特許 5917835 ダブルゲート型薄膜トランジスタ及びこれを備えた有機発光表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5917835

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】ダブルゲート型薄膜トランジスタ及びこれを備えた有機発光表示装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/786 20060101AFI20160428BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20160428BHJP

   H05B 33/08 20060101ALI20160428BHJP

   H05B 33/10 20060101ALI20160428BHJP

   H05B 33/26 20060101ALI20160428BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20160428BHJP

   H05B 33/22 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/78 617N

   H01L29/78 618B

   H01L29/78 612Z

   H01L29/78 617U

   H01L29/78 619A

   H05B33/08

   H05B33/10

   H05B33/26 Z

   H05B33/12 B

   H05B33/22 Z

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-125239(P2011-125239)

(22)【出願日】2011年6月3日

(65)【公開番号】特開2012-19206(P2012-19206A)

(43)【公開日】2012年1月26日

【審査請求日】2014年5月13日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0065461

(32)【優先日】2010年7月7日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(74)【代理人】

【識別番号】100159042

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 徹二

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(72)【発明者】

【氏名】朴 惠 香

(72)【発明者】

【氏名】林 基 主

(72)【発明者】

【氏名】朴 鎔 盛

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２１２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３５１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７３２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２８６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２７７６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０５Ｂ ３３／０８

Ｈ０５Ｂ ３３／１０

Ｈ０５Ｂ ３３／１２

Ｈ０５Ｂ ３３／２２

Ｈ０５Ｂ ３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成されたボトムゲート電極と、
前記ボトムゲート電極の上部に形成された活性層と、
前記活性層の上部に形成されたソース/ドレイン電極と、
前記ソース/ドレイン電極を含む前記基板上に形成され、前記活性層に対応する開口を備えた平坦化膜と、
前記開口に形成されたトップゲート電極と、を備え、
しきい電圧を＋方向にシフトさせるために、
前記ボトムゲート電極に正の定電圧が印加され、前記トップゲート電極に負の定電圧が印加され、
前記トップゲート電極は、有機発光表示装置の対向電極として機能するカソードであることを特徴とするダブルゲート型薄膜トランジスタ。

【請求項2】

前記活性層は、酸化物半導体を含むことを特徴とする請求項１に記載のダブルゲート型薄膜トランジスタ。

【請求項3】

前記ボトムゲート電極と前記活性層との間に介されたゲート絶縁膜と、
前記活性層と前記ソース/ドレイン電極との間に介された層間絶縁膜と、をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のダブルゲート型薄膜トランジスタ。

【請求項4】

薄膜トランジスタと電気的に連結され、平坦化膜の上部に形成された画素電極と、
前記画素電極の上部に形成された画素定義膜と、
前記平坦化膜及び前記画素定義膜をエッチングして、前記薄膜トランジスタの活性層に対応する前記平坦化膜の一部を露出させる第１開口及び前記画素電極の一部を露出させる第２開口に形成された対向電極と、を備え、
前記薄膜トランジスタは、
基板上に形成されたボトムゲート電極と、
前記ボトムゲート電極の上部に形成された前記活性層と、
前記活性層の上部に形成されたソース/ドレイン電極と、
前記第１開口に形成されたトップゲート電極と、を備え、
前記薄膜トランジスタのしきい電圧を＋方向にシフトさせるために、
前記ボトムゲート電極に正の定電圧が印加され、前記トップゲート電極に負の定電圧が印加され、
前記トップゲート電極は、前記対向電極として機能するカソードであることを特徴とする有機発光表示装置。

【請求項5】

前記ソース/ドレイン電極のうち一つの電極が、前記画素電極と連結されたことを特徴とする請求項４に記載の有機発光表示装置。

【請求項6】

前記ボトムゲート電極と前記活性層との間に介されたゲート絶縁膜と、
前記活性層と前記ソース/ドレイン電極との間に介された層間絶縁膜と、をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の有機発光表示装置。

【請求項7】

前記活性層は、酸化物半導体を含むことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の有機発光表示装置。

【請求項8】

平坦化膜の上部に薄膜トランジスタと電気的に連結される画素電極を形成する工程と、
前記画素電極の上部に画素定義膜を形成する工程と、
前記平坦化膜及び前記画素定義膜をエッチングして、前記薄膜トランジスタの活性層に対応する前記平坦化膜の一部を露出させる第１開口、及び前記画素電極の一部を露出させる第２開口を形成する工程と、
前記第１開口及び前記第２開口の上部に対向電極を形成する工程と、
前記画素電極を形成する工程以前に、前記薄膜トランジスタを形成するために、
基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、
前記ボトムゲート電極の上部に前記活性層を形成する工程と、
前記活性層の上部にソース/ドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース/ドレイン電極の上部に平坦化膜を形成する工程と、をさらに含み、
前記第１開口及び前記第２開口の上部に対向電極を形成する工程により形成された前記第１開口上における対向電極はトップゲート電極とされ、
前記薄膜トランジスタのしきい電圧を＋方向にシフトさせるために、
前記ボトムゲート電極に正の定電圧が印加され、前記トップゲート電極に負の定電圧が印加され、
前記トップゲート電極は前記対向電極として機能するカソードであることを特徴とする有機発光表示装置の製造方法。

【請求項9】

前記画素電極は、前記ソース/ドレイン電極のうち一つの電極と電気的に連結されることを特徴とする請求項８に記載の有機発光表示装置の製造方法。

【請求項10】

前記対向電極を形成する工程以前に、
前記第２開口に発光層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８又は９記載の有機発光表示装置の製造方法。

【請求項11】

前記ボトムゲート電極と前記活性層との間にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記活性層と前記ソース/ドレイン電極との間に層間絶縁膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の有機発光表示装置の製造方法。

【請求項12】

基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、
前記ボトムゲート電極の上部に活性層を形成する工程と、
前記活性層の上部にソース/ドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース/ドレイン電極の上部に平坦化膜を形成する工程と、
前記平坦化膜をエッチングして、前記活性層に対応する開口を形成する工程と、
前記開口にトップゲート電極を形成する工程と、を含み、
しきい電圧を＋方向にシフトさせるために、
前記ボトムゲート電極に正の定電圧が印加され、前記トップゲート電極に負の定電圧が印加され、
前記トップゲート電極は、有機発光表示装置の対向電極として機能するカソードであることを特徴とするダブルゲート型薄膜トランジスタの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダブルゲート型薄膜トランジスタに係り、特に、しきい電圧をシフトできるダブルゲート型薄膜トランジスタ及びこれを備えた有機発光表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイ素子や有機電界発光ディスプレイ素子、または無機電界発光ディスプレイ素子などの、平板表示装置に使われる薄膜トランジスタ(ＴＦＴ：Thin Film Transistor）は、各画素の動作を制御するスイッチング素子、及び画素を駆動させる駆動素子として使われる。

【0003】

一般的に、このようなＴＦＴは、高濃度の不純物でドーピングされたソース/ドレイン領域と、このソース/ドレイン領域の間に形成されたチャネル領域と、を有する活性層を有し、また、この活性層と絶縁され、前記チャネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース/ドレイン領域にそれぞれ接触するソース/ドレイン電極と、を有する。

【0004】

前記活性層は、非晶質シリコンや多結晶シリコンのような半導体物質で形成される。活性層が非晶質シリコンで形成されれば、キャリアの移動度が低くて、高速で動作される駆動回路の具現が難しい。活性層が多結晶シリコンで形成されれば、キャリアの移動度は高いが、しきい電圧(Threshold Voltage：Ｖｔｈ）が不均一であるので、別途の補償回路が付加されねばならないという問題点がある。

【0005】

最近、このような問題点を解決するために、酸化物半導体を活性層として利用する研究が活発である。酸化物半導体を活性層として利用する酸化物ＴＦＴは、低温工程で製作が可能であり、非晶質相であるため、大面積化が容易であり、多結晶シリコンのような非常に良好な電気的特性を有する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、ＴＦＴのしきい電圧を制御できる表示装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を達成するために、本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴは、基板上に形成されたボトムゲート電極と、前記ボトムゲート電極の上部に形成された活性層と、前記活性層の上部に形成されたソース/ドレイン電極と、前記ソース/ドレイン電極を備える前記基板上に形成され、前記活性層に対応する開口を備えた平坦化膜と、前記開口に形成されたトップゲート電極と、を備えうる。

【0008】

さらに望ましくは、前記活性層は、酸化物半導体を含みうる。

【0009】

さらに望ましくは、前記トップゲート電極は、有機発光表示装置のカソードでありうる。

【0010】

さらに望ましくは、前記ボトムゲート電極に正の定電圧が印加され、前記トップゲート電極に負の定電圧が印加されうる。

【0011】

本発明の望ましい一実施形態による有機発光表示装置は、ＴＦＴと電気的に連結され、平坦化膜の上部に形成された画素電極と、前記画素電極の上部に形成された画素定義膜と、前記平坦化膜及び前記画素定義膜をエッチングして、前記ＴＦＴの活性層に対応する前記平坦化膜の一部を露出させる第１開口、及び前記画素電極の一部を露出させる第２開口に形成された対向電極と、を備えうる。

【0012】

さらに望ましくは、前記ＴＦＴは、基板上に形成されたボトムゲート電極と、前記ボトムゲート電極の上部に形成された前記活性層と、前記活性層の上部に形成されたソース/ドレイン電極と、を備えうる。

【0013】

さらに望ましくは、前記対向電極は、前記ＴＦＴのトップゲート電極でありうる。

【0014】

本発明の望ましい一実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、平坦化膜の上部にＴＦＴと電気的に連結される画素電極を形成する工程と、前記画素電極の上部に画素定義膜を形成する工程と、前記平坦化膜及び前記画素定義膜をエッチングして、前記ＴＦＴの活性層に対応する前記平坦化膜の一部を露出させる第１開口、及び前記画素電極の一部を露出させる第２開口を形成する工程と、前記第１開口及び前記第２開口の上部に対向電極を形成する工程と、を含みうる。

【0015】

さらに望ましくは、画素電極を形成する工程以前に、基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、前記ボトムゲート電極の上部に前記活性層を形成する工程と、前記活性層の上部にソース/ドレイン電極を形成する工程と、前記ソース/ドレイン電極の上部に平坦化膜を形成する工程と、をさらに含みうる。

【0016】

さらに望ましくは、前記対向電極を形成する工程以前に、前記第２開口に発光層を形成する工程をさらに含みうる。

【0017】

さらに望ましくは、前記対向電極は、前記ボトムゲート電極に対応するトップゲート電極でありうる。

【0018】

本発明の望ましい一実施形態によるＴＦＴの製造方法は、基板上にボトムゲート電極を形成する工程と、前記ボトムゲート電極の上部に活性層を形成する工程と、前記活性層の上部にソース/ドレイン電極を形成する工程と、前記ソース/ドレイン電極の上部に平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜をエッチングして、前記活性層に対応する開口を形成する工程と、前記開口にトップゲート電極を形成する工程と、を含みうる。

【0019】

さらに望ましくは、前記トップゲート電極は、有機発光表示装置のカソードでありうる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、ダブルゲート型ＴＦＴのトップゲートを表示装置の定電圧が印加される既存の電極層を利用することによって、製造工程及びモジュール構成が簡単になり、開口率を高めうる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置を概略的に示す断面図である。

【図3】本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示す断面図である。

【図4】本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示す断面図である。

【図5】本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示す断面図である。

【図6】本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示す断面図である。

【図7】本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示す断面図である。

【図8】本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴの電気的特性を示す特性図である。

【図9】本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴの電気的特性を示す特性図である。

【図10】本発明の一実施形態による有機発光表示装置の一部を概略的に示す回路図である。

【図11】図１０の画素に備えられたダブルゲート型ＴＦＴを概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の望ましい実施形態を、添付した図面を参照して説明する。図面上の同じ符号は、同じ要素を表す。下記で、本発明の説明において、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

【0023】

本発明の実施形態を説明する図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して表した。ある層や領域は、明細書の明確性のために、厚さを拡大して表した。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるとする時、これは、他の部分の“すぐその上に”ある場合だけでなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。

【0024】

図１は、本発明の一実施形態による酸化物半導体を含む薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を概略的に示した断面図である。

【0025】

図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるＴＦＴは、ボトムゲート電極２１、活性層２２、活性層２２の両側に形成されたソース/ドレイン電極２３,２４、及びトップゲート電極２５を備えるダブルゲート型ＮＭＯＳトランジスタである。

【0026】

具体的には、基板１１上にボトムゲート電極２１が形成され、前記基板１１及び前記ボトムゲート電極２１を覆うように、ゲート絶縁膜１３が形成される。前記ゲート絶縁膜１３上に酸化物半導体で形成された活性層２２が形成される。そして、前記活性層２２を覆う層間絶縁膜１５が形成される。前記層間絶縁膜１５上には、ソース/ドレイン電極２３,２４がコンタクトホールを通じて前記活性層２２と連結され、これを覆うように平坦化膜１７が形成される。前記平坦化膜１７の上部には、画素間の混色を防止するために、画素定義膜１９が形成される。前記画素定義膜１９と前記平坦化膜１７とをパターニングして、前記活性層２２に対応するホール２７を形成し、前記ホール２７にトップゲート電極２５を形成する。

【0027】

前記活性層２２は、透明な酸化物半導体で形成され、前記ソース/ドレイン電極２３,２４の間にチャネルを形成する。

【0028】

酸化物半導体が活性層として使用される酸化物ＴＦＴにあって、ＮＭＯＳが安定した特性を有する時、しきい電圧(Threshold Voltage：Ｖｔｈ）が（−）値を有するか、又は（−）値に近いときには、回路動作時に誤動作を起こす場合がある。また、補償回路適用時に、Ｖｔｈが（−）値を有すると、補償が正常に行われないかもしれない。

【0029】

したがって、Ｖｔｈを調整するか、或いは(-)値から（＋）方向にシフトさせることが必要であり、このために、工程を変えるか、またはチャネルの幅及び長さ(Ｗ/Ｌ)を調節する方法がある。このような方法は、信頼性が確保されていないという短所がある。

【0030】

本発明は、前記トップゲート電極２５にバイアスを印加してＶｔｈを（＋）方向にシフトさせ、表示装置の既存の電極層のうち固定電圧が印加される電極層を、前記ＴＦＴのトップゲート電極２５として利用する。したがって、トップゲート電極を別途に形成する必要がなく、トップゲート電極にバイアスを印加するための外部電源及び配線も不要であるため、表示装置の開口率が高く、工程不良の要因が少なくなる。

【0031】

以下では、前記トップゲート電極２５として有機発光表示装置のカソードを利用する実施形態を説明する。

【0032】

図２は、本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置を概略的に示す断面図である。

【0033】

図２を参照すれば、本発明の一実施形態による有機発光表示装置は、酸化物半導体を含むダブルゲート型ＴＦＴを備える駆動部と、有機発光素子ＥＬを備える発光部と、及びキャパシタＣｓｔを有する保存部とを備える。

【0034】

前記ダブルゲートＴＦＴは、ボトムゲート電極２１、活性層２２、活性層２２の両側に形成されたソース/ドレイン電極２３,２４を備えるダブルゲート構造のＮＭＯＳトランジスタである。さらに、前記ダブルゲートＴＦＴにあって、有機発光素子ＥＬの対向電極３５はトップゲート電極として利用される。

【0035】

具体的には、基板１１上にボトムゲート電極２１が形成され、前記基板１１及び前記ボトムゲート電極２１を覆うように、ゲート絶縁膜１３が形成される。前記ゲート絶縁膜１３上に酸化物半導体で形成された活性層２２が形成される。そして、前記活性層２２を覆う層間絶縁膜１５が形成される。前記層間絶縁膜１５上には、前記ソース/ドレイン電極２３,２４がコンタクトホールを通じて前記活性層２２と連結され、これを覆うように、平坦化膜１７が形成される。前記活性層２２は、透明な酸化物半導体で形成され、前記ソース/ドレイン電極２３,２４の間にチャネルを形成する。前記平坦化膜１７の前記活性層２２に対応する領域には、開口が形成されており、前記開口に前記発光部の対向電極３５が形成される。

【0036】

前記有機発光素子ＥＬは、前記ＴＦＴのソース/ドレイン電極２３,２４のうち一つと接続された画素電極３１、対向電極３５及びその間に介された発光層を備える中間層３３で構成される。前記画素電極３１は、アノードとして機能し、前記対向電極３５は、カソードとして機能すると同時に、前記ＴＦＴのトップゲート電極ＴＧとして機能する。

【0037】

前記キャパシタＣｓｔは、第１電極４１及び第２電極４３で形成され、これらの間に前記ゲート絶縁膜１３と前記層間絶縁膜１５とが介在される。

【0038】

本発明は、前記ＴＦＴのトップゲート電極ＴＧである発光部の対向電極３５にカソード電圧(すなわち、（−）定電圧）を印加し、前記ボトムゲート電極２１に（＋）電圧を印加し、前記活性層２２にｎチャネルの形成を助けることによって、しきい電圧を＋方向にシフトさせる。

【0039】

図３ないし図７は、本発明の望ましい一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴを備える有機発光表示装置の製造工程を概略的に示した断面図である。

【0040】

図３を参照すれば、基板１１の上部にＴＦＴのボトムゲート電極２１を形成する。

【0041】

ＴＦＴのボトムゲート電極２１を形成する前に、基板１１上にバッファ層(図示せず)をさらに形成しうる。前記バッファ層は、基板１１から前記基板１１の上部に配列される層であって、不純物の浸透を遮断する役割を行える。バッファ層は、ＳｉＯ_２及び/またはＳｉＮｘを含みうる。

【0042】

前記基板１１は、ＳｉＯ_２を主成分とする透明なガラス材質で形成されうる。また、前記基板１１は、プラスチック材質を含みうる。前記基板１１は、メタルホイール及びフレキシブル基板を備えうる。

【0043】

前記ボトムゲート電極２１は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、またはＡｌ：Ｎｄ、Ｍｏ：Ｗ合金のような金属または金属の合金で形成されうるが、これに限定されず、隣接層との密着性、積層される層の平坦性、電気抵抗及び加工性を考慮して、多様な材料を使用しうる。

【0044】

図４を参照すれば、ボトムゲート電極２１の上部に、ゲート絶縁膜１３と活性層２２とが順次に形成される。

【0045】

前記ボトムゲート電極２１が形成された基板１１上に、ゲート絶縁膜１３が形成される。前記ゲート絶縁膜１３は、酸化シリコンまたは窒化シリコンのような絶縁性物質で形成され、それ以外にも、絶縁性有機物で形成されることもある。

【0046】

次いで、前記ゲート絶縁膜１３の上部に、前記活性層２２が形成される。前記活性層２２は、前記ボトムゲート電極２１とオーバーラップされるチャネル領域を備え、酸化物半導体を含みうる。前記活性層２２は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｈｆ及びＡｓを含むグループから選択される少なくとも一つ以上の元素を含有する酸化物半導体を含みうる。例えば、前記酸化物半導体として、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｚｎ_２ＳｎＯ_４、Ｇａ_２Ｏ_３及びＨｆＯ_２を含むグループから選択される少なくとも一つを含みうる。また、前記活性層２２は、透明な酸化物半導体で形成されうる。透明な酸化物半導体は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、Ｇａ−Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物を含み、これに限定されない。前記活性層２２は、物理的な蒸着法であるスパッタリング法を利用して形成しうる。前記活性層２２は、素子で要求される抵抗値によって、酸素流量をコントロールして形成されうる。

【0047】

図５を参照すれば、前記活性層２２の上部に、層間絶縁膜１５及びソース/ドレイン電極２３,２４が順次に形成される。

【0048】

まず、活性層２２が形成された前記基板１１上に、前記層間絶縁膜１５が形成される。前記層間絶縁膜１５は、酸化シリコンまたは窒化シリコンのような絶縁性物質で形成され、それ以外にも、絶縁性有機物で形成されることもある。

【0049】

前記層間絶縁膜１５を選択的に除去してコンタクトホールを形成し、前記コンタクトホールが埋め込まれるように、層間絶縁膜１５上に単一層または複層の形状に前記ソース/ドレイン電極２３,２４を形成する。前記ソース/ドレイン電極２３,２４は、前記コンタクトホールを通じて前記活性層２２の両側と接触する。前記ソース/ドレイン電極２３,２４は、導電性物質を使用して形成でき、例えば、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｗ、ＣｕまたはＡｌＮｄのような金属、またはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＧＩＺＯ（Gallium Indium Zinc Oxide）、ＧＺＯ（Gallium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（Alluminum Zinc Oxide）、ＩＺＯ(ＩｎＺｎＯ)またはＡＺＯ(ＡｌＺｎＯ)のような金属または導電性酸化物を使用できる。

【0050】

図６を参照すれば、前記ソース/ドレイン電極２３,２４が形成された前記基板１１の上部に、平坦化膜１７が備えられて下部のＴＦＴを保護し、かつ平坦化させる。

【0051】

前記平坦化膜１７は、多様な形態に構成されうるが、ＢＣＢ(Benzo CyClo Butene)またはアクリルのような有機物、またはＳｉＮｘのような無機物で形成されることもある。また、前記平坦化膜１７は、単層に形成されるか、二重あるいは多重層に構成されることもあるなど、多様な変形が可能である。

【0052】

前記平坦化膜１７の上部には、画素電極３１が形成され、前記画素電極３１は、コンタクトホール２９を通じて、ソース/ドレイン電極２３,２４のうち一つの電極に電気的に連結される。

【0053】

前記画素電極３１は、多様な導電性物質で形成されうる。ディスプレイ装置が基板１１の方向に画像が具現される背面発光型である場合、前記画素電極３１は、透明電極となり、仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３で形成されうる。ディスプレイ装置が基板１１の逆方向に画像を具現する前面発光型である場合、前記画素電極３１は、反射電極で備えられ、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ及びこれらの化合物で反射膜を形成した後、その上に仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３を形成してなされうる。

【0054】

前記画素電極３１を含む基板全体にわたって画素定義膜１９を蒸着する。前記画素定義膜１９は、単位画素部を定義する。前記画素定義膜１９は、ポリイミド、ポリアミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン及びフェノール樹脂からなる群から選択される一つ以上の有機絶縁物質であり、スピンコーティング法によって形成されうる。一方、前記画素定義膜１９は、前記のような有機絶縁物質だけでなく、ＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｕＯｘ、Ｔｂ_４Ｏ_７、Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｐｒ_２Ｏ_３から選択された無機絶縁物質で形成されうる。また、前記画素定義膜１９は、有機絶縁物質と無機絶縁物質とが交互する多層構造に形成されることもある。

【0055】

前記活性層２２に対応する前記画素定義膜１９と前記平坦化膜１７との一部をエッチングして、第１開口２７を形成する。また、前記画素定義膜１９をエッチングして、前記画素電極３１の一部を露出させる第２開口３７を形成する。

【0056】

図７を参照すれば、前記第２開口３７に発光層を備える中間層３３を形成し、前記中間層３３を覆うように、前記基板１１の全面に対向電極３５を形成する。

【0057】

前記中間層３３は、有機発光層(Emission Layer：ＥＭＬ)、それ以外に、正孔輸送層(Hole Transport Layer：ＨＴＬ)、正孔注入層(Hole Injection Layer：ＨＩＬ)、電子輸送層(Electron Transport Layer：ＥＴＬ)、及び電子注入層(ＥＩＬ：Electron Injection Layer)などの機能層のうちいずれか一層以上の単一あるいは複層の構造に積層されて形成されうる。

【0058】

前記中間層３３は、低分子または高分子有機物で備えられうる。

【0059】

低分子有機物で形成される場合、前記中間層３３は、有機発光層を中心に、前記画素電極３１の方向に正孔輸送層及び正孔注入層が積層され、前記対向電極３５の方向に電子輸送層及び電子注入層が積層される。それ以外にも、必要に応じて、多様な層が積層されうる。この時、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ)、Ｎ,Ｎ−ジ(ナフタレン−１−イル)−Ｎ,Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン(ＮＰＢ)、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Ａｌｑ３)をはじめとして、多様に適用可能である。

【0060】

一方、高分子有機物で形成される場合、前記中間層３３は、有機発光層を中心に、前記画素電極３１の方向に正孔輸送層のみが備えられうる。正孔輸送層は、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン(ＰＥＤＯＴ)や、ポリアニリン(ＰＡＮＩ)を使用して、インクジェットプリンティング法やスピンコーティング法によって、画素電極３１の上部に形成しうる。この時、使用可能な有機材料として、ＰＰＶ(Poly-Phenylene Vinylene)系及びポリフルオレン系などの高分子有機物を使用でき、インクジェットプリンティングやスピンコーティングまたはレーザを利用した熱転写方式などの通常の方法でカラーパターンを形成しうる。

【0061】

前記対向電極３５は、前記第１開口２７及び前記第２開口３７を覆い、前記基板１１の全面に蒸着されうる。本実施形態による有機発光表示装置の場合、前記画素電極３１は、アノードとして使われ、前記対向電極３５は、カソードとして使われる。

【0062】

前記対向電極３５は、前記第１開口２７を覆い、前記ボトムゲート電極２１に対向するトップゲート電極ＴＧとして機能し、前記第２開口３７を覆い、前記画素電極３１に対向するカソードとして機能する。

【0063】

有機発光表示装置が前記基板１１の方向に画像が具現される背面発光型である場合、前記対向電極３５は、反射電極となる。この時、反射電極は、仕事関数の小さい金属、例えば、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ/Ｃａ、ＬｉＦ/Ａｌ、またはこれらの化合物を薄く蒸着して形成しうる。ディスプレイ装置が前記対向電極３５の方向に画像を具現する前面発光型である場合、前記対向電極３５は、透明電極となり、仕事関数の小さい金属、すなわち、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｌｉ、Ｃａ及びこれらの化合物を蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３などの透明導電物質で補助電極層やバス電極ラインを形成しうる。

【0064】

一方、前記図面には示されていないが、前記対向電極３５上には、外部の水分や酸素から有機発光層を保護するための密封部材(図示せず)及び吸湿剤(図示せず)がさらに備えられうる。

【0065】

図８及び図９は、本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴの電気的特性を示したグラフである。

【0066】

図８は、従来のダブルゲート型ＴＦＴのトップゲート電極に電圧を印加しない場合(すなわち、従来のシングルゲート型ＴＦＴと同一に動作する場合)、及び本発明のダブルゲート型ＴＦＴでトップゲート電極にそれぞれ−３Ｖと−６Ｖを印加した場合、ボトムゲート−ソース間電圧(ゲート電圧：Ｖｇ)及びドレイン−ソース間電流(ドレイン電流：Ｉｄ)特性を示している。横軸は、ゲート電圧であり、縦軸は、ドレイン電流を表す。そして、ドレイン−ソース間電圧(ドレイン電圧：Ｖｄｓ）が、それぞれ５.１Ｖと０.１Ｖである場合を共に示した。

【0067】

図８を参照すれば、従来のシングルゲート型ＴＦＴでは、しきい電圧が（−）に近いが、本発明のダブルゲート型ＴＦＴでは、しきい電圧がそれぞれ右側に移動して、（＋）方向にシフトされたことが分かる。

【0068】

例えば、トップゲート電極にそれぞれ−３Ｖと−６Ｖとを印加した場合、しきい電圧が約６Ｖ、１２Ｖとなることが分かる。

【0069】

図９は、本発明の一実施形態によるダブルゲート型ＴＦＴで、トップゲート電極に印加されたバイアス電圧に対するしきい電圧の変化を示している。左側グラフは、活性層の長さが３６μｍであり、右側グラフは、活性層の長さが１８μｍである場合を表す。

【0070】

図９を参照すれば、トップゲート電極にバイアス電圧をそれぞれ０Ｖ、−３Ｖ、−６Ｖに印加した場合、しきい電圧が（＋）方向に移動し、この時、活性層の長さが短いほど、しきい電圧がさらに高いことが分かる。

【0071】

また、活性層とトップゲートとの距離Ｄがそれぞれ８００Å、１６００Å、２０００Åと異なる場合、距離Ｄが近いほど、しきい電圧の変化量がさらに大きく、距離Ｄが異なる場合にも、しきい電圧が（＋）方向に移動していることが分かる。

【0072】

図１０は、本発明の一実施形態による有機発光表示装置の一部を概略的に示した回路図である。図１１は、図１０の画素に備えられたＴＦＴを概略的に示した平面図である。

【0073】

図１０を参照すれば、本発明の有機発光表示装置は、有機発光パネル１００、スキャンドライバ２００、データドライバ３００及びタイミングコントローラ４００を備える。

【0074】

前記有機発光パネル１００は、多数のスキャンラインＳ１〜Ｓｎ、多数のデータラインＤ１〜Ｄｍ及び多数の画素Ｐを含む。多数のスキャンラインＳ１〜Ｓｎは、一定に離隔されて行に配列され、それぞれスキャン信号を伝達し、多数のデータラインＤ１〜Ｄｍは、一定に離隔されて列に配列され、それぞれデータ信号を伝達する。多数のスキャンラインＳ１〜Ｓｎと多数のデータラインＤ１〜Ｄｍは、マトリックス状に配列され、この時、その交差部には、一つの画素Ｐが形成される。

【0075】

前記スキャンドライバ２００は、前記有機発光パネル１００のスキャンラインＳ１〜Ｓｎに連結されて、ゲートオン電圧とゲートオフ電圧との組合わせからなるスキャン信号をスキャンラインＳ１〜Ｓｎに印加する。この時、前記スキャンドライバ２００は、多数のスキャンラインＳ１〜Ｓｎにそれぞれ印加される多数の選択信号が順次にゲートオン電圧を有するように、スキャン信号を印加しうる。そして、スキャン信号がゲートオン電圧を有する場合に、当該スキャンラインに連結されるスイッチングトランジスタがターンオンされる。

【0076】

前記データドライバ３００は、前記有機発光パネル１００のデータラインＤ１〜Ｄｍに連結されて、階調を表すデータ信号をデータラインＤ１〜Ｄｍに印加する。前記データドライバ３００は、前記タイミングコントローラ４００から入力される階調を有する入力画像データＤａｔａを電圧または電流形態のデータ信号に変換する。

【0077】

前記タイミングコントローラ４００は、外部のグラフィック制御器(図示せず)から入力画像データＤａｔａ及びその表示を制御する入力制御信号を提供される。入力制御信号には、例えば、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ及びメインクロックＭＣＬＫがある。前記タイミングコントローラ４００は、入力画像データＤａｔａを前記データドライバ３００に伝達し、スキャン制御信号ＣＯＮＴ１及びデータ制御信号ＣＯＮＴ２を生成して、それぞれ前記スキャンドライバ２００及び前記データドライバ３００に伝達する。スキャン制御信号ＣＯＮＴ１は、スキャン開始を指示するスキャン開始信号ＳＳＰと多数のクロック信号ＳＣＬＫとを含み、データ制御信号ＣＯＮＴ２は、一行の画素に対する入力画像データの伝達を指示する水平同期開始信号ＳＴＨとクロック信号とを含む。

【0078】

前記画素Ｐには、各画素の動作を制御するスイッチング素子及び画素を駆動させる駆動素子としてのＴＦＴと発光部とが備えられる。

【0079】

前記ＴＦＴは、酸化物半導体を含むダブルゲート型ＴＦＴであって、発光部のカソードをトップゲート電極として利用する、ＮＭＯＳトランジスタに具現されうる。

【0080】

図１１を参照すれば、前記ＴＦＴは、ボトムゲート電極２１の上部に活性層２２を備え、前記活性層２２の両側にオーバーラップされるソース/ドレイン電極２３,２４を備え、前記活性層２２の中央部に対応して、トップゲート電極を形成するための第１開口２７を形成する。

【0081】

前記ボトムゲート電極２１と前記活性層２２との間には、ゲート絶縁膜１３が介され、前記ソース/ドレイン電極２３,２４は、層間絶縁膜１５を介して前記活性層２２と接触し、前記ソース/ドレイン電極２３,２４の上部には、平坦化膜１７と画素定義膜１９とがさらに形成される。そして、前記平坦化膜１７と前記画素定義膜１９とをエッチングして、前記活性層２２の中央部に対応する位置に、前記第１開口２７を形成する。

【0082】

前記ＴＦＴが有機発光表示装置に適用される場合、前記第１開口２７にカソードとして機能する電極層が形成され、トップゲート電極として機能する。図１１のＡ−Ａ'線に沿って切断された断面は、図６のＴＦＴ領域に示された。

【0083】

一方、前述した実施形態では、本発明のダブルゲート型ＴＦＴが有機発光表示装置に適用された場合を例として説明したが、本発明は、これに限定されず、固定電圧が印加される電極層を備える液晶表示装置をはじめとした多様な表示装置ならば、本発明のダブルゲート型ＴＦＴを使用できる。

【0084】

本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0086】

１１ 基板
１３ ゲート絶縁膜
１５ 層間絶縁膜
１７ 平坦化膜
１９ 画素定義膜
２１ ボトムゲート電極
２２ 活性層
２３,２４ ソース及びドレイン電極
２５ トップゲート電極
３１ 画素電極
３３ 中間層
３５ 対向電極
４１ 第１電極
４３ 第２電極
１００ 有機発光パネル
２００ スキャンドライバ
３００ データドライバ
４００ タイミングコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】