesive layer 412 on the second substrate 405, the insulating film 440 on the adhesive layer 412, and the second
411 and the element layer 411 of the above (see FIG. 20 (A)).
第2の素子層411が有する絶縁膜440としては、絶縁膜420と同様の材料、ここで
は有機樹脂を用いて形成することができる。
The insulating film 440 included in the second element layer 411 can be formed by using the same material as the insulating film 420, here an organic resin.
次に、第1の素子層410と第2の素子層411の間に、封止層432を充填し、第1の
素子層410と第2の素子層411と、を貼り合わせる(図20(B)参照)。
Next, a sealing layer 432 is filled between the first element layer 410 and the second element layer 411, and the first element layer 410 and the second element layer 411 are bonded together (FIG. 20 (FIG. 20). B) See).
封止層432により、例えば、固体封止させることができる。ただし、封止層432とし
ては、可撓性を有する構成が好ましい。封止層432としては、例えば、ガラスフリット
などのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂
、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
The sealing layer 432 can be used for solid sealing, for example. However, the sealing layer 432 preferably has a flexible structure. As the sealing layer 432, for example, a glass material such as glass frit, a curable resin such as a two-component mixed resin that cures at room temperature, a photocurable resin, or a resin material such as a thermosetting resin is used. Can be done.
以上により、発光装置400を作製することができる。 From the above, the light emitting device 400 can be manufactured.
〈発光装置の作製方法2〉
次いで、本発明の一態様にかかる発光装置400の別の作製方法について、図21を用い
て説明する。なお、図21では、絶縁膜420及び絶縁膜440として無機絶縁膜を用い
る構成について説明する。
<Manufacturing method 2 of light emitting device>
Next, another method for manufacturing the light emitting device 400 according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 21 describes a configuration in which an inorganic insulating film is used as the insulating film 420 and the insulating film 440.
まず、基板462上に剥離層463を形成する。次に、剥離層463上に絶縁膜420を
形成し、絶縁膜420上に第1の素子層410を形成する(図21(A)参照)。
First, the release layer 463 is formed on the substrate 462. Next, the insulating film 420 is formed on the release layer 463, and the first element layer 410 is formed on the insulating film 420 (see FIG. 21 (A)).
剥離層463としては、例えば、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ
、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オス
ミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、または該元
素を含む化合物材料を含み、単層または積層された構造を用いることができる。また、シ
リコンを含む層の場合、該シリコンを含む層の結晶構造としては、非晶質、微結晶、多結
晶、単結晶のいずれでもよい。
The release layer 463 includes, for example, an element selected from tungsten, molybdenum, titanium, tantalum, niobium, nickel, cobalt, zirconium, zinc, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, and silicon, and an alloy material containing the element. Alternatively, a monolayer or laminated structure containing a compound material containing the element can be used. Further, in the case of a layer containing silicon, the crystal structure of the layer containing silicon may be amorphous, microcrystal, polycrystal, or single crystal.
剥離層463は、スパッタリング法、PECVD法、塗布法、印刷法等により形成できる
。なお、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
The release layer 463 can be formed by a sputtering method, a PECVD method, a coating method, a printing method, or the like. The coating method includes a spin coating method, a droplet ejection method, and a dispensing method.
剥離層463が単層構造の場合、タングステン、モリブデン、またはタングステンとモリ
ブデンの混合物を含む層を形成することが好ましい。また、タングステンの酸化物もしく
は酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、またはタング
ステンとモリブデンの混合物の酸化物もしくは酸化窒化物を含む層を形成してもよい。な
お、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金
に相当する。
When the release layer 463 has a single layer structure, it is preferable to form a layer containing tungsten, molybdenum, or a mixture of tungsten and molybdenum. Further, a layer containing an oxide or oxide of tungsten, a layer containing an oxide or nitride of molybdenum, or a layer containing an oxide or nitride of a mixture of tungsten and molybdenum may be formed. The mixture of tungsten and molybdenum corresponds to, for example, an alloy of tungsten and molybdenum.
また、剥離層463として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積
層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される
絶縁層を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を
含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸
化処理、酸素プラズマ処理、亜酸化窒素(N2O)プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の
強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラ
ズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、亜酸化窒素単独、あるいは該ガスとその他のガスと
の混合気体雰囲気下で行ってもよい。上記プラズマ処理や加熱処理により、剥離層463
の表面状態を変えることにより、剥離層463と後に形成される絶縁膜420との密着性
を制御することが可能である。
Further, when forming a laminated structure of a layer containing tungsten and a layer containing an oxide of tungsten as the release layer 463, a layer containing tungsten is formed, and an insulating layer formed of an oxide is formed on the upper layer. Therefore, it may be utilized that a layer containing a tungsten oxide is formed at the interface between the tungsten layer and the insulating layer. Further, the surface of the layer containing tungsten, thermal oxidation treatment, oxygen plasma treatment, nitrous oxide (N 2 O) plasma treatment, an oxide of tungsten processing or the like in the strong oxidizing solution such as ozone water A layer containing may be formed. Further, the plasma treatment and the heat treatment may be carried out by oxygen, nitrogen, nitrous oxide alone, or in a mixed gas atmosphere of the gas and another gas. By the above plasma treatment and heat treatment, the release layer 463
By changing the surface state of the above, it is possible to control the adhesion between the release layer 463 and the insulating film 420 formed later.
絶縁膜420には、例えば、酸化シリコン膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化シ
リコン膜、酸化アルミニウム膜などの透湿性の低い無機絶縁膜を用いることができる。上
記無機絶縁膜は、例えば、スパッタリング法、PECVD法等を用いて形成することがで
きる。
As the insulating film 420, for example, an inorganic insulating film having low moisture permeability such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or an aluminum oxide film can be used. The inorganic insulating film can be formed by, for example, a sputtering method, a PECVD method, or the like.
次に、第1の素子層410と、仮支持基板466とを、剥離用接着剤464を用いて接着
し、剥離層463から絶縁膜420と第1の素子層410を剥離する。これにより、絶縁
膜420と第1の素子層410は、仮支持基板466側に設けられる(図21(B)参照
)。
Next, the first element layer 410 and the temporary support substrate 466 are adhered to each other using the peeling adhesive 464, and the insulating film 420 and the first element layer 410 are peeled from the peeling layer 463. As a result, the insulating film 420 and the first element layer 410 are provided on the temporary support substrate 466 side (see FIG. 21 (B)).
なお、仮支持基板466への転置工程は、様々な方法を適宜用いることができる。例えば
、剥離層463と絶縁膜420との界面に金属酸化膜を含む層を形成した場合は、該金属
酸化膜を結晶化により脆弱化して、剥離層463から絶縁膜420を剥離することができ
る。また、剥離層463をタングステン膜で形成した場合は、アンモニア水と過酸化水素
水の混合溶液によりタングステン膜をエッチングしながら剥離を行ってもよい。
In the transfer step to the temporary support substrate 466, various methods can be appropriately used. For example, when a layer containing a metal oxide film is formed at the interface between the release layer 463 and the insulating film 420, the metal oxide film can be fragile by crystallization and the insulating film 420 can be peeled from the release layer 463. .. When the release layer 463 is formed of a tungsten film, the release layer 463 may be peeled while etching the tungsten film with a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide.
また、剥離層463と絶縁膜420との界面に液体を浸透させて剥離層463から絶縁膜
420を剥離してもよい。上記液体としては、例えば、水、極性溶媒等を用いることがで
きる。絶縁膜420を剥離する界面、具体的には剥離層463と絶縁膜420との界面に
液体を浸透させることによって、第1の素子層410に与えられる剥離に伴い発生する静
電気等の影響を抑制することができる。
Further, the insulating film 420 may be peeled from the peeling layer 463 by infiltrating the liquid into the interface between the peeling layer 463 and the insulating film 420. As the liquid, for example, water, a polar solvent, or the like can be used. By infiltrating the liquid into the interface where the insulating film 420 is peeled off, specifically, the interface between the peeling layer 463 and the insulating film 420, the influence of static electricity or the like generated by the peeling given to the first element layer 410 is suppressed. can do.
次に、絶縁膜420に接着層418を用いて第1の基板401を接着する(図21(C)
参照)。
Next, the first substrate 401 is adhered to the insulating film 420 using the adhesive layer 418 (FIG. 21 (C)).
reference).
次に、剥離用接着剤464を溶解または可塑化させて、第1の素子層410から剥離用接
着剤464と仮支持基板466を取り除く(図21(D)参照)。
Next, the peeling adhesive 464 is melted or plasticized to remove the peeling adhesive 464 and the temporary support substrate 466 from the first element layer 410 (see FIG. 21 (D)).
なお、第1の素子層410の表面が露出するように剥離用接着剤464を水や溶媒などで
除去すると好ましい。
It is preferable to remove the peeling adhesive 464 with water, a solvent, or the like so that the surface of the first element layer 410 is exposed.
以上により、第1の基板401上に第1の素子層410を作製することができる。 As described above, the first element layer 410 can be produced on the first substrate 401.
次に、図21(A)乃至図21(D)に示す工程と同様の形成方法により、第2の基板4
05と、第2の基板405上の接着層412と、接着層412上の絶縁膜440と、第2
の素子層411と、を形成する。その後、第1の素子層410と第2の素子層411の間
に、封止層432を充填し、第1の素子層410と第2の素子層411と、を貼り合わせ
る。
Next, the second substrate 4 is formed by the same forming method as the steps shown in FIGS. 21 (A) to 21 (D).
05, the adhesive layer 412 on the second substrate 405, the insulating film 440 on the adhesive layer 412, and the second
And the element layer 411 of the above. After that, the sealing layer 432 is filled between the first element layer 410 and the second element layer 411, and the first element layer 410 and the second element layer 411 are bonded together.
最後に、接続電極360に異方性導電膜380とFPC408を貼り付ける。必要があれ
ばICチップなどを実装させてもよい。
Finally, the anisotropic conductive film 380 and the FPC 408 are attached to the connection electrode 360. If necessary, an IC chip or the like may be mounted.
以上により、発光装置400を作製することができる。 From the above, the light emitting device 400 can be manufactured.
〈発光装置の断面構造〉
図22に、本発明の一態様に係る発光装置の、画素部の断面構造を一例として示す。なお
、図22では、図3(A)に示す画素10が有する、トランジスタ11、容量素子18、
及び発光素子14の、断面構造を例示している。
<Cross-sectional structure of light emitting device>
FIG. 22 shows, as an example, the cross-sectional structure of the pixel portion of the light emitting device according to one aspect of the present invention. In FIG. 22, the transistor 11, the capacitive element 18, and the pixel 10 shown in FIG. 3A have the transistor 11.
And the cross-sectional structure of the light emitting element 14 is illustrated.
具体的に、図22に示す発光装置は、基板500上にトランジスタ11と、容量素子18
とを有する。トランジスタ11は、第1のゲートとして機能する導電膜501と、導電膜
501上の絶縁膜502と、絶縁膜502を間に介して導電膜501と重畳する半導体膜
503と、半導体膜503に電気的に接続されたソースまたはドレインとして機能する導
電膜504及び導電膜505と、半導体膜503、導電膜504及び導電膜505上の絶
縁膜550と、絶縁膜550を間に介して導電膜501と重畳し、第2のゲートとして機
能する導電膜551と、を有する。
Specifically, the light emitting device shown in FIG. 22 has a transistor 11 and a capacitance element 18 on the substrate 500.
And have. The transistor 11 is electrically connected to the conductive film 501 that functions as the first gate, the insulating film 502 on the conductive film 501, the semiconductor film 503 that overlaps the conductive film 501 with the insulating film 502 in between, and the semiconductor film 503. Conductive 504 and conductive film 505 that function as a source or drain connected to the conductor, an insulating film 550 on the semiconductor film 503, the conductive film 504 and the conductive film 505, and the conductive film 501 with the insulating film 550 in between. It has a conductive film 551 that superimposes and functions as a second gate.
容量素子18は、電極として機能する導電膜501と、導電膜501上の絶縁膜502と
、絶縁膜502を間に挟んで導電膜501と重なり、なおかつ電極として機能する導電膜
504とを有する。
The capacitive element 18 has a conductive film 501 that functions as an electrode, an insulating film 502 on the conductive film 501, and a conductive film 504 that overlaps the conductive film 501 with the insulating film 502 sandwiched between them and also functions as an electrode.
絶縁膜502としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化窒化珪素
、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化
ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルを一種以
上含む絶縁膜を、単層で、または積層させて用いればよい。なお、本明細書中において、
酸化窒化物は、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物
は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。
The insulating film 502 includes aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxide nitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide and tantalum oxide. Insulating films containing one or more may be used as a single layer or laminated. In addition, in this specification,
Oxidized nitride refers to a material having a higher oxygen content than nitrogen in its composition, and nitride oxide refers to a material having a higher nitrogen content than oxygen in its composition.
また、半導体膜503、導電膜504、及び導電膜505上には絶縁膜511が設けられ
ている。半導体膜503として酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜511は、半導体膜5
03に酸素を供給させることが可能な材料を用いることが望ましい。上記材料を絶縁膜5
11に用いることで、絶縁膜511に含まれる酸素を半導体膜503に移動させることが
可能であり、半導体膜503の酸素欠損量を低減することができる。絶縁膜511に含ま
れる酸素の半導体膜503への移動は、絶縁膜511を形成した後に、加熱処理を行うこ
とで効率的に行うことができる。
Further, an insulating film 511 is provided on the semiconductor film 503, the conductive film 504, and the conductive film 505. When an oxide semiconductor is used as the semiconductor film 503, the insulating film 511 is the semiconductor film 5.
It is desirable to use a material capable of supplying oxygen to 03. Insulating film 5 made of the above material
When used in 11, the oxygen contained in the insulating film 511 can be transferred to the semiconductor film 503, and the amount of oxygen deficiency in the semiconductor film 503 can be reduced. The transfer of oxygen contained in the insulating film 511 to the semiconductor film 503 can be efficiently performed by performing a heat treatment after forming the insulating film 511.
絶縁膜511上には絶縁膜520が設けられており、絶縁膜520上には導電膜524が
設けられている。導電膜524は、絶縁膜511及び絶縁膜520に設けられた開口部に
おいて、導電膜504に接続されている。
An insulating film 520 is provided on the insulating film 511, and a conductive film 524 is provided on the insulating film 520. The conductive film 524 is connected to the conductive film 504 at the openings provided in the insulating film 511 and the insulating film 520.
絶縁膜520及び導電膜524上には絶縁膜525が設けられている。絶縁膜525は、
導電膜524と重なる位置に開口部を有する。また、絶縁膜525上において、絶縁膜5
25の開口部とは異なる位置に、絶縁膜526が設けられている。そして、絶縁膜525
及び絶縁膜526上には、EL層527及び導電膜528が、順に積層するように設けら
れている。導電膜524及び導電膜528が、EL層527を間に挟んで重なり合う部分
が、発光素子14として機能する。そして、導電膜524及び導電膜528は、一方が陽
極、他方が陰極として機能する。
An insulating film 525 is provided on the insulating film 520 and the conductive film 524. The insulating film 525 is
It has an opening at a position where it overlaps with the conductive film 524. Further, on the insulating film 525, the insulating film 5
The insulating film 526 is provided at a position different from the opening of 25. And the insulating film 525
The EL layer 527 and the conductive film 528 are provided on the insulating film 526 so as to be laminated in this order. The portion where the conductive film 524 and the conductive film 528 overlap with each other with the EL layer 527 in between functions as a light emitting element 14. One of the conductive film 524 and the conductive film 528 functions as an anode and the other functions as a cathode.
また、発光装置は、発光素子14を間に挟んで基板500と対峙する、基板530を有す
る。基板530上、すなわち、基板530の発光素子14に近い側の面上には、光を遮蔽
する機能を有する遮蔽膜531が設けられている。そして、遮蔽膜531は、発光素子1
4と重なる領域に開口部を有している。発光素子14に重なる開口部において、基板53
0上には特定の波長範囲の可視光を透過する着色層532が設けられている。
Further, the light emitting device has a substrate 530 that faces the substrate 500 with a light emitting element 14 sandwiched between them. A shielding film 531 having a function of shielding light is provided on the substrate 530, that is, on the surface of the substrate 530 on the side close to the light emitting element 14. The shielding film 531 is formed by the light emitting element 1.
It has an opening in the area overlapping with 4. In the opening overlapping the light emitting element 14, the substrate 53
A colored layer 532 that transmits visible light in a specific wavelength range is provided on 0.
〈発光装置の外観〉
図23(A)は、本発明の一態様に係る発光装置の外観の一例を示す、斜視図である。図
23(A)に示す発光装置は、パネル1601と、コントローラ、電源回路、画像処理回
路、画像メモリ、CPUなどが設けられた回路基板1602と、接続部1603とを有し
ている。パネル1601は、画素が複数設けられた画素部1604と、複数の画素を行ご
とに選択する駆動回路1605と、選択された行内の画素への画像信号Sigの入力を制
御する駆動回路1606とを有する。
<Appearance of light emitting device>
FIG. 23A is a perspective view showing an example of the appearance of the light emitting device according to one aspect of the present invention. The light emitting device shown in FIG. 23A includes a panel 1601, a circuit board 1602 provided with a controller, a power supply circuit, an image processing circuit, an image memory, a CPU, and the like, and a connection portion 1603. The panel 1601 includes a pixel unit 1604 provided with a plurality of pixels, a drive circuit 1605 that selects a plurality of pixels for each row, and a drive circuit 1606 that controls input of an image signal Sigma to the pixels in the selected row. Have.
回路基板1602から、接続部1603を介して、各種信号と、電源の電位とが、パネル
1601に入力される。接続部1603には、FPC(Flexible Printe
d Circuit)などを用いることができる。FPCにチップを実装したものをCO
Fテープと呼び、COFテープを用いると、より小さい面積でより高密度の実装を行うこ
とができる。また、接続部1603にCOFテープを用いる場合、回路基板1602内の
一部の回路、或いはパネル1601が有する駆動回路1605や駆動回路1606の一部
などを別途用意したチップに形成しておき、COF(Chip On Film)法を用
いて当該チップをCOFテープに接続しておいても良い。
Various signals and potentials of the power supply are input to the panel 1601 from the circuit board 1602 via the connection unit 1603. The connection unit 1603 has an FPC (Flexible Printe).
d Circuit) and the like can be used. CO with a chip mounted on FPC
Called F-tape, COF tape can be used for higher density mounting in a smaller area. When a COF tape is used for the connection portion 1603, a part of the circuit in the circuit board 1602, or a part of the drive circuit 1605 and the drive circuit 1606 of the panel 1601 is formed on a separately prepared chip, and the COF is formed. The chip may be connected to the COF tape by using the (Chip On Film) method.
また、COFテープ1607を用いた発光装置の外観の一例を示す斜視図を図23(B)
に示す。
Further, FIG. 23 (B) shows a perspective view showing an example of the appearance of the light emitting device using the COF tape 1607.
Shown in.
チップ1608は、バンプなどの端子を表面に有する半導体ベアチップ(IC、LSIな
ど)である。さらに、COFテープ1607に、CR部品も実装でき、回路基板1602
の面積縮小も図れる。フレキシブル基板の配線パターンは、実装するチップの端子に対応
して複数形成される。チップ1608は、ボンダー装置などにより、配線パターンを有す
るフレキシブル基板上に位置決めして配置し、熱圧着することによって実装される。
The chip 1608 is a semiconductor bare chip (IC, LSI, etc.) having terminals such as bumps on its surface. Furthermore, CR components can also be mounted on the COF tape 1607, and the circuit board 1602
The area of can be reduced. A plurality of wiring patterns of the flexible substrate are formed corresponding to the terminals of the chip to be mounted. The chip 1608 is mounted by positioning and arranging it on a flexible substrate having a wiring pattern by a bonder device or the like and thermocompression bonding.
図23(B)には一つのチップ1608を実装した一つのCOFテープ1607の例を示
したが特に限定されない。1つのCOFテープ1607の片面または両面に複数列のチッ
プを実装することができるが、コスト削減のためには、実装するチップ数を少なくするた
め一列とすることが好ましく、さらに好ましくは1個とすることが望ましい。
FIG. 23B shows an example of one COF tape 1607 on which one chip 1608 is mounted, but the present invention is not particularly limited. Multiple rows of chips can be mounted on one side or both sides of one COF tape 1607, but in order to reduce costs, it is preferable to mount one row in order to reduce the number of chips to be mounted, and more preferably one. It is desirable to do.
〈回路基板の構成例〉
図25に、回路基板2003の外観図を示す。回路基板2003は、スリット2211を
有するFPC2201上に、Bluetooth(登録商標。IEEE802.15.1
に同じ。)規格の通信装置2101、マイコン2102、記憶装置2103、FPGA2
104、DAコンバータ2105、充電制御IC2106、レベルシフタ2107を設け
た構成を有する。また、回路基板2003は、入出力コネクタ2108を介して本発明の
一態様にかかる発光装置と電気的に接続する。また、FPC2201にスリット2211
を設けることにより、FPC2201を用いた回路基板2003の可撓性を高めている。
<Circuit board configuration example>
FIG. 25 shows an external view of the circuit board 2003. The circuit board 2003 is on an FPC 2201 having a slit 2211 with Bluetooth®® IEEE802.5.1.
Same as. ) Standard communication device 2101, microcomputer 2102, storage device 2103, FPGA 2
It has a configuration provided with 104, a DA converter 2105, a charge control IC 2106, and a level shifter 2107. Further, the circuit board 2003 is electrically connected to the light emitting device according to one aspect of the present invention via the input / output connector 2108. In addition, slit 2211 in FPC2201
The flexibility of the circuit board 2003 using the FPC 2201 is increased by providing the above.
本発明の一態様にかかる発光装置に可撓性を有する基板を用いることで、回路基板200
3と共に発光装置も湾曲させることができる。よって、可撓性を有する基板を用いた発光
装置と、回路基板2003とは、装着部位の形状に合わせて繰り返し変形することができ
るので、腕や足などの身体に装着可能な電子機器に利用するのに適している。
By using a flexible substrate for the light emitting device according to one aspect of the present invention, the circuit board 200
Along with 3, the light emitting device can also be curved. Therefore, the light emitting device using the flexible substrate and the circuit board 2003 can be repeatedly deformed according to the shape of the mounting portion, and thus can be used for electronic devices that can be mounted on the body such as arms and legs. Suitable for
〈情報処理装置の構成例〉
図26(A)は本発明の一態様の情報処理装置1000の外観を説明する模式図であり、
図26(B)は、図26(A)に示す切断線X1−X2における断面の構造を説明する断
面図である。また、図26(C)および図26(D)は本発明の一態様の情報処理装置1
000の外観を説明する模式図であり、図26(E)は、図26(C)および図26(D
)に示す切断線X3−X4における断面の構造を説明する断面図である。図26(C)は
情報処理装置1000の正面を説明する模式図であり。図26(D)は情報処理装置10
00の背面を説明する模式図である。
<Configuration example of information processing device>
FIG. 26A is a schematic view illustrating the appearance of the information processing apparatus 1000 according to one aspect of the present invention.
FIG. 26 (B) is a cross-sectional view illustrating the structure of the cross section of the cutting lines X1-X2 shown in FIG. 26 (A). Further, FIGS. 26 (C) and 26 (D) show the information processing device 1 of one aspect of the present invention.
It is a schematic diagram explaining the appearance of 000, and FIG. 26 (E) shows FIGS. 26 (C) and 26 (D).
It is sectional drawing explaining the structure of the cross section in the cutting line X3-X4 shown by). FIG. 26C is a schematic view illustrating the front surface of the information processing device 1000. FIG. 26 (D) shows the information processing device 10.
It is a schematic diagram explaining the back surface of 00.
図26(C)、図26(D)に示すように、位置入力部1001または表示部1002は
、情報処理装置1000の正面だけでなく、側面や背面にも設けられていてもよい。また
、位置入力部1001または表示部1002は、情報処理装置1000の上面に設けられ
ていてもよい。また、位置入力部1001または表示部1002は、情報処理装置100
0の底面に設けられていてもよい。
As shown in FIGS. 26 (C) and 26 (D), the position input unit 1001 or the display unit 1002 may be provided not only on the front surface of the information processing device 1000 but also on the side surface or the back surface. Further, the position input unit 1001 or the display unit 1002 may be provided on the upper surface of the information processing device 1000. Further, the position input unit 1001 or the display unit 1002 is the information processing device 100.
It may be provided on the bottom surface of 0.
なお、筐体1003の表面には位置入力部1001のほか、ハードウェアボタンや外部接
続端子等を有していてもよい。
In addition to the position input unit 1001, the surface of the housing 1003 may have a hardware button, an external connection terminal, or the like.
このような構成とすることで、従来の情報処理装置のように筐体1003の正面に平行な
面にのみ表示するのではなく、筐体1003の側面にも表示を行うことが可能となる。特
に、筐体1003の2以上の側面に沿って表示領域を設けると、表示の多様性がより高ま
るため好ましい。
With such a configuration, it is possible to display not only on the surface parallel to the front surface of the housing 1003 as in the conventional information processing apparatus, but also on the side surface of the housing 1003. In particular, it is preferable to provide the display area along two or more side surfaces of the housing 1003 because the variety of display is further increased.
情報処理装置の正面に沿って配置される表示領域と、側面に沿って配置された各表示領域
は、それぞれ独立な表示領域として用いて異なる画像等を表示してもよいし、いずれか2
つ以上の表示領域にわたって一つの画像等を表示してもよい。例えば、情報処理装置の正
面に沿って配置された表示領域に表示する画像を、情報処理装置の側面に沿って設けられ
る表示領域などに連続して表示してもよい。
The display area arranged along the front surface of the information processing apparatus and each display area arranged along the side surface may be used as independent display areas to display different images or the like, or any 2
One image or the like may be displayed over one or more display areas. For example, the images to be displayed in the display area arranged along the front surface of the information processing device may be continuously displayed in the display area provided along the side surface of the information processing device.
また、演算装置1005は、筐体1003の内部に設けられている。図26(B)では、
演算装置1005が表示部1002と離隔した位置に設けられている。図26(E)では
、演算装置1005が表示部1002と重なる位置に設けられている。
Further, the arithmetic unit 1005 is provided inside the housing 1003. In FIG. 26 (B),
The arithmetic unit 1005 is provided at a position separated from the display unit 1002. In FIG. 26 (E), the arithmetic unit 1005 is provided at a position overlapping the display unit 1002.
位置入力部1001は、一例としては、第1の領域1001(1)と、第1の領域100
1(1)に対向する第2の領域1001(2)と、第1の領域1001(1)および第2
の領域1001(2)の間に第3の領域1001(3)と、が形成されるように折り曲げ
ることができる可撓性を有する(図26(B)参照)。また、他の一例として、第1の領
域1001(1)と、第3の領域1001(3)と、第3の領域1001(3)に対向す
る第4の領域1001(4)と、が形成されるように折り曲げることができる可撓性を有
する(図26(E)参照)。
As an example, the position input unit 1001 has a first area 1001 (1) and a first area 100.
A second region 1001 (2) facing 1 (1) and a first region 1001 (1) and a second
It has the flexibility to be bent so that a third region 1001 (3) is formed between the regions 1001 (2) of the above (see FIG. 26 (B)). Further, as another example, a first region 1001 (1), a third region 1001 (3), and a fourth region 1001 (4) facing the third region 1001 (3) are formed. It has the flexibility to be bent so that it can be bent (see FIG. 26E).
また、他の一例として、第3の領域1001(3)と、第5の領域1001(5)と、第
3の領域1001(3)に対向する第4の領域1001(4)と、が形成されるように折
り曲げることができる可撓性を有していても良い。
Further, as another example, a third region 1001 (3), a fifth region 1001 (5), and a fourth region 1001 (4) facing the third region 1001 (3) are formed. It may have flexibility that can be bent so as to be.
なお、第1の領域1001(1)に対向する第2の領域1001(2)の配置は、第1の
領域1001(1)に正対する配置に限られず、第1の領域1001(1)に傾きを持っ
て向き合う配置も含むものとする。また、第3の領域1001(3)に対向する第4の領
域1001(4)の配置は、第3の領域1001(3)に正対する配置に限られず、第3
の領域1001(3)に傾きを持って向き合う配置も含むものとする。
The arrangement of the second region 1001 (2) facing the first region 1001 (1) is not limited to the arrangement facing the first region 1001 (1), but is limited to the arrangement of the first region 1001 (1). It shall include the arrangement of facing each other with an inclination. Further, the arrangement of the fourth region 1001 (4) facing the third region 1001 (3) is not limited to the arrangement facing the third region 1001 (3), and the arrangement is not limited to the arrangement facing the third region 1001 (3).
It is assumed that the arrangement facing the region 1001 (3) with an inclination is also included.
表示部1002は、少なくとも第1の領域1001(1)、第2の領域1001(2)、
第3の領域1001(3)、または第4の領域1001(4)の一部と重なるように配置
される。
The display unit 1002 includes at least the first region 1001 (1), the second region 1001 (2), and the like.
It is arranged so as to overlap a part of the third region 1001 (3) or the fourth region 1001 (4).
情報処理装置1000は、近接または接触するものを検知する可撓性の位置入力部100
1を含んで構成される。そして、位置入力部1001は、例えば、第1の領域1001(
1)と、第1の領域に対向する第2の領域1001(2)と、第1の領域1001(1)
および第2の領域1001(2)の間に表示部1002と重なる第3の領域1001(3
)と、が形成されるように折り曲げることができる。これにより、例えば掌もしくは手の
指の何れかが、第1の領域1001(1)または第2の領域1001(2)などの何れか
に近接したのかを知ることができる。その結果、操作性に優れたヒューマンインターフェ
イスを提供できる。または、操作性に優れた新規な情報処理装置を提供できる。
The information processing device 1000 is a flexible position input unit 100 that detects an object that is close to or comes into contact with the information processing device 1000.
1 is included. Then, the position input unit 1001 is, for example, the first region 1001 (
1), a second region 1001 (2) facing the first region, and a first region 1001 (1).
And a third region 1001 (3) that overlaps the display unit 1002 between the second region 1001 (2).
) And can be bent to form. This makes it possible to know, for example, whether either the palm or the fingers of the hand is close to either the first region 1001 (1) or the second region 1001 (2). As a result, it is possible to provide a human interface having excellent operability. Alternatively, it is possible to provide a new information processing device having excellent operability.
表示部1002に用いられる基板としては、可撓性を有する程度の厚さの樹脂が適用でき
る。樹脂としては、例えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ア
ラミド、エポキシ、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等を挙げることができる。ま
た、可撓性を有さないような通常の基板としては、ガラス基板、石英基板、半導体基板な
どを用いることが出来る。
As the substrate used for the display unit 1002, a resin having a thickness sufficient to have flexibility can be applied. Examples of the resin include polyester, polyolefin, polyamide, polyimide, aramid, epoxy, polycarbonate, acrylic resin and the like. Further, as a normal substrate having no flexibility, a glass substrate, a quartz substrate, a semiconductor substrate and the like can be used.
〈電子機器の構成例〉
本発明の一態様に係る発光装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒
体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile D
isc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用い
ることができる。その他に、本発明の一態様に係る発光装置を用いることができる電子機
器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタ
ルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)
、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイ
ヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払
い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図24に示す
。
<Example of electronic device configuration>
The light emitting device according to one aspect of the present invention is an image reproduction device (typically, DVD: Digital Versaille D) including a display device, a notebook personal computer, and a recording medium.
It can be used for a device having a display capable of reproducing a recording medium such as isc and displaying the image). In addition, as electronic devices that can use the light emitting device according to one aspect of the present invention, cameras such as mobile phones, portable game machines, personal digital assistants, electronic books, video cameras, digital still cameras, and goggle-type displays ( Head-mounted display)
, Navigation system, sound reproduction device (car audio, digital audio player, etc.), copier, facsimile, printer, printer multifunction device, automatic teller machine (ATM), vending machine, etc. Specific examples of these electronic devices are shown in FIG.
図24(A)は表示装置であり、筐体5001、表示部5002、支持台5003等を有
する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5002に用いることができる。なお、
表示装置には、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情
報表示用表示装置が含まれる。
FIG. 24A is a display device, which includes a housing 5001, a display unit 5002, a support base 5003, and the like. The light emitting device according to one aspect of the present invention can be used for the display unit 5002. In addition, it should be noted
The display device includes all information display devices for personal computers, TV broadcast reception, advertisement display, and the like.
図24(B)は携帯情報端末であり、筐体5101、表示部5102、操作キー5103
等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5102に用いることができる。
FIG. 24B shows a mobile information terminal, which includes a housing 5101, a display unit 5102, and an operation key 5103.
Etc. The light emitting device according to one aspect of the present invention can be used for the display unit 5102.
図24(C)は表示装置であり、曲面を有する筐体5701、表示部5702等を有する
。本発明の一態様に係る発光装置に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する筐
体5701に支持された表示部5702に、当該発光装置を用いることができ、フレキシ
ブルかつ軽くて使い勝手の良い表示装置を提供することができる。
FIG. 24C is a display device, which includes a housing 5701 having a curved surface, a display unit 5702, and the like. By using a flexible substrate for the light emitting device according to one aspect of the present invention, the light emitting device can be used for the display unit 5702 supported by the housing 5701 having a curved surface, and the light emitting device is flexible, light and easy to use. A good display device can be provided.
図24(D)は携帯型ゲーム機であり、筐体5301、筐体5302、表示部5303、
表示部5304、マイクロホン5305、スピーカー5306、操作キー5307、スタ
イラス5308等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5303または表
示部5304に用いることができる。表示部5303または表示部5304に本発明の一
態様に係る発光装置を用いることで、ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにく
い携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図24(D)に示した携帯型ゲーム機
は、2つの表示部5303と表示部5304とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する
表示部の数は、これに限定されない。
FIG. 24D shows a portable game machine, which includes a housing 5301, a housing 5302, and a display unit 5303.
It has a display unit 5304, a microphone 5305, a speaker 5306, an operation key 5307, a stylus 5308, and the like. The light emitting device according to one aspect of the present invention can be used for the display unit 5303 or the display unit 5304. By using the light emitting device according to one aspect of the present invention for the display unit 5303 or the display unit 5304, it is possible to provide a portable game machine that is excellent in usability for the user and is unlikely to deteriorate in quality. The portable game machine shown in FIG. 24D has two display units 5303 and a display unit 5304, but the number of display units included in the portable game machine is not limited to this.
図24(E)は電子書籍であり、筐体5601、表示部5602等を有する。本発明の一
態様に係る発光装置は、表示部5602に用いることができる。そして、可撓性を有する
基板を用いることで、発光装置に可撓性を持たせることができるので、フレキシブルかつ
軽くて使い勝手の良い電子書籍を提供することができる。
FIG. 24 (E) is an electronic book, which has a housing 5601, a display unit 5602, and the like. The light emitting device according to one aspect of the present invention can be used for the display unit 5602. By using a flexible substrate, the light emitting device can be made flexible, so that it is possible to provide a flexible, light and easy-to-use electronic book.
図24(F)は携帯電話であり、筐体5901に、表示部5902、マイク5907、ス
ピーカー5904、カメラ5903、外部接続部5906、操作用のボタン5905が設
けられている。表示部5902に、本発明の一態様に係る発光装置を用いることできる。
また、本発明の一態様に係る発光装置を、可撓性を有する基板に形成した場合、図24(
F)に示すような曲面を有する表示部5902に当該発光装置を適用することが可能であ
る。
FIG. 24F is a mobile phone, and the housing 5901 is provided with a display unit 5902, a microphone 5907, a speaker 5904, a camera 5903, an external connection unit 5906, and an operation button 5905. A light emitting device according to one aspect of the present invention can be used for the display unit 5902.
Further, when the light emitting device according to one aspect of the present invention is formed on a flexible substrate, FIG. 24 (
It is possible to apply the light emitting device to the display unit 5902 having a curved surface as shown in F).
〈実施例〉
本実施例では、上記の実施の形態に示す画素を用いて作製した表示装置について説明する
。
<Example>
In this embodiment, a display device manufactured by using the pixels shown in the above embodiment will be described.
まず、画素に用いるトランジスタの特性を測定した。画素に用いるトランジスタは、CA
AC−OS膜を用いて形成したOSトランジスタとし、CAAC−OS膜は、In−Ga
−Zn酸化物を用いて形成した。
First, the characteristics of the transistor used for the pixel were measured. The transistor used for the pixel is CA
The OS transistor is formed by using the AC-OS film, and the CAAC-OS film is In-Ga.
Formed using −Zn oxide.
図42(A)に、OSトランジスタのI−V特性の測定結果を示す。ここでは、ソース−
ドレイン間の電圧(Vds)を0.1Vとした場合と10Vとした場合の測定結果を示し
ている。なお、OSトランジスタのチャネル長Lは6μm、チャネル幅Wは6μmとした
。また、OSトランジスタにはバックゲートを設けており、バックゲート−ソース間の電
圧(Vbgs)が0Vの状態で測定を行った。
FIG. 42 (A) shows the measurement results of the IV characteristics of the OS transistor. Here, the source-
The measurement results are shown when the voltage (Vds) between the drains is 0.1 V and 10 V. The channel length L of the OS transistor was 6 μm, and the channel width W was 6 μm. Further, the OS transistor is provided with a back gate, and the measurement is performed in a state where the voltage (Vbgs) between the back gate and the source is 0 V.
測定は、同一基板内の20点において行った。測定によって得られたOSトランジスタの
閾値電圧の中央値は4.38Vであり、閾値電圧のばらつきは3σ=0.88Vであった
。
The measurement was performed at 20 points on the same substrate. The median threshold voltage of the OS transistor obtained by the measurement was 4.38V, and the variation of the threshold voltage was 3σ = 0.88V.
なお、バックゲートを設けることにより、DIBL(Drain Induced Ba
rrier Lowering)効果が減少する。バックゲートを用いないシングルゲー
ト構造の場合、チャネル長変調係数が約0.05V−1であったのに対し、バックゲート
を用いた場合は約0.009V−1となっており、飽和性が向上していた。
By providing a back gate, DIBL (Drain Induced Ba)
rrier Lowering) The effect is reduced. In the case of the single gate structure without the back gate, the channel length modulation coefficient was about 0.05V -1 , whereas when the back gate was used, it was about 0.009V -1 , and the saturation was high. It was improving.
次に、OSトランジスタの閾値電圧VthのVbgs依存性の測定結果を、図42(B)
に示す。図42(B)は、OSトランジスタのソース電位を固定した状態で、Vbgsを
変化させてI−V特性を測定し、その測定結果から閾値電圧を算出してプロットしたグラ
フである。なお、図42(B)は、Vds=10Vの場合の測定結果である。
Next, the measurement result of the Vbgs dependence of the threshold voltage Vth of the OS transistor is shown in FIG. 42 (B).
Shown in. FIG. 42 (B) is a graph obtained by measuring the IV characteristics by changing Vbgs with the source potential of the OS transistor fixed, calculating the threshold voltage from the measurement results, and plotting the graph. Note that FIG. 42B is a measurement result when Vds = 10V.
Vbgsがプラス側に変化すると閾値電圧はマイナス側にシフトし、Vbgsがマイナス
側に変化すると閾値電圧はプラス側にシフトしていることがわかる。さらに、VthはV
bgsに対して線形にシフトしていることがわかる。なお、閾値電圧のシフト量は、チャ
ネル部とバックゲート部の間の層間膜の膜厚および層間膜の誘電率にも依存する。層間膜
の膜厚が厚いほど、また、誘電率が低いほど、Vbgsが閾値電圧に与える影響は小さく
なる。
It can be seen that when Vbgs changes to the positive side, the threshold voltage shifts to the negative side, and when Vbgs changes to the negative side, the threshold voltage shifts to the positive side. Furthermore, Vth is V
It can be seen that the shift is linear with respect to bgs. The amount of shift of the threshold voltage also depends on the film thickness of the interlayer film between the channel portion and the back gate portion and the dielectric constant of the interlayer film. The thicker the film thickness of the interlayer film and the lower the dielectric constant, the smaller the influence of Vbgs on the threshold voltage.
上記のOSトランジスタを用いて、画素を構成した。図43(A)に、画素の回路構成を
示す。なお、図43(A)に示す画素は、図3(B)、図4(B)に示す画素10に対応
する。そして、図43(A)に示す画素を図43(B)に示すタイミングチャートに従っ
て駆動することにより、閾値電圧の補正を行った。閾値電圧の補正の動作は、上記の実施
の形態の記載を参酌することができる。なお、期間Iにおいて、G3はハイレベルであり
、Tr4はオン状態であり、駆動トランジスタDrTrのソース電位はCATHODE電
位にOLEDの閾値VthOLEDを足した電位となる。
Pixels were constructed using the above OS transistors. FIG. 43 (A) shows the circuit configuration of the pixels. The pixels shown in FIG. 43 (A) correspond to the pixels 10 shown in FIGS. 3 (B) and 4 (B). Then, the threshold voltage was corrected by driving the pixels shown in FIG. 43A according to the timing chart shown in FIG. 43B. The operation of the threshold voltage correction can refer to the description of the above-described embodiment. In the period I, G3 is at a high level, Tr4 is in the ON state, and the source potential of the drive transistor DrTr is the potential obtained by adding the threshold value Vth OLED of the OLED to the CATHODE potential.
上記の画素を用いて作製した表示装置の仕様を、表1に示す。表示装置の解像度は302
ppiであり、開口率は61%であった。また、スキャンドライバはガラス上に内蔵し、
ソースドライバにはCOFを用いている。
Table 1 shows the specifications of the display device manufactured by using the above pixels. The resolution of the display device is 302
It was ppi and the aperture ratio was 61%. Also, the scan driver is built into the glass,
COF is used as the source driver.
表示装置は、白色EL素子とカラーフィルター(CF)を用いたトップエミッション型と
した。表示装置の構造を、図44(A)に示す。
The display device is a top emission type using a white EL element and a color filter (CF). The structure of the display device is shown in FIG. 44 (A).
また、白色EL素子は、図44(B)に示すような積層構造とした。白色EL素子は、青
色の蛍光材料による発光ユニットと、緑色と赤色の燐光材料による発光ユニットを直列に
接続した2層のタンデム素子構造とした。
Further, the white EL element has a laminated structure as shown in FIG. 44 (B). The white EL element has a two-layer tandem element structure in which a light emitting unit made of a blue fluorescent material and a light emitting unit made of a green and red phosphorescent material are connected in series.
図45に、実際に作製した表示装置の表示写真を示す。表示写真に表示ムラなどはなく、
正常に表示できていることがわかる。
FIG. 45 shows a display photograph of the actually manufactured display device. There is no display unevenness in the display photo,
You can see that it can be displayed normally.
図46に、図43(A)に示す駆動トランジスタDrTrの閾値電圧を変化させた時の計
算結果を示す。ここで、グラフの横軸であるΔVthは、閾値電圧の補正によるVthの
シフト量である。また、グラフの縦軸であるVgs−Vthは、図43(B)の期間IV
の発光期間における駆動トランジスタDrTrのVgsから、閾値電圧の補正後の駆動ト
ランジスタDrTrの閾値電圧を引いた値である。閾値電圧の補正が正常に行われていれ
ば、Vgs−Vthの値は閾値電圧に依存しないため、グラフの傾きは0となる。
FIG. 46 shows the calculation result when the threshold voltage of the drive transistor DrTr shown in FIG. 43 (A) is changed. Here, ΔVth, which is the horizontal axis of the graph, is the amount of Vth shift due to the correction of the threshold voltage. The vertical axis of the graph, Vgs-Vth, is the period IV in FIG. 43 (B).
It is a value obtained by subtracting the threshold voltage of the driving transistor DrTr after correcting the threshold voltage from Vgs of the driving transistor DrTr in the light emitting period of. If the threshold voltage is corrected normally, the slope of the graph becomes 0 because the value of Vgs-Vth does not depend on the threshold voltage.
図46に示す計算結果より、ΔVthが−1.5Vから+1.5Vの範囲におけるVgs
−Vthの値のばらつきが、ΔVth=0におけるVgs−Vthの値の10%程度に抑
えられていることがわかる。
From the calculation results shown in FIG. 46, Vgs in the range of ΔVth from −1.5V to + 1.5V
It can be seen that the variation in the value of −Vth is suppressed to about 10% of the value of Vgs−Vth at ΔVth = 0.
なお、図43(A)に示す画素において、OLEDの閾値をVthOLEDとすると、駆
動トランジスタDrTrの閾値電圧Vthがプラス値である場合は、Vth=0からV0
−(Cathode+VthOLED)の電位だけプラス側にシフトした範囲までを補正
することができ、駆動トランジスタDrTrの閾値電圧がマイナス値である場合は、Vt
h=0からAnode−V0の電位だけマイナス側にシフトした範囲までの閾値電圧のば
らつきを補正することができる。また、駆動トランジスタDrTrの閾値電圧のばらつき
がプラス値の範囲におさまる場合には、V0の電源をAnodeとすることができる。こ
の場合、画素内の電源線V0を1つ減らすことができる。
In the pixel shown in FIG. 43 (A), assuming that the threshold value of the OLED is Vth OLED , when the threshold voltage Vth of the drive transistor DrTr is a positive value, Vth = 0 to V0.
-(Casode + Vth OLED ) can be corrected up to the range shifted to the positive side by the potential, and if the threshold voltage of the drive transistor DrTr is a negative value, Vt
It is possible to correct the variation in the threshold voltage from h = 0 to the range shifted to the minus side by the potential of Anode-V0. Further, when the variation of the threshold voltage of the drive transistor DrTr is within the positive value range, the power supply of V0 can be set to Anode. In this case, the power line V0 in the pixel can be reduced by one.
以上のように、本発明を用いることにより、閾値電圧を補正し、表示ムラを低減した表示
装置を作製することができる。
As described above, by using the present invention, it is possible to manufacture a display device in which the threshold voltage is corrected and display unevenness is reduced.
10 画素
11 トランジスタ
12 スイッチ
12t トランジスタ
13 容量素子
14 発光素子
15 スイッチ
15t トランジスタ
16 スイッチ
16t トランジスタ
17 スイッチ
17t トランジスタ
18 容量素子
19 スイッチ
19t トランジスタ
30 基板
31 酸化物半導体膜
31−32 酸化物半導体膜
32 酸化物半導体膜
33 酸化物半導体膜
34 絶縁膜
35 絶縁膜
35a 絶縁膜
35b 絶縁膜
36 絶縁膜
40 画素部
41 選択回路
42 配線
43 スイッチ
44 スイッチ
45 モニター回路
46 オペアンプ
47 容量素子
48 スイッチ
49 配線
60A スイッチ
60B スイッチ
60C スイッチ
61 回路
62A スイッチ
62B スイッチ
62C スイッチ
63A 配線
63B 配線
70 トランジスタ
71 トランジスタ
72 基板
73 導電膜
74 絶縁膜
75 半導体膜
76 絶縁膜
77a 導電膜
77b 導電膜
78 絶縁膜
79 絶縁膜
80 導電膜
81 導電膜
82 チャネル形成領域
83 LDD領域
84 不純物領域
85 導電膜
86 半導体膜
87a 導電膜
87b 導電膜
88 導電膜
89 導電膜
90 チャネル形成領域
91 不純物領域
360 接続電極
380 異方性導電膜
400 発光装置
401 基板
405 基板
408 FPC
410 素子層
411 素子層
412 接着層
418 接着層
420 絶縁膜
432 封止層
440 絶縁膜
462 基板
463 剥離層
464 剥離用接着剤
466 仮支持基板
468 レーザ光
500 基板
501 導電膜
502 絶縁膜
503 半導体膜
504 導電膜
505 導電膜
511 絶縁膜
520 絶縁膜
524 導電膜
525 絶縁膜
526 絶縁膜
527 EL層
528 導電膜
530 基板
531 遮蔽膜
532 着色層
550 絶縁膜
551 導電膜
802 IEEE
1000 情報処理装置
1001 位置入力部
1001(1) 第1の領域
1001(2) 第2の領域
1001(3) 第3の領域
1001(4) 第4の領域
1002 表示部
1003 筐体
1005 演算装置
1601 パネル
1602 回路基板
1603 接続部
1604 画素部
1605 駆動回路
1606 駆動回路
1607 COFテープ
1608 チップ
2003 回路基板
2101 通信装置
2102 マイコン
2103 記憶装置
2104 FPGA
2105 DAコンバータ
2106 充電制御IC
2107 レベルシフタ
2108 入出力コネクタ
2201 FPC
2211 スリット
5001 筐体
5002 表示部
5003 支持台
5101 筐体
5102 表示部
5103 操作キー
5301 筐体
5302 筐体
5303 表示部
5304 表示部
5305 マイクロホン
5306 スピーカー
5307 操作キー
5308 スタイラス
5601 筐体
5602 表示部
5701 筐体
5702 表示部
5901 筐体
5902 表示部
5903 カメラ
5904 スピーカー
5905 ボタン
5906 外部接続部
5907 マイク
10 Pixels 11 Transistor 12 Switch 12t Transistor 13 Capacitive element 14 Light emitting element 15 Switch 15t Transistor 16 Switch 16t Transistor 17 Switch 17t Conductor 18 Capacitive element 19 Switch 19t Transistor 30 Substrate 31 Oxide semiconductor film 31-32 Oxide semiconductor film 32 Oxide Semiconductor film 33 Oxide semiconductor film 34 Insulation film 35 Insulation film 35a Insulation film 35b Insulation film 36 Insulation film 40 Pixel section 41 Selection circuit 42 Wiring 43 Switch 44 Switch 45 Monitor circuit 46 Operator 47 Capacitive element 48 Switch 49 Wiring 60A Switch 60B Switch 60C Switch 61 Circuit 62A Switch 62B Switch 62C Switch 63A Wiring 63B Wiring 70 Transistor 71 Transistor 72 Substrate 73 Conductive 74 Insulating film 75 Semiconductor film 76 Insulating film 77a Conductive 77b Conductive 78 Insulating film 79 Insulating film 80 Conductive 81 Conductive 82 Channel formation region 83 LDD region 84 Impurity region 85 Conductive 86 Semiconductor film 87a Conductive 87b Conductive 88 Conductive 89 Conductive 90 Channel formation region 91 Impure region 360 Connection electrode 380 Anisometric conductive film 400 Light emitting device 401 Substrate 405 Substrate 408 FPC
410 Element layer 411 Element layer 412 Adhesive layer 418 Adhesive layer 420 Insulation film 432 Sealing layer 440 Insulation film 462 Substrate 463 Peeling layer 464 Peeling adhesive 466 Temporary support substrate 468 Laser light 500 Substrate 501 Conductive film 502 Insulation film 503 Semiconductor film 504 Conductive film 505 Conductive film 511 Insulating film 520 Insulating film 524 Conducting film 525 Insulating film 526 Insulating film 527 EL layer 528 Conducting film 530 Substrate 531 Shielding film 532 Colored layer 550 Insulating film 551 Conducting film 802 IEEE
1000 Information processing device 1001 Position input unit 1001 (1) First area 1001 (2) Second area 1001 (3) Third area 1001 (4) Fourth area 1002 Display unit 1003 Housing 1005 Computing device 1601 Panel 1602 Circuit board 1603 Connection part 1604 Pixel part 1605 Drive circuit 1606 Drive circuit 1607 COF tape 1608 Chip 2003 Circuit board 2101 Communication device 2102 Microcomputer 2103 Storage device 2104 FPGA
2105 DA converter 2106 Charge control IC
2107 Level shifter 2108 I / O connector 2201 FPC
2211 Slit 5001 Housing 5002 Display 5003 Support 5101 Housing 5102 Display 5103 Operation key 5301 Housing 5302 Housing 5303 Display 5304 Display 5305 Microphone 5306 Speaker 5307 Operation key 5308 Stylus 5601 Housing 5602 Display 5701 Housing 5702 Display 5901 Housing 5902 Display 5903 Camera 5904 Speaker 5905 Button 5906 External connection 5907 Microphone
Claims (2)
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタの第1のゲートに電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタの第1のゲートに電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の配線に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタの第2のゲートに電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、第3の配線に電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第1の容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタの第1のゲートに電気的に接続され、
前記第1の容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第2の容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタの第2のゲートに電気的に接続され、
前記第2の容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続される電子機器であって、
前記第2のトランジスタが導通状態であり、かつ、前記第1のトランジスタ及び前記第6のトランジスタが非導通状態である期間を有する電子機器。 It has a first transistor to a sixth transistor, a first capacitive element, a second capacitive element, and a light emitting element.
One of the source or drain of the first transistor is electrically connected to the first wire.
The other of the source or drain of the first transistor is electrically connected to the first gate of the third transistor.
One of the source or drain of the second transistor is electrically connected to the first gate of the third transistor.
The other of the source or drain of the second transistor is electrically connected to one of the source or drain of the third transistor.
One of the source or drain of the fourth transistor is electrically connected to the second wire.
The other of the source or drain of the fourth transistor is electrically connected to the other of the source or drain of the third transistor.
One of the source or drain of the fifth transistor is electrically connected to the second gate of the third transistor.
The other of the source or drain of the fifth transistor is electrically connected to the other of the source or drain of the third transistor.
One of the source or drain of the sixth transistor is electrically connected to one of the source or drain of the third transistor.
The other of the source or drain of the sixth transistor is electrically connected to the third wire.
One of the source or drain of the third transistor is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element.
The first electrode of the first capacitive element is electrically connected to the first gate of the third transistor.
The second electrode of the first capacitive element is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element.
The first electrode of the second capacitive element is electrically connected to the second gate of the third transistor.
The second electrode of the second capacitive element is an electronic device that is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element .
An electronic device having a period in which the second transistor is in a conductive state and the first transistor and the sixth transistor are in a non-conducting state .
前記第3のトランジスタの第1のゲートは、前記第1のトランジスタを介して第1の配線と導通することが可能であり、
前記第3のトランジスタの第1のゲートは、前記第2のトランジスタを介して前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方と導通することが可能であり、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第4のトランジスタを介して第2の配線と導通することが可能であり、
前記第3のトランジスタの第2のゲートは、前記第5のトランジスタを介して前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方と導通することが可能であり、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第6のトランジスタを介して第3の配線と導通することが可能であり、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第1の容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタの第1のゲートに電気的に接続され、
前記第1の容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第2の容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタの第2のゲートに電気的に接続され、
前記第2の容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続される電子機器であって、
前記第2のトランジスタが導通状態であり、かつ、前記第1のトランジスタ及び前記第6のトランジスタが非導通状態である期間を有する電子機器。 It has a first transistor to a sixth transistor, a first capacitive element, a second capacitive element, and a light emitting element.
The first gate of the third transistor can be electrically connected to the first wiring through the first transistor.
The first gate of the third transistor can conduct with either the source or drain of the third transistor through the second transistor.
The other of the source or drain of the third transistor can be conducted with the second wire through the fourth transistor.
The second gate of the third transistor can conduct with the other of the source or drain of the third transistor through the fifth transistor.
One of the source and drain of the third transistor can conduct with the third wiring through the sixth transistor.
One of the source or drain of the third transistor is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element.
The first electrode of the first capacitive element is electrically connected to the first gate of the third transistor.
The second electrode of the first capacitive element is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element.
The first electrode of the second capacitive element is electrically connected to the second gate of the third transistor.
The second electrode of the second capacitive element is an electronic device that is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element .
An electronic device having a period in which the second transistor is in a conductive state and the first transistor and the sixth transistor are in a non-conducting state .
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