相關(guān)申請案的交叉參考

本申請案請求2015年2月25日申請的美國申請案第14/631,667號的優(yōu)先權(quán)，所述申請案以全文引用的方式且出于所有目的并入本文中。

本發(fā)明涉及薄膜晶體管，且更確切地說，涉及具有氧化物、硫化物、硒化物或氮化物溝道的薄膜晶體管。

背景技術(shù)：

機電系統(tǒng)(ems)包含具有電氣及機械元件、致動器、換能器、傳感器、光學(xué)組件(諸如鏡面及光學(xué)薄膜)及電子裝置的裝置。ems裝置或元件可以多種尺度來制造，包含(但不限于)微尺度及納米尺度。舉例來說，微機電系統(tǒng)(mems)裝置可包含具有范圍為約一微米至數(shù)百微米或更大的大小的結(jié)構(gòu)。納米機電系統(tǒng)(nems)裝置可包含具有小于一微米的大小(包含(例如)小于數(shù)百納米的大小)的結(jié)構(gòu)?？墒褂贸练e、蝕刻、光刻和/或蝕刻掉襯底和/或所沉積材料層的部分或添加層以形成電氣及機電裝置的其它微機械加工過程來產(chǎn)生機電元件。

一種類型的ems裝置被稱為干涉式調(diào)制器(imod)。術(shù)語imod或干涉式光調(diào)制器指代使用光學(xué)干涉原理選擇性地吸收和/或反射光的裝置。在一些實施方案中，imod顯示元件可包含一對導(dǎo)電板，所述一對導(dǎo)電板中的一者或兩者可整體或部分為透明和/或反射性的，且能夠在施加適當電信號后即進行相對運動。舉例來說，一個板可包含沉積于襯底上方、沉積于襯底上或由襯底支撐的靜止層，且另一板可包含通過氣隙而與靜止層分離的反射膜。一個板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷溆趇mod顯示元件上的光的光學(xué)干涉?；趇mod的顯示裝置具有廣泛范圍的應(yīng)用，且預(yù)期用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品及產(chǎn)生新產(chǎn)品，尤其是具有顯示能力的那些產(chǎn)品。

硬件及數(shù)據(jù)處理設(shè)備可與機電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。此類硬件及數(shù)據(jù)處理設(shè)備可包含薄膜晶體管(tft)。tft為包含金屬薄膜及半導(dǎo)體層的晶體管。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各具有若干創(chuàng)新方面，其中無單一者單獨負責本文中所揭示的合乎需要的屬性。

本發(fā)明中所描述的主題的一個新穎方面可以一種包含薄膜晶體管(tft)的設(shè)備來實施，其中所述tft具有：源電極、漏電極；連接源電極與漏電極的第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層包含源極區(qū)、溝道區(qū)及漏極區(qū)；及在源電極與第一半導(dǎo)體層的源極區(qū)之間的源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)，其中所述第一半導(dǎo)體層包含氧化物、硫化物、硒化物或氮化物半導(dǎo)體材料。源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)可由第一半導(dǎo)體層及安置于所述半導(dǎo)體層與源電極之間的第二半導(dǎo)體層形成，其中所述第二半導(dǎo)體層包含氧化物、硫化物、硒化物或氮化物半導(dǎo)體材料。

在一些實施方案中，p-n異質(zhì)結(jié)包含窄帶隙材料及寬帶隙材料，所述半導(dǎo)體層包含窄帶隙材料。根據(jù)各種實施方案，窄帶隙材料可具有1.0ev或1.0ev以下的帶隙，且寬帶隙材料可具有3.0ev或以上的帶隙。

p-n異質(zhì)結(jié)可由p型氧化物及n型氧化物形成，所述p型氧化物包含未摻雜或摻雜的sno、ag2o、cu2o或nio中的一者，所述n型氧化物包含摻雜或未摻雜的zno、sno2、in2o3、tio2或igzo相關(guān)材料中的一者。

在一些實施方案中，第一半導(dǎo)體層的厚度在約2nm與40nm之間。在一些實施方案中，p-n異質(zhì)結(jié)包含p型半導(dǎo)體及n型半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體具有至少10¹⁸/cm³的載流子密度。在一些實施方案中，p-n異質(zhì)結(jié)包含p型半導(dǎo)體及n型半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體具有至少10¹⁹/cm³的載流子密度。tft可為p溝道tft或n溝道tft。

在一些實施方案中，源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)由第一半導(dǎo)體層及安置于所述半導(dǎo)體層與源電極之間的第二半導(dǎo)體層形成，所述第二半導(dǎo)體層包含氧化物、硫化物、硒化物或氮化物半導(dǎo)體材料。在一些實施方案中，第一半導(dǎo)體層的厚度在約2nm與100nm之間。

在一些實施方案中，tft展現(xiàn)跨越p-n異質(zhì)結(jié)處的勢壘的穿隧。在一些實施方案中，tft具有不超過10微微安的斷開電流。

在一些實施方案中，第一半導(dǎo)體層可為非晶形的或納米晶的。所述設(shè)備可進一步包含其上安置tft的柔性襯底。在一些實施方案中，tft為互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)tft裝置的一部分。tft可包含底柵極及頂柵極中的一者或兩者。

在一些實施方案中，所述設(shè)備進一步包含：顯示器；經(jīng)配置以與所述顯示器通信的處理器，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；及經(jīng)配置以與所述處理器通信的存儲器裝置。所述設(shè)備可進一步包含：經(jīng)配置以將至少一個信號發(fā)送到顯示器的驅(qū)動器電路；及經(jīng)配置以將圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到驅(qū)動器電路的控制器。在一些實施方案中，驅(qū)動器電路可包含tft。在一些實施方案中，圖像源模塊經(jīng)配置以將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。所述設(shè)備可進一步包含經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳達到處理器的輸入裝置。

本發(fā)明中所描述的主題的另一新穎方面可以一種設(shè)備來實施，所述設(shè)備包含漏電極、源電極及用以電連接漏電極與源電極的半導(dǎo)體裝置。在一些實施方案中，半導(dǎo)體裝置包含p-n異質(zhì)結(jié)。所述設(shè)備可進一步包含柵電極與柵極介電質(zhì)。

本發(fā)明中所描述的主題的另一新穎方面可以一種方法來實施，所述方法包含：提供襯底；在所述襯底上形成第一半導(dǎo)體層，其中第一半導(dǎo)體層包含氧化物、硫化物、硒化物或氮化物半導(dǎo)體材料，且其中第一半導(dǎo)體層包含源極區(qū)、漏極區(qū)及溝道區(qū)；在第一半導(dǎo)體層的源極區(qū)上形成第二半導(dǎo)體層以借此形成源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)；以及在第二半導(dǎo)體層上形成源電極及在第一半導(dǎo)體層的漏極區(qū)上形成漏電極。在一些實施方案中，形成第一半導(dǎo)體層可包含原子層沉積(ald)過程。在一些實施方案中，所述方法可進一步包含形成柵電極與柵極介電質(zhì)，其中所述柵極介電質(zhì)在第一半導(dǎo)體層與柵電極之間。

本發(fā)明中所描述的主題的一或多個實施方案的細節(jié)在隨附圖式及下文的描述中得以闡述。盡管本發(fā)明中所提供的實例主要就基于ems及mems的顯示器來進行描述，但本文中所提供的概念可適用于其它類型的顯示器，諸如，液晶顯示器、有機發(fā)光二極管(“oled”)顯示器及場發(fā)射顯示器。其它特征、方面及優(yōu)勢將從描述、圖式及權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，以下圖式的相對尺寸可能未按比例繪制。

附圖說明

圖1為描繪干涉式調(diào)制器(imod)顯示裝置的一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個鄰近imod顯示元件的等距視圖說明。

圖2為說明并入有包含imod顯示元件的三元件乘三元件陣列的基于imod的顯示器的電子裝置的系統(tǒng)框圖。

圖3a及3b為包含ems元件陣列及背板的機電系統(tǒng)(ems)封裝的一部分的示意性分解部分透視圖。

圖4a為說明根據(jù)一些實施方案的底柵極薄膜晶體管(tft)的橫截面圖的實例。

圖4b為說明根據(jù)一些實施方案的頂柵極tft的橫截面圖的實例。

圖5為說明根據(jù)一些實施方案的包含源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)的tft的橫截面圖的實例。

圖6a提供包含由窄帶隙p型氧化物半導(dǎo)體及寬帶隙n型氧化物半導(dǎo)體形成的p-n異質(zhì)結(jié)的p溝道tft的能帶圖的實例。

圖6b提供包含由窄帶隙n型氧化物半導(dǎo)體及寬帶隙p型氧化物半導(dǎo)體形成的p-n異質(zhì)結(jié)的n溝道tft的能帶圖的實例。

圖7展示根據(jù)各種實施方案的可在tft中實施的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的耗盡區(qū)的示意圖的實例。

圖8為展示在零柵極-源極電壓(vgs＝0)下，由p型氧化錫(ii)(p-sno)及n型氧化銦鎵鋅(n-igzo)構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)的耗盡層寬度相對于若干供體/受體密度的變化的圖的實例。

圖9為展示p溝道tft的作為受體密度的函數(shù)的最大溝道厚度的圖的實例。

圖10a及10b為具有窄帶隙(0.8ev)p型半導(dǎo)體層及寬帶隙(3.0ev)n型半導(dǎo)體層的p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在-3v的柵極偏壓及-1v的漏極偏壓下的示意性能帶圖的實例。

圖10c為用于各種供體密度的包含由0.8ev的窄帶隙p型sno及3.0ev的寬帶隙n型igzo構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)的穿隧tft的仿真ids-vgs曲線的實例。

圖11為說明根據(jù)一些實施方案的制造包含p-n異質(zhì)結(jié)的p溝道tft的方法的操作實例的流程圖。

圖12為說明根據(jù)一些實施方案的互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)tft裝置的橫截面圖的實例。

圖13a及13b為說明包含多個imod顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)框圖。

各圖式中相同參考數(shù)字及名稱指示相同元件。

具體實施方式

以下描述是關(guān)于出于描述本發(fā)明的新穎方面的目的的某些實施方案。然而，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易認識到，可以許多不同方式來應(yīng)用本文中的教示。所描述的實施方案可以可經(jīng)配置以顯示圖像(無論是運動的(諸如視頻)還是靜止的(諸如靜態(tài)圖像)，且無論是文本的、圖形的還是圖片的)的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)來實施。更確切地說，預(yù)期所描述實施方案可包含于多種電子裝置中或與所述電子裝置相關(guān)聯(lián)，所述電子裝置諸如(但不限于)：移動電話、具備多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩電話、移動電視接收器、無線裝置、智能手機、裝置、個人數(shù)據(jù)助理(pda)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、迷你筆記本計算機、筆記本計算機、智能筆記本計算機、平板計算機、打印機、復(fù)印機、掃描儀、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)(gps)接收器/導(dǎo)航器、相機、數(shù)字媒體播放器(諸如，mp3播放器)、攝錄像機、游戲主機、腕表、鐘表、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置(例如，電子閱讀器)、計算機監(jiān)視器、汽車顯示器(包含里程計顯示器及速度計顯示器等)、座艙控制件和/或顯示器、相機景觀顯示器(諸如，車輛中的后視相機的顯示器)、電子相片、電子廣告牌或標識、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、微波爐、冰箱、立體聲系統(tǒng)、卡式錄音機或播放器、dvd播放器、cd播放器、vcr、收音機、便攜式存儲器芯片、洗衣機、干燥器、洗衣機/干燥器、停車定時器、封裝(諸如，包含微機電系統(tǒng)(mems)應(yīng)用的機電系統(tǒng)(ems)應(yīng)用以及非ems應(yīng)用中的封裝)、美學(xué)結(jié)構(gòu)(諸如，關(guān)于一件珠寶或服裝的圖像的顯示)及多種ems裝置。本文中的教示也可用于非顯示應(yīng)用中，諸如(但不限于)電子開關(guān)裝置、射頻濾波器、傳感器、加速計、陀螺儀、運動傳感裝置、磁力計、用于消費型電子裝置的慣性組件、消費型電子裝置產(chǎn)品的零件、變抗器、液晶裝置、電泳裝置、驅(qū)動方案、制造過程及電子測試設(shè)備。由此，教示并不希望限于僅在圖式中描繪的實施方案，而實情為，具有如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于顯而易見的廣泛適用性。

本文中所描述的實施方案涉及包含p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管(tft)。p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可包含窄帶隙材料與寬帶隙材料之間的結(jié)?？蔀檠趸?、氮化物或硫化物的窄帶隙材料為tft的有源溝道材料，且可提供相對較高的載流子遷移率。異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)促進帶間穿隧及tft斷開電流的抑制。較大傳導(dǎo)性及價帶不連續(xù)性可減少有效穿隧壁壘且增加穿隧機率。本文中所描述的tft包含p型溝道tft及n型溝道tft。

tft可包含源電極、漏電極及連接源電極與漏電極的第一半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層可安置于第一半導(dǎo)體層的源極區(qū)與源電極之間以形成p-n異質(zhì)結(jié)。第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層中的一者為p型半導(dǎo)體，而另一層為n型半導(dǎo)體。

可實施本發(fā)明中所描述的主題的特定實施方案以實現(xiàn)以下潛在優(yōu)勢中的一或多者。包含p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的tft可提供包含高遷移率及低斷開電流的良好tft特性。包含氧化物、硫化物或氮化物溝道及p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的tft可具有低溫處理能力且可在柔性襯底上加以實施。包含p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的tft可以互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)tft電路來實施?？稍陲@示器背板上集成此類tft電路(例如，作為驅(qū)動器電路)，或在其它電子裝置中集成此類tft電路。這減少制造成本及與經(jīng)獨立封裝的集成電路(ic)驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的故障。

所描述tft的實施方案可適用的合適ems或mems裝置或設(shè)備的實例為反射式顯示裝置。反射式顯示裝置可并入有干涉式調(diào)制器(imod)顯示元件，所述顯示元件可經(jīng)實施以使用光學(xué)干涉原理選擇性地吸收和/或反射入射于其上的光。imod顯示元件可包含部分光學(xué)吸收器、可相對于吸收器移動的反射器及定義于吸收器與反射器之間的光學(xué)諧振腔。在一些實施方案中，反射器可移動至兩個或多于兩個不同位置，這可改變光學(xué)諧振腔的大小且借此影響imod的反射率。imod顯示元件的反射光譜可產(chǎn)生相當廣的光譜帶，所述光譜帶可跨越可見波長移位以產(chǎn)生不同顏色。可通過改變光學(xué)諧振腔的厚度來調(diào)整光譜帶的位置。改變光學(xué)諧振腔的一種方式為通過改變反射器相對于吸收器的位置。

圖1為描繪干涉式調(diào)制器(imod)顯示裝置的一系列顯示元件或顯示元件陣列中的兩個鄰近imod顯示元件的等距視圖說明。imod顯示裝置包含一或多個干涉式ems(諸如，mems)顯示元件。在這些裝置中，干涉式mems顯示元件可經(jīng)配置處于明亮或黑暗狀態(tài)。在明亮(“松弛”、“打開”或“接通”等)狀態(tài)下，顯示元件反射大部分的入射可見光。相反地，在黑暗(“致動”、“關(guān)閉”或“斷開”等)狀態(tài)下，顯示元件反射極少入射可見光。mems顯示元件可經(jīng)配置以主要在光的特定波長處進行反射，從而允許除黑色及白色之外的顏色顯示。在一些實施方案中，通過使用多個顯示元件，可實現(xiàn)不同強度的顏色基色及灰度。

imod顯示裝置可包含可以行及列布置的imod顯示元件的陣列。所述陣列中的每一顯示元件可包含定位成彼此相距可變且可控距離以形成氣隙(也被稱作光學(xué)間隙、空腔或光學(xué)諧振腔)的至少一對反射及半反射層，諸如可移動反射層(即，可移動層(也被稱作機械層))及固定部分反射層(即，靜止層)。可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。舉例來說，在第一位置(即，松弛位置)中，可移動反射層可定位為與固定部分反射層相距一距離。在第二位置(即，致動位置)中，可移動反射層可更接近于部分反射層而定位。取決于可移動反射層的位置及入射光的波長，從兩個層反射的入射光可相長和/或相消地干涉，從而針對每一顯示元件產(chǎn)生全反射或非反射狀態(tài)。在一些實施方案中，顯示元件可在未致動時處于反射狀態(tài)，從而反射可見光譜內(nèi)的光，且可在致動時處于黑暗狀態(tài)，從而吸收和/或相消地干涉可見范圍內(nèi)的光。然而，在一些其它實施方案中，imod顯示元件可在未致動時處于黑暗狀態(tài)，且在致動時處于反射狀態(tài)。在一些實施方案中，所施加的電壓的引入可驅(qū)動顯示元件以改變狀態(tài)。在一些其它實施方案中，所施加的電荷可驅(qū)動顯示元件以改變狀態(tài)。

圖1中的陣列的所描繪部分包含呈imod顯示元件12的形式的兩個鄰近的干涉式mems顯示元件。在右側(cè)(如所說明)的顯示元件12中，說明可移動反射層14處于接近、鄰近或碰觸光學(xué)堆疊16的致動位置中?？缭接覀?cè)的顯示元件12施加的電壓vbias足以移動可移動反射層14且也將其維持于致動位置中。在左側(cè)(如所說明)的顯示元件12中，說明可移動反射層14處于距包含部分反射層的光學(xué)堆疊16一距離(其可基于設(shè)計參數(shù)預(yù)定)的松弛位置中?？缭阶髠?cè)的顯示元件12施加的電壓v0不足以引起可移動反射層14至致動位置(諸如，右側(cè)的顯示元件12的所述致動位置)的致動。

在圖1中，一般通過指示入射于imod顯示元件12上的光13及從左邊的顯示元件12反射的光15的箭頭說明imod顯示元件12的反射性質(zhì)。入射于顯示元件12上的大多數(shù)光13可朝向光學(xué)堆疊16經(jīng)透射穿過透明襯底20。入射于光學(xué)堆疊16上的光的一部分可經(jīng)透射穿過光學(xué)堆疊16的部分反射層，且一部分將經(jīng)由透明襯底20反射回來。光13的經(jīng)透射穿過光學(xué)堆疊16的部分可從可移動反射層14反射，返回朝向(且穿過)透明襯底20。從光學(xué)堆疊16的部分反射層反射的光與從可移動反射層14反射的光之間的干涉(相長和/或相消)將部分地確定在裝置的觀察側(cè)或襯底側(cè)從顯示元件12反射的光15的波長的強度。在一些實施方案中，透明襯底20可為玻璃襯底(有時被稱作玻璃板或面板)。玻璃襯底可為或包含(例如)硼硅酸鹽玻璃、堿石灰玻璃、石英、或其它合適的玻璃材料。在一些實施方案中，所述玻璃襯底可具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米的厚度，但在一些實施方案中，所述玻璃襯底可更厚(諸如，數(shù)十毫米)或更薄(諸如，小于0.3毫米)。在一些實施方案中，可使用非玻璃襯底，諸如，聚碳酸酯、丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚醚醚酮(peek)襯底。在這個實施方案中，非玻璃襯底將很可能具有小于0.7毫米的厚度，但視設(shè)計考慮而定，所述襯底可更厚。在一些實施方案中，可使用非透明襯底，諸如基于金屬箔或不銹鋼的襯底。舉例來說，包含固定反射層及部分透射且部分反射的可移動層的基于反向imod的顯示器可經(jīng)配置以從與圖1的顯示元件12相對的襯底側(cè)觀察且可由非透明襯底支撐。

光學(xué)堆疊16可包含單一層或若干層。層可包含電極層、部分反射且部分透射層及透明介電層中的一或多者。在一些實施方案中，光學(xué)堆疊16為導(dǎo)電的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通過將以上層中的一或多者沉積到透明襯底20上來制造。電極層可由諸如各種金屬(例如，氧化銦錫(ito))的多種材料形成。所述部分反射層可由部分反射的多種材料形成，所述材料諸如各種金屬(例如，鉻和/或鉬)、半導(dǎo)體及介電質(zhì)。部分反射層可由一或多個材料層形成，且所述層中的每一者可由單一材料或材料的組合形成。在一些實施方案中，光學(xué)堆疊16的某些部分可包含充當部分光學(xué)吸收器及電導(dǎo)體兩者的單一半透明厚度的金屬或半導(dǎo)體，而不同的是，更導(dǎo)電的層或部分(例如，光學(xué)堆疊16或顯示元件的其它結(jié)構(gòu)的層或部分)可用以在imod顯示元件之間用總線傳送信號。光學(xué)堆疊16也可包含覆蓋一或多個導(dǎo)電層或?qū)щ?部分吸收層的一或多個絕緣或介電層。

在一些實施方案中，光學(xué)堆疊16的層中的至少一些層可經(jīng)圖案化為平行條帶，且可形成顯示裝置中的行電極，如下文進一步描述。如將由所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員理解，術(shù)語“經(jīng)圖案化”在本文中用以指掩蔽過程以及蝕刻過程。在一些實施方案中，可將高度導(dǎo)電且反射的材料(諸如鋁(al))用于可移動反射層14，且這些條帶可形成顯示裝置中的列電極?？梢苿臃瓷鋵?4可形成為一或多個所沉積金屬層的一系列平行條帶(與光學(xué)堆疊16的行電極正交)，以形成沉積于支撐件(諸如，所說明的柱18及位于柱18之間的介入犧牲材料)的頂部上的列。當蝕刻掉犧牲材料時，所定義間隙19或光學(xué)腔可形成于可移動反射層14與光學(xué)堆疊16之間。在一些實施方案中，柱18之間的間距可為大約1μm至1000μm，而間隙19可大約小于10,000埃

在一些實施方案中，可將每一imod顯示元件(無論是處于致動狀態(tài)還是松弛狀態(tài))視為由固定反射層及移動反射層形成的電容器。當未施加電壓時，可移動反射層14保持處于機械松弛狀態(tài)，如由圖1中左側(cè)的顯示元件12所說明，其中間隙19在可移動反射層14與光學(xué)堆疊16之間。然而，當將電位差(即，電壓)施加至所選行及列中的至少一者時，在對應(yīng)顯示元件處的行電極與列電極的相交處形成的電容器變得帶電，且靜電力將所述電極牽拉在一起。如果所施加電壓超過閾值，則可移動反射層14可變形且接近或抵靠光學(xué)堆疊16移動。光學(xué)堆疊16內(nèi)的介電層(圖中未展示)可防止短路，并控制層14與層16之間的分離距離，如由圖1中右側(cè)的致動顯示元件12所說明。與所施加電位差的極性無關(guān)，行為可為相同的。盡管陣列中的一系列顯示元件在一些情況下可被稱為“行”或“列”，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于理解，將一方向稱為“行”且將另一方向稱為“列”是任意的。重申，在一些定向上，行可被視為列，且列可被視為行。在一些實施方案中，可將行稱作“共同”線且可將列稱作“分段”線，或反之亦然。此外，顯示元件可均勻地以正交的行及列(“陣列”)布置，或以非線性配置布置，例如，具有相對于彼此的某些位置偏移(“馬賽克”)的非線性配置。術(shù)語“陣列”及“馬賽克”可指任一配置。因此，盡管將顯示器稱作包含“陣列”或“馬賽克”，但在任何情況下，元件自身不需要彼此正交地布置或以均勻分布來安置，而是可包含具有不對稱形狀及不均勻分布元件的布置。

圖2為說明并入有包含imod顯示元件的三元件乘三元件陣列的基于imod的顯示器的電子裝置的系統(tǒng)框圖。這種電子裝置可包含本文中所揭示的tft的實施方案。舉例來說，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)tft裝置可用作驅(qū)動電路(例如，圖2中所說明的電子裝置)的一部分。電子裝置包含可經(jīng)配置以執(zhí)行一或多個軟件模塊的處理器21。除執(zhí)行操作系統(tǒng)外，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行一或多個軟件應(yīng)用程序，包含網(wǎng)頁瀏覽程序、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。

處理器21可經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動器22通信。陣列驅(qū)動器22可包含將信號提供到(例如)顯示陣列或面板30的行驅(qū)動器電路24及列驅(qū)動器電路26。圖1中所說明的imod顯示裝置的橫截面由圖2中的線1-1展示。盡管圖2為了清晰起見而說明imod顯示元件的3×3陣列，但顯示陣列30可含有極大數(shù)目的imod顯示元件，且可在行中具有與列中不同數(shù)目個imod顯示元件，且反之亦然。

圖3a及3b為包含ems元件的陣列36及背板92的ems封裝91的一部分的示意性分解部分透視圖。如本文中所揭示的tft可以圖3a及3b中所展示的ems封裝91來實施。舉例來說，包含p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的tft可以背板92上的驅(qū)動器電路來實施。圖3a經(jīng)展示為切割掉背板92的兩個拐角以更好說明背板92的某些部分，而圖3b經(jīng)展示為并不切割掉拐角。ems陣列36可包含襯底20、支撐柱18及可移動層14。在一些實施方案中，ems陣列36可包含imod顯示元件陣列，其具有在透明襯底上的一或多個光學(xué)堆疊部分16，且可移動層14可實施為可移動反射層。

背板92可基本上為平面的，或可具有至少一個波狀表面(例如，背板92可形成有凹口和/或突起)。背板92可由任何合適材料制成，無論材料是透明還是不透明的，是導(dǎo)電還是絕緣的。用于背板92的合適材料包含(但不限于)玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、層壓板、金屬、金屬箔、科伐合金(kovar)及電鍍式科伐合金。

如圖3a及3b中所展示，背板92可包含可部分或完全嵌入于背板92中的一或多個背板組件94a及94b。如圖3a中可見，背板組件94a嵌入于背板92中。如圖3a及3b中可見，背板組件94b安置于背板92的表面中所形成的凹口93內(nèi)。在一些實施方案中，背板組件94a和/或94b可從背板92的表面突出。盡管背板組件94b安置于面向襯底20的背板92的側(cè)上，但在其它實施方案中，背板組件可安置于背板92的相對側(cè)上。

背板組件94a和/或94b可包含一或多個有源或無源電組件，諸如晶體管、電容器、電感器、電阻器、二極管、開關(guān)和/或諸如經(jīng)封裝的標準或離散集成電路(ic)的ic?？捎糜诟鞣N實施方案的背板組件的其它實例包含天線、電池及傳感器(諸如電傳感器、觸控傳感器、光學(xué)傳感器或化學(xué)傳感器)或薄膜沉積的裝置。

在一些實施方案中，背板組件94a和/或94b可與ems陣列36的部分電通信。諸如跡線、凸塊、柱或通孔的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可形成于背板92或襯底20中的一或兩者上，且可彼此接觸或接觸其它導(dǎo)電組件以在ems陣列36與背板組件94a和/或94b之間形成電連接。舉例來說，圖3b包含背板92上的一或多個導(dǎo)電通孔96，其可與從ems陣列36內(nèi)的可移動層14朝上延伸的電接點98對準。在一些實施方案中，背板92也可包含使背板組件94a和/或94b與ems陣列36的其它組件電絕緣的一或多個絕緣層。在背板92由透氣材料形成的一些實施方案中，背板92的內(nèi)部表面可涂布有蒸汽屏蔽層(圖中未展示)。

背板組件94a及94b可包含用于吸收可進入ems封裝91的任何濕氣的一或多種干燥劑。在一些實施方案中，干燥劑(或其它濕氣吸收材料(諸如，除氣劑))可(例如)作為使用粘合劑而安裝到背板92(或形成于其中的凹口中)的薄片與任何其它背板組件獨立地提供。替代地，可將干燥劑整合到背板92中。在一些其它實施方案中，可(例如)通過噴涂、絲網(wǎng)印刷或任何其它合適方法將干燥劑直接或間接地涂覆到其它背板組件上方。

在一些實施方案中，ems陣列36和/或背板92可包含機械支座97以維持背板組件與顯示元件之間的距離，且借此防止那些組件之間的機械干涉。在圖3a及3b中所說明的實施方案中，機械支座97形成為與ems陣列36的支撐柱18對準的從背板92突出的柱。替代地或另外，可沿ems封裝91的邊緣提供諸如軌道或柱的機械支座。

盡管圖3a及3b中未說明，但可提供部分或完全包圍ems陣列36的密封件。密封件可與背板92及襯底20一起形成圍封ems陣列36的保護腔。密封件可為半氣密密封件，諸如常規(guī)的基于環(huán)氧樹脂的粘合劑。在一些其它實施方案中，密封件可為氣密密封件，諸如薄膜式金屬焊接件或玻璃熔塊。在一些其它實施方案中，密封件可包含聚異丁烯(pib)、聚氨酯、液態(tài)旋涂式玻璃、焊料、聚合物、塑料或其它材料。在一些實施方案中，增強型密封劑可用于形成機械支座。

在替代實施方案中，密封環(huán)可包含背板92或襯底20中的一者或兩者的延伸部。舉例來說，密封環(huán)可包含背板92的機械延伸部(圖中未展示)。在一些實施方案中，密封環(huán)可包含單獨部件，諸如o形環(huán)或其它環(huán)形部件。

在一些實施方案中，ems陣列36及背板92是在附接或耦合在一起之前單獨地形成。舉例來說，可將襯底20的邊緣附接且密封至背板92的邊緣，如上文所論述。替代地，可形成ems陣列36及背板92且將其接合在一起作為ems封裝91。在一些其它實施方案中，可以任何其它合適方式制造ems封裝91，諸如通過在ems陣列36上通過沉積而形成背板92的組件。

硬件及數(shù)據(jù)處理設(shè)備可與ems結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。此類硬件及數(shù)據(jù)處理設(shè)備可包含晶體管開關(guān)，諸如薄膜晶體管(tft)。顯示裝置中的ems顯示元件可以諸如二維網(wǎng)格的陣列布置，且通過與陣列的行及列相關(guān)聯(lián)的電路尋址。行驅(qū)動器電路可驅(qū)動選擇待尋址的特定行的晶體管開關(guān)的柵極，且共同驅(qū)動器電路可提供偏壓到可以行刷新方式同步更新的顯示元件的給定列。

顯示裝置可包含顯示元件陣列，所述顯示元件可被稱作像素。一些顯示器可包含以數(shù)百或數(shù)千行及數(shù)百及數(shù)千列布置的數(shù)百個、數(shù)千個或數(shù)百萬個像素。每一像素可通過一或多個tft驅(qū)動。tft為通過沉積半導(dǎo)體層以及襯底上方的一或多個介電層及導(dǎo)電層的薄膜制成的一種類型的場效晶體管。隨著平板顯示器、玻璃上系統(tǒng)、顯示裝置、移動裝置、可穿戴裝置及類似者的不斷發(fā)展，存在對于高性能tft的不斷增長的需求。

在顯示器背板上以及在其它電子裝置中將開關(guān)矩陣與驅(qū)動器電路集成減少制造成本及與獨立封裝的ic驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的故障?；パa金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)電路使用n型及p型溝道。本文中揭示具有低泄漏電流及相對較高遷移率的高性能tft。還揭示了包含n型及p型tft的電路以及包含此類電路的電子裝置(諸如，顯示裝置)。

一般來說，tft可包含半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層中具有源極區(qū)、漏極區(qū)及溝道區(qū)。因此，tft可為包含用于調(diào)節(jié)溝道的導(dǎo)電性的源極端子、漏極端子及柵極端子的三端子裝置。一些類型的tft可依據(jù)柵極端子的位置而定義。舉例來說，tft幾何形狀類型可包含底柵極幾何形狀、頂柵極幾何形狀或雙柵極幾何形狀。圖4a為說明根據(jù)一些實施方案的底柵極tft的橫截面圖的實例。在圖4a中，底柵極tft400a包含襯底410a、襯底410a上方的柵電極420a、柵電極420a上方的柵極介電質(zhì)430a、柵極介電質(zhì)430a上方的半導(dǎo)體層440a、半導(dǎo)體層440a的源極區(qū)上方的源電極450a及半導(dǎo)體層440a的漏極區(qū)上方的漏電極460a，其中半導(dǎo)體層440a中的溝道區(qū)在源極區(qū)與漏極區(qū)之間。半導(dǎo)體層440a電連接源電極450a與漏電極460a，其中溝道區(qū)中的導(dǎo)電率為跨越柵電極420a及源電極450a施加的電位的函數(shù)。如下文進一步描述，在一些實施方案中，底柵極tft包含源電極450a與半導(dǎo)體層440a的界面470a處的p-n異質(zhì)結(jié)。

圖4b為說明根據(jù)一些實施方案的頂柵極tft的橫截面圖的實例。在圖4b中，頂柵極tft400b包含襯底410b、襯底410b上方的半導(dǎo)體層440b、半導(dǎo)體層440b的源極區(qū)上方的源電極450b、半導(dǎo)體層440b的漏極區(qū)上方的漏電極460b、源電極450b上方的柵極介電質(zhì)430b與柵極介電質(zhì)430b上方的柵電極420b，其中溝道區(qū)在半導(dǎo)體層440b的源極區(qū)與漏極區(qū)之間。半導(dǎo)體層440b電連接源電極450b與漏電極460b，其中溝道中的導(dǎo)電率為跨越柵電極420b及源電極450b施加的電位的函數(shù)。如下文進一步描述，在一些實施方案中，底柵極tft包含源電極450b與半導(dǎo)體層440b的界面470b處的p-n異質(zhì)結(jié)。

柵電極420a及420b可包含一或多種金屬或其它導(dǎo)電材料。金屬的實例包含鋁(al)、銅(cu)、鉬(mo)、鉭(ta)、鉻(cr)、釹(nd)、鎢(w)、鈦(ti)、金(au)、鎳(ni)及含有這些元素中的任一者的合金。在一些實施方案中，柵電極420a及420b中的每一者可包含以堆疊結(jié)構(gòu)布置的兩個或多于兩個的不同金屬層。在一些實施方案中，柵電極420中的每一者可具有介于約50nm與約500nm之間或介于約100nm與約250nm之間的厚度。

源電極450a及450b以及漏電極460a及460b可包含任何數(shù)目的不同金屬或其它導(dǎo)電材料。金屬的實例包含mo、w、au、鉑(pt)、銀(ag)、鎂(mg)、錳(mn)、錫(sn)、ti、al、cu、ta、cr、nd、ni及含有這些元素中的任一者的合金。舉例來說，源電極450a及450b以及漏電極460a及460b可包含穩(wěn)定接點金屬，諸如mo、w、au、pt及ag。在一些實施方案中，源電極450a及450b以及漏電極460a及460b中的每一者包含以堆疊結(jié)構(gòu)布置的兩個或多于兩個的不同金屬子層。在一些實施方案中，源電極450a及450b以及漏電極460a及460b中的每一者可具有介于約50nm與約500nm之間或介于約100nm與約250nm之間的厚度。

柵極介電質(zhì)430a及430b也可被稱作柵極絕緣體。柵極介電質(zhì)430a及430b中的每一者可包含任何數(shù)目的不同介電材料，包含二氧化硅(sio2)、氧化鋁(al2o3)、氧化鉿(hfo2)、氧化釔(y2o3)、氧化鈦(tio2)、氮氧化硅(sion)、氮化硅(sin)或有機介電材料。在一些實施方案中，柵極介電質(zhì)430a及430b中的每一者可包含以堆疊結(jié)構(gòu)布置的兩個或多于兩個介電材料層。在一些實施方案中，柵極介電層的厚度可介于約50nm與約500nm之間或介于約100nm與約250nm之間。

在圖4a及4b中，底柵極tft400a及頂柵極tft400b可包含金屬氧化物tft，其中半導(dǎo)體層440a及440b可包含金屬氧化物、金屬氮化物或金屬硫化物。在金屬氧化物tft中，金屬氧化物半導(dǎo)體經(jīng)沉積為tft中的有源溝道層。類似地，在金屬氮化物tft中，金屬氮化物半導(dǎo)體經(jīng)沉積為有源溝道層，且在金屬硫化物tft中，金屬硫化物半導(dǎo)體經(jīng)沉積為有源溝道層。

根據(jù)各種實施方案，底柵極tft400a及頂柵極tft400b可為p溝道tft或n溝道tft。如下文進一步描述，在一些實施方案中，本文中揭示的tft可包含源極側(cè)上的p-n異質(zhì)結(jié)。對于p溝道tft來說，p型半導(dǎo)體經(jīng)沉積為有源溝道層，其中n型半導(dǎo)體安置于源電極與p型半導(dǎo)體之間。對于n溝道tft來說，n型半導(dǎo)體經(jīng)沉積為有源溝道層，其中p型半導(dǎo)體安置于源電極與n型半導(dǎo)體之間。本文中揭示的tft也包含雙柵極tft。

tft可通過載流子遷移率(μ)、閾值電壓(vth)、斷開電流(ioff)、接通/斷開電流比(ion/ioff)、亞閾值斜率及s值中的一或多者表征。遷移率表征載流子(電洞或電子)在電場存在下移動通過半導(dǎo)體的程度，且經(jīng)定義為μ＝vd/e，其中vd為電子的漂移速度且e為電場。遷移率可通過霍爾效應(yīng)測量確定(且經(jīng)報告為霍爾遷移率)或從tft性能測量推斷(且經(jīng)報告為場效遷移率)。舉例來說，載流子遷移率可自漏電流(id)與柵極偏壓(vg)的試驗性測量推斷。場效遷移率可從飽和模式或線性區(qū)測量加以確定。tft的特征也在于閾值電壓(vth)、產(chǎn)生源極與漏極之間的傳導(dǎo)路徑的最小柵極-源極電壓差值及接通/斷開電流比，其中高接通/斷開電流比為合乎需要的。tft的特征可在于亞閾值斜率，其為對tft的開關(guān)行為的測量；陡的亞閾值斜率指示快速接通/斷開轉(zhuǎn)換。亞閾值擺幅(s值)也可表征開關(guān)行為，其中較小s值指示較快接通/斷開轉(zhuǎn)換。

tft的特征也可在于其斷開電流。斷開電流指代柵電極低于閾值電壓的泄漏電流。泄漏電流可導(dǎo)致降低的性能特性；例如，顯示裝置tft中的泄漏電流可體現(xiàn)在于像素亮度改變、噪聲增加、灰度色度減少及功率消耗增加。

具有低溫處理能力的高遷移率、低斷開電流、低亞閾值斜率的tft適用于柔性電子裝置。具有窄帶隙的有源溝道材料具有相對較高載流子遷移率。然而，包含此類材料的溝道的tft的斷開電流可較高。根據(jù)各種實施方案，本文中描述包含高遷移率及低斷開電流的tft特性。在一些實施方案中，本文中所揭示的tft包含可具有高遷移率的窄帶隙有源溝道材料及可抑制斷開電流的p-n異質(zhì)結(jié)。在一些實施方案中，tft在其接通狀態(tài)下可展現(xiàn)穿隧行為，且被稱作穿隧tft。

圖5為說明根據(jù)一些實施方案的包含源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)的tft的橫截面圖的實例。tft500包含襯底510、柵電極520、柵極介電質(zhì)530、源電極550及漏電極560，如上文關(guān)于圖4a所描述。tft500也包含半導(dǎo)體層540及580，所述半導(dǎo)體層一起形成p-n異質(zhì)結(jié)570。半導(dǎo)體層540為tft500的有源溝道層且為窄帶隙材料。半導(dǎo)體層580為安置于源電極550與由半導(dǎo)體層540形成的有源溝道層之間的寬帶隙材料。半導(dǎo)體層540具有厚度tch，如所描繪。下文關(guān)于圖9進一步論述半導(dǎo)體層540的實例厚度tch。

盡管上文關(guān)于圖4a及4b給出用于源電極550及漏電極560的材料的某些實例，但可采用可與n型及p型半導(dǎo)體層歐姆接觸的任何材料。舉例來說，對于圖5中所展示的基于氧化物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，au、cu、pt、ni、釕(ru)、銥(ir)、氧化釕(ruo2)、氧化銥(iro2)、氮化鎢(wn)及氮化鉭(tan)可用作漏電極材料，而ti、mo、ta、w、al、氧化銦錫(ito)、氧化銦鋅(izo)及氮化鈦(tin)可用作源電極材料。在一些實施方案中，具有小于約4.3ev的功函數(shù)的金屬可用于n側(cè)，且具有大于4.3ev的功函數(shù)的金屬可用于p側(cè)。

p-n異質(zhì)結(jié)570僅在tft500的源極側(cè)上，以使得半導(dǎo)體層540接觸漏電極560。如本文中所使用，術(shù)語“源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)”指代在源極側(cè)上、安置于tft的源電極與有源溝道層之間且不在漏極側(cè)上的異質(zhì)結(jié)。如本文中所使用，術(shù)語“p-n異質(zhì)結(jié)”指代具有不同帶隙的p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間的界面。如上文所指示，有源溝道材料為窄帶隙材料；例如，在p溝道tft中，窄帶隙p型半導(dǎo)體可用作有源層，其與所采用的寬帶隙n型半導(dǎo)體一起形成具有較大傳導(dǎo)性及價帶不連續(xù)性的p-n異質(zhì)結(jié)。類似地，窄帶隙n型半導(dǎo)體有源溝道及寬帶隙p型半導(dǎo)體可用于n溝道tft。

p-n異質(zhì)結(jié)形成耗盡區(qū)，載流子穿隧跨越所述耗盡區(qū)以形成源極-漏電流。在斷開狀態(tài)下，通過p-n異質(zhì)結(jié)處的較大傳導(dǎo)帶及價帶不連續(xù)性抑制電流。具有較大頻帶不連續(xù)性的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在耗盡層中具有減少的有效穿隧壁壘及增加的穿隧機率。下文參考具有源極側(cè)p-n異質(zhì)結(jié)的tft論述此情形。

圖6a提供包含由窄帶隙p型氧化物半導(dǎo)體及寬帶隙n型氧化物半導(dǎo)體形成的p-n異質(zhì)結(jié)的p溝道tft的能帶圖的實例。圖6a展示以下柵極-源極電壓(vgs)處的能帶圖：(a)vgs＝0v、(b)vgs<0v(接通狀態(tài))及(c)vgs>0v(斷開狀態(tài))。在(a)處，圖6a展示源電極650及漏電極660。窄帶隙p型氧化物半導(dǎo)體溝道層640及寬帶隙n型氧化物半導(dǎo)體680的傳導(dǎo)帶(cb)及價帶(vb)經(jīng)展示為費米(fermi)能階(ef)。在(b)處，在負柵極偏壓條件(vgs<0)下，p-n異質(zhì)結(jié)690處的耗盡層寬度變窄，從而允許從源電極650注入的載流子682自寬帶隙n型氧化物半導(dǎo)體680中的傳導(dǎo)帶穿隧至窄帶隙p型氧化物半導(dǎo)體溝道層640中的價帶。此被稱作能帶間穿隧，且允許電流流動及tft以接通狀態(tài)操作。當在(c)處施加正柵極偏壓(vgs>0)時，電流流動由于p-n異質(zhì)結(jié)690處的較大傳導(dǎo)帶及價帶不連續(xù)性而暫停。因此，斷開電流得以抑制；在某些實施方案中，(例如)提供小于約1奈安的斷開電流，且斷開電流可低至小于約10微微安、小于約1微微安、小于約0.1微微安或小于約0.05微微安。

斷開電流抑制也可在使用窄帶隙n型材料的n溝道tft中實現(xiàn)。圖6b提供包含由窄帶隙n型氧化物半導(dǎo)體及寬帶隙p型氧化物半導(dǎo)體形成的p-n異質(zhì)結(jié)的n溝道tft的能帶圖的實例。圖6b展示以下柵極-源極電壓(vgs)處的能帶圖：(a)vgs＝0v、(b)vgs>0v(接通狀態(tài))及(c)vgs<0v(斷開狀態(tài))。在(a)處，圖6b展示源電極650及漏電極660。窄帶隙n型氧化物半導(dǎo)體溝道層641及寬帶隙n型氧化物半導(dǎo)體681的傳導(dǎo)帶(cb)及價帶(vb)經(jīng)展示為費米能階(ef)。在(b)處，在正柵極偏壓條件(vgs>0)下，p-n異質(zhì)結(jié)690處的耗盡層寬度變窄，從而允許自源電極650注入的載流子682自寬帶隙p型氧化物半導(dǎo)體681中的價帶穿隧至窄帶隙n型氧化物半導(dǎo)體溝道層641中的傳導(dǎo)帶。當在(c)處施加負柵極偏壓(vgs<0)時，電流流動由于p-n異質(zhì)結(jié)690處的較大傳導(dǎo)帶及價帶不連續(xù)性而暫停。

如上文所指示，耗盡區(qū)跨越本文中所揭示的tft的p-n異質(zhì)結(jié)而形成。耗盡區(qū)指代沒有行動載流子的區(qū)，其在來自p-n異質(zhì)結(jié)的n側(cè)的擴散電子與p側(cè)上的電洞重組及來自p側(cè)的擴散電洞與n側(cè)上的電子重組時形成。所得區(qū)具有沒有移動載流子的非補償離子，且形成勢壘。圖7展示根據(jù)各種實施方案的可在tft中實施的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)700的耗盡區(qū)710的示意圖的實例。耗盡區(qū)的寬度xtot包含如所展示的n側(cè)及p側(cè)耗盡區(qū)的寬度xn及xp。跨越耗盡區(qū)的能量壁壘穿隧的機率隨著耗盡區(qū)寬度xtot減小而增加。

對于特定p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)，耗盡區(qū)的寬度為所施加偏壓與載流子濃度的函數(shù)。圖8為展示在零柵極-源極電壓(vgs＝0)下，由p型氧化錫(ii)(p-sno)及n型氧化銦鎵鋅(n-igzo)構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)的耗盡層寬度相對于若干供體/受體密度的變化的圖的實例。實線表示xtot隨不同受體密度(na)的變化，其中虛線指示p側(cè)耗盡層寬度(xp)且點線指示n側(cè)耗盡層寬度(xn)。p-sno及n-igzo材料的帶隙分別為0.8ev及3.1ev。

寬度xp及xn可由以下方程式計算：

xtot＝xp+xn；以及

xtot＝xp+xn

其中為內(nèi)建電位，ε為電容率，na為受體密度，nd為供體密度，ni為本質(zhì)密度，q為電子電荷，kb為波茲曼(boltzmann)常數(shù)且t為溫度。

諸如圖8的實例中所展示的圖可用于確定特定耗盡區(qū)寬度的最小載流子密度。根據(jù)各種實施方案，形成p-n異質(zhì)結(jié)的p型及n型半導(dǎo)體中的載流子密度可為至少5×10¹⁸/cm³，以促成窄寬度耗盡區(qū)及高穿隧電流。舉例來說，在圖8中，10nm或10nm以下的耗盡區(qū)的寬度xtot對應(yīng)于至少5×10¹⁸/cm³的供體/受體密度。

10nm的耗盡區(qū)寬度(例如)在施加電壓下可對應(yīng)于約2nm的耗盡區(qū)。在一些實施方案中可采用在vgs＝0處的20nm或以下或10nm或以下的耗盡區(qū)寬度。雖然圖8展示p-sno/n-igzo異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的耗盡區(qū)寬度與載流子密度之間的關(guān)系，但可預(yù)期針對各種不同異質(zhì)結(jié)導(dǎo)出類似值。因此，在某些實施方案中，可針對各種p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)采用至少10¹⁸/cm³或至少10¹⁹/cm³或至少10²⁰/cm³的載流子密度。應(yīng)指出，許多常規(guī)未摻雜的氧化物、氮化物及硫化物半導(dǎo)體材料具有約10¹⁶/cm³的載流子密度。因此，在一些實施方案中可采用高度摻雜的半導(dǎo)體。

在一些實施方案中，本文中所揭示的tft可包含相對較薄的溝道層。舉例來說，參看圖5，半導(dǎo)體層540的厚度tch可相對較小以使具有高載流子密度的溝道完全耗盡。如果溝道太厚，則所施加?xùn)艠O偏壓可能不足以控制半導(dǎo)體層中的傳導(dǎo)。圖9為展示p溝道tft的作為受體密度的函數(shù)的最大溝道厚度的圖的實例。線910指示在零施加電壓下，可在各種受體密度的p溝道tft的操作中使載流子完全耗盡的最大溝道厚度。為了使具有高受體密度的p溝道的載流子完全耗盡，溝道厚度較薄。由金屬氧化物半導(dǎo)體(mos)結(jié)構(gòu)形成的耗盡層寬度w可通過以下方程式估算：

因此，溝道厚度小于柵極偏壓誘發(fā)的耗盡層以使載流子完全耗盡。通過柵極偏壓vg調(diào)節(jié)的電荷密度q可通過以下方程式估算：

q＝cvg

其中c為每單位面積柵極電容。在一實例中，針對vg＝20v、10nm厚的sio2柵極絕緣體及10nm厚的溝道層，典型tft結(jié)構(gòu)中的電荷密度q為約4×10¹⁹/cm³。在此實例中，小于10nm的溝道厚度可用于使載流子完全耗盡。

圖9中的圖可結(jié)合一圖(諸如圖8中的圖式)使用，以首先確定用于所要耗盡寬度的載流子密度(且由此確定穿隧電流)，且隨后確定用于所確定的載流子密度的溝道厚度。圖9一般適用于估計n溝道tft及p溝道tft兩者的最大溝道厚度。其展示出，雖然100nm的溝道厚度對于可在常規(guī)氧化物tft中采用的相對較低載流子密度(例如，10¹⁶/cm³)可為可耐受的，但在本文中所揭示的穿隧tft的情況下，可采用更薄的溝道。作為一實例，對于10¹⁸/cm³的載流子密度，溝道厚度可不超過約40nm厚。實例溝道厚度可在約5nm至約40nm的范圍內(nèi)。

在一些實施方案中，p型及n型半導(dǎo)體層中的一者或兩者可為金屬氧化物薄膜。p型金屬氧化物薄膜的實例包含氧化銅(i)(cu2o)、氧化銅(ii)(cuo)、氧化錫(ii)(sno)、氧化鎳(ii)(nio)、氧化鉛(ii)(pbo)、氧化銀(i)(ag2o)；znrh2o4(氧化鋅銠；zro)及式cumo2的p型銅鐵礦，其中m為金屬以及包含一或多個其它金屬陽離子以形成三元、四元或更高階化合物的化合物。

n型金屬氧化物薄膜的實例包含含有銦(in)、含有鋅(zn)、含有錫(sn)、含有鉿(hf)及含有鎵(ga)的n型氧化物半導(dǎo)體，諸如ingazno、inzno、inhfzno、insnzno、snzno、insno、gazno及zno。

本文中所揭示的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)可由金屬氧化物半導(dǎo)體以外的其它化合物半導(dǎo)體形成，所述化合物包含金屬氮化物、金屬硫化物及金屬硒化物。

p型金屬硫化物薄膜的實例包含硫化銅(i)(cus2)、硫化銅鎵(cugas2)、硫化銅銦(cuins2)、硫化鋇銅(bacu2s)、二硫化鉬(mos2)及硫化錫(ii)(sns)，以及包含一或多個其它金屬陽離子以形成三元、四元或更高階化合物的化合物。p型金屬氧化物硫化物薄膜的實例包含硫氧化鑭銅(lacuos)及氧化鍶銅鎵，以及包含一或多個其它金屬陽離子以形成三元、四元或更高階化合物的化合物。n型金屬硫化物薄膜的實例包含硫化鎘(cds)以及包含一或多個其它金屬陽離子以形成三元、四元或更高階化合物的化合物。

金屬氮化物薄膜的實例包含氮化鎵(gan)以及包含一或多個其它金屬陽離子以形成三元、四元或更高階化合物的化合物。gan及其它金屬氮化物膜可以適當方式制備或摻雜以形成p型或n型半導(dǎo)體。

應(yīng)了解，這些及其它氧化物、氮化物或硫化物中的某些可以適當方式摻雜以形成p型或n型半導(dǎo)體。另外，可調(diào)整制造方法以形成p型或n型半導(dǎo)體。舉例來說，據(jù)報導(dǎo)，二硫化鉬(mos2)在通過化學(xué)氣相沉積(cvd)沉積時為p型半導(dǎo)體，而自然形成的mos2為n型半導(dǎo)體。

如上文所指示，在一些實施方案中，形成p-n異質(zhì)結(jié)的p型及n型材料中的一者或兩者可經(jīng)摻雜以增加載流子濃度。作為一實例，具有約10¹⁶/cm²的載流子濃度的p型sno可經(jīng)摻雜有鋰(li)以將載流子濃度增加至10¹⁸/cm³或10¹⁸/cm³以上。

如上文所指示，p-n異質(zhì)結(jié)由有源溝道半導(dǎo)體材料及第二半導(dǎo)體材料形成。有源溝道半導(dǎo)體材料為窄帶隙材料，而第二半導(dǎo)體材料為寬帶隙材料。如本文中所使用，帶隙指代對于電子特性至關(guān)重要的間接帶隙。窄帶隙材料包含具有1.0ev或以下的帶隙的半導(dǎo)體，而寬帶隙材料包含具有3.0ev或以上的帶隙的半導(dǎo)體。具有在1.0ev與3.0ev之間的帶隙的半導(dǎo)體也可在本文中所揭示的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)中取決于異質(zhì)結(jié)構(gòu)而用作窄或?qū)拵栋雽?dǎo)體。如本文中所使用，p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的寬帶隙半導(dǎo)體為具有比p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的另一半導(dǎo)體大的帶隙的材料。p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的窄帶隙半導(dǎo)體為具有比p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的另一半導(dǎo)體小的帶隙的材料。在一些實施方案中，p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的寬帶隙半導(dǎo)體具有比p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的窄帶隙半導(dǎo)體的帶隙大至少0.5ev的帶隙。在一些實施方案中，p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的寬帶隙半導(dǎo)體具有比窄帶隙半導(dǎo)體的帶隙大至少1.0ev、至少1.5ev或大至少2.0ev的帶隙。如上文所論述，具有較大能帶不連續(xù)性的p-n異質(zhì)結(jié)具有減少的有效穿隧壁壘及增加的穿隧機率。

p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間的界面的質(zhì)量對于實現(xiàn)高穿隧速率至關(guān)重要。本文中所揭示的p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)可具有非晶形或納米晶特性。因此，界面質(zhì)量比用(例如)晶體硅獲得的界面質(zhì)量高得多。

通過以下方程式計算量子穿隧電流j(e)：

其中kbt為波茲曼常數(shù)乘以溫度，q為電荷，為減少的普朗克(planks)常數(shù)，m*為有效質(zhì)量，efl及efr為壁壘的任一側(cè)上的半費米能階，且t(e)為穿隧機率?？墒褂靡韵陆品ㄍㄟ^wkb方法確定x1至x2的耗盡區(qū)上方的穿隧機率：

其中k(x)為波向量，且通過以下方程式針對三角形勢壘而給定：

其中eg為帶隙且e為電場。因此，三角形勢壘的穿隧機率可經(jīng)重寫如下：

圖10a及10b為具有窄帶隙(0.8ev)p型半導(dǎo)體層及寬帶隙(3.0ev)n型半導(dǎo)體層的p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在-3v的柵極偏壓及-1v的漏極偏壓下的示意性能帶圖的實例。0.8ev的窄帶隙對應(yīng)于p型sno，且3.0ev的寬帶隙對應(yīng)于n型a-igzo。在圖10a的實例中，p型層的受體密度na及n型層的供體密度nd分別為1×10¹⁸/cm³及1×10²¹/cm³。圖10a中的陡的異質(zhì)結(jié)由于較大能帶不連續(xù)性及高度摻雜的n型層而形成。在足夠高的供體密度nd下，電子從高度摻雜的n型層穿隧至p型層。為了比較，圖10b的實例中展示針對n型層的5×10¹⁸的供體密度nd的能帶圖。

圖10c為各種供體密度的包含由0.8ev的窄帶隙p型sno及3.0ev的寬帶隙n型igzo構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié)的穿隧tft的仿真ids-vgs曲線的實例。p型層的受體密度na經(jīng)設(shè)定為1×10¹⁸cm^-3，而供體密度nd從5×10¹⁸/cm³至1×10²¹/cm³變化。為了比較，還展示了沒有n型層的常規(guī)p溝道tft的ids-vgs曲線。在n型層的nd超過5×10¹⁹/cm³時，觀測到清晰的p溝道晶體管行為，即，開關(guān)特性。

如上文所論述，本文中所揭示的穿隧tft裝置中的斷開電流得以充分抑制且經(jīng)減小至低至其比常規(guī)tft的斷開電流低兩個數(shù)量級。閾值電壓為負，其指示圖10c的實例中的穿隧tft以積累模式操作。可通過p型層的受體密度控制閾值電壓。可實施高度摻雜的n型層以獲得較高接通電流。

圖11為說明根據(jù)一些實施方案的制造包含p-n異質(zhì)結(jié)的p溝道tft的方法的操作實例的流程圖。可以不同次序和/或使用不同、更少或額外操作來執(zhí)行過程1100。在一些實施方案中，可參考一或多個處理腔室及控制器描述過程1100，其中控制器可經(jīng)編程以控制本文中所描述的任何操作。

在過程1100的框1110處，提供襯底。襯底可包含任何襯底材料，包含基本上透明材料，諸如玻璃或塑料。如本文中所使用的大體透明度可經(jīng)定義為約70％或以上(諸如約80％或以上，或約90％或以上)的可見光的透射率。玻璃襯底(有時被稱作玻璃板或面板)可為或包含硼硅酸鹽玻璃、堿石灰玻璃、光阻玻璃、石英、或其它適合的玻璃材料。可使用非玻璃襯底，諸如聚碳酸酯、丙烯酸、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚醚醚酮(peek)襯底。其它適合的襯底材料可包含柔性襯底材料。在一些實施方案中，襯底可具有數(shù)微米至數(shù)百微米的尺寸。

在過程1100的框1120處，在襯底上方形成p型半導(dǎo)體層。p型半導(dǎo)體的實例在上文給出且包含金屬氧化物、金屬硫化物及金屬氮化物半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體層包含與柵電極對準或待與柵電極對準的溝道區(qū)，其中所述溝道區(qū)在p型半導(dǎo)體層的源極區(qū)與漏極區(qū)之間。在一些實施方案中，p型半導(dǎo)體層的厚度可在約10nm與約100nm之間?？?120可涉及通過適合于經(jīng)沉積的材料的任何方法沉積p型半導(dǎo)體層，所述方法包含物理氣相沉積(pvd)過程、cvd過程及原子層沉積(ald)過程。pvd過程包含熱蒸發(fā)沉積、濺鍍沉積及脈沖激光沉積(pld)過程。舉例來說，可通過濺鍍sno靶向物來沉積sno。然而，如上文所提及，在一些實施方案中，p型半導(dǎo)體層可在約5nm與約40nm之間。為了沉積較薄的p型半導(dǎo)體層，在一些實施方案中可采用ald過程。形成p型半導(dǎo)體層的源極區(qū)及漏極區(qū)可涉及摻雜p型半導(dǎo)體層的這些區(qū)域。

在過程1100的框1130處，在p型半導(dǎo)體層的源極區(qū)上方沉積n型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體的實例在上文給出且包含金屬氧化物、金屬硫化物及金屬氮化物半導(dǎo)體。在一些實施方案中，n型半導(dǎo)體層可小于約10nm?？?130可涉及通過適合于經(jīng)沉積的材料的任何方法沉積n型半導(dǎo)體層，所述方法包含pvd過程、cvd過程及ald過程。

在過程1100的框1140處，在n型半導(dǎo)體層上形成源電極，且在p型半導(dǎo)體層的漏極區(qū)上形成漏電極。為形成源電極及漏電極，可蝕刻源電極及漏電極。由此，過程1100可進一步包含蝕刻源電極及漏電極以暴露p型半導(dǎo)體層的溝道區(qū)。

在一些實施方案中，過程可包含在p型半導(dǎo)體層上形成一或多個介電層或金屬層。舉例來說，在一些實施方案中，介電氧化層形成于p型半導(dǎo)體層上方，使得介電氧化層接觸p型半導(dǎo)體層。介電氧化層可為(例如)鈍化層、柵極介電層及蝕刻終止層中的一者。介電氧化層可包含任何適合的介電氧化物材料，諸如sio2或al2o3。在一些實施方案中，介電氧化層的厚度可在約10nm與約1000nm之間，諸如其厚度在約300nm與約500nm之間。

在一些實施方案中，形成介電氧化層發(fā)生于形成源電極及漏電極之前。這可包含介電氧化層為蝕刻終止層或柵極介電質(zhì)的情況。在一些實施方案中，形成介電氧化層可發(fā)生于形成源電極及漏電極之后。這可包含介電氧化層為形成于源電極及漏電極上方以保護tft的鈍化層的情況。

在一些實施方案中，過程1100進一步包含在襯底上方形成柵電極。在一些實施方案中，柵電極可形成于襯底上，且柵極介電質(zhì)可形成于底柵極tft的柵電極上。在一些實施方案中，介電氧化層可充當柵極介電質(zhì)，且柵電極可形成于頂柵極tft的柵極介電質(zhì)上方。

在一些實施方案中，可修改過程1100以形成n溝道tft。在這些實施方案中，框1120可涉及在襯底上形成n型半導(dǎo)體層，且框1130可涉及在n型半導(dǎo)體層的源極區(qū)上形成p型半導(dǎo)體層?？?140可涉及在p型半導(dǎo)體層上形成源電極及在n型半導(dǎo)體層的漏極區(qū)上形成漏電極。

在一些實施方案中，如上文所揭示的tft可形成包含p型tft及n型tft的cmostft的一部分。圖12為說明根據(jù)一些實施方案的cmostft裝置的橫截面圖的實例。在圖12中，cmostft裝置1200包含襯底1210上的p型頂柵極tft1202a及n型頂柵極tft1202b。上文描述襯底的實例。在圖12的實例中，p型頂柵極tft1202a及n型頂柵極tft1202b形成于介電層1211上；然而，在一些實施方案中，其可形成于如圖4b的實例中的襯底1210上。

p型頂柵極tft1202a包含p型半導(dǎo)體層，所述p型半導(dǎo)體層包含溝道區(qū)1240a以及源極區(qū)和漏極區(qū)1242a。p型頂柵極tft1202a也包含具有源極區(qū)及漏極區(qū)1242a、源電極及漏電極1270a的p型半導(dǎo)體層及n型半導(dǎo)體層1243a。n型半導(dǎo)體層1243a安置于p型半導(dǎo)體層的電極1270a與區(qū)1242a之間，例如，安置于p型半導(dǎo)體層的源電極1270a與源極區(qū)1242a之間。柵電極1220a上覆于柵極介電質(zhì)1230a。p型tft1202a的p型半導(dǎo)體層可包含上文所論述的p型半導(dǎo)體中的任一者。

n型頂柵極tft1202b包含n型半導(dǎo)體層，所述n型半導(dǎo)體層包含溝道區(qū)1240b以及源極區(qū)和漏極區(qū)1242b。源電極及漏電極1270b接觸n型金屬氧化物層的源極區(qū)及漏極區(qū)1242b，且柵電極1220b上覆于柵極介電質(zhì)1230b。源電極及漏電極1270a及1270b可形成于介電層1280中，所述介電層將p型頂柵極tft1202a與n型頂柵極tft1202b分離。

在一些實施方案中，n型半導(dǎo)體為非晶形的且可包含含有in、含有zn、含有sn、含有hf及含有g(shù)a的氧化物半導(dǎo)體。n型非晶形氧化物半導(dǎo)體的實例包含ingazno、inzno、inhfzno、insnzno、snzno、insno、gazno及zno。

在圖12的實例中，p型tft1202a包含p-n異質(zhì)結(jié)1244a且可為如上文所描述的穿隧tft。在替代實施方案中，除了或替代p型tft1202a，n型tft1202b可包含p-n異質(zhì)結(jié)，且為穿隧tft。

在一些實施方案中，cmostft包含如上文參看圖4a所論述的底柵極tft或雙柵極tft。諸如圖12的實例中所展示的cmostft裝置可用作顯示裝置的(例如)驅(qū)動電路的一部分。

圖13a及13b為說明包含如本文中所描述的多個imod顯示元件及tft的顯示裝置40的系統(tǒng)框圖。顯示裝置40可為(例如)智能手機、蜂窩或移動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其略微變化也說明各種類型的顯示裝置，諸如，電視、計算機、平板計算機、電子閱讀器、手持式裝置及便攜式媒體裝置。

顯示裝置40包含外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入裝置48及麥克風46?？捎啥喾N制造過程(包含射出成形及真空成形)中的任一者形成外殼41。另外，外殼41可由多種材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)：塑料、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合。外殼41可包含可與其它不同顏色或含有不同標識、圖片或符號的可移除部分互換的可移除部分(圖中未展示)。

顯示器30可為如本文所描述的多種顯示器中的任一者，包含雙穩(wěn)態(tài)或模擬顯示器。顯示器30也可經(jīng)配置以包含平板顯示器(諸如等離子體、el、oled、stnlcd或tftlcd)或非平板顯示器(諸如crt或其它管式裝置)。另外，顯示器30可包含如本文中所描述的基于imod的顯示器。

顯示裝置40的組件示意性地說明于圖8a中。顯示裝置40包含外殼41，且可包含至少部分地圍封于其中的額外組件。舉例來說，顯示裝置40包含網(wǎng)絡(luò)接口27，所述網(wǎng)絡(luò)接口包含可耦合到收發(fā)器47的天線43。網(wǎng)絡(luò)接口27可為可顯示于顯示裝置40上的圖像數(shù)據(jù)的源。因此，網(wǎng)絡(luò)接口27為圖像源模塊的一個實例，但處理器21及輸入裝置48也可充當圖像源模塊。收發(fā)器47連接到處理器21，所述處理器連接到調(diào)節(jié)硬件52。調(diào)節(jié)硬件52可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)信號(諸如，對信號進行濾波或以其它方式操縱信號)。調(diào)節(jié)硬件52可連接到揚聲器45及麥克風46。處理器21也可連接到輸入裝置48及驅(qū)動器控制器29。驅(qū)動器控制器29可耦合到幀緩沖器28且耦合到陣列驅(qū)動器22，所述陣列驅(qū)動器又可耦合到顯示陣列30。顯示裝置40中的一或多個元件(包含在圖8a中未特定描繪的元件)可經(jīng)配置以充當存儲器裝置且經(jīng)配置以與處理器21通信。在一些實施方案中，電力供應(yīng)器50可將電力提供到特定顯示裝置40設(shè)計中的基本上所有組件。

網(wǎng)絡(luò)接口27包含天線43及收發(fā)器47，使得顯示裝置40可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與一或多個裝置通信。網(wǎng)絡(luò)接口27也可具有用以降低(例如)處理器21的數(shù)據(jù)處理需求的一些處理能力。天線43可發(fā)射及接收信號。在一些實施方案中，天線43根據(jù)ieee16.11標準(包含ieee16.11(a)、ieee16.11(b)或ieee16.11(g))或ieee802.11標準(包含ieee802.11a、ieee802.11b、ieee802.11g、ieee802.11n)及其其它實施方案來發(fā)射及接收rf信號。在一些其它實施方案中，天線43根據(jù)標準來發(fā)射及接收rf信號。在蜂窩電話的情況下，天線43可經(jīng)設(shè)計以接收碼分多址接入(cdma)、頻分多址接入(fdma)、時分多址接入(tdma)、全球移動通信系統(tǒng)(gsm)、gsm/通用無線分組業(yè)務(wù)(gprs)、增強型數(shù)據(jù)gsm環(huán)境(edge)、陸上集群無線電(tetra)、寬帶cdma(w-cdma)、演進數(shù)據(jù)優(yōu)化(ev-do)、1xev-do、ev-doreva、ev-dorevb、高速分組接入(hspa)、高速下行鏈路分組接入(hsdpa)、高速上行鏈路分組接入(hsupa)、演進型高速分組接入(hspa+)、長期演進(lte)、amps或用以在無線網(wǎng)絡(luò)(諸如，利用3g、4g或5g技術(shù)的系統(tǒng))內(nèi)通信的其它已知信號。收發(fā)器47可預(yù)處理從天線43接收的信號，使得所述信號可由處理器21接收且進一步操縱。收發(fā)器47也可處理從處理器21接收的信號，使得所述信號可經(jīng)由天線43從顯示裝置40發(fā)射。

在一些實施方案中，可用接收器替換收發(fā)器47。另外，在一些實施方案中，可用可存儲或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器21的圖像數(shù)據(jù)的圖像源來替換網(wǎng)絡(luò)接口27。處理器21可控制顯示裝置40的總體操作。處理器21從網(wǎng)絡(luò)接口27或圖像源接收數(shù)據(jù)(諸如壓縮圖像數(shù)據(jù))，且將數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或處理成可易于處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21可將經(jīng)處理數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動器控制器29或幀緩沖器28以供存儲。原始數(shù)據(jù)通常是指識別一圖像內(nèi)的每一位置處的圖像特性的信息。舉例來說，這些圖像特性可包含顏色、飽和度及灰度階。

處理器21可包含微控制器、cpu或邏輯單元以控制顯示裝置40的操作。調(diào)節(jié)硬件52可包含用于將信號發(fā)射到揚聲器45及用于從麥克風46接收信號的放大器及濾波器。調(diào)節(jié)硬件52可為顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或可并入于處理器21或其它組件內(nèi)。

驅(qū)動器控制器29可直接從處理器21或從幀緩沖器28取得由處理器21產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)，且可適當?shù)刂匦赂袷交紙D像數(shù)據(jù)以高速發(fā)射到陣列驅(qū)動器22。在一些實施方案中，驅(qū)動器控制器29可將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化成具有光柵狀格式的數(shù)據(jù)流，以使得所述數(shù)據(jù)流具有適合于跨越顯示陣列30掃描的時間次序。接著，驅(qū)動器控制器29將經(jīng)格式化信息發(fā)送到陣列驅(qū)動器22。盡管驅(qū)動器控制器29(諸如，lcd控制器)常常作為單獨集成電路(ic)與系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但此類控制器可以許多方式來實施。舉例來說，控制器可作為硬件嵌入處理器21中、作為軟件嵌入處理器21中，或與陣列驅(qū)動器22一起完全集成于硬件中。

陣列驅(qū)動器22可從驅(qū)動器控制器29接收經(jīng)格式化信息，且可將視頻數(shù)據(jù)重新格式化為一組平行的波形，所述一組波形每秒許多次地經(jīng)施加到來自顯示器的x-y顯示元件矩陣的數(shù)百個且有時數(shù)千個(或更多)導(dǎo)線。

在一些實施例中，驅(qū)動器控制器29、陣列驅(qū)動器22及顯示陣列30適于本文中所描述的任何類型的顯示器。舉例來說，驅(qū)動器控制器29可為常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(諸如，imod顯示元件控制器)。另外，陣列驅(qū)動器22可為常規(guī)驅(qū)動器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動器(諸如，imod顯示元件驅(qū)動器)。此外，顯示陣列30可為常規(guī)顯示陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示陣列(諸如，包含imod顯示元件陣列的顯示器)。在一些實施方案中，驅(qū)動器控制器29可與陣列驅(qū)動器22集成。這種實施方案可用于例如移動電話、便攜式電子裝置、手表或小面積顯示器的高度集成系統(tǒng)中。

在一些實施方案中，輸入裝置48可經(jīng)配置以允許(例如)用戶控制顯示裝置40的操作。輸入裝置48可包含小鍵盤(諸如，qwerty鍵盤或電話小鍵盤)、按鈕、開關(guān)、游戲桿、觸敏式屏幕、與顯示陣列30集成的觸敏式屏幕或壓敏或熱敏膜。麥克風46可經(jīng)配置作為顯示裝置40的輸入裝置。在一些實施方案中，經(jīng)由麥克風46的語音命令可用于控制顯示裝置40的操作。

電力供應(yīng)器50可包含多種能量存儲裝置。舉例來說，電力供應(yīng)器50可為可再充電電池，諸如，鎳鎘電池或鋰離子電池。在使用可再充電電池的實施方案中，可再充電電池可使用來自(例如)壁式插座或光伏裝置或陣列的電力來充電。替代地，可再充電電池可為可無線充電的。電力供應(yīng)器50也可為可再生能源、電容器或太陽能電池(包含塑料太陽能電池或太陽能電池漆)。電力供應(yīng)器50也可經(jīng)配置以從壁式插座接收電力。

在一些實施方案中，控制可編程性駐存于可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干處的驅(qū)動器控制器29中。在一些其它實施方案中，控制可編程性駐存于陣列驅(qū)動器22中。上文所描述的最優(yōu)化可實施于任何數(shù)目個硬件和/或軟件組件中且以各種配置來實施。

如本文中所使用，指代項目列表“中的至少一者”的措詞是指那些項目的任何組合，包含單一成員。作為實例，“a、b或c中的至少一者”希望涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。

結(jié)合本文中揭示的實施方案所描述的各種說明性邏輯、邏輯塊、模塊、電路及算法步驟可實施為電子硬件、計算機軟件或兩者的組合。硬件與軟件的互換性已大體按功能性描述，且在上文描述的各種說明性組件、塊、模塊、電路及步驟中加以說明。這種功能性是實施于硬件還是軟件中取決于特定應(yīng)用及強加于整個系統(tǒng)的設(shè)計約束。

用于實施結(jié)合本文中所揭示的方面而描述的各種說明性邏輯、邏輯塊、模塊及電路的硬件及數(shù)據(jù)處理設(shè)備可通過通用單芯片或多芯片處理器、數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)或其它可編程邏輯裝置、離散閘或晶體管邏輯、離散硬件組件或其經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文中所描述的功能的任何組合來實施或執(zhí)行。通用處理器可為微處理器、或任何常規(guī)處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可實施為計算裝置的組合，諸如，dsp與微處理器的組合、多個微處理器、結(jié)合dsp核心的一或多個微處理器，或任何其它此類配置。在一些實施方案中，特定步驟及方法可由特定于給定功能的電路執(zhí)行。

在一或多個方面中，所描述的功能可以硬件、數(shù)字電子電路、計算機軟件、固件(包含在此說明書中揭示的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)等效物)或其任何組合來實施。此說明書中所描述的主題的實施方案也可實施為編碼于計算機存儲媒體上的一或多個計算機程序(即，計算機程序指令的一或多個模塊)以供數(shù)據(jù)處理設(shè)備執(zhí)行或控制數(shù)據(jù)處理設(shè)備的操作。

如果以軟件實施，則可將功能作為一或多個指令或代碼而存儲于計算機可讀媒體上或經(jīng)由計算機可讀媒體來發(fā)射。本文中揭示的方法或算法的步驟可以可駐存于計算機可讀媒體上的處理器可執(zhí)行軟件模塊來實施。計算機可讀媒體包含計算機存儲媒體及通信媒體(包含可經(jīng)啟用以將計算機程序從一處轉(zhuǎn)移到另一處的任何媒體)兩者。存儲媒體可為可由計算機存取的任何可用媒體。作為實例而非限制，此類計算機可讀媒體可包含ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盤存儲器、磁盤存儲器或其它磁性存儲裝置或可用于以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲所要程序代碼且可由計算機存取的任何其它媒體。又，可將任何連接恰當?shù)胤Q為計算機可讀媒體。如本文中所使用的磁盤及光盤包含緊湊光盤(cd)、激光光盤、光學(xué)光盤、數(shù)字多功能光盤(dvd)、軟盤及藍光光盤，其中磁盤通常以磁性方式再生數(shù)據(jù)，而光盤用激光以光學(xué)方式再生數(shù)據(jù)。以上各者的組合也可包含于計算機可讀媒體的范圍內(nèi)。另外，方法或算法的操作可作為代碼及指令中的一者或任何組合或集合而駐存于機器可讀媒體及計算機可讀媒體上，所述機器可讀媒體及計算機可讀媒體可并入至計算機程序產(chǎn)品中。

本發(fā)明中所描述的實施方案的各種修改對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說可為易于顯而易見的，且在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本文中所定義的一般原理可適用于其它實施方案。因此，權(quán)利要求書并不希望限于本文中所展示的實施方案，而應(yīng)符合與本文中所揭示的本發(fā)明、原理及新穎特征相一致的最廣泛范圍。另外，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于了解，有時為了易于描述諸圖而使用術(shù)語“上部”及“下部”，且所述術(shù)語指示對應(yīng)于在恰當定向的頁面上的圖的定向的相對位置，且可能并不反映如所實施的(例如)imod顯示元件的恰當定向。

在單獨實施方案的上下文中描述于此說明書中的某些特征也可在單一實施方案中以組合形式實施。相反，在單一實施方案的上下文中描述的各種特征也可單獨地在多個實施方案中實施或以任何合適子組合實施。此外，盡管上文可將特征描述為在某些組合中起作用且甚至最初按此來請求，但來自所請求的組合的一或多個特征在一些情況下可從所述組合刪除，且所請求的組合可針對子組合或子組合的變化。

類似地，雖然在圖式中以特定次序來描繪操作，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于認識到，此類操作無需以所展示的特定次序或以依序次序執(zhí)行，或所有所說明操作經(jīng)執(zhí)行以實現(xiàn)所要結(jié)果。此外，圖式可以流程圖的形式示意性地描繪一個以上實例過程。然而，未描繪的其它操作可并入于示意性說明的實例過程中。舉例來說，可在所說明操作中的任一者之前、之后、同時或之間執(zhí)行一或多個額外操作。在某些情形下，多任務(wù)及并行處理可為有利的。此外，不應(yīng)將上文所描述的實施方案中的各種系統(tǒng)組件的分離理解為需要所有實施方案中的這種分離，且應(yīng)理解，所描述程序組件及系統(tǒng)可通常一同集成在單一軟件產(chǎn)品中或封裝到多個軟件產(chǎn)品中。另外，其它實施方案屬于以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。在一些情況下，權(quán)利要求書中所敘述的動作可以不同次序執(zhí)行且仍實現(xiàn)所要結(jié)果。