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(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】
(24)【登録日】2023-12-20
(45)【発行日】2023-12-28
(54)【発明の名称】有機発光表示装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/30 20060101AFI20231221BHJP
H10K 59/12 20230101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
G09F9/30 338
G09F9/30 365
G09F9/30 349C
G09F9/30 348A
G09F9/30 349Z
H10K59/12
【請求項の数】
26
(21)【出願番号】P 2022136376
(22)【出願日】2022-08-29
(65)【公開番号】P2023035999
(43)【公開日】2023-03-13
【審査請求日】2022-08-30
(31)【優先権主張番号】10-2021-0114584
(32)【優先日】2021-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】501426046
【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】キム， ギョンス
(72)【発明者】
【氏名】ソン， ギョンモ
(72)【発明者】
【氏名】キム， ウンソン
【審査官】小野 博之
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２１／００３６０２９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６４４２１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－１８１１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－２０１４８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１１１８５５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３３８２５２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２５９０２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１８４５３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１２８３８０９８（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｆ ９／００－９／４６
Ｇ０２Ｆ １／１３－１／１４１
１／１５－１／１９
Ｈ０５Ｂ ３３／００－３３／２８
４４／００
４５／６０
Ｈ１０Ｋ ５０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゲートラインおよび前記ゲートラインと交差するデータラインに接続される発光素子をそれぞれが含む画素と、各画素に配置され、前記データラインから印加されるデータ電圧に応じ、前記発光素子に駆動電流を供給し、第１酸化物半導体パターンを含む駆動トランジスタと、
各画素に配置され、前記ゲートラインから印加されるゲート信号に応じ、前記データ電圧を供給する第１スイッチングトランジスタおよび第２スイッチングトランジスタを含む複数のスイッチングトランジスタとを含み、
前記第２スイッチングトランジスタは、第２酸化物半導体パターンを含み、
前記駆動トランジスタは、前記第１酸化物半導体パターンの下部で前記第１酸化物半導体パターンと重なる第１遮光層を含み、前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２酸化物半導体パターンの下部で前記第２酸化物半導体パターンと重なる第２遮光層を含み、
前記第１酸化物半導体パターンと前記第１遮光層との間の第１距離は、前記第２酸化物半導体パターンと前記第２遮光層との間の第２距離より小さい、有機発光表示装置。
【請求項2】
前記第１スイッチングトランジスタは、第１ゲート電極、第１ソース電極、および第１ドレイン電極を含み、前記第２スイッチングトランジスタは、上部バッファー層上に配置される前記第２酸化物半導体パターンと、第２ゲート電極であって、前記第２ゲート電極と前記第２酸化物半導体パターンとの間の第２ゲート絶縁層を介して前記第２酸化物半導体パターンと重なる第２ゲート電極と、前記第２ゲート電極上に配置される第２層間絶縁層と、前記第２層間絶縁層上に配置される第２ソース電極および第２ドレイン電極とを含み、
前記駆動トランジスタは、前記上部バッファー層上に配置される第１酸化物半導体パターンと、第３ゲート電極であって、前記第３ゲート電極と前記第２ゲート絶縁層との間の前記第２ゲート絶縁層を介して前記第１酸化物半導体パターンと重なる第３ゲート電極と、前記第２層間絶縁層上に配置され、前記第１酸化物半導体パターンと接続される第３ソース電極および第３ドレイン電極とを含み、
前記第３ソース電極が前記第１遮光層に接続された、請求項１に記載の有機発光表示装置。
【請求項3】
前記第１スイッチングトランジスタは、多結晶半導体パターンを含む、請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項4】
前記第１スイッチングトランジスタは、基板上に配置される前記多結晶半導体パターンと、前記第１ゲート電極と前記多結晶半導体パターンとの間の第１ゲート絶縁層を介し、前記多結晶半導体パターンと重なる第１ゲート電極と、前記第１ゲート電極上に配置される第１層間絶縁層と、前記第１層間絶縁層上に配置される前記上部バッファー層と、前記上部バッファー層上に配置され、前記多結晶半導体パターンに接続される第１ソース電極および第１ドレイン電極とを含む、請求項３に記載の有機発光表示装置。
【請求項5】
前記第１遮光層は前記上部バッファー層内に配置され、前記第２遮光層は前記上部バッファー層の下に配置される、請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項6】
前記第１遮光層は前記上部バッファー層内に配置され、前記第２遮光層は前記第１ゲート絶縁層の上部表面に配置される、請求項４に記載の有機発光表示装置。
【請求項7】
前記第１ゲート電極と同一層上に配置される第１ストレージ電極と、前記第１遮光層と同一層上に配置される第２ストレージ電極とを含むストレージキャパシタをさらに含む、請求項４に記載の有機発光表示装置。
【請求項8】
前記第１酸化物半導体パターンと第１遮光層との間に生じる寄生キャパシタンスＣｂｕｆは、前記第３ゲート電極と前記第１酸化物半導体パターンとの間に生じる寄生キャパシタンスＣｇｉより大きい、請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項9】
前記第２ゲート電極は、前記第２遮光層と電気的に接続される、請求項６に記載の有機発光表示装置。
【請求項10】
前記上部バッファー層は、前記第１遮光層の下に配置される上部第１サブバッファー層と、前記第１遮光層上に配置される上部第２サブバッファー層および上部第３サブバッファー層とを含む、請求項５に記載の有機発光表示装置。
【請求項11】
前記上部第２サブバッファー層は、前記第１遮光層の上面および側面のみを覆う、請求項１０に記載の有機発光表示装置。
【請求項12】
前記上部第２サブバッファー層は窒化シリコン膜を含み、前記上部第１サブバッファー層および前記上部第３サブバッファー層は酸化シリコン膜を含む、請求項１１に記載の有機発光表示装置。
【請求項13】
前記第１遮光層はチタニウム（Ｔｉ）を含む、請求項１２に記載の有機発光表示装置。
【請求項14】
前記第１酸化物半導体パターンの内部に生じる寄生キャパシタンスＣａｃｔは、前記第１酸化物半導体パターンと前記第１遮光層との間に生じる寄生キャパシタンスＣｂｕｆとは互いに並列接続され、前記第３ゲート電極と前記第１酸化物半導体パターンとの間に生じる寄生キャパシタンスＣｇｉとは互いに直列接続される、請求項８に記載の有機発光表示装置。
【請求項15】
前記第２ストレージ電極は前記第３ソース電極と電気的に接続される、請求項７に記載の有機発光表示装置。
【請求項16】
前記第３ゲート電極は複数の導電層を含み、前記導電層のうち少なくとも１つがチタニウムを含む、請求項２に記載の有機発光表示装置。
【請求項17】
基板と、
前記基板上の複数の画素であって、前記複数の画素のそれぞれが、ゲートラインと交差するデータラインに接続される発光素子を含む、複数の画素と、
各画素に配置され、前記データラインから印加されるデータ電圧に応じ、前記発光素子に駆動電流を供給し、第１酸化物半導体パターンを含む駆動トランジスタと、
前記第１酸化物半導体パターンの下部で前記第１酸化物半導体パターンと重なり、チタニウム（Ｔｉ）を含む第１遮光層と、
前記第１遮光層の上面及び側面を所定の厚さで覆う窒化シリコン層と、
前記基板の全領域を覆う、前記窒化シリコン層上のバッファー層と、
を含み、
前記バッファー層は、前記窒化シリコン層の上面及び側面に接する、
有機発光表示装置。
【請求項18】
前記駆動トランジスタは、前記基板上に配置される前記第１酸化物半導体パターンと、
間にゲート絶縁層を介し、前記第１酸化物半導体パターンと重なるゲート電極と、
前記ゲート電極上に配置される少なくとも１つの層間絶縁層と、
前記第１酸化物半導体パターンと接続されるソース電極およびドレイン電極とを含み、
前記ソース電極は、前記第１遮光層に電気的に接続される、請求項１７に記載の有機発光表示装置。
【請求項19】
前記ゲート電極は、チタニウムを含む少なくとも１つの導電層を含む、請求項１８に記載の有機発光表示装置。
【請求項20】
前記ゲートラインに印加されるゲート信号に応じ、データ電圧を印加する複数のスイッチングトランジスタを含み、前記複数のスイッチングトランジスタは、第２酸化物半導体パターンを含む１つのスイッチングトランジスタを含む、請求項１８に記載の有機発光表示装置。
【請求項21】
第１方向に光を出射する複数の画素を含み、前記画素の少なくとも１つの画素は、
多結晶半導体パターンを含む第１スイッチングトランジスタと、
第１酸化物半導体パターン、及び第２方向に前記第１酸化物半導体パターンの下部に配置された第１反射導電層を含む第２スイッチングトランジスタと、
第２酸化物半導体パターン、前記第１方向に前記第２酸化物半導体パターンの上部に配置されたゲート電極、および前記第１方向とは反対方向である第２方向に前記第２酸化物半導体パターンの下部に配置された第２反射導電層を含む駆動トランジスタとを備え、
前記第２反射導電層は、前記第２酸化物半導体パターンに電気的に接続され、
前記駆動トランジスタの前記第２酸化物半導体パターンと前記第２反射導電層の間の第１距離は、前記第１酸化物半導体パターンと前記第１反射導電層の間の第２距離よりも小さい、
有機発光表示装置。
【請求項22】
前記駆動トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を含み、前記第２反射導電層は、前記駆動トランジスタのソース電極を介し、前記第２酸化物半導体パターンに電気的に接続される、請求項２１に記載の有機発光表示装置。
【請求項23】
前記少なくとも１つの画素は、水素粒子を含有した層間絶縁層をさらに備え、前記層間絶縁層は、前記第１方向に前記第１スイッチングトランジスタの多結晶半導体パターンの上部に配置され、前記第２方向に前記第２スイッチングトランジスタの第１酸化物半導体パターンの下部に配置され、前記第２方向に前記駆動トランジスタの第２酸化物半導体パターンおよび第１反射導電層の下部に配置される、請求項２１に記載の有機発光表示装置。
【請求項24】
前記層間絶縁層は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含み、前記第１反射導電層は、チタニウム（Ｔｉ）を含む、請求項２３に記載の有機発光表示装置。
【請求項25】
前記第１反射導電層及び前記第２反射導電層はそれぞれ異なる層に配置されている、請求項２１に記載の有機発光表示装置。
【請求項26】
前記少なくとも１つの画素は、第１キャパシタ電極および第２キャパシタ電極を含むストレージキャパシタをさらに含み、層間絶縁層は、前記第１キャパシタ電極と前記第２キャパシタ電極との間に配置され、
前記第１キャパシタ電極は、前記第２スイッチングトランジスタの第１反射導電層と同じ物質で構成され、
前記第２キャパシタ電極は、前記駆動トランジスタの第２反射導電層と同じ物質で構成される、請求項２５に記載の有機発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光表示装置に関するものであって、特に単位画素の駆動素子部を構成する複数の薄膜トランジスタを構成するに当たり、互いに種類の異なる半導体物質を用いたハイブリッド型薄膜トランジスタを含む有機発光表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機発光表示装置はバックライトを使用せず、自己発光素子を用いることから、液晶表示装置に比べて薄膜性と画質に優れており、ディスプレイ分野で主流となっている。
【0003】
特に、フレキシブル基板上に発光素子を設けることができるため、曲げる、または折り畳むなど様々な形にディスプレイを構成することができる上に、薄膜性に優れていることからスマートウォッチなど小型電子製品の表示装置に適する。
【0004】
ところが、停止画面状態の多いスマートウォッチなどのディスプレイに採用するため、停止画面時に漏洩電流を防止することができる新しいタイプの駆動素子部を備える発光表示装置が求められている。
【0005】
かかる漏洩電流遮断に優れる薄膜トランジスタは、活性層として酸化物半導体を用いるものが提案された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ハイブリッド型薄膜トランジスタを用いた表示装置は、互いに種類の異なる半導体層、例えば、多結晶半導体層と酸化物半導体層を用いるため、多結晶半導体層を形成する工程と、酸化物半導体層を形成する工程とが別々に行われ、工程が複雑である。また、多結晶半導体層と酸化物半導体層は、化学ガスに対する特性が互いに異なるため、工程はさらに複雑化する。
【0007】
特に、多結晶半導体層は、酸化物半導体層に比べ、電子や正孔のようなキャリアの移動速度がさらに速いことから、高速駆動を必要とする駆動薄膜トランジスタに適する。したがって、通常、駆動薄膜トランジスタは、多結晶半導体層を用いて構成される。
【0008】
ところが、多結晶半導体層を用いた駆動薄膜トランジスタは、駆動速度は速いものの、電流ストレスによる電流変動率が大きく、低階調を表現するに不利であるという問題があった。そこで、本発明は、酸化物半導体を利用する駆動薄膜トランジスタを構成しながら、電流ストレスによる電流変動率が小さく、Ｓファクタが大きい駆動素子部を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述した目的を達成するため、本発明の有機発光表示装置は、ゲートラインおよびゲートラインと交差するデータラインに接続される発光素子を含む画素と、データラインから印加されるデータ電圧に応じ、発光素子に駆動電流を供給し、第１酸化物半導体パターンを含む駆動トランジスタと、ゲートラインに印加されるゲート信号に応じ、データ電圧を印加する第１スイッチングトランジスタおよび第２スイッチングトランジスタを含むスイッチングトランジスタとで構成され、第２スイッチングトランジスタは、第２酸化物半導体パターンを含み、駆動トランジスタは、第１酸化物半導体パターンの下部で第１酸化物半導体パターンと重なる第１遮光層を含み、第２スイッチングトランジスタは、第２酸化物半導体パターンの下部で第２酸化物半導体パターンと重なる第２遮光層を含むが、第１酸化物半導体パターンと第１遮光層との間の第１距離は、第２酸化物半導体パターンと第２遮光層との間の第２距離より小さいことを特徴とする。
【0010】
本発明の有機発光表示装置において、第１スイッチングトランジスタは、第１ゲート電極と、第１ソース電極と、第１ドレイン電極とを含み、第２スイッチングトランジスタは、上部バッファー層上に配置される第２酸化物半導体パターンと、第２ゲート絶縁層を介して第２酸化物半導体パターンと重なる第２ゲート電極と、第２ゲート電極上に配置される第２層間絶縁層と、第２層間絶縁層上に配置される第２ソース電極および第２ドレイン電極とを含み、駆動トランジスタは、上部バッファー層上に配置される第１酸化物半導体パターンと、第２ゲート絶縁層を介して第１酸化物半導体パターンと重なる第３ゲート電極と、第３ゲート電極上および第２層間絶縁層上に配置され、第１酸化物半導体パターンと接続される第３ソース電極および第３ドレイン電極とを含み、第３ソース電極は第１遮光層と接続される。
【0011】
本発明の有機発光表示装置において、第１スイッチングトランジスタは、多結晶半導体パターンを含むことができる。
【0012】
本発明の有機発光表示装置において、第１スイッチングトランジスタは、基板上に配置される前記多結晶半導体パターンと、第１ゲート絶縁層を介し、前記多結晶半導体パターンと重なる第１ゲート電極と、前記第１ゲート電極上に配置される第１層間絶縁層と、前記第１層間絶縁層上に配置される前記上部バッファー層と、前記上部バッファー層上に配置され、前記多結晶半導体パターンと接続される第１ソース電極および第１ドレイン電極とを含む。
【0013】
本発明の有機発光表示装置において、第１遮光層は上部バッファー層内に配置され、第２遮光層は上部バッファー層の下に配置される。
【0014】
本発明の有機発光表示装置において、第１遮光層は前記上部バッファー層内に配置され、第２遮光層は前記第１ゲート絶縁層の上部表面に配置される。
【0015】
本発明の有機発光表示装置は、第１ゲート電極と同一層上に配置される第１ストレージ電極と、第１遮光層と同一層上に配置される第２ストレージ電極とを含むストレージキャパシタをさらに含むことができる。
【0016】
本発明の有機発光表示装置において、第３ソース電極は、第１遮光層と電気的に接続することができる。
【0017】
本発明の有機発光表示装置において、第２ゲート電極は、第２遮光層と電気的に接続することができる。
【0018】
本発明の有機発光表示装置において、上部バッファー層は、第１遮光層の下の上部第１サブバッファー層と、第１遮光層上に配置される上部第２サブバッファー層および上部第３サブバッファー層とを含むことができる。
【0019】
本発明の有機発光表示装置において、上部第２サブバッファー層は、第１遮光層のみを、その上面および側面から取り囲むことができる。
【0020】
本発明の有機発光表示装置において、上部第２サブバッファー層は窒化シリコン膜を含み、上部第１サブバッファー層および上部第３サブバッファー層は酸化シリコン膜を含む。
【0021】
本発明の有機発光表示装置において、第１遮光層はチタニウム（Ｔｉ）を含む。
【0022】
本発明の有機発光表示装置において、第１酸化物半導体パターンの内部に生じる寄生キャパシタンスＣａｃｔは、前記第１酸化物半導体パターンと前記第１遮光層との間に生じる寄生キャパシタンスＣｂｕｆとは互いに並列接続され、前記第３ゲート電極と前記第１遮光層との間に生じる寄生キャパシタンスＣｇｉとは互いに直列接続されることを特徴とする。
【0023】
本発明の有機発光表示装置において、第２ストレージ電極は、第３ソース電極と電気的に接続することができる。
【0024】
本発明の有機発光表示装置は、ゲートラインおよびゲートラインと交差するデータラインに接続される発光素子を含む画素と、データラインから印加されるデータ電圧に応じ、発光素子に駆動電流を供給し、第１酸化物半導体パターンを含む駆動トランジスタとを含み、第１酸化物半導体パターンの下部で第１酸化物半導体パターンと重なり、チタニウム（Ｔｉ）を含む第１遮光層を含むが、第１遮光層は、窒化シリコン層によって取り囲まれることを特徴とする。
【0025】
本発明の有機発光表示装置において、駆動トランジスタは、基板上に配置される第１酸化物半導体パターンと、ゲート絶縁層を介し、第１酸化物半導体パターンと重なるゲート電極と、ゲート電極上に配置される少なくとも１つの層間絶縁層と、層間絶縁層上に配置され、第１酸化物半導体パターンと接続されるソース電極およびドレイン電極とを含み、ソース電極は、第１遮光層と電気的に接続される。
【0026】
また、ゲート電極は、チタニウムを含む少なくとも１つの導電層であり得る。
【0027】
また、本発明の有機発光表示装置は、ゲートラインに印加されるゲート信号に応じ、データ電圧を印加する複数のスイッチングトランジスタを含み、複数のスイッチングトランジスタは、第２酸化物半導体パターンを含むスイッチングトランジスタを含む。
【0028】
本発明の他の実施例において、有機発光表示装置は、第１方向に光を出射する複数の画素を含み、少なくとも１つの画素が多結晶半導体パターンを含む第１スイッチングトランジスタと、第１酸化物半導体パターンを含む第２スイッチングトランジスタと、第２酸化物半導体パターン、前記第１方向において前記第２酸化物半導体パターンの上部に配置されたゲート電極、および前記第１方向とは反対方向である第２方向において前記第２酸化物半導体パターンの下部に配置された第１反射導電層を含む駆動トランジスタとで構成され、前記第１反射導電層は、前記第２酸化物半導体パターンに電気的に接続される。前記駆動トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を含み、前記第１反射導電層は、前記駆動トランジスタのソース電極を介し、前記第２酸化物半導体パターンに電気的に接続される。
【0029】
一実施例において、前記少なくとも１つの画素は、水素粒子を含有した層間絶縁膜をさらに備え、前記層間絶縁膜は、前記第１方向において前記第１スイッチングトランジスタの多結晶半導体パターンの上部に配置され、前記第２方向において前記第２スイッチングトランジスタの第１酸化物半導体パターンの下部に配置され、前記第２方向において前記駆動薄膜トランジスタの第２酸化物半導体パターンおよび第１反射導電層の下部に配置される。層間絶縁層は窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含み、前記第１反射導電層はチタニウム（Ｔｉ）を含む。
【0030】
一実施例において、前記第２スイッチングトランジスタは、前記第２方向において前記第１酸化物半導体パターンの下部に配置された第２反射導電層をさらに含み、前記駆動トランジスタにおける第２酸化物半導体パターンと第１反射導電層との間の第１距離は、前記第１酸化物半導体層と前記第２反射導電層との間の第２距離より小さい。
【0031】
一実施例において、前記少なくとも１つの画素は、第１キャパシタ電極および第２キャパシタ電極を含むストレージキャパシタをさらに含み、前記層間絶縁層は、前記第１キャパシタ電極と前記第２キャパシタ電極との間に配置され、前記第１キャパシタ電極は、前記第２スイッチングトランジスタの第２反射導電層と同じ物質で構成され、前記第２キャパシタ電極は、前記駆動トランジスタの第１反射導電層と同じ物質で構成される。
【発明の効果】
【0032】
本発明の有機発光表示装置は、酸化物半導体パターンを含む駆動薄膜トランジスタおよびスイッチング薄膜トランジスタを採用することで、オフ状態の漏洩電流を減少させ、電力消費を減らすことができる。また、駆動薄膜トランジスタとして酸化物半導体パターンを含み、寄生キャパシタンスを調節して酸化物半導体パターンにかかる実効電圧を減らし、低階調で高精度な階調を表現することで、ムラ発生など不良を抑えることができる。
【0033】
また、駆動薄膜トランジスタの下部に配置される遮光層を窒化シリコンで取り囲むことで、工程中に発生した水素粒子が駆動薄膜トランジスタの酸化物半導体物質で構成されたチャネルに影響を与え、チャネルの電子移動度が変わり、駆動薄膜トランジスタの信頼性が損なわれることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の一実施例に係る表示装置の概略図である。
【図2】本発明の一実施例に係る表示装置において、１つの画素を駆動する画素駆動回路を示す回路図である。
【図3】本発明の一実施例に係る表示装置の断面図である。
【図4a】本発明の一実施例に係る駆動薄膜トランジスタを示す断面図である。
【図4b】本発明の駆動薄膜トランジスタに生じる寄生キャパシタンス間の接続関係を示す回路図である。
【図5】本発明の他の実施例に係る駆動薄膜トランジスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面とともに詳述する実施例を参照すると明確になるであろう。しかしながら、本発明は、以下に開示する実施例に限定されるものではなく、相違する様々な形に具現化することができる。但し、本実施例は、本発明の開示が完全となるようにして、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであって、本発明は、請求項の範疇によって定義される。
【0036】
本発明の実施例を説明するための図面に開示した形状や大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであって、本発明がそれに限定されるものではない。明細書全体に亘り、同一の参照符号は、同一の構成要素を示す。また、本発明を説明するに当たり、関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。
【0037】
本明細書で「備える」、「含む」、「有する」、「なる」などが記載された場合、「のみ／だけ」がともに記載されていない限り、他の部分を追加することができる。また、構成要素を単数形で記載した場合は、特に明示的な記載がない限り、複数形に解釈することができる。
【0038】
また、構成要素を解釈するに当たり、明示的な記載がなくても誤差範囲を含むものとする。
【0039】
例えば「上に」、「上部に」、「下部に」、「横に」などで２つの構成要素同士の位置関係を説明する場合、「直」または「直接」と記載されていなければ、１つ以上の他の構成要素が該２つの構成要素間に位置することもできる。
【0040】
相対的な空間関係を表す用語の「下（ｂｅｌｏｗ、ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示した１つの素子または構成要素と、別の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために用いることができる。これらの用語は、図面に示す方向に加え、装置の使用時、または動作時における素子の互いに異なる方向を含むものとして理解すべきである。例えば、図面に示した素子をひっくり返した場合、別の素子の「下（ｂｅｌｏｗ、ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は、該別の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」にあり得る。したがって、例示的な用語の「下」は、下方と上方、両方を含むことができる。同様に、例示的な用語の「上」は、上方と下方、両方を含むことができる。
【0041】
また、時間関係の説明において、例えば「後に」、「に続き」、「次に」、「前に」などで時間的な前後関係を説明する場合、「直」または「すぐ」と記載されていなければ、非連続的な場合を含むことができる。
【0042】
また、構成要素を区別するため、「第１」や「第２」などの用語が用いられるが、構成要素は、かかる用語に制限されるものではない。したがって、以下に言及する第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素でもあり得る。
【0043】
また、「少なくとも１つ」の記述は、１つ以上の関連項目から提示可能なあらゆる組み合わせを含むものとして理解すべきである。例えば、「第１項目、第２項目、および第３項目のうち、少なくとも１つ」は、第１項目、第２項目、または第３項目の各々を意味するだけでなく、第１項目と第２項目、および第３項目のうち、２つ以上から考えられるあらゆる項目の組み合わせを意味することができる。
【0044】
本発明の様々な実施例における各々の特徴が部分的、または全体的に互いに結合、または組み合わせ可能であり、技術的に多様に連動、または駆動することが可能であり、各実施例を互いに対して独立に、または連関して共に実施することもできる。
【0045】
本発明の実施例を説明する各図面の構成要素に参照符号を付する際、同じ構成要素に対しては、例え別の図面に示されても可能な限り、同じ符号を付与することができる。
【0046】
本発明の実施例において、ソース電極とドレイン電極は、説明の便宜上、区別しただけであって、互いに変えることができる。ソース電極はドレイン電極となり、ドレイン電極はソース電極となり得る。また、一実施例のソース電極が他の実施例ではドレイン電極であり、一実施例のドレイン電極が他の実施例ではソース電極であり得る。
【0047】
また、説明の便宜上、本発明の実施例によっては、ソース領域とソース電極を区別し、ドレイン領域とドレイン電極を区別しているが、本発明の実施例がこれに限定されるものではない。ソース領域はソース電極となり、ドレイン領域はドレイン電極となり得る。そして、ソース領域がドレイン電極となり、ドレイン領域がソース電極となり得る。
【0048】
本発明の様々な実施例における各々の特徴は、部分的、または全体的に互いに結合、または組み合わせ可能である。また、当業者により、技術的に多様に連動、または駆動されることが可能であり、各実施例が互いに対して独立に、または連関して共に実施されることもできる。
【0049】
以下、図面を参照しながら、本発明の様々な実施例について詳細に説明する。
【0050】
図１は、本発明に係る表示装置１００を示す平面図である。
【0051】
表示パネル１０２は、基板１０１上に設けられるアクティブ領域ＡＡと、アクティブ領域ＡＡの周辺に配置される非アクティブ領域ＮＡを含む。基板１０１は、折り曲げが可能となるよう可撓性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有するプラスチック材質で形成される。例えば、基板１０１はＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＳＦ（ポリスルホン）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）などの材質で形成される。しかしながら、基板の材質としてガラスが排除されるものではない。
【0052】
アクティブ領域ＡＡのサブ画素は、アクティブ層に酸化物半導体物質を用いる薄膜トランジスタを含む。
【0053】
非アクティブ領域ＮＡには、データ駆動部１０４とゲート駆動部１０３のうち、少なくともいずれか１つを配置することができる。また、基板１０１が折り曲げられるベンディング領域ＢＡをさらに含むことができる。
【0054】
ゲート駆動部１０３は、アクティブ層に多結晶半導体物質を用いる薄膜トランジスタを利用し、基板１０１に直接形成してもよく、アクティブ層に多結晶半導体物質を用いる薄膜トランジスタと、アクティブ層に酸化物半導体物質を用いる薄膜トランジスタとをＣ‐ＭＯＳで構成して形成してもよい。
【0055】
酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ、および多結晶半導体層を有する薄膜トランジスタは、チャネルの電子移動度が高く、高解像度および低電力化を実現することができる。
【0056】
アクティブ領域ＡＡには、複数のデータラインおよび複数のゲートラインを配置することができる。例えば、複数のデータラインは行（Ｒｏｗ）、または列（Ｃｏｌｕｍｎ）に配置することができ、複数のゲートラインは列、または行に配置することができる。そして、データラインとゲートラインにより画定される領域には、サブ画素ＰＸを配置することができる。
【0057】
非アクティブ領域ＮＡには、ゲート駆動回路を含むゲート駆動部１０３を配置することができる。ゲート駆動部１０３のゲート駆動回路は、複数のゲートラインＧＬにスキャン信号を順次供給することで、アクティブ領域の各画素行を順次駆動する。ここで、ゲート駆動回路は、スキャン駆動回路とも言う。また、画素行は、１本のゲートラインに接続された画素からなる行を意味する。
【0058】
ゲート駆動回路は、多結晶半導体層を有する薄膜トランジスタで構成してもよく、酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタで構成してもよく、多結晶半導体層を有する薄膜トランジスタと酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタの１対で構成してもよい。非アクティブ領域ＮＡおよびアクティブ領域ＡＡに配置された薄膜トランジスタに同じ半導体物質を用いる場合は、同じ工程で同時に形成することができる。
【0059】
ゲート駆動回路は、シフトレジスタやレベルシフタなどを含むことができる。
【0060】
ゲート駆動回路は、本明細書の実施例に係る表示装置のようにＧＩＰ（ゲートインパネル）で基板１０１に直接配置することができる。
【0061】
ゲート駆動回路を含むゲート駆動部１０３は、オン電圧またはオフ電圧のスキャン信号を複数のゲートラインに順次供給する。
【0062】
本明細書の一実施例に係る表示装置１００は、データ駆動回路をさらに含むことができる。また、データ駆動回路は、ゲート駆動回路を含むゲート駆動部１０３により特定のゲートラインがオープンになると、映像データをアナログのデータ電圧に変換し、複数のデータラインに供給する。
【0063】
基板１０１に配置された複数のゲートラインＧＬは、複数のスキャンラインおよび複数の発光制御ラインなどを含むことができる。複数のスキャンラインおよび複数の発光制御ラインは、互いに種類の異なるトランジスタ（スキャントランジスタ、発光制御トランジスタ）のゲートノードに互いに種類の異なるゲート信号（スキャン信号、発光制御信号）を伝達する配線である。
【0064】
ゲート駆動回路を含むゲート駆動部１０３は、ゲートラインＧＬの一種類である複数のスキャンラインにスキャン信号を出力するスキャン駆動回路と、ゲートラインの別の種類である複数の発光制御ラインに発光制御信号を出力する発光駆動回路を含むことができる。
【0065】
データラインＤＬは、ベンディング領域ＢＡを通過するよう配置することができ、様々なデータラインＤＬを配置してデータパッドと接続することができる。
【0066】
ベンディング領域ＢＡは、基板１０１が折り曲げられる領域であり得る。基板１０１は、ベンディング領域ＢＡを除いた領域では、平らな状態を保つことができる。
【0067】
図２は、本発明の一実施例で提案するサブ画素の駆動回路図である。一実施例として、７つの薄膜トランジスタと１つのストレージキャパシタで構成される駆動回路図を開示する。７つの薄膜トランジスタのうち、１つは駆動薄膜トランジスタであり、残りは内部補償のためのスイッチング薄膜トランジスタである。
【0068】
一例として、本発明は、駆動薄膜トランジスタＤ‐ＴＦＴの活性層に酸化物半導体パターンを用いて、駆動薄膜トランジスタＤ‐ＴＦＴに隣接したＴ３スイッチング薄膜トランジスタを酸化物半導体に用いることについて説明する。さらに、内部補償のための残りのスイッチング薄膜トランジスタのうち、少なくとも１つは、多結晶半導体パターンを活性層に用いることができる。
【0069】
しかしながら、本発明は、図２に示す一例に制限されるものではなく、様々な構成の内部補償回路にも適用可能である。
【0070】
図３は、１つの駆動薄膜トランジスタ３６０と２つのスイッチング薄膜トランジスタ３３０、３４０、および１つのストレージキャパシタ３５０を含む断面図である。
【0071】
簡略に説明すると、１つのサブ画素ＰＸは、基板１０１上に、駆動素子部３７０と、駆動素子部３７０に電気的に接続される発光素子部３８０で構成される。駆動素子部３７０と発光素子部３８０は、平坦化層３２０、３２２により、互いに絶縁されている。
【0072】
ここで、駆動素子部３７０は、駆動薄膜トランジスタとスイッチング薄膜トランジスタ、およびストレージキャパシタを含み、１つのサブ画素を駆動するアレイ部を称する。また、発光素子部３８０は、アノード電極とカソード電極、およびそれらの間に配置される発光層を含み、発光のためのアレイ部を称する。
【0073】
図３には、駆動素子部３７０の一例として、１つの駆動薄膜トランジスタ３６０と２つのスイッチング薄膜トランジスタ３３０、３４０、および１つのストレージキャパシタ３５０を示したが、これに限定されるものではない。
【0074】
特に、本発明の一実施例において、駆動薄膜トランジスタ３６０と少なくとも１つのスイッチング薄膜トランジスタは、酸化物半導体パターンを活性層に用いる。酸化物半導体物質を活性層に用いる薄膜トランジスタは漏洩電流の遮断効果に優れ、多結晶半導体物質を活性層に用いる薄膜トランジスタに比べ、製造コストが相対的に安価である。したがって、消費電力を減少させ、製造コストを節減するため、本発明の一実施例では、酸化物半導体物質を用いて駆動薄膜トランジスタを製造し、また少なくとも１つのスイッチング薄膜トランジスタも酸化物半導体物質を用いて製造する。
【0075】
１つのサブ画素を構成する駆動素子部において、酸化物半導体物質を用いて全体の薄膜トランジスタを構成してもよく、酸化物半導体物質を用いて一部のスイッチング薄膜トランジスタを構成してもよい。
【0076】
ところが、酸化物半導体物質を用いた薄膜トランジスタは、信頼性の確報が困難である。一方、多結晶半導体物質を用いた薄膜トランジスタは、動作速度が速く、信頼性に優れているので、図３に示す本発明の一実施例では、スイッチング薄膜トランジスタのうち、一方は酸化物半導体物質を用いて製造され、他方は多結晶半導体物質を用いて製造されたものを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明が、図３に示す実施例に限定されるものではない。
【0077】
基板１０１は、有機膜と無機膜が交互に積層された多層（ｍｕｌｔｉ ｌａｙｅｒ）で構成することができる。例えば、基板１０１は、ポリイミドのような有機膜と、酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような無機膜を交互に積層し、形成することができる。
【0078】
基板１０１上には下部バッファー層３０１が形成される。下部バッファー層３０１は、外部から浸透し得る水分などを遮断するためのものであり、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜などを多層積層し、形成することができる。
【0079】
下部バッファー層３０１上には、水分などの浸透から素子をより一層保護するため、第２バッファー層（不図示）をさらに形成することもできる。
【0080】
基板１０１上には第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０が形成される。第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０は、多結晶半導体パターンを活性層に用いることができる。第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０は、電子または正孔が移動するチャネルを含む第１活性層３０３と、第１ゲート電極３０６と、第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄを含む。
【0081】
第１活性層３０３は多結晶半導体物質で構成されるものであって、その中央に第１チャネル領域３０３Ｃを備え、第１ソース領域３０３Ｓおよび第１ドレイン領域３０３Ｄが第１チャネル領域３０３Ｃを介在して配置される。
【0082】
第１ソース領域３０３Ｓおよび第１ドレイン領域３０３Ｄは、真性多結晶半導体パターンにＩＩＩ族またはＶ族の不純物イオン、例えばホウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）を所定濃度にドープし、導体化した領域である。
【0083】
第１チャネル領域３０３Ｃは、多結晶半導体物質が真性の状態を保つものであって、電子や正孔の移動経路を提供する。
【0084】
一方、第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０は、第１活性層３０３のうち、第１チャネル領域３０３Ｃと重なる第１ゲート電極３０６を含む。第１ゲート電極３０６と第１活性層３０３の間に第１ゲート絶縁層３０２が介在される。
【0085】
本発明の一実施例において、第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０は、第１ゲート電極３０６が第１活性層３０３の上部に位置するトップゲート方式である。そのため、第１ゲート電極物質で構成される第１ストレージ電極３０５と第２遮光層（反射導電層）３０４を、１つのマスク工程により形成し、マスク工程数を減らす効果を奏することができる。
【0086】
第１ゲート電極３０６は金属物質で構成される。例えば、第１ゲート電極３０６は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうち、いずれか１つ、若しくはこれらの合金からなる単層または多層であり得るが、これに限定されるものではない。
【0087】
第１ゲート電極３０６上には第１層間絶縁層３０７が蒸着される。第１層間絶縁層３０７は、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で構成することができる。特に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で構成される第１層間絶縁層３０７は、水素粒子を含むことができる。第１活性層３０３を形成し、その上に第１層間絶縁層３０７を蒸着した後、熱処理工程を行うとき、第１層間絶縁層３０７に含まれた水素粒子が第１ソース領域３０３Ｓおよび第１ドレイン領域３０３Ｄに浸透し、多結晶半導体物質の伝導度を向上させ、安定化するのに寄与する。これは水素化工程とも呼ばれる。
【0088】
第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０は、第１層間絶縁層３０７上に順次形成される上部バッファー層３１０、第２ゲート絶縁層３１３、および第２層間絶縁層３１６をさらに含むことができ、前記第２層間絶縁層３１６上に形成され、第１ソース領域３０３Ｓと第１ドレイン領域３０３Ｄにそれぞれ接続される第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄを含む。
【0089】
上部バッファー層３１０は、多結晶半導体物質で構成される第１活性層３０３と、酸化物半導体物質で構成される第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０の第２活性層３１２および駆動薄膜トランジスタ３６０の第３活性層３１１とを離隔させる。また、第２活性層３１２および第３活性層３１１の形成基台を提供する。
【0090】
第２層間絶縁層３１６は、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０の第２ゲート電極３１５および駆動薄膜トランジスタ３６０の第３ゲート電極３１４を覆う層間絶縁層である。第２層間絶縁層３１６は、酸化物半導体物質で構成される第２活性層３１２および第３活性層３１１上に形成されるため、水素粒子を含まない無機膜で構成される。
【0091】
第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄは、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうち、いずれか１つ、若しくはこれらの合金からなる単層または多層であり得るが、これに限定されるものではない。
【0092】
一方、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０は、上部バッファー層３１０上に形成され、第２酸化物半導体パターンで構成される第２活性層３１２、第２活性層３１２を覆う第２ゲート絶縁層３１３、第２ゲート絶縁層３１３上に形成される第２ゲート電極３１５、第２ゲート電極３１５を覆う第２層間絶縁層３１６、第２層間絶縁層３１６上に形成される第２ソース電極３１８Ｓおよび第２ドレイン電極３１８Ｄを含む。
【0093】
第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０は、上部バッファー層３１０の下部に位置し、第２活性層３１２と重なる第２遮光層３０４をさらに含む。特に、第２遮光層３０４は、第１ゲート電極３０６と同じ物質で構成し、第１ゲート絶縁層３０２の上部表面に形成することができる。
【0094】
図３において、第２遮光層３０４は、第２ゲート電極３１５と電気的に接続されていないものとして示されているが、第２ゲート電極３１５と電気的に接続してデュアルゲートを構成することができる。第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０をデュアルゲート構造にすることで、第２チャネル層３１２Ｃに流れる電流の流れをより精密に制御することができ、さらに小さく製作することができ、高解像度の表示装置を実現することができる。
【0095】
第２活性層３１２は、酸化物半導体物質で構成され、不純物がドープされていない真性の第２チャネル領域３１２Ｃと、不純物がドープされて導体化した第２ソース領域３１２Ｓおよび第２ドレイン領域３１２Ｄを含む。
【0096】
第２ソース電極３１８Ｓおよび第２ドレイン電極３１８Ｄは、第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄと同様、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうち、いずれか１つ、若しくはこれらの合金からなる単層または多層であり得る。
【0097】
第２ソース電極３１８Ｓおよび第２ドレイン電極３１８Ｄと、第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄは、第２層間絶縁層３１６上に同じ物質で同時に形成することで、マスク工程数を減らすことができる。
【0098】
一方、駆動薄膜トランジスタ３６０は、上部バッファー層３１０上に形成される。
【0099】
本発明の一実施例において、駆動薄膜トランジスタは、第１酸化物半導体パターンで構成される第３活性層３１１を含む。ここで、第１酸化物半導体パターンと第３活性層は、実質同じものであり、同じ符号を付して説明する。
【0100】
従来、駆動薄膜トランジスタは、高速動作に有利な多結晶半導体パターンを活性層に用いた。しかしながら、多結晶半導体パターンを含む駆動薄膜トランジスタは、オフ状態で漏洩電流が生じ、消費電力が大きいという問題があった。そこで、本発明の一実施例では、漏洩電流の発生防止に有利な酸化物半導体パターンを活性層に用いる駆動薄膜トランジスタを提案する。
【0101】
ところが、酸化物半導体パターンを活性層に用いる薄膜トランジスタの場合、酸化物半導体物質の特性上、単位電圧の変動値に対する電流変動値が大きく、精密な電流制御を必要とする低階調領域において不具合が生じることが多い。そのため、本発明の一実施例では、ゲート電極に印加される電圧の変動に対し、活性層における電流の変動が相対的に鈍い駆動薄膜トランジスタを提供する。
【0102】
図３を参照すると、駆動薄膜トランジスタ３６０は、上部バッファー層３１０上に第１酸化物半導体パターンで構成される第３活性層３１１と、第３活性層３１１を覆う第２ゲート絶縁層３１３と、第２ゲート絶縁層３１３上に形成され、第３活性層３１１と重なる第３ゲート電極３１４と、第３ゲート電極３１４を覆う第２層間絶縁層３１６と、第２層間絶縁層３１６上に配置される第３ソース電極３１９Ｓおよび第３ドレイン電極３１９Ｄを含む。
【0103】
特に、駆動薄膜トランジスタ３６０は、上部バッファー層３１０の内部に配置され、第３活性層３１１と重なる第１遮光層（反射導電層）３０８をさらに含む。
【0104】
第１遮光層３０８は、実質上部バッファー層３１０の内部に挿入された形態である。工程上の特徴を反映し、第１遮光層３０８が上部バッファー層３１０の内部に配置される形態をさらに詳細に説明すると、第１遮光層３０８は、第１層間絶縁層３０７上に配置される上部第１サブバッファー層３１０ａ上に形成される。そして、上部第２サブバッファー層３１０ｂが第１遮光層３０８をその上部から完全に覆い、上部第３サブバッファー層３１０ｃが上部第２サブバッファー層３１０ｂ上に形成される。
【0105】
すなわち、上部バッファー層３１０は、上部第１サブバッファー層３１０ａ、上部第２サブバッファー層３１０ｂ、および上部第３サブバッファー層３１０ｃが順次積層された構造である。
【0106】
第１サブバッファー層３１０ａおよび第３サブバッファー層３１０ｃは、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される。
【0107】
第１サブバッファー層３１０ａおよび第３サブバッファー層３１０ｃは、水素粒子を含まない酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成されることで、水素粒子により信頼性が損なわれ得る酸化物半導体パターンを活性層に用いる第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０および駆動薄膜トランジスタ３６０の基台として寄与することができる。
【0108】
一方、上部第２サブバッファー層３１０ｂは、水素粒子に対する捕集性能に優れた窒化シリコン（ＳｉＮｘ）で構成される。第２サブバッファー層３１０ｂは、第１遮光層３０８を完全に密封するよう、第１遮光層３０８の上面および側面を全て取り囲む。窒化シリコン（ＳｉＮｘ）は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）に比べ、水素粒子に対する捕集性能が高い。
【0109】
すなわち、上部バッファー層３１０の下部には、水素粒子を含む第１層間絶縁層３０７が位置するが、多結晶半導体パターンを活性層に用いる第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０の水素化工程で発生した水素粒子が上部バッファー層３１０を通過し、上部バッファー層３１０上に位置する酸化物半導体パターンの信頼性を損ねることがある。言い換えると、水素粒子が酸化物半導体パターンに浸透すると、酸化物半導体パターンを活性層に用いる薄膜トランジスタはその形成位置により、互いに異なる閾値電圧を有する、またはチャネルの伝導度が異なるという問題が引き起こされる。特に、駆動薄膜トランジスタの場合、発光素子の動作に直接関与するものであるため、信頼性の確報が重要となる。
【0110】
したがって、本発明の実施例では、第１遮光層３０８を完全に覆う上部第２サブバッファー層３１０ｂを、上部第１サブバッファー層３１０ａ上に部分的に形成することで、水素粒子により駆動薄膜トランジスタ３６０の信頼性が損なわれることを防止する。
【0111】
また、本発明の実施例では、水素粒子に対する捕集性能の高いチタニウム（Ｔｉ）を含む金属層で第１遮光層３０８を構成する。例えば、第１遮光層３０８は、チタニウムの単層で構成してもよく、モリブデン（Ｍｏ）とチタニウム（Ｔｉ）の二層で構成してもよく、モリブデン（Ｍｏ）とチタニウム（Ｔｉ）の合金で構成してもよい。しかしながら、これに限定されるものではなく、チタニウム（Ｔｉ）を含む別の金属層で構成することも可能である。
【0112】
チタニウム（Ｔｉ）は、上部バッファー層３１０内で拡散する水素粒子を捕集し、水素粒子が第１酸化物半導体パターン３１１に到達することを防止する。したがって、本発明の実施例による駆動薄膜トランジスタ３６０は、水素粒子を捕集する能力のあるチタニウムのような金属層で第１遮光層３０８を形成し、また、水素粒子を捕集する能力のある窒化シリコン（ＳｉＮｘ）層で第１遮光層３０８を取り囲むようにすることで、水素粒子により酸化物半導体パターンの信頼性が損なわれる問題を改善する。
【0113】
窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む上部第２サブバッファー層３１０ｂは、上部第１サブバッファー層３１０ａのように表示領域の全体に蒸着されるものではない。第１遮光層３０８のみを選択的に覆うよう、第１サブバッファー層３１０ａの上面の一部にのみ蒸着することができる。第２サブバッファー層３１０ｂは、第１サブバッファー層３１０ａとは別の物質、すなわち、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜で形成されるため、表示領域の全体に蒸着した場合、膜が浮き上がることがあり得る。そのため、第２サブバッファー層３１０ｂは、その機能が必要とされる第１遮光層３０８が形成される位置にのみ選択的に形成する。
【0114】
第１遮光層３０８および第２サブバッファー層３１０ｂは、その機能上、第１酸化物半導体パターン３１１と重なるよう、第１酸化物半導体パターン３１１の垂直下方に形成することが好ましい。また、第１遮光層３０８および第２サブバッファー層３１０ｂは、第１酸化物半導体パターン３１０と完全に重なるよう、第１酸化物半導体パターン３１０よりさらに大きく形成することができる。
【0115】
一方、駆動薄膜トランジスタ３６０の第３ソース電極３１９Ｓは、第１遮光層３０８と電気的に接続することができる。
【0116】
上述したように、第１遮光層３０８を上部バッファー層３１０の内部に位置するように配置し、第３ソース電極３１９Ｓを第１遮光層３０８と電気的に接続すると、次のような更なる効果を奏することができる。
【0117】
【0118】
【0119】
図４ａを参照すると、第１酸化物半導体パターン３１１は、第３ソース領域３１１Ｓおよび第３ドレイン領域３１１Ｄに不純物がドープされることにより、第１酸化物半導体パターン３１１の内部に寄生キャパシタンスＣａｃｔが発生し、第３ゲート電極３１４と第１酸化物半導体パターン３１１との間に寄生キャパシタンスＣｇｉが発生し、第３ソース電極３１９Ｓに電気的に接続される第１遮光層３０８と第１酸化物半導体パターン３１１との間に寄生キャパシタンスＣｂｕｆが発生する。第１酸化物半導体パターン３１１と第１遮光層３０８との間に生じる寄生キャパシタンスＣ
ｂｕｆ
は、第３ゲート電極３１４と第１酸化物半導体パターン３１１との間に生じる寄生キャパシタンスＣ
ｇｉ
より大きい。
【0120】
第１酸化物半導体パターン３１１と第１遮光層３０８は、第３ソース電極３１９Ｓにより電気的に接続されているので、寄生キャパシタンスＣａｃｔと寄生キャパシタンスＣｂｕｆは互いに並列接続され、寄生キャパシタンスＣａｃｔと寄生キャパシタンスＣｇｉは直列接続される。また、第３ゲート電極３１４にＶｇａｔのゲート電圧を印加すると、実際に第１酸化物半導体パターン３１１に印加される実効電圧Ｖｅｆｆは、次のような式が成立する。
【0121】
ΔＶ＝Ｃｇｉ／（Ｃｇｉ＋Ｃａｃｔ＋Ｃｂｕｆ）×ΔＶｇａｔ
【0122】
第３活性層３１１のチャネルに印加される実効電圧は、寄生キャパシタンスＣｂｕｆと反比例関係にあるので、寄生キャパシタンスＣｂｕｆを調節することで、第１酸化物半導体パターン３１１に印加される実効電圧を調節することができる。
【0123】
すなわち、第１遮光層３０８を第１酸化物半導体パターン３１１に近接して配置し、寄生キャパシタンスＣｂｕｆを増加させると、第１酸化物半導体パターン３１１に流れる実際の電流値を低減させることができる。
【0124】
第１酸化物半導体パターン３１１に流れる実効電流値が低減するということは、実際に第３ゲート電極３１４に印加される電圧Ｖｇａｔを通じて制御することができる駆動薄膜トランジスタ３６０の制御範囲が拡大することを意味する。
【0125】
したがって、本発明の一実施例では、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０に配置される第２遮光層３０４に比べ、第１遮光層３０８が第１酸化物半導体パターン３１１に近接して配置され、駆動薄膜トランジスタ３６０の階調の制御範囲が拡大する。その結果、低階調においても発光素子を精密に制御することができ、低階調で頻繁に発生する画面のムラ問題を解決する。
【0126】
一方、図３を参照すると、本発明の一実施例による駆動素子部３７０は、ストレージキャパシタ３５０をさらに含む。
【0127】
ストレージキャパシタ３５０は、データラインを通じて印加されるデータ電圧を所定期間保存した後、発光素子に供給する。
【0128】
ストレージキャパシタ３５０は、互いに対応する２つの電極と、それらの間に配置される誘電体とを含む。ストレージキャパシタ３５０は、第１ゲート電極３０６と同じ物質からなり、同じ層に配置される第１ストレージ電極３０５と、第１遮光層３０８と同じ物質からなり、同じ層に配置される第２ストレージ電極３０９とを含む。
【0129】
第１ストレージ電極３０５と第２ストレージ電極３０９との間には、第１層間絶縁層３０７および上部第１サブバッファー層３１０ａが位置する。
【0130】
ストレージキャパシタ３５０のうち、第２ストレージ電極３０９は、第３ソース電極３１９Ｓに電気的に接続することができる。
【0131】
一方、図５を参照すると、本発明の他の実施例として、第３ゲート電極３１４は、チタニウム（Ｔｉ）含有層を含む多層で構成することができる。
【0132】
すなわち、図５を参照すると、第３ゲート電極３１４は、チタニウム（Ｔｉ）を含む下部第３ゲート電極３１４ａと、モリブデン（Ｍｏ）といったチタニウムとは別の金属からなる上部第３ゲート電極３１４ｂとを含む二層で構成することができる。
【0133】
第３ゲート電極３１４を、チタニウムを含む複数の金属層で構成すると、チタニウムを含む金属層が、駆動薄膜トランジスタ３６０の上部から浸透し得る水素粒子を遮断し、第１酸化物半導体パターンを保護することができる。
【0134】
以上、本発明の単位画素を構成する駆動素子部３７０の構成について説明した。本発明の一実施例による駆動素子部３７０は、互いに種類の異なる半導体物質を含む複数の薄膜トランジスタで構成されるため、多層構造を有し、多くのマスクを使用しなければならない。そこで、本発明の一実施例では、使用されるマスクの数を可能な限り減らすことができるよう、複数の層を同時に形成する構成となっている。
【0135】
すなわち、第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０を構成する第１ゲート電極３０６と、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０を構成する第２遮光層３０４と、ストレージキャパシタ３５０を構成する第１ストレージ電極３０５とは、同じ物質で同じ層に形成される。また、ストレージキャパシタ３５０を構成する第２ストレージ電極３０９と、駆動薄膜トランジスタ３６０を構成する第１遮光層３０８とは、同じ物質で同じ層に形成される。また、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０を構成する第２ゲート電極３１５と、駆動薄膜トランジスタ３６０を構成する第３ゲート電極３１４とは、同じ物質で同じ層に形成される。
【0136】
また、第１スイッチング薄膜トランジスタ３３０を構成する第１ソース電極３１７Ｓおよび第１ドレイン電極３１７Ｄと、第２スイッチング薄膜トランジスタ３４０を構成する第２ソース電極３１８Ｓおよび第２ドレイン電極３１８Ｄと、駆動薄膜トランジスタ３６０を構成する第３ソース電極３１９Ｓおよび第３ドレイン電極３１９Ｄとは、同じ物質で同じ層に形成される。
【0137】
一方、図３を参照すると、駆動素子部３７０上には、駆動素子部３７０の上部を平坦にするため、第１平坦化層３２０と第２平坦化層３２２が順次形成される。第１平坦化層３２０および第２平坦化層３２２は、ポリイミドやアクリル樹脂のような有機膜で構成することができる。
【0138】
図３を参照すると、第２平坦化層３２２上には発光素子部３８０が形成される。
【0139】
発光素子部３８０は、アノード電極としての第１電極３２３、第１電極３２３と対応するカソード電極である第２電極３２７、および第１電極３２３と第２電極３２７との間に介在される発光層３２５を含む。第１電極３２３は、サブ画素毎に形成される。
【0140】
一方、発光素子部３８０は、第１平坦化層３２０上に形成される接続電極３２１を介し、駆動素子部３７０と接続される。特に、発光素子部３８０の第１電極３２３と、駆動素子部３７０を構成する駆動薄膜トランジスタ３６０の第３ドレイン電極３１９Ｄとが、接続電極３２１により互いに接続される。
【0141】
第１電極３２３は、第２平坦化層３２２を貫通するコンタクトホールＣＨ１を通じ、露出された接続電極３２１に接続される。また、接続電極３２１は、第１平坦化層３２０を貫通するコンタクトホールＣＨ２を通じ、露出された第３ドレイン電極３１９Ｄに接続される。
【0142】
第１電極３２３は、透明導電膜と反射効率の高い不透明導電膜を含む多層構造で形成することができる。透明導電膜は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のように仕事関数が比較的に大きい材質からなり、不透明導電膜は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、若しくはこれらの合金を含む単層、または多層構造であり得る。例えば、第１電極３２３は、透明導電膜と不透明導電膜、透明導電膜が順次積層された構造で形成してもよく、透明導電膜と不透明導電膜とが順次積層された構造で形成してもよい。
【0143】
発光層３２５は、第１電極３２３上に正孔関連層、有機発光層、電子関連層が順に、または逆順に積層され、形成される。
【0144】
バンク層３２４は、各サブ画素の第１電極３２３を露出する画素定義膜である。バンク層３２４は、隣接したサブ画素間における光の干渉を防ぐよう、不透明材質（例えば、ブラック）で形成することもできる。この場合、バンク層３２４は、カラー顔料、有機ブラック、およびカーボンのうち、少なくともいずれか１つからなる遮光物質を含む。バンク層３２４上にはスペーサー３２６をさらに配置することができる。
【0145】
カソード電極である第２電極３２７は発光層３２５を介在して第１電極３２３と対向し、発光層３２５の上部面および側面上に形成される。第２電極３２７は、アクティブ領域の全体に一体形成することができる。第２電極３２７は、前面発光型有機発光表示装置に採用される場合、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような透明導電膜からなり得る。
【0146】
第２電極３２７上には、水分浸透を抑制する封止部３２８をさらに配置することができる。
【0147】
封止部３２８は、順次積層される第１無機封止層３２８ａ、第２有機封止層３２８ｂ、および第３無機封止層３２８ｃを含むことができる。
【0148】
封止部３２８の第１無機封止層３２８ａおよび第３無機封止層３２８ｃは、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などの無機物質から形成することができる。封止部３２８の第２有機封止層３２８ｂは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリイミド樹脂などの有機物質から形成することができる。
【0149】
以上における説明および図面は、本発明の技術思想を例示したものに過ぎない。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本質的な特性から逸脱しない範囲内で構成を組み合わせ、分離、置換、変更するなど様々に修正、または変形することが可能であろう。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、かかる実施例により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、請求の範囲に基づいて解釈すべきであり、それと同等な範囲内のあらゆる技術思想が本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【0150】
１００…表示装置、１０１…基板、１０２…表示パネル、１０３…ゲート駆動部、１０４…データ駆動部、３７０…駆動素子部、３８０…発光素子部、３２８…封止部、３３０…第１スイッチング薄膜トランジスタ、３４０…第２スイッチング薄膜トランジスタ、３５０…ストレージキャパシタ、３６０…駆動薄膜トランジスタ、３０１…下部バッファー層、３０２…第１ゲート絶縁層、３０３…第１活性層、３０３Ｓ…第１ソース領域、３０３Ｃ…第１チャネル領域、３０３Ｄ…第１ドレイン領域、３０４…第２遮光層、３０８…第１遮光層、３０５…第１ストレージ電極、３０９…第２ストレージ電極、３１２…第２活性層、３１２Ｓ…第２ソース領域、３１２Ｃ…第２チャネル領域、３１２Ｄ…第２ドレイン領域、３１５…第２ゲート電極、３１８Ｓ…第２ソース電極、３１８Ｄ…第２ドレイン電極、３１０…上部バッファー層、３１０ａ…上部第１サブバッファー層、３１０ｂ…上部第２サブバッファー層、３１０ｃ…上部第３サブバッファー層、３１１…第３活性層、３１１Ｓ…第３ソース領域、３１１Ｃ…第３チャネル領域、３１１Ｄ…第３ドレイン領域、３１４…第３ゲート電極、３１９Ｓ…第３ソース電極、３１９Ｄ…第３ドレイン電極、３２０…第１平坦化層、３２２…第２平坦化層、３２１…接続電極、３２３…アノード電極（第１電極）、３２７…カソード電極（第２電極）、３２４…バンク層、３２５…発光層、３２６…スペーサー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5】
