JP2021027199A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】トランジスタの特性変化を抑制することを目的とする。【解決手段】表示装置は、イオン化傾向において最下層３０Ｌが中間層３０Ｍよりも低い複数層からなり、最下層３０Ｌが接触するように酸化物半導体層２２に載る金属層３０を有する。酸化物半導体層２２は、複数のチャネル領域２４を含む。金属層３０は、複数の第１電極２６と、複数の第２電極２８と、を含む。複数のチャネル領域２４のそれぞれは、複数の第１電極２６の対応する１つと複数の第２電極２８の対応する１つとの間にあって、複数の薄膜トランジスタ１４の対応する１つを構成する。酸化物半導体層２２は、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対のチャネル領域２４Ａ，２４Ｂの間で連続している。金属層３０は、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対の第１電極２６Ａ，２６Ｂの間で連続している。【選択図】図２
Description
本発明は、表示装置及びその製造方法に関する。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）には、オフ電流が高くてリーク電流の抑制が困難な低温ポリシリコンに代わって、酸化物半導体が使用されることがある（特許文献１及び２）。ボトムゲート型ＴＦＴでは、チャネルを構成する酸化物半導体層の端部を超えるように、ドレイン／ソース電極が形成される。
酸化物半導体層の端面の傾斜が急峻であると、ドレイン／ソース電極の段切れが生じやすい。複数層からなるドレイン／ソース電極であれば、最下層に段切れが生じて、その上の中間層が酸化物半導体層と接触する。最下層がチタン、モリブデン、ニッケル等からなり、中間層がアルミニウムからなるときには、アルミニウムによって酸化物半導体層が還元されて、しきい値電圧が低くなる（ディプリートする）ことがある。
本発明は、トランジスタの特性変化を抑制することを目的とする。
本発明に係る表示装置は、ボトムゲート型の複数の薄膜トランジスタを備える表示装置であって、複数のゲート電極と、前記複数のゲート電極を覆うゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層に載る酸化物半導体層と、イオン化傾向において最下層が中間層よりも低い複数層からなり、前記最下層が接触するように前記酸化物半導体層に載る金属層と、を有し、前記酸化物半導体層は、複数のチャネル領域を含み、前記金属層は、複数の第１電極と、複数の第２電極と、を含み、前記複数のチャネル領域のそれぞれは、前記複数の第１電極の対応する１つと前記複数の第２電極の対応する１つとの間にあって、前記複数の薄膜トランジスタの対応する１つを構成し、前記酸化物半導体層は、隣同士の一対の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記チャネル領域の間で連続しており、前記金属層は、前記隣同士の一対の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記第１電極の間で連続していることを特徴とする。
本発明によれば、酸化物半導体層が、隣同士の一対の薄膜トランジスタに含まれる一対のチャネル領域の間で連続している。つまり、金属層の下に、酸化物半導体層の端部がない。したがって、金属層の段切れが生じないので、トランジスタの特性変化を抑制することができる。
本発明に係る表示装置の製造方法は、ボトムゲート型の複数の薄膜トランジスタを備える表示装置の製造方法であって、複数のゲート電極を形成する工程と、前記複数のゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層に載るように酸化物半導体層を形成する工程と、イオン化傾向において最下層が中間層よりも低い複数層からなり、前記最下層が前記酸化物半導体層に接触して載るように金属層を形成する工程と、前記金属層を、複数の第１電極及び複数の第２電極を含む形状にパターニングする工程と、前記金属層のパターニング後に、前記酸化物半導体層を、複数のチャネル領域を含む形状にパターニングする工程と、を含み、前記複数のチャネル領域のそれぞれは、前記複数の第１電極の対応する１つと前記複数の第２電極の対応する１つとの間にあって、前記複数の薄膜トランジスタの対応する１つを構成し、前記酸化物半導体層の前記形状は、隣同士の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記チャネル領域の間で連続しており、前記金属層の前記形状は、前記隣同士の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記第１電極の間で連続していることを特徴とする。
本発明によれば、酸化物半導体層が、隣同士の一対の薄膜トランジスタに含まれる一対のチャネル領域の間で連続している。つまり、金属層の下に、酸化物半導体層の端部がない。したがって、金属層の段切れが生じないので、トランジスタの特性変化を抑制することができる。
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。
図１は、実施形態に係る表示装置の平面図である。表示装置は、ディスプレイＤＰを含む。ディスプレイＤＰは、可撓性を有する場合には、画像が表示される表示領域ＤＡの外側にある屈曲対応領域ＢＡで折り曲げられるようになっている。ディスプレイＤＰ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。ディスプレイＤＰには、表示領域ＤＡの外側で、フレキシブルプリント基板ＦＰ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。表示領域ＤＡでは、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラー画像が表示される。なお、表示装置は、電子ペーパであってもよい。
図２は、画素ごとの素子構造を示す平面図である。図３は、図２に示す構造のIII−III線断面図である。図４は、図２に示す構造のIV−IV線断面図である。図５は、図２に示す構造のＶ−Ｖ線断面図である。
基板１０は、ガラスから構成されていてもよく、可撓性が要求されるのであればポリイミドなどの樹脂からなる。基板１０上に、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、シリコン酸化膜などの絶縁膜からなり、複数層であってもよいし、単層であってもよい。
表示装置は、ボトムゲート型の複数の薄膜トランジスタ１４を備える。複数の薄膜トランジスタ１４は、それぞれ、複数のゲート電極１６を含む。複数のゲート電極１６のそれぞれは、複数の走査線１８の対応する１つに一体的になっている。表示装置は、複数のゲート電極１６を覆うゲート絶縁層２０を有する。ゲート絶縁層２０は、シリコン酸化膜である。
薄膜トランジスタ１４は、酸化物半導体層２２を有する。酸化物半導体層２２は、例えば、ＩＧＺＯ（Indium Gallium Zinc Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる。酸化物半導体層２２はゲート絶縁層２０に載る。ゲート電極１６の上方に酸化物半導体層２２がある。薄膜トランジスタ１４は、酸化物半導体層２２をチャネル領域２４として有するので、電流バラツキを小さくすることができると共に、非常にオフ電流を低く抑えることができる。
酸化物半導体層２２は、複数のチャネル領域２４を含む。複数のチャネル領域２４のそれぞれは、複数の第１電極２６の対応する１つと複数の第２電極２８の対応する１つとの間にあって、複数の薄膜トランジスタ１４の対応する１つを構成する。酸化物半導体層２２は、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対のチャネル領域２４Ａ，２４Ｂの間で連続している。
表示装置は、金属層３０を有する。金属層３０は、複数層からなる。最下層３０Ｌが酸化物半導体層２２に接触して載る。イオン化傾向において、最下層３０Ｌが中間層３０Ｍよりも低い。一例として、最下層３０Ｌは、チタンからなる。中間層３０Ｍは、アルミニウムからなる。中間層３０Ｍは、最下層３０Ｌ及び最上層３０Ｕの間にある。最上層３０Ｕは、最下層３０Ｌと同じ材料からなる。
ここで、金属層３０を構成する最下層３０Ｌの膜厚は５０ｎｍ、中間層３０Ｍの膜厚は４００ｎｍ、酸化物半導体層２２の膜厚は７５ｎｍ程度である。
金属層３０は、複数の第１電極２６を含む。複数の第１電極２６のそれぞれは、複数の映像信号線３２の対応する１つに一体的になっている。金属層３０は、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対の第１電極２６Ａ，２６Ｂの間で連続している。金属層３０は、複数の第２電極２８を含む。複数の第２電極２８のそれぞれは、複数の画素電極３４の対応する１つに接続されている。
本実施形態によれば、酸化物半導体層２２が、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対のチャネル領域２４Ａ，２４Ｂの間で連続している。つまり、金属層３０の下に、酸化物半導体層２２の端部がない。したがって、金属層３０の段切れが生じないので、薄膜トランジスタ１４の特性変化を抑制することができる。前述したように、最下層３０Ｌの膜厚が酸化物半導体層２２の膜厚よりも薄い場合、仮に、金属層３０の下に、酸化物半導体層２２の端部が存在したとすると、特に段切れを生じやすくなるため、本実施形態の構成は有効である。勿論、最下層３０Ｌの膜厚が酸化物半導体層２２の膜厚よりも厚い場合であっても、段切れの可能性があるため、同じく有効である。
複数の薄膜トランジスタ１４のそれぞれは、対応する第１電極２６及び第２電極２８を、ドレイン電極及びソース電極として含む。薄膜トランジスタ１４のチャネル幅Ｗ（チャネル領域２４の幅）は、ドレイン電極及びソース電極のいずれの幅よりも小さい。
金属層３０の上にパッシベーション層３６が載る。パッシベーション層３６は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜である。パッシベーション層３６は、平坦化層３８によって覆われている。平坦化層３８は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により形成される無機絶縁材料に比べて、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によって形成される。
平坦化層３８の上に、複数の画素電極３４が配列されている。画素電極３４は、反射電極として形成される。画素電極３４は、平坦化層３８及びパッシベーション層３６を貫通して、第２電極２８に接続している。
平坦化層３８の上であって画素電極３４の周縁に載るように、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層４０が形成されている。絶縁層４０としては平坦化層３８と同じく感光性アクリル等が用いられる。絶縁層４０は、画素電極３４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エレクトロルミネセンス層４２のカバレッジ不良を生ずる。
画素電極３４の上に、例えば有機材料からなるエレクトロルミネセンス層４２が積層されている。エレクトロルミネセンス層４２は、画素電極３４側から順に、正孔注入輸送層、発光層及び電子注入輸送層が積層された構造である。例えば、複数の発光層が複数の画素電極３４に対応して分離しており、正孔注入輸送層の少なくとも１層及び電子注入輸送層の少なくとも１層が連続的に複数の発光層に重なる。
エレクトロルミネセンス層４２の上に、対向電極４４が設けられている。ここでは、トップエミッション構造が採用されるため、対向電極４４は透明である。例えば、Ｍｇ層及びＡｇ層を、エレクトロルミネセンス層４２からの出射光が透過する程度の薄膜として形成する。前述のエレクトロルミネセンス層４２の形成順序に従うと、画素電極３４が陽極となり、対向電極４４が陰極となる。複数の画素電極３４と、対向電極４４と、複数の画素電極３４のそれぞれの中央部と対向電極４４の間に介在するエレクトロルミネセンス層４２とで発光素子が構成される。
対向電極４４の上に、封止層４６が形成されている。封止層４６は、エレクトロルミネセンス層４２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４６は、有機膜４８及びこれを上下で挟む一対の無機膜５０（例えばシリコン窒化膜）の積層構造になっている。一対の無機膜５０は、有機膜４８の周囲で接触して重なる。無機膜５０と有機膜４８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４６には、補強有機膜５２が積層されている。補強有機膜５２には、粘着層５４を介して、偏光板５６（例えば円偏光板）が貼り付けられている。
図６は、図２に示す構造の他の縦断面図である。ゲート電極１６が一体化する走査線１８は、図１に示す表示領域ＤＡの外側で、金属層３０に含まれる配線５８に接続されている。走査線１８と配線５８の間に酸化物半導体層２２が介在するが、その膜厚は１００ｎｍ以下程度の薄さであるため、導電性は確保される。これにより、配線５８から走査線１８（ゲート電極１６）に電圧を印加することができる。
図７〜図１０は、実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するための図である。
図７に示すように、複数のゲート電極１６を形成する。複数のゲート電極１６のそれぞれを、複数の走査線１８の対応する１つに一体化するように形成する。ゲート電極１６のパターニングは、フッ素系のドライエッチングにて行う。そして、複数のゲート電極１６を覆うように、図４〜図６に示すゲート絶縁層２０（図７では省略）を形成する。
図８に示すように、酸化物半導体層２２を形成する。続いて、酸化物半導体層２２の上に、金属層３０を形成する。酸化物半導体層２２及び金属層３０は、基板１０の全面に形成する。金属層３０は、複数層からなり、その詳細は上述した通りである。
図９に示すように、金属層３０をパターニングする。詳しくは、金属層３０を、複数の第１電極２６及び複数の第２電極２８を含む形状にパターニングする。パターニングには、例えば塩素系ガスを使用する。複数の第１電極２６のそれぞれは、複数の映像信号線３２の対応する１つに一体化するように形成される。パターニングされた金属層３０は、隣同士の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂ（図１０参照）に含まれる一対の第１電極２６Ａ，２６Ｂの間で連続する。
図１０に示すように、金属層３０のパターニング後に、酸化物半導体層２２をパターニングする。詳しくは、酸化物半導体層２２を、複数のチャネル領域２４を含む形状にパターニングする。パターニングには、図示しないエッチングマスクを使用し、例えばシュウ酸を含むエッチング液を使用する。酸化物半導体層２２のパターニングの際には、前述した図示しないエッチングマスクに加え、既にパターニングされている金属層３０もエッチングマスクとして働くため、隣同士の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対のチャネル領域２４Ａ，２４Ｂの間で連続する。
複数のチャネル領域２４のそれぞれは、複数の第１電極２６の対応する１つと複数の第２電極２８の対応する１つとの間にあって、複数の薄膜トランジスタ１４の対応する１つを構成する。複数の薄膜トランジスタ１４のそれぞれは、ドレイン電極及びソース電極のいずれの幅よりも小さいチャネル幅Ｗを有するように形成される。
本実施形態によれば、酸化物半導体層２２が、隣同士の一対の薄膜トランジスタ１４Ａ，１４Ｂに含まれる一対のチャネル領域２４Ａ，２４Ｂの間で連続している。つまり、金属層３０の下に、酸化物半導体層２２の端部がない。したがって、金属層３０の段切れが生じないので、トランジスタの特性変化を抑制することができる。
図１１は、変形例に係る表示装置を示す断面図である。上記実施形態では、有機エレクトロルミネセンス表示装置を説明したが、変形例では、液晶表示装置を説明する。
液晶表示装置は、縦電界型である。そのため、液晶層１６０の下に、画素電極１３４と共通電極１４４の両方が位置する。液晶層１６０は、上下で配向膜１６２に挟まれており、下の配向膜１６２のさらに下に画素電極１３４が位置する。画素電極１３４及び共通電極１４４の間には絶縁膜１６４が介在する。上の配向膜１６２の上には、保護膜１６６が設けられている。その他の内容は、上述した実施形態と同じである。
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、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 ゲート電極、１８ 走査線、２０ ゲート絶縁層、２２ 酸化物半導体層、２４ チャネル領域、２４Ａ チャネル領域、２４Ｂ チャネル領域、２６ 第１電極、２６Ａ 第１電極、２６Ｂ 第１電極、２８ 第２電極、３０ 金属層、３０Ｌ 最下層、３０Ｍ 中間層、３０Ｕ 最上層、３２ 映像信号線、３４ 画素電極、３６ パッシベーション層、３８ 平坦化層、４０ 絶縁層、４２ エレクトロルミネセンス層、４４ 対向電極、４６ 封止層、４８ 有機膜、５０ 無機膜、５２ 補強有機膜、５４ 粘着層、５６ 偏光板、５８ 配線、１３４ 画素電極、１４４ 共通電極、１６０ 液晶層、１６２ 配向膜、１６４ 絶縁膜、１６６ 保護膜、ＢＡ 屈曲対応領域、ＣＰ 集積回路チップ、ＤＡ 表示領域、ＤＰ ディスプレイ、ＦＰ フレキシブルプリント基板、Ｗ チャネル幅。
Claims (11)
- ボトムゲート型の複数の薄膜トランジスタを備える表示装置であって、
複数のゲート電極と、
前記複数のゲート電極を覆うゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層に載る酸化物半導体層と、
イオン化傾向において最下層が中間層よりも低い複数層からなり、前記最下層が接触するように前記酸化物半導体層に載る金属層と、
を有し、
前記酸化物半導体層は、複数のチャネル領域を含み、
前記金属層は、複数の第１電極と、複数の第２電極と、を含み、
前記複数のチャネル領域のそれぞれは、前記複数の第１電極の対応する１つと前記複数の第２電極の対応する１つとの間にあって、前記複数の薄膜トランジスタの対応する１つを構成し、
前記酸化物半導体層は、隣同士の一対の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記チャネル領域の間で連続しており、
前記金属層は、前記隣同士の一対の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記第１電極の間で連続していることを特徴とする表示装置。 - 請求項１に記載された表示装置において、
前記複数のゲート電極のそれぞれは、複数の走査線の対応する１つに一体的になっており、
前記複数の第１電極のそれぞれは、複数の映像信号線の対応する１つに一体的になっていることを特徴とする表示装置。 - 請求項１又は２に記載された表示装置において、
前記複数の第２電極のそれぞれは、複数の画素電極の対応する１つに接続されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記金属層の最上層は、前記最下層と同じ材料からなり、
前記中間層は、前記最下層及び前記最上層の間にあることを特徴とする表示装置。 - 請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記最下層は、チタンからなり、
前記中間層は、アルミニウムからなることを特徴とする表示装置。 - 請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれは、ドレイン電極及びソース電極のいずれの幅よりも小さいチャネル幅を有することを特徴とする表示装置。 - ボトムゲート型の複数の薄膜トランジスタを備える表示装置の製造方法であって、
複数のゲート電極を形成する工程と、
前記複数のゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層に載るように酸化物半導体層を形成する工程と、
イオン化傾向において最下層が中間層よりも低い複数層からなり、前記最下層が前記酸化物半導体層に接触して載るように金属層を形成する工程と、
前記金属層を、複数の第１電極及び複数の第２電極を含む形状にパターニングする工程と、
前記金属層のパターニング後に、前記酸化物半導体層を、複数のチャネル領域を含む形状にパターニングする工程と、
を含み、
前記複数のチャネル領域のそれぞれは、前記複数の第１電極の対応する１つと前記複数の第２電極の対応する１つとの間にあって、前記複数の薄膜トランジスタの対応する１つを構成し、
前記酸化物半導体層の前記形状は、隣同士の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記チャネル領域の間で連続しており、
前記金属層の前記形状は、前記隣同士の前記薄膜トランジスタに含まれる一対の前記第１電極の間で連続していることを特徴とする表示装置の製造方法。 - 請求項７に記載された表示装置の製造方法において、
前記複数のゲート電極のそれぞれを、複数の走査線の対応する１つに一体化するように形成し、
前記複数の第１電極のそれぞれを、複数の映像信号線の対応する１つに一体化するように形成することを特徴とする表示装置の製造方法。 - 請求項７又は８に記載された表示装置の製造方法において、
前記金属層の最上層を、前記最下層と同じ材料から形成し、
前記中間層を、前記最下層及び前記最上層の間に形成することを特徴とする表示装置の製造方法。 - 請求項７から９のいずれか１項に記載された表示装置の製造方法において、
前記最下層を、チタンから形成し、
前記中間層を、アルミニウムから形成することを特徴とする表示装置の製造方法。 - 請求項７から１０のいずれか１項に記載された表示装置の製造方法において、
前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれは、ドレイン電極及びソース電極のいずれの幅よりも小さいチャネル幅を有するように形成されることを特徴とする表示装置の製造方法。
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