WO2022030199A1 - 表示装置 - Google Patents

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健太郎 三浦
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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a display device.
  • the present invention relates to the pixel configuration of the display device.
  • organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) display devices are being actively researched because of their advantages such as high viewing angle, high-speed response, and usable as a sheet display.
  • a light emitting element is provided for each pixel, and an image is displayed by individually controlling light emission.
  • the light emitting device has a structure in which a layer containing an organic EL material (hereinafter, also referred to as “light emitting layer”) is sandwiched between a pair of electrodes distinguished by using one as an anode and the other as a cathode.
  • the cathode When electrons are injected from the cathode and holes are injected from the anode into the light emitting layer, the electrons and holes are recombined. The surplus energy emitted by this excites the luminescent molecules in the light emitting layer, and then deexcites to emit light.
  • oxide semiconductors have been attracting attention as semiconductor layers constituting organic EL display devices.
  • Transistors using an oxide semiconductor layer are expected to be applied to display devices with low power consumption because they have a low off-leakage current and can be driven at a low frequency.
  • the effect of reducing power consumption is great.
  • Transistors using an oxide semiconductor layer have the problem of low reliability, such as the threshold voltage changing over time.
  • a transistor using an oxide semiconductor layer is formed with a bottom gate structure or a dual gate structure, it is difficult to secure sufficient reliability.
  • one of the objects of the embodiment of the present invention is to improve the reliability of the display device.
  • the substrate, the light emitting element, the first transistor for controlling the current value flowing from the drive power supply line to the light emitting element, and the voltage corresponding to the light emitting brightness of the light emitting element are set to the first transistor.
  • the first transistor includes the first gate electrode provided on the substrate, the first insulating film provided on the first gate electrode, and the first insulation.
  • the second transistor includes the first conductive layer, the first insulating film provided on the substrate, the second oxide semiconductor layer provided on the first insulating film, the first oxide semiconductor layer, and the second transistor.
  • the first conductive layer is electrically connected to the light emitting device, including the second gate electrode having the above.
  • the first transistor includes the first gate electrode provided on the substrate, the first insulating film provided on the first gate electrode, and the first insulation.
  • the second transistor includes a first oxide semiconductor layer provided on the film and having a region overlapping with the first gate electrode, and the second transistor is provided on the first insulating film provided on the substrate and on the first insulating film.
  • the second gate electrode provided on the two insulating films and having a region overlapping with the second oxide semiconductor layer is included, and the first oxide semiconductor layer sandwiches the first channel region and the first channel region. It has a low-concentration impurity region provided and a first high-concentration impurity region provided adjacent to the low-concentration impurity region, and the second oxide semiconductor layer has a second channel region and a second channel region. It has a second high-concentration impurity region provided sandwiched between them.
  • these plurality of films when one film is processed to form a plurality of films, these plurality of films may have different functions and roles. However, these plurality of films are derived from the films formed as the same layer in the same process, and have the same layer structure and the same material. Therefore, these multiple films are defined as existing in the same layer.
  • the display device 100 includes a display area 102 and a peripheral area 109 provided on the substrate 101.
  • the display area 102 has a plurality of pixels 103 arranged in a matrix.
  • Each of the plurality of pixels 103 has a plurality of transistors and light emitting elements.
  • the peripheral area 109 is provided so as to surround the display area 102.
  • the peripheral region 109 refers to a region on the substrate 101 from the display region 102 to the end of the substrate 101. In other words, the peripheral region 109 refers to an region other than the display region 102 provided on the substrate 101 (that is, an region outside the display region 102).
  • the peripheral region 109 includes gate drive circuits 104_1 and 104_2, a terminal portion 107 including a plurality of terminals 106, and a driver IC 105.
  • the gate drive circuits 104_1 and 104_1 are provided so as to sandwich the display area 102.
  • the driver IC 105 is connected to a plurality of terminals 106, and the plurality of terminals 106 are connected to a flexible printed circuit 108.
  • FIG. 1 shows an example in which a source drive circuit is incorporated in the driver IC 105, but the present invention is not limited to this form, and a source drive circuit may be provided on the substrate 101 separately from the driver IC 105.
  • the driver IC 105 is shown in an example in which it is arranged on the substrate 101 in the form of an IC chip, the driver IC 105 is not limited to this form and may be arranged in the flexible printed circuit 108.
  • the driver IC 105 is connected to the gate drive circuits 104_1 and 104_1 and a plurality of video signal line VLs.
  • the gate drive circuit 104_1 or the gate drive circuit 104_1 is connected to the pixel 103 via the write control scanning line Sg.
  • the plurality of write control scan lines Sg for example, the odd-numbered line write control scan line Sg is connected to the gate drive circuit 104_1, and the even-numbered line write control scan line Sg is connected to the gate drive circuit 104_1.
  • the video signal line VL is connected to the pixel 103.
  • a control signal SG for selecting each pixel 103 is given to the display area 102 from the driver IC 105 via the gate drive circuits 104_1 and 104_2 and the write control scanning line Sg. Further, the video signal Vsig is given to the display area 102 from the driver IC 105 via the video signal line VL. By these signals, the transistor included in the pixel 103 can be driven to display an image in the display area 102 according to the video signal Vsig.
  • the high-potential power supply SLa and the low-potential power supply electrode SLb connected to the pixel 103 are connected to different terminals 106, respectively.
  • the substrate 101 a glass substrate or a flexible plastic substrate is used.
  • a flexible plastic substrate is used as the substrate 101, the region between the display region 102 and the terminal portion 107 can be bent. As a result, the frame of the display device 100 can be narrowed.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of pixels 103 included in the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the display device 100 has a high-potential power supply SLa, a low-potential power supply electrode SLb, a write control scanning line Sg, and a video signal line VL.
  • the high-potential power source SLa is given a high-potential power supply Pvdd
  • the low-potential power supply electrode SLb is given a low-potential power supply Pvss.
  • the write control scanning line Sg is connected to the gate drive circuits 104_1 and 104_1, and the video signal line VL is connected to the driver IC 105.
  • Each pixel 103 has at least a drive transistor DRT, a write transistor SST, and a light emitting element OLED.
  • the anode (also referred to as a pixel electrode) of the light emitting element OLED is provided with a high potential power supply Pvdd via the drive transistor DRT, and the cathode (also referred to as a common electrode) is provided with a low potential power supply Pvss.
  • the drive transistor DRT is connected in series with the light emitting element OLED between the high-potential power supply SLa and the low-potential power supply electrode SLb.
  • the drive transistor DRT functions as a current control element that controls the current value flowing through the light emitting element OLED according to the gate-source voltage.
  • the write transistor SST functions as a switching element for selecting conduction or non-conduction between two nodes, and writes a voltage corresponding to the emission luminance of the light emitting element OLED.
  • a holding capacitance Cs may be provided between the gate and the source of the drive transistor DRT. The holding capacitance Cs holds the gate-source voltage of the drive transistor DRT for a certain period of time.
  • the write transistor SST has a first terminal, a second terminal, and a control terminal.
  • the drive transistor DRT has a first terminal, a second terminal, a first control terminal, and a second control terminal.
  • the first terminal will be described as a source electrode, the second terminal as a drain electrode, the first control terminal as a first gate electrode, and the second control terminal as a second gate electrode.
  • the first gate electrode and the second gate electrode are connected to the write control scanning line Sg, the source electrode is connected to the video signal line VL, and the drain electrode is connected to the first gate electrode of the drive transistor DRT. Be connected.
  • the drain electrode is connected to the high potential power supply SLa, and the source electrode is connected to one electrode (here, the anode) of the second gate electrode and the light emitting element OLED.
  • the other electrode (here, the cathode) of the light emitting element OLED is connected to the low potential power supply electrode SLb.
  • the drive transistor DRT outputs a drive current of a current amount corresponding to the video signal Vsig to the light emitting element OLED.
  • amorphous silicon, low-temperature polysilicon, or oxide semiconductor is used as the semiconductor layer of the transistor constituting the display device 100.
  • the transistor using the oxide semiconductor layer has a low off-leakage current and can be driven at a low frequency, it is possible to realize a display device 100 with low power consumption. Further, the transistor using the oxide semiconductor layer has better saturation characteristics than the transistor having the low temperature polysilicon layer because the kink effect is not observed. In this embodiment, a case where an oxide semiconductor layer is used as the semiconductor layer of the transistor constituting the display device 100 will be described.
  • Transistors using an oxide semiconductor layer have the problem of low reliability, such as changes in the threshold voltage over time.
  • a writing transistor and a driving transistor are formed in a dual gate structure in order to increase the on-current of a transistor using an oxide semiconductor layer
  • a voltage applied to the oxide semiconductor layer is likely to be applied to the driving transistor.
  • a large amount of current flows through the drive transistor.
  • the oxide semiconductor layer is thermally deteriorated, and the reliability of the drive transistor is lowered.
  • the on-current can be increased by forming the gate insulating film as thin as 100 nm or more and 200 nm or less, and the subthreshold swing value can be increased. (Hereinafter referred to as S value) can be reduced. Therefore, when a transistor having a top gate structure is used as a writing transistor, the effect that the switching characteristics are improved due to the small S value can be obtained. On the other hand, when a transistor having a top gate structure is used as a drive transistor, it is driven by a current, so that there is a problem that the current change becomes large due to a small S value.
  • the transistor using the oxide semiconductor layer is formed with a bottom gate structure
  • the voltage applied to the oxide semiconductor layer is less likely to be applied by increasing the thickness of the gate insulating film, so that the current flowing through the transistor is reduced. The amount can be reduced. Therefore, when a transistor having a bottom gate structure with a thick gate insulating film is used as a driving transistor, thermal deterioration of the oxide semiconductor layer is suppressed and the reliability of the transistor is improved.
  • the on-current ion of the writing transistor decreases due to the thick gate insulating film. Tend.
  • a transistor using an oxide semiconductor layer when applied to a display device, it is preferable to provide a transistor having different characteristics and structures according to a required function.
  • a write transistor is provided with a transistor having good switching characteristics and a high on-current
  • a drive transistor is provided with a transistor that is lower than the switching characteristics of a write transistor, suppresses thermal deterioration, and has high reliability. It is preferable to provide it.
  • the write transistor SST having a switching function and the transistors constituting the gate drive circuits 104_1 and 104_1 are top gate driven or dual gate driven, and have a current control function.
  • the drive transistor shall be bottom gate driven.
  • the top gate drive is controlled to be turned on and off by a gate electrode arranged above the oxide semiconductor layer.
  • the transistor for driving the top gate may have a top gate structure composed of gate electrodes arranged above the oxide semiconductor layer, or gate electrodes arranged above and below the oxide semiconductor layer. It may be a dual gate structure configured.
  • the bottom gate drive is one in which on / off is controlled by a gate electrode arranged below the oxide semiconductor layer.
  • the bottom gate drive transistor may have a bottom gate structure composed of gate electrodes arranged below the oxide semiconductor layer, or gate electrodes arranged above and below the oxide semiconductor layer. It may be a dual gate structure configured. Further, in the present specification, the dual gate drive means that on / off is controlled by inputting the same control signal to the gate electrodes arranged above and below the oxide semiconductor layer.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a pixel 103 of a display device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a transistor 210 and a transistor 220 are provided on the substrate 101 via a base film 202.
  • the transistor 210 is connected to the light emitting element 230.
  • the transistor 210 corresponds to the drive transistor DRT
  • the transistor 220 corresponds to the write transistor SST
  • the light emitting element 230 corresponds to the light emitting element OLED.
  • the transistor 210 that functions as a drive transistor DRT has a dual gate structure.
  • the transistor 210 includes a conductive layer 204_1, an insulating film 206 provided on the conductive layer 204_1, an oxide semiconductor layer 208_1 provided on the insulating film 206, and an insulating film 212 provided on the oxide semiconductor layer 208_1. And at least the conductive layer 214_1 provided on the insulating film 212.
  • the first control terminal that controls the switching of the transistor 210 is the conductive layer 204_1. Therefore, the transistor 210 is bottom gate driven.
  • the conductive layer 204_1 also functions as a light-shielding layer for suppressing the irradiation of the back surface of the oxide semiconductor layer 208 with light.
  • the second control terminal is the conductive layer 214_1.
  • the oxide semiconductor layer 208_1 has a channel region 208a and high-concentration impurity regions 208b and 208c.
  • the high-concentration impurity regions 208b and 208c are provided with the channel region 208a interposed therebetween.
  • the channel region 208a overlaps with the conductive layer 204_1.
  • the insulating film 206 functions as a gate insulating film of the transistor 210.
  • An insulating film 216 is provided on the oxide semiconductor layer 208_1.
  • the insulating film 216 functions as an interlayer insulating film.
  • a source electrode or a drain electrode 218_1 and 218_2 are provided on the insulating film 216.
  • the source electrode or drain electrode 218_1 is connected to the high-concentration impurity region 208b via a contact hole provided in the insulating film 212 and 216.
  • the source electrode or drain electrode 218_2 is connected to the high-concentration impurity region 208c and the conductive layer 214_1.
  • the conductive layer 214_1 is connected to the pixel electrode 226 of the light emitting element OLED via the source electrode or the drain electrode 218_2.
  • the conductive layer 204_1 is electrically connected to either the source electrode or the drain electrode 218_3 or 218_4.
  • the connection of the conductive layer 214_1 may be connected to, for example, a fixed potential in addition to the embodiment shown in FIG. As an example of the fixed potential, there is a high potential power supply Pvdd, which is a drive power supply for the light emitting element OLED, a low potential power supply Pvss, or the like.
  • the transistor 220 that functions as a write transistor SST has a dual gate structure.
  • the transistor 220 includes a conductive layer 204_2, an insulating film 206 provided on the conductive layer 204_2, an oxide semiconductor layer 208_2 provided on the insulating film 206, and an insulating film 212 provided on the oxide semiconductor layer 208_2. And at least the conductive layer 214_2 provided on the insulating film 212.
  • the first control terminals that control the switching of the transistor 220 are the conductive layer 204_2 and the conductive layer 214_2. Therefore, the transistor 220 is a dual gate drive.
  • the conductive layer 204_1 also functions as a light-shielding layer for suppressing the irradiation of the back surface of the oxide semiconductor layer 208 with light.
  • the insulating film 206 and the insulating film 212 function as a gate insulating film.
  • the oxide semiconductor layer 208_2 has a channel region 208f and high-concentration impurity regions 208g and 208h.
  • the high-concentration impurity regions 208g and 208h are provided with the channel region 208f interposed therebetween.
  • the channel region 208f is superimposed on the conductive layer 214_2.
  • An insulating film 216 is provided on the conductive layer 214_2.
  • a source electrode or a drain electrode 218_3 and 218_4 are provided on the insulating film 216.
  • the source electrode or drain electrode 218_3 and 218_4 are connected to the high-concentration impurity regions 208g and 208h via contact holes provided in the insulating films 212 and 216.
  • a dual gate drive transistor having a dual gate structure is provided as a write transistor SST, and a bottom gate drive transistor having a dual gate structure is provided as a drive transistor DRT.
  • a write transistor SST write transistor
  • a bottom gate drive transistor having a dual gate structure is provided as a drive transistor DRT.
  • the thickness of the gate insulating film can be made different between the writing transistor SST and the driving transistor DRT.
  • the write transistor SST is configured as a dual gate drive, but the threshold voltage is dominated by the voltage applied by the conductive layer 214_2 provided via the thin insulating film 212.
  • the gate insulating film of the write transistor SST can be made thinner than the gate insulating film of the drive transistor DRT, an electric field is likely to be applied to the oxide semiconductor layer 208_2, and the on-current can be increased. Further, in the writing transistor SST, since the impurity element is added to the oxide semiconductor layer 208_2 with the conductive layer 214_2 as a mask, the channel length L can be shortened. In one embodiment of the present invention, the channel length L of the write transistor SST and the drive transistor DRT can be, for example, 1.5 ⁇ m or more and 4.0 ⁇ m or less. As a result, the S value of the write transistor SST can be reduced, so that the switching characteristics of the write transistor SST are improved.
  • the gate insulating film of the drive transistor DRT can be made thicker than the gate insulating film of the write transistor SST, it is difficult for an electric field to be applied to the oxide semiconductor layer 208_1, and the on-current of the drive transistor DRT is reduced. Can be done. Further, since the S value of the drive transistor DRT can be increased, the current change can be reduced in the low gradation region controlled by a minute current, and the gradation can be finely controlled. As a result, it is possible to suppress the occurrence of display unevenness in the display area 102. Further, since it is possible to suppress the continuous flow of a large amount of current through the drive transistor DRT, it is possible to suppress the deterioration of reliability due to thermal deterioration.
  • the conductive layer 214_1 and the high-concentration impurity region 208c are connected via the source electrode or the drain electrode 218_2.
  • the conductive layer 214_1 is connected to the pixel electrode 226 of the light emitting element OLED via the source electrode or the drain electrode 218_2.
  • the gate drive circuits 104_1 and 104_1 can be driven at high speed.
  • a flattening film 222 is provided on the source electrode or the drain electrode 218_1 to 218_4.
  • an organic resin material such as polyimide, polyamide, acrylic, or epoxy can be used. These materials can form a film by a solution coating method and have a high flattening effect.
  • the flattening film 222 is not provided in the peripheral region 109.
  • the transistor 210 is connected to the light emitting element 230.
  • the light emitting element 230 has a pixel electrode 226, an organic layer 232, and a common electrode 234.
  • the display device 100 may be a top emission type or a bottom emission type. In the present embodiment, the case where the display device 100 has a top emission structure will be described. In the case of the top emission structure, the pixel electrode 226 serves as an anode and the common electrode 234 serves as a cathode.
  • a pixel electrode 226 is provided on the flattening film 222.
  • the pixel electrode 226 is provided for each pixel 103.
  • the pixel electrode 226 is connected to the source electrode or the drain electrode 218_2 of the transistor 210 via a contact hole provided in the flattening film 222.
  • a metal film having high reflectance is used as the pixel electrode 226.
  • a laminated structure of a transparent conductive layer having a high work function such as an indium oxide-based transparent conductive layer (for example, ITO) or a zinc oxide-based transparent conductive layer (for example, IZO, ZnO) and a metal film can be used. can.
  • An insulating layer 228 is provided so as to cover the end of the pixel electrode 226.
  • the insulating layer 228 is also referred to as a partition wall or a bank.
  • photosensitive acrylic is used as in the flattening film 222. It is preferable that the insulating layer 228 is opened so that the pixel electrode 226 is exposed, and the end portion of the opening has a gently tapered shape. If the end of the opening has a steep shape, poor coverage of the organic layer 232 formed later occurs.
  • a plurality of organic materials constituting the organic layer 232 are laminated on the pixel electrode 226 and the insulating layer 228.
  • the organic layer 232 is provided by laminating a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and the like in order from the pixel electrode 226 side. These layers may be formed by thin film deposition or may be formed by coating on solvent dispersion. Further, the hole transport layer, the electron transport layer, and the like may be selectively formed for each sub-pixel, or may be formed on the entire surface of the display region 102.
  • a common electrode 234 is provided on the organic layer 232. In the present embodiment, since it has a top emission structure, the common electrode 234 needs to have translucency. When MgAg is used as the common electrode 234, it is formed of a thin film that allows the emitted light from the organic layer 232 to pass through.
  • the common electrode 234 is connected to the wiring layer at the cathode contact portion provided in the peripheral region 109 and is electrically connected to the terminal 106.
  • a sealing film 240 is provided on the common electrode 234.
  • the sealing film 240 is provided to prevent moisture that has entered from the outside from entering the organic layer 232.
  • an example of forming the sealing film 240 with a three-layer structure of an inorganic insulating layer 236, an organic insulating layer 238, and an inorganic insulating layer 242 is shown.
  • silicon nitride having a high gas barrier property as the inorganic insulating layer 236 and 233
  • an organic resin material having high flexibility as the organic insulating layer 238.
  • a silicon oxide film or an amorphous silicon film may be provided between the silicon nitride and the organic resin material. This makes it possible to improve the adhesion between the silicon nitride and the organic resin material.
  • an overcoat layer may be provided on the inorganic insulating layer 242 for flattening.
  • a touch sensor 110 is provided on the sealing film 240.
  • the touch sensor 110 may be formed directly on the sealing film 240.
  • a cover glass on which the touch sensor 110 is formed may be provided on the sealing film 240.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of forming the base film 202 to the insulating film 206 on the substrate 101.
  • a glass substrate, a quartz substrate, or a flexible substrate polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, cyclic olefin copolymer, cycloolefin polymer, or other flexible resin substrate
  • polyimide polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, cyclic olefin copolymer, cycloolefin polymer, or other flexible resin substrate
  • the base film 202 is formed on the substrate 101. Silicon oxide or silicon nitride may be used as a single layer as the base film 202, or silicon oxide and silicon nitride may be used in combination in a laminated manner.
  • Conductive layers 204_1 and 204_1 are formed on the base film 202.
  • the conductive layers 204_1 and 204_1 are formed by forming a conductive film on the base film 202 and processing it by a photolithography method. Examples of the conductive layers 204_1 and 204_1 include aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), molybdenum (Mo), copper (Cu), and indium.
  • In tin (Sn), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), platinum (Pt), bismuth (Bi) and the like can be used. Further, alloys of these metals may be used.
  • the insulating film 206 is formed on the conductive layers 204_1 and 204_2.
  • silicon oxide or silicon nitride may be used as a single layer, or silicon oxide and silicon nitride may be used in combination and laminated.
  • the film thickness of the insulating film 206 is preferably larger than the film thickness of the insulating film 212, which will be described later.
  • the film thickness of the insulating film 206 is preferably formed to be, for example, 250 nm or more and 500 nm or less.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of forming the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 to the conductive layers 214_1 and 214_2 on the insulating film 206.
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 are formed on the insulating film 206.
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 are formed by forming an oxide semiconductor film by a sputtering method and processing it by a photolithography method.
  • the oxide semiconductor film is preferably formed with a film thickness of 30 nm or more and 100 nm or less by, for example, a sputtering method.
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 may contain Group 13 elements such as indium and gallium.
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 may further contain Group 12 elements, and examples thereof include compounds containing indium, gallium, and zinc (IGZO).
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 may contain other elements, and may contain tin which is a Group 14 element, titanium and zirconium which are Group 4 elements, and the like.
  • oxide semiconductor layers 208_1 and 208_1 are InO x , ZnO x , SnOx, In—Ga—O, In—Zn—O, In—Al—O, In—Sn—O, and In—Hf ⁇ .
  • the crystallinity of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_1 is not limited, and may be single crystal, polycrystal, microcrystal, or amorphous.
  • the power source applied to the oxide semiconductor target may be a direct current (DC) or an alternating current power source (AC), and can be determined by the shape and composition of the oxide semiconductor target.
  • oxygen gas As the sputtering gas for forming the oxide semiconductor film, oxygen gas, a mixed gas of oxygen and a rare gas, or a rare gas can be used.
  • the sputtering gas for forming the oxide semiconductor film it is preferable to carry out the sputtering gas in a mixed gas atmosphere of oxygen and a rare gas, and it is more preferable that the oxygen gas flow rate ratio to the rare gas is 5% or more. It is preferable to set the oxygen gas flow rate ratio to 5% or more because oxygen is easily added to the oxide semiconductor film.
  • the insulating film 212 is formed on the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2.
  • Silicon oxide or silicon nitride may be used as a single layer as the insulating film 212, or silicon oxide and silicon nitride may be used in combination in a laminated manner.
  • the film thickness of the insulating film 212 is preferably smaller than the film thickness of the insulating film 206.
  • the film thickness of the insulating film 212 is preferably formed to be, for example, 100 nm or more and 200 nm or less.
  • the heat treatment may be performed at least once after the oxide semiconductor film is formed, the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 are formed, or the insulating film 212 is formed. Since the volumes of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 may be reduced (shrinked) by the heat treatment, it is preferable to perform the heat treatment before the processing by the photolithography method.
  • the hydrogen concentration of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 is subjected to heat treatment at least once after the oxide semiconductor film is formed, the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 are formed, or after the insulating film 212 is formed. It is possible to improve the film quality, such as reducing the amount of oxides and improving the density.
  • the heat treatment performed on the oxide semiconductor film or the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 can be performed at atmospheric pressure or low pressure (vacuum) in the presence of nitrogen, dry air, or the atmosphere.
  • the heating temperature is 250 ° C. to 500 ° C., preferably 350 ° C. to 450 ° C.
  • the heating time is, for example, 15 minutes or more and 1 hour or less.
  • oxygen is introduced into the oxygen deficiency of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 or oxygen is dislocated, so that the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 having few crystal defects and high crystallinity can be obtained. Further, the hydrogen concentration of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_1 can be reduced by the heat treatment.
  • the conductive layers 214_1 and 214_2 are formed on the insulating film 212.
  • the conductive layers 214_1 and 214_1 are formed by forming a conductive film on the insulating film 212 and processing it by a photolithography method.
  • the conductive layers 214_1 and 214_1 for example, the same materials as those of the conductive layers 204_1 and 204_1 can be used.
  • the conductive layer 214_1 is formed in a region overlapping the conductive layer 204_1 and the oxide semiconductor layer 208_1, and the conductive layer 214_1 is formed in a region overlapping the conductive layer 204_1 and the oxide semiconductor layer 208_1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a step of adding an impurity element to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 by ion implantation.
  • Impurity elements are added to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_1 by ion implantation using the conductive layers 214_1 and 214_1 as masks.
  • hydrogen, argon, phosphorus, boron or the like is used as the impurity element. Since the addition of the impurity element to the oxide semiconductor layer is not intended to control the conductive type of the transistor, the type of the impurity element is not particularly limited.
  • the concentration (dose amount) of the impurity element is set to 1 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 to 5 ⁇ 10 15 atoms / cm 2 and added to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2.
  • the high-concentration impurity regions 208b and 208c are formed in the region that does not overlap with the conductive layer 214_1, and the channel region 208a is formed in the region that overlaps with the conductive layer 214_1.
  • high-concentration impurity regions 208g and 208h are formed in a region that does not overlap with the conductive layer 214_2, and a channel region 208f is formed in a region that overlaps with the conductive layer 214_2.
  • the high-concentration impurity regions 208b, 208c, 208g, 208h contain impurity elements at a concentration of about 5 ⁇ 10 13 atoms / cm 3 to 2.5 ⁇ 10 15 atoms / cm 3 .
  • the concentration of the impurity element contained in the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_1 can be measured by, for example, a secondary ion mass spectrometry (SIMS).
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 By adding an impurity element to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2, defects occur in the crystals of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2, so that the resistance in the region is reduced.
  • the resistance of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 can be reduced depending on the concentration of the added impurity element.
  • the channel regions 208a and 208f have few crystal defects and a low hydrogen concentration, so that the resistance remains high. In this way, the resistance of the high-concentration impurity regions 208b, 208c, 208g, 208h can be made lower than the resistance of the channel regions 208a, 208f.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a step of forming the source electrode or the drain electrode 218_1 to 218_4 from the insulating film 216 on the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2.
  • the insulating film 216 is formed on the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2.
  • silicon oxide or silicon nitride may be used as a single layer, or silicon oxide and silicon nitride may be combined and laminated.
  • the film thickness of the insulating film 216 is preferably larger than the film thickness of the insulating film 212.
  • the thickness of the insulating film 216 is preferably formed to be, for example, 250 nm or more and 500 nm or less.
  • the source electrode or the drain electrode 218_1 to 218_4 is formed on the insulating film 216.
  • the source electrode or drain electrode 218_1 to 218_4 is formed by forming a conductive film on the insulating film 216 and processing the conductive film by a photolithography method. As a result, the source electrode or drain electrode 218_1 is connected to the high-concentration impurity region 208b, and the source electrode or drain electrode 218_1 is connected to the high-concentration impurity region 208c and the conductive layer 214_1.
  • the source electrode or drain electrode 218_3 is connected to the high concentration impurity region 208g, and the source electrode or drain electrode 218_4 is connected to the high concentration impurity region 208h.
  • the same material as the conductive layers 204_1 and 204_2 can be used.
  • contact holes that reach the conductive layer 204_1 may be formed in the insulating films 206, 212, and 216 during this step. Thereby, the conductive layer 204_1 can be connected to the source electrode or the drain electrode 218_3.
  • the transistors 210 and 220 can be formed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of forming the flattening film 222 and the pixel electrode 226.
  • a flattening film 222 is formed on the source or drain electrodes 218_1 to 218_4.
  • an organic resin material such as polyimide, acrylic, or epoxy can be used. These materials are characterized in that a film can be formed by a solution coating method and a flattening effect is high.
  • the light emitting element 230 is formed by forming the pixel electrode 226, the organic layer 232, and the common electrode 234. First, a contact hole that reaches the source electrode or the drain electrode 218_2 is formed in the flattening film 222. Next, the pixel electrode 226 is formed on the flattening film 222. The pixel electrode 226 is formed by forming a conductive film on the flattening film 222 and processing the conductive film by a photolithography method. An insulating layer 228 is formed so as to expose the pixel electrode 226. Next, a plurality of organic materials constituting the organic layer 232 are formed on the pixel electrode 226 and the insulating layer 228. Next, the common electrode 234 is formed on the organic layer 232.
  • the sealing film 240 is formed by forming the inorganic insulating layer 236, the organic insulating layer 238, and the inorganic insulating layer 242 on the common electrode 234.
  • the inorganic insulating layer 236 is formed on the common electrode 234.
  • the organic insulating layer 238 is formed on the inorganic insulating layer 236.
  • the inorganic insulating layer 242 is formed on the organic insulating layer 238.
  • the display device 100 having the configuration of the pixel 103 shown in FIG. 3 can be manufactured.
  • two types of transistors having different characteristics and structures can be more easily produced without increasing the process even in a small area of one pixel. Can be formed.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the pixel 103A of the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the transistor 210 and the transistor 250 are provided on the substrate 101 via the base film 202.
  • the transistor 210 corresponds to the drive transistor DRT shown in FIG. 3
  • the transistor 250 corresponds to the write transistor SST shown in FIG. Since the structure of the transistor 210 is the same as that of the transistor 210 shown in FIG. 3, the description thereof will be omitted.
  • the transistor 250 that functions as a write transistor SST has a top gate structure.
  • the transistor 250 has at least an oxide semiconductor layer 208_3 provided on the insulating film 206, an insulating film 212 provided on the oxide semiconductor layer 208_3, and a conductive layer 214_3 provided on the insulating film 212. ..
  • the control terminal that controls the switching of the transistor 250 is the conductive layer 214_3.
  • the insulating film 212 functions as a gate insulating film.
  • the oxide semiconductor layer 208 has a channel region 208i and high-concentration impurity regions 208j and 208k.
  • An insulating film 212 is provided on the conductive layer 214_3.
  • a source electrode or a drain electrode 218_5 and 218_6 are provided on the insulating film 212.
  • the source electrode or drain electrode 218_5, 218_6 is connected to the high-concentration impurity regions 208j and 208k via contact holes provided in the insulating film 212 and 216.
  • the gate insulating film of the write transistor SST can be made thinner than the gate insulating film of the drive transistor DRT, an electric field is likely to be applied to the oxide semiconductor layer 208_3, and the on-current can be increased. Further, since the channel length L can be shortened, the switching characteristics are improved. On the other hand, since the gate insulating film of the drive transistor DRT can be made thicker than the gate insulating film of the write transistor SST, it is difficult for an electric field to be applied to the oxide semiconductor layer 208_1, and the on-current can be reduced. In particular, in a low gradation region controlled by a minute current, the current change of the drive transistor DRT can be made small, so that the gradation can be finely controlled.
  • FIG. 10 is an equivalent circuit diagram of the pixel 103B included in the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the difference from the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2 is the configuration of the drive transistor DRT.
  • the drive transistor DRT is bottom gate driven and the write transistor SST is top gate drive.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the pixel 103B of the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the transistor 210A and the transistor 250 are provided on the substrate 101 via the base film 202.
  • the transistor 250 corresponds to the write transistor SST shown in FIG. 10
  • the transistor 210A corresponds to the drive transistor DRT shown in FIG. Since the structure of the transistor 250 is the same as the structure of the transistor 250 shown in FIG. 9, detailed description thereof will be omitted.
  • the transistor 210A that functions as a drive transistor DRT has a bottom gate structure.
  • the transistor 210A has at least a conductive layer 204_1, an insulating film 206 provided on the conductive layer 204_1, and an oxide semiconductor layer 208_1 provided on the insulating film 206.
  • the oxide semiconductor layer 208_1 has a channel region 208a, high-concentration impurity regions 208b and 208c, and low-concentration impurity regions 208d and 208e.
  • the low-concentration impurity regions 208d and 208e are provided with the channel region 208a interposed therebetween.
  • the high-concentration impurity regions 208b and 208c are provided adjacent to the low-concentration impurity regions 208d and 208e.
  • the channel region 208a and the low-concentration impurity regions 208d and 208e are superimposed on the conductive layer 204_1.
  • the insulating film 206 functions as a gate insulating film of the transistor 210.
  • An insulating film 212 is provided on the oxide semiconductor layer 208_1, and an insulating film 216 is further provided on the insulating film 212.
  • the film thickness of the insulating film 206 is preferably larger than the film thickness of the insulating film 212.
  • the film thickness of the insulating film 206 is 250 nm or more and 500 nm or less.
  • the film thickness of the insulating film 212 is 100 nm or more and 200 nm or less.
  • a source electrode or a drain electrode 218_1 and 218_2 are provided on the insulating film 216.
  • the source electrode or drain electrode 218_1 and 218_2 are connected to the high-concentration impurity regions 208b and 208c via contact holes provided in the insulating films 212 and 216.
  • the conductive layer 204_1 is electrically connected to either the source electrode or the drain electrode 218_3 or 218_4.
  • low-concentration impurity regions 208d and 208e are provided between the channel regions 208a and the high-concentration impurity regions 208b and 208c in the oxide semiconductor layer 208_1.
  • the electric field applied in the vicinity of the end of the channel region 208a becomes small, so that the source / drain resistance can be improved.
  • the source / drain resistance can be further improved.
  • a transistor having a top gate structure is provided as a writing transistor SST, and a transistor having a bottom gate structure is provided as a driving transistor DRT on the same substrate.
  • the insulating film 212 functions as a gate insulating film in the writing transistor SST, and the insulating film 206 is used in the drive transistor DRT. Functions as a gate insulating film.
  • the film thickness of the insulating film 212 is smaller than the film thickness of the insulating film 206.
  • the thickness of the gate insulating film can be made different between the writing transistor SST and the driving transistor DRT. That is, a thin gate insulating film can be applied to the SST driven by the top gate, and a thick gate insulating film can be applied to the drive transistor DRT driven by the bottom gate.
  • the gate insulating film of the write transistor SST can be made thinner than the gate insulating film of the drive transistor DRT, an electric field is likely to be applied to the oxide semiconductor layer 208_2, and the on-current can be increased. Further, in the writing transistor SST, since the impurity element is added to the oxide semiconductor layer 208_2 via the conductive layer 214_2, the channel length L can be shortened. As a result, the S value of the write transistor SST can be reduced. On the other hand, since the gate insulating film of the drive transistor DRT can be made thicker than the gate insulating film of the write transistor SST, it is difficult for an electric field to be applied to the oxide semiconductor layer 208_1, and the on-current can be reduced.
  • the current change of the drive transistor DRT can be made small, so that the gradation can be finely controlled.
  • the gradation can be finely controlled.
  • it is possible to suppress the continuous flow of a large amount of current through the drive transistor DRT it is possible to suppress the deterioration of reliability due to thermal deterioration.
  • the BT stress of the gate becomes larger than the case where the one-side gate drive is performed. Therefore, although there is an advantage that the on / off characteristics of the transistor are sharpened, reliability may be sacrificed to some extent. Therefore, when the drive capacity is sufficient for the top gate drive and the back surface does not need to be shielded from light, the reliability can be improved by omitting the gate electrode on the bottom side.
  • FIGS. 12 to 15 a method of manufacturing the display device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 15. From the step of forming the base film 202 on the substrate 101 to the step of forming the insulating film 212, the description of FIGS. 4 and 5 may be referred to.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a process of forming the conductive layer 214_2 and the resist mask 215 on the insulating film 212.
  • the conductive layer 214_2 is formed on the insulating film 212.
  • the conductive layer 214_4 is formed by forming a conductive film on the insulating film 212 and processing it by a photolithography method.
  • the conductive layer 214_2 is formed in a region overlapping with the oxide semiconductor layer 208_2.
  • the resist mask 215 is formed in a part of the region that overlaps with the oxide semiconductor layer 208_1 provided on the insulating film 212.
  • the resist mask 215 is formed so that the end portion has a tapered shape.
  • the resist mask 215 is not limited to a tapered shape as long as the film thickness decreases as it approaches the end portion.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a step of adding an impurity element to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 by ion implantation.
  • impurity elements are added to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 by ion implantation.
  • the concentration of the impurity element is set to 1 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 to 5 ⁇ 10 15 atoms / cm 2 and added to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2.
  • the high-concentration impurity regions 208g and 208h are formed in the region that does not overlap with the conductive layer 214_2, and the channel region 208f is formed in the region that overlaps with the conductive layer 214_2.
  • the high-concentration impurity regions 208 g and 208 h contain impurity elements at a concentration of about 5 ⁇ 10 13 atoms / cm 3 to 2.5 ⁇ 10 15 atoms / cm 3 .
  • high-concentration impurity regions 208b and 208c are formed in the regions where the resist mask 215 does not overlap.
  • the impurity element is added to the region where the resist mask 215 overlaps with the tapered shape via the resist mask 215, the low-concentration impurity regions 208d and 208e are formed. Further, a channel region 208a is formed in a region of the resist mask 215 that overlaps with a portion other than the tapered shape.
  • the high-concentration impurity regions 208b and 208c contain impurity elements at a concentration of about 5 ⁇ 10 13 atoms / cm 3 to 2.5 ⁇ 10 15 atoms / cm 3 .
  • the impurity elements are added to the low-concentration impurity regions 208d and 208e via the resist mask 215, the impurity elements are about 2.5 ⁇ 10 12 atoms / cm 3 to 5 ⁇ 10 13 atoms / cm 3 . Included in concentration.
  • the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 By adding an impurity element to the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2, defects occur in the crystals of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2, so that the resistance in the region is reduced.
  • the resistance of the oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 can be reduced depending on the concentration of the added impurity element. Therefore, the resistance of the high-concentration impurity regions 208b, 208c, 208g, 208h can be lower than the resistance of the low-concentration impurity regions 208d, 208e.
  • the resist mask 215 having a tapered shape and the conductive layer 214_2 as masks, a structure having low-concentration impurity regions 208d and 208e is formed in the oxide semiconductor layer 208_1 in one step of adding an impurity element. Therefore, the oxide semiconductor layer 208_2 can be formed with a structure having no low-concentration impurity region.
  • the channel regions 208a and 208f have few crystal defects and a low hydrogen concentration, so that the resistance remains high. In this way, different oxide semiconductor layers 208_1 and 208_2 can be formed in the same process. After adding the impurity element, the resist mask 215 is removed.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a step of forming the pixel electrode 226 from the step of forming the insulating film 216.
  • the description in FIG. 8 may be referred to.
  • the manufacturing method described in the first embodiment may be applied.
  • the display device 100 having the configuration of the pixel 103B shown in FIG. 11 can be manufactured.
  • the oxide semiconductor layer 208_1 containing the high-concentration impurity regions 208b and 208c and the low-concentration impurity regions 208d and 208e and the oxide semiconductor layer 208_1 containing the high-concentration impurity regions 208g and 208h can be formed at the same time.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the pixel 103C of the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the transistor 210B and the transistor 250 are provided on the substrate 101 via the base film 202.
  • the transistor 250 corresponds to the write transistor SST shown in FIG. 10
  • the transistor 210B corresponds to the drive transistor DRT shown in FIG.
  • the conductive layer 214_1 and the high-concentration impurity region 208b are connected to each other via the source electrode or the drain electrode 218_2 in the configuration of the transistor 210A.
  • the impurity elements are added in an amount of about 5 ⁇ 10 12 atoms / cm 2 to 1 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 using the conductive layers 214_1 and 214_1 as masks.
  • the impurity element is added in an amount of about 1 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 to 5 ⁇ 10 13 atoms / cm squared .
  • the channel region 208a, the high-concentration impurity regions 208b, 208c, and the low-concentration impurity regions 208d, 208e may be formed on the oxide semiconductor layer 208_1 of the drive transistor DRT.
  • FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of the pixel 103E included in the display device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the display device 100 has a high-potential power supply SLa, a low-potential power supply electrode SLb, a light emission control scanning line Sga, a writing control scanning line Sgb, a reset control scanning line Sgc, and a video signal line VL.
  • the high-potential power source SLa is given a high-potential power supply Pvdd
  • the low-potential power supply electrode SLb is given a low-potential power supply Pvss.
  • the light emission control scan line Sga, the write control scan line Sgb, and the reset control scan line Sgc are connected to the gate drive circuits 104_1 and 104_1. Further, the video signal line VL is connected to the driver IC 105.
  • Pixel 103E has a write transistor SST, a drive transistor DRT, a holding capacity Cs, and an additional capacity CAD.
  • the holding capacity Cs and the additional capacity Cad are capacitors.
  • the additional capacitance CAD is an element provided for adjusting the amount of light emission current, and may not be necessary in some cases.
  • the parasitic capacitance Cel is the capacitance of the light emitting element itself (the parasitic capacitance of the light emitting element OLED).
  • the light emitting element OLED also functions as a capacitor.
  • Each pixel 103E has an output transistor BCT.
  • the four pixels 103E adjacent to each other in the row direction X and the column direction Y share one output transistor BCT.
  • the gate drive circuits 104_1 and 104_2 are provided with a plurality of reset transistors RST.
  • the reset transistor RST and the reset control scanning line Sgr are connected one-to-one.
  • the drive transistor DRT has the structure of the transistor 210 shown in the first embodiment, and the write transistor SST, the output transistor BCT, and the reset transistor RST have the structure of the transistor 220 shown in the first embodiment. There is. Alternatively, the drive transistor DRT has the structure of the transistor 210A or the transistor 210B shown in the second embodiment, and the write transistor SST, the output transistor BCT, and the reset transistor RST are the transistor 220 or the transistor 250 shown in the second embodiment. It may have the structure of. In the display device 100 according to the present embodiment, each drive transistor and each transistor constituting each switch are formed in the same process.
  • Each of the write transistor SST, the drive transistor DRT, the output transistor BCT, and the reset transistor RST has a first terminal, a second terminal, and a control terminal.
  • the first terminal is a source electrode
  • the second terminal is a drain electrode
  • the control terminal is a gate electrode.
  • the drive transistor DRT is connected in series with the light emitting element OLED between the high potential power supply SLa and the low potential power supply electrode SLb.
  • the drain electrode is connected to the high potential power supply SLa, the source electrode is connected to the drain electrode of the drive transistor DRT, and the gate electrode is connected to the light emission control scanning line Sga.
  • the output transistor BCT is controlled on (conducting state) and off (non-conducting state) by the control signal BG (1 to m / 2) from the light emission control scanning line Sga.
  • the output transistor BCT controls the light emission time of the light emitting element OLED in response to the control signal BG.
  • the drain electrode is connected to the source electrode of the output transistor BCT and the reset control scanning line Sgr, and the source electrode is connected to one electrode (here, the anode) of the light emitting element OLED.
  • the other electrode (here, the cathode) of the light emitting element OLED is connected to the low potential power supply electrode SLb.
  • the drive transistor DRT outputs a drive current of a current amount corresponding to the video signal Vsig to the light emitting element OLED.
  • the source electrode is connected to the video signal line VL (1 to n)
  • the drain electrode is connected to the gate electrode of the drive transistor DRT
  • the gate electrode is a write control that functions as a gate wiring for signal write control. It is connected to the scanning line Sgb (1 to m).
  • the write transistor SST is turned on and off by a control signal SG (1 to m) supplied from the write control scan line Sgb. Then, the write transistor SST controls the connection / non-connection between the pixel circuit and the video signal line VL (1 to n) in response to the control signal SG (1 to m), and the corresponding video signal line VL ( The video signal Vsig is taken into the pixel circuit from 1 to n).
  • the reset transistor RST is provided in the gate drive circuits 104_1 and 104_1 every two rows.
  • the reset transistor RST is connected between the drain electrode of the drive transistor DRT and the reset power supply.
  • the source electrode is connected to the reset power supply line SLc connected to the reset power supply
  • the drain electrode is connected to the reset control scanning line Sgr
  • the gate electrode is the reset control scanning line Sgc that functions as a gate wiring for reset control. It is connected to the.
  • the reset power supply line SLc is connected to the reset power supply and fixed to the reset potential Vrst which is a constant potential.
  • the reset transistor RST is in a conductive state (on) or a non-conducting state (off) between the reset power supply line SLc and the reset control scanning line Sgr according to the control signal RG (1 to m / 2) given through the reset control scanning line Sgc. ). By switching the reset transistor RST to the ON state, the potential of the source electrode of the drive transistor DRT is initialized.
  • the gate drive circuits 104_1 and 104_1 include shift registers, output buffers, etc. (not shown), sequentially transfer the horizontal scan start pulse supplied from the outside to the next stage, and control three types to the pixel 103E of each row via the output buffer.
  • the signals that is, the control signal BG (1 to m / 2), the control signal SG (1 to m), and the control signal RG (1 to m / 2) are supplied.
  • the control signal RG is not directly supplied to the pixel 103E, a predetermined voltage is supplied from the reset power supply line SLc fixed to the reset potential Vrst at a predetermined timing according to the control signal RG.
  • the light emission control scan line Sga, the write control scan line Sgb, and the reset control scan line Sgc are driven by the control signals BG, SG, and RG, respectively.
  • FIG. 17 is a gate drive circuit 104_1 and 104_2 timing chart for driving the pixel shown in FIG.
  • FIG. 17 shows the control signal RGk, the control signal BGk, and the control signal SGk on the k-line, and the control signal RGk + 1, the control signal BGk + 1, and the control signal SGk + 1 on the k + 1 line.
  • Each section indicated by G1 to G4 is one horizontal period, and although omitted thereafter, it continues until the last line. The period indicated by T0 to in FIG. 16 will be described in detail below.
  • DRT source initialization operation In this period, the control signal BG becomes L level, the control signal RG becomes H level, the control signal SG becomes L level, the output transistor BCT is turned off, the reset transistor RST is turned on, and the write transistor SST is turned off.
  • the holding capacity Cs holds "a voltage corresponding to the video signal written in the previous frame". If the video signal Vsig is larger than the reset potential Vrst, the source side also approaches the reset potential Vrst through the drive transistor DRT. Further, since the reset potential Vrst has almost the same potential as the low potential power supply Pvss, the current supply to the light emitting element OLED is stopped. As a result, the potential on the source side of the drive transistor DRT becomes the lowest state in the pixel system.
  • DRT gate initialization> During this period, the control signal BG is at L level, the control signal RG is at H level, the control signal SG is at H level, the video signal line VL is at the initialization potential Vini, the output transistor BCT is turned off, the reset transistor RST is turned on, and so on.
  • the write transistor SST turns on.
  • the gate of the drive transistor DRT is fixed to the initialization potential Vini via the write transistor SST.
  • the initialization potential Vini is set to a potential larger than the threshold value of the drive transistor DRT with respect to the reset potential Vrst. That is, by this operation, the drive transistor DRT is turned on.
  • the source of the drive transistor DRT is charged by the current supplied from the high potential power supply Pvdd, and its potential rises.
  • the drive transistor DRT since the gate potential of the drive transistor DRT is Vini, the drive transistor DRT is turned off when the source of the drive transistor DRT becomes (Vini-Vth), and the increase in potential stops. Since Vth is the threshold voltage of the drive transistor DRT and varies depending on the pixel 103E, the potential of the source of the drive transistor DRT when the increase in potential is stopped differs depending on the pixel. That is, by this operation, a voltage corresponding to the threshold voltage of the drive transistor DRT is acquired in each pixel 103E.
  • the control signal BG is H level
  • the control signal RG is L level
  • the control signal SG is H level
  • the video signal line VL is the video signal Vsig
  • the output transistor BCT is turned on
  • the reset transistor RST is turned off
  • the write transistor SST is set. Turn on.
  • the video signal Vsig is input to the gate of the drive transistor DRT, and the gate potential of the drive transistor DRT changes from the initialization potential Vini to the video signal Vsig.
  • the source potential of the drive transistor DRT is still (Vini-Vth), and as a result, the gate-source voltage of the drive transistor DRT becomes ⁇ Vsig- (Vini-Vth) ⁇ , which is the threshold value between the pixels 103E. The variation is reflected.
  • the video signal writing operation is sequentially performed line by line.
  • Luminous operation The control signal BG becomes H level, the control signal RG becomes L level, the control signal SG becomes L level, the output transistor BCT is turned on, the reset transistor RST is turned off, and the write transistor SST is turned off.
  • a current is supplied from the high potential power supply Pvdd to the drive transistor DRT through the output transistor BCT.
  • the drive transistor DRT causes a current corresponding to the gate-source voltage set up to the previous stage to flow through the light emitting element OLED, and the light emitting element OLED emits light with brightness corresponding to the current.
  • the voltage between the anode and the cathode of the light emitting element OLED becomes a voltage corresponding to the current, so that the potential on the anode side rises, but the voltage between the gate and the source of the drive transistor DRT is maintained by the holding capacitance Cs. Therefore, as the potential on the anode side rises, the gate potential of the drive transistor DRT also rises due to the coupling of the holding capacitance Cs. Actually, since the gate of the drive transistor DRT has not only the holding capacitance Cs but also the additional capacitance Cad and other parasitic capacitances, the gate potential of the drive transistor DRT is higher than the potential increase on the anode side. Although the rise is slightly smaller, since this value is known, the potential of the video signal Vsig may be determined so as to obtain a desired current value at the gate-source voltage of the final drive transistor DRT.
  • any one of the bottom gate drive transistors 210, 210A, 210B described in the first embodiment and the second embodiment is applied to the drive transistor DRT.
  • any of the top gate drive transistors 220 and 250 described in the first embodiment and the second embodiment is applied to the reset transistor RST, the initialization transistor IST, and the like in addition to the write transistor SST.
  • the S value of the drive transistor DRT is large, the current change of the drive transistor DRT can be reduced in the low gradation region where it is necessary to control with a minute current, and the gradation can be finely controlled. ..
  • display unevenness can be suppressed in the display area 102.
  • FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of a pixel circuit of pixel 103F.
  • the light emission control scan line Sga, the write control scan line Sgb, the reset control scan line Sgc, and the initialization control scan line Sgd are connected to the gate drive circuits 104_1 and 104_1 provided outside the display area 102, respectively.
  • Each pixel 103F is provided with an output transistor BCT, an initialization transistor IST, a write transistor SST, and a drive transistor DRT. Some transistors may be shared between a plurality of adjacent pixels 103F.
  • One reset transistor RST is provided outside the display area, for example, one for each row.
  • a holding capacitance Cs may be provided between the gate and the source of the drive transistor DRT.
  • the parasitic capacitance Cel is the parasitic capacitance between the anode and the cathode of the light emitting element OLED.
  • a high potential power supply Pvdd is given to the anode of the light emitting element OLED via an output transistor BCT and a drive transistor DRT, and a low potential power supply Pvss is given to the cathode.
  • the output transistor BCT, the initialization transistor IST, and the write transistor SST function as a switching element that selects conduction or non-conduction between the two nodes, and the drive transistor DRT flows to the OLED according to the gate-source voltage. It functions as a current control element that controls the current value.
  • the transistor 210 is applied as the drive transistor DRT
  • the structure of the transistor 220 is applied as the output transistor BCT, the initialization transistor IST, and the write transistor SST.
  • FIG. 19 is a timing chart of the gate drive circuits 104_1 and 104_2 for driving the pixels shown in FIG.
  • Each section indicated by G1 to G3 is one horizontal period and continues until the last line. The period represented by T0 to T6 in FIG. 19 will be described below.
  • the reset potential Vrst has almost the same potential as the low potential power supply Pvss, the current supply to the light emitting element OLED is stopped. As a result, the potential on the source side of the drive transistor DRT becomes the lowest state in the pixel system.
  • Gate initialization of drive transistor DRT> The control signal IG becomes H level, and the initialization transistor IST turns on. In each pixel of the row, the gate of the drive transistor DRT is fixed to the initialization potential Vini via the initialization transistor IST. The initialization potential Vini is set to a potential larger than the threshold value of the drive transistor DRT with respect to the reset potential Vrst. That is, by this operation, the drive transistor DRT is turned on. However, since the output transistor BCT is off, no current flows through the drive transistor DRT yet.
  • the control signal BG is at H level
  • the control signal RG is at L level
  • the control signal IG is at H level
  • the output transistor BCT is turned on
  • the reset transistor RST is turned off
  • the initialization transistor IST is turned on. Since the drive transistor DRT is turned on by the previous operation, a current is supplied from Pvdd to the drive transistor DRT through the output transistor BCT. At this stage, the voltage between the anode and the cathode of the light emitting element OLED does not exceed the light emission start voltage, so no current flows. Therefore, the source of the drive transistor DRT is charged by the current supplied from the high potential power supply Pvdd, and its potential rises.
  • the drive transistor DRT since the gate potential of the drive transistor DRT is the initialization potential Vini, the drive transistor DRT is turned off when the source of the drive transistor DRT becomes (Vini-Vth), and the increase in potential stops.
  • Vth is the threshold voltage of the drive transistor DRT, and since it varies depending on the pixel 103F, the potential of the source of the DRT when the increase in potential is stopped differs depending on the pixel. That is, by this operation, a voltage corresponding to the threshold voltage of the drive transistor DRT is acquired in each pixel.
  • T1. ⁇ T3. The operation of is performed in parallel for two lines, but this is not the case. It may be carried out sequentially for each line, or three or more lines may be carried out in parallel.
  • the control signal BG is H level
  • the control signal RG is L level
  • the control signal IG is L level
  • the control signal SG is H level
  • the output transistor BCT is turned on
  • the reset transistor RST is turned off
  • the initialization transistor IST is turned off.
  • the write transistor SST turns on.
  • the video signal Vsig is input to the gate of the drive transistor DRT, and the gate potential of the drive transistor DRT changes from Vini to Vsig.
  • the source potential of the drive transistor DRT is still (Vini-Vth), and as a result, the gate-source voltage of the drive transistor DRT becomes ⁇ Vsig- (Vini-Vth) ⁇ , and the threshold value varies between pixels. Will be reflected.
  • the writing operation of the video signal VSig is sequentially performed line by line.
  • the control signal BG is H level
  • the control signal RG is L level
  • the control signal IG is L level
  • the control signal SG is L level
  • the output transistor BCT is turned on
  • the reset transistor RST is turned off
  • the initialization transistor IST is turned off.
  • the write transistor SST turns off.
  • a current is supplied from the high potential power supply Pvdd to the drive transistor DRT through the output transistor BCT.
  • the drive transistor DRT causes a current corresponding to the gate-source voltage set up to the previous stage to flow through the light emitting element OLED, and the light emitting element OLED emits light with brightness corresponding to the current.
  • the voltage between the anode and the cathode of the light emitting element OLED becomes a voltage corresponding to the current, so that the potential on the anode side rises, but the voltage between the gate and the source of the drive transistor DRT is maintained by the holding capacitance Cs. Therefore, as the potential on the anode side rises, the gate potential of the drive transistor DRT also rises due to the coupling of the holding capacitance Cs. Actually, since the gate of the drive transistor DRT has not only the holding capacitance Cs but also the additional capacitance Cad and other parasitic capacitance Cel, the gate potential of the drive transistor DRT is higher than the potential increase on the anode side. However, since this value is known, the potential of the video signal Vsig may be determined so as to obtain a desired current value at the gate-source voltage of the final drive transistor DRT.
  • any one of the bottom gate drive transistors 210, 210A, 210B described in the first embodiment and the second embodiment is applied to the drive transistor DRT.
  • any of the top gate drive transistors 220 and 250 described in the first embodiment and the second embodiment is applied to the reset transistor RST, the initialization transistor IST, and the like in addition to the write transistor SST.
  • the S value of the drive transistor DRT is large, the current change of the drive transistor DRT can be reduced in the low gradation region where it is necessary to control with a minute current, and the gradation can be finely controlled. ..
  • display unevenness can be suppressed in the display area 102.
  • a dual gate type bottom gate drive transistor, a dual gate type top gate drive transistor, and a top gate type transistor are formed on the same substrate, and the results of evaluating the characteristics of each transistor will be described.
  • a method for manufacturing the dual gate type bottom gate drive transistor 310, the dual gate type top gate drive transistor 320, and the top gate type transistor 350 created in this embodiment will be described with reference to FIG. 20.
  • a base film 302 was formed on the substrate 301 by using a single layer of silicon oxide or silicon nitride, or a laminate thereof.
  • Conductive layers 304_1 and 304_2 were formed using (In), tin (Sn), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), platinum (Pt), and bismuth (Bi).
  • an insulating film 306 was formed on the conductive layers 304_1 and 304_1 by using a single layer of silicon oxide or silicon nitride or a laminate thereof.
  • the film thickness of the insulating film 306 is preferably formed to be, for example, 250 nm or more and 500 nm or less.
  • the oxide semiconductor layers 308_1 to 308_3 were formed on the insulating film 306.
  • the oxide semiconductor film is preferably formed with a film thickness of 30 nm or more and 100 nm or less by, for example, a sputtering method.
  • an insulating film 312 was formed on the oxide semiconductor layers 308_1 to 308_3 by using a single layer of silicon oxide or silicon nitride or a laminate thereof.
  • the thickness of the insulating film 312 is preferably formed to be, for example, 100 nm or more and 200 nm or less.
  • the conductive layers 314_1 to 314_3 were formed.
  • ion implantation was performed with impurity elements 1 ⁇ 10 14 atoms / cm 2 to 5 ⁇ 10 15 atoms / cm 2 .
  • impurity element hydrogen, argon, phosphorus, boron or the like may be used.
  • the channel region 308a and the high-concentration impurity regions 308b and 308c are formed in the oxide semiconductor layer 308_1.
  • a channel region 308f and high-concentration impurity regions 308g and 308h are formed on the oxide semiconductor layer 308_2.
  • a channel region 308i and high-concentration impurity regions 308j and 208k are formed on the oxide semiconductor layer 308_3.
  • an insulating film 316 was formed on the conductive layers 314_1 to 314_3 by using a single layer of silicon oxide or silicon nitride or a laminate thereof.
  • the thickness of the insulating film 316 is preferably formed to be, for example, 250 nm or more and 500 nm or less.
  • transistors 310, transistors 320, and transistors 350 having different gate insulating film thicknesses were simultaneously formed on the substrate 101.
  • the conductive layer 304_1 functions as a gate electrode
  • the conductive layer 314_2 functions as a gate electrode
  • the conductive layer 314___ functions as a gate electrode.
  • the channel width is set to 3 ⁇ m and the channel length is set to 4 ⁇ m.
  • the channel width and channel length correspond to the width and length of the region where the conductive layer functioning as the gate electrode and the oxide semiconductor layer overlap.
  • 28 transistors 310, transistors 320, and transistors 350 were formed on the same substrate.
  • the Id-Vg characteristics of the transistor 310, the transistor 320, and the transistor 350 were measured.
  • the measurement of the Id-Vg characteristic was applied as a gate voltage (Vg) applied to the gate electrode of each transistor from ⁇ 5 V to + 10 V in 0.1 V steps.
  • the source voltage (Vs) applied to the source electrode was set to 0V
  • the drain voltage (Vd) applied to the drain electrode was set to 0.1V and 10V.
  • the back gate voltage applied to the conductive layer 304_2 was set to 0V.
  • FIG. 21 is a graph of the Id-Vg characteristics of the transistor 310 of the dual gate type bottom gate drive.
  • FIG. 22 is a graph of Id-Vg characteristics of the transistor 320 of the dual gate type top gate drive.
  • FIG. 23 is a graph of the Id-Vg characteristics of the top gate type transistor 350.
  • the vertical axis is the drain current Id [A]
  • the horizontal axis is the gate voltage Vg [V].
  • FIG. 21 is a graph of the Id-Vg characteristics of the transistor 310 of the dual gate type bottom gate drive.
  • FIG. 22 is a graph of Id-Vg characteristics of the transistor 320 of the dual gate type top gate drive.
  • FIG. 23 is a graph of the Id-Vg characteristics of the top gate type transistor 350.
  • Tables 1 to 3 show the mobility ⁇ FE (Lin) [m 2 / V ⁇ s] in the linear region and the mobility ⁇ FE (Sat) [m 2 / V ⁇ s] in the saturation region of the transistors 310, 320, and 350, respectively.
  • Threshold voltage Vth [V] subthreshold swing value S. It is a table summarizing S [V / decade] (S value).
  • ⁇ FE (Sat) threshold voltage Vth, subthreshold swing value S.
  • S (S value) the maximum value (Max), the average (ave.), The minimum value (min), and the standard deviation (3 ⁇ ) were calculated, respectively.
  • the S values of the transistors 320 and 350 are smaller than the S values of the transistors 310. It is considered that this is because the film thickness of the insulating film 312 that functions as the gate insulating film of the transistors 320 and 350 is thinner than the film thickness of the insulating film 306 that functions as the gate insulating film of the transistors 310.
  • the mobility ⁇ FE (Lin) in the linear region of the transistor 320 and the transistor 350 and the mobility ⁇ FE (Sat) in the saturation region are the mobility ⁇ FE (Lin) in the linear region of the transistor 310 and the mobility ⁇ FE (Lin) in the saturation region. It was shown to be larger than Sat). It is considered that this is because the film thickness of the insulating film 312 that functions as the gate insulating film of the transistor 320 and the transistor 350 is thinner than the film thickness of the insulating film 306 that functions as the gate insulating film of the transistor 310.
  • the test temperature was set to 35 ° C.
  • the stress current was set to 160 nA
  • the drain voltage and the gate voltage were adjusted, and the current was continuously applied for 12 hours.
  • FIG. 24 is the result of the constant current stress test of the transistor 350
  • FIG. 25 is the result of the constant current stress test of the transistor 310.
  • the vertical axis represents the deterioration rate of the on-current (Ion) of the transistor
  • the horizontal axis represents the stress time.
  • the deterioration rate of the transistor 350 after 10 hours is 1.9%
  • the deterioration rate of the transistor 310 after 10 hours is 1.0%. there were.
  • FIGS. 24 and 25 it can be seen that both the transistors 310 and 350 have high reliability.
  • the deterioration rate of the on-current after 10 hours has passed is extremely small. From the above results, it was shown that the transistor according to the embodiment of the present invention has high reliability.
  • 100 Display device, 101: Substrate, 102: Display area, 103: Pixel, 103A to 103C, 103E, 103F: Pixel, 104_1, 104_2: Gate drive circuit, 105: Driver IC, 106: Terminal, 107: Terminal part, 108: Flexible printed circuit, 109: Peripheral area, 110: Touch sensor, 202: Underlayer, 204_1, 204_2: Conductive layer, 206: Insulation film, 208_1, 208_2: Oxide semiconductor layer, 208a: Channel area, 208b: High Concentration impurity region, 208c: High concentration impurity region, 208d: Low concentration impurity region, 208e: Low concentration impurity region, 208f: Channel region, 208g: High concentration impurity region, 208h: High concentration impurity region, 208i: Channel region, 208j : High concentration impurity region, 208k: High concentration impurity region, 210, 210A: Transistor,

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Abstract

表示装置は、基板(101)と、発光素子(230)と、第1トランジスタ(210A)と、第2トランジスタ(250)と、を含み、第1トランジスタは、基板上に設けられた第1ゲート電極(204_1)と、第1ゲート電極上に設けられた第1絶縁膜(206)と、第1絶縁膜上に設けられ、第1ゲート電極と重畳する領域を有する第1酸化物半導体層(208_1)と、第1酸化物半導体層上に設けられた第2絶縁膜(212)と、第2絶縁膜上に設けられた第1導電層(218)と、を含み、第2トランジスタは、基板上に設けられた第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に設けられた第2酸化物半導体層(208_2)と、第1酸化物半導体層及び第2酸化物半導体層上に設けられ、第1絶縁膜の膜厚よりも小さい膜厚を有する第2絶縁膜と、第2絶縁膜上に設けられ、第2酸化物半導体層と重畳する領域を有する第2ゲート電極(214)と、を含む。

Description

表示装置
 本発明の一実施形態は、表示装置に関する。特に、表示装置の画素の構成に関する。
 有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと呼ぶ。)表示装置は、高視野角、高速応答、シートディスプレイとして使用可能などの利点から研究が盛んに行われている。有機EL表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。発光素子は、一方をアノード、他方をカソードとして区別される一対の電極間に有機EL材料を含む層(以下、「発光層」ともいう)を挟んだ構造を有している。発光層に、カソードから電子が注入され、アノードから正孔が注入されると、電子と正孔が再結合する。これにより放出される余剰なエネルギーによって発光層中の発光分子が励起し、その後脱励起することによって発光する。
 近年、有機EL表示装置を構成する半導体層として、酸化物半導体(Oxide Semiconductor;OS)が注目されている。酸化物半導体層を用いたトランジスタは、オフリーク電流が低く、低周波数駆動が可能であるため低消費電力の表示装置への応用が期待されている。特に、自発光型である有機EL表示装置に、酸化物半導体層を用いたトランジスタを適用することで消費電力の削減効果が大きい。
特開2013-254950号公報
 酸化物半導体層を用いたトランジスタは、経時的に閾値電圧が変化してしまうなどの信頼性が低い点が課題である。酸化物半導体層を用いたトランジスタをボトムゲート構造又はデュアルゲート構造で形成する場合には、充分な信頼性を確保することが困難である。
 上記問題に鑑み、本発明の一実施形態では、表示装置の信頼性を向上させることを目的の一つとする。
 本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、発光素子と、駆動電源線から発光素子に流す電流値を制御する第1トランジスタと、発光素子の発光輝度に対応する電圧を第1トランジスタの第1ゲート電極に書き込む第2トランジスタと、を含み、第1トランジスタは、基板上に設けられた第1ゲート電極と、第1ゲート電極上に設けられた第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に設けられ、第1ゲート電極と重畳する領域を有する第1酸化物半導体層と、第1酸化物半導体層上に設けられた第2絶縁膜と、第2絶縁膜上に設けられた第1導電層と、を含み、第2トランジスタは、基板上に設けられた第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に設けられた第2酸化物半導体層と、第1酸化物半導体層及び第2酸化物半導体層上に設けられ、第1絶縁膜の膜厚よりも小さい膜厚を有する第2絶縁膜と、第2絶縁膜上に設けられ、第2酸化物半導体層と重畳する領域を有する第2ゲート電極と、を含み、第1導電層は、発光素子と電気的に接続される。
 本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、発光素子と、駆動電源線から発光素子に流す電流値を制御する第1トランジスタと、発光素子の発光輝度に対応する電圧を第1トランジスタの第1ゲート電極に書き込む第2トランジスタと、を含み、第1トランジスタは、基板上に設けられた第1ゲート電極と、第1ゲート電極上に設けられた第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に設けられ、第1ゲート電極と重畳する領域を有する第1酸化物半導体層と、を含み、第2トランジスタは、基板上に設けられた第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に設けられた第2酸化物半導体層と、第1酸化物半導体層及び第2酸化物半導体層上に設けられ、第1絶縁膜の膜厚よりも小さい膜厚を有する第2絶縁膜と、第2絶縁膜上に設けられ、第2酸化物半導体層と重畳する領域を有する第2ゲート電極と、を含み、第1酸化物半導体層は、第1チャネル領域と、第1チャネル領域を挟んで設けられた低濃度不純物領域と、低濃度不純物領域に隣接して設けられた第1高濃度不純物領域とを有し、第2酸化物半導体層は、第2チャネル領域と、第2チャネル領域を挟んで設けられた第2高濃度不純物領域と、を有する。
本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を説明する平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の等価回路図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の断面構造を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の断面構造を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の等価回路図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の断面構造を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の断面構造を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の等価回路図である。 図16に示す画素回路のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の等価回路図である。 図18に示す画素回路のタイミングチャートである。 実施例に係るトランジスタの断面構造を説明する図である。 デュアルゲート型ボトムゲート駆動のトランジスタのId-Vg特性を示す図である。 デュアルゲート型トップゲート駆動のId-Vg特性を示す図である。 トップゲート型のId-Vg特性を示す図である。 デュアルゲート型トップゲート駆動のトランジスタの定電流ストレス試験の結果を示す図である。 デュアルゲート型ボトムゲート駆動のトランジスタの定電流ストレス試験の結果を示す図である。
 以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。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の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面に関して、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて各部の幅、厚さ、形状等を模式的に表す場合があるが、それら模式的な図は一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。さらに、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一又は類似の要素には、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。
 本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
 なお、本明細書中において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。本明細書中では、側面視において、後述する第1基板から画素電極に向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」と定義する。本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
(第1実施形態)
 本発明の一実施形態に係る表示装置100について、図1~図9を参照して説明する。
 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を説明する平面図である。図1に示すように、表示装置100は、基板101上に設けられた表示領域102及び周辺領域109を含む。
 表示領域102は、マトリクス状に配列された複数の画素103を有する。複数の画素103の各々は、複数のトランジスタ及び発光素子を有する。
 周辺領域109は、表示領域102を囲むように設けられる。なお、周辺領域109とは、基板101において、表示領域102から基板101の端部までの領域をいう。別言すれば、周辺領域109は、基板101上で表示領域102が設けられる以外の領域(すなわち、表示領域102の外側の領域)をいうものとする。周辺領域109は、ゲート駆動回路104_1、104_2と、複数の端子106を含む端子部107と、ドライバIC105と、を有する。ゲート駆動回路104_1、104_2は、表示領域102を挟むように設けられている。ドライバIC105は、複数の端子106と接続されており、複数の端子106は、フレキシブルプリント回路108と接続されている。図1においては、ドライバIC105にソース駆動回路が組み込まれている例を示すが、この形態に限定されず、基板101上にドライバIC105とは別に、ソース駆動回路が設けられていてもよい。また、ドライバIC105は、ICチップのような形態で基板101に配置されている例を示すが、この形態に限定されず、フレキシブルプリント回路108に配置されてもよい。
 ドライバIC105は、ゲート駆動回路104_1、104_2と、複数の映像信号線VLと接続される。ゲート駆動回路104_1又はゲート駆動回路104_2は、書込制御走査線Sgを介して画素103と接続される。複数の書込制御走査線Sgのうち、例えば、奇数行の書込制御走査線Sgは、ゲート駆動回路104_1と接続され、偶数行の書込制御走査線Sgは、ゲート駆動回路104_2と接続される。映像信号線VLは、画素103と接続される。表示領域102には、ドライバIC105からゲート駆動回路104_1、104_2と、書込制御走査線Sgとを介して、各画素103を選択する制御信号SGが与えられる。また、表示領域102には、ドライバIC105から映像信号線VLを介して、映像信号Vsigが与えられる。これらの信号により、画素103が有するトランジスタを駆動させて、表示領域102に映像信号Vsigに応じた画像表示を行うことができる。なお、画素103に接続された高電位電源SLa及び低電位電源電極SLbはそれぞれ、異なる端子106に接続される。
 基板101として、ガラス基板又は可撓性を有するプラスチック基板を用いる。基板101として、可撓性を有するプラスチック基板を用いる場合には、表示領域102と端子部107との間の領域を折り曲げることができる。これにより、表示装置100の狭額縁化を図ることができる。
<等価回路図>
 図2は、本発明の一実施形態に係る表示装置100が有する画素103の等価回路図である。表示装置100は、高電位電源SLa、低電位電源電極SLb、書込制御走査線Sg、及び映像信号線VLを有している。高電位電源SLaは、高電位電源Pvddが与えられ、低電位電源電極SLbは、低電位電源Pvssが与えられる。書込制御走査線Sgは、ゲート駆動回路104_1、104_2に接続され、映像信号線VLは、ドライバIC105に接続される。
 各画素103は、少なくとも駆動トランジスタDRT、書込トランジスタSST、及び発光素子OLEDを有する。発光素子OLEDのアノード(画素電極ともいう)には、駆動トランジスタDRTを介して高電位電源Pvddが与えられ、カソード(共通電極ともいう)には、低電位電源Pvssが与えられる。駆動トランジスタDRTは、高電位電源SLaと低電位電源電極SLbとの間で、発光素子OLEDと直列に接続されている。駆動トランジスタDRTは、ゲート-ソース間電圧に応じて発光素子OLEDに流れる電流値を制御する電流制御素子として機能する。書込トランジスタSSTは、2ノード間の導通又は非導通を選択するスイッチング素子として機能し、発光素子OLEDの発光輝度に対応する電圧を書き込む。駆動トランジスタDRTのゲート-ソース間には保持容量Csが設けられてもよい。保持容量Csは、駆動トランジスタDRTのゲート-ソース間電圧を一定期間保持する。
 書込トランジスタSSTは、第1端子、第2端子、及び制御端子を有している。駆動トランジスタDRTは、第1端子、第2端子、第1制御端子、及び第2制御端子を有している。本実施形態では、第1端子をソース電極、第2端子をドレイン電極、第1制御端子を第1ゲート電極、及び第2制御端子を第2ゲート電極として説明する。
 書込トランジスタSSTは、第1ゲート電極及び第2ゲート電極が、書込制御走査線Sgに接続され、ソース電極が映像信号線VLに接続され、ドレイン電極が駆動トランジスタDRTの第1ゲート電極に接続される。駆動トランジスタDRTにおいて、ドレイン電極が高電位電源SLaに接続され、ソース電極が第2ゲート電極及び発光素子OLEDの一方の電極(ここではアノード)に接続されている。発光素子OLEDの他方の電極(ここではカソード)は、低電位電源電極SLbに接続されている。駆動トランジスタDRTは、映像信号Vsigに応じた電流量の駆動電流を発光素子OLEDに出力する。
 表示装置100を構成するトランジスタの半導体層として、例えば、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、又は酸化物半導体を用いる。ここで、酸化物半導体層を用いたトランジスタは、オフリーク電流が低く、低周波駆動が可能であるため、低消費電力の表示装置100を実現できる。また、酸化物半導体層を用いたトランジスタは、低温ポリシリコン層を有するトランジスタと比較して、キンク効果が観測されないため飽和特性が良好である。本実施形態では、表示装置100を構成するトランジスタの半導体層として、酸化物半導体層を用いる場合について説明する。
 酸化物半導体層を用いたトランジスタは、経時的に閾値電圧が変化するなどの信頼性が低い点が課題である。例えば、酸化物半導体層を用いたトランジスタのオン電流を大きくするために、デュアルゲート構造で書込トランジスタ及び駆動トランジスタを形成する場合、駆動トランジスタには酸化物半導体層へ加わる電圧がかかりやすくなり、駆動トランジスタに大量の電流が流れてしまう。これにより、酸化物半導体層に熱劣化が生じて、駆動トランジスタの信頼性が低下する。
 酸化物半導体層を用いたトランジスタを、トップゲート構造で形成する場合に、ゲート絶縁膜の膜厚を100nm以上200nm以下と薄く形成することで、オン電流を大きくすることができ、サブスレッショルドスウィング値(以下、S値という)を小さくできる。したがって、トップゲート構造のトランジスタを書込トランジスタとして用いる場合には、S値が小さいことによりスイッチング特性が良好になるという効果が得られる。一方で、トップゲート構造のトランジスタを駆動トランジスタとして用いる場合には、電流駆動となるため、S値が小さいことにより電流変化が大きくなってしまうという問題が生じる。特に、微小な電流で制御する必要がある低階調領域において、駆動トランジスタの電流変化が大きくなることで、細かく階調を制御することができなくなる。これにより、表示領域102において、表示ムラが発生しやすいという問題が生じる。
 また、酸化物半導体層を用いたトランジスタを、ボトムゲート構造で形成する場合に、ゲート絶縁膜の膜厚を厚くすることで、酸化物半導体層へ加わる電圧がかかりにくくなるため、トランジスタに流れる電流量を低減できる。したがって、ゲート絶縁膜の膜厚が厚いボトムゲート構造のトランジスタを、駆動トランジスタとして用いる場合には、酸化物半導体層への熱劣化が抑制されて、トランジスタの信頼性が向上する。一方で、ゲート絶縁膜の膜厚が厚いボトムゲート構造のトランジスタを書込トランジスタとして用いる場合には、膜厚が厚いゲート絶縁膜に起因して、書込トランジスタのオン電流Ionが低下してしまう傾向がある。
 したがって、酸化物半導体層を用いたトランジスタを表示装置に適用する場合、求められる機能に応じて、異なる特性及び構造を有するトランジスタを設けることが好ましい。例えば、書込トランジスタには、スイッチング特性が良好で、オン電流が高いトランジスタを設け、駆動トランジスタには、書込トランジスタのスイッチング特性よりも低く、熱劣化が抑制されて、信頼性が高いトランジスタを設けることが好ましい。
 そこで、本発明の一実施形態に係る表示装置100は、スイッチング機能を有する書込トランジスタSST及びゲート駆動回路104_1、104_2を構成するトランジスタは、トップゲート駆動又はデュアルゲート駆動とし、電流制御機能を有する駆動トランジスタは、ボトムゲート駆動とする。なお、本明細書等において、トップゲート駆動とは、酸化物半導体層の上方に配置されたゲート電極によって、オンオフが制御されるものである。トップゲート駆動のトランジスタとして、酸化物半導体層の上方に配置されたゲート電極で構成されるトップゲート構造であってもよいし、酸化物半導体層の上方及び下方のそれぞれに配置されたゲート電極で構成されるデュアルゲート構造であってもよい。また、本明細書等において、ボトムゲート駆動とは、酸化物半導体層の下方に配置されたゲート電極によって、オンオフが制御されるものである。ボトムゲート駆動のトランジスタとして、酸化物半導体層の下方に配置されたゲート電極で構成されるボトムゲート構造であってもよいし、酸化物半導体層の上方及び下方のそれぞれに配置されたゲート電極で構成されるデュアルゲート構造であってもよい。また、本明細書において、デュアルゲート駆動とは、酸化物半導体層の上下に配置されたゲート電極に、同じ制御信号を入力することによって、オンオフが制御されるものである。
<画素の断面構造>
 図3は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の画素103の断面構造を説明する図である。図3に示すように、基板101上に下地膜202を介してトランジスタ210及びトランジスタ220が設けられている。トランジスタ210は、発光素子230と接続されている。ここで、トランジスタ210は、駆動トランジスタDRTに対応し、トランジスタ220は、書込トランジスタSSTに対応し、発光素子230は、発光素子OLEDに対応する。
 駆動トランジスタDRTとして機能するトランジスタ210は、デュアルゲート構造である。トランジスタ210は、導電層204_1と、導電層204_1上に設けられた絶縁膜206と、絶縁膜206上に設けられた酸化物半導体層208_1と、酸化物半導体層208_1上に設けられた絶縁膜212と、絶縁膜212上に設けられた導電層214_1と、を少なくとも有する。ここで、トランジスタ210のスイッチングを制御する第1制御端子は、導電層204_1である。そのため、トランジスタ210は、ボトムゲート駆動である。また、導電層204_1は、酸化物半導体層208の裏面に光が照射されることを抑制するための遮光層としても機能する。第2制御端子は、導電層214_1である。ここで、酸化物半導体層208_1は、チャネル領域208aと、高濃度不純物領域208b、208cと、を有する。高濃度不純物領域208b、208cは、チャネル領域208aを間に挟んで設けられる。ここで、チャネル領域208aは、導電層204_1と重畳する。絶縁膜206は、トランジスタ210のゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層208_1上には、絶縁膜216が設けられる。絶縁膜216は、層間絶縁膜として機能する。絶縁膜216上には、ソース電極又はドレイン電極218_1、218_2が設けられている。ソース電極又はドレイン電極218_1は、絶縁膜212、216に設けられたコンタクトホールを介して、高濃度不純物領域208bと接続されている。ソース電極又はドレイン電極218_2は、高濃度不純物領域208cと導電層214_1に接続されている。導電層214_1は、ソース電極又はドレイン電極218_2を介して、発光素子OLEDの画素電極226と接続される。図示しないが、導電層204_1は、ソース電極又はドレイン電極218_3、218_4のいずれか一方と電気的に接続されている。導電層214_1の接続は、図3に示す態様の他、例えば固定電位に接続されても良い。固定電位の一例としては、発光素子OLEDの駆動電源である高電位電源Pvdd、又は低電位電源Pvss等である。
 書込トランジスタSSTとして機能するトランジスタ220は、デュアルゲート構造である。トランジスタ220は、導電層204_2と、導電層204_2上に設けられた絶縁膜206と、絶縁膜206上に設けられた酸化物半導体層208_2と、酸化物半導体層208_2上に設けられた絶縁膜212と、絶縁膜212上に設けられた導電層214_2と、を少なくとも有する。ここで、トランジスタ220のスイッチングを制御する第1制御端子は、導電層204_2及び導電層214_2である。そのため、トランジスタ220は、デュアルゲート駆動である。また、導電層204_1は、酸化物半導体層208の裏面に光が照射されることを抑制するための遮光層としても機能する。絶縁膜206及び絶縁膜212は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層208_2は、チャネル領域208fと、高濃度不純物領域208g、208hとを有する。高濃度不純物領域208g、208hは、チャネル領域208fを間に挟んで設けられる。ここで、チャネル領域208fは、導電層214_2と重畳する。導電層214_2上には、絶縁膜216が設けられている。絶縁膜216上には、ソース電極又はドレイン電極218_3、218_4が設けられている。ソース電極又はドレイン電極218_3、218_4は、絶縁膜212、216に設けられたコンタクトホールを介して、高濃度不純物領域208g、208hと接続されている。
 本実施形態では、表示装置100において、同一基板上に、書込トランジスタSSTとしてデュアルゲート構造を有するデュアルゲート駆動のトランジスタを設け、駆動トランジスタDRTとしてデュアルゲート構造を有するボトムゲート駆動のトランジスタを設けている。このとき、酸化物半導体層208_1、208_2を上下で挟む絶縁膜206、212のうち、書込トランジスタSSTにおいては、絶縁膜212及び絶縁膜206の双方をゲート絶縁膜として機能させ、駆動トランジスタDRTにおいては、絶縁膜206をゲート絶縁膜として機能させる。絶縁膜212の膜厚は、絶縁膜206の膜厚よりも小さい。そのため、書込トランジスタSSTと、駆動トランジスタDRTとで、ゲート絶縁膜の厚さを異ならせることができる。書込トランジスタSSTはデュアルゲート駆動として構成されるが、しきい値電圧は、薄い絶縁膜212を介して設けられた導電層214_2による印加電圧が支配的となる。
 書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜は、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜と比較して薄くできるため、酸化物半導体層208_2に電界が加わりやすくなり、オン電流を大きくすることができる。また、書込トランジスタSSTでは、導電層214_2をマスクとして、酸化物半導体層208_2に不純物元素が添加されるため、チャネル長Lを短くすることができる。本発明の一実施形態において、書込トランジスタSST及び駆動トランジスタDRTのチャネル長Lを、例えば、1.5μm以上4.0μm以下とすることができる。これにより、書込トランジスタSSTのS値を小さくすることができるため、書込トランジスタSSTのスイッチング特性が向上する。一方で、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜は、書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜と比較して厚くできるため、酸化物半導体層208_1に電界が加わりにくくなり、駆動トランジスタDRTのオン電流を小さくすることができる。また、駆動トランジスタDRTのS値を大きくできるため、微小な電流で制御される低階調領域において電流変化を小さくでき、細かく階調を制御することができる。これにより、表示領域102において、表示ムラが発生することを抑制することができる。さらに、駆動トランジスタDRTに大量の電流が流れ続けることを抑制できるため、熱劣化に伴う信頼性の低下を抑制することができる。
 駆動トランジスタDRTにおいて、導電層214_1と、高濃度不純物領域208cとが、ソース電極又はドレイン電極218_2を介して接続されている。導電層214_1は、ソース電極又はドレイン電極218_2を介して、発光素子OLEDの画素電極226と接続されている。これにより、駆動トランジスタDRTのソース側の信号を安定化させることができる。そのため、表示領域102において、表示ムラが発生することを抑制することができる。
 なお、書込トランジスタSSTと同様の構成のトランジスタ220を、ゲート駆動回路104_1、104_2を構成するトランジスタに適用することで、ゲート駆動回路104_1、104_2を高速に駆動させることができる。
 ソース電極又はドレイン電極218_1~218_4上には、平坦化膜222が設けられている。平坦化膜222として、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の有機樹脂材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布法により膜形成が可能であり、平坦化効果が高い特長がある。なお、平坦化膜222は、周辺領域109には設けられない。
 トランジスタ210は、発光素子230と接続される。発光素子230は、画素電極226、有機層232、及び共通電極234を有する。本発明の一実施形態において、表示装置100は、トップエミッション型であってもよいし、ボトムエミッション型であってもよい。本実施形態では、表示装置100は、トップエミッション構造の場合について説明する。トップエミッション構造の場合、画素電極226がアノードとなり、共通電極234がカソードとなる。
 平坦化膜222上には、画素電極226が設けられている。画素電極226は、画素103毎に設けられる。画素電極226は、平坦化膜222に設けられたコンタクトホールを介してトランジスタ210のソース電極又はドレイン電極218_2と接続される。画素電極226として、反射率の高い金属膜を用いる。または、画素電極226として、酸化インジウム系透明導電層(例えばITO)や酸化亜鉛系透明導電層(例えばIZO、ZnO)等の仕事関数の高い透明導電層と金属膜との積層構造を用いることができる。
 画素電極226の端部を覆うように、絶縁層228が設けられている。絶縁層228は、隔壁又はバンクとも呼ばれる。絶縁層228として、平坦化膜222と同様に、感光性アクリルを用いる。絶縁層228は、画素電極226が露出するように開口され、その開口の端部はなだらかなテーパー形状となることが好ましい。開口の端部が急峻な形状であると、後に形成される有機層232のカバレッジ不良が生じる。
 画素電極226及び絶縁層228上に、有機層232を構成する有機材料が複数積層されている。有機層232は、画素電極226側から順に、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層等を積層して設けられる。これらの層は、蒸着による形成であってもよいし、溶媒分散の上での塗布形成であってもよい。また、正孔輸送層及び電子輸送層等は、各サブ画素に対して、選択的に形成されてもよいし、表示領域102の全面に形成されてもよい。
 有機層232上に、共通電極234が設けられる。本実施形態では、トップエミッション構造であるため、共通電極234は透光性を有することが必要である。共通電極234として、MgAgを用いる場合は、有機層232からの出射光が透過する程度の薄膜で形成する。共通電極234は、周辺領域109に設けられたカソードコンタクト部において配線層と接続されて、端子106と電気的に接続される。
 共通電極234上には、封止膜240が設けられる。封止膜240は、外部から侵入した水分が有機層232に侵入することを抑制するために設けられる。本実施形態では、封止膜240として、無機絶縁層236、有機絶縁層238、および無機絶縁層242の三層構造で形成する例を示す。無機絶縁層236、233として、ガスバリア性が高い窒化シリコンを用い、有機絶縁層238として、柔軟性が高い有機樹脂材料を用いることが好ましい。なお、窒化シリコンと有機樹脂材料との間に、酸化シリコン膜やアモルファスシリコン膜を設けてもよい。これにより、窒化シリコンと有機樹脂材料との密着性を向上させることができる。無機絶縁層242上には、例えば、平坦化を兼ねてオーバーコート層が設けられてもよい。
 封止膜240上には、タッチセンサ110が設けられる。タッチセンサ110は、封止膜240上に直接形成されてもよい。または、封止膜240上に、タッチセンサ110が形成されたカバーガラスが設けられてもよい。
<表示装置の製造方法>
 次に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の製造方法について、図4乃至図8を参照して説明する。
 図4は、基板101上に、下地膜202から絶縁膜206までを形成する工程を説明する図である。基板101として、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィン・コポリマー、シクロオレフィンポリマー、その他の可撓性を有する樹脂基板)を用いることができる。
 基板101上に、下地膜202を形成する。下地膜202として、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層で用いてもよいし、酸化シリコン及び窒化シリコンを組み合わせて積層で用いてもよい。下地膜202上に、導電層204_1、204_2を形成する。導電層204_1、204_2は、下地膜202上に、導電膜を形成して、フォトリソグラフィ法により加工することで形成される。導電層204_1、204_2として、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、白金(Pt)、ビスマス(Bi)などを使用することができる。また、これらの金属の合金を使用してもよい。
 次に、導電層204_1、204_2上に、絶縁膜206を形成する。絶縁膜206として、酸化シリコン又窒化シリコンを単層で用いてもよいし、酸化シリコン及び窒化シリコンを組み合わせて積層して用いてもよい。また、絶縁膜206の膜厚は、後に説明する絶縁膜212の膜厚よりも大きいことが好ましい。絶縁膜206の膜厚は、例えば、250nm以上500nm以下で形成することが好ましい。
 図5は、絶縁膜206上に、酸化物半導体層208_1、208_2から導電層214_1、214_2までを形成する工程を説明する図である。まず、絶縁膜206上に、酸化物半導体層208_1、208_2を形成する。酸化物半導体層208_1、208_2は、スパッタリング法により酸化物半導体膜を形成して、フォトリソグラフィ法により加工することで形成される。酸化物半導体膜は、例えば、スパッタリング法により、膜厚を30nm以上100nm以下で形成することが好ましい。酸化物半導体層208_1、208_2として、例えば、インジウムやガリウムなどの第13族元素を含むことができる。異なる複数の第13族元素を含有してもよく、インジウムとガリウムの化合物(IGO)でもよい。酸化物半導体層208_1、208_2は、さらに、第12族元素を含んでいてもよく、例えば、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む化合物(IGZO)が挙げられる。酸化物半導体層208_1、208_2は、その他の元素を含むことができ、第14族元素であるスズ、第4族元素であるチタンやジルコニウムなどを含んでいてもよい。
 酸化物半導体層208_1、208_2として、具体的には、InO、ZnO、SnOx、In-Ga-O、In-Zn-O、In-Al-O、In-Sn-O、In-Hf-O、In-Zr-O、In-W-O、In-Y-O、In-Ga-Zn-O、In-Al-Zn-O、In-Sn-Zn-O、In-Hf-Zn-O、In-Ga-Sn-O、In-Al-Sn-O、In-Hf-Sn-O、In-Ga-Al-Zn-O、In-Ga-Hf-Zn-O、In-Sn-Ga-Zn-O等の材料を用いることができる。酸化物半導体層208_1、208_2の結晶性も限定はなく、単結晶、多結晶、微結晶、又は非晶質でもよい。
 酸化物半導体膜を成膜する際、酸化物半導体ターゲットに印加する電源は、直流電流(DC)でも交流電源(AC)でもよく、酸化物半導体ターゲットの形状や組成などによって決定することができる。酸化物半導体ターゲットとしては、例えば、InGaZnOであれば、In:Ga:Zn:O=1:1:1:4(In:Ga:ZnO=1:1:2)などを使用することができる。また、組成比は、トランジスタの特性などの目的に応じて決定することができる。
 酸化物半導体膜を成膜するためのスパッタリングガスとして、酸素ガス、酸素及び希ガスの混合ガス、又は希ガスを用いることができる。酸化物半導体膜を成膜するためのスパッタリングガスとして、酸素及び希ガスの混合ガス雰囲気で行うことが好ましく、希ガスに対する酸素ガス流量比が5%以上であることがより好ましい。酸素ガス流量比を5%以上にすることにより、酸化物半導体膜に酸素が添加されやすくなるため、好ましい。
 次に、酸化物半導体層208_1、208_2上に、絶縁膜212を形成する。絶縁膜212として、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層で用いてもよいし、酸化シリコン及び窒化シリコンを組み合わせて積層で用いてもよい。絶縁膜212の膜厚は、絶縁膜206の膜厚よりも小さいことが好ましい。絶縁膜212の膜厚は、例えば、100nm以上200nm以下で形成することが好ましい。
 酸化物半導体膜の成膜後、酸化物半導体層208_1、208_2の形成後、又は絶縁膜212の成膜後の少なくとも一回、加熱処理を行ってもよい。酸化物半導体層208_1、208_2は、加熱処理によって体積が小さくなる(シュリンクする)場合があるので、フォトリソグラフィ法による加工前に加熱処理を行うことが好ましい。酸化物半導体膜の成膜後、酸化物半導体層208_1、208_2の形成後、又は絶縁膜212の成膜後の少なくとも一回、加熱処理を行うことにより、酸化物半導体層208_1、208_2の水素濃度の低減、密度向上など、膜質の改善を行うことができる。
 酸化物半導体膜又は酸化物半導体層208_1、208_2に対して行う加熱処理は、窒素、乾燥空気、又は大気の存在下で、大気圧又は低圧(真空)で行うことができる。加熱温度は、250℃~500℃、好ましくは350℃~450℃で行う。また、加熱時間は、例えば、15分以上1時間以下で行う。加熱処理により、酸化物半導体層208_1、208_2の酸素欠損に酸素が導入される又は酸素が転位することで、結晶欠陥が少なく、結晶性が高い酸化物半導体層208_1、208_2が得られる。また、加熱処理により、酸化物半導体層208_1、208_2の水素濃度を低減することができる。
 次に、絶縁膜212上に、導電層214_1、214_2を形成する。導電層214_1、214_2は、絶縁膜212上に導電膜を形成して、フォトリソグラフィ法により加工することで形成される。導電層214_1、214_2として、例えば、導電層204_1、204_2と同様の材料を用いることができる。導電層214_1は、導電層204_1及び酸化物半導体層208_1と重畳する領域に形成され、導電層214_2は、導電層204_2及び酸化物半導体層208_2と重畳する領域に形成される。
 図6は、酸化物半導体層208_1、208_2に、不純物元素をイオン注入にて添加する工程について説明する図である。導電層214_1、214_2をマスクとして、酸化物半導体層208_1、208_2にイオン注入により不純物元素を添加する。ここで、不純物元素として、水素、アルゴン、リン、又はボロン等を用いる。酸化物半導体層への不純物元素の添加は、トランジスタの導電型の制御を目的とするものではないため、不純物元素の種類は特に限定されない。不純物元素の濃度(ドーズ量)を、1×1014atoms/cm~5×1015atoms/cm2として、酸化物半導体層208_1、208_2に添加する。これにより、酸化物半導体層208_1において、導電層214_1と重畳しない領域に、高濃度不純物領域208b、208cが形成され、導電層214_1と重畳する領域に、チャネル領域208aが形成される。酸化物半導体層208_2において、導電層214_2と重畳しない領域に、高濃度不純物領域208g、208hが形成され、導電層214_2と重畳する領域に、チャネル領域208fが形成される。高濃度不純物領域208b、208c、208g、208hには、不純物元素が5×1013atoms/cm3~2.5×1015atoms/cm3程度の濃度で含まれる。酸化物半導体層208_1、208_2に含まれる不純物元素の濃度は、例えば、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)にて測定することが可能である。
 酸化物半導体層208_1、208_2に不純物元素を添加することにより、酸化物半導体層208_1、208_2の結晶に欠陥が生じるため、当該領域の抵抗が低下する。添加された不純物元素の濃度に応じて、酸化物半導体層208_1、208_2の抵抗を低下させることができる。チャネル領域208a、208fは、結晶欠陥が少なく、水素濃度が低いため、抵抗は高いままである。このようにして、高濃度不純物領域208b、208c、208g、208hの抵抗を、チャネル領域208a、208fの抵抗よりも低くすることができる。
 図7は、酸化物半導体層208_1、208_2上に、絶縁膜216からソース電極又はドレイン電極218_1~218_4までを形成する工程について説明する図である。まず、酸化物半導体層208_1、208_2上に、絶縁膜216を形成する。絶縁膜216として、酸化シリコン又窒化シリコンを単層で用いてもよいし、酸化シリコン及び窒化シリコンを組み合わせて積層してもよい。また、絶縁膜216の膜厚は、絶縁膜212の膜厚よりも大きいことが好ましい。絶縁膜216の膜厚は、例えば、250nm以上500nm以下で形成することが好ましい。
 次に、絶縁膜212及び絶縁膜216に、酸化物半導体層208_1、208_2及び導電層214_1に到達するコンタクトホールを形成する。次に、絶縁膜216上に、ソース電極又はドレイン電極218_1~218_4を形成する。ソース電極又はドレイン電極218_1~218_4は、絶縁膜216上に導電膜を形成し、導電膜をフォトリソグラフィ法により加工することで形成される。これにより、ソース電極又はドレイン電極218_1は、高濃度不純物領域208bと接続され、ソース電極又はドレイン電極218_2は、高濃度不純物領域208c及び導電層214_1と接続される。ソース電極又はドレイン電極218_3は、高濃度不純物領域208gと接続され、ソース電極又はドレイン電極218_4は、高濃度不純物領域208hと接続される。ソース電極又はドレイン電極218_1~218_4として、導電層204_1、204_2と同様の材料を用いることができる。図示しないが、この工程の際に、絶縁膜206、212、216に、導電層204_1に到達するコンタクトホールを形成してもよい。これにより、導電層204_1とソース電極又はドレイン電極218_3とを接続することができる。ここまでの工程により、トランジスタ210、220を形成することができる。
 図8は、平坦化膜222及び画素電極226を形成する工程を説明する図である。ソース又はドレイン電極218_1~218_4上に平坦化膜222を形成する。平坦化膜222として、ポリイミド、アクリル、エポキシ等の有機樹脂材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布方法により膜形成が可能であり、平坦化効果が高い特徴がある。
 画素電極226、有機層232、及び共通電極234を形成することにより、発光素子230を形成する。まず、平坦化膜222に、ソース電極又はドレイン電極218_2に到達するコンタクトホールを形成する。次に、平坦化膜222上に、画素電極226を形成する。画素電極226は、平坦化膜222上に導電膜を形成して、導電膜をフォトリソグラフィ法により加工することで形成される。画素電極226が露出するように開口された絶縁層228を形成する。次に、画素電極226及び絶縁層228上に、有機層232を構成する有機材料を複数形成する。次に、有機層232上に、共通電極234を形成する。
 その後、共通電極234上に、無機絶縁層236、有機絶縁層238、及び無機絶縁層242を形成することにより、封止膜240を形成する。まず、共通電極234上に、無機絶縁層236を形成する。次に、無機絶縁層236上に有機絶縁層238を形成する。次に、有機絶縁層238上に、無機絶縁層242を形成する。このとき、無機絶縁層236の端部と、無機絶縁層242の端部が接することで、有機絶縁層238を封止することが好ましい。これにより、封止膜240の外部から水分が侵入することで、発光素子230が劣化してしまうことを抑制することができる。
 以上の工程により、図3に示す画素103の構成を有する表示装置100を製造することができる。
 本発明の一実施形態に係る表示装置100の製造方法によれば、一画素内という小さな面積であっても、プロセスを増加させることなく、より簡便に、特性及び構造が異なる2種類のトランジスタを形成することができる。
(変形例1)
 次に、図3に示す画素103の構成とは、一部異なる構成を有する画素103Aについて、図9を参照して説明する。
 図9は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の画素103Aの断面構造を説明する図である。図9に示すように、基板101上に下地膜202を介してトランジスタ210及びトランジスタ250が設けられている。ここで、トランジスタ210は、図3に示す駆動トランジスタDRTに対応し、トランジスタ250は、図3に示す書込トランジスタSSTに対応する。なお、トランジスタ210の構造は、図3に示すトランジスタ210と同様であるため、説明を省略する。
 書込トランジスタSSTとして機能するトランジスタ250は、トップゲート構造である。トランジスタ250は、絶縁膜206上に設けられた酸化物半導体層208_3と、酸化物半導体層208_3上に設けられた絶縁膜212と、絶縁膜212上に設けられた導電層214_3と、を少なくとも有する。ここで、トランジスタ250のスイッチングを制御する制御端子は、導電層214_3である。絶縁膜212は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層208は、チャネル領域208iと、高濃度不純物領域208j、208kとを有する。導電層214_3上には、絶縁膜212が設けられている。絶縁膜212上には、ソース電極又はドレイン電極218_5、218_6が設けられている。ソース電極又はドレイン電極218_5、218_6は、絶縁膜212、216に設けられたコンタクトホールを介して、高濃度不純物領域208j、208kと接続されている。
 書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜は、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜と比較して薄くできるため、酸化物半導体層208_3に電界が加わりやすくなり、オン電流を大きくすることができる。また、チャネル長Lを短くすることができるため、スイッチング特性が良好となる。一方で、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜は、書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜と比較して厚くできるため、酸化物半導体層208_1に電界が加わりにくくなり、オン電流を小さくすることができる。特に、微小な電流で制御される低階調領域において、駆動トランジスタDRTの電流変化を小さくできるため、細かく階調を制御することができる。これにより、表示領域102において、表示ムラが発生することを抑制することができる。さらに、駆動トランジスタDRTに大量の電流が流れ続けることを抑制できるため、熱劣化に伴う信頼性の低下を抑制することができる。
(第2実施形態)
 本実施形態では、第1実施形態で説明した画素103の構成とは一部異なる構成を有する画素103Bの構成について、図10及び図11を参照して説明する。なお、画素103Bの構成について、画素103と同一部分又は同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
<等価回路図>
 図10は、本発明の一実施形態に係る表示装置100が有する画素103Bの等価回路図である。図10に示す等価回路図において、図2に示す等価回路図と異なる点は、駆動トランジスタDRTの構成である。図10において、駆動トランジスタDRTはボトムゲート駆動であり、書込トランジスタSSTはトップゲート駆動である。
<画素の断面構造>
 図11は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の画素103Bの断面構造を説明する図である。図11に示すように、基板101上に下地膜202を介してトランジスタ210A及びトランジスタ250が設けられている。ここで、トランジスタ250は、図10に示す書込トランジスタSSTに対応し、トランジスタ210Aは、図10に示す駆動トランジスタDRTに対応する。なお、トランジスタ250の構造は、図9に示すトランジスタ250の構造と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 駆動トランジスタDRTとして機能するトランジスタ210Aは、ボトムゲート構造である。トランジスタ210Aは、導電層204_1と、導電層204_1上に設けられた絶縁膜206と、絶縁膜206上に設けられた酸化物半導体層208_1と、を少なくとも有する。ここで、酸化物半導体層208_1は、チャネル領域208aと、高濃度不純物領域208b、208cと、低濃度不純物領域208d、208eと、を有する。低濃度不純物領域208d、208eは、チャネル領域208aを間に挟んで設けられる。高濃度不純物領域208b、208cは、低濃度不純物領域208d、208eに隣接して設けられる。ここで、チャネル領域208a及び低濃度不純物領域208d、208eは、導電層204_1と重畳する。絶縁膜206は、トランジスタ210のゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層208_1上には、絶縁膜212と、絶縁膜212上にさらに絶縁膜216とが設けられる。絶縁膜206の膜厚は、絶縁膜212の膜厚よりも大きいことが好ましい。絶縁膜206の膜厚は、250nm以上500nm以下である。絶縁膜212の膜厚は、100nm以上200nm以下である。絶縁膜216上には、ソース電極又はドレイン電極218_1、218_2が設けられている。ソース電極又はドレイン電極218_1、218_2は、絶縁膜212、216に設けられたコンタクトホールを介して、高濃度不純物領域208b、208cと接続されている。図示しないが、導電層204_1は、ソース電極又はドレイン電極218_3、218_4のいずれか一方と電気的に接続されている。
 図11に示すトランジスタ210Aは、酸化物半導体層208_1において、チャネル領域208aと、高濃度不純物領域208b、208cとの間に、低濃度不純物領域208d、208eが設けられている。これにより、チャネル領域208aの端部の近傍において加わる電界が小さくなるので、ソース・ドレイン耐性を向上させることができる。低濃度不純物領域208d、208eが、導電層204_1と重畳していることで、さらに、ソース・ドレイン耐性を向上させることができる。
 図11に示すように、表示装置100において、同一基板上に、書込トランジスタSSTとしてトップゲート構造のトランジスタを設け、駆動トランジスタDRTとしてボトムゲート構造のトランジスタを設けている。このとき、酸化物半導体層208_1、208_2を上下で挟む絶縁膜206、212のうち、書込トランジスタSSTにおいては、絶縁膜212がゲート絶縁膜として機能し、駆動トランジスタDRTにおいては、絶縁膜206がゲート絶縁膜として機能する。このとき、絶縁膜212の膜厚は、絶縁膜206の膜厚よりも小さい。そのため、書込トランジスタSSTと、駆動トランジスタDRTとで、ゲート絶縁膜の厚さを異ならせることができる。つまり、トップゲート駆動のSSTに、薄いゲート絶縁膜を適用し、ボトムゲート駆動の駆動トランジスタDRTに厚いゲート絶縁膜を適用できる。
 書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜は、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜と比較して薄くできるため、酸化物半導体層208_2に電界が加わりやすくなり、オン電流を大きくすることができる。また、書込トランジスタSSTでは、導電層214_2を介して、酸化物半導体層208_2に不純物元素が添加されるため、チャネル長Lを短くすることができる。これにより、書込トランジスタSSTのS値を小さくすることができる。一方で、駆動トランジスタDRTのゲート絶縁膜は、書込トランジスタSSTのゲート絶縁膜と比較して厚くできるため、酸化物半導体層208_1に電界が加わりにくくなり、オン電流を小さくすることができる。特に、微小な電流で制御される低階調領域において、駆動トランジスタDRTの電流変化を小さくできるため、細かく階調を制御することができる。これにより、表示領域102において、表示ムラが発生することを抑制することができる。さらに、駆動トランジスタDRTに大量の電流が流れ続けることを抑制できるため、熱劣化に伴う信頼性の低下を抑制することができる。また、第1実施形態で説明した通り、書込トランジスタSSTにおいてデュアルゲート駆動を行う場合、ゲートのBTストレスが、片側ゲート駆動を行う場合と比較して大きくなる。そのため、トランジスタのオンオフ特性がシャープになる利点があるものの、信頼性が多少犠牲になる場合がある。したがって、トップゲート駆動で駆動能力が十分であり、かつ裏面の遮光の必要がない場合には、ボトム側のゲート電極を省略することで、信頼性を向上させることができる。
<表示装置の製造方法>
 次に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の製造方法について、図12~図15を参照して説明する。なお、基板101上に、下地膜202を形成する工程から絶縁膜212を構成する工程までは、図4及び図5の説明を参照すればよい。
 図12は、絶縁膜212上に、導電層214_2及びレジストマスク215を形成する工程を説明する図である。まず、絶縁膜212上に、導電層214_2を形成する。導電層214_4は、絶縁膜212上に導電膜を形成して、フォトリソグラフィ法により加工することで形成される。導電層214_2は、酸化物半導体層208_2と重畳する領域に形成される。次に、絶縁膜212上に設けられた酸化物半導体層208_1と重畳する一部の領域にレジストマスク215を形成する。ここで、レジストマスク215は端部がテーパー形状となるように形成する。レジストマスク215は、端部に近づくにつれて膜厚が減少するものであれば、テーパー形状に限定されない。
 図13は、酸化物半導体層208_1、208_2に、不純物元素をイオン注入にて添加する工程について説明する図である。導電層214_2及びレジストマスク215をマスクとして、酸化物半導体層208_1、208_2にイオン注入により不純物元素を添加する。不純物元素の濃度を、1×1014atoms/cm~5×1015atoms/cm2として、酸化物半導体層208_1、208_2に添加する。これにより、酸化物半導体層208_2において、導電層214_2と重畳しない領域に、高濃度不純物領域208g、208hが形成され、導電層214_2と重畳する領域に、チャネル領域208fが形成される。高濃度不純物領域208g、208hには、不純物元素が5×1013atoms/cm~2.5×1015atoms/cm程度の濃度で含まれる。同時に、酸化物半導体層208_1において、レジストマスク215が重畳しない領域に、高濃度不純物領域208b、208cが形成される。また、レジストマスク215が重畳する領域のうちテーパー形状と重畳する領域には、レジストマスク215を介して不純物元素が添加されるため、低濃度不純物領域208d、208eが形成される。また、レジストマスク215のうち、テーパー形状以外の部分と重畳する領域には、チャネル領域208aが形成される。高濃度不純物領域208b、208cには、不純物元素が5×1013atoms/cm~2.5×1015atoms/cm程度の濃度で含まれる。また、低濃度不純物領域208d、208eには、レジストマスク215を介して不純物元素が添加されるため、不純物元素が2.5×1012atoms/cm~5×1013atoms/cm程度の濃度で含まれる。
 酸化物半導体層208_1、208_2に不純物元素を添加することにより、酸化物半導体層208_1、208_2の結晶に欠陥が生じるため、当該領域の抵抗が低下する。添加された不純物元素の濃度に応じて、酸化物半導体層208_1、208_2の抵抗を低下させることができる。したがって、高濃度不純物領域208b、208c、208g、208hの抵抗は、低濃度不純物領域208d、208eの抵抗よりも低くすることができる。また、テーパー形状を有するレジストマスク215及び導電層214_2をマスクとすることで、一度の不純物元素の添加工程にて、酸化物半導体層208_1には、低濃度不純物領域208d、208e有する構造を形成することができ、酸化物半導体層208_2には、低濃度不純物領域を有しない構造を形成することができる。一方で、チャネル領域208a、208fは、結晶欠陥が少なく、水素濃度が低いため、抵抗は高いままである。このようにして、同一工程にて、異なる酸化物半導体層208_1、208_2を形成することができる。なお、不純物元素を添加した後、レジストマスク215を除去する。
 図14は、絶縁膜216を形成する工程から画素電極226を形成する工程を説明する図である。絶縁膜216を形成する工程から画素電極226を形成する工程については、図8における説明を参照すればよい。また、絶縁層228を形成する工程から無機絶縁層242を形成する工程までは、第1実施形態で説明した製造方法を適用すればよい。
 以上の工程により、図11に示す画素103Bの構成を有する表示装置100を製造することができる。
 本発明の一実施形態に係る表示装置100の製造方法によれば、一画素内という小さな面積であっても、プロセスを増加させることなく、簡便に、特性及び構造が異なる2種類のトランジスタを形成することができる。特に、高濃度不純物領域208b、208c及び低濃度不純物領域208d、208eを含む酸化物半導体層208_1と、高濃度不純物領域208g、208hを含む酸化物半導体層208_2とを、同時に形成することができる。
(変形例2)
 図15は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の画素103Cの断面構造を説明する図である。図15に示すように、基板101上に下地膜202を介してトランジスタ210B及びトランジスタ250が設けられている。ここで、トランジスタ250は、図10に示す書込トランジスタSSTに対応し、トランジスタ210Bは、図10に示す駆動トランジスタDRTに対応する。
 トランジスタ210Bは、トランジスタ210Aの構成において、導電層214_1と高濃度不純物領域208bとが、ソース電極又はドレイン電極218_2を介して接続されている。トランジスタ210Bを形成する場合、導電層214_1、214_2を形成した後、導電層214_1、214_2をマスクとして、不純物元素を5×1012atoms/cm~1×1014atoms/cm程度添加する。その後、導電層214_1、及び低濃度不純物領域208d、208eを覆うようにレジストマスクを形成した後、不純物元素を1×1014atoms/cm~5×1013atoms/cm乗程度添加する。これにより、駆動トランジスタDRTが有する酸化物半導体層208_1に、チャネル領域208a、高濃度不純物領域208b、208c、低濃度不純物領域208d、208eを形成してもよい。
(第3実施形態)
 本実施形態では、表示装置100が有する画素の回路構成及び動作方法について、図16及び図17を参照して説明する。
<等価回路図>
 図16は、本発明の一実施形態に係る表示装置100が有する画素103Eの等価回路図である。表示装置100は、高電位電源SLa、低電位電源電極SLb、発光制御走査線Sga、書込制御走査線Sgb、リセット制御走査線Sgc、映像信号線VL、を有している。高電位電源SLaは、高電位電源Pvddが与えられ、低電位電源電極SLbは、低電位電源Pvssが与えられる。発光制御走査線Sga、書込制御走査線Sgb、及びリセット制御走査線Sgcは、ゲート駆動回路104_1、104_2に接続される。また、映像信号線VLは、ドライバIC105に接続される。
 画素103Eは、書込トランジスタSST、駆動トランジスタDRT、保持容量Cs、及び付加容量Cadを有している。保持容量Cs及び付加容量Cadは、キャパシタである。付加容量Cadは発光電流量を調整するために設けられる素子であり、場合によっては不要となる場合もある。寄生容量Celは、発光素子自体の容量(発光素子OLEDの寄生容量)である。発光素子OLEDは、キャパシタとしても機能している。
 各画素103Eは、出力トランジスタBCTを有する。本実施形態において、行方向X及び列方向Yに隣り合う4つの画素103Eは、1つの出力トランジスタBCTを共用している。また、ゲート駆動回路104_1、104_2には、複数のリセットトランジスタRSTが設けられている。リセットトランジスタRST及びリセット制御走査線Sgrは、一対一で接続されている。
 駆動トランジスタDRTは、第1実施形態に示すトランジスタ210の構造を有しており、書込トランジスタSST、出力トランジスタBCT、及びリセットトランジスタRSTは、第1実施形態に示すトランジスタ220の構造を有している。または、駆動トランジスタDRTは、第2実施形態に示すトランジスタ210A又はトランジスタ210Bの構造を有し、書込トランジスタSST、出力トランジスタBCT、及びリセットトランジスタRSTは、第2実施形態に示すトランジスタ220又はトランジスタ250の構造を有していてもよい。本実施形態に係る表示装置100において、各駆動トランジスタ及び各スイッチをそれぞれ構成したトランジスタは全て同一工程で形成される。
 書込トランジスタSST、駆動トランジスタDRT、出力トランジスタBCT、及びリセットトランジスタRSTの各々は、第1端子、第2端子、及び制御端子を有している。本実施形態では、第1端子をソース電極、第2端子をドレイン電極、制御端子をゲート電極としている。
 画素の画素回路において、駆動トランジスタDRTは、高電位電源SLaと低電位電源電極SLbとの間で、発光素子OLEDと直列に接続されている。
 出力トランジスタBCTにおいて、ドレイン電極は高電位電源SLaに接続され、ソース電極は駆動トランジスタDRTのドレイン電極に接続され、ゲート電極は発光制御走査線Sgaに接続されている。これにより、出力トランジスタBCTは、発光制御走査線Sgaからの制御信号BG(1~m/2)によりオン(導通状態)、オフ(非導通状態)制御される。出力トランジスタBCTは、制御信号BGに応答して、発光素子OLEDの発光時間を制御する。
 駆動トランジスタDRTにおいて、ドレイン電極は出力トランジスタBCTのソース電極及びリセット制御走査線Sgrに接続され、ソース電極は発光素子OLEDの一方の電極(ここではアノード)に接続されている。発光素子OLEDの他方の電極(ここではカソード)は、低電位電源電極SLbに接続されている。駆動トランジスタDRTは、映像信号Vsigに応じた電流量の駆動電流を発光素子OLEDに出力する。
 書込トランジスタSSTにおいて、ソース電極は映像信号線VL(1~n)に接続され、ドレイン電極は駆動トランジスタDRTのゲート電極に接続され、ゲート電極は信号書き込み制御用ゲート配線として機能する書込制御走査線Sgb(1~m)に接続されている。書込トランジスタSSTは、書込制御走査線Sgbから供給される制御信号SG(1~m)によりオン、オフ制御される。そして、書込トランジスタSSTは、制御信号SG(1~m)に応答して、画素回路と映像信号線VL(1~n)との接続、非接続を制御し、対応する映像信号線VL(1~n)から映像信号Vsigを画素回路に取り込む。
 リセットトランジスタRSTは、2行毎に、ゲート駆動回路104_1、104_2に設けられている。リセットトランジスタRSTは、駆動トランジスタDRTのドレイン電極とリセット電源との間に接続されている。リセットトランジスタRSTにおいて、ソース電極はリセット電源に接続されたリセット電源線SLcに接続され、ドレイン電極はリセット制御走査線Sgrに接続され、ゲート電極はリセット制御用ゲート配線として機能するリセット制御走査線Sgcに接続されている。上記のように、リセット電源線SLcは、リセット電源に接続され、定電位であるリセット電位Vrstに固定される。
 リセットトランジスタRSTは、リセット制御走査線Sgcを通して与えられる制御信号RG(1~m/2)に応じて、リセット電源線SLc及びリセット制御走査線Sgr間を導通状態(オン)又は非導通状態(オフ)に切替える。リセットトランジスタRSTがオン状態に切替えられることにより、駆動トランジスタDRTのソース電極の電位が初期化される。
 ゲート駆動回路104_1、104_2は、図示しないシフトレジスタ、出力バッファ等を含み、外部から供給される水平走査スタートパルスを順次次段に転送し、出力バッファを介して各行の画素103Eに3種類の制御信号、すなわち、制御信号BG(1~m/2)、制御信号SG(1~m)、制御信号RG(1~m/2)を供給する。なお、画素103Eには、制御信号RGが直接供給されないが、制御信号RGに応じた所定のタイミングで、リセット電位Vrstに固定されたリセット電源線SLcから所定の電圧が供給される。これにより、発光制御走査線Sga、書込制御走査線Sgb及びリセット制御走査線Sgcは、それぞれ制御信号BG、SG、RGにより駆動される。
<タイミングチャート>
 図17は、図16に示した画素を駆動するためのゲート駆動回路104_1、104_2タイミングチャートである。図17では、k行の制御信号RGk、制御信号BGk、及び制御信号SGkと、k+1行の制御信号RGk+1、制御信号BGk+1、及び制御信号SGk+1とを示す。G1~G4で示される各区間が1水平期間であり、以後省略するが最終行まで継続する。図16中、T0~で示される期間について、以下詳細に説明する。
<T0.前フレーム発光>
 あるフレーム期間での処理が開始されるまでの間、画素は前フレームの発光状態を継続している。
<T1.DRTソース初期化動作>
 この期間ではまず制御信号BGがLレベル、制御信号RGがHレベル、制御信号SGがLレベルとなり、出力トランジスタBCTがオフし、リセットトランジスタRSTがオンし、書込トランジスタSSTがオフする。ここで、保持容量Csには、「前フレームで書き込まれた映像信号に対応する電圧」が保持されている。映像信号Vsigがリセット電位Vrstよりもより大きければ、駆動トランジスタDRTを通じて、ソース側もリセット電位Vrstに近づく。また、リセット電位Vrstは、低電位電源Pvssとほぼ同じ電位となるため、発光素子OLEDへの電流供給が停止する。これにより、駆動トランジスタDRTのソース側の電位は、画素の系のなかで最も低い状態となる。
<T2.DRTゲート初期化>
 この期間では、制御信号BGがLレベル、制御信号RGがHレベル、制御信号SGがHレベル、映像信号線VLが初期化電位Viniとなり、出力トランジスタBCTがオフし、リセットトランジスタRSTがオンし、書込トランジスタSSTがオンする。当該各行の各画素103Eにおいて、書込トランジスタSSTを介して、駆動トランジスタDRTのゲートが初期化電位Viniに固定される。初期化電位Viniは、リセット電位Vrstに対して駆動トランジスタDRTのしきい値よりも大きい電位に設定されている。つまり、この操作によって、駆動トランジスタDRTはオン状態となる。ただし、出力トランジスタBCTがオフ状態であるので、駆動トランジスタDRTにはまだ電流は流れない。なお、T1.DRTソース初期化動作において、映像信号Vsigがリセット電位Vrstよりも大きい状態でなかったとしても、この期間で、駆動トランジスタDRTのソースも初期化することができる。
<T3.オフセットキャンセル動作>
 この期間では、制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号SGがHレベル、映像信号線VLが初期化電位Viniとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、書込トランジスタSSTがオンする。駆動トランジスタDRTは前動作によってオン状態であるから、出力トランジスタBCTを通じて高電位電源Pvddから駆動トランジスタDRTに電流が供給される。この段階では、発光素子OLEDのアノード・カソード間の電圧は発光開始電圧を上回っていないので、電流が流れない。従って、高電位電源Pvddから供給された電流によって、駆動トランジスタDRTのソースが充電され、その電位が上昇する。このとき、駆動トランジスタDRTのゲート電位はViniとなっているので、駆動トランジスタDRTのソースが(Vini-Vth)となった段階で駆動トランジスタDRTがオフし、電位の上昇が停止する。Vthとは、駆動トランジスタDRTのしきい値電圧であり、画素103Eによってばらつきがあるため、電位の上昇が停止したときの駆動トランジスタDRTのソースの電位は画素によって異なる。つまり、本動作によって、各画素103Eで駆動トランジスタDRTのしきい値電圧に相当する電圧が取得される。このとき、発光素子OLEDのアノード・カソード間には、{(Vini-Vth)-Pvss}の電圧が印加されているが、この電圧は依然発光開始電圧を上回っていないので、発光素子OLEDには電流が流れない。
 なお、図17のタイミングチャートによると、1.~3.の動作は、2行分が並行して実施されているが、この限りではない。1行ごとに順次実施されても良いし、3行以上を並行して実施しても良い。
<T4.移動度キャンセル及び映像信号書込み動作>
 制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号SGがHレベル、映像信号線VLが映像信号Vsigとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、書込トランジスタSSTがオンする。当該行の各画素103Eにおいて、映像信号Vsigが駆動トランジスタDRTのゲートに入力され、駆動トランジスタDRTのゲート電位は初期化電位Viniから映像信号Vsigに変化する。一方、駆動トランジスタDRTのソース電位は依然(Vini-Vth)であり、結果、駆動トランジスタDRTのゲート、ソース間電圧は、{Vsig-(Vini-Vth)}となり、画素103E間のしきい値のばらつきが反映されたものとなる。
 映像信号Vsigを共有する映像信号線VLは、同列に属する複数行の画素103Eで共通であるから、映像信号書込み動作は、1行ごとに順次実施される。
<T5.発光動作>
 制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号SGがLレベルとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、書込トランジスタSSTがオフする。出力トランジスタBCTを通じて高電位電源Pvddから駆動トランジスタDRTに電流が供給される。駆動トランジスタDRTは前段階までで設定されたゲート・ソース間電圧に応じた電流を発光素子OLEDに流し、発光素子OLEDがその電流に応じた輝度で発光する。このときの発光素子OLEDのアノード・カソード間電圧は、その電流に応じた電圧となるため、アノード側の電位が上昇するが、保持容量Csによって駆動トランジスタDRTのゲート・ソース間電圧が保持されるので、アノード側の電位上昇に伴って、保持容量Csのカップリングによって駆動トランジスタDRTのゲート電位も上昇する。実際には、駆動トランジスタDRTのゲートに対しては、保持容量Csのみならず付加容量Cadや、その他の寄生容量が付いているため、アノード側の電位上昇よりも、駆動トランジスタDRTのゲート電位の上昇はわずかに小さくなるが、この値は既知であるから、最終的な駆動トランジスタDRTのゲート・ソース間電圧において所望の電流値となるように、映像信号Vsigの電位を決定すれば良い。
 以上により、画素の一連の動作が完了する。当該動作を1行目から最終行まで完了すると、1フレーム期間内での1画面の表示となる。以後、当該動作を繰り返して映像の表示が行われる。
 第1実施形態及び第2実施形態において説明したボトムゲート駆動のトランジスタ210、210A、210Bのいずれかを駆動トランジスタDRTに適用する。また、第1実施形態及び第2実施形態において説明したトップゲート駆動のトランジスタ220、250のいずれかを書込トランジスタSSTの他、リセットトランジスタRST、及び初期化トランジスタIST等に適用する。これにより、駆動トランジスタDRTのS値は大きいため、微小な電流で制御する必要がある低階調領域において、駆動トランジスタDRTの電流変化を小さくすることができ、細かく階調を制御することができる。これにより、表示領域102において、表示ムラを抑制することができる。
(第4実施形態)
 本実施形態では、表示装置100が有する画素103Fの回路構成及び動作方法について、図18及び図19を参照して説明する。
<回路図>
 図18は、画素103Fの画素回路の等価回路図である。発光制御走査線Sga、書込制御走査線Sgb、リセット制御走査線Sgc、及び初期化制御走査線Sgdは、それぞれ表示領域102の外側に設けられたゲート駆動回路104_1、104_2と接続される。各画素103Fには、出力トランジスタBCT、初期化トランジスタIST、書込トランジスタSST、及び駆動トランジスタDRTが設けられる。一部のトランジスタは隣接する複数の画素103F間で共有されても良い。リセットトランジスタRSTは、表示領域の外側に、例えば各行に1つ設けられる。駆動トランジスタDRTのゲート・ソース間には保持容量Csが設けられても良い。寄生容量Celは、発光素子OLEDのアノード・カソード間の寄生容量である。発光素子OLEDのアノードには、出力トランジスタBCT、及び駆動トランジスタDRTを介して高電位電源Pvddが与えられ、カソードには、低電位電源Pvssが与えられる。出力トランジスタBCT、初期化トランジスタIST、及び書込トランジスタSSTは、2ノード間の導通、非導通を選択するスイッチング素子として機能し、駆動トランジスタDRTは、そのゲート・ソース間電圧に応じてOLEDに流れる電流値を制御する電流制御素子として機能する。本実施形態では、駆動トランジスタDRTとして、トランジスタ210を適用し、出力トランジスタBCT、初期化トランジスタIST、及び書込トランジスタSSTとして、トランジスタ220の構造を適用する。
<タイミングチャート>
 図19は、図18に示した画素を駆動するためのゲート駆動回路104_1、104_2のタイミングチャートである。G1~G3で示される各区間が1水平期間であり、最終行まで継続する。図19中、T0~T6で示される期間について、以下に説明する。
<T0.前フレーム発光>
 あるフレーム期間での処理が開始されるまでの間、画素は前フレームの発光状態を継続している。
<T1.駆動トランジスタDRTのソース初期化動作>
 この期間ではまず制御信号BGがLレベル、制御信号RGがHレベル、制御信号IGがLレベル、制御信号SGがLレベルとなり、出力トランジスタBCTがオフし、リセットトランジスタRSTがオンし、初期化トランジスタISTはオフし、書込トランジスタSSTがオフする。ここで、保持容量Csには、「前フレームで書き込まれた映像信号に対応する電圧」が保持されている。映像信号Vsigがリセット電位Vrstよりもより大きければ、駆動トランジスタDRTを通じて、ソース側もリセット電位Vrstに近づく。また、リセット電位Vrstは、低電位電源Pvssとほぼ同じ電位となるため、発光素子OLEDへの電流供給が停止する。これにより、駆動トランジスタDRTのソース側の電位は、画素の系のなかで最も低い状態となる。
<T2.駆動トランジスタDRTのゲート初期化>
 制御信号IGがHレベルとなり、初期化トランジスタISTがオンする。当該行の各画素において、初期化トランジスタISTを介して駆動トランジスタDRTのゲートが初期化電位Viniに固定される。初期化電位Viniは、リセット電位Vrstに対して駆動トランジスタDRTのしきい値よりも大きい電位に設定されている。つまり、この操作によって、駆動トランジスタDRTはオン状態となる。ただし、出力トランジスタBCTがオフしているので、駆動トランジスタDRTにはまだ電流は流れない。
<T3.オフセットキャンセル動作>
 制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号IGがHレベルとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、初期化トランジスタISTがオンする。駆動トランジスタDRTは前動作によってオン状態であるから、出力トランジスタBCTを通じてPvddから駆動トランジスタDRTに電流が供給される。この段階では、発光素子OLEDのアノード・カソード間の電圧は発光開始電圧を上回っていないので、電流が流れない。従って、高電位電源Pvddから供給された電流によって、駆動トランジスタDRTのソースが充電され、その電位が上昇する。このとき、駆動トランジスタDRTのゲート電位は初期化電位Viniとなっているので、駆動トランジスタDRTのソースが(Vini-Vth)となった段階で駆動トランジスタDRTがオフし、電位の上昇が停止する。Vthとは、駆動トランジスタDRTのしきい値電圧であり、画素103Fによってばらつきがあるため、電位の上昇が停止したときのDRTのソースの電位は画素によって異なる。つまり、本動作によって、各画素で駆動トランジスタDRTのしきい値電圧に相当する電圧が取得される。このとき、発光素子OLEDのアノード・カソード間には、{(Vini-Vth)-Pvss}の電圧が印加されているが、この電圧は依然発光開始電圧を上回っていないので、発光素子OLEDには電流が流れない。
 なお、図19のタイミングチャートによると、T1.~T3.の動作は、2行分が並行して実施されているが、この限りではない。1行ごとに順次実施されても良いし、3行以上を並行して実施しても良い。
<T4.T5.映像信号書込み動作>
 制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号IGがLレベル、制御信号SGがHレベルとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、初期化トランジスタISTがオフし、書込トランジスタSSTがオンする。当該行の各画素において、映像信号Vsigが駆動トランジスタDRTのゲートに入力され、駆動トランジスタDRTのゲート電位はViniからVsigに変化する。一方、駆動トランジスタDRTのソース電位は依然(Vini-Vth)であり、結果、駆動トランジスタDRTのゲート、ソース間電圧は、{Vsig-(Vini-Vth)}となり、画素間のしきい値のばらつきが反映されたものとなる。
 Vsigを共有する映像信号線VLは、同列に属する複数行の画素で共通であるから、映像信号VSigの書込み動作は、1行ごとに順次実施される。
<T6.発光動作>
 制御信号BGがHレベル、制御信号RGがLレベル、制御信号IGがLレベル、制御信号SGがLレベルとなり、出力トランジスタBCTがオンし、リセットトランジスタRSTがオフし、初期化トランジスタISTがオフし、書込トランジスタSSTがオフする。出力トランジスタBCTを通じて高電位電源Pvddから駆動トランジスタDRTに電流が供給される。駆動トランジスタDRTは前段階までで設定されたゲート・ソース間電圧に応じた電流を発光素子OLEDに流し、発光素子OLEDがその電流に応じた輝度で発光する。このときの発光素子OLEDのアノード・カソード間電圧は、その電流に応じた電圧となるため、アノード側の電位が上昇するが、保持容量Csによって駆動トランジスタDRTのゲート・ソース間電圧が保持されるので、アノード側の電位上昇に伴って、保持容量Csのカップリングによって駆動トランジスタDRTのゲート電位も上昇する。実際には、駆動トランジスタDRTのゲートに対しては、保持容量Csのみならず付加容量Cadや、その他の寄生容量Celが付いているため、アノード側の電位上昇よりも、駆動トランジスタDRTのゲート電位の上昇はわずかに小さくなるが、この値は既知であるから、最終的な駆動トランジスタDRTのゲート-ソース間電圧において所望の電流値となるように、映像信号Vsigの電位を決定すれば良い。
 以上により、画素103Fの一連の動作が完了する。当該動作を1行目から最終行まで完了すると、1フレーム期間内での1画面の表示となる。以後、当該動作を繰り返して映像の表示が行われる。
 第1実施形態及び第2実施形態において説明したボトムゲート駆動のトランジスタ210、210A、210Bのいずれかを駆動トランジスタDRTに適用する。また、第1実施形態及び第2実施形態において説明したトップゲート駆動のトランジスタ220、250のいずれかを書込トランジスタSSTの他、リセットトランジスタRST、及び初期化トランジスタIST等に適用する。これにより、駆動トランジスタDRTのS値は大きくいため、微小な電流で制御する必要がある低階調領域において、駆動トランジスタDRTの電流変化を小さくすることができ、細かく階調を制御することができる。これにより、表示領域102において、表示ムラを抑制することができる。
 本実施例では、同一基板上に、デュアルゲート型ボトムゲート駆動のトランジスタ、デュアルゲート型トップゲート駆動のトランジスタ、トップゲート型のトランジスタを形成し、それぞれのトランジスタの特性について評価した結果について説明する。
 本実施例で作成したデュアルゲート型ボトムゲート駆動のトランジスタ310、デュアルゲート型トップゲート駆動のトランジスタ320、トップゲート型のトランジスタ350の製造方法について、図20を参照して説明する。
 まず、基板301上に、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層、あるいはそれらの積層を用いて下地膜302を形成した。次に、下地膜302上に、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、白金(Pt)、ビスマス(Bi)を用いて、導電層304_1、304_2を形成した。次に、導電層304_1、304_2上に、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層、あるいはそれらの積層を用いて、絶縁膜306を形成した。絶縁膜306の膜厚は、例えば、250nm以上500nm以下で形成することが好ましい。次に、絶縁膜306上に、酸化物半導体層308_1~308_3を形成した。酸化物半導体膜は、例えば、スパッタリング法により、膜厚を30nm以上100nm以下で形成することが好ましい。次に、酸化物半導体層308_1~308_3上に、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層、あるいはそれらの積層を用いて、絶縁膜312を形成した。絶縁膜312の膜厚は、例えば、100nm以上200nm以下で形成することが好ましい。次に、導電層314_1~314_3を形成した。次に、導電層314_1~314_3をマスクとして、不純物元素1×1014atoms/cm~5×1015atoms/cmにてイオン注入した。不純物元素としては、水素、アルゴン、リン、又はボロン等を用いればよい。これにより、酸化物半導体層308_1に、チャネル領域308aと、高濃度不純物領域308b、308cとが形成される。酸化物半導体層308_2に、チャネル領域308fと、高濃度不純物領域308g、308hとが形成される。酸化物半導体層308_3に、チャネル領域308iと、高濃度不純物領域308j、208kとが形成される。次に、導電層314_1~314_3上に、酸化シリコン又は窒化シリコンを単層、あるいはそれらの積層を用いて、絶縁膜316を形成した。絶縁膜316の膜厚は、例えば、250nm以上500nm以下で形成することが好ましい。絶縁膜316に、酸化物半導体層308_1~308_3及び導電層314_1に到達するコンタクトホールを形成した。最後に、絶縁膜316上に、ソース電極又はドレイン電極318_1~318_6を形成した。
 以上の工程により、基板101上に、ゲート絶縁膜の膜厚が異なるトランジスタ310、トランジスタ320、及びトランジスタ350を同時に形成した。トランジスタ310において、導電層304_1がゲート電極として機能し、トランジスタ320において、導電層314_2がゲート電極として機能し、トランジスタ350においては、導電層314_3がゲート電極として機能する。ここで、トランジスタ310、トランジスタ320、及びトランジスタ350のいずれにおいても、チャネル幅を3μmとし、チャネル長を4μmとした。チャネル幅及びチャネル長は、上記のゲート電極として機能する導電層と、酸化物半導体層とが重畳する領域の幅と長さに対応する。なお、トランジスタ310、トランジスタ320、及びトランジスタ350は、同一基板上に、それぞれ28個ずつ形成した。
 次に、トランジスタ310、トランジスタ320、及びトランジスタ350のId-Vg特性について測定した。Id-Vg特性の測定は、それぞれのトランジスタのゲート電極に印加するゲート電圧(Vg)として、-5Vから+10Vまで、0.1Vステップで印加した。また、ソース電極に印加するソース電圧(Vs)を0Vとして、ドレイン電極に印加するドレイン電圧(Vd)を0.1V及び10Vとした。また、トランジスタ320において、導電層304_2に印加するバックゲート電圧を0Vとした。
 図21は、デュアルゲート型ボトムゲート駆動のトランジスタ310のId-Vg特性のグラフである。図22は、デュアルゲート型トップゲート駆動のトランジスタ320のId-Vg特性のグラフである。図23は、トップゲート型のトランジスタ350のId-Vg特性のグラフである。なお、図21~図22において、縦軸がドレイン電流Id[A]であり、横軸がゲート電圧Vg[V]である。図21において、実線401は、Vd=0.1VのId-Vg特性のグラフであり、実線402は、Vd=10VのId-Vg特性のグラフである。図22において、実線403は、Vd=0.1VのId-Vg特性のグラフであり、実線404は、Vd=10VのId-Vg特性のグラフである。図23において、実線405は、Vd=0.1VのId-Vg特性のグラフであり、実線406は、Vd=10VのId-Vg特性のグラフである。
 表1~表3はそれぞれ、トランジスタ310、320、350の線形領域の移動度μFE(Lin)[m/V・s]、飽和領域の移動度μFE(Sat)[m/V・s]、閾値電圧Vth[V]、サブスレッショルド・スイング値S.S[V/decade](S値)をまとめた表である。μFE(Sat)、閾値電圧Vth、サブスレッショルド・スイング値S.S(S値)について、それぞれ、最大値(Max)、平均(ave.)、最小値(min)、及び標準偏差(3σ)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

 表1~表3から、トランジスタ320、350のS値は、トランジスタ310のS値よりも小さくなることが示された。これは、トランジスタ320、350のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312の膜厚が、トランジスタ310のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜306の膜厚よりも薄いことに起因すると考えられる。
 一方で、トランジスタ320及びトランジスタ350の線形領域の移動度μFE(Lin)、飽和領域の移動度μFE(Sat)は、トランジスタ310の線形領域の移動度μFE(Lin)、飽和領域の移動度μFE(Sat)よりも大きくなることが示された。これは、トランジスタ320及びトランジスタ350のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜312の膜厚が、トランジスタ310のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜306の膜厚よりも薄いことに起因すると考えられる。
 次に、トランジスタ310及びトランジスタ350に対して、電流ストレス試験を実施した結果について説明する。
 定電流ストレス試験の条件としては、試験温度を35℃とし、ストレス電流を160nAとなるようにして、ドレイン電圧とゲート電圧とを調整して、12時間電流をかけ続けた。
 図24は、トランジスタ350の定電流ストレス試験の結果であり、図25は、トランジスタ310の定電流ストレス試験の結果である。なお、図24及び図25において、縦軸がトランジスタのオン電流(Ion)の劣化率であり、横軸がストレス時間である。
 図24に示すように、トランジスタ350の10時間経過後の劣化率は、1.9%であり、図25に示すように、トランジスタ310の10時間経過後の劣化率は、1.0%であった。図24及び図25に示すように、トランジスタ310、350の双方において、高い信頼性を有することが分かる。特に、トランジスタ310においては、10時間経過後のオン電流の劣化率が極めて小さい。以上の結果により、本発明の一実施形態に係るトランジスタは、信頼性が高いことが示された。
 本発明の実施形態及び実施例として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。また、上述した各実施形態は、技術的矛盾の生じない範囲において、相互に組み合わせることが可能である。
 また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
 本発明の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に相当し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
100:表示装置、101:基板、102:表示領域、103:画素、103A~103C、103E、103F:画素、104_1、104_2:ゲート駆動回路、105:ドライバIC、106:端子、107:端子部、108:フレキシブルプリント回路、109:周辺領域、110:タッチセンサ、202:下地膜、204_1、204_2:導電層、206:絶縁膜、208_1、208_2:酸化物半導体層、208a:チャネル領域、208b:高濃度不純物領域、208c:高濃度不純物領域、208d:低濃度不純物領域、208e:低濃度不純物領域、208f:チャネル領域、208g:高濃度不純物領域、208h:高濃度不純物領域、208i:チャネル領域、208j:高濃度不純物領域、208k:高濃度不純物領域、210、210A:トランジスタ、212:絶縁膜、213:導電層、214:導電層、215:レジストマスク、216:絶縁膜、218:ドレイン電極、220、220A:トランジスタ、222:平坦化膜、226:画素電極、228:絶縁層、230:発光素子、232:有機層、233:無機絶縁層、234:共通電極、236:無機絶縁層、238:有機絶縁層、240:封止膜、242:無機絶縁層、250:トランジスタ、301:基板、302:下地膜、304:導電層、306:絶縁膜、308:酸化物半導体層、310:トランジスタ、312:絶縁膜、314:導電層、316:絶縁膜、318:ドレイン電極、320:トランジスタ、350:トランジスタ、BCT:出力トランジスタ、BG:制御信号、Cad:付加容量、Cel:寄生容量、DRT:駆動トランジスタ、IST:初期化トランジスタ、OLED:発光素子、Pvdd:高電位電源、Pvss:低電位電源、RG:制御信号、RST:リセットトランジスタ、Sg:書込制御走査線、SG:制御信号、Sga:発光制御走査線、Sgb:書込制御走査線、Sgc:リセット制御走査線、Sgd:初期化制御走査線、Sgr:リセット制御走査線、SLa:高電位電源、SLb:低電位電源電極、SLc:リセット電源線、SST:書込トランジスタ、Vini:初期化電位、VL:映像信号線、Vrst:リセット電位、Vsig:映像信号

Claims (14)

  1.  基板と、
     発光素子と、
     駆動電源線から前記発光素子に流す電流値を制御する第1トランジスタと、
     前記発光素子の発光輝度に対応する電圧を前記第1トランジスタの第1ゲート電極に書き込む第2トランジスタと、を含み、
      前記第1トランジスタは、
      前記基板上に設けられた前記第1ゲート電極と、
      前記第1ゲート電極上に設けられた第1絶縁膜と、
      前記第1絶縁膜上に設けられ、前記第1ゲート電極と重畳する領域を有する第1酸化物半導体層と、
      前記第1酸化物半導体層上に設けられた第2絶縁膜と、
      前記第2絶縁膜上に設けられた第1導電層と、を含み、
      前記第2トランジスタは、
      前記基板上に設けられた前記第1絶縁膜と、
      前記第1絶縁膜上に設けられた第2酸化物半導体層と、
      前記第1酸化物半導体層及び前記第2酸化物半導体層上に設けられ、前記第1絶縁膜の膜厚よりも小さい膜厚を有する第2絶縁膜と、
      前記第2絶縁膜上に設けられ、前記第2酸化物半導体層と重畳する領域を有する第2ゲート電極と、を含み、
      前記第1導電層は、前記発光素子と電気的に接続される、表示装置。
  2.  前記第1絶縁膜の膜厚は、250nm以上500nm以下であり、
     前記第2絶縁膜の膜厚は、100nm以上200nm以下である、請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記第2トランジスタは、前記第2絶縁膜上に設けられた第2導電層をさらに有し、
     前記第1ゲート電極は、前記第2導電層と電気的に接続される、請求項1に記載の表示装置。
  4.  前記基板と前記第1絶縁膜との間に、前記第2酸化物半導体層及び前記第2ゲート電極と重畳する第3導電層をさらに有する、請求項1に記載の表示装置。
  5.  前記駆動電源線と電気的に接続された第3トランジスタをさらに有し、
     前記第3トランジスタは、
     前記基板上に設けられた前記第1絶縁膜と、
     前記第1絶縁膜上に設けられた第3酸化物半導体層と、
     前記第3酸化物半導体層上に設けられた前記第2絶縁膜と、
     前記第2絶縁膜上に設けられ、前記第3酸化物半導体層と重畳する領域を有する第3ゲート電極と、を含む、請求項1に記載の表示装置。
  6.  基板と、
     発光素子と、
     駆動電源線から前記発光素子に流す電流値を制御する第1トランジスタと、
     前記発光素子の発光輝度に対応する電圧を前記第1トランジスタの第1ゲート電極に書き込む第2トランジスタと、を含み、
      前記第1トランジスタは、
      前記基板上に設けられた第1ゲート電極と、
      前記第1ゲート電極上に設けられた第1絶縁膜と、
      前記第1絶縁膜上に設けられ、前記第1ゲート電極と重畳する領域を有する第1酸化物半導体層と、を含み、
      前記第2トランジスタは、
      前記基板上に設けられた前記第1絶縁膜と、
      前記第1絶縁膜上に設けられた第2酸化物半導体層と、
      前記第1酸化物半導体層及び前記第2酸化物半導体層上に設けられ、前記第1絶縁膜の膜厚よりも小さい膜厚を有する第2絶縁膜と、
      前記第2絶縁膜上に設けられ、前記第2酸化物半導体層と重畳する領域を有する第2ゲート電極と、を含み、
      前記第1酸化物半導体層は、第1チャネル領域と、前記第1チャネル領域を挟んで設けられた低濃度不純物領域と、前記低濃度不純物領域に隣接して設けられた第1高濃度不純物領域とを有し、
      前記第2酸化物半導体層は、第2チャネル領域と、前記第2チャネル領域を挟んで設けられた第2高濃度不純物領域とを有する、表示装置。
  7.  前記低濃度不純物領域は、前記第1ゲート電極と重畳する、請求項6に記載の表示装置。
  8.  前記第1絶縁膜の膜厚は、250nm以上500nm以下であり、
     前記第2絶縁膜の膜厚は、100nm以上200nm以下である、請求項6に記載の表示装置。
  9.  前記第1高濃度不純物領域に含まれる不純物元素と、前記第2高濃度不純物領域に含まれる不純物元素とは同じ元素である、請求項6に記載の表示装置。
  10.  前記第1高濃度不純物領域及び前記第2高濃度不純物領域に含まれる不純物元素の濃度は、1×1015atoms/cm以上であり、
     前記低濃度不純物領域に含まれる不純物元素の濃度は、2.5×1012atoms/cm以上5×1013atoms/cm未満である、請求項6に記載の表示装置。
  11.  前記第2トランジスタは、前記第2絶縁膜上に設けられた第1導電層をさらに有し、
     前記第1ゲート電極は、前記第1導電層と電気的に接続される、請求項6に記載の表示装置。
  12.  前記第1酸化物半導体層上に設けられた第2絶縁膜と、
     前記第2絶縁膜に設けられた第2導電層と、をさらに有し、
     前記第2導電層は、前記発光素子と電気的に接続される、請求項6に記載の表示装置。
  13.  前記基板と前記第1絶縁膜との間に、前記第2酸化物半導体層及び前記第2ゲート電極と重畳する第3導電層をさらに有する、請求項6に記載の表示装置。
  14.  前記駆動電源線と電気的に接続された第3トランジスタをさらに有し、
     前記第3トランジスタは、
     前記基板上に設けられた第4導電層と、
     前記第4導電層上に設けられた前記第1絶縁膜と、
     前記第1絶縁膜上に設けられ、前記第4導電層と重畳する領域を有する第3酸化物半導体層と、
     前記第3酸化物半導体層上に設けられた前記第2絶縁膜と、
     前記第2絶縁膜上に設けられ、前記第3酸化物半導体層と重畳する領域を有する第3ゲート電極と、を含む、請求項6に記載の表示装置。
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