CN100511680C - 半导体装置和包含该半导体装置的平板显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种能最小化串扰的半导体装置和包含这种半导体装置的平板显示装置，这种半导体装置包含两个薄膜晶体管。这种半导体装置包括：第一电极，在同一平面上包围第一电极的第二电极，在同一平面上包围第二电极的第三电极，在同一平面上包围第三电极的第四电极，与第一到第四电极绝缘并且设置在与第一到第四电极分离的另一平面上的第一栅极，第一栅极对应于第一电极和第二电极之间的间隔，与第一到第四电极绝缘并且设置在与第一到第四电极的平面分离的另一平面上的第二栅极，第二栅极对应于第三电极和第四电极之间的间隔，以及与第一栅极和第二栅极绝缘并且与第一到第四电极接触的半导体层。

Description

半导体装置和包含该半导体装置的平板显示装置
优先权要求
据35U.S.C.§119，本申请参考并且要求从之前在韩国知识产权局于2004年8月5日申请的并且及时授予的序列号为10-2004-0061670的薄膜晶体管及包括其的平板显示装置(THIN FILM TRANSISTOR AND FLAT PANEL DISPLAYDEVICE THEREWITH)的申请中产生的利益，在此将其全部包括。
技术领域
本发明涉及包含薄膜晶体管(TFT)的半导体装置以及包含该半导体装置的平板显示装置，尤其是涉及能最小化串扰的半导体装置设计以及包含该半导体装置的平板显示装置。
背景技术
共平面TFT的设计经常具有一个以上的相互并排形成在基片上的TFT。在TFT的电极的顶部是未形成图案的半导体层。这种设计的缺陷是：相邻的TFT之间可能发生串扰。一个解决办法是使半导体层形成图案。然而，使半导体层，尤其是有机半导体层形成图案的缺陷是：尤其当由有机材料形成半导体层时，会使形成图案的半导体层的电特性退化。因此，需要设计这样的TFT：可以使用在平板显示器中，减少串扰而不会使半导体材料的电特性退化。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供TFT的改进设计。
本发明的另一目的是提供使用新的TFT的改进的平板显示器。
本发明的又一目的是提供TFT的设计，这种设计减少TFT之间的串扰并且不需要半导体层形成图案。
本发明的再一目的是提供TFT的设计，通过包含很少的接触孔就很容易进行这种设计。
这些或其它目的通过进行这样的半导体装置设计可以实现，这种设计包括：设置在第一平面上的第一电极，包围第一电极并且设置在第一平面上的第二电极，包围第二电极并且设置在第一平面上的第三电极，包围第三电极并且设置在第一平面上的第四电极，与第一到第四电极绝缘并且设置在不同于第一平面并且与第一平面平行的第二平面上的第一栅极，第一栅极相应于第一电极和第二电极之间的间隔，与第一到第四电极绝缘并且设置在不同于第一平面并且与第一平面平行的第三平面上的第二栅极，第二栅极相应于第三电极和第四电极之间的间隔，以及与第一栅极和第二栅极绝缘并且与第一到第四电极接触的半导体层。
第二平面和第三平面可以是相同的。第二栅极可以部分包围第一栅极，并且可以将通过第二栅极的开口从第一栅极突出的突出部分设置在第一栅极中。第二平面和第三平面可以设置在第一平面的同一侧。半导体层可以是有机半导体层。半导体装置可以进一步包括将第一到第四电极和半导体层与第一栅极和第二栅极绝缘的栅极绝缘层。
根据本发明的另一方面，提供了一种平板显示装置，该装置包括：基片，设置在第一平面的第一电极，包围第一电极并且设置在第一平面上的第二电极，包围第二电极并且设置在第一平面上的第三电极，包围第三电极并且设置在第一平面上的第四电极，与第一到第四电极绝缘并且设置在不同于第一平面并且与第一平面平行的第二平面上的第一栅极，第一栅极相应于第一电极和第二电极之间的间隔，与第一到第四电极绝缘并且设置在不同于第一平面并且与第一平面平行的第三平面上的第二栅极，第二栅极相应于第三电极和第四电极之间的间隔，与第一栅极和第二栅极绝缘并且与第一到第四电极接触的半导体层，以及包括像素电极的显示元件，所述像素电极电连接到第一到第四电极之一。
第二平面和第三平面可以是相同的，第二栅极可以部分包围第一栅极。第二平面和第三平面比半导体层和第一平面更接近基片。
像素电极可以连接到第一电极。平板显示器进一步包括：连接到第一栅极的第一电容器电极和连接到第二电极的第二电容器电极。平板显示器进一步包括：设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层，以及设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第二平面和第三平面比半导体层和第一平面更接近基片。
第二电容器电极可以覆盖保护层的至少一部分。第三电极可以部分包围第二电极，第四电极可以部分包围第三电极，突出部分通过第三电极的开口和第四电极的开口可以从第二电极突出并且设置在第二电极中，所述突出部分可以连接到第二电容器电极。第一到第四电极可以设置在栅极绝缘层上，可以将半导体层设置成覆盖第一到第四电极，第二电容器电极可以设置在栅极绝缘层上。半导体层可以设置在栅极绝缘层上，第一到第四电极可以设置在半导体层上，第二电容器电极可以设置在半导体层上。第一电容器电极可以连接到第三电极。第四电极可以部分包围第三电极，通过第四电极的开口从第三电极突出的突出部分可以设置在第三电极中，所述突出部分可以连接到第一电容器电极。第一电容器电极可以连接到第四电极。
作为代替，可以将像素电极连接到第二电极。平板显示器进一步包括：连接到第一栅极的第一电容器电极，以及连接到第一电极的第二电容器电极。平板显示器也可以进一步包括：设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层，以及可以设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第一平面和半导体层比第二平面和第三平面更远离基片。
第二电容器电极可以设置在保护层上。第二电极可以部分包围第一电极，第三电极可以部分包围第二电极，第四电极可以部分包围第三电极，突出部分通过第二电极的开口、第三电极的开口以及第四电极的开口可以从第一电极突出并且可以设置在第一电极中，所述突出部分可以连接到第二电容器电极。
第一到第四电极可以设置在栅极绝缘层上，可以将半导体层设置成覆盖第一到第四电极，第二电容器电极可以设置在栅极绝缘层上。半导体层可以设置在栅极绝缘层上，第一到第四电极可以设置在半导体层上，第二电容器电极可以设置在半导体层上。
第一电容器电极可以连接到第三电极。第四电极可以部分包围第三电极，突出部分通过第四电极的开口可以从第三电极突出并且设置在第三电极中，所述突出部分可以连接到第一电容器电极。第一电容器电极可以连接到第四电极。
作为代替，可以将像素电极连接到第三电极。平板显示器进一步包括：连接到第二栅极的第一电容器电极和连接到第四电极的第二电容器电极。平板显示器也可以进一步包括：设置成一体的第二栅极和第一电容器电极，以及设置成一体的第四电极和第二电容器电极。平板显示器也可以进一步包括：设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层，以及设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第一到第四电极和半导体层可以设置在第一栅极和第二栅极上。
第一电极可以连接到第二栅极。第二电极可以部分包围第一电极，第三电极可以部分包围第二电极，通过第二电极的开口和第三电极的开口可以从第一电极突出的突出部分可以设置在第一电极中，所述突出部分可以连接到第二栅极。第二电极可以连接到第二栅极。第三电极可以部分包围第二电极，突出部分可以通过第三电极的开口从第二电极突出并且可以设置在第二电极中，所述突出部分可以连接到第二栅极。
半导体层可以是有机半导体层。可以将在显示元件中产生的光通过基片发射出去。所述显示元件可以是场致发光元件。
附图说明
参照下面的结合附图所进行的详细描述，对本发明的更完备了解及其许多附带优点由于变得更好理解而将变得显而易见，其中相同的附图标记表示相同或类似的部件，其中：
图1是包含两个薄膜晶体管(TFT)的半导体装置的示意性横剖面图；
图2是根据本发明实施例的半导体装置的示意性电路图；
图3是沿图2的III-III线的横剖面图；
图4是根据本发明另一实施例的半导体装置的示意性平面图；
图5是沿图4的V-V线的横剖面图；
图6是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性电路图；
图7是图6所示的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图8是沿图7的VIII-VIII线的横剖面图；
图9是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的示意性横剖面图；
图10是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图11是沿图10的XI-XI线的横剖面图；
图12是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图13是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图14是沿图13的XIV-XIV线的横剖面图；
图15是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的示意性横剖面图；
图16是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图17是沿图16的XVII-XVII线的横剖面图；
图18是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图19是沿图18的XIX-XIX线的横剖面图；
图20是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图21是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图22是沿图21的XXII-XXII线的横剖面图；
图23是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图24是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图25是沿图24的XXV-XXV线的横剖面图；
图26是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图27是沿图26的X XVII-X XVII线的横剖面图；
图28是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图29是沿图28的X XIX-X XIX线的横剖面图；
图30是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；
图31是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图；以及
图32是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。
具体实施方式
现在转向附图，图1是包含两个薄膜晶体管(TFT)的反相共面(invertedcoplanar)半导体装置的示意性横剖面图。参照图1，栅极21和22形成在基片1上，源极11和13以及漏极12和14分别形成在栅极21和22上，栅极绝缘层3插在源极11和栅极21之间，漏极12和栅极21之间，源极13和栅极22之间以及漏极14和栅极22之间，使得源极11和13以及漏极12和14与栅极21和22绝缘。半导体层5分别接触源极11和13以及漏极12和14。源极11和13以及漏极12和14可以相互交换。
在上述结构中，半导体层5没有被构图而是与两个相邻的薄膜晶体管(TFT)10和20形成一体。在图1的设计中，由于漏电流等，可能会发生串扰，在串扰中相邻的TFT会相互影响。因此，为了防止串扰发生，半导体层5可以被构图以便由每个TFT单独使用。然而，在使用有机半导体层作为半导体层5的有机TFT的情况下，对半导体层5构图是非常困难的，并且即使对有机半导体层构图，也会降低有机半导体层的电特性。
图2是根据本发明实施例的半导体装置的示意性电路图，而图3是沿图2的III-III线横剖面图。参照图2和图3，在基片101上形成了：第一电极111，在相同的第一平面上包围第一电极111的第二电极112，在相同的第一平面上包围第二电极112的第三电极113，以及在相同的第一平面上包围第三电极113的第四电极114。第一栅极121和第二栅极122形成在基片101上，该第一栅极121与第一到第四电极111，112，113和114绝缘并且位于第二平面上，第一栅极121对应于第一电极111和第二电极112之间的间隔，该第二平面与第一到第四电极的第一平面分开并且平行于该第一平面，该第二栅极122与第一到第四电极111，112，113和114绝缘并且位于第三平面上，第二栅极122对应于第三电极113和第四电极114之间的间隔，该第三平面与第一到第四电极的第一平面分开并且平行于该第一平面。半导体层105进一步形成在该基片101上，该半导体层105与第一栅极121和第二栅极122绝缘并且接触第一到第四电极111，112，113和114。特别是，该半导体层105可以是有机半导体层，并且将把这种变化应用到之后描述的实施例中。
在该实施例中，第一栅极121和第二栅极122可以形成在同一平面上。尤其是，第二栅极122可以部分包围第一栅极121，并且通过第二栅极122的开口从第一栅极121突出的突出部分121a可以形成在第一栅极121中。由于该突出部分121a，外部装置能够容易地连接到第二栅极122包围的第一栅极121。
第一到第四电极111，112，113和114是TFT的源极和漏极。图2和3示出了两个TFT，其中第一电极111、第二电极112和第一栅极121包含在一个TFT中，而第三电极113、第四电极114和第二栅极122包含在另一个TFT中。在每一个上述的TFT中，源极和漏极之一包围它们中的另一个电极，同时，一个TFT中的源极和漏极由另一个TFT的源极和漏极包围。在该实施例中，假如第一电极111和第二电极112中之一是源极，它们中的另一个电极就是漏极。如上所述，当半导体层，尤其是有机半导体层没有被构图而是与两个或多个相邻TFT形成一体时，由于泄漏电流等，可能会发生相邻TFT相互影响的串扰。因此，为了防止串扰的发生，上述的每个TFT的源极和漏极应该有这样一种结构，其中一个电极包围同一平面上的另一个电极。换句话说，在上述的结构中，由第一栅极121形成的沟道仅形成在第一电极111和第二电极112之间，该第二电极112包围同一平面上的第一电极111，并且电流仅流过第一电极111和包围同一平面上的第一电极111的第二电极112之间。通过这么做，即使半导体层105没有被构图，也能防止相邻TFT之间的串扰。
在该实施例中，当两个TFT平行设置时，这两个TFT的面积大增，尤其是当这两个TFT包括第一电极、包围同一平面上的第一电极的第二电极、以及栅极时，其中该栅极位于与第一电极和第二电极的平面分离但平行该平面的平面上，该栅极对应于平行布置的第一电极111和第二电极112之间的间隔。因此，如图2和3所示，其中一个TFT的源极和漏极在同一平面上由另一个TFT的源极和漏极包围，从而使这两个TFT的面积大大减小。
图2和3所示的TFT包括栅极绝缘层103，该栅极绝缘层103将第一到第四电极111，112，113和114以及半导体层105与第一栅极121和第二栅极122绝缘。这些TFT是反相共面TFT，其中第一到第四电极111，112，113和114形成在第一栅极121和第二栅极122上，并且尤其是，半导体层105形成在第一到第四电极111，112，113和114上。然而，这些TFT是反相交错TFT，其中第一到第四电极111，112，113和114形成在半导体层105上。换句话说，当一个TFT的源极和漏极之一在同一平面上包围它的另一个电极，并且一个TFT的源极和漏极由另一TFT的源极和漏极包围时，这些TFT或者可以是反相共面TFT或者可以是反相交错TFT。将把这种变化应用到之后描述的实施例中。
第一栅极121可以位于与第一电极111和第二电极112的平面分离但平行的平面上，以仅对应于第一电极111和在同一平面上包围第一电极111的第二电极112之间的间隔，那就是说，第一栅极121有一个环形状，其中第一栅极121的中间部分是空的。这是因为当第一栅极121没有形成环状而是形成具有第一栅极111的电容器结构时，第一电极111和第一栅极121之间能够会出现寄生电容。
现在转向图4，图4是根据本发明另一实施例的半导体装置的示意性电路图，而图5是沿图4的V-V线的横剖面图。参照图4和5，图4和5中所示的TFT不同于图2和3中所示的TFT，其中图4和5中所示的TFT是交错TFT，其中第一栅极221和第二栅极222形成在第一到第四电极211，212，213和214以及半导体层205上。如图4和5所示，当一个TFT的源极和漏极之一在同一平面上包围它的另一电极，并且一个TFT的源极和漏极被另一TFT的源极和漏极包围时，可以将本发明或者应用成反相共面TFT或者应用成反相交错TFT。
现在转向图6-8，图6是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性电路图，图7是图6所示的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，而图8是沿图7的VIII-VIII线的横剖面图。参照图6-8，在基片301上形成了：第一电极311、在相同的平面上包围第一电极311的第二电极312、在相同的平面上包围第二电极312的第三电极313、在相同的平面上包围第三电极313的第四电极314。第一栅极321和第二栅极322形成在基片301上，该第一栅极321与第一到第四电极311，312，313和314绝缘，并且位于与第一到第四电极311，312，313和314的平面分开但平行的平面上，以便对应于第一电极311和第二电极312之间的间隔，该第二栅极322与第一到第四电极311，312，313和314绝缘，并且位于与第一到第四电极311，312，313和314的平面分开但平行的平面上，以便对应于第三电极313和第四电极314之间的间隔。半导体层305进一步形成在该基片301上，该半导体层305与第一栅极321和第二栅极322绝缘并且接触第一到第四电极311，312，313和314。如前所述，该半导体层305可以是有机半导体层。
在该实施例中，第一栅极321和第二栅极322可以形成在同一平面上。尤其是，第二栅极322可以部分包围第一栅极321，并且通过第二栅极322的开口从第一栅极321突出的突出部分321a形成在第一栅极321中。由于该突出部分321a的存在，外部装置能够容易地连接到第二栅极322包围的第一栅极321。这将在后面进行描述。
第一到第四电极311，312，313和314是TFT的源极和漏极。图6到8示出了两个TFT。换句话说，第一电极311，第二电极312和第一栅极321包含在一个TFT中，而第三电极313，第四电极314和第二栅极322包含在另一个TFT中。在上述TFT的每个中，源极和漏极之一包围它的另一个电极，同时，一个TFT中的源极和漏极由另一个TFT的源极和漏极包围。在该实施例中，当第一电极311和第二电极312中之一是源极时，它们中的另一个电极就是漏极。在本实施例中，将在后面对是源极的电极和是漏极的电极进行描述。
存在一种包含像素电极341的显示元件，像素电极341连接到第一到第四电极311，312，313和314之一。尤其是，在本实施例中，像素电极341连接到第一电极311。如图6到8所示，显示元件是场致发光元件340。之后将对场致发光元件340的结构和操作进行描述。
如图7所示，场致发光元件340有这样一结构，其中像素电极341未形成在第一到第四电极311，312，313和314上，也就是说，相应于背面发射显示装置的结构，其中在连接到像素电极341的显示元件内产生的光通过基片301进行发射。然而，像素电极341可以形成在第一到第四电极311，312，313和314上(比其进一步远离基片)，并且场致发光显示元件340可以是背面发射显示元件，前面发射显示元件，或双发射显示元件。图8是说明实施例的横剖面图，其中像素电极341也形成在第一到第四电极311，312，313和314上(即，比其进一步远离基片)。将把这种变化应用到之后描述的实施例中。
在该实施例中，平板显示装置包括存储电容器330，该电容器包括第一电容器电极331和第二电容器电极332。第一电容器电极331连接到第一栅极321和第三电极313，而第二电容器电极332连接到第二电极312。之后将对它们的连接结构和方法进行描述。
图6到8所示的平板显示装置的TFT是反相共面TFT，也就是说，在所述的TFT中，第一到第四电极311，312，313和314以及半导体层305形成在第一栅极321和第二栅极322上，并且尤其是，半导体层305形成在第一到第四电极311，312，313和314上。另外，栅极绝缘层303进一步形成在基片301上以便覆盖第一栅极321，第二栅极322和第一电容器电极331，并且保护层307进一步形成在基片301上以便覆盖第一到第四电极311，312，313和314以及半导体层305，并且第二电容器电极332形成在保护层307上。
在上述结构中，第二栅极322部分包围第一栅极321，并且通过第二栅极322的开口从第一栅极321突出的突出部分321a形成在第一栅极321中。由于该突出部分321a，外部装置能够容易地连接到第二栅极322包围的第一栅极321。尤其是，在该实施例中，突出部分321a连接到第一电容器电极331。在该实施例中，第一栅极321、突出部分321a以及第一电容器电极331可以形成单一体。如上所述，第三电极313和第一电容器电极331借助于形成在栅极绝缘层303中的接触孔303a彼此连接。
第二电容器电极332可以形成在保护层307上，并且借助于形成在保护层307中的接触孔307b连接到第二电极312。另外，借助于形成在保护层307中的接触孔307a连接到第一电极311的像素电极341可以形成在保护层307上。在该实施例中，像素电极341和第二电容器电极332可以由相同的材料同时形成。
第二栅极322连接到第一导电线350，并且因此与该第一导电线350形成为单一体，而第四电极314连接到第二导电线360，并且因此与该第二导电线360形成为单一体。另外，第二电容器电极332连接到第三导电线370，并且因此与该第三导电线370形成为单一体。
将参照图6-8对两个TFT的结构之间的相互关系进行描述。第一电极311、第二电极312和第一栅极321包括在一个TFT中，而第三电极313，第四电极314和第二栅极322包括在另一个TFT中。在根据本实施例的平板显示装置中，前者驱动晶体管是开关晶体管，并且后者TFT也是开关晶体管。如上所述，根据该实施例和之后将描述的实施例的平板显示装置是包含两个TFT和一个存储电容器的平板显示装置。该平板显示装置可以是包含其它元件的平板显示装置，并且将把这种变化应用到之后进行描述的实施例。
在开关晶体管的连接结构中，第二栅极322通过第一导电线350连接到驱动电路(未示出)，第四电极314通过第二导电线360连接到该驱动电路，第三电极313经由形成在栅极绝缘层303中的接触孔303a连接到栅极，即，第一栅极321和驱动晶体管的第一电容器电极331。在上述结构中，第四电极314可以是开关晶体管的源极，第三电极313可以是开关晶体管的漏极。另外，第一导电线350可以是扫描线，而第二导电线360可以是数据线。
在驱动晶体管的连接结构中，存储电容器330的第二电容器电极332和第二电极312连接到第三导电线370，而第一电极311连接到场致发光显示元件340的像素电极341。在上述结构中，第二电极312可以是驱动晶体管的源极，第一电极311可以是驱动晶体管的漏极，而第三导电线370可以是电源供给线。
在具有上述结构的有源矩阵场致发光显示装置中，可以将多个TFT如驱动晶体管和开关晶体管使用在每个子像素中。因此，当在这些TFT中发生串扰时，不能正确地控制产生在场致发光显示元件340中的光量，因此不能产生正确的图像。因此，在使用这样的TFT的实施例中，在这种TFT中，源极和漏极之一包围位于同一平面上的其另一个电极，没有对半导体层构图也可以防止发生串扰，从而可以产生更清晰和精确的图像。
另外，在该实施例中，每个TFT有一结构，其中源极和漏极之一包围其另一个电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极由另一个TFT的源极和漏极包围，从而大大减少了TFT的面积。因此，在其中的光朝着基片301发射的背面发射显示装置的实施例中，可以制造具有更大孔径比的平板显示装置。这些具有上述结构的TFT甚至可以使用在其中的光在相对于基片301的方向发射的前面发射显示装置中，或其中的光既可以朝着基片301又可以在相对于基片301的方向发射的双发射显示装置中，从而可以制造具有更高分辨率的显示装置。
在包括具有上述结构的TFT的平板显示装置和连接到该TFT并由该TFT驱动的显示元件中，显示元件可以是场致发光元件或液晶显示元件。如上所述，在根据本发明的平板显示装置中，场致发光元件340用作显示元件。因此现在将简要地描述场致发光元件340的结构。
场致发光显示装置包括多个像素，所述多个像素包括从发射层可以发射红，绿和蓝的子像素。产生红，绿和蓝颜色的每个子像素包括场致发光显示元件和至少一个或多个连接到场致发光元件的薄膜晶体管(TFT)，所述场致发光显示元件是自发射元件。如上所述，这些TFT可以是这样的TFT：其中源极和漏极之一包围位于同一平面上的其另一个电极。在该实施例中，这些TFT连接到上述形状的场致发光元件。
该场致发光元件是由电流驱动的发光元件，并且根据包括在发射装置中的两个电极之间的电流流量来发射红、绿或蓝光，从而形成预定的图像。现在将简要描述场致发光元件的结构。如上所述，场致发光元件包括连接到第一电极311的像素电极341、形成以覆盖所有的像素或对应于每个像素的相对电极342、以及包括至少一个位于所述像素电极341和相对电极342之间的发射层的中间层343。本发明不限于上述结构而且也可以有各种结构。像素电极341作为阳极，而相对电极342作为阴极。在此，像素电极341和相对电极342可以有相反的极性。
像素电极341可以是透明电极或反射电极。当像素电极341是透明电极时，像素电极341可以由ITO，IZO，ZnO或In2O3形成。当像素电极341是反射电极时，在反射层由Ag，Mg，Al，Pt，Pd，Au，Ni，Nd，Ir，Cr或它们的混合物形成之后，在反射层上由ITO，IZO，ZnO或In2O3形成像素电极341。
相对电极342也可以是透明电极或反射电极。当相对电极342是透明电极时，Li，Ca，LiF/Ca，LiF/Al，Al，Ag，Mg或它们的混合物朝中间层沉积，辅助电极层或总线电极线可以由在沉积的合成物上形成透明电极中使用的材料如ITO，IZO，ZnO或In2O3形成。当相对电极342是反射电极时，相对电极342通过在场致发光显示元件的整个表面上沉积Li，Ca，LiF/Ca，LiF/Al，Al，Mg或它们的混合物而形成。然而，本发明不限于此，并且像素电极341和相对电极342可以由有机材料如导电聚合物等形成。
根据中间层343是无机物层还是有机物层，场致发光元件可以分成无机场致发光元件和有机场致发光元件。在后面的实施例中，中间层343可以是低分子有机膜或高分子有机膜。
当中间层343是低分子有机膜时，中间层343可以通过沉积具有单一或复合结构的空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、发射层(EML)、电子传输层(ETL)、或电子注入层(EIL)来形成。中间层343可以由有机材料如铜酞菁(CuPc)、N，N’-Di(萘-1-基)-N，N’-二苯基-联苯胺(NPB)或三-8-羟基喹啉铝Alq3)或类似物形成。低分子有机膜可以通过在真空状态下加热有机基片，和沉积该有机基片形成。中间层343的结构不限于此，而是该中间层343可以是各种层。
当中间层343是高分子有机膜时，中间层343通常可以是HTL和EML。高分子HTL可以通过使用聚-(2，4)-乙烯-二羟基噻吩(PEDOT)或聚苯胺(PANI)或类似物进行喷墨印刷或旋涂来形成。高分子EML可以由PPV、可溶PPV’s、蓝色-PPV或聚芴等形成。EML的彩色图案可以使用一般的方法如喷墨印刷或旋涂或使用激光的热转印来形成。在高分子有机膜的实施例中，中间层343的结构不限于此，该中间层343根据需要可以是各种层。
在无机场致发光元件的实施例中，中间层343可以是无机膜，并且包括发射层和插在该发射层与一电极之间的绝缘层。中间层343的结构不限于此，该中间层343根据需要可以是各种层。
发射层可以由金属硫化物如ZnS、SrS或CaS，碱土钾硫化物如CaGa2S4或SrGa2S4、发射中心原子如包括Mn，Ce，Tb，Eu，Tm，Er，Pr和Pb等的过渡金属或碱稀土金属形成。
在具有上述结构的场致发光元件中，如上描述，TFT的一个电极连接到场致发光元件的像素电极341以便控制到该像素电极的电流流量和控制每个像素的发射，在该TFT中，源极和漏极之一包围位于同一平面上的其另一个电极。
根据本实施例的平板显示装置是包括作为显示元件的具有上述结构的场致发光元件的平板显示装置。然而，本发明可以应用到连接到具有上述结构的TFT的显示元件，并且将把这种变化应用到之后将描写的实施例中。为了解释方便，将在之后的实施例中对把场致发光元件用作连接到TFT的显示元件的该实施例进行描述。
另外，该TFT是反相共面TFT，其中栅极绝缘层形成在栅极上以便覆盖栅极，源极和漏极形成在栅极绝缘层上，而半导体层形成在源极和漏极上以便覆盖源极和漏极。然而，本发明可以应用到具有包括反相交错TFT的各种形状的TFT，而且将把这种变化应用到之后将描述的实施例中。
图9是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的示意性横剖面图。图9中所示的场致发光显示装置不同于图8中所示的场致发光显示装置，其中存储电容器430的第二电容器电极432的位置是图8中所示的场致发光显示装置的位置。
图8所示的场致发光显示装置的第二电容器电极332形成在保护层307上。图8中，第二电容器电极332也可以由与在形成在保护层307上的像素电极341的材料相同的材料形成。然而，在显示装置中，存储电容器330的静电容量越大，显示装置越好。为此，应该增加包括在存储电容器330中的第一电容器电极331和第二电容器电极332的面积，或应该缩小第一电容器电极331和第二电容器电极332之间的距离。然而，在前面的图8的实施例中，减少了每个子像素区中的发射区域的面积。
在根据图9的本实施例的场致发光显示装置中，第二电容器电极432未形成在保护层407上而是在半导体层405上，以便减少存储电容器430的电极431和432之间的距离并且增加存储电容器430的静电容量。
图10是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图11是沿图10的XI-XI线的横剖面图。图10所示的场致发光显示装置不同于图8和9所示的场致发光显示装置，其中第三电极513和第四电极514的结构、第二电极512和第二电容器电极532的连接结构、以及第二电容器电极532的位置不同于图8和9所示的场致发光显示装置。
换句话说，在图8和9所示的场致发光显示装置中，当将第三电极313和413以及第二电容器电极332和432彼此连接时，第二电容器电极332和432形成在该第三电极313和413形成在其上的平面上，而接触孔307b(图9未示出)形成在第三电极313和413中以便第三电极313和413以及第二电容器电极332和432借助于接触孔307b彼此连接。
参照图10和11，在根据本实施例的场致发光显示装置中，第三电极513在同一平面上部分包围第二电极512，第四电极514在同一平面上部分包围第三电极513，通过第三电极513的开口和第四电极514的开口从第二电极512突出的突出部分512a形成在第二电极512中，突出部分512a连接到第二电容器电极532。
因此，第一到第四电极511，512，513和514形成在栅极绝缘层503上，形成半导体层505以便覆盖第一到第四电极511，512，513和514，而第二电容器电极532形成在栅极绝缘层503上。在该实施例中，第二电极512、形成在第二电极512中的突出部分512a、以及第二电容器电极532可以形成单一体。
对于上述的结构，场致发光显示装置可以使用比在图8和9所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。另外，可以缩小存储电容器530的电极之间的距离以便提高存储电容器530的静电容量。
在该实施例中，即使在具有上述结构的TFT中，如同在具有这样结构的TFT中，即，一个电极在同一平面或完全地包围另一电极，能够防止发生由于泄漏电流等产生的相邻TFT之间的串扰。对于具有上述结构的TFT，可以大大减少TFT的面积。因此，如上所述，在背面发射显示装置的实施例中，可以制造具有更大数值孔径(NA)的平板显示装置，并且甚至在前面发射显示装置或双发射显示装置的实施例中，通过使用具有上述结构的TFT也可以制造更高分辨率的显示装置。
图12是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。示在图12的场致发光显示装置不同于示在图10的场致发光显示装置，其中第三电极613和第一电容器电极631的连接结构不同于图10所示的场致发光显示装置。
在图12所示的场致发光显示装置中，第一栅极521和621以及第一电容器电极531和631的连接结构与图10所示的场致发光显示装置相同。换句话说，第二栅极522和622在同一平面上部分包围第一栅极521和621，通过第二栅极522和622的每个的开口从第一栅极521突出的突出部分521a和621a形成在第一栅极521和621中，而突出部分521a和621a以及第一电容器电极531和631相互连接。在该实施例中，第一栅极521和621、突出部分521a和621a、以及第一电容器电极531和631可以形成单一体。
在该实施例中，在图10所示的场致发光显示装置中，接触孔503a形成在形成在第一栅极521中的突出部分521a上，而第三电极513借助于接触孔503a连接到第一栅极521和第一电容器电极531。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，由于第四电极614在同一平面上部分包围第三电极613，从第四电极614的开口突出的突出部分613a也形成在第三电极613中，突出部分613a借助于形成在第一电容器电极631上的接触孔603a连接到第一电容器电极631，以便第三电极613连接到第一电容器电极631，而第一栅极621与第一电容器电极631形成为单一体。对于上述的结构，可以将第三电极613更安全地连接到第一电容器电极631，并且第一栅极621与第一电容器电极631形成为单一体。
图13是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，而图14是沿图13的XIV-XIV线的横剖面图。类似于在根据上述实施例的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一电极711、第二电极712和第一栅极721包括在驱动晶体管中，而第三电极713、第四电极714和第二栅极722包括在开关晶体管中。另外，在驱动晶体管中，第二电极712是驱动晶体管的源极并且被连接到第二电容器电极732，而第一电极711是驱动晶体管的漏极并且被连接到场致发光显示装置的像素电极741。
然而，在根据上述实施例的场致发光显示装置的开关晶体管中，外部电极是开关晶体管的源极，而内部电极是开关晶体管的漏极。然而，根据该实施例的场致发光显示装置的开关晶体管不同于此。换句话说，第三电极713是开关晶体管的源极并且被连接到第二导电线760，第四电极714是开关晶体管的漏极并且被连接到第一电容器电极731。
在该实施例中，接触孔707c形成在第三电极713上并且连接到第二导电线760。在第一电容器电极731的方向突出的突出部分714a形成在第四电极714中，而突出部分714a借助于形成在第一电容器电极731上的接触孔703a连接到第一电容器电极731，以便第四电极714和第一电容器电极731相互连接。
参照图14，第二导电线760、像素电极741、以及第二电容器电极732形成在保护层707上并且可以由相同的材料同时形成。对于上述结构，第三电极713可以是开关晶体管的源极，而第四电极714可以是开关晶体管的漏极。图15是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的示意性横剖面图。如上所述，提高场致发光显示装置的存储电容器的静电容量是有利的。因此，提高存储电容器的静电容量的方法之一是减少存储电容器的电极之间的距离。参照图15，图15所示的场致发光显示装置不同于图13所示的场致发光显示装置，其中第二电容器电极832没有形成在保护层807上而是形成在半导体层805上。通过如此做，可以提高存储电容器830的静电容量。
图16是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图17是沿图16的XVII-XVII线的横剖面图。类似于在图13和15所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，开关晶体管的源极，即第三电极913，和开关晶体管的漏极，即第四电极914包围驱动晶体管的源极，即第二电极912，和驱动晶体管的漏极，即第一电极911，而开关晶体管的漏极，即第四电极914包围开关晶体管的源极，即第三电极913。
在上述结构中，根据该实施例的场致发光显示装置不同于图13和15所示的场致发光显示装置，其中驱动晶体管的源极，即第二电极912连接到第二电容器电极932。
在图14和15所示的场致显示装置中，第二电容器电极732和832形成在保护层707上或形成在半导体层805上，并且借助于形成在保护层707或半导体层705和805上的接触孔707b连接到第二电极712和812。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第三电极913在同一平面上部分包围第二电极912，第四电极914在同一平面上包围第三电极913以暴露第三电极913的一部分，从第三电极913的开口和第四电极914的开口突出的突出部分912a形成在第二电极912中，并且该突出部分912a连接到第二电容器电极932，以便第二电极912和第二电容器电极932相互连接。在该实施例中，第二电极912、形成在第二电极912上的突出部分912a、以及第二电容器电极932可以形成在同一平面上，即形成在栅极绝缘层903上并且可以由相同的材料同时形成。
对于上述的结构，场致发光显示装置可以使用比在图13和15所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。另外，可以缩小存储电容器930的电极之间的距离以便提高存储电容器930的静电容量。
图18是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图19是沿图18的XIX-XIX线的横剖面图。在根据上述实施例的场致发光显示装置中，显示元件，即场致发光显示元件的像素电极连接到第一电极。然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，场致发光显示元件的像素电极连接到第二电极1012。
换句话说，根据该实施例的场致发光显示装置，类似于根据上述实施例的场致发光显示装置，第一电极1011、第二电极1012、和第一栅极1021包括在驱动晶体管中，而包围第一电极1011第二电极1012、以及第一栅极1021的第三电极1013、第四电极1014、和第二栅极1022包括在开关晶体管中。类似于在图6到12所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第四电极1014是开关晶体管的源极，而第三电极1013是开关晶体管的漏极。
然而，不像在根据上述实施例的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一电极1011是驱动晶体管的源极，第二电极1012是驱动晶体管的漏极。换句话说，第一电极1011连接到存储电容器1030的第二电容器电极1032，而第二电极1012连接到场致发光显示元件的像素电极1041。对于上述的结构，可以制造具有这样一种结构的场致发光显示装置：其中像素电极1041连接到第二电极1012，即其中驱动晶体管的漏极包围它的源极的结构。
图20是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。根据该实施例的场致发光显示装置不同于图18所示的场致发光显示装置，其中第三电极1113和第一电容器电极1131的连接结构以及第一电极1111和第二电容器电极1132的连接结构不同于图18所示的场致发光显示装置。
类似于在图18所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一栅极1121和第二栅极1122形成在同一平面上，第二栅极1122部分包围第一栅极1121，通过第二栅极1122的开口从第一栅极1121突出的突出部分1121a形成在第一栅极1121中。突出部分1121a连接到存储电容器1130的第一电容器电极1131。第一栅极1121、形成在第一栅极1121中的突出部分1121a、和第一电容器电极1131可以由相同的材料形成单一体。
在该实施例中，在图18所示的场致发光显示装置中，形成在第一栅极1021中的突出部分1021a借助于形成在突出部分1021a上的栅极绝缘层1003中形成的接触孔1003a连接到第三电极1013，即开关晶体管的漏极。通过这样做，第三电极1013和第一电容器电极1031相互连接。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第四电极1114在同一平面上部分包围第三电极1113，通过第四电极1114的开口从第三电极1113突出的突出部分1113a形成在第三电极1113中，该突出部分1113a形成在第一电容器电极1131上并且借助于形成在栅极绝缘层1103中的接触孔1103a连接到第一电容器电极1131，从而使得第三电极1113和第一电容器电极1131相互连接，所述的栅极绝缘层1103形成在第一电容器电极1131上。
同时，在图18所示的场致发光显示装置中，第二电容器电极1032形成在保护层1007上并且借助于形成在保护层1007中的接触孔连接到第一电极1011。因此，第一电极1011和第二电容器电极1032相互连接。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第二电极1112在同一平面上部分包围第一电极1111，第三电极1112部分包围第二电极1112，第四电极1114部分包围第三电极1113，通过第二电极1112的开口、第三电极1113的开口以及第四电极1114的开口从第一电极1111突出的突出部分1111a形成在第一电极1111中，并且该突出部分1111a连接到第二电容器电极1132。
在该实施例中，第一电极1111、形成在第一电极1111中的突出部分1111a和第二电容器电极1132可以由相同的材料同时形成在栅极绝缘层1103上。在该实施例中，随着第一电容器电极1131和第二电容器电极1132之间的距离变小，将提高存储电容器1130的静电容量。
对于上述结构，第三电极1113和第一电容器电极1131可以更安全地相互连接，场致发光显示装置可以使用比在图18所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。另外，可以缩小存储电容器1130的电极之间的距离以便提高存储电容器1130的静电容量。
图21是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图22是沿图21的X XII-X XII线的横剖面图。类似与在图18和20所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，场致发光显示元件的像素电极1241连接到第二电极1212。
换句话说，类似于在根据上述实施例的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一电极1211、第二电极1212和第一栅极1221包括在驱动晶体管中，而包围第一电极1211第二电极1212和第一栅极1221的第三电极1213、第四电极1214、和第二栅极1222包括在开关晶体管中。第一电极1211是驱动晶体管的源极，第二电极1212是驱动晶体管的漏极。换句话说，第一电极1211连接到存储电容器1230的第二电容器电极1232，而第二电极1212连接到场致发光显示装置的像素电极1241。
然而，不像在图18和20所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第三电极1213是开关晶体管的源极并且连接到第二导电线1260，而第四电极1214是开关晶体管的漏极并且连接到第一电容器电极1231。
在该实施例中，接触孔1207c形成在第三电极1213上并且连接到第二导电线1260。在第一电容器电极1231的方向上突出的突出部分1214a形成在第四电极1214中，该突出部分1214a借助于形成在第一电容器电极1231上的接触孔1203a连接到第一电容器电极1231，以便第四电极1214和第一电容器电极1231相互连接。同时，参照图22，第二导电线1260、像素电极1241和第二电容器电极1232形成在保护层1207上并且由相同的材料同时形成。
对于上述的结构，可以制造具有这样一种结构的场致发光显示装置：其中像素电极1241连接到第二电极1213，即其中驱动晶体管的漏极包围它的源极并且第三电极1213是开关晶体管的源极的结构。
图23是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。类似于在图21所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，开关晶体管的源极，即第三电极1313，和开关晶体管的漏极，即第四电极1314包围驱动晶体管的源极，即第一电极1311，和驱动晶体管的漏极，即第二电极1312。驱动晶体管的漏极，即第二电极1312包围驱动晶体管的源极，即第一电极1311，而开关晶体管的漏极，即第四电极1314包围开关晶体管的漏极，即第三电极1313。
在上述结构中，根据该实施例的场致发光显示装置不同于图21所示的场致发光显示装置，其中驱动晶体管的源极，即第一电极1311连接到第二电容器电极1332的结构不同于图21所示的场致发光显示装置的结构。
在图21所示的场致发光显示装置中，第二电容器电极1232形成在保护层1207上并且借助于形成在保护层1207和半导体层1205中的接触孔1207b连接到第一电极1211。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第二电极1312在同一平面上部分包围第一电极1311，第三电极1313在同一平面上部分包围第二电极1312，第四电极1314在同一平面上部分包围第三电极1313，通过第二电极1312的开口、第三电极1313的开口和第四电极1314的开口从第一电极1311突出的突出部分1311a形成在第一电极1311中，该突出部分1311a连接到第二电容器电极1332，以便第一电极1311和第二电容器电极1332相互连接。在该实施例中，第一电极1311、形成在第一电极1311中的突出部分1311a、和第二电容器电极1332形成在同一平面中，即形成在栅极绝缘层1303上，并且能由相同的材料同时形成。
对于上述结构，场致发光显示装置可以使用比在图21所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。另外，可以缩小存储电容器1330的电极之间的距离以便提高存储电容器1330的静电容量。
图24是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图25是沿图24的X X V-X X V线的横剖面图。在根据上述实施例的场致发光显示装置中，显示元件，即场致发光显示元件的像素电极连接到第一电极和第二电极之一。然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，场致发光显示元件的像素电极连接到第三电极1413。
换句话说，不像在根据上述实施例的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一电极1411、第二电极1412和第一栅极1421包括在开关晶体管中，而包围第一电极1411第二电极1412和第一栅极1421的第三电极1413包括在驱动晶体管中。在根据该实施例的场致发光显示装置中，第二电极1412是开关晶体管的源极，第一电极1411是开关晶体管的漏极，第四电极1414是驱动晶体管的源极，而第三电极1413是驱动晶体管的漏极。
在该实施例中，接触孔1407d形成在第二电极1412上并且连接到第二导电线1460。第一电容器电极1431连接到第二栅极1422，即驱动晶体管的栅极，第二电容器电极1432连接到第四电极1414，即驱动晶体管的源极。在该实施例中，第二栅极1422和第一电容器电极1431以及第四电极1414和第二电容器电极1432可以分别形成为单一体。
第一电极1411，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1422，即驱动晶体管的栅极，而第一电容器电极1431与第二栅极1422形成为单一体。连接过程是通过具有形成在保护层1407上的桥形状的连接线1461执行的，该保护层1407覆盖形成在第一电极1411上的接触孔1407b、形成在第二栅极1422上的接触孔1407c、第一到第四电极1411，1412，1413和1414、半导体层1405和存储电容器1430。
在该实施例中，参照图24和25，第二导电线1460、像素电极1441和具有桥形状的连接线1461形成在保护层1407上并且可以由相同的材料同时形成。
对于上述结构，可以制造具有这样结构的场致发光显示装置：其中像素电极1441连接到第三电极1413，即结构为驱动晶体管的源极和漏极包围开关晶体管的源极和漏极，并且开关晶体管的源极包围开关晶体管的漏极。
图26是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图27是沿图26的X  X VII-X X VII线的横剖面图。图26所示的场致发光显示装置不同于图24所示的场致发光显示装置，其中第一电极1511和第二栅极1522的连接结构不同于图24所示的场致发光显示装置。
类似于在根据该实施例的场致发光显示装置中，即使在图24所示的场致发光显示装置中，第一电极1411，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1422，即驱动晶体管的栅极，和与第二栅极1422形成为单一体的第一电容器电极1431。连接过程是通过具有形成在保护层1407上的桥形状的连接线1461执行的，该保护层1407覆盖形成在第一电极1411上的接触孔1407b、形成在第二栅极1422上的接触孔1407c、第一到第四电极1411，1412，1413和1414、半导体层1405和存储电容器1430。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，将具有环形状并且形成在是开关晶体管的漏极的第一电极1511之下的第一栅极1521的一部分暴露，并且将借助于第一栅极1521的开口延伸到第一电极1511的下部的突出部分1522a形成在第二栅极1522中。接触孔1503a形成在栅极绝缘层1503中，并且第一电极1511和突出部分1522a相互连接，以便第一电极1511和第二栅极1522相互连接，该栅极绝缘层1503形成在第一电极1511的下面。
对于上述结构，场致发光显示装置可以使用比在上述实施例所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。
图28是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图，图29是沿图28的X X IX-X X IX线的横剖面图。图28所示的场致发光显示装置不同于图24和26所示的场致发光显示装置，其中第一电极1611和第二栅极1622的连接结构不同于图24和26所示的场致发光显示装置。
类似于在根据该实施例的场致发光显示装置中，在图24和26所示的场致发光显示装置中，第一电极1411和1511，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1422和1522，即驱动晶体管的栅极，而第一电容器电极1431和1531与第二栅极1422和1522形成为单一体。
在图24所示的场致发光显示装置中，连接过程是通过具有形成在保护层1407上的桥形状的连接线1461执行的，该保护层1407覆盖形成在第一电极1411上的接触孔1407b、形成在第二栅极1422上的接触孔1407c、第一到第四电极1411，1412，1413和1414、半导体层1405和存储电容器1430。
在图26所示的场致发光显示装置中，将具有环形状并且形成在是开关晶体管的漏极的第一电极1511之下的第一栅极1521的一部分暴露，并且将借助于第一栅极1521的开口延伸到第一电极1511的下部的突出部分1522a形成在第二栅极1522中。接触孔1503a形成在栅极绝缘层1503中并且第一电极1511和突出部分1522a相互连接，以便第一电极1511和第二栅极1522相互连接，该栅极绝缘层1503形成在第一电极1511的下面。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第二电极1612在同一平面上部分包围第一电极1611，第三电极1613在同一平面上部分包围第二电极1612，通过第二电极1612的开口和第三电极1613的开口从第一电极1611突出的突出部分1611a形成在第一电极1611中，并且该突出部分1611a连接到第二栅极1622，以便第一电极1611和第二栅极1622相互连接。在该实施例中，突出部分1611a和第二栅极1622借助于形成在第二栅极1622上的接触孔1603a相互连接。对于上述结构，第一电极1611和第二栅极1622可以更安全地相互连接。
图30是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。类似于在图24到28所示的场致发光显示装置中，在图30所示的场致发光显示装置中，第一电极1711、第二电极1712和第一栅极1721包括在开关晶体管中，而包围第一电极1711、第二电极1712和第一栅极1721的第三电极1713、第四电极1714和第二栅极1722包括在驱动晶体管中。第四电极1714是驱动晶体管的源极，而第三电极1713是驱动晶体管的漏极。然而，不像在图24到28所示的场致发光显示装置中，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第一电极1711是开关晶体管的源极，而第二电极1712是开关晶体管的漏极。
在该实施例中，接触孔1707d形成在第一电极1711上并且连接到第二导电线1760。第一电容器电极1731连接到第二栅极1722，即驱动晶体管的栅极，第二电容器电极1732连接到第四电极1714，即驱动晶体管的源极。在该实施例中，第一栅极1722和第一电容器电极1731以及第四电极1714和第二电容器电极1732可以分别形成为单一体。
第二电极1712，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1722，即驱动晶体管的栅极，和与第二栅极1722形成为单一体的第一电容器电极1731。这个连接过程是通过具有形成在保护层1707上的桥形状的连接线1761执行的，该保护层1707覆盖形成在第二电极1712上的接触孔1707b、形成在第二栅极1722上的接触孔1707c、第一到第四电极1711，1712，1713和1714、半导体层1705和存储电容器1730。
在该实施例中，参照图30，第二导电线1760、像素电极1741和具有桥形状的连接线1761形成在保护层1707上并且能由相同的材料同时形成。
对于上述结构，可以制造具有这样结构的场致发光显示装置：其中像素电极1741连接到第三电极1713，即结构为驱动晶体管的源极和漏极包围开关晶体管的源极和漏极，并且开关晶体管的源极包围开关晶体管的漏极。
图31是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。图31所示的场致发光显示装置不同于图30所示的场致发光显示装置，其中第二电极1812和第二栅极1822的连接结构不同于图30所示的场致发光显示装置。
类似于在根据该实施例的场致发光显示装置中，即使在图30所示的场致发光显示装置中，第二电极1712，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1722，即驱动晶体管的栅极，和与第二栅极1722形成为单一体的第一电容器电极1731。这个连接过程是通过具有形成在保护层1707上的桥形状的连接线1761执行的，该保护层1707覆盖形成在第二电极1712上的接触孔1707b、形成在第二栅极1722上的接触孔1707c、第一到第四电极1711，1712，1713和1714、半导体层1705和存储电容器1730。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，突出部分1822a延伸到是开关晶体管的漏极的第二电极1812的下部。接触孔1803a形成在栅极绝缘层1803中并且第二电极1812和突出部分1822a相互连接，以便第二电极1812和第二栅极1822相互连接，该栅极绝缘层1803形成在第二电极1812的下面。对于上述结构，场致发光显示装置可以使用比在上述实施例所示的场致发光显示装置中还少的接触孔来制造，以便可以减少制造场致发光显示装置的缺陷率。
图32是根据本发明另一实施例的场致发光显示装置的子像素单元的示意性平面图。图32所示的场致发光显示装置不同于图30和31所示的场致发光显示装置，其中第二电极1912和第二栅极1922的连接结构不同于图30和31所示的场致发光显示装置。
类似于在根据该实施例的场致发光显示装置中，在图30和31所示的显示装置中，第二电极1712和1812，即开关晶体管的漏极连接到第二栅极1722和1822，即驱动晶体管的栅极，和与第二栅极1722和1822形成为单一体的第一电容器电极1731和1831。
在图30所示的场致发光显示装置中，这个连接过程是通过具有形成在保护层1707上的桥形状的连接线1761执行的，该保护层1707覆盖形成在第二电极1712上的接触孔1707b、形成在第二栅极1722上的接触孔1707c、第一到第四电极1711，1712，1713和1714、半导体层1705和存储电容器1730。
在图31所示的场致发光显示装置中，延伸到是开关晶体管的漏极的第二电极1812的下部的突出部分1822a形成在第二栅极1822中。在第二电极1812的下面形成的栅极绝缘层1803中形成接触孔1803a，并且第二电极1812和突出部分1822a相互连接，以便第二电极1812和第二栅极1822相互连接。
然而，在根据该实施例的场致发光显示装置中，第三电极1913在同一平面上部分包围第二电极1912，通过第三电极1913的开口从第二电极1912突出的突出部分1912a形成在第二电极1912中，并且突出部分1912a连接到第二栅极1922，以便第二电极1912和第二栅极1922相互连接。在该实施例中，突出部分1912a和第二栅极1922借助于形成在第二栅极1922上的接触孔1903a相互连接。对于上述结构，第二电极1912和第二栅极1922可以更安全地相互连接。
如上所述，对于根据本发明的薄膜晶体管(TFT)和包含该薄膜晶体管的平板显示装置来说，可以得到下面的效果。首先，每个TFT具有这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上包围其另一电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极被另一个TFT的源极和漏极包围，从而可以防止其中没有对半导体层构图的TFT之间发生串扰。
第二，通过使用这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上部分包围其另一电极，借助于包围另一电极的电极的开口，该另一电极可以连接到其它元件，从而可以简单而且安全地构造出这种连接结构。
第三，每个TFT具有这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上包围其另一电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极被另一个TFT的源极和漏极包围，从而可以大大地减少TFT的面积。
第四，每个TFT具有这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上包围其另一电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极被另一个TFT的源极和漏极包围，从而可以制造这样的平板显示装置：可以防止在没有对半导体层构图的TFT之间发生串扰，并且图像不变形而且不降低图像的清晰度。
第五，每个TFT具有这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上包围其另一电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极被另一个TFT的源极和漏极包围，从而可以大大地减少TFT的面积，并且在其中光从基片的一方向发射的背面发射平板显示装置的实施例中，可以制造具有大孔径比的平板显示装置。
第六，每个TFT具有这样的结构：其中源极和漏极之一在同一平面上包围其另一电极，并且同时，一个TFT的源极和漏极被另一个TFT的源极和漏极包围，从而可以大大地减少TFT的面积，并且在其中光在和基片相反的方向发射的前面发射平板显示装置的实施例中，可以制造具有更高分辨率的平板显示装置。
尽管已经参照本发明的实施例对其进行了具体说明和描述，但是本领域普通技术人员可以理解，在其中可以进行各种形式上和细节上的变化，而不脱离下列权利要求所定义的本发明的本质和范围。

Claims (39)

1、一种半导体装置，包括：
第一电极；
包围第一电极并且设置在与第一电极同一层的第二电极；
包围第二电极并且设置在与第一电极同一层的第三电极；
包围第三电极并且设置在与第一电极同一层的第四电极；
与第一到第四电极绝缘并且设置在第一到第四电极的上方或下方的第一栅极，该第一栅极对应于第一电极和第二电极之间的间隔；
与第一到第四电极绝缘并且设置在第一到第四电极的上方或下方的第二栅极，该第二栅极对应于第三电极和第四电极之间的间隔；以及
与第一栅极和第二栅极绝缘并且与第一到第四电极接触的半导体层。
2、如权利要求1所述的半导体装置，其中第一栅极和第二栅极位于同一层。
3、如权利要求2所述的半导体装置，其中第二栅极部分包围第一栅极，并且可以将通过第二栅极的开口从第一栅极突出的突出部分设置在第一栅极中。
4、如权利要求1所述的半导体装置，其中半导体层是有机半导体层。
5、如权利要求1所述的半导体装置，进一步包括将第一到第四电极和半导体层与第一栅极和第二栅极绝缘的栅极绝缘层。
6、一种平板显示装置，包括：
基片；
设置在基片之上或上方的第一电极；
包围第一电极并且设置在与第一电极同一层的第二电极；
包围第二电极并且设置在与第一电极同一层的第三电极；
包围第三电极并且设置在与第一电极同一层的第四电极；
与第一到第四电极绝缘并且设置在第一到第四电极上方或下方的第一栅极，该第一栅极对应于第一电极和第二电极之间的间隔；
与第一到第四电极绝缘且设置在第一到第四电极的上方或下方的第二栅极，该第二栅极对应于第三电极和第四电极之间的间隔；
与第一栅极和第二栅极绝缘并且与第一到第四电极接触的半导体层；以及
包括像素电极的显示元件，所述像素电极电连接到第一到第四电极之一。
7、如权利要求6所述的平板显示装置，其中第一栅极和第二栅极设置在同一层。
8、如权利要求6所述的平板显示装置，其中第一栅极和第二栅极比半导体层和第一到第四电极更为靠近基片。
9、如权利要求6所述的平板显示装置，其中像素电极连接到第一电极。
10、如权利要求9所述的平板显示装置，进一步包括：
连接到第一栅极的第一电容器电极；和
连接到第二电极的第二电容器电极。
11、如权利要求10所述的平板显示装置，进一步包括：
设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层；以及
设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第一栅极和第二栅极比半导体层和第一到第四电极更为靠近基片。
12、如权利要求11所述的平板显示装置，其中第二电容器电极覆盖保护层的至少一部分。
13、如权利要求11所述的平板显示装置，其中第三电极部分包围第二电极，第四电极部分包围第三电极，通过第三电极的开口和第四电极的开口从第二电极突出的突出部分设置在第二电极中，所述突出部分连接到第二电容器电极。
14、如权利要求11所述的平板显示装置，其中第一到第四电极设置在栅极绝缘层上，半导体层被设置成覆盖第一到第四电极，第二电容器电极设置在栅极绝缘层上。
15、如权利要求11所述的平板显示装置，其中半导体层设置在栅极绝缘层上，第一到第四电极设置在半导体层上，第二电容器电极设置在半导体层上。
16、如权利要求11所述的平板显示装置，其中第一电容器电极连接到第三电极。
17、如权利要求16所述的平板显示装置，其中第四电极部分包围第三电极，通过第四电极的开口从第三电极突出的突出部分设置在第三电极中，所述突出部分连接到第一电容器电极。
18、如权利要求11所述的平板显示装置，其中第一电容器电极连接到第四电极。
19、如权利要求6所述的平板显示装置，其中像素电极连接到第二电极。
20、如权利要求19所述的平板显示装置，进一步包括：
连接到第一栅极的第一电容器电极；和
连接到第一电极的第二电容器电极。
21、如权利要求20所述的平板显示装置，进一步包括：
设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层；以及
设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第一到第四电极和半导体层比第一栅极和第二栅极更为远离基片。
22、如权利要求21所述的平板显示装置，其中第二电容器电极设置在保护层上。
23、如权利要求21所述的平板显示装置，其中第二电极部分包围第一电极，第三电极部分包围第二电极，第四电极部分包围第三电极，通过第二电极的开口、第三电极的开口以及第四电极的开口从第一电极突出的突出部分设置在第一电极中，所述突出部分连接到第二电容器电极。
24、如权利要求21所述的平板显示装置，其中第一到第四电极设置在栅极绝缘层上，半导体层被设置成覆盖第一到第四电极，第二电容器电极设置在栅极绝缘层上。
25、如权利要求21所述的平板显示装置，其中半导体层设置在栅极绝缘层上，第一到第四电极设置在半导体层上，第二电容器电极设置在半导体层上。
26、如权利要求21所述的平板显示装置，其中第一电容器电极连接到第三电极。
27、如权利要求26所述的平板显示装置，其中第四电极部分包围第三电极，通过第四电极的开口从第三电极突出的突出部分设置在第三电极中，所述突出部分连接到第一电容器电极。
28、如权利要求21所述的平板显示装置，其中第一电容器电极连接到第四电极。
29、如权利要求6所述的平板显示装置，其中像素电极连接到第三电极。
30、如权利要求29所述的平板显示装置，进一步包括：
连接到第二栅极的第一电容器电极；和
连接到第四电极的第二电容器电极。
31、如权利要求30所述的平板显示装置，其中第二栅极和第一电容器电极设置成一体，第四电极和第二电容器电极设置成一体。
32、如权利要求30所述的平板显示装置，进一步包括：
设置在基片上并且覆盖第一栅极、第二栅极和第一电容器电极的栅极绝缘层；以及
设置在基片上并且覆盖第一到第四电极和半导体层的保护层，其中第一到第四电极和半导体层设置在第一栅极和第二栅极上。
33、如权利要求30所述的平板显示装置，其中第一电极连接到第二栅极。
34、如权利要求33所述的平板显示装置，其中第二电极部分包围第一电极，第三电极部分包围第二电极，通过第二电极的开口和第三电极的开口从第一电极突出的突出部分设置在第一电极中，所述突出部分连接到第二栅极。
35、如权利要求30所述的平板显示装置，其中第二电极连接到第二栅极。
36、如权利要求35所述的平板显示装置，其中第三电极部分包围第二电极，通过第三电极的开口从第二电极突出的突出部分设置在第二电极中，所述突出部分可以连接到第二栅极。
37、如权利要求6所述的平板显示装置，其中半导体层是有机半导体层。
38、如权利要求6所述的平板显示装置，其中将在显示元件中产生的光通过基片发射出去。
39、如权利要求6所述的平板显示装置，其中所述显示元件是场致发光元件。
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