JP2020027133A - 表示装置 - Google Patents

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秀和 三宅
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Abstract

【課題】所定の電位に接続されるバックゲート電極を薄膜トランジスタの上又は下に形成する。【解決手段】表示装置は、画像を表示するための画素層50と、画素層50を駆動するための薄膜トランジスタ14を含む回路層52と、を有する。薄膜トランジスタ14は、チャネル領域18c並びにチャネル領域18cを挟むソース領域18s及びドレイン領域18dを含む半導体層18と、半導体層18の上下いずれかである第1側でチャネル領域18cに対向するゲート電極22と、第1側とは反対の第2側で、少なくともチャネル領域18c及びソース領域18sに対向するバックゲート電極16と、ソース領域18sに接続するソース電極26と、ドレイン領域18dに接続するドレイン電極28と、を含む。ソース電極26は、半導体層18を貫通して、第2側でバックゲート電極16に接続する。【選択図】図4

Description

本発明は、表示装置に関する。
近年のディスプレイは高精細化が加速している。高精細化により1画素当たりの面積が縮小され、薄膜トランジスタや配線の配置が困難になっている。有機エレクトロルミネッセンスディスプレイでは画素内に配置する薄膜トランジスタが多いため、改善が急務である。薄膜トランジスタの下にはメタル層を配置することが知られている(特許文献1)。メタル層は、液晶ディスプレイではバックライト光が半導体層へ照射されることを抑制する。
特開2014−135378号公報
従来、メタル層はフローティングであることが多く、下地層の電位ばらつきの影響を受けてしまう。メタル層の電位を安定させて表示ムラを改善するには、所定の電位に接続することが必要であるが、表示領域には、接続のためのコンタクト部を形成する余裕がない。
本発明は、所定の電位に接続されるバックゲート電極を薄膜トランジスタの上又は下に形成することを目的とする。
本発明に係る表示装置は、画像を表示するための画素層と、前記画素層を駆動するための薄膜トランジスタを含む回路層と、を有し、前記薄膜トランジスタは、チャネル領域並びに前記チャネル領域を挟むソース領域及びドレイン領域を含む半導体層と、前記半導体層の上下いずれかである第1側で前記チャネル領域に対向するゲート電極と、前記第1側とは反対の第2側で、少なくとも前記チャネル領域及び前記ソース領域に対向するバックゲート電極と、前記ソース領域に接続するソース電極と、前記ドレイン領域に接続するドレイン電極と、を含み、前記ソース電極は、前記半導体層を貫通して、前記第2側で前記バックゲート電極に接続することを特徴とする。
本発明によれば、ソース電極は第2側でバックゲート電極に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極が半導体層を貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。
本発明の第1の実施形態に係る表示装置の平面図である。 表示装置の使用状態を示す概略図である。 図2に示す表示装置のIII−III線断面の概略図である。 図1に示す表示装置のIV−IV線断面図である。 第1の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図1に示す表示装置の回路図である。 第1の実施形態の変形例1における薄膜トランジスタの平面図である。 第1の実施形態の変形例2における薄膜トランジスタの平面図である。 第1の実施形態の変形例3を示す断面図である。 図9に示す表示装置の回路図である。 第2の実施形態における薄膜トランジスタの断面図である。 第3の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図12に示す薄膜トランジスタのXIII−XIII線断面図である。 第4の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図14に示す薄膜トランジスタのXV−XV線断面図である。 図14に示す薄膜トランジスタのXVI−XVI線断面図である。 第5の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図17に示す薄膜トランジスタのXVIII−XVIII線断面図である。 図17に示す薄膜トランジスタのXIX−XIX線断面図である。 第6の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図20に示す薄膜トランジスタのXXI−XXI線断面図である。 第7の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。 図22に示す薄膜トランジスタのXXIII−XXIII線断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置の平面図である。なお、表示装置は、実際には、折り曲げて使用する。したがって、図1は、表示装置を折り曲げる前の展開図である。図2は、表示装置の使用状態を示す概略図である。図3は、図2に示す表示装置のIII−III線断面の概略図である。表示装置は、ディスプレイ100を含む。屈曲の内側にはスペーサ102が配置されて、ディスプレイ100の曲がりすぎを防いでいる。ディスプレイ100は、可撓性を有し、表示領域DAの外側で折り曲げられている。ディスプレイ100には、表示領域DAの外側で、第1フレキシブルプリント基板FP1が接続されている。第1フレキシブルプリント基板FP1には、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップCPが搭載されている。さらに、第1フレキシブルプリント基板FP1には第2フレキシブルプリント基板FP2が接続されている。
表示装置は、例えば、有機エレクトロルミネセンス表示装置である。表示装置は、画像が表示される表示領域DAを有する。表示領域DAでは、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素(サブピクセル)を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、フルカラーの画像が表示される。
図4は、図1に示す表示装置のIV−IV線断面図である。基板10は、ポリイミドからなる。シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイを構成するために十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料を用いてもよく、曲げる必要がなければガラス基板を使用してもよい。
基板10にアンダーコート層12が積層されている。アンダーコート層12は、SiO、SiN、AlOなどの絶縁材料からなり、基板10との密着性向上のための第1層12aと、水分又は不純物のブロックあるいは第1層12aが含む水素原子のブロックのための第2層12bを含むが、特にこの構造に限定するものではなく、さらに積層があってもよいし、単層であってもよい。
アンダーコート層12に薄膜トランジスタ14が形成されている。薄膜トランジスタ14は、バックゲート電極16を含む。バックゲート電極16は、Mo、Ta、Wなどの金属(高融点材料)から形成され、10〜100nm程度の厚みを有する。バックゲート電極16は、チャネル領域18cの裏面からの光の侵入等による薄膜トランジスタ14の特性の変化を抑制し、所定の電位が与えられることで、薄膜トランジスタ14にバックゲート効果を与える。ここでは、第1層12aを形成した後、バックゲート電極16を島状に形成し、その後、第2層12bを積層することで、アンダーコート層12にバックゲート電極16を封入するように形成しているが、この限りではなく、基板10上にまずバックゲート電極16を形成し、その後にアンダーコート層12を形成してもよい。
薄膜トランジスタ14は、半導体層18を含む。半導体層18は、チャネル領域18c、ソース領域18s及びドレイン領域18dを含む。ソース領域18s及びドレイン領域18dはチャネル領域18cを挟む。ポリシリコン薄膜トランジスタを例に挙げて、ここではNchトランジスタのみを示しているが、Pchトランジスタを同時に形成してもよい。半導体層18は、酸化物半導体や有機半導体から形成してもよい。ゲート絶縁膜20は、SiO、SiN、AlOx又はこれらの積層膜からなる。
薄膜トランジスタ14は、ゲート電極22を含む。ゲート電極22は、半導体層18の上下いずれかの側(この例では上側)でチャネル領域18cに対向する。言い換えると、ゲート電極22に対向する領域がチャネル領域18cである。ゲート電極22は、Mo、Ta、Wなどの金属からなることが好ましいが、これらに限定されるものではない。ゲート電極22の上に、層間絶縁膜24(例えばSiO、SiN、AlOx又はこれらの積層膜)が積層されている。
薄膜トランジスタ14は、ソース領域18sに接続するソース電極26と、ドレイン領域18dに接続するドレイン電極28を含む。ソース電極26及びドレイン電極28は、Al、Cuなどの低抵抗金属で形成することが好ましいが、Ti、Wなどの金属やこれらの合金との積層で形成してもよい。
ソース電極26は、半導体層18(ソース領域18s)を貫通している。ドレイン電極28は半導体層18(ドレイン領域18d)を貫通している。ソース電極26及びドレイン電極28は層間絶縁膜24を貫通する。半導体層18の上側(層間絶縁膜24の上)には、ソース電極26に接続するソース配線30と、ドレイン電極28に接続するドレイン配線32が形成されている。
本実施形態では、バックゲート電極16は、半導体層18の上下いずれかの側(この例では下側)で、少なくともチャネル領域18c及びソース領域18sに対向する。ソース電極26は、半導体層18の下側でバックゲート電極16に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極26が半導体層18(ソース領域18s)を貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。なお、ドレイン電極28は、半導体層18(ドレイン領域18d)を貫通するが、バックゲート電極16に接触しないように半導体層18の下側に延びる。
図5は、第1の実施形態における薄膜トランジスタ14の平面図である。ソース電極26及びドレイン電極28は、均等にゲート電極22から離れている。つまり、ソース電極26とゲート電極22の距離Dsgは、ドレイン電極28とゲート電極22の距離Ddgに等しい。バックゲート電極16は、ゲート電極22に対向する中央領域16cを有する。バックゲート電極16は、ドレイン電極28の側に第1端16E1を有する。中央領域16cから第1端16E1までの距離Dce1は、ゲート電極22からドレイン電極28までの距離Ddgよりも小さい。バックゲート電極16は、ソース電極26の側に第2端16E2を有する。中央領域16cから第2端16E2までの距離Dce2は、ゲート電極22からソース電極26までの距離Dsgよりも大きい。
図4に示すように、ソース電極26及びドレイン電極28並びにソース配線30及びドレイン配線32を覆うように、平坦化有機膜34が設けられている。平坦化有機膜34は、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れることから、感光性アクリル等の樹脂が用いられる。
平坦化有機膜34は、画素コンタクト部36では除去されて、その上に酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)膜38が形成されている。酸化インジウムスズ膜38は、相互に分離された第1透明導電膜38a及び第2透明導電膜38bを含む。
平坦化有機膜34の除去により表面が露出したソース配線30は、第1透明導電膜38aにて被覆される。第1透明導電膜38aを被覆するように、平坦化有機膜34の上にシリコン窒化膜40が設けられている。シリコン窒化膜40は、画素コンタクト部36に開口を有し、この開口を介してソース配線30に導通するように画素電極42が積層されている。画素電極42は、反射電極として形成され、酸化インジウム亜鉛膜、Ag膜、酸化インジウム亜鉛膜の三層積層構造になっている。ここで、酸化インジウム亜鉛膜に代わって酸化インジウムスズ膜を用いてもよい。画素電極42は、画素コンタクト部36から側方に拡がり、薄膜トランジスタ14の上方に至る。
第2透明導電膜38bは、画素コンタクト部36に隣接して、画素電極42の下方(さらにシリコン窒化膜40の下方)に設けられている。第2透明導電膜38b、シリコン窒化膜40及び画素電極42は重なっており、これらによって容量Cが形成される。
平坦化有機膜34の上であって例えば画素コンタクト部36の上方に、バンク(リブ)と呼ばれて隣同士の画素領域の隔壁となる絶縁有機膜44が形成されている。絶縁有機膜44としては平坦化有機膜34と同じく感光性アクリル等が用いられる。絶縁有機膜44は、画素電極42の表面を発光領域として露出するように開口され、その開口端はなだらかなテーパー形状となるのが好ましい。開口端が急峻な形状になっていると、その上に形成される有機エレクトロルミネセンス層46のカバレッジ不良を生ずる。
平坦化有機膜34と絶縁有機膜44は、両者間にあるシリコン窒化膜40に設けた開口40aを通じて接触している。これにより、絶縁有機膜44の形成後の熱処理等を通じて、平坦化有機膜34から脱離する水分や脱ガスを、絶縁有機膜44を通じて引き抜くことができる。
画素電極42の上に、有機材料からなる有機エレクトロルミネセンス層46が積層されている。有機エレクトロルミネセンス層46は、単層であってもよいが、画素電極42側から順に、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が積層された構造であってもよい。これらの層は、蒸着によって形成してもよいし、溶媒分散の上での塗布によって形成してもよく、画素電極42に対して選択的に形成してもよいし、表示領域DAを覆う全面にベタ形成されてもよい。ベタ形成の場合は、全サブ画素において白色光を得て、カラーフィルタ(図示せず)によって所望の色波長部分を取り出す構成になる。
有機エレクトロルミネセンス層46の上に、対向電極48が設けられている。ここでは、トップエミッション構造としているため、対向電極48は透明である。例えば、Mg層及びAg層を、有機エレクトロルミネセンス層46からの出射光が透過する程度の薄膜として形成する。前述の有機エレクトロルミネセンス層46の形成順序に従うと、画素電極42が陽極となり、対向電極48が陰極となる。複数の画素電極42と、対向電極48と、複数の画素電極42のそれぞれの中央部と対向電極48の間に介在する有機エレクトロルミネセンス層46とで画素層50が構成される。画素層50で画像が表示される。画素層50は、薄膜トランジスタ14を含む回路層52によって駆動される。
対向電極48の上に、封止層54が形成されている。封止層54は、先に形成した有機エレクトロルミネセンス層46を、外部からの水分侵入を防止することを機能の一としており、高いガスバリア性が要求される。封止層54は、封止有機膜54b及びこれを上下で挟む一対の封止無機膜54a,54c(例えばシリコン窒化膜40)の積層構造になっている。一対の封止無機膜54a,54cは、封止有機膜54bの周囲で、接触して重なる。一対の封止無機膜54a,54cのそれぞれと封止有機膜54bとの間には、密着性向上を目的の一として、シリコン酸化膜やアモルファスシリコン層を設けてもよい。封止層54には、補強有機膜56が積層されている。補強有機膜56には、粘着層58を介して、偏光板60が貼り付けられている。偏光板60は、例えば円偏光板である。
図6は、図1に示す表示装置の回路図である。回路は、走査回路GDに接続される複数の走査線GLと、信号駆動回路SDに接続される複数の信号線DLを有する。図1に示す集積回路チップCP内に信号駆動回路SDが配置されている。隣接する2つの走査線GLと隣接する2つの信号線DLとで囲まれる領域が1つの画素PXである。画素PXは、駆動トランジスタとしての薄膜トランジスタ14及びスイッチとしての薄膜トランジスタTRと容量C及び蓄積容量CSを含む。走査線GLにゲート電圧が印加されることにより、薄膜トランジスタ14がON状態となり、信号線DLから映像信号が供給され、蓄積容量CSおよび容量Cに電荷が蓄積される。蓄積容量CSに電荷が蓄積されることにより、薄膜トランジスタ14がON状態となり、電源線PWLから発光素子ODに電流が流れる。この電流により発光素子ODが発光する。
[変形例1]
図7は、第1の実施形態の変形例1における薄膜トランジスタ14Aの平面図である。ドレイン電極28Aは、ソース電極26Aよりも、ゲート電極22Aから離れている。つまり、ドレイン電極28Aとゲート電極22Aの距離Ddgは、ソース電極26Aとゲート電極22Aの距離Dsgよりも大きい。バックゲート電極16Aは、第1端16E1(ドレイン電極28Aの側)及び第2端16E2(ソース電極26Aの側)が均等に中央領域16cから離れている。中央領域16cから第1端16E1までの距離Dce1は、ゲート電極22Aからドレイン電極28Aまでの距離Ddgよりも小さくなっている。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。例えば、中央領域16cから第2端16E2までの距離Dce2は、ゲート電極22Aからソース電極26Aまでの距離Dsgよりも大きい。また、ソース電極26Aは、半導体層18Aの下側でバックゲート電極16Aに接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極26Aが半導体層18Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。
[変形例2]
図8は、第1の実施形態の変形例2における薄膜トランジスタ14Bの平面図である。バックゲート電極16Bは、第1端16E1(ドレイン電極28Bの側)及び第2端16E2(ソース電極26Bの側)が均等に中央領域16cから離れるようになっている。また、ソース電極26B及びドレイン電極28Bは、均等にゲート電極22Bから離れている。バックゲート電極16Bは、ドレイン領域18dに対向して穴16hを有する。ドレイン電極28Bは、バックゲート電極16Bの穴16hの内側に間隔をあけて延びており、これによりバックゲート電極16Bに接触しないようになっている。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[変形例3]
図9は、第1の実施形態の変形例3を示す断面図である。表示装置は液晶表示装置である。平坦化有機膜34及びそれより下層の構造(薄膜トランジスタ14を含む)は、図4に示す内容と同じである。
平坦化有機膜34上に積層するように、共通電極62が配置されている。共通電極62は、複数の画素PX(図10)に亘って形成されている。共通電極62を覆うように、平坦化有機膜34上に絶縁膜64が積層している。絶縁膜64の上には、複数の画素電極66が積層している。画素電極66は、絶縁膜64を貫通して、ソース配線30に接続するコンタクト部66aを有する。複数の画素電極66を覆うように、第1配向膜67が積層する。図示した例では、画素電極66は、共通電極62より上に形成され、複数のスリットを有するように形成されている。なお、画素電極66は、共通電極62より下に形成されていてもよい。その場合、画素電極66は、図10に示す画素PXごとに平面状に形成され、共通電極62は、複数の画素PXに亘って形成され、画素電極66と対向する位置において、複数のスリットを有するように形成される。図示した例では、液晶表示装置の一方の基板10側に、共通電極62及び画素電極66が位置する横電界駆動方式が採用されているが、縦電界駆動方式を採用してもよい。
液晶表示装置は対向基板68を有する。対向基板68には、ブラックマトリクス70及びカラーフィルタ層72が設けられ、これらは下側においてオーバーコート層74で覆われている。オーバーコート層74を覆うように、第2配向膜76が積層する。なお、図示した例では、ブラックマトリクス70は、対向基板68とカラーフィルタ層72との間に配置されているが、カラーフィルタ層72とオーバーコート層74との間に配置されていてもよいし、オーバーコート層74と第2配向膜76との間に配置されていてもよい。
第1配向膜67と第2配向膜76の間に液晶78が介在する。セルギャップは、複数のスペーサ80によって保持されている。複数のスペーサ80は、第1配向膜67とオーバーコート層74との間に位置している。図示した例では、オーバーコート層74上にスペーサ80が設けられ、オーバーコート層74及びスペーサ80を覆うように第2配向膜76が成膜されている。なお、第1配向膜67とスペーサ102は、接触してもよいし、両者間に第2配向膜76が介在していてもよい。
図10は、図9に示す表示装置の回路図である。画素PXは、走査線GL及び信号線DLが交差する位置近傍に配置された薄膜トランジスタ14を備えている。複数の走査線GLが走査回路GDに接続され、複数の信号線DLが信号駆動回路SDに接続される。薄膜トランジスタ14は、走査線GL、信号線DL及び画素電極66と電気的に接続される。走査線GLにゲート電圧が印加されることにより、薄膜トランジスタ14がON状態となり、信号線DLから画素電極66に映像信号が供給される。画素電極66は、共通電極62と対向し、画素電極66と共通電極62との間に生じる電界によって液晶78を駆動する。液晶78に印加する電圧を保持するための容量Cが、液晶78と並列になるように、共通電極62及び画素電極66に接続される。
[第2の実施形態]
図11は、第2の実施形態における薄膜トランジスタの断面図である。回路層252は、第1の実施形態で説明した薄膜トランジスタ14を含む。
回路層252は、第2薄膜トランジスタ214Bをさらに含む。第2薄膜トランジスタ214Bは、第2半導体層218Bを有する。半導体層18がポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層218Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層218Bは、半導体層18の上側で、ゲート電極22よりもさらに半導体層18から離れている。第2薄膜トランジスタ214Bは、第2半導体層218Bの下に第2バックゲート電極216Bを有する。第2バックゲート電極216Bは、ゲート電極22と同じ層にあり、両者は同じ材料から同時に形成することができる。第2薄膜トランジスタ214Bのその他の内容は、層位置が異なることを除いて、薄膜トランジスタ14の内容が該当する。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[第3の実施形態]
図12は、第3の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。図13は、図12に示す薄膜トランジスタのXIII−XIII線断面図である。
回路層352は、第1薄膜トランジスタ314A及び第2薄膜トランジスタ314Bを含む。第1薄膜トランジスタ314Aには、第1の実施形態の薄膜トランジスタ14の内容が該当し、これに第2薄膜トランジスタ314Bが付加されている。第1薄膜トランジスタ314A及び第2薄膜トランジスタ314Bは、ゲート電極322、ソース電極326及びドレイン電極328を共用する。
第1薄膜トランジスタ314Aは、第1半導体層318Aを含む。第2薄膜トランジスタ314Bは、第2半導体層318Bを含む。第1半導体層318Aがポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層318Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層318Bは、第1半導体層318Aと重なる。第2半導体層318Bは、第1半導体層318Aの上側で、ゲート電極322よりもさらに第1半導体層318Aから離れている。つまり、第1薄膜トランジスタ314Aはトップゲート型であり、第2薄膜トランジスタ314Bはボトムゲート型である。
ソース電極326及びドレイン電極328は、第1半導体層318A(第1ソース領域318As又は第1ドレイン領域318Ad)及び第2半導体層318B(第2ソース領域318Bs又は第2ドレイン領域318Bd)を貫通する。ソース配線330及びドレイン配線332は、第2半導体層318B(第2ソース領域318Bs又は第2ドレイン領域318Bd)に接触して載る部分を有する。
本実施形態でも、ソース電極326は、第1半導体層318Aの下側でバックゲート電極316に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極326が第1半導体層318Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[第4の実施形態]
図14は、第4の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。図15は、図14に示す薄膜トランジスタのXV−XV線断面図である。図16は、図14に示す薄膜トランジスタのXVI−XVI線断面図である。
回路層452は、第1薄膜トランジスタ414A及び第2薄膜トランジスタ414Bを含む。第1薄膜トランジスタ414Aには、第1の実施形態の薄膜トランジスタ14の内容が該当し、これに第2薄膜トランジスタ414Bが付加されている。第1薄膜トランジスタ414A及び第2薄膜トランジスタ414Bは、ゲート電極422及びソース電極426を共用する。
第1薄膜トランジスタ414Aは、第1半導体層418Aを含む。第2薄膜トランジスタ414Bは、第2半導体層418Bを含む。第1半導体層418Aがポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層418Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層418Bは、第1半導体層418Aと重なる。第2半導体層418Bは、第1半導体層418Aの上側で、ゲート電極422よりもさらに第1半導体層418Aから離れている。
第2半導体層418Bは、ソース電極426から第1方向Xに延びる第1部分418B1と、第1方向Xに交差する第2方向Yに延びる第2部分418B2と、を有する。第1部分418B1が第1半導体層418Aと重なる。第2部分418B2は第1半導体層418Aと重ならない。ソース電極426は、第2半導体層418B(第1部分418B1)を貫通して両者は電気的に接続する。ソース電極426は、第1半導体層418Aを貫通して両者は電気的に接続する。回路層452は、第1半導体層418A及び第2半導体層418Bの上側に、ソース電極426に接続するソース配線430を含む。ソース配線430は、第2半導体層418Bに接触して載る部分を有する。
第1薄膜トランジスタ414Aは、第1ドレイン電極428Aを有する。第1半導体層418Aを第1ドレイン電極428Aが貫通して両者が導通する。回路層452は、第1半導体層418A及び第2半導体層418Bの上側に、第1ドレイン電極428Aに接続する第1ドレイン配線432Aを含む。
第2薄膜トランジスタ414Bは、第2ドレイン電極428Bを有する。第2部分418B2を、第2ドレイン電極428Bが貫通して両者が電気的に接続する。第2ドレイン電極428Bは、第1ドレイン電極428Aと同じ深さに至るが、第1半導体層418Aとの接触を避けるようになっている。回路層452は、第1半導体層418A及び第2半導体層418Bの上側に、第2ドレイン電極428Bに接続して第2半導体層418Bに接触して載る部分を有する第2ドレイン配線432Bを含む。
本実施形態でも、ソース電極426は、第1半導体層418Aの下側でバックゲート電極416に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極426が第1半導体層418Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[第5の実施形態]
図17は、第5の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。図18は、図17に示す薄膜トランジスタのXVIII−XVIII線断面図である。図19は、図17に示す薄膜トランジスタのXIX−XIX線断面図である。
回路層552は、第1薄膜トランジスタ514A及び第2薄膜トランジスタ514Bを含む。第1薄膜トランジスタ514Aには、第1の実施形態の薄膜トランジスタ14の内容が該当し、これに第2薄膜トランジスタ514Bが付加されている。第1薄膜トランジスタ514A及び第2薄膜トランジスタ514Bは、ゲート電極522及びドレイン電極528を共用する。
第1薄膜トランジスタ514Aは、第1半導体層518Aを含む。第2薄膜トランジスタ514Bは、第2半導体層518Bを含む。第1半導体層518Aがポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層518Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層518Bは、第1半導体層518Aと重なる。第2半導体層518Bは、第1半導体層518Aの上側で、ゲート電極522よりもさらに第1半導体層518Aから離れている。
第2半導体層518Bは、ドレイン電極528から第1方向Xに延びる第1部分518B1と、第1方向Xに交差する第2方向Yに延びる第2部分518B2と、を有する。第1部分518B1が第1半導体層518Aと重なる。第2部分518B2は第1半導体層518Aと重ならない。ドレイン電極528は、第2半導体層518B(第1部分518B1)を貫通して両者が電気的に接続する。ドレイン電極528は、第1半導体層518Aを貫通して両者が電気的に接続する。回路層552は、第1半導体層518A及び第2半導体層518Bの上側に、ドレイン電極528に接続するドレイン配線532を含む。ドレイン配線532は、第2半導体層518Bに接触して載る部分を有する。
第1薄膜トランジスタ514Aは、第1ソース電極526Aを有する。第1ソース電極526Aは、第1半導体層518Aを貫通して両者が電気的に接続する。回路層552は、第1半導体層518Aの上側に、第1ソース電極526Aに接続する第1ソース配線530Aを含む。
第2薄膜トランジスタ514Bは、第2ソース電極526Bを有する。第2部分518B2を、第2ソース電極526Bが貫通して両者が電気的に接続する。第2ソース電極526Bは、第1ソース電極526Aと同じ深さに至るが、第1半導体層518Aとの接触を避けるようになっている。回路層552は、第1半導体層518A及び第2半導体層518Bの上側に、第2ソース電極526Bに接続して第2半導体層518Bに接触して載る部分を有する第2ソース配線530Bを含む。
本実施形態でも、第1ソース電極526Aは、第1半導体層518Aの下側でバックゲート電極516に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、第1ソース電極526Aが第1半導体層518Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[第6の実施形態]
図20は、第6の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。図21は、図20に示す薄膜トランジスタのXXI−XXI線断面図である。
回路層652は、第1薄膜トランジスタ614A及び第2薄膜トランジスタ614Bを含む。第1薄膜トランジスタ614Aには、第1の実施形態の薄膜トランジスタ14の内容が該当し、これに第2薄膜トランジスタ614Bが付加されている。第1薄膜トランジスタ614A及び第2薄膜トランジスタ614Bは、ソース電極626を共用する。
第1薄膜トランジスタ614Aは、第1半導体層618Aを含む。第2薄膜トランジスタ614Bは、第2半導体層618Bを含む。第1半導体層618Aがポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層618Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層618Bは、第1半導体層618Aの上側で、第1ゲート電極622Aよりもさらに第1半導体層618Aから離れている。第1半導体層618A及び第2半導体層618Bは、第1ソース領域618As及び第2ソース領域618Bsが重なるが、第1ドレイン領域618Ad及び第2ドレイン領域618Bdは重ならず、第1チャネル領域618Ac及び第2チャネル領域618Bcも重ならない。
ソース電極626は、第1半導体層618A(第1ソース領域618As)を貫通して両者が電気的に接続する。ソース電極626は、第2半導体層618B(第2ソース領域618Bs)を貫通して両者が電気的に接続する。回路層652は、第1半導体層618A及び第2半導体層618Bの上側に、ソース電極626に接続するソース配線630を有する。ソース配線630は、第2半導体層618Bに接触して載る部分を有する。
第1薄膜トランジスタ614Aは、第1ドレイン電極628Aを有する。回路層652は、第1半導体層618A及び第2半導体層618Bの上側に、第1ドレイン電極628Aに接続する第1ドレイン配線632Aを含む。第2薄膜トランジスタ614Bは、第2ドレイン電極628Bを有する。第2ドレイン電極628Bは、第1ドレイン電極628Aと同じ深さに至るが、第1半導体層618Aとの接触を避けるようになっている。回路層652は、第1半導体層618A及び第2半導体層618Bの上側に、第2ドレイン電極628Bに接続する第2ドレイン配線632Bを含む。第2ドレイン配線632Bは、第2半導体層618Bに接触して載る部分を有する。第1薄膜トランジスタ614Aは、第1ゲート電極622Aを有する。第2薄膜トランジスタ614Bは、第2ゲート電極622Bを有する。第1ゲート電極622Aがある層に、第2ゲート電極622Bが位置する。
本実施形態でも、ソース電極626は、第1半導体層618Aの下側でバックゲート電極616に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、ソース電極626が第1半導体層618Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
[第7の実施形態]
図22は、第7の実施形態における薄膜トランジスタの平面図である。図23は、図22に示す薄膜トランジスタのXXIII−XXIII線断面図である。
回路層752は、第1薄膜トランジスタ714A及び第2薄膜トランジスタ714Bを含む。第1薄膜トランジスタ714Aには、第1の実施形態の薄膜トランジスタ14の内容が該当し、これに第2薄膜トランジスタ714Bが付加されている。第1薄膜トランジスタ714A及び第2薄膜トランジスタ714Bは、ドレイン電極728を共用する。
第1薄膜トランジスタ714Aは、第1半導体層718Aを含む。第2薄膜トランジスタ714Bは、第2半導体層718Bを含む。第1半導体層718Aがポリシリコンからなるのに対して、第2半導体層718Bは酸化物半導体からなる。第2半導体層718Bは、第1半導体層718Aの上側で、第1ゲート電極722Aよりもさらに第1半導体層718Aから離れている。第1ドレイン領域718Ad及び第2ドレイン領域718Bdは重なるが、第1ソース領域718As及び第2ソース領域718Bsは重ならず、第1チャネル領域718Ac及び第2チャネル領域718Bcも重ならない。
ドレイン電極728は、第1半導体層718A(第1ドレイン領域718Ad)を貫通して両者が電気的に接続する。ドレイン電極728は、第2半導体層718B(第2ドレイン領域718Bd)を貫通して両者が電気的に接続する。回路層752は、第1半導体層718Aの上側に、ドレイン電極728に接続するドレイン配線732を含む。ドレイン配線732は、第2半導体層718Bに接触して載る部分を有する。
第1薄膜トランジスタ714Aは、第1ソース電極726Aを有する。回路層752は、第1半導体層718A及び第2半導体層718Bの上側に、第1ソース電極726Aに接続する第1ソース配線730Aを含む。第2薄膜トランジスタ714Bは、第2ソース電極726Bを有する。第2ソース電極726Bは、第1ソース電極726Aと同じ深さに至るが、第1半導体層718Aとの接触を避けるようになっている。回路層752は、第1半導体層718A及び第2半導体層718Bの上側に、第2ソース電極726Bに接続する第2ソース配線730Bを有する。第2ソース配線730Bは、第2半導体層718Bに接触して載る部分を有する。第1薄膜トランジスタ714Aは、第1ゲート電極722Aを有する。第2薄膜トランジスタ714Bは、第2ゲート電極722Bを有する。第1ゲート電極722Aがある層に、第2ゲート電極722Bが位置する。
本実施形態でも、第1ソース電極726Aは、第1半導体層718Aの下側でバックゲート電極716に接続し、両者は同電位になる。この電気的接続は、第1ソース電極726Aが第1半導体層718Aを貫通することでなされるため、接続のための領域を確保する必要がない。その他の内容は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子(QLED:Quantum‐Dot Light Emitting Diode)のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
10 基板、12 アンダーコート層、12a 第1層、12b 第2層、14 薄膜トランジスタ、14A 薄膜トランジスタ、14B 薄膜トランジスタ、16 バックゲート電極、16A バックゲート電極、16B バックゲート電極、16E1 第1端、16E2 第2端、16c 中央領域、16h 穴、18 半導体層、18A 半導体層、18B 半導体層、18c チャネル領域、18d ドレイン領域、18s ソース領域、20 ゲート絶縁膜、22 ゲート電極、22A ゲート電極、22B ゲート電極、24 層間絶縁膜、26 ソース電極、26A ソース電極、26B ソース電極、28 ドレイン電極、28A ドレイン電極、28B ドレイン電極、30 ソース配線、32 ドレイン配線、34 平坦化有機膜、36 画素コンタクト部、38 酸化インジウムスズ膜、38a 第1透明導電膜、38b 第2透明導電膜、40 シリコン窒化膜、40a 開口、42 画素電極、44 絶縁有機膜、46 有機エレクトロルミネセンス層、48 対向電極、50 画素層、52 回路層、54 封止層、54a 封止無機膜、54b 封止有機膜、54c 封止無機膜、56 補強有機膜、58 粘着層、60 偏光板、62 共通電極、64 絶縁膜、66 画素電極、66a コンタクト部、67 第1配向膜、68 対向基板、70 ブラックマトリクス、72 カラーフィルタ層、74 オーバーコート層、76 第2配向膜、78 液晶、80 スペーサ、100 ディスプレイ、102 スペーサ、214B 第2薄膜トランジスタ、216B 第2バックゲート電極、218B 第2半導体層、252 回路層、314A 第1薄膜トランジスタ、314B 第2薄膜トランジスタ、316 バックゲート電極、318A 第1半導体層、318Ad 第1ドレイン領域、318As 第1ソース領域、318B 第2半導体層、318Bd 第2ドレイン領域、318Bs 第2ソース領域、322 ゲート電極、326 ソース電極、328 ドレイン電極、330 ソース配線、332 ドレイン配線、352 回路層、414A 第1薄膜トランジスタ、414B 第2薄膜トランジスタ、416 バックゲート電極、418A 第1半導体層、418B 第2半導体層、418B1 第1部分、418B2 第2部分、422 ゲート電極、426 ソース電極、428A 第1ドレイン電極、428B 第2ドレイン電極、430 ソース配線、432A 第1ドレイン配線、432B 第2ドレイン配線、452 回路層、514A 第1薄膜トランジスタ、514B 第2薄膜トランジスタ、516 バックゲート電極、518A 第1半導体層、518B 第2半導体層、518B1 第1部分、518B2 第2部分、522 ゲート電極、526A 第1ソース電極、526B 第2ソース電極、528 ドレイン電極、530A 第1ソース配線、530B 第2ソース配線、532 ドレイン配線、552 回路層、614A 第1薄膜トランジスタ、614B 第2薄膜トランジスタ、616 バックゲート電極、618A 第1半導体層、618Ac 第1チャネル領域、618Ad 第1ドレイン領域、618As 第1ソース領域、618B 第2半導体層、618Bc 第2チャネル領域、618Bd 第2ドレイン領域、618Bs 第2ソース領域、622A 第1ゲート電極、622B 第2ゲート電極、626 ソース電極、628A 第1ドレイン電極、628B 第2ドレイン電極、630 ソース配線、632A 第1ドレイン配線、632B 第2ドレイン配線、652 回路層、714A 第1薄膜トランジスタ、714B 第2薄膜トランジスタ、716 バックゲート電極、718A 第1半導体層、718Ac 第1チャネル領域、718Ad 第1ドレイン領域、718As 第1ソース領域、718B 第2半導体層、718Bc 第2チャネル領域、718Bd 第2ドレイン領域、718Bs 第2ソース領域、722A 第1ゲート電極、722B 第2ゲート電極、726A 第1ソース電極、726B 第2ソース電極、728 ドレイン電極、730A 第1ソース配線、730B 第2ソース配線、732 ドレイン配線、752 回路層、C 容量、CP 集積回路チップ、CS 蓄積容量、Dce1 距離、Dce2 距離、Ddg 距離、Dsg 距離、DA 表示領域、DL 信号線、FP1 第1フレキシブルプリント基板、FP2 第2フレキシブルプリント基板、GD 走査回路、GL 走査線、OD 発光素子、PWL 電源線、PX 画素、SD 信号駆動回路、TR 薄膜トランジスタ、X 第1方向、Y 第2方向。

Claims (18)

  1. 画像を表示するための画素層と、
    前記画素層を駆動するための薄膜トランジスタを含む回路層と、
    を有し、
    前記薄膜トランジスタは、
    チャネル領域並びに前記チャネル領域を挟むソース領域及びドレイン領域を含む半導体層と、
    前記半導体層の上下いずれかである第1側で前記チャネル領域に対向するゲート電極と、
    前記第1側とは反対の第2側で、少なくとも前記チャネル領域及び前記ソース領域に対向するバックゲート電極と、
    前記ソース領域に接続するソース電極と、
    前記ドレイン領域に接続するドレイン電極と、
    を含み、
    前記ソース電極は、前記半導体層を貫通して、前記第2側で前記バックゲート電極に接続することを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載された表示装置において、
    前記ドレイン電極は、前記半導体層を貫通し、前記バックゲート電極に接触しないように前記第2側に延びることを特徴とする表示装置。
  3. 請求項2に記載された表示装置において、
    前記バックゲート電極は、前記ゲート電極に対向する中央領域を有し、前記ドレイン電極の側の第1端及び前記ソース電極の側の第2端を有し、
    前記中央領域から前記第2端までの距離は、前記ゲート電極から前記ソース電極までの距離よりも大きいことを特徴とする表示装置。
  4. 請求項3に記載された表示装置において、
    前記中央領域から前記第1端までの距離は、前記ゲート電極から前記ドレイン電極までの距離よりも小さいことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項3又は4に記載された表示装置において、
    前記第1端及び前記第2端は、均等に前記中央領域から離れていることを特徴とする表示装置。
  6. 請求項5に記載された表示装置において、
    前記バックゲート電極は、前記ドレイン領域に対向し、穴を有し、
    前記ドレイン電極は、前記バックゲート電極の前記穴の内側に延びることを特徴とする表示装置。
  7. 請求項3から5のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記ドレイン電極は、前記ソース電極よりも、前記ゲート電極から離れていることを特徴とする表示装置。
  8. 請求項3から6のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、均等に前記ゲート電極から離れていることを特徴とする表示装置。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記薄膜トランジスタは、第1薄膜トランジスタであり、
    前記半導体層は、第1半導体層であり、
    前記回路層は、第2薄膜トランジスタをさらに含み、
    前記第2薄膜トランジスタは、前記第1側で、前記ゲート電極よりもさらに前記第1半導体層から離れて、第2半導体層を有することを特徴とする表示装置。
  10. 請求項9に記載された表示装置において、
    前記ソース電極及び前記ドレイン電極の少なくとも一方は、前記第2半導体層を貫通し、前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタに共用されることを特徴とする表示装置。
  11. 請求項10に記載された表示装置において、
    前記第2薄膜トランジスタは、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の一方を前記第1薄膜トランジスタと共用し、第2ソース電極及び第2ドレイン電極の一方をさらに有することを特徴とする表示装置。
  12. 請求項11に記載された表示装置において、
    前記第2半導体層は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の前記一方から第1方向に延びる第1部分と、前記第1方向に交差する第2方向に延びる第2部分と、を有し、
    前記第1部分を、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の前記一方が貫通し、
    前記第2部分を、前記第2ソース電極及び前記第2ドレイン電極の前記一方が貫通することを特徴とする表示装置。
  13. 請求項11又は12に記載された表示装置において、
    前記回路層は、前記第1側に、前記第2ソース電極及び前記第2ドレイン電極の前記一方に接続して前記第2半導体層に接触して載る部分を有する配線をさらに含むことを特徴とする表示装置。
  14. 請求項9から13のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記回路層は、前記第1側に、前記ソース電極に接続するソース配線と、前記ドレイン電極に接続するドレイン配線と、をさらに含み、
    前記ソース配線及び前記ドレイン配線の少なくとも一方は、前記第2半導体層に接触して載る部分を有することを特徴とする表示装置。
  15. 請求項9から14のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第2半導体層は、前記第1半導体層と重なり、
    前記第1薄膜トランジスタ及び前記第2薄膜トランジスタは、前記ゲート電極を共用することを特徴とする表示装置。
  16. 請求項9から14のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記ゲート電極は、第1ゲート電極であり、
    前記第2薄膜トランジスタは、第2ゲート電極を有することを特徴とする表示装置。
  17. 請求項16に記載された表示装置において、
    前記第1ゲート電極がある層に、前記第2ゲート電極が位置することを特徴とする表示装置。
  18. 請求項9から17のいずれか1項に記載された表示装置において、
    前記第2半導体層は、酸化物半導体からなることを特徴とする表示装置。
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