CN113130549A - 具有氧化物半导体图案的显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种薄膜晶体管包括氧化物半导体图案的显示装置。薄膜晶体管的栅电极可以与氧化物半导体图案的沟道区重叠。栅电极可以具有堆叠氢阻挡层和低电阻电极层的结构。发光器件和封装元件可以依次堆叠在薄膜晶体管上。氢阻挡层的厚度可以由封装元件的每单位面积的氢含量确定。因此，在显示装置中，可以防止薄膜晶体管的特性由于从封装元件扩散的氢而劣化。

Description

具有氧化物半导体图案的显示装置
本申请要求享有于2019年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2019-0180183的优先权，该申请通过引用的方式结合于此，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本公开内容涉及一种薄膜晶体管包括氧化物半导体图案的显示装置。
背景技术
通常，诸如监视器、TV、笔记本电脑和数码相机的电子设备包括显示装置以实现图像。例如，显示装置可以包括发光器件。发光器件可以发射显示特定颜色的光。例如，发光器件可以包括在第一电极和第二电极之间的发光层。
显示装置可以包括电连接到发光器件的驱动电路，以及覆盖驱动电路和发光器件的封装元件。驱动电路可以根据栅极信号向发光器件提供与数据信号对应的驱动电流。例如，驱动电路可以包括至少一个薄膜晶体管。封装元件可以防止发光器件由于外部冲击和湿气而损坏。例如，封装元件可以具有堆叠无机绝缘层和有机绝缘层的结构。
薄膜晶体管可以包括氧化物半导体，以便防止由于漏电流引起的缺陷。然而，在显示装置中，氧化物半导体图案的沟道区可能由于从封装元件扩散的氢而劣化。因此，在显示装置中，薄膜晶体管的特性可能由于封装元件而劣化。
发明内容
因此，本发明涉及一种显示装置，其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多个问题。
本公开内容的目的是提供一种能够防止由于封装元件而导致的薄膜晶体管的特性劣化的显示装置。
本公开内容的另一目的是提供一种能够防止氧化物半导体图案的沟道区由于从封装元件扩散的氢而劣化的显示装置。
本发明的其他优点、目的和特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域普通技术人员而言，在研究以下内容之后将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其他优点可以通过书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如在本文具体实施和广泛描述的，提供了一种包括器件衬底的显示装置。驱动电路和发光器件设置在器件衬底上。驱动电路包括薄膜晶体管。薄膜晶体管包括氧化物半导体图案、第一氢阻挡层和低电阻电极层。第一氢阻挡层和低电阻电极层堆叠在氧化物半导体图案的沟道区上。发光器件电连接到驱动电路。封装元件设置在驱动电路和发光器件上。第一氢阻挡层的厚度由以下方程式确定。
[方程式]
y≥2.15×10-16x-159.76
其中，x是封装元件的每单位面积的氢含量，y是第一氢阻挡层的厚度，并且第一氢阻挡层的厚度单位是
Figure BDA0002818779600000021
第一氢阻挡层可以包括钛(Ti)。
第一氢阻挡层可以设置在氧化物半导体图案和低电阻电极层之间。
栅极绝缘层可以设置在氧化物半导体图案和第一氢阻挡层之间。第一氢阻挡层可以与栅极绝缘层接触。
第二氢阻挡层可以设置在低电阻电极层上。
第二氢阻挡层的厚度可以不同于第一氢阻挡层的厚度。
低电阻电极层可以具有电阻低于第一氢阻挡层的材料。
在另一实施例中，显示装置包括器件衬底。氧化物半导体图案、栅电极、栅极绝缘层、源电极、漏电极和封装元件设置在器件衬底上。氧化物半导体图案包括在源极区与漏极区之间的沟道区。栅电极设置在氧化物半导体图案的沟道区上。栅电极具有堆叠第一氢阻挡层和低电阻电极层的结构。栅极绝缘层设置在氧化物半导体图案和栅电极之间。源电极电连接到氧化物半导体图案的源极区。漏电极电连接到氧化物半导体图案的漏极区。封装元件覆盖氧化物半导体图案、栅电极、栅极绝缘层、源电极和漏电极。第一氢阻挡层的厚度和封装元件的每单位面积的氢含量满足以下方程式。
[方程式]
y≥2.15×10-16x-159.76
其中，x是封装元件的每单位面积的氢含量，y是第一氢阻挡层的厚度，并且第一氢阻挡层的厚度单位是
Figure BDA0002818779600000031
第一氢阻挡层的厚度可以为
Figure BDA0002818779600000032
或更厚。
低电阻电极层可以设置在栅极绝缘层和第一氢阻挡层之间。
第一氢阻挡层可以延伸到低电阻电极层的侧面上。
栅电极可以包括在栅极绝缘层和低电阻电极层之间的第二氢阻挡层。
第一氢阻挡层可以延伸到第二氢阻挡层的侧面上。
封装元件可以具有堆叠无机绝缘层和有机绝缘层的结构。第一氢阻挡层的厚度可以与无机绝缘层的每单位面积的氢含量成比例。
附图说明
本文包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图并入并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示意性地示出根据本发明实施例的显示装置的图；
图2是图1中的驱动电路的放大图；
图3是示出根据本发明实施例的取决于封装元件的每单位面积的氢含量的氢阻挡层的防止显示装置中的氧化物半导体图案劣化的最小厚度的曲线图；
图4A至图4G是显示根据本发明实施例的显示装置中当氢阻挡层的厚度为
Figure BDA0002818779600000033
和
Figure BDA0002818779600000034
时，薄膜晶体管的阈值电压随时间变化的曲线图；
图5至图9是分别示出根据本发明其它实施例的显示装置的图。
具体实施方式
在下文中，通过参考示出本发明的一些实施例的附图的以下具体实施方式，将清楚地理解与本发明的实施例的上述目的、技术配置和操作效果相关的细节。此处，提供本发明的实施例是为了使本发明的技术精神令人满意地传递给本领域技术人员，因此本发明可以以其它形式实施，而不限于下面描述的实施例。
另外，在整个说明书中，相同或相似的元件可以由相同的附图标记表示，并且在附图中，为了方便起见，可以放大层和区域的长度和厚度。应当理解，当第一元件被称为在第二元件“上”时，尽管第一元件可以设置在第二元件上以便与第二元件接触，但是第三元件可以插入在第一元件和第二元件之间。
此处，诸如“第一”和“第二”的术语可用于将任何一个元件与另一个元件区分开。然而，在不脱离本发明的技术精神的情况下，根据本领域技术人员的方便，可以任意命名第一元件和第二元件。
在本发明的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明的范围。例如，以单数形式描述的元件旨在包括多个元件，除非上下文另外清楚地指出。此外，在本发明的说明书中，还将理解，术语“包括”和“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或组合的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例性实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关领域的背景中的含义一致的含义，并且不应当以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文明确地如此定义。
(实施例)
图1是示意性地示出根据本发明实施例的显示装置的图。图2是图1中的驱动电路的放大图。
参考图1和图2，根据本发明实施例的显示装置可以包括器件衬底100。驱动电路D、发光器件300和封装元件400可以设置在器件衬底100上。例如，器件衬底100可以支撑驱动电路D、发光器件300和封装元件400。器件衬底100可以包括绝缘材料。例如，器件衬底100可以包括玻璃或塑料。
发光器件300可以电连接到驱动电路D。驱动电路D可以根据扫描信号将与数据信号对应的驱动电流施加到发光器件300。例如，驱动电路D可以包括薄膜晶体管200。
薄膜晶体管200可以包括氧化物半导体图案210、栅极绝缘层220、栅电极230、层间绝缘层240、源电极250和漏电极260。氧化物半导体图案210可以是氧化物半导体。例如，氧化物半导体图案可以包括金属氧化物，例如IGZO。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以防止由于漏电流引起的薄膜晶体管的缺陷。
氧化物半导体图案210可以包括源极区210S、沟道区210C和漏极区210D。沟道区210C可设置在源极区210S和漏极区210D之间。源极区210S和漏极区210D可具有比沟道区210C更高的导电率。源极区210S的电阻和漏极区210D的电阻可以低于沟道区210C的电阻。例如，源极区210S和漏极区210D可以是导电区域。
栅极绝缘层220可以设置在氧化物半导体图案210上。栅极绝缘层220可以延伸超过氧化物半导体图案210。例如，氧化物半导体图案210的侧面可以被栅极绝缘层220覆盖。栅极绝缘层220可以包括绝缘材料。例如，栅极绝缘层220可以包括氧化硅(SiO)。栅极绝缘层220可以包括具有高介电常数的材料。例如，栅极绝缘层122可以包括高K材料，例如氧化铪(HfO)。栅极绝缘层220可以具有多层结构。
栅电极230可以设置在栅极绝缘层220上。栅电极230可以与氧化物半导体图案210的沟道区210C重叠。例如，栅电极230可以通过栅极绝缘层220与氧化物半导体图案210隔离。氧化物半导体图案210的沟道区210C可具有取决于施加到栅电极210的电压的导电率。例如，氧化物半导体图案210的沟道区210C可以是半导体区。
栅电极230可以具有多层结构。例如，栅电极230可以具有依次堆叠氢阻挡层231和低电阻电极层232的结构。氢阻挡层231可以与低电阻电极层232同时形成。例如，氢阻挡层231的侧面可以与低电阻电极层232的侧面垂直对准。
氢阻挡层231可以设置为靠近氧化物半导体图案210。例如，氢阻挡层231可以设置在氧化物半导体图案210和低电阻电极层232之间。氢阻挡层231可以与栅极绝缘层220直接接触。氢阻挡层231可以包括氢吸收材料。氢阻挡层231可以包括导电材料。例如，氢阻挡层231可以包括钛(Ti)。
低电阻电极层232可以设置在氢阻挡层231上。例如，低电阻电极层232可以与氢阻挡层231直接接触。低电阻电极层232可以包括导电材料。低电阻电极层232可以包括与氢阻挡层231不同的材料。低电阻电极层232的导电率可以高于氢阻挡层231的导电率。低电阻电极层232可以具有比氢阻挡层231低的电阻。例如，低电阻电极层232可以包括金属，例如铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)和铜(Cu)。
低电阻电极层232的厚度可以大于氢阻挡层231的厚度。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以防止由于氢阻挡层231而导致的通过栅电极230施加的信号的延迟。即，在根据本发明实施例的显示装置中，可以提高氢阻挡层231的材料自由度。
层间绝缘层240可以设置在栅电极230上。层间绝缘层240可以延伸超过栅电极230。例如，栅电极230的侧面可以被层间绝缘层240覆盖。层间绝缘层240可以延伸超过氧化物半导体图案210。层间绝缘层240可以包括绝缘材料。例如，层间绝缘层240可以包括氧化硅(SiO)。
源电极250可以电连接到氧化物半导体图案210的源极区210S。源电极250可以与栅电极230隔离。例如，源电极250可以设置在层间绝缘层240上。源电极250可以包括与源极区210S重叠的部分。例如，栅极绝缘层220和层间绝缘层240可以包括部分地暴露源极区210S的源极接触孔。源电极250可以在源极接触孔中与源极区210S直接接触。源电极250可以包括导电材料。例如，源电极250可以包括金属，例如铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)和铜(Cu)。源电极250可以包括与低电阻电极层232不同的材料。
漏电极260可以电连接到氧化物半导体图案210的漏极区210D。漏电极260可以与栅电极230隔离。漏电极260可以与源电极250间隔开。例如，漏电极260可以设置在层间绝缘层240上。漏电极260可以包括与漏极区210D重叠的部分。例如，栅极绝缘层220和层间绝缘层240可以包括部分地暴露漏极区210D的漏极接触孔。漏电极260可以在漏极接触孔中与漏极区210D直接接触。漏电极260可以包括导电材料。例如，漏极260可以包括金属，例如铝(Al)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)和铜(Cu)。漏电极260可以包括与低电阻电极层232不同的材料。漏电极260可以包括与源电极250相同的材料。
缓冲层110可以设置在器件衬底100和驱动电路D之间。缓冲层110可以在形成驱动电路D的工艺期间防止来自器件衬底100的污染。缓冲层110可以包括绝缘材料。例如，缓冲层110可以包括氧化硅(SiO)和/或氮化硅(SiN)。缓冲层110可以具有多层结构。例如，缓冲层110可以具有堆叠由氧化硅(SiO)形成的绝缘层和由氮化硅(SiN)形成的绝缘层的结构。
下钝化层120可以设置在驱动电路D上。下钝化层120可以防止驱动电路D由于外部湿气和冲击而损坏。例如，下钝化层120可以沿着驱动电路D的与器件衬底100反向的表面延伸。下钝化层120可以延伸超过驱动电路D。例如，薄膜晶体管200的源电极250和漏电极260可以被下钝化层120覆盖。下钝化层120可以包括绝缘材料。下钝化层120可以包括无机材料。例如，下钝化层120可以包括氧化硅(SiO)或氮化硅(SiN)。
覆盖层130可以设置在下钝化层120上。覆盖层130可以去除由于驱动电路D而引起的厚度差。例如，可以通过覆盖层130去除由于薄膜晶体管200引起的厚度差。覆盖层130的与器件衬底100反向的表面可以是平坦表面。覆盖层130可以沿着下钝化层120延伸。覆盖层130可以包括绝缘材料。覆盖层130可以包括具有相对高流动性的材料。例如，覆盖层130可以包括有机材料。
发光器件300可以设置在覆盖层130上。发光器件300可以发射显示特定颜色的光。例如，发光器件300可以包括依次堆叠在覆盖层130上的第一电极310、发光层320和第二电极330。发光器件300可以电连接到薄膜晶体管200。例如，第一电极310可以与漏电极260的一部分直接接触。下钝化层120和覆盖层130可以包括部分地暴露漏电极260的电极接触孔。第一电极310可以在电极接触孔中连接到漏电极260。
第一电极310可以包括导电材料。第一电极310可以包括具有相对高的反射率的材料。例如，第一电极310可以包括金属，例如铝(Al)和银(Ag)。第一电极310可以具有多层结构。例如，第一电极310可以具有其中由金属形成的反射电极设置在由诸如ITO和IZO的透明导电材料形成的透明电极之间的结构。
发光层320可以产生具有与第一电极310和第二电极330之间的电压差对应的亮度的光。例如，发光层320可以是包括发光材料的发光材料层(EML)。发光材料可以包括有机材料、无机材料或混合材料。例如，根据本发明实施例的显示装置可以是包括由有机材料形成的发光层320的有机发光显示装置。
第二电极330可以包括导电材料。第二电极330可以包括与第一电极310不同的材料。例如，第二电极330可以是由诸如ITO和IZO的透明导电材料形成的透明电极。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，由发光层320产生的光可以穿过第二电极330发射到外部。
发光器件300还可以包括在第一电极310和发光层320之间和/或在发光层320和第二电极330之间的发光功能层。发光功能层可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)中的至少一个。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以提高发光器件300的发光效率。
封装元件400可以设置在驱动电路D和发光器件300上。例如，封装元件400可以设置在发光器件300的第二电极330上。封装元件400可以防止发光器件300由于外部湿气和冲击而损坏。封装元件400可以延伸超过第二电极330。例如，驱动电路D和发光器件300可以被封装元件400覆盖。
封装元件400可以具有多层结构。例如，封装元件400可以包括依次堆叠在第二电极330上的第一封装层410、第二封装层420和第三封装层430。第一封装层410、第二封装层420和第三封装层430可以包括绝缘材料。第二封装层420可以包括与第一封装层410和第三封装层430不同的材料。封装元件400可以具有堆叠无机绝缘层和有机绝缘层的结构。例如，第一封装层410和第三封装层430可以包括无机材料，第二封装层420可以包括有机材料。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以有效地防止发光器件300由于外部湿气和冲击而损坏。由于发光器件300而引起的厚度差可以通过第二封装层420去除。例如，封装元件400的与器件衬底100反向的表面可以与器件衬底100的表面平行。
根据本发明实施例的显示装置可以包括多个发光器件300。可以独立于相邻的发光器件300来控制每个发光器件300。例如，每个发光器件300可以连接到与相邻发光器件300不同的驱动电路D。每个发光器件300的第一电极310可以与相邻发光器件300的第一电极310隔离。例如，每个发光器件300的第一电极310可以与相邻发光器件300的第一电极310间隔开。隔堤绝缘层140可以设置在相邻的第一电极310之间的空间中。隔堤绝缘层140可以包括绝缘材料。例如，隔堤绝缘层140可以包括有机材料。隔堤绝缘层140可以与相邻的第一电极310之间的覆盖层130接触。隔堤绝缘层140可以包括与覆盖层130不同的材料。隔堤绝缘层140可以覆盖每个第一电极310的边缘。例如，每个发光器件300的发光层320和第二电极330可以堆叠在相应第一电极310的由隔堤绝缘层140暴露的部分上。
每个发光器件300可以实现与相邻发光器件300不同的颜色。例如，每个发光器件300的发光层320可以包括与相邻发光器件300的发光层320不同的材料。每个发光器件300的发光层320可以与相邻发光器件300的发光层320间隔开。例如，每个发光器件300的发光层320的端部可以设置在隔堤绝缘层140上。
可以通过使用精细金属掩模(FMM)的沉积工艺形成每个发光器件300的发光层320。例如，间隔件150可以设置在隔堤绝缘层140上。间隔件150可以防止相邻发光层320和/或隔堤绝缘层140由于精细金属掩模而损坏。每个发光层320可以与间隔件150间隔开。例如，每个发光层320的端部可以设置在隔堤绝缘层140的位于间隔件150外部的表面上。间隔件150可以包括绝缘材料。
施加到每个发光器件300的第二电极330的电压可以与施加到相邻发光器件300的第二电极330的电压相同。例如，每个发光器件300的第二电极330可以电连接到相邻发光器件300的第二电极330。每个发光器件300的第二电极330可以包括与相邻发光器件300的第二电极330相同的材料。例如，每个发光器件300的第二电极330可以与相邻发光器件300的第二电极330接触。隔堤绝缘层140和间隔件150可以被第二电极330覆盖。
每个发光器件300的堆叠结构可以与相邻发光器件300的堆叠结构相同。例如，每个发光器件300可以包括与相邻发光器件300相同的发光功能层。每个发光器件300的发光功能层可以连接到相邻发光器件300的发光功能层。例如，在根据本发明实施例的显示装置中，空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)中的至少一个可以延伸到隔堤绝缘层140和间隔件150上。
在根据本发明实施例的显示装置中，与氧化物半导体图案210的沟道区210C重叠的栅电极230可以包括氢阻挡层231。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，从封装元件400沿氧化物半导体图案210的沟道区210C的方向扩散的氢可以被栅电极230的氢阻挡层231吸收。
图3是示出根据本发明实施例的取决于封装元件400的每单位面积的氢含量的氢阻挡层231的防止显示装置中的氧化物半导体图案210劣化的最小厚度的曲线图。
参考图3，防止氧化物半导体图案210劣化的氢阻挡层231的最小厚度可以与封装元件400的每单位面积的氢含量成比例。具体而言，当氢阻挡层231具有满足以下方程式的厚度时，可以防止氧化物半导体图案210由于从封装元件400扩散的氢而劣化。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，与氧化物半导体图案210的沟道区210C重叠的氢阻挡层231的厚度可以由以下方程式确定，从而可以防止氧化物半导体图案210的沟道区210C由于封装元件400而劣化。
[方程式]
y≥2.15×10-16x-159.76
其中，x是封装元件的每单位面积的氢含量，y是第一氢阻挡层的厚度，并且第一氢阻挡层的厚度单位是
Figure BDA0002818779600000101
因此，在根据本发明实施例的显示装置中，驱动电路D的薄膜晶体管200可以包括氧化物半导体图案210以及依次堆叠在氧化物半导体图案210的沟道区210C上的氢阻挡层231和低电阻电极层232，其中氢阻挡层231的厚度可以由上述方程式确定。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以防止氧化物半导体图案210的沟道区210C由于从封装元件400扩散的氢而劣化。即，在根据本发明实施例的显示装置中，可以防止薄膜晶体管200的阈值电压由于封装层400而变化。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以提高驱动电路D的可靠性。
根据本发明实施例的显示装置被描述为封装元件400具有无机绝缘层和有机绝缘层的堆叠结构。通常，无机绝缘层的氢含量可以明显高于有机绝缘层的氢含量。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，栅电极230的氢阻挡层231可以具有与构成封装元件400的无机绝缘层的每单位面积的氢含量成比例的厚度。例如，在根据本发明实施例的显示装置中，氢阻挡层231的厚度可以与第一封装层410和第三封装层430的每单位面积的氢含量成比例。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，无论封装元件400的构造如何，通过使用氢阻挡层231，可以有效地防止薄膜晶体管200的特性劣化。
图4A至图4G是显示根据本发明实施例的显示装置中当氢阻挡层231的厚度为
Figure BDA0002818779600000111
和
Figure BDA0002818779600000112
时，薄膜晶体管200的阈值电压随时间变化的曲线图。
参考图4A和图4B，如同不存在氢阻挡层231的情况，当氢阻挡层231的厚度为
Figure BDA0002818779600000113
时，可以看出，薄膜晶体管200的阈值电压快速变化。参考图4C至图4G，当氢阻挡层231的厚度为
Figure BDA0002818779600000114
或更大时，可以看出，薄膜晶体管200的阈值电压随时间没有显著变化。特别地，当氢阻挡层231的厚度为
Figure BDA0002818779600000115
或更大时，可以看出，薄膜晶体管200的阈值电压不随时间变化。因此，在根据本发明实施方式的显示装置中，与氧化物半导体图案210的沟道区210C重叠的氢阻挡层231可以具有
Figure BDA0002818779600000116
或更大的厚度，优选为
Figure BDA0002818779600000117
或更大，从而可以防止薄膜晶体管200的特性随时间劣化。
根据本发明实施例的显示装置被描述为栅电极230包括与栅极绝缘层220接触的氢阻挡层231。然而，在根据本发明另一实施例的显示装置中，如图5所示，栅电极230可以包括堆叠在栅极绝缘层220上的低电阻电极层232和氢阻挡层231。低电阻电极层232可以设置在栅极绝缘层220和氢阻挡层231之间。例如，低电阻电极层232可以与栅极绝缘层220和氢阻挡层231直接接触。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以提高栅电极230的构造和形成工艺的自由度。
根据本发明另一实施例的显示装置被描述为氢阻挡层231仅覆盖低电阻电极层232的与器件衬底100反向的上表面。然而，在根据本发明又一实施例的显示装置中，如图6所示，氢阻挡层231可以延伸到低电阻电极层232的侧面上。例如，低电阻电极层232的侧面可以与氢阻挡层231直接接触。因此，在根据本发明又一实施例的显示装置中，可以防止沟道区210C由于扩散通过低电阻电极层232的氢而劣化。即，在根据本发明又一实施例的显示装置中，低电阻电极层232不用作氢的扩散路径。因此，在根据本发明又一实施例的显示装置中，可以有效地防止薄膜晶体管200的特性由于氢扩散而劣化。
根据本发明实施例的显示装置被描述为栅电极230包括单层氢阻挡层231。然而，在根据本发明另一实施例的显示装置中，如图7所示，栅电极230可以包括依次堆叠在氧化物半导体图案210的沟道区210C上的第一氢阻挡层231、低电阻电极层232和第二氢阻挡层233。第一氢阻挡层231、低电阻电极层232以及第二氢阻挡层233可以同时形成。例如，低电阻电极层232的侧面可以与第一氢阻挡层231的侧面和第二氢阻挡层233的侧面连续。第二氢阻挡层233可以具有与第一氢阻挡层231不同的厚度。例如，第一氢阻挡层231的厚度可以满足所述方程式，第二氢阻挡层233的厚度可以小于第一氢阻挡层231的厚度。第二氢阻挡层233可以包括与第一氢阻挡层231不同的材料。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以有效地防止驱动电路的特性由于封装元件而劣化。
根据本发明另一实施例的显示装置可以包括由氢阻挡层231和233围绕的低电阻电极层232。例如，在根据本发明另一实施例的显示装置中，如图8所示，第一氢阻挡层231可以设置在氧化物半导体图案210的沟道区210C与低电阻电极层232之间，第二氢阻挡层233可以设置在低电阻电极层232上，低电阻电极层232的侧面可以被第二氢阻挡层233覆盖。第二氢阻挡层233可以延伸到第一氢阻挡层231的侧面上。例如，第二氢阻挡层233的端部可以与栅极绝缘层220直接接触。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以有效地防止通过低电阻电极层232的氢扩散。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以防止氧化物半导体图案的沟道区由于氢扩散而劣化。
根据本发明实施例的显示装置被描述为驱动电路D包括一个薄膜晶体管200。然而，根据本发明另一实施例的显示装置可以包括由多个薄膜晶体管构成的驱动电路。例如，在根据本发明另一实施例的显示装置中，如图9所示，驱动电路D可以包括第一薄膜晶体管510、第二薄膜晶体管520和存储电容器530。第一薄膜晶体管510、第二薄膜晶体管520和存储电容器530可以设置在缓冲层610上。
第一薄膜晶体管510可以包括第一半导体图案511、第一栅极绝缘层512、第一栅电极513、第一源电极515和第一漏电极516。第二薄膜晶体管520可以包括第二半导体图案521、第二栅极绝缘层522、第二栅电极523、第二源电极525和第二漏电极526。存储电容器530可以包括下电容器电极531和上电容器电极532。
第一半导体图案511可以是具有金属氧化物的氧化物半导体。第一栅极绝缘层512可以设置在第一半导体图案511和第一栅电极513之间。第一栅极绝缘层512可以暴露第一半导体图案511的源极区和漏极区。例如，第一栅极绝缘层512的侧面可以与第一栅电极513的侧面垂直对准。第一栅电极513可以具有堆叠氢阻挡层513a和低电阻电极层513b的结构。氢阻挡层513a可以具有满足方程式的厚度。
第二半导体图案521可以包括与第一半导体图案511不同的材料。例如，第二半导体图案521可以包括硅。第一半导体图案511可以设置在与第二半导体图案521不同的层上。例如，第一层间绝缘层620可以设置在第二半导体图案521和第二栅电极523上，第一半导体图案511可以设置在第一层间绝缘层620上。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，作为包括金属氧化物的氧化物半导体的第一半导体图案511可以不受形成包括硅的第二半导体图案521的工艺的影响。
参考图9，第一层间绝缘层620示出为单层，但不限于此。第一层间绝缘层620可以具有多层结构，在多层结构中，堆叠由氮化硅(SiN)形成的层与由氧化硅(SiO)形成的层。例如，第一层间绝缘层620可以具有三层结构，在三层结构中，堆叠由氮化硅(SiN)形成的第一层、由氮化硅(SiN)形成的第二层和由氧化硅(SiO)形成的第三层。
第二栅极绝缘层522可以延伸超过第二半导体图案521。例如，第二栅极绝缘层522可以在缓冲层610和第一层间绝缘层620之间延伸。第二栅极绝缘层522可以包括与第一栅极绝缘层512不同的材料。
第一源电极515、第一漏电极516、第二源电极525和第二漏电极526可以包括相同的材料。第一源电极515、第一漏电极516、第二源电极525和第二漏电极526可以设置在同一层上。例如，第二层间绝缘层630可以设置在第一半导体图案511、第一栅电极513和第一层间绝缘层620上，第一源电极515、第一漏电极516、第二源电极525和第二漏电极526可以设置在第二层间绝缘层630上。
参考图9，第二层间绝缘层630示出为单层，但不限于此。第二层间绝缘层630可以具有多层结构，在多层结构中，堆叠由氮化硅(SiN)形成的层和由氧化硅(SiO)形成的层。例如，第二层间绝缘层630可以具有双层结构，在双层结构中，堆叠由氮化硅(SiN)形成的层与由氧化硅(SiO)形成的层。第一漏电极516可以与第一源电极515间隔开。第二漏电极526可以与第二源电极525间隔开。第二源电极525可以连接到第一漏电极516。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以将第一薄膜晶体管510和第二薄膜晶体管520的驱动电流提供给发光器件300。
存储电容器530可以通过形成第一薄膜晶体管510和/或第二薄膜晶体管520的工艺来形成。例如，第一电容器电极531可以包括与第二半导体图案521相同的材料。第一电容器电极531可以设置在与第二半导体图案521相同的层上。例如，第一电容器电极531可以设置在缓冲层610和第一层间绝缘层620之间。第二电容器电极532可以包括与第二栅电极523相同的材料。第二电容器电极532可以设置在与第二栅电极523相同的层上。例如，第二电容器电极532可以设置在第二栅极绝缘层522上。第二电容器电极532可以包括与第一电容器电极531重叠的部分。
下钝化层640和覆盖层650可以设置在驱动电路D上。发光器件300可以设置在覆盖层650上。封装元件400可以设置在发光器件300上。
参考图9，下钝化层640可由无机绝缘层或有机绝缘层形成。当下钝化层640是无机绝缘层时，下钝化层640可由氮化硅(SiN)和氧化硅(SiO)中的至少一种形成。当下钝化层640是有机绝缘层时，下钝化层640可以包括丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种。
当下钝化层640是有机绝缘层时，辅助电极可以设置在下钝化层640和覆盖层650之间。辅助电极可以用于将第二薄膜晶体管520的第二漏电极526电连接到发光器件300的第一电极310。
覆盖层650可以包括有机材料，例如丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂。
因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，驱动电路D可以包括薄膜晶体管510和520，薄膜晶体管510和520中的至少一个可以包括作为氧化物半导体的半导体图案511和512，氧化物半导体包括金属氧化物，与作为氧化物半导体的半导体图案511的沟道区重叠的栅电极513可以包括氢阻挡层513a，并且氢阻挡层513a的厚度可以满足方程式。因此，在根据本发明另一实施例的显示装置中，可以提高驱动电路D的构造自由度和驱动电路D的可靠性。
结果，根据本发明实施例的显示装置可以包括具有氧化物半导体图案的薄膜晶体管和在薄膜晶体管上的封装元件，其中薄膜晶体管的栅电极可以包括堆叠在氧化物半导体图案的沟道区上的氢阻挡层和低电阻电极层。氢阻挡层的厚度可以由封装元件的每单位面积的氢含量确定。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以防止薄膜晶体管的特性由于从封装元件扩散的氢而劣化。因此，在根据本发明实施例的显示装置中，可以提高驱动电路的可靠性。

Claims (17)

1.一种显示装置，包括：
在器件衬底上的驱动电路，所述驱动电路包括薄膜晶体管；
在所述器件衬底上的发光器件，所述发光器件电连接到所述驱动电路；及
在所述驱动电路和所述发光器件上的封装元件，
其中，所述薄膜晶体管包括堆叠在氧化物半导体图案的沟道区上的第一氢阻挡层和低电阻电极层，所述第一氢阻挡层包括导电材料，
其中，所述第一氢阻挡层的厚度由以下方程式确定
[方程式]
y≥2.15×10-16x-159.76
其中，x是所述封装元件的每单位面积的氢含量，y是所述第一氢阻挡层的厚度，并且所述第一氢阻挡层的厚度单位是
Figure FDA0002818779590000011
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层包括钛(Ti)。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层设置在所述氧化物半导体图案与所述低电阻电极层之间。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述薄膜晶体管还包括在所述氧化物半导体图案与所述第一氢阻挡层之间的栅极绝缘层，
其中，所述第一氢阻挡层与所述栅极绝缘层接触。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述薄膜晶体管还包括在所述低电阻电极层上的第二氢阻挡层。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述第二氢阻挡层的厚度不同于所述第一氢阻挡层的厚度。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述低电阻电极层设置在所述氧化物半导体图案与所述第一氢阻挡层之间。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述低电阻电极层包括电阻比所述第一氢阻挡层低的材料。
9.一种显示装置，包括：
在器件衬底上的氧化物半导体图案，所述氧化物半导体图案包括在源极区与漏极区之间的沟道区；
在所述氧化物半导体图案的所述沟道区上的栅电极，所述栅电极具有堆叠第一氢阻挡层和低电阻电极层的结构；
在所述氧化物半导体图案和所述栅电极之间的栅极绝缘层；
在所述器件衬底上的源电极，所述源电极电连接到所述氧化物半导体图案的所述源极区；
在所述器件衬底上的漏电极，所述漏电极电连接到所述氧化物半导体图案的所述漏极区；及
封装元件，覆盖所述氧化物半导体图案、所述栅电极、所述栅极绝缘层、所述源电极和所述漏电极，
其中，所述第一氢阻挡层的厚度和所述封装元件的每单位面积的氢含量满足以下方程式
[方程式]
y≥2.15×10-16x-159.76
其中，x是所述封装元件的每单位面积的氢含量，y是所述第一氢阻挡层的厚度，并且所述第一氢阻挡层的厚度单位是
Figure FDA0002818779590000021
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层的厚度为
Figure FDA0002818779590000022
或更厚。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述低电阻电极层设置在所述栅极绝缘层和所述第一氢阻挡层之间。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层延伸到所述低电阻电极层的侧面上。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述栅电极还包括在所述栅极绝缘层和所述低电阻电极层之间的第二氢阻挡层。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层延伸到所述第二氢阻挡层的侧面上。
15.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层设置在所述栅极绝缘层和所述低电阻电极层之间。
16.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一氢阻挡层包括钛(Ti)。
17.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述封装元件具有堆叠无机绝缘层和有机绝缘层的结构，
所述第一氢阻挡层的厚度与所述无机绝缘层的每单位面积的氢含量成比例。
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