CN108269855B - 驱动薄膜晶体管以及使用其的有机发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种驱动薄膜晶体管和使用该驱动薄膜晶体管的有机发光显示装置，其中，开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管具有不同的配置，并且特别地，驱动薄膜晶体管是堆叠型的，这有利于超高分辨率和在较小像素中的充足的灰度，导致有机发光二极管驱动的提高的可靠性。

Description

驱动薄膜晶体管以及使用其的有机发光显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月30日提交的韩国专利申请第10-2016-0184398号的权益，其通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种驱动薄膜晶体管，更具体地，涉及一种有利于超高分辨率并确保装置稳定性的堆叠型驱动薄膜晶体管，以及使用该晶体管的有机发光显示装置。
背景技术
随着诸如移动通信终端和膝上型计算机的各种便携式电子设备的发展，对可应用于其的平板显示装置的需求日益增加。
作为这样的平板显示装置，已经研究了例如液晶显示装置、等离子体显示面板装置、场发射显示装置以及有机或无机发光显示装置。在这些平板显示装置中，特别地，由于有机发光显示装置的诸如大规模生产技术的发展、简便的驱动方式、低功耗、高图像质量、易于实现大屏幕以及柔性等的多个优点，有机发光显示装置的应用正在增加。
另外，这种平板显示装置包括矩阵形式的多个像素，以及设置在像素中的能够单独控制每个像素的一个或更多个薄膜晶体管(TFT)。另外，每个像素可以包括用于颜色表示的R子像素、G子像素和B子像素。
然而，由于用于增强现实或虚拟现实的显示装置需要在有限尺寸内实现高分辨率，所以各个子像素的尺寸逐渐被减小。另外，在每个子像素中设置有发光元件的有机发光显示装置中，需要在具有减小的尺寸的子像素中设置至少两个薄膜晶体管和一个电容器(2T1C)以便允许针对灰度对单个子像素选择性地进行驱动，并且在这种情况下，各个薄膜晶体管具有相同的结构。然而，尽管当每个子像素的面积小时诸如例如各个薄膜晶体管的迁移率的元件特性得到改善，但是当向驱动薄膜晶体管施加栅极电压时，驱动薄膜晶体管可能在短时间内经历电流饱和，难以实现各种各样的充足的灰度。
也就是说，分辨率越高，子像素越小，并且驱动每个子像素所需的所有电路元件都需要被包括在子像素的有限面积中。在这种情况下，当驱动薄膜晶体管具有与其他薄膜晶体管相同的堆叠结构时，薄膜晶体管的响应速度快，但是由于IDs-VGs曲线的线性区间过短，难以实现充足的灰度。另外，由于具有常规的单栅极结构的薄膜晶体管表现出恶化的扭结效应，其导致在饱和之后IDs增加，所以薄膜晶体管难以确保作为直接向有机发光二极管提供电流的驱动薄膜晶体管的可靠性。
发明内容
因此，本发明涉及一种基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题的驱动薄膜晶体管和使用该驱动薄膜晶体管的有机发光显示装置。
本发明的一个目的是提供一种有利于超高分辨率和在较小像素中的足够的灰度并确保驱动有机发光二极管时的可靠性的堆叠型驱动薄膜晶体管以及使用其的有机发光显示装置。
本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且在研究以下内容时部分对于本领域的普通技术人员而言将变得明显，或者可以从本发明的实践中习得。本发明的目的和其他优点可以通过在其说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
根据本发明的驱动薄膜晶体管和使用该驱动薄膜晶体管的有机发光显示装置包括堆叠型有源层，由此通过增加沟道长度来减小扭结效应并且能够实现充足的灰度和高分辨率而不增加规划面积。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如在本文中实施和宽泛描述的，驱动薄膜晶体管包括：第一有源层和第二有源层，第一有源层和第二有源层被设置在基板上方的不同层中以便彼此交叠，第一有源层和第二有源层分别在不同位置具有突出部分；位于第一有源层与第二有源层之间的栅电极；连接至第一有源层的突出部分的源电极；以及连接至第二有源层的突出部分的漏电极。
另外，驱动薄膜晶体管还可以包括连接电极，连接电极设置在第一有源层和第二有源层彼此交叠的区域中并且连接电极被配置成穿过第一有源层和第二有源层以便成为横向地连接至第一有源层和第二有源层。
另外，连接电极可以横向地连接至第一有源层和第二有源层中的每个的掺杂区。
另外，驱动薄膜晶体管还可以包括：在第一有源层与栅电极之间的第一栅极绝缘层；以及在栅电极与第二有源层之间的第二栅极绝缘层。
栅电极可以不与第一有源层的突出部分和第二有源层的突出部分交叠。
栅电极可以在不同的区域处与第一有源层和第二有源层交叠。
栅电极与第一有源层交叠的面积大小可以不同于栅电极与第二有源层交叠的面积的大小。
另外，第一有源层的突出部分和第二有源层的突出部分可以是掺杂区。
另外，第一有源层和第二有源层可以分别包括第一沟道和第二沟道，并且从源电极向漏电极移动的电子通过第一沟道、连接电极和第二沟道。
根据本发明的另一方面，一种有机发光显示装置包括：具有多个子像素的基板；驱动薄膜晶体管，驱动薄膜晶体管被设置在每个子像素中并且驱动薄膜晶体管包括设置在基板上方的不同层中以便彼此交叠的第一有源层和第二有源层，第一有源层和第二有源层分别在不同位置具有突出部分、位于第一有源层和第二有源层之间的第一栅电极、连接至第一有源层的突出部分的第一源电极、以及连接至第二有源层的突出部分的第一漏电极；开关薄膜晶体管，开关薄膜晶体管被连接至每个子像素中的驱动薄膜晶体管并且开关薄膜晶体管包括与第一栅电极在同一层中的第二栅电极、位于与第一源电极和第一漏电极相同的层中的第二源电极和第二漏电极、以及位于与第一有源层和第二有源层中的任一个相同的层中的第三有源层；以及连接至第一源电极或第一漏电极的有机发光二极管。
应当理解，本发明的上述一般描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图并入本申请中并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出本发明的驱动薄膜晶体管的截面图；
图2是示出根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管的平面图；
图3A是示出图2的第一有源层的平面图；
图3B是示出图2的第二有源层的平面图；
图4是沿图2的线I-I'截取的截面图；
图5是沿图2的线II-II'截取的截面图；
图6是示出根据本发明的第二实施方式的驱动薄膜晶体管的平面图；
图7A是示出图6的第一有源层的平面图；
图7B是示出图6的第二有源层的平面图；
图8是沿着图6的线III-III'截取的截面图；
图9是沿着图6的线IV-IV'截取的截面图；
图10是示出当薄膜晶体管分别包括单个栅极、对称双栅极和非对称双栅极时的IDs-VDs特性的曲线图；
图11A和图11B是示出当薄膜晶体管分别包括具有相同沟道长度的单个栅极和非对称双栅极时的IDs-VGs特性的曲线图；
图12A和图12B是示出当薄膜晶体管分别包括具有相同沟道长度的单个栅极和非对称双栅极时的ID-VD特性的曲线图；
图13是示出在本发明的有机发光显示装置中使用的开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管的截面图；以及
图14是在本发明的有机发光显示装置中的一个子像素的等效电路图。
具体实施方式
参考以下结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及获得它们的方式将变得明显。然而，本发明不限于以下公开的实施方式，并且可以以许多不同的形式来实施。而是，提供这些示例性实施方式，以使得本公开内容将是完整和完全的，并且将范围充分地传达给本领域技术人员。本发明的范围应由权利要求限定。
在用于解释本发明的示例性实施方式的附图中，例如，所示出的形状、尺寸、比率、角度和数量通过示例给出，并且因此不限于本发明的公开内容。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的组成元件。另外，在本发明的以下描述中，当可能使本发明的主题不清楚时，将省略对包含在本文中的已知功能和配置的详细描述。除非与术语“仅”一起使用，否则本说明书中使用的术语“包括”、“包含”和/或“具有”不排除存在或添加有其他元件。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。
在包括在本发明的各个实施方式中的组成元件的解释中，即使没有其明确的描述，组成元件也被解释为包括误差范围。
在描述本发明的各种实施方式时，当描述位置关系时，例如，当使用“在...上”，“在...上方”，“在...下方”，“在...旁边”等描述两个部分之间的位置关系时，除非使用术语“直接地”或“紧密地”，否则一个或多个其他部分可以位于两个部分之间。
在描述本发明的各种实施方式时，当描述时间关系时，例如当两个动作之间的时间关系使用“之后”、“随后”、“下一个”、“之前”等，除非使用“直接”或“恰好”，否则这些动作可能不会相继发生。
在对本发明的各种实施方式的描述中，尽管可以使用例如“第一”和“第二”这样的术语来描述各种元件，但是这些术语仅用于区分彼此相同或相似的元件。因此，在本说明书中，除非另外提及，否则在本发明的技术范围内，用“第一”修饰的元件可以与用“第二”修饰的元件相同。
本发明的各种实施方式的各个特征可以部分地或全部地彼此耦合和组合，并且各种技术关联和其驱动是可以的。这些各种实施方式可以彼此独立地执行，或者可以彼此相关联地执行。
图1是示出本发明的驱动薄膜晶体管的截面图。
如图1所示，本发明的驱动薄膜晶体管包括：第一有源层110和第二有源层150，所述第一有源层110和第二有源层150设置在基板100上方的不同层上以便彼此交叠并且分别在不同位置具有突出部分(尽管在截面图中未示出，但是突出部分分别位于穿过图1的纸面由S和D指定的区域中)；以及位于第一有源层110和第二有源层150之间的栅电极130。
也就是说，第一有源层110和第二有源层150可以一个在另一个上方堆叠，以便将驱动薄膜晶体管的所需沟道区减半。
另外，设置在不同层中的第一有源层110和第二有源层150经由连接电极170彼此连接，连接电极170穿过并且互连这两个层。
因此，考虑到第一有源层110和第二有源层150中的电子的流动，电子依次通过第一有源层110的源极(S)区110a、第一沟道110b和连接区110c，连接电极170以及第二有源层150的连接区150c、第二沟道150b和漏极(D)区150a。
这意味着电子不在单个层中移动，而是通过连接电极170在两个层中移动，这会导致增加的沟道长度(包括沟道110b和150b两者)。此外，驱动薄膜晶体管有利地实现了各种灰度，这是由于I-V曲线的其中与VGs相比IDs呈线性增加的扩展的线性区间。
这里，第一有源层110包括两个掺杂区，其中一个用作源极区110a，另一个用作连接区110c。
第二有源层150包括两个掺杂区，其中一个用作位于与第一有源层110的连接区110c交叠的位置的连接区150c，另一个用作漏极区150a。这里，第二有源层150的漏极区150a和第一有源层110的源极区110a可以分别具有彼此不交叠的部分，并且可以在其非交叠部分处分别连接至源电极和漏电极。
这里，驱动薄膜晶体管包括连接至第一有源层110的源极区110a(更具体地为第一有源层110的突出部分)的源电极(图1中未示出，参见图2至图9)，以及连接至第二有源层150的漏极区150a(更具体地为第二有源层150的突出部分)的漏电极(图1中未示出，参见图2至图9)。驱动薄膜晶体管经由源电极和漏电极连接至穿过相应的子像素的信号线。
考虑图1中所示的绝缘层，依次从底部起，在基板100和第一有源层110之间设置缓冲层105，在第一有源层110和栅电极130之间设置第一栅极绝缘层120，在栅电极130和第二有源层150之间设置第二栅极绝缘层140，并且设置层间绝缘层160以覆盖第二有源层150。
在图1中，连接电极170具有在层间绝缘层160上的平坦部分。可替选地，连接电极170的平坦部分可以直接连接至第二有源层150的连接区150c的表面。同时，连接电极170被设置为穿过第二有源层150和第一有源层110中的每个有源层，以使用单个掩模将连接电极170、源电极(未示出)和漏电极(未示出)连接至第一有源层110和第二有源层150两者。各个有源层的掺杂区横向地连接至连接电极170穿过的穿孔区中的各个电极。
在下文中，将参照实施方式描述本发明的驱动薄膜晶体管的具体示例。
*第一实施方式*
图2是示出根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管的平面图，图3A是示出图2的第一有源层的平面图，以及图3B是示出图2的第二有源层的平面图。另外，图4是沿图2的线I-I'截取的截面图以及图5是沿图2的线II-II'截取的截面图。
在根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管的平面结构中，如图2至图5所示，第一有源层220的沟道220b和第二有源层250的沟道250b具有相同的面积。第一有源层220和第二有源层250具有被配置成连接至不同电极(即，源电极270和漏电极290)的突出部分，并且突出部分被掺杂。
现在，将从基板200开始依次描述驱动薄膜晶体管的分层结构。在基板200上设置有缓冲层210，在缓冲层210上设置有第一有源层220，设置第一栅极绝缘层230以覆盖第一有源层220，在第一栅极绝缘层230上设置栅电极240以与第一有源层220的一部分交叠，第二栅极绝缘层245被设置为覆盖栅电极240，在第二栅极绝缘层245上设置有第二有源层250以便在与栅电极240与第一有源层220交叠的区域相同的区域中与栅电极240交叠，以及层间绝缘层260被设置为覆盖第二有源层250。驱动薄膜晶体管还包括经由第一接触孔CN1连接至第一有源层220的源电极270，经由第二接触孔CN2连接至第一有源层220和第二有源层250的连接电极280，以及经由第三接触孔CN3连接至第二有源层250的漏电极290。
另外，具体地，如图3A所示，第一有源层220包括在其中心的第一沟道220b和在其相对侧的掺杂区220a和220c。一侧的掺杂区220a连接至源电极270，而另一侧的掺杂区220c连接至连接电极280。
另外，如图3B所示，第二有源层250包括在其中心的第二沟道250b和在其相对侧的掺杂区250a和250c。一侧的掺杂区250a连接至漏电极290，而另一侧的掺杂区250c连接至连接电极280。
根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管包括在第一有源层220和第二有源层250之间的栅电极240。
通过去除层间绝缘层260、第二有源层250、第二栅极绝缘层245和第一栅极绝缘层230来限定接触孔CN1、CN2和CN3。源电极270、漏电极290、连接电极280分别具有在层间绝缘层260的表面上的平坦部分，并且通过第一接触孔CN1、第二接触孔CN2和第三接触孔CN3穿过绝缘层和位于其下的有源层，从而横向连接至交叠区域中的有源层。
这里，如图4所示，第一接触孔CN1是源电极270和第一有源层220的掺杂区220a彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层260、第二栅极绝缘层245、第一栅极绝缘层230和第一有源层220来限定。
另外，第二接触孔CN2是连接电极280与第一有源层220的掺杂区220c和第二有源层250的掺杂区250c彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层260、第二有源层250、第二栅极绝缘层245、第一栅极绝缘层230和第一有源层220来限定。
另外，如图5所示，第三接触孔CN3是漏电极290与第二有源层250的掺杂区250a彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层260、第二有源层250、第二栅极绝缘层245以及第一栅极绝缘层230的一部分来限定。
在本发明中，电极穿过有源层并且横向连接至其上的原因是为了减少掩模的数量。也就是说，为了将位于不同层的第一有源层220和第二有源层250通过在图案化之前以单接触孔形成工艺一起限定的接触孔CN1、CN2和CN3连接至经由单一图案化形成的金属，接触孔CN1、CN2和CN3是经由到作为下有源层的第一有源层220的过蚀刻形成的。另外，在这种情况下，由于执行蚀刻以确保电极连接至第一有源层220，并且用于形成接触孔的蚀刻剂包括与有源层反应的成分，所以可以在第一有源层220和第二有源层250彼此交叠的区域中去除第一有源层220和第二有源层250与在第一有源层220和第二有源层250之间的绝缘层的交叠部分。
在此过程中，连接电极280在第一有源层220和第二有源层250的交叠部分中，即在第二接触孔CN2中，穿过第一有源层220和第二有源层250两者，并且横向连接至第一有源层220和第二有源层250。另外，源电极270和漏电极290中的每一个穿过第一有源层220或第二有源层250，并且横向地连接至第一有源层220或第二有源层层250。
尽管图5示出了形成到第一栅极绝缘层230的厚度的一部分的第三接触孔CN3，但是在一些情况下，可以在第三接触孔CN3的区域中去除第二栅极绝缘层230的整个厚度。
这里，第一有源层220和第二有源层250的突出部分(即，区域220a和250a)需要分别位于平面中的不同区域中，以便连接至源电极270和漏电极290。此外，这些突出部分(即，区域220a和250a)不需要与栅电极240交叠。栅电极240位于第一有源层220和第二有源层250之间并且源电极270和漏电极290位于栅电极240上方的同一层中。因此，突出部分(即，区域220a和250a)用于防止穿过并连接至第一有源层220和第二有源层250的电极材料与栅电极240之间的短路。
同时，本发明的第一有源层220和第二有源层250由多晶硅形成，多晶硅通过沉积无定形硅并通过激光照射使其结晶而获得。使用相同的掺杂剂形成的掺杂区220a、220c、250a和250c以低电阻连接至相应的电极。另外，第一有源层220和第二有源层250的未掺杂的本征区用作第一沟道220b和第二沟道250b。
根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管包括双沟道，使得整个沟道长度变成单个堆叠的两倍。这样，可以防止当漏电流IDs被提供之后直到饱和的、电压值连续增加时发生的漏电流IDs的增加，这可以防止扭结效应并且可以使要提供给有机发光二极管的电流稳定。
另外，在根据本发明第一实施方式的驱动薄膜晶体管中，栅电极的面积与其中两个栅电极在一个平面中彼此间隔开的双栅极结构的面积相比减半。该驱动薄膜晶体管适用于具有较小子像素面积的超高分辨率结构。
同时，当上述驱动薄膜晶体管应用于有机发光显示装置时，有源层的掺杂区和与掺杂区交叠的金属可以用作存储电极，使得掺杂区具有双层结构。这确保了容易获取存储容量。
另外，缓冲层210用于防止包含在基板200中的任何外来物质或气体由于在第一有源层220和第二有源层250的结晶期间施加的热而对第一有源层220和第二有源层250产生影响。缓冲层210可以采用与上面的绝缘层不同的材料或不同的刻蚀速率，以便在形成上述的接触孔时保持分层结构不变。
*第二实施方式*
图6是示出根据本发明的第二实施方式的驱动薄膜晶体管的平面图，图7A是示出了图6的第一有源层的平面图，以及图7B是示出图6的第二有源层的平面图。另外，图8是沿图6的线III-III'截取的截面图，以及图9是沿图6的线IV-IV'截取的截面图。
在图6至图9中示出的根据本发明的第二实施方式的驱动薄膜晶体管具有与上述根据本发明的第一实施方式的驱动薄膜晶体管相同的分层结构，但是栅电极340与第一有源层320和第二有源层350交叠的面积不同并且因此设置在第一有源层320和第二有源层350中的沟道的长度不同。
现在，将从基板300开始依次描述驱动薄膜晶体管的分层结构。在基板300上设置有缓冲层310，在缓冲层310上设置有第一有源层320，设置第一栅极绝缘层330以覆盖第一有源层320，在第一栅极绝缘层330上设置栅电极340以与第一有源层320的一部分交叠，第二栅极绝缘层345被设置为覆盖栅电极340，在第二栅极绝缘层345上设置有第二有源层350以便在与栅电极340与第一有源层320交叠的区域不同的区域中与栅电极340交叠，以及层间绝缘层360被设置为覆盖第二有源层350。驱动薄膜晶体管还包括经由第一接触孔CN1连接至第一有源层320的源电极370，经由第二接触孔CN2连接至第一有源层320和第二有源层350的连接电极380，以及经由第三接触孔CN3连接至第二有源层350的漏电极390。
这里，栅电极340与第一有源层320交叠第一长度并且与第二有源层350交叠第二长度，第二长度比第一长度短。为了获得不同的沟道长度，第一有源层320和第二有源层350位于除连接区域320c和350c之外的不同区域中。
具体地，如图7A所示，第一有源层320包括在其中心的第一沟道320b和在其相对侧的掺杂区320a和320c。一侧的掺杂区320a连接至源电极370，而另一侧的掺杂区320c连接至连接电极380。
另外，如图7B所示，第二有源层350包括在其中心的第二沟道350b和在其相对侧的掺杂区350a和350c。一侧的掺杂区350a连接至漏电极390，而另一侧的掺杂区350c连接至连接电极380。
根据本发明第二实施方式的驱动薄膜晶体管包括在第一有源层320和第二有源层350之间的栅电极340。
通过去除层间绝缘层360、第二有源层350、第二栅极绝缘层345和第一栅极绝缘层330来限定接触孔CN1、CN2和CN3。源电极370、漏电极390、连接电极380分别具有在层间绝缘层360的表面上的平坦部分，并且通过第一接触孔CN1、第二接触孔CN2和第三接触孔CN3穿过绝缘层和位于其下的有源层，从而横向连接至交叠区域中的有源层。
这里，如图8所示，第一接触孔CN1是源电极370和第一有源层320的掺杂区320a彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层360、第二栅极绝缘层345、第一栅极绝缘层330和第一有源层320来限定。
另外，第二接触孔CN2是连接电极380与第一有源层320的掺杂区320c和第二有源层350的掺杂区350c彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层360、第二有源层350、第二栅极绝缘层345、第一栅极绝缘层330和第一有源层320来限定。
另外，如图9所示，第三接触孔CN3是漏电极390与第二有源层350的掺杂区350a彼此连接的区域，并且通过竖直去除层间绝缘层360、第二有源层350、第二栅极绝缘层345以及第一栅极绝缘层330的一部分来限定。
有源层与源电极、漏电极和连接电极之间的连接与上述第一实施方式中的连接相同，因此将省略其描述。
同时，本发明的第一有源层320和第二有源层350由多晶硅形成，多晶硅通过沉积无定形硅并通过激光照射使其结晶而获得。使用相同的掺杂剂形成的掺杂区320a、320c、350a和350c以低电阻连接至相应的电极。另外，第一有源层320和第二有源层350的未掺杂的本征区用作第一沟道320b和第二沟道350b。
在一些情况下，如上所述，当第一有源层320和第二有源层350仅在其给定部分彼此交叠并且交叠部分仅用于与电极连接时，可以不对每个层执行关于第一有源层320和第二有源层350的结晶化，而是可以执行一次。
另外，与根据第一实施方式的驱动薄膜晶体管相比，根据本发明的第二实施方式的驱动薄膜晶体管可能需要增加有源层占据的面积，因为有源层的沟道位于不相互交叠的位置。然而，即使在这种情况下，由于第一有源层320和第二有源层350位于不同的层中，所以第一有源层320和第二有源层350可以被定位成彼此交叠并且可以在其间没有间隔，这确保易于集成在小面积内并且有利于实现高分辨率。
在下文中，将描述具有本发明的结构的驱动薄膜晶体管的特性。
图10是示出当薄膜晶体管分别包括单个栅极、对称双栅极和非对称双栅极时的IDs-VDs特性的曲线图。
图10示出了各个结构的扭结效应。扭结效应是指在电流IDs饱和之后施加逐渐增加的电压VDs，电流IDs不保持饱和而是增加的现象。
可以从图10的结构来验证：在具有单栅极结构的薄膜晶体管中扭结效应强，而在具有对称双栅极结构或非对称双栅极结构的薄膜晶体管中，扭结效应明显降低或根本不出现。因此，可以预期在设置本发明的双沟道结构以实现与双栅极结构相同的效果的情况下可以防止扭结效应。
上述根据本发明的第一实施方式的驱动薄膜晶体管展现出与具有对称双栅极结构的驱动薄膜晶体管的效果相同的效果，并且上述根据本发明的第二实施方式的驱动薄膜晶体管展现出与具有非对称双栅极结构的驱动薄膜晶体管的效果相同的效果。尽管本发明采用单层中形成的栅电极，但其中两个有源层堆叠在栅电极上方和下方的堆叠结构具有与双栅极结构相同的双沟道效应。
与常规的双栅极结构相比，本发明的堆叠型驱动薄膜晶体管可以有利地应用于小面积，并且可以应用于高分辨率显示装置。
使用根据上述第二实施方式的非对称双沟道结构进行以下实验。在图11A和图12A中，薄膜晶体管的宽度和长度分别为4μm和12μm，并且在图11B和图12B中，薄膜晶体管的宽度和长度分别是4μm和9μm+3μm。因此，在图11A至图12B中，总沟道长度等于12μm。
图11A和图11B是示出当薄膜晶体管分别包括具有相同沟道长度的单个栅极和非对称双栅极时的IDs-VGs特性的曲线图。
在图11A中，薄膜晶体管的宽度和长度分别为4μm和12μm。在图11B中，薄膜晶体管的宽度和长度分别为4μm和9μm+3μm，并且薄膜晶体管具有根据上述第二实施方式的非对称双沟道结构。因此，在图11A和图11B中，总沟道长度相等地是12μm。
可以通过相互比较图11A和图11B的曲线来验证：当应用图11B的结构，即对称双沟道结构时，电流关断特性得到改善。也就是说，可以验证：本发明的驱动薄膜晶体管与具有一般的单栅极结构的驱动薄膜晶体管相比，有利地用在高分辨率装置中并且还实现了改善的电流关断特性。
图12A和图12B是示出当薄膜晶体管分别包括具有相同沟道长度的单个栅极和非对称双栅极时的ID-VD特性的曲线图。
可以通过相互比较图12A和图12B的曲线来验证：当应用图12B的结构，即非对称双沟道结构时，基于ID和VD的关系的电流特性进一步稳定。也就是说，可以验证：与一般的单栅极结构相比，直接连接至需要被施加有稳定的驱动电流ID来驱动的有机发光二极管的第一电极(阳极)的本发明的驱动薄膜晶体管有利地用在高分辨率装置中，并且还实现了稳定的驱动电流特性。
*有机发光显示装置*
图13是示出在本发明的有机发光显示装置中使用的开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管的截面图，以及图14是在本发明的有机发光显示装置中的一个子像素的等效电路图。
如图13和图14所示，本发明的有机发光显示装置包括具有多个子像素SP(图13中仅示出一个子像素)以及设置在每个子像素中的驱动薄膜晶体管D-TR、开关薄膜晶体管SW-TR和有机发光二极管OLED的基板100。驱动薄膜晶体管D-TR包括：第一有源层110和第二有源层150，第一有源层110和第二有源层150位于基板100上的不同层中以便彼此交叠并且分别在不同位置具有突出部分；位于第一有源层110和第二有源层150之间的第一栅电极130；连接至第一有源层110的突出部分(更具体地，从源极区延伸)的第一源电极(未示出，参见图2中的附图标记270)；以及连接至第二有源层150的突出部分(更具体地，从漏极区延伸)的第一漏电极(未示出，参见图2中的附图标记290)。开关薄膜晶体管SW-TR连接至同一子像素中的驱动薄膜晶体管D-TR，并且包括与第一栅电极130位于同一层中的第二栅电极135，位于与第一源电极和第一漏电极相同的层中的第二源电极173和第二漏极175，以及位于与第一有源层110和第二有源层150中的任何一个相同的层中的第三有源层115。有机发光二极管在第一节点A处连接至第一源电极或第一漏电极。
这里，驱动薄膜晶体管D-TR具有上面参照图1至图12B所描述的结构。上述第一实施方式或第二实施方式的任何一个结构均可应用于此。
另外，尽管图13示出了其中开关薄膜晶体管SW-TR的第三有源层115被设置在第二栅电极135下方的示例，但是本公开内容不限于此，并且第三有源层115可以被设置在第二栅电极135上方。
有机发光二极管可以基本上包括第一电极(阳极)、有机发射层和第二电极(阴极)，并且还可以包括在有机发射层和第一电极之间以及在有机发射层和第二电极之间的公共层，这些公共层通过沉积有机材料形成。当第一电极在第一节点A处连接至驱动薄膜晶体管D-TR时，有机发光二极管在接收驱动电流时工作。第二电极可以形成为贯穿子像素，并且可以如所示的那样被接地，或者可以接收恒定电压，以保持相同的电位。
具体地，参照图14考虑每个子像素的电路配置，子像素SP由彼此交叉的扫描线SL和数据线DL限定。另外，在显示区中，还在与数据线DL相同的方向上设置有驱动电压线VDDL，并且驱动电压被施加至驱动电压线VDDL以驱动设置在每个子像素SP中的电路。驱动电压线VDDL连接至驱动薄膜晶体管。
在该电路配置中，开关薄膜晶体管SW-TR设置在扫描线SL和数据线DL的交叉处，驱动薄膜晶体管D-TR设置在开关薄膜晶体管SW-TR和驱动电压线VDDL之间，有机发光二极管OLED连接至驱动薄膜晶体管D-TR，并且存储电容器Cst被设置在驱动薄膜晶体管D-TR的第一栅电极和第一漏电极(或第一源电极)之间。
这里，开关薄膜晶体管SW-TR形成在扫描线SL和数据线DL的交叉处，并用于选择相应的子像素。另外，驱动薄膜晶体管D-TR用于驱动由开关薄膜晶体管SW-TR选择的子像素的有机发光二极管OLED。
即使在高分辨率结构中，开关薄膜晶体管SW-TR也可以保持用于快速开关的短沟道，并且因此可以具有单沟道，而不是具有双沟道。
图14示出了设置在子像素中的最基本的2TIC结构，并且在一些情况下，晶体管和电容器可以被添加到其中。在本发明的有机发光显示装置中，仅驱动薄膜晶体管D-TR具有图13右侧所示的双沟道结构，并且包括开关薄膜晶体管SW-TR的其他晶体管可以具有单沟道结构。另外，存储电容器可以使用有源层的掺杂区与电极彼此交叠的区域，并且可以不添加用于存储电容器的区域，这对于高分辨率有机发光显示器装置是有利的。
从以上描述中明显的是，驱动薄膜晶体管和使用该驱动薄膜晶体管的有机发光显示装置具有以下效果。
首先，在本发明的有机发光显示装置中，驱动薄膜晶体管具有与开关薄膜晶体管不同的堆叠结构。特别地，驱动薄膜晶体管包括堆叠型有源层，并且通过改变其竖直结构在不增加其平面面积的情况下实现增加的沟道长度，由此有利地应用于高分辨率小子像素。
第二，通过提供具有双有源层的驱动薄膜晶体管，可以降低扭结效应并且可以确保从驱动薄膜晶体管提供到有机发光二极管的漏电流的均匀性。
第三，驱动薄膜晶体管的长沟道可以增加I-V曲线的线性区间，从而可以提供足够的灰度变化区间。由此，驱动薄膜晶体管适用于有机发光二极管的灰度。
尽管上面已经参照附图详细描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说明显的是，上面描述的本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的精神和范围内设计各种替代、修改和改变。

Claims (9)

1.一种驱动薄膜晶体管，包括：
第一有源层和第二有源层，所述第一有源层和所述第二有源层被设置在基板上方的不同层中以便彼此交叠，所述第一有源层和所述第二有源层分别在不同位置具有突出部分；
位于所述第一有源层与所述第二有源层之间的栅电极；
连接至所述第一有源层的突出部分的源电极；
连接至所述第二有源层的突出部分的漏电极；以及
连接电极，所述连接电极设置在所述第一有源层和所述第二有源层彼此交叠的区域中并且所述连接电极被配置成穿过所述第一有源层和所述第二有源层以便横向地连接至所述第一有源层和所述第二有源层。
2.根据权利要求1所述的晶体管，其中，所述连接电极横向地连接至所述第一有源层和所述第二有源层中的每个的掺杂区。
3.根据权利要求1所述的晶体管，还包括：
在所述第一有源层与所述栅电极之间的第一栅极绝缘层；以及
在所述栅电极与所述第二有源层之间的第二栅极绝缘层。
4.根据权利要求1所述的晶体管，其中，所述栅电极不与所述第一有源层的突出部分和所述第二有源层的突出部分交叠。
5.根据权利要求1所述的晶体管，其中，所述栅电极在不同的区域处与所述第一有源层和所述第二有源层交叠。
6.根据权利要求5所述的晶体管，其中，所述栅电极与所述第一有源层交叠的面积的大小不同于所述栅电极与所述第二有源层交叠的面积的大小。
7.根据权利要求4所述的晶体管，其中，所述第一有源层的突出部分和所述第二有源层的突出部分是掺杂区。
8.根据权利要求1所述的晶体管，其中，所述第一有源层和所述第二有源层分别包括第一沟道和第二沟道，并且从所述源电极向所述漏电极移动的电子通过所述第一沟道、所述连接电极和所述第二沟道。
9.一种有机发光显示装置，包括：
具有多个子像素的基板；
驱动薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管被设置在每个子像素中并且所述驱动薄膜晶体管包括：设置在基板上方的不同层中以便彼此交叠的第一有源层和第二有源层，所述第一有源层和所述第二有源层分别在不同的位置具有突出部分；位于所述第一有源层与所述第二有源层之间的第一栅电极；连接至所述第一有源层的突出部分的第一源电极；连接至所述第二有源层的突出部分的第一漏电极；以及连接电极，所述连接电极设置在所述第一有源层和所述第二有源层彼此交叠的区域中并且所述连接电极被配置成穿过所述第一有源层和所述第二有源层以便横向地连接至所述第一有源层和所述第二有源层；
开关薄膜晶体管，所述开关薄膜晶体管被连接至每个子像素中的所述驱动薄膜晶体管并且所述开关薄膜晶体管包括与所述第一栅电极在同一层中的第二栅电极；位于与所述第一源电极和所述第一漏电极相同的层中的第二源电极和第二漏电极，以及位于与所述第一有源层和所述第二有源层中的任何一个的相同的层中的第三有源层；以及
连接至所述第一源电极或所述第一漏电极的有机发光二极管。
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